[go: up one dir, main page]

DE102024206500A1 - Electronic circuit, method and control device for operating an electronic circuit - Google Patents

Electronic circuit, method and control device for operating an electronic circuit

Info

Publication number
DE102024206500A1
DE102024206500A1 DE102024206500.5A DE102024206500A DE102024206500A1 DE 102024206500 A1 DE102024206500 A1 DE 102024206500A1 DE 102024206500 A DE102024206500 A DE 102024206500A DE 102024206500 A1 DE102024206500 A1 DE 102024206500A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cooling
electronic circuit
cooling element
channel
circuit board
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102024206500.5A
Other languages
German (de)
Inventor
Fabian Popp
Sven Hutschneider
Florian Wilhelmi
Ruben Bärenweiler
Wolfgang Schön
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.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Priority to DE102024206500.5A priority Critical patent/DE102024206500A1/en
Priority to PCT/EP2025/069511 priority patent/WO2026013094A1/en
Publication of DE102024206500A1 publication Critical patent/DE102024206500A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2089Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
    • H05K7/20927Liquid coolant without phase change

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

Eine elektronische Schaltung (100) weist eine Leiterplatte (105), ein Kühlelement, eine Verbindungsvorrichtung (115) und eine Isolierschicht (120) auf. Eine Innenseite (150) des Kühlelements (110) ist einer Innenseite (142) der Leiterplatte (105) zugewandt, wobei das Kühlelement (110) an einer Außenseite (152) zumindest einen Vorsprung (154) ausformt, der ausgebildet ist, um sich in einen Kanal (156) zum Führen eines Kühlmediums (200) zu erstrecken. Die Verbindungsvorrichtung (115) ist in einem Zwischenraum (170) zwischen der Leiterplatte (105) und dem Kühlelement (110) angeordnet. Die Verbindungsvorrichtung (115) formt ein erstes Verbindungselement (172a) mit einem Boden (174a) und einem an den Boden (174a) angrenzenden Kontaktelement (176a) und ein zweites Verbindungselement (182a) mit einem Boden (184a) und einem an den Boden (184a) angrenzenden Kontaktelement (186a) aus. Die Unterseiten der Böden (174a, 184a) sind an der Innenseite (150) des Kühlelements (110) angeordnet. Eine Oberseite des Kontaktelements (176a) des ersten Verbindungselements (172a) ist an der Innenseite (142) der Leiterplatte (105) kontaktiert, wobei das Kontaktelement (186a) des zweiten Verbindungselements (182a) aus der Durchgangsöffnung (146) der Leiterplatte (105) der elektronischen Schaltung (100) zumindest teilweise hindurchgeführt ist. Die Isolierschicht (120) ist an der Außenseite (150) des Kühlelements (110) angeordnet. An electronic circuit (100) comprises a printed circuit board (105), a cooling element, a connecting device (115), and an insulating layer (120). An inner surface (150) of the cooling element (110) faces an inner surface (142) of the printed circuit board (105), the cooling element (110) forming at least one projection (154) on an outer surface (152) which is designed to extend into a channel (156) for guiding a cooling medium (200). The connecting device (115) is arranged in a space (170) between the printed circuit board (105) and the cooling element (110). The connecting device (115) forms a first connecting element (172a) with a base (174a) and a contact element (176a) adjacent to the base (174a), and a second connecting element (182a) with a base (184a) and a contact element (186a) adjacent to the base (184a). The undersides of the bases (174a, 184a) are arranged on the inside (150) of the cooling element (110). An upper surface of the contact element (176a) of the first connecting element (172a) is contacted on the inside (142) of the printed circuit board (105), with the contact element (186a) of the second connecting element (182a) extending at least partially through the through-hole (146) of the printed circuit board (105) of the electronic circuit (100). The insulating layer (120) is arranged on the outside (150) of the cooling element (110).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Schaltung, ein Verfahren und eine Steuervorrichtung zum Betreiben einer elektronischen Schaltung.The present invention relates to an electronic circuit, a method and a control device for operating an electronic circuit.

In der Leistungselektronik können parasitäre Streuinduktivitäten auftreten.Parasitic stray inductances can occur in power electronics.

Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte elektronische Schaltung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Steuervorrichtung zum Betreiben einer elektronischen Schaltung gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention provides an improved electronic circuit, an improved method, and an improved control device for operating an electronic circuit according to the main claims. Advantageous embodiments are described in the dependent claims and the following description.

Die mit dem hier vorgestellten Ansatz erreichbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass eine elektronische Schaltung geschaffen wird, die eine Kühlleistung der elektronischen Schaltung maximieren kann.The advantages achievable with the approach presented here consist in particular of creating an electronic circuit that can maximize the cooling performance of the electronic circuit.

Eine elektronische Schaltung weist eine Leiterplatte, ein Kühlelement, eine Verbindungsvorrichtung und eine Isolierschicht auf. Die Leiterplatte weist eine Außenseite und eine der Außenseite gegenüberliegende Innenseite auf. Zusätzlich weist die Leiterplatte zumindest eine Leiterbahn und zumindest eine Durchgangsöffnung auf. Das Kühlelement weist eine Innenseite und einer der Innenseite gegenüberliegende Außenseite auf. Die Innenseite des Kühlelements ist der Innenseite der Leiterplatte zugewandt. Das Kühlelement formt an der Außenseite zumindest einen Vorsprung aus, der ausgebildet ist, um sich in einen Kanal zum Führen eines Kühlmediums zu erstrecken. Die Verbindungsvorrichtung ist in einem Zwischenraum zwischen der Leiterplatte und dem Kühlelement angeordnet. Die Verbindungsvorrichtung formt ein erstes Verbindungselement mit einem Boden und einem an den Boden angrenzenden Kontaktelement aus. Eine Unterseite des Bodens ist an der Innenseite des Kühlelements angeordnet. Eine Oberseite des Kontaktelements ist an der Innenseite der Leiterplatte kontaktiert. Die Verbindungsvorrichtung formt ein zweites Verbindungselement mit einem zweiten Boden und einem an den zweiten Boden angrenzenden Kontaktelement aus. Eine Unterseite des zweiten Bodens ist an der Innenseite des Kühlelements angeordnet. Das Kontaktelement ist aus der Durchgangsöffnung der Leiterplatte der elektronischen Schaltung zumindest teilweise hindurchgeführt. Die Isolierschicht ist an der Außenseite des Kühlelements angeordnet.An electronic circuit comprises a printed circuit board (PCB), a cooling element, a connector, and an insulating layer. The PCB has an outer surface and an inner surface opposite the outer surface. Additionally, the PCB has at least one conductive trace and at least one through-hole. The cooling element has an inner surface and an outer surface opposite the inner surface. The inner surface of the cooling element faces the inner surface of the PCB. The cooling element forms at least one projection on its outer surface, which is designed to extend into a channel for guiding a cooling medium. The connector is located in a space between the PCB and the cooling element. The connector forms a first connector with a base and a contact element adjacent to the base. A lower surface of the base is located on the inner surface of the cooling element. A top surface of the contact element contacts the inner surface of the PCB. The connector forms a second connector with a second base and a contact element adjacent to the second base. A lower surface of the second base is located on the inner surface of the cooling element. The contact element is at least partially routed through the through-hole of the circuit board of the electronic circuit. The insulating layer is located on the outside of the cooling element.

Die Leiterplatte kann kostengünstig und in großer Stückzahl hergestellt werden. Die Verbindungsvorrichtung kann aufgrund der Ausformung eine Höhe in dem Zwischenraum derart reduzieren, dass eine Streuinduktivität reduziert werden kann. Das erste Verbindungselement kann zumindest teilweise T-förmig ausgeformt sein, das zweite Verbindungselement kann zumindest teilweise L-förmig ausgeformt sein. Das Kühlelement kann ein Phasenpotential oder ein Hochspannungspotential umfassen. In dem Zwischenraum kann ein Bauelement, beispielsweise ein Transistor angeordnet sein.The printed circuit board can be manufactured cost-effectively and in large quantities. Due to its design, the connection element can reduce the height in the gap, thereby minimizing stray inductance. The first connection element can be at least partially T-shaped, and the second connection element can be at least partially L-shaped. The cooling element can incorporate a phase potential or a high-voltage potential. A component, such as a transistor, can be placed in the gap.

