电容器系统和用于制造电容器系统的方法技术方案

本申请涉及一种电容器系统和用于制造电容器系统的方法，尤其是功率半导体模块的电容器系统及用于制造功率半导体模块的电容器系统的方法。在一种实施方式中，本申请涉及如下的电容器系统，所述电容器系统具有：具备凹陷部的金属成型体；至少部分布置在该凹陷部中的电容器；至少部分在电容器与金属成型体之间布置在该凹陷部中的由电绝缘材料制成的间距保持件(30)；以及设置在凹陷部中的电绝缘的灌封材料，其中，所述灌封材料将所述电容器以如下方式固定在凹陷部中，即：使电容器不碰触金属成型体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电容器系统以及一种用于制造电容器系统的方法，尤其是功率半导体模块的电容器系统及用于制造功率半导体模块的电容器系统的方法。
技术介绍
此外，电容器在功率电子器件中首要地用在转换器的电压中间电路中，或者用作滤波电容器。对这类功率电子系统在制造成本、尺寸和系统可靠性上的要求越来越高。在上下文中，EP 0 994 494提出了一种低感应式构造的膜式电容器，该膜式电容器可被集成到转换器的中间电路结构中，并且适用于实现紧凑而且可靠的构造。在此，为了精确配合地安置在冷却面上，尤其是对电容器的单侧接触连接加以教导。
技术实现思路
本专利技术所基于的任务是，提出一种经改良的电容器系统和一种用于制造所述经改良的电容器系统的方法。此外，本专利技术提出借助灌封材料将不具有壳体的电容器结构固定在适用于对功率半导体电路进行冷却的金属冷却体的盆形凹陷部中，其中，该电容器结构布置在篮形的、 起间距保持件作用的合成材料框架中，并且灌封材料和另外仅还被称为电容器的电容器结构相对于冷却体电绝缘。由此，实现了一种紧凑的结构。此外，本专利技术还涉及一种电容器系统，尤其是功率半导体模块的电容器系统。电容器系统具有具备凹陷部的金属成型体、至少部分布置在该凹陷部中的电容器以及设置在该凹陷部中的电绝缘灌封材料，所述灌封材料将电容器以如下方式布置在凹陷部中，即使得电容器不碰触金属成型体，并且进而与该金属成型体电绝缘。金属成型体有利于带走在电容器中产生的热量。但作为备选，该金属成型体也可以由一种较为结实而且导热的非金属材料制成。另外，灌封材料被理解为如下的材料，其可以从液态转变到持久固态，通常也被称为“硬化”状态。这种转变可以被动地进行，例如通过液态灌封材料与空气的化学反应，或被主动地引发，例如通过将化学反应物添加至液态灌封材料或通过用紫外(UV)线来辐照液态灌封材料。这种转变，通常也被称为“硬化” 一般持续几秒至几小时。灌封材料可以是一种如下的材料，即尽管其是电绝缘特性的，但其导热率仍比空气佳10至100倍。由此，灌封材料既可以用于使电容器与金属成型体电绝缘，又可以用于以简单的方式在电容器与金属成型体之间建立连贯的热量传递。这种电绝缘既可以通过由灌封材料在硬化后长久确保地使电容器在与金属成型体间隔一定距离的位置上的定位来实现，也可以通过灌封材料的电绝缘特性来实现。在此，需要注意的是灌封材料可以在液态时被引入电容器与金属成型体之间，以便之后在硬化状态下将电容器相对于金属成型体固定。能够以如下方式来将液态的灌封材料引入电容器与金属成型体之间，S卩，将灌封材料先于电容器引入凹陷部。在此，在将电容器引入凹陷部时，灌封材料被电容器挤压，从而使灌封材料部分地，但优选全部地，也就是与灌封材料的量对应地填充电容器与金属成型体之间的空间。同样能以如下方式将液态灌封材料引入电容器与金属成型体之间，即，灌封材料在电容器被引入凹陷部之后，同样被灌入凹陷部中在电容器与金属成型体之间的空间内，在压力下被注入或借助真空被吸入。为了注入，可以在凹陷部的侧壁中设置至少一个相应的注入孔。在注入时，当电容器与金属成型体之间的间距很小时，或例如就对通过灌封材料在电容器与金属成型体之间会达到的介电强度的测量而言为最小的时候，灌封材料基于所用的压力也被推压到电容器与金属成型体之间。凹陷部表现为至少部分包围电容器的壳体，并且可以同时用作容纳液态灌封材料的容器，这可以简化电容器系统的制造。凹陷部可以相应为呈盆形的。凹陷部可以如此大， 即能将电容器，必要时连同如下所述的间距保持件一起完全容纳于其中，或者可以仅为如此大，即仅能容纳电容器的一部分。凹陷部的规格应这样设定尺寸，即能将电容器容纳在凹陷部内，又不与金属成型体相碰触。凹陷部可以这样设定尺寸，即在该凹陷部内，能够以灌封材料能够将电容器除电容器连接部例外完全包围起来。凹陷部的规格进而还有电容器与金属成型体之间的间距可以这样设定尺寸，即既达到了通过电容器与金属成型体之间的灌封材料要实现的介电强度，又实现了通过电容器与金属成型体之间的灌封材料要达到的热量传递。电容器系统可以具有至少部分布置在电容器与金属成型体之间的由电绝缘材料制成的间距保持件。间距保持件可以在凹陷部中至少部分布置在电容器与金属成型体之间。由此，间距保持件可以用来修正电容器相对于金属成型体的定位，尤其是在灌封材料硬化期间进行修正。因此，简化了电容器系统的制造。因为间距保持件由电绝缘材料制成，所以获得了电容器与金属成型体之间的电绝缘。