DE102020104723A1 - Leistungselektronisches Submodul zur Montage auf einer Kühleinrichtung - Google Patents
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Abstract
Vorgestellt wird ein leistungselektronisches Submodul zur Montage auf einer Kühleinrichtung, die einen ersten und einen zweiten Oberflächenabschnitt aufweist, die nebeneinander angeordnet sind, mit einem Substrat, mit einem Gehäuse und mit einem Anschlusselement, das mit einem Kontaktabschnitt mit einer Leiterbahn des Substrats elektrisch leitend verbunden ist und einen Anschlussabschnitt aufweist, der parallel zum Substrat angeordnet ist, wobei das Substrat dafür vorgesehen ist mit einer ersten Hauptfläche auf dem ersten Oberflächenabschnitt angeordnet zu werden, wobei das Gehäuse einen Gehäuseabschnitt aufweist, der eine erste Hauptfläche, die zur Anordnung auf dem zweiten Oberflächenabschnitt vorgesehen ist, und eine zweite der ersten gegenüberliegende Hauptfläche aufweist, und wobei im unmontierten Zustand des Submoduls eine erste Hauptfläche des Anschlussabschnitts im Gehäusebereich einer Befestigungseinrichtung zur Montage des Gehäuseabschnitts auf dem zweiten Oberflächenabschnitt der Kühleinrichtung, von der zweiten Hauptfläche des Anschlussabschnitts einen ersten Abstand aufweist. Ebenfalls vorgestellt wird ein Montageverfahren für ein derartiges Submodul auf einer Kühleinrichtung.
Description
- Die Erfindung beschreibt ein leistungselektronisches Submodul zur Montage auf einer Kühleinrichtung, die einen ersten und einen zweiten Oberflächenabschnitt aufweist, die nebeneinander angeordnet sind, mit einem Substrat, mit einem Gehäuse und mit einem Anschlusselement, das mit einem Kontaktabschnitt mit einer Leiterbahn des Substrats elektrisch leitend verbunden ist und einen Anschlussabschnitt aufweist, wobei das Substrat dafür vorgesehen ist mit einer ersten Hauptfläche auf dem ersten Oberflächenabschnitt angeordnet zu werden. Die Erfindung beschreibt weiterhin ein Verfahren zur Anordnung eines derartigen Submoduls auf einer Kühleinrichtung.
- Die
DE 10 2017 115 883 A1 offenbart als Stand der Technik ein Submodul und eine Anordnung hiermit, wobei das Submodul eine Schalteinrichtung mit einem Substrat und hierauf angeordneten Leiterbahnen aufweist. Das Submodul weist eine erste und eine zweite Gleichspannungsleiterbahn und hiermit elektrisch leitend verbunden ein erstes und ein zweites Gleichspannungsanschlusselement sowie eine Wechselspannungsleiterbahn und hiermit elektrisch leitend verbunden ein Wechselspannungsanschlusselement auf. Das Submodul weist weiterhin einen Isolierstoffformkörper auf, der die Schalteinrichtung rahmenartig umschließt. Hierbei liegt das erste Gleichspannungsanschlusselement mit einem ersten Kontaktabschnitt auf einem ersten Auflagekörper des Isolierstoffformkörpers auf, das Wechselspannungsanschlusselement liegt mit einem zweiten Kontaktabschnitt auf einem zweiten Auflagekörper des Isolierstoffformkörpers auf. Eine erste Klemmeinrichtung ist dazu ausgebildet elektrisch isoliert durch eine erste Ausnehmung des ersten Auflagekörpers hindurchzureichen und eine elektrisch leitende Klemmverbindung zwischen dem ersten Gleichspannungsanschlusselement und einem zugeordneten ersten Gleichspannungsverbindungselement auszubilden und eine zweite Klemmeinrichtung ist dazu ausgebildet elektrisch isoliert durch eine zweite Ausnehmung des zweiten Auflagekörpers hindurchzureichen und eine elektrisch leitende Klemmverbindung zwischen dem Wechselspannungsanschlusselement und einem zugeordneten Wechselspannungsverbindungselement auszubilden. - In Kenntnis des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde ein leistungselektronisches Submodul der o.g. Gattung vorzustellen, wobei die thermische Anbindung des Substrats an eine Kühleinrichtung im Bereich der Verbindung eines Kontaktabschnitts eines Anschlusselements mit einer Leiterbahn des Substrats verbessert wird.