DE102020124626A1

DE102020124626A1 - Kondensator und elektronikmoduleinheit mit niederinduktiven anschlussfunktionalitäten

Info

Publication number: DE102020124626A1
Application number: DE102020124626.9A
Authority: DE
Inventors: Tomas Manuel Reiter; Karl Niklas
Original assignee: Infineon Technologies AG; TDK Electronics AG
Current assignee: Infineon Technologies AG; TDK Electronics AG
Priority date: 2019-10-16
Filing date: 2020-09-22
Publication date: 2021-04-22
Also published as: US10998132B1; CN112951605A; US20210118613A1; CN112951605B

Abstract

Ein Kondensator umfasst ein elektrisch isolierendes Gehäuse, das ein Innenvolumen umschließt, erste und zweite leitende Anschlusspads, die jeweils als von außen zugängliche elektrische Kontaktstellen zu internen Elektroden des Kondensators, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, konfiguriert sind, und ein aktives Kondensatordielektrikum, das innerhalb des Gehäuses angeordnet und als dielektrisches Medium zwischen den internen Elektroden konfiguriert ist, wobei das erste leitende Anschlusspad eine erste planare Kontaktfläche aufweist, die im Wesentlichen parallel zu einer ersten Seitenwand des Gehäuses ist, wobei das zweite leitende Anschlusspad eine zweite planare Kontaktfläche aufweist, die im Wesentlichen parallel zu der ersten Seitenwand ist, wobei die erste und die zweite planare Kontaktfläche in einer Richtung, die orthogonal zu der ersten Seitenwand ist, gegeneinander versetzt sind.

Description

TECHNISCHER BEREICH
Ausführungsformen dieser Erfindung beziehen sich im Allgemeinen auf elektronische Einheiten und insbesondere auf elektrische Verbindungen zwischen einem Elektronikmodul und einem modularen Kondensator.
HINTERGRUND
Verbraucher- und industrielle Leistungsanwendungen wie Leistungsumwandlungs- und Automobilanwendungen verwenden Leistungshalbleiter-Schaltbauelemente zur Steuerung großer Spannungen und/oder Ströme im Zusammenhang mit diesen Anwendungen. Zum Beispiel werden Leistungshalbleiterschalter üblicherweise zur Steuerung von Spannungen in der Größenordnung von 50 V (Volt), 100 V, 500 V oder mehr und/oder zur Steuerung von Strömen in der Größenordnung von 1 A (Ampere), 10 A, 100 A, 400 A oder mehr verwendet. Zu den beispielhaften Halbleiterschaltgeräten, die in diesem Zusammenhang häufig eingesetzt werden, gehören Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs), Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs), Sperrschicht-Feldeffekttransistoren (JFETs), Dioden usw.
Eine Schaltkreistopologie für Leistungsschalter, die üblicherweise in Leistungswandlern wie Gleichstrom-/Gleichstromwandlern, Wechselstrom-/Wechselstromwandlern und Wechselstrom-/Gleichstrom-Leistungswandlern verwendet wird, ist eine Halbbrückenschaltung. Eine Halbbrückenschaltung umfasst zwei in Reihe geschaltete Schalter und einen Kondensator, der parallel zu den beiden in Reihe geschalteten Schaltern geschaltet ist. Die Spannungsumwandlung erfolgt durch schnelles Schalten der Schalter. Eine induktive Last am Ausgang der Halbbrücke wird durch die angelegten Spannungen geladen/entladen. Der Kondensator hält eine stabile Betriebsspannung über die Halbbrücke während der Schaltvorgänge der einzelnen Schalter aufrecht.
KURZFASSUNG
Ein Kondensator wird offenbart. Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Kondensator ein elektrisch isolierendes Gehäuse, das ein Innenvolumen umschließt, erste und zweite leitende Anschlusspads, die jeweils als von außen zugängliche elektrische Kontaktstellen zu internen Elektroden des Kondensators, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, konfiguriert sind, und ein aktives Kondensatordielektrikum, das innerhalb des Gehäuses angeordnet und als dielektrisches Medium zwischen den internen Elektroden konfiguriert ist, das erste leitende Anschlusspad eine erste planare Kontaktfläche umfasst, die im Wesentlichen parallel zu einer ersten Seitenwand des Gehäuses ist, das zweite leitende Anschlusspad eine zweite planare Kontaktfläche umfasst, die im Wesentlichen parallel zu der ersten Seitenwand ist, und die erste und die zweite planare Kontaktfläche in einer Richtung, die orthogonal zu der ersten Seitenwand ist, gegeneinander versetzt sind.
Getrennt oder in Kombination umfasst der Kondensator ferner ein inaktives Material, das zwischen den Unterseiten der ersten und zweiten leitenden Anschlusspads und dem aktiven Kondensatordielektrikum angeordnet ist, wobei die Unterseiten der ersten und zweiten leitenden Anschlusspads der jeweiligen ersten und zweiten planaren Kontaktfläche gegenüberliegen und das inaktive Material nicht wesentlich zur Kapazität des Kondensators beiträgt.
Getrennt oder in Kombination umfasst das inaktive Material ein thermisch isolierendes Material, und das inaktive Material ist als eine thermisch isolierende Barriere zwischen den Unterseiten der ersten und zweiten leitenden Anschlusspads und dem aktiven Kondensatordielektrikum konfiguriert.
Getrennt oder in Kombination umfasst das inaktive Material ein elastisches Material, und das inaktive Material ist mechanisch zwischen den Unterseiten der ersten und zweiten leitenden Anschlusspads und dem aktiven Kondensatordielektrikum gekoppelt.
Getrennt oder in Kombination umfasst der Kondensator einen Luftspalt, der zwischen den Unterseiten der ersten und zweiten leitenden Anschlusspads und dem aktiven Kondensatordielektrikum angeordnet ist.
Getrennt oder in Kombination umfasst das Gehäuse eine zweite Seitenwand, die sich mit der ersten Seitenwand in einem nicht-parallelen Winkel schneidet, der Kondensator umfasst ferner dritte und vierte leitende Anschlusspads, die jeweils als von außen zugängliche elektrische Kontaktstellen zu den internen Elektroden des Kondensators, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, konfiguriert sind, das dritte leitende Anschlusspad weist eine erste planare Kontaktfläche auf, die im Wesentlichen parallel zur zweiten Seitenwand ist, das vierte leitende Anschlusspad weist eine vierte planare Kontaktfläche auf, die im Wesentlichen parallel zur zweiten Seitenwand ist, und die erste und die zweite planare Kontaktfläche sind voneinander in einer Richtung versetzt, die orthogonal zur zweiten Seitenwand ist.
Getrennt oder in Kombination umfasst der Kondensator einen ersten kontinuierlichen Metallbereich, der den Schnittpunkt zwischen der ersten und der zweiten Seitenwand umhüllt und die erste und die dritte planare Kontaktfläche umfasst, und einen zweiten kontinuierlichen Metallbereich, der den Schnittpunkt zwischen der ersten und der zweiten Seitenwand umhüllt und die zweite und die vierte planare Kontaktfläche umfasst.
Getrennt oder in Kombination überlappen Teile des ersten und zweiten kontinuierlichen Metallbereichs direkt miteinander.
Getrennt oder in Kombination umfasst der erste kontinuierliche Bereich einen ersten, zweiten und dritten Abschnitt, wobei der erste und zweite Abschnitt eine winklige Überschneidung miteinander bilden, der zweite und dritte Abschnitt eine winklige Überschneidung miteinander bilden, der zweite kontinuierliche Bereich umfasst einen vierten, fünften und sechsten Abschnitt, wobei der vierte und fünfte Abschnitt eine winklige Überschneidung miteinander bilden, der fünfte und sechste Abschnitt eine winklige Überschneidung miteinander bilden, der erste Abschnitt den vierten Abschnitt überlappt, der zweite Abschnitt den fünften Abschnitt überlappt und der dritte Abschnitt den sechsten Abschnitt überlappt.
