DE102020102599A1 - Anordnung und Verfahren zum elektrischen Verbinden einer ersten Kontaktfläche eines ersten elektrischen Bauteils mit einer zweiten Kontaktfläche eines zweiten elektrischen Bauteils sowie Hochvoltheizer-Vorrichtung für ein Fahrzeug - Google Patents

Anordnung und Verfahren zum elektrischen Verbinden einer ersten Kontaktfläche eines ersten elektrischen Bauteils mit einer zweiten Kontaktfläche eines zweiten elektrischen Bauteils sowie Hochvoltheizer-Vorrichtung für ein Fahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum elektrischen Verbinden einer ersten Kontaktfläche (5) eines ersten elektrischen Bauteils (2) mit einer zweiten Kontaktfläche (6) eines zweiten elektrischen Bauteils (3), wobei zwischen der ersten (5)und der zweiten Kontaktfläche (6) ein flächiges Vermittlungselement (4) angeordnet ist. Dabei ist ferner das flächige Vermittlungselement (4) elektrisch leitfähig ausgebildet und so angeordnet, dass es flächig an der ersten (5) und zweiten Kontaktfläche (6) anliegt. Dabei ist ferner ein Druckelement (8) so angeordnet, dass es einen Anpressdruck auf die erste (5) und zweite Kontaktfläche (6) ausübt. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum elektrischen Verbinden einer ersten Kontaktfläche (5) eines ersten elektrischen Bauteils (2) mit einer zweiten Kontaktfläche (6) eines zweiten elektrischen Bauteils (3). Sie betrifft zudem eine Hochvoltheizer-Vorrichtung (1) für ein Fahrzeug.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum elektrischen Verbinden einer ersten Kontaktfläche eines ersten elektrischen Bauteils mit einer zweiten Kontaktfläche eines zweiten elektrischen Bauteils. Sie betrifft ferner ein Verfahren zum elektrischen Verbinden einer ersten Kontaktfläche eines ersten elektrischen Bauteils mit einer zweiten Kontaktfläche eines zweiten elektrischen Bauteils. Sie betrifft außerdem eine Hochvoltheizer-Vorrichtung für ein Fahrzeug.
  • Ein herkömmliches Kontaktierungsverfahren beziehungsweise Verbindungsverfahren für elektrische Bauteile, beispielsweise ein Schaltelement und ein Heizelement einer Hochvoltheizer-Vorrichtung, umfasst zunächst das Aufbringen eines thermisch gespritzten Cu-Pads auf eines der Elemente mit einem nachgelagerten Verschrauben eines Stanzgitters auf dem anderen Element. Die Kupferfahnen des Stanzgitters werden im sich daran anschließenden Prozessschritt mit den Cu-Pads mithilfe eines Lasers verschweißt.
  • Um das Laserschweißen durchzuführen, muss eine aufwendige Pad-Maskierung mit einer Silikondichtung verwendet werden, um Overspray zu vermeiden. Zusätzlich müssen die Cu-Pads eine gewisse Dicke aufweisen, um die Einschweißtiefe abzusichern, das heißt, es muss verhältnismäßig viel Material für kleine Pads verwendet werden. Darüber hinaus ist bei dem Laserschweißprozess das Einkoppeln des Laserstrahls besonders in Kupfer mit Schwierigkeiten behaftet ist, insbesondere bedingt durch den hohen Reflexionsgrad von Cu. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens ist, dass ein zusätzliches Stanzgitter mit den entsprechenden Schrauben eingesetzt werden muss, um diese Art der Kontaktierung durchzuführen.
  • Ferner ist es bekannt, zwei Elemente durch Löten zu verbinden, wobei dies hauptsächlich als etabliertes Kontaktverfahren zum Verbinden von IGBT (insulated-gate bipolar transistor, Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode), Leistungselektronik, Kupferlitzen oder -bändern auf metallisierten Kupferkontaktflächen eingesetzt wird.
  • Hierbei ist vorzugsweise der Bipolartransistor ein Halbleiterbauelement, das in der Leistungselektronik verwendet wird, da es Vorteile des Bipolartransistors, etwa gutes Durchlassverhalten, hohe Sperrspannung und Robustheit, und Vorteile eines Feldeffekttransistors, insbesondere die nahezu leistungslose Ansteuerung, vereinigt.
