DE102013227000B4 - Electrical module - Google Patents

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Abstract

Elektrisches Modul (10) mit mindestens einem Halbleiterbauelement (50), einer das Halbleiterbauelement (50) kontaktierenden ersten Elektrode und einer das Halbleiterbauelement (50) kontaktierenden zweiten Elektrode, wobei- eine nichtleitende Abstandshalteeinrichtung (40) die erste und die zweite Elektrode räumlich und elektrisch voneinander trennt und gemeinsam mit der ersten und zweiten Elektrode einen Modulinnenraum (11) begrenzt, in dem das Halbleiterbauelement (50) angeordnet ist,- die erste Elektrode einen äußeren Elektrodenabschnitt, der auf der Abstandshalteeinrichtung (40) aufliegt, und einen inneren Elektrodenabschnitt, der von der Abstandshalteeinrichtung (40) getrennt ist, aufweist,- der innere Elektrodenabschnitt von dem äußeren Elektrodenabschnitt durch mindestens einen Bogen- oder Stufenabschnitt (23) getrennt ist, durch den der innere Elektrodenabschnitt und der äußere Elektrodenabschnitt in unterschiedlichen räumlichen Ebenen liegen, und- das Halbleiterbauelement (50) elektrisch mit dem inneren Elektrodenabschnitt verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass- das Modul ein Zwischenelement (60) aufweist, das eine Kontaktfläche (61) zur Kontaktierung des mindestens einen Halbleiterbauelements (50) sowie eine Vielzahl von Kontaktlamellen (62) aufweist, die zwecks Kontaktierung der ersten Elektrode (20) an der Innenseite des inneren Elektrodenabschnitts (22) federnd anliegen.Electrical module (10) with at least one semiconductor component (50), a first electrode contacting the semiconductor component (50) and a second electrode contacting the semiconductor component (50), a non-conductive spacing device (40) spatially and electrically the first and the second electrode separates from one another and, together with the first and second electrodes, delimits a module interior (11) in which the semiconductor component (50) is arranged, - the first electrode has an outer electrode section which rests on the spacer device (40) and an inner electrode section which separated from the spacer device (40), - the inner electrode section is separated from the outer electrode section by at least one arc or step section (23), through which the inner electrode section and the outer electrode section lie in different spatial planes, and - that Semiconductor devices t (50) is electrically connected to the inner electrode section, characterized in that the module has an intermediate element (60) which has a contact surface (61) for contacting the at least one semiconductor component (50) and a multiplicity of contact lamellae (62) which, for the purpose of contacting the first electrode (20), bear resiliently on the inside of the inner electrode section (22).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Modul mit mindestens einem Halbleiterbauelement, einer das Halbleiterbauelement kontaktierenden ersten Elektrode und einer das Halbleiterbauelement kontaktierenden zweiten Elektrode.The invention relates to an electrical module with at least one semiconductor component, a first electrode contacting the semiconductor component and a second electrode contacting the semiconductor component.

Derartige elektrische Module werden beispielsweise bei sogenannten Multilevelumrichtern eingesetzt, wie sie beispielsweise in dem Konferenzbeitrag „An Innovative Modular Multilevel Converter Topology Suitable for a Wide Power Range“ (Anton Lesnicar und Rainer Marquardt, 2003 IEEE Bologna Power Tech Conference, June 23th-26th, Bologna, Italy), beschrieben sind. Zur technischen Realisierung dieser Multilevelumrichter werden bekanntermaßen elektrische Module der eingangs genannten Art durch Aufeinanderstapeln elektrisch in Reihe geschaltet.Such electrical modules are used, for example, in so-called multilevel converters, as described, for example, in the conference contribution “An Innovative Modular Multilevel Converter Topology Suitable for a Wide Power Range” (Anton Lesnicar and Rainer Marquardt, 2003 IEEE Bologna Power Tech Conference, June 23th-26th, Bologna , Italy). For the technical implementation of these multilevel converters, it is known that electrical modules of the type mentioned at the outset are electrically connected in series by stacking them up.

