EP3987568A1 - Befestigung von leistungshalbleiterbauelementen auf gekrümmten oberflächen - Google Patents

Befestigung von leistungshalbleiterbauelementen auf gekrümmten oberflächen

Info

Publication number
EP3987568A1
EP3987568A1 EP20732765.1A EP20732765A EP3987568A1 EP 3987568 A1 EP3987568 A1 EP 3987568A1 EP 20732765 A EP20732765 A EP 20732765A EP 3987568 A1 EP3987568 A1 EP 3987568A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
arrangement according
power module
power
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20732765.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Lasch
Claus Müller
Oliver Raab
Stefan Stegmeier
Uwe Waltrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Original Assignee
Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG filed Critical Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Publication of EP3987568A1 publication Critical patent/EP3987568A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/0058—Laminating printed circuit boards onto other substrates, e.g. metallic substrates
    • H05K3/0061—Laminating printed circuit boards onto other substrates, e.g. metallic substrates onto a metallic substrate, e.g. a heat sink
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/01—Manufacture or treatment
    • H10W40/03—Manufacture or treatment of arrangements for cooling
    • H10W40/037—Assembling together parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/20—Arrangements for cooling
    • H10W40/25—Arrangements for cooling characterised by their materials
    • H10W40/255—Arrangements for cooling characterised by their materials having a laminate or multilayered structure, e.g. direct bond copper [DBC] ceramic substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/60—Securing means for detachable heating or cooling arrangements, e.g. clamps
    • H10W40/611—Bolts or screws
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/60—Securing means for detachable heating or cooling arrangements, e.g. clamps
    • H10W40/641—Snap-on arrangements, e.g. clips
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W76/00—Containers; Fillings or auxiliary members therefor; Seals
    • H10W76/10—Containers or parts thereof
    • H10W76/12—Containers or parts thereof characterised by their shape
    • H10W76/13—Containers comprising a conductive base serving as an interconnection
    • H10W76/136—Containers comprising a conductive base serving as an interconnection having other interconnections perpendicular to the conductive base
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W90/00—Package configurations
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/70—Fillings or auxiliary members in containers or in encapsulations for thermal protection or control
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W90/00—Package configurations
    • H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
    • H10W90/731—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of die-attach connectors
    • H10W90/734—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of die-attach connectors between a chip and a stacked insulating package substrate, interposer or RDL