  • Beim Löten werden üblicherweise bleifreie Weichlote verwendet, welche zinnhaltig sind. Dies führt zur Versprödung der Lötstelle über ihre Lebensdauer. Ein zusätzlicher Nachteil sind durch Gleichstrom bedingte Kriechprozesse, etwa bedingt durch Flussmittelzusätze im Lot, die zu Kurzschlüssen führen können.
  • Ferner führen das sogenannte Hartlötverfahren sowie das sogenannte Mikrowiderstandsschweißen mit oder ohne Zusatzwerkstoffe prozessbedingt zu einem hohen thermischen Energieeintrag, was den Schichtverbund eines Heizelements und/oder eines Schaltelements negativ beeinträchtigt, insbesondere durch Beschädigungen oder Rissbildung.
  • Im Allgemeinen muss beim Löten auf eine hohe Prozessgenauigkeit geachtet werden, insbesondere bei der Materialzufuhr und beim Einbringen von Wärme, da es sonst zu schwachen Lötverbindungen kommen kann, die unter stetiger Belastung ausfallen können.
  • Darüber hinaus werden für das Löten ebenfalls Kontakt-Pads benötigt, um eine Lötverbindung mit zum Beispiel einem Heizleiter beziehungsweise einem Heizelement herstellen zu können. Das bedingt wiederum hohe Kosten für dieses Kontaktierungsverfahren, etwa aufgrund teurer Anlagen und Kontakt-Pads sowie aufgrund des Maskierungsaufwands.
  • Im Lichte der obigen Ausführungen ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung und ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Hochvoltheizer-Vorrichtung für ein Fahrzeug bereitzustellen, die eine kosteneffiziente und zuverlässige Fertigung erlauben und eine gute Kontaktierung der elektrischen Bauteile gewährleisten. Dabei sollen zudem die Lebensdauer und Haltbarkeit der zu erstellenden Verbindung erhöht werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung, ein Verfahren und eine Hochvoltheizer-Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Bei der erfindungsgemäßen Anordnung zum elektrischen Verbinden einer ersten Kontaktfläche eines ersten elektrischen Bauteils mit einer zweiten Kontaktfläche eines zweiten elektrischen Bauteils ist zwischen der ersten und der zweiten Kontaktfläche ein flächiges Vermittlungselement angeordnet. Dabei ist das flächige Vermittlungselement elektrisch leitfähig ausgebildet. Es ist ferner so angeordnet, dass es flächig an der ersten und zweiten Kontaktfläche anliegt. Dabei ist ferner ein Druckelement so angeordnet, dass es einen Anpressdruck auf die erste und zweite Kontaktfläche ausübt. Insbesondere wird hierdurch das Vermittlungselement zwischen der ersten und zweiten Kontaktfläche eingeklemmt.
  • Die elektrische Verbindung kann durch Verwenden des Vermittlungselements besonders zuverlässig und robust ausgestaltet werden, wobei sie zudem besonders einfach und kosteneffizient hergestellt werden kann.
  • Die Kontaktflächen umfassen insbesondere jeweils einen flächigen Teilabschnitt eines elektrischen Bauteils, welcher zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zu dem jeweils anderen elektrischen Bauteil verwendet werden kann. Ein solcher flächiger Teilabschnitt ist etwa eine Fläche auf einem Teilelement, die vorzugsweise zur besseren elektrischen Leitfähigkeit mit Kupfer versehen ist. Vorzugsweise ist ein flächiger Teilabschnitt als Kontakt-Pad ausgebildet, das sich insbesondere von der Oberfläche des übrigen Teilelements absetzen beziehungsweise abheben kann.
  • Die Kontaktflächen sind dabei insbesondere so ausgebildet, dass sie zumindest abschnittsweise eben verlaufen und so zueinander angeordnet werden können, dass ein flächiger Kontaktbereich gebildet wird. Dieser Kontaktbereich kann etwa zumindest eine Fläche eines Kreises mit 1 mm Durchmesser aufweisen .
