DE10047146A1 - Casing for insulating electronic circuit structures has a surface area between two vertically separated contact areas in the casing with a raised effective surface in order to form a raised leakage path between the contact areas. - Google Patents
Casing for insulating electronic circuit structures has a surface area between two vertically separated contact areas in the casing with a raised effective surface in order to form a raised leakage path between the contact areas.Info
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Gehäuseeinrichtung gemäß dem Ober begriff des Anspruchs 1.The invention relates to a housing device according to the Ober Concept of claim 1.
Elektronische Schaltungsanordnungen werden zu ihrem Schutz, zu Isolationszwecken und zur weiteren Anordnung in Geräten oder dergleichen häufig in Gehäusen oder Gehäuseeinrichtungen auf genommen. Dies gilt insbesondere auch für den Bereich der Lei stungshalbleitermodule oder dergleichen.Electronic circuitry is used for their protection, too Isolation purposes and for further arrangement in devices or The like often in housings or housing devices taken. This applies in particular to the area of lei device semiconductor modules or the like.
Dabei ist die jeweilige Gehäuseeinrichtung so angeordnet oder anordenbar, daß sich im Betrieb eine im wesentlichen geschlos sene Umhüllung - nämlich für die aufzunehmende Schaltungsan ordnung - ergibt, durch welche in ihrem Inneren die Schal tungsanordnung im wesentlichen aufnehmbar und/oder anordenbar ist. Ferner sind zur Kontaktierung der Schaltungsanordnung mit der Außenwelt in der Gehäuseeinrichtung mindestens ein erster und ein zweiter Kontaktbereich vorgesehen, welche im Betrieb der Gehäuseeinrichtung von einander vertikal beabstandet ange ordnet sind und welche ausgebildet sind, im Betrieb Kon takteinrichtungen der aufgenommenen Schaltungsanordnung in ei nem Bereich der Oberfläche der Gehäuseeinrichtung, insbesonde re von außen im wesentlichen frei zugängig, anzuordnen.The respective housing device is arranged or can be arranged so that it is essentially closed during operation sene wrapping - namely for the circuit to be recorded order - results in which inside the scarf device arrangement essentially recordable and / or arrangable is. Furthermore, for contacting the circuit arrangement with the outside world in the housing device at least a first and a second contact area is provided which is in operation the housing device is vertically spaced apart are classified and which are trained in the company Kon clock devices of the recorded circuit arrangement in egg nem area of the surface of the housing device, in particular re freely accessible from the outside, to be arranged.
Neben dem rein mechanischen und thermischen Schutz der in der Gehäuseeinrichtung aufgenommenen Schaltungsanordnung durch die Gehäuseeinrichtung spielt auch gerade die elektrische Isolati on der Kontaktbereiche der Gehäuseeinrichtung und mithin der im Betrieb darin angeordneten Kontakteinrichtungen der Schal tungsanordnung eine wesentliche Rolle.In addition to the purely mechanical and thermal protection of the Housing device recorded circuit arrangement by the Housing equipment also plays the electrical isolati on the contact areas of the housing device and therefore the contact devices arranged therein during operation of the scarf arrangement plays an essential role.
Da im Betrieb - zum Beispiel in Luft oder in einem Schutzgas - die Betriebsatmosphäre als recht geeigneter Isolator aufgefaßt werden kann, müssen das Isolationsverhalten und die damit im Zusammenhang stehenden Kriechstrecken im Zusammenhang mit der lateralen elektrischen Oberflächenleitfähigkeit der verschie denen Bereiche der Oberfläche der Gehäuseeinrichtung gesehen werden.Since in operation - for example in air or in a protective gas - the operating atmosphere is understood as a suitable isolator can, the insulation behavior and thus in Related creepage distances related to the lateral electrical surface conductivity of various seen areas of the surface of the housing device become.
