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Die Erfindung betrifft ein Leistungshalbleitermodul.
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Aus der
DE 10 2012 202 765 B3 ist ein Leistungshalbleitermodul mit einem einen ersten und einen zweiten elektrischen Kondensatoranschluss aufweisenden Kondensator, mit Leistungshalbleiterbauelementen und mit einer elektrischen Verbindungseinrichtung, die elektrisch leitend mit den Leistungshalbleiterbauelementen verbunden ist, bekannt. Der Kondensator ist dabei auf einem Substrat, auf dem auch die Leistungshalbleiterbauelemente angeordnet sind, angeordnet. Die elektrischen Verbindungen zwischen den Leistungshalbleiterbauelementen und gegebenenfalls weiteren Elementen weisen parasitäre Induktivitäten auf, die im Betrieb des Leistungshalbleitermoduls zu Überspannungen an den Leistungshalbleiterbauelementen führen können. Um die Überspannungen zu reduzieren, sind die Leistungshalbleiterbauelemente mit einem Kondensator elektrisch leitend verbunden, der fachspezifisch auch als sogenannter Snubberkondensator bezeichnet wird.
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Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass es dabei vorteilhaft ist, wenn der Kondensator nahe an den elektrischen Anschlusselementen des Leistungshalbleitermoduls, die zum elektrischen Anschluss des Leistungshalbleitermoduls mit einer elektrischen Verbindungselementeinrichtung, wie z.B. mit einer Stromschienenanordnung oder einer Leiterplatte, dienen, angeordnet ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung ein Leistungshalbleitermodul mit einem Gehäuse zu schaffen bei dem elektrische Anschlusselemente des Leistungshalbleitermoduls, die zum elektrischen Anschluss des Leistungshalbleitermoduls mit einer elektrischen Verbindungselementeinrichtung dienen, besonders nahe an einem Kondensator des Leistungshalbleitermoduls angeordnet sind.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Leistungshalbleitermodul mit einem Gehäuse, mit einem einen ersten und einen zweiten elektrischen Kondensatoranschluss aufweisenden Kondensator, mit im Gehäuse angeordneten Leistungshalbleiterbauelementen und mit einer elektrischen Verbindungseinrichtung, die elektrisch leitend mit den Leistungshalbleiterbauelementen verbunden ist und eine elektrisch leitende erste Verbindungseinrichtungskontaktfläche und eine von der ersten Verbindungseinrichtungskontaktfläche elektrisch isoliert angeordnete elektrisch leitende zweite Verbindungseinrichtungskontaktfläche aufweist, wobei eine Gehäusewand des Gehäuses eine Aufnahme ausbildet, wobei der Kondensator in der Aufnahme angeordnet ist, wobei der erste Kondensatoranschluss elektrisch leitend mit der ersten Verbindungseinrichtungskontaktfläche verbunden ist und der zweite Kondensatoranschluss elektrisch leitend mit der zweiten Verbindungseinrichtungskontaktfläche verbunden ist.
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Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Es erweist sich als vorteilhaft, wenn der erste und zweite Kondensatoranschluss jeweilig einen Kondensatoranschlussaußenbereich aufweisen, der in Richtung nach Außen über das Gehäuse hinaus ragt. Hierdurch wird eine technisch unkomplizierte Ausbildung der elektrischen Verbindungselementeinrichtung ermöglicht, da diese zum elektrischen Anschluss des Leistungshalbleitermoduls an die elektrische Verbindungselementeinrichtung nicht derart ausgebildet sein muss, dass sie in die Aufnahme des Leistungshalbleitermoduls hineinragt.
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Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn der erste Kondensatoranschluss elektrisch leitend mit der ersten Verbindungseinrichtungskontaktfläche verbunden ist, indem er direkt auf der ersten Verbindungseinrichtungskontaktfläche aufliegt, und dass der zweite Kondensatoranschluss elektrisch leitend mit der zweiten Verbindungseinrichtungskontaktfläche verbunden ist, indem er direkt auf der zweiten Verbindungseinrichtungskontaktfläche aufliegt. Hierdurch wird die Ausbildung einer elektrisch leitenden Druckkontaktierung zwischen den Verbindungseinrichtungskontaktflächen und den Kondensatoranschlüssen ermöglicht. Da der Kondensator nicht stoffschlüssig, z.B. über eine Löt- oder Sinterschicht mit der Verbindungseinrichtung verbunden ist, kann der Kondensator im Falle eines fehlerhaften Kondensators leicht und schnell ausgetauscht werden.
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Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Leistungshalbleitermodul ein elektrisch leitendes erstes und zweites Federelement aufweist, wobei das erste und zweite Federelement und der Kondensator derart in der Aufnahme angeordnet sind, dass der Kondensator zwischen dem ersten und zweiten Federelement eingespannt angeordnet ist und das erste Federelement gegen eine erste Aufnahmewand der Aufnahme und gegen den ersten Kondensatoranschluss drückt wodurch sich ein elektrisch leitender Druckkontakt zwischen dem ersten Federelement und dem ersten Kondensatoranschluss ausbildet und dass das zweite Federelement gegen eine der ersten Aufnahmewand gegenüberliegend angeordnete zweite Aufnahmewand der Aufnahme und gegen den zweiten Kondensatoranschluss drückt wodurch sich ein elektrisch leitender Druckkontakt zwischen dem zweiten Federelement und dem zweiten Kondensatoranschluss ausbildet, da dann die Kondensatoranschlüsse zuverlässig mittels einer Druckkontaktierung mit den Federelementen elektrisch leitend verbunden sind und der Kondensator sich in bei Erwärmung in laterale Richtung, ohne das infolge größere mechanische Kräfte auf ihn einwirken, ausdehnen kann.
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Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn ein Außenbereich des ersten Federelements und ein Außenbereich des zweiten Federelements in Richtung nach Außen über das Gehäuse hinaus ragen. Hierdurch wird eine technisch unkomplizierte Ausbildung der elektrischen Verbindungselementeinrichtung ermöglicht, da diese zum elektrischen Anschluss des Leistungshalbleitermoduls an die elektrische Verbindungselementeinrichtung nicht derart ausgebildet sein muss, dass sie in die Aufnahme des Leistungshalbleitermoduls hineinragt.
