DE102016123697B4 - Druckeinrichtung für eine leistungselektronische Schalteinrichtung, Schalteinrichtung und Anordnung hiermit - Google Patents

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Abstract

Druckeinrichtung (5) für eine leistungselektronische Schalteinrichtung (1) mit einem flächig ausgedehnten starren Grundkörper (50) und einem einteiligen, elastisch verformbaren Elastomerkörper (52), wobei der Grundkörper (50) und der Elastomerkörper (52) kraft- oder formschlüssig und reversibel miteinander verbunden sind und wobei der Elastomerkörper (52) eine Mehrzahl von Druckkörpern (520, 522) aufweist, wobeidie Druckkörper (520, 522), jeweils eine Druckfläche (560, 562) aufweisen, die dazu ausgebildet ist in Richtung weg von dem Grundkörper Druck auf die Schaltungseinrichtung auszuüben und wobeidie Druckkörper (520, 522) des Elastomerkörpers (52) mittels Stegen (540) miteinander verbunden sind oder der Elastomerkörper mattenartig (542) mit hervorstehenden Druckkörpern (520, 522) ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung beschreibt eine Druckeinrichtung für eine leistungselektronische Schalteinrichtung, die eine Basiszelle eines Leistungshalbleitermoduls oder eines leistungselektronischen Systems ausbilden kann, indem sie alleine oder in Kombination mit weiteren, vorzugsweise identischen, Basiszellen den leistungselektronischen Grundbaustein des Leistungshalbleitermoduls oder des leistungselektronischen Systems bildet. Weiterhin beschreibt die Erfindung eine erste leistungselektronische Schalteinrichtung, sowie eine Anordnung mit einer zweiten leistungselektronischen Schalteinrichtung, jeweils mit einer erfindungsgemäßen Druckeinrichtung.
  • Aus dem Stand der Technik, beispielhaft offenbart in der DE 10 2013 104 949 B3 , ist eine Schalteinrichtung mit einem Substrat, einem Leistungshalbleiterbauelement, einer Verbindungseinrichtung, Lastanschlusseinrichtungen und einer Druckeinrichtung bekannt. Hierbei weist das Substrat elektrisch isolierte Leiterbahnen auf, wobei auf einer Leiterbahn ein Leistungshalbleiterbauelement angeordnet ist. Die Verbindungseinrichtung ist als Folienverbund mit einer elektrisch leitenden und einer elektrisch isolierenden Folie ausgebildet und weist eine erste und eine zweite Hauptfläche auf. Hiermit wird die Schalteinrichtung intern schaltungsgerecht verbunden. Die Druckeinrichtung weist einen Druckkörper mit einer ersten Ausnehmung auf, aus der ein Druckelement hervorstehend angeordnet ist, wobei das Druckelement auf einen Flächenabschnitt der zweiten Hauptfläche des Folienverbunds drückt und hierbei dieser Flächenabschnitt in Projektion entlang der Normalenrichtung des Leistungshalbleiterbauelements innerhalb der Fläche des Leistungshalbleiterbauelements angeordnet ist.
  • Grundsätzlich ist aus dem Stand der Technik, offenbart in der DE 102 58 565 B3 , eine Schaltungsanordnung zur Kontaktierung von Halbleiterbauelementen miteinander und oder mit zugeordneten Anschlussleitern bekannt. Die Schaltungsanordnung besteht aus mindestens zwei Anschlussleitern, mindestens zwei Halbleiterbauelementen sowie mindestens einem Isolierstoffkörper. Hierbei ist an dem ersten Anschlussleiter der Isolierstoffkörper angeordnet, welcher eine Mehrzahl von Durchkontaktierungen aufweist, die aus mit einem elektrisch sowie thermisch leitfähigen Werkstoff verfüllten Durchbrüchen bestehen. An der zweiten Seite des Isolierstoffkörpers ist mindestens ein Halbleiterbauelement angeordnet, wovon mindestens eine Kontaktfläche mittels der Durchkontaktierungen des Isolierstoffkörpers mit dem ersten Anschlussleiter verbunden ist. Die Kontaktfläche des Halbleiterbauelements ist mit dem ersten Anschlussleiter somit elektrisch und thermisch leitend verbunden. Die im Betrieb innerhalb der Leistungshalbleiterbauelemente entstehende Wärme kann dadurch von beiden Hauptflächen des Halbleiterbauelements abgeführt werden.
  • Weiterhin ist aus der US 5 808 868 A ein elektronisches Modul bekannt. Das Schutzgehäuse des Moduls ist hutartig auf den Außenrand eines Kühlkörpers, auf dessen zum Schutzgehäuse weisender Wärmekontaktfläche die Leistungsbauelemente oder der Schaltungsträger einer Hybridschaltung aufliegen, aufsetzbar. Das Schutzgehäuse besteht aus Kunststoff und weist integrierte Klemm- und Rastbereiche auf. Der Außenrand des Kühlkörpers ist so ausgebildet, daß durch Aufsetzen des Schutzgehäuses ein ringförmiger Kraft- und Formschluß zwischen dem Schutzgehäuse und dem Kühlkörper herstellbar ist, wobei mit dem Aufsetzen gleichzeitig die Flächenpressung zwischen den Leistungsbauelementen und einer Wärmekontaktfläche des Kühlkörpers durch zwischen den Leistungsbauelementen und dem aufgesetzten Schutzgehäuse angeordnete Kraftschlußelemente bewirkt ist. Durch diesen Modulaufbau kann die ansonsten zusätzlich erforderliche Herstellung der Wärmeankopplung an den Kühlkörper in den Montagevorgang Kühlkörper/Schutzgehäuse integriert werden
  • Aus der US 2014/0233197 A1 ist weiterhin ein Deckelelement bekannt, das zum Abdecken eines Gehäuseunterteils zur Bildung einer Gehäusevorrichtung mit diesem verbindbar ist, wobei das Deckelelement einstückig als ein Formteil ausgebildet ist, die untere in Richtung des Unterteils zeigende Oberfläche des Deckelelements in der Weise ausgebildet ist, dass sie der Kontur der inneren Oberfläche des Unterteils folgt, und Vorsprünge und Vertiefungen in der unteren Oberfläche des Deckelelements derart ausgebildet sind, dass Vertiefungen in der inneren Oberfläche des Unterteils zumindest teilweise ausgefüllt und Vorsprünge der inneren Oberfläche des Unterteils zumindest teilweise formschlüssig umgeben werden
  • In Kenntnis der genannten Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine einfach herzustellende und auch an die jeweilige leistungselektronische Schalteinrichtung anpassbare Druckeinrichtung, sowie die zugehörige erste Schalteinrichtung und eine Anordnung mit einer zweiten Schalteinrichtung, jeweils mit genannter Druckeinrichtung, vorzustellen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Druckeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine erste leistungselektronische Schalteinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6, sowie durch eine Anordnung mit einer zweiten leistungselektronischen Schalteinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Bevorzugte Ausführungsformen sind jeweils in abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Die erfindungsgemäße Druckeinrichtung für eine leistungselektronische Schalteinrichtung ist ausgebildet mit einem flächig ausgedehnten starren Grundkörper und einem einteiligen, elastisch verformbaren Elastomerkörper, wobei der Grundkörper und der Elastomerkörper kraft- oder formschlüssig und reversibel miteinander verbunden sind und wobei der Elastomerkörper eine Mehrzahl von Druckkörpern aufweist. Der Grundkörper kann hierbei bevorzugt einstückig ausgebildet sein, kann allerdings auch für stärkere Belastungen zwei- oder mehrstückig ausgebildet sein, insbesondere als ein Kunststoffgrundkörper mit einer metallischen Einlage. Unter einer kraft- bzw. formschlüssigen Verbindung soll eine nicht-stoffschlüssige Verbindung verstanden werden, die entweder ausschließlich kraft- oder formschlüssig ausgebildet ist oder bei der eine diese Verbindungsarten den Hauptanteil und die jeweils andere den verbleibenden Anteil ausbildet.