Aus der Patentschrift US 3 489 959 A ist ein Gleichrichter mit gestapelten Diodeneinheiten bekannt. Jede der Diodeneinheiten weist dabei zwei tellerförmige Metallscheiben auf, zwischen denen ein Halbleiterchip angeordnet ist. Ein ringförmiger Abstandshalter stellt einen vorgegebenen Abstand zwischen den Metallscheiben sicher.From the patent US 3,489,959 A a rectifier with stacked diode units is known. Each of the diode units has two plate-shaped metal disks, between which a semiconductor chip is arranged. An annular spacer ensures a predetermined distance between the metal disks.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, elektrische Module anzugeben, die ein Stapeln und ein mechanisches Verspannen von außen ermöglichen, ohne dass die in den Modulen enthaltenen Halbleiterbauelemente übermäßig mechanisch belastet werden.The invention is based on the object of specifying electrical modules which enable stacking and mechanical bracing from the outside without the semiconductor components contained in the modules being subjected to excessive mechanical stress.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein elektrisches Modul mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Moduls sind in Unteransprüchen angegeben.This object is achieved according to the invention by an electrical module with the features according to patent claim 1. Advantageous refinements of the module according to the invention are specified in the subclaims.

Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine nichtleitende Abstandshalteeinrichtung die erste und die zweite Elektrode räumlich und elektrisch voneinander trennt und gemeinsam mit der ersten und zweiten Elektrode einen Modulinnenraum begrenzt, in dem das Halbleiterbauelement angeordnet ist, die erste Elektrode einen äußeren Elektrodenabschnitt, der auf der Abstandshalteeinrichtung aufliegt, und einen inneren Elektrodenabschnitt, der von der Abstandshalteeinrichtung getrennt ist, aufweist, der innere Elektrodenabschnitt von dem äußeren Elektrodenabschnitt durch mindestens einen Bogen- oder Stufenabschnitt getrennt ist, durch den der innere Elektrodenabschnitt und der äußere Elektrodenabschnitt in unterschiedlichen räumlichen Ebenen liegen, und das Halbleiterbauelement elektrisch mit dem inneren Elektrodenabschnitt verbunden ist.According to the invention, it is provided according to the invention that a non-conductive spacer device spatially and electrically separates the first and second electrodes and, together with the first and second electrodes, delimits a module interior in which the semiconductor component is arranged, the first electrode an outer electrode section which is on the spacer device and has an inner electrode section which is separated from the spacer, the inner electrode section is separated from the outer electrode section by at least one arc or step section, through which the inner electrode section and the outer electrode section lie in different spatial planes, and that Semiconductor component is electrically connected to the inner electrode section.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Moduls ist darin zu sehen, dass durch den Bogen- oder Stufenabschnitt bzw. durch die Segmentierung der ersten Elektrode in einen inneren Elektrodenabschnitt und einen äußeren Elektrodenabschnitt, der in einer anderen räumlichen Ebene als der innere Elektrodenabschnitt liegt, der innere Elektrodenabschnitt gegenüber dem äußeren Elektrodenabschnitt nachgeben kann und eine von außen mechanisch auf das Modul ausgeübte mechanische Kraft, insbesondere Spannkraft, über den äußeren Elektrodenabschnitt der ersten Elektrode auf die Abstandshalteeinrichtung und von dieser auf die zweite Elektrode übertragen wird und somit anschaulich beschrieben an dem inneren Elektrodenabschnitt vorbeigeleitet wird. Der innere Elektrodenabschnitt wird mechanisch spannungsfrei oder aber zumindest spannungsarm gehalten und die im Inneren des Moduls befindlichen Halbleiterbauelemente werden vor übermäßiger mechanischer Beanspruchung geschützt.A major advantage of the module according to the invention can be seen in the fact that the inner electrode section is due to the arc or step section or the segmentation of the first electrode into an inner electrode section and an outer electrode section which lies in a different spatial plane than the inner electrode section can yield to the outer electrode section and a mechanical force exerted mechanically on the module from the outside, in particular clamping force, is transmitted via the outer electrode section of the first electrode to the spacer device and from there to the second electrode and is thus descriptively guided past the inner electrode section . The inner electrode section is kept mechanically stress-free or at least low-stress and the semiconductor components located inside the module are protected against excessive mechanical stress.

