WO2023156114A1 - Assembly for power modules and mounting method for the assembly for power modules - Google Patents

Abstract

The invention relates to an assembly for power modules (1), comprising at least one power module (2) and comprising a cooling channel (3) having an inlet and an outlet (6), wherein the cooling channel (3) is formed by a lower half shell (4) and an upper half shell (5) and the power electronics system (2) has cooling ribs (7) which protrude into the cooling channel (3) through a cut-out (5a), wherein the cooling channel (3) is integrally sealed between the power module (2) and the upper half shell (5).

Description

Baueinheit für Leistungsmodule sowie Montageverfahren für die Baueinheit für Assembly for power modules and assembly method for the assembly for

Leistungsmodule power modules

Die Erfindung betrifft eine Baueinheit für Leistungsmodule mit mindestens einer Leistungsmodul mit einem Kühlkanal mit Ein- und Auslass, wobei der Kühlkanal von einer unteren Halbschale und einer oberen Halbschale gebildet ist und die Leitungselektronik Kühlrippen besitzt, die durch einen Ausschnitt in den Kühlkanal ragen. The invention relates to a unit for power modules with at least one power module with a cooling channel with an inlet and outlet, the cooling channel being formed by a lower half-shell and an upper half-shell and the line electronics having cooling fins which protrude through a cutout into the cooling channel.

Die Erfindung betrifft zudem ein Montageverfahren für die Baueinheit für Leistungsmodule. The invention also relates to an assembly method for the assembly for power modules.

Stand der Technik State of the art

Inverter im automotiven Umfeld beinhalten als Kernelement einen sogenannten Power Stack, also Leistungselektronikbauteile in einem Gehäuse. Inverters in the automotive environment contain a so-called power stack as a core element, i.e. power electronic components in a housing.

Bei der Betätigung der Halbleiterschalter des Inverters entstehen Schaltverluste, welche zu einer Erwärmung der Halbleiterschalter sowie des Leistungsmoduls führen. Jeder Halbleiterschalter bzw. jedes Leistungsmodul weist eine maximale Betriebstemperatur auf. Bei Überschreiten dieser maximalen Betriebstemperatur ist es möglich, dass der Halbleiterschalter bzw. das Leistungsmodul beschädigt wird. Folglich ist es erforderlich, dass der Halbleiterschalter bzw. das Leistungsmodul oder sonstige elektronische/elektrische Bauteile, wie Widerstände, gekühlt werden. Hierfür werden beispielsweise passive Kühlkörper herangezogen, die aus einem Aluminium erstellt sind und Kühlrippen aufweisen. Switching losses occur when the semiconductor switches of the inverter are actuated, which lead to the semiconductor switches and the power module heating up. Each semiconductor switch or each power module has a maximum operating temperature. If this maximum operating temperature is exceeded, it is possible that the semiconductor switch or the power module will be damaged. Consequently, it is necessary for the semiconductor switch or the power module or other electronic/electrical components, such as resistors, to be cooled. For example, passive heat sinks are used for this purpose, which are made of aluminum and have cooling ribs.

Dieses Gehäuse umfasst einen Kühlkanal, sowie die Leistungshalbleiter, welche zur Umwandlung von Gleich- in Wechselstrom erforderlich sind. Der Kühlkanal ist in vielen Fällen als gegenüber den Leistungshalbleitern abgeschlossen ausgeführt. Die Leitungshalbleiter werden mittels eines geeigneten Verfahrens z.B. durch Anbindung über ein wärmeleitfähiges Material, durch Löten oder Sintern auf die Oberfläche des Kühlkanals aufgebracht, um die thermische und mechanische Verbindung herzustellen. Hier besteht der Nachteil, dass weitere thermische Übergänge und Leitpfade zwischen Leistungsmodul und Kühlmittel und Leistungshalbleiter eingebracht werden. Hierdurch wird der thermische Übergang von der Wärmequelle in das Kühlmittel verschlechtert und es stellen sich somit oftmals höhere Temperaturen ein, als es bei einer Direktkühlung der Fall ist. This housing includes a cooling channel and the power semiconductors required to convert direct current into alternating current. In many cases, the cooling channel is designed to be closed off from the power semiconductors. The line semiconductors are attached using a suitable method, for example by connection via a thermally conductive material, by soldering or sintering applied to the surface of the cooling channel to establish the thermal and mechanical connection. The disadvantage here is that further thermal transitions and conductive paths are introduced between the power module and coolant and power semiconductor. As a result, the thermal transition from the heat source to the coolant is worsened, and higher temperatures are therefore often set than is the case with direct cooling.