    Bei der Anordnung wird in diesem Kontaktbereich das Vermittlungselement so angeordnet, dass es mit den Kontaktflächen beider elektrischer Bauteile in Kontakt steht. Insbesondere liegen die beiden gegenüberliegenden Flächen des Vermittlungselements an jeweils einer Kontaktfläche an. Nun kann ein elektrischer Strom zwischen den Kontaktflächen durch das Vermittlungselement fließen. Ferner kann ein Wärmefluss durch das Vermittlungselement geleitet werden.
  • Bei einer Ausbildung der erfindungsgemäßen Anordnung umfasst die erste und/oder zweite Kontaktfläche Metall, insbesondere Kupfer, Nickel oder NiCr. Dadurch können vorteilhafterweise besonders gute Oberflächen zur Kontaktierung genutzt werden.
  • Bei einer weiteren Ausbildung umfasst das flächige Vermittlungselement Graphit. Dabei ist das flächige Vermittlungselement insbesondere als Graphit-Folie oder Graphit-Pad ausgebildet. Graphit verfügt vorteilhaftweise über besonders gute elektrische und thermische Eigenschaften, die das Herstellen einer besonders guten Verbindung ermöglichen. Graphit-Pads werden in verschiedener Weise angeboten, etwa als S900 von Kerafol oder die von der THORA Elektronik GmbH angebotenen Graphit-Pads. Bei weiteren Ausbildungen kann das Vermittlungselement andere geeignete Materialien umfassen oder aus ihnen gebildet sein.
  • Das Vermittlungselement ist insbesondere als Festkörper ausgebildet, das heißt, es wird nicht beispielweise in flüssiger Form aufgebracht. Vorzugsweise ist das Vermittlungselement für Hochtemperaturanwendungen geeignet, vorzugsweise bis +125°C, wobei wiederum Graphit besonders gut geeignet ist.
  • Bei einer Weiterbildung weist das flächige Vermittlungselement eine Dicke von 0,2 mm bis 0,8 mm, bevorzugt etwa 0,5 mm, auf. Dadurch kann das Vermittlungselement vorteilhaftweise gut bearbeitet und positioniert werden, während andererseits eine besonders gute elektrische und thermische Kontaktierung erreicht wird.
  • Das Vermittlungselement ist insbesondere dünn und flächig ausgebildet, das heißt, es weist eine Flächenerstreckung auf, wobei die Erstreckung in zwei Raumrichtungen wesentlich größer ist als die Dicke des Vermittlungselements, das heißt seine Erstreckung verläuft senkrecht zu der Flächenerstreckung. Insbesondere weist das Vermittlungselement in die Richtungen seiner Flächenerstreckung zumindest eine Breite von 0,5 mm, bevorzugt zumindest 4 mm, auf.
  • Die Dicke des Vermittlungselements und insbesondere der Anpressdruck sowie eine Kompressibilität des Vermittlungselements können so gebildet sein, dass ein Verbindungsspalt mit einer bestimmten Spaltbreite zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Bauteil gebildet wird. Ferner kann ein Abstandshalter so zwischen dem ersten und zweiten elektrischen Bauteil, insbesondere zwischen der ersten und zweiten Kontaktfläche, angeordnet sein, dass der Verbindungsspalt mit vorgegebener Spaltbreite erhalten wird. Der Verbindungsspalt kann beispielsweise einem Abstand von 100 - 200 µm zwischen den elektrischen Bauteilen entsprechen.
  • Bei einer Ausbildung ist das flächige Vermittlungselement so angeordnet, dass es bei der ersten und der zweiten Kontaktfläche eine Fläche von zumindest 5x5 mm bedeckt. Dadurch kann vorteilhafterweise ein im Bereich von Heizvorrichtungen relevanter Stromfluss übertragen werden.
  • Die bedeckte Fläche ist insbesondere so gebildet, dass ein Strom von 10 A sicher zwischen den Kontaktflächen übertragbar ist, was etwa durch eine Fläche von zumindest 5x5 mm erreicht wird. Insbesondere kommt es dabei zu keiner Erwärmung des Vermittlungselements über eine bestimmte Temperaturschwelle hinaus, um eine thermische oder anderweitige Beschädigung des Vermittlungselements durch den Strom zu vermeiden.
