DE202022102232U1

DE202022102232U1 - Leistungsmodul und Leistungsvorrichtung

Info

Publication number: DE202022102232U1
Application number: DE202022102232.1U
Authority: DE
Original assignee: Niko Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Niko Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2022-01-12
Filing date: 2022-04-26
Publication date: 2022-06-09
Anticipated expiration: 2032-04-27
Also published as: US12048122B2; TWI772243B; TW202329798A; US20230225087A1

Abstract

Leistungsmodul (3, 3A, 3B, 3C, 3D), umfassend:
- ein Substrat (31), das an einer Seite mit zumindest einem elektronischen Element (36) bestückt ist und mit der anderen Seite eine Wärmeableitfläche (311) ausbildet;
- einen Einkapselungskörper (34, 34D), der die mit dem elektronischen Element (36) bestückte Seite des Substrats (31) bedeckt und die Wärmeableitfläche (311) freilegt;
- mehrere Anschlussstifte (32), die jeweils an einem Ende an dem Substrat (31) befestigt sind und mit dem anderen Ende aus dem Einkapselungskörper (34, 34D) herausragen;
- zwei Befestigungsstrukturen (35, 35A, 35B, 35C, 35D), die an gegenüberliegenden Enden des Einkapselungskörpers (34, 34D) angeordnet sind und jeweils Folgendes umfassen:
- ein erstes Durchgangsloch (351), das durch die Befestigungsstruktur (35, 35A, 35B, 35C, 35D) verläuft;
- zumindest zwei zweite Durchgangslöcher (352), die jeweils durch die Befestigungsstruktur (35, 35A, 35B, 35C, 35D) verlaufen, sich um das erste Durchgangsloch (351) als Zentrum herum auf dessen beiden Seiten befinden und einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei die zweiten Durchgangslöcher (352) jeweils bogenförmig ausgebildet sind;
- eine ringförmige Struktur (353), die sich zwischen den zumindest zwei zweiten Durchgangslöchern (352) und dem ersten Durchgangsloch (351) befindet;
- zwei versenkte Strukturen (354), die sich auf beiden Seiten der ringförmigen Struktur (353) befinden und jeweils mit der ringförmigen Struktur (353) verbunden sind, wobei zwischen einem Ende jedes zweiten Durchgangsloches (352) und einem Ende des anderen zweiten Durchgangsloches (352) eine versenkte Struktur (354) ausgebildet ist; wobei beim Befestigen des Leistungsmoduls (3, 3A, 3B, 3C, 3D) an einem Kühlkörper (1) mittels zweier Schrauben (2) jede der Schrauben (2) mit ihrem Schrauben Schaft (21) durch das erste Durchgangsloch (351) hindurchtritt und mit ihrem Kopf (22) gegen die zugeordnete ringförmige Struktur (353) so drückt, dass die ringförmige Struktur (353) zur flächigen Anlage an eine ebene Fläche (11) des Kühlkörpers (1) kommt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leistungsmodul und eine Leistungsvorrichtung, insbesondere ein Leistungsmodul und eine Leistungsvorrichtung, welche für die Anwendung im Hochleistungsbereich geeignet sind.
Bestehende leistungsstarke Leistungsmodule erzeugen während des Betriebs viel Wärme, wodurch es erforderlich ist, an einer Seite des jeweiligen Leistungsmoduls einen Kühlkörper anzubringen, damit die beim Betrieb des Leistungsmoduls erzeugte, hohe Wärmemenge durch den Kühlkörper nach außen geleitet werden kann. Im Allgemeinen sind solche Leistungsmodule mittels Schrauben an dem Kühlkörper befestigt. In der Praxis kommt es häufig vor, dass Leistungsmodule, die mit dem Kühlkörper verschraubt sind, die während des Betriebs entstehende große Menge an Wärme aufgrund verschiedener Faktoren (z.B. weil die verwendeten Schrauben nicht ausreichen, um eine dichte Verbindung zwischen Leistungsmodul und Kühlkörper herzustellen) nicht über den Kühlkörper abführen können.
Die vorliegende Erfindung offenbart ein Leistungsmodul und eine Leistungsvorrichtung, mit denen vor allem bestehende gewöhnliche Leistungsmodule verbessert werden sollen, die, wenn sie mit einem Kühlkörper fest verschraubt sind, nicht mit ihrer Wärmeableitfläche flächig an der Oberfläche des Kühlkörpers anliegen können, so dass sich die durch den Betrieb des Leistungsmoduls erzeugte hohe Wärmemenge nicht effektiv durch den Kühlkörper nach außen ableiten lässt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung offenbart ein Leistungsmodul, das ein Substrat, einen Einkapselungskörper, mehrere Anschlussstifte und zwei Befestigungsstrukturen umfasst. Dabei ist das Substrat an einer Seite mit zumindest einem elektronischen Element bestückt und bildet mit der anderen Seite eine Wärmeableitfläche aus. Der Einkapselungskörper bedeckt die mit dem elektronischen Element bestückte Seite des Substrats und legt die Wärmeableitfläche frei. Die Anschlussstifte sind jeweils an einem Ende an dem Substrat befestigt und ragen jeweils mit dem anderen Ende aus dem Einkapselungskörper heraus. Die beiden Befestigungsstrukturen sind an gegenüberliegenden Enden des Einkapselungskörpers angeordnet und umfassen jeweils ein erstes Durchgangsloch, zumindest zwei zweite Durchgangslöcher, eine ringförmige Struktur und zwei versenkte Strukturen. Das erste Durchgangsloch verläuft durch die Befestigungsstruktur. Die zumindest zwei zweiten Durchgangslöcher verlaufen jeweils durch die Befestigungsstruktur, befinden sich um das erste Durchgangsloch als Zentrum herum auf dessen beiden Seiten und sind einander gegenüberliegend angeordnet. Die zweiten Durchgangslöcher sind jeweils bogenförmig ausgebildet. Die ringförmige Struktur befindet sich zwischen den zumindest zwei zweiten Durchgangslöchern und dem ersten Durchgangsloch. Die beiden versenkten Strukturen befinden sich auf beiden Seiten der ringförmigen Struktur und sind jeweils mit der ringförmigen Struktur verbunden, wobei zwischen einem Ende jedes zweiten Durchgangsloches und einem Ende des anderen zweiten Durchgangsloches eine versenkte Struktur ausgebildet ist. Beim Befestigen des Leistungsmoduls an einem Kühlkörper mittels zweier Schrauben tritt jede der Schrauben mit ihrem Schraubenschaft durch das erste Durchgangsloch hindurch und drückt mit ihrem Kopf derart gegen die zugeordnete ringförmige Struktur, dass die ringförmige Struktur zur flächigen Anlage an eine ebene Fläche des Kühlkörpers kommt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung offenbart ein Leistungsmodul, das ein Substrat, einen Einkapselungskörper, mehrere Anschlussstifte und zwei Befestigungsstrukturen umfasst. Dabei ist das Substrat an einer Seite mit zumindest einem elektronischen Element bestückt und bildet mit der anderen Seite eine Wärmeableitfläche aus. Der Einkapselungskörper bedeckt die mit dem elektronischen Element bestückte Seite des Substrats und legt die Wärmeableitfläche frei. Die Anschlussstifte sind jeweils an einem Ende an dem Substrat befestigt und ragen jeweils mit dem anderen Ende aus dem Einkapselungskörper heraus. Die beiden Befestigungsstrukturen sind an gegenüberliegenden Enden des Einkapselungskörpers angeordnet und umfassen jeweils ein erstes Durchgangsloch, ein zweites Durchgangsloch, eine ringförmige Struktur und eine versenkte Struktur. Das erste Durchgangsloch verläuft durch die Befestigungsstruktur. Das zweite Durchgangsloch