Neben diesen Ausführungen existieren auch Leistungselektronik-Lösungen, bei welchen die Leistungshalbleiter bereits vorgefertigt mit einer Kühlstruktur wie Rippen ausgestattet sind. Diese Kühlstruktur ragt in den Kühlmittelstrom, um die Wärmeenergie aus den Leistungshalbleitern zu entziehen. Die Anbindung zwischen Leistungshalbleiter und einem Kühlkanal im Gehäuse erfolgt mittels einer geeigneten Dichtungslösung z.B. mit einem O-Ring oder einer Formdichtungen.In addition to these designs, there are also power electronics solutions in which the power semiconductors are already prefabricated with a cooling structure such as ribs. This cooling structure protrudes into the coolant flow in order to extract the thermal energy from the power semiconductors. The connection between the power semiconductor and a cooling channel in the housing is made using a suitable sealing solution, e.g. with an O-ring or a molded seal.

Es ist ebenfalls bekannt, dass eine Baueinheit für Leistungsmodule mittels speziell dafür vorgesehener Zusatzbauteile an den Kühlkanal gedrückt wird, um die Dichtwirkung zu erzielen und ein Abheben der Baueinheit für Leistungsmodule vom Kühlkanal auszuschließen. It is also known that an assembly for power modules is pressed against the cooling duct by means of additional components specially provided for this purpose in order to achieve the sealing effect and to prevent the assembly for power modules from being lifted off the cooling duct.

Diese zusätzlichen Bauteile müssen im gesamten Beschaffungs-, Handhabungsund Assemblierungsprozess berücksichtigt werden. Durch die erforderlichen Dichtungen wird die Kühlmittelströmung an mehreren Stellen in einem Leistungshalbleitermodule gestört, wodurch einerseits unnötiger Druckverlust entsteht, und sich andererseits sog. Totwasserzonen ergeben. In diesen Zonen im „Schatten“ der Dichtungsstellen findet kaum Kühlmittelaustausch statt, sodass es lokal zu Temperaturerhöhungen kommt. These additional components must be considered throughout the procurement, handling and assembly process. The coolant flow is disturbed at several points in a power semiconductor module by the required seals, which on the one hand results in unnecessary pressure loss and on the other hand results in so-called dead water zones. In these zones in the "shadow" of the sealing points, there is hardly any coolant exchange, so that there are local temperature increases.

Ein weiterer Nachteil bestehender Lösungen ist die zumeist komplexe geometrische Gestaltung des Kühlkanals. Die Bauteil- und Assemblierungskomplexität ist hoch, was sich direkt auf die Kosten auswirkt. Another disadvantage of existing solutions is the mostly complex geometric design of the cooling channel. The component and assembly complexity is high, which has a direct impact on costs.

In einem solchen Aufbau ist es auch erforderlich, zusätzliche Elemente zur Befestigung der Power Module vorzusehen. Dies umfasst sowohl Strukturen, welche die Leistungsmodule auf einer Seite berühren, als auch Befestigungselemente wie z.B. Schrauben, welche die genannten Strukturen vorspannen und festhalten. Die insgesamt hohe Komplexität - insbesondere durch mehrere Dichtungen inkl. Befestigungselemente - bringt hohe Anforderungen an erforderliche Absicherungen mit sich. In such a structure, it is also necessary to provide additional elements for fastening the power modules. This includes structures that touch the power modules on one side as well as fastening elements such as screws that preload and hold the structures in place. The overall high complexity - in particular due to several seals including fastening elements - entails high demands on the necessary safeguards.

Aus der Druckschrift DE 10 2019 202 902 A1 ist eine Baueinheit für Leistungsmodule mit mindestens einer Leistungsmodul und mit einem Kühlkanal mit Ein- und Auslass bekannt, wobei der Kühlkanal von einer unteren Halbschale und einer oberen Halbschale gebildet ist und die Leitungselektronik Kühlrippen besitzt, die durch einen Ausschnitt in den Kühlkanal ragen, wobei der Kühlkanal zwischen Leistungsmodul und oberer Halbschale stoffschlüssig verschlossen ist. Document DE 10 2019 202 902 A1 discloses an assembly for power modules with at least one power module and with a cooling channel with an inlet and outlet, with the cooling channel being formed by a lower half-shell and an upper half-shell and the line electronics having cooling ribs that are protrude a cutout into the cooling channel, the cooling channel between the power module and the upper half-shell being closed in a material-to-material manner.

Aus der DE 10 2019 202 903 A1 und der DE 10 2019 206 262 A1 sind Montageverfahren bekannt, wobei das Verbinden der oberen und der unteren Halbschale nicht weiter ausgeführt ist. Assembly methods are known from DE 10 2019 202 903 A1 and DE 10 2019 206 262 A1, the connection of the upper and lower half-shells not being explained further.

