Montaje en contacto con presión con un módulo de semiconductor de potencia.

Una instalación en contacto con presión con una tarjeta de circuito impreso (100),

un módulo de semiconductor de potencia (200) y un dispositivo de refrigeración (300), en la que la tarjeta de circuito impreso (100) tiene un cuerpo de material aislante (110) y vías de conducción (112) instaladas en el mismo o en su interior, en la que el módulo de semiconductor de potencia (200) tiene un alojamiento de plástico aislante (210) en forma de un bastidor, con una primera superficie de cubierta (212) que tiene orificios (214), un sustrato (230) que forma la segunda superficie de cubierta del alojamiento (210) con por lo menos una vía de conducción (232) y por lo menos un componente del semiconductor de potencia (240) dispuesto en la misma y conectado de acuerdo con el circuito en cuestión y también resortes de contacto (250), los cuales pasan a través de los orificios (214) del alojamiento (210), para el propósito de conectar la vía de conducción (232) del sustrato (230) con puntos de contacto en las vías de conducción (112) de la tarjeta de circuito impreso (100), y el dispositivo de refrigeración (300) es activo o pasivo en el que tanto el alojamiento (210) del módulo de semiconductor de potencia (200) tiene extensiones (220b) en la dirección de la tarjeta de circuito impreso (100), las cuales se prolongan a través de orificios (120) en la tarjeta de circuito impreso (100) y tiene otras extensiones (220) en la dirección del dispositivo de refrigeración (300), las cuales se prolongan a través de orificios (312, 322) en el dispositivo de refrigeración (300), como el dispositivo de refrigeración (300) tiene extensiones (330b, 330c) las cuales se prolongan a través de orificios (120) en la tarjeta de circuito impreso (100), o el alojamiento (210) del módulo de semiconductor de potencia (200) tiene extensiones (220) en la dirección de la tarjeta de circuito impreso (100), las cuales se prolongan a través de orificios (120) en la tarjeta de circuito impreso (100) y el dispositivo de refrigeración (300) tiene extensiones (330) las cuales se prolongan a través de orificios (216 en el alojamiento (200), en la que las extensiones respectivas de ese modo forman conexiones reversibles o irreversibles y en la que las extensiones respectivas, las cuales penetran en la tarjeta de circuito impreso, se prolongan por encima de la última y aplican presión a la última.

Montaje en contacto con presion con un modulo de semiconductor de potencia La invencion describe una instalacion en contacto con presion para modulos de semiconductor de pote ncia extremadamente compactos. Las configuraciones modernas de los modulos de semiconductor de potencia de este tipo con un valor nominal de alta potencia con relacion a su tamafo constructivo, los cuales forman la base de esta invencion, pertenecen a la tecnica conocida a partir el documento DE 196 30 173 C2 o DE 199 24 993 C2. El documento DE 196 30 173 C2 revela un modulo de semiconductor de potencia para ser montado directamente en un dispositivo de refrigeracion, que consiste en un alojamiento y un sustrato electricamente aislante, el ultimo por su parte consiste en un cuerpo de material aislante con una serie de vias de conduccion metalicas colocadas sobre el mismo, aisladas una de otra, y componentes del semiconductor de potencia colocados en las mismas y conectados con estas vias de conduccion segun el circuito en cuestion. La conexion electrica exterior a las vias de conduccion de una tarjeta de circuito impreso instalada fuera del alojamiento se consigue por medio de resortes de contacto. El modulo de semiconductor de potencia adicionalmente tiene por lo menos un orificio centralmente dispuesto para el proposito de pasar a traves del mismo un tornillo de conexion con un cuerpo refrigerante. Junto con un elemento de presion dimensionalmente estable instalado en el lado de la tarjeta de circuito im preso encarado alejado del modulo de semiconductor de potencia y descansando plano sobre la primera, sirve para proveer el contacto con presion para el modulo. Este contacto con presion cumple dos tareas al mismo tiempo: por una parte, la provision de contacto electrico fiable entre los elementos de conexion y la tarjeta de circuito impreso y, por otra parte, la provision del contacto termico entre el modulo y el cuerpo de refrigeracion, en el que ambas formas de contacto son reversibles. Lo que es una desventaja en los modulos de semiconductor de potencia segun la tecnica anterior conocida es el hecho de que el elemento de presion de la tecnica conocida no permite una instalacion de componentes adicionales, tales como, por ejemplo, resistencias, condensadores o circuitos integrados en la parte de la tarjeta de circuito impreso que cubre. Tambien es una desventaja en este caso el por lo menos un orificio para el proposito de pasar a traves del mismo un tornillo de conexion. Esto limita el espacio para los componentes activos en el interior del modulo de semiconductor de potencia. Adicionalmente, modulos de semiconductor de potencia en una manera ejemplar son de la tecnica conocida a partir del documento DE 199 24 993 C2 en el cual las conexiones entre el modulo de semiconductor de potencia y una tarjeta de circuito impreso estan incorporadas como pasadores para soldar. Estos pasadores para soldar sirven tanto de elementos de control como de conexion de la carga de las conexiones electricas entre los componentes del semiconductor de potencia en el interior del modulo de potencia y los cables de suministro instalados en la tarjeta de circuito impreso. El modulo de semiconductor de potencia de esta manera se puede conectar con una tarjeta de circuito impreso tanto directamente, como, tal como se describe en el documento DE 199 24 993, por medio de una tarjeta adaptadora. El contacto termico entre el modulo de semiconductor de potencia y el cuerpo de refrigeracion se fabrica independientemente de los contactos electricos por medio de conexiones de tornillos. Lo que es una desventaja en la configuracion de los modulos de semiconductor de potencia de este tipo es que son necesarias dos tecnologias diferentes de conexion (conexiones de tornillos y juntas soldadas, las cuales deben ser ejecutadas en una serie de operaciones individuales) a fin de integrar el modulo en el interior de una instalacion de superordenador. En este caso una desventaja particular consiste en el hecho de que las juntas soldadas no proveen una garantia de fiabilidad a lo largo de la vida de servicio. A partir del documento DE 100 64 194 A1 son adicionalmente de la tecnica conocida un modulo de semiconductor de potencia y un cuerpo de refrigeracion para acomodar el modulo de semiconductor de potencia, en el qu e el alojamiento del modulo de semiconductor de potencia tiene una cara inferior y una cara superior. En la cara superior esta instalado por lo menos un resorte, el cual se prolonga desde la cara superior y de ese modo presiona el modulo de semiconductor de potencia sobre el cuerpo de refrigeracion cuando se instalan en el montaje. La tarea que subyace en la presente invencion es presentar una instalacion con una tarjeta de circuito impreso, un modulo de semiconductor de potencia y un dispositivo de refrigeracion, que sea simple y rentable de fabricar y tambien tenga unas dimensiones extremadamente compactas. Este objeto se consi gue mediante una instalacion segun la re ivindicacion 1, config uraciones particulares encontrandose en las reivindicaciones subordinadas. El concepto basico de la invencion se origina a partir de un modulo de semiconductor de potencia para el montaje directo en un cuerpo de refrigeracion, en el que el modulo de semiconductor de potencia tiene un alojamiento de plastico aislante en forma de un bastidor. Este alojamiento de plastico tiene adicionalmente una primera superficie de cubierta que preferiblemente esta integralmente conectada con el alojamiento. La segunda superficie de cubierta esta formada por un sustrato, el cual consiste en una capa aislante y por lo menos una capa metalica instalada encima, la cual esta encarada hacia el interior del modulo de semiconductor de potencia. Esta capa metalica puede estar estructurada por si misma y por lo tanto forma la por lo

