專利名稱：6500v二極管高壓模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及兆瓦級工程作業(yè)挖泥船驅(qū)動變流器的配件，具體為一種6500V 二極管高壓模塊。
背景技術(shù)：
隨著工程作業(yè)船舶工業(yè)的快速發(fā)展，以及國家對設(shè)備國產(chǎn)化的要求，為6500V 二極管高壓模塊的推廣應(yīng)用提供了一個良好的市場機遇。市場上的模塊采用陶瓷片增加底板與內(nèi)部電路的絕緣、灌封硅凝膠作為內(nèi)部絕緣。模塊電壓一般在2800V以下，工頻絕緣電壓不超過4000V，整體為三電極。5000V晶閘管模塊，使用的是標準的463Y3模塊結(jié)構(gòu)件，采用 了底板挖槽，增加陶瓷片厚度，環(huán)氧灌封，硅凝膠灌封。雖然電壓增加了，但是外形長度、寬度尺寸和安裝尺寸不變，只有模塊的圓柱電極高度比普通電壓模塊有所增加，達到55mm，整體仍然為三電極，外形尺寸為124mmX63mm。模塊一般采用陶瓷片絕緣和硅凝膠灌封即可達到最終的絕緣目的，但是對于高電壓的絕緣，增加陶瓷片厚度將會導致模塊的外形尺寸的增加。模塊要求在厚度不增加的情況下，能夠達到高絕緣的要求，同時讓外形尺寸符合原安裝尺寸要求，目前還沒有實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的二極管模塊在同樣大小的尺寸情況下無法達到更高的額定電壓和絕緣電壓的問題，提供了一種6500V 二極管高壓模塊。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的6500V 二極管高壓模塊，包括底板，底板上設(shè)有外殼框，外殼框上方設(shè)有外殼蓋，外殼框內(nèi)設(shè)有左右兩組單管結(jié)構(gòu)，左側(cè)的單管結(jié)構(gòu)由下至上疊放設(shè)置的陶瓷片、電極IV、管芯、電極III、絕緣墊塊和導柱組成，右側(cè)的單管結(jié)構(gòu)由另一組由下至上疊放設(shè)置的陶瓷片、電極I、管芯、電極II、絕緣墊塊和導柱組成，導柱上都套有碟形彈簧，電極IV、電極III、電極II和電極I伸出外殼蓋頂端形成左上、左下、右上、右下布置的四個電極，外殼蓋上在電極IV和電極III之間、電極II和電極I之間設(shè)有凹槽，底板在左右兩組單管結(jié)構(gòu)安裝位置下方開有環(huán)槽，外殼框在左右兩組單管結(jié)構(gòu)安裝位置四周設(shè)有導流槽，底板和外殼框之間涂覆硅橡膠作為粘結(jié)劑進行組裝，在兩組單管結(jié)構(gòu)安裝之前在環(huán)槽處設(shè)首次環(huán)氧灌封，在兩組單管結(jié)構(gòu)安裝后在導流槽處設(shè)硅凝膠灌封及二次環(huán)氧灌封，電極IV、電極III、電極II和電極I采用薄銅排電極。在底板上設(shè)環(huán)槽增加絕緣距離；在外殼框設(shè)置導流槽，改變灌封的效果；外殼框、底板以及外殼蓋形成兩個單獨的區(qū)域安裝兩組單管結(jié)構(gòu)，灌封后相互隔離；所有電極采用薄銅排電極，在降低模塊的高度同時，減小了兩只管芯并聯(lián)時的壓降誤差；電極片的形狀根據(jù)外殼框內(nèi)的空間和伸出外殼蓋的位置設(shè)計，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的，這種結(jié)構(gòu)減小了模塊的外形尺寸；絕緣墊塊、導柱和彈簧墊圈增加了絕緣效果；凹槽增加了正負電極間的爬電距離；涂覆硅橡膠作為粘結(jié)劑，可以防止環(huán)氧灌封時環(huán)氧滲出；首次環(huán)氧灌封增加底板與內(nèi)部電路的絕緣效果，硅凝膠灌封在保護內(nèi)部元器件的同時增加內(nèi)部電路的絕緣效果和散熱性能，二次環(huán)氧灌封固化，使模塊具有一定的防震性。本發(fā)明的有益效果如下