  • Durch das Verbinden gemäß der vorliegenden Erfindung könne zum einen die Kontakte eines Heizelements und eines Schaltelements mechanisch zueinander fixiert werden und zum anderen kann beispielsweise eine elektrische Verbindung für Ströme bis 10 A und Spannungen bis 830 V DC im Temperaturbereich von -40°C bis +125°C sichergestellt werden.
  • Bei einer weiteren Ausbildung stehen das erste und das zweite elektrische Bauteil in wärmeleitender Verbindung. Insbesondere ist dabei das Vermittlungselement zum Übertagen eines thermischen Flusses zwischen den Kontaktflächen geeignet. Dadurch kann vorteilhafterweise Wärme eines elektrischen Bauteils abgeführt werden.
  • Die Wärmeleitung kann über das Vermittlungselement erfolgen, wobei wiederum Graphit besonders günstige Wärmeleiteigenschaften aufweist. Eine Wärmeleitung kann ferner durch direktes Anliegen der elektrischen Bauteile aneinander erfolgen oder über einen Verbindungsspalt einer geeigneten, geringen Breite. Ferner können alternativ oder zusätzlich weitere Elemente zur thermischen Kontaktierung vorgesehen sein.
  • Bei einer Weiterbildung umfasst das Druckelement ein Federelement. Dadurch kann der Anpressdruck vorteilhafterweise besonders einfach eingestellt und gezielt an bestimmten Bereichen angelegt werden. Beispielweise kann ein Federelement eine Kraft von zumindest 10 N auf die Fläche des Vermittlungselements ausüben.
  • Bei der Anordnung können die Kontaktflächen unmittelbar an den Flächen des Vermittlungselements anliegen; insbesondere kommt es so zum direkten Kontakt zwischen dem Material des Vermittlungselements, etwa Graphit, und dem Material der Kontaktflächen, etwa Cu, NiCr, einem anderen Metall oder einem anderen Material. Ferner kann zwischen dem Vermittlungselement und zumindest einer Kontaktfläche ein weiteres Element vorgesehen sein. Es kann etwa vorgesehen sein, dass eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Kontaktflächen hergestellt wird, etwa durch zusätzlich aufgebrachten Klebstoff. Hierdurch wird insbesondere das Vermittlungselement relativ zu der ersten und/oder zweiten Kontaktfläche positioniert und gegen Verrutschen gegenüber der gewünschten Position gehalten. Es kann beispielsweise ein metallgefüllter und/oder einkomponentiger elektrisch leitfähiger Klebstoff verwendet werden, der ferner einen latenten Härter auf Basis hochwertiger Epoxidharze umfasst. Ferner kann eine metallgefüllte, elektrisch leitfähige Paste vorgesehen sein.
  • Bei einer Ausbildung umfassen das erste und zweite elektrische Bauteil ein elektrisch leitendes Heizelement und ein elektrisch leitendes Schaltelement, insbesondere eine Platine mit zumindest einem IGBT oder eine Leistungselektronik. Durch die Anordnung wird dadurch vorteilhafterweise eine besonders gute Kontaktierung zentraler Elemente einer Heizvorrichtung erreicht.
  • Beispielsweise kann die Anordnung so gebildet sein, dass Wärme von dem ersten elektrischen Bauteil, insbesondere einem damit verbundenen IGBT oder einer Leistungselektronik, an das zweite elektrische Bauteil, insbesondere ein Heizelement oder ein Heizleiter, übertragbar ist und ein Kühlen der Leistungselektronik während des Betriebs des ersten und zweiten elektrischen Bauteils erfolgen kann.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum elektrischen Verbinden einer ersten Kontaktfläche eines ersten elektrischen Bauteils mit einer zweiten Kontaktfläche eines zweiten elektrischen Bauteils wird ein flächiges Vermittlungselement so an der ersten Kontaktfläche angeordnet, dass es flächig an der ersten Kontaktfläche anliegt. Die zweite Kontaktfläche wird so positioniert, dass sie ebenfalls flächig an dem Vermittlungselement anliegt, und ein Druckelement wird so angeordnet, dass es einen Anpressdruck auf die erste und zweite Kontaktfläche ausübt. Insbesondere klemmt das Druckelement das Vermittlungselement zwischen der ersten und zweiten Kontaktfläche ein. Die Rollen des ersten und zweiten elektrischen Bauteils beziehungsweise der ersten und zweiten Kontaktfläche können dabei auch vertauscht werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere dazu eingerichtet, die erfindungsgemäße Anordnung herzustellen. Es weist daher die gleichen Vorteile auf wie die oben erläuterte Anordnung.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden vorteilhafterweise die Prozessschritte gegenüber bekannten Laserschweißverfahren von sechs auf drei reduziert. Dadurch können im Vergleich zum Stand der Technik Kosten gespart werden, insbesondere da weder Stanzgitter, noch eine Fixierung der Stanzgitter, noch Pads erforderlich sind und kein Maskierungsaufwand entsteht.