Definitions

  • the invention relates to an arrangement with a power module having power semiconductor components and with a component, in particular with a heat sink.
  • a power converter with such an arrangement and a vehicle with a power converter are also specified.
  • the power module including substrate and base plate
  • more efficient cooling can also take place here, which is directly related to the service life or performance of the semiconductor chips and thus of the entire power module.
  • Power electronics variants are known that deal with a three-dimensional arrangement of the circuit or the modules employ. However, these all have in common that the power module is connected flat, ie not bent. In addition to these variants, there are other ways to achieve a three-dimensional arrangement.
  • the circuit carrier usually consists of polyimide with a thickness between
  • the circuit board can thus be used with curved surfaces, e.g. a curved radiator.
  • a disadvantage is the limited copper conductor path thickness, which is only suitable to a limited extent for power electronic applications.
  • a catalyst-filled polymer is melted at the later conductor track locations by means of a laser (e.g. CO2 laser) and the concentration of the catalyst, e.g. Palladium, increased.
  • a subsequent electroless electroplating step can grow on the catalyst and thus strengthen the conductors.
  • the polymer injection molding process results in a high degree of freedom in terms of geometries, e.g. curved surfaces.
  • this method has the disadvantage that there is slow growth of the conductor tracks and only small layer thicknesses can therefore be produced.
  • the object of the invention is to provide a solution that allows power semiconductor components to be reliably attached to curved surfaces, in particular of coolers.
  • the invention results from the features of the independent claims.
  • the dependent claims relate to advantageous developments and refinements. Further features, possible applications and advantages of the invention emerge from the following description.
  • One aspect of the invention is to provide a novel solution for realizing curved power electronics which, on the one hand, can be constructed in a space-saving manner and, on the other hand, ensures high cooling.
  • the invention claims an arrangement with at least one power module having power semiconductor components and with a component, in particular with a heat sink, where the component has a curved surface and the power module is arranged on the surface and is partially releasably connected to the construction.
  • the power module can have a housing with internal punches, the punches being designed to be pressed onto the power semiconductors or onto a circuit carrier of the power module in the direction of the surface of the component.
  • the power semiconductor components can be arranged on the circuit carrier.
  • the housing can be non-positively fixed on the component by screws.
  • the housing can be frictionally fixed on the component with a belt loop fixed by screws.
  • the housing can be non-positively fixed on the component with clamps.
  • several power modules with housings can be fixed in a force-locking manner on the component with a single strap loop or a shrink tube.
  • the component can have a cylindrical shape and the belt loop can wrap around the component, the two ends of the belt loop being fixed in an anchorage on the component.
  • an elastic first heat-conducting material can be arranged between the component and the power module.
  • the housing can be filled with an elastic second heat-conducting material.
  • the invention also claims a power converter, in particular a converter, with an arrangement according to the invention.
  • a converter is referred to as a converter, which generates an alternating voltage with changed frequency and amplitude from an alternating voltage or direct voltage.
  • Converters are often designed as AC / DC-DC / AC converters or DC / AC converters, an AC output voltage being generated from an AC input voltage or a DC input voltage via a DC voltage intermediate circuit and pulsed semiconductors.
  • the invention also claims a vehicle, in particular an aircraft, with a converter according to the invention for an electric or hybrid-electric drive.
  • a vehicle is understood to mean any type of locomotion or transport means, be it manned or unmanned.
  • An aircraft is a flying vehicle.
  • the aircraft has an electric motor supplied with electrical energy and a propeller which can be set in rotation by the electric motor.
  • FIG. 1 shows a sectional view of an arrangement of a first exemplary embodiment
  • FIG. 3 shows a sectional view of an arrangement of a third exemplary embodiment
  • Fig. 5 is a block diagram of a converter with a
  • a circuit carrier 4 On the underside of the power module 1 there is a circuit carrier 4 on which the power semiconductor components te 3 are arranged.
  • the power module 1 is permanently pressed onto the curved surface of the component 2 by means of a suitable device or a suitable pressure ram.
  • the topology or the curvature of the surface of the component 2 is also transferred to the circuit or the circuit carrier 4 of the power module 1 by the contact pressure.
  • the circuit carrier 4 can be ceramic or organic in nature.
  • the stamp 5.1 for pressing the power semiconductor components 3 can be designed in different variants and press directly or indirectly (e.g. with the help of a pressure compensation material) on the power semiconductor components 3 or on parts of the circuit carrier.
  • the punch 5.1 can be integrated into a housing 5 or designed as an independent component.
  • the stamp 5.1 can also be used for the electrical contacting of the circuit or as an additional option for heat dissipation on the top.
  • the application of the necessary contact force can be ensured in the simplest case by screws 6 (Fig. 1), which the stamp 5.1 anpres sen.
  • Fig. 5 shows a block diagram of a converter 12, in particular a converter, with a power module 1 according to the invention on egg NEN cooler 10 according to the Darstellun conditions of FIGS. 1 to 4.
  • Fig. 6 shows an electric or hybrid-electric air Vehicle 14, in particular an aircraft, with a Stromrich ter 12 according to FIG. 5, which supplies an electric motor 15 with electrical energy.
  • the electric motor 15 drives a propeller 16. Both are part of an electrical thrust generation unit.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung gibt eine Anordnung mit einem Leistungshalbleiterbauelemente (3) aufweisenden Leistungsmodul (1) und mit einem Bauteil (2) an, wobei das Bauteil (2) eine gekrümmte Oberfläche aufweist und das Leistungsmodul (1) auf der Oberfläche angeordnet und mit dem Bauteil (2) kraftschlüssig lösbar verbunden ist. Ein Stromrichter mit einer derartigen Anordnung und ein Fahrzeug mit einem Stromrichter werden ebenfalls angegeben.

