DE3039440A1 - Anordnung zur aufnahme von elektrischen und/oder elektronischen bauelementen - Google Patents

Anordnung zur aufnahme von elektrischen und/oder elektronischen bauelementen

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DE3039440A1
DE3039440A1 DE19803039440 DE3039440A DE3039440A1 DE 3039440 A1 DE3039440 A1 DE 3039440A1 DE 19803039440 DE19803039440 DE 19803039440 DE 3039440 A DE3039440 A DE 3039440A DE 3039440 A1 DE3039440 A1 DE 3039440A1
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Klaus Heinrich Dr.rer.nat. 7150 Backnang Geissler
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    • H05K9/002—Casings with localised screening

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  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Description

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH NE2-BK/Th/be
Theodor-Stern-Kai 1 BK 80/12
D-6000 Frankfurt 70
Anordnung zur Aufnahme von elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Aufnahme von elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Es ist häufig nötig, einzelne Bauelemente oder vollständige Schaltungsanordnungen, die mit hoher Verlustleistungsdichte auf überlagertem Hochspannungspotential arbeiten, zu kühlen, um die entstehende Verlustwärme abzuleiten und die Bauelemente vor einer Zerstörung durch überhitzung zu schützen.
Hierzu können beispielsweise die Bauelemente oder .eine vollständige Schaltungsanordnung in einer Direktvergußmasse eingebettet werden. Nachteilig ist allerdings die geringe Wärmeleitung üblicher Vergußmaterialien, wodurch die Leistungsdichte begrenzt ist und die Bauelemente mechanisch belastet werden. Weiterhin kann eine Rißbildung in der Vergußmasse bei Hochspannung zum Totalausfall einee oder mehrerer Bauelemente führen. Ferner werden vollständig einge-
ORiGINAL IWS0EC
-H- BK 80/12
gosaene Bauteil« durch Härte- und Temperaturschrumpfen der Vergußmasse oft hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt.
Eine zweite Möglichkeit, die Verlustleistung abzuführen, be· steht darin, die Bauelemente in einem geschlossenen System in Isolationsöl anzuordnen oder sie einer Gaskühlung auszusetzen. Hierzu sind aufwendige Gehäusekonst.ruktionen und Füllproaeduren erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zu schaffen, die kleine homogene Schichtdicken der Hauptisolationsschicht ermöglicht und somit erlaubt, nach dem Griffith-Kriterium die Rißbildungsgefahr in der Isolationsschicht zu minimalisieren.
Die Aufgabe wird erfindungemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Ein Vorteil der Erfindung liegt - neben der verhältnismäßig kleinen mechanischen· Belastung der Hauptisolationsschicht, da in ihr praktisch keine Volumenänderung erzwungen wird in einem gewichts- und preisgünstigem Erreichen sehr hoher elektronischer Packungsdichten der verwendeten Bauelemente trotz vorhandener Hochspannung. Vorteilhaft ist auch die flexible Anpassung an die verschiedenartigsten Schaltungsauslegungen, die hohe Zuverlässigkeit auch bei Wechseltemperaturen und die einfache Anpassungsrnöglichkeit an z. B. vom Kunden vorgegebene Maximalfeldstärken und Minimalkriechwege.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt:
COPY
- 5 - BK 80/12
Figur 1 zwei in Kunststoff eingebettete Metällschirme, Figur 2 eine besondere Ausbildung einer Gegenelektrode zum
Metallschirm, die die Bauelemente aufnimmt und Figur 3 eine vollständige Anordnung zur Aufnahme von Bauelementen.
Die in Figur 1 in einer die Hauptisolationsschicht 1 darstellende Kunststoffmasse eingebetteten Metallschirme 2 und 3 bestehen aus jeweils einem z. B. viereckigen, wannenförmigen Metallbehälter. Diese Metallschirme 2 und 3 können durch geeignete Kontaktierung auf einem vorgegebenen Potential gehalten werden. Als Montageräume 4 und 5 für die elektrischen und/oder elektronischen Bauelemente sind die Räume vorgesehen, die durch die wannenförmigen Metallbehälter gebildet werden.
Die Ausführung einer Gegenelektrode zu den Metallschirmen zeigt Figur 2 und zwar ist die Gegenelektrode durch einen viereckigen Rahmen 6 mit einer mittig zu den Seitenwandungen angeordneten Metallplatte 7 gebildet. In diesem Fall können die beiden durch die Seitenwandungen und die Metallplatte 7 gebildeten Räume 8 und 9 als Montageräume für die Bauelemente verwendet werden.
Bei der in Figur 3 dargestellten Anordnung ist ein aus Fi-- i gur 1 ersichtlicher·Metallschirm 2 durch eine Hauptisola- j
tionsschicht 1, mit der z. B. auf Erdpotential geschalteten j Gegenelektrode aus Figur 2 verbunden. Der Metallschirm 2 j
dient zur Aufnahme von elektrischen und/oder elektronischen :
Bauelementen, von denen lediglich eine Diode 10 zeichnerisch j dargestellt ist. Meistens treten die Verlustleistungen elektrischer oder elektronischer Bauelemente oder elektronischer v Schaltungsanordnungen nur in räumlich sehr begrenzten Bereichen auf, z. B. in der Sperrschicht der Diode 10. Wenn gleichzeitig die in einem Sohaltunynbereich auftretend'.·!!
- 6 - BK 80/12
Spannungen vergleichbar oder kleiner sind al_s_ ein diesem Bereich überlagertes Potential, so ist es vorteilhaft, diesen Bereich dur.ch den Metallschirm 2 abzugrenzen. Diesem Metallschirm wird die Verlustleistung mit hoher Wärmestromdichte zugeleitet. Dadurch, daß der Metallschirm auf ein geeignetes (überlagertes) Potential gelegt wird, d. h., daß die Spannung zwischen Bauelement 10 und Metallschirm 2 minimalisiert wird, läßt sich die Isolationsschicht 1 so dünn ■ halten, daß der Temperaturabfall klein bleibt. Nachdem die Wärme im Metallschirm 2 verteilt ist, kann sie mit kleiner Wärmestromdichte durch die Hauptisolationsschicht 1 abgeleitet werden. Es ist möglich, den Metallschirm so auszuführen, daß keine Feldstärkeerhöhung auftritt.
ORiQINAL INSPECTED