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein leistungselektronisches Submodul zur Montage auf einer Kühleinrichtung, die einen ersten und einen zweiten Oberflächenabschnitt aufweist, die nebeneinander angeordnet sind, mit einem Substrat, mit einem Gehäuse und mit einem Anschlusselement, das mit einem Kontaktabschnitt mit einer Leiterbahn des Substrats elektrisch leitend verbunden ist und einen Anschlussabschnitt aufweist, der parallel zum Substrat angeordnet ist, wobei das Substrat dafür vorgesehen ist mit einer ersten Hauptfläche auf dem ersten Oberflächenabschnitt angeordnet zu werden, wobei das Gehäuse einen Gehäuseabschnitt aufweist, der eine erste Hauptfläche, die zur Anordnung auf dem zweiten Oberflächenabschnitt vorgesehen ist, und eine zweite der ersten gegenüberliegenden Hauptfläche aufweist, und wobei im unmontierten Zustand des Submoduls eine erste Hauptfläche des Anschlussabschnitts im Gehäusebereich einer Befestigungseinrichtung zur Montage des Gehäuseabschnitts auf dem zweiten Oberflächenabschnitt der Kühleinrichtung von der zweiten Hauptfläche des Anschlussabschnitts einen ersten Abstand aufweist.
- Nach einer Montage des leistungselektronischen Submoduls, insbesondere auf einer Kühleinrichtung, liegt die erste Hauptfläche des Anschlussabschnitts im Gehäusebereich der Befestigungseinrichtung auf der zweiten Hauptfläche des Anschlussabschnitts auf oder weist von dieser einen Abstand auf, der geringer ist als der erste Abstand. Hierdurch wird Druck auf den Kontaktabschnitt ausgeübt, wodurch die thermische Anbindung des Substrats an die Kühleinrichtung im Bereich der Verbindung dieses Kontaktabschnitts mit einer Leiterbahn des Substrats verbessert wird. Hierdurch werden dieser Bereich und damit das Anschlusselement selbst besser gekühlt.
- Hierbei soll der Begriff „parallel zum Substrat“ nicht mathematisch präzise verstanden werden, vielmehr ist hierbei auch ein Winkel von 10°, aber zumindest ein Winkel von 5°, zwischen dem Anschlussabschnitt und dem Substrat explizit eingeschlossen.
- Hierzu ist es vorteilhaft, wenn das Anschlusselement als flächiger Metallformkörper mit mindestens einer Abkantung ausgebildet ist und diese Abkantung oder besser eine Mehrzahl von Abkantungen derart ausgebildet sind, dass zwischen dem Anschlussabschnitt und dem Substrat ein Winkel ausgebildet ist.
- Es kann zusätzlich oder alternativ bevorzugt sein, wenn der Gehäuseabschnitt im Bereich seiner zweiten Hauptfläche ein Verformungselement aufweist, das mit dem Anschlussabschnitt zusammenwirkt und den ersten Abstand festlegt.
- Hierbei kann der Anschlussabschnitt ein Druckelement aufweisen, das dafür vorgesehen ist, das Verformungselement bei der Montage des Submoduls zu verformen.
- Hierzu kann das Druckelement aus der ersten Hauptfläche des Anschlussabschnitts hervorstehen. Vorteilhafterweise ist dieses Verformungselement zylinder- oder kegelstumpfförmig ausgebildet. Hierbei ist es weiterhin vorteilhaft, wenn ein Fuß des Verformungselements in einer Vertiefung ausgehend von der zweiten Hauptfläche des Gehäuseabschnitts angeordnet ist.
- Grundsätzlich kann die Befestigungseinrichtung als eine Schraub-, Niet- oder eine Klemmbefestigungseinrichtung ausgebildet sein.