  • Es ist erfindungsgemäß, wenn die Druckkörper, jeweils eine Druckfläche aufweisen, die dazu ausgebildet bzw. dafür vorgesehen ist in Richtung weg von dem Grundkörper Druck auf die Schaltungseinrichtung mittelbar oder unmittelbar auszuüben. Hierbei kann die Druckfläche im unbelasteten Zustand konkav, plan oder konvex ausgebildet sein. Es können auch nur Abschnitte jeweils eine derartige Ausbildung aufweisen.
  • Es kann vorteilhaft sein, wenn die Druckkörper des Elastomerkörpers Verbindungsabschnitte aufweisen, die mit korrespondierenden ersten Verbindungseinrichtungen des Grundkörpers eine kraft- oder formschlüssige Verbindung ausbilden.
  • Ebenfalls kann es vorteilhaft sein, wenn der Elastomerkörper Verbindungskörper, die zusätzlich zu und unabhängig von den Druckkörpern vorhanden sind, aufweist, die mit korrespondierenden zweiten Verbindungseinrichtungen des Grundkörpers eine kraft- oder formschlüssige Verbindung ausbilden.
  • Weiterhin ist es erfindungsgemäß, wenn die Druckkörper des Elastomerkörpers mittels Stegen miteinander verbunden sind oder der Elastomerkörper mattenartig mit hervorstehenden Druckkörpern ausgebildet ist.
  • Insbesondere kann der Grundkörper aus einem Isolierstoff, vorzugsweise einem hochtemperaturbeständigen, vorzugsweise thermoplastischen Kunststoff, insbesondere aus Polyphenylensulfid bestehen und hierbei auch zusätzliche Versteifungsmittel beispielhaft in Form einer Metallseele aufweisen. Alternativ kann der Grundkörper selbst als ein Metallformkörper ausgebildet sein. Der Elastomerkörper kann aus einem Elastomerwerkstoff, vorzugsweise einem Silikonelastomer oder einem Silikonkautschuk, insbesondere aus einem vernetzten Flüssig-Silikon, bestehen.
  • Weiterhin vorteilhaft kann es sein, wenn der Grundkörper als Gehäuse oder als Gehäuseteil eines Leistungshalbleitermoduls ausgebildet ist.
  • Die erste erfindungsgemäße leistungselektronische Schalteinrichtung ist ausgebildet mit einer oben beschriebenen Druckeinrichtung, mit einem Substrat und mit einer Verbindungseinrichtung. Hierbei weist das Substrat gegeneinander elektrisch isolierte Leiterbahnen sowie ein Leistungshalbleiterbauelement auf, das mit seiner ersten Hauptfläche, auf einer der Leiterbahnen angeordnet und elektrisch leitend damit verbunden ist. Die Druckeinrichtung drückt jeweils mittels einer Druckfläche eines der Druckkörper auf einen ersten, der Druckeinrichtung zugewandten, Flächenabschnitt der Verbindungseinrichtung, wobei dieser erste Flächenabschnitt in Normalenrichtung des Substrats fluchtend zur Fläche des Leistungshalbleiterbauelements angeordnet ist. Unter der Fläche des Leistungshalbleiterbauelements soll dessen flächige Ausdehnung senkrecht zur Normalenrichtung verstanden werden.
  • Bevorzugt ist es, wenn die Verbindungseinrichtung als Folienverbund mit einer elektrisch leitenden und einer elektrisch isolierenden Folie ausgebildet ist, wobei die Schalteinrichtung mittels der Verbindungseinrichtung intern schaltungsgerecht verbunden ist. Die Ausgestaltung der elektrisch leitenden Verbindung der Verbindungseinrichtung mit dem Leistungshalbleiterbauelement oder einer Leiterbahn des Substrats kann grundsätzlich fachüblich, also sowohl als stoffschlüssige oder als kraftschlüssige Verbindung, ausgestaltet sein.
  • Vorteilhafterweise liegt die Druckfläche des Druckkörpers in Projektion in Normalenrichtung des Substrats vollständig innerhalb der Fläche des Leistungshalbleiterbauelements.
  • Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die Druckeinrichtung mittels einer Druckfläche eines weiteren Druckkörpers auf einen zweiten, der Druckeinrichtung zugewandten, Flächenabschnitt der Verbindungseinrichtung drückt, wobei dieser zweite Flächenabschnitt in Projektion in Normalenrichtung des Substrats außerhalb der Flächen aller vorhandenen Leistungshalbleiterbauelemente angeordnet ist. In anderen Worten der Druck erfolgt auf einen Bereich der nicht mit irgendeiner Fläche eines Leistungshalbleiterbauelements oder eines der Leistungshalbleiterbauelemente fluchtet, sondern neben dem einen Leistungshalbleiterbauelement oder wenn mehrere vorhanden sind neben all diesen Leistungshalbleiterbauelementen erfolgt.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung ist ausgebildet mit einer zweiten elektronischen Schalteinrichtung, mit einer o.g. Druckeinrichtung, mit einer Kühleinrichtung, mit einer Leiterplatte und mit einer Druckeinleiteinrichtung zur Druckverbindung dieser Komponenten. Hierbei ist die zweite Schalteinrichtung als ein Leistungshalbleitermodul ausgebildet. Die Druckeinleiteinrichtung drückt die Druckkörper der Druckeinrichtung derart auf die Leiterplatte, dass die Leiterplatte auf Anschlusselemente des Leistungshalbleitermoduls gedrückt wird und diese Anschlusselemente somit elektrisch leitend mit der Leiterplatte verbunden werden.
  • Hierdurch wird weiterhin das Leistungshalbleitermodul auf die Kühleinrichtung gedrückt und somit das Leistungshalbleitermodul thermisch leitend mit der Kühleinrichtung verbunden.
  • Vorzugsweise ist zwischen dem Leistungshalbleitermodul und der Kühleinrichtung eine wärmeleitende Schicht, insbesondere mit einer Dicke von weniger als 20µm, insbesondere von weniger als 10µm, insbesondere von weniger als 5µm angeordnet ist.
  • Selbstverständlich können, sofern dies nicht per se ausgeschlossen ist, die oben im Singular genannten mehrfach Merkmale vorhanden sein. Insbesondere kann das Leistungshalbleiterbauelement, mehrfach in der jeweiligen leistungselektronischen Schalteinrichtung oder der Anordnung hiermit vorhanden sein.
  • Es versteht sich, dass die verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung einzeln oder in beliebigen Kombinationen realisiert sein können, um Verbesserungen zu erreichen. Insbesondere sind die vorstehend und im Folgenden genannten und erläuterten Merkmale, unabhängig ob sie im Rahmen der Druckeinrichtung, der leistungselektronischen Schalteinrichtung oder der Anordnung genannt sind, nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Weitere Erläuterungen der Erfindung, vorteilhafte Einzelheiten und Merkmale, ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den 1 bis 11 dargestellten Ausfüh ru ngsbeispiele.
    • 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Druckeinrichtung.
    • 3 zeigt einen Ausschnitt einer weiteren Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Druckeinrichtung.
    • 4 bis 6 zeigen verschiedene Ausgestaltungen von erfindungsgemäßen Druckeinrichtungen.
    • 7 zeigt in Explosionsdarstellung eine Anordnung mit einer ersten erfindungsgemäßen leistungselektronischen Schalteinrichtung.
    • 8 zeigt eine weitere erste erfindungsgemäße leistungselektronische Schalteinrichtung.
    • 9 zeigt in Explosionsdarstellung eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer zweiten erfindungsgemäßen leistungselektronischen Schalteinrichtung.
    • 10 und 11 zeigen eine erfindungsgemäße Anordnung bzw. Teile hiervon.
  • 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Druckeinrichtung 5 für eine leistungselektronische Schalteinrichtung in seitlicher Schnittansicht. Die Druckeinrichtung 5 weist hierbei einen Grundkörper 50 auf, der in diesen Ausgestaltungen eine Mehrzahl gleichartig ausgebildeter Ausnehmungen 500 aufweist. Dieser Grundkörper 50 ist hier ausgebildet aus einem hochtemperaturbeständigen Polyphenylensulfid und kann zusätzliche, nicht dargestellte, Versteifungsstrukturen aufweisen.
  • Weiterhin weist die Druckeinrichtung 5 einen, aus einem vernetzten Flüssig-Silikon bestehenden, elastisch verformbaren Elastomerkörper 52 auf, der eine Mehrzahl von Druckkörpern 520, 522 sowie eine Mehrzahl von diesen Druckköpern 520, 522 miteinander verbindende Stege 540 aufweist.
  • Jeder der Druckkörper 520, 522 des Elastomerkörpers 52 ist einer Ausnehmung 500 des Grundkörpers 50 zugeordnet und dafür vorgesehen in dieser angeordnet zu werden, vgl. 2. Die Verbindung zwischen dem Elastomerkörper 52 und dem Grundkörper 50 ist explizit nicht als stoffschlüssige Verbindung ausgebildet. Die Druckeinrichtung 5 ist also im Gegensatz zum Stand der Technik nicht mittels eines Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren hergestellt. Vielmehr sind der Grundkörper 50 und der Elastomerkörper 52 unabhängig voneinander hergestellt. Dies gestattet es in besonders einfacher Weise mehrere Elastomerkörper 52 mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften mit einem Grundkörper 50 zu einer Druckeinrichtung 5 zu verbinden.
  • Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist die einfachere, kostengünstigere und flexiblere Herstellung der gesamten Druckeinrichtung 5. Insbesondere können Anpassungen an die leistungselektronische Schaltung, beispielhaft Änderungen der Ausgestaltungen der Verbindungseinrichtung oder der Anzahl an Leistungshalbleiterbauelementen leichter ausgeführt werden.
  • Die Verbindung zwischen Grundkörper 50 und Elastomerkörper 52 erfolgt kraft- oder formschlüssig, oder aus eine Mischform hiervon. Hier dargestellt sind zwei Varianten dieser Verbindung. Eine erste Variante ist das hauptsächlich kraftschlüssige Anordnen der Druckkörper 520, 522 in einer Ausnehmung 500, wobei der Druckkörper 520, 522 eine etwas größere Ausdehnung in der x-y-Ebene aufweist als die zugeordnete Ausnehmung 500 und somit nach dem Anordnen darin durch die elastische Eigenschaft des Druckkörper 520 522 in dieser verharrt und eine kraftschlüssige reversible Verbindung ausbildet. Eine zweite Variante ist das hauptsächlich formschlüssige Anordnen des Druckkörpers 520, 522 in der Ausnehmung. Hierzu weist bei dieser Ausgestaltung der Grundkörper 50 in der jeweiligen Ausnehmung 500 erste Verbindungseinrichtungen oder der Druckkörper 520 Verbindungsabschnitte auf. Diese ersten Verbindungseinrichtungen oder Verbindungsabschnitte sind hier beispielhaft ausgebildet als eine oder mehrere Nasen 504 oder als ein umlaufender Vorsprung 526 und das jeweilige Gegenstück als eine zugeordnete Ausnehmung 524, 506 auf. Durch die Anordnung der Nase oder des Vorsprungs einsteht eine formschlüssige reversible Verbindung. Die genannten Verbindungen sind allesamt reversible Verbindungen des Elastomerkörpers 52 mit ersten Verbindungseinrichtungen des Grundkörpers 50. Diese sind explizit dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung mittels eines Druckkörpers 520, 522, genauer eines Teils des Druckkörpers, ausgebildet ist.