Aus der DE 10 2013 109 589 B3 ist bekannt, die obere Halbschale mit einer unteren Halbschale zu verbinden und erst danach die obere Halbschale mit Kühlplatten von Leitungsmodulen zu verbinden. It is known from DE 10 2013 109 589 B3 to connect the upper half-shell to a lower half-shell and only then to connect the upper half-shell to cooling plates of line modules.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Baueinheit für Leistungsmodule aufzubauen, die einfach mit wenigen Bauteilen auskommt, die auch einfach zu verbinden sind, und die Leistungsmodule effizient kühlt. It is therefore the object of the invention to construct a structural unit for power modules which simply requires few components which are also easy to connect and which efficiently cools the power modules.

Beschreibung der Erfindung Description of the invention

Die Aufgabe wird gelöst mit einer Baueinheit für Leistungsmodule mit mindestens einer Leistungsmodul und mit einem Kühlkanal mit Ein- und Auslass, wobei der Kühlkanal von einer unteren Halbschale und einer oberen Halbschale gebildet ist und die Leitungselektronik Kühlrippen besitzt, die durch einen Ausschnitt in den Kühlkanal ragen, wobei der Kühlkanal zwischen Leistungsmodul und oberer Halbschale stoffschlüssig verschlossen ist. Die obere Halbschale weist mindestens einen Ausschnitt auf, der eine zur Fläche der oberen Halbschale erhöhten Rahmen und/oder eine Rinne umlaufend umfasst ist. The object is achieved with a unit for power modules with at least one power module and with a cooling channel with an inlet and outlet, the cooling channel being formed by a lower half-shell and an upper half-shell and the line electronics having cooling ribs that protrude through a cutout into the cooling channel , whereby the cooling channel between the power module and the upper half-shell is materially sealed. The upper half-shell has at least one cut-out, which encompasses a frame and/or a groove that is raised to the surface of the upper half-shell.

Die Baueinheit für Leistungsmodule hat Vorteile, da die stoffschlüssige Verbindung die Dichtfunktion übernimmt und so Dichtungen entfallen. The assembly for power modules has advantages, since the integral connection takes over the sealing function and seals are therefore not required.

Der Aufbau erlaubt es, dass Befestigungsstrukturen und Befestigungselemente für die Leistungsmodul wegfallen, da die Bauteile durch die stoffschlüssige Verbindung auch mechanisch an Ort und Stelle gehalten werden und nicht zusätzlich befestigt werden müssen. The construction allows fastening structures and fastening elements for the power module to be dispensed with, since the components are also mechanically held in place by the integral connection and do not have to be additionally fastened.

Eine stoffschlüssige Verbindung zeichnet sich dadurch aus, dass die zu verbindenden Bauteile durch atomare oder molekulare Verbindungen miteinander verbunden sind. Darin ist auch die Tatsache begründet, dass diese Verbindungstype nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel lösbar ist. Innerhalb dieser Gruppe kann man die Fügeverfahren weiter darin unterscheiden, ob die Verbindung durch arteigene oder artfremde Zusatzwerkstoffe zustande kommt. Das Löten, Schweißen und Kleben stellen die bekanntesten Fügeverfahren dieser Gruppe dar. A material connection is characterized by the fact that the components to be connected are connected to one another by atomic or molecular connections. This also explains the fact that this type of connection can only be released by destroying the connection means. Within this group, the joining processes can be further differentiated according to whether the connection is made using additional materials of the same type or of a different type. Soldering, welding and gluing are the best-known joining processes in this group.

Des Weiteren sind die obere Halbschale und die untere Halbschale mit einer formschlüssigen oder einer stoffschlüssigen Verbindung miteinander entlang des Außenrands der beiden Halbschalen verbunden. Wird der Rand des Kühlkanals gebördelt wird ein formschlüssiges Verfahren verwendet. Furthermore, the upper half-shell and the lower half-shell are connected to one another along the outer edge of the two half-shells with a form-fitting connection or a material-locking connection. If the edge of the cooling channel is flanged, a form-fitting process is used.

Die untere Halbschale weist einen am Außenrand umlaufend Flansch zur Verbindung mit der oberen Halbschale auf. The lower half-shell has a peripheral flange on the outer edge for connection to the upper half-shell.

Von Vorteil ist, dass die stoffschlüssige Verbindung eine Lötung, ein Verschweißen, ein Kleben ist. It is advantageous that the material connection is soldered, welded or glued.

Die stoffschlüssige Verbindung zwischen Leistungsmodul und der oberen Halbschale besteht über eine umlaufende Kontaktstelle zwischen Substrat der Leistungsmodul. Bei der Lötverbindung kommt ein weiterer positiver Effekt zum Tragen: Es entsteht ein guter thermischer Pfad vom Substrat der Leistungsmodul über die Lötverbindung in die obere Halbschale des Kühlkanals. Dadurch kann zusätzliche Wärme aus der Leistungsmodul abgeführt werden, wodurch sich die Leistungsmodul- Temperatur weiter reduzieren lässt. The integral connection between the power module and the upper half-shell consists of a circumferential contact point between the substrate and the power module. Another positive effect comes into play with the soldered connection: A good thermal path is created from the substrate of the power module via the soldered connection into the upper half-shell of the cooling channel. This allows additional heat to be dissipated from the power module, further reducing the power module temperature.

