ES2292677T3 - Convertidor con contacto por presion. - Google Patents
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Abstract
Convertidor con contacto por presión que consta de - un substrato (1) con elementos semiconductores dispuestos sobre el mismo y conectados adecuadamente entre sí en función del circuito, - una platina de circuito intermedio de corriente continua (1), presentando el substrato (1) y/o la platina de circuito intermedio de corriente continua (1) puntos de contacto (3) y presentando dichos puntos de contacto (3) protuberancias deformables (4), y - elementos de conexión eléctrica (10) para conexiones de corriente continua y alterna, presentando como mínimo uno de los elementos de conexión eléctrica (10) múltiples elevaciones (11), quedando las superficies de base de las protuberancias (4) sólo parcialmente recubiertas por las elevaciones (11) y quedando las protuberancias deformadas por contacto por presión con las elevaciones (11) de tal manera que la superficie de contacto común (12) de una protuberancia (4) y de una elevación (11) presenta, como mínimo, una quinta parte de la superficie de base de la protuberancia (4).
Description
Convertidor con contacto por presión.
La invención se refiere a un convertidor con
contacto por presión, que consta de un cuerpo de base, un substrato
con elementos semiconductores dispuestos sobre el mismo y conectados
adecuadamente entre sí en función del circuito, así como puntos de
contacto dispuestos sobre dicho substrato, elementos de conexión
eléctrica para conexiones de corriente continua y alterna para
establecer contacto con estos puntos de contacto, así como para
establecer contacto con un circuito intermedio de corriente continua
y con la conexión de corriente alterna.
Disposiciones de circuitos con contactos por
presión de este tipo se dan a conocer, por ejemplo, por la patente
DE 101 27 847. Aspectos muy importantes en los convertidores de la
clase de potencia son el suministro de corriente con baja inducción
desde el circuito intermedio, así como una alta capacidad de soporte
de carga eléctrica de todos los componentes de las conexiones de
potencia, es decir, de las conexiones positivas y negativas del
circuito intermedio, así como de las conexiones de corriente
alterna. En los convertidores con contacto por presión el estado de
la técnica está formado por diversas técnicas de conexión entre los
diferentes puntos de contacto, por ejemplo, sobre el substrato o
sobre la platina de circuito intermedio, y con los elementos de
conexión eléctrica.
Se conocen protuberancias sobre los puntos de
contacto del circuito intermedio, con las que se establece contacto
mediante un elemento de conexión realizado de forma laminar. Lo que
resulta desventajoso, en este caso, es que las protuberancias
presentan, en parte, una altura diferente y, por lo tanto, no se
establece el contacto con todas las protuberancias o, al menos, no
se establece completamente. Más importante resulta incluso que,
debido a su forma a modo de casquete esférico, las protuberancias
presentan sólo una pequeña superficie de contacto común con la
superficie plana del elemento de conexión. Esto limita de forma
determinante la capacidad de carga eléctrica de las conexiones de
este tipo, ya que la superficie que conduce corriente constituye una
medida directa para la capacidad de carga eléctrica.
Asimismo, se conocen puntos de contacto planos,
a título de ejemplo, los puntos de contacto del substrato, así como
elevaciones sobre los elementos de conexión con una superficie
realizada en forma de diente de sierra y dirigida hacia el punto de
contacto. El inconveniente esencial de esta realización es,
asimismo, el hecho de que la superficie de contacto resulta pequeña
y, por lo tanto, la capacidad de carga eléctrica de estas
conexiones es insuficiente.
Otra conexión conocida, según el estado de la
técnica, es la unión positiva de materiales, tal como se puede
realizar, a título de ejemplo, mediante soldadura. En módulos
semiconductores de potencia las uniones soldadas de grandes
superficies presentan, sin embargo, el inconveniente de una reducida
duración debido a la capacidad de cambio de carga insuficiente.
Por la patente US 5.329.423 se da a conocer un
dispositivo de conexión para bajas potencias, en el que los
elementos a conectar son, a título de ejemplo, circuitos integrados
(IC) en módulos multichip. En este caso, los dispositivos de
contacto individuales, por ejemplo, de un elemento de construcción
(IC). son realizados mediante protuberancias que presentan una
superficie de contacto común con los asientos correspondientes de
una contrapieza a contactar.
La presente invención tiene como objetivo dar a
conocer un convertidor en el que las conexiones principales están
realizadas mediante contacto por presión y en el que las superficies
de contacto son lo más grandes posible a efectos de asegurar una
alta capacidad de carga eléctrica, así como permitir un acoplamiento
de baja inducción.