  • Jeder Druckkörper 520, 522 weist eine Druckfläche 560, 562 auf, die der Druckausübung auf die leistungselektronische Schaltung dient. Hier nur beispielhaft dargestellt sind zwei Ausgestaltungen von Druckkörpern 520, 522 mit unterschiedlicher Höhe 580, 582, die dazu dienen einen parallelen Versatz der Druckflächen 560, 562 auszubilden, vgl. auch 8. Gleichwirkend hierzu kann zusätzlich oder alternativ, allerdings nicht dargestellt, auch die Tiefe der Ausnehmung 500 des Grundkörper 50 variiert werden.
  • 3 zeigt einen Ausschnitt einer weiteren Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Druckeinrichtung 5. Hierbei weist der Grundkörper 50 keine Ausnehmung sondern eine in seiner Grundform zylindrisch ausgebildete Erhebung 508 auf. Diese weist an ihrem Rand noch einen umlaufenden Vorsprung auf. Der zugeordnete Druckkörper 520 des Elastomerkörpers 52 umfasst diese Erhebung 508 samt Vorsprung und ist somit wiederum, zumindest hauptsächlich formschlüssig reversibel mit dem Grundkörper 50 verbunden, auch wenn die Verbindung durch die Elastizität des Druckkörpers 520 auch einen kraftschlüssigen Anteil aufweist.
  • Die Druckfläche 560 weist hier rein beispielhaft eine plane Ausgestaltung mit einem konkaven Einzug auf. Grundsätzlich ist allerdings die Gestalt der Druckfläche 560, 562 frei wählbar und an die Aufgabe anpassbar. In den meisten Anwendungsfällen wird allerdings eine plane oder leicht konvexe Form die Aufgabe hervorragend erfüllen, zumal unter Druckeinleitung sich das Material des Druckkörpers an die Oberfläche auf die Druck ausgeübt wird anpasst.
  • 4 bis 6 zeigen verschiedene Ausgestaltungen von erfindungsgemäßen Druckeinrichtungen in dreidimensionaler Darstellung, wobei die 4 und 5 Explosionszeichnungen sind, oder den Zustand vor der Ausbildung der reversiblen Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem hier jeweils einen Elastomerkörper zeigen.
  • 4 zeigt einen Grundkörper 50 einer Druckeinrichtung 5, der als Gehäuseteil, hier als Kunststoffdeckel eines Leistungshalbleitermoduls, ausgebildet ist und auch Versteifungsstrukturen aufweist. Dieser Grundkörper 50 weist nicht nur Ausnehmungen 500 für Druckkörper 520 des Elastomerkörpers 52, sondern auch für die diese miteinander verbindenden Stege 540 auf. Die reversible Verbindung zwischen dem Elastomerkörper 52 und dem Grundkörper 50 wird hier ausgebildet durch Verbindungskörper 582 des Elastomerkörpers 52, die eine kraftschlüssige Verbindung mit zugeordneten zweiten Verbindungseinrichtungen 580 des Grundkörpers 50 eingehen. Hierdurch kann, falls gewünscht oder notwendig, auf eine Verbindung der Druckkörper des Elastomerkörpers mit dem Grundkörper verzichtet werden.
  • 5 zeigt einen Grundkörper 50 mit einer planen Fläche an der der mattenartige Elastomerkörper 52, 542 flächig anliegt. Aus diesem mattartigen Elastomerkörper stehen die Druckeinrichtungen 520 als Erhebungen hervor. Lage und Durchmesser, sogar die Grundform als solche der Druckkörper 520 sind hier frei gestaltbar, ohne die Ausgestaltung des Grundkörper 50 verändern zu müssen. Die Verbindungskörper 582 des Elastomerkörpers 52 und die korrespondierenden zweiten Verbindungseinrichtungen 580 des Grundkörpers 50 sind jeweils in den Eckbereichen angeordnet. Die Verbindungskörper 582 umgreifen hierbei den Grundkörper in diesen Eckbereichen.
  • 6 zeigt einen als flächigen Metallformkörper ausgebildeten Grundkörper 50, dessen dem Elastomerkörper 52 zugewandte Fläche bis auf die Eckbereiche in denen Anschraubeinrichtungen angeordnet sind vollständig durch den Elastomerkörper bedeckt ist. Die Verbindungskörper 582 des Elastomerkörpers 52 umschließen den Metallformkörper an seinen Seiten, wobei die Seiten hier die zweiten Verbindungseinrichtungen ausbilden.
  • 7 zeigt in schematischer Explosionsdarstellung eine Anordnung mit einer ersten erfindungsgemäßen leistungselektronischen Schalteinrichtung 1. Dargestellt ist ein grundsätzlich fachüblich ausgebildetes Substrat 2 mit einem Isolierstoffkörper 20 und hierauf angeordneten, jeweils elektrisch voneinander isolierten, Leiterbahnen 22, die unterschiedliche Potentiale, insbesondere Lastpotentiale, aber auch Hilfs-, insbesondere Schalt- und Messpotentiale, der Schalteinrichtung aufweisen. Konkret dargestellt sind hier drei Leiterbahnen 22 mit Lastpotentialen wie sie für eine Halbbrückentopologie einer leistungselektronischen Schaltung typisch sind.
  • Auf zwei Leiterbahnen 22 ist jeweils ein Leistungshalbleiterbauelement 7 angeordnet, das fachüblich als Einzelschalter, beispielhaft als MOS-FET, oder als IGBT mit antiparallel geschalteter Leistungsdiode, die hier dargestellt ist, ausgebildet sein kann. Die Leistungshalbleiterbauelemente 7, genauer deren erste Kontaktfläche 700 der ersten Hauptfläche sind fachüblich, bevorzugt mittels einer Drucksinterverbindung 84, stoffschlüssig mit der zugeordneten Leiterbahnen 22 elektrisch leitend verbunden.