Von Vorteil ist, dass der Kühlkanal ein durchgehender Raum darstellt, in den nur die Kühlrippen ragen. It is advantageous that the cooling channel is a continuous space into which only the cooling fins protrude.

Durch die Verringerung von Hindernissen im Kühlmittelstrom im Kühlkanal fällt weniger „unnötiger“ Druckverlust an. By reducing the obstacles in the coolant flow in the cooling channel, there is less "unnecessary" pressure loss.

Durch die Dünnwandigkeit der metallischen, tiefgezogenen Halbschale ergibt sich an der Fügestelle zu der Leistungsmodul lediglich eine minimale Beeinflussung der Strömung. Das Kühlmittel muss keine Engstelle überwinden. Dadurch steht mehr Druckverlust zur Verfügung, der an den Kühlstrukturen der Leistungsmodul entsteht und die thermische Entwärmung verbessert. Due to the thin walls of the metallic, deep-drawn half-shell, there is only a minimal influence on the flow at the joint to the power module. The coolant does not have to overcome any bottlenecks. As a result, more pressure loss is available, which occurs on the cooling structures of the power module and improves thermal cooling.

Beschreibung der Figuren Description of the figures

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. The invention is described below by way of example with reference to the accompanying drawings.

Fig. 1 bis 3 zeigen schematische Darstellungen einer unteren Halbschale eines Kühlkanals, 1 to 3 show schematic representations of a lower half-shell of a cooling channel,

Fig. 4 bis 6 zeigen eine obere Halbschale, Fig. 4 to 6 show an upper half-shell,

Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch den Kühlkanal, Fig. 7 shows a section through the cooling channel,

Fig. 8 und 9 zeigen den Kühlkanal mit montierten Leistungsmodulen, Fig. 8 and 9 show the cooling channel with mounted power modules,

Fig. 10 zeigt einen Schnitt durch die Baueinheit für Leistungsmodule, Fig. 10 shows a section through the assembly for power modules,

Fig. 11 zeigt eine erfindungsgemäße Lösung in einer Schnittdarstellung, Fig. 12 bis 16 zeigen eine weitere Ausführungsform. Die Erfindung ist ein Aufbau einer Baueinheit für Leistungsmodules 1 bestehend im Wesentlichen aus zwei Hauptbauteilen, einer unteren Halbschale 4 und einer oberen Halbschale 5. Beide Halbschalen sind metallische Bleche, die tiefgezogen werden können, um die finale Form darzustellen. Fig. 11 shows a solution according to the invention in a sectional view, Fig. 12 to 16 show another embodiment. The invention is a structure of a unit for power modules 1 consisting essentially of two main components, a lower half-shell 4 and an upper half-shell 5. Both half-shells are metal sheets that can be deep-drawn to represent the final shape.

In Figur 2 erkennt man in einer Aufsicht auf die untere Halbschale eine nahezu rechteckige Fläche 3a, die jeweils an ihren Längsseiten auf Öffnungen 6a für einen Ein- oder Auslass 6 zulaufen, folgend einer Kontur des Außenrands 10. Es ist ein umlaufender Rand 3b vorhanden, der die rechteckige Fläche 3a und die Öffnungen 6a umgibt. Das Rand 3b besitzt einen Höhe H. Am Rand 3b ist ein Flansch 3c ausgebildet, der ebenfalls umlaufend ist. An den Öffnungen 6a sind an der unteren Halbschale 4 zylindrische Kragen 6b ausgeformt, die mit den Ein- und Auslässen 6 verbunden werden. In Figure 2, a nearly rectangular surface 3a can be seen in a plan view of the lower half-shell, each of which runs towards openings 6a for an inlet or outlet 6 on its longitudinal sides, following a contour of the outer edge 10. There is a peripheral edge 3b, surrounding the rectangular area 3a and the openings 6a. The edge 3b has a height H. A flange 3c is formed on the edge 3b, which is also circumferential. Cylindrical collars 6b, which are connected to the inlets and outlets 6, are formed on the lower half-shell 4 at the openings 6a.

