EP1378008A2 - Leistungsmodul - Google Patents

Leistungsmodul

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EP1378008A2
EP1378008A2 EP01985858A EP01985858A EP1378008A2 EP 1378008 A2 EP1378008 A2 EP 1378008A2 EP 01985858 A EP01985858 A EP 01985858A EP 01985858 A EP01985858 A EP 01985858A EP 1378008 A2 EP1378008 A2 EP 1378008A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
power module
carrier body
geometric elements
electronic components
circuit arrangement
Prior art date
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Ceased
Application number
EP01985858A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hermann Bäumel
Werner Graf
Hermann Kilian
Bernhard Schuch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aumovio Microelectronic GmbH
Original Assignee
Conti Temic Microelectronic GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Conti Temic Microelectronic GmbH filed Critical Conti Temic Microelectronic GmbH
Publication of EP1378008A2 publication Critical patent/EP1378008A2/de
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Definitions

  • electronic assemblies are used for different tasks and applications;
  • electronic modules designed as power modules are used for control purposes, for example for speed and power control of electric motors.
  • Such power modules include electronic components for providing the required power (for example typically in the kW range for electric motors) and for providing control signals and / or for evaluating measurement signals.
  • active components such as power components operating in switching operation with high current change speeds (in particular integrated circuits as circuit breakers), and passive components such as
  • Resistors e.g. shunts for current measurement
  • capacitors have circuitry of the power module to avoid overvoltages, a low-induction structure required.
  • the circuit arrangement of the power module is usually applied to an insulating carrier body (an insulating substrate), which generally consists of a ceramic material.
  • an insulating carrier body an insulating substrate
  • the carrier body is placed on an example.
  • massive metal heat sink e.g. a copper plate or aluminum plate
  • a connecting layer e.g.
  • connection layer between the support body and the heat sink is required (especially in the case of a large-area support body) to equalize the stress (This results in a high thermal resistance, in particular also inclusions in the connection layer which have a negative influence on the thermal conductivity, for example blowholes in a solder layer), so that there is poor heat transfer between the electronic components of the circuit arrangement and the heat sink due to the thermal resistances formed thereby is and the dissipation of the power loss (heat dissipation) of the electronic components is therefore difficult, on the other hand (especially in a large temperature range for the egg Power module and the resulting temperature changes) often affects the connection between the support body and the heat sink,
  • the invention has for its object to provide a power module with a simple structure, simple manufacture, low costs, high reliability and advantageous thermal properties.
  • a (thick) carrier body consisting of an insulating material with high thermal conductivity, for example. as a ceramic carrier made of a ceramic material, e.g. made of aluminum oxide AkO * or aluminum nitride AIN; the carrier body can be manufactured in mold-falling tools, for example. by means of dry presses or by injection molding with subsequent sintering.
  • the thickness of the The carrier body is selected in accordance with its size (surface area) and the mechanical load caused by the installation of the power module (for example by screwing) at its place of use and the cooling (for example by the pressure of the coolant in a cooling circuit connected to the power module).
  • a structured sub-area of the ceramic carrier body acts as a cooling element, in that on its underside, geometric elements made from the material of the carrier body are provided as an array in a specific arrangement and with a specific geometric shape (for example cone-shaped or diamond-shaped) Carrier body with a (metallic) interconnect structure
  • Conductors, pick-up points, contact points and connection points applied directly i.e. without intermediate layers on the surface of the ceramic carrier body
  • active soldering Active Metal Bonding
  • chemically soldering the interconnect structure directly onto the surface of the carrier body via an oxide bond or by the DCB method
  • the electronic components of the circuit arrangement can be electrically conductively connected to one another and / or to connection contacts via the interconnect structure.
  • connection contacts are attached to the connection points of the guideway structure, which are used for the (external) connection of the
  • Power module with other modules or components serve.
  • the heat dissipation of the circuit arrangement takes place from the carrier body.
  • the border of the cooling element which is designed as an array with a multiplicity of (identically) structured geometric elements, is adapted to the shape of the carrier body; the size (area) of the array depends on the power loss to be dissipated, ie the required cooling function must be guaranteed by the geometric elements of the array.
