DE102013109532B3 - Power semiconductor device has press ring that is provided for respectively pressing surfaces of cooling plate and cooling portion facing side surfaces of seal ring against respective surfaces of cooling plate and cooling portion - Google Patents

Power semiconductor device has press ring that is provided for respectively pressing surfaces of cooling plate and cooling portion facing side surfaces of seal ring against respective surfaces of cooling plate and cooling portion Download PDF

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Abstract

The device (1) has a metallic seal ring (22) that is arranged in a gap formed in a cooling plate (5), for sealing a surface (24) of cooling plate against a surface (26) of cooling portion (2) in liquid tight manner. The seal ring is arranged at the side of power semiconductor component facing a groove (28). A press ring (23) is arranged toward a bottom of narrowing-shaped groove. The press ring is provided for respectively pressing surfaces of the cooling plate and cooling portion facing side surfaces of the seal ring against respective surfaces of cooling plate and cooling portion.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leistungshalbleitereinrichtung. The invention relates to a power semiconductor device.

Bei aus dem Stand der Technik bekannten Leistungshalbleitereinrichtungen sind im Allgemeinen auf einem Substrat Leistungshalbleiterbauelemente, wie z.B. Leistungshalbleiterschalter und Dioden angeordnet und mittels einer Leiterschicht des Substrats, sowie Bonddrähten und/oder einem Folienverbund miteinander elektrisch leitend verbunden. Die Leistungshalbleiterschalter liegen dabei im Allgemeinen in Form von Transistoren, wie z.B. IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) vor. In power semiconductor devices known in the art, power semiconductor devices, such as a semiconductor device, are generally mounted on a substrate. Power semiconductor switches and diodes arranged and electrically conductively connected to each other by means of a conductor layer of the substrate, and bonding wires and / or a film composite. The power semiconductor switches are generally in the form of transistors, e.g. IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) or MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).

Die auf dem Substrat angeordneten Leistungshalbleiterbauelemente sind dabei häufig elektrisch zu einer einzelnen oder mehreren sogenannten Halbbrückenschaltungen verschalten, die z.B. zum Gleich- und Wechselrichten von elektrischen Spannungen und Strömen verwendet werden. In this case, the power semiconductor components arranged on the substrate are frequently electrically connected to form a single or a plurality of so-called half-bridge circuits, which are e.g. be used for Gleich- and inverting electrical voltages and currents.

Im Betrieb der Leistungshalbleitereinrichtung treten an den Leistungshalbleiterbauelementen elektrische Verluste auf, die zu einer Erwärmung der Leistungshalbleiterbauelemente führen. Zur Kühlung der Leistungshalbleiterbauelemente weisen technikübliche Leistungshalbleitereinrichtungen oftmals einen von einer Kühlflüssigkeit durchströmten Kühlkörper auf, der thermisch leitend an die Leistungshalbleiterbauelemente angekoppelt ist. During operation of the power semiconductor device, electrical losses occur at the power semiconductor components which lead to a heating of the power semiconductor components. For cooling the power semiconductor components, technology-typical power semiconductor devices often have a heat sink through which a cooling fluid flows, which is thermally coupled to the power semiconductor components.

Aus der DE 10 2010 043 446 B3 ist es bekannt, einen von einer Kühlflüssigkeit durchströmten Kühlkörper mit Öffnungen zu versehen und in die Öffnungen die Kühlplatte von Leistungshalbleitermodulen, die Leistungshalbleiterbauelemente aufweisen, anzuordnen. Hierdurch wird eine gute Wärmeabfuhr von den Leistungshalbleiterbauelementen zur Kühlflüssigkeit erzielt. Nachteilig hierbei ist, dass die Kühlplatte langfristig und zuverlässig gegen den Kühlkörper abgedichtet sein muss um einen Austritt von Kühlflüssigkeit zuverlässig über die in der Regel lange vorgesehene Nutzungsdauer der Leistungshalbleitereinrichtung zu verhindern. From the DE 10 2010 043 446 B3 It is known to provide openings for a cooling body through which a cooling fluid flows and to arrange in the openings the cooling plate of power semiconductor modules having power semiconductor components. This achieves good heat dissipation from the power semiconductor components to the cooling liquid. The disadvantage here is that the cooling plate must be sealed long-term and reliable against the heat sink to reliably prevent leakage of coolant over the usually long-term useful life of the power semiconductor device.

Aus der JP 2011-198998 A ist eine Kühlvorrichtung für eine Wärme erzeugende Einrichtung bekannt, wobei die Kühlvorrichtung eine Öffnung aufweist in der eine Kühlplatte der Wärme erzeugenden Einrichtung angeordnet ist, wobei zwischen der Kühlplatte und der Kühlvorrichtung ein metallisches Dichtelement angeordnet ist. From the JP 2011-198998 A a cooling device for a heat-generating device is known, wherein the cooling device has an opening in which a cooling plate of the heat-generating device is arranged, wherein between the cooling plate and the cooling device, a metallic sealing element is arranged.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Leistungshalbleitereinrichtung zu schaffen, die eine gute Wärmeleitung von den Leistungshalbleiterbauelementen zu einem von einem Flüssigkeit durchströmbaren Kühlkörper der Leistungshalbleitereinrichtung aufweist und bei der der Kühlkörper langfristig und zuverlässig dicht ist. It is an object of the invention to provide a power semiconductor device which has a good heat conduction from the power semiconductor components to a heat sink of a heat sink of the power semiconductor device and in which the heat sink is long-term and reliable tight.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Leistungshalbleitereinrichtung mit einem Leistungshalbleitermodul und einem von einer Flüssigkeit durchströmbaren Kühlkörper, wobei das Leistungshalbleitermodul Leistungshalbleiterbauelemente, die auf elektrisch leitenden Leiterbahnen angeordnet sind, aufweist, wobei das Leistungshalbleitermodul eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht und eine Kühlplatte aufweist, wobei die Kühlplatte eine den Leistungshalbleiterbauelementen zugewandte Seite, eine den Leistungshalbleiterbauelementen abgewandte Seite und eine um die Kühlplatte umlaufende laterale erste Fläche aufweist, wobei die Isolationsschicht zwischen den Leiterbahnen und der Kühlplatte angeordnet ist, wobei der Kühlkörper eine Öffnung aufweist, wobei die Kühlplatte in der Öffnung des Kühlkörpers angeordnet ist, wobei zwischen einer um die Öffnung des Kühlkörpers umlaufende, die Öffnung des Kühlkörpers begrenzende laterale erste Fläche des Kühlkörpers und der um die Kühlplatte umlaufenden lateralen ersten Fläche der Kühlplatte ein Spalt ausgebildet ist, wobei im Spalt ein metallischer Dichtring angeordnet ist, der die erste Fläche der Kühlplatte gegen die erste Fläche des Kühlkörpers flüssigkeitsdicht abdichtet, wobei der Dichtring an seiner den Leistungshalbleiterbauelementen zugewandten Seite eine Nut aufweist, wobei in der Nut des Dichtrings ein Pressring, der in Richtung eines Bodens der Nut eine schmaler werdende Form aufweist, angeordnet ist, wobei der Pressring eine der ersten Fläche der Kühlplatte zugewandte erste Seitenfläche des Dichtrings gegen die erste Fläche der Kühlplatte drückt und eine der ersten Fläche des Kühlkörpers zugewandte zweite Seitenfläche des Dichtrings gegen die erste Fläche des Kühlkörpers drückt. This object is achieved by a power semiconductor device having a power semiconductor module and a heat sink permeable by a liquid, wherein the power semiconductor module power semiconductor components, which are arranged on electrically conductive tracks, wherein the power semiconductor module has an electrically non-conductive insulating layer and a cooling plate, wherein the cooling plate a the side facing the power semiconductor components, a side facing away from the power semiconductor components and a lateral first surface surrounding the cooling plate, wherein the insulating layer between the conductor tracks and the cooling plate is arranged, wherein the cooling body has an opening, wherein the cooling plate is arranged in the opening of the heat sink , wherein between a circumferential around the opening of the heat sink, the opening of the heat sink limiting lateral the first surface of the heat sink and the circulating around the cooling plate lateral first surface of the cooling plate is formed a gap, wherein in the gap, a metallic sealing ring is arranged, which seals the first surface of the cooling plate against the first surface of the heat sink liquid-tight, wherein the sealing ring at its the Power semiconductor devices facing side has a groove, wherein in the groove of the sealing ring, a pressing ring having a narrowing shape in the direction of a bottom of the groove is arranged, wherein the pressing ring facing the first surface of the cooling plate first side surface of the sealing ring against the first surface the cooling plate presses and one of the first surface of the heat sink facing the second side surface of the sealing ring presses against the first surface of the heat sink.

Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch eine Leistungshalbleitereinrichtung mit einem Leistungshalbleitermodul und einem von einer Flüssigkeit durchströmbaren Kühlkörper, wobei das Leistungshalbleitermodul Leistungshalbleiterbauelemente, die auf elektrisch leitenden Leiterbahnen angeordnet sind, aufweist, wobei das Leistungshalbleitermodul eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht und eine Kühlplatte aufweist, wobei die Kühlplatte eine den Leistungshalbleiterbauelementen zugewandte Seite, eine den Leistungshalbleiterbauelementen abgewandte Seite und eine um die Kühlplatte umlaufende laterale erste Fläche aufweist, wobei die Isolationsschicht zwischen den Leiterbahnen und der Kühlplatte angeordnet ist, wobei der Kühlkörper eine Öffnung aufweist, wobei die Kühlplatte in der Öffnung des Kühlkörpers angeordnet ist, wobei zwischen einer um die Öffnung des Kühlkörpers umlaufende, die Öffnung des Kühlkörpers begrenzende laterale erste Fläche des Kühlkörpers und der um die Kühlplatte umlaufenden lateralen ersten Fläche der Kühlplatte ein Spalt ausgebildet ist, wobei im Spalt ein metallischer Dichtring angeordnet ist, der die erste Fläche der Kühlplatte gegen die erste Fläche des Kühlkörpers flüssigkeitsdicht abdichtet, wobei der Spalt und der Dichtring eine in Richtung eines Bodens des Spalts schmaler werdende Form aufweisen, wobei eine der ersten Fläche der Kühlplatte zugewandte erste Seitenfläche des Dichtrings gegen die erste Fläche der Kühlplatte drückt und eine der ersten Fläche des Kühlkörpers zugewandte zweite Seitenfläche des Dichtrings gegen die erste Fläche des Kühlkörpers drückt. Furthermore, this object is achieved by a power semiconductor device having a power semiconductor module and a heat sink permeable by a liquid, wherein the power semiconductor module power semiconductor components, which are arranged on electrically conductive tracks, wherein the power semiconductor module has an electrically non-conductive insulating layer and a cooling plate, wherein the cooling plate a side facing the power semiconductor components, a side facing away from the power semiconductor components and a lateral first surface surrounding the cooling plate, the insulation layer being arranged between the conductor tracks and the cooling plate, wherein the heat sink has an opening, wherein the cooling plate is arranged in the opening of the heat sink is, wherein between a circumferential around the opening of the heat sink, the opening of the heat sink limiting lateral first surface of the heat sink and the circumferential around the cooling plate lateral first surface of the cooling plate, a gap is formed, wherein in the gap, a metallic sealing ring is arranged, the liquid-tightly seals the first surface of the cooling plate against the first surface of the heat sink, wherein the gap and the sealing ring in the direction of Bottom of the gap narrowing shape, wherein one of the first surface of the cooling plate facing the first side surface of the sealing ring presses against the first surface of the cooling plate and one of the first surface of the heat sink facing the second side surface of the sealing ring presses against the first surface of the heat sink.

Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Nut des Dichtrings in Richtung des Bodens der Nut eine schmaler werdende Form aufweist, da hierdurch eine zuverlässige Abdichtung der Kühlplatte gegen den Kühlkörper erreicht wird. Furthermore, it proves to be advantageous if the groove of the sealing ring in the direction of the bottom of the groove has a narrowing shape, as a result, a reliable sealing of the cooling plate is achieved against the heat sink.

Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn eine der ersten Fläche der Kühlplatte zugewandte erste Seitenfläche des Dichtrings eine Schneidkante aufweist, die in die erste Fläche der Kühlplatte einschneidet und/oder wenn eine der ersten Fläche des Kühlkörpers zugewandte zweite Seitenfläche des Dichtrings eine Schneidkante aufweist, die in die erste Fläche des Kühlkörpers einschneidet. Hierdurch wird eine besonders zuverlässige Abdichtung der Kühlplatte gegen den Kühlkörper erreicht. Furthermore, it proves to be advantageous if one of the first surface of the cooling plate facing the first side surface of the sealing ring has a cutting edge which cuts into the first surface of the cooling plate and / or if one of the first surface of the heat sink facing the second side surface of the sealing ring has a cutting edge, which cuts into the first surface of the heat sink. As a result, a particularly reliable sealing of the cooling plate is achieved against the heat sink.

Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn über dem Pressring ein Druckelement angeordnet ist, das eine Bewegung des Pressrings aus der Nut des Dichtrings blockiert, da hierdurch der Pressring zuverlässig in der Nut gehalten wird. Furthermore, it proves to be advantageous if a pressure element is arranged above the press ring, which blocks a movement of the press ring out of the groove of the sealing ring, since in this way the press ring is reliably held in the groove.

Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die erste Seitenfläche des Dichtrings eine Schneidkante aufweist, die in die erste Fläche der Kühlplatte einschneidet und/oder wenn die zweite Seitenfläche des Dichtrings eine Schneidkante aufweist, die in die erste Fläche des Kühlkörpers einschneidet. Hierdurch wird eine besonders zuverlässige Abdichtung der Kühlplatte gegen den Kühlkörper erreicht. Furthermore, it proves to be advantageous if the first side surface of the sealing ring has a cutting edge which cuts into the first surface of the cooling plate and / or if the second side surface of the sealing ring has a cutting edge which cuts into the first surface of the heat sink. As a result, a particularly reliable sealing of the cooling plate is achieved against the heat sink.

Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn über dem Dichtring ein Druckelement angeordnet ist, das eine Bewegung des Dichtrings aus dem Spalt blockiert, da hierdurch der Dichtring zuverlässig in dem Spalt gehalten wird. Furthermore, it proves to be advantageous if a pressure element is arranged above the sealing ring, which blocks a movement of the sealing ring from the gap, as a result of the sealing ring is reliably held in the gap.

Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Dichtring mit dem Druckelement einstückig ausgebildet ist, da hierdurch eine besonders einfacher Aufbau der Leistungshalbleitereinrichtung erzielt wird. Furthermore, it proves to be advantageous if the sealing ring is integrally formed with the pressure element, since in this way a particularly simple construction of the power semiconductor device is achieved.

Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Druckelement als ein entlang dem Rand der Öffnung verlaufender Rahmen ausgebildet ist. Hierdurch wird eine entlang dem Rand der Öffnung verlaufende gleichmäßige zuverlässige Fixierung des Pressrings in der Nut oder des Dichtrings im Spalt ermöglicht. Furthermore, it proves to be advantageous if the pressure element is designed as a running along the edge of the opening frame. As a result, along the edge of the opening extending uniform reliable fixation of the press ring in the groove or the sealing ring in the gap is made possible.

Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Kühlplatte und die Öffnung in lateraler Richtung eine kreisrunde Form oder eine elliptische Form oder die Form eines mit abgerundeten Ecken versehenen Rechtecks, bei dem die Seiten einen konvexen Verlauf aufweisen, aufweisen. Hierdurch wird eine zuverlässige Abdichtung der Kühlplatte gegen den Kühlkörper erzielt. Furthermore, it proves to be advantageous if the cooling plate and the opening in the lateral direction have a circular shape or an elliptical shape or the shape of a rounded corner provided with a rectangle, in which the sides have a convex course. As a result, a reliable sealing of the cooling plate is achieved against the heat sink.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei zeigen: Embodiments of the invention are illustrated in the figures and are explained in more detail below. Showing:

1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Leistungshalbleitereinrichtung in einem noch nicht fertig montierten Zustand, 1 a perspective view of a power semiconductor device according to the invention in a not yet assembled state,

2 ein Schnittansicht eines Leistungshalbleitermoduls, 2 a sectional view of a power semiconductor module,

3 eine Schnittansicht eines Ausschnitts einer erfindungsgemäßen Leistungshalbleitereinrichtung, 3 a sectional view of a section of a power semiconductor device according to the invention,

4 eine Schnittansicht eines Dichtrings, 4 a sectional view of a sealing ring,

5 eine perspektivische Ansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Leistungshalbleitereinrichtung in einem noch nicht fertig montierten Zustand, 5 a perspective view of another power semiconductor device according to the invention in a not yet assembled state,

6 eine Schnittansicht eines Ausschnitts einer weiteren erfindungsgemäßen Leistungshalbleitereinrichtung und 6 a sectional view of a section of another power semiconductor device according to the invention and

7 eine Schnittansicht eines Dichtrings und eines Druckelements. 7 a sectional view of a sealing ring and a pressure element.

In 1 ist eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Leistungshalbleitereinrichtung 1 in einem noch nicht fertig montierten Zustand dargestellt. In 2 ist eine Schnittansicht eines Leistungshalbleitermoduls 3 dargestellt. In 3 ist eine Schnittansicht eines Ausschnitts der erfindungsgemäßen Leistungshalbleitereinrichtung 1 und in 4 eine Schnittansicht eines Dichtrings 22 dargestellt. In den Schnittansichten sind nur die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente der Leistungshalbleitereinrichtung 1 dargestellt, wobei der Übersichtlichkeit halber nur ein Teil der geschnittenen Elemente schraffiert dargestellt sind. In 1 is a perspective view of a power semiconductor device according to the invention 1 shown in a not yet assembled state. In 2 is a sectional view of a power semiconductor module 3 shown. In 3 is a sectional view of a section of the power semiconductor device according to the invention 1 and in 4 a sectional view of a sealing ring 22 shown. In the sectional views are only essential for understanding the invention elements of the power semiconductor device 1 shown, wherein the For clarity, only a portion of the cut elements are shown hatched.

Die erfindungsgemäße Leistungshalbleitereinrichtung 1 weist beim Ausführungsbeispiel ein einzelnes Leistungshalbleitermodul 3 auf, wobei die erfindungsgemäße Leistungshalbleitereinrichtung mehrere Leistungshalbleitermodule 3 aufweisen kann. Das Leistungshalbleitermodul 3 weist Leistungshalbleiterbauelemente 9, die auf elektrisch leitenden Leiterbahnen 13 angeordnet sind, auf. Die Leiterbahnen 13 werden durch eine elektrisch leitende strukturierte erste Leitungsschicht 31 ausgebildet. Die Leistungshalbleiterbauelemente 9 sind mit den Leiterbahnen 13, vorzugsweise über eine Löt- oder Sintermetallschicht, elektrisch leitend verbunden. Das jeweilige Leistungshalbleiterbauelement liegt vorzugweise in Form eines Leistungshalbleiterschalters oder einer Diode vor. Die Leistungshalbleiterschalter liegen dabei vorzusgweise in Form von Transistoren, wie z.B. IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) vor. Das jeweilige Leistungshalbleitermodul 3 weist vorzugsweise ein erstes Gleichspannungslaststromanschlusselement DC+ und ein zweites Gleichspannungslaststromanschlusselement DC- und ein Wechselstromlastanschlusselement AC auf, die mit der ersten Leitungsschicht 31 vorzugsweise über eine Löt- oder Sintermetallschicht, elektrisch leitend verbunden sind. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels erzeugt das jeweilige Leistungshalbleitermodul 3 aus einer zwischen den Gleichspannungslaststromanschlüssen DC+ und DC- eingespeisten Gleichspannung am Wechselspannungslaststromanschluss AC eine Wechselspannung. Weiterhin weist das jeweilige Leistungshalbleitermodul 3 im Rahmen des Ausführungsbeispiels Steueranschlusselemente S auf, die elektrisch leitend mit den Steueranschlüssen der Leistungshalbleiterschalter des Leistungshalbleitermoduls 3 verbunden sind. The power semiconductor device according to the invention 1 in the embodiment, a single power semiconductor module 3 on, wherein the power semiconductor device according to the invention a plurality of power semiconductor modules 3 can have. The power semiconductor module 3 has power semiconductor components 9 on electrically conductive tracks 13 are arranged on. The tracks 13 be through an electrically conductive structured first conductor layer 31 educated. The power semiconductor components 9 are with the tracks 13 , preferably via a solder or sintered metal layer, electrically conductively connected. The respective power semiconductor component is preferably in the form of a power semiconductor switch or a diode. The power semiconductor switches are vorzusgweise in the form of transistors, such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) or MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) before. The respective power semiconductor module 3 preferably comprises a first DC load current connection element DC + and a second DC load current connection element DC and an AC load connection element AC connected to the first line layer 31 preferably via a solder or sintered metal layer, are electrically conductively connected. In the context of the embodiment generates the respective power semiconductor module 3 from a DC voltage between the DC load current terminals DC + and DC- fed DC voltage at the AC load current terminal AC an AC voltage. Furthermore, the respective power semiconductor module has 3 in the context of the exemplary embodiment control connection elements S, which are electrically conductive with the control terminals of the power semiconductor switch of the power semiconductor module 3 are connected.

Weiterhin weist das jeweilige Leistungshalbleitermodul 3 eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht 6 und eine Kühlplatte 5 auf, wobei die Isolationsschicht 6 zwischen den Leiterbahnen 13 und der Kühlplatte 5 angeordnet ist. Die Leiterbahnen 13 sind mit der Isolationsschicht 6 verbunden. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels ist zwischen der Isolationsschicht 6 und der Kühlplatte 5 eine elektrisch leitende vorzugweise unstrukturierte zweite Leitungsschicht 8 angeordnet, die mit der Isolationsschicht 6 verbunden ist. Die Isolationsschicht 6 liegt vorzugsweise in Form eines Keramikkörpers vor. Die erste und zweite Leitungsschicht 31 und 8 und die Isolationsschicht 6 werden zusammen vorzugsweise durch ein Direct Copper Bonded Substrat (DCB-Substrat) ausgebildet. Furthermore, the respective power semiconductor module has 3 an electrically non-conductive insulation layer 6 and a cooling plate 5 on, with the insulation layer 6 between the tracks 13 and the cooling plate 5 is arranged. The tracks 13 are with the insulation layer 6 connected. In the context of the embodiment is between the insulation layer 6 and the cooling plate 5 an electrically conductive, preferably unstructured second conductive layer 8th arranged with the insulation layer 6 connected is. The insulation layer 6 is preferably in the form of a ceramic body. The first and second conductor layer 31 and 8th and the insulation layer 6 are preferably formed together by a direct copper bonded substrate (DCB substrate).

Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die erste und die zweite Leitungsschicht aus einer einzelnen Schicht oder auch mehreren übereinanderliegenden Schichten bestehen können. So kann die erste und/oder die zweite Leitungsschicht z.B. eine Kupferschicht aufweisen, die eine einzelne oder mehrere übereinanderliegende Beschichtungen, z.B. aus einem Edelmetall (z.B. Silber) oder aus einer Edelmetallverbindung aufweist, welche z.B. als Haftvermittlungsschichten und/oder Schutzschichten dienen können. It should be noted at this point that the first and the second conductor layer may consist of a single layer or even of several superimposed layers. Thus, the first and / or the second conductive layer may be e.g. a copper layer comprising a single or multiple superposed coatings, e.g. of a noble metal (e.g., silver) or of a noble metal compound, e.g. can serve as adhesion-promoting layers and / or protective layers.