verläuft durch die Befestigungsstruktur, ist bogenförmig ausgebildet und um das erste Durchgangsloch als Zentrum herum entlang einem Teil des Außenumfangs des ersten Durchgangsloches angeordnet. Die ringförmige Struktur befindet sich zwischen dem zweiten Durchgangsloch und dem ersten Durchgangsloch. Die versenkte Struktur ist auf einer Seite der ringförmigen Struktur zwischen dem Einkapselungskörper und dem ersten Durchgangsloch angeordnet und mit der ringförmigen Struktur verbunden. Beim Befestigen des Leistungsmoduls an einem Kühlkörper mittels zweier Schrauben tritt jede der Schrauben mit ihrem Schraubenschaft durch das erste Durchgangsloch hindurch und drückt mit ihrem Kopf derart gegen die zugeordnete ringförmige Struktur, dass die ringförmige Struktur zur flächigen Anlage an eine ebene Fläche des Kühlkörpers kommt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung offenbart eine Leistungsvorrichtung, die einen Kühlkörper, zwei Schrauben und ein Leistungsmodul umfasst. Leistungsmodul umfasst ein Substrat, einen Einkapselungskörper, mehrere Anschlussstifte und zwei Befestigungsstrukturen. Dabei ist das Substrat an einer Seite mit zumindest einem elektronischen Element bestückt und bildet mit der anderen Seite eine Wärmeableitfläche aus. Der Einkapselungskörper bedeckt die mit dem elektronischen Element bestückte Seite des Substrats und legt die Wärmeableitfläche frei. Die Anschlussstifte sind jeweils an einem Ende an dem Substrat befestigt und ragen jeweils mit dem anderen Ende aus dem Einkapselungskörper heraus. Die beiden Befestigungsstrukturen sind an gegenüberliegenden Enden des Einkapselungskörpers angeordnet und umfassen jeweils ein erstes Durchgangsloch, zumindest zwei zweite Durchgangslöcher, eine ringförmige Struktur und zwei versenkte Strukturen. Das erste Durchgangsloch verläuft durch die Befestigungsstruktur. Die zumindest zwei zweiten Durchgangslöcher verlaufen jeweils durch die Befestigungsstruktur, befinden sich um das erste Durchgangsloch als Zentrum herum auf dessen beiden Seiten und sind einander gegenüberliegend angeordnet. Die zweiten Durchgangslöcher sind jeweils bogenförmig ausgebildet. Die ringförmige Struktur befindet sich zwischen den zumindest zwei zweiten Durchgangslöchern und dem ersten Durchgangsloch. Die beiden versenkten Strukturen befinden sich auf beiden Seiten der ringförmigen Struktur und sind jeweils mit der ringförmigen Struktur verbunden, wobei zwischen einem Ende jedes zweiten Durchgangsloches und einem Ende des anderen zweiten Durchgangsloches eine versenkte Struktur ausgebildet ist. Beim Befestigen des Leistungsmoduls an dem Kühlkörper mittels der beiden Schrauben tritt jede der Schrauben mit ihrem Schrauben Schaft durch das erste Durchgangsloch hindurch und drückt mit ihrem Kopf derart gegen die zugeordnete ringförmige Struktur, dass die ringförmige Struktur zur flächigen Anlage an eine ebene Fläche des Kühlkörpers kommt.
Zusammenfassend gelingt es bei dem Leistungsmodul und der Leistungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Gestaltung des ersten Durchgangsloches, des zweiten Durchgangsloches, der ringförmigen Struktur und der beiden versenkten Strukturen jeder der Befestigungsstrukturen, das Leistungsmodul unter Verwendung zweier Schrauben an der ebenen Fläche des Kühlkörpers so zu befestigen, dass die Wärmeableitfläche des Leistungsmoduls flächig an der ebenen Fläche des Kühlkörpers anliegt, so dass die durch den Betrieb des Leistungsmoduls erzeugte hohe Wärmemenge effektiv durch den Kühlkörper nach außen übertragen werden kann.
Zum besseren Verständnis der Merkmale und technischen Ausgestaltungen der Erfindung wird diese nachfolgend anhand der beiliegenden Abbildungen näher beschrieben. Diese Beschreibung und diese beigefügten Zeichnungen stellen jedoch keine Einschränkung des Schutzumfangs der Erfindung dar, sondern dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung.

1 zeigt eine schematische Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Leistungsvorrichtung.
2 zeigt eine explodierte Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Leistungsvorrichtung.
3 zeigt eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsmoduls.
4 zeigt eine seitliche Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Leistungsvorrichtung.
5 zeigt in schematischer Darstellung einen vergrößerten Ausschnitt von 4.
6 zeigt eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsmoduls.
7 zeigt eine Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsmoduls.
8 zeigt eine Draufsicht auf ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsmoduls.
9 zeigt eine Draufsicht auf ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsmoduls.
10 zeigt eine schematische Schnittdarstellung von 9 entlang der Schnittlinie X-X.
11 zeigt eine Draufsicht auf ein sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsmoduls.

Wird in der nachfolgenden Beschreibung auf eine bestimmte Zeichnung verwiesen, so gilt dieser Verweis nicht einschränkend. Vielmehr dient er lediglich zur Betonung, dass die in der entsprechenden Beschreibung erwähnten Inhalte zum Großteil in dieser bestimmten Zeichnung dargestellt werden.
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 umfasst die erfindungsgemäße Leistungsvorrichtung 100 einen Kühlkörper 1, zwei Schrauben 2 und ein Leistungsmodul 3. Dabei weist der Kühlkörper 1 einerseits eine ebene Fläche 11 und zwei Schraubenlöcher 12 auf und kann andererseits beispielsweise mehrere Kühlrippen 13 umfassen. Die konkrete Form des Kühlkörpers 1 ist nicht auf die in den Zeichnungen dargestellte Form beschränkt. Der Kühlkörper 1 dient in erster Linie dazu, die durch den Betrieb der Leistungsvorrichtung 100 entstehende Wärme nach außen abzuführen. In die beiden Schraubenlöcher 12 können die beiden Schrauben 2 eingedreht werden, um das Leistungsmodul 3 an der ebenen Fläche 11 des Kühlkörpers 1 zu befestigen.
Es sei besonders darauf hingewiesen, dass das Leistungsmodul 3 beim Betrieb eine große Menge an Wärme erzeugt, so dass es sich direkt auf die Betriebseffizienz des Leistungsmoduls 3 auswirkt, ob zwischen dem Leistungsmodul 3 und dem Kühlkörper 1 eine dichte Verbindung besteht. Anders formuliert: Wenn das Leistungsmodul 3 nicht eng mit dem Kühlkörper 1 verbunden wäre, könnte die hohe Wärmemenge, die während des Betriebs des Leistungsmoduls 3 entsteht, nicht effektiv abgeleitet werden, was die Betriebsleistung des Leistungsmoduls 3 direkt beeinträchtigen würde und sogar zur Zerstörung des Leistungsmoduls 3 führen könnte. Die erfindungsgemäße Leistungsvorrichtung 100 ermöglicht nun u.a. durch das Vorsehen zweier Befestigungsstrukturen 35, dass das Leistungsmodul 3, wenn es mit Hilfe der beiden Schrauben 2 an dem Kühlkörper 1 befestigt ist, in engem Kontakt mit dem Kühlkörper 1 steht, so dass die beim Betrieb des Leistungsmoduls 3 entstehende große Menge an Wärme erfolgreich durch den Kühlkörper 1 nach außen abgeführt werden kann, wodurch die Betriebseffizienz des Leistungsmoduls 3 erhöht wird.