- Die o.g. Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Anordnung eines Submoduls auf einer Kühleinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit folgenden Schritten:
- a) Bereitstellen des Submoduls und der Kühleinrichtung mit einem ersten und einem zweiten in einer Ebene liegenden und sich nicht überlappenden Oberflächenabschnitt;
- b) Aufbringen des Submoduls auf der Kühleinrichtung, wobei die erste Hauptfläche des Substrats auf dem ersten Oberflächenabschnitt zu liegen kommt und wobei die erste Hauptfläche des Gehäuseabschnitts des Gehäuses des Submoduls auf dem zweiten Oberflächenabschnitt zu liegen kommt, wobei die erste Hauptfläche des Anschlussabschnitts einen zweiten Abstand von dem zweiten Oberflächenabschnitt der Kühleinrichtung aufweist;
- c) Anbringen einer Befestigungseinrichtung;
- d) Ausbildung einer klemmenden Verbindung zwischen dem Anschlussabschnitt und der Kühleinrichtung, wobei nach der Ausbildung der klemmenden Verbindung die erste Hauptfläche des Anschlussabschnitts vom zweiten Oberflächenabschnitt einen dritten im Vergleich zum zweiten geringeren Abstand aufweist.
- Fachüblich kann zwischen der ersten Hauptfläche des Substrats und dem ersten Oberflächenabschnitt eine Schicht einer wärmeleitenden Substanz, insbesondere einer Wärmeleitpaste, angeordnet sein.
- Vorzugsweise wird im Rahmen des Verfahrensschritts d) der Kontaktabschnitt auf das Substrat und dieses auf den ersten Oberflächenabschnitt der Kühleinrichtung gedrückt.
- Es kann bevorzugt sein, wenn ein Abschnitt der zweiten Hauptfläche des Gehäuseabschnitts ein Widerlager ausbildet, auf dem sich ein zugeordneter Teilabschnitt des Anschlussabschnitts während des Verfahrensschritts d) abstützt und somit Druck mittels des Kontaktabschnitts auf das Substrat ausübt.
- Es ist besonders vorteilhaft, wenn ein Verformungselement des Gehäuseabschnitts durch ein Druckelement des Anschlussabschnitts verformt wird. Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn das Verformungselement über die zweite Hauptfläche des Gehäuseabschnitts hinausragt und einen Fuß aufweist, der in einer Vertiefung der zweiten Hauptfläche des Gehäuseabschnitts angeordnet ist, wobei während des Verfahrensschritts d) dieser Fuß teilweise oder vollständig in diese Vertiefung hinein verformt wird.
- Selbstverständlich können, sofern dies nicht explizit oder per se ausgeschlossen ist oder dem Gedanken der Erfindung widerspricht, die jeweils im Singular genannten Merkmale, insbesondere das Anschlusselement, mehrfach in dem erfindungsgemäßen Submodul vorhanden sein. Ebenso können einzelne Verfahrensschritte mehrfach in dem erfindungsgemäßen Verfahren oder dessen Ablauf vorhanden sein.
- Es versteht sich, dass die verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung gleichgültig ob sie im Rahmen der Beschreibung des Submoduls oder des Verfahrens offenbart sind, einzeln oder in beliebigen Kombinationen realisiert sein können, um Verbesserungen zu erreichen. Insbesondere sind die vorstehend und im Folgenden genannten und erläuterten Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
- Weitere Erläuterungen der Erfindung, vorteilhafte Einzelheiten und Merkmale, ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den
1 bis9 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung, oder von jeweiligen Teilen hiervon. -
1 zeigt teilweise in Explosionsdarstellung eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen leistungselektronischen Submoduls im unmontierten Zustand sowie eine Kühleinrichtung. -
2 zeigt einen Ausschnitt aus1 . -