I)設(shè)備投入少。本發(fā)明中生產(chǎn)組裝所需設(shè)備與普通模塊生產(chǎn)設(shè)備基本相同，反向額定電壓的測試設(shè)備可直接使用現(xiàn)有設(shè)備進行，不需對原有廠房電力設(shè)備進行改造，即可滿足測試需求。試驗系統(tǒng)升級改造不需投入新設(shè)備，即可完成耐壓等級試驗要求，利用現(xiàn)有的萬伏絕緣測試設(shè)備即可進行10200V的工頻耐壓測試。2)試驗系統(tǒng)占用廠房面積小，減少試驗基建費用。本發(fā)明技術(shù)方案中，不需要調(diào)壓設(shè)備，不需配電設(shè)備，并且對電力系統(tǒng)要求小，可不用建設(shè)專門試驗機組設(shè)備間，大大減少試驗基建費用。3)經(jīng)濟效益可觀。本發(fā)明可替代國外的高壓IGBT模塊，進口的高壓IGBT模塊非 常昂貴，價格達到I. 2萬元，本發(fā)明的價格只有7000元，每只模塊可節(jié)省5000元。每條工程作業(yè)船舶使用4 8個變流柜，每個變流柜使用32只這樣的模塊，共使用128 256只模塊，每條工程作業(yè)船舶可節(jié)省6Γ128萬元。以每年生產(chǎn)5條工程作業(yè)船計算，就可節(jié)約500萬元左右的成本。本發(fā)明的額定電壓6500V，絕緣電壓10. 2kV，高度48mm，模塊外形寬度不大于72mm，底板寬度為140mm，長度不超過190mm，整體為兩正兩負四電極，并且電極位置確定，使外形尺寸符合進口 IGBT原安裝尺寸要求的同時達到高絕緣的要求，結(jié)構(gòu)合理、安全可靠、成本低廉。


圖I為本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意 圖2為圖I中A-A的剖視結(jié)構(gòu)示意 圖3為圖I中底板的結(jié)構(gòu)示意 圖4為圖I中外殼框的結(jié)構(gòu)示意 圖5為圖4中B-B的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-底板,2-外殼框,3-電極I ,4-電極II, 5-外殼蓋,6-電極III, 7-導柱，
8-碟形彈簧，9-絕緣墊塊，10-管芯，11-電極IV，12-陶瓷片，13-二次環(huán)氧灌封，14-硅凝膠灌封，15-首次環(huán)氧灌封，16-環(huán)槽，17-導流槽。
具體實施例方式結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步的描述。6500V 二極管高壓模塊，包括底板1，底板I上設(shè)有外殼框2，外殼框2上方設(shè)有外殼蓋5，外殼框2內(nèi)設(shè)有左右兩組單管結(jié)構(gòu)，左側(cè)的單管結(jié)構(gòu)由下至上疊放設(shè)置的陶瓷片12、電極IV 11、管芯10、電極III 6、絕緣墊塊9和導柱7組成，右側(cè)的單管結(jié)構(gòu)由另一組由下至上疊放設(shè)置的陶瓷片12、電極I 3、管芯10、電極II 4、絕緣墊塊9和導柱7組成，導柱7都上套有碟形彈簧8，電極IV 11、電極1116、電極II 4和電極I 3伸出外殼蓋5頂端形成左上、左下、右上、右下位置的四個電極，外殼蓋5上在電極IV 11和電極III 6之間、電極II 4和電極I 3之間設(shè)有凹槽，底板I在左右兩組單管結(jié)構(gòu)安裝位置下方開有環(huán)槽16，外殼框2在左右兩組單管結(jié)構(gòu)安裝位置四周設(shè)有導流槽17，底板I和外殼框2之間涂覆硅橡膠作為粘結(jié)劑進行組裝，在兩組單管結(jié)構(gòu)安裝之前在環(huán)槽16處設(shè)首次環(huán)氧灌封15，在兩組單管結(jié)構(gòu)安裝后在導流槽17處設(shè)硅凝膠灌封14及二次環(huán)氧灌封13，電極IV 11、電極III 6、電極II 4和電極I 3采用薄銅排電極。
