DE202017104210U1 - Snubberkondensatormodul - Google Patents

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Abstract

Snubberkondensatormodul (10) für ein Schraubanschlüsse aufweisendes Leistungshalbleitermodul, gekennzeichnet durch – eine Platine (20), – wenigstens einen auf der Platine (20) angeordneten Snubberkondensator (30), und – zwei in der Ebene der Platine (20) angeordnete Buchsen (40) zur Durchführung von mit den Schraubanschlüssen des Leistungshalbleitermoduls schraubenden Verbindungsmitteln für die elektrische und mechanische Verbindung des Snubberkondensatormoduls (10) mit dem Leistungshalbleitermodul.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Snubberkondensatormodul für ein Leistungshalbleitermodul. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Snubberkondensatormodul für Leistungshalbleiter, beispielsweise IGBT/MOSFET/SiC/GaN, wie sie in der Leistungselektronik der Energie und HGÜ-Technik eingesetzt werden.
  • Es ist bekannt, Leistungshalbleiter regelmäßig zu deren Schutz mit Snubberkondensatoren zu beschalten. Snubberkondensatoren sind Bauelemente, die die Energie der im Kommutierungspfad befindlichen Streuinduktivität aufnehmen und dabei die dadurch verursachte Überspannung (Overshoot voltage) bei Schaltvorgängen abbauen. Gleichzeitig bedämpfen sie durch den Schaltvorgang entstehende Hochfrequenz. Dabei kann der Snubberkondensator ebenfalls gleichzeitig sowohl durch den Schaltvorgang entstehende, als auch zugeführte Spannungsspitzen unterdrücken.
  • Üblicherweise werden als Snubberkondensatoren Folienkondensatoren verwendet.
  • Der Nachteil an der Verwendung von Folienkondensatoren liegt allerdings in deren zulässigen oberen Betriebstemperatur. Es ist daher bekannt, statt der Folienkondensatoren auch Keramikkondensatoren als Snubberkondensatoren zu verwenden, die die erhöhten Temperaturanforderungen von Leistungshalbleitern generell bestehen und die bei SiC typischen Eigenschwingungen deutlich bedämpfen.
  • Das grundsätzliche Problem bei der Verwendung von Snubberkondensatoren besteht nun in der einfachen mechanischen und elektrischen Anbindung an die eingangs genannten Leistungshalbleitermodule bzw. Halbleiter.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Snubberkondensatormodul zu schaffen, dass eine einfache mechanische und elektrische Anbindung des Snubberkondensatormoduls an ein Leistungshalbleitermodul bzw. einen Leistungshalbleiter erlaubt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Snubberkondensatormodul mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.
  • Grundgedanke der Erfindung ist es, die Schraubanschlüsse eines Leistungshalbleitermoduls für die mechanische und gleichzeitige elektrische Anbindung des Snubberkondensatormoduls an das Leistungshalbleitermoduls zu verwenden.
  • Erfindungsgemäß ist daher ein Snubberkondensatormodul für ein Schraubanschlüsse aufweisendes Leistungshalbleitermodul vorgesehen, wobei das Snubberkondensatormodul eine Platine, wenigstens einen auf der Platine angeordneten Snubberkondensator, und zwei in der Ebene der Platine angeordnete Buchsen zur Durchführung von mit den Schraubanschlüssen des Leistungshalbleitermoduls schraubenden Verbindungsmitteln für die elektrische und mechanische Verbindung des Snubberkondensatormoduls mit dem Leistungshalbleitermodul aufweist.
  • Insbesondere ist der wenigstens eine Snubberkondensator als Keramikkondensator ausgebildet. Beispielsweise können hierfür auch CeraLink-Kondensatoren zum Einsatz kommen.
  • Bevorzugt kann auch eine Mehrzahl von parallel geschalteten Snubberkondensatoren vorgesehen sein und dadurch eine Herabsetzung der parasitären Induktivität des Snubberkondensatormoduls erreicht werden.
  • Bevorzugt ist auch ein auf der Platine angeordneter Serienwiderstand zur Reduzierung der Schwingneigung des Snubberkondensatormoduls vorgesehen.
  • Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass der wenigstens eine Snubberkondensator und/oder der Serienwiderstand als SMD-Bauelement ausgebildet und an der Platine besonders bevorzugt mittels Oberflächenmontage befestigt sind.
  • Zur gleichmäßigen Verteilung mechanischer Lasten im Snubberkondensatormodul ist der wenigstens eine Kondensator zwischen den Buchsen angeordnet. Für eine optimale Lasteinleitung in die Platine sind die Buchsen besonders bevorzugt in die Platine eingelötet oder eingepresst.
  • Der Abstand der Modulanschlüsse für den Leistungshalbleiter zueinander kann unterschiedlich ausgeführt sein und beispielsweise 20, 28 oder 52 mm betragen. Allgemein bestimmt sich die Anschlussgeometrie des Moduls nach der Geometrie der Anschlüsse des Leistungshalbleiters.
  • Das erfindungsgemäße Modul unterdrückt zusätzlich zu den Überspannungsspitzen bei den Wide Bandgap Materialien SiC und GaN deren Schwingungsneigung und reduziert somit zusätzlich die generierte EMI.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den beigefügten Zeichnungen dargestellten, besonders bevorzugt ausgestalteten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht eines besonders bevorzugt ausgestalteten Snubberkondensatormoduls nach der Erfindung; und
  • 2 eine Draufsicht auf das Snubberkondensatormodul aus 1.
  • 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines besonders bevorzugt ausgestalteten Snubberkondensatormoduls nach der Erfindung.
  • 1 zeigt ein Snubberkondensatormodul 10, das eine Platine 20 und einen auf der Platine 20 angeordneten als Keramikkondensator ausgebildeten Snubberkondensator 30 aufweist. In der Ebene der Platine 20 sind zu beiden Seiten des Snubberkondensators 30 angeordnete Buchsen 40 in die Platine 20 eingelötet oder eingepresst, die zur Durchführung von mit den Schraubanschlüssen eines (nicht dargestellten) Leistungshalbleitermoduls schraubenden Verbindungsmitteln für die elektrische und mechanische Verbindung des Snubberkondensatormoduls 10 mit dem Leistungshalbleitermodul vorgesehen sind.
  • Der Snubberkondensator 30 ist als SMD-Bauelement (SMD: surface-mount device) ausgebildet, sodass dessen Anschlüsse lötfähig und direkt mittels Oberflächenmontage auf die Platine 20 gelötet sind. Alternativ kann auch ein entsprechender Sinterprozess verwendet werden.
  • 2 zeigt eine Draufsicht auf das Snubberkondensatormodul aus 1.
  • Hierbei ist zu erkennen, dass der Snubberkondensator 30 zwischen den Buchsen 40 angeordnet ist und damit ein symmetrischer Aufbau erreicht wird.