3 zeigt teilweise die erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen leistungselektronischen Submoduls montiert auf einer Kühleinrichtung. -
4 zeigt einen Ausschnitt aus3 . -
5 zeigt teilweise eine zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen leistungselektronischen Submoduls montiert auf einer Kühleinrichtung. -
6 zeigt einen Ausschnitt aus5 . -
7 zeigt teilweise eine dritte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen leistungselektronischen Submoduls montiert auf einer Kühleinrichtung. -
8 zeigt in dreidimensionaler Ansicht einen Teil eines Submoduls. -
9 zeigt in dreidimensionaler Ansicht drei erfindungsgemäße Submodule montiert auf einer Kühleinrichtung. -
1 zeigt teilweise in Explosionsdarstellung eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen leistungselektronischen Submoduls2 im unmontierten Zustand sowie eine Kühleinrichtung3 , hier ausgestaltet als Flüssigkeitskühleinrichtung.2 zeigt einen Ausschnitt dieser Darstellung. Auf einem ersten Oberflächenabschnitt300 dieser Kühleinrichtung3 ist ein Substrat4 des Submoduls2 angeordnet. Dieses Substrat4 ist fachüblich ausgebildet mit einem Isolierstoffkörper40 und hierauf angeordneten Leiterbahnen42 . Auf einer dieser Leiterbahnen42 ist ein Leistungshalbleiterbauelement44 angeordnet und mittels einer internen Verbindungseinrichtung46 schaltungsgerecht verbunden. Diese Verbindungseinrichtung46 ist als ebenfalls fachüblicher Folienverbund ausgebildet. - Auf einem zweiten, neben dem ersten angeordneten Oberflächenabschnitt
302 der Kühleinrichtung3 ist ein Gehäuseabschnitt200 eines im Übrigen hier nicht dargestellten Gehäuses20 , vgl. beispielhaft8 , angeordnet. Das Gehäuse20 als solches kann das gesamte Submodul200 umschließen, kann aber auch nur als Teilgehäuse und auch mehrteilig ausgebildet sein. - Der Gehäuseabschnitt
200 weist eine erste Hauptfläche210 auf, die auf dem zweiten Oberflächenabschnitt302 angeordnet ist, sowie eine zweite, der ersten gegenüberliegende und parallel dazu ausgerichtete, Hauptfläche220 auf. Zudem weist der Gehäuseabschnitt200 eine von der zweiten zur ersten Hauptfläche durchgehende Ausnehmung202 zur Anordnung einer Befestigungseinrichtung7 , oder eines Teils hiervon, auf. - Ein Anschlusselement
50 , hier genauer ein erstes Gleichstrom-Lastanschlusselement, das als ein flächiger Metallformkörper ausgebildet ist, weist einen Kontaktabschnitt510 , der mit einer Leiterbahn42 des Substrats4 elektrisch leitend verbunden ist, und einen Anschlussabschnitt500 auf. Der Anschlussabschnitt500 weist eine zur Ausnehmung202 des Gehäuseabschnitts200 fluchtende Ausnehmung504 auf. In dieser Ausnehmung504 wird bei der Montage ein Teil einer Befestigungseinrichtung7 angeordnet. Parallel zu dem ersten Gleichstrom-Lastanschlusselement ist hier noch ein zweites52 angeordnet. Die beiden Gleichstrom-Lastanschlusselemente50 ,52 bilden zusammen die elektrische Verbindung zu einem Kondensator6 , vgl.9 , aus, dessen Anschlusselemente60 ,62 hier ebenfalls dargestellt sind. Mittels der Befestigungseinrichtung7 werden die Gleichstrom-Lastanschlusselemente50 ,52 schaltungsgerecht mit diesen Kondensator-Anschlusselementen60 ,62 verbunden. - Dieser Befestigungseinrichtung
7 ist hierbei ausgebildet als eine Schraube70 , die in eine mit einem Gewinde versehene Ausnehmung76 der Kühleinrichtung3 eingreift. Aus Gründen der elektrischen Isolation ist hier noch ein Isolierstoffkörper74 zur Anordnung in den Ausnehmungen, soweit notwendig, vorgesehen. Weiterhin ist ein Federelement72 , hier eine Tellerfeder, zur dauerhaften und konstanten Druckeinleitung vorgesehen. - Erfindungsgemäß weist im unmontierten Zustand des Submoduls