Eine Einheit wird offenbart. Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Einheit ein Elektronikmodul, das ein elektrisch isolierendes Substrat, eine Vielzahl von auf dem Substrat montierten elektronischen Komponenten und erste und zweite Verbindungslaschen umfasst, die jeweils mit einem oder mehreren Anschlüssen der einen oder mehreren elektronischen Komponenten verbunden sind, wobei die ersten und zweiten Verbindungslaschen jeweils einen planaren Basisabschnitt und einen planaren Laschenabschnitt umfassen, die planaren Basisabschnitte der ersten und zweiten Verbindungslaschen einander direkt überlappen und die planaren Laschenabschnitte der ersten und zweiten Verbindungslaschen seitlich voneinander beabstandet sind und über eine Außenkantenseite des Moduls hinausragen. Die Einheit umfasst ferner einen modularen Kondensator, der ein elektrisch isolierendes Gehäuse umfasst, das ein Innenvolumen umschließt, sowie Anschlusspads, die als von außen zugängliche elektrische Kontaktstellen zu internen Elektroden des Kondensators, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, konfiguriert sind. Der modulare Kondensator ist mit den ersten und zweiten Verbindungslaschen so zusammengefügt, dass die Anschlusspads jeweils mit den ersten und zweiten Verbindungslaschen elektrisch verbunden sind.
Getrennt oder in Kombination umfassen die Anschlusspads erste und zweite leitende Anschlusspads, die jeweils als von außen zugängliche elektrische Kontaktstellen zu den internen Elektroden des Kondensators konfiguriert sind, wobei das erste leitende Anschlusspad eine erste planare Kontaktfläche umfasst, die im Wesentlichen parallel zu einer ersten Seitenwand des Gehäuses ist, das zweite leitende Anschlusspad eine zweite planare Kontaktfläche umfasst, die im Wesentlichen parallel zur ersten Seitenwand ist, und die ersten und zweiten planaren Kontaktflächen in einer Richtung, die orthogonal zur ersten Seitenwand ist, gegeneinander versetzt sind.
Getrennt oder in Kombination umfasst das Gehäuse eine zweite Seitenwand, die sich mit der ersten Seitenwand in einem nicht-parallelen Winkel schneidet, die Anschlusspads umfassen ferner dritte und vierte leitende Anschlusspads, die jeweils als von außen zugängliche elektrische Kontaktstellen zu den internen Elektroden des Kondensators konfiguriert sind, das dritte leitende Anschlusspad weist eine dritte planare Kontaktfläche auf, die über und im Wesentlichen parallel zu der zweiten Seitenwand angeordnet ist, das vierte leitende Anschlusspad weist eine vierte planare Kontaktfläche auf, die über und im Wesentlichen parallel zu der zweiten Seitenwand angeordnet ist, und die erste und zweite planare Kontaktfläche sind in einer Richtung, die orthogonal zu der zweiten Seitenwand ist, gegeneinander versetzt.
Getrennt oder in Kombination ist der modulare Kondensator mit der ersten und der zweiten Verbindungslasche so zusammengefügt, dass der planare Laschenabschnitt der ersten Verbindungslasche die dritte planare Kontaktfläche direkt überlappt und elektrisch mit ihr verbunden ist, und der planare Laschenabschnitt der zweiten Verbindungslasche die vierte planare Kontaktfläche direkt überlappt und elektrisch mit ihr verbunden ist.
Getrennt oder in Kombination umfasst der Kondensator einen ersten kontinuierlichen Metallbereich, der den Schnittpunkt zwischen der ersten und der zweiten Seitenwand umhüllt und die erste und die dritte planare Kontaktfläche umfasst, und einen zweiten kontinuierlichen Metallbereich, der den Schnittpunkt zwischen der ersten und der zweiten Seitenwand umhüllt und die zweite und die vierte planare Kontaktfläche umfasst, wobei Teile des ersten und des zweiten kontinuierlichen Metallbereichs einander direkt überlappen.
Getrennt oder in Kombination umfasst der erste kontinuierliche Bereich einen ersten, zweiten und dritten Abschnitt, wobei der erste und zweite Abschnitt eine winklige Überschneidung miteinander bilden, der zweite und dritte Abschnitt eine winklige Überschneidung miteinander bilden, der zweite kontinuierliche Bereich umfasst einen vierten, fünften und sechsten Abschnitt, wobei der vierte und fünfte Abschnitt eine winklige Überschneidung miteinander bilden, der fünfte und sechste Abschnitt eine winklige Überschneidung miteinander bilden, der erste Abschnitt mit dem vierten Abschnitt überlappt, der zweite Abschnitt mit dem fünften Abschnitt überlappt und der dritte Abschnitt mit dem sechsten Abschnitt überlappt.
Getrennt oder in Kombination ist der modulare Kondensator mit der ersten und der zweiten Verbindungslasche so zusammengefügt, dass der planare Laschenabschnitt der ersten Verbindungslasche die erste planare Kontaktfläche direkt überlappt und elektrisch mit ihr verbunden ist, und der planare Laschenabschnitt der zweiten Verbindungslasche die zweite planare Kontaktfläche direkt überlappt und elektrisch mit ihr verbunden ist.
Getrennt oder in Kombination umfasst der Kondensator ferner ein aktives Kondensatordielektrikum, das innerhalb des Gehäuses enthalten ist, wobei das aktive Kondensatordielektrikum als ein dielektrisches Medium konfiguriert ist, das eine Kapazität zwischen den Elektroden bereitstellt, und ein inaktives Material, das über dem aktiven Kondensatordielektrikum angeordnet ist, wobei das inaktive Material nicht wesentlich zur Kapazität zwischen den Elektroden beiträgt, und das inaktive Material zwischen der ersten und der zweiten Verbindungslasche und dem aktiven Kondensatordielektrikum angeordnet ist.
Getrennt oder in Kombination umfasst das inaktive Material ein wärmeisolierendes Material, und das inaktive Material ist als wärmeisolierende Barriere zwischen den Unterseiten der ersten und zweiten Verbindungslaschen und dem aktiven Kondensatordielektrikum konfiguriert.
Getrennt oder in Kombination umfasst das inaktive Material ein elastisches Material, und das inaktive Material ist mechanisch zwischen den Unterseiten der ersten und zweiten leitenden Verbindungslaschen und dem aktiven Kondensatordielektrikum gekoppelt.
Getrennt oder in Kombination schließt das inaktive Material einen Lufthohlraum ein, und der Lufthohlraum ist zwischen den Unterseiten der ersten und zweiten leitenden Anschlusspads und dem aktiven Kondensatordielektrikum angeordnet.
Figurenliste
Die Elemente der Zeichnungen sind nicht unbedingt maßstabsgerecht zueinander. Gleiche Referenzziffern bezeichnen entsprechende ähnliche Teile. Die Merkmale der verschiedenen abgebildeten Ausführungsformen können kombiniert werden, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen. Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der folgenden Beschreibung detailliert beschrieben.

In 1, die die 1A, 1B und 1C enthält, ist ein modularer Kondensator entsprechend einer Ausführungsform dargestellt. 1A stellt den modularen Kondensator aus isometrischer Sicht dar; 1B stellt den modularen Kondensator entlang der Querschnittslinie I-I' dar; und 1C stellt den modularen Kondensator entlang der Querschnittslinie II-II' dar.
In 2, die die 2A, 2B und 2C enthält, ist ein modularer Kondensator entsprechend einer Ausführungsform dargestellt. 2A zeigt den modularen Kondensator aus isometrischer Sicht, 2B zeigt den modularen Kondensator entlang der Querschnittslinie III-III' und 2C zeigt den modularen Kondensator entlang der Querschnittslinie IV-IV'.
