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Die Erfindung betrifft eine Leistungshalbleitereinrichtung.
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Bei aus dem Stand der Technik bekannten Leistungshalbleitereinrichtungen sind im Allgemeinen auf einem Substrat Leistungshalbleiterbauelemente, wie z.B. Leistungshalbleiterschalter und Dioden angeordnet und mittels einer Leiterschicht des Substrats, sowie Bonddrähten und/oder einem Folienverbund miteinander elektrisch leitend verbunden. Die Leistungshalbleiterschalter liegen dabei im Allgemeinen in Form von Transistoren, wie z.B. IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) vor.
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Die auf dem Substrat angeordneten Leistungshalbleiterbauelemente sind dabei häufig elektrisch zu einer einzelnen oder mehreren sogenannten Halbbrückenschaltungen verschalten, die z.B. zum Gleich- und Wechselrichten von elektrischen Spannungen und Strömen verwendet werden.
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Im Betrieb der Leistungshalbleitereinrichtung treten an den Leistungshalbleiterbauelementen elektrische Verluste auf, die zu einer Erwärmung der Leistungshalbleiterbauelemente führen. Zur Kühlung der Leistungshalbleiterbauelemente weisen technikübliche Leistungshalbleitereinrichtungen oftmals einen von einer Kühlflüssigkeit durchströmten Kühlkörper auf, der thermisch leitend an die Leistungshalbleiterbauelemente angekoppelt ist.
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Aus der
DE 10 2010 043 446 B3 ist es bekannt, einen von einer Kühlflüssigkeit durchströmten Kühlkörper mit Öffnungen zu versehen und in die Öffnungen die Kühlplatte von Leistungshalbleitermodulen, die Leistungshalbleiterbauelemente aufweisen, anzuordnen. Hierdurch wird eine gute Wärmeabfuhr von den Leistungshalbleiterbauelementen zur Kühlflüssigkeit erzielt. Nachteilig hierbei ist, dass die Kühlplatte langfristig und zuverlässig gegen den Kühlkörper abgedichtet sein muss um einen Austritt von Kühlflüssigkeit zuverlässig über die in der Regel lange vorgesehene Nutzungsdauer der Leistungshalbleitereinrichtung zu verhindern.
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Aus der
JP 2011-198998 A ist eine Kühlvorrichtung für eine Wärme erzeugende Einrichtung bekannt, wobei die Kühlvorrichtung eine Öffnung aufweist in der eine Kühlplatte der Wärme erzeugenden Einrichtung angeordnet ist, wobei zwischen der Kühlplatte und der Kühlvorrichtung ein metallisches Dichtelement angeordnet ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung eine Leistungshalbleitereinrichtung zu schaffen, die eine gute Wärmeleitung von den Leistungshalbleiterbauelementen zu einem von einem Flüssigkeit durchströmbaren Kühlkörper der Leistungshalbleitereinrichtung aufweist und bei der der Kühlkörper langfristig und zuverlässig dicht ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Leistungshalbleitereinrichtung mit einem Leistungshalbleitermodul und einem von einer Flüssigkeit durchströmbaren Kühlkörper, wobei das Leistungshalbleitermodul Leistungshalbleiterbauelemente, die auf elektrisch leitenden Leiterbahnen angeordnet sind, aufweist, wobei das Leistungshalbleitermodul eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht und eine Kühlplatte aufweist, wobei die Kühlplatte eine den Leistungshalbleiterbauelementen zugewandte Seite, eine den Leistungshalbleiterbauelementen abgewandte Seite und eine um die Kühlplatte umlaufende laterale erste Fläche aufweist, wobei die Isolationsschicht zwischen den Leiterbahnen und der Kühlplatte angeordnet ist, wobei der Kühlkörper eine Öffnung aufweist, wobei die Kühlplatte in der Öffnung des Kühlkörpers angeordnet ist, wobei zwischen einer um die Öffnung des Kühlkörpers umlaufende, die Öffnung des Kühlkörpers begrenzende laterale erste Fläche des Kühlkörpers und der um die Kühlplatte umlaufenden lateralen ersten Fläche der Kühlplatte ein Spalt ausgebildet ist, wobei im Spalt ein metallischer Dichtring angeordnet ist, der die erste Fläche der Kühlplatte gegen die erste Fläche des Kühlkörpers flüssigkeitsdicht abdichtet, wobei der Dichtring an seiner den Leistungshalbleiterbauelementen zugewandten Seite eine Nut aufweist, wobei in der Nut des Dichtrings ein Pressring, der in Richtung eines Bodens der Nut eine schmaler werdende Form aufweist, angeordnet ist, wobei der Pressring eine der ersten Fläche der Kühlplatte zugewandte erste Seitenfläche des Dichtrings gegen die erste Fläche der Kühlplatte drückt und eine der ersten Fläche des Kühlkörpers zugewandte zweite Seitenfläche des Dichtrings gegen die erste Fläche des Kühlkörpers drückt.
