JB/T 10096-2000 电力半导体器件管壳结构及选用导则

K46中华人民共和圜机械行业标准JB/T10096-2000电力半导体器件管壳结构及选用导2000-04-24发布2000-10-01实施国家机械工业局发布JB/T10096-2000前言随着各类电力半导体器件的发展和要求的提高。JB/Z296-87《电力半导体器件用管壳选用导则》已不能满足器件产品的需要,编写规则也不符合现行有关标准。为适应和促进技术的发展以及与有关标准协调一致,因此有必要修订JB/Z296-87本标准编写规则按GBT1.1-1993《标准化工作导则,第一单元:标准的起草与表述规则第邗分:标准编写的基本规定》本标准较前版主要修订有:1扩大了适用范围,原仅适用于可伐陶瓷管壳,现还适用于无氧铜陶瓷等类型管壳。2内容作了较多修改和补充。3删去了JB/Z296的附录A和附录B。4删去了与JB/T10097图样重复或不必要的图样。本标准从实施之日起,同时代替JB/Z296-87本标准主要由西安电力电子技术研究所提出并归口。本标准起草单位:江阴九华集团公司电子陶瓷元件厂、无锡小天鹅陶瓷责任有限公司、华北整流器件厂、无锡市陶都电力器材厂、西安电力电子技术硏究所本标准主要起草人:余晓初、徐国民、宋希振、薜兴荣、时俭新。本标准首次发布于1987年9月11日。中华人民共和国机械行业标准JBT10096-2000电力半导体器件管壳结构及选用导则代替JB/Z296-87范围本标准规定了管壳类型和特点及选用管壳的总则和细则。本标准适用于电力半导体器件用陶瓷绝缘和玻璃绝缘的金属管壳。2引用标准下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。在标准出版时,所示版本均为有效。所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。JB/T5843-1991电力半导体器件用接插件JB/T7623-1994机动车用整流管管壳JB/T10097-1999电力半导体器件用管壳3管壳类型及结构特点3.1管壳类型电力半导体器件用管壳(简称管壳)按材料结构分为可伐(铁镍合金)玻璃管壳、可伐陶瓷管壳无氧铜陶瓷管壳和其它金属材料为主的管壳四类。前三类是通用性的管壳,适用于各类二端和三端电力半导体器件;第四类管壳是专用管壳,如机动车用的整流管管壳。管壳按外形和安装方式分为螺栓形、平底形、平板形和压入式形四类,这也是标准的分类方法。日前,螺栓形材料结构冇可伐玻璃和可伐陶瓷两种,但容量较大的多为可伐陶瓷,平底形管壳一般是可伐陶瓷结构,平板形管壳有可伐陶瓷和无氧铜陶瓷两种结枃。螺栓形管壳按二端、三端分为Z和KL两个系列,平板形管壳结合凸、凹台结构和金属材料的不同分为若千系列:可伐陶瓷平板形管壳有ZT、KT、ZA和KA四个系列,前、后各两个系列分别为凸合和凹台结构,无氧铜陶瓷平板形管壳有ZT—T、KT—T、ZA-T和KAT四个系列,前、后各两个系列分别为凸台和凹台结构。压入式结构管壳多为某些领域专用,日前仅有机动车用的ZY系列,平底形管壳日前用得很少,尚未形成产品系列。本标准作为选用管壳的技术指南,主要针对量大面广的螺栓形和平板形两类管壳2结构特点3.2.1螺栓形管壳a)螺栓形管壳主要由管座(底座)、管帽和引线三部分组成。管座一般是由有良好导热和一定机械强度的铜棒材料加工而成,管座的螺栓头的螺纹有粗牙和细牙两种,按标准Z(KL)12及更小的管壳为粗牙螺纹,ZL(阳L)16及更大的管壳为细牙螺纹。管壳的引线有硬、软式两种(见JB/T10097的图1、图2),按标准,ZL08、KL10及更小的管壳引线为硬引线,ZL08I、KL0I及更大的管壳引线为国家机械工业局2000-04-24批准2000-10-01实施JB/T10096-2000软引线。作为保留产品,目前ZL(KL)16及更大的管壳还有粗牙螺纹;b)螺栓形管壳的电极间绝缘通常有玻璃和陶瓷两种c)螺栓形管壳结构的基本特点是其螺栓部分与散热器螺孔紧密配合、实现器件与散热器的安装。这个特点的另一方面是螺栓形管壳的器件为单面散热器件,因而适用于中小电流(多在5~300A之间的器件d)螺栓形管壳(器件)应用的特点是安装方便、快捷。3.2.2平板形管壳)平板形管壳按其金属材料分为可伐的和无氧铜的两种,管壳电极间的绝缘一般都是陶瓷的。平板形管壳按外形又分为凸台和凹台的两种(见JB/T10097的图3、图4)。凸台管壳对同一管壳直径和台面直径尺寸按高度又分为14、20、26、35mm四个规格b)平板形管壳的基本特点是管壳与散热器平面接触实现双面散热,因而平板形管壳适用于大电流和特大电流器件,一般200A以下的器件不采用平板形管壳c)平板形两端管壳一般不带端子引线,其管壳上、下底面(台面)即为阴、阳极端;平板形三端管壳通常有两条端子引线,一条是必有的门极端子引线(见jB/T10097的图3)。