DE102005039946A1

DE102005039946A1 - Anordnung mit Leistungshalbleitermodul und mit Anschlussverbinder

Info

Publication number: DE102005039946A1
Application number: DE102005039946A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Steger; Frank Ebersberger
Original assignee: Semikron GmbH and Co KG; Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Current assignee: Semikron GmbH and Co KG; Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Priority date: 2005-08-24
Filing date: 2005-08-24
Publication date: 2007-03-01
Also published as: EP1758214A1; ES2299127T3; DK1758214T3; DE502006000232D1; JP4834486B2; CN1921110A; CN1921110B; ATE381798T1; EP1758214B1; JP2007059393A

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Anordnung mit einem Leistungshalbleitermodul und mit einem Anschlussverbinder. Das Leistungshalbleitermodul weist ein Gehäuse sowie Anschlusselemente für Last- und Hilfsanschlüsse auf, wobei diese zumindest teilweise als aus dem Gehäuse herausführende Federkontaktelemente ausgebildet sind. Das Gehäuse weist weiterhin erste Verbindungseinrichtungen zur Verbindung mit dem Anschlussverbinder auf, wobei dieser Anschlussverbinder selbst zweite Verbindungseinrichtungen zur Verbindung mit dem Gehäuse des Leistungshalbleitermoduls aufweist. Er weist ebenso mindestens einen Metallformkörper mit mindestens einer Kontaktfläche zur Kontaktierung mit einem Federkontaktelement des Leistungshalbleitermoduls und mit mindestens einem Kontaktelement (70) zur externen Anschlusskontaktierung auf.

Description

Die Erfindung beschreibt eine Anordnung mit einem Leistungshalbleitermodul mit als Federn ausgebildeten Kontaktelementen und mindestens einem Anschlussverbinder für diese Kontaktelemente. Moderne Ausgestaltungen von Leistungshalbleitermodulen mit hoher Leistung bezogen auf ihre Baugröße, wie sie beispielhaft aus der Druckschrift DE 10 2004 025 609 A1 bekannt sind, sind der Ausgangspunkt dieser Erfindung.

Die DE 10 2004 025 609 A1 offenbart ein Leistungshalbleitermodul, zur Montage auf einer Kühleinrichtung, mit einem Gehäuse und Verbindungselementen für Last- und Hilfsanschlüsse. Die Lastanschlusselemente sind hierbei ausgebildet als Metallformkörper mit einer Ausnehmung für eine Schraubverbindung. Die Hilfsanschlüsse sind ausgebildet als Federkontaktelemente zur Druckkontaktierung mit einer oberhalb des Leistungshalbleitermoduls angeordneten Leiterplatte. Diese Leiterplatte bildet vorzugsweise die gesamte externe Zuleitung, sowohl der Last- als auch der Hilfsanschlüsse aus.

Eine derartige Ausgestaltung ist besonders geeignet für eine Vielzahl von Hilfskontakten, beispielhaft für die Steueranschlüsse der im Leistungshalbleitermodul angeordneten Leistungshalbleiterbauelemente, deren Hilfsemitteranschlüsse und zusätzliche Sensoranschlüsse. Bei einer geringen Anzahl von Hilfskontakten wie beispielhaft bei einem halbgesteuerten Gleichrichtermodul bestehend aus einer Reihenschaltung einer Diode und einem Thyristor erweist sich die Verbindung mittels Leiterplatte als zu aufwendig, speziell, wenn die externen Lastzuleitungen nicht mittels der gleichen Leiterplatte ausgebildet sind.

Weiterhin sind beispielhaft aus der DE 101 00 460 Leistungshalbleitermodule bekannt, die eine geringe Anzahl von Hilfskontaktelementen aufweisen und wobei diese als Steckverbinder ausgebildet. Nachteilig an dieser seit langem bekannten Ausbildung eines Leistungshalbleitermoduls ist, dass dieses keine flexible Ausgestaltung der externen Zuleitungen gestattet. Die Flexibilität der oben genannten Ausgestaltung eines Leistungshalbleitermoduls ist hier nicht gegeben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine Anordnung mit einem Leistungshalbleitermodul vorzustellen, wobei externe Zuleitungen in einfacher weise mit als Federkontaktelemente ausgebildeten Anschlusselementen, vorzugsweise Hilfsanschlusselementen, verbunden werden können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung nach dem Anspruch 1, spezielle Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen. Der Grundgedanke der Erfindung geht aus von einem Leistungshalbleitermodul mit einem isolierenden Gehäuse und einem vorteilhafterweise einstückig damit verbundenen Deckel. Das Leistungshalbleitermodul weist zu seinem externen Anschluss Leistungsanschlüsse und Hilfsanschlüsse auf. Erfindungsgemäß sind diese zumindest teilweise als aus dem Gehäuse herausführende Federkontaktelemente ausgebildet. Die Anordnung weist weiterhin einen Anschlussverbinder, der mit dem Gehäuse des Leistungshalbleitermoduls verbunden ist, auf. Hierzu weist das Gehäuse erste Verbindungseinrichtungen und der Anschlussverbinder zweite Verbindungseinrichtungen auf.