In 3, die die 3A und 3B enthält, ist ein modularer Kondensator entsprechend einer Ausführungsform dargestellt. 3A zeigt den modularen Kondensator aus isometrischer Sicht; 3B zeigt den modularen Kondensator entlang der Querschnittslinie V-V'.
In 4 ist ein Elektronikmodul entsprechend einer Ausführungsform dargestellt.
5 zeigt eine Detailansicht der Verbindungslaschen eines Elektronikmoduls gemäß einer Ausführungsform.
6 zeigt eine Einheit, die ein Elektronikmodul enthält, das mit einem modularen Kondensator verbunden ist, entsprechend einer Ausführungsform.
7 zeigt eine Einheit, die ein Elektronikmodul enthält, das mit einem modularen Kondensator verbunden ist, entsprechend einer Ausführungsform.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen einer Elektronikeinheit mit Anschlussfunktionalitäten, die vorteilhaft eine niederinduktive Verbindung zwischen einem Elektronikmodul und einem modularen Kondensator herstellen, werden hier beschrieben. Dieser niederinduktive Anschluss kann zu einer verbesserten Leistung führen, indem die Schaltflanken der Halbleiterbauelemente, die den Schaltvorgang durchführen, steiler werden, ohne dass Spannungs- und/oder Stromüberschwinger während der Schaltvorgänge erhöht werden. Das Elektronikmodul umfasst Halbleiterschalter, die auf einer Leiterplatte montiert sind, und Verbindungslaschen, die seitlich über eine Kantenseite der Leiterplatte hinausragen. Der modulare Kondensator enthält von außen zugängliche Anschlusspads, die elektrische Kontaktstellen zu den internen Elektroden des Kondensators bieten. Mehrere Funktionalitäten des Kondensators ermöglichen eine niederohmige, niederinduktive Verbindung zwischen den Verbindungslaschen und den Anschlusspads. Zum Beispiel enthält der Kondensator Funktionalitäten, die sowohl eine thermische Isolationsbarriere als auch einen Spannungsabsorptionsmechanismus zwischen den Anschlusspads und dem aktiven Kondensatordielektrikum bieten. Folglich kann die elektrische Verbindung zwischen dem Elektronikmodul und dem modularen Kondensator durch Zusammenschweißen der Anschlusspads und Verbindungslaschen hergestellt werden. Dadurch wird eine stabile, niederinduktive elektrische Verbindung hergestellt. Darüber hinaus ist die Einheit so konfiguriert, dass die Flächenüberlappung der an gegenüberliegenden Seiten des Kondensators angeschlossenen Leiter maximiert ist. Insbesondere die Verbindungslaschen des Elektronikmoduls haben an den Basisabschnitten eine überlappende, sich kreuzende Konfiguration. Darüber hinaus können die Verbindungslaschen des Kondensators so gestaltet sein, dass sie einen oder mehrere überlappende Bereiche enthalten. Wenn eine oder beide dieser Überlappungen vorhanden sind, wird die Streuinduktivität minimiert, indem die von den beiden Leitern erzeugten elektromagnetischen Felder sich gegenseitig kompensieren.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Kondensator 100 entsprechend einer Ausführungsform dargestellt. Der Kondensator 100 umfasst ein Gehäuse 102. Das Gehäuse 102 umschließt ein Innenvolumen 104, d.h. das Gehäuse 102 umschließt zumindest teilweise einen dreidimensionalen Raum. Das Gehäuse 102 ist so konfiguriert, dass es aktive Kondensatorelemente schützt, die sich im Innenvolumen 104 befinden. Zusätzlich kann das Gehäuse 102 so konfiguriert sein, dass es die im Innenvolumen 104 enthaltenen aktiven Kondensatorelemente elektrisch abschirmt. Zu diesem Zweck kann das Gehäuse 102 elektrisch isolierende Materialien wie Kunststoff, Keramik, Epoxidharz usw. und/oder Metalle wie Aluminium, Eisen usw. und deren Legierungen enthalten.
Im Allgemeinen können Größe, Form und Konfiguration des Gehäuses 102 variieren. In der abgebildeten Ausführungsform hat das Gehäuse 102 eine kubische Form, die erste, zweite, dritte und vierte Seitenwände 106, 108, 110 und 112 umfasst. Jede der ersten, zweiten, dritten und vierten Seitenwände 106, 108, 110 und 112 schneidet zwei andere der Seitenwände in im Wesentlichen senkrechten Winkeln. Allgemeiner gesagt kann das Gehäuse 102 eine beliebige Anzahl von Seitenwänden umfassen, und diese Seitenwände können sich in jedem nicht parallelen Winkel schneiden. Darüber hinaus kann das Gehäuse 102 gekrümmte Seitenwände aufweisen, z.B. im Falle eines zylindrisch geformten Gehäuses 102.
Der Kondensator 100 enthält ein aktives Kondensatordielektrikum 114, das im Innenvolumen 104 des Gehäuses 102 angeordnet ist. Das aktive Kondensatordielektrikum 114 kann eines oder mehrere aus einer Vielzahl von Dielektrikumsmaterialien enthalten, d.h. Materialien mit einer relativen Dielektrizitätskonstante e_r von mindestens 1. Beispiele für diese Materialien sind Kunststoffe, Plastikfolien, Keramik, Flüssigkeiten, Glas, Luft, Oxide usw. Der Kondensator 100 enthält zusätzlich interne Elektroden 116, die innerhalb des Gehäuses 102 angeordnet sind. Die internen Elektroden 116 können eines oder mehrere aus einer Vielzahl von elektrisch leitenden Materialien, z.B. Aluminium, Kupfer, Nickel usw., und deren Legierungen enthalten. In allgemein bekannter Weise wirkt das aktive Kondensatordielektrikum 114 als dielektrisches Medium zwischen den internen Elektroden 116. Das heißt, das aktive Kondensatordielektrikum 114 ist so konfiguriert, dass es bei einer angelegten Spannung ein elektrisches Feld zwischen den internen Elektroden 116 aufrechterhält und dadurch eine Energiespeicherung ermöglicht. Wie gezeigt, haben die internen Elektroden 116 und das aktive Kondensatordielektrikum 114 eine Parallelplattenkondensator-Konfiguration. Allgemeiner ausgedrückt, kann der Kondensator 100 so konfiguriert sein, dass die aktiven Elemente innerhalb des Gehäuses 100 eine beliebige aus einer Vielzahl bekannter Kondensatorkonfigurationen haben, z.B. Mehrschichtkonfigurationen, Mehrwicklungskonfigurationen usw. Darüber hinaus kann der Kondensator 100 als gepolter Kondensator (z.B. als Elektrolytkondensator) oder als nicht gepolter Kondensator (z.B. als Folienkondensator) konfiguriert sein.
Der Kondensator 100 enthält erste und zweite leitende Anschlusspads 118, 120. Die ersten und zweiten leitenden Anschlusspads 118, 120 sind jeweils als von außen zugängliche elektrische Kontaktstellen zu den internen Elektroden 116 des Kondensators 100 konfiguriert. Das heißt, das erste und zweite leitende Anschlusspad 118, 120 sind außerhalb des Gehäuses 102 angeordnet und stellen eine leitende Verbindung zu den internen Elektroden 116 her. Das erste und zweite leitende Anschlusspad 118, 120 können ein oder mehrere aus einer Vielzahl von elektrisch leitenden Materialien, z.B. Aluminium, Kupfer, Nickel usw., und deren Legierungen enthalten.
Das erste und das zweite leitende Anschlusspad 118, 120 enthalten jeweils planare Kontaktflächen, die so konfiguriert sind, dass sie eine elektrische Verbindung herstellen, indem sie mit einem entsprechenden planaren Leiter verbunden werden. Gemäß einer Ausführungsform sind diese planaren Kontaktflächen im Wesentlichen parallel zu einer der Seitenwände des Gehäuses 102. Insbesondere enthält das erste leitende Anschlusspad 118 eine erste planare Kontaktfläche 122, die im Wesentlichen parallel zur ersten Seitenwand 106 des Gehäuses 102 ist, und das zweite leitende Anschlusspad 120 enthält eine zweite planare Kontaktfläche 124, die im Wesentlichen parallel zur ersten Seitenwand 106 ist.
