DE102022212371A1 - Komponentenanordnung für eine Leistungselektronik und Verfahren zum Bereitstellen einer Komponentenanordnung für eine Leistungselektronik - Google Patents

Komponentenanordnung für eine Leistungselektronik und Verfahren zum Bereitstellen einer Komponentenanordnung für eine Leistungselektronik Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Komponentenanordnung (1) für eine Leistungselektronik, umfassend ein Leistungsmodul (2), einen hiervon separaten Steuerschaltungsträger (3), und einen flächigen Einlegerahmen (4) mit Aussparungen und/oder Ausnehmungen (5), wobei der Einlegerahmen (4) zwischen dem Steuerschaltungsträger (3) und dem Leistungsmodul (2) angeordnet ist, und wobei elektrische Verbindungen (6,7) zwischen dem Leistungsmodul (2) und dem Steuerschaltungsträger (3) über den Einlegerahmen (4) ausgebildet sind, wobei hierzu elektrische Verbindungen (6) zwischen dem Leistungsmodul (2) und dem Einlegerahmen (4) durch die Aussparungen und/oder Ausnehmungen (5) hindurch mittels Bondverbindungen (8) ausgebildet sind oder ausbildbar sind und elektrische Verbindungen (7) zwischen dem Einlegerahmen (4) und dem Steuerschaltungsträger (3) mittels Pressfit-Pins (9) ausgebildet sind oder ausbildbar sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bereitstellen einer Komponentenanordnung (1) für eine Leistungselektronik.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Komponentenanordnung für eine Leistungselektronik und ein Verfahren zum Bereitstellen einer Komponentenanordnung für eine Leistungselektronik.
  • In der Leistungselektronik werden Leistungsmodule eingesetzt. Derzeit werden diese direkt mit Hilfe von Pressfit-Pins, Lötpins, Steckkontakten oder Schraubkontakten elektrisch mit einem Steuerschaltungsträger (Steuerplatine) verbunden und insbesondere auf diesen aufgesteckt. In Pulswechselrichtern werden Leistungsmodule in der Regel über Pressfit-Pins verbunden.
  • In einer Entwicklungsphase der Leistungsmodule müssen bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt Schnittstellen der Leistungsmodule zum Steuerschaltungsträger festgelegt werden, da die Leistungsmodule in der Regel lange Werkzeugerstell- und Freigabezeiten haben, welche die Entwicklungszeit von Pulswechselrichtern dominieren. Hierdurch gibt das Leistungsmodul zu einem frühen Entwicklungszeitpunkt bereits eine Bauraumaufteilung und ein Design der Leistungselektronik, insbesondere des Pulswechselrichters, vor und schränkt eine Flexibilität ein.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Lösung für das vorgenannte Problem anzugeben, wobei mit der Lösung insbesondere eine größere Flexibilität während der Entwicklungsphase der Leistungselektronik erreicht werden soll.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Komponentenanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Insbesondere wird eine Komponentenanordnung für eine Leistungselektronik geschaffen, umfassend ein Leistungsmodul, einen hiervon separaten Steuerschaltungsträger und einen flächigen Einlegerahmen mit Aussparungen und/oder Ausnehmungen, wobei der Einlegerahmen zwischen dem Steuerschaltungsträger und dem Leistungsmodul angeordnet ist, und wobei elektrische Verbindungen zwischen dem Leistungsmodul und dem Steuerschaltungsträger über den Einlegerahmen ausgebildet sind, wobei hierzu elektrische Verbindungen zwischen dem Leistungsmodul und dem Einlegerahmen durch die Aussparungen und/oder Ausnehmungen hindurch mittels Bondverbindungen ausgebildet sind oder ausbildbar sind und elektrische Verbindungen zwischen dem Einlegerahmen und dem Steuerschaltungsträger mittels Pressfit-Pins ausgebildet sind oder ausbildbar sind.
  • Ferner wird insbesondere ein Verfahren zum Bereitstellen einer Komponentenanordnung für eine Leistungselektronik zur Verfügung gestellt, wobei ein Leistungsmodul, ein hiervon separater Steuerschaltungsträger und ein flächiger Einlegerahmen mit Aussparungen und/oder Ausnehmungen in vorgegebener Weise und vorgegebener Reihenfolge aneinander angeordnet und elektrisch miteinander verbunden werden, wobei der Einlegerahmen hierzu zwischen dem Leistungsmodul und dem Steuerschaltungsträger angeordnet wird, und wobei elektrische Verbindungen zwischen dem Leistungsmodul und dem Steuerschaltungsträger über den Einlegerahmen ausgebildet werden, wobei hierzu elektrische Verbindungen zwischen dem Leistungsmodul und dem Einlegerahmen durch die Aussparungen und/oder Ausnehmungen hindurch mittels Bondverbindungen ausgebildet werden und elektrische Verbindungen zwischen dem Einlegerahmen und dem Steuerschaltungsträger mittels Pressfit-Pins ausgebildet werden.
