EP1120860A2 - Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom - Google Patents

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EP1120860A2
EP1120860A2 EP01100746A EP01100746A EP1120860A2 EP 1120860 A2 EP1120860 A2 EP 1120860A2 EP 01100746 A EP01100746 A EP 01100746A EP 01100746 A EP01100746 A EP 01100746A EP 1120860 A2 EP1120860 A2 EP 1120860A2
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EP
European Patent Office
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electric current
contact area
tapping device
current according
conductor
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EP01100746A
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French (fr)
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EP1120860B8 (de
EP1120860B1 (de
EP1120860A3 (de
Inventor
Gottfried Ferber
Reimund Pelmer
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Europaische Gesellschaft fur Leistungshalbleiter mbH
Original Assignee
EUPEC GmbH
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Publication date
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Publication of EP1120860A3 publication Critical patent/EP1120860A3/de
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Publication of EP1120860B8 publication Critical patent/EP1120860B8/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/50—Fixed connections
    • H01R12/51—Fixed connections for rigid printed circuits or like structures
    • H01R12/515—Terminal blocks providing connections to wires or cables

Definitions

  • the invention relates to a removal device for electrical Electricity according to the preamble of claim 1.
  • an electrical quantity in particular an electrical quantity Electricity to tap as lossless and / or trouble-free as possible or transfer. Furthermore, with their electrical quality also good mechanical handling and stability to be guaranteed.
  • Switching, transmission or acceptance modules - which are below are simply called modules and so-called Should include diode modules or uncontrolled modules - the known tapping devices for high currents a flat and flat conductor substrate, in particular a DCB / AlN substrate, soldered in such a way that they project substantially perpendicularly from the conductor substrate. Then a housing carrying the switching elements is placed on the Arrangement of conductor substrate with soldered current tapping tabs put on. To do this, the appropriate housing must be suitable Places have slots through which the known Tapping devices for electrical current threaded through become. Because of their band or plate-like Structure can be damaged when the housing is put on the arrangement of the belt or sheet-like removal devices for electric current of the conventional form e.g. by twisting or canceling.
  • the invention has for its object to provide a tapping device for electrical current, which can be used, in particular for line semiconductor, switching, transmission and / or tapping modules, for the transmission and switching of high current or load current and which thereby have increased mechanical stability having.
  • the transmission area has a first and a second end region, which with the first or with the second contact area are connected, it is provided according to the invention that at least the transmission area is designed to use the second contact area has a substantially hollow profile Form arrangement.
  • the first and second contact areas can each as primary contact areas for current consumption and / or in each case as secondary contact areas for delivering electrical Electricity or an electrical quantity serve.
  • Tapping devices for electrical current are in the transmission range at least a first leader and a second Head provided. It is particularly advantageous that the at least two conductors of the transmission area essentially have the same geometric properties.
  • the plate or areal current draw only one at a time has a single power route, a plurality of power routes intended. On the one hand, this reduces the the current cross-section in each case acting current density, whereby Ohmic losses in the overall route can be reduced.
  • the head of the transmission area essentially have the same geometric properties.
  • the different heads of the Transmission range also the respective geometric properties adapted to the module or the respective application e.g. with regard to a special one to be used Housing or the like.
  • the head of the transmission area essentially plate-shaped and in particular are planar. Also result with these properties particularly favorable manufacturing conditions, whereby but again special circumstances are taken into account what can then be a deviation from planarity or training in plate form may be necessary.
  • a particularly simple arrangement results when the ladder of the transmission area is essentially rectangular are, each with an upper edge area and / or a lower edge area can be provided for the conductors. It is also preferable in terms of production technology that the Head of the transmission area over their course one have essentially constant strength. This also leads to the fact that in the course of the ladder regarding the Conductor cross section do not result in any ohmic weak points.
  • the second contact area than essentially plate-shaped, in particular planar, head is formed.
  • Tapping device for electrical current results that the upper edge areas of the ladder of the Transmission area each with one of the side edge areas of the conductor of the second contact area are that the conductors of the transmission area each have side walls and the head of the second contact area one Cover plate or a top wall of a jointly trained Form hollow profile. It is particularly advantageous if the head of the transmission area in a given Direction are arranged and the conductor of the second contact area in a direction substantially perpendicular to this direction Direction is arranged so that through the transmission area and the second contact area essentially a U-profile is formed.
  • This arrangement thus ensures that an electrical Electricity e.g. is picked up by the first contact area and then in parallel over the side walls of a U-profile, the straight from the conductors of the transmission area in plate form are formed parallel to each other, to the secondary Contact area, which is vertical through the corresponding conductor is formed to the side walls of the U-profile, transferred becomes.
  • the conductors of the transmission area can also be arranged in this way that there is a different profile shape overall, e.g. the profile of an O, or such that the space in the O or U profile by other, possibly parallel trending, head of the transmission area and / or is filled up.
  • the first contact area Has conductor elements through which the removal device with a conductor, in particular a circuit board, on a substrate, in particular a DCB / ALN substrate, or the like, is contactable.
  • the conductor elements of the first Contact area for mechanical contact are formed by soldering, welding or the like.
  • the conductor elements designed to be resilient or elastically deformable, e.g. thermal expansion or mechanical stress during assembly, e.g. when putting on a housing or when Contact field. This can advantageously be done by the provision of expansion arches, folds or the like will be realized.