menos un a vi a d e co nduccion del mod ulo d e sem iconductor de potencia. Por lo menos un co mponente del semiconductor de potencia esta instalado en esta via o e stas vias de conduccion y esta conectado a una via de conduccion adicional o a un componente adicional del semiconductor de potencia segun el circuito en cuestion.

La primera superficie de cubierta del alojamiento tiene una serie de orificios. A traves de estos orificios se extienden elementos de cone xion pa ra prov eer co nexiones electricas entre las vias de c onduccion d el modu lo de semiconductor de potencia y los puntos d e contacto en l as vias de conduccion de la tarjeta de circ uito impreso instalada por encima de la primera superficie de cubierta. Esta tarjeta de circuito impreso, compuesta por un sustrato aislante preferiblemente con dos vias de conduccion instaladas sobre la misma o en su interior, representa las conexiones el ectricas de l modu lo d e semico nductor de pote ncia y preferib lemente transporta componentes adicionales para el control del modulo de semiconductor de potencia.

En la segunda superficie de cubierta, el sustrato, esta instalado un dispositivo de refrigeracion preferiblemente activo en el lado encarado alejado del interior del modulo de semiconductor de potencia. Dispositivos de refrigeracion activos, por ejemplo un cuerpo de refrigeracion con un ventilador instalado en el mismo, tienen la ventaja esencial de una forma de construccion mas compacta comparada con los dispositivos de refrigeracion pasivos, por ejemplo un refrigerador de aire.

Los elementos de conexion para ambas, las conexiones de carga y tambien las conexiones de control del modulo de semiconductor de potencia, son cables terminales que estan configurados por lo menos parcialmente de una manera elastica. Estos cables terminales proporcionan la conexion electrica de las vias de conexion y la tarjeta de circuito impreso instalada fuera del alojamiento y las vias de conduccion exterioresque estan instaladas en el mismo. Un contacto electrico fiable entre los cables terminales ylas vias de con duccion exteriores de la tarjeta de circuito impreso se consigue por medio de una instalacion para proveer un contacto con presion que se describen mas adelante en este documento.

En una co nfiguracion de l a inve ncion de l a instal acion citada e l alo jamiento d el mo dulo de semic onductor de potencia tiene extensiones en la direccion de la tarj eta de circuito impreso o en la direccion del dispositivo de refrigeracion para los propositos de la union de los componentes individuales de la instalacion unos con otros.