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Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn der erste Kondensatoranschluss elektrisch leitend mit der ersten Verbindungseinrichtungskontaktfläche verbunden ist, indem das erste Federelement und/oder der erste Kondensatoranschluss direkt auf der ersten Verbindungseinrichtungskontaktfläche aufliegt, und dass der zweite Kondensatoranschluss elektrisch leitend mit der zweiten Verbindungseinrichtungskontaktfläche verbunden ist, indem das zweite Federelement und/oder der zweite Kondensatoranschluss direkt auf der zweiten Verbindungseinrichtungskontaktfläche aufliegt. Hierdurch wird eine elektrisch leitende Druckkontaktierung zwischen den Federelementen und den Verbindungseinrichtungskontaktflächen und/oder zwischen den Verbindungseinrichtungskontaktflächen und den Kondensatoranschlüssen ermöglicht. Da der Kondensator nicht stoffschlüssig, z.B. über eine Löt- oder Sinterschicht mit der Verbindungseinrichtung verbunden ist, kann der Kondensator zudem im Falle eines fehlerhaften Kondensators leicht und schnell ausgetauscht werden.
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Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn das erste und zweite Federelement jeweilig als Windungen aufweisende Schraubenfeder ausgebildet sind, wobei zumindest ein Teil der Windungen des ersten Federelements einen mechanischen Kontakt zur ersten Aufnahmewand und zum ersten Kondensatoranschluss aufweisen und zumindest ein Teil der Windungen des zweiten Federelements einen mechanischen Kontakt zur zweiten Aufnahmewand und zum zweiten Kondensatoranschluss aufweisen, da hierdurch eine besonders zuverlässige elektrisch leitende Druckkontaktierung zwischen den Federelementen und den Kondensatoranschlüssen erzielt wird.
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Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn der erste Kondensatoranschluss elektrisch leitend mit der ersten Verbindungseinrichtungskontaktfläche verbunden ist, indem zumindest ein Teil der Windungen des ersten Federelements und/oder der erste Kondensatoranschluss direkt auf der ersten Verbindungseinrichtungskontaktfläche aufliegt, und dass der zweite Kondensatoranschluss elektrisch leitend mit der zweiten Verbindungseinrichtungskontaktfläche verbunden ist, indem zumindest ein Teil der Windungen des zweiten Federelements und/oder der zweite Kondensatoranschluss direkt auf der zweiten Verbindungseinrichtungskontaktfläche aufliegt. Hierdurch wird die Ausbildung einer elektrisch leitenden Druckkontaktierung zwischen den Federelementen und den Verbindungseinrichtungskontaktflächen, bzw. zwischen den Kondensatoranschlüssen und den Verbindungseinrichtungskontaktflächen ermöglicht. Da der Kondensator nicht stoffschlüssig, z.B. über eine Löt- oder Sinterschicht mit der Verbindungseinrichtung verbunden ist, kann der Kondensator zudem im Falle eines fehlerhaften Kondensators leicht und schnell ausgetauscht werden.
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Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn im Bereich der Aufnahme die Verbindungseinrichtung auf einer Bodenfläche der Aufnahme angeordnet ist. Die Bodenfläche der Aufnahme bildet solchermaßen ein zuverlässiges Widerlager für die Verbindungseinrichtung hinsichtlich eines von oben auf die Verbindungseinrichtung im Bereich der Aufnahme einwirkenden Drucks aus.
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Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Verbindungseinrichtung als ein Folienverbund ausgebildet ist, der eine elektrisch leitende strukturierte oder unstrukturierte erste Folie und eine elektrisch leitende strukturierte oder unstrukturierte zweite Folie und eine zwischen der ersten und der zweiten Folie angeordnete elektrisch nicht leitende dritte Folie aufweist, wobei die erste und zweite Verbindungseinrichtungskontaktfläche jeweilig in Form eines Oberflächenbereichs des Folienverbunds vorliegen, da eine als Folienverbund ausgebildete Verbindungseinrichtung eine sehr niedrige Induktivität aufweist.
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Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Leistungshalbleitermodul ein erstes und ein zweites Leistungshalbleiterbauelement aufweist, wobei ein zweiter Laststromanschluss des ersten Leistungshalbleiterbauelements mit einem ersten Laststromanschluss des zweiten Leistungshalbleiterbauelements elektrisch leitend verbunden ist, wobei die erste Verbindungseinrichtungskontaktfläche mit einem ersten Laststromanschluss des ersten Leistungshalbleiterbauelements elektrisch leitend verbunden ist und die zweite Verbindungseinrichtungskontaktfläche mit einem zweiten Laststromanschluss des zweiten Leistungshalbleiterbauelements elektrisch leitend verbunden ist, da dann das erste und zweite Leistungshalbleiterbauelement zu einer techniküblichen Halbbrückenschaltung mit einander elektrisch verschaltet sind.
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Weiterhin erweist sich eine Leistungshalbleitereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermodul und mit einer elektrischen Verbindungselementeinrichtung, die eine elektrisch leitende erste Leiterplattenkontaktfläche und eine von der ersten Leiterplattenkontaktfläche elektrisch isoliert angeordnete elektrisch leitende zweite Leiterplattenkontaktfläche aufweist, wobei die erste Leiterplattenkontaktfläche direkt auf dem ersten Kondensatoranschluss aufliegt und die zweite Leiterplattenkontaktfläche direkt auf dem zweiten Kondensatoranschluss aufliegt, wobei die erste Leiterplattenkontaktfläche gegen den ersten Kondensatoranschluss gedrückt angeordnet ist und den ersten Kondensatoranschluss gegen die erste Verbindungseinrichtungskontaktfläche drückt, so dass die erste Leiterplattenkontaktfläche mit dem ersten Kondensatoranschluss und der erste Kondensatoranschluss mit der ersten Verbindungseinrichtungskontaktfläche elektrisch leitend druckkontaktiert sind, wobei die zweite Leiterplattenkontaktfläche gegen den zweiten Kondensatoranschluss gedrückt angeordnet ist und den zweiten Kondensatoranschluss gegen die zweite Verbindungseinrichtungskontaktfläche drückt, so dass die zweite Leiterplattenkontaktfläche mit dem zweiten Kondensatoranschluss und der zweite Kondensatoranschluss mit der zweiten Verbindungseinrichtungskontaktfläche elektrisch leitend druckkontaktiert sind, als vorteilhaft, da dann das erfindungsgemäße Leistungshalbleitermodul sehr niederinduktiv und zuverlässig mit der Verbindungselementeinrichtung elektrisch leitend kontaktiert ist und die Leistungshalbleitereinrichtung einen sehr niederinduktiven Aufbau aufweist.
