Procedimiento para la fabricación de un convertidor de frecuencia con dispositivo de refrigeración.

Un procedimiento para la fabricación de una instalación de convertidor de potencia con un aparato de refrigeración (10) con un cuerpo conformado metálico (100),

el cual tiene por lo menos una sección plana (16, 18) de una superficie principal (14) y una pluralidad de aletas de refrigeración como medios de refrigeración (12) y con por lo menos un sustrato (30 a/b), en el cual pueden estar instalados los componentes adicionales (50) de un circuito convertidor de potencia (20), caracterizado por la secuencia de las siguientes etapas del procedimiento esenciales:

- Provisión de una contrapartida de presión (70) del dispositivo de sinterización a presión con una ranura (72) para acomodar el aparato de refrigeración (10), en el que esta ranura (72) está construida como la forma negativa del aparato de refrigeración (10);

- Instalación del aparato de refrigeración (10) en la contrapartida de presión (70);

- Instalación de por lo menos un sustrato (30 a/b) del circuito convertidor de potencia (20) en la sección plana asociada (16, 18) de la superficie principal (14) del aparato de refrigeración (10), en el que las superficies de contacto respectivas (62) del sustrato (30) y el aparato de refrigeración (10) en cada caso tienen una superficie que se puede sinterizar en la zona que se va a conectar y en el que el material sinterizado (60) de una consistencia adecuada está instalado entre estas zonas que se van a conectar;

- Introducción de presión y temperatura en el sustrato (30 a/b) y el aparato de refrigeración (10) para la construcción de la conexión sinterizada a presión.

Procedimiento para la fabricación de un convertidor de frecuencia con dispositivo de refrigeración La invención se refiere a un procedimiento de fabricación y a una instalación de convertidor de potencia especial con un aparato de refrigeración. Las instalaciones de convertidores de potencia de este tipo son conocidas como aparatos de refrigeración con módulos de semiconductor de potencia instalados en ellos. Un circuito convertidor de potencia de un módulo de semiconductor de potencia de este tipo generalmente consta de por lo menos un sustrato el cual por su parte tiene primeras pistas conductoras. En estas pistas conductoras, los componentes del semiconductor de potencia, se instalan, se unen con cables y se conectan a las conexiones exteriores.

Los módulos de semiconductor de potencia del tipo anteriormente mencionado son conocidos a título de ejemplo a partir del documento DE 103 55 925 A1. El módulo de semiconductor de potencia revelado en ese documento tiene por lo menos un sustrato con pistas conductoras instaladas de forma apropiada para el circuito, componentes del semiconductor de potencia y elementos de separación que están instalados en estas pistas conductoras. Estos elementos están conectados de forma eléctricamente conductora a un compuesto de películas alternadas compuesto de por lo menos dos capas de película metálica con una capa de película eléctricamente aislante instalada entre ellas en cada caso. Con este propósito, el compuesto de películas tiene pernos de contacto y contactos pasantes. Este compuesto de películas se conecta de forma conductora a los componentes del semiconductor y los elementos de separación por medio de soldadura por ultrasonidos. El documento WO 0249104 A2 muestra un módulo de potencia electrónico el cual consta de por lo menos un componente de potencia electrónico, un sustrato de cerámica DCB (Direct Copper Bonding - Unión al cobre directa) , un cuerpo de refrigeración y por lo menos una capacidad térmica adicional, en el que a) los componentes de potencia electrónicos están conectados a través de una capa sinterizada en el lado inferior del mismo a una capa de cobre superior del sustrato de cerámica DCB, b) la capa de cobre superior del sustrato de cerámica DCB está estructurada para el contacto eléctrico de los componentes de potencia en pistas conductoras de cobre, c) la capa de cobre inferior del sustrato de cerámica DCB está conectada a través de una capa sinterizada a un cuerpo de refrigeración, d) los lados superiores de los componentes de potencia están conectados a través de una capa sinterizada a una capacidad térmica adicional.

Generalmente, los módulos de semiconductor de potencia de este tipo están instalados de una manera no positiva en aparatos de refrigeración. Con este propósito, para la mayor parte, están provistas conexiones roscadas o de fijación entre el módulo de semiconductor de potencia y el aparato de refrigeración. En el caso de conexiones no positivas de este tipo, una capa térmicamente conductora generalmente está provista entre los socios de la conexión. Los compuestos térmicos utilizados para ello generalmente tienen una baja conductividad térmica comparada con el metal, específicamente comparada con el cobre y el aluminio, no obstante.