Figur 5 zeigt die Aufsicht auf die obere Halbschale 5, deren äußerer Maße und der Außenrand 10 mit denen der unteren Halbschale 4 übereinstimmt. Damit liegt die Blechfläche der oberen Halbschale 5 bei Zusammenbau auf dem Flansch 3b der unteren Halbschale 4 auf. Die obere Halbschale 5 ist auf Ihre Fläche hin gesehen eben, weist aber drei Ausschnitte 5a auf. Die Ausschnitte 5a sind jeweils von einem aus der Fläche der oberen Halbschale herausragenden erhabenen Rahmen 5b umfasst. FIG. 5 shows the plan view of the upper half-shell 5, whose outer dimensions and outer edge 10 correspond to those of the lower half-shell 4. The sheet metal surface of the upper half-shell 5 thus rests on the flange 3b of the lower half-shell 4 during assembly. The upper half-shell 5 is flat as seen on its surface, but has three cutouts 5a. The cutouts 5a are each surrounded by a raised frame 5b protruding from the surface of the upper half-shell.

Beide Halbschalen 4, 5 werden durch ein geeignetes Verfahren wie Hartlöten, Laserschweißen, Umbördeln etc. miteinander verbunden und bilden, wie in Figur ? gezeigt ist, einen geschlossenen Körper aus, der drei Ausschnitte 5a und Ein- und Auslässe 6 aufweist. Das Schließen der beiden Halbschalen erfolgt ohne Einsatz von Dichtungen. Both half-shells 4, 5 are connected to one another by a suitable method such as brazing, laser welding, beading etc. and form, as shown in FIG. shown, a closed body having three cutouts 5a and inlets and outlets 6. The two half-shells are closed without the use of seals.

In der obere Halbschale 5 werden die Bauteile Leistungsmodul 2 in die Ausschnitte 5a eingesetzt. Dabei ragt die Kühlstruktur in Form der Kühlrippen 7 der Leistungsmodul 2 in den Kühlkanal 3. Die Kühlrippen 7 erstrecken sich dabei bis zur unteren Halbschale 4 entlang der Höhe H des Kühlkanals 3. In the upper half-shell 5, the components of the power module 2 are inserted into the cutouts 5a. The cooling structure in the form of the cooling ribs 7 of the power module 2 protrudes into the cooling duct 3. The cooling ribs 7 extend to the lower half-shell 4 along the height H of the cooling duct 3.

Im nächsten Schritt muss die Leistungsmodul 2 mit der oberen Halbschale 5 dicht verbunden werden, um den Kühlkanal 3 zu schließen. Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist nun die Verbindung zwischen Leistungsmodul 2 und oberer Halbschale 5 des Kühlkanals 3. In the next step, the power module 2 must be tightly connected to the upper half-shell 5 in order to close the cooling channel 3. An essential aspect of the invention is the connection between the power module 2 and the upper half-shell 5 of the cooling channel 3.

Die Verbindung wird durch eine Lötverbindung z. B. durch Weichlöten hergestellt. Die Lötstelle 8 erstreckt sich entlang des Rahmens 5b der oberen Halbschale 5 und entlang des Substrat 2c der Leistungsmodul 2 rings um den Kühlkörper der Leistungsmodul 2 auf der Fläche des Substrats 2c. Die Leistungsmodul 2 weist eine Leitplatte 2a auf, auf der die eigentlichen Halbleiterbauteile verbaut sind. Die Leiterplatte 2a steht thermisch mit den Anschluss 2b der Kühlrippen in Verbindung. Das Substrat 2c überdeckt die Komponenten. The connection is made by a soldered connection, e.g. B. made by soldering. The solder joint 8 extends along the frame 5b of the upper half shell 5 and along the substrate 2c of the power module 2 around the heat sink of the power module 2 on the surface of the substrate 2c. The power module 2 has a circuit board 2a on which the actual semiconductor components are installed. The printed circuit board 2a is thermally connected to the connection 2b of the cooling fins. The substrate 2c covers the components.

In Figur 11 ist die Ausführung der Lötstelle 8 zwischen Leistungsmodul 2 und der oberen Halbschale 5 dargestellt. In der oberen Halbschale 5 des Kühlkanals ist die Erhebung durch den Rahmen 5b vorgesehen, welche dafür sorgt, dass sich ein Spalt 9 zwischen Substrat 2a und der oberen Halbschale 5 ausbildet. Der Kontakt zwischen den beiden Bauteilen beschränkt sich somit auf den Kontakt Substrat- Halbschale. Somit kann vermieden werden, dass es speziell im Falle einer Lötverbindung zu einer Schädigung der Kunststoffkomponenten der Leistungsmodul 2 kommt. FIG. 11 shows the design of the soldering point 8 between the power module 2 and the upper half-shell 5. In the upper half-shell 5 of the cooling channel, the elevation is provided by the frame 5b, which ensures that a gap 9 is formed between the substrate 2a and the upper half-shell 5. The contact between the two components is therefore limited to the contact between the substrate and the half-shell. It can thus be avoided that the plastic components of the power module 2 are damaged, especially in the case of a soldered connection.