  • Die erfindungsgemäße Hochvoltheizer-Vorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Plug-In-Hybridfahrzeug, ein Elektrofahrzeug oder ein brennstoffbetriebes Fahrzeug, umfasst eine Anordnung zum elektrischen Verbinden einer ersten Kontaktfläche eines ersten elektrischen Bauteils mit einer zweiten Kontaktfläche eines zweiten elektrischen Bauteils gemäß dieser Beschreibung.
  • Bei der Erfindung kann etwa eine Platine mit Schaltelementen, zum Beispiel IGBTs, mittels Graphit-Pads oder Graphitfolien direkt mit einem Heizleiter verbunden werden. Dabei befinden sich etwa an der Unterseite einer solchen Platine Kontaktflächen, die mit entsprechenden Kontaktflächen des Heizleiters verbunden werden.
  • Die Graphit-Pads oder Graphitfolien können je nach Anwendung, etwa für hohen Strom, hohe Spannung und eine Dauerbelastung, ausgewählt werden, wobei insbesondere im Vergleich zu bleifreien Loten eine Degeneration und Korrosion im Bereich der Verbindung vermieden wird. Es kann eine einfache, automatisierte Montage implementiert werden, bei der Graphit-Pads zwischen eine Kupferoberfläche einer Platine und einen Heizkern geklemmt werden, um die elektrische Verbindung zu erreichen. Zusätzlich kann hierbei eine vorteilhafte thermische Verbindung erreicht werden, um Wärme von der Platine abzuführen.
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen schematisch:
    • 1 eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Hochvoltheizer-Vorrichtung;
    • 2 eine Draufsicht auf ein Schaltelement eines weiteren Ausführungsbeispiels der Hochvoltheizer-Vorrichtung; und
    • 3 einen schematisiert dargestellten Ablauf eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Gegenstände verwendet.
  • Mit Bezug zu 1 wird eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Hochvoltheizer-Vorrichtung erläutert.
  • Die Hochvoltheizer-Vorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel ist für Plug-In-Hybridfahrzeuge und/oder für Elektrofahrzeuge und/oder für brennstoffbetriebe Fahrzeuge ausgebildet. Bei weiteren Ausführungsbeispielen können Hochvoltheizer-Vorrichtungen 1 für weitere Fahrzeugtypen vorgesehen sein.
  • Die Hochvoltheizer-Vorrichtung 1 umfasst ein elektrisch leitendes Heizelement 2 mit einem flächigen Teilabschnitt 5 und ein elektrisch leitendes Schaltelement 3, insbesondere eine Platine mit zumindest einem IGBT oder eine Leistungselektronik, mit einem flächigen Teilabschnitt 6.
  • Hierbei ist der flächige Teilabschnitt 6 des Schaltelements 3 zur besseren elektrischen Leitfähigkeit mit Kupfer versehen und als Kontakt-Pad ausgebildet, das sich von der Oberfläche des übrigen Teilelements beziehungsweise des Schaltelements absetzt beziehungsweise abhebt. Bei dem Ausführungsbeispiel weist das Heizelement 2 eine Oberfläche aus Metall, auf, insbesondere NiCr. Die Oberfläche kann in weiteren Ausführungsbeispielen anders gebildet sein, etwa umfassend Kupfer, Nickel, Chrom, und/oder Graphit.
