WO2012152777A1 - Schaltungsmodul mit kühlung durch phasenwechselmaterial - Google Patents

Abstract

Ein Schaltungsmodul 30 umfasst eine elektrische Schaltung 32 mit einer elektrischen Komponente 36, die zumindest teilweise in ein Phasenwechselmaterial 42 eingebettet ist.

Description

Beschreibung

Schaltungsmodul mit Kühlung durch Phasenwechselmaterial

GEBI ET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft ein Schaltungsmodul, insbesondere ein Schaltungsmodul mit Halbleiterschaltern für einen Wechselrichter für den elektrischen Antrieb eines Fahrzeugs, wie beispielsweise einen Pkw, Lkw oder Bus.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen wird häufig eine Gleichstromquelle verwendet, um den elektrischen Antrieb des Fahrzeugs mit Strom zu versorgen.

Bei den dabei in der Regel eingesetzten Elektromotoren muss der Gleichstrom dabei von einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt werden. Durch die in dem Schaltungsmodul des Wechselrichters entstehende Ohmsche Wärme, werden die elektrischen Komponenten des Schaltungsmoduls teilweise sehr heiß und müssen gekühlt werden.

Insbesondere bei elektrischen Komponenten, die nur zeitweise unter Strom stehen, was beispielsweise bei einem Schaltungsmodul eines Wechselrichters der Fall ist, schwankt die entstehende Ohmsche Wärme stark und es können Temperaturspitzen entstehen. Zum Abfangen kurzzeitiger Temperaturspitzen kann bei der Kühlung von elektrischen Komponenten ein Phasenwechselmaterial (PCM, Phase Change Material), beispielsweise Paraffin, eingesetzt werden.

Beispielsweise ist aus der EP 1 416 534 Bl ein Schaltungssystem mit einer integrierten Schaltung und einem Kühlkörper bekannt, bei dem zwischen einem Substrat, auf dem die integrierte Schaltung montiert ist, und dem Kühlkörper ein Latentwärmespeichermodul mit einem Phasenwechselmaterial angeordnet ist.

ZUSAMM ENFASSUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der Erfindung ist es, leicht herzustellende Schaltungsmodule

bereitzustellen, die besonders effektiv mit einem Phasenwechselmaterial gekühlt werden können.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Schaltungsmodul, das eine elektrische Schaltung mit wenigstens einer elektrischen Komponente, einen Kühlkörper zur Abfuhr von Wärme aus der elektrischen Komponente und ein

Phasenwechselmaterial zum Zwischenspeichern von elektrischer bzw. Ohmsche Wärme aus der elektrischen Komponente umfasst.

Die elektrische Schaltung kann dabei einen Wechselrichter für ein Fahrzeug bzw. zumindest einen Teil dieses Wechselrichters umfassen.

Eine elektrische Komponente einer elektrischen Schaltung kann sich dadurch auszeichnen, dass sie zumindest zeitweise von Strom durchflössen ist. Jedoch kann eine elektrische Komponente auch ein Kunststoffsubstrat für die

stromdurchflossenen Bestandteile umfassen, wie etwa ein Kunststoffkörper in den eine integrierte Schaltung in der Regel eingegossen ist. Weiter ist es möglich, dass die elektrische Komponente selbstständig elektrische Wärme bzw. elektrische Wärme erzeugt, indem sie vom Strom durchflössen wird. Es ist aber auch möglich, dass die elektrische Komponente dadurch erwärmt wird, dass sie mit anderen elektrischen Komponenten thermisch in Verbindung steht, die diese Wärme erzeugen. Insbesondere können Leiterbahnen, die aus Kupfer hergestellt sind, derartige elektrische Komponenten sein, da Kupfer neben seiner guten Leitfähigkeit für Strom auch ein guter Wärmeleiter ist, der die in den mit den Leiterbahnen verbundenen Halbleiterbauelementen erzeugte Wärme aus diesen abführt. Die elektrische Komponente kann wenigstens ein Halbleiterbauelement, wie etwa eine Diode, einen Transistor, einen Thyristor, einen IGBT oder eine integrierte Schaltung und/oder eine Mehrzahl von Leiterbahnen, umfassen. Es ist zu verstehen, dass die eben genannten Halbleiterbauelemente, die dafür ausgeführt sind, im Hochspannungs- bzw. Hochstrombereich von beispielsweise mehr als 100 V (beispielsweise 400 V) bzw. mehr als 10 A, eingesetzt zu werden, besonders viel Ohmsche Wärme entwickeln und daher eine besonders effektive Kühlung benötigen können. Es ist aber auch möglich, elektrische Komponenten im Niedervoltbereich von weniger als 50 V, beispielsweise 42 V, mit den im