Der Anschlussverbinder ist vorzugsweise ausgebildet als ein Isolierstoffformkörper mit mindestens einen zumindest teilweise darin eingebetteten Metallformkörper. Dieser Metallformkörper weist mindestens eine Kontaktfläche zur Kontaktierung mit dem Federkontaktelement des Leistungshalbleitermoduls und mindestens einem Kontaktelement zur externen Anschlusskontaktierung auf.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den 1 bis 3 näher erläutert.
1 zeigt einen Anschlussverbinder für die Anordnung mit einem Leistungshalbleitermodul.
2 zeigt eine Ausgestaltung eines Leistungshalbleitermoduls.
3 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung mit einem Leistungshalbleitermodul und einem Anschlussverbinder.
1 zeigt einen Anschlussverbinder (6) für die Anordnung mit einem Leistungshalbleitermodul (1), wobei 1a den Anschlussverbinder (6) in einer dreidimensionalen Darstellung von schräg oben und 1b den Anschlussverbinder (6) von untern zeigt. Dargestellt ist hier jeweils ein Isolierstoffformkörper (60), vorzugsweise aus Kunststoff, mit einer Ausnehmung (62) zur Durchführung einer Befestigungsschraube. Weiterhin weist der Isolierstoffformkörper (60) drei als Rastnasen (64) ausgebildete Fortsätze auf. Diese Rastnasen (64) sind auf der dem Leistungshalbleitermodul (1) zugewandten Seite des Anschlussverbinders (6) angeordnet.
In den Isolierstoffformkörper (60) eingespritzt sind hier zwei Metallformkörper (7), die auf der Oberseite des Anschlussverbinders (6) aus dem Isolierstoffformkörper (60) herausragen und jeweils einen Stecker (70) bilden. Alternativ sind auch Steckhülsen, Lötfahnen oder Lötstifte bevorzugte Ausführungsformen dieser Kontaktelemente. Es ist weiterhin bevorzugt, wenn bei der Anordnung einer Mehrzahl von Kontaktelementen (70) eines Anschlussverbinders (6) diese Kontaktelemente unterschiedlich ausgebildet sind. Beispielhaft kann dies durch verschieden breite Stecker realisiert werden. Somit sind die Kontaktelement verwechslungssicher ausgebildet.
Auf der Unterseite des Anschlussverbinders (6) bilden die Metallformkörper (7) je eine Kontaktfläche (72) zur Kontaktierung mit einem Federkontaktelement (50) aus. Der Isolierstoffformkörper (60) ist auf der Unterseite des Anschlussverbinders (6) derart ausgebildete, dass diese Kontaktflächen (72) nicht über die untere Begrenzung des Anschlussverbinder (6) herausragen, sondern vorzugsweise gegenüber dieser Begrenzung zurückversetzt sind. Die Metallformkörper (7) sind zur Isolation zueinander im Isolierstoffformkörper (6) und auch darüber hinausreichend ausreichend voneinander beabstandet.
2 zeigt eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäß weitergebildeten Leistungshalbleitermoduls (1) mit einer Grundplatte (2) und einem Kunststoffgehäuse (3) welches darin angeordnete Leistungshalbleiterbauelemente umschließt. Zur externen elektrischen Verbindung weist das Leistungshalbleitermodul Last- (4) und Hilfsanschlüsse (5) auf. Die Lastanschlusselemente (4) sind als Metallformkörper mit einer Ausnehmung für Schraubanschlüsse ausgebildet, während auf der Oberseite des Leistungshalbleitermoduls (1) angeordneten Hilfsanschlüsse (5) als Kontaktfedern (50), hier als Tonnenfedern, ausgebildet sind. Diese Tonnenfedern (50) reichen durch mit Domen versehenen Ausnehmungen (30) zur Positionierung der Tonnenfedern (50) aus dem Gehäuse (3) heraus um eine externe Kontaktierung zu erlauben. Dem Stand der Technik entsprechend weist das Gehäuse vier weitere Ausnehmungen (36) auf, die der Befestigung einer oberhalb des Leistungshalbleitermoduls (1) angeordneten Leiterplatte dienen.
Erfindungsgemäß weist das Gehäuse (3) Verbindungseinrichtungen zur Anordnung mindestens eines Anschlussverbinders (6) auf. Diese Verbindungseinrichtungen sind benachbart zu den Hilfskontaktanschlüssen (30) angeordnet und hier als weitere Ausnehmungen (32, 34) ausgebildet. Dargestellt sind zwei Varianten der Ausnehmungen. Die erste Ausgestaltung weist eine Ausnehmung (32) mit einem als Dome gestalteten Fortsatz auf, in den eine Schraube angeordnet und darin fixiert wird. Die zweite Ausgestaltung ist eine Mehrzahl von Ausnehmungen (34) die als Durchführungen für Rastnasen (64) dienen und wobei der die Ausnehmungen umgebende Bereiche des Gehäuses (3) auf dessen Innenseite als Widerlage für diese Rastnasen (64) wirken.
3 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung mit einem Leistungshalbleitermodul (1) gemäß 2 und einem Anschlussverbinder (6) gemäß 1 dar. Hierbei sind die Rastnasen (64) des Anschlussverbinders (6) in den zugeordneten Ausnehmungen (32) des Gehäuses (3) des Leistungshalbleitermoduls (1) angeordnet. Hierdurch wird die sichere elektrische Verbindung zwischen den Tonnenfedern (50) und den Kontaktflächen (72) des Anschlussverbinders (6) hergestellt. Nun steht durch die erfindungsgemäße Anordnung für die externe Zuleitung ein Steckkontakt (70) am Leistungshalbleitermodul (1) zur Verfügung.
Weiterhin kann mittels einer nicht dargestellten Schraube der Anschlussverbinder (6) mit dem Leistungshalbleitermodul (1) verbunden werden. Dies stellte eine Alternative zur Schnapp-Rast-Verbindung (34, 64) dar, kann allerdings auch mit dieser kombiniert werden. Falls eine Schraubverbindung die einzige Kraftreinleitung über den Anschlussverbinder (6) auf das Federkontaktelement (50) ist, weist der Anschlussverbinder (6) vorzugsweise mindestens einen stiftartigen Fortsatz, ähnlich den Rastnasen, auf zur verdrehsicheren Anordnung des Anschlussverbinders (6) auf dem Gehäuse (3) des Leistungshalbleitermodul (1). Ebenso geeignet ist ein stiftartiger Fortsatz des Gehäuses mit einer zugeordneten Ausnehmung des Anschlussverbinders.