Die Kühlplatte 5 kann an Ihrer den Leistungshalbleiterbauelementen 9 zugewandten Seite mit einer einzelnen oder mehreren übereinanderliegende Schichten beschichtet sein, die z.B. jeweilig als Haftvermittlungsschicht und/oder als Schutzschicht dienen können und/oder dazu dienen können mechanische Spannungen zwischen Isolationsschicht 6 und der Kühlplatte 5, welche bei Temperaturänderungen, aufgrund unterschiedlicher Temperaturausdehnungskoeffizienten von Isolationsschicht 6 und Kühlplatte 5, auftreten können, zu reduzieren. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels ist die Kühlplatte 5 an Ihrer der Isolationsschicht 6 zugewandten Seite mit einer Kupferschicht 12 beschichtet, die wiederum z.B. mit einer Beschichtung, insbesondere einer Edelmetallbeschichtung (z.B. Silber) beschichtet sein kann. Die Kupferschicht 12 ist zwischen Kühlplatte 5 und Isolationsschicht 6, und insbesondere zwischen Kühlplatte und zweiter Leitungsschicht 8 angeordnet. Die zweite Leitungsschicht 8 ist mit der Kühlplatte 5, vorzugsweise über eine Löt- oder Sintermetallschicht, direkt oder indirekt (falls die Kühlplatte an Ihrer den Leistungshalbleiterbauelementen zugewandten Seite mit einer einzelnen oder mehreren übereinanderliegenden Schichten beschichtet ist) verbunden. Die zweite Leitungsschicht 8 ist im Rahmen des Ausführungsbeispiels über eine Löt- oder Sintermetallschicht mit der Kupferschicht 12 verbunden. The cooling plate 5 can at yours the power semiconductor devices 9 facing side to be coated with a single or more superimposed layers, for example, each serve as a primer layer and / or as a protective layer and / or serve mechanical stresses between insulation layer 6 and the cooling plate 5 , which at temperature changes, due to different thermal expansion coefficients of insulation layer 6 and cooling plate 5 , can occur, reduce. In the context of the embodiment, the cooling plate 5 at your insulation layer 6 facing side with a copper layer 12 coated, in turn, for example, with a coating, in particular a noble metal coating (eg silver) may be coated. The copper layer 12 is between cooling plate 5 and insulation layer 6 , and in particular between the cooling plate and the second conductive layer 8th arranged. The second conductive layer 8th is with the cooling plate 5 , preferably via a solder or sintered metal layer, directly or indirectly (if the cooling plate is coated on its side facing the power semiconductor components with a single or multiple superimposed layers). The second conductive layer 8th is in the context of the embodiment of a solder or sintered metal layer with the copper layer 12 connected.

Der Übersichtlichkeit halber sind in 2 die Löt- oder Sintermetallschichten nicht dargestellt. Weiterhin sei angemerkt, dass die Dicke der Schichten und die Dicke der Leistungshalbleiterbauelemente nicht maßstabsgerecht dargestellt sind. For the sake of clarity, in 2 the solder or sintered metal layers not shown. It should also be noted that the thickness of the layers and the thickness of the power semiconductor components are not shown to scale.

Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Kühlplatte auch in Form eines Aluminiumkörpers eines Insulated Metal Substrats (IMS) vorliegen kann. It should be noted at this point that the cooling plate can also be in the form of an aluminum body of an insulated metal substrate (IMS).

Die Kühlplatte 5 weist vorzugsweise an ihrer den Leitungshalbleiterbauelementen 9 abgewandten Seite B Kühlfinnen und/oder Kühlpins 19 auf. The cooling plate 5 preferably has at its the line semiconductor devices 9 Facing away B Cooling fins and / or cooling pins 19 on.

Weiterhin weist die Leistungshalbleitereinrichtung 1 einen von einer Flüssigkeit (z.B. Wasser) durchströmbaren Kühlkörper 2 auf. Der Kühlkörper 2 weist an einer den Leistungshalbleiterbauelementen 9 zugewandten Außenseite A des Kühlkörpers 2 eine Öffnung 25 auf. Die Kühlplatte 5 des Leistungshalbleitermoduls 3 ist in der Öffnung 25 angeordnet, wobei ein Teil der jeweiligen Kühlplatte 5 aus der Öffnung 25 herausragen kann. Die Kühlplatte 5 verschließt die Öffnung 25. An einer den Leistungshalbleiterbauelementen 9 abgewandten Seite B der Kühlplatte 2 ist ein Hohlraum 18 ausgebildet. Die Flüssigkeit durchströmt im Rahmen des Ausführungsbeispiels den Kühlkörper 2, indem sie durch eine Eingangsöffnung (in der Perspektive von 1 ist die Eingangsöffnung nicht zu sehen) des Kühlkörper 2 in den Hohlraum 18 einströmt, den Hohlraum 18 durchströmt und durch eine Ausgangsöffnung 11 des Kühlkörper 2 aus dem Kühlkörper 2 ausströmt. Die Wärme der jeweiligen Kühlplatte 5 wird auf die Flüssigkeit übertragen und von der Flüssigkeit abtransportiert. In 1 ist die einströmende und ausströmende Flüssigkeit mit Pfeilen dargestellt. Furthermore, the power semiconductor device 1 one of a liquid (eg water) can flow through the heat sink 2 on. The heat sink 2 indicates at one of the power semiconductor devices 9 facing outside A of the heat sink 2 an opening 25 on. The cooling plate 5 of the power semiconductor module 3 is in the opening 25 arranged, wherein a part of the respective cooling plate 5 out of the opening 25 can stand out. The cooling plate 5 closes the opening 25 , At one of the power semiconductor devices 9 opposite side B of the cooling plate 2 is a cavity 18 educated. The liquid flows through the heat sink in the embodiment 2 by passing through an entrance opening (in the perspective of 1 the entrance opening is not visible) of the heat sink 2 in the cavity 18 enters the cavity 18 flows through and through an exit opening 11 of the heat sink 2 from the heat sink 2 flows. The heat of the respective cooling plate 5 is transferred to the liquid and transported away from the liquid. In 1 is the inflowing and outflowing liquid represented by arrows.

Zwischen einer um die Öffnung 25 des Kühlkörpers 2 umlaufende, die Öffnung 25 des Kühlkörpers 2 begrenzende laterale erste Fläche 26 des Kühlkörpers 2 und eine um die Kühlplatte 5 umlaufende laterale erste Fläche 24 der Kühlplatte 5 ist ein Spalt 27 ausgebildet. Im Spalt 27 ist ein metallischer Dichtring 22 angeordnet, der die erste Fläche 24 der Kühlplatte 5 gegen die erste Fläche 26 des Kühlkörpers 2 flüssigkeitsdicht abdichtet. Die Kühlplatte 5, der Kühlkörpers 2 und/oder der metallische Dichtring 22 bestehen vorzugsweise jeweilig aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Between one around the opening 25 of the heat sink 2 encircling, the opening 25 of the heat sink 2 limiting lateral first surface 26 of the heat sink 2 and one around the cooling plate 5 circumferential lateral first surface 24 the cooling plate 5 is a gap 27 educated. In the gap 27 is a metallic sealing ring 22 arranged, which is the first surface 24 the cooling plate 5 against the first surface 26 of the heat sink 2 waterproof seals. The cooling plate 5 , the heat sink 2 and / or the metallic sealing ring 22 preferably each consist of aluminum or an aluminum alloy.