Description

Beschreibung
Befestigung von Leistungshalbleiterbauelementen auf gekrümm ten Oberflächen
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Leistungs halbleiterbauelemente aufweisenden Leistungsmodul und mit ei nem Bauteil, insbesondere mit einem Kühlkörper. Ein Strom richter mit einer derartigen Anordnung und ein Fahrzeug mit einem Stromrichter werden ebenfalls angegeben.
Hintergrund der Erfindung
Es ist bekannt, Leistungsmodule mit Leistungshalbleiterbau elementen als Flachbaugruppe mit einem planen Kühler (= Kühl körper) zu verbinden. Liegt der Kühler jedoch als gebogene Anordnung vor (z.B. als Rundkühler) bzw. soll ein bereits be stehendes Strukturbauelement als Kühlfläche genutzt werden, sind hohe Aufwände erforderlich, die Leistungselektronik an zubinden. Beispielsweise müssen Fräsungen im Kühler vorgenom men oder größere Mengen an Wärmeleitpaste als Ausgleichmedium eingebracht werden oder bestehende dünnwandige Strukturbau elemente aufgedickt werden. Letzteres wirkt sich zudem nega tiv auf das Systemgewicht aus.
Ist dies nicht möglich oder ist das Platzangebot limitiert (z.B. bei Spezialaufbauten im Motorenbereich), so ist es von Vorteil, wenn das Leistungsmodul (inklusive Substrat und Bo denplatte) im gebogenen Zustand aufgebaut werden kann. Hier bei kann neben dem Platzangebot auch eine effizientere Küh lung stattfinden, was direkt mit der Lebensdauer oder Perfor- manz der Halbleiterchips und damit des gesamten Power Moduls einhergeht .
Bekannt sind Leistungselektronik-Varianten, die sich mit ei ner dreidimensionalen Anordnung der Schaltung oder der Module beschäftigen. Diese haben jedoch alle gemeinsam, dass das Leistungsmodul plan, d.h. nicht gebogen, angebunden wird. Ne ben diesen Varianten gibt es weitere Möglichkeiten, eine dreidimensionale Anordnung zu erreichen.
1. Flexible Leiterplatte
Flexible Leiterplatten haben sich in den letzten Jahren zu nehmend als Schaltungsträger etabliert, da kompakte und kom plexe Aufbauten realisiert werden können. Der Schaltungsträ- ger besteht meist aus Polyimid mit einer Dicke zwischen
25 bis 100 gm und ist ein- oder doppelseitig mit Walzkupfer mit einer Dicke zwischen 18 und 70 gm mittels eines Klebers (z.B. Acryl) oder direkt mittels Wärmeverpressung verbunden. Durch die geringen Dicken und der hohen Rissfestigkeit von Polyimid kann die Leiterplatte somit mit gekrümmten Oberflä chen, z.B. eines gebogenen Kühlers, verbunden werden. Nach teilig ist jedoch die limitierte Cu-Leiterbahndicke, die für leistungselektronische Anwendungen nur bedingt geeignet ist.
2. MID (Mechatronic Integrated Devices)
Hierbei wird ein katalysatorgefülltes Polymer an den späteren Leiterbahnstellen mittels eines Lasers (z.B. CO2-Laser) auf geschmolzen und die Konzentration des Katalysators, z.B. Pal ladium, erhöht. Ein nachfolgender stromloser Galvanikschritt kann am Katalysator anwachsen und verstärkt somit die Leiter bahnen. Durch den Polymerspritzgussprozess ergibt sich ein hoher Freiheitsgrad an Geometrien, wie z.B. gebogene Flächen. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass ein langsames Wachstum der Leiterbahnen vorhanden ist und damit lediglich geringe Schichtdicken hergestellt werden können.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lösung anzugeben, die es erlaubt, zuverlässig Leistungshalbleiterbauelemente auf ge krümmten Oberflächen, insbesondre von Kühlern, zu befestigen. Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
Ein Aspekt der Erfindung besteht darin, eine neuartige Lösung zur Realisierung einer gebogenen Leistungselektronik anzuge ben, die einerseits platzsparend aufgebaut werden kann und andererseits eine hohe Entwärmung sicherstellt.