Beim Entwurf von Leistungselektronik für schnell schaltende Anwendungen, beispielsweise einem Galliumnitridtransistor, kann das korrekte Layoutdesign ein entscheidender Aspekt sein, der zu berücksichtigen ist. Der hier vorgestellte Ansatz kann eine Layout-Geometrie eines Strompfads darstellen, durch die parasitäre Streuinduktivitäten vermindert oder verhindert werden können, wodurch ein Schaltverhalten der schnell schaltenden Leistungselektronik unbeeinflusst bleiben kann. Denn in schnell schaltenden Anwendungen kann die Streuinduktivität LCC einer Kommutierungsschleife den größten Einfluss auf das Schaltverhalten haben und ist durch ein korrektes Layout so weit wie möglich zu reduzieren. Die Höhe des Zwischenraums kann mittels der Verbindungsvorrichtung deutlich reduziert werden, um auch die entsprechende Streuinduktivität LCC zu reduzieren.When designing power electronics for fast-switching applications, such as a gallium nitride transistor, correct layout design can be a crucial aspect to consider. The approach presented here can provide a current path layout geometry that reduces or eliminates parasitic leakage inductances, thus ensuring that the switching behavior of the fast-switching power electronics remains unaffected. In fast-switching applications, the leakage inductance (LCC) of a commutation loop can have the greatest impact on switching behavior and should be minimized as much as possible through proper layout. The gap height can be significantly reduced using the connection device to further reduce the corresponding leakage inductance (LCC).

Der hier vorgestellte Ansatz kann aufgrund der Isolierschicht eine Kühlleistung des Kühlelements mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit ermöglichen. Außerdem kann die Wärmeausbreitung erhöht werden, weil der Abstand zwischen einem Bauelement und der Isolierschicht groß sein kann. Diese optimale Kühlleistung kann zu einer geringen Temperatur des Bauelements, zu geringen Verlusten und hohen Leistungen der Leistungselektronik führen.The approach presented here, due to the insulating layer, enables the cooling element to achieve high thermal conductivity. Furthermore, heat dissipation can be increased because the distance between the component and the insulating layer can be large. This optimal cooling performance can lead to a low component temperature, reduced losses, and high performance of the power electronics.

Die Isolierschicht kann aufgeraut sein, um die Außenseite des Kühlelements mit dem Kühlmedium zu kontaktieren. Zusätzlich oder alternativ kann die Isolierschicht metallisiert sein. Durch die Kontaktierung des Kühlelements mit dem Kühlmedium kann die Kühlleistung vorteilhaft beeinflusst werdenThe insulating layer can be roughened to facilitate contact between the outer surface of the cooling element and the cooling medium. Additionally or alternatively, the insulating layer can be metallized. This contact between the cooling element and the cooling medium can positively influence the cooling performance.

Das Kühlelement kann als Material ein Kupfermaterial aufweisen. Kupfer kann eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen.The cooling element can be made of copper. Copper has very good thermal conductivity.

Das Kühlelement kann einen weiteren Vorsprung ausformen, der ausgebildet sein kann, um sich in den Kanal zum Führen eines Kühlmediums oder des Kühlmediums zu erstrecken. An einer Außenseite des Vorsprungs kann die Isolierschicht angeordnet sein, wodurch eine vorteilhafte Wärmeleitfähigkeit ermöglicht werden kann.The cooling element can form a further projection, which may be designed to extend into the channel for guiding a cooling medium or the cooling medium itself. An insulating layer can be arranged on the outer side of the projection, thereby enabling advantageous thermal conductivity.

Die elektronische Schaltung kann ein Einfassungselement aufweisen, um den Kanal auszubilden. Dabei kann sich der Vorsprung von einer gegenüberliegenden Seite des Einfassungselements von dem Kühlelement in den Kanal erstrecken. Dabei kann insbesondere in dem Kanal ein fluidisches Kühlmedium angeordnet und zusätzlich oder alternativ führbar sein, insbesondere Öl oder Wasser. Zusätzlich oder alternativ kann der Kanal mäanderförmig entlang einer Haupterstreckungsebene des Kühlelements ausgebildet sein. Das Kühlmedium kann vorteilhaft in dem Kanal geführt werden.The electronic circuit can have a retaining element to form the channel. The projection of this element can extend from the cooling element into the channel on the opposite side. A fluidic cooling medium, particularly oil or water, can be arranged and additionally or alternatively guided within the channel. Additionally or alternatively, the channel can be meandering along a main plane of extension of the cooling element. The cooling medium can advantageously be guided within the channel.

Die elektronische Schaltung kann ein zweites Kühlelement mit einer Innenseite und einer der Innenseite gegenüberliegenden Außenseite aufweisen. Die Innenseite des zweiten Kühlelements kann der Innenseite der Leiterplatte zugewandt sein. Das zweite Kühlelement kann an der Außenseite zumindest einen weiteren Vorsprung ausformen, der ausgebildet sein kann, um sich in den Kanal oder einen weiteren Kanal zum Führen eines Kühlmediums zu erstrecken. Das Kühlelement und das zweite Kühlelement können identisch ausgeführt sein, wobei das Einfassungselement ausgebildet sein kann, um die Kühlelemente voneinander zu trennen. Das Einfassungselement kann zusätzlich einen zweiten Kanal ausbilden. Der hier vorgestellte Ansatz kann daher auch als separate Wärmesenke mit Phasenpotenzial und HV-Potenzial mit zusätzlichen separaten Kühlwasserkanälen verstanden werden.The electronic circuit can have a second cooling element with an inner surface and an outer surface opposite the inner surface. The inner surface of the second cooling element can face the inner surface of the printed circuit board. The second cooling element can form at least one further projection on its outer surface, which may extend into the channel or a further channel for conveying a cooling medium. The cooling element and the second cooling element can be identical, with the enclosing element being designed to separate the cooling elements from each other. The enclosing element can additionally form a second channel. The approach presented here can therefore also be understood as a separate heat sink with phase potential and high-voltage potential, with additional separate cooling water channels.

Das Einfassungselement kann ein Trennelement aufweist, das ausgebildet sein kann, um das Kühlelement und das zweite Kühlelement elektrisch voneinander zu isolieren. Somit kann vorteilhaft die separate Wärmesenke mit Phasenpotenzial und HV-Potenzial ausgebildet werden.The enclosing element can include a separating element that can be designed to electrically isolate the cooling element and the second cooling element from each other. This allows for the advantageous design of separate heat sinks with phase potential and high-voltage potential.

Das Einfassungselement kann ausgebildet sein, um den zweiten Kanal auszubilden, wobei sich der weitere Vorsprung von einer gegenüberliegenden Seite des Einfassungselements von dem zweiten Kühlelement in den zweiten Kanal erstrecken kann. Der zweite Kanal kann ausgebildet sein, um das Kühlmedium oder ein weiteres Kühlmedium zu fördern.The edging element can be configured to form the second channel, with the further projection extending from an opposite side of the edging element from the second cooling element into the second channel. The second channel can be configured to convey the cooling medium or a further cooling medium.

Das Trennelement kann einen Teilabschnitt des Einfassungselements ausbilden.The separating element can form a subsection of the edging element.

Das Trennelement kann ausgebildet sein, um den Kanal und den zweiten Kanal fluidisch voneinander zu trennen. Auf diese Weise kann in dem Kanal das Kühlmedium und in dem zweiten Kanal das weitere Kühlmedium angeordnet sein.The separating element can be designed to fluidically separate the channel and the second channel. In this way, the cooling medium can be arranged in one channel and the additional cooling medium in the second channel.

