DE102021132667B3

DE102021132667B3 - Kontaktanordnung, elektrisches Bauelement mit Kontaktanordnung und elektrische Vorrichtung

Info

Publication number: DE102021132667B3
Application number: DE102021132667.2A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Rambow; Karl Niklas
Original assignee: TDK Electronics AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 2021-12-10
Filing date: 2021-12-10
Publication date: 2023-02-02
Anticipated expiration: 2041-12-11
Also published as: WO2023104867A1

Abstract

Es wird eine Kontaktanordnung (1) für ein elektrisches Bauelement angegeben, die ein erstes Kontaktelement (10) mit einem ersten Führungsabschnitt (11) und einem ersten Kontaktabschnitt (12) und ein zweites Kontaktelement (20) mit einem zweiten Führungsabschnitt (21) und zwei zweiten Kontaktabschnitten (22) aufweist, wobei der erste und zweite Führungsabschnitt in einer vertikalen Richtung (91) übereinander liegen und sich überdecken und sich entlang einer zur vertikalen Richtung senkrechten longitudinalen Richtung (92) erstrecken, der erste Kontaktabschnitt in longitudinaler Richtung auf den ersten Führungsabschnitt folgt und die zwei zweiten Kontaktabschnitte symmetrisch entlang einer zur longitudinalen Richtung und zur vertikalen Richtung jeweils senkrecht stehenden transversalen Richtung (93) neben dem ersten und zweiten Führungsabschnitt angeordnet sind.Weiterhin werden ein elektrisches Bauelement (100) mit einer Kontaktanordnung (1) und eine elektrische Vorrichtung (1000) angegeben.

Description

Es werden eine Kontaktanordnung, ein elektrisches Bauelement mit einer Kontaktanordnung und eine elektrische Vorrichtung angegeben.
Die Anbindung moderner niederinduktiver Halbleitermodule beispielsweise an Zwischenkreiskondensatoren oder anderen passiven Bauteilen wie beispielsweise Busbars, EMI-Filter (EMI: elektromagnetische Interferenz) oder Kombinationen dieser erfolgt bisher üblicherweise über parallel geführte sogenannte Anschlusslaschen oder Busbars mit Schraubverbindungen, die typisch eine bauartbedingte Scheininduktivität im Bereich von mehr als 15 nH sowie einen relativ hohen Scheinwiderstand aufweisen.
Die Druckschrift EP 0 281 926 A1 beschreibt eine Steckfassung zur Aufnahme von Anschlusselementen eines Bauelements.
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, eine Kontaktanordnung für ein elektrisches Bauelement anzugeben. Weitere Aufgaben von bestimmten Ausführungsformen liegen darin, ein elektrisches Bauelement mit einer Kontaktanordnung und eine elektrische Vorrichtung anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch Gegenstände gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Gegenstände sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
Gemäß einer Ausführungsform weist eine Kontaktanordnung ein erstes und ein zweites Kontaktelement auf. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist ein elektrisches Bauelement eine solche Kontaktanordnung auf. Die Kontaktanordnung ist zur elektrischen Kontaktierung des elektrischen Bauelements vorgesehen und eingerichtet, also zum elektrischen Anschluss des elektrischen Bauelements an einem weiteren Bauelement. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass über die Kontaktanordnung eine mechanische Befestigung des elektrischen Bauelements erreicht wird. Das elektrische Bauelement kann weiterhin eine oder mehrere Kontaktanordnungen aufweisen, die bevorzugt gleichartig ausgebildet sein können und über die das elektrische Bauelement mit einem oder mehreren weiteren elektrischen Bauelementen verbunden werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist jedes der Kontaktelemente einen Führungsabschnitt und zumindest einen Kontaktabschnitt auf. Über den zumindest einen Kontaktabschnitt kann ein Kontaktelement mit einer externen Anschlussstelle, insbesondere einer elektrischen Anschlussstelle eines weiteren Bauelements, mechanisch und elektrisch leitend verbunden werden. Der zumindest eine Kontaktabschnitt jedes der Kontaktelemente kann insbesondere außerhalb eines Gehäuses des elektrischen Bauelements angeordnet sein. Über den Führungsabschnitt kann der zumindest eine Kontaktabschnitt jedes der Kontaktelemente mit einer oder mehreren weiteren Komponenten des elektrischen Bauelements verbunden sein. Der Führungsabschnitt jedes der Kontaktelemente kann insbesondere zumindest teilweise außerhalb eines Gehäuses des elektrischen Bauelements angeordnet sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen das erste Kontaktelement einen ersten Führungsabschnitt und das zweite Kontaktelement einen zweiten Führungsabschnitt auf. Weiterhin weist das erste Kontaktelement einen ersten Kontaktabschnitt. Besonders bevorzugt weist das zweite Kontaktelement zwei zweite Kontaktabschnitte auf.
Das elektrische Bauelement kann beispielsweise zumindest einen Kondensator und/oder ein Filterelement aufweisen oder sein. Beispielsweise kann es sich bei dem Kondensator um einen Zwischenkreis-Kondensator, auch als DC-Link-Kondensator bezeichenbar, handeln, der auf einer Film-, Aluminium- oder Keramik-Technologie oder einer Hybrid-Technologie, beispielsweise einer Aluminium/Film-Technologie, basiert. Bei dem Filterelement kann es sich beispielsweise um einen EMI-Filter oder zumindest um Bauteile eines Filters handeln. Weiterhin sind beispielsweise auch auf einem Busbar verbaute oder daran angebaute Entstörbauelemente sowie andere passive Bauelemente möglich.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist eine elektrische Vorrichtung ein elektrisches Bauelement mit einer Kontaktanordnung auf. Insbesondere kann die elektrische Vorrichtung ein weiteres elektrisches Bauelement aufweisen, an dem das elektrische Bauelement mit der Kontaktanordnung elektrisch angeschlossen ist. Entsprechend kann die elektrische Vorrichtung zumindest ein elektrisches Bauelement und zumindest ein weiteres elektrisches Bauelement aufweisen, wobei das weitere elektrische Bauelement Anschlussstellen aufweist, die mit dem ersten Kontaktabschnitt und den zweiten Kontaktabschnitten der zumindest einen Kontaktanordnung des elektrischen Bauelements mechanisch und elektrisch verbunden sind. Weiterhin können das zumindest eine elektrische Bauelement und das zumindest eine weitere elektrische Bauelement auf einem gemeinsamen Träger wie beispielsweise einem Kühlkörper montiert sein.
Die vorherige und nachfolgende Beschreibung bezieht sich gleichermaßen auf die Kontaktanordnung, das elektrische Bauelement mit der Kontaktanordnung und die elektrische Vorrichtung mit dem elektrischen Bauelement.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind das erste und zweite Kontaktelement in einer vertikalen Richtung übereinander angeordnet. Das kann insbesondere bedeuten, dass der erste und zweite Führungsabschnitt in vertikaler Richtung übereinander liegen und sich überdecken. Betrachtet man die Kontaktanordnung entlang der vertikalen Richtung, so ist somit eines der Kontaktelemente unter dem anderen Kontaktelement angeordnet. Mit anderen Worten ist bei einer solchen Betrachtung entlang der vertikalen Richtung einer der beiden Führungsabschnitte unter dem anderen Führungsabschnitt angeordnet. Insbesondere kann einer der Führungsabschnitte den anderen Führungsabschnitt bei einem Blick auf die Kontaktanordnung entlang der vertikalen Richtung zumindest teilweise oder sogar ganz verdecken.