Wie in 1 und 2 dargestellt ist, umfasst das Leistungsmodul 3 ein Substrat 31, mehrere Anschlussstifte 32, einen Rahmen 33, einen Einkapselungskörper 34 und zwei Befestigungsstrukturen 35. Hierbei ist das Substrat 31 an einer Seite mit zumindest einem elektronischen Element 36 bestückt und bildet mit der anderen Seite eine Wärmeableitfläche 311 aus, die dazu dient, die ebene Fläche 11 des Kühlkörpers 1 zu kontaktieren. Bei dem elektronischen Element 36 kann es sich beispielsweise, aber nicht ausschließlich, um eine Mikroprozessoreinheit (MICRO PROCESSOR UNIT, MPU) oder einen Metalloxid-Halbleiter (MOS) handeln.
Aus 1 und 2 wird ersichtlich, dass das Substrat 31 beispielsweise ein Keramiksubstrat 312, eine Verdrahtungsschicht 313, eine Wärmeableitschicht 314 und eine thermische Schnittstellenmaterialschicht 315 (THERMAL INTERFACE MATERIAL LAYER) umfassen kann. Dabei befindet sich auf einer Seite des Keramiksubstrats 312 die Verdrahtungsschicht 313 und auf der anderen Seite des Keramiksubstrats 312 die Wärmeableitschicht 314. Die Verdrahtungsschicht 313 ist sowohl mit dem elektronischen Element 36 als auch mit den mehreren Anschlussstiften 32 verbunden. Die Wärmeableitschicht 314 ist auf ihrer dem Keramiksubstrat 312 abgewandten Seite mit der thermischen Schnittstellenmaterialschicht 315 verbunden, während die thermische Schnittstellenmaterialschicht 315 am Boden des Rahmens 33 freiliegt und mit ihrer der Wärmeableitschicht 314 abgewandten Seite die Wärmeableitfläche 311 bildet. Die Wärmeableitschicht 314 besteht z.B. aus einem Kupfermaterial, kann aber keine völlig glatte Oberfläche bieten. Aus diesem Grund ist zwischen der Wärmeableitschicht 314 und der ebenen Fläche 11 des Kühlkörpers 1 zusätzlich eine thermische Schnittstellenmaterialschicht 315 vorgesehen, um einen engeren Kontakt zwischen dem Substrat 31 und der ebenen Fläche 11 des Kühlkörpers 1 zu ermöglichen. Die thermische Schnittstellenmaterialschicht 315 wird z.B. durch eine Wärmeleitpaste gebildet. Dadurch, dass das Substrat 31 eine Kombination von verschiedenen Strukturen umfasst, lässt sich die beim Betrieb des Leistungsmoduls 3 entstehende Wärme schneller an den Kühlkörper 1 übertragen.
3 zeigt eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Leistungsmoduls. Wie sich aus 1 bis 3 ergibt, ist der Einkapselungskörper 34 innerhalb des Rahmens 33 angeordnet und bedeckt die mit dem elektronischen Element 36 bestückte Seite des Substrats 31, während die Wärmeableitfläche 311 auf der anderen Seite des Substrats 31 an dem Einkapselungskörper 34 freiliegt.
Die Anschlussstifte 32 sind jeweils an einem Ende an der mit dem elektronischen Element 36 bestückten Seite des Substrats 31 befestigt und ragen jeweils mit dem anderen Ende aus dem Einkapselungskörper 34 heraus, wobei die aus dem Einkapselungskörper 34 herausragenden Enden der einzelnen Anschlussstifte 32 zur elektrischen Verbindung mit weiteren Platinen usw. verwendet werden. Die Anzahl der im Leistungsmodul 3 enthaltenen Anschlussstifte 32 und die Anordnung der einzelnen Anschlussstifte 32 auf dem Substrat 31 können je nach Bedarf gestaltet werden und unterliegen hier keiner Beschränkung.
Wie 3 zu entnehmen ist, können die beiden Befestigungsstrukturen 35 und der Rahmen 33 einstückig ausgebildet und aus demselben metallischen Material (z.B. aus einem eine Spannung aufweisenden Material wie Aluminium) gefertigt sein. Die beiden Befestigungsstrukturen 35 befinden sich auf einander gegenüberliegenden Seiten sowohl des Rahmens 33 als auch des Einkapselungskörpers 34. Wie in 2 gezeigt ist, schließen die einzelnen Befestigungsstrukturen 35 nicht bündig mit der Wärmeableitfläche 311 ab, sondern es besteht ein Höhenunterschied zwischen den einzelnen Befestigungsstrukturen 35 und der Wärmeableitfläche 311. Wie in 2 und 4 erkennbar ist, bleiben die in der Nähe des Einkapselungskörpers 34 liegenden Abschnitte der beiden Befestigungsstrukturen 35 für den Fall, dass die Befestigungsstrukturen 35 mittels der Schrauben 2 mit dem Rahmen 33 verbunden sind, freischwebend, so dass die Materialspannung der Befestigungsstruktur 35 und eine Winkelkontrolle genutzt werden können, um eine höhere und stabilere Verriegelungswirkung aufrechtzuerhalten. Bei praktischer Anwendung ist es möglich, zunächst den Rahmen 33 am Umfangsrand des Substrats 31 zu befestigen und anschließend einen flüssigen Einkapselungsklebstoff in eine zwischen dem Rahmen 33 und dem Substrat 31 ausgebildete Aufnahmenut einzuspritzen, um schließlich nach dem Aushärten des flüssigen Einkapselungsklebstoffs einen Einkapselungskörper 34 in der zusammen durch den Rahmen 33 und das Substrat 31 gebildeten Aufnahmenut zu erzeugen.
Somit können die Gesamtherstellungskosten des Leistungsmoduls 3 erheblich gesenkt werden, indem der Rahmen 33 und die beiden Befestigungsstrukturen 35 einteilig ausgebildet sind und durch Einspritzen eines Einkapselungsklebstoffs in die zusammen durch den Rahmen 33 und das Substrat 31 gebildete Aufnahmenut ein Einkapselungskörper 34 erzeugt wird. Bei den herkömmlichen Leistungsmodulen wird der jeweilige Einkapselungskörper insbesondere in einer Form hergestellt, so dass die Kosten für den Formenbau Teil der Herstellungskosten bestehender Leistungsmodule sind. Darüber hinaus wird in der Praxis die Anordnung der mehreren Anschlussstifte auf dem Substrat an das jeweilige Produkt oder den jeweiligen Kundenbedarf angepasst, so dass der Hersteller für verschiedene Produkte unterschiedliche Formen herstellen muss, was eine Herabsetzung der Herstellungskosten von Leistungsmodulen unmöglich macht. Bei dem erfindungsgemäßen Leistungsmodul 3 wird hingegen u.a. durch die Gestaltung des Rahmens 33 erreicht, dass die Herstellungskosten des Leistungsmoduls 3 im Wesentlichen unabhängig von der Anordnung der Anschlussstifte 32 sind.
Bei praktischer Anwendung können der Rahmen 33 und die beiden Befestigungsstrukturen 35 aus Metall bestehen. Vorzugsweise können der Rahmen 33 und die einzelnen Befestigungsstrukturen 35 auch aus einem gut wärmeleitenden Material bestehen, so dass ein Teil der durch den Betrieb des Leistungsmoduls 3 erzeugten Wärme auch über den Rahmen 33 und die beiden Befestigungsstrukturen 35 an den Kühlkörper 1 übertragen oder direkt an die Luft abgegeben werden kann.