Die elektronische Schaltung kann zumindest ein Bauelement aufweisen, das in dem Zwischenraum zwischen der Leiterplatte und dem Kühlelement angeordnet sein kann. Das Bauelement kann ein High Side-Transistor oder ein Low- Side Transistor sein. Das Kühlelement kann ein Hochspannungspotential aufweisen, wobei das Bauelement dann als Low- Side Transistor ausgebildet sein kann. Zwischen dem Bauelement und der Innenseite des Kühlelements kann ein Wärmeleitmaterial angeordnet sein.The electronic circuit can include at least one component, which may be located in the space between the printed circuit board and the heat sink. This component can be a high-side transistor or a low-side transistor. The heat sink may have a high-voltage potential, in which case the component can be a low-side transistor. A thermal interface material may be placed between the component and the inner surface of the heat sink.

Ein Verfahren zum Betreiben einer Ausführungsform einer hierin genannten elektronischen Schaltung umfasst einen Schritt des Führens und/oder Förderns eines Kühlmediums entlang des Vorsprungs, um das Kühlelement zu kühlen.A method for operating an embodiment of an electronic circuit mentioned herein comprises a step of guiding and/or conveying a cooling medium along the projection to cool the cooling element.

Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Steuervorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.The approach presented here further creates a control device designed to perform, control, or implement the steps of a variant of the method presented here in appropriate facilities. This embodiment of the invention in the form of a device also allows the problem underlying the invention to be solved quickly and efficiently.

Eine Steuervorrichtung kann ein elektrisches Gerät sein, das elektrische Signale, beispielsweise Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Die Steuervorrichtung kann eine oder mehrere geeignete Schnittstellen aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen der Vorrichtung umgesetzt sind. Die Schnittstellen können auch eigene, integrierte Schaltkreise sein oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.A control device can be an electrical device that processes electrical signals, such as sensor signals, and outputs control signals accordingly. The control device can have one or more suitable interfaces, which can be implemented in hardware and/or software. In a hardware implementation, the interfaces can, for example, be part of an integrated circuit in which the device's functions are implemented. The interfaces can also be separate integrated circuits or consist at least partially of discrete components. In a software implementation, the interfaces can be software modules that are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.It is also advantageous to have a computer program product with program code that can be stored on a machine-readable medium such as semiconductor memory, hard disk memory or optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described above when the program is executed on a computer or device.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektronischen Schaltung;
  • 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektronischen Schaltung;
  • 3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektronischen Schaltung;
  • 4 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Betreiben einer elektronischen Schaltung; und
  • 5 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Steuervorrichtung zum Betreiben einer elektronischen Schaltung.
The invention is explained in more detail by way of example with reference to the accompanying drawings. These show:
  • 1 a schematic representation of an exemplary embodiment of an electronic circuit;
  • 2 a schematic representation of an exemplary embodiment of an electronic circuit;
  • 3 a schematic representation of an exemplary embodiment of an electronic circuit;
  • 4 a flowchart of an exemplary embodiment of a method for operating an electronic circuit; and
  • 5 A block diagram of an exemplary embodiment of a control device for operating an electronic circuit.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.In the following description of preferred embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various figures and having a similar effect, without repeating these elements.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektronischen Schaltung 100. Genauer gesagt ist ein Längsschnitt durch die elektronische Schaltung 100 gezeigt. 1 Figure 1 shows a schematic representation of an embodiment of an electronic circuit 100. More precisely, a longitudinal section through the electronic circuit 100 is shown.

Die elektronische Schaltung 100 weist eine Leiterplatte 105, ein Kühlelement 110, eine Verbindungsvorrichtung 115 und ein Isolierschicht 120 auf. Optional weist die elektrische Schaltung 100 ein Einfassungselement 125, ein zweites Kühlelement 130 und zumindest ein Bauelement 135a auf.The electronic circuit 100 comprises a printed circuit board 105, a cooling element 110, a connecting device 115, and an insulating layer 120. Optionally, the electrical circuit 100 comprises a mounting element 125, a second cooling element 130, and at least one component 135a.

Die Leiterplatte 105 weist eine Außenseite 140 und eine der Außenseite 140 gegenüberliegende Innenseite 142 auf. Zusätzlich weist die Leiterplatte 105 eine Leiterbahn 144 sowie eine Durchgangsöffnung 146 und beispielsweise eine zweite Durchgangsöffnung 148 auf. Die Leiterbahn 144 ist beispielsweise an der Innenseite 142 der Leiterplatte 105 angeordnet.The printed circuit board 105 has an outer surface 140 and an inner surface 142 opposite the outer surface 140. Additionally, the printed circuit board 105 has a conductor track 144, a through-hole 146, and, for example, a second through-hole 148. The conductor track 144 is, for example, located on the inner surface 142 of the printed circuit board 105.

Das Kühlelement 110 weist eine Innenseite 150 und eine der Innenseite 150 gegenüberliegenden Außenseite 152 auf. Dabei ist die Innenseite 150 des Kühlelements 110 der Innenseite 142 der Leiterplatte 105 zugewandt. Die Isolierschicht 120 ist an der Außenseite 152 des Kühlelements 110 angeordnet.The cooling element 110 has an inner surface 150 and an outer surface 152 opposite the inner surface 150. The inner surface 150 of the cooling element 110 faces the inner surface 142 of the circuit board 105. The insulating layer 120 is located on the outer surface 152 of the cooling element 110.

Das Kühlelement 110 formt an der Außenseite 152 zumindest einen Vorsprung 154 aus. Gemäß einem Ausführungsbeispiel formt das Kühlelement 110 eine Mehrzahl von Vorsprüngen 154, hier lediglich beispielhaft vier Vorsprünge 154 aus. Die Vorsprünge 154 erstrecken sich in einen Kanal 156 zum Führen eines Kühlmediums, wobei das Kühlmedium in 1 nicht dargestellt ist. Das Kühlmedium wird beispielsweise zwischen den Vorsprüngen 154 entlang geführt.The cooling element 110 forms at least one projection 154 on its outer surface 152. According to one embodiment, the cooling element 110 forms a plurality of projections 154, here by way of example only four projections 154. The projections 154 extend into a channel 156 for guiding a cooling medium, wherein the cooling medium is in 1 not shown. The cooling medium is guided, for example, between the projections 154.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der Kanal 156 von dem Einfassungselement 125 ausgebildet. Auf diese Weise erstrecken sich die Vorsprünge 154 in den Kanal 156. In dem Kanal 156 ist beispielsweise ein fluidisches Kühlmedium anordenbar, wie es beispielsweise in 2 gezeigt ist.According to one embodiment, the channel 156 is formed by the edging element 125. In this way, the projections 154 extend into the channel 156. A fluidic cooling medium, such as that used in [reference to specific example], can be arranged in the channel 156. 2 shown.

Das zweite Kühlelement 130 weist eine Innenseite 160 und eine der Innenseite 160 gegenüberliegende Außenseite 162 auf. Die Innenseite 160 des zweiten Kühlelements 130 ist der Innenseite 142 der Leiterplatte 105 zugewandt.The second cooling element 130 has an inner surface 160 and an outer surface 162 opposite the inner surface 160. The inner surface 160 of the second cooling element 130 faces the inner surface 142 of the circuit board 105.

Das zweite Kühlelement 130 formt an der Außenseite 162 zumindest einen Vorsprung 164 aus. Gemäß einem Ausführungsbeispiel formt das zweite Kühlelement 130 eine Mehrzahl von Vorsprüngen 164, hier lediglich beispielhaft vier Vorsprünge 164 aus. Die Vorsprünge 164 erstrecken sich in den Kanal 156 oder einen weiteren Kanal zum Führen eines Kühlmediums oder des Kühlmediums. Das Kühlmedium wird beispielsweise zwischen den Vorsprüngen 164 entlanggeführt. Die Vorsprünge 164 können auch als mehrere Pins ausgeführt werden. Diese sogenannte Pinfinestruktur erhöht die Kühlleistung des Kühlkörpers und ist Stand der Technik.The second cooling element 130 forms at least one projection 164 on its outer surface 162. According to one embodiment, the second cooling element 130 forms a plurality of projections 164, here, for example, four projections 164. The projections 164 extend into the channel 156 or another channel for guiding a cooling medium. The cooling medium is guided, for example, between the projections 164. The projections 164 can also be configured as multiple pins. This so-called pin fine structure increases the cooling performance of the heat sink and is prior art.