Der erste Kontaktabschnitt kann besonders bevorzugt entlang einer longitudinalen Richtung, die senkrecht zur vertikalen Richtung steht, auf den ersten Führungsabschnitt folgen. Hierzu kann der erste Kontaktabschnitt direkt mit dem ersten Führungsabschnitt verbunden sein. Alternativ kann beispielsweise ein Übergangsabschnitt zwischen dem ersten Führungsabschnitt und dem ersten Kontaktabschnitt vorhanden sein. Die räumliche Anordnung des ersten Führungsabschnitts und des damit verbundenen ersten Kontaktabschnitts können somit die longitudinale Richtung definieren. Die longitudinale Richtung kann beispielsweise senkrecht zu einem Gehäuseabschnitt des Gehäuses des elektrischen Bauelements stehen, aus dem die Kontaktanordnung herausragt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die zwei zweiten Kontaktabschnitte entlang einer zur longitudinalen Richtung und zur vertikalen Richtung jeweils senkrecht stehenden transversalen Richtung neben dem ersten und zweiten Führungsabschnitt angeordnet sein. Besonders bevorzugt können die zwei zweiten Kontaktabschnitte symmetrisch neben dem ersten und zweiten Führungsabschnitt angeordnet sein. Mit anderen Worten ist entlang der transversalen Richtung einer der zwei zweiten Kontaktabschnitte auf einer Seite und der andere der zwei zweiten Kontaktabschnitte auf der anderen Seite des zweiten Führungsabschnitts angeordnet. In longitudinaler und vertikaler Richtung können die Positionen der zwei zweiten Kontaktabschnitte bei einer symmetrischen Anordnung übereinstimmen. Die zweiten Kontaktabschnitte können bevorzugt direkt mit dem zweiten Führungsabschnitt verbunden sein.
Das zweite Kontaktelement kann bevorzugt in longitudinaler Richtung eine kleinere Länge als das erste Kontaktelement aufweisen, wobei die Länge besonders bevorzugt von einer Außenfläche eines Gehäuseabschnitts eines Gehäuses gemessen wird, aus dem die Kontaktanordnung herausragt. Das kann auch bedeuten, dass der erste Kontaktabschnitt in longitudinaler Richtung weiter von der besagten Außenfläche entfernt ist als die zwei zweiten Kontaktabschnitte.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind das erste und zweite Kontaktelemente mittels Schweißen mit elektrischen Anschlussstellen eines weiteren Bauelements elektrisch leitend und mechanisch verbindbar. Hierzu weist jeder der Kontaktabschnitte, also der erste Kontaktabschnitt und die zweiten Kontaktabschnitte, jeweils eine Schweißzone auf. Das kann insbesondere auch bedeuten, dass die Kontaktanordnung, also das erste und zweite Kontaktelement, frei von Kontaktstellen für Schraubkontakte ist.
Insbesondere kann das Schweißen Laserschweißen sein. Hierbei wird eine geschweißte Verbindung, also eine Schweißstelle, mittels des Laserschweißprozesses produziert, indem Gebiete von Kontaktelementen, insbesondere also Schweißzonen, die in direktem Kontakt zu Anschlussstellen angeordnet sind, zumindest teilweise mittels eines Laserstrahls geschmolzen werden. Der Laserstrahl des Laserschweißprozesses, der beispielsweise durch einen Festkörperlaser oder einen Gaslaser erzeugt wird, kann bevorzugt eine konzentrierte Wärmequelle bereitstellen, die schmale, tiefe Schweißstellen und eine hohe Schweißrate erlaubt. Bevorzugt kann eine hohe Leistungsdichte, beispielsweise in der Größenordnung von 1 MW/cm², verwendet werden, die zu kleinen durch Wärme beeinflussten Zonen sowie zu hohen Erwärmungs- und Abkühlraten führt. Die Fleckgröße des Laserstrahls kann beispielsweise in der Größenordnung von 100 um oder sogar kleiner sein. Die Schweißzeit kann bevorzugt im Bereich von 0,1 Sekunden liegen. Die Eindringtiefe ist typischerweise proportional zur bereitgestellten Leistung und Leistungsdichte, kann aber auch von der Stelle des Brennpunkts abhängen. Üblicherweise kann die Eindringtiefe maximiert werden, wenn der Brennpunkt geringfügig unterhalb der zur Laserquelle nächsten Oberfläche liegt. In Abhängigkeit von den Kontaktelementen, die durch den Laserschweißprozess direkt miteinander zu verbinden sind, insbesondere in Abhängigkeit von ihren jeweiligen Abmessungen und Materialien, kann ein kontinuierlicher oder gepulster Laserstrahl verwendet werden. Die Laserpulse können beispielsweise eine Länge in der Größenordnung von Millisekunden aufweisen.
Beispielsweise kann durch den Laserschweißprozess Schweißstelle in Form einer punktförmigen, linienförmigen oder besonders bevorzugt sichelförmigen verschweißten Verbindung produziert werden. Dies bedeutet, dass bei Betrachtung in einer Draufsicht von der Seite, von der der Laserstrahl angewandt wird, die Schweißstelle eine Form aufweisen kann, die einem C, einer Sichel oder einer Mondsichel ähnlich ist. Mit anderen Worten kann die Schweißstelle die Form eines Bogens mit einer zumindest teilweise kreisförmigen oder elliptischen Form aufweisen. Weiterhin kann beispielsweise auch eine Schweißstelle in Form einer Doppelsichel erzeugt werden, die durch zwei ineinander greifende Sicheln gebildet wird.
Alternativ zu einem Laserschweißprozess kann auch ein anderes Schweißverfahren möglich sein. Beispielsweise kann auch Widerstandsschweißen möglich sein.