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Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch eine Leistungshalbleitereinrichtung mit einem Leistungshalbleitermodul und einem von einer Flüssigkeit durchströmbaren Kühlkörper, wobei das Leistungshalbleitermodul Leistungshalbleiterbauelemente, die auf elektrisch leitenden Leiterbahnen angeordnet sind, aufweist, wobei das Leistungshalbleitermodul eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht und eine Kühlplatte aufweist, wobei die Kühlplatte eine den Leistungshalbleiterbauelementen zugewandte Seite, eine den Leistungshalbleiterbauelementen abgewandte Seite und eine um die Kühlplatte umlaufende laterale erste Fläche aufweist, wobei die Isolationsschicht zwischen den Leiterbahnen und der Kühlplatte angeordnet ist, wobei der Kühlkörper eine Öffnung aufweist, wobei die Kühlplatte in der Öffnung des Kühlkörpers angeordnet ist, wobei zwischen einer um die Öffnung des Kühlkörpers umlaufende, die Öffnung des Kühlkörpers begrenzende laterale erste Fläche des Kühlkörpers und der um die Kühlplatte umlaufenden lateralen ersten Fläche der Kühlplatte ein Spalt ausgebildet ist, wobei im Spalt ein metallischer Dichtring angeordnet ist, der die erste Fläche der Kühlplatte gegen die erste Fläche des Kühlkörpers flüssigkeitsdicht abdichtet, wobei der Spalt und der Dichtring eine in Richtung eines Bodens des Spalts schmaler werdende Form aufweisen, wobei eine der ersten Fläche der Kühlplatte zugewandte erste Seitenfläche des Dichtrings gegen die erste Fläche der Kühlplatte drückt und eine der ersten Fläche des Kühlkörpers zugewandte zweite Seitenfläche des Dichtrings gegen die erste Fläche des Kühlkörpers drückt.
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Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Nut des Dichtrings in Richtung des Bodens der Nut eine schmaler werdende Form aufweist, da hierdurch eine zuverlässige Abdichtung der Kühlplatte gegen den Kühlkörper erreicht wird.
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Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn eine der ersten Fläche der Kühlplatte zugewandte erste Seitenfläche des Dichtrings eine Schneidkante aufweist, die in die erste Fläche der Kühlplatte einschneidet und/oder wenn eine der ersten Fläche des Kühlkörpers zugewandte zweite Seitenfläche des Dichtrings eine Schneidkante aufweist, die in die erste Fläche des Kühlkörpers einschneidet. Hierdurch wird eine besonders zuverlässige Abdichtung der Kühlplatte gegen den Kühlkörper erreicht.
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Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn über dem Pressring ein Druckelement angeordnet ist, das eine Bewegung des Pressrings aus der Nut des Dichtrings blockiert, da hierdurch der Pressring zuverlässig in der Nut gehalten wird.
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Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die erste Seitenfläche des Dichtrings eine Schneidkante aufweist, die in die erste Fläche der Kühlplatte einschneidet und/oder wenn die zweite Seitenfläche des Dichtrings eine Schneidkante aufweist, die in die erste Fläche des Kühlkörpers einschneidet. Hierdurch wird eine besonders zuverlässige Abdichtung der Kühlplatte gegen den Kühlkörper erreicht.
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Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn über dem Dichtring ein Druckelement angeordnet ist, das eine Bewegung des Dichtrings aus dem Spalt blockiert, da hierdurch der Dichtring zuverlässig in dem Spalt gehalten wird.
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Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Dichtring mit dem Druckelement einstückig ausgebildet ist, da hierdurch eine besonders einfacher Aufbau der Leistungshalbleitereinrichtung erzielt wird.