Claims (2)

  1. Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH NE2-BK/Th/be
    Theodor-Stern-Kai 1 BK 80/12
    D-6Q00 Frankfurt 70
    Patentansprüche
    Anordnung zur Aufnahme von elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen, die mit hoher Verlustleistungsdichte auf überlagertem Hochspannungspotential arbeiten und auf einer Hauptisolationsschicht vorzugsweise aus Kunststoff angeordnet sind, insbesondere von Schaltnetzteilen zur Hochspannungserzeugung für. mobile Anwendungsfälle, bei denen Gewichts- und/oder Platzbedarf optimiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hauptisolationsschicht (1) ein Metallschirm (2,. 3) eingebettet ist, der zur Aufnahme der Bauelemente (10) dient, daß an den Metallschirm (2, 3) ein vorgegebenes überlagertes Potential angelegt ist, das die Spannung zwischen Bauelement (10) und Metallschirm (2, 3) minimalisiert, und daß der Metallschirm (2, 3) die Verlustleistung der Bauelemente (10) mit hoher Wärmestromdichte aufnimmt und nach ihrer Verteilung im Metallschirm (2, 3) mit kleiner Wärmestromdichte durch die Hauptisolationsschicht (1) abgibt.
    - 2 - BK 80/12
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Metallschirines (2, 3), der durch seine Ausführung eine Feldstärkeüberhöhung verhindert.
    3- Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das als Metallschirm (2, 3) ein wannenförmiger Metallbehälter (4, 5) vorgesehen ist, dessen Innenraum gegen Erdpotential abgeschirmt ist.
    ORIGINAL SNSPECTED
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