Die Erfindung beansprucht eine Anordnung mit mindestens einem Leistungshalbleiterbauelemente aufweisenden Leistungsmodul und mit einem Bauteil, insbesondere mit einem Kühlkörper, wo bei das Bauteil eine gekrümmte Oberfläche aufweist und das Leistungsmodul auf der Oberfläche angeordnet und mit dem Bau teil kraftschlüssig lösbar verbunden ist.
In einer Weiterbildung kann das Leistungsmodul ein Gehäuse mit innenliegenden Stempeln aufweisen, wobei die Stempel aus gebildet sind, auf die Leistungshalbleiter oder auf einen Schaltungsträger des Leistungsmoduls in Richtung der Oberflä che des Bauteils zu pressen.
In einer weiteren Ausgestaltung können auf dem Schaltungsträ- ger die Leistungshalbleiterbauelemente angeordnet sein.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Gehäuse durch Schrauben auf dem Bauteil kraftschlüssig fixiert sein.
In einer weiteren Ausgestaltung kann das Gehäuse mit einer durch Schrauben fixierten Bandschlinge auf dem Bauteil kraft schlüssig fixiert sein.
In einer weiteren Ausgestaltung kann das Gehäuse mit Klammern auf dem Bauteil kraftschlüssig fixiert sein. In einer weiteren Ausgestaltung können mehrerer Leistungsmo- dule mit Gehäusen mit einer einzigen Bandschlinge oder einem Schrumpfschlauch auf dem Bauteil kraftschlüssig fixiert sein.
In einer Weiterbildung kann das Bauteil zylinderförmig ausge bildet sein und die Bandschlinge kann das Bauteil umschlin gen, wobei die beiden Enden der Bandschlinge in einer Veran kerung auf dem Bauteil fixiert sind.
In einer weiteren Ausgestaltung kann zwischen dem Bauteil und dem Leistungsmodul ein elastisches erstes Wärmeleitmaterial angeordnet sein.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Gehäuse mit einem elastischen zweiten Wärmeleitmaterial gefüllt sein.
Die Erfindung beansprucht auch einen Stromrichter, insbeson dere einen Umrichter, mit einer erfindungsgemäßen Anordnung.
Als Umrichter, auch Inverter genannt, wird ein Stromrichter bezeichnet, der aus einer Wechselspannung oder Gleichspannung eine in der Frequenz und Amplitude veränderte Wechselspannung erzeugt. Häufig sind Umrichter als AC/DC-DC/AC-Umrichter oder DC/AC-Umrichter ausgebildet, wobei aus einer Eingangswechsel spannung oder einer Eingangsgleichspannung über einen Gleich- spannungszwischenkreis und getakteten Halbleitern eine Aus gangswechselspannung erzeugt wird.
Außerdem beansprucht die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere ein Luftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Stromrichter für einen elektrischen oder hybrid-elektrischen Antrieb.
Unter Fahrzeug wird jede Art von Fortbewegungs- oder Trans portmittel, sei es bemannt oder unbemannt, verstanden. Ein Luftfahrzeug ist ein fliegendes Fahrzeug. In einer Weiterbildung weist das Luftfahrzeug einen durch den mit elektrischer Energie versorgten Elektromotor und einen durch den Elektromotor in Rotation versetzbaren Propeller.
Weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung werden aus den nachfolgenden Erläuterungen mehrerer Ausführungsbeispiele anhand von schematischen Zeichnungen ersichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer Anordnung eines ersten Aus- führungsbeispiels ,
Fig. 2 eine Schnittansicht einer Anordnung eines zweiten Aus- führungsbeispiels ,
Fig. 3 eine Schnittansicht einer Anordnung eines dritten Aus- führungsbeispiels ,
Fig. 4 eine Schnittansicht einer Anordnung eines vierten Aus- führungsbeispiels ,
Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Stromrichters mit einem
Leistungsmodul und
Fig. 6 ein Luftfahrzeug mit einer elektrischen Schuberzeu
gungseinheit .