Die Kühlelemente 110, 130 sind benachbart zueinander angeordnet, wobei das Einfassungselement 125 ein Trennelement 168 aufweist, das zwischen den Kühlelementen 110, 130, angeordnet ist. Auf diese Weise trennt das Trennelement 168 die Kühlelemente 110, 130 elektrisch voneinander. Das Kühlelement 110 weist beispielsweise ein HV-Potenzial auf und das zweite Kühlelement 130 weist beispielsweise ein Phasenpotenzial auf.The cooling elements 110 and 130 are arranged adjacent to each other, with the enclosing element 125 having a separating element 168 located between the cooling elements 110 and 130. In this way, the separating element 168 electrically isolates the cooling elements 110 and 130 from one another. For example, cooling element 110 has a high-voltage potential, and cooling element 130 has a phase potential.

Das Trennelement 168 ragt lediglich teilweise in den Kanal 156 hinein, sodass die Vorsprünge 154, 164 nicht getrennt sind und das Kühlmedium durch den Kanal 156 fließt.The separating element 168 only partially protrudes into the channel 156, so that the projections 154, 164 are not separated and the cooling medium flows through the channel 156.

Die Isolierschicht 120 ist beispielsweise entlang der Außenseite 152 des Kühlelements 110 und entlang der Außenseite 162 des zweiten Kühlelements 130 angeordnet. Lediglich beispielhaft ist die Isolierschicht 120 an einer Außenseite des Trennelements 168 angeordnet.The insulating layer 120 is arranged, for example, along the outer surface 152 of the cooling element 110 and along the outer surface 162 of the second cooling element 130. The insulating layer 120 is also arranged, for illustrative purposes only, on an outer surface of the separating element 168.

Die Isolierschicht 120 kontaktiert beispielsweise mit dem Kühlmedium, wobei die Isolierschicht 120 gemäß einem Ausführungsbeispiel zumindest teilweise aufgeraut sein kann, sodass die Oberfläche vergrößer und die Kühlleistung verbessert wird.The insulating layer 120, for example, contacts the cooling medium, wherein the insulating layer 120 can be at least partially roughened according to one embodiment, so that the surface area is increased and the cooling performance is improved.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Kühlelement 110 und oder das zweite Kühlelement 130 als Material ein Kupfermaterial auf, wobei die Isolierschicht 120 beispielsweise metallisiert ist.According to one embodiment, the cooling element 110 and/or the second cooling element 130 has a copper material, wherein the insulating layer 120 is, for example, metallized.

Die Verbindungsvorrichtung 115 ist in einem Zwischenraum 170 zwischen der Leiterplatte 105 und dem Kühlelement 110 und/oder dem zweiten Kühlelement 130 angeordnet. Die Verbindungsvorrichtung 115 weist ein erstes Verbindungselement 172a auf, das einen Boden 174a und ein an dem Boden 174a angrenzendes Kontaktelement 176a ausformt. Eine Unterseite des Bodens 174a ist dabei an der Innenseite 150 des Kühlelements 110 angeordnet, wobei eine Oberseite des Kontaktelements 176a an der Innenseite 142 der Leiterplatte 105 kontaktiert ist. Das erste Verbindungselement 172a ist beispielsweise T-förmig ausgeformt und kann als Gate-Source-Connector bezeichnet werden. Benachbart zu dem ersten Verbindungselement 172a ist beispielsweise das Bauelement 135a angeordnet, wobei das Bauelement 135a an der Innenseite 150 des Kontaktelements 110 angeordnet ist. Genauer gesagt ist ein elektrische und thermische Leitschicht wie beispielsweise eine Löt- oder Sinterschicht 178a zwischen dem Bauelement 135a und der Innenseite 150 des Kühlelements 110 angeordnet. Das Bauelement 135a und das erste Verbindungselement 172a sind beispielsweise mittels Bonddrähten 180 miteinander verbunden und/oder kontaktiert.The connecting device 115 is arranged in a space 170 between the printed circuit board 105 and the cooling element 110 and/or the second cooling element 130. The connecting device 115 has a first connecting element 172a, which forms a base 174a and a contact element 176a adjacent to the base 174a. A bottom surface of the base 174a is located on the inner surface 150 of the cooling element 110, with a top surface of the contact element 176a contacting the inner surface 142 of the printed circuit board 105. The first connecting element 172a is, for example, T-shaped and can be referred to as a gate-source connector. Adjacent to the first connecting element 172a, for example, is the component 135a, which is located on the inner surface 150 of the contact element 110. More precisely, an electrically and thermally conductive layer, such as a solder or sintered layer 178a, is arranged between the component 135a and the inner surface 150 of the cooling element 110. The component 135a and the first connecting element 172a are connected and/or contacted, for example, by means of bond wires 180.

Die Verbindungsvorrichtung 115 weist ein zweites Verbindungselement 182a auf, das einen zweiten Boden 184a und einen an den zweiten Boden 184a angrenzendes Kontaktelement 186a ausformt. Eine Unterseite des zweiten Bodens 184a ist an der Innenseite 150 des Kühlelements 110 angeordnet, wobei das Kontaktelement 186a aus der Durchgangsöffnung 146 der Leiterplatte 105 zumindest teilweise hindurchgeführt ist. Das zweite Verbindungselement 182a ist beispielsweise L-förmig ausgeformt und kann als HV- Connector bezeichnet werden. Das zweite Verbindungselement 182a reduziert beispielsweise eine Höhe hcc des Zwischenraums 170.The connecting device 115 has a second connecting element 182a, which forms a second base 184a and a contact element 186a adjacent to the second base 184a. A bottom surface of the second base 184a is located on the inner side 150 of the cooling element 110, with the contact element 186a extending at least partially through the through-hole 146 of the circuit board 105. The second connecting element 182a is, for example, L-shaped and can be referred to as an HV connector. The second connecting element 182a reduces, for example, the height hcc of the gap 170.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist Verbindungsvorrichtung 115 ein drittes Verbindungselement 172b auf, das beispielsweise identisch zu dem ersten Verbindungselement 172a ausgeformt ist. Dabei ist eine Unterseite eines dritten Bodens 174b des dritten Verbindungselements 172b an der Innenseite 160 des zweiten Kühlelements 130 angeordnet. Eine Oberseite eines Kontaktelements 176b des dritten Verbindungselements 172b ist an der Innenseite 144 der Leiterplatte 105 kontaktiert.According to one embodiment, the connecting device 115 has a third connecting element 172b, which is, for example, shaped identically to the first connecting element 172a. A lower surface 174b of the third connecting element 172b is arranged on the inner surface 160 of the second cooling element 130. A top surface 176b of the third connecting element 172b is contacted on the inner surface 144 of the circuit board 105.

Die elektronische Schaltung 100 weist beispielsweise ein weiteres Bauelement 135b auf, das benachbart zu dem dritten Verbindungselement 172b in dem Zwischenraum 170 angeordnet ist.The electronic circuit 100, for example, has a further component 135b, which is located adjacent to the third connecting element 172b in the space 170.