Claims (9)

  1. Snubberkondensatormodul (10) für ein Schraubanschlüsse aufweisendes Leistungshalbleitermodul, gekennzeichnet durch – eine Platine (20), – wenigstens einen auf der Platine (20) angeordneten Snubberkondensator (30), und – zwei in der Ebene der Platine (20) angeordnete Buchsen (40) zur Durchführung von mit den Schraubanschlüssen des Leistungshalbleitermoduls schraubenden Verbindungsmitteln für die elektrische und mechanische Verbindung des Snubberkondensatormoduls (10) mit dem Leistungshalbleitermodul.
  2. Snubberkondensatormodul (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Snubberkondensator (30) ein Keramikkondensator ist.
  3. Snubberkondensatormodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von parallel geschalteten Snubberkondensatoren.
  4. Snubberkondensatormodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen auf der Platine (20) angeordneten Serienwiderstand zur Reduzierung der Schwingneigung des Snubberkondensatormoduls (10).
  5. Snubberkondensatormodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Snubberkondensator (30) und/oder der Serienwiderstand als SMD-Bauelement ausgebildet sind.
  6. Snubberkondensatormodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstes eine Kondensator (30) und/oder der Serienwiderstand an der Platine mittels Oberflächenmontage befestigt ist.
  7. Snubberkondensatormodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kondensator (30) zwischen den Buchsen (40) angeordnet ist.
  8. Snubberkondensatormodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchsen (40) in die Platine (20) eingelötet sind.
  9. Snubberkondensatormodul (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchsen (40) in die Platine (20) eingepresst sind.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022106988A1 (de) 2022-03-24 2023-09-28 Vacon Oy Niederimpedante Snubber-Kondensator-Anordnung in einem Wandlermodul

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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