Полупроводниковый выпрямительный мост

 

Область использования: изобретение относится к конструированию полупроводниковых устройств, работающих по мостовой схеме. Сущность изобретения: полупроводниковый выпрямительный мост состоит из четырех металлических тоководов, четырех полупроводниковых элементов, двух металлических ламелей и пластмассового корпуса. Каждая из ламелей специально спрофилирована и жестко соединена одновременно механически и электрически с тремя тоководами, два из которых являются носителями полупроводниковых элементов, а свободные от этих элементов тоководы соединены с одной и другой ламелями соответственно. 5 ил.

Изобретение относится к области полупроводниковой микроэлектроники, в частности к полупроводниковым устройствам, работающим по мостовой схеме.

Известна конструкция по [1], в которой к лежащим в одной плоскости взаимно параллельным тоководам перпендикулярно продольному направлению этих тоководов электрически и механически присоединены диоды, снабженные выступающими из их корпуса выводами.

Однако эта конструкция имеет низкие технико-экономические показатели, так как применение в качестве активных элементов корпусированных диодов повышает трудоемкость и себестоимость изделия за счет технологии сборки диодов.

Наиболее близкой к изобретению является конструкция [2], содержащая плоские металлические проводники, лежащие в одной плоскости, а за счет дополнительных фиксирующих лепестков, принадлежащих исходной металлической рамке, происходит электрическое и механическое соединение полупроводниковых элементов.

Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции для адаптации ее к условиям автоматизированной сборки.

Это достигается тем, что каждая из двух специально спрофилированных ламелей жестко соединена одновременно с тремя тоководами, два из которых являются носителями полупроводниковых элементов и через них соединены с ламелью, а свободные от полупроводниковых элементов тоководы соединены с одной и другой ламелями соответственно.

На фиг. 1 и 2 представлен предлагаемый тост; на фиг.3 и 4 - варианты спрофилированных ламелей; на фиг.5 - варианты цоколевки.

Мост содержит металлические тоководы 1 (а - внутренние участки тоководов; б - внешние участки тоководов), полупроводниковые элементы 2; специально спрофилированные ламели 3, пластмассовый корпус 4, защитный компаунд 5, припой 6.

Предлагаемый прибор работает следующим образом. На двух металлических тоководах 1 расположены полупроводниковые элементы 2 (по паре на каждом тоководе) в одной плоскости (так как тоководы тоже лежат в одной плоскости), что позволяет применять для их установки (монтажа) на тоководах как высокомеханизированные способы групповой загрузки, так и автоматизированные роботы в массовом производстве.

Каждая из специально спрофилированных ламелей 3 жестко соединена одновременно электрически и механически с тремя тоководами, два из которых являются носителями элементов 2, через которые и осуществляется соединение.

Специально спрофилированные ламели 3 являются электрическими проводниками между полупроводниковыми элементами и тоководами; осуществляют необходимую механическую жесткость конструкции в целом и неизменность ее геометрических размеров; обеспечивают одновременное присоединение трех тоководов к ламели за счет фиксированного полученного методом штамповки смещения d плоскости участка ламели, присоединяемого к свободному от полупроводникового элемента тоководу по отношению к плоскости участков ламели, присоединяемых к полупроводниковым элементам; осуществляют термокомпенсирующие функции между соседними тоководами за счет придания дугообразной формы участкам ламели, расположенным между тоководами.

Ламель по фиг.3 используется в случае применения технологий сварки или пайки плоскими прокладками, а ламель на фиг.4 - в случае применения технологии пайки шариками припоя. Зигзагообразные (дугообразные) участки ламели являются термокомпенсаторами и обеспечивают повышенную прочность заделки тоководов в пластмассовый корпус.

В процессе эксплуатации моста при изменении температуры возникают механические напряжения, действующие между соседними тоководами. Эти напряжения компенсируются дугообразной формой ламелей.

На фиг.2 показано, что ламель 3 сформирована в двух уровнях, выбирающих высоту полупроводникового кристалла и прокладки 5 за счет размера d, который выдерживается с точностью до 0,05 мм, поскольку пайка ламели производится одновременно в трех точках (ламель припаяна к двум полупроводниковым элементам и тоководу).

Тоководы расположены с фиксированным шагом t, соответствующим мировым стандартам, что позволяет заменять в аппаратуре аналогичные мосты с различной цоколевкой (фиг.5).

Фиксированное расположение тоководов обеспечивается ламелями 3 и технологией изготовления моста, предусматривающей изначально наличие металлической рамки-носителя.

Участки а являются внутренними участками тоководов, образованными обрубкой рамки-носителя с этой стороны до герметизации выпрямительного моста, и к ним присоединены полупроводниковые элементы и ламели.

Участки б являются внешними участками тоководов, образованными путем обрубки рамки-носителя с этой стороны после герметизации выпрямительного моста.

Полупроводниковый элемент по боковой поверхности окружен слоем защитного компаунда, например компаунда 159-190.

Этот защитный слой выполняет функцию дублирующей электрической защиты боковой поверхности элемента, а также является демпфером между соответствующими участками тоководов и ламелей, компенсируя негативное влияние различающихся между собой коэффициентов термического расширения (КТР) полупроводниковых элементов и КТР пластмассового корпуса.

Заявляемая конструкция позволяет выпускать выпрямительные мосты со следующими параметрами: U_обрат. = 50-1000 В; средний выпрямленный ток I_{ср. выпр.} = 0,5-5 А; время восстановления обратного сопротивления 1000-100 нсек; температура корпуса 60-125^оС.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в простоте и универсальности конструкции.

Простота конструкции определяется: минимальным количеством оригинальных деталей; упрощенной геометрией этих деталей, позволяющих использовать для их изготовления высокопроизводительное оборудование, например штамповка рамок и ламелей может производиться на эксцентриковых прессах разнообразных типов с производительностью от 20 до 100 тыс. шт. в смену; возможность применения высокомеханизированного и автоматизированного сборочного оборудования вплоть до создания роботизированных линий за счет недеформируемой в процессе сборки рамки-носителя. Универсальность конструкции определяется возможностью организации и перестраивания сборочного производства с любой степенью механизации и автоматизации (от ручной сборки до роботизированных линий); возможностью применения различных технологических сборочных процессов и оборудования, например пайки и сварки, трансферного прессования в пластмассу и заливки эпоксидным компаундом; возможностью применения полупроводниковых элементов с различными электрическими параметрами; возможностью быстрого изменения электрической схемы (изменения цоколевки, изготовление диодных матриц вместо выпрямительных мостов за счет изменения конфигурации и расположения ламелей).

Предлагаемая конструкция предполагает создание широкой гаммы выпрямительных мостов и диодных матриц, конкурентноспособных по своим технико-экономическим показателям.

Формула изобретения

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЙ МОСТ, состоящий из четырех металлических тоководов, четырех полупроводниковых элементов, двух металлических ламелей и пластмассового корпуса, отличающийся тем, что ламели выполнены профилированными и соединены механически и электрически с тремя тоководами, на двух из которых расположены попарно полупроводниковые элементы, через которые ламели соединены с тоководами, а два других токовода соединены с одной и другой ламелями соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5