Aus 3 ist zu ersehen, dass jede Befestigungsstruktur 35 ein erstes Durchgangsloch 351, zwei zweite Durchgangslöcher 352, eine ringförmige Struktur 353 und zwei versenkte Strukturen 354 umfasst. Um den genauen Bereich jeder versenkten Struktur 354 deutlich anzugeben, sind die Grenzen der versenkten Strukturen 354 in 3 mit gedachten Linien markiert. In der Praxis können die beiden Befestigungsstrukturen 35 völlig baugleich sein, so dass die Wärmeableitfläche 311 des Substrats 31 dann, wenn das Leistungsmodul 3 mit den beiden Schrauben 2 an der ebenen Fläche 11 des Kühlkörpers 1 befestigt ist, besser an der ebenen Fläche 11 des Kühlkörpers 1 flächig anliegen kann.
Das erste Durchgangsloch 351 verläuft durch die Befestigungsstruktur 35 und dient zum Durchführen einer Schraube 2. Das erste Durchgangsloch 351 kann ein rundes Loch sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Die zweiten Durchgangslöcher 352 verlaufen jeweils durch die Befestigungsstruktur 35, wobei sich die beiden zweiten Durchgangslöcher 352 um das erste Durchgangsloch 351 als Zentrum herum auf dessen beiden Seiten befinden und einander gegenüberliegend angeordnet sind. Die zweiten Durchgangslöcher 352 sind jeweils bogenförmig ausgebildet und jeweils entlang einem Teil des Außenrands des ersten Durchgangsloches 351 angeordnet. In der Praxis können die zweiten Durchgangslöcher 352 jeweils die Form eines Kreisbogens haben, wobei sich die Mitte der einzelnen kreisbogenförmigen zweiten Durchgangslöcher 352 mit der Mitte des runden ersten Durchgangsloches 351 überlappt.
Die ringförmige Struktur 353 befindet sich zwischen den beiden zweiten Durchgangslöchern 352 und dem ersten Durchgangsloch 351. Der Außendurchmesser der ringförmigen Struktur 353 kann ungefähr dem Außendurchmesser des Kopfes 22 einer jeden Schraube 2 entsprechen. Die beiden versenkten Strukturen 354 befinden sich auf beiden Seiten der ringförmigen Struktur 353 und sind jeweils mit der ringförmigen Struktur 353 verbunden, wobei zwischen einem Ende jedes zweiten Durchgangsloches 352 und einem Ende des anderen zweiten Durchgangsloches 352 eine versenkte Struktur 354 ausgebildet ist.
4 zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Leistungsvorrichtung. 5 zeigt in schematischer Darstellung einen vergrößerten Ausschnitt von 4. Aus 1, 3, 4 und 5 geht hervor, dass beim Befestigen des Leistungsmoduls 3 an dem Kühlkörper 1 mit den beiden Schrauben 2 jede der Schrauben 2 mit ihrem Schrauben Schaft 21 durch das erste Durchgangsloch 351 hindurchtritt und mit ihrem Kopf 22 gegen die zugeordnete ringförmige Struktur 353 so drückt, dass eine Seite der ringförmigen Struktur 353 zur flächigen Anlage an die ebene Fläche 11 des Kühlkörpers 1 kommt, wobei sich die beiden mit der ringförmigen Struktur 353 verbundenen versenkten Strukturen 354 in Richtung der ebenen Fläche 11 des Kühlkörpers 1 biegen und eine nach unten gerichtete Kraft erzeugen, die eine sicherere Flächenanlage der Wärmeableitfläche 311 an der ebenen Fläche 11 des Kühlkörpers 1 bewirkt. Dabei entspricht der Außendurchmesser der ringförmigen Struktur 353 ungefähr dem Außendurchmesser des Kopfes 22 der Schraube 2.
Bei dem erfindungsgemäßen Leistungsmodul 3 wird also durch die Gestaltung des ersten Durchgangsloches 351, der beiden zweiten Durchgangslöcher 352, der ringförmigen Struktur 353 und der beiden versenkten Strukturen 354 erreicht, dass beim Befestigen der Befestigungsstrukturen 35 am Kühlkörper 1 mittels der Schrauben 2 sich die beiden versenkten Strukturen 354 in Richtung der ebenen Fläche 11 des Kühlkörpers 1 biegen, so dass die ringförmige Struktur 353 aufgrund der Verriegelungswirkung des Kopfes 22 der Schraube 2 mit erhöhter Sicherheit flächig an der ebenen Fläche 11 des Kühlkörpers 1 anliegen kann. Dabei kann weder zwischen der ringförmigen Struktur 353 und dem Kühlkörper 1 noch zwischen der ringförmigen Struktur 353 und dem Kopf 22 der Schraube 2 leicht ein Spalt entstehen. Auf diese Weise kann die Stabilität des Leistungsmoduls 3, der beiden Schrauben 2 und des Kühlkörpers 1 zueinander deutlich gesteigert werden.
In der Praxis kann die Leistungsvorrichtung 100 je nach dem Produkt, in das sie eingebaut werden soll, in einer Umgebung, in der Vibrationen auftreten, z.B. in einem Fahrzeug, angeordnet sein. Sind die Schrauben 2 dabei nicht in der Lage, eine dichte Flächenanlage der jeweiligen durch sie zu verriegelnden Struktur an der ebenen Fläche 11 des Kühlkörpers 1 zu realisieren, kann es dann, wenn sich die Leistungsvorrichtung 100 in einer vibrierenden Umgebung befindet, leicht zum Auftreten eines Spalts zwischen der Schraube 2 und der Befestigungsstruktur 35 führen, der eine dichte Flächenanlage der Wärmeableitfläche 311 des Leistungsmoduls 3 an der ebenen Fläche 11 des Kühlkörpers 1 unmöglich macht und sogar ein Lösen der Schraube 2 hervorrufen kann. Wie oben erläutert, lässt sich die durch den Betrieb des Leistungsmoduls 3 erzeugte hohe Wärmemenge, wenn die Wärmeableitfläche 311 des Leistungsmoduls 3 nicht eng an der ebenen Fläche 11 des Kühlkörpers 1 anliegt, nicht effektiv durch den Kühlkörper 1 nach außen übertragen, was zu einer Verringerung der Effizienz des Betriebs des Leistungsmoduls 3 und sogar zur Zerstörung des Leistungsmoduls 3 führen kann.
Besonders hervorzuheben ist, dass die beiden versenkten Strukturen 354 einander gegenüberliegend angeordnet sind, so dass beim Eindrehen des Schrauben Schafts 21 der Schraube 2 in das Schraubenloch 12 des Kühlkörpers 1 die ringförmige Struktur 353 relativ sanft in Richtung der ebenen Fläche 11 des Kühlkörpers 1 absinken und schließlich zur flächigen Anlage an die ebene Fläche 11 des Kühlkörpers 1 kommen kann.
Die Leistungsvorrichtung 100 der vorliegenden Erfindung ermöglicht durch die Gestaltung der beiden versenkten Strukturen 354, dass die einzelnen Abschnitte der ringförmigen Struktur 353 ungefähr der gleichen nach unten gerichteten Kraft unterworfen werden, wodurch die ringförmige Struktur 353 nicht nur effektiv durch die Schraube 2 gegen die ebene Fläche 11 des Kühlkörpers 1 gedrückt werden kann, sondern auch die Entstehung eines Spalts zwischen der ringförmigen Struktur 353 und dem Kühlkörper 1 relativ unwahrscheinlich ist, wenn sich das Leistungsmodul 3 in einer schwingenden Umgebung befindet.