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Weiterhin erweist sich eine Leistungshalbleitereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermodul und mit einer elektrischen Verbindungselementeinrichtung, die eine elektrisch leitende erste Leiterplattenkontaktfläche und eine von der ersten Leiterplattenkontaktfläche elektrisch isoliert angeordnete elektrisch leitende zweite Leiterplattenkontaktfläche aufweist, wobei die erste Leiterplattenkontaktfläche direkt auf dem ersten Federelement aufliegt und die zweite Leiterplattenkontaktfläche direkt auf dem zweiten Federelement aufliegt, wobei die erste Leiterplattenkontaktfläche gegen das erste Federelement gedrückt angeordnet ist und das erste Federelement gegen die erste Verbindungseinrichtungskontaktfläche drückt, so dass die erste Leiterplattenkontaktfläche mit dem ersten Federelement und das erste Federelement mit der ersten Verbindungseinrichtungskontaktfläche elektrisch leitend druckkontaktiert sind, wobei die zweite Leiterplattenkontaktfläche gegen das zweite Federelement gedrückt angeordnet ist und das zweite Federelement gegen die zweite Verbindungseinrichtungskontaktfläche drückt, so dass die zweite Leiterplattenkontaktfläche mit dem zweiten Federelement und das zweite Federelement mit der zweiten Verbindungseinrichtungskontaktfläche elektrisch leitend druckkontaktiert sind, als vorteilhaft, da dann das erfindungsgemäße Leistungshalbleitermodul sehr niederinduktiv und zuverlässig mit der Verbindungselementeinrichtung elektrisch leitend kontaktiert ist und die Leistungshalbleitereinrichtung einen sehr niederinduktiven Aufbau aufweist.
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In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Verbindungselementeinrichtung zum Kondensator beabstandet angeordnet ist, so dass die Verbindungselementeinrichtung keinen mechanischen Kontakt zum Kondensator aufweist, da der Kondensator sich bei Erwärmung des Kondensators dann in allen Raumrichtungen, ohne dass infolge dabei größere Kräfte auf ihn einwirken, ausdehnen kann.
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Alternativ erweist es sich in diesem Zusammenhang als vorteilhaft, wenn die erste Leiterplattenkontaktfläche direkt auf dem ersten Kondensatoranschluss aufliegt und die zweite Leiterplattenkontaktfläche direkt auf dem zweiten Kondensatoranschluss aufliegt, wobei die erste Leiterplattenkontaktfläche gegen den ersten Kondensatoranschluss gedrückt angeordnet ist und den ersten Kondensatoranschluss gegen die erste Verbindungseinrichtungskontaktfläche drückt, so dass die erste Leiterplattenkontaktfläche mit dem ersten Kondensatoranschluss und der erste Kondensatoranschluss mit der ersten Verbindungseinrichtungskontaktfläche elektrisch leitend druckkontaktiert sind, wobei die zweite Leiterplattenkontaktfläche gegen den zweiten Kondensatoranschluss gedrückt angeordnet ist und den zweiten Kondensatoranschluss gegen die zweite Verbindungseinrichtungskontaktfläche drückt, so dass die zweite Leiterplattenkontaktfläche mit dem zweiten Kondensatoranschluss und der zweite Kondensatoranschluss mit der zweiten Verbindungseinrichtungskontaktfläche elektrisch leitend druckkontaktiert sind, da dann die Verbindungselementeinrichtung besonders zuverlässig mit der Verbindungseinrichtung elektrisch leitend verbunden ist.
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Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Leistungshalbleitereinrichtung eine Druckausübungseinrichtung aufweist, die ein Druckelement und ein zwischen dem Druckelement und der Verbindungselementeinrichtung angeordnetes aus einem Elastomer bestehendes Verformungselement aufweist, wobei das Druckelement über das Verformungselement, das einen mechanischen Kontakt mit der Verbindungselementeinrichtung aufweist, Druck auf die Verbindungselementeinrichtung, in Richtung auf den Kondensator des Leistungshalbleitermoduls zu, ausübt, da dann die Verbindungselementeinrichtung zuverlässig mit dem erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermodul elektrisch leitend druckkontaktiert ist.
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In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Verformungselement zum Kondensator fluchtend über dem Kondensator angeordnet ist. Hierdurch wird ein besonderes zuverlässiger elektrisch leitender Druckkontakt zwischen der Verbindungselementeinrichtung und den elektrischen Anschlusselementen DC+ und DC– des erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls ausgebildet.
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Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Elastomer in Form eines vernetzten Liquid Silikon Rubbers oder in Form eines vernetzten Solid Silicone Rubbers vorliegt, da ein vernetzter Liquid Silikon Rubber und ein vernetzter Solid Silicone Rubber besonders gute elastische Eigenschaften aufweisen.
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Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Verbindungselementeinrichtung als Leiterplatte oder als Stromschienenanordnung ausgebildet ist, da diese auf einfache Art und Weise hergestellt werden können.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die unten stehenden Figuren erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine Schnittansicht einer Leistungshalbleitereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermodul und mit einer als Leiterplatte ausgebildeten elektrischen Verbindungselementeinrichtung,
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2 eine Schnittansicht einer Leistungshalbleitereinrichtung mit einer weiteren Ausbildung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls und mit einer als Leiterplatte ausgebildeten elektrischen Verbindungselementeinrichtung,
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3 ein Beispiel eines elektrisches Schaltbilds eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls,
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4 eine Schnittansicht eines als Schraubenfeder ausgebildeten Federelements und
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5 eine Schnittansicht einer Leiterplatte auf die von einer Druckausübungseinrichtung eine Kraft ausgeübt wird.
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In 1 ist eine Schnittansicht einer Leistungshalbleitereinrichtung 28 mit einem erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermodul 1 und mit einer als Leiterplatte ausgebildeten elektrischen Verbindungselementeinrichtung 17 dargestellt. In 3 ist beispielhaft ein elektrisches Schaltbild des Leistungshalbleitermoduls 1 und einer weiteren Ausbildung eines erfindungsgemäßen in 2 dargestellten Leistungshalbleitermoduls 1‘ dargestellt. Selbstverständlich können die Leistungshalbleiterbauelemente des Leistungshalbleitermoduls 1 bzw. 1‘ auch eine andere Anzahl und Ausbildung aufweisen und andersartig miteinander elektrisch verschaltet sein.
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Das Leistungshalbleitermodul 1 weist ein Gehäuse 2 und einen ersten und einen zweiten elektrischen Kondensatoranschluss 4a und 4b aufweisenden Kondensator 4 auf. Weiterhin weist das Leistungshalbleitermodul 1 im Gehäuse 2 angeordnete Leistungshalbleiterbauelemente T1, T2, D1 und D2 und eine elektrische Verbindungseinrichtung 5 auf, die elektrisch leitend mit den Leistungshalbleiterbauelementen T1, T2, D1 und D2 verbunden ist und eine elektrisch leitende erste Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5a und eine von der ersten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5a elektrisch isoliert angeordnete elektrisch leitende zweite Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5b aufweist.