Dicho problema se resuelve mediante las medidas
indicadas en la reivindicación 1. Otras realizaciones ventajosas se
indican en las subreivindicaciones.
La idea básica de la invención se halla en la
deformación de protuberancias por contacto por presión del módulo
semiconductor de potencia. A tal efecto, se aplican protuberancias
deformables sobre los puntos de contacto, las cuales quedan
recubiertas, sólo parcialmente, por múltiples elevaciones de los
elementos de conexión. Al establecer un contacto por presión con
dichas protuberancias, éstas se deforman de tal manera que se
adaptan al contorno de las elevaciones de los elementos de conexión
y, de esta manera, forman con las mismas una superficie común lo
más grande posible. Ello va en beneficio directo de la capacidad de
carga eléctrica de estas conexiones.
Otra ventaja de la invención se halla en la
compensación de pequeñas diferencias de altura entre las
protuberancias individuales y/o las elevaciones individuales de los
elementos de conexión entre sí, ya que las protuberancias son
deformadas al establecer un contacto por presión y, de esta manera,
se establece un contacto seguro y plano.
A continuación, se describen las características
y realizaciones de la invención por medio de las figuras 1 hasta 6
a título de ejemplo.
En la figura 1 se muestra una realización de los
elementos de conexión eléctrica a efectos de establecer un contacto
dentro de un convertidor, según el estado de la técnica.
En la figura 2 se muestra otra realización de
los elementos de conexión eléctrica a efectos de establecer un
contacto dentro de un convertidor, según el estado de la
técnica.
En la figura 3 se muestra la realización, según
la invención, de las partes individuales de los elementos de
conexión a efectos de establecer un contacto dentro de un
convertidor.
En la figura 4 se muestra el modo de acción de
la realización de elementos de conexión eléctrica, según la
invención, a efectos de establecer el contacto dentro de un
convertidor.
En la figura 5 se muestra otra realización de
elementos de conexión eléctrica, según la invención, a efectos de
establecer el contacto.
En la figura 6 se muestran en una vista en
planta diferentes realizaciones de elementos de conexión eléctrica,
según la invención, a efectos de establecer el contacto.
En la figura 1 se muestra una realización de
elementos de conexión eléctrica (21) a efectos de establecer el
contacto dentro de un convertidor, según el estado de la técnica. La
contrapieza (1) de los elementos de conexión eléctrica (21) para
establecer el contacto presenta una capa conductora (3) con
protuberancias (4) dispuestas encima de la misma, las cuales, al
establecer contacto por presión con el convertidor, establecen la
unión eléctricamente conductora entre los elementos de conexión
eléctrica (21) para establecer el contacto y su contrapieza
respectiva (1). La superficie conductora se limita, en este caso, a
superficies de contacto (22) muy pequeñas.
En la figura 2 se muestra otra realización de
elementos de conexión eléctrica para establecer el contacto dentro
de un convertidor, según el estado de la técnica. En este caso, se
une el elemento de conexión eléctrica para establecer el contacto
(21) directamente con la capa conductora (3) de la correspondiente
contrapieza (1) mediante una unión positiva de materiales (por
ejemplo, soldadura), a efectos de evitar el inconveniente de las
superficies de contacto pequeñas (compárese con la figura 1).
En la figura 3 se muestra la realización de las
partes individuales de los elementos de conexión eléctrica (10),
según la invención, para establecer el contacto dentro de un
convertidor. El elemento de conexión eléctrica (10) para establecer
el contacto, realizado en forma de pieza metálica prensada de una
sola pieza, presenta elevaciones (11) (figura 3c). La contrapieza
(1) presenta, por ejemplo, una capa eléctricamente conductora,
dispuesta dentro de la misma, que está dotada de conexiones con la
superficie dirigida hacia los elementos de conexión eléctrica (10)
para establecer el contacto. Sobre estas conexiones están dispuestas
las protuberancias (4) de soldadura blanda, unidas a las mismas de
forma eléctricamente conductora (figura 3b). Otra realización
(figura 3a) de la contrapieza (1) de los elementos de conexión
eléctrica (10) para establecer el contacto corresponde a aquella ya
descrita en la figura 1, que presenta una capa eléctricamente
conductora (3) dispuesta en el lado dirigido hacia los elementos de
conexión eléctrica para establecer el contacto y las protuberancias
(4) dispuestas encima de la misma.