Des Weiteren besteht die Hauptfunktion der beiden Befestigungsstrukturen 35 darin, das Leistungsmodul 3 mit den beiden Schrauben 2 an der ebenen Fläche 11 des Kühlkörpers 1 zu befestigen. Daher soll beim Verriegeln des Leistungsmoduls 3 an der ebenen Fläche 11 des Kühlkörpers 1 mittels der beiden Schrauben 2 nicht nur sichergestellt werden, dass die einzelnen ringförmigen Strukturen 353 flächig an der ebenen Fläche 11 des Kühlkörpers 1 anliegen können. Zudem soll auch gewährleistet werden, dass sich die von den beiden Schrauben 2 auf den Kühlkörper 1 ausgeübte Verriegelungskraft durch die beiden Befestigungsstrukturen 35 wirksam auf das Leistungsmodul 3 übertragen lässt, um eine flächige Anlage der Wärmeableitfläche 311 des Leistungsmoduls 3 an der ebenen Fläche 11 des Kühlkörpers 1 und somit eine effektive Übertragung der während des Betriebs des Leistungsmoduls 3 entstehenden Wärme über den Kühlkörper 1 nach außen zu ermöglichen.
Wie in 3 dargestellt ist, sind in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel die ersten Durchgangslöcher 351 des erfindungsgemäßen Leistungsmoduls 3 jeweils als rundes Loch ausgebildet, wobei die Kreismittelpunkte der einzelnen ersten Durchgangslöcher 351 auf der gleichen Achse L liegen, während sich die versenkten Strukturen 354 jeweils teilweise auf der Achse L befinden. Überdies teilen das erste Durchgangsloch 351 und die beiden benachbarten zweiten Durchgangslöcher 352 die Befestigungsstruktur 35 in zwei erste äußere Verbindungsabschnitte 35A, einen zweiten äußeren Verbindungsabschnitt 35B und einen inneren Verbindungsabschnitt 35C ein, wobei jeder erste äußere Verbindungsabschnitt 35A auf der dem ersten Durchgangsloch 351 abgewandten Seite des zugeordneten zweiten Durchgangsloches 352, der zweite äußere Verbindungsabschnitt 35B auf der dem Einkapselungskörper 34 abgewandten Seite des ersten Durchgangsloches 351 und der innere Verbindungsabschnitt 35C zwischen dem ersten Durchgangsloch 351 und dem Einkapselungskörper 34 angeordnet ist. Beim Befestigen des Leistungsmoduls 3 an dem Kühlkörper 1 (wie in 1 dargestellt) mit Hilfe der beiden Schrauben 2 (wie in 1 dargestellt) wird die vom Einkapselungskörper 34 entfernt angeordnete versenkte Struktur 354 jeder Befestigungsstruktur 35 über den zweiten äußeren Verbindungsabschnitt 35B und die beiden ersten äußeren Verbindungsabschnitte 35A mit dem Einkapselungskörper 34 verbunden, während die versenkte Struktur 354, die nahe an dem Einkapselungskörper 34 liegt, über den inneren Verbindungsabschnitt 35C mit dem Einkapselungskörper 34 verbunden wird. Auf diese Weise können die Schrauben 2 (wie in 1 dargestellt) mittels der Befestigungsstrukturen 35 eine sichere und dichte Anlage der Wärmeableitfläche 311 (wie in 1 dargestellt) des Substrats 31 (wie in 1 dargestellt) innerhalb des Einkapselungskörpers 34 an der ebenen Fläche 11 des Kühlkörpers 1 bewirken.
Da nicht nur die ringförmigen Strukturen 353 jeweils mit einer Seite flächig an der ebenen Fläche 11 des Kühlkörpers 1 anliegen, sondern auch die Wärmeableitfläche 311 des Leistungsmoduls 3 dicht und flächig an der ebenen Fläche 11 des Kühlkörpers 1 anliegt und die einzelnen Bereiche jeder ringförmigen Struktur 353 ungefähr der gleichen nach unten gerichteten Kraft unterliegen, kann bei in einer Schwingungen erzeugenden Umgebung befindlichem Leistungsmodul 3 zwischen den ringförmigen Strukturen 353 und dem Kühlkörper 1 nicht leicht ein Spalt entstehen. Vielmehr können sowohl die ringförmigen Strukturen 353 als auch die Wärmeableitfläche 311 selbst dann, wenn sich das Leistungsmodul 3 in einer normalen vibrationsbehafteten Umgebung befindet, flächig an der ebenen Fläche 11 des Kühlkörpers 1 anliegen.
Es wird auf 6 Bezug genommen, die eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Leistungsmoduls zeigt. Auf die Gleichheiten zwischen diesem und dem vorigen Ausführungsbeispiel wird im Folgenden nicht weiter eingegangen. Ihr Hauptunterschied besteht darin, dass die beiden versenkten Strukturen 354 jeder Befestigungsstruktur 35A des Leistungsmoduls 3A des vorliegenden Ausführungsbeispiels jeweils als innere versenkte Struktur 354A1 bzw. äußere versenkte Struktur 354A2 definiert sind, wobei die innere versenkte Struktur 354A1 nahe am Einkapselungskörper 34 und die äußere versenkte Struktur 354A2 vom Einkapselungskörper 34 entfernt angeordnet ist. Zusätzlich hierzu umfasst jede Befestigungsstruktur 35A ein Hilfsdurchgangsloch 355, das durch die Befestigungsstruktur 35A verläuft, sich zwischen der inneren versenkten Struktur 354A1 und dem Einkapselungskörper 34 befindet und einen geringeren Lochdurchmesser als das erste Durchgangsloch 351 hat, wobei die Mittelpunkte der Hilfsdurchgangslöcher 355 auf der Achse L liegen. In den Zeichnungen des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind die Hilfsdurchgangslöcher 355 als runde Löcher dargestellt, aber die Form der einzelnen Hilfsdurchgangslöcher 355 ist nicht darauf beschränkt.
Durch die Gestaltung des Hilfsdurchgangsloches 355 kann die strukturelle Festigkeit jeder Befestigungsstruktur 35A im Bereich um die innere versenkte Struktur 354A1 geschwächt werden, so dass, wenn sich das Leistungsmodul 3 in einer Umgebung mit hoher Vibrationsfrequenz befindet, die Belastung der Befestigungsstruktur 35A leicht um das Hilfsdurchgangsloch 355 herum konzentriert werden kann. Daher bricht die Befestigungsstruktur 35A, wenn sie einer Schwingungsenergie ausgesetzt wird, die die ursprüngliche Auslegung übersteigt, vorzugsweise im Bereich um das Hilfsdurchgangsloch 355, während das Leistungsmodul 3 noch eine Zeit lang ununterbrochen verwendet werden kann.
Es wird auf 7 Bezug genommen, die eine Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Leistungsmoduls zeigt. Auf die Gleichheiten zwischen diesem Ausführungsbeispiel und den vorigen Ausführungsbeispielen wird im Folgenden nicht weiter eingegangen. Ihr Hauptunterschied besteht darin, dass jede Befestigungsstruktur 35B des Leistungsmoduls 3B des vorliegenden Ausführungsbeispiels vier zweite Durchgangslöcher 352 umfasst, von denen zwei auf einer Seite des ersten Durchgangsloches 351 und zwei weitere zweite Durchgangslöcher 352 auf der anderen Seite des ersten Durchgangsloches 351 angeordnet sind, wobei zwischen den beiden zweiten Durchgangslöchern 352 auf derselben Seite jeweils eine geschwächte Struktur 356 ausgebildet ist, die beim Befestigen des Leistungsmoduls 3 mit den beiden Schrauben 2 am Kühlkörper 1 durch die Schraube 2 gepresst wird und dabei bricht.