Gemäß einer Ausführungsform sind die erste und die zweite planare Kontaktfläche 122, 124 in einer ersten Richtung (D1), die orthogonal zur ersten Seitenwand 106 ist, gegeneinander versetzt. Somit sind das erste und zweite leitende Anschlusspad 118, 120 so konfiguriert, dass der elektrische Kontakt auf vertikal versetzten Ebenen erfolgt. In der dargestellten Ausführungsform ist der Versatz derart, dass die zweite planare Kontaktfläche 124 weiter von der ersten Seitenwand 106 entfernt ist als die erste planare Kontaktfläche 122. In dieser Konfiguration sind sowohl die erste als auch die zweite planare Kontaktfläche 122, 124 oberhalb der ersten Seitenwand 106 angeordnet. Alternativ kann mindestens eine der ersten und zweiten planaren Kontaktflächen 122, 124 in einer Ebene angeordnet sein, die auf oder unter der Ebene der ersten Seitenwand 106 liegt.
Gemäß einer Ausführungsform enthält der Kondensator 100 ein inaktives Material 125. Das inaktive Material 125 ist zwischen den Unterseiten der ersten und zweiten leitenden Anschlusspads 118, 120, die der jeweiligen ersten und zweiten planaren Kontaktfläche 122, 124 gegenüberliegen, und dem aktiven Kondensatordielektrikum 114 angeordnet. Somit ist das aktive Kondensatordielektrikum 114 zumindest durch einen Bereich des inaktiven Materials 125 von den ersten und zweiten leitenden Anschlusspads 118, 120 getrennt. Wie gezeigt, ersetzt das inaktive Material 125 einen Abschnitt des Gehäuses 100. Alternativ kann der Kondensator 100 so konfiguriert sein, dass sich die erste Seitenwand 106 direkt unter die erste und zweite leitende Anschlusspad 118, 120 erstreckt. In diesem Fall kann das inaktive Material 125 oberhalb oder unterhalb der ersten Seitenwand 106 vorgesehen sein.
Das inaktive Material 125 ist so konfiguriert, dass es nicht wesentlich zur Kapazität des Kondensators 100 beiträgt. Dies bedeutet, dass die Einheit und/oder die Materialeigenschaften des inaktiven Materials 125 so gewählt sind, dass das inaktive Material 125 einen vernachlässigbaren (z.B. weniger als 2%) Einfluss auf die Gesamtkapazität des Kondensators 100 hat. Hinsichtlich der physikalischen Anordnung kann das inaktive Material 125, wie gezeigt, außerhalb des Bereichs zwischen den internen Elektroden 116 angeordnet sein. Daher hat das inaktive Material 125 keinen Einfluss auf das elektrische Feld, das sich unter einer angelegten Spannung zwischen den internen Elektroden 116 des Kondensators 100 entwickelt. Was die Materialeigenschaften betrifft, so kann das inaktive Material 125 elektrische Isolatoren mit einer relativen Dielektrizitätskonstante ε_r enthalten, die kleiner ist als die des aktiven Kondensatormaterials 114. Gemäß einer Ausführungsform ist die relative Dielektrizitätskonstante ε_r des inaktiven Materials 125 nicht grösser als die Hälfte der relativen Dielektrizitätskonstante ε_r des aktiven Kondensatormaterials 114.
Gemäß einer Ausführungsform ist das inaktive Material 125 als thermische Isolationsbarriere zwischen den Unterseiten der ersten und zweiten leitenden Anschlusspads 118, 120 und dem dielektrischen Material 114 des aktiven Kondensators konfiguriert. In dieser Ausführungsform sind die Unterseiten der ersten und zweiten leitenden Anschlusspads 118, 120 durch das inaktive Material 125 physikalisch vom aktiven Kondensatordielektrikum 114 getrennt. Darüber hinaus enthält das inaktive Material 125 ein thermisch isolierendes Material. Wie hier verwendet, bezieht sich ein wärmeisolierendes Material auf jedes Material mit einer Wärmeleitfähigkeit, die niedriger als 20 W·m^-1·K^-1 bei 25°C ist. Zu den beispielhaften wärmeisolierenden Materialien gehören Kunststoffe, insbesondere PBT-Kunststoffe mit einer Wärmeleitfähigkeit von weniger als 0,5 W·m^-1·K^-1 bei 25°C, auf Kohlenstoff basierende Allotrope, z.B. Graphit, und Schaumstoffe mit geschlossenen Zellen wie Styropor ®.
Gemäß einer Ausführungsform ist das inaktive Material 125 als ein spannungsabsorbierender Mechanismus konfiguriert, der mechanisch zwischen den Unterseiten der ersten und zweiten leitenden Anschlusspads 118, 120 und dem aktiven Kondensatordielektrikum 114 gekoppelt ist. In dieser Ausführungsform enthält das inaktive Material 125 ein elastisches Material. Wie hier verwendet, bezieht sich ein elastisches Material auf jedes Material mit einem Elastizitätsmodul, das kleiner oder ungefähr gleich 20 GPa ist. Beispiele für elastische Materialien sind Gummi, Kunststoffe, z.B. Polyethylen, Allotrope auf Kohlenstoffbasis, z.B. Graphit, Schaumstoffe mit geschlossenen Zellen wie Styropor ®.
Optional können ein oder mehrere Luftspalte 126 vorgesehen sein. Die Luftspalte 126 können von dem inaktiven Material 125 (wie abgebildet) umschlossen sein. Alternativ können die Luftspalte 126 einem Bereich unterhalb der ersten und zweiten leitenden Anschlusspad 118, 120 entsprechen, der nicht mit dem inaktiven Material 125 gefüllt ist. Der Luftspalt 126 kann Umgebungsluft oder eine andere gasförmige Füllung 114 enthalten. Durch die Einbeziehung eines oder mehrerer Luftspalte(n) 126 bietet der Kondensator 100 ein verbessertes Wärmeisolationsvermögen und ein verbessertes Spannungsabsorptionsvermögen zwischen den Unterseiten der ersten und zweiten leitenden Anschlusspads 118, 120 und dem dielektrischen Material 114 des aktiven Kondensators. Dies verbessert die Schweißbarkeit aus den hier genannten Gründen.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Materialzusammensetzung des inaktiven Materials 125 so gewählt sein, dass sie mindestens eine der folgenden Eigenschaften aufweist: eine niedrigere Dielektrizitätskonstante als das aktive Kondensatordielektrikum 114, einen niedrigeren Elastizitätsmodul als der des Gehäuses 102 und eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit als die des Gehäuses 102.
Durch die Konfiguration des inaktiven Materials 125 gemäß einer oder mehrerer der oben diskutierten Ausführungsformen ist der Kondensator 100 vorteilhaft zum Schweißen geeignet. Unter Schweißverfahren versteht man im Allgemeinen Verfahren, bei denen zwei diskrete metallische Komponenten durch ausreichende Wärme und/oder mechanischen Druck miteinander verschweißt werden. Diese Techniken können verwendet werden, um eine elektrische Verbindung zwischen den Anschlusspads eines modularen Kondensators und den Verbindungslaschen eines Elektronikmoduls herzustellen. Schweißtechniken, die kostengünstig und präzise genug sind, um eine zuverlässige elektrische Verbindung herzustellen, erfordern jedoch hochkonzentrierte Wärme, z.B. in der Größenordnung von 1 MW/cm², und/oder erheblichen mechanischen Druck, der während des Schweißens auf die verschmolzenen Komponenten ausgeübt werden muss. Ein Beispiel für eine solche Technik ist eine so genannte Laserschweißtechnik, bei der die beiden Fügeflächen fest mit keinem oder fast keinem Spalt zwischen ihnen angeordnet werden müssen, während ein Laser hochkonzentrierte Wärme an der Schmelzstelle erzeugt. Die Platzierung der beiden Fügeflächen mit fast keinem Spalt kann durch Zusammendrücken der beiden Fügeflächen realisiert werden. Durch die Konfiguration des inaktiven Materials 125 als Wärmeisolationsbarriere soll der Kondensator 100 das aktive dielektrische Material vor schädlicher Wärme schützen, die während des Schweißprozesses erzeugt wird. Durch die Konfiguration des inaktiven Materials 125 als spannungsabsorbierender Mechanismus ist der Kondensator 100 so ausgelegt, dass er das aktive Kondensatordielektrikum 114 vor schädlichem mechanischem Druck schützt, der während des Schweißprozesses ausgeübt wird.
