[發明專利]用于連接到變壓器繞組上的半導體組件和變壓器裝置

有效

• 申請號: 200780052073.3
• 申請日: 2007-12-22
• 公開（公告）號: CN101622681A
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發明（設計）人: A·索拉;T·克林杰;B·克洛普西克;R·利斯加克
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: H01F27/10
• 分類號: H01F27/10;H01F38/08;H01L23/473;H01F27/40
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 宣力偉;梁 冰

技術領域

本發明涉及一種用于連接到變壓器繞組上的半導體組件以及一 種變壓器裝置，其包括初級繞組和次級繞組連同連接在次級繞組后面 的輸出整流器裝置。

盡管在后面基本上是參考電阻焊系統來描述本發明的，但是本發 明并不局限于這種用途。

背景技術

在已知的變壓器裝置中、尤其是在必須提供較高輸出功率的用于 電阻焊系統的焊接變壓器裝置中，存在尤其對次級或輸出回路進行充 分冷卻的需要。例如已知使用變形的銅管作為次級繞組，其中在工作 期間，冷卻液或冷卻介質導引通過銅管，以用來對繞組進行充分的冷 卻。為了改善這種結構的較弱的機械穩定性，銅管通常是被焊接在支 承構件上，例如用于連接繞組的表面上。而通過焊接過程會將熱量輸 送給材料，這會對材料的機械性能帶來負面影響，并也會導致部分氧 化，這種氧化必須要在之后麻煩地予以清理。

而且，在輸出整流器的區域內，由于在整流器二極管上較高的功 率損失，充分的冷卻也是有必要的。在已知的方案中，整流器二極管 借助于冷卻體得以冷卻，已知方案的缺點在于，熱量的排出以及因此 間接地變壓器裝置的輸出功率由于較小的冷卻面而有所局限。作為改 進，在DE?10334354A1中提出了一種用于功率半導體的液體冷卻器， 其中，兩個彼此電絕緣的接觸件在它們的面向功率半導體元件的內表 面上具有朝功率半導體元件敞開的槽，功率半導體元件設置在這兩個 接觸件之間，所述槽用作冷卻通道。在這種方案中，功率半導體與冷 卻介質直接接觸，這會導致腐蝕并要求提高的密封。此外，伴有強烈 提高的熱量出現的點區域(所謂的“熱點”)僅被較差地冷卻，就此 而言，這些區域處于半導體和冷卻介質之間的直接接觸區域之外。 不僅如此，整流器二極管平面在主電流方向上的傳統布置和定位方 案，由于較差的可達到性也使得冷卻變得困難，并且這種結構的構造 費用較高，其原因在于，為了導引電流必須采用昂貴的導電帶或例如 層疊帶。

發明內容

因此，本發明的目的在于，提供一種用于連接到變壓器繞組上的 半導體組件和一種變壓器裝置，它們能夠較為容易和有效地得到冷卻 并且具有堅固、穩定卻又廉價的結構形式。

該目的通過一種用于連接到變壓器繞組上的半導體組件得以實 現，根據本發明，半導體元器件被設置在兩個接觸板之間，其中至少 一個接觸板能夠在該接觸板的背向所述半導體元器件的側面上被冷 卻液施加作用。本發明的目的還通過一種變壓器裝置來實現，其具有 初級繞組和次級繞組連同連接在次級繞組后面的輸出整流器裝置，根 據本發明，所述輸出整流器裝置包括至少一個構造成整流器組件的半 導體組件，這種半導體組件用于連接到變壓器繞組上，半導體元器件 被設置在兩個接觸板之間，其中至少一個接觸板能夠在該接觸板的背 向所述半導體元器件的側面上被冷卻液施加作用，所述半導體元器件 構造成盤形的整流器二極管。

按照本發明的半導體組件適合用于連接到變壓器繞組、尤其是焊 接變壓器繞組上，其中尤其呈盤形的半導體元器件被設置在兩個接觸 板之間，其中至少一個接觸板能夠在其背向半導體元器件的側面上被 冷卻液施加作用。

利用按照本發明的措施，可以實現對半導體元器件的有效冷卻， 而無需使半導體元器件直接與冷卻液連接。接觸板被冷卻液冷卻，并 保護半導體元器件尤其防止腐蝕，并且保證了對半導體元器件的均勻 冷卻，其原因在于，優選的接觸板材料，例如銅或鋁，與半導體元器 件材料(通常是硅)相比擁有更高的導熱能力。因此尤其上面早已描 述過的“熱點”能夠有效地得到冷卻。接觸板同時起導電觸頭和冷卻 面的作用。由于在半導體元器件和冷卻液之間不存在直接接觸，所以 密封變得更加容易，其原因在于，尤其當出現故障的時候，僅須更換 接觸板之間的半導體元器件，并不需要介入密封材料。提出通過冷卻 通道在接觸板的背向半導體元器件的側面上對冷卻液進行導引，其中 冷卻液和接觸板之間的表面在半導體元器件的區域內應該盡可能大。 同時通道的這種結構和布置應該對通過半導體元器件的電流密度的 均勻性帶來盡可能微小的影響。此外，對于通道的這種方案來說還應 當注意的是，在冷卻液流經通道時應當有盡可能小的壓力降，這例如 可以通過盡可能大的通道橫截面和并聯支路實現。