具體實施過程中，陶瓷片12選用氮化鋁陶瓷片。氮化鋁陶瓷片導熱性能高，熱膨脹系數(shù)與硅相近，防止模塊處于高溫時因為應(yīng)力而破壞管芯10。
權(quán)利要求
1.ー種6500V ニ極管高壓模塊，其特征在于包括底板(I)，底板(I)上設(shè)有外殼框(2)，外殼框(2)上方設(shè)有外殼蓋(5)，外殼框(2)內(nèi)設(shè)有左右兩組單管結(jié)構(gòu)，左側(cè)的單管結(jié)構(gòu)由下至上疊放設(shè)置的陶瓷片(12 )、電極IV (11)、管芯(10 )、電極III (6 )、絕緣墊塊(9 )和導柱(7)組成，右側(cè)的單管結(jié)構(gòu)由另ー組由下至上疊放設(shè)置的陶瓷片(12)、電極I (3)、管芯(10)、電極II(4)、絕緣墊塊(9)和導柱(7)組成，導柱(7)上都套有碟形彈簧(8)，電極IV(11)、電極111(6)、電極II(4)和電極I (3)伸出外殼蓋(5)頂端形成左上、左下、右上、右下布置的四個電極，外殼蓋(5)上在電極IV(Il)和電極111(6)之間、電極II (4)和電極I (3)之間設(shè)有凹槽，底板(I)在左右兩組單管結(jié)構(gòu)安裝位置下方開有環(huán)槽(16)，外殼框(2)在左右兩組單管結(jié)構(gòu)安裝位置四周設(shè)有導流槽(17)，底板(I)和外殼框(2)之間涂覆硅橡膠作為粘結(jié)劑進行組裝，在兩組單管結(jié)構(gòu)安裝之前在底板(I)上先設(shè)首次環(huán)氧灌封(15)，在兩組單管結(jié)構(gòu)安裝后在外殼框(2)內(nèi)設(shè)硅凝膠灌封(14)及二次環(huán)氧灌封(13)，電極IV(ll)、電極III (6 )、電極II (4 )和電極I (3 )采用薄銅排電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的6500Vニ極管高壓模塊，其特征在于陶瓷片(12)選用氮化鋁陶瓷片。
全文摘要
本發(fā)明具體為一種6500V二極管高壓模塊，解決了現(xiàn)有的二極管模塊在同樣大小的尺寸情況下無法達到更高的額定電壓和絕緣電壓的問題。6500V二極管高壓模塊，包括底板，底板上設(shè)有外殼框，外殼框上方設(shè)有外殼蓋，外殼框內(nèi)設(shè)有左右兩組單管結(jié)構(gòu)，每組單管結(jié)構(gòu)由下至上疊放設(shè)置的陶瓷片、電極、管芯、另一電極、絕緣墊塊和導柱組成，兩組單管結(jié)構(gòu)的四個電極在外殼蓋上間隔布置，正負之間設(shè)有凹槽，底板在左右兩組單管結(jié)構(gòu)安裝位置下方開有環(huán)槽，外殼框在左右兩組單管結(jié)構(gòu)安裝位置四周設(shè)有導流槽，采用兩次環(huán)氧灌封和硅凝膠灌封。本發(fā)明使外形尺寸符合原安裝尺寸要求的同時達到高絕緣的要求，結(jié)構(gòu)合理、安全可靠、成本低廉。
文檔編號H01L25/11GK102856314SQ20121031051
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
發(fā)明者常軍, 陶崇勃, 劉廣強 申請人:永濟新時速電機電器有限責任公司