Claims

Anordnung mit einem Federkontaktelemente aufweisenden Leistungshalbleitermodul (1) und mit einem Anschlussverbinder (6), wobei das Leistungshalbleitermodul (1) ein Gehäuse (3) sowie Anschlusselemente für Last- (4) und Hilfsanschlüsse (5) aufweist, wobei diese zumindest teilweise als aus dem Gehäuse (3) herausführende Federkontaktelemente (5) ausgebildet sind, und das Gehäuse (3) erste Verbindungseinrichtungen (32, 34) zur Verbindung mit dem Anschlussverbinder (6) aufweist, wobei dieser zweite Verbindungseinrichtungen (62, 64) zur Verbindung mit dem Gehäuse (3) des Leistungshalbleitermoduls (1) aufweist, sowie mindestens einen Metallformkörper (7) mit mindestens einer Kontaktflächen (72) zur Kontaktierung mit einem Federkontaktelement (5) des Leistungshalbleitermodul (1) und mit mindestens einem Kontaktelement (70) zur externen Anschlusskontaktierung.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Verbindungseinrichtungen (34, 64) des Leistungshalbleitermoduls (1) und des Anschlussverbinders (6) gemeinsam mindestens eine Schnapp-Rast-Verbindung bilden, wobei Ausnehmungen (34) im Gehäuse (3) des Leistungshalbleitermoduls (1), die Widerlager der Rastnasen (64) des Anschlussverbinders (6) bilden.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Verbindungseinrichtung (32, 62) zwischen dem Leistungshalbleitermodul (1) und dem Anschlussverbinder (6) mindestens eine Schraubverbindung ist, wobei das Gehäuse (3) des Leistungshalbleitermoduls (1) wie auch der Anschlussverbinder (6) je eine Ausnehmung (32, 62) aufweisen und eine Schraube durch die Ausnehmung (62) des Anschlussverbinders (6) hindurchreicht und diese Schraube in der Ausnehmung (32) des Gehäuses (3) fixiert ist.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Anschlussverbinder (6) ausgebildet ist als ein Isolierstoffformkörper (60) mit mindestens einem eingespritzten Metallformkörper (7).
Anordnung nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Kontaktelement (70) zur externen Anschlusskontaktierung als Stecker oder Steckhülse ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 5, wobei bei einer Mehrzahl von Kontaktelementen (70) diese verwechslungssicher ausgebildet sind.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Kontaktelement (70) zur externen Anschlusskontaktierung als Lötfahnen oder Lötstifte ausgebildet ist.