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Es sei angemerkt, dass das jeweilige Leistungshalbleiterbauelement im Allgemeinen in Form eines Leistungshalbleiterschalters oder einer Diode vorliegt. Die Leistungshalbleiterschalter liegen im Allgemeinen in Form von Transistoren, wie z.B. IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) oder in Form von Thyristoren vor. Bei den Ausführungsbeispielen sind die Leistungshalbleiterschalter T1 und T2 als IGBTs ausgebildet, wobei der erste Laststromanschluss C der Leistungshalbleiterschalter in Form des Kollektors der IGBTs, der der zweite Laststromanschluss E der Leistungshalbleiterschalter in Form des Emitters der IGBTs und der Steueranschluss G in Form des Gates der IGBTs ausgebildet sind. Zu den Leistungshalbleiterschaltern kann, wie in 3 dargestellt, eine Diode D1 bzw. D2 antiparallel geschaltet sein, wobei die Dioden D1 und D2 in den Schnittansichten von 1 und 2 nicht dargestellt sind, da sie außerhalb der Schnittebene angeordnet sind. Das jeweilige Leistungshalbleiterbauelement kann z.B. als Halbeitermaterial Silizium oder Siliziumkarbid aufweisen.
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Die Gehäusewand 3 des Gehäuses 2 bildet eine Aufnahme 10 aus. Der Kondensator 4 ist in der Aufnahme 10 angeordnet, wobei der erste Kondensatoranschluss 4a elektrisch leitend mit der ersten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5a verbunden ist und der zweite Kondensatoranschluss 4b elektrisch leitend mit der zweiten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5b verbunden ist. Die Aufnahme 10 weist als integraler Bestandsteil des Gehäuses 4 vorzugsweise mindestens ein zwischen der Gehäusewand 3 und dem Kondensator 4 angeordnetes Halteelement 18a bzw. 18b auf, das den Kondensator 4 in der Aufnahme 10 hält, indem es lateral gegen den Kondensator 4 und insbesondere lateral gegen einen Kondensatoranschluss des Kondensator 4 drückt. Alternativ oder zusätzlich kann in der Aufnahme 10 auch ein Weichverguss angeordnet sein, der den Kondensator 4 in der Aufnahme 10 hält.
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Die Verbindungseinrichtung 5 ist vorzugsweise als ein Folienverbund ausgebildet, der eine elektrisch leitende strukturierte oder unstrukturierte erste Folie 6 und eine elektrisch leitende strukturierte oder unstrukturierte zweite Folie 7 und eine zwischen der ersten und der zweiten Folie angeordnete elektrisch nicht leitende dritte Folie 8 (z.B. aus Kunststoff) aufweist, wobei die erste und zweite Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5a und 5b jeweilig in Form eines Oberflächenbereichs des Folienverbunds 5 vorliegen. Die erste und zweite Folie 6 und 7 können jeweilig eine einzelne oder übereinander liegende Metallschichten aufweisen. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels sind die erste und zweite Folie 6 und 7 strukturiert ausgeführt und bilden infolge ihrer Struktur elektrisch leitende Leiterbahnen aus. Die Verbindungseinrichtungskontaktflächen 5a und 5b sind im Rahmen des Ausführungsbeispiels Oberflächenbereiche der ersten Folie 6. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels sind ein Teil der Leiterbahnen der ersten und zweiten Folie 5 und 7 mittels elektrisch leitenden Durchkontaktierungen 21 und 23 miteinander elektrisch leitend verbunden. Die Verbindungseinrichtung 5 ist im Bereich der Aufnahme 10 vorzugsweise auf der Bodenfläche 22 der Aufnahme 10 angeordnet. Die Bodenfläche 22 der Aufnahme 10 bildet solchermaßen ein Widerlager für die Verbindungseinrichtung 5 hinsichtlich eines von oben auf die Verbindungseinrichtung 5 im Bereich der Aufnahme 10 einwirkenden Drucks aus.
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Die Leistungshalbleiterbauelemente T1, T2, D1 und D2 sind vorzugsweise auf einem Substrat 24 angeordnet. Das Substrat 24 weist im Rahmen des Ausführungsbeispiels einen elektrisch nicht leitenden Isolierstoffkörper 27 und eine auf dem Isolierstoffkörper 27 angeordnete elektrisch leitende strukturierte Leitungsschicht auf, die infolge ihrer Struktur elektrische Leiterbahnen 26 ausbildet auf denen die Leistungshalbleiterbauelemente T1, T2, D1 und D2 angeordnet und mit den Leiterbahnen 26 elektrisch leitend verbunden sind, auf. Vorzugsweise weist das Substrat 24 eine elektrisch leitende vorzugsweise unstrukturierte weitere Leitungsschicht 25 auf, wobei der Isolierstoffkörper 27 zwischen der strukturierten Leitungsschicht und der weiteren Leitungsschicht 25 angeordnet ist. Das Substrat 24 kann z.B. wie beim Ausführungsbeispiel in Form eines DCB-Substrats (Direct Copper Bonded) oder z.B. in Form eines Insulated Metal Substrats vorliegen. Die Verbindungseinrichtung 5 ist z.B. mittels Löt- und/oder Sinterverbindungen (in den Figuren der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt) mit den Leiterbahnen des Substrats 24 und mit den Leistungshalbleiterbauelementen T1, T2, D1 und D2 elektrisch leitend verbunden, so dass sich die in 3 dargestellte Schaltung ausbildet.
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Der zweite Laststromanschluss E des ersten Leistungshalbleiterbauelements T1 ist im Rahmen des Ausführungsbeispiels mit dem ersten Laststromanschluss C des zweiten Leistungshalbleiterbauelements T2 elektrisch leitend verbunden. Die erste Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5a ist im Rahmen des Ausführungsbeispiels mit dem ersten Laststromanschluss C des ersten Leistungshalbleiterbauelements T1 elektrisch leitend verbunden und die zweite Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5b ist im Rahmen des Ausführungsbeispiels mit dem zweiten Laststromanschluss E des zweiten Leistungshalbleiterbauelements T2 elektrisch leitend verbunden.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die elektrischen Anschlusselemente DC+ und DC– des Leistungshalbleitermoduls 1 (siehe 3), die zum elektrischen Anschluss des Leistungshalbleitermoduls 1 mit einer elektrischen Verbindungselementeinrichtung dienen, die z.B. als Stromschienenanordnung oder wie beim Ausführungsbeispiel als Leiterplatte 17 ausgebildet sein kann, durch den ersten und zweiten Kondensatoranschluss 4a und 4b ausgebildet. Der Kondensator 4 ist somit quasi ideal nahe an den elektrischen Anschlusselementen DC+ und DC– des Leistungshalbleitermoduls 1 angeordnet. Der Kondensator 4 dient vorzugsweise als Snubberkondensator zur Reduzierung von an den Leistungshalbleiterbauelemente transient auftretenden Überspannungen. Der erste und zweite Kondensatoranschluss 4a und 4b bilden im Rahmen des Ausführungsbeispiels die Gleichspannungslastanschlusselemente DC+ und DC– des Leistungshalbleitermoduls 1, die zum Anschluss einer Gleichspannung U, insbesondere einer Zwischenkreisgleichspannung, dienen, aus. Der erste Kondensatoranschluss 4a bildet ein elektrisches Positivpotentiallastanschlusselement DC+ des Leistungshalbleitermoduls 1 aus und der zweite Kondensatoranschluss 4b bildet ein elektrisches Negativpotentiallastanschlusselement DC– des Leistungshalbleitermoduls 1 aus.