Folgenden beschriebenen Anordnungen zu kühlen.

Ein Phasenwechselmaterial ist im Allgemeinen ein Material, das in der Lage ist, bei der Aufnahme von Wärme bzw. bei der Abgabe von Wärme seinen

Phasenzustand zu ändern. Beispielsweise kann das Material bei der Aufnahme von Wärme schmelzen, also von dem festen in den flüssigen Aggregatzustand übergehen, oder bei der Abgabe von Wärme erstarren, also von dem flüssigen in den festen Aggregatzustand übergehen. Obwohl ein Phasenwechselmaterial beim Phasenübergang Wärme abgibt oder Wärme aufnimmt, ändert sich seine Temperatur solange nicht, bis der Phasenübergang vollständig erfolgt ist. Auf diese Weise kann ein Phasenwechselmaterial dazu verwendet werden, Wärme zwischenzuspeichern, ohne dass sich seine Temperatur erhöht oder vermindert. Es ist dabei zu verstehen, dass das Phasenwechselmaterial dabei so gewählt sein kann, dass sein Phasenübergang bei einer Temperatur erfolgt, in dem sich auch die Temperatur der zu kühlenden Komponenten bewegt. Mit anderen

Worten kann die Phasenübergangstemperatur des Phasenwechselmaterials derart gewählt sein, dass das bei dem Phasenwechselmaterial bei den im

Schaltungsmodul auftretenden Temperaturwechseln ein Phasenübergang erfolgt. Insbesondere bei Bauteilen der Leistungselektronik, wie zum Beispiel den elektrischen Komponenten eines Wechselrichters, können mit einem

Phasenwechselmaterial kurzzeitige Temperaturspitzen abgefangen werden. Beispielsweise können die Temperaturspitzen durch kurzzeitig wirkende durch die Bauteile fließende Ströme auftreten. Aufgrund der kompakten Bauweise der Bauteile bzw. deren Größe kann deren thermische Masse so klein sein, dass selbst während einer kurzen Bestromungsdauer die Temperatur stark ansteigt und danach wieder stark abfällt. Durch häufige hochfrequente Temperaturschwankungen kann jedoch die Lebensdauer von elektrischen Komponenten gemindert werden. Beispielsweise können bei einem

Schaltungsmodul eines Wechselrichters Risse in einer Bondingstelle (Lötstelle) zu einer Platine entstehen. Ein Phasenwechselmaterial, das in thermischer

Verbindung mit den elektrischen Komponenten der elektrischen Schaltung steht, kann die Temperaturschwankungen abmildern bzw. vermindern.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die elektrische Komponente zumindest teilweise in das Phasenwechselmaterial eingebettet. Beispielsweise kann eine elektrische Komponente dann in ein Phasenwechselmaterial eingebettet sein, wenn sie an mehreren Seiten direkt mit dem

Phasenwechselmaterial in Kontakt steht. Beispielsweise kann die elektrische Komponente zumindest teilweise in das Phasenwechselmaterial in der flüssigen Phase eingetaucht sein. Auch ist es möglich, dass die elektrische Komponente zumindest teilweise, aber auch möglicherweise vollständig von dem

Phasenwechselmaterial umgeben ist und mit dem Phasenwechselmaterial in direktem thermischen Kontakt steht. Ein direkter thermischer Kontakt ist dabei von einem indirekten thermischen Kontakt zu unterscheiden, der durch ein zwischen der elektrischen Komponente und dem Phasenwechselmaterial angeordneten Übertragungskörper hergestellt werden kann. Mit anderen Worten ist bei einem direkten thermischen Kontakt kein Wärmeübertragungskörper zwischen der elektrischen Komponente und dem Phasenwechselmaterial angeordnet.