  • Die internen Verbindungen der Schalteinrichtung 1 sind ausgebildet mittels einer Verbindungseinrichtung 3 aus einem Folienverbund, der alternierend elektrisch leitende Folien 30, 34 und elektrisch isolierende Folien 32 aufweist. Hier weist der Folienverbund genau zwei leitende und eine dazwischen angeordnete isolierende Folie auf. Die dem Substrat 2 zugewandte Oberfläche dieses Folienverbunds 3 bildet hierbei dessen erste Hauptfläche 300 aus, während die gegenüberliegende dessen zweite Hauptfläche 340 ausbildet. Insbesondere die leitenden Folien 30, 34 der Verbindungseinrichtung 3 sind in sich strukturiert und bilden somit voneinander elektrisch isolierte Leiterbahnabschnitte aus. Diese Leiterbahnabschnitte verbinden insbesondere das jeweilige Leistungshalbleiterbauelement 7, genauer dessen Kontaktflächen auf der dem Substrat 2 abgewandten Seite, mit Leiterbahnen 22 des Substrats. In dieser Ausgestaltung sind die Leiterbahnabschnitte mit den Kontaktflächen des Substrats 2 mittels einer Drucksinterverbindung 82 stoffschlüssig verbunden.
  • Zur externen elektrischen Anbindung weist die leistungselektronische Schalteinrichtung 1 Last- und Hilfsanschlusselemente auf, wobei hier nur die Lastanschlusselemente 100, 102 dargestellt sind. Diese Lastanschlusselemente sind rein beispielhaft als ein Metallformkörper 100 ausgebildet, der mit einem Kontaktfuß mit einer Leiterbahn 22 des Substrats 2 stoffschlüssig, vorteilhafterweise ebenfalls mittels einer Drucksinterverbindung, verbunden sind. Ebenso dargestellt ist eine alternative, ebenfalls fachübliche Ausgestaltung eines Lastanschlusselements als Kontaktfeder 102 dargestellt. Grundsätzlich können auch Teile der Verbindungseinrichtung 3 selbst als Last- oder Hilfsanschlusselemente ausgebildet sein. Die nicht dargestellten Hilfsanschlusselemente, wie Gate- oder Sensoranschlüsse, sind vorzugsweise ebenfalls fachüblich, insbesondere funktional identisch den oben beschrieben Lastanschlusselementen, ausgebildet.
  • Die Druckeinrichtung 5 ist wie unter 1, 2 und 4 beschrieben ausgebildet und weist einen Grundkörper 50 und in dessen Ausnehmungen 500 reversibel angeordnete Druckkörper 520 auf, die mit Stegen miteinander verbunden sind. Die Druckflächen 560 der Druckkörper 520 sind kissenartig ausgebildet.
  • Die Anordnung weist weiterhin einen Kühlkörper 9 auf, dessen Oberfläche mit einer wärmeleitenden Schicht 900 bedeckt ist auf der die leistungselektronische Schalteinrichtung 10, genauer deren Substrat 2, angeordnet ist. Die wärmeleitende Schicht 900 kann aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Anordnung eine sehr geringe Dicke aufweisen, die hier zwischen 5µm und 10µm beträgt. Grundsätzlich könnte auf die wärmeleitende Schicht 900 vollständig verzichtet werden. Dies ist abhängig von der Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere der Rauigkeit des Kühlkörpers 9.
  • Alternativ und beispielhaft kann die Isolationslage 20 des Substrats 2 als eine elektrisch isolierende Folie ausgebildet sein, die unmittelbar auf den Kühlkörper 9 laminiert ist. Auch in diesem Fall können die Leiterbahnen 22 als flächige Leitungselemente aus Kupfer ausgebildet sein. Vorteilhafterweise weisen diese dann eine Dicke von 0,5mm bis 1,0mm auf.
  • Die Anordnung weist weiterhin eine Druckeinleiteinrichtung 6 auf, die oberhalb der Verbindungseinrichtung 3 angeordnet ist und ein Federelement 600 aufweist, das in dieser Ausgestaltung mittig auf die Druckeinrichtung 5 drückt. Mittels dieser Druckeinleiteinrichtung 6, die sich, nicht dargestellt, gegen den Kühlkörper abstützt, wird Druck 60 auf den Druckkörper 50 eingeleitet. Dieser Druck 60 wird jeweils als Teildruck 62 mittels der Druckelemente 520 und deren Druckflächen 560 unmittelbar auf einen ersten Flächenabschnitt 360 der zweiten Hauptfläche 340 des Folienverbunds 3 übertragen. Dieser Flächenabschnitt 360 drückt nun mittelbar, unter Ausbildung der kraftschlüssigen Verbindung eine Kontaktfläche der ersten Hauptfläche 300 des Folienverbunds 3 auf eine zugeordnete Kontaktfläche 700 der zweiten Hauptfläche des Leistungshalbleiterbauelements 7. Dieser Flächenabschnitt 360 ist in Projektion entlang der Normalenrichtung N des Substrats 2 innerhalb der Fläche 760 des Leistungshalbleiterbauelements 7 angeordnet.
  • Mittels des weitergeleiteten Drucks 60 wird das Substrat 2 durch Druck 68 auf dem Kühlkörper 9 angeordnet und thermisch leitend damit verbunden. Die beiden Druckkontakte, der elektrische leitende zwischen der Verbindungseinrichtung 3 und dem Leistungshalbleiterbauelement 7, wie auch zwischen dem Substrat 2 und dem Kühlkörper 9 erfolgen jeweils in Normalenrichtung N des Substrats 2 und damit auch des Leistungshalbleiterbauelements 7. Somit wird einerseits eine hoch effiziente, mit äußerst geringem Übergangswiderstand behaftetete, kraftschlüssige und elektrisch leitende Verbindung zwischen der Verbindungseinrichtung 3 und dem Leistungshalbleiterbauelement 7 ausgebildet. Andererseits wird gleichzeitig eine ebenso effiziente, thermisch leitende Verbindung zwischen dem Substrat 2 und dem Kühlkörper 9 ausgebildet, die genau an derjenigen Stelle mit der höchsten Wärmeentwicklung, also dem Leistungshalbleiterbauelement 7, ihren wirksamsten Wärmeübertrag ausbildet, da hier in der Flucht die für den Druck ausübenden Druckkörper 50 angeordnet sind. Somit kann auf eine fachübliche großflächige, und schwierig dauerhaltbar herzustellende stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Substrat 2 und dem Kühlkörper 4 verzichtet werden.