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Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Druckelement als ein entlang dem Rand der Öffnung verlaufender Rahmen ausgebildet ist. Hierdurch wird eine entlang dem Rand der Öffnung verlaufende gleichmäßige zuverlässige Fixierung des Pressrings in der Nut oder des Dichtrings im Spalt ermöglicht.
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Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Kühlplatte und die Öffnung in lateraler Richtung eine kreisrunde Form oder eine elliptische Form oder die Form eines mit abgerundeten Ecken versehenen Rechtecks, bei dem die Seiten einen konvexen Verlauf aufweisen, aufweisen. Hierdurch wird eine zuverlässige Abdichtung der Kühlplatte gegen den Kühlkörper erzielt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Leistungshalbleitereinrichtung in einem noch nicht fertig montierten Zustand,
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2 ein Schnittansicht eines Leistungshalbleitermoduls,
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3 eine Schnittansicht eines Ausschnitts einer erfindungsgemäßen Leistungshalbleitereinrichtung,
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4 eine Schnittansicht eines Dichtrings,
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5 eine perspektivische Ansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Leistungshalbleitereinrichtung in einem noch nicht fertig montierten Zustand,
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6 eine Schnittansicht eines Ausschnitts einer weiteren erfindungsgemäßen Leistungshalbleitereinrichtung und
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7 eine Schnittansicht eines Dichtrings und eines Druckelements.
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In 1 ist eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Leistungshalbleitereinrichtung 1 in einem noch nicht fertig montierten Zustand dargestellt. In 2 ist eine Schnittansicht eines Leistungshalbleitermoduls 3 dargestellt. In 3 ist eine Schnittansicht eines Ausschnitts der erfindungsgemäßen Leistungshalbleitereinrichtung 1 und in 4 eine Schnittansicht eines Dichtrings 22 dargestellt. In den Schnittansichten sind nur die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente der Leistungshalbleitereinrichtung 1 dargestellt, wobei der Übersichtlichkeit halber nur ein Teil der geschnittenen Elemente schraffiert dargestellt sind.
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Die erfindungsgemäße Leistungshalbleitereinrichtung 1 weist beim Ausführungsbeispiel ein einzelnes Leistungshalbleitermodul 3 auf, wobei die erfindungsgemäße Leistungshalbleitereinrichtung mehrere Leistungshalbleitermodule 3 aufweisen kann. Das Leistungshalbleitermodul 3 weist Leistungshalbleiterbauelemente 9, die auf elektrisch leitenden Leiterbahnen 13 angeordnet sind, auf. Die Leiterbahnen 13 werden durch eine elektrisch leitende strukturierte erste Leitungsschicht 31 ausgebildet. Die Leistungshalbleiterbauelemente 9 sind mit den Leiterbahnen 13, vorzugsweise über eine Löt- oder Sintermetallschicht, elektrisch leitend verbunden. Das jeweilige Leistungshalbleiterbauelement liegt vorzugweise in Form eines Leistungshalbleiterschalters oder einer Diode vor. Die Leistungshalbleiterschalter liegen dabei vorzusgweise in Form von Transistoren, wie z.B. IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) vor. Das jeweilige Leistungshalbleitermodul 3 weist vorzugsweise ein erstes Gleichspannungslaststromanschlusselement DC+ und ein zweites Gleichspannungslaststromanschlusselement DC- und ein Wechselstromlastanschlusselement AC auf, die mit der ersten Leitungsschicht 31 vorzugsweise über eine Löt- oder Sintermetallschicht, elektrisch leitend verbunden sind. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels erzeugt das jeweilige Leistungshalbleitermodul 3 aus einer zwischen den Gleichspannungslaststromanschlüssen DC+ und DC- eingespeisten Gleichspannung am Wechselspannungslaststromanschluss AC eine Wechselspannung. Weiterhin weist das jeweilige Leistungshalbleitermodul 3 im Rahmen des Ausführungsbeispiels Steueranschlusselemente S auf, die elektrisch leitend mit den Steueranschlüssen der Leistungshalbleiterschalter des Leistungshalbleitermoduls 3 verbunden sind.