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Fig . 1 bis Fig . 4 zeigen Schnittansichten von Ausführungsbei spiele, wie die leistungselektronische Schaltung (= Leis tungsmodul 1) in Kontakt mit einem eindimensional gekrümmten Bauteil 2, insbesondere mit einem Kühlkörper, zu bringen ist. Auf der Unterseite des Leistungsmoduls 1 befindet sich ein Schaltungsträger 4, auf dem die Leistungshalbleiterbauelemen- te 3 angeordnet sind. Dabei wird dauerhaft mittels einer ge eigneten Vorrichtung bzw. eines geeigneten Druckstempels das Leistungsmodul 1 auf die gekrümmte Oberfläche des Bauteils 2 gepresst .
Durch den Anpressdruck wird auch die Topologie bzw. die Krüm mung der Oberfläche des Bauteils 2 auf die Schaltung bzw. den Schaltungsträger 4 des Leistungsmoduls 1 übertragen. Der Schaltungsträger 4 kann keramischer oder organischer Natur sein. Der Stempel 5.1 zum Anpressen der Leistungshalbleiter bauelemente 3 kann in unterschiedlichen Varianten ausgeführt sein und direkt oder indirekt (z.B. mit Hilfe eines Druckaus gleichsmaterials) auf die Leistungshalbleiterbauelemente 3 oder auf Teile des Schaltungsträgers drücken.
Der Stempel 5.1 kann sowohl in ein Gehäuse 5 integriert als auch als eigenständiges Bauteil ausgeführt sein. Zusätzlich kann der Stempel 5.1 auch für die elektrische Kontaktierung der Schaltung oder auch als zusätzliche Möglichkeit der ober seitigen Wärmeabfuhr genutzt werden. Das Aufbringen der nöti gen Anpresskraft kann im einfachsten Fall durch Schrauben 6 (Fig. 1) gewährleistet werden, welche die Stempel 5.1 anpres sen .
Es sind auch weitere Lösungen möglich, z.B. das Aufdrücken des Leistungsmoduls 1 mittels eines Spannrings oder eines Spannbands (= Bandschlinge 7, Fig. 2) sowie durch Hebel oder Klammern 8 (Fig. 3) . Das Verwenden einer Bandschlinge 7 bie tet die Möglichkeit, auf eine einfache Art und Weise eine Vielzahl an Leistungsmodulen 1 um ein zylinderförmiges Bau teil 2 (z.B. Turbinen-/ Propellergehäuse,
Motor, Kühlrohr, etc.) herum anzuordnen (Fig. 4) . Die Enden der Bandschlinge 7 sin in einer Verankerung 9 auf dem Bauteil 2 fixiert. Anstelle der Bandschlinge 7 kann auch eine Art Schrumpfschlauch eingesetzt werden.
Eine zusätzliche Kontaktkraft kann durch eine geeignete Kon struktion des Gehäuses 5 und durch das Ausnutzen der thermi- sehen Ausdehnung der verwendeten Materialien erzeugt werden. Durch die Ausdehnung werden die Leistungsmodule 1 im wärmen den Betrieb verstärkt gegen das Bauteil 2 gedrückt. Der Zwi schenraum zwischen dem Schaltungsträger 4 und dem Bauteil 2 ist bevorzugt mit einem gut wärmeleitfähigen ersten Wärme leitmaterial 10 (Wärmeleitpaste, Wärmeleitpad, Thermoöl, Gra- phit-Pad, etc.) gefüllt. Die Zwischenräume im Gehäuse 5 sind können mit einem zweiten Wärmeleitmaterial gefüllt sein. Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild eines Stromrichters 12, ins besondere eines Umrichters, mit einem erfindungsgemäß auf ei nen Kühler 10 gefügten Leistungsmodul 1 gemäß den Darstellun gen der Fig. 1 bis Fig. 4. Fig. 6 zeigt ein elektrisches oder hybrid-elektrisches Luft fahrzeug 14, insbesondere ein Flugzeug, mit einem Stromrich ter 12 gemäß Fig. 5, der einen Elektromotor 15 mit elektri scher Energie versorgt. Der Elektromotor 15 treibt einen Pro peller 16 an. Beide sind Teil einer elektrischen Schuberzeu- gungseinheit .
Obwohl die Erfindung im Detail durch die Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung durch die offenbarten Beispiele nicht eingeschränkt und ande- re Variationen können vom Fachmann daraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste
1 Leistungsmodul
2 Bauteil (insbesondere Kühlkörper)
3 Leistungshalbleiterbauelement
4 Schaltungsträger
5 Gehäuse
5.1 Stempel
6 Schraube
7 Bandschlinge
8 Klammer
9 Verankerung
10 erstes Wärmeleitmaterial
11 zweites Wärmeleitmaterial
12 Stromrichter
13 Luftfahrzeug
14 Elektromotor
15 Propeller