  • 8 zeigt eine weitere erste erfindungsgemäße leistungselektronische Schalteinrichtung 10, wie sie ähnliche bereits in 7 dargestellt und beschrieben ist.
  • Dargestellt ist hier das Substrat 2, mit einer Isolierlage 20 und zwei Leiterbahnen 22. Auf der rechten Leiterbahn 22 ist ein Leistungshalbleiterbauelement 7, ausgebildet als eine Leistungsdiode, angeordnet und elektrisch leitend mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, hier einer Drucksinterverbindung 84, mit der Leiterbahn 22 verbunden.
  • Das Leistungshalbleiterbauelement 7, genauer seine dem Substrat 2 abgewandte Kontaktfläche 700 der zweiten Hauptfläche, ist mittels einer Verbindungseinrichtung 3 mit der linken Leiterbahn 22 elektrisch leitend verbunden. Hierzu weist die Verbindungseinrichtung 3 eine erste elektrisch leitende Folie 30 auf, wobei deren Kontaktfläche mit der korrespondierenden Kontaktfläche des Leistungshalbleiterbauelements 7 hier ausschließlich, allerdings damit nicht die Allgemeinheit einschränkend, mittels einer kraftschlüssigen Verbindung ausgebildet ist.
  • Die Ausbildung dieser kraftschlüssigen Verbindung erfolgt indem ein Teildruck 62 unmittelbar auf einen ersten Flächenabschnitt 360 der zweiten Hauptfläche 340 der Verbindungseinrichtung, hier des Folienverbunds 3, eingeleitet wird. Die jeweiligen Kontaktstellen der kraftschlüssigen Verbindung sind hier in bevorzugter Weise mit einer Goldoberfläche, insbesondere einer wenige Mikrometer dünnen Goldschicht, versehen, da diese beste Kontakteigenschaften und Übergangswiderstände aufweisen. Zudem weisen die jeweiligen Kontaktstellen der kraftschlüssigen Verbindung eine Rautiefe (Rz) von weniger als 5µm, insbesondere von weniger als 2µm, und einen Mittenrauwert (Ra) von weniger als 1µm, insbesondere von weniger als 0,5µm, jeweils bestimmt gemäß EN ISO 4287, auf.
  • Die zweite Kontraktliche des Leistungshalbleiterbauelements 7 ist elektrisch leitend mit der linken Leiterbahn 22 verbunden. Hierzu reicht die erste Metallfolie 30 des Folienverbunds 3 von der Kontaktstelle mit dem Leistungshalbleiterbauelement 7 bis zu einer Kontaktstelle 222 der linken Leiterbahn 22. Die dortige Verbindung der Kontaktstelle 322 der Verbindungseinrichtung 3 mit der Kontaktstelle 222 der Leiterbahn 22 des Substrats 2 ist kraftschlüssig ausgebildet. Hierzu wird ein weiterer Teildruck 62 eines zugeordneten Druckkörpers 522 der Druckeinrichtung 5 auf die Kontaktstellen 222, 322 der Leiterbahn 22 und der Metallfolie 30 eingeleitet. Hierbei wird also auf einen zweiten Flächenabschnitt 362 der zweiten Hauptfläche 340 der Verbindungseinrichtung ein Teildruck 62 ausgeübt, wodurch eine Kontaktfläche 322 der ersten elektrisch leitenden Folie 30 auf die Kontaktfläche 222 der linken Leiterbahn 22 gedrückt und damit kraftschlüssig elektrisch leitend verbunden wird.
  • Um den Höhenversatz 382 des ersten zum zweiten Flächenabschnitt 360, 362, der durch die Dicke des Leistungshalbleiterbauelements bedingt ist, auszugleichen, vgl. 1 und 2, weist der linke erste Druckkörpers 522 eine größere Höhe 582 auf, verglichen mit der Höhe 580 des rechten ersten Druckkörpers 520. Dies geht einher damit, dass die dem linken Druckkörper zugeordnete Ausnehmung weniger tief ist als diejenige des rechten Druckkörpers. Es ist bevorzugt aber nicht zwangsläufig notwendig, dass die Höhendifferenz der beiden Druckkörper genau dem Höhenversatz 382 entspricht. Hier sind Unterschiede im Bereich bis 10%, meist auch bis 25%, durchaus tolerabel.
  • Alternativ zur kraftschlüssigen Verbindung zwischen den Kontaktstellen 222, 322 der Leiterbahn 22 und der Metallfolie 30 kann diese Verbindung auch als eine Drucksinterverbindung, oder als eine sonstige fachübliche Verbindung, ausgebildet sein.
  • Die Verbindungseinrichtung 3 weist weiterhin eine elektrisch isolierende 32 und eine weitere elektrisch leitende Folie 34 auf, die zusammenwirkend die weitere schaltungsgereichte interne Verbindung der leistungselektronischen Schalteinrichtung 10 ausbilden. Hierbei sind auch Durchkontaktierungen 320 durch die elektrisch isolierende Folie 32 zwischen den elektrisch leitenden Folien 30, 34 dargestellt.
  • Zudem weist die leistungselektronische Schalteinrichtung 10 noch einen, bevorzugt gelartigen, Isolierstoff 38 auf, der im Zwischenraum zwischen Substrat 2, Verbindungseinrichtung 3 und Leistungshalbleiterbauelement 7 angeordnet ist. Dieser dient der inneren elektrischen Isolation insbesondere derjenigen zwischen der ersten leitenden Folie 30 der Verbindungseinrichtung 3 zur rechten Leiterbahn 22 des Substrats 2.
  • 9 zeigt in Explosionsdarstellung eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer zweiten erfindungsgemäßen leistungselektronischen Schalteinrichtung und einem Leistungshalbleitermodul. Die Anordnung weist hier folgende Komponenten auf: eine Druckeinleiteinrichtung 6, eine Druckeinrichtung 5 des Leistungshalbleitermoduls 12, eine Leiterplatte 8, ein Gehäuse 4 des Leistungshalbleitermoduls 12 mit darin angeordnetem Schaltungsträger 2 und einer Kühlreinrichtung 9.
  • Die Kühleinrichtung 9 ist ausgebildet als eine Luftkühleinrichtung mit einer Ausnehmung 96, die ein Innengewinde aufweist. Das Gehäuse 4 des Leistungshalbleitermoduls 12 ist hier becherartig ausgebildet und überdeckt den Schaltungsträger 2 zur Kühleinrichtung 9 hin. Das Gehäuse 4 weist zwei Ausnehmungen 400 mit Führungseinrichtungen 402 auf, in denen hier jeweils ein zugeordnetes Anschlusselement 42 angeordnet ist.