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Weiterhin weist das jeweilige Leistungshalbleitermodul 3 eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht 6 und eine Kühlplatte 5 auf, wobei die Isolationsschicht 6 zwischen den Leiterbahnen 13 und der Kühlplatte 5 angeordnet ist. Die Leiterbahnen 13 sind mit der Isolationsschicht 6 verbunden. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels ist zwischen der Isolationsschicht 6 und der Kühlplatte 5 eine elektrisch leitende vorzugweise unstrukturierte zweite Leitungsschicht 8 angeordnet, die mit der Isolationsschicht 6 verbunden ist. Die Isolationsschicht 6 liegt vorzugsweise in Form eines Keramikkörpers vor. Die erste und zweite Leitungsschicht 31 und 8 und die Isolationsschicht 6 werden zusammen vorzugsweise durch ein Direct Copper Bonded Substrat (DCB-Substrat) ausgebildet.
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Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die erste und die zweite Leitungsschicht aus einer einzelnen Schicht oder auch mehreren übereinanderliegenden Schichten bestehen können. So kann die erste und/oder die zweite Leitungsschicht z.B. eine Kupferschicht aufweisen, die eine einzelne oder mehrere übereinanderliegende Beschichtungen, z.B. aus einem Edelmetall (z.B. Silber) oder aus einer Edelmetallverbindung aufweist, welche z.B. als Haftvermittlungsschichten und/oder Schutzschichten dienen können.
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Die Kühlplatte 5 kann an Ihrer den Leistungshalbleiterbauelementen 9 zugewandten Seite mit einer einzelnen oder mehreren übereinanderliegende Schichten beschichtet sein, die z.B. jeweilig als Haftvermittlungsschicht und/oder als Schutzschicht dienen können und/oder dazu dienen können mechanische Spannungen zwischen Isolationsschicht 6 und der Kühlplatte 5, welche bei Temperaturänderungen, aufgrund unterschiedlicher Temperaturausdehnungskoeffizienten von Isolationsschicht 6 und Kühlplatte 5, auftreten können, zu reduzieren. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels ist die Kühlplatte 5 an Ihrer der Isolationsschicht 6 zugewandten Seite mit einer Kupferschicht 12 beschichtet, die wiederum z.B. mit einer Beschichtung, insbesondere einer Edelmetallbeschichtung (z.B. Silber) beschichtet sein kann. Die Kupferschicht 12 ist zwischen Kühlplatte 5 und Isolationsschicht 6, und insbesondere zwischen Kühlplatte und zweiter Leitungsschicht 8 angeordnet. Die zweite Leitungsschicht 8 ist mit der Kühlplatte 5, vorzugsweise über eine Löt- oder Sintermetallschicht, direkt oder indirekt (falls die Kühlplatte an Ihrer den Leistungshalbleiterbauelementen zugewandten Seite mit einer einzelnen oder mehreren übereinanderliegenden Schichten beschichtet ist) verbunden. Die zweite Leitungsschicht 8 ist im Rahmen des Ausführungsbeispiels über eine Löt- oder Sintermetallschicht mit der Kupferschicht 12 verbunden.
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Der Übersichtlichkeit halber sind in 2 die Löt- oder Sintermetallschichten nicht dargestellt. Weiterhin sei angemerkt, dass die Dicke der Schichten und die Dicke der Leistungshalbleiterbauelemente nicht maßstabsgerecht dargestellt sind.
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Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Kühlplatte auch in Form eines Aluminiumkörpers eines Insulated Metal Substrats (IMS) vorliegen kann.
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Die Kühlplatte 5 weist vorzugsweise an ihrer den Leitungshalbleiterbauelementen 9 abgewandten Seite B Kühlfinnen und/oder Kühlpins 19 auf.
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Weiterhin weist die Leistungshalbleitereinrichtung 1 einen von einer Flüssigkeit (z.B. Wasser) durchströmbaren Kühlkörper 2 auf. Der Kühlkörper 2 weist an einer den Leistungshalbleiterbauelementen 9 zugewandten Außenseite A des Kühlkörpers 2 eine Öffnung 25 auf. Die Kühlplatte 5 des Leistungshalbleitermoduls 3 ist in der Öffnung 25 angeordnet, wobei ein Teil der jeweiligen Kühlplatte 5 aus der Öffnung 25 herausragen kann. Die Kühlplatte 5 verschließt die Öffnung 25. An einer den Leistungshalbleiterbauelementen 9 abgewandten Seite B der Kühlplatte 2 ist ein Hohlraum 18 ausgebildet. Die Flüssigkeit durchströmt im Rahmen des Ausführungsbeispiels den Kühlkörper 2, indem sie durch eine Eingangsöffnung (in der Perspektive von 1 ist die Eingangsöffnung nicht zu sehen) des Kühlkörper 2 in den Hohlraum 18 einströmt, den Hohlraum 18 durchströmt und durch eine Ausgangsöffnung 11 des Kühlkörper 2 aus dem Kühlkörper 2 ausströmt. Die Wärme der jeweiligen Kühlplatte 5 wird auf die Flüssigkeit übertragen und von der Flüssigkeit abtransportiert. In 1 ist die einströmende und ausströmende Flüssigkeit mit Pfeilen dargestellt.