Es wird auf 8 Bezug genommen, die eine Draufsicht auf ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Leistungsmoduls zeigt. Auf die Gleichheiten zwischen diesem Ausführungsbeispiel und den vorigen Ausführungsbeispielen wird im Folgenden nicht weiter eingegangen. Ihr Hauptunterschied besteht darin, dass die beiden ersten Durchgangslöcher 351 der im Leistungsmodul 3C des vorliegenden Ausführungsbeispiels enthaltenen Befestigungsstrukturen 35C auf einer Achse L liegen, während sich die beiden versenkten Strukturen 354 jeder Befestigungsstruktur 35C völlig außerhalb der Achse L befinden und jeweils teilweise auf einer Längslinie P angeordnet sind, die nicht parallel zur Achse L verläuft. Bei praktischer Anwendung kann die Längslinie P senkrecht zur Achse L verlaufen.
Außerdem umfasst jede der Befestigungsstrukturen 35C ein Hilfsdurchgangsloch 355, das nahe an einer der versenkten Strukturen 354 angeordnet ist und einen geringeren Lochdurchmesser als das erste Durchgangsloch 351 aufweist. In einer Ausführungsvariante des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann die Befestigungsstruktur 35C auch kein Hilfsdurchgangsloch 355 umfassen.
Es wird gleichzeitig auf 9 und 10 Bezug genommen, wobei 9 eine schematische Ansicht eines fünften Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Leistungsmoduls und 10 eine schematische Schnittdarstellung von 9 entlang der Schnittlinie X-X zeigt. Der Hauptunterschied zwischen diesem Ausführungsbeispiel und den vorigen Ausführungsbeispielen besteht darin, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein innerer Befestigungsabschnitt 357 jeder Befestigungsstruktur 35 und ein Teil jeder Befestigungsstruktur 35D mit dem Einkapselungskörper 34D des Leistungsmoduls 3D umspritzt werden, um dadurch die beiden Befestigungsstrukturen 35D mit dem Einkapselungskörper zu fixieren. Weiters umfasst der Einkapselungskörper 34D mehrere Durchbrechungen 341, wobei jeder der Anschlussstifte 32 teilweise eine der Durchbrechungen 341 durchragt. Bei praktischer Anwendung kann der Einkapselungskörper 34D beispielsweise mit einer entsprechenden Form hergestellt werden, was jedoch keine Einschränkung darstellt.
Es wird auf 11 Bezug genommen, die eine schematische Ansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Leistungsmoduls zeigt. Auf die Gleichheiten zwischen diesem Ausführungsbeispiel und den vorigen Ausführungsbeispielen wird im Folgenden nicht weiter eingegangen. Das vorliegende Ausführungsbeispiel unterscheidet sich dadurch von den vorangehenden Ausführungsbeispielen, dass jede Befestigungsstruktur 35Y nur ein einziges zweites Durchgangsloch 352Y und eine einzige versenkte Struktur 354Y umfasst. Das zweite Durchgangsloch 352Y ist bogenförmig ausgebildet und um das erste Durchgangsloch 351Y als Zentrum herum entlang einem Teil des Außenumfangs des ersten Durchgangsloches 351Y angeordnet. Jede Befestigungsstruktur 35Y weist ein erstes Durchgangsloch 351Y auf, wobei das zweite Durchgangsloch 352Y im Wesentlichen entlang dem Außenumfang des ersten Durchgangsloches 351Y so angeordnet ist, dass zwischen dem ersten Durchgangsloch 351Y und dem zweiten Durchgangsloch 352Y eine ringförmige Struktur 353Y entsteht, die mit der versenkten Struktur 354Y verbunden ist. Die versenkte Struktur 354Y befindet sich zwischen dem Einkapselungskörper 34 und dem ersten Durchgangsloch 351Y, wobei zwischen dem Einkapselungskörper 34 und dem ersten Durchgangsloch 351Y kein zweites Durchgangsloch 352Y vorhanden ist.
Beim Befestigen des Leistungsmoduls 3E des vorliegenden Ausführungsbeispiels an dem Kühlkörper 1 (wie in 1 dargestellt) mit den beiden Schrauben 2 (wie in 1 dargestellt) tritt jede der Schrauben 2 (wie in 1 dargestellt) mit ihrem Schrauben Schaft 21 (wie in 1 dargestellt) durch das erste Durchgangsloch 351Y hindurch und drückt mit ihrem Kopf 22 (wie in 1 dargestellt) derart gegen die zugeordnete ringförmige Struktur 353Y, dass die ringförmige Struktur 353Y zur flächigen Anlage an die ebene Fläche 11 des Kühlkörpers 1 (wie in 1 dargestellt) kommt, damit die beim Betrieb des Leistungsmoduls 3C entstehende hohe Menge an Wärme wirksam durch den Kühlkörper 1 (wie in 1 dargestellt) nach außen abgeführt werden kann. Besonders anzumerken gilt, dass die in den obigen Ausführungsbeispielen beschriebenen Leistungsmodule nicht nur zusammen mit den beiden Schrauben und dem Kühlkörper hergestellt, implementiert und verkauft werden, sondern auch separat hergestellt, implementiert oder verkauft werden können.
Zusammenfassend gelingt es bei der Leistungsvorrichtung und dem Leistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Gestaltung des ersten Durchgangsloches, des zweiten Durchgangsloches, der ringförmigen Struktur und der beiden versenkten Strukturen, das Leistungsmodul unter Verwendung zweier Schrauben sicher an der ebenen Fläche des Kühlkörpers so zu befestigen, dass die Wärmeableitfläche des Leistungsmoduls flächig an der ebenen Fläche des Kühlkörpers anliegt, so dass die durch den Betrieb des Leistungsmoduls erzeugte hohe Wärmemenge effektiv durch den Kühlkörper nach außen abgeleitet werden kann. Weiterhin haben die erfindungsgemäße Leistungsvorrichtung und das erfindungsgemäße Leistungsmodul in einschlägigen Vibrationstests bzw. in vibrationsbehafteten Umgebungen eine relativ lange Lebensdauer gezeigt.
Das oben Beschriebene stellt keine Einschränkung der Ansprüche der Erfindung dar, sondern dient lediglich der Darstellung möglicher bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Jede gleichwertige Abänderung, die aus der Beschreibung bzw. den Zeichnungen der Erfindung ableitbar ist, fällt daher in den Schutzumfang der Erfindung.
