可控硅及类似电子功率元件的精密紧固夹板和紧固方法 本发明涉及电子元件尤其是设计成盒式的电子元件的紧固的技术领域，特别是涉及用于高电压高电流电子技术的半导体、尤其是二极管、可控硅、IGBT(“绝缘栅可控硅”或者场效应控制可控硅)以及类似元件的紧固的技术领域。
人们知道，为了准确工作，这类元件尤其是可控硅应承受约500-9000kgf的称为“额定值”的紧固力。人们也知道，为此，要使用两个金属件或金属棒，除了传递紧固力外，还要确保电接触以及冷却功能。已知的是，紧固力是通过一些弹性侧向紧固件尤其是拉紧螺栓而施加的，其间连接两个金属件，形成由一个上夹板封闭的呈“U”形的一个紧固装置，这个整件称为“夹”。使用紧固件时，紧固力由金属夹板和一个“端头”进行传递，端头包括一个压力球节、一个压力螺栓，一般还包括一些众所周知的锥面垫圈类型的弹性件。
在一种已有技术中，一个锁紧螺母与一个垫圈配合，当垫圈松开的时候，人们认为这是达到额定紧固力地指示。
在另一种已有技术中，使金属夹板本身具有一种预应力或一种永久变形(称为“样板”)。在紧固力作用下，夹板沿反方向变形，按照这种变形，一些目测检查装置指示达到额定紧固力的点。根据一个也是公知的实施例，可以采用一种不变形的平直夹板，根据同样的原理借助于一种很特殊的样板观测其变形情况。
最相近的已有技术是压力螺栓/锁紧螺母/指示垫片系统，如图1所示。
已有技术的一个缺陷是对实际施加的紧固力的测算不精确，而且具有大大超过额定力的危险。测算误差大约为±10、15甚至20％的“精度”是常见的。但是，考虑到紧固的电子元件的灵敏度，这样的数值实际上表明完全保证不了适当的紧固程度，因而保证不了可控硅的准确工作。所述危险影响到电子元件性能及其使用寿命。
采用夹板变形的工艺方法，不能达到较好的精度。而且，采用这种工艺方法，还需要一种昂贵的复杂光学仪器，在操作和调整/校准时受到很大限制。
尽管这个问题显然既很严重又是众所周知的，但是现在没有任何系统提供一种有效的解决办法，尽管工业生产在这方面具有很大的需求。实际上，人们知道，不精确的紧固可能导致装置和机械的工作故障及严重事故。工业上尤其采用称为“平均故障间隔时间”或故障前间隔时间的标准，这就表示对这个问题的关注。
根据本发明，所述问题以完全不同的方式得到解决。
由此产生一种大为简化并且可以利用当代测量技术从根本上解决问题的系统，当代测量技术很长时间以来是公知的，但是，以前的紧固系统未能加以利用。事实上，在已有技术中，紧固将测力系统紧密结合在一起，因此，两个系统既不可分离又相互依赖，由于“机械”结构而造成的一些严重缺陷必然对测量系统的精度产生影响。实际上，测量是“间接的”。
相反，本发明从根本上简化了紧固设计，消除了对测量的“机械”干扰。
因此，本发明获得一种目前为1至2％的精度以及也是一个重要因素即紧固的重复性，而已有技术导致的偏差对于可变形夹板来说为±20％，对于垫圈系统来说为±10％(而且导致紧固力过大)。
本发明其它特征和优越性通过下面参照附图的描述将得到较好理解。
附图如下：
图1示出指示垫片和锁紧螺母的最接近的已有技术。
图2示出已有技术的一个完整系统，可以很好理解有关工艺。
图3示出本发明一个非限制性实施例的紧固系统，传感器安装在“端头”上。
图4示出本发明另一个非限制性实施例，传感器安装在弹簧片上。
图5至图8示出本发明一些其它实施例。
由图1和2(已有技术)可见，紧固系统和“测量”系统紧紧连接在一起，测量是“间接的”。
紧固系统1包括螺母A、B，螺母通过“拉紧螺栓”2紧固夹板3，一个将端头4/带有中心销7的压力球节8同“测量”装置连接在一起的组件施力于元件13(这里为盒式)，“测量”装置由一个锁紧螺母9构成，在锁紧螺母的下面布置一个垫片10。所述组件由横穿夹板的杆5′连接在一起。
构件5或者端头4的压紧螺栓可以置放一些锥面垫圈6，垫圈应该在工厂以称为“校准值”的额定力预先紧固。紧固中达到额定力时，锁紧螺母9松开垫片10。
这种旋转松开是对操作人员的唯一指示。
一方面，这种“指示”不完全准确，另一方面，这种系统不能仅使用一个最小力存储器，如果操作人员不及时发现垫片松开的指示而继续进行紧固，则要使用较大的力。
标号12示出一种用于电绝缘的环氧树脂涂覆的基座，标号11示出热耗散器或连接板，这仅是为了理解附图。
根据本发明，其中两个实施例如图3和4所示，侧向紧固装置A、B、2未改变。