  • the head of the transmission area at least in each case a conductor element of the first contact area is formed is. This only results from the similarity the head of the transmission area and the design symmetry of the conductor of the second contact region the removal device according to the invention for electrical Current and thus a symmetrical current flow.
  • the symmetry of the electrical device including the symmetry of the conductor elements of the first contact area may have manufacturing advantages because especially when using a symmetrical removal device for electrical current in the above Switching or transmission modules, then also correspondingly symmetrical current-carrying or current-discharging basic substrates, e.g. in the form of corresponding base plates with a DCB / AlN substrate can be executed. So then it's just a single type of tapping equipment or power take-off to manufacture and keep in stock.
  • the removal device according to the invention for electric current especially the Entire of first contact area, transmission area and second contact area, in one piece and in particular from one be made of uniform material. Then namely can a corresponding number of in a prefabrication process Tapping devices for electric current punched out, pre-bent and pre-assembled, so that this way and also results in a process that can be fed to automation.
  • the acceptance device in particular the first Contact area and / or the second contact area, completely or are selectively surface-coated, in particular with silver, nickel, tin, tin-lead or the like.
  • FIG. 1A shows a schematic side view of an exemplary embodiment the acceptance device 10 according to the invention for electricity.
  • first contact area 1 which of a Conductor element 14a, b with a plurality of expansion or contact arcs 15a, b is formed, include conductors 3a, b formed transmission area 3 and then a second contact area 2.
  • the first contact area is 1 with the transmission area 3 at its first end area 4 connected, which is formed by the lower edge 12.
  • the second contact area 2 is with the transmission area contacted at its upper end region 5, which of the Upper edges 11a, b is formed.
  • Fig. 1B shows the embodiment of Fig. 1A in front view. From this view it can be seen that the lower End regions 4 and the upper end regions 5 of the transmission region 3 and accordingly the lower edge areas 12a, b and the upper edge regions 11a, b of the transmission region 3 bent or curved in the first contact area and the corresponding conductor elements 14a, b and in the skip the second contact area 2.
  • FIG 1C shows a top view of the embodiment of FIG 1A and 1B.
  • the side edges or can be seen here Side edge areas 13a and 13b of the conductor of the second contact area 2, which with the upper edges lla or llb the Conductors 3a and 3b of the transmission area 3 are connected.
  • Centrally located in the head of the second transmission area 2 a circular bore 16 through which at a Mounting in a housing, a fastener or a connector can be introduced.
  • FIG. 2A shows a partially sectioned side view, at which three removal devices 10 according to the invention for electrical current in a preliminary stage of a module 20 with their first contact areas 1 on a substrate on a Base plate 21 are pre-assembled by means of soft soldering.
  • the corresponding Substrate can be a DCB / AlN substrate or the like his.
  • FIG. 2B shows the corresponding front view of the preliminary stage of module 20 from FIG. 2A.
  • the U-shaped profile is clearly recognizable Arrangement of the acceptance devices according to the invention 10 on the substrate 22 and the base plate 21 of the module 20th
  • FIGS. 2C and 2D is the arrangement of the invention Tapping devices 10 for electrical current in the module 20 according to FIGS. 2A and 2B also in schematic and partially cut side and front view shown, but now on the arrangement of FIGS. 2A and 2B, a housing element 23 was placed so that the invention Tapping devices 10 for electrical current with the exception of the second contact areas 2 covered and thus mechanically are protected.
  • a sliding cover 24 is shown in FIG. 2C, which is inserted into the housing 23 in the direction of the arrow 25 can be that the threaded areas 26 of the sliding cover 24 just below the holes 16 (see Fig. 1C) in the second contact areas 2 of the acceptance devices according to the invention 10 come for electrical power to the system.
  • FIG. 2E shows the state of the module 20 after the Sliding cover 24 in the direction of arrow 25 of FIG. 2C into the housing 23 was inserted and the threaded areas 26 below of the bores 16 of the second contact areas 2 of the removal devices 10 have come to the plant.
  • FIG. 2F the state shown in FIG. 2C is a top view shown.
  • 2C, 2E and 2F is at 27 each denotes a section in the housing 23 of the module 20, in which there are connections for control lines for receiving of control signals and corresponding control and switching elements to switch the routes between the different Acceptance devices 10 are located.
  • the one contained in area 27 Control device depending on the control signals present Load current, which over the module designated 1 in Fig. 2F 10 is recorded, depending on the switching state in the area 27 either via the number 2 or via the number 3 Tapping device 10 issued for electrical current. That is, the load current across the second contact area 2 of the removal device 10 in 1 the module arrives via its transmission range 3 and first Contact area 1 is first transferred into substrate 22 is then from there after passage of the corresponding first Contact area 1, transmission area 3 and second contact area 2 either 2 or 3 Tapping device 10 to leave for electric current.
  • FIGS. 3A and B show in analogy to FIGS. 1A and B Way a conventional electrical device 30 State of the art electricity.
  • a transmission area 33 which only has a single current route has one surface.
  • a material recess 35 is provided by which the second contact area 32 on final assembly simplified way to be bent into its end position which is rotated by 90 ° to that in FIGS. 3A and B shown pre-assembly position is formed.
  • Tapping device 10 for electrical current allows an interaction with housing elements, in particular with a so-called slide cover 24 or the like that - like that is shown in Figures 2c to 2f - an anchor the hollow profile-like removal devices 10 for electrical Electricity in the slide cover 24 after the slide cover is inserted 24 can be done by simply snapping.
  • corresponding sliding cover elements 24 are then present Threaded elements 26, for example pre-inserted in the form of nuts.
  • Threaded elements 26 for example pre-inserted in the form of nuts.
  • the fully bent current tapping devices according to the invention with hollow profile make massive supply cross-sections ready, so that an increased current draw at the same time reduced module inductance is possible.
  • the hollow profile or U-profile shape also realizes an essentially elastic connection to appropriate module substrates. Intended housing or slide covers prepare due the corresponding large openings in the housing made it easier Assembly with practical filling at the same time for appropriate casting compounds.
  • a bend the tapping device for electrical current on the soldered The module is omitted due to the given hollow profile shape.

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  • Power Conversion In General (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Es wird eine Abnahmeeinrichtung (10) für elektrischen Strom mit einem ersten (1) und einem zweiten Kontaktbereich (2) und einem Übertragungsbereich (3) zum Übertragen des elektrischen Stroms zwischen den Kontaktbereichen vorgeschlagen, wobei zur Erhöhung der mechanischen Stabilität der Abnahmeeinrichtung (10) zumindest der Übertragungsbereich (3) so ausgebildet ist, dass er mit dem zweiten Kontaktbereich (2) eine im wesentlichen hohlprofilartige Anordnung (6) bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
An Einrichtungen zur Abnahme und/oder zur Übertragung elektrischer Größen, insbesondere elektrischen Stroms, sind bei der industriellen Anwendung und bei der Verwendung in Endprodukten hohe Anforderungen zu stellen hinsichtlich ihrer Eignung, eine elektrische Größe, insbesondere einen elektrischen Strom, möglichst verlust- und/oder störungsfrei abzugreifen oder zu übertragen. Ferner soll mit ihrer elektrischen Qualität auch eine gute mechanische Handhabbarkeit und Stabilität gewährleistet sein.
Bei vielen Einsatzgebieten werden band-, flächen- oder plattenartig ausgearbeitete Stromabnahmeeinrichtungen verwendet. Diese bekannten Stromabnahmeeinrichtungen, z.B. in Form einer band-, flächen- oder plattenartigen Anschlußfahne oder - lasche, werden auch verwendet, um sie z.B. auf ein stromzu- und/oder -abführendes Substrat zu kontaktieren. Dazu weisen diese bekannten Abnahmeeinrichtungen für elektrischen Strom einen ersten Kontaktbereich auf, mit welchem die Abnahmeeinrichtung auf einen stromzu- oder stromabführenden Bereich mechanisch und elektrisch kontaktiert wird. Des weiteren ist bei den bekannten Abnahmeeinrichtungen für elektrischen Strom ein zweiter Kontaktbereich vorgesehen, welcher dann in der Anwendung, d.h. auch im Fertigprodukt, mit einer Stromquelle oder -senke elektrisch verbunden wird. Zur Übertragung des elektrischen Stroms zwischen dem ersten Kontaktbereich und dem zweiten Kontaktbereich ist ein Übertragungsbereich bei den bekannten Abnahmeeinrichtungen für elektrischen Strom ausgebildet.
Um die ohmschen Verluste, insbesondere bei der Übertragung hoher Lastströme von einigen hundert Ampere, möglichst gering zu halten, wurden flächen- oder plattenartige Anschlußlaschen oder Anschlußfahnen ausgebildet. Diese bekannten Abnahmeeinrichtungen für elektrischen Strom sind jedoch hinsichtlich ihrer mechanischen Stabilität nachteilhaft.
Zum Beispiel werden bei sogenannten Leistungshalbleiter-, Schalt-, Übertragungs- oder Abnahmemodulen - welche nachfolgend einfach als Module bezeichnet werden und auch sogenannte Diodenmodule oder ungesteuerte Module mit umfassen sollen - für hohe Stromstärken die bekannten Abnahmeeinrichtungen auf einem ebenen und flächenartig ausgebildeten Leitersubstrat, insbesondere einem DCB-/AlN-Substrat, derart aufgelötet, dass sie im wesentlichen senkrecht vom Leitersubstrat aufragen. Danach wird ein die Schaltelemente tragendes Gehäuse auf die Anordnung von Leitersubstrat mit aufgelöteten Stromabnahmelaschen aufgestülpt. Dazu muß das entsprechende Gehäuse an geeigneten Stellen Schlitze aufweisen, durch welche die bekannten Abnahmeeinrichtungen für elektrischen Strom hindurch gefädelt werden. Aufgrund ihrer band- oder plattenartigen Struktur kann beim Aufstülpen des Gehäuses eine Beschädigung der Anordnung der band- oder flächenartigen Abnahmeeinrichtungen für elektrischen Strom der herkömmlichen Form z.B. durch Umknicken oder Abbrechen erfolgen.
Aufgrund ihrer geringen mechanischen Stabilität ist z.B. der Einsatz von Automaten zur Produktion und Endmontage der Module nur sehr eingeschränkt möglich, zumal die montierenden Automaten hochpräzis und dennoch mit verminderter Geschwindigkeit arbeiten müssen, um eine erhöhte Fehlerquote durch verbogene oder abgebrochene Kontakte zu vermeiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom zu schaffen, welche, insbesondere bei Leitungshalbleiter-, Schalt-, Übertragungsund/oder Abnahmemodulen, für die Übertragung und Schaltung von hoher Stromstärke oder Laststrom verwendet werden kann und welche dabei eine erhöhte mechanische Stabilität aufweist.
Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.
Gegenüber den bekannten Abnahmeeinrichtungen für elektrischen Strom mit einem ersten und zweiten Kontaktbereich zur Aufnahme und/oder Abgabe elektrischen Stroms und einem Übertragungsbereich zum Übertragen elektrischen Stroms zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktbereich, wobei der Übertragungsbereich einen ersten und einen zweiten Endbereich aufweist, welche mit dem ersten bzw. mit dem zweiten Kontaktbereich verbunden sind, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest der Übertragungsbereich so ausgebildet ist, um mit dem zweiten Kontaktbereich eine im wesentliche hohlprofilartige Anordnung zu bilden.
Es ist also eine Grundidee der vorliegenden Erfindung, statt eines einzelnen band-, platten- oder flächenartigen Übertragungs- oder Leitungsbereichs einen Übertragungsbereich vorzusehen, der für sich und/oder im Zusammenwirken mit dem zweiten Kontaktbereich der Abnahmeeinrichtung eine Anordnung oder Struktur in Form eines Hohlprofils bildet. Statt eines flächenhaften Leiters erhält man somit einen Leiter in Form eines Hohlprofils, welches ein offenes Hohlprofil z.B. in Form eines U oder auch in Form eines O sein kann. Hohlprofile besitzen im Vergleich zu rein band-, platten- oder flächenartigen, also zweidimensionalen Strukturen eine weitaus höhere Stabilität, wobei ein besonderer Vorteil auch darin liegt, dass die erfindungsgemäße Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom im Vergleich zu Stäben oder Balken mit vergleichsweise wenig Material gebildet werden kann.
Die ersten und zweiten Kontaktbereiche können dabei jeweils als primäre Kontaktbereiche zur Stromaufnahme und/oder jeweils als sekundäre Kontaktbereiche zur Abgabe elektrischen Stroms oder einer elektrischen Größe dienen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom sind im Übertragungsbereich mindestens ein erster Leiter und ein zweiter Leiter vorgesehen. Dabei ist es von besonderem Vorteil, dass die mindestens zwei Leiter des Übertragungsbereiches im wesentlichen gleiche geometrische Eigenschaften aufweisen. Durch das Vorsehen mehrerer Leiter im Übertragungsbereich wird im Vergleich zum Stand der Technik, bei welchem die-platten- oder flächenartige Stromabnahme jeweils nur einen einzigen Stromleitweg aufweist, eine Mehrzahl von Stromleitwegen vorgesehen. Dadurch verringert sich zum einen die auf den Leiterquerschnitt jeweils wirkende Stromdichte, wodurch Ohmsche Verluste im Gesamtleitweg verringerbar sind. Zum anderen aber wird durch die Aufteilung des Strompfades eine Verringerung der Eigeninduktivität beim Stromabgriff bzw. eine Verringerung der sogenannten Modulinduktivität beim Einbau des Stromabgriffs in ein entsprechendes Modul bewirkt.
Durch das Anordnen der mindestens zwei Leiter des Übertragungsbereichs in einer im wesentlichen parallelen Anordnung zueinander wird eine weitere Verringerung der Induktivität der Anordnung erreicht.
Besonders einfachere Fertigungsverhältnisse ergeben sich, wenn die Leiter des Übertragungsbereichs im wesentlichen gleiche geometrische Eigenschaften aufweisen. Natürlich können aber je nach Anwendung die verschiedenen Leiter des Übertragungsbereichs auch den jeweiligen geometrischen Eigenschaften des Moduls oder der jeweiligen Anwendung angepaßt werden, z.B. im Hinblick auf ein spezielles zu verwendendes Gehäuse oder dergleichen.
Es ist ferner von Vorteil, wenn die Leiter des Übertragungsbereichs im wesentlichen plattenförmig und insbesondere planar ausgebildet sind. Auch mit diesen Eigenschaften ergeben sich besonders günstige Fertigungsverhältnisse, wobei aber wieder auf besondere Umstände Rücksicht genommen werden kann, was dann ein Abweichen von der Planarität oder der Ausbildung in Plattenform notwendig machen kann.
Eine besonders einfache Anordnung ergibt sich, wenn die Leiter des Übertragungsbereichs im wesentlichen rechteckig ausgebildet sind, wobei jeweils ein Oberkantenbereich und/oder ein Unterkantenbereich bei den Leitern vorgesehen sein kann. Auch ist es dabei fertigungstechnisch zu bevorzugen, dass die Leiter des Übertragungsbereichs über ihren Verlauf hinweg eine im wesentlichen gleichbleibende Stärke aufweisen. Dies führt auch dazu, dass sich im Leiterverlauf hinsichtlich des Leiterquerschnitts keine Ohmschen Schwachstellen ergeben.