Der Übergangsbereich ist mit einer Vertiefung in der oberen Halbschale 5 als Rinne 5c um die Ausschnitte 5a herum ausgebildet. Dabei kann der erhöhte Rahmen 5b erhalten bleibe. The transition area is formed with a recess in the upper half-shell 5 as a groove 5c around the cutouts 5a. The raised frame 5b can be retained.

Alternativ kann anstatt des Lötens auch eine Klebeverbindung 8 zum Einsatz kommen. Dann ist eine rahmenartige Vertiefung um die Ausschnitte 5 herum geeignet, eine definierten Kleber-Schichtdicke zu erzeugen. Alternatively, instead of soldering, an adhesive connection 8 can also be used. A frame-like indentation around the cutouts 5 is then suitable for producing a defined adhesive layer thickness.

Der Kühlkanal 3 ist somit stoffschlüssig verschlossen, ohne dass eine Dichtung zum Einsatz kommt. Ein- und Auslass 6 sind ebenfalls stoffschlüssig mit der unteren Halbschale verbunden. Gegebenenfalls kann auch diese Verbindung zusammen mit dem Verbinden von unterer und oberer Halbschale ausgeführt werden.The cooling channel 3 is thus closed in a materially bonded manner, without a seal being used. Inlet and outlet 6 are also integrally connected to the lower half-shell. If necessary, this connection can also be carried out together with the connection of the lower and upper half-shells.

Das Montageverfahren für die Baueinheit für Leistungsmodule erfolgt somit in den Schritten: Herstellung einer unteren Halbschale des Kühlkanals, The assembly process for the assembly for power modules is therefore carried out in the following steps: Production of a lower half-shell of the cooling channel,

Herstellung einer oberen Halbschale des Kühlkanals, Production of an upper half-shell of the cooling channel,

Dichtendes Verbinden der oberen und unteren Halbschalen entlang ihrer Außenrands, Sealing connection of the upper and lower half-shells along their outer edges,

Einsetzen der von Leistungsmodulen mit bereits an ihnen angebrachten Kühlrippen in Ausschnitte der oberen Halbschale des Kühlkanals. Insertion of the power modules with cooling fins already attached to them in cutouts of the upper half-shell of the cooling channel.

Die Figuren 12 bis 16 zeigen eine weitere Ausführungsform bzw. ein weiteres Montageverfahren. In der Figur 12 ist die untere Halbschale 4 gezeigt, die genauso ausgestaltet ist wie im ersten Ausführungsbeispiel. Auch die obere Halbschale 5 zeigt dieselbe Struktur wie im ersten Ausführungsbeispiel. Beide Halbschale werden aufeinandergesetzt. In den Ausschnitten 5 erkennt man, dass Kühlrippen 7 eingesetzt sind. Die Kühlrippen sind als einzelne Kühlmodule von ihrer Größe an die Ausschnitte 5 angepasst. In Figur 12 kann man erkennen, dass bereits alle 3 der Ausschnitte mit Kühlrippen gefüllt sind. Diese Kühlrippen 7 stehen auf der unteren Halbschale des Kühlkanals 3 auf und ragen bis zur Oberfläche der oberen Halbschale 5 auf. In Figur 13 ist dargestellt, wie die Leistungsmodule 2 auf die obere Halbschale und auf die Kühlrippen 7 aufgesetzt werden. In Figur 14 sind alle 3 Leistungsmodule auf jeweiligen Kühlrippen 7 aufgesetzt worden. FIGS. 12 to 16 show a further embodiment or a further assembly method. FIG. 12 shows the lower half-shell 4, which is designed in exactly the same way as in the first exemplary embodiment. The upper half-shell 5 also shows the same structure as in the first exemplary embodiment. Both half shells are placed on top of each other. In the cutouts 5 it can be seen that cooling fins 7 are used. As individual cooling modules, the cooling fins are adapted in size to the cutouts 5 . In FIG. 12 one can see that all 3 of the sections are already filled with cooling fins. These cooling fins 7 stand on the lower half-shell of the cooling channel 3 and rise up to the surface of the upper half-shell 5 . FIG. 13 shows how the power modules 2 are placed on the upper half-shell and on the cooling fins 7 . In FIG. 14, all 3 power modules have been placed on respective cooling ribs 7 .

Um die Kühlrippen mit den Leistungsmodulen zu verbinden ist eine Lötverbindung zwischen den Leistungsmodulen 2 und den Kühlrippen 7 notwendig. Dazu wird ein vorgefertigtes Lötpad 11 verwendet, das auf die Kühlrippen 7 aufgelegt wird. Auf diesem Lötpad 11 ist das flache Leistungsmodul 2 aufgesetzt. In order to connect the cooling ribs to the power modules, a soldered connection between the power modules 2 and the cooling ribs 7 is necessary. For this purpose, a prefabricated soldering pad 11 is used, which is placed on the cooling ribs 7 . The flat power module 2 is placed on this soldering pad 11 .