Die ersten und zweiten Kontaktabschnitte können so ausgebildet sein, dass sie nicht nur Schweißzonen sondern zusätzlich auch Niederhaltezonen aufweisen. Eine Niederhaltezone kann insbesondere ein Bereich sein, über den mittels eines geeigneten Niederhalteteils oder -werkzeugs ein Kontaktabschnitt gegen die mit dem Kontaktabschnitt zu verschweißende externe Anschlussstelle eines weiteren Bauelements gedrückt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Schweißzone des ersten Kontaktabschnitts eine erste Flächengröße auf. Die Schweißzonen der zweiten Kontaktabschnitte weisen zusammen eine zweite Flächengröße auf. Besonders bevorzugt sind die erste und zweite Flächengröße gleich oder zumindest im Wesentlichen gleich. Das kann insbesondere bedeuten, dass die zweite Flächengröße von der ersten Flächengröße um höchstens 30% oder höchstens 20% oder höchstens 10% abweicht. Ist F1 die erste Flächengröße und F2 die zweite Flächengröße, so kann die besagte Abweichung dF insbesondere |F1-F2|/F1 ≤ dF mit dF = 0,3 oder 0,2 oder 0,1 bedeuten. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass die zweiten Kontaktabschnitte zusammen eine Flächengröße f2 aufweisen, die in entsprechendem Maße gleich oder im Wesentlichen gleich der Flächengröße f1 des ersten Kontaktabschnitts ist, indem also gilt: |f1-f2|/f1 ≤ df mit df = 0,3 oder 0,2 oder 0,1.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das erste Kontaktelement flächig in einer ersten Ebene ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann auch das zweite Kontaktelement flächig in einer zur ersten Ebene parallelen zweiten Ebene ausgebildet sein. Mit anderen Worten können beide Kontaktelemente jeweils flach ausgebildet und parallel zueinander angeordnet sein. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass der erste Führungsabschnitt flächig in einer ersten Ebene ausgebildet ist und der zweite Führungsabschnitt flächig in einer zur ersten Ebene parallelen zweiten Ebene ausgebildet ist, wobei der erste Kontaktabschnitt flächig in der zweiten Ebene oder die zweiten Kontaktabschnitte flächig in der ersten Ebene ausgebildet sein können. Das kann insbesondere bedeuten, dass eines der Kontaktelemente zumindest eine Sicke oder Verprägung und damit also zumindest eine Stufe aufweist, um den oder die Kontaktabschnitte in die Ebene des anderen Kontaktelements zu bringen.
Insbesondere können das erste und zweite Kontaktelement jeweils ein Metallblech mit einem oder mehreren Metallen aufweisen. Das Metallblech kann beispielsweise Kupfer oder eine Kupferlegierung aufweisen oder daraus sein. Weiterhin kann das erste Kontaktelement zumindest im ersten Führungsabschnitt und/oder das zweite Kontaktelement im zweiten Führungsabschnitt eine Beschichtung aufweisen, die beispielsweise eines oder mehrere Metalle ausgewählt aus Zinn, Silber und Gold aufweisen kann. Weiterhin können auch die Kontaktabschnitte der Kontaktelemente teilweise eine Beschichtung aufweisen, wobei besonders bevorzugt die Schweißzonen der Kontaktabschnitte des ersten und zweiten Kontaktelements jeweils frei von Beschichtungen sind.
Weiterhin können der erste Führungsabschnitt und/oder der zweite Führungsabschnitt ein gefaltetes Metallblech aufweisen. Durch eine derartige Faltung, die auch als Aufdopplung bezeichnet werden kann, kann mit Vorteil die Stromtragfähigkeit eines Führungsabschnitts erhöht werden. Beispielsweise kann das erste Kontaktelement zwischen dem ersten Führungsabschnitt und dem ersten Kontaktabschnitt einen Übergangsabschnitt aufweisen, der den ersten Führungsabschnitt mit dem ersten Kontaktabschnitt verbindet und der eine geringere Stromtragfähigkeit als der erste Führungsabschnitt und der erste Kontaktabschnitt aufweist. Der Übergangsabschnitt kann beispielsweise eine geringere Querschnittsfläche in einer zur longitudinalen Richtung senkrecht stehenden Schnittebene als jeweils der erste Führungsabschnitt und der erste Kontaktabschnitt aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zwischen dem ersten Führungsabschnitt und dem zweiten Führungsabschnitt ein Isolierelement angeordnet ist. Das Isolierelement kann sich insbesondere in vertikaler Richtung zwischen dem ersten und zweiten Führungsabschnitt befinden. Mit anderen Worten können der erste Führungsabschnitt, das Isolierelement und der zweite Führungsabschnitt in vertikaler Richtung in dieser Reihenfolge übereinander oder untereinander angeordnet sein.
Das Isolierelement kann besonders bevorzugt in unmittelbarem mechanischem Kontakt zum ersten und zweiten Führungsabschnitt stehen. Das Isolierelement kann beispielsweise eine elektrisch isolierende Kunststofffolie, beispielsweise mit oder aus Polyimid und/oder Polypropylen, aufweisen oder daraus gebildet sein. Die Folie kann insbesondere flach ausgebildet sein.
Weiterhin kann das Isolierelement den ersten und zweiten Führungsabschnitt in transversaler Richtung beidseitig überragen und somit breiter als die Führungsabschnitte sein. Weiterhin kann das Isolierelement in longitudinaler Richtung über des zweite Kontaktelement hinausragen und somit länger als das zweite Kontaktelement sein.
Darüber hinaus kann es auch möglich sein, dass das Isolierelement durch ein U-förmiges Kunststoffteil gebildet wird, das zwischen dem ersten und zweiten Führungsabschnitt angeordnet ist und beidseitig in transversaler Richtung über die Führungsabschnitte hinausragt und sich beidseitig neben dem ersten und/oder zweiten Führungsabschnitt in vertikaler Richtung erstreckt. Dabei kann das Isolierelement in vertikaler Richtung auf gleicher Höhe wie der betreffende Führungsabschnitt enden oder diesen in vertikaler Richtung sogar überragen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Kontaktanordnung eine Induktivität von kleiner oder gleich 5 nH auf. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass sich das erste und zweite Kontaktelement mit dem ersten und zweiten Führungsabschnitt überdecken und besonders bevorzugt sich im Wesentlichen nur die Kontaktabschnitte nicht überdecken.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.

1A bis 1D zeigen schematische Darstellung einer Kontaktanordnung eines elektrischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2A und 2B zeigen schematische Darstellungen einer Kontaktanordnung gemäß weiteren Ausführungsbeispielen,
3A bis 3C zeigen schematische Darstellungen einer Kontaktanordnung eines elektrischen Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
4A und 4B zeigen schematische Darstellungen einer Kontaktanordnung eines elektrischen Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
5A bis 5C zeigen schematische Darstellungen eines elektrischen Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel und
6A bis 6E zeigen schematische Darstellungen einer elektrischen Vorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
In den 1A bis 1D ist ein Ausführungsbeispiel für eine Kontaktanordnung 1 eines elektrischen Bauelements 100 in mehreren Ansichten gezeigt. In den Figuren sind hierzu je nach Ansichtsrichtung die vertikale Richtung 91, die longitudinale Richtung 92 beziehungsweise die eine transversale Richtung 93 angedeutet.
Das in den 1A bis 1D nur ausschnittsweise gezeigte elektrische Bauelement 100 kann beispielsweise zumindest einen Kondensator und/oder ein Filterelement aufweisen oder sein. Beispielsweise kann es sich bei dem Kondensator um einen Zwischenkreis-Kondensator handeln, der auf einer Film-, Aluminium- oder Keramik-Technologie oder einer Hybrid-Technologie, beispielsweise einer Aluminium/Film-Technologie, basiert. Bei dem Filterelement kann es sich beispielsweise um einen EMI-Filter oder zumindest um Bauteile eines Filters handeln. Weiterhin sind beispielsweise auch auf einem Busbar verbaute oder daran angebaute Entstörbauelemente sowie andere passive Bauelemente möglich.