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Zwischen einer um die Öffnung 25 des Kühlkörpers 2 umlaufende, die Öffnung 25 des Kühlkörpers 2 begrenzende laterale erste Fläche 26 des Kühlkörpers 2 und eine um die Kühlplatte 5 umlaufende laterale erste Fläche 24 der Kühlplatte 5 ist ein Spalt 27 ausgebildet. Im Spalt 27 ist ein metallischer Dichtring 22 angeordnet, der die erste Fläche 24 der Kühlplatte 5 gegen die erste Fläche 26 des Kühlkörpers 2 flüssigkeitsdicht abdichtet. Die Kühlplatte 5, der Kühlkörpers 2 und/oder der metallische Dichtring 22 bestehen vorzugsweise jeweilig aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.
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Der Dichtring 22 weist an seiner den Leistungshalbleiterbauelementen 9 zugewandten Seite eine Nut 28 auf, wobei in der Nut 28 des Dichtrings 22 ein Pressring 23, der in Richtung des Bodens 35 der Nut 28 eine schmaler werdende Form aufweist, angeordnet ist. Der Pressring 23 drückt eine der ersten Fläche 24 der Kühlplatte 5 zugewandte erste Seitenfläche 29 des Dichtrings 22 gegen die erste Fläche 24 der Kühlplatte 5 und drückt eine der ersten Fläche 26 des Kühlkörpers 2 zugewandte zweite Seitenfläche 30 des Dichtrings 22 gegen die erste Fläche 26 des Kühlkörpers 2. Der Pressring 23 weist vorzugsweise eine keilförmige Form auf.
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Die Nut 28 des Dichtrings 22 weist vorzugsweise in Richtung des Bodens 35 der Nut 28 eine schmaler werdende Form auf. Die Nut 28 weist vorzugsweise eine keilförmige Form auf.
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Vorzugsweise weist die erste Seitenfläche 29 des Dichtrings 22 eine Schneidkante 32 auf, die in die erste Fläche 24 der Kühlplatte 5 einschneidet. Weiterhin weist vorzugsweise die zweite Seitenfläche 30 des Dichtrings 22 eine Schneidkante 33 auf, die in die erste Fläche 26 des Kühlkörpers 2 einschneidet (siehe 3 und 4). In 4 ist ein Dichtring 22, der eine Schneidkante 32 und 33 aufweist, dargestellt. In 3 weist nur die zweite Seitenfläche 30 des Dichtrings 22 eine Schneidkante 33 auf, die in die erste Fläche 26 des Kühlkörpers 2 einschneidet, während die erste Seitenfläche 29 des Dichtrings 22 keine Schneidkante aufweist. Die Schneidkante 32 verläuft umlaufend entlang der ersten Seitenfläche 29 des Dichtrings 22. Die Schneidkante 33 verläuft umlaufend entlang der zweiten Seitenfläche 30 des Dichtrings 22. Durch die Schneidkante 32 bzw. 33 wird eine sehr zuverlässige Abdichtung erzielt. Der Dichtring 22 kann mehrere Schneidkanten 32 und/oder Schneidkanten 33 aufweisen.
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Im Rahmen des Ausführungsbeispiels weist die Leistungshalbleitereinrichtung 1 ein Druckelement 14 auf, das über dem Pressring 23 angeordnet ist. Das Druckelement 14 ist vorzugsweise über eine Schraubverbindung mit dem Kühlkörper 2 verbunden. Das Druckelement 14 ist beim Ausführungsbeispiel als ein entlang dem Rand der Öffnung 25 verlaufender Rahmen ausgebildet. Das Druckelement 14 ist vorzusgweise als Ring ausgebildet. Das Druckelement 14 blockiert bzw. verhindert eine Bewegung des Pressrings 23 aus der Nut 28 des Dichtrings 22. Das Druckelement 14 drückt mit einer Kraft F auf den Pressring 23 in Richtung der Nut 28 des Dichtrings 22. Das Druckelement 14 ist über Schrauben 15, welche durch Durchgangslöcher 34 des Druckelements 14 verlaufen und in mit einem Innengewinde versehende Sacklöcher 16 des Kühlkörpers 2 eingeschraubt sind, mit dem Kühlkörper 2 verbunden. Wenn die Schrauben 15 eingeschraubt werden, drückt das Druckelement 14 das Presselement 23 in die Nut 28 des Dichtrings 22, wodurch die erste und zweite Seitenfläche 29 und 30 des Dichtrings 22 lateral nach Außen gedrückt werden. Der Übersichtlichkeit halber ist in 3 das Gewinde der Schraube 15 und des Sacklochs 16 nicht dargestellt.
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Es sei angemerkt, dass das Druckelement 14 mit dem Pressring 23 auch einstückig ausgebildet sein kann.
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In 5 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Leistungshalbleitereinrichtung 1' in einem noch nicht fertig montierten Zustand dargestellt. In 6 ist eine Schnittansicht eines Ausschnitts einer erfindungsgemäßen Leistungshalbleitereinrichtung 1' und in 7 eine Schnittansicht eines Dichtrings 22' und eines Druckelements 14' dargestellt. In den Schnittansichten sind nur die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente der Leistungshalbleitereinrichtung 1' dargestellt, wobei der Übersichtlichkeit halber nur ein Teil der geschnittenen Elemente schraffiert dargestellt sind. In 5, 6 und 7 sind gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in 1 bis 4.
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Die Leistungshalbleitereinrichtung 1' entspricht bis auf die konkrete Ausgestaltung der Dichtung mit der die Kühlplatte 5 gegen den Kühlkörper 2 flüssigkeitsdicht abgedichtet ist, der Leistungshalbleitereinrichtung 1, wobei die Kühlplatte 5 und die Öffnung 25 in der Leistungshalbleitereinrichtung 1' in lateraler Richtung, im Rahmen des Ausführungsbeispiels, die Form eines mit abgerundeten Ecken versehenen Rechtecks dessen Seiten einen konvexen Verlauf aufweisen, aufweisen, während bei der Leistungshalbleitereinrichtung 1 die Kühlplatte 5 und die Öffnung 25 der Leistungshalbleitereinrichtung 1 in lateraler Richtung beispielhaft eine elliptische Form aufweisen. Dies kann auch genau umgekehrt sein. Die Kühlplatte 5 und die Öffnung 25 können sowohl bei der Leistungshalbleitereinrichtung 1 als auch bei der Leistungshalbleitereinrichtung 1' auch eine andere Form aufweisen. Die Kühlplatte 5 und die Öffnung 25 weisen allgemein in lateraler Richtung vorzugsweise eine kreisrunde oder elliptische Form oder die Form eines mit abgerundeten Ecken versehenen Rechtecks dessen Seiten einen konvexen Verlauf aufweisen, auf. Das Leistungshalbleitermodul 3 der Leistungshalbleitereinrichtung 1' entspricht, abgesehen von der beispielhaft modifizierten Form der Kühlplatte 5, dem Leistungshalbleitermoduls 3 der Leistungshalbleitereinrichtung 1.
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Bei der Leistungshalbleitereinrichtung 1' weisen der Spalt 27' und der Dichtring 22' eine in Richtung des Bodens 36 des Spalt 27' schmaler werdende Form auf, wobei eine der ersten Fläche 24 der Kühlplatte 5 zugewandte erste Seitenfläche 29' des Dichtrings 22' gegen die erste Fläche 24 der Kühlplatte 5 drückt und eine der ersten Fläche 26 des Kühlkörpers 2 zugewandte zweite Seitenfläche 30' des Dichtrings 22' gegen die erste Fläche 26 des Kühlkörpers 2 drückt. Der Spalt 27' und der Dichtring 22' weisen vorzugsweise eine keilförmige Form auf.