Bezüglich der Ausgestaltung der ersten Elektrode wird es als vorteilhaft angesehen, wenn diese einen Moduldeckel bildet, dessen äußerer Deckelrand den äußeren Elektrodenabschnitt und dessen Deckelinnenbereich den inneren Elektrodenabschnitt bildet.With regard to the design of the first electrode, it is considered advantageous if it forms a module cover, the outer edge of which forms the outer electrode section and the inner area of which forms the inner electrode section.

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Bogen- oder Stufenabschnitt in Richtung des Modulinneren nach innen gebogen oder nach innen gestuft ist und die Ebene des inneren Elektrodenabschnitts dichter an dem Halbleiterbauelement liegt als die Ebene des äußeren Elektrodenabschnitts.In a particularly preferred embodiment it is provided that the arc or step section is bent inwards or stepped in the direction of the module interior and the plane of the inner electrode section lies closer to the semiconductor component than the plane of the outer electrode section.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Bogen- oder Stufenabschnitt von dem Modulinneren weg nach außen gebogen oder nach außen gestuft ist und die Ebene des inneren Elektrodenabschnitts weiter von dem Halbleiterbauelement entfernt liegt als die Ebene des äußeren Elektrodenabschnitts.Alternatively, it can be provided that the arc or step section is bent outward or stepped outward from the interior of the module and the plane of the inner electrode section is further away from the semiconductor component than the plane of the outer electrode section.

Die zweite Elektrode wird vorzugsweise durch einen Träger gebildet, auf dem das Halbleiterbauelement mittelbar oder unmittelbar aufliegt.The second electrode is preferably formed by a carrier on which the semiconductor component lies directly or indirectly.

Bezüglich der Ausgestaltung der Abstandshalteeinrichtung wird es als vorteilhaft angesehen, wenn diese einen Ring bildet, der das Modul seitlich nach außen abschließt und dessen Ringinneres den Modulinnenraum definiert bzw. seitlich begrenzt, und die erste und die zweite Elektrode die obere und untere Ringöffnung nach oben bzw. nach unten abschließen.With regard to the design of the spacer device, it is considered to be advantageous if it forms a ring which closes the module laterally to the outside and whose ring interior defines or laterally delimits the module interior, and the first and second electrodes move the upper and lower ring openings upwards or complete down.

Der Ring kann einteilig oder segmentiert sein, also durch zwei oder mehr Ringsegmente gebildet sein.The ring can be in one piece or segmented, ie it can be formed by two or more ring segments.

Bezüglich der Formgebung des Rings wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die äußere und/oder innere Ringkontur des Rings rund oder eckig, insbesondere viereckig, ist. With regard to the shape of the ring, it is considered advantageous if the outer and / or inner ring contour of the ring is round or angular, in particular quadrangular.

Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine elektrische Einrichtung, die mit zumindest zwei elektrischen Modulen, wie sie oben beschrieben sind, ausgestattet ist.The invention also relates to an electrical device which is equipped with at least two electrical modules as described above.

Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn die mindestens zwei Module elektrisch in Reihe geschaltet sind.It is considered to be particularly advantageous if the at least two modules are electrically connected in series.

Vorzugsweise weist die Einrichtung eine Spanneinrichtung auf, die die mindestens zwei Module aufeinander und die erste und zweite Elektrode der Module jeweils in Richtung auf die jeweilige Abstandshalteeinrichtung drückt.The device preferably has a tensioning device which presses the at least two modules onto one another and the first and second electrodes of the modules in each case in the direction of the respective spacing device.

Darüber hinaus wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die mindestens zwei Module voneinander jeweils durch eine Kühleinrichtung, insbesondere durch eine wasserkühlbare Kühleinrichtung, getrennt sind und die Spanneinrichtung die mindestens zwei Module auf die Kühleinrichtung drückt.In addition, it is considered to be advantageous if the at least two modules are each separated from one another by a cooling device, in particular by a water-cooled cooling device, and the tensioning device presses the at least two modules onto the cooling device.