  • Der Schaltungsträger 2 ist ausbildet mit einem Substrat 20, das erste voneinander potentialgetrennte Leiterbahnen 22 aufweist. Auf diesen Leiterbahnen 22 sind Leistungshalbleiterbauelement 7 angeordnet und mit ihren ersten Kontaktflächen elektrisch leitend mit der jeweils zugeordneten Leiterbahn 22 verbunden. Die interne Verbindungseinrichtung ist hier ausgebildet als eine Mehrzahl von fachüblichen Drahtbondverbindungen 40, die zweite Kontaktflächen der Leitungshalbeiterbauelemente 7 jeweils mit einer ersten Leiterbahn 22, oder nicht dargestellt mit zweiten Kontaktflächen anderer Leistungshalbleiterbauelemente, schaltungsgerecht verbinden.
  • Die Anschlusselemente 42 sind jeweils ausgebildet als ein Bolzen mit einem ersten und einem zweiten Endabschnitt 420, 422 und einem dazwischen ausgebildeten Zwischenabschnitt. Die hier dargestellten Bolzen sind in ihrer Gesamtheit als Zylinder oder Hohlzylinder mit einer Querschnittsfläche von 3mm2 ausgebildet und bestehen aus Kupfer mit einer Oberflächenbeschichtung aus Silber. Der erste, hier plan ausgebildete, Endabschnitt 420 weist hierbei den Kontaktbereich des Anschlusselements 42 zum Schaltungsträger 2 auf, genauer zu einer Kontaktfläche des Schaltungsträgers, wobei diese, wie dargestellt und bevorzugt, Teil einer ersten Leiterbahn 22, oder auch Teil einer Verbindungseinrichtung sein kann, falls diese wie in 8 dargestellt ausgebildet wäre. Das jeweilige in den zugeordneten Führungseinrichtungen 402 angeordnet Anschlusselement 42 ragt durch die Ausnehmung 400 aus dem Gehäuse 4 heraus, wodurch der zweite, ebenfalls plan oder ballig ausgebildete, Endabschnitt 422 des Anschlusselements 42 die externe Kontakteinrichtung des Leistungshalbleitermoduls ausbildet.
  • Der zweite Endabschnitt 422, genauer seine Kontaktfläche ist dafür bzw. dazu ausgebildet mit einer zweiten Leiterbahn 82, einer Leiterbahn der Leiterplatte 8, in mechanischem und elektrischen Kontakt zu stehen. Diese zweite Leiterbahn 82 ist hier dazu ausgebildet das Leistungshalbleitermodul mit Last- und Hilfs-, wie Steuer- oder Sensor-, -potenialen zu verbinden.
  • Weiterhin dargestellt ist die Druckeinrichtung 5 der Anordnung. Diese weist einen starren Grundkörper 50 und mit diesem reversibel verbunden einen Elastomerkörper mit einer Mehrzahl von Druckkörpern auf, deren Druckflächen in Richtung des Gehäuses 4 bzw. der Leiterplatte 8 zeigen. Der erste Grundkörper 50 ist hier aus Polyphenylensulfid ausgebildet, und weist im Bedarfsfall noch eine eingespritzte oder in einer dafür vorgesehenen Aussparung, vgl. 10 und 11, angeordnete metallische Versteifungsstruktur auf. Der Elastomerkörper besteht wiederum aus einem Silikonkautschuk, hier einem sog. vernetzten Liquid-Silicon-Rubber oder alternativ aus einem sog. vernetzten Solid-Silicon Rubber. Die Druckkörper 520 des Elastomerkörpers 52 sind fluchtend mit den Führungseinrichtungen 402 und damit auch mit den Anschlusselementen 42 angeordnet.
  • Die Druckeinleiteinrichtung 6 ist hier ausgebildet als eine einzelne Schraube 620, die durch zueinander fluchtende Ausnehmungen 56, 86, 46, 26 der Druckeinrichtung 5, der Leiterplatte 8, des Gehäuses 4 samt Schaltungsträger 2 hindurchreicht und in die ebenfalls fluchtende Ausnehmung 96 der Kühleinrichtung 9 eingreift. Durch die Druckeinleitung 60 mittels dieser Druckeinleiteinrichtung 6 wird eine Druckverbindung der genannten Komponenten erreicht. Hierbei drücken 64 die Druckkörper 520 der Druckeinrichtung 5 in der Flucht der Führungseinrichtungen 402 des Gehäuses 4 auf die Leiterplatte 8. Diese überträgt den Druck 66 auf den zweiten Endabschnitt 422 des Anschlusselements 42, wodurch eine druckkontaktierte, also kraftschlüssige, mechanische und auch elektrisch leitende Verbindung zwischen diesem zweiten Endabschnitt 422 und einer zweiten Leiterbahn 82 der Leiterplatte 8 ausgebildet wird.
  • Das jeweilige Anschlusselement 42 dient der Stromführung zwischen der zweiten Leiterbahn 82 der Leiterplatte 8 und dem Schaltungsträger 2. Durch die Druckeinleiteinrichtung 6 wird hierzu zwischen dem ersten Endabschnitt 420 des Anschlusselements 42 und der zugeordneten Kontaktfläche des Schaltungsträgers 2 ebenfalls eine druckkontaktierte, also kraftschlüssige, mechanische und auch elektrisch leitende Verbindung, ausgebildet.
  • Weiterhin wird durch die mechanische Kraftübertragung mittels des Anschlusselements 42 der Schaltungsträger 2 auf die Kühleinrichtung 9 gedrückt 68, wodurch diese kraftschlüssig mechanisch verbunden werden. Hierdurch wird eine hervorragende thermische Kopplung des Schaltungsträgers 2 und somit auch der Leistungshalbleiterbauelemente 7 mit der Kühleinrichtung 9 erzielt.