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Das Leistungshalbleitermodul 1 weist weiterhin ein mit dem zweiten Laststromanschluss E des ersten Leistungshalbleiterbauelements T1 und mit dem ersten Laststromanschluss E des zweiten Leistungshalbleiterbauelements T2 elektrisch leitend verbundenes elektrisches Wechselspannungspotentiallastanschlusselement AC aus, das in den Schnittansichten von 1 und 2 nicht dargestellt sind, da es außerhalb der Schnittebene angeordnet ist.
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Der erste Kondensatoranschluss 4a ist vorzugsweise elektrisch leitend mit der ersten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5a verbunden, indem er direkt auf der ersten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5a aufliegt. Der zweite Kondensatoranschluss 4a ist vorzugsweise elektrisch leitend mit der zweiten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5a verbunden, indem er direkt auf der zweiten Verbindungseinrichtungskontaktfläche aufliegt. Der erste Kondensatoranschluss 4a ist nicht stoffschlüssig mit der ersten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5a verbunden und der zweite Kondensatoranschluss 4b ist nicht stoffschlüssig mit der zweiten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5b verbunden. Die jeweilige elektrische Verbindung zwischen erstem Kondensatoranschluss 4a und erster Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5a, und zwischen zweitem Kondensatoranschluss 4b und zweiter Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5b kann dabei gegebenenfalls, wenn der jeweilige Kondensatoranschluss 4a bzw. 4b nicht gegen die jeweilige Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5a bzw. 5b gedrückt angeordnet ist, einen höherohmigen elektrischen Übergangswiderstand aufweisen.
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Der erste und zweite Kondensatoranschluss 4a und 4b weisen vorzugsweise jeweilig einen Kondensatoranschlussaußenbereich 11a bzw. 11b auf, der in Richtung nach Außen über das Gehäuse 2 hinaus ragt und somit einen technisch unkomplizierte Ausbildung der elektrischen Verbindungselementeinrichtung ermöglicht, da diese zum elektrischen Anschluss des Leistungshalbleitermoduls 1 an die elektrische Verbindungselementeinrichtung nicht derart ausgebildet sein muss, dass sie in die Aufnahme 10 des Leistungshalbleitermoduls 1 hineinragt.
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Die Leistungshalbleitereinrichtung 28 weist eine Leiterplatte 17 auf, die eine elektrisch leitende erste Leiterplattenkontaktfläche 12a und eine von der ersten Leiterplattenkontaktfläche 12a elektrisch isoliert angeordnete elektrisch leitende zweite Leiterplattenkontaktfläche 12b aufweist. Die erste und zweite Leiterplattenkontaktfläche 12a und 12b sind im Rahmen des Ausführungsbeispiels Oberflächenbereiche einer ersten strukturierten elektrisch leitenden ersten Schicht 13 der Leiterplatte 17. Die Leiterplatte 17 weist weiterhin eine strukturierte oder unstrukturierte elektrisch leitende zweite Schicht 14 auf. Zwischen der ersten und zweiten Schicht 13 und 14 ist eine elektrisch nicht leitende Schicht 15, z.B. aus einem faserverstärkten Kunststoff, angeordnet. Die Leiterplatte 17 kann noch weitere strukturierte oder unstrukturierte elektrisch leitende Schichten, zwischen denen jeweilig eine elektrisch nicht leitende Schicht angeordnet ist, aufweisen. Die Leiterplatte 17 kann solchermaßen als Multi-Layer-Leiterplatte ausgebildet sein. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels ist die zweite Leiterplattenkontaktfläche 12b über elektrisch leitende Durchkontaktierungen 16 mit der elektrisch leitenden zweiten Schicht 14 der Leiterplatte 17 elektrisch leitend verbunden.
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Die erste Leiterplattenkontaktfläche 12a liegt direkt auf dem ersten Kondensatoranschluss 4a, insbesondere direkt auf dem Kondensatoranschlussaußenbereich 11a des ersten Kondensatoranschlusses 4a, auf und die zweite Leiterplattenkontaktfläche liegt direkt auf dem zweiten Kondensatoranschluss 4b, insbesondere direkt auf dem Kondensatoranschlussaußenbereich 11b des zweiten Kondensatoranschlusses 4b, auf. Die erste Leiterplattenkontaktfläche 12a ist gegen den ersten Kondensatoranschluss 4a gedrückt angeordnet und drückt den ersten Kondensatoranschluss 4a gegen die erste Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5a, so dass die erste Leiterplattenkontaktfläche 12a mit dem ersten Kondensatoranschluss 4a und der erste Kondensatoranschluss 4a mit der ersten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5a elektrisch leitend druckkontaktiert sind. Die zweite Leiterplattenkontaktfläche 12b ist gegen den zweiten Kondensatoranschluss 4b gedrückt angeordnet und drückt den zweiten Kondensatoranschluss 4b gegen die zweite Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5b, so dass die zweite Leiterplattenkontaktfläche 12b mit dem zweiten Kondensatoranschluss 4b und der zweite Kondensatoranschluss 4b mit der zweiten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5b elektrisch leitend druckkontaktiert sind. Infolge dieser elektrisch leitenden Druckkontaktierung kann der Kondensator 4 sich in der Ausnahme 10, z.B. bei einer im Betrieb des Leistungshalbleitermoduls 1 auftretenden Erwärmung des Kondensator 4, insbesondere in lateraler Richtung, d.h. in paralleler Richtung zum Verlauf der Verbindungseinrichtungskontaktflächen 5a und 5b ausdehnen, so dass bei einer Erwärmung des Kondensators 4 und der damit verbundenen mechanischen Ausdehnung des Kondensators 4, eine mechanische Belastung des Kondensators 4 vermieden wird.