  • a certain number of geometric elements is spaced equidistantly from one another to form a row, while two adjacent rows of geometric elements are offset from one another (preferably such that the geometric elements of one row are positioned in the gap of the adjacent row defined by the spacing of the geometric elements) ).
  • the shape, number and arrangement of the geometric elements are adapted to the particular application of the power module and to the cooling capacity required.
  • the geometric elements are e.g. formed as diamonds, truncated pyramids, cones or lenses and have, for example. a slightly bevelled side.
  • the cooling element is produced in the same manufacturing step and in the same tool as the carrier body, for example. in mold-falling tools, e.g. by means of dry pressing or by means of injection molding with subsequent sintering; ie the geometric elements made of the same material as the carrier body are formed together with the latter from a template having a corresponding shape.
  • the cooling element or the array of geometric elements is, in particular, integrated in a cooling circuit, for example. the array is cooled by the coolant of the cooling circuit (e.g.
  • flow channels for the coolant of the cooling circuit are predetermined by the geometric elements of the array, in that the coolant flows between the geometric elements (between the different rows of the geometric elements).
  • Heat transfer from the carrier body to the coolant can be set via the cooling element.
  • the power module combines several advantages:
  • the carrier body serves both for heat dissipation and as a circuit carrier (substrate) for the electronic components of the circuit arrangement and for sealing in the case of a direct arrangement of the power module in a cooling circuit and thus the integration of the array of geometric elements in the cooling circuit; Thermal problems can be avoided by the direct connection of the electronic components of the circuit arrangement on the carrier body and the direct connection of the cooling element to the carrier body without intermediate layers (therefore low thermal resistance), so that the power module is highly reliable and has a long service life.
  • the predeterminable structure of the cooling element ensures adequate heat dissipation of the electronic components of the circuit arrangement, in particular a variably selectable heat dissipation by appropriate design of the cooling element and thus of the geometric elements, so that, in particular,
  • the flow rate of the coolant and the pressure loss in the cooling circuit can be adapted to the requirements.
  • the production outlay is low, since simple production of the cooling element is possible (in particular together with the carrier body in one production step using the same tool) and production problems can be avoided, so that low production costs are also incurred, in particular also through the use of simple and inexpensive materials.
  • FIG. 1 shows a view of the top of the power module
  • FIG. 2 shows a sectional view of the power module
  • FIG. 3 shows a view of the bottom of the power module.
  • the power module 1 is, for example. used as a power converter for liquid-cooled electric motors in the motor vehicle sector (output, for example, 10 kW); due to the Resulting high power loss, the power converter 1 is coupled directly to the liquid cooling on the electric motor, ie integrated in the cooling circuit of the electric motor operated with the coolant water.
  • the power converter 1 consists of the following components:
  • Ceramic carrier for example.
  • Carrier body 2 consisting of AIN as circuit carrier with the dimensions of example. 90 mm x 57 mm x 3 mm, which is integrated directly into the cooling circuit and thus also seals the cooling circuit against the other components of the power converter 1.
  • Conductor structure 7 consisting of copper (thickness, for example, 0.3 mm) with conductor tracks 8, receiving points 1 3, contact points 9 and connecting points 1 1 applied, for example. chemically soldered onto the carrier body 2 by means of a direct (active) soldering process.
  • the electronic components 5 of the circuit arrangement 6 are contacted, i.e. electrically conductively connected to the interconnect structure 7; at the connection points 1 1, connection contacts 1 2 are attached, for example. soldered by means of the solder 20.
  • circuit arrangement 6 which has electronic components 5 and which, in particular, has power components for realizing the converter function and the resulting control of the electric motor.
  • the electronic components 5 of the circuit arrangement ⁇ are applied as silicon chips at the receiving points 13 on the interconnect structure 7 (for example soldered by means of a soft soldering process) and for example. Connected to the contact points 9 of the conductor tracks 8 of the conductor track structure 7 via bond connections 10 and / or to other electronic components 5.