引线与电极端连接有接插式和焊接式两种d)平板形管壳一般由作为阴极端的管帽、阳极端的管座和端子引线三部分组成,管座又由瓷环、垫置管芯的下铜块和可伐(或无氧铜)件组成。凸台管壳的管帽也带冇安装时与器件管芯阴极面接触的(上)铜块,上、下铜块的距离由管芯的厚度决定。3.2.3平底形管壳a)平底形管壳的外形和适用的器件电流范围都介于螺栓形管壳和平板形管壳之间,管壳的上部分与螺栓形管壳的管帽相似,管壳下部分是一底板、安装散热器方式与平板形管壳相似,平底形管壳如图5所示。b)平底形管壳适用于中电流的器件,此中电流系指100~500A之间。在这段电流范围内和某些应用安装的需要,采用平底形管壳是可取的。a)二端平底形管壳b)三端平底形管壳图5平底形管壳4总则4.1选用标准产品选用的管壳应符合本标准或其它管壳产品标准的技术要求,以利于通用、互换和器件产品的出口。JB/T10096-2000本标准中的各型管壳和JB/T7623中的机动车用整流管管壳均采用了国际标准。当本标准和JB/T7623不能满足需要时,应从IEC60191-2《半导体器件机械标准化尺寸》中选取4.2选用的基本依据依据器件电流大小、电压高低和需要的安装方式选用相应型号的管壳。电流大小决定管壳的内径尺寸,电压高低主要决定管壳的高度尺寸和绝缘要求。在能满足器件容量时,应尽可能选取较小型的标准管壳。4.3优选的考虑M12以上的粗、细牙螺栓形管壳,应选用细牙型标准管壳,细牙管壳接触面大、散热好、符合国际标准,利于出口:粗牙管壳不推荐使用。螺栓形管壳内部结构有内压接式和焊接式,推荐采用内压接式,内压接式耐热疲劳性能好。凸、凹台平板形管壳,应尽可能选用凸台式的,凸台平板形管壳较凹台的具有机械强度高、通用互换性好、温升低、过载能力强等优点。虽成本高于凹台管壳,但凸台管壳器件成品率高、容易制造高参数指标的器件、可再次使用,实际凸台管壳的经济指标也是可取的。凸台管壳的可伐和无氧铜两种结构,推荐采用无氧铜的,这有利于器件的密封性、封装效率和器件外观质量和降低成本。平板形管壳上的端子引线推荐采用接插式的,其接插件应符合JB/T5843的规定。4.4选用管壳的综合考虑在了解各类管壳结构特点和识别管壳型号意义的基础上,仅从一种器件的电流、电压考虑,可能有两、三种管壳都能满足,最终选用哪种还要考虑最适用的安装方式、所占空间大小、可靠性要求高低和经济性等因素5选用管壳的细则5.1一种管壳的多种用法任何一种(规格)管壳与器件额定电流值关系不是唯一的,一种管壳可用于二、三个或更多个额定电流值,这种管壳与电流的非唯一对应关系,对管壳通用和产品管理是非常有利的,设计、制造相关品种器件时,应注意到管壳这种用法。器件的额定电流除与管壳有关外,还与器件允许的最高工作结温、冷却方式和冷却条件等因素有关,即在一定电流范围内,固定一种管壳不变,而改变其它因素或条件可以得到另一额定电流值。5.2螺栓形管壳a)螺栓形管壳的尺寸L(或J)、h和D(见JB/T10097的图1和表1)决定器件安装所需的空间大小。尺寸厂是软引线可弯成直角后的安装高度,器件安装实际所需空间小于L或Jh和D组成的空间。b)所有螺栓形管壳引线端都有通过螺钉连接外电路的圆孔,若采用焊接方法与外电路连接,则必须沾润良好,机械接触牢固,接头热阻可以忽略不计。管壳引线端圆孔连接片的平坦部分和引线截面积应与器件电流相适应c)螺栓形管壳一般用于电压2500V以下、电流300A以下的器件。螺栓形管壳的耐压水平决定于电极端子之间的距离和绝缘材料,对于玻璃绝缘或较小型的螺栓形管壳,适用的电压在1600V以下。各型螺栓形管壳常用的电流如表1和表2所示。JB/T10096-2000表1管壳型号ZL16A电流(平均值300表2匚管壳号k010■1_202430电流(平均值200内压接式螺栓形管壳主要用于50A以上器件。5.3平板形管壳a)平板形管壳端子引线长度,按标准有6档(100、125、150、200、250、300m),引线长度的公差均为±10%,选用管壳时应明确是哪档长度b)平板形管壳耐压水平决定于管壳瓷环的高度和裙边数。每种凹台平板形管壳的高度只有一个值(最大值),目前,标准中凹台平板形管壳最大型号ZA54或KA54的高度为22m,且高度随着管壳直径的减小而减小,最小型号ZA14或KAl4高度只有13mm。一般凹台平板形管壳只适用于2000V以下的器件。每种凸台平板形管壳有14、20、26和35mm四档高度,每档高度均规定了正、负公差,14m和35mm两档高度的公差与管壳大小无关,分别是±1mm和±2m。管壳直径(D)85(含85)m以下、高20mm和Dmr.为60(含60)mm以下、高26mm的高度公差均为±1mm,Dn为90(含90)mm以上、高20m和D为60(含60)以上、高26mm的高度公差均为±2m。各档高度一般适用的器件电压(峰值)如表3所示。表3管壳高度mm两端器件电压(峰值)U≤2000≤3500≤60003000