Um das Isolationsverhalten und die entsprechenden Kriechstrec ken - gerade im Hochspannungsbereich im Bereich von einigen kV - entsprechend den Anforderungen einzurichten, wurden die ent sprechenden Isolations- oder Kriechstrecken benachbarter Kon taktbereiche und darin vorgesehener Kontakteinrichtungen über eine stärkere Dimensionierung der die jeweiligen Kontaktberei che verbindenden Bereiche der Oberfläche realisiert. Das be deutet, daß dabei die Kriechstrecken im wesentlichen propor tional zu den jeweiligen Gehäusedimensionen, also den direkten linearen Abständen entlang der Gehäuseoberfläche eingestellt werden. Nachteilig ist dabei, daß zur Erreichung einer hohen Kriechstrecke die Gehäusedimensionen und Abmessungen der Ge häuseeinrichtungen entsprechend anwachsen, was der Anforderung nach einer möglichst platzsparenden Bauweise von Schaltungsan ordnungen und ihrer Gehäuseeinrichtungen widerspricht.To the insulation behavior and the corresponding creep ken - especially in the high voltage range in the range of a few kV - to set up according to the requirements, the ent speaking isolation or creepage distances of neighboring Kon clock areas and contact devices provided therein a stronger dimensioning of the respective contact area areas connecting the surface. That be indicates that the creepage distances are essentially proportions tional to the respective housing dimensions, i.e. the direct linear distances along the housing surface become. The disadvantage is that to achieve a high Creepage distance the housing dimensions and dimensions of the Ge home furnishings grow according to the requirement for a space-saving design of circuitry regulations and their housing contradictions.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gehäuseeinrich tung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei welcher be sonders günstige Isolationseigenschaften und Kriechstrecken bei gleichzeitig besonders raumsparender Bauweise realisierbar sind.The invention has for its object a housing device device of the type mentioned in the introduction, in which be particularly favorable insulation properties and creepage distances can be realized with a particularly space-saving design are.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Gehäuseeinrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiter bildungen sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.The object is achieved by a housing device solved with the features of claim 1. Advantageous Next education is the subject of the dependent subclaims.
Bei der erfindungsgemäßen Gehäuseeinrichtung für eine Schal tungsanordnung ist zwischen dem mindestens einen ersten und dem zweiten Kontaktbereich ein Oberflächenbereich ausgebildet ist, welcher sich im Betrieb zumindest teilweise im wesentlichen vertikal erstreckt und welcher eine erhöhte effektive Oberfläche aufweist, um im Betrieb, insbesondere relativ zu einer im wesentlichen direkten geometrischen Verbindung der Kontaktbereiche entlang der Gehäuseeinrichtung, eine erhöhte Kriechstrecke zwischen dem mindestens einen ersten und dem zweiten Kontaktbereich zu bilden.In the housing device according to the invention for a scarf is between the at least a first and a surface area is formed in the second contact area which is at least partially essentially in operation extends vertically and which is an increased effective Surface to operate, especially relative to an essentially direct geometric connection of the Contact areas along the housing device, an increased Creepage distance between the at least a first and the to form a second contact area.
Ausgangspunkt der erfindungsgemäßen Idee ist somit die Tatsa che, daß die Kriechstrecke im wesentlichen durch die laterale elektrische Flächenleitfähigkeit entlang der Oberfläche der Gehäuseeinrichtung gebildet wird. Eine Grundidee der vorlie genden Erfindung ist dabei, daß zwischen zwei vertikal zuein ander angeordneten oder versetzten Kontaktbereichen, zwischen denen eine Kriechstrecke ausgebildet und/oder verbessert wer den soll, ein Oberflächenbereich vorgesehen wird, welcher sich zumindest teilweise vertikal erstreckt und welcher eine erhöh te effektive Oberfläche aufweist.The starting point of the idea according to the invention is thus the Tatsa che that the creepage distance essentially through the lateral electrical surface conductivity along the surface of the Housing device is formed. A basic idea of the present The present invention is that between two vertically other arranged or offset contact areas, between who trained and / or improved a creepage distance a surface area is provided, which is extends at least partially vertically and which increases te effective surface.
Unter einer effektiven Oberfläche wird dabei eine Oberfläche verstanden, welche im Vergleich zu einer im wesentlichen glat ten Gehäuseoberfläche so ausgestaltet ist, daß der tatsächlich wirksame Flächenanteil gesteigert ist. Die effektive Oberflä che ist somit die physikalisch im Hinblick auf die Leitfähig keit tatsächlich wirksam werdende Oberfläche, und zwar mit all ihren Erhebungen und Vertiefungen, welche ja einen Beitrag zur geometrischen Verbindung der jeweiligen Kontaktbereiche auf der Oberfläche der Gehäuseeinrichtung liefern.An effective surface becomes a surface understood which compared to an essentially smooth th housing surface is designed so that the actually effective area share is increased. The effective surface che is thus the physically with regard to the conductivity surface that actually becomes effective, with all their surveys and in-depths, which make a contribution to geometric connection of the respective contact areas deliver the surface of the housing device.
Eine erfindungsgemäße Idee besteht also darin, die geometri sche Verbindung, also die Kriechstrecke aufgrund quasi im Be reich der Undulationen der Oberfläche aufgewickelter Dimensio nen die Kriechstrecke insgesamt zu erhöhen.An idea according to the invention is therefore the geometri cal connection, i.e. the creepage distance due to quasi in loading rich in undulations of the surface of wound dimensio to increase the total creepage distance.
Alternativ oder zusätzlich, insbesondere für erhöhte Feldstär ke- oder Spannungsbereiche, ist es vorteilhaft, daß der Ober flächenbereich jeweils eine Mehrzahl von Erhebungen und/oder Vertiefungen aufweist, insbesondere im Vergleich zur sonsti gen, gesamten und/oder gemittelten Oberfläche. Dabei stellt jede Undulation, d. h. jede Erhebung und/oder Vertiefung, eine zusätzlich zu überwindende Kriechstrecke zur Verfügung.Alternatively or additionally, especially for increased field strength ke or voltage ranges, it is advantageous that the upper surface area in each case a plurality of surveys and / or Has depressions, especially in comparison to other gene, total and / or average surface. It poses any undulation, d. H. any uplift and / or deepening, one additional creepage distance to be overcome is available.
Besonders einfach gestaltet sich der Oberflächenbereich, wenn dieser als Rippenstruktur mit einer alternierenden Abfolge im wesentlichen gleichartiger und/oder gleichwirkender Rippen mit dazwischenliegenden Ausnehmungen ausgebildet ist. Eine derar tige Rippenstruktur mit im wesentlichen gleichartigen oder gleichwirkenden Rippen ist fertigungstechnisch besonders ein fach.The surface area is particularly simple if this as a rib structure with an alternating sequence in the essentially similar and / or equivalent ribs with intermediate recesses is formed. A derar term rib structure with essentially the same or ribs with the same effect are particularly technically one subject.
Es wird weiter bevorzugt, daß die Abstände zwischen benachbar ten Erhebungen/Vertiefungen bzw. Rippen/Ausnehmungen jeweils so dimensioniert sind, daß sich im Betrieb für eine jeweils auftretende elektrische Potentialdifferenz und/oder elektri sche Feldstärken eine erhöhte Kriechstrecke entlang der Gehäu seeinrichtung ergibt.It is further preferred that the distances between adjacent elevations / depressions or ribs / recesses each are dimensioned so that each one is in operation occurring electrical potential difference and / or electri field strengths an increased creepage distance along the housing results.
Die erfindungsgemäße Gehäuseeinrichtung weist vorteilhafter weise mindestens einen Bodenbereich, einen Seitenbereich und/oder einen Deckenbereich auf. Dabei sind die Oberflächen bereiche - insbesondere diejenigen zur Erhöhung der Kriech strecke - jeweils in Übergangsbereichen zwischen dem Bodenbe reich und dem Deckenbereich, vorzugsweise im Seitenbereich ausgebildet.The housing device according to the invention has more advantageous have at least one bottom area, one side area and / or a ceiling area. Here are the surfaces areas - especially those to increase creep stretch - each in transition areas between the floor rich and the ceiling area, preferably in the side area educated.
Da die Kriechstrecke maßgeblich von dem elektrischen Isolati onsverhalten in den Bereichen der Oberfläche der Gehäuseein richtung abhängig sind, ist es von besonderem Vorteil, daß die Gehäuseeinrichtung und/oder der Boden-, Seiten-, Deckenbereich davon und insbesondere die Oberflächenbereiche aus einem im wesentlichen elektrisch nichtleitenden Material gebildet sind, welches insbesondere eine geringe laterale elektrische Flä chenleitfähigkeit aufweist. Since the creepage distance is largely dependent on the electrical isolati behavior in the areas of the surface of the housing direction, it is of particular advantage that the Housing device and / or the floor, side, ceiling area thereof and in particular the surface areas from an im essential electrically non-conductive material are formed, which in particular has a small lateral electrical area has conductivity.
Von besonderem Vorteil ist dabei die Verwendung eines Kunst stoffes, eines Polymers, eines keramischen Materials, eines Verbundwerkstoffes oder dergleichen oder einer Kombination da von.The use of an art is particularly advantageous substance, a polymer, a ceramic material, one Composite or the like or a combination there of.
Die besonderen Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich insbesondere im Vergleich mit dem Stand der Technik. Lei stungshalbleitermodule müssen entsprechend ihrer spezifizier ten Betriebsspannung Kriechstrecken von bestimmter Länge auf ihren Oberflächen aufweisen. Es gibt zum Beispiel Module mit hohen Betriebsspannungen, bei welchen diese Kriechstrecken nicht ohne weiteres zur Verfügung stehen. Bisherige Vorgehens weisen bestanden darin, die Bauhöhe des jeweiligen Moduls ent sprechend der vorgegebenen Betriebsspannung zu vergrößern.The particular advantages of the present invention result in particular in comparison with the prior art. Lei Power semiconductor modules must be in accordance with their spec operating voltage creepage distances of a certain length have their surfaces. For example, there are modules with high operating voltages at which these creepage distances are not readily available. Previous procedure consisted of ent the height of the respective module ent to enlarge according to the specified operating voltage.
