CS243343B1 - Izolační podložka bezpotenciálové výkonové polovodičové součástky - Google Patents

Abstract

Eliminování nerovností přítlačných' ploch elektrody polovodičového systému a základny polovodičové součástky, odstranění možnosti praskání izolační podložky, dosažení dokonalejšího celoplošného kontaktu izolační podložky na přítlačné plochy, a tím nízkého kontaktního tepelného odporu. Uvedeného účelu se dosáhne izolační podložkou ve tvaru planparalelní desky na obou stačných plochách opatřené zhmožděnou vrstvou o tlouštce 2 až 20/um. Tloušťka zhmož ióné vrstvy je srovnatelná nebo větší než rovinnost přítlačných ploch elektrody polovodičového systému a základny polovodičové součástky. Mikropóry zhmožděné vrstvy jsou vyplněny elektroizolační kapalinou.

Description

(54) Izolační podložka bezpotenciálové výkonové polovodičové součástky

Eliminování nerovností přítlačných' ploch elektrody polovodičového systému a základny polovodičové součástky, odstranění možnosti praskání izolační podložky, dosažení dokonalejšího celoplošného kontaktu izolační podložky na přítlačné plochy, a tím nízkého kontaktního tepelného odporu. Uvedeného účelu se dosáhne izolační podložkou ve tvaru planparalelní desky na obou stačných plochách opatřené zhmožděnou vrstvou o tlouštce 2 až 20/um. Tloušťka zhmož ióné vrstvy je srovnatelná nebo větší než rovinnost přítlačných ploch elektrody polovodičového systému a základny polovodičové součástky. Mikropóry zhmožděné vrstvy jsou vyplněny elektroizolační kapalinou.

:43343

Vynález se týká izolační podlož’ to bezpotenciálové polovodičové součástky.

Při výrobě bezpotenoiálových výkonových součástek je nutné bezpečně elektricky izolovat elektrodu pole . ·'i: ového systému od základny polovodičové součástky, uzpůsobené k montáži polovodičové -i’ást,.y na chladič.

Současně je tří α co nejúčinněji odvést ztrátové teplo vznikající při provozu polovodičové součástky do chladiče. Na trvalé účinnosti chlazení je závislá bezpečnost provozu, zatížitelnost a životnost polovodičové součástky.

Obě výše uvedené základní funkce plní izolační podložka, vložená mezi elektrodu polovodičového systému a základnu polovodičové součástky. Zatímco elektroizolační vlastnosti izolační podložky závisejí převážně na vlastnostech použitého materiálu, efektivní tepelný odpor systému: elektroda - izolační podložka - základna je kromě vodivosti základního materiálu určen převážně kvalitou a úpravou styčných ploch systému.

Dosud používaná izolační podložka je tenká destička vyrobená z izolačního, monokrystalického nebo amorfního materiálu s relativně velkou tepelnou vodivostí, např. korund, BeO apod., jejíž styčné plochy jsou opracovány do dokonalé rovinnosti a vysokého lesku.

Nevýhodou této izolační podložky je, že při výrobně dostupné rovinnosti přítlačných ploch elektrod polovodičového systému a základny polovodičové součástky, je náchylná k praskání a její výroba je pracná.

Další používaná izolační podložka je na styčných plochách opatřena vrstvou napařeného nebo elektrolyticky vyloučeného kovu pro potlačení stykového tepelného odporu. Nevýhodou této izolační podložky je zdlouhavá a drahá výroba a problémy s udržením elektroizolačních vlastností izolační destičky, zvláště v případě použití sintrovaných materiálů.

Uvedené nevýhody odstraňuje Izolační podložka bezpotenciálové výkonové polovodičové součástky umístěná mezi elektrodou polovodičového systému a základnou polovodičové součástky podle vynálezu.