Vorzugsweise sind die Halbleiterbauelemente Schaltelemente.The semiconductor components are preferably switching elements.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft

  • 1 Bestandteile eines Ausführungsbeispiels für ein elektrisches Modul vor der Montage der Bestandteile,
  • 2-4 beispielhaft die Montage der Bestandteile gemäß 1 zur Herstellung eines fertigen elektrischen Moduls,
  • 5 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße elektrische Einrichtung, die mit einer Mehrzahl an elektrischen Modulen gemäß den 1 bis 4 sowie Kühleinrichtungen ausgestattet ist,
  • 6 ein Ausführungsbeispiel für eine Abstandshalteeinrichtung, die bei den elektrischen Modulen gemäß den 1 bis 5 eingesetzt werden kann, und
  • 7 ein Ausführungsbeispiel für ein elektrisches Modul mit zusätzlicher Vergussmasse.
The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments; show exemplary
  • 1 Components of an exemplary embodiment for an electrical module before assembly of the components,
  • 2-4 the assembly of the components according to 1 to manufacture a finished electrical module,
  • 5 an embodiment of an electrical device according to the invention, which with a plurality of electrical modules according to the 1 to 4th as well as cooling facilities,
  • 6 an embodiment of a spacer, which in the electrical modules according to the 1 to 5 can be used, and
  • 7 an embodiment of an electrical module with additional potting compound.

In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.For the sake of clarity, the same reference numbers are always used in the figures for identical or comparable components.

Die 1 zeigt Bestandteile eines Ausführungsbeispiels für ein elektrisches Modul 10. Man erkennt in der 1 einen eine erste Elektrode bildenden Moduldeckel 20, einen eine zweite Elektrode bildenden Modulträger 30 sowie eine Abstandshalteeinrichtung 40, die elektrisch nichtleitend ist und den Moduldeckel 20 und den Modulträger 30 auf Abstand hält und somit elektrisch voneinander trennt.The 1 shows components of an embodiment for an electrical module 10th . You can see in the 1 a module cover forming a first electrode 20th , a module carrier forming a second electrode 30th and a spacer 40 , which is electrically non-conductive and the module cover 20th and the module carrier 30th keeps at a distance and thus separates them electrically.

Der Moduldeckel 20 weist einen äußeren Deckelrand 21 auf, der einen äußeren Elektrodenabschnitt bildet. Der Deckelrand 21 umschließt einen Deckelinnenbereich 22, der einen inneren Elektrodenabschnitt bildet. Der Deckelinnenbereich 22 wird von dem Deckelrand 21 durch einen Stufenabschnitt 23 getrennt, der dazu führt, dass der Deckelinnenbereich 22 räumlich in einer anderen Ebene als der Deckelrand 21 liegt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist der Stufenabschnitt 23 nach innen gestuft, so dass der Deckelinnenbereich 22 - bezogen auf den Modulträger 30 - (ebenenmäßig) tiefer liegt als der Deckelrand 21.The module cover 20th has an outer edge of the lid 21 which forms an outer electrode portion. The lid edge 21 encloses an inner lid area 22 which forms an inner electrode portion. The inside of the lid 22 is from the lid edge 21 through a step section 23 separated, which leads to the lid interior 22 spatially on a different level than the lid edge 21 lies. In the embodiment according to 1 is the step section 23 stepped inwards so that the lid interior 22 - related to the module carrier 30th - (level) is lower than the edge of the lid 21 .

Der Modulträger 30 weist eine Trägerfläche 31 auf, auf der sich Halbleiterbauelemente 50 zwecks Kontaktierung mit dem Modulträger 30 aufbringen lassen. Die 1 zeigt beispielhaft zwei Halbleiterbauelemente 50, jedoch ist die Anzahl der Halbleiterbauelemente 50 hier nur beispielhaft zu verstehen.The module carrier 30th has a support surface 31 on which semiconductor devices 50 for the purpose of contacting the module carrier 30th get applied. The 1 shows an example of two semiconductor devices 50 , however, is the number of semiconductor devices 50 to understand here only as an example.

Um eine besonders einfache Kontaktierung der Halbleiterbauelemente 50 mit dem Deckelinnenbereich 22 des Moduldeckels 20 zu ermöglichen, ist bei dem elektrischen Modul 10 gemäß 1 ein Zwischenelement 60 vorgesehen, das eine in der 1 untere Kontaktfläche 61 zur Kontaktierung der Halbleiterbauelemente 50 sowie eine Vielzahl an Kontaktlamellen 62 aufweist, die zwecks Kontaktierung des Moduldeckels 20 an der Innenseite des Deckelinnenbereichs 22 anliegen.For particularly simple contacting of the semiconductor components 50 with the inside of the lid 22 of the module cover 20th is to be made possible with the electrical module 10th according to 1 an intermediate element 60 provided the one in the 1 lower contact surface 61 for contacting the semiconductor components 50 as well as a variety of contact blades 62 has, for the purpose of contacting the module cover 20th on the inside of the lid interior 22 issue.