  • the power loss of the electronic components 5 of the circuit arrangement ⁇ (in particular of the power components) is dissipated via the carrier body 2 and the cooling element 3 into the cooling circuit through which the coolant flows.
  • the cooling element 3 On the underside 15 of the carrier body 2, the one produced together with the carrier body 2 in a mold-removing tool by pressing, for example. made of AIN, cooling element 3 arranged.
  • the cooling element 3 is structured in a certain way to form an array 21 of geometric elements 4, the geometric elements 4 of the cooling element 3, for example. have a diamond-like shape, the side surfaces of which are slightly beveled.
  • the geometric elements 4 of the cooling element 3 are in a certain number in one
  • Ex. Are in a row 1 7 on a length of ex. 80 mm 1 2 geometric elements 4 arranged one behind the other and with a width of e.g. 40 mm 6 different rows 1 7 with geometric elements 4 arranged offset to one another.
  • the geometric elements 4 of the cooling element 3 with a height of e.g. 6 mm protrude into the cooling circuit of the electric motor and the coolant flows through water, a certain flow direction and a certain flow rate of the cooling water being predetermined in accordance with the flow channels 18 formed by the arrangement of the geometric elements 4.

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

1. Leistungsmodul. 2.1 Vorgeschlagen wird eine einfache und kostengünstige Anordnung des Leistungsmoduls, die einen zuverlässigen Betrieb gewährleistet. 2.2 Hierzu ist auf einem Trägerkörper eine Schaltungsanordnung mit mindestens einem elektronischen Bauteil angeordnet. Auf der Oberseite des Trägerkörpers ist eine Leitbahnstruktur gebildet, auf der Unterseite des Trägerkörpers ist ein aus dem Material des Trägerkörpers bestehendes strukturiertes Kühlelement vorgesehen. 2.3 Leistungsmodul als Leistungsumrichter für elektromotoren.

Description

Leistungsmodul
In vielen Bereichen werden elektronische Baugruppen für unterschiedliche Aufgaben und Anwendungen eingesetzt; insbesondere sind als Leistungsmodule ausgebildete elektronische Baugruppen zu Ansteuerzwecken gebräuchlich, beispielsweise zur Drehzahl- und Leistungsregelung von Elektromotoren. Bestandteil derartiger Leistungsmodule sind elektronische Bauteile zum Bereitstellen der benötigten Leistung (bsp. bei Elektromotoren typischerweise im kW-Bereich) und zum Bereitstellen von Steuersignalen und/oder zur Auswertung von Meßsignalen. Insbesondere ist für die in der Regel sowohl aktive Bauteile wie im Schaltbetrieb mit hohen Stromänderungsgeschwindigkeiten arbeitende Leistungsbauteile (insbe- sondere integrierte Schaltkreise als Leistungsschalter) als auch passive Bauteile wie
Widerstände (bsp. Shunts zur Strommessung) und Kondensatoren aufweisende Schaltungsanordnung des Leistungsmoduls zur Vermeidung von Überspannungen ein induktionsarmer Aufbau erforderlich. Demzufolge wird die Schaltungsanordnung des Leistungsmoduls üblicherweise auf einen isolierenden Trägerkörper (ein isolie- rendes Substrat) aufgebracht, der in der Regel aus einem keramischen Material besteht. Zur mechanischen Stabilisierung und zur Wärmeabfuhr der Verlustleistung der Bauteile der Schaltungsanordnung (insbesondere der Leistungsbauteile) wird der Trägerkörper auf einen bsp. an ein Kühlsystem angeschlossenen massiven metallischen Kühlkörper (bsp. eine Kupferplatte oder Aluminiumplatte) aufgebracht und an diesen über eine Verbindungsschicht, bsp. mittels Lot oder Wärmeleitpaste, thermisch angebunden; die Isolation (Potentialtrennung) zwischen