Das weitere Bauelement 135b ist beispielsweise an der Innenseite 160 des zweiten Kühlelements 130 angeordnet. Genauer gesagt ist ein Wärmeleitmaterial 178b zwischen dem weiteren Bauelement 135b und der Innenseite 160 des zweiten Kühlelements 130 angeordnet. Das weitere Bauelement 135b und das dritte Verbindungselement 172b sind beispielsweise mittels Bonddrähten 180 miteinander verbunden und/oder kontaktiert, wobei das dritte Verbindungselement 172b mittels Bonddrähten 180 auch mit dem Bauelement 135a verbunden ist. Das weitere Bauelement 135b ist lediglich beispielhaft als ein Transistor ausgebildet, genauer gesagt als ein Halbleitertransistor und/oder ein High-Side-Transistor, der auch als HS-Transistor bezeichnet werden kann. Das Bauelement 135a ist lediglich beispielhaft ebenfalls als ein Transistor ausgebildet, genauer gesagt als ein Halbleitertransistor und/oder ein Low-Side-Transistor, der auch als LS-Transistor bezeichnet werden kann.The additional component 135b is, for example, arranged on the inner surface 160 of the second cooling element 130. More precisely, a thermal interface material 178b is arranged between the additional component 135b and the inner surface 160 of the second cooling element 130. The additional component 135b and the third connecting element 172b are, for example, connected and/or contacted by means of bond wires 180, with the third connecting element 172b also being connected to the component 135a by means of bond wires 180. The additional component 135b is merely an example of a transistor, more precisely a semiconductor transistor and/or a high-side transistor, which can also be referred to as an HS transistor. The component 135a is also merely an example of a transistor, more precisely a semiconductor transistor and/or a low-side transistor, which can also be referred to as an LS transistor.

Die Verbindungsvorrichtung 115 weist beispielsweise ein viertes Verbindungselement 182b auf, das lediglich beispielhaft identisch zu dem zweiten Verbindungselement 182a ausgeformt ist und als HV+ Connector bezeichnet werden kann. Dabei ist eine Unterseite eines vierten Bodens 184b des vierten Verbindungselements 182b an der Innenseite 160 des zweiten Kühlelements 130 angeordnet. Genauer gesagt ist der vierte Boden 184b eine Schicht 185, die zwischen dem Boden 184b und der Innenseite 160 des zweiten Kühlelements 130 angeordnet ist. Bei der Schicht 185 handelt es sich beispielsweise um eine Prepreg-Schicht. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weisen das erste Verbindungselement 172a und das dritte Verbindungselement 172b zumindest teilweise die Schicht 185 auf. Ein Kontaktelement 186b des vierten Verbindungselement 182b ist aus der weiteren Durchgangsöffnung 148 der Leiterplatte 105 zumindest teilweise hindurchgeführt.The connecting device 115, for example, has a fourth connecting element 182b, which is shaped identically to the second connecting element 182a (for illustrative purposes only) and can be designated as an HV+ connector. A bottom surface 184b of the fourth connecting element 182b is located on the inner surface 160 of the second cooling element 130. More precisely, the fourth surface 184b is a layer 185 located between the surface 184b and the inner surface 160 of the second cooling element 130. The layer 185 is, for example, a prepreg layer. According to one embodiment, the first connecting element 172a and the third connecting element 172b have at least part of the layer 185. A contact element 186b of the fourth connecting element 182b extends at least partially through the further through-opening 148 of the printed circuit board 105.

In einem betriebsbereiten Zustand der elektronischen Schaltung 100 verläuft teilweise ein Strompfad 190 durch die elektronische Schaltung 100, der lediglich beispielhaft mittels Pfeilen dargestellt ist und gemäß dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel entgegen dem Uhrzeigersinn verläuft. Genauer gesagt verläuft der Strompfad 190 durch die Leiterbahn 144 in der Leiterplatte 105 sowie durch die Verbindungselemente 182a, 182b entlang den Innenseiten 150, 160 der Kühlelemente 110, 130. Dabei verläuft der Strompfad 190 durch die Böden 174a, 174b der Verbindungselemente 172a, 172b und das Wärmeleitmaterial 178a, 178b.In an operational state, the electronic circuit 100 has a current path 190 running partially through it. This path is shown by arrows only as an example and, according to the embodiment shown here, runs counterclockwise. More precisely, the current path 190 runs through the conductor track 144 in the circuit board 105 and through the connecting elements 182a, 182b along the inner sides 150, 160 of the cooling elements 110, 130. The current path 190 also runs through the bases 174a, 174b of the connecting elements 172a, 172b and the thermal interface material 178a, 178b.

Durch die Anordnung der Verbindungvorrichtung 115 in der elektronischen Schaltung 100 wird die Höhe hcc in dem Zwischenraum 160 reduziert, wobei die geringe Höhe hcc zu einer vorteilhaften Geometrie des Strompfads 190 führt, wodurch eine geringe Streuinduktivität ermöglicht wird.By arranging the connecting device 115 in the electronic circuit 100, the height hcc in the space 160 is reduced, the low height hcc resulting in an advantageous geometry of the current path 190, which enables low leakage inductance.

In einem betriebsbereiten Zustand der elektronischen Schaltung 100 erwärmt sich beispielsweise das Bauelement 135a. Die elektrische und thermische Leitschicht 178a leitet die von dem Bauelement 135a ausgehende Wärme an das Kühlelement 110 ab. Die zwischen dem Kühlelement 110 und dem Kühlmedium angeordnete Isolierschicht 120 leitet die Wärme zu dem Kühlmedium in dem Kanal 156. Auf diese Weise wird die Kühlleistung maximiert. Die Anordnung der Kühlelemente 110, 130 und/oder der Isolierschicht 120 führt zu einer vorteilhaften Kühlung der elektronischen Schaltung 100.In an operational state of the electronic circuit 100, component 135a, for example, heats up. The electrically and thermally conductive layer 178a conducts the heat emanating from component 135a to the cooling element 110. The insulating layer 120, arranged between the cooling element 110 and the cooling medium, conducts the heat to the cooling medium in the channel 156. In this way, the cooling capacity is maximized. The arrangement of the cooling elements 110, 130, and/or the insulating layer 120 results in advantageous cooling of the electronic circuit 100.

Der hier vorgestellte Ansatz ermöglicht eine Maximierung der Kühlleistung, indem eine einzige Isolierschicht 120 ausschließlich zwischen dem Kühlmedium und dem Kühlelement 110, das auch als Kühlkörper bezeichnet werden kann, angeordnet ist. Dies erfordert beispielsweise zwei separate Kühlelemente 110, 130, die auch als Kupferkühlkörper bezeichnet werden können. Dabei weist das Kühlelement 110 ein Hochspannungspotenzial und das zweite Kühlelement 130 ein Phasenpotenzial auf. Die Verbindungsvorrichtung 115, die auch als Matrize bezeichnet werden kann, wird beispielsweise direkt auf die Kühlelemente 110, 130 gesintert. Dadurch wird die Wärme direkt abgeführt und die Isolierschicht 120 mit Wärmeleitfähigkeit kommt erst viel später und verteilt sich auf eine wesentlich größere Fläche.The approach presented here maximizes cooling performance by placing a single insulating layer 120 exclusively between the cooling medium and the cooling element 110, which can also be referred to as a heat sink. This requires, for example, two separate cooling elements 110 and 130, which can also be called copper heat sinks. Cooling element 110 has a high-voltage potential, and the second cooling element 130 has a phase potential. The connecting device 115, which can also be referred to as a die, is sintered directly onto the cooling elements 110 and 130. This allows the heat to be dissipated directly, and the insulating layer 120 with thermal conductivity is applied much later and is distributed over a significantly larger area.

Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird beispielsweise eine Kommutierungsschleife, also der Strompfad 190 mit der Verbindungsvorrichtung 115, die auch als Board2Board-Steckverbinder bezeichnet werden kann, mit einem minimalen Abstand geschlossen. Gate- und Source-Signale können ebenfalls über die Verbindungsvorrichtung 115 auf die Leiterplatte 105 geführt werden.In the approach presented here, for example, a commutation loop, i.e., the current path 190, is closed with a minimal gap by the connection device 115, which can also be referred to as a board-to-board connector. Gate and source signals can also be routed to the circuit board 105 via the connection device 115.

Snubber-Kondensatoren und die Gate-Schaltung, also Widerstand und Kondensator, werden beispielsweise auf die Leiterplatte 105 verlegt, hier nicht dargestellt. Alternativ kann eine partielle und sehr einfache Schicht 185 aus Prepreg und Kupfer für die Gate-Schaltung aufgebracht werden.Snubber capacitors and the gate circuit, i.e., resistor and capacitor, are placed, for example, on circuit board 105, not shown here. Alternatively, a partial and very simple layer 185 of prepreg and copper can be applied for the gate circuit.