Die Abstandshalteeinrichtung 40 bildet vorzugsweise einen Ring, der das elektrische Modul 10 nach außen hin abschließt und dessen Ringinneres 41 den Modulinnenraum 11 des elektrischen Moduls 10 bildet bzw. seitlich begrenzt. Die in der 1 obere Ringöffnung 42 der Abstandshalteeinrichtung 40 wird durch den Moduldeckel 20 verschlossen; die in der 1 untere Ringöffnung 43 der Abstandshalteeinrichtung 40 wird durch den Modulträger 30 verschlossen.The spacer 40 preferably forms a ring that the electrical module 10th closes to the outside and the inside of the ring 41 the interior of the module 11 of the electrical module 10th forms or laterally limited. The in the 1 upper ring opening 42 the spacer 40 is through the module cover 20th locked; the in the 1 lower ring opening 43 the spacer 40 is through the module carrier 30th locked.

Die Abstandshalteeinrichtung 40 kann durch einen einteiligen Ring oder einen segmentierten Ring gebildet sein, der zwei oder mehr Ringsegmente aufweist. Ein Ausführungsbeispiel für einen einteiligen Ring mit einer viereckigen Ringkontur ist beispielhaft in der 6 gezeigt.The spacer 40 can be formed by a one-piece ring or a segmented ring which has two or more ring segments. An embodiment of a one-piece ring with a square ring contour is exemplary in the 6 shown.

Die in der 1 gezeigten Komponenten des elektrischen Moduls 10 können beispielsweise wie folgt montiert werden:

  • Zunächst werden die Halbleiterbauelemente 50 auf der Trägerfläche 31 des Modulträgers 30 aufgesetzt und somit mit dem Modulträger 30 elektrisch kontaktiert. Die auf der Trägerfläche 31 aufgesetzten Halbleiterbauelemente 50 sind in der 2 dargestellt.
The in the 1 shown components of the electrical module 10th can be assembled as follows:
  • First, the semiconductor devices 50 on the support surface 31 of the module carrier 30th attached and thus with the module carrier 30th electrically contacted. The one on the carrier surface 31 applied semiconductor components 50 are in the 2nd shown.

Anschließend wird die Abstandshalteeinrichtung 40 auf dem Modulträger 30 und das Zwischenelement 60 auf den Halbleiterbauelementen 50 aufgesetzt, wie dies in der 3 dargestellt ist.Then the spacer 40 on the module carrier 30th and the intermediate element 60 on the semiconductor devices 50 put on like this in the 3rd is shown.

Das Abschließen des elektrischen Moduls 10 nach oben bzw. das Verschließen der oberen Ringöffnung 42 der Abstandshalteeinrichtung 40 erfolgt durch Aufsetzen des Moduldeckels 20 entlang der Pfeilrichtung P1 in 4. Es lässt sich erkennen, dass der Deckelrand 21 auf der Abstandshalteeinrichtung 40 aufliegt und die Kontaktierung der Kontaktlamellen 62 durch den Deckelinnenbereich 22 des Moduldeckels 20 erfolgt.Completing the electrical module 10th upwards or closing the upper ring opening 42 the spacer 40 is done by putting on the module cover 20th along the direction of the arrow P1 in 4th . It can be seen that the edge of the lid 21 on the spacer 40 rests and the contacting of the contact blades 62 through the inside of the lid 22 of the module cover 20th he follows.

Die Kontaktlamellen 62 des Zwischenelements 60 sind vorzugsweise derart dimensioniert und angebracht, dass sie federnd an der Innenseite des Deckelinnenbereichs 22 anliegen und somit einen sicheren elektrischen Kontakt mit dem Deckelinnenbereich 22 bilden.The contact blades 62 of the intermediate element 60 are preferably dimensioned and attached such that they are resilient on the inside of the lid interior 22 and therefore a safe electrical contact with the inside of the lid 22 form.