Anschließend wird in einem gemeinsamen Lötprozess der Erwärmung sowohl entlang des Rahmens 5b der Leistungsmodule 2 und der oberen Halbschale 5 und im Lötpad 11 gelötet. Damit wird verhindert, dass die eine die andere Lötung negativ beeinflusst. In einem weiteren Schritt oder bereits vor dem geschilderten Lötprozess wird die Außennaht 10 zwischen die untere Halbschale 4 und oberer Halbschale 5 geschlossen. Das alternative erfindungsgemäße Montageverfahren für die Baueinheit für Leistungsmodule 1 erfolgt somit in den Schritten: Then, in a common soldering process, the heating is carried out along the frame 5b of the power modules 2 and the upper half-shell 5 and in the soldering pad 11 . This prevents one soldering from negatively affecting the other. In a further step or even before the soldering process described, the outer seam 10 is closed between the lower half-shell 4 and the upper half-shell 5 . The alternative assembly method according to the invention for the assembly for power modules 1 thus takes place in the following steps:

Herstellung einer unteren Halbschale 4 des Kühlkanals 3, production of a lower half-shell 4 of the cooling channel 3,

Herstellung einer oberen Halbschale 5 des Kühlkanals 3, production of an upper half-shell 5 of the cooling channel 3,

Einsetzen von Kühlrippen 7 in Ausschnitte der oberen Halbschale 5 des Kühlkanals, Insertion of cooling fins 7 in cutouts of the upper half-shell 5 of the cooling channel,

Auflegen von Lötpads 11 auf die Kühlrippen 7, placing soldering pads 11 on the cooling fins 7,

Dichtendes Verbinden der oberen Halbschale 5 mit den Leitungsmodulen 2 entlang des Rahmens 5b der Ausschnitte 5a und zeitgleich Verbinden der Kühlrippen 7 mit den Leistungsmodulen 2, Dichtendes Verbinden der oberen und unteren Halbschalen 4,5 entlang ihres Außenrands 10 vor oder nach dem letzten Schritt. Sealing connection of the upper half-shell 5 to the line modules 2 along the frame 5b of the cutouts 5a and at the same time connecting the cooling fins 7 to the power modules 2, sealing connection of the upper and lower half-shells 4.5 along their outer edge 10 before or after the last step.

Bezugszeichenliste Baueinheit für Leistungsmodul Leistungsmodul a Leiterplatte b Anschluss Kühlrippen c Substrat Kühlkanal a rechteckige Fläche b Rand untere Halbschale Kühlkanal a Flansch obere Halbschale Kühlkanal a Ausschnitte b Rahmen c Rinne Ein- und Auslassstutzen a Öffnung zum Ein- und Auslassstutzen b zylindrische Kragen Kühlrippe Kleber/ Lötnaht /Verschweißung Spalt 0 Außenrand 1 Lötpad List of reference symbols Unit for power module power module a printed circuit board b connection cooling ribs c substrate cooling duct a rectangular area b edge lower half-shell cooling duct a flange upper half-shell cooling duct a cutouts b frame c channel inlet and outlet connection a opening to the inlet and outlet connection b cylindrical collar cooling rib adhesive/soldered seam /Welding Gap 0 Outer Edge 1 Solder Pad

Claims

Ansprüche Expectations

1 . Baueinheit für Leistungsmodule (1 ) mit mindestens einem Leistungsmodul (2) mit einem Kühlkanal (3) mit Ein- und Auslass (6), wobei der Kühlkanal (3) von einer unteren Halbschale (4) und einer oberen Halbschale (5) gebildet ist, und wobei die Leitungselektronik (2) Kühlrippen (7) besitzt, die durch einen jeweiligen Ausschnitt (5a) in den Kühlkanal (3) ragen, wobei der Kühlkanal (3) zwischen Leistungsmodul (2) und oberer Halbschale (5) stoffschlüssig verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Halbschale (5) mindestens einen Ausschnitt (5a) aufweist, der einen zur Fläche der oberen Halbschale erhöhten Rahmen (5b) und/oder eine Rinne (5c) um laufend umfasst ist. 1 . Assembly for power modules (1) with at least one power module (2) with a cooling channel (3) with an inlet and outlet (6), the cooling channel (3) being formed by a lower half-shell (4) and an upper half-shell (5). , and wherein the line electronics (2) have cooling ribs (7) which protrude through a respective cutout (5a) into the cooling channel (3), the cooling channel (3) between the power module (2) and the upper half-shell (5) being closed with a material bond , characterized in that the upper half-shell (5) has at least one cut-out (5a) surrounding a frame (5b) raised to the surface of the upper half-shell and/or a groove (5c) all around.