Dadurch, dass die elektrische Komponente in das Phasenwechselmaterial eingebettet ist, wird das Phasenwechselmaterial ortsnah mit der zu kühlenden Stelle des Schaltungsmoduls, das heißt der elektrischen Komponente, in thermischen Kontakt gebracht. Dadurch kann sich eine besonders effektiver Wärmetransfer zwischen der elektrischen Komponente und dem

Phasenwechselmaterial ergeben. Das Zwischenspeichern der elektrischen Wärme aus der elektrischen Komponente kann besonders effizient durchgeführt werden. Auf diese Weise kann die Lebensdauer der Elektronik bzw. der elektronischen Schaltung, insbesondere bei einem Wechselrichter und insbesondere auch bei Leistungselektronik, erhöht werden. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die elektrische Komponente vollständig in das Phasenwechselmaterial eingebettet. In diesem Fall kann die elektrische Komponente von allen Seiten vom Phasenwechselmaterial umschlossen sein und kann damit an allen ihren Außenflächen mit dem

Phasenwechselmaterial in Kontakt stehen, wodurch sich eine sehr gute

Wärmeübertragung zwischen der elektrischen Komponente und dem

Phasenwechselmaterial ergibt.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die elektrische Komponente in einem Gehäuse angeordnet, das zumindest teilweise mit dem

Phasenwechselmaterial gefüllt ist. Beispielsweise kann sich die gesamte elektrische Schaltung bzw. eine Platine mit der elektrischen Schaltung in dem Gehäuse befinden. An der Unterseite des Gehäuses kann auch der Kühlkörper des

Schaltungsmoduls angebracht sein. Damit kann die elektrische Wärme aus der elektrischen Komponente im Phasenwechselmaterial in dem Gehäuse zwischengespeichert werden und von dem Gehäuse zum Kühlkörper übertragen werden. Ein Kühlkörper kann beispielsweise ein Bauelement aus einem gut thermisch leitenden Material, wie etwa Metall, umfassen, das dazu ausgeführt ist,

Wärme auf ein weiteres Kühlmedium zu übertragen. Dazu kann der Kühlkörper beispielsweise Kühlrippen umfassen, die von einem Kühlmittel, wie etwa Luft oder Wasser, umströmt werden.

Beispielsweise ist es möglich, dass das Gehäuse, das mit dem

Phasenwechselmaterial gefüllt ist, die elektrische Komponente vollständig umgibt. Mit anderen Worten kann das Gehäuse einen Austausch von Medien in seinem Inneren mit der Umgebung des Gehäuses verhindern.

Da bei vielen Schaltungsmodulen und insbesondere bei Schaltungsmodulen für einen Wechselrichter für ein Fahrzeug häufig schon ein Gehäuse zum

Abschirmen der elektrischen Komponenten des Schaltungsmoduls vorhanden ist, kann durch das zumindest teilweise Füllen des Gehäuses mit einem

Phasenwechselmaterial eine herstellungstechnisch einfach umsetzbare

Ausführung eines Zwischenspeichers für Wärme bereitgestellt werden. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Gehäuse ein Material, das dazu ausgeführt ist, eine Ausdehnung des Phasenwechselmaterials beim Phasenübergang auszugleichen. Beispielsweise kann das Gehäuse eine flexible Membran umfassen oder teilweise mit einem kompressiblen Medium gefüllt sein. Beispielsweise kann in dem Gehäuse ein mit einem Gas gefüllter Freiraum vorhanden sein, wobei das Gas bei einer Ausdehnung des