Die 4 lässt gut die Funktion des Stufenabschnitts 23 erkennen, der den Deckelinnenbereich 22 von dem Deckelrand 21 mechanisch trennt bzw. entkoppelt. Aufgrund der mechanischen Entkopplung durch den Stufenabschnitt 23 bleibt der Deckelinnenbereich 22 auch bei einem Aufpressen des Deckelrands 21 entlang der Pfeilrichtung P1 weitestgehend mechanisch spannungsfrei, und zwar selbst im Falle von Herstellungstoleranzen, weil der Deckelinnenbereich 22 wegen des Stufenabschnitts 23 mechanisch nachgeben kann. Mit anderen Worten ist es also möglich, den Moduldeckel 20 mit relativ großer Kraft auf die Abstandshalteeinrichtung 40 zu drücken, ohne dass dadurch die Kontaktlamellen 62, das Zwischenelement 60 oder die Halbleiterbauelemente 50 mechanisch überlastet werden.The 4th leaves the function of the step section well 23 recognize the inside of the lid 22 from the edge of the lid 21 mechanically separates or decouples. Due to the mechanical decoupling through the step section 23 the inside of the lid remains 22 even when the edge of the lid is pressed on 21 along the direction of the arrow P1 largely mechanically stress-free, even in the case of manufacturing tolerances, because the inside of the lid 22 because of the step section 23 can yield mechanically. In other words, it is possible to use the module cover 20th with a relatively large force on the spacer 40 without pressing the contact blades 62 , the intermediate element 60 or the semiconductor devices 50 be mechanically overloaded.

Die 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine elektrische Einrichtung 100, die aus drei elektrischen Modulen 10 gemäß 4 sowie zwei Kühleinrichtungen 70 gebildet ist. Die Kühleinrichtungen 70 sind vorzugsweise wassergekühlt und dienen dazu, elektrische Verlustwärme, die von den elektrischen Modulen 10 erzeugt wird, abzuführen. Darüber hinaus dienen die Kühleinrichtungen 70 dazu, eine elektrische Verbindung zwischen den elektrischen Modulen 10 herbeizuführen. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 werden die elektrischen Module 10 durch die beiden Kühleinrichtungen 70 in Reihe geschaltet.The 5 shows an embodiment of an electrical device 100 that consist of three electrical modules 10th according to 4th as well as two cooling devices 70 is formed. The cooling devices 70 are preferably water cooled and are used to dissipate electrical heat from the electrical modules 10th is generated to dissipate. The cooling devices also serve 70 an electrical connection between the electrical modules 10th bring about. In the embodiment according to 5 become the electrical modules 10th through the two cooling devices 70 connected in series.

Um eine gute Kontaktierung zwischen den drei elektrischen Modulen 10 und den beiden Kühleinrichtungen 70 zu gewährleisten, ist die elektrische Einrichtung 100 vorzugsweise außerdem mit einer Spanneinrichtung ausgestattet, die aus Gründen der Übersicht in der 5 nicht dargestellt ist. Die Spanneinrichtung dient dazu, Druckkräfte entlang den Pfeilrichtungen P1 und P2 gemäß 5 zu erzeugen und die elektrischen Module 10 und die Kühleinrichtungen 70 aufeinander zu drücken, wie dies in der 5 beispielhaft angedeutet ist. To ensure good contact between the three electrical modules 10th and the two cooling devices 70 The electrical device must be guaranteed 100 preferably also equipped with a tensioning device, which for reasons of clarity in the 5 is not shown. The tensioning device serves to apply compressive forces along the arrow directions P1 and P2 according to 5 to generate and the electrical modules 10th and the cooling devices 70 push each other like this in the 5 is indicated as an example.