En una primera configuracion estas extensiones pasan a traves de orificios en la tarjeta de circuito impreso, en una segunda configuracion a traves de orificios en el dispositivo de refrigeracion. En la primera configuracion la conexion del modulo de semiconductor de potencia con la tarjeta de circuito impreso aplica presion a la ultima a fin de formar el co ntacto c on pres ion. En princ ipio s... [Seguir leyendo]

1. Una i nstalacion en co ntacto con presi on con un a tarj eta de circ uito impres o (1 00) , un mo dulo de semiconductor de potencia (200) y un dispositivo de refrigeracion (300) , en la que la tarjeta de circuito impreso (100) tiene un cuerpo de material aislante (110) y vias de conduccion (112) instaladas en el mismo o en su interior, en la que el modulo de semiconductor de potencia (200) tiene un alojamiento de plastico aislante (210) en forma de un bastidor, con una prim era superficie de cubierta (212) que tiene orificios (214) , un sustrato (230) que forma la segunda superficie de cubierta del alojamiento (210) con por lo menos una via de conduccion (232) y por lo menos un componente del semiconductor de potencia (240) dispuesto en la misma y conectado de acuerdo con el circuito en cuestion y tambien resortes de contacto (250) , los cuales pasan a traves de los orificios (214) delalojamiento (210) , para el proposito de conectar la via de conduccion (232) del sustrato (230) con puntos de contacto en las vias de conduccion (112) de la tarjeta de circuito impreso (100) , y el dispositivo de refrigeracion (300) es activo o pasivo en el que tanto el alojamiento (210) del modulo de semiconductor de potencia (200) tiene extensiones (220b) en la direccion de la tarjeta de circ uito impreso (100) , las cuales se prolongan a traves de ori ficios (120) en la tarjeta d e circuito impreso (100) y tiene otras extensiones (220) en la direccion del dispositivo de refrigeracion (300) , las cuales se pro longan a traves de o rificios ( 312, 3 22) e n el dispositivo d e ref rigeracion (3 00) , como el d ispositivo de refrigeracion (300) tiene extensiones (330b, 330c) las cuales se prolongan a traves de orificios (120) en la tarjeta de circuito impreso (100) , o el alojamiento (210) del modulo de semiconductor de potencia (200) tiene extensiones (220) en la direccion de la tarjeta de circuito impreso (100) , las cuales se prolongan a traves de orificios (120) en la tarjeta de circuito impreso (100) yel dispositivo de refrigeracion (300) tiene extensiones (330) las cuales se prolongan a traves d e or ificios (2 16 en el a lojamiento (200) , en la que las e xtensiones res pectivas d e ese modo f orman conexiones reversibles o irreversibles y en la que las extensiones respectivas, las cuales penetran en la tarjeta de circuito impreso, se prolongan por encima de la ultima y aplican presion a la ultima.

2. La instalacion segun la reivindicacion 1 en la que la conexion reversible esta formada por extensiones (220, 330) disefadas como lenguas de enganche (222) , las cua les se prolongan a traves de l os orificios (120, 216, 312, 322) y cuyas lenguas de enganche estan instaladas en superficies de apoyo asociadas (122, 324) de la tarjeta de circuito impreso (100) del alojamiento (210) o del cuerpo de refrigeracion (300) y representan una conexion de enganche de resorte.

3. La instalacion segun la reivindicacion 1 en la que la conexion reversible esta formada por extensiones (220, 330) disefadas como pasadores (222) , los cuales se prolongan a traves de los orificios (120, 216, 312, 322) y los cuales estan instalados por medio de dispositivos de bloqueo en superficies de apoyo asociadas (122, 324) de la tarjeta de circuito impreso (100) , del alojamiento (210) o del cuerpo de refrigeracion (300) .

4. La instalacion segun la reivindicacion 1 en la que la conexion irreversible esta formada por extensiones (220, 330) disefadas como pasadores (222) , los cuales estan instalados en los orificios asociados (120, 216, 312, 322) y cuyos extremos estan deformados de tal modo que estos representan una junta remachada.

5. La instalacion segun la reivindicacion 1 en la que un dispositivo de refrigeracion pasivo (300) esta disefado como un refrigerador de aire o un refrigerador de agua.

6. La instalacion segun la reivindicacion 1 en la que un dispositivo de refrigeracion activo (300a) tieneun ventilador sin regular o regulado por temperatura (320) .

7. Una instalacion en contacto con presion segun la reivindicacion 1 con una tarjeta de circuito impreso (100) , un mo dulo de semico nductor de potencia (200) y u n d ispositivo de r efrigeracion a ctivo (30 0a) , en el q ue el alojamiento (210) del modulo de semiconductor de potencia (200) tiene por lo menos un elemento de conexion (2º0) para proveer una conexion electrica entre el dispositivo de refrigeracion activo (300a) y vias de conduccion (12) de la tarjeta de circuito impreso (100) , en la que el elemento de conexion (2º0) tiene un contacto de enchufe (2º2) para proveer una conexion electrica con el dispositivo de refrigeracion activo (300a) , este contacto de enchufe (2º2) esta conectado co n elem entos de contact o (2º4) d e dis efo elastico y estos elem entos de co ntacto (2º4) est an conectados con superficies de contacto asociadas de las vias de conduccion (112a) de la tarjeta de circuito impreso (100) .