La invención se basa en el objeto de la presentación de un procedimiento de fabricación y una configuración ventajosa de una instalación de convertidor de potencia, en el que la transferencia de calor al aparato de refrigeración está estructurada de una manera particularmente eficaz.

El objeto se consigue según la invención mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 1 y un sujeto con las características de la reivindicación 8. Formas de realización preferidas se describen en las respectivas reivindicaciones subordinadas.

La idea inventiva emana a partir de una instalación de convertidor de potencia la cual se va a fabricar y de forma ventajosa tiene un aparato de refrigeración y lo menos un circuito convertidor de potencia. El aparato de refrigeración por su parte en este caso consiste en un cuerpo conformado metálico el cual tiene por lo menos una sección plana de una superficie principal y opuesta a la misma una pluralidad de medios de refrigeración.

El por lo menos un circuito convertidor de potencia por su parte consiste en por lo menos un sustrato con una pluralidad de primeras pistas conductoras, en las que por lo menos un componente del semiconductor de potencia está instalado en por lo menos una primera pista conductora y está conectado por medio de un aparato de conexión a por lo menos un componente de semiconductor de potencia adicional o a por lo menos una primera pista conductora adicional de forma apropiada para el circuito. De forma ventajosa, el aparato de conexión está construido a partir de por lo menos una película eléctricamente aislante y una eléctricamente conductora.

Tantas conexiones unidas materialmente eléctricamente conductoras del circuito convertidor de potencia como sean posibles estarán construidas como conexiones sinterizadas a presión según la técnica anterior. Según la invención, los circuitos convertidores de potencia también están conectados de una manera unida materialmente al aparato de refrigeración. Con este propósito, las conexiones de los sustratos respectivos del circuito convertidor de potencia con una sección plana asignada respectiva de la superficie principal del aparato de refrigeración están construidas como conexiones sinterizadas a presión.

La fabricación de una instalación de convertidor de potencia de este tipo con un aparato de refrigeración con un cuerpo conformado metálico y con por lo menos un sustrato, en el cual pueden estar instalados los componentes adicionales de un circuito convertidor de potencia, se caracteriza por la secuencia de las siguientes etapas del procedimiento esenciales:

- Provisión de una contrapartida de presión de un dispositivo de sinterización a presión con una ranura para acomodar el aparato de refrigeración, en el que esta ranura está construida como la forma negativa del aparato de refrigeración. En este caso la ranura no tiene que reproducir el aparato de refrigeración como la forma negativa completamente. Es suficiente con que la ranura esté estructurada de tal manera que un giro inadvertido del aparato de refrigeración sea salvaguardado satisfactoriamente.

- Instalación del aparato de refrigeración en la contrapartida de presión; en este caso no es necesario que la sección plana de la superficie principal del aparato de refrigeración termine a nivel con una superficie principal de la contrapartida de presión o que esté a nivel con la misma.

- Instalación de por lo menos un sustrato de la instalación del convertidor de potencia en la sección plana asociada de la superficie principal del aparato de refrigeración, en el que las superficies de contacto respectivas del sustrato y el aparato de refrigeración en cada caso tienen una superficie que se puede sinterizar en la zona que se va a conectar y en el que el material sinterizado de una consistencia adecuada está instalado entre estas zonas que se van a conectar.

- Introducción de presión y temperatura en el sustrato y el aparato de refrigeración para la construcción de la conexión sinterizada a presión. Como resultado, se produce una conexión unida materialmente, la cual tiene una alta conductividad térmica, aquella del metal sinterizado. Además, una conexión sinterizada a presión de este tipo es estable por mucho tiempo, especialmente también en comparación con una conexión soldada alternativa posible.

En el contexto de este procedimiento, es particularmente ventajoso que la ranura del aparato de refrigeración que forma la forma negativa esté construida de tal manera que el aparato de refrigeración instalado en su interior se deforme de una manera cóncava con respecto a la superficie principal del mismo bajo la acción de presión. Específicamente, el aparato de refrigeración no se debe deformar en más del 2% con respecto a la extensión longitudinal asignada de la sección plana de la superficie principal. Gracias a este doblado previo cóncavo del aparato de refrigeración antes y durante el proceso de sinterización a presión, se consigue que a continuación de completar la exposición a temperatura, la sección plana de la superficie principal no tenga un doblado cóncavo ni convexo significante.