Unter Bezugnahme auf 2 ist der Kondensator 100 gemäß einer anderen Ausführungsform dargestellt. In dieser Ausführungsform enthält der Kondensator 100 außerdem dritte und vierte leitende Anschlusspads 128, 130, die jeweils als von außen zugängliche elektrische Kontaktstellen zu den internen Elektroden 116 des Kondensators 100 konfiguriert sind. Daher stellen die dritten und vierten leitenden Anschlusspads 128, 130 alternative/zusätzliche elektrische Kontaktstellen zu den internen Elektroden 116 dar als die ersten und zweiten leitenden Anschlusspads 118, 120, wie zuvor beschrieben.
Die dritten und vierten leitenden Anschlusspads 128, 130 enthalten jeweils planare Kontaktflächen, die im Wesentlichen parallel zur zweiten Seitenwand 108 verlaufen. Insbesondere umfasst das dritte leitende Anschlusspad 128 eine dritte planare Kontaktfläche 132, die im Wesentlichen parallel zur zweiten Seitenwand 108 ist, und das vierte leitende Anschlusspad 130 umfasst eine vierte planare Kontaktfläche 134, die im Wesentlichen parallel zur zweiten Seitenwand 108 ist.
Das dritte und vierte leitende Anschlusspad 128, 130 sind in einer zweiten Richtung D2, die orthogonal zur zweiten Seitenwand 108 ist, gegeneinander versetzt. Daher können das dritte und vierte leitende Anschlusspad 128, 130 einen ähnlichen Versatz in Bezug auf die zweite Seitenwand 108 aufweisen, wie das erste und zweite leitende Anschlusspad 118, 120 in Bezug auf die erste Seitenwand 106.
Gemäß einer Ausführungsform enthält der Kondensator 100 mindestens einen kontinuierlichen Metallbereich, der einen Schnittpunkt zwischen der ersten und zweiten Seitenwand 106, 108 umhüllt und ein leitendes Anschlusspad auf jeder Seitenwand bereitstellt. Wie hier verwendet, bedeutet „umhüllt“, dass der kontinuierliche Metallbereich direkt über den beiden sich schneidenden Flächen angeordnet ist und einen Winkel oder eine Biegung enthält, der bzw. die die Ausrichtung ändert, um zwei ebene Flächen zu erzeugen, die sich entlang verschiedener Ebenen erstrecken. Ein Abschnitt, der „umhüllt“ erfordert nicht notwendigerweise einen direkten Kontakt zwischen dem kontinuierlichen Metallbereich und den Oberflächen.
In der in 2 dargestellten Ausführungsform enthält der Kondensator 100 einen ersten kontinuierlichen Abschnitt aus Metall 136, der sich den Schnittpunkt zwischen der ersten und zweiten Seitenwand 106, 108 umhüllt. In dieser Konfiguration werden das erste und dritte leitende Anschlusspad 118, 128 durch ein einziges Metallstück gebildet. Der erste kontinuierliche Bereich aus Metall 136 umfasst die erste und dritte Kontaktfläche 120, 132. Dementsprechend enthält der Kondensator 100 einen zweiten kontinuierlichen Abschnitt aus Metall 138, der den Schnittpunkt zwischen der ersten und zweiten Seitenwand 106, 108 umhüllt. Der zweite kontinuierliche Bereich aus Metall 138 umfasst die zweite und vierte Kontaktfläche 122, 134.
In 3 ist der Kondensator 100 gemäß einer anderen Ausführungsform dargestellt. In dieser Ausführungsform überlappen Teile des ersten und zweiten kontinuierlichen Abschnitts aus Metall 136, 138 direkt miteinander. Wie in 3 dargestellt, ist ein Teil des zweiten kontinuierlichen Abschnitts 138 direkt über einem Teil des ersten kontinuierlichen Abschnitts 136 angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform kommen die sich direkt überlappenden Bereiche des ersten und zweiten kontinuierlichen Abschnitts 136, 138 in zwei oder mehr verschiedenen planaren Ausrichtungen vor. In der Ausführungsform von 3 zum Beispiel umfasst der erste kontinuierliche Bereich 136 den ersten, zweiten und dritten Teil 140, 142, 144, der zweite kontinuierliche Bereich 138 den vierten, fünften und sechsten Teil 146, 148, 150, und die Überlappung findet zwischen diesen Abschnitten statt. Insbesondere überschneidet sich der erste Abschnitt 140 mit dem vierten Abschnitt 146, der zweite Abschnitt 142 mit dem fünften Abschnitt 148 und der dritte Abschnitt 144 mit dem sechsten Abschnitt 150. Wie gezeigt, können der erste und vierte Teil 140, 146 durch das inaktive Material 125 voneinander getrennt sein, ebenso wie der zweite und fünfte Teil 142 sowie der dritte und sechste Teil 144, 150. Der erste und zweite Teil 140, 142 bilden einen winkligen Schnittpunkt miteinander, z.B. etwa mit 90 Grad, wie dargestellt, und der zweite und dritte Teil 142, 144 bilden einen winkligen Schnittpunkt miteinander, z.B. etwa mit 90 Grad, wie dargestellt. In ähnlicher Weise bilden der vierte und fünfte Teil 146, 148 einen winkligen Schnittpunkt miteinander, z.B. etwa mit 90 Grad, wie dargestellt, und der fünfte und sechste Teil 148, 150 einen winkligen Schnittpunkt miteinander, z.B. mit etwa 90 Grad, wie dargestellt.
Ein Vorteil des Designs der überlappenden Kontaktfläche, wie mit Bezug auf 3 beschrieben, ist eine verbesserte Federwirkung. Indem die Anschlusspads so konfiguriert werden, dass sie mehrere abgewinkelte Biegungen und/oder eine retrograde Form aufweisen, verhalten sich die Anschlusspads bei mechanischem Druck wie eine Feder. Daher kann diese Konstruktion aus den oben genannten Gründen vorteilhaft für die Schweißbarkeit der Anschlusspads sein, da sie den auf das aktive Kondensatordielektrikum 114 ausgeübten mechanischen Druck mildert.
Ein weiterer Vorteil des überlappenden Kontaktpaddesigns, wie mit Bezug auf 3 beschrieben, ist eine vergrößerte Überlappungsfläche zwischen den beiden leitenden Elementen, die mit gegenüberliegenden Elektroden des Kondensators 100 verbunden sind. Wenn der Kondensator 100 durch elektrischen Strom geladen und entladen wird, tritt in den Bereichen der direkten Überlappung eine Magnetfeldkompensation auf. Das Ergebnis ist eine Verringerung der parasitären Streuinduktivitäten im Vergleich zu einem Side-by-Side-Design.
Allgemeiner können die oben beschriebenen mechanischen und elektrischen Vorteile erzielt werden, indem der erste und der zweite kontinuierliche Bereich 136, 138 so konfiguriert werden, dass sie jeweils eine Umhüllungsform haben und/oder indem der erste und der zweite kontinuierliche Bereich 136, 138 so konfiguriert werden, dass sie sich in einer, zwei oder mehr verschiedenen Ebenen überlappen. Eine Umhüllungsform bezieht sich auf jede Form, die ihre Richtung um mehr als 90 Grad ändert, z.B. eine C-Form, S-Form, U-Form usw.
