一种晶闸管压力指示装置的制作方法

本发明涉及半导体器件技术领域，更进一步地涉及一种晶闸管压力指示装置。

背景技术：

晶闸管是一种开关元件，能在高电压、大电流条件下工作，并且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中，是典型的小电流控制大电流的设备。

晶闸管在工作时，由于在各种瞬态和稳态工作条件下的电功率损耗会产生热量，如果不及时将热量散走，热量将在器件中累积而导致器件温度升高，当器件的结温超过了它的最高允许温度时，半导体器件将就会失效。为使器件的稳定工作结温不超过允许值，就必须提高器件管芯与外界的散热能力。

如图1所示，为晶闸管的结构图。管芯01主要是通过导热的方式进行热量传递，当管芯发热时，热量将分别向上下两侧沿着硅片—钼片02—管盖或管座03—散热器这样的路径来传递。由于传热路径上的每种材料之间存在接触热阻，为使导热效果最佳，需尽可能的降低传热路径上的热阻，降低接触热阻的行之有效的方法就是增加接触压力。因此，晶闸管在工作时，需要施加必要的压力，以降低接触热阻。

晶闸管需要工作在一个合理的压力范围，压力偏大或偏小均会对寿命造成影响。压力偏小(积热区)：此区域的力不能达到使散热器与器件良好的接触，热特性不稳定，接触热阻过大，有积热产生，热和机械效应恶性循环将导致器件特性恶化或烧毁；压力偏大(应力区)：此区域的压力，表面上对有关短暂测试的出厂参数有利，但是器件管芯硅片受应力过大，对长期工作寿命极为不利，造成应力损坏。所以器件在应用时，应确保其工作在合理的压力范围内。

目前市场上对压力指示方面的产品有螺栓预紧力传感器和普通压力传感器。这两种传感器的工作原理均是将应变变化转换成电信号，通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路显示。螺栓预紧力传感器是用于测量螺栓夹紧力的传感器，无法直接显示晶闸管器件的承受的压力值。

因此，对于本领域的技术人员来说，如何设计一种能够直接显示晶闸管所受到压力的指示机构，是目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供一种晶闸管压力指示装置，通过机械结构显示晶闸管承受的压力值，显示结果简单直接，具体方案如下：

一种晶闸管压力指示装置，包括：

铰链，包括端部相互转动连接的定位杆和变向杆，所述变向杆能够水平推动刻度杆沿其轴向滑动；

承压装置，用于限定所述铰链水平滑动，并能够指示所述刻度杆上的压力值；

限位装置，用于与晶闸管接触，承受压力并向下推动所述变向杆移动；

复位装置，设置于所述承压装置和所述限位装置之间，通过竖向弹性力使所述铰链受压后回复到初始位置。

可选地，所述限位装置为绝缘材料制成的筒状，所述承压装置呈圆台形，所述限位装置与所述承压装置相互固定形成内部封闭的结构。

可选地，所述限位装置的底部中心设置用于压迫所述铰链运动的压杆，所述压杆凸出于所述限位装置的底部表面。

可选地，所述压杆的两侧关于轴线对称设置连接耳，所述连接耳上开设用于连接螺栓的螺栓孔；所述承压装置上贯通开设连接孔，所述连接孔与所述连接耳上的螺栓孔对应配合。

可选地，所述限位装置内腔的底部固定设置直接与所述复位装置接触的金属垫片，所述压杆与所述金属垫片一体成型。

可选地，所述变向杆包括相互铰接并呈对称设置的两根杆件，其中一根杆件与定位杆铰接，另一根杆件连接所述刻度杆，所述刻度杆的端部连接轴向设置的弹簧。

可选地，所述承压装置上转动设置归零旋钮，所述归零旋钮螺纹连接于所述定位杆一端；所述归零旋钮转动时相对于所述承压装置轴向静止，并能够带动所述定位杆移动，从而推动所述刻度杆移动。

可选地，所述复位装置为层叠设置的蝶形弹簧；所述蝶形弹簧的两两相对设置。

可选地，所述承压装置内用于限位所述定位杆运动方向的通道两侧设置观察通道，所述观察通道的长度方向垂直于所述定位杆。

可选地，所述变向杆的轴线与其在水平面内投影的夹角大于45度。

本发明提供了一种晶闸管压力指示装置，包括铰链、限位装置、承压装置和复位装置等结构。铰链包括端部相互转动连接的定位杆、变向杆和刻度杆，变向杆能够推动刻度杆沿其轴向滑动；变向杆的运动方向通过铰接转换为刻度的运动。承压装置用于限定铰链滑动方向，并能够指示刻度杆上的压力值。

承压装置承受外部压力并推动变向杆移动，进一步推动刻度杆平移。复位装置设置于限位装置和承压装置之间，使铰链受压后回复到初始位置，当铰链不承受压力时刻度回零。

本发明采用纯机械结构，当压力指示装置与晶闸管相互配合使用时，通过承压装置承受外部的压力，并由限位装置直接与晶闸管接触，向晶闸管提供压力。当承压装置承受压力时会使变向杆产生一定的位移，进而使刻度杆沿轴向平移，刻度杆上设置相应的刻度，位移量对应特定压力值，从而能够直观地看出当前承受的压力值，而不必经过电信号转换，过程简单直接。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为为晶闸管的结构图；

图2为本发明提供的晶闸管压力指示装置的爆炸结构图；

图3为限位装置的仰视图；

图4a为承压装置的正视图；

图4b为承压装置的俯视图；

图4c为承压装置的仰视图；

图5为限位装置的剖面结构图；

图6a为铰链的正视图；

图6b为铰链的俯视图。其中包括：

铰链1、定位杆11、变向杆12、刻度杆13、承压装置2、连接孔21、观察通道22、限位装置3、压杆31、连接耳32、复位装置4、归零旋钮5。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种晶闸管压力指示装置，通过机械结构显示晶闸管承受的压力值，显示结果简单直接。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本申请的晶闸管压力指示装置进行详细的介绍说明。