Die Kontaktanordnung 1 ist zur elektrischen Kontaktierung des elektrischen Bauelements 100 vorgesehen und eingerichtet, also zum elektrischen Anschluss des elektrischen Bauelements 1 an einem weiteren Bauelement. Ein Beispiel für einen solchen elektrischen Anschluss an einem weiteren elektrischen Bauelement ist unten in Verbindung mit den 6A bis 6E beschrieben. Insbesondere ist es besonders bevorzugt auch möglich, dass über die Kontaktanordnung 1 eine mechanische Befestigung des elektrischen Bauelements 100 erreicht wird. Auch wenn in den 1A bis 1D nur eine Kontaktanordnung 1 gezeigt ist, kann das elektrische Bauelement 100 eine oder mehrere Kontaktanordnungen 1 aufweisen, die bevorzugt gleichartig ausgebildet sein können und über die das elektrische Bauelement 100 mit einem oder mehreren weiteren elektrischen Bauelementen verbunden werden kann.
Die Kontaktanordnung 1 weist ein erstes Kontaktelement 10 und ein zweites Kontaktelement 20 auf, die aus einem Gehäuseabschnitt eines Gehäuses 101 herausragen. In 1A ist ein Blick auf die Kontaktanordnung 1 aus vertikaler Richtung auf das erste Kontaktelement 10 gezeigt, während in 1B ein Blick auf die Kontaktanordnung 1 aus der entgegengesetzten vertikalen Richtung auf das zweite Kontaktelement 20 gezeigt ist. 1C zeigt eine Ansicht der Kontaktanordnung 1 bei einem Blick entlang der longitudinalen Richtung auf das Gehäuse, während 1D eine Ansicht der Kontaktanordnung 1 in vertikaler Richtung zeigt. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich gleichermaßen auf die 1A bis 1D.
Das erste Kontaktelement 10 weist einen ersten Führungsabschnitt 11 und einen ersten Kontaktabschnitt 12 auf. Das zweite Kontaktelement 20 weist einen zweiten Führungsabschnitt 21 und zwei zweite Kontaktabschnitte 22 auf. Über die Kontaktabschnitte 12, 22 können die Kontaktelemente 10, 20 mit einer externen Anschlussstelle, insbesondere einer elektrischen Anschlussstelle eines weiteren Bauelements, mechanisch und elektrisch leitend verbunden werden. Hierzu sind die Kontaktabschnitte 12, 22 der Kontaktelemente 10, 20 wie gezeigt besonders bevorzugt außerhalb des Gehäuses 101 des elektrischen Bauelements 100 angeordnet. Über den jeweiligen Führungsabschnitt 11, 21 können der oder die zugehörigen Kontaktabschnitte 12, 22 jedes der Kontaktelemente 10, 20, beispielsweise innerhalb des Gehäuses 101, mit einer oder mehreren weiteren Komponenten des elektrischen Bauelements 100 verbunden sein. Der Führungsabschnitt 11, 21 jedes der Kontaktelemente 10, 20 kann besonders bevorzugt wie gezeigt zumindest teilweise außerhalb des Gehäuses 101 des elektrischen Bauelements 100 angeordnet sein.
Das erste und zweite Kontaktelement 10, 20 sind in vertikaler Richtung 91 übereinander angeordnet, so dass insbesondere der erste und zweite Führungsabschnitt 11, 21 in vertikaler Richtung 91 übereinander liegen und sich zumindest teilweise überdecken. Besonders bevorzugt kann einer der Führungsabschnitte 11, 21 den anderen vollständig überdecken. Bei der gezeigten Kontaktanordnung 1 verdeckt der erste Führungsabschnitt 11 den zweiten Führungsabschnitt 21 in der in 1A gezeigten Blickrichtung auf die Kontaktanordnung 1 entlang der vertikalen Richtung 91 vollständig.
Der erste Kontaktabschnitt 12 folgt entlang der longitudinalen Richtung 92 auf den ersten Führungsabschnitt 11 und ist bei der gezeigten Kontaktanordnung 1 direkt mit dem ersten Führungsabschnitt 11 verbunden. Alternativ kann, wie beispielsweise in Verbindung mit den 3A bis 3C beschrieben ist, auch ein Übergangsabschnitt zwischen dem ersten Führungsabschnitt 11 und dem ersten Kontaktabschnitt 12 vorhanden sein.
Durch die räumliche Anordnung des ersten Führungsabschnitts 11 und des damit verbundenen ersten Kontaktabschnitts 12 wird die longitudinale Richtung 92 definiert, die bevorzugt wie gezeigt senkrecht zum Gehäuseabschnitt des Gehäuses des elektrischen Bauelements beziehungsweise dessen Außenfläche 102 stehen kann, aus dem die Kontaktanordnung 1 herausragt.
Die zwei zweiten Kontaktabschnitte 22 des zweiten Kontaktelements 20 sind entlang der zur longitudinalen Richtung 92 und zur vertikalen Richtung 91 jeweils senkrecht stehenden transversalen Richtung 93 neben dem ersten und zweiten Führungsabschnitt 11, 21 angeordnet, wobei wie gezeigt die zwei zweiten Kontaktabschnitte 22 besonders bevorzugt symmetrisch neben dem ersten und zweiten Führungsabschnitt 11, 21 angeordnet sind. Entsprechend ist entlang der transversalen Richtung 93 einer der zwei zweiten Kontaktabschnitte 22 auf einer Seite und der andere der zwei zweiten Kontaktabschnitte 22 auf der anderen Seite des zweiten Führungsabschnitts 21 angeordnet, wobei in longitudinaler Richtung 92 und vertikaler Richtung 91 die Positionen der zwei zweiten Kontaktabschnitte 22 bei der gezeigten symmetrischen Anordnung übereinstimmen. Die zweiten Kontaktabschnitte 22 können wie gezeigt bevorzugt direkt mit dem zweiten Führungsabschnitt 21 verbunden sein.
Das zweite Kontaktelement 20 weist in longitudinaler Richtung 92, ausgehend von der Außenfläche 102 des Gehäuseabschnitts des Gehäuses 101 des elektrischen Bauelements 100, eine kleinere Länge als das erste Kontaktelement 10 auf, so dass der erste Kontaktabschnitt 11 in longitudinaler Richtung weiter von der Außenfläche 102 entfernt ist als die zwei zweiten Kontaktabschnitte 22.
Die Kontaktanordnung 1 ist dazu vorgesehen und eingerichtet, mittels Schweißen mit einem weiteren Bauelement verbunden zu werden. Entsprechend ist die Kontaktanordnung 1 frei von Schraubverbindungen oder Teilen davon. Jeder der Kontaktabschnitte 12, 22 der Kontaktelemente 10, 20 weist jeweils eine Schweißzone 13, 23 auf, in der im Rahmen eines Schweißverfahrens zumindest eine Schweißstelle erzeugt wird, wie beispielsweise in Verbindung mit den 6A bis 6E beschrieben ist.