In 4 ist ein Elektronikmodul 200 entsprechend einer Ausführungsform dargestellt. Im Allgemeinen bezieht sich ein Elektronikmodul auf jedes Gerät mit einem Substrat, das so konfiguriert ist, dass es mehrere elektronische Komponenten, z. B. Halbleiterchips, passive Bauelemente usw., aufnimmt und die elektrische Verbindung zwischen diesen Elementen erleichtert. Das Substrat kann aus elektrischen Isolatoren wie DCB, AMD, IMS usw. gebildet sein.
In der abgebildeten Ausführungsform enthält das Elektronikmodul 200 ein vorgefertigtes Substrat 202, das mit verschiedenen anderen Funktionalitäten, z.B. Signalverbindern, Rahmenverbindern usw., kombiniert werden kann, um eine komplette elektronische Einheit zu bilden. Das Elektronikmodul 200 enthält die ersten und zweiten Verbindungslaschen 208, 210. Bei den ersten und zweiten Verbindungslaschen 208, 210 handelt es sich um planare Laschen aus elektrisch leitendem Material (z.B. Metall wie Kupfer oder Aluminium). Die ersten und zweiten Verbindungslaschen 208, 210 können durch elektrisch leitende Leiterbahnstrukturen (nicht abgebildet), die direkt auf dem Substrat 202 angeordnet sind, elektrisch erreicht werden. Halbleiter-Leistungsschaltgeräte (z.B. IGBTs) können auf diesen Leitstrukturen in den dafür vorgesehenen Chipflächen 204 montiert werden. Infolgedessen können die Anschlüsse der Halbleiter-Leistungsschaltgeräte über die ersten und zweiten Verbindungslaschen 208, 210 elektrisch zugänglich sein. Das Elektronikmodul 200 kann mit einer Leiterplatte kombiniert werden, z.B. mit einer handelsüblichen Leiterplatte, die anwendungsspezifische Schaltungen und passive Komponenten (z.B. Kondensatoren, Induktivitäten usw.) enthält. Die Leiterplatte kann oben auf dem Elektronikmodul vorgesehen werden. In einer Ausführungsform stellt das Elektronikmodul an der Oberseite Kontaktstifte zur Verfügung, auf die die Leiterplatte montiert und somit leitend verbunden werden kann.
Unter Bezugnahme auf 5 ist entsprechend einer Ausführungsform eine Detailansicht der ersten und zweiten Verbindungslaschen 208, 210 für ein Elektronikmodul 200 mit einer gekreuzten und überlappenden Konfiguration dargestellt. In dieser Ausführungsform enthalten die ersten und zweiten Verbindungslaschen 208, 210 jeweils einen planaren Basisabschnitt 216 und einen planaren Laschenabschnitt 214. Die Basisabschnitte 216 der ersten und zweiten Verbindungslaschen 208, 210 sind über der Leiterplatte 202 angeordnet und befestigt. Die Basisabschnitte 216 der ersten und zweiten Verbindungslaschen 208, 210 überlappen sich direkt miteinander. Konkret ist der planare Basisabschnitt 216 der ersten Verbindungslasche 208 direkt über dem planaren Basisabschnitt 216 der zweiten Verbindungslasche 210 angeordnet. Die Laschenabschnitte 214 der ersten und zweiten Verbindungslasche 208, 210 ragen seitlich über eine Außenkantenseite 212 des Elektronikmoduls 200 hinaus und bilden so eine von außen zugängliche Kontaktfläche.
Die gekreuzte und überlappende Konfiguration der ersten und zweiten Verbindungslasche 208, 210 mildert vorteilhaft parasitäre Effekte in der elektrischen Verbindung zwischen dem Elektronikmodul 200 und einem externen Kondensator. Insbesondere in den überlappenden Basisbereichen, die einen bedeutenden Flächenanteil (z.B. 50% oder mehr) der Verbindungslaschen ausmachen können, kompensieren sich die elektromagnetischen Felder gegenseitig, was parasitäre Streuinduktivität mildert.
Unter Bezugnahme auf 6 ist eine Einheit 300, die das Elektronikmodul 200 und den Kondensator 100 enthält, entsprechend einer Ausführungsform dargestellt. In dieser Ausführungsform können die ersten und zweiten Verbindungslaschen 208, 210 die gekreuzte und überlappende Konfiguration haben, wie zuvor beschrieben. In der Einheit 300 wird der modulare Kondensator 100 mit den ersten und zweiten Verbindungslaschen 208, 210 so zusammengefügt, dass die Anschlusspads mit den ersten und zweiten Verbindungslaschen 208, 210 elektrisch verbunden sind. Die elektrische Verbindung zwischen dem modularen Kondensator 100 und den Verbindungslaschen wird durch direkten Kontakt zwischen den beiden Elementen hergestellt. Gemäß einer Ausführungsform kann diese elektrische Verbindung durch Zusammenschweißen der Anschlusspads des Kondensators 100 mit den ersten und zweiten Verbindungslaschen 208, 210 hergestellt werden.
In der Ausführungsform von 6 wird der modulare Kondensator 100 mit der ersten und zweiten Verbindungslasche 208, 210 des Moduls 200 so zusammengefügt, dass der planare Laschenabschnitt 214 der ersten Verbindungslasche 208 die erste planare Kontaktfläche 122 des ersten Anschlusspads 118 direkt überlappt und elektrisch mit ihr verbunden ist und dass der planare Laschenabschnitt 214 der zweiten Verbindungslasche 210 die zweite planare Kontaktfläche 124 des zweiten Anschlusspads 120 direkt überlappt und elektrisch mit ihr verbunden ist. Daher ist in dieser Ausführungsform der Kondensator 100 so ausgerichtet, dass das erste und zweite leitende Anschlusspad 118, 120 eine elektrische Verbindung mit der ersten und zweiten Verbindungslasche 208, 210 herstellen.
In der Ausführungsform von 6 enthält die Einheit 300 zusätzlich zu den oben beschriebenen elektrischen Verbindungen weitere Paßstücke zwischen Verbindungslaschen des Moduls 200 und Anschlusspads des Kondensators 100. Diese zusätzlichen Paßstücke können separaten Verbindungen zwischen einer weiteren im Kondensator 100 vorgesehenen Kondensatorstruktur und einer auf dem Modul 200 vorgesehenen Zusatzschaltung entsprechen. Alternativ können diese Paßstücke zusätzliche Verbindungen sein, die mit denselben zwei internen Elektroden des Kondensators 100 verbunden sind.
Unter Bezugnahme auf 7 ist eine Einheit 300, die ein Elektronikmodul 200 und den Kondensator 100 enthält, entsprechend einer anderen Ausführungsform dargestellt. In der Einheit 300 wird der modulare Kondensator 100 mit den ersten und zweiten Verbindungslaschen 208, 210 so verbunden, dass die Anschlusspads elektrisch mit den ersten und zweiten Verbindungslaschen 208, 210 verbunden sind. Anders als in der Ausführungsform von 6 wird der Kondensator 100 so gedreht, dass die elektrische Verbindung auf einer anderen Seite des Kondensators 100 erfolgt. In dieser Ausführungsform ist der modulare Kondensator 100 so konfiguriert, dass er die dritten und vierten leitenden Anschlusspads 128, 130 enthält, wie in Bezug auf 2 beschrieben. Der modulare Kondensator 100 ist mit der ersten und zweiten Verbindungslasche 208, 210 so zusammengefügt, dass der planare Laschenabschnitt 214 der ersten Verbindungslasche 208 die dritte planare Kontaktfläche 132 des dritten Anschlusspads 128 direkt überlappt und elektrisch mit ihr verbunden ist, und dass der planare Laschenabschnitt 214 der zweiten Verbindungslasche 210 die vierte planare Kontaktfläche 134 des vierten Anschlusspads 130 direkt überlappt und elektrisch mit ihr verbunden ist. Daher ist in dieser Ausführungsform der Kondensator 100 so ausgerichtet, dass das dritte und vierte leitende Anschlusspad 128, 130 eine elektrische Verbindung mit der ersten und zweiten Verbindungslasche 208, 210 herstellt.