Der Dichtring 22 weist an seiner den Leistungshalbleiterbauelementen 9 zugewandten Seite eine Nut 28 auf, wobei in der Nut 28 des Dichtrings 22 ein Pressring 23, der in Richtung des Bodens 35 der Nut 28 eine schmaler werdende Form aufweist, angeordnet ist. Der Pressring 23 drückt eine der ersten Fläche 24 der Kühlplatte 5 zugewandte erste Seitenfläche 29 des Dichtrings 22 gegen die erste Fläche 24 der Kühlplatte 5 und drückt eine der ersten Fläche 26 des Kühlkörpers 2 zugewandte zweite Seitenfläche 30 des Dichtrings 22 gegen die erste Fläche 26 des Kühlkörpers 2. Der Pressring 23 weist vorzugsweise eine keilförmige Form auf. The sealing ring 22 has at its the power semiconductor devices 9 facing side a groove 28 on, being in the groove 28 of the sealing ring 22 a press ring 23 in the direction of the ground 35 the groove 28 has a narrowing shape is arranged. The pressing ring 23 presses one of the first surface 24 the cooling plate 5 facing first side surface 29 of the sealing ring 22 against the first surface 24 the cooling plate 5 and pushes one of the first surface 26 of the heat sink 2 facing second side surface 30 of the sealing ring 22 against the first surface 26 of the heat sink 2 , The pressing ring 23 preferably has a wedge-shaped shape.

Die Nut 28 des Dichtrings 22 weist vorzugsweise in Richtung des Bodens 35 der Nut 28 eine schmaler werdende Form auf. Die Nut 28 weist vorzugsweise eine keilförmige Form auf. The groove 28 of the sealing ring 22 preferably points in the direction of the ground 35 the groove 28 a narrowing shape. The groove 28 preferably has a wedge-shaped shape.

Vorzugsweise weist die erste Seitenfläche 29 des Dichtrings 22 eine Schneidkante 32 auf, die in die erste Fläche 24 der Kühlplatte 5 einschneidet. Weiterhin weist vorzugsweise die zweite Seitenfläche 30 des Dichtrings 22 eine Schneidkante 33 auf, die in die erste Fläche 26 des Kühlkörpers 2 einschneidet (siehe 3 und 4). In 4 ist ein Dichtring 22, der eine Schneidkante 32 und 33 aufweist, dargestellt. In 3 weist nur die zweite Seitenfläche 30 des Dichtrings 22 eine Schneidkante 33 auf, die in die erste Fläche 26 des Kühlkörpers 2 einschneidet, während die erste Seitenfläche 29 des Dichtrings 22 keine Schneidkante aufweist. Die Schneidkante 32 verläuft umlaufend entlang der ersten Seitenfläche 29 des Dichtrings 22. Die Schneidkante 33 verläuft umlaufend entlang der zweiten Seitenfläche 30 des Dichtrings 22. Durch die Schneidkante 32 bzw. 33 wird eine sehr zuverlässige Abdichtung erzielt. Der Dichtring 22 kann mehrere Schneidkanten 32 und/oder Schneidkanten 33 aufweisen. Preferably, the first side surface 29 of the sealing ring 22 a cutting edge 32 on that in the first area 24 the cooling plate 5 cuts. Furthermore, preferably has the second side surface 30 of the sealing ring 22 a cutting edge 33 on that in the first area 26 of the heat sink 2 cuts in (see 3 and 4 ). In 4 is a sealing ring 22 that has a cutting edge 32 and 33 has shown. In 3 has only the second side surface 30 of the sealing ring 22 a cutting edge 33 on that in the first area 26 of the heat sink 2 cuts in while the first side surface 29 of the sealing ring 22 has no cutting edge. The cutting edge 32 runs circumferentially along the first side surface 29 of the sealing ring 22 , The cutting edge 33 runs circumferentially along the second side surface 30 of the sealing ring 22 , Through the cutting edge 32 respectively. 33 a very reliable seal is achieved. The sealing ring 22 can have several cutting edges 32 and / or cutting edges 33 exhibit.

Im Rahmen des Ausführungsbeispiels weist die Leistungshalbleitereinrichtung 1 ein Druckelement 14 auf, das über dem Pressring 23 angeordnet ist. Das Druckelement 14 ist vorzugsweise über eine Schraubverbindung mit dem Kühlkörper 2 verbunden. Das Druckelement 14 ist beim Ausführungsbeispiel als ein entlang dem Rand der Öffnung 25 verlaufender Rahmen ausgebildet. Das Druckelement 14 ist vorzusgweise als Ring ausgebildet. Das Druckelement 14 blockiert bzw. verhindert eine Bewegung des Pressrings 23 aus der Nut 28 des Dichtrings 22. Das Druckelement 14 drückt mit einer Kraft F auf den Pressring 23 in Richtung der Nut 28 des Dichtrings 22. Das Druckelement 14 ist über Schrauben 15, welche durch Durchgangslöcher 34 des Druckelements 14 verlaufen und in mit einem Innengewinde versehende Sacklöcher 16 des Kühlkörpers 2 eingeschraubt sind, mit dem Kühlkörper 2 verbunden. Wenn die Schrauben 15 eingeschraubt werden, drückt das Druckelement 14 das Presselement 23 in die Nut 28 des Dichtrings 22, wodurch die erste und zweite Seitenfläche 29 und 30 des Dichtrings 22 lateral nach Außen gedrückt werden. Der Übersichtlichkeit halber ist in 3 das Gewinde der Schraube 15 und des Sacklochs 16 nicht dargestellt. In the context of the embodiment, the power semiconductor device 1 a pressure element 14 on top of the press ring 23 is arranged. The pressure element 14 is preferably via a screw connection to the heat sink 2 connected. The pressure element 14 is in the embodiment as a along the edge of the opening 25 extending frame formed. The pressure element 14 is vorzusgweise designed as a ring. The pressure element 14 blocks or prevents movement of the press ring 23 out of the groove 28 of the sealing ring 22 , The pressure element 14 presses with a force F on the press ring 23 in the direction of the groove 28 of the sealing ring 22 , The pressure element 14 is about screws 15 through through holes 34 of the printing element 14 run and provided with an internal thread blind holes 16 of the heat sink 2 are screwed in, with the heat sink 2 connected. If the screws 15 be screwed, presses the pressure element 14 the pressing element 23 in the groove 28 of the sealing ring 22 , whereby the first and second side surface 29 and 30 of the sealing ring 22 be pushed laterally outwards. For the sake of clarity, is in 3 the thread of the screw 15 and the blind hole 16 not shown.

Es sei angemerkt, dass das Druckelement 14 mit dem Pressring 23 auch einstückig ausgebildet sein kann. It should be noted that the pressure element 14 with the press ring 23 may also be integrally formed.

In 5 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Leistungshalbleitereinrichtung 1' in einem noch nicht fertig montierten Zustand dargestellt. In 6 ist eine Schnittansicht eines Ausschnitts einer erfindungsgemäßen Leistungshalbleitereinrichtung 1' und in 7 eine Schnittansicht eines Dichtrings 22' und eines Druckelements 14' dargestellt. In den Schnittansichten sind nur die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente der Leistungshalbleitereinrichtung 1' dargestellt, wobei der Übersichtlichkeit halber nur ein Teil der geschnittenen Elemente schraffiert dargestellt sind. In 5, 6 und 7 sind gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in 1 bis 4. In 5 is a perspective view of another power semiconductor device according to the invention 1' shown in a not yet assembled state. In 6 is a sectional view of a section of a power semiconductor device according to the invention 1' and in 7 a sectional view of a sealing ring 22 ' and a printing element 14 ' shown. In the sectional views are only essential for understanding the invention elements of the power semiconductor device 1' shown, for the sake of clarity, only a portion of the cut elements are shown hatched. In 5 . 6 and 7 are the same elements with the same reference numerals as in 1 to 4 ,