Das Kühlmedium ist beispielsweise eine nicht leitende Flüssigkeit wie Öl, um die Isolierschicht 120 zu entfernen. Die Oberfläche der Isolierschicht 120 ist beispielsweise aufgeraut, um die mit Kühlwasser benetzte Fläche zu vergrößern. Zusätzlich oder alternativ ist die Isolierschicht 120 erneut metallisierbar, um eine bessere Wärmeübertragung in das Kühlmedium zu erreichen.The cooling medium is, for example, a non-conductive liquid such as oil, to remove the insulating layer 120. The surface of the insulating layer 120 is roughened, for example, to increase the area wetted by the cooling water. Additionally or alternatively, the insulating layer 120 can be re-metallized to achieve better heat transfer to the cooling medium.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiel einer elektronischen Schaltung 100. Genauer gesagt ist ein Längsschnitt durch die elektronische Schaltung 100 gezeigt. Die elektronische Schaltung 100 ähnelt oder entspricht der elektronischen Schaltung aus 1, mit Ausnahme dessen, dass das Kühlmedium 200 gezeigt ist und dass das Einfassungselement 125 und/oder das Trennelement 168 anders ausgeführt sind. 2 Figure 1 shows a schematic representation of an embodiment of an electronic circuit 100. More precisely, a longitudinal section through the electronic circuit 100 is shown. The electronic circuit 100 is similar to or corresponds to the electronic circuit from Figure 1. 1 , except that the cooling medium 200 is shown and that the edging element 125 and/or the separating element 168 are designed differently.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel bildet das Einfassungselement 125 den Kanal 156 und einen zweiten Kanal 205 aus. Das Trennelement 168 bildet beispielsweise einen Teilabschnitt des Einfassungselements 125 aus. Dabei erstreckt sich das Trennelement 168 derart, dass es den Kanal 156 und den zweiten Kanal 205 fluidisch voneinander trennt. In dem Kanal 156 ist beispielsweise das Kühlmedium 200 angeordnet, wobei in dem zweiten Kanal 205 das Kühlmedium 200 oder ein zweites Kühlmedium 210 angeordnet ist.According to one embodiment, the edging element 125 forms the channel 156 and a second channel 205. The separating element 168 forms, for example, a section of the edging element 125. The separating element 168 extends such that it fluidly separates the channel 156 and the second channel 205. The cooling medium 200 is arranged, for example, in the channel 156, while the cooling medium 200 or a second cooling medium 210 is arranged in the second channel 205.

In anderen Worten ausgedrückt zeigt 2 zwei separate Kühlelemente 110, 130 mit Phasenpotenzial und HV-Potenzial mit zusätzlichen separaten Kanälen 156, 205, die auch als Kühlwasserkanäle bezeichnet werden können.In other words, it shows 2 two separate cooling elements 110, 130 with phase potential and HV potential with additional separate channels 156, 205, which can also be referred to as cooling water channels.

Der hier vorgestellte Ansatz ist eine Weiterentwicklung des separaten Kühlkörpers mit Phasenpotenzial und HV-Potenzial aus 1 mit dem Zusatz, dass auch die Kanäle 156, 205 getrennt sind. Somit ist beispielsweise keine zusätzliche Isolationsschicht im Wärmestapel nötig und eine maximale thermische Leistung ist erreichbar. Zudem ist das Kühlmedium 200, 210 nicht vollständig elektrisch zu isolieren und eine Gefahr von Stromausfällen durch leitende Teile in dem Kühlmedium 200, 210 wird verhindert.The approach presented here is a further development of the separate heat sink with phase potential and HV potential. 1 with the addition that channels 156 and 205 are also separate. Thus, for example, no additional insulation layer is needed in the heat stack, and maximum thermal performance can be achieved. Furthermore, the cooling medium 200 and 210 do not need to be completely electrically insulated, and the risk of power outages due to conductive parts in the cooling medium 200 and 210 is prevented.

Das Kühlmedium 200 kann beispielsweise nach einer gewissen Strecke wieder zusammengeführt werden, da ihr elektrischer Widerstand dann ausreichend hoch ist. Die Strecke ist beispielsweise durch eine mäanderförmige Führung des Kühlmediums 200 leicht vergrößert.The cooling medium 200 can, for example, be recombined after a certain distance, as its electrical resistance is then sufficiently high. This distance is slightly increased, for example, by a meandering path for the cooling medium 200.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das Kühlmedium 200 aus mehreren Phasen mit gleichem elektrischem Potenzial, zum Beispiel HV-Potenzial, ohne einen bestimmten Abstand angeschlossen, da ihr Potenzial gleich ist.According to one embodiment, the cooling medium 200 consists of several phases with the same electrical potential, for example HV potential, connected without a specific distance, since their potential is the same.

Mit einer etwas anderen Struktur und einem Chip, bei dem sich der Gate-Kontakt auf der anderen Seite befindet, ist es möglich, das elektrische Potenzial des zweiten Kühlelements 130 auf HV+-Potenzial zu setzen. Alle Kühlflüssigkeiten von Kühlkörpern aus mehreren Phasen mit HV+-Potenzial können dann ohne einen bestimmten Abstand miteinander verbunden werden, da ihr Potenzial das gleiche ist.With a slightly different structure and a chip where the gate contact is on the other side, it is possible to increase the electrical potential The terminal of the second cooling element 130 is set to HV+ potential. All cooling fluids from multi-phase heat sinks with HV+ potential can then be connected to each other without a specific distance, since their potential is the same.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer elektronischen Schaltung 100. Die elektronische Schaltung 100 ähnelt oder entspricht der elektronischen Schaltung aus 2, mit Ausnahme dessen, dass eine Draufsicht gezeigt ist. 3 Figure 1 shows a schematic representation of an embodiment of an electronic circuit 100. The electronic circuit 100 is similar to or corresponds to the electronic circuit from Figure 1. 2 , except that a top view is shown.

Das Einfassungselement 125 und/oder das Trennelement 168 trennt die Kühlelemente 110, 130 sowie die Kanäle mit dem Kühlmedium 200, 205 voneinander.The edging element 125 and/or the separating element 168 separates the cooling elements 110, 130 and the channels with the cooling medium 200, 205 from each other.

4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 400 zum Betreiben einer elektronischen Schaltung. Die elektronische Schaltung ähnelt oder entspricht der elektronischen Schaltung aus einer der vorstehend beschriebenen Figuren. 4 Figure 400 shows a flowchart of an embodiment of method 400 for operating an electronic circuit. The electronic circuit is similar to or corresponds to the electronic circuit shown in one of the figures described above.

Das Verfahren 400 umfasst einen Schritt 405 des Führens und/oder Förderns eines Kühlmediums entlang des Vorsprungs, um das Kühlelement zu kühlen.Method 400 includes a step 405 of guiding and/or conveying a cooling medium along the projection to cool the cooling element.

5 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Steuervorrichtung 500 zum Betreiben einer elektronischen Schaltung. Die Steuervorrichtung 500 ist ausgebildet, um das Verfahren aus 4 oder ein ähnliches Verfahren anzusteuern und/oder zu betreiben. 5 Figure 1 shows a block diagram of an exemplary embodiment of a control device 500 for operating an electronic circuit. The control device 500 is designed to execute the method from 4 or to target and/or operate a similar process.

Dazu weist die Steuervorrichtung 500 eine Einheit 505 zum Führen und/oder Fördern auf, die ausgebildet ist, um das Kühlmedium entlang des Vorsprungs zu führen, um das Kühlelement zu kühlen.For this purpose, the control device 500 has a guiding and/or conveying unit 505 designed to guide the cooling medium along the projection in order to cool the cooling element.

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.The embodiments described and shown in the figures are only examples. Different embodiments can be combined completely or with respect to individual features. An embodiment can also be supplemented by features from another embodiment.

Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.Furthermore, the process steps according to the invention can be repeated and carried out in a different order than described.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.If an embodiment includes an “and/or” connection between a first feature and a second feature, this can be interpreted as meaning that the embodiment according to one embodiment has both the first feature and the second feature, and according to another embodiment either only the first feature or only the second feature.