Wie in 6 und 7 dargestellt, bietet die Bereitstellung von von außen zugänglichen elektrischen Kontaktstellen an zwei verschiedenen Seitenwänden des Kondensators 100 vorteilhafte Vielseitigkeit für den Platzbedarf der Einheit 300. Durch die Möglichkeit, den Kondensator 100 in zwei verschiedene Positionen zu drehen, kann die Grundfläche der Einheit 300 an unterschiedliche Platzverhältnisse angepasst werden.
Ein Vorteil der Bereitstellung des Höhenversatzes zwischen dem ersten und dem zweiten leitenden Anschlusspad 118, 120 und/oder zwischen dem dritten und dem vierten leitenden Anschlusspad 128, 130 ist die verbesserte Kompatibilität mit einem Elektronikmodul 200, das die gekreuzte und überlappende Konfiguration der Verbindungslaschen aufweist. Der Höhenversatz ermöglicht es, jede der ersten und zweiten Verbindungslaschen 208, 210 so zu bilden, dass die ebenen Basisabschnitte 216 und der ebene Laschenabschnitt 214 jeder Verbindungslasche entlang einer einzigen Ebene verlaufen und dass der Basisabschnitt 216 von zwei Verbindungslaschen einander vertikal überlappen. Somit können die oben beschriebenen Vorteile in Bezug auf parasitäre Induktivität erzielt werden, während gleichzeitig Verbindungslaschen hergestellt werden können, die kostengünstig zu formen sind und einen niedrigen elektrischen Widerstand haben.
Der Begriff „im Wesentlichen“, wie er hier verwendet wird, umfasst sowohl die absolute Konformität mit der spezifizierten Anforderung als auch geringfügige Abweichungen von der absoluten Konformität mit der Anforderung aufgrund von Abweichungen im Herstellungsprozess, der Einheit 300 und anderen Faktoren, die eine Abweichung vom Konstruktionsziel verursachen können. Unter der Voraussetzung, dass die Abweichung innerhalb der Prozesstoleranzen liegt, sodass eine praktische Konformität erreicht wird, und dass die hier beschriebenen Komponenten in der Lage sind, gemäß den Anwendungsanforderungen zu funktionieren, umfasst der Begriff „im Wesentlichen“ jede dieser Abweichungen.
Der hier verwendete Begriff „elektrisch verbunden“, „direkt elektrisch verbunden“ und dergleichen beschreibt eine dauerhafte niederohmige Verbindung zwischen elektrisch verbundenen Elementen, beispielsweise einen direkten Kontakt zwischen den relevanten Elementen oder eine niederohmige Verbindung über ein Metall und/oder einen hochdotierten Halbleiter.
Räumlich relative Begriffe wie „unter“, „unten“, „untere“, „oben“, „obere“ und dergleichen werden zur einfacheren Beschreibung verwendet, um die Positionierung eines Elements relativ zu einem zweiten Element zu erklären. Diese Begriffe sollen zusätzlich zu den in den Figuren dargestellten Ausrichtungen auch andere Ausrichtungen der Einrichtung umfassen. Des Weiteren werden Begriffe wie „erste“, „zweite“ und dergleichen auch zur Beschreibung verschiedener Elemente, Regionen, Abschnitte usw. verwendet und sollen ebenfalls nicht einschränkend wirken. Gleichartige Begriffe beziehen sich in der gesamten Beschreibung auf ähnliche Elemente.
In der hier verwendeten Form sind die Begriffe „haben“, „enthalten“, „einschließen“, „umfassen“ und dergleichen offene Begriffe, die auf das Vorhandensein der angegebenen Elemente oder Merkmale hinweisen, aber zusätzliche Elemente oder Merkmale nicht ausschließen. Die Artikel „eine“, „ein“ und „der“ sollen sowohl den Plural als auch den Singular einschließen, es sei denn, aus dem Kontext geht eindeutig etwas anderes hervor.
Unter Berücksichtigung der oben genannten Variations- und Anwendungsmöglichkeiten ist zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung weder durch die vorstehende Beschreibung noch durch die beigefügten Zeichnungen eingeschränkt wird. Stattdessen wird die vorliegende Erfindung nur durch die folgenden Ansprüche und ihre rechtlichen Entsprechungen begrenzt.

Claims

Kondensator, umfassend: ein elektrisch isolierendes Gehäuse, das ein Innenvolumen umschließt; erste und zweite leitende Anschlusspads, die jeweils als von außen zugängliche elektrische Kontaktstellen zu internen Elektroden des Kondensators, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, konfiguriert sind; und ein aktives Kondensatordielektrikum, das innerhalb des Gehäuses angeordnet und als dielektrisches Medium zwischen den internen Elektroden konfiguriert ist; wobei das erste leitende Anschlusspad eine erste planare Kontaktfläche aufweist, die im Wesentlichen parallel zu einer ersten Seitenwand des Gehäuses ist, wobei das zweite leitende Anschlusspad eine zweite planare Kontaktfläche aufweist, die im Wesentlichen parallel zur ersten Seitenwand ist, und wobei die ersten und zweiten planaren Kontaktflächen in einer Richtung, die orthogonal zur ersten Seitenwand ist, gegeneinander versetzt sind.
Kondensator nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein inaktives Material, das zwischen den Unterseiten der ersten und zweiten leitenden Anschlusspads und dem aktiven Kondensatordielektrikum angeordnet ist, wobei die Unterseiten der ersten und zweiten leitenden Anschlusspads der jeweiligen ersten und zweiten planaren Kontaktfläche gegenüberliegen, und wobei das inaktive Material nicht wesentlich zur Kapazität des Kondensators beiträgt.
Kondensator nach Anspruch 2, wobei das inaktive Material ein thermisch isolierendes Material umfasst und wobei das inaktive Material als eine thermisch isolierende Barriere zwischen den Unterseiten der ersten und zweiten leitenden Anschlusspads und dem aktiven Kondensatordielektrikum konfiguriert ist.
Kondensator nach Anspruch 2 oder 3, wobei das inaktive Material ein elastisches Material umfasst, und wobei das inaktive Material mechanisch zwischen den Unterseiten der ersten und zweiten leitenden Anschlusspads und dem aktiven Kondensatordielektrikum gekoppelt ist.
Kondensator nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Kondensator einen Luftspalt zwischen den Unterseiten der ersten und zweiten leitenden Anschlusspads und dem aktiven Kondensatordielektrikum aufweist.
Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse eine zweite Seitenwand aufweist, die sich mit der ersten Seitenwand in einem nicht-parallelen Winkel schneidet, wobei der Kondensator ferner dritte und vierte leitende Anschlusspads aufweist, die jeweils als von außen zugängliche elektrische Kontaktstellen zu den internen Elektroden des Kondensators, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, konfiguriert sind, wobei das dritte leitende Anschlusspad eine erste planare Kontaktfläche aufweist, die im Wesentlichen parallel zur zweiten Seitenwand ist, wobei das vierte leitende Anschlusspad eine vierte planare Kontaktfläche aufweist, die im Wesentlichen parallel zur zweiten Seitenwand ist, und wobei die erste und die zweite planare Kontaktfläche in einer Richtung, die orthogonal zur zweiten Seitenwand ist, gegeneinander versetzt sind.
Kondensator nach Anspruch 6, wobei der Kondensator umfasst: einen ersten kontinuierlichen Metallbereich, der den Schnittpunkt zwischen der ersten und der zweiten Seitenwand umhüllt und die erste und die dritte planare Kontaktfläche umfasst; und einen zweiten kontinuierlichen Metallbereich, der den Schnittpunkt zwischen der ersten und der zweiten Seitenwand umhüllt und die zweite und vierte planare Kontaktfläche umfasst.