  • Die Komponentenanordnung und das Verfahren ermöglichen es, Ausgestaltungen von elektrischen Schnittstellen und/oder Anbindungen eines Leistungsmoduls und eines Steuerschaltungsträgers (welcher auch als Steuerplatine bezeichnet werden kann) im Entwicklungsprozess voneinander zu entkoppeln. Hierzu wird ein Einlegerahmen geschaffen, über den die elektrischen Verbindungen zwischen dem Leistungsmodul und dem Steuerschaltungsträger ausgebildet werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass elektrische Verbindungen zwischen dem mindestens einen Leistungsmodul und dem Steuerschaltungsträger ausschließlich über den Einlegerahmen ausgebildet werden. Insbesondere ist bzw. wird das Leistungsmodul elektrisch nicht direkt, das heißt nicht auf direktem Weg, mit dem Steuerschaltungsträger verbunden. Die elektrischen Verbindungen zwischen dem Leistungsmodul und dem Einlegerahmen sind bzw. werden mittels Bondverbindungen durch hierfür vorgesehene Aussparungen und/oder Ausnehmungen hindurch ausgebildet. Die elektrischen Verbindungen zwischen dem Steuerschaltungsträger und dem Einlegerahmen sind bzw. werden mittels Pressfit-Pins ausgebildet.
  • Ein Vorteil der Komponentenanordnung und des Verfahrens ist, dass der Entwicklungsprozess insbesondere des Leistungsmoduls hierdurch flexibler ausgestaltet werden kann, da eine Schnittstelle zwischen dem Leistungsmodul und dem Steuerschaltungsträger auch zu einem späteren Zeitpunkt durch ein weniger aufwändiges Anpassen des Einlegerahmens noch verändert werden kann. Hierdurch können Zeit und Aufwand gespart und Flexibilität gewonnen werden. Ferner kann eine elektrische Verbindung zwischen dem Leistungsmodul und dem Steuerschaltungsträger im Hinblick auf eine Verschaltung und/oder eine räumliche Anordnung flexibler ausgestaltet werden. Vermittelt durch den Einlegerahmen kann eine elektrische Verbindung insbesondere auch über mehrere Ebenen ausgebildet werden und/oder der Einlegerahmen kann zwei Ebenen elektrisch miteinander verbinden.
  • Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Pressfit-Pins bereits in den Einlegerahmen eingepresst und/oder mit diesem verbunden sind, wenn der Einlegerahmen (zusammen mit den Pressfit-Pins) in dem Gehäuse angeordnet wird. Entsprechend können die Pressfit-Pins vor dem Anordnen des Einlegerahmens in dem Gehäuse in diesen eingepresst werden oder mit diesem verbunden werden. Hierdurch kann beim Einpressen und/oder Verbinden der Pressfit-Pins mit dem Einlegerahmen insbesondere ein geeignetes Werkzeug von der Gegenseite (in der Regel von der Unterseite) verwendet werden, um ein Verbiegen der Pressfit-Pins beim Einpressen/Verbinden in den Einlegerahmen zu verhindern.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das Leistungsmodul nach dem Anordnen im Gehäuse und nach dem Anordnen des Einlegerahmens und des Steuerschaltungsträgers mit einer Moldmasse umspritzt (vermeidet) wird. Dies kann insbesondere erfolgen, bevor die elektrischen Verbindungen zwischen dem Steuerschaltungsträger und dem Einlegerahmen mittels der Pressfit-Pins ausgebildet werden. Zusätzlich können auch die Pressfit-Pins umspritzt (vermeidet) werden, sodass die Pressfit-Pins beim Verbinden mit dem Steuerschaltungsträger (d.h. beim Einpressen) starr fixiert sind.
  • Das Leistungsmodul und die Schaltungsträgerlage sind insbesondere einzelne, das heißt voneinander separate, Komponenten. Das Leistungsmodul und die Schaltungsträgerlage sind insbesondere nicht (direkt) miteinander in mechanischem Kontakt.