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Die erste Leiterplattenkontaktfläche 12a ist gegen den ersten Kondensatoranschluss 4a gedrückt und die zweite Leiterplattenkontaktfläche 12b ist gegen den zweiten Kondensatoranschluss 4b gedrückt angeordnet, indem z.B. im einfachsten Fall die Leiterplatte 17 über eine Schraubverbindung (in 1 nicht dargestellt) mit dem Leistungshalbleitermodul 1, insbesondere mit dem Gehäuse 2 des Leistungshalbleitermoduls 1, verschraubt ist und mittels der Schraubverbindung die Leiterplatte 17 mit einer Kraft F gegen den ersten und zweiten Kondensatoranschluss 4a und 4b gedrückt wird. In 5 wird die Kraft F in vorteilhafter Weise von einer Druckausübungseinrichtung 30, die bei der Beschreibung zu 5 genauer beschrieben wird, auf die Leiterplatte 17 ausgeübt.
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In 2 ist eine Schnittansicht einer Leistungshalbleitereinrichtung 28‘, die eine weiteren Ausbildung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls 1‘ und eine als Leiterplatte ausgebildete Verbindungselementeinrichtung 17 aufweist, dargestellt. Gleiche Elemente sind in 2 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in 1. Das Leistungshalbleitermodul 1‘ gemäß 2 und die Leiterplatte 17 stimmen inklusive möglicher vorteilhafter Ausbildungen und Alternativen mit dem Leistungshalbleitermodul 1 gemäß 1, bis auf das zusätzliche Aufweisens eines ersten und einem zweiten Federelements 19 und 20 zur Realisierung des elektrischen Anschlusses des Leistungshalbleitermoduls 1‘ mit einer elektrischen Verbindungselementeinrichtung, überein, so dass um Wiederholungen zu vermeiden hinsichtlich einer Beschreibung der Elemente des Leistungshalbleitermoduls 1‘ und der Leiterplatte 17 auf die obige Beschreibung des Leistungshalbleitermoduls 1 und der Leiterplatte 17 verwiesen wird.
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Das erste und zweite Federelement 19 und 20 und der Kondensator 4 sind beim Leistungshalbleitermoduls 1‘ derart in der Aufnahme 4 angeordnet, dass der Kondensator 4 zwischen dem ersten und zweiten Federelement 19 und 20 eingespannt angeordnet ist und das erste Federelement 19 gegen eine erste Aufnahmewand 18a der Aufnahme 10 und gegen den ersten Kondensatoranschluss 4a des Kondensators 4 drückt, wodurch sich ein elektrisch leitender Druckkontakt zwischen dem ersten Federelement 19 und dem ersten Kondensatoranschluss 4a ausbildet, und das zweite Federelement 20 gegen eine der ersten Aufnahmewand 18a gegenüberliegend angeordnete zweite Aufnahmewand 18b der Aufnahme 10 und gegen den zweiten Kondensatoranschluss 4b des Kondensators 4 drückt wodurch sich ein elektrisch leitender Druckkontakt zwischen dem zweiten Federelement 20 und dem zweiten Kondensatoranschluss 4b ausbildet.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die elektrischen Anschlusselemente DC+ und DC– des Leistungshalbleitermoduls 1‘ (siehe 3), die zum elektrischen Anschluss des Leistungshalbleitermoduls 1‘ mit einer elektrischen Verbindungselementeinrichtung dienen, die z.B. als Stromschienenanordnung oder wie beim Ausführungsbeispiel als Leiterplatte 17 ausgebildet sein kann, durch das erste und zweite Federelement 19 und 20 ausgebildet. Der Kondensator 4 ist somit sehr nahe an den elektrischen Anschlusselementen DC+ und DC– des Leistungshalbleitermoduls 1 angeordnet. Der Kondensator 4 dient vorzugsweise als Snubberkondensator zur Reduzierung von an den Leistungshalbleiterbauelementen transient auftretenden Überspannungen. Das erste und zweite Federelement 19 und 20 bilden im Rahmen des Ausführungsbeispiels die Gleichspannungslastanschlusselemente DC+ und DC– des Leistungshalbleitermoduls 1‘, die zum Anschluss einer Gleichspannung U, insbesondere einer Zwischenkreisgleichspannung, dienen, aus. Das erste Federelement 19 bildet ein elektrisches Positivpotentiallastanschlusselement DC+ des Leistungshalbleitermoduls 1‘ aus und das zweite Federelement 19 bildet ein elektrisches Negativpotentiallastanschlusselement DC– des Leistungshalbleitermoduls 1‘ aus.
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Das erste und zweite Federelement 19 und 20 weisen jeweilig einen Außenbereich 19a bzw. 20a auf, der in Richtung nach Außen über das Gehäuse 2 des Leistungshalbleitermoduls 1‘ hinaus ragt. Hierdurch wird eine technisch unkomplizierte Ausbildung der elektrischen Verbindungselementeinrichtung ermöglicht, da diese zum elektrischen Anschluss des Leistungshalbleitermoduls 1‘ an elektrische Verbindungselementeinrichtung nicht derart ausgebildet sein muss, dass sie in die Aufnahme 10 des Leistungshalbleitermoduls 1‘ hineinragt.
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Der erste Kondensatoranschluss 4a ist vorzugsweise elektrisch leitend mit der ersten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5a verbunden ist, indem das erste Federelement 19 und/oder der erste Kondensatoranschluss 4a direkt auf der ersten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5a aufliegt. Der zweite Kondensatoranschluss 4b ist vorzugsweise elektrisch leitend mit der zweiten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5b verbunden ist, indem das zweite Federelement 20 und/oder der zweite Kondensatoranschluss 4b direkt auf der zweiten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5b aufliegt. Das erste Federelement 19 und/oder der erste Kondensatoranschluss 4a ist in diesem Fall nicht stoffschlüssig mit der ersten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5a verbunden und das zweite Federelement 20 und/oder der zweite Kondensatoranschluss 4b ist in diesem Fall nicht stoffschlüssig mit der zweiten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5b verbunden. Die jeweilige elektrische Verbindung zwischen dem ersten Federelement 19 und/oder erstem Kondensatoranschluss 4a und der ersten, Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5a, und zwischen dem zweiten Federelement 20 und/oder zweitem Kondensatoranschluss 4b und zweiter Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5b kann dabei gegebenenfalls, wenn der das jeweilige Federelement 19 bzw. 20 und/oder der jeweilige Kondensatoranschluss 4a bzw. 4b nicht gegen die jeweilige Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5a bzw. 5b gedrückt angeordnet ist, einen höherohmigen elektrischen Übergangswiderstand aufweisen.