电容器可以具有至少两个接触电极以及至少两个电极和电介质的叠层。对于专业人士而言充分公知的是构造具有多个紧密相邻布置的电容器层的电容器，其中，每个电容器层具有布置在两个平面式电极之间的电介质。电介质尤其可以通过合成材料膜或类似的膜状介电材料(例如绝缘纸)来实现，因此这种电容器通常也被称为膜式电容器。相关的电极可以通过以金属层对合成材料膜的气相蒸镀来实现。膜式电容器通常具有特别紧凑的构造方式，并且具有适用于功率电子应用的高介电强度。接触电极可以直接布置在叠层的各个外部面上。由此，能够以专业人士公知的方式来实现一些或所有单个电容器层的并联。 接触电极可以作为电容器连接部，用以将电容器与外部电路接触连接。但与接触电极通常也低阻地电连接的电容器连接部也可以独立于接触电极地构造。接触电极可以构成电容器的外部面的至少一部分。间距保持件可以与叠层和/或电极中的至少一个和/或金属成型体直接相邻。间距保持件可以具有至少一个开口，并且电容器系统能够以如下方式构造，即使灌封材料穿过该开口在电容器与金属成型体之间形成连贯的连接进而还有热量传递。间距保持件可以是为精确配合地容纳电容器而成型的空心体。该空心体可以具有小于1或2mm的壁厚。间距保持件可以至少基本上具有方形篮的形状。间距保持件可以具有外壁，在外壁中，开口占了各外壁面积的一半还多，甚至多于80%或90%。凹陷部可以被构造成用于精确配合地容纳间距保持件。在前一段中说明的特征要么单独地，要么综合地有助于使电容器以商业制造中必需的而且能重现的可靠性十分接近金属成型体地布置在凹陷部的区域中，而不会使电容器的导电的元件与金属成型体发生碰触，并且能够以同样可靠的方式在凹陷部的区域中建立起在电容器与金属成型体之间极为良好的热量传递。凹陷部和间距保持件可以这样构造，即当间距保持件的一部分基本上精确配合而且尽量远地布置在凹陷部中时，间距保持件的另一部分就会从凹陷部中伸出。按照此方式，可以特别是在金属成型体与电容器的那些从凹陷部或灌封材料伸出的部分之间实现电绝缘。间距保持件可以具有在间距保持件的从凹陷部伸出的上边沿上的突起，这些突起基本上垂直于间距保持件的侧壁地立置。这类突起可以形成如下的电绝缘的结构，该电绝缘的结构防止了金属成型体的上部面与电容器连接部，或者说功率半导体电路的与该电容器连接部相连接的连接部或其它导电线路之间的电接触。金属成型体可以构造为冷却体，例如构造为设有肋片的和/或利用液体冷却的冷却体，例如构造为水冷的冷却体。所述电容器系统可以是带功率半导体电路的功率半导体模块的一部分。电容器系统可以是功率半导体电路的一部分。功率半导体电路能以如下方式布置在金属成型体上，即使功率半导体电路的金属成型体用作冷却体。金属成型体以及在金本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2010.11.05 DE 102010043445.01.电容器系统(100)，具有具备凹陷部(11)的金属成型体(10)；至少部分布置在所述凹陷部(11)中的未装设壳体的电容器00)； 至少部分在所述电容器00)与所述金属成型体(10)之间布置在所述凹陷部(11)中的由电绝缘材料制成的间距保持件(30)；以及设置在所述凹陷部(11)中的电绝缘的灌封材料00)，其中，所述间距保持件(30)和所述灌封材料GO)将所述电容器OO)以如下方式布置在所述凹陷部(11)中，即使所述电容器OO)不碰触所述金属成型体(10)并且相对于所述金属成型体(10)电绝缘。2.按权利要求1所述的电容器系统(100)，其中，所述电容器OO)具有至少两个金属的接触电极01、22)以及至少两个电极和电介质的叠层(25)，所述接触电极(21、2幻直接布置在所述叠层0 的各个外部面上，并且所述接触电极(21、2幻形成所述电容器OO)的外部面的至少一部分。3.按权利要求2所述的电容器系统(100)，其中，所述间距保持件(30)与所述叠层 (25)和/或至少与所述接触电极01、22)中的一个和/或与所述金属成型体(10)直接相邻。4.按前述权利要求之一所述的电容器系统(100)，其中，所述间距保持件(30)具有至少一个开口(31)，所述灌封材料00)穿过所述开口(31)在所述电容器O0)与所述金属成型体(10)之间形成连贯的连接进而还有热量传递。5.按前述权利要求之一所述的电容器系统(100)，其中，所述间距保持件(30)是为精确配合地容纳所述电容器O0)而成型的空心体。6.按前述权利要求之一所述的电容器系统(100)，其中，所述金属成型体(10)是水冷的冷却体。7.功率半导体模块000)，具有 功率半导体电路O10)；以及按前述权利要求之一所述的电容器系统(100)， 其中，所述金属成型体(10)构...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰克·埃伯斯贝格尔，彼得·贝克达尔，哈特姆特·库拉斯，彼得·肖特，
申请(专利权)人：赛米控电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：