Die 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein elektrisches Modul 10, das dem elektrischen Modul gemäß 4 weitestgehend entspricht. Das elektrische Modul 10 gemäß 7 unterscheidet sich von dem Modul gemäß 4 lediglich durch eine zusätzliche Vergussmasse 90, die im Modulinneren 11 bzw. im Ringinneren 41 der Abstandshalteeinrichtung 40 sowie im Bereich des Zwischenelements 60 angebracht ist und die Position des Zwischenelements 60 relativ zur Trägerfläche 31 und relativ zu den Halbleiterbauelementen 50 fixiert.The 7 shows an embodiment of an electrical module 10th which according to the electrical module 4th largely corresponds. The electrical module 10th according to 7 differs from the module according to 4th only by an additional potting compound 90 that are inside the module 11 or inside the ring 41 the spacer 40 and in the area of the intermediate element 60 is attached and the position of the intermediate element 60 relative to the support surface 31 and relative to the semiconductor devices 50 fixed.

BezugszeichenlisteReference list

1010th
Modulmodule
1111
ModulinnenraumModule interior
2020th
ModuldeckelModule cover
2121
DeckelrandLid edge
2222
DeckelinnenbereichInner lid area
2323
StufenabschnittStep section
3030th
ModulträgerModule carrier
3131
TrägerflächeCarrier surface
4040
AbstandshalteeinrichtungSpacer
4141
RinginneresInside of the ring
4242
obere Ringöffnungupper ring opening
4343
untere Ringöffnunglower ring opening
5050
HalbleiterbauelementSemiconductor device
6060
ZwischenelementIntermediate element
6161
KontaktflächeContact area
6262
KontaktlamelleContact lamella
7070
KühleinrichtungCooling device
9090
VergussmasseSealing compound
100100
Einrichtung Facility
P1P1
PfeilrichtungArrow direction
P2P2
PfeilrichtungArrow direction

Claims (12)