  • Ein Leistungsmodul ist insbesondere eine Leistungskomponente eines Stromrichters, insbesondere eines Pulswechselrichters. Insbesondere umfasst das Leistungsmodul eine Halbbrückenschaltung, welche insbesondere auf einem keramischen Substrat aufgebracht ist und insbesondere gemoldet ist.
  • Grundsätzlich kann die Komponentenanordnung mehrere solcher Leistungsmodule, insbesondere drei solcher Leistungsmodule, umfassen. Diese mehreren Leistungsmodule können beispielsweise auf einem (gemeinsamen) Kühlkörper angeordnet sein oder angeordnet werden.
  • Mehrere Leistungsmodule können hierbei auch über einen (gemeinsamen) Einlegerahmen mit einem Steuerschaltungsträger verbunden sein. Die Vorgehensweise und Anordnung sind hierbei analog zu der Vorgehensweise und Anordnung, wie diese in dieser Offenbarung für ein einzelnes Leistungsmodul beschrieben sind.
  • Der Einlegerahmen ist insbesondere eine Verbindungsebene und/oder Verbindungslage. Der Einlegerahmen kann beispielsweise aus einem Kunststoff und/oder einem Verbundwerkstoff (z.B. FR4) und/oder einer Keramik ausgebildet sein oder diese Werkstoffe umfassen. Der Einlegerahmen kann beispielsweise durch Stanzen aus einem flächigen Ausgangsmaterial hergestellt werden. Der Einlegerahmen weist eine an die jeweilige Kombination aus Leistungsmodul und Steuerschaltungsträger angepasste Form auf. Insbesondere die Aussparungen und/oder Ausnehmungen sind an die Positionen von elektrischen Kontakten des Leistungsmoduls und des Steuerschaltungsträgers angepasst. Der Einlegerahmen umfasst insbesondere an die jeweilige Kombination aus Leistungsmodul und Steuerschaltungsträger angepasste Leiterbahnen, welche elektrische Kontakte auf dem Einlegerahmen zur Verbindung mit dem Leistungsmodul mit elektrischen Kontakten auf dem Einlegerahmen zur Verbindung mit dem Steuerschaltungsträger verbinden. Insbesondere folgen die elektrischen Leiterbahnen hierbei einem ausgehend von der Kombination vorgegebenen Verschaltungsplan.
  • Ein Steuerschaltungsträger ist insbesondere eine Steuerplatine, insbesondere für einen Stromrichter, insbesondere einen Pulswechselrichter. Der Steuerschaltungsträger umfasst insbesondere Bauteile zur Steuerung und Überwachung eines oder mehrerer Leistungsmodule und/oder des Stromrichters, insbesondere des Pulswechselrichters. Der Steuerschaltungsträger kann beispielsweise mindestens eine der folgenden Komponenten umfassen: Mikrocontroller, Gatetreiber, ASIC und/oder eine Kommunikationsschnittstelle (z.B. CAN).
  • Die elektrischen Verbindungen sind bei einem Gatepfad insbesondere für eine Stromstärke im Bereich bis 1 A, insbesondere bis 10 A, weiter insbesondere bis 20 A ausgelegt. Bei einem Source- oder Drainpfad sind die elektrischen Verbindungen insbesondere für eine Stromstärke im Bereich von µA bis mA ausgelegt.
  • Die Bondverbindungen sind insbesondere als Dickdrahtbondverbindungen ausgebildet (Drahtstärke im Bereich von 125 µm). Die Bondverbindungen können insbesondere als Double Stitch-Bondverbindungen, Dickdrahtbondverbindungen, Aluminiumkupfer-Bondverbindungen, Aluminium-Bondverbindungen und/oder Aluminiumgold-Bondverbindungen ausgebildet sein.
  • Ein Leistungsmodul weist insbesondere Abmessungen im Zentimeterbereich auf, insbesondere im Bereich von einigen wenigen Zentimetern, beispielsweise mit Seitenlängen einer Breite und Länge von jeweils zwischen 3 cm bis 15 cm, beispielsweise 5×4 cm2. Je nach Strombedarf können die Werte grundsätzlich aber auch kleiner oder größer sein.