Phasenwechselmaterials im Gehäuse komprimiert wird.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Gehäuse wenigstens ein Kapillarloch. Das Kapillarloch kann ein Ausdehnen und ein Schrumpfen des Phasenwechselmaterials durch Luftausgleich aus dem Innenraum des Gehäuses mit der Umgebung ermöglichen, wobei ein Ausfließen von geschmolzenem Phasenwechselmaterial dadurch verhindert wird, dass die Öffnungsgröße des Kapillarlochs so gewählt wird, dass ein Ausfließen aufgrund von Kapillarkräften nicht möglich ist.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Gehäuse einen mit Phasenmaterial getränkten Schwamm. Ein Schwamm kann dabei ein

mechanisch starres bzw. mechanisch flexibles Material sein, das derart viele Kammern umfasst, so dass ein Großteil des von dem Schwamm

eingenommenen Raums von Phasenwechselmaterial ausgefüllt ist, wenn dieses in die Kammern des Schwamms aufgesogen ist. Ein Schwamm kann jedes poröses, elastisches und/oder komprimierbares Material umfassen. Ein

Schwamm kann verhindern, dass flüssiges Phasenwechselmaterial aus dem Gehäuse ausläuft, da das flüssige Phasenwechselmaterial durch Kapillarkräfte im Gewebe bzw. den Kammern des Schwamms gehalten wird.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das

Phasenwechselmaterial Paraffin. Für die Speicherung und zum Abgeben von latenter Wärme, das heißt Wärme, die in einem Phasenübergang bzw.

Phasenwechsel aufgenommen wird, können jedoch auch andere Materialen verwendet werden, wie beispielsweise anorganische Salze oder Salzgemische. Die Auswahl des Paraffins bzw. des Paraffingemisches kann sich nach dem Temperaturniveau richten, das in der elektrischen Komponente bzw. in der elektrischen Schaltung des Schaltungsmoduls als mittlere Temperatur eingestellt werden soll. Eine derartige Temperatur kann beispielsweise 150°C sein. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die elektrische Komponente in eine Leiterplatte bzw. Platine eingebettet, in die Körper aus

Phasenwechselmaterial eingearbeitet sind. Beispielsweise können bereits beim Herstellen der Leiterplatte, die beispielsweise aus Kunststoff gegossen wird,

Phasenwechselmaterial-Kügelchen, das heißt in Kunststoff gekapseltes Phasenwechselmaterial, eingegossen werden. Insbesondere, wenn derart viele Körper aus Phasenwechselmaterial in der Leiterplatte vorhanden sind, dass die elektrische Komponente an einer Vielzahl von Stellen seiner Oberfläche nahezu direkt von den Körpern aus Phasenwechselmaterial berührt wird, ist die elektrische Komponente in das Phasenwechselmaterial in den Körpern eingebettet.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben.

KU RZE BESCHREIBUNG DER FIGU REN

Die Fig. 1 zeigt ein Diagramm mit dem Temperaturverlauf einer herkömmlichen elektrischen Komponente.

Fig. 2 zeigt den Temperaturverlauf einer elektrischen Komponente in einem Schaltungsmodul gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Fig. 3 zeigt schematisch den Querschnitt durch ein Schaltungsmodul gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 4 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein Schaltungsmodul gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 5 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein Schaltungsmodul gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 6 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein Schaltungsmodul gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Fig. 7 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein Schaltungsmodul gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Grundsätzlich sind identische oder ähnliche Teile mit den gleichen

Bezugszeichen versehen.

DETAILI ERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN

Fig. 1 zeigt ein Diagramm, bei dem ein Temperaturverlauf 10 der Temperatur T über die Zeit t aufgetragen ist. Die Kurve 10 ist der Temperaturverlauf einer elektrischen Komponente eines Schaltungsmoduls eines Wechselrichters zur Versorgung eines elektrischen Fahrzeugantriebs.