Die ersten und zweiten Kontaktabschnitte 12, 22 weisen weiterhin nicht nur Schweißzonen 13, 23 sondern zusätzlich auch Niederhaltezonen auf, also Bereiche, über die mittels eines geeigneten Niederhalteteils oder -werkzeugs die Kontaktabschnitte gegen die mit den Kontaktabschnitten zu verschweißenden externen Anschlussstelle eines weiteren Bauelements gedrückt werden können. Beispielsweise können in der gezeigten Kontaktanordnung 1 die Niederhaltezonen in Randbereichen der Kontaktabschnitte 12, 22, die die Schweißzonen 13, 23 umgeben, vorgesehen sein. Weiterhin können Niederhaltezonen beispielsweise auch innerhalb der gekennzeichneten Schweißzonen 13, 23 oder, im Fall des zweiten Kontaktelements 20, in transversaler Richtung 93 zwischen den Schweißzonen 23 vorgesehen sein.
Die Schweißzone 13 des ersten Kontaktabschnitts 12 weist eine erste Flächengröße F1 auf, während die Schweißzonen 23 der zweiten Kontaktabschnitte 22 zusammengenommen eine zweite Flächengröße F2 aufweisen. Besonders bevorzugt sind die erste Flächengröße F1 und zweite Flächengröße F2 gleich oder zumindest im Wesentlichen gleich. Insbesondere kann die zweite Flächengröße F2 von der ersten Flächengröße F1 um höchstens 30% oder höchstens 20% oder höchstens 10% abweichen, wie oben im allgemeinen Teil beschrieben ist. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass die zweiten Kontaktabschnitte 22 zusammen eine Flächengröße f2 aufweisen, die in entsprechendem Maße gleich oder im Wesentlichen gleich der Flächengröße f1 des ersten Kontaktabschnitts 12 ist und somit um höchstens 30% oder höchstens 20% oder höchstens 10% von der ersten Flächengröße f1 abweicht.
Wie in den 1C und 1D erkennbar ist, ist das erste Kontaktelement 10 flächig in einer ersten Ebene ausgebildet, während das zweite Kontaktelement 20 flächig in einer zur ersten Ebene parallelen zweiten Ebene ausgebildet ist, so dass beide Kontaktelemente 10, 20 jeweils flach ausgebildet und parallel zueinander angeordnet sind.
Insbesondere können das erste und zweite Kontaktelement 10, 20 jeweils ein Metallblech mit einem oder mehreren Metallen aufweisen. Das Metallblech kann beispielsweise Kupfer oder eine Kupferlegierung aufweisen oder daraus sein. Weiterhin kann das erste Kontaktelement 10 zumindest im ersten Führungsabschnitt 11 und/oder das zweite Kontaktelement 20 im zweiten Führungsabschnitt 21 eine Beschichtung (nicht gezeigt) aufweisen, die beispielsweise eines oder mehrere Metalle ausgewählt aus Zinn, Silber und Gold aufweisen kann. Weiterhin können auch die Kontaktabschnitte 12, 22 der Kontaktelemente 10, 20 teilweise eine Beschichtung (nicht gezeigt) aufweisen, wobei besonders bevorzugt die Schweißzonen 13, 23 der Kontaktabschnitte 12, 22 des ersten und zweiten Kontaktelements 10, 20 jeweils frei von Beschichtungen sind.
Zwischen dem ersten Führungsabschnitt 11 und dem zweiten Führungsabschnitt 21 ist weiterhin ein Isolierelement 30 angeordnet. Das Isolierelement 30 kann sich insbesondere in vertikaler Richtung 91 zwischen dem ersten und zweiten Führungsabschnitt 11, 21 befinden, so dass der erste Führungsabschnitt 11, das Isolierelement 30 und der zweite Führungsabschnitt 21 in vertikaler Richtung 91 in dieser Reihenfolge übereinander oder untereinander angeordnet sind.
Das Isolierelement 30 steht besonders bevorzugt in direktem mechanischem Kontakt zum ersten und zweiten Führungsabschnitt 11, 21 und kann beispielsweise eine elektrisch isolierende Kunststofffolie, beispielsweise mit oder aus Polyimid und/oder Polypropylen, aufweisen oder daraus gebildet sein. Die Folie kann insbesondere flach ausgebildet und zwischen die Kontaktelemente 10, 20 eingelegt sein. Um die Gefahr von Kriechströmen zu vermindern, kann das Isolierelement 30, wie in den 1A und 1B erkennbar ist, den ersten und zweiten Führungsabschnitt 11, 21 in transversaler Richtung 93 beidseitig überragen und somit breiter als die Führungsabschnitte 11, 21 sein. Weiterhin kann das Isolierelement 30 in longitudinaler Richtung 92 über das zweite Kontaktelement 20 hinausragen und somit länger als das zweite Kontaktelement 20 sein, wie in 1D erkennbar ist. Das erste Kontaktelement 10 wiederum ist in longitudinaler Richtung 92 länger als das Isolierelement, wobei insbesondere der erste Kontaktabschnitt 12 oder zumindest die Schweißzone 13 des ersten Kontaktabschnitts 12 in longitudinaler Richtung über das Isolierelement 30 hinausragt.
Beispielsweise können die Kontaktelemente 10 ,20 in einer konkreten Ausgestaltung jeweils ein Kupferblech mit einer Dicke von etwa 1 mm in vertikaler Richtung 91 aufweisen, das mit einer Beschichtung versehen ist, wobei die Schweißzonen 13, 23 beidseitig frei von Beschichtungen und damit unbeschichtet sind und jeweils beidseitig blanke Kupferflächen aufweisen. Die Schweißzone 13 des ersten Kontaktabschnitts 12 kann beispielsweise in transversaler Richtung 93 eine Breite von 20 mm bis 28 mm und in longitudinaler Richtung 92 eine Länge von 7 mm aufweisen, während jede der Schweißzonen 23 der zweiten Kontaktabschnitte 22 jeweils eine Breite von 10 mm und eine Länge von 7 mm aufweisen kann. Die die Schweißzonen 13, 23 umgebenden Randbereiche können beispielsweise jeweils eine Breite von 1 mm aufweisen. In longitudinaler Richtung 92 kann das erste Kontaktelement 10, von der Außenfläche 102 des Gehäuses 101 aus gerechnet, beispielsweise eine Länge von etwa 29 mm aufweisen, während das zweite Kontaktelement 20 eine entsprechende Länge von etwa 13 mm aufweisen kann. Durch den gezeigten Aufbau kann erreicht werden, dass die Kontaktanordnung 1 eine Induktivität von kleiner oder gleich 5 nH aufweist und damit eine Scheininduktivität, die im Vergleich zu herkömmlichen Anschlusslaschen erheblich geringer ist. Durch das Vorsehen von Schweißzonen 13, 23 und die damit verbundene Möglichkeit, die Kontaktanordnung 1 durch Schweißverbindungen mit externen Anschlussstellen zu verbinden, kann ein äußerst geringer Übergangswiderstand erreicht werden.