Die Leistungshalbleitereinrichtung 1' entspricht bis auf die konkrete Ausgestaltung der Dichtung mit der die Kühlplatte 5 gegen den Kühlkörper 2 flüssigkeitsdicht abgedichtet ist, der Leistungshalbleitereinrichtung 1, wobei die Kühlplatte 5 und die Öffnung 25 in der Leistungshalbleitereinrichtung 1' in lateraler Richtung, im Rahmen des Ausführungsbeispiels, die Form eines mit abgerundeten Ecken versehenen Rechtecks dessen Seiten einen konvexen Verlauf aufweisen, aufweisen, während bei der Leistungshalbleitereinrichtung 1 die Kühlplatte 5 und die Öffnung 25 der Leistungshalbleitereinrichtung 1 in lateraler Richtung beispielhaft eine elliptische Form aufweisen. Dies kann auch genau umgekehrt sein. Die Kühlplatte 5 und die Öffnung 25 können sowohl bei der Leistungshalbleitereinrichtung 1 als auch bei der Leistungshalbleitereinrichtung 1' auch eine andere Form aufweisen. Die Kühlplatte 5 und die Öffnung 25 weisen allgemein in lateraler Richtung vorzugsweise eine kreisrunde oder elliptische Form oder die Form eines mit abgerundeten Ecken versehenen Rechtecks dessen Seiten einen konvexen Verlauf aufweisen, auf. Das Leistungshalbleitermodul 3 der Leistungshalbleitereinrichtung 1' entspricht, abgesehen von der beispielhaft modifizierten Form der Kühlplatte 5, dem Leistungshalbleitermoduls 3 der Leistungshalbleitereinrichtung 1. The power semiconductor device 1' corresponds to the concrete embodiment of Seal with the the cooling plate 5 against the heat sink 2 is sealed liquid-tight, the power semiconductor device 1 , where the cooling plate 5 and the opening 25 in the power semiconductor device 1' in the lateral direction, in the context of the exemplary embodiment, the shape of a rectangle provided with rounded corners whose sides have a convex profile, while in the power semiconductor device 1 the cooling plate 5 and the opening 25 the power semiconductor device 1 have an elliptical shape in the lateral direction by way of example. This can be exactly the opposite. The cooling plate 5 and the opening 25 can both in the power semiconductor device 1 as well as in the power semiconductor device 1' also have a different shape. The cooling plate 5 and the opening 25 In general, in the lateral direction, they preferably have a circular or elliptical shape or the shape of a rectangle provided with rounded corners whose sides have a convex course. The power semiconductor module 3 the power semiconductor device 1' corresponds, apart from the exemplified modified form of the cooling plate 5 , the power semiconductor module 3 the power semiconductor device 1 ,

Bei der Leistungshalbleitereinrichtung 1' weisen der Spalt 27' und der Dichtring 22' eine in Richtung des Bodens 36 des Spalt 27' schmaler werdende Form auf, wobei eine der ersten Fläche 24 der Kühlplatte 5 zugewandte erste Seitenfläche 29' des Dichtrings 22' gegen die erste Fläche 24 der Kühlplatte 5 drückt und eine der ersten Fläche 26 des Kühlkörpers 2 zugewandte zweite Seitenfläche 30' des Dichtrings 22' gegen die erste Fläche 26 des Kühlkörpers 2 drückt. Der Spalt 27' und der Dichtring 22' weisen vorzugsweise eine keilförmige Form auf. In the power semiconductor device 1' have the gap 27 ' and the sealing ring 22 ' one in the direction of the ground 36 the gap 27 ' becomes narrower in shape, with one of the first surface 24 the cooling plate 5 facing first side surface 29 ' of the sealing ring 22 ' against the first surface 24 the cooling plate 5 pushes and one of the first surface 26 of the heat sink 2 facing second side surface 30 ' of the sealing ring 22 ' against the first surface 26 of the heat sink 2 suppressed. The gap 27 ' and the sealing ring 22 ' preferably have a wedge-shaped shape.

Die erste Seitenfläche 29' des Dichtrings 22' weist vorzugsweise eine Schneidkante 32' auf, die in die erste Fläche 24 der Kühlplatte 5 einschneidet und/oder die zweite Seitenfläche 30' des Dichtrings 22' weist vorzugsweise eine Schneidkante 33' auf, die in die erste Fläche 26 des Kühlkörpers 2 einschneidet (siehe 6 und 7). In 7 ist ein Dichtring 22', der die Schneidkante 32' und 33' aufweist, dargestellt. In 6 weist der Dichtrings 22' die Schneidkante 33' auf, die in die erste Fläche 26 des Kühlkörpers 2 einschneidet, wobei der Dichtring 22' in 6 keine Schneidkante 32' aufweist. Die Schneidkante 32' verläuft umlaufend entlang der ersten Seitenfläche 29' des Dichtrings 22'. Die Schneidkante 33' verläuft umlaufend entlang der zweiten Seitenfläche 30' des Dichtrings 22'. Der Dichtring 22' kann mehrere Schneidkanten 32' und/oder Schneidkanten 33' aufweisen. Infolge der inhärent vorhanden Nachgiebigkeit der Schneidkanten 32' bzw. 33' geben diese, wenn der Dichtring 22' in den Spalt 27' hineingedrückt wird, geringfügig nach und dehnen sich anschließend wieder aus, so dass sich die Schneidkante 32' geringfügig in die erste Fläche 24 der Kühlplatte 5 bzw. sich die Schneidkante 32' geringfügig in die erste Fläche 26 des Kühlkörpers 2 einschneidet. The first side surface 29 ' of the sealing ring 22 ' preferably has a cutting edge 32 ' on that in the first area 24 the cooling plate 5 cuts in and / or the second side surface 30 ' of the sealing ring 22 ' preferably has a cutting edge 33 ' on that in the first area 26 of the heat sink 2 cuts in (see 6 and 7 ). In 7 is a sealing ring 22 ' that the cutting edge 32 ' and 33 ' has shown. In 6 points the sealing ring 22 ' the cutting edge 33 ' on that in the first area 26 of the heat sink 2 cuts in, with the sealing ring 22 ' in 6 no cutting edge 32 ' having. The cutting edge 32 ' runs circumferentially along the first side surface 29 ' of the sealing ring 22 ' , The cutting edge 33 ' runs circumferentially along the second side surface 30 ' of the sealing ring 22 ' , The sealing ring 22 ' can have several cutting edges 32 ' and / or cutting edges 33 ' exhibit. Due to the inherent resilience of the cutting edges 32 ' respectively. 33 ' Give this when the sealing ring 22 ' in the gap 27 ' is pushed in slightly, and then expand again, leaving the cutting edge 32 ' slightly in the first area 24 the cooling plate 5 or the cutting edge 32 ' slightly in the first area 26 of the heat sink 2 cuts.

Im Rahmen des Ausführungsbeispiels ist über dem Dichtring 22' ein Druckelement 14' angeordnet ist, das eine Bewegung des Dichtrings 22' aus dem Spalt 27' blockiert bzw. verhindert. Das Druckelement 14' drückt mit einer Kraft F auf den Dichtring 22' in Richtung des Bodens 36 des Spalts 27'. Das Druckelement 14' ist über Schrauben 15, welche durch Durchgangslöcher 34 des Druckelements 14' verlaufen und in mit einem Innengewinde versehende Sacklöcher 16 des Kühlkörpers 2 eingeschraubt sind, mit dem Kühlkörper 2 verbunden. Wenn die Schrauben 15 eingeschraubt werden, drückt das Druckelement 14' den Dichtring 22' in den Spalt 27', wodurch die erste Seitenfläche 29' des Dichtrings 22' gegen die erste Fläche 24 der Kühlplatte 5 gedrückt wird und die zweite Seitenfläche 30' des Dichtrings 22' gegen die erste Fläche 26 des Kühlkörpers 2 gedrückt wird. Der Übersichtlichkeit halber ist in 6 das Gewinde der Schraube 15 und des Sacklochs 16 nicht dargestellt. In the context of the embodiment is above the sealing ring 22 ' a pressure element 14 ' is arranged, which is a movement of the sealing ring 22 ' from the gap 27 ' blocked or prevented. The pressure element 14 ' presses with a force F on the sealing ring 22 ' in the direction of the ground 36 of the gap 27 ' , The pressure element 14 ' is about screws 15 through through holes 34 of the printing element 14 ' run and provided with an internal thread blind holes 16 of the heat sink 2 are screwed in, with the heat sink 2 connected. If the screws 15 be screwed, presses the pressure element 14 ' the sealing ring 22 ' in the gap 27 ' , making the first side surface 29 ' of the sealing ring 22 ' against the first surface 24 the cooling plate 5 is pressed and the second side surface 30 ' of the sealing ring 22 ' against the first surface 26 of the heat sink 2 is pressed. For the sake of clarity, is in 6 the thread of the screw 15 and the blind hole 16 not shown.