Es ist bei der erfindungsgemäßen Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom ferner vorgesehen, dass der zweite Kontaktbereich als im wesentlichen plattenförmiger, insbesondere planarer, Leiter ausgebildet ist. Dies hat wiederum fertigungstechnische Vorteile, wobei auch hier auf die Standardtechniken zum Ausbilden und Formen planarer oder teilweise planarer oder plattenförmiger Leiter zurückgegriffen werden kann. Auch hier ist wieder eine im wesentlichen rechteckförmige Ausbildung mit dem Vorsehen entsprechender Seitenkanten am Leiter für den zweiten Kontaktbereich zu bevorzugen.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom ergibt sich dadurch, dass die Oberkantenbereiche der Leiter des Übertragungsbereichs jeweils derart mit einem der Seitenkantenbereiche des Leiters des zweiten Kontaktbereichs verbunden sind, dass die Leiter des Übertragungsbereichs jeweils Seitenwände und der Leiter des zweiten Kontaktbereichs eine Deckplatte oder eine Deckwand eines gemeinsam ausgebildeten Hohlprofils bilden. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Leiter des Übertragungsbereichs in einer gegebenen Richtung angeordnet sind und die Leiter des zweiten Kontaktbereichs in einer zu dieser Richtung im wesentlichen senkrechten Richtung angeordnet ist, so dass durch den Übertragungsbereich und dem zweiten Kontaktbereich im wesentlichen ein U-Profil gebildet wird.
Durch diese Anordnung wird also erreicht, dass ein elektrischer Strom z.B. vom ersten Kontaktbereich aufgenommen wird und dann in parallel über die Seitenwände eines U-Profils, die gerade von den Leitern des Übertragungsbereichs in Plattenform parallel zueinander gebildet werden, zum sekundären Kontaktbereich, welcher durch den entsprechenden Leiter senkrecht zu den Seitenwänden des U-Profils gebildet wird, übertragen wird.
Die Leiter des Übertragungsbereichs können auch so angeordnet sein, dass sich insgesamt eine andere Profilform ergibt, z.B. das Profil eines O, oder auch derart, dass der Zwischenraum im O- oder U-Profil noch durch weitere, unter Umständen parallel verlaufende, Leiter des Übertragungsbereichs aus- und/oder aufgefüllt wird.
Zur Kontaktierung der erfindungsgemäßen Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom ist es vorgesehen, dass der erste Kontaktbereich Leiterelemente aufweist, durch welche die Abnahmeeinrichtung mit einem Leiter, insbesondere einer Leiterplatte, an einem Substrat, insbesondere einem DCB/ALN-Substrat, oder dergleichen, kontaktierbar ist.
Dabei ist es von Vorteil, wenn die Leiterelemente des ersten Kontaktbereichs zum mechanischen Kontaktieren, insbesondere durch Löten, Schweißen oder dergleichen, ausgebildet sind.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Leiterelemente federnd oder elastisch verformbar ausgebildet, um z.B. thermisches Ausdehnen oder auch mechanische Beanspruchungen bei der Montage, z.B. beim Aufsetzen eines Gehäuses oder beim Kontaktieren aufzufangen. Dies kann vorteilhafter Weise durch das Vorsehen von Ausdehnungsbögen, von Faltungen oder dergleichen realisiert werden.
Es ist insbesondere vorteilhaft, dass jeweils im Unterkantenbereich der Leiter des Übertragungsbereichs jeweils mindestens ein Leiterelement des ersten Kontaktbereichs ausgebildet ist. Dadurch erst ergibt sich aufgrund der Gleichartigkeit der Leiter des Übertragungsbereichs und der Ausgestaltung des Leiters des zweiten Kontaktbereichs eine Symmetrie der erfindungsgemäßen Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom und somit auch eine symmetrische Stromführung.
Die Symmetrie der Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom inklusive der Symmetrie der Leiterelemente des ersten Kontaktbereichs haben u.U. fertigungstechnische Vorteile, weil, insbesondere bei der Verwendung einer symmetrischen Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom in den oben erwähnten Schalt- oder Übertragungsmodulen, dann auch entsprechend symmetrische stromzuführende oder stromableitende Grundsubstrate, z.B. in Form entsprechender Bodenplatten mit einem DCB-/AlN-Substrat ausgeführt werden können. Es ist dann also nur ein einziger Typus von Abnahmeeinrichtungen oder Stromabnahme zu fertigen und auf Lager zu halten.
Dabei ist auch von Vorteil, wenn die erfindungsgemäße Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom, insbesondere also die Gesamtheit aus erstem Kontaktbereich, Übertragungsbereich und zweitem Kontaktbereich, einstückig und insbesondere aus einem einheitlichen Material gefertigt werden. Dann nämlich können in einem Vorfertigungsprozeß eine entsprechende Anzahl von Abnahmeeinrichtungen für elektrischen Strom ausgestanzt, vorgebogen und vormontiert werden, so dass sich auf diese Art und Weise auch ein der Automatisierung zuführbarer Prozeß ergibt.
Zur besseren Kontaktierung ist es vorteilhaft, dass Oberflächenbereiche der Abnahmeeinrichtung, insbesondere des ersten Kontaktbereichs und/oder des zweiten Kontaktbereichs, vollständig oder selektiv oberflächenveredelt sind, insbesondere mit Silber, Nickel, Zinn, Zinn-Blei oder dergleichen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung auf der Grundlage bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom näher erläutert. In dieser zeigen:
Fig. 1A - C
schematische Seiten- und Vorderan- sowie Draufsichten einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom,
Fig. 2A - F
schematische und teilweise geschnittene Seiten- und Vorderan- sowie Draufsichten auf verschiedene Montagezustände eines halbleitergesteuerten Schalt- oder Übertragungsmoduls unter Verwendung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Übertragungseinrichtung für elektrischen Strom, und
Fig. 3A - B
schematische Seiten- und Vorderansichten auf eine Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom aus dem Stand der Technik.
Die Fig. 1A zeigt eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Abnahmeeinrichtung 10 für elektrischen Strom.
An einen unteren ersten Kontaktbereich 1, welcher von einem Leiterelement 14a, b mit mehreren Ausdehnungs- oder Kontaktbögen 15a, b gebildet wird, schließen sich ein von Leitern 3a, b gebildeter Übertragungsbereich 3 und anschließend ein zweiter Kontaktbereich 2 an. Der erste Kontaktbereich 1 ist mit dem Übertragungsbereich 3 an dessen ersten Endbereich 4 verbunden, welcher von dessen Unterkante 12 gebildet wird. Der zweite Kontaktbereich 2 ist mit dem Übertragungsbereich an dessen oberen Endbereich 5 kontaktiert, welcher von den Oberkanten 11a, b gebildet wird.
Die Fig. 1B zeigt das Ausführungsbeispiel der Fig. 1A in Vorderansicht. Aus dieser Ansicht ist ersichtlich, dass die unteren Endbereiche 4 und die oberen Endbereiche 5 des Übertragungsbereichs 3 und dementsprechend die Unterkantenbereiche 12a, b und die Oberkantenbereiche lla, b des Übertragungsbereichs 3 gebogen oder gekrümmt in den ersten Kontaktbereich und die entsprechenden Leiterelemente 14a, b bzw. in den zweiten Kontaktbereich 2 übergehen.
Aus Fig. 1B wird auch deutlich, dass die Leiter 3a und 3b des Übertragungsbereichs 3 parallel und plattenförmig zueinander angeordnet sind und zusammen mit dem Leiter des Übertragungsbereichs 2 eine hohlprofilartige Anordnung 6 mit einem Hohlprofilinnenraum 6a bilden, welcher nicht gefüllt ist. Die Leiterelemente 14a und 14b sind symmetrisch zueinander ausge=bildet und erstrecken sich in einer Richtung, die in etwa senkrecht auf den Fläche der Leiter 3a und 3b des Übertragungsbereichs 3 stehen. Ebenfalls im wesentlichen senkrecht zu den Flächen der Leiter 3a und 3b des Übertragungsbereichs 3 ist der Leiter des zweiten Kontaktbereichs 2 angeordnet. Die Anordnung des Ausführungsbeispiels der Fig. 1A - C ist somit spiegelsymmetrisch zur in Fig. 1B gezeigten Schnittebene Z.
Fig. 1C zeigt eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel der Fig. 1A und 1B. Erkennbar sind hier die Seitenkanten oder Seitenkantenbereiche 13a und 13b des Leiters des zweiten Kontaktbereichs 2, welche mit den Oberkanten lla bzw. llb der Leiter 3a bzw. 3b des Übertragungsbereichs 3 verbunden sind. Zentral im Leiter des zweiten Übertragungsbereichs 2 findet sich eine kreisförmige Bohrung 16, durch welche bei einer Montage in einem Gehäuse eine Befestigung oder ein Anschluß eingebracht werden können.
Fig. 2A zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht, bei welcher drei erfindungsgemäße Abnahmeeinrichtungen 10 für elektrischen Strom in einer Vorstufe eines Moduls 20 mit ihren ersten Kontaktbereichen 1 auf einem Substrat auf einer Grundplatte 21 mittels Weichlötung vormontiert sind. Das entsprechende Substrat kann ein DCB-/AlN-Substrat oder dergleichen sein.
Die Fig. 2B zeigt die entsprechende Vorderansicht der Vorstufe des Moduls 20 aus Fig. 2A. Deutlich zu erkennen ist die U-profilartige Anordnung der erfindungsgemäßen Abnahmeeinrichtungen 10 auf dem Substrat 22 und der Grundplatte 21 des Moduls 20.
In den Fig. 2C und 2D ist die Anordnung der erfindungsgemäßen Abnahmeeinrichtungen 10 für elektrischen Strom in dem Modul 20 gemäß den Fig. 2A und 2B ebenfalls in schematischer und teilweise geschnittener Seiten- und Vorderansicht gezeigt, wobei nun aber auf die Anordnung der Fig. 2A und 2B ein Gehäuseelement 23 aufgesetzt wurde, so dass die erfindungsgemäßen Abnahmeeinrichtungen 10 für elektrischen Strom mit Ausnahme der zweiten Kontaktbereiche 2 abgedeckt und somit mechanisch geschützt sind.
Zusätzlich ist in der Fig. 2C ein Schubdeckel 24 dargestellt, welcher in Pfeilrichtung 25 in das Gehäuse 23 derart eingeschoben werden kann, dass die Gewindebereiche 26 des Schubdeckels 24 genau unter den Bohrungen 16 (siehe Fig. 1C) in den zweiten Kontaktbereichen 2 der erfindungsgemäßen Abnahmeeinrichtungen 10 für elektrischen Strom zur Anlage kommen.
Die Fig. 2E zeigt den Zustand des Moduls 20, nachdem der Schubdeckel 24 in Pfeilrichtung 25 der Fig. 2C in das Gehäuse 23 eingeschoben wurde und die Gewindebereiche 26 unterhalb der Bohrungen 16 der zweiten Kontaktbereiche 2 der Abnahmeeinrichtungen 10 zur Anlage gekommen sind.
In der Fig. 2F ist der in Fig. 2C gezeigte Zustand in Draufsicht dargestellt. In den Fig. 2C, 2E und 2F ist mit 27 jeweils ein Abschnitt im Gehäuse 23 des Moduls 20 bezeichnet, in welchem sich Anschlüsse für Steuerleitungen zum Empfangen von Steuersignalen sowie entsprechende Steuer- und Schaltelemente zum Umschalten der Leitwege zwischen den verschiedenen Abnahmeeinrichtungen 10 befinden.
Im vorliegenden Beispiel wird über die im Bereich 27 enthaltene Steuereinrichtung je nach anliegenden Steuersignalen ein Laststrom, welcher über das mit 1 in Fig. 2F bezeichneten Modul 10 aufgenommen wird, je nach Schaltzustand_im Bereich 27 entweder über die mit 2 bezeichnete oder über die mit 3 bezeichnete Abnahmeeinrichtung 10 für elektrischen Strom ausgegeben. Das heißt, dass der Laststrom über den zweiten Kontaktbereich 2 der mit 1 bezeichneten Abnahmeeinrichtung 10 in das Modul gelangt, über deren Übertragungsbereich 3 und ersten Kontaktbereich 1 zunächst in das Substrat 22 überführt wird, um dann von dort nach Passage des entsprechenden ersten Kontaktbereichs 1, Übertragungsbereichs 3 und zweiten Kontaktbereichs 2 entweder die mit 2 oder die mit 3 bezeichnete Abnahmeeinrichtung 10 für elektrischen Strom zu verlassen.
Die Fig. 3A und B zeigen in zu den Fig. 1A und B analoger Weise eine herkömmliche Abnahmeeinrichtung 30 für elektrischen Strom aus dem Stand der Technik. Hier ist ein erster Kontaktbereich 31 mit federnden Leiterelementen 34a und 34b zu erkennen. An diesen schließt sich ein Übertragungsbereich 33 an, welcher ausschließlich einen einzigen Stromleitweg aufweist, der einflächig ausgebildet ist. An den Übertragungsbereich 33 dieser herkömmlichen Stromabnahmeeinrichtung 30 schließt sich ein zweiter Kontaktbereich 32 an, wobei im Übergang zwischen Übertragungsbereich 33 und zweiten Kontaktbereich 32 eine Materialausnehmung 35 vorgesehen ist, durch welche der zweite Kontaktbereich 32 bei der Endmontage auf vereinfachte Art und Weise in seine Endstellung gebogen werden kann, welche um 90° gedreht zu der in den Fig. 3A und B gezeigten Vormontagestellung ausgebildet ist.
Im Gegensatz dazu ist mit der erfindungsgemäßen Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom ein Umknicken oder Abwinkeln oder Biegen zweiter Kontaktbereiche bei der Endmontage nicht notwendig, und es stellt gerade einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung dar, durch Ausgestaltung der Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom vereinfachte Endmontageschritte zu ermöglichen.
Die geometrische Ausgestaltung der vorliegenden erfindungsgemäßen Abnahmeeinrichtung 10 für elektrischen Strom ermöglicht ein Zusammenwirken mit Gehäuseelementen, insbesondere mit einem sogenannten Schubdeckel 24 oder dergleichen, daß - wie das in den Figuren 2c bis 2f gezeigt ist - eine Verankerung der hohlprofilartigen Abnahmeeinrichtungen 10 für elektrischen Strom im Schubdeckel 24 nach Einschieben des Schubdekkels 24 durch einfaches Einschnappen erfolgen kann.
Dabei sind dann in den Schubdeckelelementen 24 entsprechende Gewindeelemente 26, zum Beispiel in Form von Muttern voreingelegt. Beim Einschieben des Schubdeckels 24 in Einschubrichtung 25 schnappen dann die Abnahmeeinrichtungen 10 für elektrischen Strom entsprechend in die Ausnehmungen des Einschubdeckels 24 ein, wobei dann die Befestigungsbohrungen 16 mit den Gewindeelementen 26 des Einschubdeckels 24 koinzidierend benachbart sind, so daß auf einfache Art und Weise eine Fixierung und Endmontage gewährleistet ist.
Insgesamt gesehen ergeben sich die weiteren folgenden Vorteile: Die erfindungsgemäßen fertig gebogenen Stromabnahmeeinrichtungen mit Hohlprofil stellen massive Zuleitungsquerschnitte bereit, so daß eine erhöhte Stromabnahme bei gleichzeitig verminderter Modulinduktivität möglich ist. Die Hohlprofil- oder U-Profilform realisiert des Weiteren eine im wesentlichen elastische Anbindung auf entsprechende Modulsubstrate. Vorgesehene Gehäuse- oder Schubdeckel bereiten aufgrund der enstprechenden großen Öffnungen im Gehäuse eine erleichterte Montage bei gleichzeitig praxisgerechtem Einfüllen für entsprechende Vergußmassen.
Durch das Hohlprofil oder U-Profil kann montagegerecht ein entsprechender Deckel oder Schubdeckel eingeschoben werden. Dieser schnappt oder rastet selbständig ein. Dabei kann der Schubdeckel entsprechend mit Muttern oder Flanschmuttern oder anderen Befestigungsmitteln vorbestückt werden. Ein Biegen der Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom am fertig gelöteten Modul entfällt aufgrund der vorgegebenen Hohlprofilform.