2 eine erste, der Kühleinrichtung3 und dem Gehäuseabschnitt200 zugewandte Hauptfläche502 des Anschlussabschnitts500 im Gehäusebereich204 der Befestigungseinrichtung7 von der zweiten Hauptfläche220 des Anschlussabschnitts200 einen ersten Abstand800 auf. Der Gehäusebereich204 der Befestigungseinrichtung7 wird durch die Ausnehmung202 des Gehäuseabschnitts200 und dessen unmittelbare Umgebung bestimmt. - Für die Anordnung des Submoduls
2 auf der Kühleinrichtung3 ergibt sich ein zweiter Abstand810 zwischen der ersten Hauptfläche502 des Anschlussabschnitts500 des Anschlusselements50 in demjenigen Gehäusebereich204 , der der Befestigungseinrichtung7 zugeordnet ist. - Um diesen ersten Abstand
800 , bzw. auch den zweiten Abstand810 , sicher auszubilden, weist der Gehäuseabschnitt200 im Bereich, hier ausgehend von seiner zweiten Hauptfläche220 , ein Verformungselement222 auf, das mit dem Anschlussabschnitt500 zusammenwirkt. Dieses Verformungselement222 weist im Wesentlichen eine zylindrische Form auf, wobei der Fuß des Verformungselements222 in einer Vertiefung226 der zweiten Hauptfläche220 des Gehäuseabschnitts200 angeordnet ist. Hierdurch entsteht ein, hier aus Gründen der Übersicht überzeichnet dargestellter, Winkel zwischen der Ebene des Substrats4 , genau dessen erster Hauptfläche400 , und derjenigen der ersten Hauptfläche502 des Anschlussabschnitts500 des Anschlusselements50 . -
3 zeigt teilweise die erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen leistungselektronischen Submoduls2 montiert auf einer Kühleinrichtung3 .4 zeigt einen Ausschnitt hiervon. Hierbei ist nun nach Ausführung des Verfahrens zur Anordnung des Submoduls2 auf einer Kühleinrichtung3 dessen Ergebnis dargestellt. - Durch das Eindrehen der Schraube
70 der Befestigungseinrichtung7 in das Gewinde der Ausnehmung76 der Kühleinrichtung3 hat ein Teil des Anschlussabschnitts500 das Verformungselement222 derart verformt, dass es fast vollständig in die Vertiefung des Gehäuseabschnitts hinein verformt wurde. Hierdurch wird der Abstand zwischen der ersten Hauptfläche502 des Anschlussabschnitts500 und der zweiten Hauptfläche des Gehäuseabschnitts20 im Gehäusebereich204 der Befestigungseinrichtung7 gegenüber dem ersten Abstand signifikant verringert. - Vorteilhafterweise liegt das Anschlusselement
500 mit seiner ersten Hauptfläche502 auf der zweiten Hauptfläche220 des Gehäuseabschnitts200 auf, wodurch der Abstand zwischen beiden im Rahmen der technischen Umsetzbarkeit zu Null wird. - Der zweite Abstand
810 der unmontierten Anordnung wird ebenfalls verringert, wodurch sich ein dritter Abstand812 ergibt, der geringer ist als der zweite. -
5 zeigt teilweise eine zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen leistungselektronischen Submoduls2 montiert auf einer Kühleinrichtung3 .6 zeigt einen Ausschnitt hiervon. Bei dieser Ausgestaltung ist die Befestigungseinrichtung7 grundsätzlich ähnlich derjenigen gemäß den1 und3 , allerdings ist das Widerlager der Schraube hier eine Schraubenmutter78 , die nicht Teil der Kühleinrichtung ist. - Ein weiterer Unterschied zu den Anordnungen gemäß den
1 und3 betrifft das Verformungselement224 , das hier ausgebildet ist als ein Steg, angeordnet in einer Vertiefung des Gehäuseabschnitts200 und parallel zu dessen zweiten Hauptfläche220 . Der Anschlussabschnitt500 weist hier ein ausgeprägtes Druckelement524 auf, das dafür vorgesehen ist, das Verformungselement224 bei der Montage des Submoduls2 , wie hier dargestellt, zu verformen. - Zusätzlich ist hier noch ein weiterer Teil des Gehäuses