Adicionalmente, se puede preferir que los componentes del semiconductor de potencia y los aparatos de conexión adicionales se instalen en el sustrato únicamente a continuación de la conexión... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para la fabricación de una instalación de convertidor de potencia con un aparato de refrigeración (10) con un cuerpo conformado metálico (100) , el cual tiene por lo menos una sección plana (16, 18) de una superficie principal (14) y una pluralidad de aletas de refrigeración como medios de refrigeración (12) y con por lo menos un sustrato (30 a/b) , en el cual pueden estar instalados los componentes adicionales (50) de un circuito convertidor de potencia (20) , caracterizado por la secuencia de las siguientes etapas del procedimiento esenciales:

- Provisión de una contrapartida de presión (70) del dispositivo de sinterización a presión con una ranura (72)

para acomodar el aparato de refrigeración (10) , en el que esta ranura (72) está construida como la forma negativa del aparato de refrigeración (10) ;

- Instalación del aparato de refrigeración (10) en la contrapartida de presión (70) ;

-Instalación de por lo menos un sustrato (30 a/b) del circuito convertidor de potencia (20) en la sección plana asociada (16, 18) de la superficie principal (14) del aparato de refrigeración (10) , en el que las superficies de contacto respectivas (62) del sustrato (30) y el aparato de refrigeración (10) en cada caso tienen una superficie que se puede sinterizar en la zona que se va a conectar y en el que el material sinterizado (60) de una consistencia adecuada está instalado entre estas zonas que se van a conectar;

- Introducción de presión y temperatura en el sustrato (30 a/b) y el aparato de refrigeración (10) para la construcción de la conexión sinterizada a presión.

2. El procedimiento según la reivindicación 1 en el que la ranura (72) de la contrapartida de presión (70) que forma la forma negativa está construida de tal manera que el aparato de refrigeración (10) instalado en su interior se deforma de una manera cóncava con respecto a la superficie principal (14) del mismo bajo la acción de presión.

3. El procedimiento según la reivindicación 2 en el que el aparato de refrigeración no se deforma más del 2%

con respecto a la extensión longitudinal asignada (L) de la sección plana (16, 18) de la superficie principal (14) . 30

4. El procedimiento según la reivindicación 1 en el que los componentes del semiconductor de potencia (50) y los aparatos de conexión adicionales (40) se instalan en el sustrato (30) a continuación de la conexión del mismo al aparato de refrigeración (10) .

5. El procedimiento según la reivindicación 1 en el que los componentes del semiconductor de potencia (50) por lo menos fueron instalados en el sustrato (30) incluso antes de la conexión del mismo al aparato de refrigeración (10) .

6. El procedimiento según la reivindicación 1 en el que el cuerpo conformado metálico (100) está construido a 40 partir de una variante de un material metálico, el módulo de elasticidad del cual es particularmente pequeño.

7. El procedimiento según la reivindicación 6 en el que el material metálico es aluminio puro con un grado de pureza de por lo menos el 99% o cobre revenido.

45 8. Una instalación de convertidor de potencia con un aparato de refrigeración (10) con un cuerpo conformado metálico (100) , el cual tiene por lo menos una sección plana (16, 18) de una superficie principal (14) y una pluralidad de aletas de refrigeración como medios de refrigeración (12) y con por un circuito convertidor de potencia (20) con por lo menos un sustrato (30 a/b) que tiene una pluralidad de primeras pistas conductoras, en las que está instalado por lo menos un componente del semiconductor de potencia (50) en por lo menos una primera pista conductora (34

50 a/b) y está conectado por medio de un aparato de conexión (40) a por lo menos un componente del semiconductor de potencia adicional (40) o por lo menos una pista conductora adicional (34 a/b) de forma apropiada para el circuito, caracterizada porque una conexión unida materialmente entre una sección plana (16, 18) de la superficie principal (14) del aparato de refrigeración (10) y el circuito convertidor de potencia (20) está construido por medio de una conexión sinterizada a presión. 55

9. La instalación de convertidor de potencia según la reivindicación 8 en la que el cuerpo conformado metálico (100) está construido a partir de una variante de un material metálico, el módulo de elasticidad del cual es particularmente pequeño.

60 10. La instalación de convertidor de potencia según la reivindicación 9 en la que el material metálico es puro con un grado de pureza de por lo menos el 99% o cobre revenido.