BezugszeichenReference sign

100100
elektronische Schaltungelectronic circuit
105105
LeiterplatteCircuit board
110110
KühlelementCooling element
115115
VerbindungsvorrichtungConnection device
120120
IsolierschichtInsulating layer
125125
Einfassungselementedging element
130130
zweites Kühlelementsecond cooling element
135a135a
Bauelementcomponent
135b135b
weitere Bauelementfurther component
140140
Außenseite der Leiterplatteouter side of the circuit board
142142
Innenseite der LeiterplatteInside of the circuit board
144144
Leiterbahnconductor track
146146
DurchgangsöffnungPassage opening
148148
weitere Durchgangsöffnungfurther passageway
150150
Innenseite des KühlelementsInside of the cooling element
152152
Außenseite des KühlelementsOutside of the cooling element
154154
Vorsprung des KühlelementsCooling element projection
156156
Kanalchannel
160160
Innenseite des zweiten KühlelementsInside of the second cooling element
162162
Außenseite des zweiten KühlelementsOutside of the second cooling element
164164
Vorsprung des zweiten KühlelementsThe projection of the second cooling element
168168
TrennelementSeparating element
170170
Zwischenraumspace
172a172a
erstes Verbindungselementfirst connecting element
172b172b
drittes Verbindungselementthird connecting element
174a174a
Boden des ersten Verbindungselementsbase of the first connecting element
174b174b
dritter Bodenthird floor
176a176a
Kontaktelement des ersten VerbindungselementsContact element of the first connecting element
176b176b
Kontaktelement des dritten VerbindungselementsContact element of the third connecting element
178a178a
Wärmeleitmaterialthermal conductivity material
178b178b
Wärmeleitmaterialthermal conductivity material
180180
BonddrahtBond wire
182a182a
zweites Verbindungselementsecond connecting element
182b182b
viertes Verbindungselementfourth connecting element
184a184a
zweiter Bodensecond floor
184b184b
vierter Bodenfourth floor
185185
Schichtlayer
186a186a
Kontaktelement des zweiten VerbindungselementsContact element of the second connecting element
186b186b
Kontaktelement des vierten VerbindungselementsContact element of the fourth connecting element
190190
Strom pfadpower path
200200
KühlmediumCooling medium
205205
zweiter Kanalsecond channel
210210
zweites Kühlmediumsecond cooling medium
400400
Verfahren zum Betreiben einer elektronischen SchaltungMethod for operating an electronic circuit
405405
Schritt des Führens oder FördernsStep of leading or promoting
500500
Steuervorrichtung zum Betreiben einer elektronischen SchaltungControl device for operating an electronic circuit
505505
Einheit zum Führen oder FördernUnit for leading or promoting

Claims (15)

Elektronische Schaltung (100), die die folgenden Merkmale aufweist: eine Leiterplatte (105) mit einer Außenseite (140) und einer der Außenseite (140) gegenüberliegenden Innenseite (142), wobei die Leiterplatte (105) zumindest eine Leiterbahn (144) aufweist und wobei die Leiterplatte (105) zumindest eine Durchgangsöffnung (146) aufweist; ein Kühlelement (110) mit einer Innenseite (150) und einer der Innenseite (150) gegenüberliegenden Außenseite (152), wobei die Innenseite (150) des Kühlelements (110) der Innenseite (142) der Leiterplatte (105) zugewandt ist, wobei das Kühlelement (110) an der Außenseite (152) zumindest einen Vorsprung (154) ausformt, der ausgebildet ist, um sich in einen Kanal (156) zum Führen eines Kühlmediums (200) zu erstrecken; eine Verbindungsvorrichtung (115), die in einem Zwischenraum (170) zwischen der Leiterplatte (105) und dem Kühlelement (110) angeordnet ist, wobei die Verbindungsvorrichtung (115) ein erstes Verbindungselement (172a) mit einem Boden (174a) und einem an den Boden (174a) angrenzenden Kontaktelement (176a) ausformt, wobei eine Unterseite des Bodens (174a) an der Innenseite (150) des Kühlelements (110) angeordnet ist, wobei eine Oberseite des Kontaktelements (176a) an der Innenseite (142) der Leiterplatte (105) kontaktiert ist und wobei die Verbindungsvorrichtung (115) ein zweites Verbindungselement (182a) mit einem zweiten Boden (184a) und einem an den zweiten Boden (184a) angrenzenden Kontaktelement (186a) ausformt, wobei eine Unterseite des zweiten Bodens (184a) an der Innenseite (150) des Kühlelements (110) angeordnet ist, wobei das Kontaktelement (186a) aus der Durchgangsöffnung (146) der Leiterplatte (105) der elektronischen Schaltung (100) zumindest teilweise hindurchgeführt ist; und eine Isolierschicht (120), die an der Außenseite (150) des Kühlelements (110) angeordnet ist. An electronic circuit (100) comprising the following features: a printed circuit board (105) with an outer surface (140) and an inner surface (142) opposite the outer surface (140), wherein the printed circuit board (105) has at least one conductor (144) and wherein the printed circuit board (105) has at least one through-hole (146); a cooling element (110) with an inner surface (150) and an outer surface (152) opposite the inner surface (150), wherein the inner surface (150) of the cooling element (110) faces the inner surface (142) of the printed circuit board (105), and wherein the cooling element (110) forms at least one projection (154) on the outer surface (152) which is designed to extend into a channel (156) for guiding a cooling medium (200); a connecting device (115) arranged in a space (170) between the printed circuit board (105) and the cooling element (110), wherein the connecting device (115) forms a first connecting element (172a) with a base (174a) and a contact element (176a) adjacent to the base (174a), wherein a bottom surface of the base (174a) is located on the inside (150) of the cooling element (110), wherein a top surface of the contact element (176a) contacts the inside (142) of the printed circuit board (105), and wherein the connecting device (115) forms a second connecting element (182a) with a second base (184a) and a contact element (186a) adjacent to the second base (184a), wherein a bottom surface of the second base (184a) is located on the inside (150) of the cooling element (110), wherein the contact element (186a) is at least partially passed through the through-hole (146) of the circuit board (105) of the electronic circuit (100); and an insulating layer (120) arranged on the outside (150) of the cooling element (110). Elektronische Schaltung (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Isolierschicht (120) aufgeraut ist, um die Außenseite (150) des Kühlelements (110) mit dem Kühlmedium (200) zu kontaktieren, wobei die Isolierschicht (120) metallisiert ist.Electronic circuit (100) according to Claim 1 , wherein the insulating layer (120) is roughened to allow the outside (150) of the cooling element (110) to contact the cooling medium (200), wherein the insulating layer (120) is metallized. Elektronische Schaltung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Kühlelement (110) als Material ein Kupfermaterial aufweist.Electronic circuit (100) according to one of the preceding claims, wherein the cooling element (110) comprises a copper material. Elektronische Schaltung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Kühlelement (110) einen weiteren Vorsprung ausformt, der ausgebildet ist, um sich in dem Kanal (156) zum Führen eines Kühlmediums (200) zu erstrecken.Electronic circuit (100) according to one of the preceding claims, wherein the cooling element (110) forms a further projection which is designed to extend into the channel (156) for guiding a cooling medium (200). Elektronische Schaltung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Einfassungselement (125), um den Kanal (156) auszubilden, wobei sich der Vorsprung (154) von einer gegenüberliegenden Seite des Einfassungselements (125) von dem Kühlelement (110) in den Kanal (156) erstreckt, insbesondere wobei in dem Kanal (156) ein fluidisches Kühlmedium (200) angeordnet und/oder führbar ist, insbesondere Öl oder Wasser, und/oder wobei der Kanal (200) mäanderförmig entlang einer Haupterstreckungsebene des Kühlelements (110) ausgebildet ist.Electronic circuit (100) according to one of the preceding claims, with a edging element (125) to form the channel (156), wherein the projection (154) extends from a side of the edging element (125) opposite the cooling element (110) into the channel (156), in particular wherein a fluidic cooling medium (200) is arranged and/or can be guided in the channel (156), in particular oil or water, and/or wherein the channel (200) is formed in a meandering shape along a principal extension plane of the cooling element (110). Elektronische Schaltung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem zweiten Kühlelement (130) mit einer Innenseite (160) und einer der Innenseite (160) gegenüberliegenden Außenseite (162), wobei die Innenseite (160) des zweiten Kühlelements (130) der Innenseite (142) der Leiterplatte (105) zugewandt ist, wobei das zweite Kühlelement (130) an der Außenseite (162) zumindest einen weiteren Vorsprung (164) ausformt, der ausgebildet ist, um sich in den Kanal (156) oder einen zweiten Kanal (205) zum Führen eines Kühlmediums (210) zu erstrecken.Electronic circuit (100) according to one of the preceding claims, comprising a second cooling element (130) having an inner surface (160) and an outer surface (162) opposite the inner surface (160), wherein the inner surface (160) of the second cooling element (130) faces the inner surface (142) of the printed circuit board (105), wherein the second cooling element (130) forms at least one further projection (164) on the outer surface (162) which is designed to extend into the channel (156) or a second channel (205) for guiding a cooling medium (210). Elektronische Schaltung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Einfassungselement (125) ein Trennelement (168) aufweist, das ausgebildet ist, um das Kühlelement (110) und das zweite Kühlelement (130) elektrisch voneinander zu isolieren.Electronic circuit (100) according to one of the preceding claims, wherein the edging element (125) has a separating element (168) configured to electrically isolate the cooling element (110) and the second cooling element (130) from each other. Elektronische Schaltung (100) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Einfassungselement (125) ausgebildet ist, um den zweiten Kanal (205) auszubilden, wobei sich der weitere Vorsprung (164) von einer gegenüberliegenden Seite des Einfassungselements (125) von dem zweiten Kühlelement (130) in den zweiten Kanal (205) erstreckt.Electronic circuit (100) according to one of the Claims 5 until 7 , wherein the edging element (125) is designed to form the second channel (205), wherein the further projection (164) extends from an opposite side of the edging element (125) from the second cooling element (130) into the second channel (205). Elektronische Schaltung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Trennelement (168) einen Teilabschnitt des Einfassungselements (125) ausbildet.Electronic circuit (100) according to one of the preceding claims, wherein the separating element (168) forms a subsection of the edging element (125). Elektronische Schaltung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Trennelement (168) ausgebildet ist, um den Kanal (156) und den zweiten Kanal (205) fluidisch voneinander zu trennen.Electronic circuit (100) according to one of the preceding claims, wherein the separating element (168) is designed to fluidically separate the channel (156) and the second channel (205). Elektronische Schaltung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit zumindest einem Bauelement (135a), das in dem Zwischenraum (170) zwischen der Leiterplatte (105) und dem Kühlelement (110) angeordnet ist.Electronic circuit (100) according to one of the preceding claims, comprising at least one component (135a) arranged in the space (170) between the circuit board (105) and the cooling element (110). Verfahren (400) zum Betreiben einer elektronischen Schaltung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 11, wobei das Verfahren (400) den folgenden Schritt (405) umfasst: Führen und/oder Fördern eines Kühlmediums (200) entlang des Vorsprungs (164), um das Kühlelement (110) zu kühlen.Method (400) for operating an electronic circuit (100) according to one of the preceding Claims 1 until 11 , wherein the method (400) comprises the following step (405): guiding and/or conveying a cooling medium (200) along the projection (164) to cool the cooling element (110). Steuervorrichtung (500), die ausgebildet ist, um den Schritt (405) des Verfahrens (400) gemäß Anspruch 12 in einer entsprechenden Einheit (505) auszuführen und/oder anzusteuern.Control device (500) configured to perform step (405) of the procedure (400) according to Claim 12 to be executed and/or controlled in a corresponding unit (505). Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens (400) nach Anspruch 12, wenn das Computer-Programmprodukt auf einer Steuervorrichtung (500) ausgeführt wird.Computer program product with program code for carrying out the procedure (400) according to Claim 12 , when the computer program product is executed on a control device (500). Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 14 gespeichert ist.Machine-readable storage medium on which the computer program is stored according to Claim 14 is stored.
DE102024206500.5A 2024-07-10 2024-07-10 Electronic circuit, method and control device for operating an electronic circuit Pending DE102024206500A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102024206500.5A DE102024206500A1 (en) 2024-07-10 2024-07-10 Electronic circuit, method and control device for operating an electronic circuit
PCT/EP2025/069511 WO2026013094A1 (en) 2024-07-10 2025-07-09 Electronic circuit, and method and control device for operating an electronic circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102024206500.5A DE102024206500A1 (en) 2024-07-10 2024-07-10 Electronic circuit, method and control device for operating an electronic circuit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102024206500A1 true DE102024206500A1 (en) 2026-01-15