Im Gegensatz dazu stellt die Erfindung nunmehr die Möglichkeit bereit, konkrete Kriechstrecken bei möglichst geringer Bauhöhe auszubilden. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn aufgrund der konkreten Anwendung oder des konkreten Falls die maximale Bauhöhe eines entsprechenden Moduls beschränkt ist. Erfin dungsgemäß wird dabei die erforderliche Kriechweglänge oder Kriechstrecke dadurch trotzdem gewährleistet, indem die Wand, welche zum Beispiel senkrecht zur Montageebene des Moduls steht, mit einem Rippenbereich ausgebildet oder verrippt wird.In contrast, the invention now offers the possibility ready, specific creepage distances with the smallest possible height train. This is particularly beneficial if due to the specific application or the specific case the maximum Height of a corresponding module is limited. OF INVENTION according to the required creepage distance or Creepage distance is nevertheless guaranteed by the wall, which, for example, perpendicular to the assembly level of the module stands, is formed with a rib area or ribbed.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung auf der Grundlage einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäße Gehäuseeinrichtung näher erläutert.The invention is based on a schematic Drawing based on a preferred embodiment the housing device according to the invention explained in more detail.
Fig. 1 zeigt eine schematische und teilweise geschnittene Seitenansicht auf eine Ausführungsform der erfin dungsgemäßen Gehäuseeinrichtung im Betrieb. Fig. 1 shows a schematic and partially sectioned side view of an embodiment of the housing device according to the invention in operation.
Fig. 2 zeigt eine schematische und teilweise geschnittene Seitenansicht auf ein herkömmliches Gehäuse im Be trieb. Fig. 2 shows a schematic and partially sectioned side view of a conventional housing in Be operation.
Die in der schematischen und teilweise geschnittenen Seitenan sicht der Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der erfindungs gemäßen Gehäuseeinrichtung 10 weist als Gehäuseteil einen Bo denbereich 11, einen Seitenbereich 12 sowie einen Deckenbe reich 13 auf. Im Deckenbereich 13 sind erste Kontaktbereiche 14 und 15 vorgesehen, in welchen betriebsmäßig Kontakteinrich tungen 4 und 5 der - hier nicht weiter dargestellten - Schal tungsanordnung angeordnet sind. Im Bodenbereich 11 ist ein zweiter Kontaktbereich 16 ausgebildet, welcher in den beiden ersten Kontaktbereichen 14, 15 vertikal beabstandet angeordnet ist und in welchem im Betrieb eine Kontakteinrichtung 6 der nicht dargestellten Schaltungsanordnung angeordnet ist.The illustrated in the schematic and partially sectioned Seitenan view of FIG. 1, the embodiment of the housing device 10 according to the invention has a housing area 11 , a side area 12 and a ceiling area 13 as a housing part. In the ceiling area 13 , first contact areas 14 and 15 are provided, in which operationally contact devices 4 and 5 of the circuit arrangement, not shown here, are arranged. A second contact area 16 is formed in the bottom area 11 , which is arranged vertically spaced apart in the two first contact areas 14 , 15 and in which a contact device 6 of the circuit arrangement (not shown) is arranged during operation.
Zur Steigerung der elektrischen Isolation mittels Erhöhung der Kriechstrecken weisen die ersten Kontaktbereiche 14, 15 und der zweite Kontaktbereich 16 jeweils dazwischen angeordnete Oberflächenbereiche 20 auf, welche sich im wesentlichen verti kal erstrecken und welche in der Ausführungsform der Fig. 1 mit einer Rippenstruktur versehen sind, die ihrerseits aus ei ner alternierenden Abfolge von Rippen 22 und Ausnehmungen 23 gebildet wird. Die Rippen 22 bzw. die Ausnehmungen 23 sind in etwa gleichartig oder gleichwirkend ausgebildet, so daß sich eine in etwa parallele und äquidistante Anordnung der Rippen 22 mit den dazwischenliegenden Ausnehmungen oder Vertiefungen 23 ergibt.In order to increase the electrical insulation by increasing the creepage distances, the first contact regions 14 , 15 and the second contact region 16 each have surface regions 20 arranged between them, which essentially extend vertically and which are provided with a rib structure in the embodiment in FIG. 1, which in turn is formed from an alternating sequence of ribs 22 and recesses 23 . The ribs 22 or the recesses 23 are of approximately the same design or function, so that there is an approximately parallel and equidistant arrangement of the ribs 22 with the recesses or depressions 23 located therebetween.