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Wie beispielhaft in 4 dargestellt, sind das erste und zweite Federelement 19 und 20 vorzugsweise jeweilig als Windungen 19‘ bzw. 20‘ aufweisende Schraubenfeder ausgebildet, wobei zumindest ein Teil der Windungen 19‘ des ersten Federelements 19 einen mechanischen Kontakt zur ersten Aufnahmewand 18a der Aufnahme 10 und zum ersten Kondensatoranschluss 4a aufweisen und zumindest ein Teil der Windungen 20‘ des zweiten Federelements 20 einen mechanischen Kontakt zur zweiten Aufnahmewand 18b der Aufnahme 10 und zum zweiten Kondensatoranschluss 4b aufweisen.
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Die virtuelle Längsachse Z des ersten Federelements 19 um die die Windungen 19‘ des ersten Federelements 19 herum verlaufen, verläuft vorzugsweise in parallele Richtung zum Verlauf der ersten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5a und die virtuelle Längsachse Z‘ des zweiten Federelements 20 um die die Windungen 20‘‘ des zweiten Federelements 20 herum verlaufen, verläuft vorzugsweise in parallele Richtung zum Verlauf der zweiten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5b.
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Der erste Kondensatoranschluss 4a ist vorzugsweise elektrisch leitend mit der ersten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5a verbunden, indem zumindest ein Teil der Windungen 19‘ des ersten Federelements 19 und/oder der erste Kondensatoranschluss 4a direkt auf der ersten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 4a aufliegt. Der zweite Kondensatoranschluss 4b ist vorzugsweise elektrisch leitend mit der zweiten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5b verbunden ist, indem zumindest ein Teil der Windungen 20‘ des zweiten Federelements 20 und/oder der zweite Kondensatoranschluss 4b direkt auf der zweiten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5b aufliegt. Die Windungen 19‘ des ersten Federelements 19 und/oder der erste Kondensatoranschluss 4a ist nicht stoffschlüssig mit der ersten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5a verbunden und die Windungen 20‘ des zweiten Federelements 20 und/oder der zweite Kondensatoranschluss 4b ist nicht stoffschlüssig mit der zweiten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5b verbunden. Die jeweilige elektrische Verbindung zwischen den Windungen 19‘ des ersten Federelements 19 und/oder erstem Kondensatoranschluss 4a und der ersten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5a, und zwischen den Windungen 20‘ des zweiten Federelements 20 und/oder dem zweiten Kondensatoranschluss 4b und zweiter Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5b kann dabei gegebenenfalls, wenn das jeweilige Federelement 19 bzw. 20 und/oder der jeweilige Kondensatoranschluss 4a bzw. 4b nicht gegen die jeweilige Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5a bzw. 5b gedrückt angeordnet ist, einen höherohmigen elektrischen Übergangswiderstand aufweisen.
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Die erste Leiterplattenkontaktfläche 12a der Leiterplatte 17 liegt direkt auf dem ersten Federelement 19, insbesondere direkt auf dem Außenbereich 19a des ersten Federelements 19, auf und die zweite Leiterplattenkontaktfläche 12b der Leiterplatte 17 liegt direkt auf dem zweiten Federelement 20, insbesondere direkt auf dem Außenbereich 20a des zweiten Federelements 20, auf. Die erste Leiterplattenkontaktfläche 12a ist gegen das erste Federelement 19 gedrückt angeordnet und drückt das erste Federelement 19 gegen die erste Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5a, so dass die erste Leiterplattenkontaktfläche 12a mit dem ersten Federelement 19 und das erste Federelement 19 mit der ersten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5a elektrisch leitend druckkontaktiert sind. Die zweite Leiterplattenkontaktfläche 12b ist gegen das zweite Federelement 20 gedrückt angeordnet und drückt das zweite Federelement 20 gegen die zweite Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5b, so dass die zweite Leiterplattenkontaktfläche 12b mit dem zweiten Federelement 20 und das zweite Federelement 20 mit der zweiten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5b elektrisch leitend druckkontaktiert sind.
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Die Leiterplatte 17 ist dabei vorzugsweise zum Kondensator 4 beabstandet angeordnet, so dass die Leiterplatte 17 keinen mechanischen Kontakt zum Kondensator 4 aufweist.
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Alternativ kann, was in 2 nicht explizit dargestellt ist, die erste Leiterplattenkontaktfläche 12a direkt auf dem ersten Kondensatoranschluss 4a aufliegen und die zweite Leiterplattenkontaktfläche 2b kann direkt auf dem zweiten Kondensatoranschluss 4b aufliegen, wobei die erste Leiterplattenkontaktfläche 12a gegen den ersten Kondensatoranschluss 4a gedrückt angeordnet ist und den ersten Kondensatoranschluss 4a gegen die erste Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5a drückt, so dass die erste Leiterplattenkontaktfläche 12a mit dem ersten Kondensatoranschluss 4a und der erste Kondensatoranschluss 4a mit der ersten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5a elektrisch leitend druckkontaktiert sind, wobei die zweite Leiterplattenkontaktfläche 12b gegen den zweiten Kondensatoranschluss 4b gedrückt angeordnet ist und den zweiten Kondensatoranschluss 4b gegen die zweite Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5b drückt, so dass die zweite Leiterplattenkontaktfläche 12b mit dem zweiten Kondensatoranschluss 4b und der zweite Kondensatoranschluss 4b mit der zweiten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5b elektrisch leitend druckkontaktiert sind. In diesem Fall ist die erste Leiterplattenkontaktfläche 12a sowohl über das erste Federelement 19 als auch über den ersten Kondensatoranschluss 4a mit der ersten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5a elektrisch leitend verbunden und die zweite Leiterplattenkontaktfläche 12b ist sowohl über das zweite Federelement 20 als auch über den zweiten Kondensatoranschluss 4b mit der zweiten Verbindungseinrichtungskontaktfläche 5b elektrisch leitend verbunden, so dass die Leiterplatte besonders zuverlässig mit der Verbindungseinrichtung 5 elektrisch leitend verbunden ist.
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Infolge dieser elektrisch leitenden Druckkontaktierung kann der Kondensator 4 sich in der Ausnahme 10, z.B. bei einer im Betrieb des Leistungshalbleitermoduls auftretenden Erwärmung des Kondensator 4, insbesondere in lateraler Richtung, d.h. in paralleler Richtung zum Verlauf der Verbindungseinrichtungskontaktflächen 5a und 5b ausdehnen, so dass eine bei Erwärmung des Kondensators 4 aufgrund der damit verbundenen mechanischen Ausdehnung des Kondensators 4, welche zu mechanischen Belastung des Kondensators 4 führt, vermieden werden. Wenn die Leiterplatte 17 zum Kondensator 4 beabstandet angeordnet ist, so dass die Leiterplatte 17 keinen mechanischen Kontakt zum Kondensator 4 aufweist, kann sich der Kondensator 4 in allen Raumrichtungen, ohne dass dabei größere Kräfte auf ihn einwirken, ausdehnen. Das infolge des Vorhandensein des Kondensators 4 zwischen dem ersten und zweiten Federelement 19 und 20 im Allgemeinen angeordnete Metall reduziert zudem die Induktivität des elektrischen Anschlusses des Leistungshalbleitermoduls mit einer elektrischen Verbindungselementeinrichtung, wie z.B. mit der Leiterplatte 17 oder mit einer Stromschienenanordnung reduziert.