In den 2A und 2B sind schematische Darstellungen der Kontaktanordnung 1 gemäß weiteren Ausführungsbeispielen gezeigt, die Modifikationen der in den 1A bis 1D gezeigten Kontaktanordnung 1 bilden. Im Vergleich zu der Kontaktanordnung 1, die in den 1A bis 1D gezeigt ist, kann es möglich sein, dass der erste Führungsabschnitt 11 flächig in einer ersten Ebene ausgebildet ist und der zweite Führungsabschnitt 21 flächig in einer zur ersten Ebene parallelen zweiten Ebene ausgebildet ist, während der ersten Kontaktabschnitt 12 und die zweiten Kontaktabschnitte 22 jeweils flächig in der ersten Ebene ausgebildet sind, wie in 2A gezeigt ist, oder der erste Kontaktabschnitt 12 und die zweiten Kontaktabschnitte 22 jeweils flächig in der zweiten Ebene ausgebildet sind, wie in 2B gezeigt ist. Hierzu kann das entsprechende Kontaktelement 10 ,20 zumindest eine Sicke oder Verprägung und damit also zumindest eine Stufe aufweisen, wie in den 2A und 2B erkennbar ist, um die zweiten Kontaktabschnitte 22 in die Ebene des ersten Kontaktelements 10 zu bringen oder den ersten Kontaktabschnitt 12 in die Ebene des zweiten Kontaktelements 20. Durch die Anordnung der ersten und zweiten Kontaktabschnitte 12, 22 in derselben Ebene kann ein weiteres elektrisches Bauelement beispielsweise mit in derselben Ebene angeordneten Anschlussstellen ausgebildet sein und somit eine Ebene Kontaktzone aufweisen, was beispielsweise eine erleichtere Fertigung bewirken kann.
Die 3A bis 3C zeigen schematische Darstellungen der Kontaktanordnung 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Im Vergleich zu den vorherigen Ausführungsbeispielen weisen in der in den 3A bis 3C gezeigten Kontaktanordnung 1 der erste Führungsabschnitt 11 und der zweite Führungsabschnitt 21 jeweils ein gefaltetes Metallblech auf. Die gefalteten Führungsabschnitte 11, 21 werden beispielsweise dadurch hergestellt, dass im Bereich der Führungsabschnitte 11, 21 die zur Herstellung verwendeten ebenen Metallbleche im Vergleich zur späteren Breite der Führungsabschnitte 11, 21 eine doppelte Breite aufweisen. Durch symmetrisches Falten werden die seitlichen Ränder so zueinander gebracht, dass sie sich mittig treffen. Mit anderen Worten steht bei den in den 3A bis 3C gezeigten Führungsabschnitten 11, 21 des ersten und zweiten Kontaktelements 10, 20 im Vergleich zu den vorherigen Ausführungsbeispielen eine im Wesentlichen verdoppelte Querschnittfläche zur Verfügung, so dass durch eine derartige Faltung oder Aufdopplung, die bevorzugt wie gezeigt symmetrisch ist, mit Vorteil die Stromtragfähigkeit der Führungsabschnitte 11, 21 jeweils erhöht werden kann. Besonders bevorzugt kann, wenn die gefalteten Führungsabschnitte 11, 21 wieder zurück gefaltet würden, die Breite dieser entlang der transversalen Richtung 93 der Breite des zweiten Kontaktabschnitts 22 entsprechen.
Weiterhin kann das erste Kontaktelement 10 zwischen dem ersten Führungsabschnitt 11 und dem ersten Kontaktabschnitt 12 einen Übergangsabschnitt 14 aufweisen, der den ersten Führungsabschnitt 11 mit dem ersten Kontaktabschnitt 12 verbindet und der eine geringere Stromtragfähigkeit als der erste Führungsabschnitt 11 und als der erste Kontaktabschnitt 12 aufweist. Der Übergangsabschnitt 14 kann eine geringere Breite in transversaler Richtung 93 und damit eine geringere Querschnittsfläche in einer zur longitudinalen Richtung 92 senkrecht stehenden Schnittebene als jeweils der erste Führungsabschnitt 11 und der erste Kontaktabschnitt 12 aufweisen. Dadurch dass der Übergangsabschnitt 14 in longitudinaler Richtung 92 jedoch eine sehr geringe Länge aufweist, kann erreicht werden, dass keine nachteilige Wärmeentwicklung im Übergangsabschnitt 14 stattfindet.
Die 4A und 4B zeigen schematische Darstellungen der Kontaktanordnung 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, bei dem im Vergleich zu den vorherigen Ausführungsbeispielen das Isolierelement 30 anstelle einer Folie durch ein U-förmiges Kunststoffteil gebildet wird. Das U-förmige Isolierelement 30 kann beispielsweise mit oder aus Polypropylen sein und ist wie die vorab gezeigte Kunststofffolie zwischen dem ersten und zweiten Führungsabschnitt 11 ,21 angeordnet und ragt beidseitig in transversaler Richtung 93 über die Führungsabschnitte 11, 21 hinaus. Weiterhin weist das Isolierelement 30 Seitenstege auf, die sich beidseitig neben dem ersten Führungsabschnitt 11 in vertikaler Richtung 91 erstrecken. Dabei kann das Isolierelement 30 in vertikaler Richtung 91 mit den Seitenstegen auf gleicher Höhe wie der erste Führungsabschnitt 11 enden oder, wie in den 4A und 4B erkennbar ist, diesen in vertikaler Richtung 91 überragen. Durch eine derartige U-förmige Ausgestaltung des Isolierelements 30 können insbesondere seitlich an den Kontaktelementen 10, 20 mögliche Kriechstromstrecken erheblich verlängert werden.
Die in Verbindung mit den 1A bis 4B beschriebenen Merkmale der Kontaktanordnung 1 können auch miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen in den Figuren gezeigt sind.
In den 5A bis 5C sind schematische Darstellungen eines elektrischen Bauelements 100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt, das rein beispielhaft als Zwischenkreiskondensator mit drei nebeneinander angeordneten gleich ausgebildeten Kontaktanordnungen 1 ausgebildet ist. Die in den 5A bis 5C gezeigte Ausführung des elektrischen Bauelements 100 ist nicht beschränkend zu verstehen.