Der Dichtring 22' ist vorzugsweise einstückig mit dem Druckelement 14' ausgebildet. Das Druckelement 14' ist beim Ausführungsbeispiel als ein entlang dem Rand der Öffnung 25 verlaufender Rahmen ausgebildet. Das Druckelement 14' ist vorzusgweise als Ring ausgebildet. The sealing ring 22 ' is preferably integral with the pressure element 14 ' educated. The pressure element 14 ' is in the embodiment as a along the edge of the opening 25 extending frame formed. The pressure element 14 ' is vorzusgweise designed as a ring.

Die Kühlplatte 5, der Kühlkörper 2 und/oder der metallische Dichtring 22' bestehen vorzugsweise jeweilig aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. The cooling plate 5 , the heat sink 2 and / or the metallic sealing ring 22 ' preferably each consist of aluminum or an aluminum alloy.

Die Kühlplatte 5 weist bei der Leistungshalbleitereinrichtung 1' vorzugsweise an ihrer den Leitungshalbleiterbauelementen 9 abgewandten Seite B Kühlfinnen und/oder Kühlpins 19 auf (siehe 2). The cooling plate 5 indicates in the power semiconductor device 1' preferably at its the line semiconductor devices 9 Facing away B Cooling fins and / or cooling pins 19 on (see 2 ).

Es sei allgemein angemerkt, dass die erfindungsgemäße Leistungshalbleitereinrichtung 1 bzw. 1' auch mehrere Leistungshalbleitermodule 3 aufweisen kann, wobei falls die erfindungsgemäße Leistungshalbleitereinrichtung 1 bzw. 1' mehrere Leistungshalbleitermodule 3 aufweist, der Kühlkörper 2 mehrere Öffnungen 25 aufweist in denen die Kühlplatten 5 der Leistungshalbleitermodule 3, wie oben beschrieben, angeordnet und gegen den Kühlkörper 2 flüssigkeitsdicht abgedichtet sind. It should be noted in general that the power semiconductor device according to the invention 1 respectively. 1' also several power semiconductor modules 3 can, wherein if the power semiconductor device according to the invention 1 respectively. 1' several power semiconductor modules 3 has, the heat sink 2 several openings 25 in which the cooling plates 5 the power semiconductor modules 3 arranged as described above and against the heat sink 2 are sealed liquid-tight.

Ferner sei angemerkt, dass der Kühlkörper einstückig ausgebildet sein kann oder aus miteinander verbundenen Stücken ausgebildet sein kann. It should also be noted that the heat sink may be integrally formed or may be formed from interconnected pieces.

Claims (11)