如图2所示，为本发明提供的晶闸管压力指示装置的爆炸结构图。包括铰链1、承压装置2、限位装置3以及复位装置4等结构。其中铰链1包括定位杆11、变向杆12和刻度杆13，端部相互转动连接，可以相对转动，在使用时连接形成一定角度，定位杆11水平设置；变向杆12在空间中作转动，变向杆12的一端移动，从而推动刻度杆13沿其轴向滑动；刻度杆13在空间中沿自身的轴线方向平移运动。

承压装置2限定铰链1滑动方向，铰链1的运动在承压装置2所限定的轨道槽范围之内；承压装置2上设置有相应的指示点，能够指示刻度杆13上的压力值，刻度杆13上标示有多个对应的压力数值，刻度杆13上的压力数值根据位移与压力的对应关系得到，指示刻度对应的压力数值表示当前所承受的压力值。

限位装置3用于承受外部压力并推动变向杆12移动，使刻度杆13上的刻度指示所受压力值；复位装置4设置于承压装置2和限位装置3之间，通过其自身的弹性力使铰链1受压后回复到初始位置，当未受到外界的压力值使刻度杆13的显示归零。

本发明采用纯机械结构，当压力指示装置与晶闸管相互配合使用时，通过限位装置3承受外部的压力，向晶闸管提供压力。当承压装置承受压力时会使变向杆12产生一定的位移，进而使刻度杆13沿轴向平移，刻度杆13上设置相应的刻度，位移量对应特定压力值，从而能够直观地看出当前承受的压力值，而不必经过电信号转换，过程简单直接。

在此基础上更进一步，本发明中的限位装置3为绝缘材料制成的筒状，侧面及顶部均设置侧壁，底部开通。承压装置2呈圆台形，位于限位装置3的底部，限位装置3与承压装置2相互固定形成内部封闭的结构，内部用于安装复位装置4。

优选地，限位装置3的底部中心设置用于压迫铰链1运动的压杆31，压杆31向下凸出于限位装置3的底部表面。通过压杆31与铰链接触，可以为四周留出更多空间以安装复位装置4。

为了使装置的整体性更强，压杆31的两侧对称设置连接耳32，如图3所示，为限位装置3的仰视图，图4a至图4c分别表示承压装置2的正视图、俯视图和仰视图。两个连接耳32关于轴线对称，在连接耳32上竖向开设用于连接螺栓的螺栓孔；承压装置2上贯通开设连接孔21，连接孔21与连接耳32上的螺栓孔对应配合。在连接时，将螺栓插入连接孔21内，对应拧紧在连接耳32上，使承压装置2和限位装置3形成一个整体。

为了提高限位装置3的耐磨性，在限位装置3内腔的底部固定设置金属垫片，如图5所示，为限位装置3的剖面结构图。金属垫片直接与复位装置4接触，避免绝缘材料直接受到摩擦。并且压杆31与金属垫片一体成型，可以方便加工制造。

如图6a和图6b所示，分别表示铰链1的正视图和俯视图。变向杆12包括相互铰接并呈对称设置的两根杆件，其中一根杆件与定位杆11铰接，另一根杆件连接铰接刻度杆13，刻度杆13的端部连接与其自身轴向相同的弹簧，通过弹簧使铰链1保持在特定的位置。

承压装置2上转动设置归零旋钮5，归零旋钮5呈筒状，在其内壁上设置螺纹，螺纹连接于变向杆12设置弹簧的一端；归零旋钮5的外壁上设置卡止凸台，转动时相对于承压装置2轴向静止，并通过螺纹带动变向杆12移动。

具体地，复位装置4为层叠设置的蝶形弹簧；蝶形弹簧的两两相对设置，通过蝶形弹簧提供了预紧力。蝶形弹簧内部设置通孔，通过使承压装置2上方的凸台插入。因蝶形弹簧的形变量较小，本发明的实施例中采用2+2的结构设置，一个设置两组蝶形弹簧，每组相对设置两片蝶形弹簧，增加了垂直方向的移动距离。

承压装置2内用于限位定位杆11运动方向的通道两侧设置观察通道22，观察通道22的长度方向垂直于定位杆11。

变向杆12的轴线与其在水平面内投影的夹角大于45度，竖直方向较小的位移量就能够转换为水平方向较大的位移量，起到放大的效果，可通过定位杆11的刻度清晰地读取压力值。

本发明的装置可实现以下技术效果：

将绝缘材料与金属材料合成一个部件；绝缘材料将晶闸管的高电位与压装件的低电位隔离，实现绝缘；绝缘件的结构方式，保证了可以通过调节绝缘材料的材质或形状，以满足不同压力，不同绝缘强度的应用需求；金属材料与蝶形弹簧接触，保护绝缘材料，满足压力要求，避免压损绝缘材料。承压装置2的结构设计可以推动铰链进行运动；压杆结构对绝缘件的运动轨迹控制在垂直方向，其他零部件均安装于承压装置2上，结构紧凑，集成程度高；配合其他零部件具有压力调零功能，压力指示功能。

晶闸管压力机构承受的压力方向为垂直方向，通过铰链将垂直方向的运动转成水平方向的运动；将垂直方向的位移转成水平方向的位移后，位移量进行了放大。

压力指示的机械结构实现方式：蝶形弹簧的变形与压力大小呈线性关系，通过连杆机构，将垂直位移转成水平位移，计算出垂直位移量与水平位移量的对应关系，通过指针来指示机构承受的压力值，无需设置外围电路。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。