  • Des Weiteren ist zwischen den beiden flächigen Teilabschnitte 5, 6 ein Vermittlungselement 4 angeordnet und verbindet die flächigen Teilabschnitte 5, 6 elektrisch leitend miteinander. Hierbei ist das Vermittlungselement 4 als Graphit-Pad 4 ausgebildet. Die Dicke des Graphit-Pads 4 beträgt bei dem Ausführungsbeispiel 0,5 mm.
  • Bei weiteren Ausführungsbeispielen ist das Vermittlungselement 4 mittels eines elektrisch leitfähigen Klebstoffs oder einer elektrisch leitfähigen Paste im Bereich zumindest eines der flächigen Teilabschnitte 5, 6 festgeklebt.
  • Ferner ist ein durch die Pfeile 8 angedeutetes Druckelement vorgesehen, das von zumindest einer Seite einen Druck auf die über das Vermittlungselement 4 verbundenen Kontaktflächen 5, 6 und das dazwischen angeordnete Vermittlungselement 4 ausübt und das Graphit-Pad 4 einklemmt. Bei dem Ausführungsbeispiel ist das Druckelement 8 als Federeinheit ausgebildet, die entsprechend dem zu erreichenden Druck vorgespannt ist und im Bereich der Kontaktflächen 5, 6 auf das Heizelement 2 und/oder die Platine 3 wirkt.
  • Wie in 1 zu erkennen, stellt das Vermittlungselement 4 als zusammenhängendes Volumen eine elektrische und thermische Verbindung zwischen den beiden flächigen Teilabschnitten 5, 6 her. Hierbei weisen das Heizelement 2 und das Schaltelement 3 einen Abstand zueinander auf, der insbesondere von einem Verbindungsspalt 7, von etwa 100 - 200 µm Breite gebildet wird.
  • Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann ferner zwischen dem Heizelement 2 und dem Schaltelement 3 ein Abstandshalter (nicht dargestellt) angeordnet sein, um den definierten Verbindungsspalt 7 von 100 - 200 µm zu gewährleisten, wobei der Abstandshalter 8 insbesondere an dem Schaltelement 3 angeordnet sein kann.
  • Mit Bezug zu den 2 und 3 wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert.
  • 2 zeigt eine Draufsicht auf die dem Heizelement 2 zugewandte Seite eines Schaltelements 3. Kontaktpads 9 zeigen die Positionen an, bei denen Leistungsschaltelemente, bei diesem Ausführungsbeispiel IGBT-Elemente, angeordnet sind. Ferner weist das Schaltelement 3 Kontaktflächen 6 auf, die mit Kupferpads versehen und flach ausgebildet sind.
  • In einem ersten Schritt S1 wird, zum Erhalten der oben bereits mit Bezug zu 1 erläuterten Anordnung, zwischen dem Schaltelement 3 und dem Heizelement 2, mit dem das Schaltelement 3 elektrisch und thermisch verbunden werden soll, das Vermittlungselement 4 angeordnet. Bei dem Ausführungsbeispiel werden dabei Stücke aus Graphitfolie so gebildet, dass sie in ihren Abmessungen den gewünschten Graphit-Pads 4 entsprechen, bei dem Ausführungsbeispiel Quadrate mit den Kantenlängen 5x5 mm.
  • Die so erhaltenen Graphit-Pads werden auf das Schaltelement 3 gelegt. In einem weiteren Schritt S2 wird das Heizelement 2 so über dem Schaltelement 3 mit den Graphit-Pads 4 positioniert, dass beim Auflegen des Heizelements 2 die Graphit-Pads 4 korrekt gegenüber den entsprechenden Kontaktflächen 5 des Heizelements 2 positioniert sind. Bei den Abmessungen sowie bei der Positionierung der Graphit-Pads 4 ist darauf zu achten, dass sich diese lediglich über die designierten Kontaktflächen 5, 6 des Heizelements 2 beziehungsweise des Schaltelements 3 erstrecken und keine elektrisch leitende Verbindung zu ungewünschten Bereichen hergestellt wird, was gegebenenfalls zu einem Kurzschluss führen könnte.