Family

ID=96432296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102024206500.5A Pending DE102024206500A1 (en) 2024-07-10 2024-07-10 Electronic circuit, method and control device for operating an electronic circuit

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102024206500A1 (en)
WO (1) WO2026013094A1 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5588956B2 (en) * 2011-11-30 2014-09-10 株式会社 日立パワーデバイス Power semiconductor device
CN106298688B (en) * 2015-05-28 2018-11-06 台达电子工业股份有限公司 Packaged power circuit module
EP3751605A1 (en) * 2019-06-11 2020-12-16 Siemens Aktiengesellschaft Electronic switching circuit and method for producing same
US20240237300A9 (en) * 2022-10-24 2024-07-11 Strategic Thermal Labs, Llc Environmentally hardened cold plate for use in liquid cooling of electronic devices

Also Published As

Publication number Publication date
WO2026013094A1 (en) 2026-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102015115805B4 (en) ELECTRONIC COMPONENT AND METHOD OF MANUFACTURING AN ELECTRONIC COMPONENT
DE102011123093B4 (en) INTEGRATED CIRCUIT ASSEMBLIES WITH REDUCED PARASITIC LOOP INDUCTIVITY AND METHOD FOR THE PRODUCTION AND OPERATION THEREOF
DE102017213288B4 (en) Semiconductor module, semiconductor device and electrical power device
DE102014113519B4 (en) Electronic component, arrangement and method
DE102013212446A1 (en) Electric circuit and method for producing an electrical circuit for driving a load
WO2021099019A1 (en) Electronic module comprising a pulsating heat pipe
DE102015108909B4 (en) Arrangement of several power semiconductor chips and method for producing the same
DE102018216399B4 (en) Method for manufacturing a power semiconductor module and power semiconductor module
DE102024206500A1 (en) Electronic circuit, method and control device for operating an electronic circuit
DE102004030443A1 (en) Control apparatus especially a surface mounted power element has power component in a housing with both upper and lower heat dissipating surfaces
DE102021006617A1 (en) Method for producing a power half-bridge module, power half-bridge module, power inverter with a power half-bridge module
DE102024203271B3 (en) Electronic circuit and method for producing an electronic circuit
DE102021213497A1 (en) Semiconductor package, semiconductor module, power converter, electric axle drive and motor vehicle
DE102024203269B3 (en) Electronic circuit and method for producing an electronic circuit
DE202021001687U1 (en) Power electronics module
DE102024203274B3 (en) Electronic circuit and method for producing an electronic circuit
DE102021206935A1 (en) Power half-bridge module, power inverter, method for manufacturing a power half-bridge module
DE102024205526B3 (en) Circuit arrangement
DE102014105224A1 (en) Three-dimensional packaging
DE102021120608B4 (en) Manufacturing process of an insert housing for a semiconductor device and semiconductor device
DE102010001788A1 (en) Scalable structure for lateral semiconductor devices with high current carrying capacity
DE102025104989A1 (en) ELECTRONICS MODULE
DE102018217607A1 (en) Semiconductor component arrangement, method for their production and heat dissipation device
DE102024200402A1 (en) Half-bridge module with DC+ contact layer on back of substrate
DE102024200399A1 (en) Electronic circuit and method for producing an electronic circuit

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed