本實(shí)用新型涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種超大規(guī)格陶瓷外殼結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

晶閘管技術(shù)的發(fā)展極大地促進(jìn)了高壓直流輸電（HVDC）技術(shù)的進(jìn)步，通過(guò)引進(jìn)、消化、吸收和國(guó)產(chǎn)化，我國(guó)已實(shí)現(xiàn)±800kV/6400MW的特高壓直流輸電技術(shù)的工程化和產(chǎn)業(yè)化，在HVDC領(lǐng)域已經(jīng)站在世界的最前列，并將和高鐵一起成為全球最大的技術(shù)輸出國(guó)。

目前±800kV/6400MW特高壓直流輸電換流閥的核心器件普遍采用6英寸8500V/4000A-4750A電控晶閘管，與之現(xiàn)套的6英寸陶瓷外殼單個(gè)重量超過(guò)4公斤，加上芯片、鉬片、散熱器等配件，一個(gè)6英寸電控晶閘管重量將到達(dá)數(shù)十公斤，而一個(gè)閥站常常需要數(shù)百個(gè)晶閘管的串聯(lián)應(yīng)用，這些串聯(lián)的晶閘管組成一個(gè)個(gè)閥塔，閥塔通過(guò)棒狀絕緣子懸吊在數(shù)十米高的閥廳頂部，要精準(zhǔn)安裝和更換這些沉重的裝置確實(shí)是比較困難的，并且隨著±1100kV特高壓直流輸電工程的建設(shè)，可能需要7英寸、8英寸更大規(guī)格的晶閘管。因此在保證器件可靠性的前提下減輕裝置重量已成為業(yè)內(nèi)一個(gè)主要研究方向。

如果不計(jì)算散熱器的重量，6英寸及以上超大規(guī)格陶瓷外殼的重量占整個(gè)器件重量的80%以上，而電極重量占整個(gè)外殼重量的80%左右，因此優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)，采用新的材料是降低器件重量的主要途徑。

另一方面，隨著器件功率容量的增大，不可避免地器件的外形尺寸將增加，帶來(lái)了6英寸及以上超大規(guī)格陶瓷外殼的釬焊難度，由于陶瓷采用95%氧化鋁在1600℃高溫?zé)贫?，它的熱膨脹系?shù)很低，而與之封接的電極、法蘭，一般采用高導(dǎo)無(wú)氧銅，它的熱膨脹系數(shù)與陶瓷差異很大，特別是電極需要與芯片、鉬片全面積壓接，才能實(shí)現(xiàn)器件的性能，因此電極原有的平面度和平行度等表面精度不能因?yàn)殁F焊應(yīng)力而破壞，這對(duì)超大規(guī)格尺寸陶瓷外殼的釬焊性在技術(shù)上提出了挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種超大規(guī)格陶瓷外殼結(jié)構(gòu)，解決6英寸及以上特大功率晶閘管重量重、耗材高、釬焊應(yīng)力大等問(wèn)題。

本實(shí)用新型解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：一種超大規(guī)格陶瓷結(jié)構(gòu)，包含有可以封裝芯片而相互蓋合在一起的陶瓷底座和上蓋，所述陶瓷底座包含有陽(yáng)極法蘭、瓷環(huán)、門極引線管、陽(yáng)極密封碗，內(nèi)置陽(yáng)極銅電極，外置陽(yáng)極鋁電極，所述陽(yáng)極法蘭同心焊接與瓷環(huán)的上端面，所述門極引線管穿接了瓷件的殼壁內(nèi)，所述陽(yáng)極密封碗同心焊接于瓷環(huán)的下端面，所述陽(yáng)極法蘭、瓷環(huán)和陽(yáng)極密封碗自上至下疊合同心焊接，所述內(nèi)置陽(yáng)極銅電極同心壓接于陽(yáng)極密封碗的上表面，所述外置陽(yáng)極鋁電極同心壓接于陽(yáng)極密封碗的下表面。

所述上蓋包含有陰極密封碗、內(nèi)置陰極銅電極和外置陰極鋁電極，所述內(nèi)置陰極銅電極同心壓接于陰極密封碗的下表面。所述外置陰極鋁電極同心壓接于陰極密封碗的上表面。

優(yōu)選地，在所述內(nèi)置陽(yáng)極銅電極上設(shè)置有中心定位孔，所述內(nèi)置陰極銅電極上設(shè)置有門極安置孔。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：

1.所有電極都不需要與陶瓷釬焊，避開(kāi)了不同材料之間的釬焊應(yīng)力對(duì)電極精度的影響，陽(yáng)極密封碗采用薄壁設(shè)計(jì)，可以通過(guò)材料本身的塑性變形來(lái)消除超大規(guī)格陶瓷與金屬的釬焊應(yīng)力。整個(gè)上蓋不需要釬焊，即可節(jié)約生產(chǎn)成本，又保證了電極原有的加工精度。因此整個(gè)陶瓷外殼結(jié)構(gòu)具有高精度、低應(yīng)力的優(yōu)點(diǎn)。

2.外置電極采用鋁材質(zhì)，外殼可減重50%左右，由于鋁電極不與芯片直接接觸，僅起散熱和導(dǎo)通功能，保證了器件原有的可靠性。

3.內(nèi)置電極由于不需要釬焊，不會(huì)產(chǎn)生氫病氫脆等問(wèn)題，可以由高導(dǎo)無(wú)氧銅改為高導(dǎo)電解銅，降低了對(duì)銅材性能的要求，并且由于封裝芯片時(shí)整個(gè)外殼內(nèi)會(huì)填充氦、氮等惰性氣體，而內(nèi)置電極與外殼又是相對(duì)分立的，因此內(nèi)置電極不需要電鍍層保護(hù)，可以裸銅與芯片、鉬片接觸，完全消除了電極鍍層對(duì)器件壓降的影響。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：

陽(yáng)極法蘭1、瓷環(huán)2、門極引線管3、陽(yáng)極密封碗4、內(nèi)置陽(yáng)極銅電極5、外置陽(yáng)極鋁電極6、陰極密封碗7、內(nèi)置陰極銅電極8、外置陰極鋁電極9、中心定位孔10、門極安置孔11。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

如圖1所示，本實(shí)用新型涉及一種超大規(guī)格陶瓷結(jié)構(gòu)，包含有可以封裝芯片而相互蓋合在一起的陶瓷底座和上蓋，所述陶瓷底座包含有陽(yáng)極法蘭1、瓷環(huán)2、門極引線管3、陽(yáng)極密封碗4、內(nèi)置陽(yáng)極銅電極5和外置陽(yáng)極鋁電極6，所述陽(yáng)極法蘭1同心焊接與瓷環(huán)2的上端面，所述門極引線管3穿接于瓷環(huán)2的殼壁內(nèi)，所述陽(yáng)極密封碗4同心焊接于瓷環(huán)2的下端面，所述陽(yáng)極法蘭1、瓷環(huán)2和陽(yáng)極密封碗4自上至下疊合同心焊接，所述內(nèi)置陽(yáng)極銅電極5同心置于陽(yáng)極密封碗4的上表面，所述外置陽(yáng)極鋁電極6同心壓接于陽(yáng)極密封碗4的下表面，因陽(yáng)極密封碗4的碗口向下，外置陽(yáng)極鋁電極6可以卡入陽(yáng)極密封碗4內(nèi)固定。

所述上蓋包含有陰極密封碗7、內(nèi)置陰極銅電極8和外置陰極鋁電極9，所述陰極密封碗7蓋合于陽(yáng)極法蘭1的上端面，所述內(nèi)置陰極銅電極8同心置于陰極密封碗7的下表面，在進(jìn)行封裝時(shí)通過(guò)塑料件與芯片固定，所述外置陰極鋁電極9同心壓接于陰極密封碗7的上表面，由于陰極密封碗的碗口向上，外置陰極鋁電極9可以卡入陰極密封碗4內(nèi)固定。

優(yōu)選地，在所述內(nèi)置陽(yáng)極銅電極6上設(shè)置有中心定位孔10，所述內(nèi)置陰極銅電極8上設(shè)置有門極安置孔11。