2. Baueinheit für Leistungsmodule (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die obere Halbschale (5) und die untere Halbschale (4) mit einer formschlüssigen oder einer stoffschlüssigen Verbindung miteinander entlang des Außenrands (10) der beiden Halbschalen (4, 5) verbunden sind. 2. Assembly for power modules (1) according to Claim 1, characterized in that the upper half-shell (5) and the lower half-shell (4) are connected to one another with a positive connection or a material-locking connection along the outer edge (10) of the two half-shells (4, 5 ) are connected.

3. Baueinheit für Leistungsmodule (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Halbschale (4) einen am Außenrand (10) umlaufend Flansch (4a) zur Verbindung mit der oberen Halbschale (5) aufweist. 4. 3. Assembly for power modules (1) according to claim 2, characterized in that the lower half-shell (4) has a peripheral flange (4a) on the outer edge (10) for connection to the upper half-shell (5). 4.

4. Baueinheit für Leistungsmodule (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung eine Lötung, ein Verschweißen, ein Kleben ist. 4. Assembly for power modules (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the material connection is soldering, welding, gluing.

5. Baueinheit für Leistungsmodule (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung zwischen Leistungsmodul (2) und der oberen Halbschale (5) über eine umlaufende Kontaktstelle zwischen Substrat (2c) der Leistungsmodul (2) besteht. 5. Assembly for power modules (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the material connection between the power module (2) and the upper half shell (5) via a peripheral contact point between the substrate (2c) of the power module (2).

6. Baueinheit für Leistungsmodule (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (3) ein durchgehender Raum darstellt, in den nur die Kühlrippen (7) ragen. Baueinheit für Leistungsmodule (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Halbschalen (4, 5) aus tiefgezogenen dünnen Blechen bestehen. Montageverfahren für die Baueinheit für Leistungsmodule (1 ) nach Anspruch 1 erfolgt in den Schritten: 6. Assembly for power modules (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the cooling channel (3) is a continuous space into which only the cooling fins (7) protrude. Assembly for power modules (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the two half-shells (4, 5) consist of deep-drawn thin sheets. Assembly method for the assembly for power modules (1) according to claim 1 takes place in the steps:

- Herstellung einer unteren Halbschale (4) des Kühlkanals (3), - Production of a lower half-shell (4) of the cooling channel (3),

- Herstellung einer oberen Halbschale (5) des Kühlkanals (3), - Production of an upper half-shell (5) of the cooling channel (3),

- Einsetzen der von Leistungsmodulen (2) mit bereits an ihnen angebrachten Kühlrippen (7) in Ausschnitte (5a) der oberen Halbschale (4) des Kühlkanals (3), - Insertion of the power modules (2) with cooling fins (7) already attached to them in cutouts (5a) of the upper half-shell (4) of the cooling channel (3),

- Dichtendes Verbinden der oberen und unteren Halbschalen (4, 5) entlang ihrer Außenrands (10), - Sealing connection of the upper and lower half-shells (4, 5) along their outer edges (10),

- Dichtendes Verbinden der oberen Halbschale (5) mit den Leitungsmodulen (2) entlang des Rahmens (5b) der Ausschnitte (5a). Montageverfahren für die Baueinheit für Leistungsmodule (1 ) erfolgt in den Schritten: - Sealing connection of the upper half-shell (5) to the line modules (2) along the frame (5b) of the cutouts (5a). The assembly process for the assembly for power modules (1) takes place in the following steps:

- Herstellung einer unteren Halbschale (4) des Kühlkanals (3), - Production of a lower half-shell (4) of the cooling channel (3),

- Herstellung einer oberen Halbschale (5) des Kühlkanals (3), - Production of an upper half-shell (5) of the cooling channel (3),

- Einsetzen von Kühlrippen (7) in Ausschnitte (5a) der oberen Halbschale (5) des Kühlkanals (3), - Insertion of cooling fins (7) in cutouts (5a) of the upper half-shell (5) of the cooling channel (3),

- Auflegen von Lötpads (1 ) auf die Kühlrippen (7), - Place soldering pads (1) on the cooling fins (7),

- Dichtendes Verbinden der oberen Halbschale (5) mit den Leitungsmodulen (2) entlang des Rahmens (5b) der Ausschnitte (5a) und zeitgleich Verbinden der Kühlrippen (7) mit den Leistungsmodulen (2), - Sealing connection of the upper half-shell (5) to the line modules (2) along the frame (5b) of the cutouts (5a) and at the same time connecting the cooling fins (7) to the power modules (2),

- Dichtendes Verbinden der oberen und unteren Halbschalen (4, 5) entlang ihrer Außenrands (10) vor oder nach dem letzten Schritt. - Sealing connection of the upper and lower half-shells (4, 5) along their outer edge (10) before or after the last step.