[实用新型]一种超大规格陶瓷外壳结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，特别涉及一种超大规格陶瓷外壳结构。

背景技术

晶闸管技术的发展极大地促进了高压直流输电（HVDC）技术的进步，通过引进、消化、吸收和国产化，我国已实现±800kV/6400MW的特高压直流输电技术的工程化和产业化，在HVDC领域已经站在世界的最前列，并将和高铁一起成为全球最大的技术输出国。

目前±800kV/6400MW特高压直流输电换流阀的核心器件普遍采用6英寸8500V/4000A-4750A电控晶闸管，与之现套的6英寸陶瓷外壳单个重量超过4公斤，加上芯片、钼片、散热器等配件，一个6英寸电控晶闸管重量将到达数十公斤，而一个阀站常常需要数百个晶闸管的串联应用，这些串联的晶闸管组成一个个阀塔，阀塔通过棒状绝缘子悬吊在数十米高的阀厅顶部，要精准安装和更换这些沉重的装置确实是比较困难的，并且随着±1100kV特高压直流输电工程的建设，可能需要7英寸、8英寸更大规格的晶闸管。因此在保证器件可靠性的前提下减轻装置重量已成为业内一个主要研究方向。

如果不计算散热器的重量，6英寸及以上超大规格陶瓷外壳的重量占整个器件重量的80%以上，而电极重量占整个外壳重量的80%左右，因此优化电极结构，采用新的材料是降低器件重量的主要途径。

另一方面，随着器件功率容量的增大，不可避免地器件的外形尺寸将增加，带来了6英寸及以上超大规格陶瓷外壳的钎焊难度，由于陶瓷采用95%氧化铝在1600℃高温烧制而成，它的热膨胀系数很低，而与之封接的电极、法兰，一般采用高导无氧铜，它的热膨胀系数与陶瓷差异很大，特别是电极需要与芯片、钼片全面积压接，才能实现器件的性能，因此电极原有的平面度和平行度等表面精度不能因为钎焊应力而破坏，这对超大规格尺寸陶瓷外壳的钎焊性在技术上提出了挑战。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种超大规格陶瓷外壳结构，解决6英寸及以上特大功率晶闸管重量重、耗材高、钎焊应力大等问题。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为：一种超大规格陶瓷结构，包含有可以封装芯片而相互盖合在一起的陶瓷底座和上盖，所述陶瓷底座包含有阳极法兰、瓷环、门极引线管、阳极密封碗，内置阳极铜电极，外置阳极铝电极，所述阳极法兰同心焊接与瓷环的上端面，所述门极引线管穿接了瓷件的壳壁内，所述阳极密封碗同心焊接于瓷环的下端面，所述阳极法兰、瓷环和阳极密封碗自上至下叠合同心焊接，所述内置阳极铜电极同心压接于阳极密封碗的上表面，所述外置阳极铝电极同心压接于阳极密封碗的下表面。

所述上盖包含有阴极密封碗、内置阴极铜电极和外置阴极铝电极，所述内置阴极铜电极同心压接于阴极密封碗的下表面。所述外置阴极铝电极同心压接于阴极密封碗的上表面。

优选地，在所述内置阳极铜电极上设置有中心定位孔，所述内置阴极铜电极上设置有门极安置孔。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1.所有电极都不需要与陶瓷钎焊，避开了不同材料之间的钎焊应力对电极精度的影响，阳极密封碗采用薄壁设计，可以通过材料本身的塑性变形来消除超大规格陶瓷与金属的钎焊应力。整个上盖不需要钎焊，即可节约生产成本，又保证了电极原有的加工精度。因此整个陶瓷外壳结构具有高精度、低应力的优点。

2.外置电极采用铝材质，外壳可减重50%左右，由于铝电极不与芯片直接接触，仅起散热和导通功能，保证了器件原有的可靠性。

3.内置电极由于不需要钎焊，不会产生氢病氢脆等问题，可以由高导无氧铜改为高导电解铜，降低了对铜材性能的要求，并且由于封装芯片时整个外壳内会填充氦、氮等惰性气体，而内置电极与外壳又是相对分立的，因此内置电极不需要电镀层保护，可以裸铜与芯片、钼片接触，完全消除了电极镀层对器件压降的影响。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中：

阳极法兰1、瓷环2、门极引线管3、阳极密封碗4、内置阳极铜电极5、外置阳极铝电极6、阴极密封碗7、内置阴极铜电极8、外置阴极铝电极9、中心定位孔10、门极安置孔11。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。