den elektronischen Bauteilen der Schaltungsanordnung und dem Kühlkörper wird über den isolierenden Trägerkörper realisiert. Aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung von Substrat und Kühlkörper (bedingt durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des keramischen Materials des Trägerkörpers und des Metalls des Kühlkörpers) ist zum einen (insbesondere bei einem großflächigen Trägerkörper) zum Spannungs- ausgleich eine relativ dicke Verbindungsschicht zwischen Trägerkörper und Kühlkörper erforderlich (hierdurch ergibt sich ein hoher Wärmewiderstand, insbesondere auch durch das Wärmeleitvermögen negativ beeinflussende Einschlüsse in der Verbindungsschicht, bsp. Lunker in einer Lötschicht), so daß zwischen den elektronischen Bauteilen der Schaltungsanordnung und dem Kühlkörper aufgrund der hier- durch gebildeten Wärmewiderstände ein schlechter Wärmeübergang gegeben ist und sich die Abfuhr der Verlustleistung (Wärmeabfuhr) der elektronischen Bauteilen demzufolge schwierig gestaltet, zum andern (insbesondere bei einem großen Temperaturbereich für den Einsatz des Leistungsmoduls und den hierdurch bedingten Temperaturwechseln) die Verbindung zwischen dem Trägerkörper und dem Kühlkör- per oftmals beeinträchtigt, so daß die Lebensdauer und damit die Zuverlässigkeit des Leistungsmoduls signifikant verringert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leistungsmodul mit einem einfachen Aufbau, einer einfachen Fertigung, geringen Kosten, einer hohen Zuverlässigkeit und vorteilhaften thermischen Eigenschaften anzugeben.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Bestandteil der übrigen Patentansprüche.
Als Bestandteil des Leistungsmoduls sind insbesondere folgende Komponenten vorgesehen:
• Ein aus einem isolierendem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit bestehender (dicker) Trägerkörper, der bsp. als Keramikträger aus einem keramischen Mate- rial, bsp. aus Aluminiumoxid AkO* oder Aluminiumnitrid AIN, besteht; der Trägerkörper kann in formfallenden Werkzeugen hergestellt werden, bsp. mittels Trok- kenpressen oder mittels Spritzguß mit anschließendem Sintern. Die Dicke des Trägerkörpers wird nach Maßgabe seiner Größe (Fläche) und der durch den (bsp. durch Verschraubung erfolgenden) Einbau des Leistungsmoduls an seinem Einsatzort sowie die Kühlung (bsp. durch den Druck des Kühlmittels in einem an das Leistungsmodul angeschlossenen Kühlkreislauf) bedingten mechanischen Belastung ausgewählt. Gleichzeitig fungiert ein strukturierter Teilbereich des keramischen Trägerkörpers als Kühielement, indem an seiner Unterseite aus dem Material des Trägerkörpers gefertigte Geometrieelemente als Array in einer bestimmten Anordnung und mit einer bestimmten geometrischen Form (bsp. zap- fenförmig oder rautenförmig) vorgesehen sind « Auf die Oberseite des Trägerkörpers wird eine (metallische) Leitbahnstruktur mit
Leiterbahnen, Aufnahmestellen, Kontaktstellen und Anschlußstellen direkt aufgebracht (d.h. ohne Zwischenschichten auf die Oberfläche des keramischen Trägerkörpers), bsp. durch Aktivlötung („Active Metal Bonding"), indem die Leitbahnstruktur chemisch über eine Oxidbindung direkt auf die Oberfläche des Trä- gerkörpers gelötet wird, oder durch das DCB-Verfahren, indem die Leitbahnstruktur mechanisch über das aufgeschmolzene Metall der Leitbahnstruktur im Trägerkörper (insbesondere in den Poren eines keramischen Trägerkörpers) verankert wird. Über die Leitbahnstruktur können die elektronischen Bauteile der Schaltungsanordnung untereinander und/oder mit Anschlußkontakten elek- frisch leitend verbunden werden.
• Auf die Aufnahmestellen der Leitbahnstruktur werden die elektronischen Bauteile der Schaltungsanordnung, insbesondere die Leistungsbauteile, bsp. in Form von Silizium-Chips, aufgebracht (bsp. mittels Weichlot oder durch Aufpressen), die miteinander und/oder mit der Leitbahnstruktur kontaktiert werden (bsp. entweder mittels Drahtbonden durch Kontaktierung der Anschlüsse der elektronischen Bauteile über Bonddrähte mit bestimmten Kontaktstellen der Leitbahnstruktur oder mit Anschlüssen weiterer Bauteile oder mittels eines Niedertemperatur-Sinterverfahrens durch direktes Aufbringen und Vereintem der Anschlüsse der elektronischen Bauteile). Weiterhin werden an die Anschlußstellen der Leit- bahnstruktur Anschlußkontakte angebracht, die zur (externen) Verbindung des
Leistungsmoduls mit weiteren Baugruppen oder Bauteilen dienen.
• Über das auf der Unterseite des Trägerkörpers ausgebildete strukturierte Kühle- lement erfolgt die Wärmeabfuhr der Schaltungsanordnung (der Verlustleistung der elektronischen Bauteile der Schaltungsanordnung) vom Trägerkörper her. Die Umrandung des als Array mit einer Vielzahl von (gleichartig) strukturierten Geometrieelementen ausgebildeten Kühlelements ist an die Form des Träger- körpers angepaßt; die Größe (Fläche) des Arrays richtet sich nach der abzuführenden Verlustleistung, d.h. die erforderliche Kühlfunktion muß durch die Geometrieelemente des Arrays gewährleistet werden. Jeweils eine bestimmte Anzahl von Geometrieelementen ist äquidistant zur Bildung einer Reihe hintereinander beabstandet angeordnet, während jeweils zwei benachbarte Reihen Geome- trieelemente gegeneinander versetzt werden (vorzugsweise so, daß die Geometrieelemente einer Reihe in der durch den Abstand der Geometrieelemente definierten Lücke der benachbarten Reihe positioniert sind). Die Form, Anzahl und Anordnung der Geometrieelemente, insbesondere die Anordnung der Geometrieelemente zueinander und die Anordnung der Geometrieelemente im Array, wird an den jeweiligen Anwendungszweck des Leistungsmoduls und an die erforderliche Kühlleistung angepaßt. Die Geometrieelemente sind bsp. als Rauten, Pyramidenstümpfe, Zapfen oder Linse ausgebildet und weisen bsp. eine leicht abgeschrägte Seitenfläche auf. Das Kühlelement wird im gleichen Herstellungsschritt und im gleichen Werkzeug wie der Trägerkörper hergestellt, bsp. in formfallenden Werkzeugen, bsp. mittels Trockenpressen oder mittels Spritzguß mit anschließendem Sintern; d.h. die aus dem gleichen Material wie der Trägerkörper bestehenden Geometrieeiemente werden zusammen mit diesem aus einer eine entsprechende Form aufweisenden Vorlage ausgeformt. Das Kühlelement bzw. das Array der Geometrieelemente ist insbesondere in einen Kühl- kreislauf integriert, bsp. wird das Array vom Kühlmittel des Kühlkreislaufs (bsp.
Wasser oder Luft) durchströmt; durch die Geometrieelemente des Arrays werden Strömungskanäle für das Kühlmittel des Kühlkreislaufs vorgegeben, indem das Kühlmittel zwischen den Geometrieeiementen (zwischen den verschiedenen Reihen der Geometrieelemente) durchströmt. Durch die Vorgabe der Anordnung und der Struktur (Form) des Arrays und damit der Geometrieelemente kann der
Wärmeübergang vom Trägerkörper via Kühlelement auf das Kühlmittel eingestellt werden. Das Leistungsmodul vereinigt mehrere Vorteile in sich:
Der Trägerkörper dient sowohl zur Wärmeabfuhr als auch als Schaltungsträger (Substrat) für die elektronischen Bauteile der Schaltungsanordnung sowie zur Abdich- tung bei einer direkten Anordnung des Leistungsmoduls in einem Kühlkreislauf und damit der Integration des Arrays der Geometrieelemente im Kühlkreislauf; durch die unmittelbare Anbindung der elektronischen Bauteile der Schaltungsanordnung auf dem Trägerkörper und der direkten Anbindung des Kühlelements an den Trägerkörper ohne Zwischenschichten (daher geringer thermischer Widerstand) können ther- mische Probleme vermieden werden, so daß eine hohe Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Leistungsmoduls gegeben ist.