Wie aus der Fig. 1 zu erkennen ist, schwankt die Temperatur 10 im kurzzeitigen Mittel 12 über einem Bereich von etwa 60°C. Die Temperaturschwankungen können dabei sogar kurzeitig mehr als 60°C betragen (siehe Bereich 14) und können auch eine maximale Temperatur 16 von 150°C zeitweise übersteigen (siehe Bereich 18). Das Übersteigen des Temperaturverlaufs 10 im Bereich 18 über die maximale Temperatur 16 und auch kurzzeitige

Temperaturschwankungen von mehr als 60°C im Bereich 14 können dazu führen, dass die Lebensdauer eines Schaltungsmoduls vermindert wird, beispielsweise dadurch, dass an Bondingstellen Risse entstehen.

In der Fig. 1 ist auch noch der Bereich 20 der Fahrzeugumgebungstemperatur dargestellt.

Die Fig. 2 zeigt ein Diagramm analog dem Diagramm der Fig. 1, in dem der Temperaturverlauf 10' einer elektrischen Komponente eines Wechselrichters dargestellt ist, die sich in direktem Kontakt mit einem Phasenwechselmaterial befindet und die in das Phasenwechselmaterial eingebettet ist. Wie aus der Fig.

2 ersichtlich ist, ist das kurzzeitige Mittel der Temperaturschwankungen 12' wesentlich geringer und beträgt in etwa 20°C. Durch die geringeren

Temperaturfluktuationen 12' kann auch das gesamte Temperaturniveau des Schaltungsmoduls vermindert werden, da Temperaturspitzen analog dem Bereich 18 aus der Fig. 1 nicht mehr auftreten. Aus der Fig. 2 ist ersichtlich, dass die maximale Temperatur 16, bei der die elektrischen Komponenten eines Schaltungsmoduls beschädigt werden können, bei weitem nicht mehr erreicht wird. Damit kann mittels eines Phasenwechselmaterials die Lebensdauer eines Schaltungsmoduls erhöht und dessen Beschädigung vermindert werden. Die Fig. 3 zeigt ein Schaltungsmodul 30 eines Hochvoltwechselrichters, der zum

Beispiel mit 400 V betrieben wird. Das Schaltungsmodul 30 umfasst eine elektrische Schaltung 32, die über elektrische Zuleitungen 34 mit weiteren Schaltungsmodulen verbunden sein kann. Die elektrische Schaltung 32 umfasst dabei eine Mehrzahl von elektronischen Bauteilen 36, in diesem Fall IGBTs 36, die auf einer Platine 38 angeordnet sind. Die elektrische Schaltung 32 befindet sich in einem Gehäuse 40, in dem die Platine 38 und die beiden Bauelemente 36 angeordnet sind.

Das Gehäuse 40 ist teilweise mit einem Phasenwechselmaterial 42 gefüllt. Dabei ist so viel Phasenwechselmaterial 42 in dem Gehäuse 40 vorhanden, dass die

Bauelemente 36 zumindest teilweise in das Phasenwechselmaterial 42 eingebettet sind. Bei der in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsform sind die beiden Bauelemente 36 vollständig von Phasenwechselmaterial 42 umgeben. Temperaturspitzen an elektronischen Bauteilen 36 können durch ein kurzzeitiges

Speichern der in dem elektronischen Bauteil 36 entstehenden Wärme in dem Phasenwechselmaterial 42 abgefangen werden. Dabei geben die elektronischen Bauteile 36 die in ihnen entstehende Ohmsche Wärme an das

Phasenwechselmaterial 42 ab, wobei die Wärme zum Aufschmelzen des

Phasenwechselmaterials 42 verwendet wird. Die Wärme geht deshalb ab

Erreichen des Schmelzpunkts des Phasenwechselmaterials 42 nicht in eine Temperaturerhöhung ein. Erst ab dem Zeitpunkt, bei dem das

Phasenwechselmaterial 42 vollständig geschmolzen ist, steigt die Temperatur weiter an. Umgekehrt nimmt beim Erstarren des Phasenwechselmaterials 42, also bei dessen Auskühlen, die Temperatur nicht ab, bis das

Phasenwechselmaterial 42 vollständig erstarrt ist.