  • In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass an dem Einlegerahmen und/oder an dem Leistungsmodul Abstandsbolzen (welche auch als Standoffs bezeichnet werden können) ausgebildet sind, mit denen und/oder mittels derer der Einlegerahmen an dem Leistungsmodul angeordnet ist oder anordenbar ist. Hierdurch kann ein vorgegebener Abstand zwischen dem Einlegerahmen und dem Leistungsmodul auf einfache Weise eingehalten werden und ein sonstiger ungewünschter mechanischer und elektrischer Kontakt zwischen dem Leistungsmodul und dem Einlegerahmen verhindert werden. Die Abstandsbolzen sind insbesondere aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff ausgebildet.
  • In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Komponentenanordnung ein Gehäuse aufweist, wobei zumindest das Leistungsmodul und der Einlegerahmen in dem Gehäuse angeordnet sind oder angeordnet werden. Hierdurch kann die Komponentenanordnung vor äußeren Einflüssen geschützt werden.
  • In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Einlegerahmen mindestens ein Trägerelement aufweist, mittels dessen der Einlegerahmen an dem Gehäuse angeordnet, insbesondere verankert und/oder befestigt, ist.
  • In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das mindestens eine Trägerelement mindestens eine seitlich abstehende Trägerzunge (welche auch als Lasche bezeichnet werden kann) umfasst oder als solche ausgebildet ist. Dies erlaubt es insbesondere, dass die seitlich abstehende Zunge auf und/oder in eine hierfür vorgesehene Aussparung und/oder Stufe des Gehäuses eingelegt wird, sodass der Einlegerahmen in einem vorgegebenen Abstand zum Leistungsmodul gehalten wird.
  • In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das mindestens eine Trägerelement einen an einem Außenrand des Einlegerahmens umlaufenden Trägerrahmen aufweist oder einen solchen ausbildet, wobei der umlaufende Trägerrahmen auf einer in und/oder am Gehäuse ausgebildeten Stufe aufgelegt ist oder auflegbar ist. Hierdurch kann eine besonders stabile Anordnung des Einlegerahmens am Gehäuse bereitgestellt werden.
  • In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass zumindest ein Zwischenraum zwischen dem Leistungsmodul und dem Einlegerahmen mittels einer Moldmasse verfüllt ist. Hierdurch können insbesondere die Bondverbindungen vor mechanischen Einwirkungen geschützt werden. Es ist ferner möglich, dass auch der Einlegerahmen vollständig mit der Moldmasse umgeben ist oder umgeben wird. In diesem Fall umfasst das Gehäuse den Einlegerahmen derart, dass eine vollständige Aufnahme des Einlegerahmens durch die Moldmasse möglich ist.
  • In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Einlegerahmen mindestens ein aktives oder passives elektrisches Bauelement aufweist. Hierdurch kann mittels des Einlegerahmens zusätzlich auch eine gesteigerte elektrische Funktionalität in Form von elektrischen Schaltungen bereitgestellt werden.
  • In einer Ausführungsform des Verfahrens ist insbesondere vorgesehen, dass das Bereitstellen der Komponentenanordnung die folgende Reihenfolge umfasst:
    • - Anordnen des Leistungsmoduls in dem Gehäuse,
    • - Anordnen des Einlegerahmens in dem Gehäuse an oder oberhalb des Leistungsmoduls,
    • - Ausbilden von elektrischen Verbindungen zwischen dem Leistungsmodul und dem Einlegerahmen an hierfür vorgesehenen Kontaktstellen durch die Aussparungen und/oder Ausnehmungen hindurch mittels Bondverbindungen,
    • - Anordnen des Steuerschaltungsträgers an oder oberhalb des Einlegerahmens,
    • - Ausbilden von elektrischen Verbindungen zwischen dem Steuerschaltungsträger und dem Einlegerahmen mittels der Pressfit-Pins.
  • Ferner wird insbesondere auch ein Fahrzeug geschaffen, umfassend mindestens eine Komponentenanordnung nach einer der beschriebenen Ausführungsformen. Ein Fahrzeug ist insbesondere ein Kraftfahrzeug. Das Fahrzeug kann aber auch ein anderes Land-, Schienen-, Wasser-, Luft- oder Raumfahrzeug sein, beispielsweise ein Lufttaxi oder eine Drohne.