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung mit mindestens einem Leistungshalbleiterbauele mente (3) aufweisenden Leistungsmodul (1) und mit einem Bau teil (2),
dadurch gekennzeichnet,
dass das Bauteil (2) eine gekrümmte Oberfläche aufweist und das Leistungsmodul (1) auf der Oberfläche angeordnet und mit dem Bauteil (2) kraftschlüssig lösbar verbunden ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Bauteil (2) ein Kühlkörper ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Leistungsmodul (1) ein Gehäuse (5) mit innenliegen den Stempeln (5.1) aufweist, wobei die Stempel (5.1) ausge bildet sind, auf die Leistungshalbleiterbauelemente (3) oder einen Schaltungsträger (4) des Leistungsmoduls (1) in Rich tung der Oberfläche des Bauteils (2) zu pressen.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf dem Schaltungsträger (4) die Leistungshalbleiterbau elemente (3) angeordnet sind.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse (5) durch Schrauben (6) auf dem Bauteil (2) kraftschlüssig fixiert ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse (5) mit einer durch Schrauben (6) fixierten Bandschlinge (7) auf dem Bauteil (2) kraftschlüssig fixiert ist .
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse (5) mit Klammern (8) auf dem Bauteil (2) kraftschlüssig fixiert ist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass mehrerer Leistungsmodule (1) mit Gehäusen (5) mit Hilfe einer einzigen Bandschlinge (7) oder einem Schrumpfschlauch auf dem Bauteil kraftschlüssig fixiert sind.
9. Anordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Bauteil (2) zylinderförmig ausgebildet ist und die Bandschlinge (7) das Bauteil (2) umschlingt, wobei die beiden Enden der Bandschlinge (7) in einer Verankerung (9) auf dem Bauteil (2) fixiert sind.
10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem Bauteil (2) und dem Leistungsmodul (1) ein elastisches erstes Wärmeleitmaterial (10) angeordnet ist.
11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse (5) mit einem elastischen zweiten Wärmeleit material (11) gefüllt ist.
12. Stromrichter (12) mit einer Anordnung nach einem der An sprüche 1 bis 6.
13. Fahrzeug mit einem Stromrichter (12) nach Anspruch 12 für einen elektrischen oder hybrid-elektrischen Antrieb.
14. Fahrzeug nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Fahrzeug ein Luftfahrzeug (13) ist.
15. Fahrzeug (13) nach Anspruch 14,
gekennzeichnet durch:
einen durch den Stromrichter (12) mit elektrischer Energie versorgten Elektromotor (14) und
einen durch den Elektromotor (14) in Rotation versetzbaren Propeller ( 15) .
EP20732765.1A 2019-06-24 2020-05-29 Befestigung von leistungshalbleiterbauelementen auf gekrümmten oberflächen Withdrawn EP3987568A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019209069.9A DE102019209069A1 (de) 2019-06-24 2019-06-24 Befestigung von Leistungshalbleiterbauelementen auf gekrümmten Oberflächen
PCT/EP2020/065052 WO2020259958A1 (de) 2019-06-24 2020-05-29 Befestigung von leistungshalbleiterbauelementen auf gekrümmten oberflächen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3987568A1 true EP3987568A1 (de) 2022-04-27