Das in der Fig. 3 dargestellte Gehäuse 40 ist teilweise mit Luft gefüllt, umfasst also einen luftgefüllten Freiraum 44. Die Luft wird dazu verwendet, die

thermische Ausdehnung des Phasenwechselmaterials 42 auszugleichen.

Darüber hinaus umfasst das Gehäuse 40 an seiner Oberseite ein Kapillarloch 46 bzw. eine Kapillarbohrung 46. Die Kapillarbohrung 46 ermöglicht bei Ausdehnung und Schrumpfen des Phasenwechselmaterials 42 einen Luftausgleich zur Umgebung, wobei ein Ausfließen des geschmolzenen Phasenwechselmaterials 42 wegen der kleinen Öffnung 46 kapillartechnisch verhindert wird. Auf das Kapillarloch 46 kann jedoch verzichtet werden, wobei dann der Luftanteil 44 bei einer Ausdehnung des Phasenwechselmaterials 42 im Gehäuse 40 komprimiert wird.

Das Gehäuse 40 des Schaltungsmoduls 30 und die Platine 38 sind mit einem Kühlkörper 48 an der Unterseite des Schaltungsmoduls 30 verbunden. Der Kühlkörper 48 umfasst Kühlrippen 50, die von einem Fluid wie Luft oder Wasser umströmt werden können, um das gesamte Schaltungsmodul 30 zu kühlen.

In der Fig. 4 ist ein Querschnitt durch ein Schaltungsmodul 30 dargestellt, das im Wesentlichen wie das Schaltungsmodul 30 aus der Fig. 3 aufgebaut ist. Das Schaltungsmodul 30 aus der Fig. 4 unterscheidet sich von dem aus der Fig. 3 dadurch, dass das Gehäuse 40 vollständig mit Phasenwechselmaterial 42 gefüllt ist, das Phasenwechselmaterial 42 die elektrische Schaltung 32 also vollständig umgibt. Das Gehäuse 40 weist kein Kapillarloch 46 auf. Allerdings umfasst das Gehäuse 40 aus der Fig. 4 eine flexible Membran 52, die an der Oberseite des Gehäuses 40 angeordnet ist. Die flexible Membran 52 dient zum Ausgleichen der thermischen Ausdehnung des Phasenwechselmaterials 42.

Die Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Schaltungsmoduls 30, das ähnlich wie die Schaltungsmodule 30 aus den Fig. 3 und 4 aufgebaut ist. Wie bei der Fig. 4, ist beim Schaltungsmodul 30 der Fig. 5 das Phasenwechselmaterial 42 vom Gehäuse 40 vollständig umschlossen. Dabei ist in dem Gehäuse 40 ein Schwamm 54 angeordnet, der mit dem

Phasenwechselmaterial 42 getränkt ist. Der Schwamm 54 kann ein poröses, elastisches und komprimierbares Material umfassen, das auch dazu ausgelegt sein kann, thermische Ausdehnungen des Phasenwechselmaterials 42 auszugleichen.

Die Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Schaltungsmoduls 30, bei dem eine Leiterplatte 46 auf einem Kühlkörper 48 angeordnet ist. Die elektrische Schaltung 32, die auf der Platine 56 angeordnet ist, umfasst dabei Leiterbahnen 36 als elektrische Komponenten 36 der elektrischen Schaltung 32. Die

Leiterbahnen 36 sind an ihrer Unterseite in ein Phasenwechselmaterial 42 eingebettet. Das Phasenwechselmaterial 42 befindet sich dabei in einer Kammer, die durch die Platine 56 und den Kühlkörper 48 gebildet ist und in die die

Leiterbahnen 36 hineinragen. Insbesondere bei einer Niedervolt-Ausführung, beispielsweise mit 42 V, eines Wechselrichters ist es möglich, dass nicht die Halbleiter-Bauelemente des Schaltungsmoduls thermisch kritisch sind, sondern die zu ihnen führenden Leiterbahnen 36 auf der Platine 56.