Kondensator nach Anspruch 7, bei dem Teile des ersten und des zweiten kontinuierlichen Metallbereichs einander direkt überlappen.
Kondensator nach Anspruch 7 oder 8, wobei der erste kontinuierliche Bereich einen ersten, zweiten und dritten Abschnitt aufweist, wobei der erste und zweite Abschnitt einen winkligen Schnittpunkt miteinander bilden, wobei der zweite und dritte Abschnitt einen winkligen Schnittpunkt miteinander bilden, wobei der zweite kontinuierliche Bereich einen vierten, fünften und sechsten Abschnitt aufweist, wobei der vierte und fünfte Abschnitt einen winkligen Schnittpunkt miteinander bilden, wobei der fünfte und sechste Abschnitt einen winkligen Schnittpunkt miteinander bilden, wobei der erste Abschnitt mit dem vierten Abschnitt überlappt, der zweite Abschnitt mit dem fünften Abschnitt überlappt und der dritte Abschnitt mit dem sechsten Abschnitt überlappt.
Eine Einheit, umfassend: ein Elektronikmodul, umfassend: ein elektrisch isolierendes Substrat; eine Vielzahl von elektronischen Komponenten, die auf dem Substrat montiert sind; und erste und zweite Verbindungslaschen, die jeweils mit einem oder mehreren Anschlüssen der einen oder mehreren elektronischen Komponenten verbunden sind, wobei die ersten und zweiten Verbindungslaschen jeweils einen planaren Basisabschnitt und einen planaren Laschenabschnitt aufweisen, wobei die planaren Basisabschnitte der ersten und zweiten Verbindungslaschen einander direkt überlappen, und wobei die planaren Laschenabschnitte der ersten und zweiten Verbindungslaschen seitlich voneinander beabstandet sind und über eine Außenkantenseite des Elektronikmoduls hinausragen, und einen modularen Kondensator, umfassend: ein elektrisch isolierendes Gehäuse, das ein Innenvolumen umschließt; Anschlusspads, die als von außen zugängliche elektrische Kontaktstellen zu internen Elektroden des Kondensators, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, konfiguriert sind, und wobei der modulare Kondensator mit den ersten und zweiten Verbindungslaschen so zusammengefügt ist, dass die Anschlusspads elektrisch mit den ersten und zweiten Verbindungslaschen verbunden sind.
Einheit nach Anspruch 10, wobei die Anschlusspads erste und zweite leitende Anschlusspads aufweisen, die jeweils als von außen zugängliche elektrische Kontaktstellen zu den internen Elektroden des Kondensators konfiguriert sind, wobei das erste leitende Anschlusspad eine erste planare Kontaktfläche aufweist, die im Wesentlichen parallel zu einer ersten Seitenwand des Gehäuses ist, wobei das zweite leitende Anschlusspad eine zweite planare Kontaktfläche aufweist, die im Wesentlichen parallel zu der ersten Seitenwand ist, und wobei die ersten und zweiten planaren Kontaktflächen in einer Richtung, die orthogonal zu der ersten Seitenwand ist, gegeneinander versetzt sind.
Einheit nach Anspruch 11, wobei das Gehäuse eine zweite Seitenwand aufweist, die sich mit der ersten Seitenwand in einem nicht-parallelen Winkel schneidet, wobei die Anschlusspads ferner dritte und vierte leitende Anschlusspads aufweisen, die jeweils als von außen zugängliche elektrische Kontaktstellen zu den internen Elektroden des Kondensators konfiguriert sind, wobei das dritte leitende Anschlusspad eine dritte planare Kontaktfläche aufweist, die über und im Wesentlichen parallel zu der zweiten Seitenwand angeordnet ist, wobei das vierte leitende Anschlusspad eine vierte planare Kontaktfläche aufweist, die über und im Wesentlichen parallel zu der zweiten Seitenwand angeordnet ist, und wobei die erste und die zweite planare Kontaktfläche in einer Richtung, die orthogonal zu der zweiten Seitenwand ist, gegeneinander versetzt sind.
Einheit nach Anspruch 12, bei der der modulare Kondensator mit den ersten und zweiten Verbindungslaschen so zusammengefügt ist, dass: der planare Laschenabschnitt der ersten Verbindungslasche die dritte planare Kontaktfläche direkt überlappt und elektrisch mit ihr verbunden ist; und der planare Laschenabschnitt der zweiten Verbindungslasche die vierte planare Kontaktfläche direkt überlappt und elektrisch mit ihr verbunden ist.
Einheit nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Kondensator umfasst: einen ersten kontinuierlichen Metallbereich, der den Schnittpunkt zwischen der ersten und der zweiten Seitenwand umhüllt und die erste und die dritte planare Kontaktfläche umfasst; und einen zweiten kontinuierlichen Metallbereich, der den Schnittpunkt zwischen der ersten und der zweiten Seitenwand umhüllt und die zweite und vierte planare Kontaktfläche umfasst, und wobei Teile des ersten und zweiten kontinuierlichen Metallbereichs direkt miteinander überlappen.
Einheit nach Anspruch 14, wobei der erste kontinuierliche Bereich einen ersten, zweiten und dritten Abschnitt aufweist, wobei der erste und zweite Abschnitt eine winklige Überschneidung miteinander bilden, wobei der zweite und dritte Abschnitt eine winklige Überschneidung miteinander bilden, wobei der zweite kontinuierliche Bereich einen vierten, fünften und sechsten Abschnitt aufweist, wobei der vierte und fünfte Abschnitt eine winklige Überschneidung miteinander bilden, wobei der fünfte und sechste Abschnitt eine winklige Überschneidung miteinander bilden, wobei der erste Abschnitt mit dem vierten Abschnitt überlappt, der zweite Abschnitt mit dem fünften Abschnitt überlappt und der dritte Abschnitt mit dem sechsten Abschnitt überlappt.
Einheit nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei der modulare Kondensator mit den ersten und zweiten Verbindungslaschen so zusammengefügt ist, dass: der planare Laschenabschnitt der ersten Verbindungslasche die erste planare Kontaktfläche direkt überlappt und elektrisch mit ihr verbunden ist; und der planare Laschenabschnitt der zweiten Verbindungslasche die zweite planare Kontaktfläche direkt überlappt und elektrisch mit ihr verbunden ist.
Einheit nach Anspruch 16, wobei der Kondensator ferner umfasst: ein aktives Kondensatordielektrikum, das in dem Gehäuse enthalten ist, wobei das aktive Kondensatordielektrikum als ein dielektrisches Medium konfiguriert ist, das eine Kapazität zwischen den Elektroden bereitstellt; und ein inaktives Material, das über dem aktiven Kondensatordielektrikum angeordnet ist, wobei das inaktive Material nicht wesentlich zur Kapazität zwischen den Elektroden beiträgt, und wobei das inaktive Material zwischen den ersten und zweiten Verbindungslaschen und dem aktiven Kondensatordielektrikum angeordnet ist.
Einheit nach Anspruch 17, wobei das inaktive Material ein thermisch isolierendes Material umfasst und wobei das inaktive Material als eine thermisch isolierende Barriere zwischen den Unterseiten der ersten und zweiten Verbindungslaschen und dem aktiven Kondensatordielektrikum konfiguriert ist.
Einheit nach Anspruch 17 oder 18, wobei das inaktive Material ein elastisches Material umfasst und wobei das inaktive Material mechanisch zwischen den Unterseiten der ersten und zweiten leitenden Verbindungslaschen und dem aktiven Kondensatordielektrikum gekoppelt ist.
Einheit nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei der Kondensator einen Luftspalt aufweist, der zwischen den Unterseiten der ersten und zweiten leitenden Anschlusspads und dem aktiven Kondensatordielektrikum angeordnet ist.