Bezugszeichenliste

100: Leistungsvorrichtung
1: Kühlkörper
11: Ebene Fläche
12: Schraubenloch
13: Kühlrippe
2: Schraube
21: Schrauben Schaft
22: Kopf
3: Leistungsmodul
3A, 3B, 3C, 3D, 3E: Leistungsmodul
31: Substrat
311: Wärmeableitfläche
312: Keramiksubstrat
313: Verdrahtungsschicht
314: Wärmeableitschicht
315: Thermische Schnittstellenmaterialschicht
32: Anschlussstift
33: Rahmen
34, 34D: Einkapselungskörper
341: Durchbrechung
35, 35Y, 35A, 35B, 35C, 35D: Befestigungsstruktur
35A: Erster äußerer Verbindungsabschnitt
35B: Zweiter äußerer Verbindungsabschnitt
35C: Innerer Verbindungsabschnitt
351, 351Y: Erstes Durchgangsloch
352, 352Y: Zweites Durchgangsloch
353, 353Y: Ringförmige Struktur
354, 354Y: Versenkte Struktur
354A1: Innere versenkte Struktur
354A2: Äußere versenkte Struktur
355: Hilfsdurchgangsloch
356: Geschwächte Struktur
357: Innerer Befestigungsabschnitt
36: Elektronisches Element
L: Achse
P: Längslinie

Claims

Leistungsmodul (3, 3A, 3B, 3C, 3D), umfassend: - ein Substrat (31), das an einer Seite mit zumindest einem elektronischen Element (36) bestückt ist und mit der anderen Seite eine Wärmeableitfläche (311) ausbildet; - einen Einkapselungskörper (34, 34D), der die mit dem elektronischen Element (36) bestückte Seite des Substrats (31) bedeckt und die Wärmeableitfläche (311) freilegt; - mehrere Anschlussstifte (32), die jeweils an einem Ende an dem Substrat (31) befestigt sind und mit dem anderen Ende aus dem Einkapselungskörper (34, 34D) herausragen; - zwei Befestigungsstrukturen (35, 35A, 35B, 35C, 35D), die an gegenüberliegenden Enden des Einkapselungskörpers (34, 34D) angeordnet sind und jeweils Folgendes umfassen: - ein erstes Durchgangsloch (351), das durch die Befestigungsstruktur (35, 35A, 35B, 35C, 35D) verläuft; - zumindest zwei zweite Durchgangslöcher (352), die jeweils durch die Befestigungsstruktur (35, 35A, 35B, 35C, 35D) verlaufen, sich um das erste Durchgangsloch (351) als Zentrum herum auf dessen beiden Seiten befinden und einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei die zweiten Durchgangslöcher (352) jeweils bogenförmig ausgebildet sind; - eine ringförmige Struktur (353), die sich zwischen den zumindest zwei zweiten Durchgangslöchern (352) und dem ersten Durchgangsloch (351) befindet; - zwei versenkte Strukturen (354), die sich auf beiden Seiten der ringförmigen Struktur (353) befinden und jeweils mit der ringförmigen Struktur (353) verbunden sind, wobei zwischen einem Ende jedes zweiten Durchgangsloches (352) und einem Ende des anderen zweiten Durchgangsloches (352) eine versenkte Struktur (354) ausgebildet ist; wobei beim Befestigen des Leistungsmoduls (3, 3A, 3B, 3C, 3D) an einem Kühlkörper (1) mittels zweier Schrauben (2) jede der Schrauben (2) mit ihrem Schrauben Schaft (21) durch das erste Durchgangsloch (351) hindurchtritt und mit ihrem Kopf (22) gegen die zugeordnete ringförmige Struktur (353) so drückt, dass die ringförmige Struktur (353) zur flächigen Anlage an eine ebene Fläche (11) des Kühlkörpers (1) kommt.
Leistungsmodul (3, 3A, 3B, 3C, 3D) nach Anspruch 1, bei dem die ersten Durchgangslöcher (351) jeweils als rundes Loch ausgebildet sind, wobei die Kreismittelpunkte der einzelnen ersten Durchgangslöcher (351) auf der gleichen Achse (L) liegen, während sich die versenkten Strukturen (354) jeweils auf der Achse (L) befinden.
Leistungsmodul (3, 3A, 3B, 3C, 3D) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die beiden versenkten Strukturen (354) jeder Befestigungsstruktur (35, 35A, 35B, 35C, 35D) jeweils als innere versenkte Struktur (354A1) bzw. äußere versenkte Struktur (354A2) definiert sind, wobei die innere versenkte Struktur (354A1) nahe am Einkapselungskörper (34, 34D) und die äußere versenkte Struktur (354A2) vom Einkapselungskörper (34, 34D) entfernt angeordnet ist, und bei dem jede Befestigungsstruktur (35, 35A, 35B, 35C, 35D) ferner ein Hilfsdurchgangsloch (355) umfasst, das durch die Befestigungsstruktur (35, 35A, 35B, 35C, 35D) verläuft, sich zwischen der inneren versenkten Struktur (354A1) und dem Einkapselungskörper (34, 34D) befindet und einen geringeren Lochdurchmesser als das erste Durchgangsloch (351) hat, wobei die Mittelpunkte der Hilfsdurchgangslöcher (355) auf der Achse (L) liegen.
Leistungsmodul (3, 3A, 3B, 3C, 3D) nach Anspruch 3, bei dem jede Befestigungsstruktur (35, 35A, 35B, 35C, 35D) vier zweite Durchgangslöcher (352) umfasst, von denen zwei auf einer Seite des ersten Durchgangsloches (351) und zwei weitere zweite Durchgangslöcher (352) auf der anderen Seite des ersten Durchgangsloches (351) angeordnet sind, wobei zwischen den beiden zweiten Durchgangslöchern (352) auf derselben Seite jeweils eine geschwächte Struktur (356) ausgebildet ist, die beim Befestigen des Leistungsmoduls (3, 3A, 3B, 3C, 3D) mit den beiden Schrauben (2) am Kühlkörper (1) durch die Schraube (2) gepresst werden und dabei brechen kann.
Leistungsmodul (3, 3A, 3B, 3C, 3D) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Leistungsmodul (3, 3A, 3B, 3C, 3D) ferner einen Rahmen (33) umfasst, der um den Einkapselungskörper (34, 34D) herum angeordnet und mit den beiden Befestigungsstrukturen (35, 35A, 35B, 35C, 35D) einstückig ausgebildet ist.
Leistungsmodul (3, 3A, 3B, 3C, 3D) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem jede Befestigungsstruktur (35, 35A, 35B, 35C, 35D) einen inneren Befestigungsabschnitt (357) umfasst, wobei der Einkapselungskörper (34, 34D) durch Spritzgießen mit den beiden Befestigungsstrukturen (35, 35A, 35B, 35C, 35D) fixiert ist, indem die inneren Befestigungsabschnitte (357) jeweils mit dem Einkapselungskörper (34, 34D) umspritzt werden.
Leistungsmodul (3, 3A, 3B, 3C, 3D) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die beiden ersten Durchgangslöcher (351) auf einer Achse (L) liegen, während sich die versenkten Strukturen (354) nicht auf der Achse (L) befinden, wobei die beiden versenkten Strukturen (354) jeder Befestigungsstruktur (35, 35A, 35B, 35C, 35D) auf einer Längslinie (P) angeordnet sind, die nicht parallel zur Achse (L) verläuft, und bei dem jede Befestigungsstruktur (35, 35A, 35B, 35C, 35D) ferner ein Hilfsdurchgangsloch (355) umfasst, das nahe an einer der versenkten Strukturen (354) angeordnet ist und einen geringeren Lochdurchmesser als das erste Durchgangsloch (351) aufweist.