Její podstatou je, že těleso izolační podložky ve tvaru planparalelní desky je na obou. styčných plochách opatřeno zhmožděnou vrstvou o tloušťce 2 až 20/um. Tloušťka zhmožděné vrstvy je srovnatelná nebo větší než rovinnost přítlačné plochy elektrody polovodičového systému a přítlačné plochy základny polovodičové součástky. Mlkropóry zhmožděné vrstvy mohou být vyplněny elektroizolační kapalinou.

Výhodou izolační podložky podle vynálezu je, že její stykové plochy opatřené zhmožděnou vrstvou, svou plasticitou do značné míry eliminují nerovnost přítlačných ploch elektrody polovodičového systému, základny polovodičové součástky a přítomnost nečistot.

Tím je odstraněna nebo alespoň potlačena možnost praskání izolační podložky, které prakticky vede ke ztrátě její elektroizolačrií funkce. Současně je dosaženo dokonalejšího celoplošného kontaktu izolační podložky s přítlačnými plochami a tím nízkého kontaktního tepelného odporu, srovnatelného s pokovenými izolačními podložkami.

Na připojeném výkresu je znázorněna izolační podložka se stykovými plochami, elektrodou polovodičového systému a základnou polovodičové součástky v kolmém řezu.

Příklad

V bezpotenciálovém diodovém modulu obsahujícím dvě diody o závěrném napětí 1,6 KV je mezi elektrodu 5 diodového systému a základnu £ diodového modulu přitlačena izolační podložka ze sintrovaného korundu.

Těleso £ izolační podložky je ve tvaru planparalelní destičky o tlouštce 0,5 mm, jejíž styčné plochy £ a' 2 ' jsou prostřednictvím oboustranného broušení na drsnost povrchu Ra = 0,6 až 1/um opatřeny zhmožděnou vrstvou £ a 3 o tlouštce 10 /um. Tato tloušťka odpovídá předepsané rovinnosti max. lO^um přítlačné plochy £ elektrody £ diodového systému a rovinnosti max. 10/um přítlačné plochy £ základny £ diodového modulu.

Zhmožděná vrstva £ a 3 * svou plasticitou eliminuje nerovnost přítlačné plochy 4 elektrody £ diodového systému a přítlačné plochy £ základny £ diodového modulu, případně přítomnost nečistot.

Tím je též dosaženo dokonalejšího celoplošného kontaktu izolační podložky s přítlačnými plochami £ elektrody £ a £ základny £, oož snižuje hodnotu kontaktního tepelného odporu. Hodnotu kontaktního tepelného odporu lze dále znatelně snížit vyplněním kapilárních mikropórů zhmožděné vrstvy £ a3 izolační kapalinou, která má tepelnou vodivost minimálně pětkrát větší tepelné vodivosti vzduchu, například silikonovým olejem.

Izolační podložka podle vynálezu je vhodná pro výrobu většiny typů bezpotenciálových výkonových polovodičových součástek, zvláště diodových, tyristorových a hybridních modulů, u kterých se vyžaduje vysoký stupeň bezpečnosti odizolování polovodičových systémů od uzemněného chladicího systému, vysoká zatížitelnost a životnost.

Claims (2)

PŘEDMfiT VYNÁLEZU

1. Izolační podložka bezpotenciálové výkonové polovodičové součástky, umístěná mezi elektrodou polovodičového systému a základnou polovodičové součástky, vyznačená tím, že těleso /1/ izolační podložky ve tvaru planparalelní desky je na obou styčných plochách /2/ a /2'/ opatřeno zhmožděnou vrstvou /3/ a /3'/ o tlouštce 2 až 20^um, přičemž tlouštka zhmožděné vrstvy /3/ a /3'/ je srovnatelná nebo větší než rovinnost přítlačné plochy /4/ elektrody /5/ polovodičového systému /8/ a přítlačné plochy /6/ základny /7/ polovodičové součástky. /

2. Izolační podložka podle bodu 1, vyznačená tím, že mikropóry zhmožděné vrstvy /3/ a /3/ jsou vyplněny elektroizolační kapalinou, například silikonovým olejem.