  • Weitere Merkmale zur Ausgestaltung des Verfahrens ergeben sich aus der Beschreibung von Ausgestaltungen der Komponentenanordnung. Die Vorteile des Verfahrens sind hierbei jeweils die gleichen wie bei den Ausgestaltungen der Komponentenanordnung.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Komponentenanordnung (Seitenansicht);
    • 2 eine schematische Darstellung der Ausführungsform der Komponentenanordnung (Draufsicht);
    • 3 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung einer weiteren Ausführungsform der Komponentenanordnung (Draufsicht);
    • 4 ein schematisches Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens zum Bereitstellen einer Komponentenanordnung für eine Leistungselektronik.
  • Die 1 zeigt eine schematische Darstellung von Ausführungsformen der Komponentenanordnung 1 für eine Leistungselektronik als Seitenansicht. Die Komponentenanordnung 1 ist beispielsweise in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, angeordnet. Die Komponentenanordnung 1 ist beispielsweise Teil einer Leistungselektronik eines Pulswechselrichters.
  • Die Komponentenanordnung 1 umfasst ein Leistungsmodul 2, einen hiervon separaten Steuerschaltungsträger 3 und einen flächigen Einlegerahmen 4 mit Aussparungen und/oder Ausnehmungen 5 (2). Der Einlegerahmen 4 ist zwischen dem Steuerschaltungsträger 3 und dem Leistungsmodul 2 angeordnet. Zur Verdeutlichung zeigt die 2 eine schematische Darstellung der Ausführungsform in einer Draufsicht ohne den Steuerschaltungsträger 3.
  • Elektrische Verbindungen 6, 7 zwischen dem Leistungsmodul 2 und dem Steuerschaltungsträger 3 sind über den Einlegerahmen 4 ausgebildet. Hierzu ist vorgesehen, dass elektrische Verbindungen 6 zwischen dem Leistungsmodul 2 und dem Einlegerahmen 4 durch die Aussparungen und/oder Ausnehmungen 5 hindurch mittels Bondverbindungen 8 ausgebildet sind. Die Bondverbindungen 8 sind insbesondere zwischen hierfür vorgesehenen Kontaktpads ausgebildet. Elektrische Verbindungen 7 zwischen dem Einlegerahmen 4 und dem Steuerschaltungsträger 3 sind mittels Pressfit-Pins 9 ausgebildet. Auf dem Einlegerahmen 4 sind die Pressfit-Pins 9 elektrisch insbesondere über Leiterbahnen mit den zur Kontaktierung des Leistungsmoduls 2 vorgesehenen Kontaktpads verbunden.
  • Es kann vorgesehen sein, dass an dem Einlegerahmen 4 und/oder an dem Leistungsmodul 2 Abstandsbolzen 10 ausgebildet sind, mit denen und/oder mittels derer der Einlegerahmen 4 an dem Leistungsmodul 2 angeordnet ist oder anordenbar ist. Die Abstandsbolzen 10 sind insbesondere aus einem nicht elektrisch leitfähigen Werkstoff ausgebildet.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Komponentenanordnung 1 ein Gehäuse 11 aufweist, wobei zumindest das Leistungsmodul 2 und der Einlegerahmen 4 in dem Gehäuse 11 angeordnet sind. Die 1 zeigt hierbei eine Ausführungsform, bei der nur das Leistungsmodul 2 und der Einlegerahmen 4 in dem Gehäuse 11 angeordnet sind. Grundsätzlich kann aber auch der Steuerschaltungsträger 3 in dem Gehäuse 11 angeordnet sein.
  • Es kann weiterbildend vorgesehen sein, dass der Einlegerahmen 4 mindestens ein Trägerelement 12 (2) aufweist, mittels dessen der Einlegerahmen 4 an dem Gehäuse 11 angeordnet ist.
  • Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass das mindestens eine Trägerelement 12 mindestens eine seitlich abstehende Trägerzunge 13 umfasst oder als solche ausgebildet ist, wie dies in der 2 schematisch gezeigt ist. Die Trägerzungen 13 liegen hierbei insbesondere in hierfür vorgesehenen stufenförmigen Nischen 14 des Gehäuses 11 auf und halten den Einlegerahmen 4 hierdurch in Position.
  • Die 3 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Komponentenanordnung 1. Die Ausführungsform ist grundsätzlich wie die in den 1 und 2 gezeigte Ausführungsform ausgebildet, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Merkmale und Begriffe. Es ist bei dieser Ausführungsform vorgesehen, dass das mindestens eine Trägerelement 12 einen an einem Außenrand des Einlegerahmens 4 umlaufenden Trägerrahmen 15 aufweist oder einen solchen ausbildet, wobei der umlaufende Trägerrahmen 15 auf einer in und/oder am Gehäuse 11 ausgebildeten umlaufenden Stufe 16 aufgelegt ist oder auflegbar ist.