Family

ID=71094281

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20732765.1A Withdrawn EP3987568A1 (de) 2019-06-24 2020-05-29 Befestigung von leistungshalbleiterbauelementen auf gekrümmten oberflächen

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220359342A1 (de)
EP (1) EP3987568A1 (de)
CN (1) CN114207811A (de)
DE (1) DE102019209069A1 (de)
WO (1) WO2020259958A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022205490A1 (de) * 2022-05-31 2023-11-30 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Thermische Schnittstellenmaterialien
DE102022124513A1 (de) * 2022-09-23 2024-03-28 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Leiterplattenanordnung und Verfahren zur Herstellung einer Leiterplattenanordnung
FR3147663B1 (fr) * 2023-04-07 2025-04-18 St Microelectronics Int Nv Dissipateur thermique fixe sur le substrat d’un boitier de circuits integres

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB321299A (en) * 1952-01-22 1929-11-07 William Charles King Improvements in or relating to heating buildings by electricity
NL281483A (de) * 1961-10-31 1900-01-01
US5172755A (en) * 1992-04-01 1992-12-22 Digital Equipment Corporation Arcuate profiled heatsink apparatus and method
JP3225457B2 (ja) * 1995-02-28 2001-11-05 株式会社日立製作所 半導体装置
US7281681B2 (en) * 2000-04-03 2007-10-16 Aerovironment Inc. Hydrogen powered aircraft
US20040069897A1 (en) * 2002-01-28 2004-04-15 Corcoran William L. Zero emitting electric air vehicle with semi-annular wing
US7808100B2 (en) * 2008-04-21 2010-10-05 Infineon Technologies Ag Power semiconductor module with pressure element and method for fabricating a power semiconductor module with a pressure element
US8237260B2 (en) * 2008-11-26 2012-08-07 Infineon Technologies Ag Power semiconductor module with segmented base plate
JP4797077B2 (ja) * 2009-02-18 2011-10-19 株式会社日立製作所 半導体パワーモジュール、電力変換装置、および、半導体パワーモジュールの製造方法
US8081475B1 (en) * 2009-05-29 2011-12-20 Brunswick Corporation Heat sinking assembly and method for power electronics in a trolling motor controller head
DE102012213573B3 (de) * 2012-08-01 2013-09-26 Infineon Technologies Ag Halbleitermodulanordnung und verfahren zur herstellung und zum betrieb einer halbleitermodulanordnung
CN105190874B (zh) * 2013-05-09 2018-05-18 三菱电机株式会社 半导体模块及半导体装置
DE102013104949B3 (de) * 2013-05-14 2014-04-24 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungselektronische Schalteinrichtung und Anordnung hiermit
JP2015225940A (ja) * 2014-05-28 2015-12-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 半導体装置
DE102015115122B4 (de) * 2015-09-09 2022-05-19 Infineon Technologies Ag Leistungshalbleitermodul mit zweiteiligem Gehäuse
JP7159618B2 (ja) * 2018-05-25 2022-10-25 富士電機株式会社 半導体モジュールおよび電力変換装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020259958A1 (de) 2020-12-30
DE102019209069A1 (de) 2020-12-24
US20220359342A1 (en) 2022-11-10
CN114207811A (zh) 2022-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102015113513B4 (de) Sammelschienen-Positionierungskomponente
EP0931346B1 (de) Mikroelektronisches bauteil in sandwich-bauweise
WO2020259958A1 (de) Befestigung von leistungshalbleiterbauelementen auf gekrümmten oberflächen
DE102011076319B4 (de) Leiterplattensystem für Kraftfahrzeug-Stromrichter
DE102018207033B3 (de) Anordnung elektrischer Module, Stromrichter und Luftfahrzeug mit einer derartigen Anordnung sowie Verfahren zur Herstellung der Anordnung
DE102010016279A1 (de) Elektronische Steuerungseinheit und Verfahren zum Herstellen derselben
WO2008083999A1 (de) Montageanordnung zur fixierung übereinander angeordneter leiterplatten in einem gehäuse
DE112015005836T5 (de) Leistungsmodul
DE102006006424A1 (de) Anordnung mit mindestens einem Leistungshalbleitermodul und einem Kühlbauteil und zugehöriges Herstellungsverfahren
DE60036932T2 (de) Elektronisches leistungsmodul und herstellungsverfahren eines solchen moduls
DE102016222631A1 (de) Leiterplattenanordnung mit einem elektrischen Bauteil und einem Kühlkörper
DE19518522A1 (de) Steuergerät für ein Kraftfahrzeug
DE102010042537A1 (de) Elektronikanordnung, insbesondere zur Getriebe- oder Motorsteuerung eines Fahrzeuges
DE102019209082B3 (de) Befestigung von Leistungshalbleiterbauelementen auf gekrümmten Oberflächen
EP3574723A1 (de) Verfahren zum mechanischen verbinden und anordnung von elektronischen bauelementen
DE112017008166T5 (de) Halbleitervorrichtung, Herstellungsverfahren dafür, und Automobil
DE102006056793B4 (de) Elektronikvorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben
WO2016146613A1 (de) Elektronische steuervorrichtung
EP0652694B1 (de) Steuergerät für ein Kraftfahrzeug
DE102015223551A1 (de) Schaltungsträger für eine elektrische Schaltung und zugehöriges Herstellungsverfahren
WO2005106954A2 (de) Leistungshalbleiterschaltung und verfahren zum herstellen einer leistungshalbleiterschaltung
EP4268552A1 (de) Kühlvorrichtung zur kühlung eines halbleitermoduls und umrichter mit der kühlvorrichtung
DE102007045418A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung, Verwendung eines mechanischen Wechselfeldes beim Herstellen einer Vorrichtung und Vorrichtung
DE102024211676B3 (de) Lageranordnung für Invertermodul
DE102022123895B4 (de) Verfahren zum Fügen einer Modulbank und Treiberplatine zu einer Leistungszelle

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20220121

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20251202