En la figura 4 se muestra el modo de acción de
la realización de los elementos de conexión eléctrica, según la
invención, para establecer el contacto dentro de un convertidor. El
elemento de conexión eléctrica para establecer el contacto (10)
está dispuesto de tal manera con respecto a su contrapieza (1) que
las elevaciones (11) de los elementos de conexión eléctrica para
establecer el contacto (10) no recubren la superficie de base de
las protuberancias (4) en su totalidad, sino que están dispuestas de
forma desplazada lateralmente. Mediante la inducción de presión por
la estructura con contacto por presión del convertidor, las
protuberancias (4) quedan parcialmente deformadas por las
elevaciones (11) de tal manera que de ello resulta una superficie
de contacto (12), entre las elevaciones (11) y las protuberancias
(4), que presenta en su totalidad, como mínimo, una quinta parte de
la superficie de base de las protuberancias (4).
En la figura 5 se muestra otra realización de
los elementos de conexión eléctrica (10) para establecer el
contacto, según la invención. En este caso, la superficie de base de
las elevaciones (11) es más pequeña que la superficie de base de
las protuberancias (4) (figura 5a). También en este caso resulta,
una vez inducida la presión por la estructura con contacto por
presión (figura 5b), una deformación de las protuberancias (4) de
tal manera que la superficie de contacto respectiva (12) es más
grande que la quinta parte de la superficie de base de la
protuberancia.
En la figura 6 se muestran diferentes
realizaciones de los elementos de conexión eléctrica (10) para
establecer el contacto, según la invención, en una vista en planta.
En la figura 6a se muestra una vista en planta de la realización,
según la figura 4. En este caso, se aprecia claramente, en paralelo
con respecto a la superficie de la contrapieza (1) de los elementos
de conexión eléctrica (10) para establecer el contacto, la parte de
la superficie de contacto (12) entre las elevaciones (11) y las
protuberancias (4), así como su disposición en serie. En la figura
6b se muestra la realización con un desplazamiento de las
protuberancias (4) con respecto a los elementos de conexión
eléctrica (10) para establecer el contacto, no en dirección de la
extensión longitudinal de los elementos de conexión eléctrica para
establecer el contacto, sino ortogonalmente con respecto a la
misma. En la figura 6c se muestra otra realización de la invención
de tal manera que una elevación no solamente está asignada a una
protuberancia (4), sino a dos protuberancias. Además, las
protuberancias (4) y las elevaciones (11) que tienen asignadas
están dispuestas a modo de matriz. En la figura 6d se muestra que
cada protuberancia (4) tiene asignada dos elevaciones (11).
Claims (8)
1. Convertidor con contacto por presión que
consta de
- un substrato (1) con elementos semiconductores
dispuestos sobre el mismo y conectados adecuadamente entre sí en
función del circuito,
- una platina de circuito intermedio de
corriente continua (1), presentando el substrato (1) y/o la platina
de circuito intermedio de corriente continua (1) puntos de contacto
(3) y presentando dichos puntos de contacto (3) protuberancias
deformables (4), y
- elementos de conexión eléctrica (10) para
conexiones de corriente continua y alterna, presentando como mínimo
uno de los elementos de conexión eléctrica (10) múltiples
elevaciones (11),
quedando las superficies de base de las
protuberancias (4) sólo parcialmente recubiertas por las elevaciones
(11) y quedando las protuberancias deformadas por contacto por
presión con las elevaciones (11) de tal manera que la superficie de
contacto común (12) de una protuberancia (4) y de una elevación (11)
presenta, como mínimo, una quinta parte de la superficie de base de
la protuberancia (4).
2. Convertidor, según la reivindicación 1,
caracterizado porque cada elevación (11) tiene asignada
exactamente una protuberancia (4).
3. Convertidor, según la reivindicación 1,
caracterizado porque cada elevación (11) tiene asignada, como
mínimo, dos protuberancias (4).
4. Convertidor, según la reivindicación 1,
caracterizado porque una protuberancia (4) tiene asignada más
que una elevación (11).
5. Convertidor, según la reivindicación 1,
caracterizado porque las protuberancias (4) y las elevaciones
(11) están dispuestas en serie.
6. Convertidor, según la reivindicación 1,
caracterizado porque las protuberancias (4) y las elevaciones
(11), que tiene asignadas, están dispuestas a modo de matriz.
7. Convertidor, según la reivindicación 1,
caracterizado porque las protuberancias (4) están formadas de
soldadura blanda.
8. Convertidor, según la reivindicación 1,
caracterizado porque los elementos de conexión eléctrica (10)
con sus elevaciones (11) son piezas metálicas prensadas de una sola
pieza.
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