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Die erste Leiterplattenkontaktfläche 12a ist gegen das erste Federelement 19 gedrückt angeordnet und die zweite Leiterplattenkontaktfläche 12b ist gegen das zweite Federelement 20 gedrückt angeordnet, indem z.B. im einfachsten Fall die Leiterplatte 17 über eine Schraubverbindung (in 2 nicht dargestellt) mit dem Leistungshalbleitermodul 1‘, insbesondere mit dem Gehäuse 2 des Leistungshalbleitermoduls 1‘, verschraubt ist und mittels der Schraubverbindung die Leiterplatte 17 mit einer Kraft F gegen das erste und zweite Federelement 19 und 20 und gegebenenfalls gegen den ersten und zweiten Kondensatoranschluss 4a und 4b gedrückt wird. In 5 wird die Kraft F in vorteilhafter Weise von einer Druckausübungseinrichtung 30, die bei der Beschreibung zu 5 genauer beschrieben wird, auf die Leiterplatte 17 ausgeübt.
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Wie beispielhaft in 5 dargestellt, weist die Leistungshalbleitereinrichtung 1 bzw. 1‘ vorzugsweise eine Druckausübungseinrichtung 30 auf, die ein Druckelement 31 und ein zwischen dem Druckelement 31 und der Leiterplatte 17 angeordnetes aus einem Elastomer bestehendes Verformungselement 32 aufweist, wobei das Druckelement 31 über das Verformungselement 32, das einen mechanischen Kontakt mit der Leiterplatte 17 aufweist, Druck auf die Leiterplatte 17, in Richtung auf den Kondensator 4 des Leistungshalbleitermoduls 1 bzw. 1‘ zu, ausübt. Die Druckausübungseinrichtung 30 ist vorzugsweise über eine Schraubverbindung (in 5 nicht dargestellt) mit dem Leistungshalbleitermodul 1 bzw. 1‘, insbesondere mit dem Gehäuse 2 des Leistungshalbleitermoduls 1 bzw. 1‘ verschraubt, so dass mittels der Druckausübungseinrichtung 30 die Leiterplatte 17 mit einer Kraft F gegen den ersten und zweiten Kondensatoranschluss 4a und 4b und/oder gegen das erste und zweite Federelement 19 und 20 gedrückt wird. Es sei dabei angemerkt, dass der Übersichtlichkeit halber in 5 das unterhalb der Leiterplatte 17 angeordnete Leistungshalbleitermoduls 1 bzw. 1‘ nicht dargestellt ist.
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Das Verformungselement 32 ist vorzugweise stoffschlüssig mit dem Druckelement 31 verbunden.
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Ein Teil des Verformungselements 32 ist vorzugweise in einer Ausnehmung 31a des Druckelements 31 angeordnet.
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Das Verformungselement 32 ist vorzugsweise zum Kondensator 4 fluchtend über dem Kondensator 4 angeordnet. Der Druck auf die Leiterplatte 17 in Richtung auf den Kondensator 4 des Leistungshalbleitermoduls 1 bzw. 1‘ wird hierdurch von der Druckausübungseinrichtung 30 örtlich im Bereich des ersten und zweiten Kondensatoranschluss 4a und 4b bzw. örtlich im Bereich des ersten und zweiten Federelements 19 und 20 auf die Leiterplatte 17 ausgeübt, so dass ein besonderes zuverlässiger elektrisch leitender Druckkontakt zwischen Leiterplatte 17 und den elektrischen Anschlusselementen DC+ und DC– des Leistungshalbleitermoduls 1 bzw. 1‘ ausgebildet wird.
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Das Elastomer liegt vorzugsweise in Form eines vernetzten Liquid Silicon Rubbers oder in Form eines vernetzten Solid Silicone Rubbers vor.
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Das Verformungselement 32 ermöglicht, insbesondere bei der Leistungshalbleitereinrichtung 28 gemäß 1, eine thermische Ausdehnung des Kondensators 4, insbesondere des ersten und zweiten Kondensatoranschlusses 4a und 4b im Bezug zu 1 in senkrechte Richtung, da die Leiterplatte 17 infolge des Verformungselements 32 in senkrechte Richtung beweglich angeordnet ist. Hierdurch kann sich der Kondensator 4 auch bei der Leistungshalbleitereinrichtung 1 gemäß 1 in allen Raumrichtungen, ohne dass dabei größere Kräfte auf ihn einwirken, ausdehnen. Selbstverständlich kann die Druckausübungseinrichtung 30 aber auch bei der Leistungshalbleitereinrichtung 28‘ gemäß 2 verwendet werden.
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Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass selbstverständlich das Gehäuse 2 des erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls 1 bzw. 1‘ nicht notwendigerweise wie bei den Ausführungsbeispielen einstückig ausgebildet ist, sondern auch mehrstückig ausgebildet sein kann.
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Weiterhin sei angemerkt, dass der Kondensator 4 des Leistungshalbleitermoduls 1 bzw. 1‘ vorzugsweise eine elektrische Kapazität in einem Bereich von 1nF bis 1000nF aufweist. Der Kondensator 4 kann z.B. als Keramikkondensator oder Folienkondensator ausgebildet sein.
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Weiterhin sei angemerkt, dass der erste und zweite Kondensatoranschluss 4a und 4b des Kondensator 4 des Leistungshalbleitermoduls 1 bzw. 1‘ vorzugsweise auf ihrer der Verbindungseinrichtung 5 zugewandten Seite und/oder auf ihrer der Verbindungseinrichtung 5 abgewandten Seite flächig ausgebildet sind, so dass sich falls vorhanden flächige elektrisch leitende Kontakte zwischen den Kondensatoranschlüssen 4a und 4b und der Verbindungseinrichtung 5, bzw. zwischen den Kondensatoranschlüssen 4a und 4b und der Leiterplatte 17 ausbilden.
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Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass selbstverständlich Merkmale von verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, sofern sich die Merkmale nicht gegenseitig ausschließen, beliebig miteinander kombiniert werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012202765 B3 [0002]