另外，本发明使用一个比较柔韧的弹簧片20，不再采用构件9、10、5和5′。所谓“弹簧片”，根据本发明以及在说明书和权利要求书中，是指一种用具有弯曲、伸长和压缩等弹性性能的材料制成的簧片，弹簧片或相当于其初始弹性极限，或相当于经过公知热处理而获得的弹性极限，可以使弹性极限大为提高，例如300至1400-1600MPa。
本发明新型“端头”不再包括与紧固有机械干扰的测量构件。
新型端头只包括一个无源精密传感器，传感器布置在两个匹配器14和15之间，匹配器14由一个定中心件18定位。
一些锥面垫圈6不是必不可少的，因为本发明实际上去掉了它们的校准作用。它们在这里只是用于起弹性减震作用，起吸收紧固元件的热膨胀的作用，并且起减小紧固感应力的作用。
在图3或4所示的实施例中，弹簧片20不参与测量，其作用是传递力和进行弹性减震。
操作与已有技术完全不同。
在紧固时，力由支承和调节力的机械座(球节)进行传递，并由压力传感器16加以记录。这些传感器是极为普通的公知传感器，尤其是测量电量的传感器，例如在机械应力、压力等作用下测量电桥的不稳定度。
用于这里所涉及的技术中的这些传感器被认为是昂贵的。由于在已有技术中缺乏好处，因此，它们被认为不能进行商业应用。本发明既大大简化机械系统，组件的商业化也可行。
紧固时，传感器与一个适配器17相连，适配器与一个指示例如瞬间力的数值的指示系统相连(或者包括指示系统)。这种清楚实时地指示紧固力数值的功能，尤其是采用国际单位制单位(N，kgf，decaN，t)，在工业上具有重大的优越性，对于紧固操作也具有决定性的安全性。
图4示出一个最佳实施例，是一个更简单的实施例，其中直接利用夹板20的弹性功能，使传感器16起作用。“端头”同样予以简化，这是技术上的重大变化，也使成本大为降低。
显然，操作人员在额定值停止紧固。另外，可以设置灯光信号或声音信号，信号将把接近及达到预先记录在传统集成电路中的额定值的情况显示给操作人员。
当然，也可以在传感器的有效范围内随意操作。这样，逐步进行，不必再进行校准操作。这也使系统具有经济性。
图5示出本发明另一个实施例，根据这一实施例，夹板20由至少两个厚度较薄的夹板组成，这里是一些基本夹板a、b、c、d。多夹板结构在弹性特性方面具有优越性，可以消除一定的应力，调整同一个装置的使用范围。
图6示出同一个实施例，这里仅具有两个弹性板，作为非限制性实施例，适用图4所示的本发明最佳实施例。
图7示出本发明其它两个实施例。由图7左部G可见，在螺母A的下面插入一个附加的弹性系统30(这里作为非限制性实施例，它是适当数量的锥面垫圈)，其目的是在夹板处形成一种“假定挠度”，这是本领域技术人员所了解的。
所述实施例特别是用于紧固很厚的装置，例如紧固一些串联元件。在这种情况下，显然需要增大夹板的挠度，以便获得理想的紧固状态。因此，要在两者之间加以选择，或者加大夹板的厚度，或者存在断裂的危险。采用一个或一些弹性件的实施例可以摆脱这种选择，获得准确的紧固状态，而夹板的尺寸又不过分大。
图8示出又一个实施例，根据这一实施例，传感器16安装在一个较薄的弹簧片40上，从而形成一个“基础传感器元件”，这种基础元件然后可以根据具体情况同所需的任何夹板相连。因此，标准基础元件可同适当厚度的夹板(图8右部D)结合使用，也可同图8左部G所示的组合夹板a和b结合使用，相当于图5所示的实施例。
最后，图7的右部D示出本发明另一个较好的实施例，使用本发明一个或一些弹簧片。这个实施例在于将一个预成型的弹簧片即具有挠度f的弹簧片用作夹板20。所述挠度在本发明正常工作情况下不予使用。相反，在有必要在安装有夹板的装置中进行紧固的情况下，在指示装置可能不能与传感器16连接或无效的情况下，可以像已有技术那样根据夹板的变形情况进行紧固力的“应急”估计。当然，已有技术的估计精度不高，但是，在一定情况下，这种“应急”测量可能是很宝贵的。
当然，图5至8所示的所有实施例是各种组合的并合，也就是说，可以根据每个种类实际情况的需要，采用一个、两个或一些所述实施例。
其它实施例对本领域技术人员也是显而易见的，例如在最合适的传感器(测压计等)的选择方面，或者将传感器结合到有关部件中而不是进行表面安装，或者将装置的一个机械件尤其是弹簧片用作传感器，其条件是所述机械件由这样一种材料制成，其可测特性尤其是弹性特性随着机械件的变形而变化。根据本发明的一般原理，适当电流的通过以及装置的某些变化都允许产生变形和指示紧固力。
当然，本领域技术人员可将本发明应用到存在不能进行精密和重复性紧固的同样问题的所有工业应用中。