Leistungsmodul (3E), umfassend: - ein Substrat (31), das an einer Seite mit zumindest einem elektronischen Element (36) bestückt ist und mit der anderen Seite eine Wärmeableitfläche (311) ausbildet; - einen Einkapselungskörper (34, 34D), der die mit dem elektronischen Element (36) bestückte Seite des Substrats (31) bedeckt und die Wärmeableitfläche (311) freilegt; - mehrere Anschlussstifte (32), die jeweils an einem Ende an dem Substrat (31) befestigt sind und mit dem anderen Ende aus dem Einkapselungskörper (34, 34D) herausragen; - zwei Befestigungsstrukturen (35Y), die an gegenüberliegenden Enden des Einkapselungskörpers (34, 34D) angeordnet sind und jeweils Folgendes umfassen: - ein erstes Durchgangsloch (351Y), das durch die Befestigungsstruktur (35Y) verläuft; - ein zweites Durchgangsloch (352Y), das durch die Befestigungsstruktur (35Y) verläuft, bogenförmig ausgebildet und um das erste Durchgangsloch (351Y) als Zentrum herum entlang einem Teil des Außenumfangs des ersten Durchgangsloches (351Y) angeordnet ist; - eine ringförmige Struktur (353Y), die sich zwischen dem zweiten Durchgangsloch (352Y) und dem ersten Durchgangsloch (351Y) befindet; - eine versenkte Struktur (354Y), die auf einer Seite der ringförmigen Struktur (353Y) zwischen dem Einkapselungskörper (34, 34D) und dem ersten Durchgangsloch (351Y) angeordnet und mit der ringförmigen Struktur (353Y) verbunden ist; wobei beim Befestigen des Leistungsmoduls (3E) an einem Kühlkörper (1) mittels zweier Schrauben (2) jede der Schrauben (2) mit ihrem Schrauben Schaft (21) durch das erste Durchgangsloch (351Y) hindurchtritt und mit ihrem Kopf (22) gegen die zugeordnete ringförmige Struktur (353Y) so drückt, dass die ringförmige Struktur (353Y) zur flächigen Anlage an eine ebene Fläche (11) des Kühlkörpers (1) kommt.
Leistungsvorrichtung (100), umfassend: - einen Kühlkörper (1); - zwei Schrauben (2); - ein Leistungsmodul (3, 3A, 3B, 3C, 3D), das Folgendes umfasst: - ein Substrat (31), das an einer Seite mit zumindest einem elektronischen Element (36) bestückt ist und mit der anderen Seite eine Wärmeableitfläche (311) ausbildet; - einen Einkapselungskörper (34, 34D), der die mit dem elektronischen Element (36) bestückte Seite des Substrats (31) bedeckt und die Wärmeableitfläche (311) freilegt; - mehrere Anschlussstifte (32), die jeweils an einem Ende an dem Substrat (31) befestigt sind und mit dem anderen Ende aus dem Einkapselungskörper (34, 34D) herausragen; - zwei Befestigungsstrukturen (35, 35A, 35B, 35C, 35D), die an gegenüberliegenden Enden des Einkapselungskörpers (34, 34D) angeordnet sind und jeweils Folgendes umfassen: - ein erstes Durchgangsloch (351), das durch die Befestigungsstruktur (35, 35A, 35B, 35C, 35D) verläuft; - zumindest zwei zweite Durchgangslöcher (352), die jeweils durch die Befestigungsstruktur (35, 35A, 35B, 35C, 35D) verlaufen, sich um das erste Durchgangsloch (351) als Zentrum herum auf dessen beiden Seiten befinden und einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei die zweiten Durchgangslöcher (352) jeweils bogenförmig ausgebildet sind; - eine ringförmige Struktur (353), die sich zwischen den zumindest zwei zweiten Durchgangslöchern (352) und dem ersten Durchgangsloch (351) befindet; - zwei versenkte Strukturen (354), die sich auf beiden Seiten der ringförmigen Struktur (353) befinden und jeweils mit der ringförmigen Struktur (353) verbunden sind, wobei zwischen einem Ende jedes zweiten Durchgangsloches (352) und einem Ende des anderen zweiten Durchgangsloches (352) eine versenkte Struktur (354) ausgebildet ist; wobei beim Befestigen des Leistungsmoduls (3, 3A, 3B, 3C, 3D) an dem Kühlkörper (1) mittels der beiden Schrauben (2) jede der Schrauben (2) mit ihrem Schrauben Schaft (21) durch das erste Durchgangsloch (351) hindurchtritt und mit ihrem Kopf (22) gegen die zugeordnete ringförmige Struktur (353) so drückt, dass die ringförmige Struktur (353) zur flächigen Anlage an eine ebene Fläche (11) des Kühlkörpers (1) kommt.
Leistungsvorrichtung (100) nach Anspruch 9, bei der die ersten Durchgangslöcher (351) jeweils als rundes Loch ausgebildet sind, wobei die Kreismittelpunkte der einzelnen ersten Durchgangslöcher (351) auf der gleichen Achse (L) liegen, während sich die versenkten Strukturen (354) jeweils auf der Achse (L) befinden.
Leistungsvorrichtung (100) nach Anspruch 9 oder 10, bei der die beiden versenkten Strukturen (354) jeder Befestigungsstruktur (35, 35A, 35B, 35C, 35D) jeweils als innere versenkte Struktur (354A1) bzw. äußere versenkte Struktur (354A2) definiert sind, wobei die innere versenkte Struktur (354A1) nahe am Einkapselungskörper (34, 34D) und die äußere versenkte Struktur (354A2) vom Einkapselungskörper (34, 34D) entfernt angeordnet ist, und bei dem jede Befestigungsstruktur (35, 35A, 35B, 35C, 35D) ferner ein Hilfsdurchgangsloch (355) umfasst, das durch die Befestigungsstruktur (35, 35A, 35B, 35C, 35D) verläuft, sich zwischen der inneren versenkten Struktur (354A1) und dem Einkapselungskörper (34, 34D) befindet und einen geringeren Lochdurchmesser als das erste Durchgangsloch (351) hat, wobei die Mittelpunkte der Hilfsdurchgangslöcher (355) auf der Achse (L) liegen.
Leistungsvorrichtung (100) nach Anspruch 11, bei der jede Befestigungsstruktur (35, 35A, 35B, 35C, 35D) vier zweite Durchgangslöcher (352) umfasst, von denen zwei auf einer Seite des ersten Durchgangsloches (351) und zwei weitere zweite Durchgangslöcher (352) auf der anderen Seite des ersten Durchgangsloches (351) angeordnet sind, wobei zwischen den beiden zweiten Durchgangslöchern (352) auf derselben Seite jeweils eine geschwächte Struktur (356) ausgebildet ist, die beim Befestigen des Leistungsmoduls (3, 3A, 3B, 3C, 3D) mit den beiden Schrauben (2) am Kühlkörper (1) durch die Schraube (2) gepresst werden und dabei brechen kann.
Leistungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei der das Leistungsmodul (3, 3A, 3B, 3C, 3D) ferner einen Rahmen (33) umfasst, der um den Einkapselungskörper (34, 34D) herum angeordnet und mit den beiden Befestigungsstrukturen (35, 35A, 35B, 35C, 35D) einstückig ausgebildet ist.
Leistungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei der jede Befestigungsstruktur (35, 35Y, 35A, 35B, 35C, 35D) einen inneren Befestigungsabschnitt (357) umfasst, wobei der Einkapselungskörper (34, 34D) durch Spritzgießen mit den beiden Befestigungsstrukturen (35, 35A, 35B, 35C, 35D) fixiert ist, indem die inneren Befestigungsabschnitte (357) jeweils mit dem Einkapselungskörper (34, 34D) umspritzt werden.
Leistungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 14, bei der die beiden ersten Durchgangslöcher (351) auf einer Achse (L) liegen, während sich die versenkten Strukturen (354) nicht auf der Achse (L) befinden, wobei die beiden versenkten Strukturen (354) jeder Befestigungsstruktur (35, 35A, 35B, 35C, 35D) auf einer Längslinie (P) angeordnet sind, die nicht parallel zur Achse (L) verläuft, und bei dem jede Befestigungsstruktur (35, 35A, 35B, 35C, 35D) ferner ein Hilfsdurchgangsloch (355) umfasst, das nahe an einer der versenkten Strukturen (354) angeordnet ist und einen geringeren Lochdurchmesser als das erste Durchgangsloch (351) aufweist.