  • 10 und 11 zeigen ein erfindungsgemäße Anordnung bzw. Teile hiervon in dreidimensionaler Darstellung. In 10 dargestellt ist die Druckeinrichtung 5 mit einer metallischen Versteifungsstruktur, die hier als eine flächige Metallplatte 508 ausgebildet ist und in einer Aussparung des wie zu 9 beschriebenen aus Kunststoff ausgebildeten Grundkörpers 50 angeordnet ist. Durch diese Metallplatte 508 und damit auch durch eine Ausnehmung des ersten Grundkörpers 50 reichte eine Schraube 620 als Druckeinleiteinrichtung. Diese Schraube 620 reicht weiter durch die Ausnehmungen des Elastomerkörpers, vgl. 11, diejenigen der Leiterplatte 8 und des Gehäuses 4 samt nicht sichtbaren Schaltungsträger, vgl. 9, bis in die Kühleinrichtung 9.
  • 11 zeigt die Druckeinrichtung gemäß 10 in Explosionsdarstellung. Dargestellt ist der Grundkörper mit metallischer Versteifungsstruktur in Form einer flächigen Metallplatte 508, wie auch der mattenartig ausgebildete Elastomerkörper mit einer Mehrzahl von Druckkörpern und Verbindungskörpern zu zweiten Verbindungseinrichtungen des Grundkörpers.

Claims (11)

  1. Druckeinrichtung (5) für eine leistungselektronische Schalteinrichtung (1) mit einem flächig ausgedehnten starren Grundkörper (50) und einem einteiligen, elastisch verformbaren Elastomerkörper (52), wobei der Grundkörper (50) und der Elastomerkörper (52) kraft- oder formschlüssig und reversibel miteinander verbunden sind und wobei der Elastomerkörper (52) eine Mehrzahl von Druckkörpern (520, 522) aufweist, wobei die Druckkörper (520, 522), jeweils eine Druckfläche (560, 562) aufweisen, die dazu ausgebildet ist in Richtung weg von dem Grundkörper Druck auf die Schaltungseinrichtung auszuüben und wobei die Druckkörper (520, 522) des Elastomerkörpers (52) mittels Stegen (540) miteinander verbunden sind oder der Elastomerkörper mattenartig (542) mit hervorstehenden Druckkörpern (520, 522) ausgebildet ist.
  2. Druckeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Druckkörper (520, 522) des Elastomerkörpers Verbindungsabschnitte (524, 526) aufweisen, die mit korrespondierenden ersten Verbindungseinrichtungen (504, 506) des Grundkörpers eine kraft- oder formschlüssige Verbindung ausbilden.
  3. Druckeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Elastomerkörper Verbindungskörper (582) aufweist, die mit korrespondierenden zweiten Verbindungseinrichtungen (580) des Grundkörpers (50) eine kraft- oder formschlüssige Verbindung ausbilden.
  4. Druckeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (50) aus einem Isolierstoff, vorzugsweise einem hochtemperaturbeständigen, vorzugsweise thermoplastischen Kunststoff, insbesondere aus Polyphenylensulfid, oder aus einem Metallformkörper besteht und der Elastomerkörper (52) aus einem Elastomerwerkstoff, vorzugsweise einem Silikonelastomer oder einem Silikonkautschuk, insbesondere aus einem vernetzten Flüssig-Silikon, besteht.
  5. Druckeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (50) als Gehäuse (4) oder Gehäuseteil (40) eines Leistungshalbleitermoduls ausgebildet ist.
  6. Erste Leistungselektronische Schalteinrichtung (10) mit einer Druckeinrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Substrat (2) und mit einer Verbindungseinrichtung (3) wobei das Substrat (2) gegeneinander elektrisch isolierte Leiterbahnen (22) aufweist und ein Leistungshalbleiterbauelement (7), mit seiner ersten Hauptfläche, auf einer der Leiterbahnen (22) angeordnet und elektrisch leitend damit verbunden ist, wobei die Druckeinrichtung (5) jeweils mittels einer Druckfläche (560) eines der Druckkörper (520) auf einen ersten, der Druckeinrichtung zugewandten, Flächenabschnitt (360) der Verbindungseinrichtung (3) drückt, wobei dieser erste Flächenabschnitt (360) in Normalenrichtung (N) des Substrats (2) fluchtend zur Fläche (760) des Leistungshalbleiterbauelements (7) angeordnet ist.
  7. Erste Schalteinrichtung nach Anspruch 6, wobei die Verbindungseinrichtung (3) als Folienverbund mit einer elektrisch leitenden (30, 34) und einer elektrisch isolierenden Folie (32) ausgebildet ist, wobei die Schalteinrichtung mittels der Verbindungseinrichtung (3) intern schaltungsgerecht verbunden ist.
  8. Erste Schalteinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Druckfläche (560) des Druckkörpers (520) in Projektion in Normalenrichtung (N) des Substrats (2) vollständig innerhalb der Fläche (760) des Leistungshalbleiterbauelements (7) liegt.
  9. Erste Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Druckeinrichtung (5) mittels einer Druckfläche (562) eines weiteren Druckkörpers (522) auf einen zweiten, der Druckeinrichtung (5) zugewandten, Flächenabschnitt (362) der Verbindungseinrichtung (3) drückt, wobei dieser zweite Flächenabschnitt (362) in Projektion in Normalenrichtung (N) des Substrats (2) außerhalb der Flächen (760) aller Leistungshalbleiterbauelemente (7) angeordnet ist.
  10. Anordnung mit einer Druckeinrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer zweiten elektronischen Schalteinrichtung (12) mit einer Kühleinrichtung (9), mit einer Leiterplatte (8) und mit einer Druckeinleiteinrichtung (6) zur Druckverbindung dieser Komponenten, wobei die zweite Schalteinrichtung (12) als ein Leistungshalbleitermodul (4) ausgebildet ist und wobei die Druckeinleiteinrichtung (6) die Druckkörper (520, 522) der Druckeinrichtung (5) derart auf die Leiterplatte (8) drückt, dass die Leiterplatte (8) auf Anschlusselemente (42) des Leistungshalbleitermoduls (4) gedrückt wird und diese somit elektrisch leitend mit der Leiterplatte (2) verbindet und dass weiterhin das Leistungshalbleitermodul (4) auf die Kühleinrichtung (9) gedrückt wird und das Leistungshalbleitermodul (4) somit thermisch leitend mit der Kühleinrichtung (9) verbunden wird.
  11. Druckeinrichtung nach Anspruch 10, wobei zwischen dem Leistungshalbleitermodul (2) und der Kühleinrichtung (9) eine wärmeleitende Schicht (900) insbesondere mit einer Dicke von weniger als 20µm, insbesondere von weniger als 10µm, insbesondere von weniger als 5µm angeordnet ist.
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