Leistungshalbleitereinrichtung mit einem Leistungshalbleitermodul (3) und einem von einer Flüssigkeit durchströmbaren Kühlkörper (2), wobei das Leistungshalbleitermodul (3) Leistungshalbleiterbauelemente (9), die auf elektrisch leitenden Leiterbahnen (13) angeordnet sind, aufweist, wobei das Leistungshalbleitermodul (3) eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht (6) und eine Kühlplatte (5) aufweist, wobei die Kühlplatte (5) eine den Leistungshalbleiterbauelementen (9) zugewandte Seite, eine den Leistungshalbleiterbauelementen (9) abgewandte Seite (B) und eine um die Kühlplatte (5) umlaufende laterale erste Fläche (24) aufweist, wobei die Isolationsschicht (6) zwischen den Leiterbahnen (9) und der Kühlplatte (5) angeordnet ist, wobei der Kühlkörper (2) eine Öffnung (25) aufweist, wobei die Kühlplatte (5) in der Öffnung (25) des Kühlkörpers (2) angeordnet ist, wobei zwischen einer um die Öffnung (25) des Kühlkörpers (2) umlaufende, die Öffnung (25) des Kühlkörpers (2) begrenzende laterale erste Fläche (26) des Kühlkörpers (2) und der um die Kühlplatte (5) umlaufenden lateralen ersten Fläche (24) der Kühlplatte (5) ein Spalt (27) ausgebildet ist, wobei im Spalt (27) ein metallischer Dichtring (22) angeordnet ist, der die erste Fläche (24) der Kühlplatte (5) gegen die erste Fläche (26) des Kühlkörpers (2) flüssigkeitsdicht abdichtet, wobei der Dichtring (22) an seiner den Leistungshalbleiterbauelementen (9) zugewandten Seite eine Nut (28) aufweist, wobei in der Nut (28) des Dichtrings (22) ein Pressring (23), der in Richtung eines Bodens (35) der Nut (28) eine schmaler werdende Form aufweist, angeordnet ist, wobei der Pressring (23) eine der ersten Fläche (24) der Kühlplatte (5) zugewandte erste Seitenfläche (29) des Dichtrings (22) gegen die erste Fläche (24) der Kühlplatte (5) drückt und eine der ersten Fläche (26) des Kühlkörpers (2) zugewandte zweite Seitenfläche (30) des Dichtrings (22) gegen die erste Fläche (26) des Kühlkörpers (2) drückt. Power semiconductor device with a power semiconductor module ( 3 ) and a through-flow of a liquid heat sink ( 2 ), wherein the power semiconductor module ( 3 ) Power semiconductor components ( 9 ), which are supported on electrically conductive tracks ( 13 ), wherein the power semiconductor module ( 3 ) an electrically non-conductive insulation layer ( 6 ) and a cooling plate ( 5 ), wherein the cooling plate ( 5 ) one of the power semiconductor devices ( 9 ) facing side, one of the power semiconductor devices ( 9 ) facing away from side (B) and one around the cooling plate ( 5 ) circumferential lateral first surface ( 24 ), wherein the insulating layer ( 6 ) between the tracks ( 9 ) and the cooling plate ( 5 ), wherein the heat sink ( 2 ) an opening ( 25 ), wherein the cooling plate ( 5 ) in the opening ( 25 ) of the heat sink ( 2 ), wherein between one around the opening ( 25 ) of the heat sink ( 2 ) encircling, the opening ( 25 ) of the heat sink ( 2 ) limiting lateral first surface ( 26 ) of the heat sink ( 2 ) and the one around the cooling plate ( 5 ) circumferential lateral first surface ( 24 ) of the cooling plate ( 5 ) A gap ( 27 ) is formed, wherein in the gap ( 27 ) a metallic sealing ring ( 22 ) which is the first surface ( 24 ) of the cooling plate ( 5 ) against the first surface ( 26 ) of the heat sink ( 2 ) seals liquid-tight, wherein the sealing ring ( 22 ) at its the power semiconductor devices ( 9 ) facing side a groove ( 28 ), wherein in the groove ( 28 ) of the sealing ring ( 22 ) a press ring ( 23 ), which moves in the direction of a floor ( 35 ) of the groove ( 28 ) has a narrowing shape is arranged, wherein the pressing ring ( 23 ) one of the first surface ( 24 ) of the cooling plate ( 5 ) facing first side surface ( 29 ) of the sealing ring ( 22 ) against the first surface ( 24 ) of the cooling plate ( 5 ) and one of the first surface ( 26 ) of the heat sink ( 2 ) facing the second side surface ( 30 ) of the sealing ring ( 22 ) against the first surface ( 26 ) of the heat sink ( 2 ) presses. Leistungshalbleitereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über dem Pressring (23) ein Druckelement (14) angeordnet ist, das eine Bewegung des Pressrings (23) aus der Nut (28) des Dichtrings (22) blockiert. Power semiconductor device according to claim 1, characterized in that above the pressing ring ( 23 ) a printing element ( 14 ) is arranged, which is a movement of the press ring ( 23 ) out of the groove ( 28 ) of the sealing ring ( 22 ) blocked. Leistungshalbleitereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (14) als ein entlang dem Rand der Öffnung (25) verlaufender Rahmen ausgebildet ist. Power semiconductor device according to claim 2, characterized in that the pressure element ( 14 ) as one along the edge of the opening ( 25 ) extending frame is formed. Leistungshalbleitereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (28) des Dichtrings (22) in Richtung des Bodens (35) der Nut (28) eine schmaler werdende Form aufweist. Power semiconductor device according to one of the preceding claims, characterized in that the groove ( 28 ) of the sealing ring ( 22 ) in the direction of the ground ( 35 ) of the groove ( 28 ) has a narrowing shape. Leistungshalbleitereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der ersten Fläche (24) der Kühlplatte (5) zugewandte erste Seitenfläche (29) des Dichtrings (22) eine Schneidkante (32) aufweist, die in die erste Fläche (24) der Kühlplatte (5) einschneidet und/oder dass die der ersten Fläche (26) des Kühlkörpers (2) zugewandte zweite Seitenfläche (30) des Dichtrings (22) eine Schneidkante (33) aufweist, die in die erste Fläche (26) des Kühlkörpers (2) einschneidet. Power semiconductor device according to one of the preceding claims, characterized in that the first surface ( 24 ) of the cooling plate ( 5 ) facing first side surface ( 29 ) of the sealing ring ( 22 ) a cutting edge ( 32 ), which in the first surface ( 24 ) of the cooling plate ( 5 ) and / or that the first surface ( 26 ) of the heat sink ( 2 ) facing the second side surface ( 30 ) of the sealing ring ( 22 ) a cutting edge ( 33 ), which in the first surface ( 26 ) of the heat sink ( 2 ). Leistungshalbleitereinrichtung mit einem Leistungshalbleitermodul (3) und einem von einer Flüssigkeit durchströmbaren Kühlkörper (2), wobei das Leistungshalbleitermodul (3) Leistungshalbleiterbauelemente (9), die auf elektrisch leitenden Leiterbahnen (13) angeordnet sind, aufweist, wobei das Leistungshalbleitermodul (3) eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht (6) und eine Kühlplatte (5) aufweist, wobei die Kühlplatte (5) eine den Leistungshalbleiterbauelementen (9) zugewandte Seite, eine den Leistungshalbleiterbauelementen (9) abgewandte Seite (B) und eine um die Kühlplatte (5) umlaufende laterale erste Fläche (24) aufweist, wobei die Isolationsschicht (6) zwischen den Leiterbahnen (9) und der Kühlplatte (5) angeordnet ist, wobei der Kühlkörper (2) eine Öffnung (25) aufweist, wobei die Kühlplatte (5) in der Öffnung (25) des Kühlkörpers (2) angeordnet ist, wobei zwischen einer um die Öffnung (25) des Kühlkörpers (2) umlaufende, die Öffnung (25) des Kühlkörpers (2) begrenzende laterale erste Fläche (26) des Kühlkörpers (2) und der um die Kühlplatte (5) umlaufenden lateralen ersten Fläche (24) der Kühlplatte (5) ein Spalt (27') ausgebildet ist, wobei im Spalt (27') ein metallischer Dichtring (22') angeordnet ist, der die erste Fläche (24) der Kühlplatte (5) gegen die erste Fläche (26) des Kühlkörpers (2) flüssigkeitsdicht abdichtet, wobei der Spalt (27') und der Dichtring (22') eine in Richtung eines Bodens (36) des Spalts (27') schmaler werdende Form aufweisen, wobei eine der ersten Fläche (24) der Kühlplatte (5) zugewandte erste Seitenfläche (29') des Dichtrings (22') gegen die erste Fläche (24) der Kühlplatte (5) drückt und eine der ersten Fläche (26) des Kühlkörpers (5) zugewandte zweite Seitenfläche (30') des Dichtrings (22') gegen die erste Fläche (26) des Kühlkörpers (2) drückt. Power semiconductor device with a power semiconductor module ( 3 ) and a through-flow of a liquid heat sink ( 2 ), wherein the power semiconductor module ( 3 ) Power semiconductor components ( 9 ), which are supported on electrically conductive tracks ( 13 ), wherein the power semiconductor module ( 3 ) an electrically non-conductive insulation layer ( 6 ) and a cooling plate ( 5 ), wherein the cooling plate ( 5 ) one of the power semiconductor devices ( 9 ) facing side, one of the power semiconductor devices ( 9 ) facing away from side (B) and one around the cooling plate ( 5 ) circumferential lateral first surface ( 24 ), wherein the insulating layer ( 6 ) between the tracks ( 9 ) and the cooling plate ( 5 ), wherein the heat sink ( 2 ) an opening ( 25 ), wherein the cooling plate ( 5 ) in the opening ( 25 ) of the heat sink ( 2 ), wherein between one around the opening ( 25 ) of the heat sink ( 2 ) encircling, the opening ( 25 ) of the heat sink ( 2 ) limiting lateral first surface ( 26 ) of the heat sink ( 2 ) and the one around the cooling plate ( 5 ) circumferential lateral first surface ( 24 ) of the cooling plate ( 5 ) A gap ( 27 ' ) is formed, wherein in the gap ( 27 ' ) a metallic sealing ring ( 22 ' ) which is the first surface ( 24 ) of the cooling plate ( 5 ) against the first surface ( 26 ) of the heat sink ( 2 ) liquid-tight, the gap ( 27 ' ) and the sealing ring ( 22 ' ) one in the direction of a floor ( 36 ) of the gap ( 27 ' ) have a narrowing shape, wherein one of the first surface ( 24 ) of the cooling plate ( 5 ) facing first side surface ( 29 ' ) of the sealing ring ( 22 ' ) against the first surface ( 24 ) of the cooling plate ( 5 ) and one of the first surface ( 26 ) of the heat sink ( 5 ) facing the second side surface ( 30 ' ) of the sealing ring ( 22 ' ) against the first surface ( 26 ) of the heat sink ( 2 ) presses. Leistungshalbleitereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Seitenfläche (29') des Dichtrings (22') eine Schneidkante (32') aufweist, die in die erste Fläche (24) der Kühlplatte (5) einschneidet und/oder dass die zweite Seitenfläche (30') des Dichtrings (22') eine Schneidkante (33') aufweist, die in die erste Fläche (26) des Kühlkörpers (2) einschneidet. Power semiconductor device according to claim 6, characterized in that the first side surface ( 29 ' ) of the sealing ring ( 22 ' ) a cutting edge ( 32 ' ), which in the first surface ( 24 ) of the cooling plate ( 5 ) and / or that the second side surface ( 30 ' ) of the sealing ring ( 22 ' ) a cutting edge ( 33 ' ), which in the first surface ( 26 ) of the heat sink ( 2 ). Leistungshalbleitereinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass über dem Dichtring (22') ein Druckelement (14') angeordnet ist, das eine Bewegung des Dichtrings (22') aus dem Spalt (27') blockiert. Power semiconductor device according to claim 6 or 7, characterized in that above the sealing ring ( 22 ' ) a printing element ( 14 ' ) is arranged a movement of the sealing ring ( 22 ' ) from the gap ( 27 ' ) blocked. Leistungshalbleitereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (22') mit dem Druckelement (14') einstückig ausgebildet ist. Power semiconductor device according to claim 8, characterized in that the sealing ring ( 22 ' ) with the pressure element ( 14 ' ) is integrally formed. Leistungshalbleitereinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (14') als ein entlang dem Rand der Öffnung (25) verlaufender Rahmen ausgebildet ist. Power semiconductor device according to claim 8 or 9, characterized in that the pressure element ( 14 ' ) as one along the edge of the opening ( 25 ) extending frame is formed. Leistungshalbleitereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (5) und die Öffnung (25) in lateraler Richtung eine kreisrunde Form oder eine elliptische Form oder die Form eines mit abgerundeten Ecken versehenen Rechtecks, bei dem die Seiten einen konvexen Verlauf aufweisen, aufweisen. Power semiconductor device according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling plate ( 5 ) and the opening ( 25 ) in the lateral direction of a circular shape or an elliptical shape or the shape of a rounded corner provided with a rectangle, in which the sides have a convex course, have.
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