Das Phasenwechselmaterial 42 kann in die mehrschichtige laminierte Platine 56 integriert sein. Beispielsweise kann, wie in der Fig. 6 dargestellt, in einer unteren Schicht der Platine 56 eine Aussparung vorgesehen sein, die von einer zweiten Schicht der Platine 56 abgedeckt wird. Das Phasenwechselmaterial 42 kann dann in die Aussparung der unteren Schicht, beispielsweise einer

Laminatzwischenschicht, eingebracht werden.

Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Schaltungsmoduls 30, bei dem elektrische Leiterbahnen 36 in ein Phasenwechselmaterial 42 eingebettet sind. Im Trägermaterial 58 der Platine 56 sind dabei kleine Körper 60 mit

Phasenwechselmaterial 42 eingearbeitet. Im Trägermaterial 58 sind so viele Körper 60 vorhanden, dass jede Leiterbahnen 36 an ihren Seitenflächen und an ihrer Unterseite mit einer Mehrzahl von Körper 60 in thermischen Kontakt steht. Beispielsweise kann das Trägermaterial 58 dadurch hergestellt werden, dass Phasenwechselmaterial- Kügelchen 60 in das noch flüssige Trägermaterial 58 eingemischt werden. Die Körper 60 können dabei in Kunststoff gekapseltes Phasenwechselmaterial 42 sein, die beispielsweise auch in Hausputzen zur Wärmepufferung zwischen Tages- und Nachtzeit verwendet werden.

Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass„umfassend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und„eine" oder„ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener

Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den

Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Ansprüche

1 . Schaltungsmodul (30), umfassend:

eine elektrische Schaltung (32) mit wenigstens einer elektrischen

Komponente (36),

einen Kühlkörper (48) zur Abfuhr von Wärme aus der elektrischen

Komponente (36),

ein Phasenwechselmaterial (42) zum Zwischenspeichern von elektrischer Wärme aus der elektrischen Komponente (42),

dadurch gekennzeichnet, dass

die elektrische Komponente (36) zumindest teilweise in das

Phasenwechselmaterial (42) eingebettet ist.

2. Schaltungsmodul (30) nach Anspruch 1 ,

wobei die elektrische Komponente (36) vollständig in das

Phasenwechselmaterial (42) eingebettet ist.

3. Schaltungsmodul (30) nach Anspruch 1 oder 2,

wobei die elektrische Komponente (36) ein Halbleiter-Bauelement und/oder eine Leiterbahn umfasst.

4. Schaltungsmodul (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei die elektrische Komponente (36) in einem Gehäuse (40) angeordnet ist, das zumindest teilweise mit dem Phasenwechselmaterial (42) gefüllt ist.

5. Schaltungsmodul (30) nach Anspruch 4,

wobei das Gehäuse (40) ein Material (44, 54) umfasst, das dazu ausgeführt ist, eine Ausdehnung des Phasenwechselmaterials (42) auszugleichen.

6. Schaltungsmodul (30) nach Anspruch 4 oder 5,

wobei das Gehäuse (40) wenigstens ein Kapillarloch (46) umfasst.

7. Schaltungsmodul (30) nach einem der Ansprüche 4 bis 6,

wobei das Gehäuse (40) wenigstens eine flexible Membran (52) umfasst.

8. Schaltungsmodul (30) nach einem der Ansprüche 4 bis 7,

wobei das Gehäuse (40) einen mit Phasenwechselmaterial (42) getränkten Schwamm (54) umfasst.

9. Schaltungsmodul (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei das Phasenwechselmaterial (42) Paraffin umfasst.

10. Schaltungsmodul (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

wobei die elektrische Komponente (36) in eine Leiterplatte (56) eingebettet ist, in die Körper (60) aus Phasenwechselmaterial (42) eingearbeitet sind.