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Die erste Seitenfläche 29' des Dichtrings 22' weist vorzugsweise eine Schneidkante 32' auf, die in die erste Fläche 24 der Kühlplatte 5 einschneidet und/oder die zweite Seitenfläche 30' des Dichtrings 22' weist vorzugsweise eine Schneidkante 33' auf, die in die erste Fläche 26 des Kühlkörpers 2 einschneidet (siehe 6 und 7). In 7 ist ein Dichtring 22', der die Schneidkante 32' und 33' aufweist, dargestellt. In 6 weist der Dichtrings 22' die Schneidkante 33' auf, die in die erste Fläche 26 des Kühlkörpers 2 einschneidet, wobei der Dichtring 22' in 6 keine Schneidkante 32' aufweist. Die Schneidkante 32' verläuft umlaufend entlang der ersten Seitenfläche 29' des Dichtrings 22'. Die Schneidkante 33' verläuft umlaufend entlang der zweiten Seitenfläche 30' des Dichtrings 22'. Der Dichtring 22' kann mehrere Schneidkanten 32' und/oder Schneidkanten 33' aufweisen. Infolge der inhärent vorhanden Nachgiebigkeit der Schneidkanten 32' bzw. 33' geben diese, wenn der Dichtring 22' in den Spalt 27' hineingedrückt wird, geringfügig nach und dehnen sich anschließend wieder aus, so dass sich die Schneidkante 32' geringfügig in die erste Fläche 24 der Kühlplatte 5 bzw. sich die Schneidkante 32' geringfügig in die erste Fläche 26 des Kühlkörpers 2 einschneidet.
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Im Rahmen des Ausführungsbeispiels ist über dem Dichtring 22' ein Druckelement 14' angeordnet ist, das eine Bewegung des Dichtrings 22' aus dem Spalt 27' blockiert bzw. verhindert. Das Druckelement 14' drückt mit einer Kraft F auf den Dichtring 22' in Richtung des Bodens 36 des Spalts 27'. Das Druckelement 14' ist über Schrauben 15, welche durch Durchgangslöcher 34 des Druckelements 14' verlaufen und in mit einem Innengewinde versehende Sacklöcher 16 des Kühlkörpers 2 eingeschraubt sind, mit dem Kühlkörper 2 verbunden. Wenn die Schrauben 15 eingeschraubt werden, drückt das Druckelement 14' den Dichtring 22' in den Spalt 27', wodurch die erste Seitenfläche 29' des Dichtrings 22' gegen die erste Fläche 24 der Kühlplatte 5 gedrückt wird und die zweite Seitenfläche 30' des Dichtrings 22' gegen die erste Fläche 26 des Kühlkörpers 2 gedrückt wird. Der Übersichtlichkeit halber ist in 6 das Gewinde der Schraube 15 und des Sacklochs 16 nicht dargestellt.
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Der Dichtring 22' ist vorzugsweise einstückig mit dem Druckelement 14' ausgebildet. Das Druckelement 14' ist beim Ausführungsbeispiel als ein entlang dem Rand der Öffnung 25 verlaufender Rahmen ausgebildet. Das Druckelement 14' ist vorzusgweise als Ring ausgebildet.
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Die Kühlplatte 5, der Kühlkörper 2 und/oder der metallische Dichtring 22' bestehen vorzugsweise jeweilig aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.
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Die Kühlplatte 5 weist bei der Leistungshalbleitereinrichtung 1' vorzugsweise an ihrer den Leitungshalbleiterbauelementen 9 abgewandten Seite B Kühlfinnen und/oder Kühlpins 19 auf (siehe 2).
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Es sei allgemein angemerkt, dass die erfindungsgemäße Leistungshalbleitereinrichtung 1 bzw. 1' auch mehrere Leistungshalbleitermodule 3 aufweisen kann, wobei falls die erfindungsgemäße Leistungshalbleitereinrichtung 1 bzw. 1' mehrere Leistungshalbleitermodule 3 aufweist, der Kühlkörper 2 mehrere Öffnungen 25 aufweist in denen die Kühlplatten 5 der Leistungshalbleitermodule 3, wie oben beschrieben, angeordnet und gegen den Kühlkörper 2 flüssigkeitsdicht abgedichtet sind.
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Ferner sei angemerkt, dass der Kühlkörper einstückig ausgebildet sein kann oder aus miteinander verbundenen Stücken ausgebildet sein kann.