Elektrisches Modul (10) mit mindestens einem Halbleiterbauelement (50), einer das Halbleiterbauelement (50) kontaktierenden ersten Elektrode und einer das Halbleiterbauelement (50) kontaktierenden zweiten Elektrode, wobei - eine nichtleitende Abstandshalteeinrichtung (40) die erste und die zweite Elektrode räumlich und elektrisch voneinander trennt und gemeinsam mit der ersten und zweiten Elektrode einen Modulinnenraum (11) begrenzt, in dem das Halbleiterbauelement (50) angeordnet ist, - die erste Elektrode einen äußeren Elektrodenabschnitt, der auf der Abstandshalteeinrichtung (40) aufliegt, und einen inneren Elektrodenabschnitt, der von der Abstandshalteeinrichtung (40) getrennt ist, aufweist, - der innere Elektrodenabschnitt von dem äußeren Elektrodenabschnitt durch mindestens einen Bogen- oder Stufenabschnitt (23) getrennt ist, durch den der innere Elektrodenabschnitt und der äußere Elektrodenabschnitt in unterschiedlichen räumlichen Ebenen liegen, und - das Halbleiterbauelement (50) elektrisch mit dem inneren Elektrodenabschnitt verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass - das Modul ein Zwischenelement (60) aufweist, das eine Kontaktfläche (61) zur Kontaktierung des mindestens einen Halbleiterbauelements (50) sowie eine Vielzahl von Kontaktlamellen (62) aufweist, die zwecks Kontaktierung der ersten Elektrode (20) an der Innenseite des inneren Elektrodenabschnitts (22) federnd anliegen.Electrical module (10) with at least one semiconductor component (50), a first electrode contacting the semiconductor component (50) and a second electrode contacting the semiconductor component (50), wherein - a non-conductive spacing device (40) spatially and electrically the first and the second electrode separates from one another and, together with the first and second electrodes, delimits a module interior (11) in which the semiconductor component (50) is arranged, - the first electrode has an outer electrode section which rests on the spacer device (40) and an inner electrode section which is separated from the spacer device (40), - the inner electrode section is separated from the outer electrode section by at least one arc or step section (23) through which the inner electrode section and the outer electrode section lie in different spatial planes, and - the Semiconductor device element (50) is electrically connected to the inner electrode section, characterized in that - the module has an intermediate element (60) which has a contact surface (61) for contacting the at least one semiconductor component (50) and a multiplicity of contact lamellae (62) which, for the purpose of contacting the first electrode (20), bear resiliently on the inside of the inner electrode section (22). Modul (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode einen Moduldeckel (20) bildet, dessen äußerer Deckelrand (21) den äußeren Elektrodenabschnitt und dessen Deckelinnenbereich (22) den inneren Elektrodenabschnitt bildet.Module (10) after Claim 1 , characterized in that the first electrode forms a module lid (20), the outer lid edge (21) of which forms the outer electrode section and the inner lid area (22) of which forms the inner electrode section. Modul (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der Bogen- oder Stufenabschnitt (23) in Richtung des Modulinneren (11) nach innen gebogen oder nach innen gestuft ist und - die Ebene des inneren Elektrodenabschnitts dichter an dem Halbleiterbauelement (50) liegt als die Ebene des äußeren Elektrodenabschnitts.Module (10) according to one of the preceding claims, characterized in that - the arc or step section (23) is bent inwards or stepped inwards in the direction of the module interior (11) and - the plane of the inner electrode section is closer to the semiconductor component ( 50) lies as the plane of the outer electrode portion. Modul (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass - der Bogen- oder Stufenabschnitt (23) von dem Modulinneren (11) weg nach außen gebogen oder nach außen gestuft ist und - die Ebene des inneren Elektrodenabschnitts weiter von dem Halbleiterbauelement (50) entfernt liegt als die Ebene des äußeren Elektrodenabschnitts.Module (10) according to one of the preceding Claims 1 - 2nd , characterized in that - the arc or step section (23) is bent outward or stepped outward from the module interior (11) and - the plane of the inner electrode section is further away from the semiconductor component (50) than the plane of the outer one Electrode section. Modul (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Elektrode durch einen Träger (30) gebildet ist, auf dem das Halbleiterbauelement (50) mittelbar oder unmittelbar aufliegt.Module (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the second electrode is formed by a carrier (30) on which the semiconductor component (50) lies directly or indirectly. Modul (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Abstandshalteeinrichtung (40) einen Ring bildet, der das Modul (10) seitlich nach außen abschließt und dessen Ringinneres (41) den Modulinnenraum (11) seitlich begrenzt, und - die erste und die zweite Elektrode die obere und untere Ringöffnung (42, 43) nach oben bzw. nach unten abschließen.Module (10) according to one of the preceding claims, characterized in that - the spacing device (40) forms a ring which closes off the module (10) laterally and whose ring interior (41) laterally delimits the module interior (11), and - the first and the second electrodes close off the upper and lower ring openings (42, 43) at the top and at the bottom. Modul (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring segmentiert ist und durch zwei oder mehr Ringsegmente gebildet ist.Module (10) after Claim 6 , characterized in that the ring is segmented and is formed by two or more ring segments. Modul (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche 6-7, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere und/oder innere Ringkontur des Rings rund oder eckig, insbesondere viereckig, ist.Module (10) according to one of the preceding Claims 6 - 7 , characterized in that the outer and / or inner ring contour of the ring is round or square, in particular square. Elektrische Einrichtung (100) mit zumindest zwei Modulen (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Module (10) elektrisch in Reihe geschaltet sind.Electrical device (100) with at least two modules (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least two modules (10) are electrically connected in series. Elektrische Einrichtung (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (100) eine Spanneinrichtung aufweist, die die mindestens zwei Module (10) aufeinander und die erste und zweite Elektrode der Module (10) jeweils in Richtung auf die jeweilige Abstandshalteeinrichtung (40) drückt.Electrical device (100) after Claim 9 , characterized in that the device (100) has a clamping device which presses the at least two modules (10) onto one another and the first and second electrodes of the modules (10) in each case in the direction of the respective spacing device (40). Elektrische Einrichtung (100) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass - die mindestens zwei Module (10) voneinander jeweils durch eine Kühleinrichtung (70), insbesondere durch eine wasserkühlbare Kühleinrichtung (70), getrennt sind und - die Spanneinrichtung die mindestens zwei Module (10) auf die Kühleinrichtung (70) drückt.Electrical device (100) after Claim 10 , characterized in that - the at least two modules (10) are each separated from one another by a cooling device (70), in particular by a water-cooled cooling device (70), and - the clamping device connects the at least two modules (10) to the cooling device (70) presses. Elektrischer Umrichter mit einer Einrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche 9-11, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterbauelemente (50) Schaltelemente sind.Electrical converter with a device according to one of the preceding Claims 9 - 11 , characterized in that the semiconductor components (50) are switching elements.
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