  • Es kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Zwischenraum zwischen dem Leistungsmodul 2 und dem Einlegerahmen 4 mittels einer Moldmasse 17 (1) verfüllt ist. Bei der in der 1 gezeigten Ausführungsform ist zusätzlich auch ein Zwischenraum zwischen dem Steuerschaltungsträger 3 und dem Einlegerahmen 4 mit der Moldmasse 17 verfüllt.
  • Es kann vorgesehen sein, dass der Einlegerahmen mindestens ein aktives oder passives elektrisches Bauelement 18 (1 und 2) aufweist.
  • Die 4 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens zum Bereitstellen einer Komponentenanordnung für eine Leistungselektronik.
  • In einer Maßnahme 100 wird ein Leistungsmodul in einem Gehäuse angeordnet.
  • In einer Maßnahme 101 wird ein Einlegerahmen an und/oder oberhalb des Leistungsmoduls in dem Gehäuse angeordnet. Hierbei greifen mehrere Trägerelemente in hierfür vorgesehene Nischen des Gehäuses ein, sodass der Einlegerahmen in einem vorgesehenen Abstand oberhalb des Leistungsmoduls gelagert werden kann. Zusätzlich oder alternativ können auch Abstandsbolzen vorgesehen sei, mit denen der Einlegerahmen an dem Leistungsmodul angeordnet wird.
  • Es ist insbesondere vorgesehen, dass Pressfit-Pins bereits in den Einlegerahmen eingepresst und/oder mit diesem verbunden sind, wenn der Einlegerahmen (zusammen mit den Pressfit-Pins) in dem Gehäuse angeordnet wird. Entsprechend können die Pressfit-Pins vor dem Anordnen des Einlegerahmens in dem Gehäuse in diesen eingepresst werden oder mit diesem verbunden werden.
  • In einer Maßnahme 102 werden Bondverbindungen durch Aussparungen und/oder Ausnehmungen des Einlegerahmens hindurch zwischen dem Einlegerahmen und dem Leistungsmodul ausgebildet. Hierbei werden insbesondere jeweilige Kontaktpads über Bonddrähte elektrisch miteinander verbunden.
  • In einer Maßnahme 103 wird ein Steuerschaltungsträger an dem und/oder oberhalb des Einlegerahmen(s) angeordnet und über Pressfit-Pins werden elektrische Verbindungen zwischen dem Steuerschaltungsträger und dem Einlegerahmen ausgebildet, indem die Pressfit-Pins in hierfür vorgesehene Pressfit-Bohrungen gepresst werden und sich dort verankern, wodurch elektrische Verbindungen ausgebildet werden.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das Leistungsmodul nach dem Anordnen im Gehäuse und nach dem Anordnen des Einlegerahmens und des Steuerschaltungsträgers mit einer Moldmasse umspritzt (vermeidet) wird. Dies kann insbesondere erfolgen, bevor die elektrischen Verbindungen zwischen dem Steuerschaltungsträger und dem Einlegerahmen mittels der Pressfit-Pins ausgebildet werden. Zusätzlich können auch die Pressfit-Pins vermeidet werden, sodass die Pressfit-Pins beim Verbinden (Einpressen) mit dem Steuerschaltungsträger starr fixiert sind.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Komponentenanordnung
    2
    Leistungsmodul
    3
    Steuerschaltungsträger
    4
    Einlegerahmen
    5
    Aussparung/Ausnehmung
    6
    elektrische Verbindung
    7
    elektrische Verbindung
    8
    Bondverbindung
    9
    Pressfit-Pin
    10
    Abstandsbolzen
    11
    Gehäuse
    12
    Trägerelement
    13
    Trägerzunge
    14
    Nische
    15
    Trägerrahmen
    16
    umlaufende Stufe
    17
    Moldmasse
    18
    elektrische Bauelement
    100-103
    Maßnahmen des Verfahrens

Claims (10)

  1. Komponentenanordnung (1) für eine Leistungselektronik, umfassend: ein Leistungsmodul (2), einen hiervon separaten Steuerschaltungsträger (3), und einen flächigen Einlegerahmen (4) mit Aussparungen und/oder Ausnehmungen (5), wobei der Einlegerahmen (4) zwischen dem Steuerschaltungsträger (3) und dem Leistungsmodul (2) angeordnet ist, und wobei elektrische Verbindungen (6,7) zwischen dem Leistungsmodul (2) und dem Steuerschaltungsträger (3) über den Einlegerahmen (4) ausgebildet sind, wobei hierzu elektrische Verbindungen (6) zwischen dem Leistungsmodul (2) und dem Einlegerahmen (4) durch die Aussparungen und/oder Ausnehmungen (5) hindurch mittels Bondverbindungen (8) ausgebildet sind oder ausbildbar sind und elektrische Verbindungen (7) zwischen dem Einlegerahmen (4) und dem Steuerschaltungsträger (3) mittels Pressfit-Pins (9) ausgebildet sind oder ausbildbar sind.