20 dargestellt. Alle übrigen Komponenten entsprechen denjenigen der1 bis4 . -
7 zeigt teilweise eine dritte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen leistungselektronischen Submoduls2 montiert auf einer Kühleinrichtung3 . Dargestellt sind wiederum eine Kühleinrichtung3 und ein Substrat4 wie oben bereits beschrieben. Das Anschlusselement500 weist hier allerdings einen Kontaktabschnitt510 auf, der einen Unterabschnitt parallel zum Substrat4 , genau dessen erster Hauptfläche400 , auf. Das gesamte Anschlusselement5 weist hier zwei Abkantungen auf, durch die der Anschlussabschnitt500 einen schrägen Verlauf in Richtung auf die Kühleinrichtung3 hin aufweist. Dieser schräge Verlauf wird hier durch kein Verformungselement unterstützt. Das Ende des Anschlussabschnitts500 befindet sich zusätzlich in einer Vertiefung des Gehäuseabschnitts200 , ausgehend von dessen zweiter Hauptfläche220 . - Im Rahmen der Montage wird die Schraube
70 , wie oben beschrieben, in das Gewinde der Ausnehmung76 der Kühleinrichtung3 gedreht. Durch die auftretende Kraft im Gehäusebereich204 der Befestigungseinrichtung7 wird der Anschlussabschnitt500 in Richtung der zweiten Hauptfläche220 des Gehäuseabschnitts200 und damit auch in Richtung der Kühleinrichtung3 gedrückt. Gleichzeitig entsteht Druck auf den Verbindungsabschnitt510 des Anschlusselements50 und drückt diesen auf das Substrat4 und diese auf die Kühleinrichtung3 . Somit ist hier ein hervorragender Wärmeübergang gegeben, der das gesamte Anschlusselement5 im Betrieb kühlt. -
8 zeigt in dreidimensionaler Ansicht einen Teil eines Submoduls2 , wobei hier die oben beschriebenen Details nochmal erläuternd dargestellt sind. Das Gehäuse20 weist hier eine Mehrzahl von Teilgehäusen auf, die nicht unmittelbar miteinander verbunden sind. -
9 zeigt in dreidimensionaler Ansicht drei erfindungsgemäße Submodule2 montiert auf einer Kühleinrichtung3 in dreidimensionaler Schnittansicht. Zusätzlich dargestellt ist hier ein Kondensator6 . Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden zudem die Anschlusselemente60 ,62 des Kondensators6 schaltungsgerecht mit den Anschlusselementen50 ,52 der Submodule2 verbunden. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102017115883 A1 [0002]
Claims (13)
- Leistungselektronisches Submodul (2) zur Montage auf einer Kühleinrichtung (3), die einen ersten und einen zweiten Oberflächenabschnitt (300,302) aufweist, die nebeneinander angeordnet sind, mit einem Substrat (4), mit einem Gehäuse (20) und mit einem Anschlusselement (50,52), das mit einem Kontaktabschnitt (510) mit einer Leiterbahn (42) des Substrats (4) elektrisch leitend verbunden ist und einen Anschlussabschnitt (500, 520) aufweist, der parallel zum Substrat (4) angeordnet ist, wobei das Substrat (4) dafür vorgesehen ist mit einer ersten Hauptfläche (400) auf dem ersten Oberflächenabschnitt (300) angeordnet zu werden, wobei das Gehäuse (20) einen Gehäuseabschnitt (200) aufweist, der eine erste Hauptfläche (210), die zur Anordnung auf dem zweiten Oberflächenabschnitt (302) vorgesehen ist, und eine zweite der ersten gegenüberliegende Hauptfläche (220) aufweist, und wobei im unmontierten Zustand des Submoduls (2) eine erste Hauptfläche (502) des Anschlussabschnitts (500) im Gehäusebereich (204) einer Befestigungseinrichtung (7) zur Montage des Gehäuseabschnitts (200) auf dem zweiten Oberflächenabschnitt (302) der Kühleinrichtung (3) von der zweiten Hauptfläche (220) des Anschlussabschnitts (500) einen ersten Abstand (800) aufweist.