Im Gegensatz dazu zeigt die schematische und teilweise ge schnittene Seitenansicht der herkömmlichen Gehäuseeinrichtung 100 der Fig. 2 keine derartige Rippenstruktur in den jeweili gen entsprechenden Oberflächenbereichen 200. Die Kriechstrec ken zwischen den ersten Kontaktbereichen 140, 150 und dem zweiten Kontaktbereich 160 werden praktisch durch die direkten Verbindungen über den Bodenbereich 110, den Seitenbereich 120 und den Deckenbereich 130 gebildet, wobei eine Erhöhung der Kriechstrecke aufgrund von Undulationen in den Oberflächenbe reichen 200 nicht vorliegt. In contrast, the schematic and partially sectioned side view of the conventional housing device 100 of FIG. 2 shows no such rib structure in the respective corresponding surface areas 200 . The creepage distances between the first contact areas 140 , 150 and the second contact area 160 are practically formed by the direct connections via the bottom area 110 , the side area 120 and the ceiling area 130 , there being no increase in the creepage distance due to undulations in the surface areas 200 ,
44
, .
55
erste Kontakteinrichtung
first contact device
66
zweite Kontakteinrichtung
second contact device
1010
Gehäuseeinrichtung
housing means
1111
Bodenbereich
floor area
1212
Seitenbereich
page range
1313
Deckenbereich
ceiling area
1414
, .
1515
erste Kontaktbereiche
first contact areas
1616
zweiter Kontaktbereich
second contact area
2020
Oberflächenbereich
surface area
2222
Vertiefung, Ausnehmung
Deepening, recess
2323
Erhebung/Rippe
Survey / rib
100100
herkömmliche Gehäuseeinrichtung
conventional housing device
110110
Bodenbereich
floor area
120120
Seitenbereich
page range
130130
Deckenbereich
ceiling area
140140
, .
150150
erste Kontaktbereiche
first contact areas
160160
zweiter Kontaktbereich
second contact area
200200
Oberflächenbereich
surface area
Claims (7)
welche so anordenbar ist, um im Betrieb eine im wesentlichen geschlossene Umhüllung zu bilden, durch welche in ihrem In neren die Schaltungsanordnung im wesentlichen aufnehmbar und/oder anordenbar ist, und
welche mindestens einen ersten (14, 15) und einen zweiten Kontaktbereich (16) aufweist, welche im Betrieb der Gehäuse einrichtung (10) von einander vertikal beabstandet angeord net sind und welche ausgebildet sind, im Betrieb Kontaktein richtungen (4, 5, 6) der Schaltungsanordnung in einem Ober flächenbereich der Gehäuseeinrichtung (10), insbesondere im wesentlichen von außen frei zugängig, anzuordnen,
wobei zwischen dem mindestens einen ersten (14, 15) und dem zweiten Kontaktbereich (16) ein Oberflächenbereich (20) ausge bildet ist, welcher sich zumindest teilweise im wesentlichen vertikal erstreckt und welcher eine erhöhte effektive Oberflä che aufweist, um im Betrieb, insbesondere relativ zu einer im wesentlichen direkten geometrischen Verbindung der Kontaktbe reiche (14, 15, 16) entlang der Gehäuseeinrichtung (10), eine erhöhte Kriechstrecke zwischen den Kontaktbereich (16) zu bil den.1. Housing device for a circuit arrangement, in particular for a power semiconductor module or the like,
which can be arranged so as to form an essentially closed envelope during operation, by means of which the circuit arrangement can be essentially received and / or arranged in its interior, and
which has at least a first ( 14 , 15 ) and a second contact area ( 16 ) which are vertically spaced apart from one another during operation of the housing device ( 10 ) and which are designed to operate contact devices ( 4 , 5 , 6 ) to arrange the circuit arrangement in an upper surface area of the housing device ( 10 ), in particular essentially freely accessible from the outside,
wherein between the at least a first ( 14 , 15 ) and the second contact area ( 16 ) a surface area ( 20 ) is formed, which extends at least partially substantially vertically and which has an increased effective surface area to in operation, in particular relatively to a substantially direct geometric connection of the contact areas ( 14 , 15 , 16 ) along the housing device ( 10 ) to form an increased creepage distance between the contact area ( 16 ).
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