Durch die vorgebbare Struktur des Kühlelements ist eine ausreichende Wärmeabfuhr der elektronischen Bauteile der Schaltungsanordnung gewährleistet, insbesondere eine variabel wählbare Wärmeabfuhr durch entsprechende Ausgestaltung des Kühlelements und damit der Geometrieelemente, so daß insbesondere bei einer
Integration des Kühlelements in den Kühlkreislauf eines Kühlsystems die Durchflußgeschwindigkeit des Kühlmittels und der Druckverlust im Kühlkreislauf an die Anforderungen angepaßt werden kann. Der Herstellungsaufwand ist gering, da eine einfache Herstellung des Kühlelements möglich ist (insbesondere zusammen mit dem Trägerkörper in einem Herstellungsschritt mit dem gleichen Werkzeug) und Fertigungsprobleme vermieden werden können, so daß auch geringe Fertigungskosten anfallen, insbesondere auch durch den Einsatz einfacher und kostengünstiger Materialien.
Im Zusammenhang mit der Zeichnung (Figuren 1 bis 3) soll das Leistungsmodul anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert werden. Hierbei zeigen: Figur 1 eine Ansicht der Oberseite des Leistungsmoduls, Figur 2 eine Schnittdarstellung des Leistungsmoduls, Figur 3 eine Ansicht der Unterseite des Leistungsmoduls.
Das Leistungsmodul 1 wird bsp. als Leistungsumrichter für flüssigkeitsgekühlte Elektromotoren im Kraftfahrzeugbereich eingesetzt (Leistung bsp. 10 kW); aufgrund der entstehenden hohen Verlustleistung wird der Leistungsumrichter 1 direkt am Elektromotor an die Flüssigkeitskühlung angekoppelt, d.h. in den mit dem Kühlmittel Wasser betriebenen Kühlkreislauf des Elektromotors integriert.
Der Leistungsumrichter 1 besteht aus folgenden Komponenten:
• Einem bsp. als Keramiksubstrat (Keramikträger) ausgebildeten, bsp. aus AIN bestehenden Trägerkörper 2 als Schaltungsträger mit den Abmessungen von bsp. 90 mm x 57 mm x 3 mm, der direkt in den Kühlkreislauf integriert ist und damit auch die Abdichtung des Kühlkreislaufs gegenüber den weiteren Kompo- nenten des Leistungsumrichters 1 übernimmt.
• Auf die Oberseite 1 des Trägerkörpers 2 ist eine bsp. aus Kupfer bestehende Leitbahnstruktur 7 (Dicke bsp. 0.3 mm) mit Leiterbahnen 8, Aufnahmestellen 1 3, Kontaktstellen 9 und Anschlußstellen 1 1 aufgebracht, bsp. mittels eines direkten (aktiven) Lötprozesses auf den Trägerkörper 2 chemisch aufgelötet. An den Kontaktstellen 9 werden die elektronischen Bauteile 5 der Schaltungsanordnung 6 kontaktiert, d.h. mit der Leitbahnstruktur 7 elektrisch leitend verbunden; an den Anschlußstellen 1 1 werden Anschlußkontakte 1 2 angebracht, bsp. mittels des Lots 20 angelötet.
• Auf dem Trägerkörper 2 ist eine elektronische Bauteile 5 aufweisende Schal- tungsanordnung 6 angeordnet, die insbesondere Leistungsbauteile zur Realisierung der Umrichterfunktion und der sich hieraus ergebenden Ansteuerung des Elektromotors aufweist. Die elektronischen Bauteile 5 der Schaltungsanordnung ό werden als Silizium-Chips an den Aufnahmestellen 13 auf die Leitbahnstruktur 7 aufgebracht (bsp. mittels eines Weichlötprozesses aufgelötet) und bsp. über Bondverbindungen 10 mit den Kontaktstellen 9 der Leiterbahnen 8 der Leitbahnstruktur 7 verbunden und/oder mit anderen elektronischen Bauteilen 5.