Die Kontaktanordnungen 1 können wie vorab beschrieben ausgebildet sein, wobei rein beispielhaft eine Ausgestaltung gemäß der 4A und 4B gezeigt ist. In 5A ist eine Ansicht entlang der vertikalen Richtung auf die Oberseite des elektrischen Bauelements 100 gezeigt, während in der 5B eine dreidimensionale Ansicht und in der 5C eine Ansicht entlang der vertikalen Richtung auf die Unterseite des elektrischen Bauelements 100 gezeigt sind. Im Gehäuse 101 können ein oder mehrere Kondensatoren vorhanden sein, die mit den Kontaktanordnungen 1 verbunden sind. Rein beispielhaft sind auf der Außenfläche, die der Außenfläche 102, aus der die Kontaktanordnungen 1 herausragen, gegenüberliegt, elektrische Anschlusslaschen vorhanden. Über in der Unterseite des Gehäuses 101 vorhandene Ösen kann eine Befestigung des elektrischen Bauelements 100 auf einem Träger wie beispielsweise einer Wärmesenke erfolgen. Die Kontaktanordnungen 1 bilden rein beispielhaft eine Ausgangsseite des elektrischen Bauelements mit, wie vorab beschrieben, niederinduktiven und niederohmigen elektrischen Anschlüssen für weitere elektrische Bauelemente.
In Verbindung mit den 6A bis 6E ist eine elektrische Vorrichtung 1000 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt, die das elektrische Bauelement 100 gemäß der 5A und 5B sowie weitere elektrische Bauelemente 200 aufweist, die auf einem gemeinsamen Träger 300, insbesondere einer Wärmesenke, angeordnet sind. Die 6A und 6B zeigen die elektrische Vorrichtung 1000 in einer dreidimensionalen Ansicht sowie in einer Schnittdarstellung, während die weiteren elektrischen Bauelemente 200 ohne das elektrische Bauelement 100 in 6C dargestellt sind. In den 6D und 6E sind Schweißverbindungen gezeigt. Die gezeigten elektrischen Bauelemente 100, 200 sind im Hinblick auf ihren Aufbau und ihre Funktionalität rein beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen.
Die weiteren elektrischen Bauelemente 200, die auf einem Zwischenträger 202 angeordnet sind, können beispielsweise Halbleitermodule zur Erzeugung von Wechselstrom aus einem Gleichstrom sein, wie sie beispielsweise in Elektrofahrzeugen verwendet werden. Damit kann mit der elektrischen Vorrichtung 1000 beispielsweise ein Dreiphasen-Wechselstrom zum Betrieb von Elektromotoren erzeugt werden.
Jedes der weiteren elektrischen Bauelemente 200 weist zwei elektrische Anschlussstellen 201 auf. Auf einer der Anschlussstellen 201 jedes der weiteren elektrischen Bauelemente 200 ist der erste Kontaktabschnitt des ersten Kontaktelements 10 einer Kontaktanordnung 1 angeordnet, während auf der jeweils anderen Anschlussstelle 201 die zweiten Kontaktabschnitte des zweiten Kontaktelements 20 angeordnet sind. Das erste Kontaktelement 10 und das zweite Kontaktelement 20 werden in den Schweißzonen mittels Schweißen mit den elektrischen Anschlussstellen 201 elektrisch leitend und mechanisch verbunden.
Besonders bevorzugt wird ein Laserschweißverfahren verwendet, wie im allgemeinen Teil beschrieben ist. In 6D sind beispielhaft eine bevorzugte sichelförmige Schweißstelle 19 sowie eine ebenfalls bevorzugte Schweißstelle 19 in Form einer Doppel-Sichel gezeigt. In 6E ist eine Fotographie einer Schnitts durch eine mittels Laserschweißung hergestellten Schweißstelle 19 gezeigt, wobei die gestrichelte horizontale Linie die Grenzfläche zwischen der Anschlussstelle 201 und dem Kontaktelement 10 oder 20 andeutet. Weiterhin ist der durch die Laserschweißung aufgeschmolzene Teil, der die Schweißstelle 14 bildet, durch eine gestrichelte Linie zur besseren Erkennbarkeit hervorgehoben. Wie im allgemeinen Teil beschrieben ist, können mittels des Laserschweißverfahrens die Form der Schweißstelle 19 und die Schweißtiefe leicht eingestellt werden. Alternativ hierzu kann eine Schweißstelle auch punkt- oder linienförmig ausgebildet sein und/oder es kann ein anderes Schweißverfahren verwendet werden.
Im Vergleich zu bisherigen Verbindungslösungen, in denen Plus- und Minus-Verbindungen nebeneinander hergeführt sind, was zu einer erhöhten Scheininduktivität mit Werten im Bereich vom mehr als 15 nH führt, werden bei der Kontaktanordnung gemäß den vorab beschriebenen Ausführungsbeispielen schweißfähige, überlagernd geführte Kontaktelemente verwendet. Diese ersetzen insbesondere auch sehr aufwendige Schraublösungen. Die passend aufeinander abgestimmten Kontaktelemente, in denen die Strompfade so lange wie möglich übereinander geführt werden, reduzieren sowohl die Scheininduktivität als auch den Serienwiderstand auf ein Minimum, wobei die Induktivität Werte in einem Bereich von weniger als 5 nH und beispielsweise etwa 3 nH aufweisen kann. Solche extrem niedrigen Werte kommen beispielsweise auch neuen sogenannten WBG-Materialien (WBG: „wide band gap“, große Bandlücke), die extreme Flankensteilheiten erlauben, entgegen. Die bisherige hohe zusätzliche Scheininduktivität hat hingegen den für neu entwickelte Elektromotoren notwendigen Strom begrenzt. Neu entwickelte Elektromotoren, speziell auch für die Elektromobilität, erlauben deutlich höhere Ströme als bisher, was mit Halbleitermodulen basierend auf WBG-Materialien durch deren extrem geringen ESL-Wert sowie in Verbindung mit der beschriebenen Kontaktanordnung durch eine niederinduktive Ankopplung möglich wird.
Die hier beschriebene Geometrie der Kontaktanordnung ist für DC-Link-Kondensatoren unterschiedlichster Technologien (Film/Alu/Keramik oder Hybrid-Versionen davon) und auch für andere, beispielsweise passive, Bauelemente wie DC-Link-Kondensatoren mit integriertem EMI-Filter oder EMI-Bauteilen, EMI-Filterbauteilen, Anschlussbusbar usw. verwendbar.
Das beschriebene Laserschweißverfahren wird mit Vorteil in Kombination mit der Kontaktanordnung verwendet, da es nur wenig Erwärmung in die oberen Schichten der Bauelemente einbringt und diese somit nicht schädigt, wobei die Eindringtiefe variiert werden kann. Insbesondere wird kein Platz mehr für eine aufwändige Schraubverbindung benötigt. Die Kontaktstellen befinden sich direkt auf dem oder den weiteren Bauelementen und der benötigte Raum für die Niederhalte-Werkzeuge zum Schweißen ist bereits berücksichtigt. Die Laserschweißung kann den Übergangswiderstand deutlich verringern und die Herstellung einwandfreier Kontaktstellen in Bruchteilen von Sekunden erlauben. Sofern notwendig, erzeugen auf gleichem Raum ausgeführte mehrfache Schweißstellen höchste Kontaktzuverlässigkeit für extrem hohe Ströme bei deutlich reduzierter Erwärmung und bei gleicher Kontaktfläche.
Die beschriebene Kontaktanordnung erlaubt eine extrem kostengünstige und optimierte Anbindung von elektrischen Bauelementen verschiedenster Ausführung insbesondere an neuartigen, niedrigstinduktiven Halbleitermodulen. Die überlappenden Kontaktelemente sind bevorzugt so ausgeführt, dass sie ein weites Spektrum an Leistung übertragen können, ohne dass eine zu starke Erwärmung auftritt.
Die Kontaktanordnung kann mit Vorteil alle mechanischen und elektrischen Anforderungen an die Verbindungen erfüllen, insbesondere beispielsweise Strombelastbarkeit, Rüttelfestigkeit, Zugbelastbarkeit, niederinduktive/niederohmige Anbindung, geringe Erwärmung selbst bei hohen Strömen, Isolationsfestigkeit sowohl für Luft- als auch Kriechstrecken sowie mechanische Anforderungen bezüglich (Co-)Planarität, Luftspalte, zusätzliche Vertiefungen in den Kontaktelementen. Die Kontaktelemente können wie oben beschrieben insbesondere auch ohne eine höhenausgleichende Einpresssicke gefertigt werden, was die Kosten senken kann.
Die in den in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Ausführungsbeispiele können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen explizit beschrieben sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: Kontaktanordnung
10, 20: Kontaktelement
11, 21: Führungsabschnitt
12, 22: Kontaktabschnitt
13, 23: Schweißzone
14: Übergangsabschnitt
19: Schweißstelle
30: Isolierelement
91: vertikale Richtung
92: longitudinale Richtung
93: transversale Richtung
100: elektrisches Bauelement
101: Gehäuse
102: Außenfläche
200: elektrisches Bauelement
201: elektrische Anschlussstelle
202: Zwischenträger
300: Träger
1000: elektrische Vorrichtung
F1, F2, f1, f2: Flächengröße

Claims

Kontaktanordnung (1) für ein elektrisches Bauelement, aufweisend - ein erstes Kontaktelement (10) mit einem ersten Führungsabschnitt (11) und einem ersten Kontaktabschnitt (12), - ein zweites Kontaktelement (20) mit einem zweiten Führungsabschnitt (21) und zwei zweiten Kontaktabschnitten (22), wobei - der erste und zweite Führungsabschnitt (11, 12) in einer vertikalen Richtung (91) übereinander liegen und sich überdecken und sich entlang einer zur vertikalen Richtung (91) senkrechten longitudinalen Richtung (92) erstrecken, - der erste Kontaktabschnitt (12) in longitudinaler Richtung (92) auf den ersten Führungsabschnitt (11) folgt und - die zwei zweiten Kontaktabschnitte (22) symmetrisch entlang einer zur longitudinalen Richtung (92) und zur vertikalen Richtung (91) jeweils senkrecht stehenden transversalen Richtung (93) neben dem ersten und zweiten Führungsabschnitt (11, 21) angeordnet sind.
Kontaktanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei jeder des ersten Kontaktabschnitts (12) und der zweiten Kontaktabschnitte (22) eine Schweißzone (13, 23) aufweist.
Kontaktanordnung (1) nach Anspruch 2, wobei die Schweißzone (13) des ersten Kontaktabschnitts (12) eine erste Flächengröße aufweist und die Schweißzonen (23) der zweiten Kontaktabschnitte (22) zusammen eine zweite Flächengröße aufweisen und die zweite Flächengröße von der ersten Flächengröße um weniger als 30% abweicht.
Kontaktanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Kontaktelement (10) flächig in einer ersten Ebene ausgebildet ist und das zweite Kontaktelement (20) flächig in einer zur ersten Ebene parallelen zweiten Ebene ausgebildet ist.
Kontaktanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Führungsabschnitt (11) flächig in einer ersten Ebene ausgebildet ist und der zweite Führungsabschnitt (21) flächig in einer zur ersten Ebene parallelen zweiten Ebene ausgebildet ist und der erste und die zweiten Kontaktabschnitte (12, 22) flächig in der ersten Ebene oder der zweiten Ebene ausgebildet sind.
Kontaktanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste und zweite Kontaktelement (10, 20) ein Metallblech aufweisen.
Kontaktanordnung (1) nach Anspruch 6, wobei der erste Führungsabschnitt (11) und/oder der zweite Führungsabschnitt (21) ein gefaltetes Metallblech aufweist.
Kontaktanordnung (1) nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Metallblech Kupfer aufweist.
Kontaktanordnung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das erste Kontaktelement (10) im ersten Führungsabschnitt (11) und/oder das zweite Kontaktelement (20) im zweiten Führungsabschnitt (21) eine Beschichtung aufweisen.
Kontaktanordnung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei der erste und zweite Kontaktabschnitt (12, 22) zumindest teilweise frei von Beschichtungen sind.
Kontaktanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste Kontaktelement (10) zwischen dem ersten Führungsabschnitt (11) und dem ersten Kontaktabschnitt (12) einen Übergangsabschnitt (14) aufweist, der den ersten Führungsabschnitt (11) mit dem ersten Kontaktabschnitt (12) verbindet und der eine geringere Stromtragfähigkeit als der erste Führungsabschnitt (11) und der erste Kontaktabschnitt (12) aufweist.
Kontaktanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zwischen dem ersten Führungsabschnitt (11) und dem zweiten Führungsabschnitt (21) ein Isolierelement (30) angeordnet ist.
Kontaktanordnung (1) nach Anspruch 12, wobei das Isolierelement (30) durch eine elektrisch isolierende Kunststofffolie gebildet wird.
Kontaktanordnung (1) nach Anspruch 12, wobei das Isolierelement (30) durch ein U-förmiges Kunststoffteil gebildet wird, das zwischen dem ersten und zweiten Führungsabschnitt (11, 21) beidseitig in transversaler Richtung (93) herausragt und sich neben dem ersten und/oder zweiten Führungsabschnitt (11, 21) in vertikaler Richtung (91) erstreckt.
Kontaktanordnung (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das Isolierelement (30) in unmittelbarem mechanischem Kontakt zum ersten und zweiten Führungsabschnitt (11, 21) steht.
Kontaktanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Kontaktanordnung (1) eine Induktivität von kleiner oder gleich 5 nH aufweist.
Elektrisches Bauelement (100), aufweisend zumindest eine Kontaktanordnung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche.
Elektrisches Bauelement (100) nach Anspruch 17, wobei das elektrische Bauelement (100) zumindest einen Kondensator und/oder ein Filterelement aufweist.
Elektrische Vorrichtung (1000), aufweisend - zumindest ein elektrisches Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 17 und 18 und - zumindest ein weiteres elektrisches Bauelement (200), das elektrische Anschlussstellen (201) aufweist, die mit dem ersten Kontaktabschnitt (12) und den zweiten Kontaktabschnitten (22) der zumindest einen Kontaktanordnung (1) des elektrischen Bauelements (100) durch Schweißverbindungen mechanisch und elektrisch verbunden sind.
Elektrische Vorrichtung (1000) nach Anspruch 19, wobei das zumindest eine elektrische Bauelement (100) und das zumindest eine weitere elektrische Bauelement (200) auf einem gemeinsamen Träger (300) montiert sind.