  • Zum klemmweisen Verbinden der Anordnung von Heizelement 2, Vermittlungselement 4 und Schaltelement 3 wird in einem Schritt S3 das Druckelement 8 angebracht, etwa eine Klemme. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann die Klemmverbindung auf andere Weise hergestellt werden oder es kann eine andere, nicht geklemmte Verbindung genutzt werden.
  • Das Zusammensetzen der Anordnung kann bei einem weiteren Ausführungsbeispiel auch umgekehrt so erfolgen, dass die Graphit-Pads 4 auf das Heizelement 2 aufgelegt werden, wobei anschließend das Schaltelement 3 aufgelegt und mittels des Druckelements 8 gesichert wird.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Hochvoltheizer-Vorrichtung
    2
    elektrisches Bauteil; Heizelement
    3
    elektrisches Bauteil; Schaltelement; Platine
    4
    Vermittlungselement; Graphit-Pad
    5
    Kontaktfläche; flächiger Teilabschnitt
    6
    Kontaktfläche; flächiger Teilabschnitt
    7
    Verbindungsspalt
    8
    Druckelement; Pfeile
    9
    Kontaktpad
    S1, S2, S3
    Schritt

Claims (10)

  1. Anordnung zum elektrischen Verbinden einer ersten Kontaktfläche (5) eines ersten elektrischen Bauteils (2) mit einer zweiten Kontaktfläche (6) eines zweiten elektrischen Bauteils (3); wobei zwischen der ersten (5)und der zweiten Kontaktfläche (6) ein flächiges Vermittlungselement (4) angeordnet ist; wobei das flächige Vermittlungselement (4) elektrisch leitfähig ausgebildet und so angeordnet ist, dass es flächig an der ersten (5) und zweiten Kontaktfläche (6) anliegt; wobei ferner ein Druckelement (8) so angeordnet ist, dass es einen Anpressdruck auf die erste (5) und zweite Kontaktfläche (6) ausübt.
  2. Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (5) und/oder zweite Kontaktfläche (6) Metall, insbesondere Kupfer, Nickel oder NiCr, umfasst.
  3. Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Vermittlungselement (4) Graphit umfasst; und insbesondere als Graphit-Folie oder Graphit-Pad (4) ausgebildet ist.
  4. Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Vermittlungselement (4) eine Dicke von 0,2 mm bis 0,8 mm, bevorzugt etwa 0,5 mm, aufweist.
  5. Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wobei das flächige Vermittlungselement (4) so angeordnet ist, dass es bei dem ersten (5) und der zweiten Kontaktfläche (6) eine Fläche von zumindest 5x5 mm bedeckt.
  6. Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste (2) und das zweite elektrische Bauteil (3) in wärmeleitender Verbindung stehen.
  7. Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (8) ein Federelement umfasst.
  8. Anordnung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste (2) und zweite elektrische Bauteil (3) ein elektrisch leitendes Heizelement (2) und ein elektrisch leitendes Schaltelement (3), insbesondere eine Platine (3) mit zumindest einem IGBT oder eine Leistungselektronik, umfassen.
  9. Verfahren zum elektrischen Verbinden einer ersten Kontaktfläche (5) eines ersten elektrischen Bauteils (2) mit einer zweiten Kontaktfläche (6) eines zweiten elektrischen Bauteils (3); wobei ein flächiges Vermittlungselement (4) so an der ersten Kontaktfläche (5) angeordnet wird, dass es flächig an der ersten Kontaktfläche (5) anliegt; die zweite Kontaktfläche (6) so positioniert wird, dass sie ebenfalls flächig an dem Vermittlungselement (4) anliegt; und ein Druckelement (8) so angeordnet wird, dass es einen Anpressdruck auf die erste (5) und zweite Kontaktfläche (6) ausübt.
  10. Hochvoltheizer-Vorrichtung (1) für ein Fahrzeug, insbesondere ein Plug-In-Hybridfahrzeug, ein Elektrofahrzeug oder ein brennstoffbetriebes Fahrzeug, umfassend eine Anordnung zum elektrischen Verbinden einer ersten Kontaktfläche (5) eines ersten elektrischen Bauteils (2) mit einer zweiten Kontaktfläche (6) eines zweiten elektrischen Bauteils (3) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche
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Citations (5)

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