- Submodul nach
Anspruch 1 , wobei das Anschlusselement (50,52) als flächiger Metallformkörper mit mindestens einer Abkantung ausgebildet ist. - Submodul nach
Anspruch 1 oder2 , wobei der Gehäuseabschnitt (200) im Bereich seiner zweiten Hauptfläche (220) ein Verformungselement (222,224) aufweist das, mit dem Anschlussabschnitt (500) zusammenwirkt und den ersten Abstand (800) festlegt. - Submodul nach
Anspruch 3 , wobei der Anschlussabschnitt (500) ein Druckelement (524) aufweist, das dafür vorgesehen ist, das Verformungselement (224) bei der Montage des Submoduls zu verformen. - Submodul nach
Anspruch 4 , wobei das Druckelement (524) aus der ersten Hauptfläche (502) des Anschlussabschnitts (500) hervorsteht. - Submodul nach
Anspruch 5 , wobei das Verformungselement (522) zylinder- oder kegelstumpfförmig ausgebildet ist. - Submodul nach
Anspruch 6 , wobei ein Fuß des Verformungselements (522) in einer Vertiefung (526) ausgehend von der zweiten Hauptfläche (220) des Gehäuseabschnitts (200) angeordnet ist. - Submodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Befestigungseinrichtung (7) als eine Schraub-, Niet- oder eine Klemmbefestigungseinrichtung ausgebildet ist.
- Verfahren zur Anordnung eines Submoduls (2) auf einer Kühleinrichtung (3) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit folgenden Schritten: a) Bereitstellen des Submoduls (2) und der Kühleinrichtung (3) mit einem ersten und einem zweiten in einer Ebene liegenden und sich nicht überlappenden Oberflächenabschnitt (300,302); b) Aufbringen des Submoduls (2) auf der Kühleinrichtung (3), wobei die erste Hauptfläche (400) des Substrats (4) auf dem ersten Oberflächenabschnitt (300) zu liegen kommt und wobei die erste Hauptfläche (210) des Gehäuseabschnitts (200) des Gehäuses (20) des Submoduls (2) auf dem zweiten Oberflächenabschnitt (302) zu liegen kommt, wobei die erste Hauptfläche (502) des Anschlussabschnitts (500) einen zweiten Abstand (810) von dem zweiten Oberflächenabschnitt (302) der Kühleinrichtung (3) aufweist; c) Anbringen einer Befestigungseinrichtung (7); d) Ausbildung einer klemmenden Verbindung zwischen dem Anschlussabschnitt (500) und der Kühleinrichtung (3), wobei nach der Ausbildung der klemmenden Verbindung die erste Hauptfläche (502) des Anschlussabschnitts (500) vom zweiten Oberflächenabschnitt (302) einen dritten im Vergleich zum zweiten geringeren Abstand (812) aufweist.
- Verfahren nach
Anspruch 9 , wobei im Rahmen des Verfahrensschritts d) der Kontaktabschnitt (510) auf das Substrat (4) und dieses auf den ersten Oberflächenabschnitt (300) der Kühleinrichtung (3) gedrückt wird. - Verfahren nach
Anspruch 9 oder10 , wobei ein Abschnitt der zweiten Hauptfläche (220) des Gehäuseabschnitts (200) ein Widerlager ausbildet auf dem sich ein zugeordneter Teilabschnitt des Anschlussabschnitts (500) während des Verfahrensschritts d) abstützt und somit Druck mittels des Kontaktabschnitts (510) auf das Substrat (4) ausübt. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 9 bis11 , wobei ein Verformungselement (222,224) des Gehäuseabschnitts (200) durch ein Druckelement (524) des Anschlussabschnitts (500) verformt wird. - Verfahren nach
Anspruch 12 , wobei das Verformungselement (222) über die zweite Hauptfläche des Gehäuseabschnitts hinausragt und einen Fuß auf weist, der in einer Vertiefung (226) der zweiten Hauptfläche (220) des Gehäuseabschnitts (200) angeordnet ist, wobei während des Verfahrensschritts d) dieser Fuß teilweise oder vollständig in diese Vertiefung (226) hinein verformt wird.
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Citations (3)
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---|---|---|---|---|
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0955462A (ja) | 1995-08-16 | 1997-02-25 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置 |
DE102018204473A1 (de) | 2017-06-21 | 2018-12-27 | Mitsubishi Electric Corporation | Halbleitervorrichtung |
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