• Die Verlustleistung der elektronischen Bauteile 5 der Schaitungsanordnung ό (insbesondere der Leistungsbauteile) wird über den Trägerkörper 2 und das Kühlelement 3 in den mit dem Kühlmittel Wasser durchströmten Kühlkreislauf abgeführt. Hierzu ist auf der Unterseite 1 5 des Trägerkörpers 2 das zusammen mit dem Trägerkörper 2 in einem formfallenden Werkzeug durch Pressen hergestellte, bsp. aus AIN bestehende, Kühlelement 3 angeordnet. Das Kühlelement 3 ist in einer bestimmten Weise zur Ausbildung eines Arrays 21 von Geometrieelementen 4 strukturiert, wobei die Geometrieelemente 4 des Kühlelements 3 bsp. eine rautenähnliche Form aufweisen, deren Seitenflächen leicht abgeschrägt sind. Zur Bildung von Strömungskanälen 1 8 für das Kühlmittel sind die Geometrieelemente 4 des Kühlelements 3 in einer bestimmten Anzahl in einer
Reihe 1 7 äquidistant beabstandet hintereinander und in verschiedenen benachbarten Reihen 1 7 versetzt zueinander angeordnet; insbesondere sind zwei benachbarte Reihen 1 7 jeweils so versetzt zueinander angeordnet, daß die Geometrieelemente 4 einer Reihe 1 7 in die durch den Abstand der Geometrieelemente 4 definierten Lücke zwischen den Geometrieelementen 4 der benachbarten Reihe 1 7 positioniert sind. Bsp. sind in einer Reihe 1 7 auf einer Länge von bsp. 80 mm 1 2 Geometrieelemente 4 hintereinander angeordnet und auf einer Breite von bsp. 40 mm 6 verschiedene Reihen 1 7 mit Geometrieelementen 4 versetzt zueinander angeordnet. Die Geometrieelemente 4 des Kühlelements 3 mit einer Höhe von bsp. 6 mm ragen in den Kühlkreislauf des Elektromotors hinein und werden vom Kühlmittel Wasser durchflössen, wobei nach Maßgabe der durch die Anordnung der Geometrieelemente 4 gebildeten Strömungskanäle 1 8 eine bestimme Durchflußrichtung und eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers vorgegeben wird.

Claims

Patentansprüche
1 . Leistungsmodul (1 ) mit einem Trägerkörper (2) zur Aufnahme einer Schaltungsanordnung (6) mit mindestens einem elektronischen Bauteil (5), einer auf der Oberseite (4) des Trägerkörpers (2) gebildeten Leitbahnstruktur (7), und einem auf der Unterseite (1 5) des Trägerkörpers (2) gebildeten, aus dem Material des Trägerkörpers (2) bestehenden strukturierten Kühlelement (3).
2. Leistungsmodul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlelement
(3) aus einem Array (21 ) mit einer Vielzahl von eine vorgegebene Anordnung aufweisenden Geometrieelementen (4) gebildet ist.
3. Leistungsmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Geo- metrieelemente (4) in mehreren Reihen (1 7) versetzt zueinander angeordnet sind, und daß mehrere Geometrieelemente (4) in einer Reihe (1 7) äquidistant beabstandet zueinander angeordnet sind.
4. Leistungsmodui nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Geometrieelemente (4) annähernd rautenförmig ausgebildet sind.
5. Leistungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Oberseite (14) des Trägerkörper (2) angeordnete Leitbahnstruktur (7) Leiterbahnen (8), Aufnahmestellen (1 3) zur Aufnahme der elektronischen Bauteile (5) der Schaltungsanordnung (6), Kontaktstellen (9) zur Kontaktierung der elektronischen Bauteile (5) der Schaltungsanordnung (6) und Anschlußstellen (1 1 ) zur Anbindung von Anschlußkontakten (1 2) aufweist.
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