Bezugszeichenliste
1 =
erster Kontaktbereich
2 =
zweiter Kontaktbereich
3 =
Übertragungsbereich
3a =
Leiter
3b =
= Leiter
4 =
erster Endbereich
5 =
zweiter Endbereich
6 =
Hohlprofil
6a =
Hohlprofilinnenraum
10 =
Abnahmeeinrichtung
lla =
oberer Kantenbereich
llb =
oberer Kantenbereich
12a =
unterer Kantenbereich
12b =
unterer Kantenbereich
13a =
Seitenbereich
13b =
Seitenbereich
14a =
Leiterelement
14b =
Leiterelement
15a =
Ausdehnungsbogen
15b =
Ausdehnungsbogen
16 =
Befestigungsbohrung
20 =
Modul
21 =
Grundplatte
22 =
DCB-/AlN-Substrat
23 =
Gehäuse
24 =
Einschubdeckel
25 =
Einschubrichtung
26 =
Gewindeelement
30 =
herkömmliche Abnahmeeinrichtung
31 =
erster Kontaktbereich
32 =
zweiter Kontaktbereich
33 =
Übertragungsbereich
34a =
Leiterelement
34b =
Leiterelement
35 =
Ausnehmung

Claims (17)

  1. Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom mit:
    einem ersten und einem zweiten Kontaktbereich (1, 2) zur Aufnahme und/oder Abgabe elektrischen Stroms und
    einem Übertragungsbereich (3) zum Übertragen elektrischen Stroms zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktbereich (1, 2),
    wobei der Übertragungsbereich (3) einen ersten und einen zweiten Endbereich (4, 5) aufweist, welche mit dem ersten bzw. mit dem zweiten Kontaktbereich (1, 2) verbunden sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Übertragungsbereich (3) so ausgebildet ist, um mit dem zweiten Kontaktbereich (2) eine im wesentlichen hohlprofilartige Anordnung (6) zu bilden.
  2. Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
       im Übertragungsbereich (3) mindestens ein erster Leiter (3a) und ein zweiter Leiter (3b) vorgesehen sind.
  3. Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Leiter (3a, 3b) im wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
  4. Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (3a, 3b) im wesentlichen übereinstimmende geometrische Eigenschaften aufweisen.
  5. Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (3a, 3b) im wesentlichen plattenförmig, insbesondere planar ausgebildet sind.
  6. Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (3a, 3b) im wesentlichen rechteckförmig mit jeweils einem Ober- (11a, 11b) und einem Unterkantenbereichen (12a, 12b) ausgebildet sind.
  7. Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (3a, 3b) des Übertragungsbereichs (3) eine über ihren Verlauf im wesentlichen gleichbleibende Stärke aufweisen.
  8. Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kontaktbereich (2) als im wesentlichen plattenförmiger, insbesondere planarer Leiter ausgebildet ist.
  9. Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter des zweiten Kontaktbereichs (2) im wesentlichen rechteckförmig mit Seitenkantenbereichen (13a, 13b) ausgebildet ist.
  10. Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Oberkantenbereiche (11a, 11b) der Leiter (3a, 3b) des Übertragungsbereichs (3) jeweils derart mit einem der Seitenkantenbereiche (13a, 13b) des Leiters des zweiten Kontaktbereichs (2) verbunden sind, dass die Leiter (3a, 3b) des Übertragungsbereichs (3) Seitenwände und der Leiter des zweiten Kontaktbereichs (2) eine Deckplatte eines Hohlprofils bilden.
  11. Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (3a, 3b) des Übertragungsbereichs (3) in einer ersten Richtung angeordnet sind und
    dass der Leiter des zweiten Kontaktbereichs (2) in einer zu dieser ersten Richtung im wesentlichen senkrechten Richtung angeordnet ist, so dass durch den Übertragungsbereich (3) und den zweiten Kontaktbereich (2) im wesentlichen ein U-Profil gebildet wird.
  12. Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kontaktbereich (1) Leiterelemente (14a, 14b) aufweist, durch welche die Abnahmeeinrichtung (10) für elektrischen Strom auf einem Leiter, insbesondere einer Leiterplatte, einem Substrat, insbesondere einem DCB/AlN-Substrat oder dergleichen kontaktierbar ist.
  13. Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterelemente (14a, 14b) des ersten Kontaktbereichs (1) zum mechanischen Kontaktieren, insbesondere mit durch Löten, Schweißen oder dergleichen, ausgebildet sind.
  14. Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom nach einem der Ansprüche 12 oder 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterelemente (14a, 14b), insbesondere durch Ausdehnungsbögen oder dergleichen, federnd oder elastisch verformbar ausgebildet sind.
  15. Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass jeweils im Unterkantenbereich (12a, 12b) der Leiter (3a, 3b) des Übertragungsbereichs (3) jeweils mindestens ein Leiterelement (14a, 14b) des ersten Kontaktbereichs (1) vorgesehen ist.
  16. Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kontaktbereich (1), der Übertragungsbereich (3) und der zweite Kontaktbereich (2) gemeinsam einstückig ausgebildet sind.
  17. Abnahmeeinrichtung für elektrischen Strom nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass Oberflächenbereiche der Abnahmeeinrichtung (10), insbesondere des ersten Kontaktbereichs (1) und/oder des zweiten Kontaktbereichs (2), vollständig oder selektiv oberflächenveredelt sind, insbesondere mit Silber, Nickel, Zinn, Zinn-Blei oder dergleichen.
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