  2. Komponentenanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Einlegerahmen (4) und/oder an dem Leistungsmodul (2) Abstandsbolzen (10) ausgebildet sind, mit denen und/oder mittels derer der Einlegerahmen (4) an dem Leistungsmodul (2) angeordnet ist oder anordenbar ist.
  3. Komponentenanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponentenanordnung (1) ein Gehäuse (11) aufweist, wobei zumindest das Leistungsmodul (2) und der Einlegerahmen (4) in dem Gehäuse (11) angeordnet sind.
  4. Komponentenanordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlegerahmen (4) mindestens ein Trägerelement (12) aufweist, mittels dessen der Einlegerahmen (4) an dem Gehäuse (11) angeordnet ist.
  5. Komponentenanordnung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Trägerelement (12) mindestens eine seitlich abstehende Trägerzunge (13) umfasst oder als solche ausgebildet ist.
  6. Komponentenanordnung (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Trägerelement (12) einen an einem Außenrand des Einlegerahmens (4) umlaufenden Trägerrahmen (15) aufweist oder einen solchen ausbildet, wobei der umlaufende Trägerrahmen (15) auf einer in und/oder am Gehäuse (11) ausgebildeten Stufe (16) aufgelegt ist oder auflegbar ist.
  7. Komponentenanordnung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Zwischenraum zwischen dem Leistungsmodul (2) und dem Einlegerahmen (4) mittels einer Moldmasse (17) verfüllt ist.
  8. Verfahren zum Bereitstellen einer Komponentenanordnung (1) für eine Leistungselektronik, wobei ein Leistungsmodul (2), ein hiervon separater Steuerschaltungsträger (3) und ein flächiger Einlegerahmen (4) mit Aussparungen und/oder Ausnehmungen (5) in vorgegebener Weise und vorgegebener Reihenfolge aneinander angeordnet und elektrisch miteinander verbunden werden, wobei der Einlegerahmen (4) hierzu zwischen dem Leistungsmodul (2) und dem Steuerschaltungsträger (3) angeordnet wird, und wobei elektrische Verbindungen (6,7) zwischen dem Leistungsmodul (2) und dem Steuerschaltungsträger (3) über den Einlegerahmen (4) ausgebildet werden, wobei hierzu elektrische Verbindungen (6) zwischen dem Leistungsmodul (2) und dem Einlegerahmen (4) durch die Aussparungen und/oder Ausnehmungen (5) hindurch mittels Bondverbindungen (8) ausgebildet werden und elektrische Verbindungen (7) zwischen dem Einlegerahmen (4) und dem Steuerschaltungsträger (3) mittels Pressfit-Pins (9) ausgebildet werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Leistungsmodul (2) und der Einlegerahmen (4) in einem Gehäuse (11) angeordnet werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Bereitstellen der Komponentenanordnung (1) die folgende Reihenfolge umfasst: - Anordnen des Leistungsmoduls (2) in dem Gehäuse (11), - Anordnen des Einlegerahmens (4) in dem Gehäuse (11) an oder oberhalb des Leistungsmoduls (2), - Ausbilden von elektrischen Verbindungen (6) zwischen dem Leistungsmodul (2) und dem Einlegerahmen (4) an hierfür vorgesehenen Kontaktstellen durch die Aussparungen und/oder Ausnehmungen (5) hindurch mittels Bondverbindungen (8), - Anordnen des Steuerschaltungsträgers (3) an oder oberhalb des Einlegerahmens (4), - Ausbilden von elektrischen Verbindungen (7) zwischen dem Steuerschaltungsträger (3) und dem Einlegerahmen (4) mittels der Pressfit-Pins (9).
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