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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Leistungsmodul mit einem Schaltungsträger, der ein Trägersubstrat und eine elektrische Isolationsschicht umfasst. Der Schaltungsträger weist eine erste Leiterstruktur mit einem externen Kontaktbereich, mindestens eine zweite Leiterstruktur mit mindestens einem externen Kontaktbereich sowie eine weitere, dritte Leiterstruktur auf, die mindestens einen externen Kontaktbereich umfasst.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 11 2017 004 390 T5 ist ein Leistungsmodul bekannt, das folgende Merkmale aufweist: ein isolierendes Substrat mit einer Vorderseite, an der ein Leistungshalbleiterelement befestigt ist; eine Grundplatte, die mit einer Rückseite des isolierenden Substrats verbunden ist; ein Gehäuse, das an der Grundplatte befestigt ist und das isolierende Substrat umgibt; eine Abdeckung, die an dem Gehäuse befestigt ist und einen abgedichteten Bereich bildet; und ein Silikongel, das als Füllelement dient, das den gesamten abgedichteten Bereich ausfüllt und eine innere Spannung aufweist, die als Druckspannung wirkt.
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Aus der
DE 10 2014 219 998 B4 ist ein Leistungsmodul, insbesondere zur Bereitstellung von einem Phasenstrom für einen Elektromotor bekannt. Das Leistungsmodul umfasst einen Schaltungsträger mit einer Oberfläche, zumindest zwei erste Kontaktflächen auf der Oberfläche und zumindest zwei erste Leistungstransistoren, die jeweils je eine Bodenkontaktfläche aufweisen. Jeweils ein erster Leistungstransistor der zumindest zwei ersten Leistungstransistoren ist auf jeweils einer der ersten Kontaktflächen unmittelbar angeordnet und über seine Bodenkontaktfläche unmittelbar mit der jeweiligen ersten Kontaktfläche elektrisch leitend verbunden. Zudem umfasst das Leistungsmodul eine zweite Kontaktfläche auf der Oberfläche und zumindest zwei zweite Leistungstransistoren, die jeweils je eine Bodenkontaktfläche aufweisen. Die zumindest zwei zweiten Leistungstransistoren sind auf der zweiten Kontaktfläche unmittelbar angeordnet und über ihre jeweiligen Bodenkontaktflächen unmittelbar mit der zweiten Kontaktfläche elektrisch leitend verbunden. Des Weiteren umfasst das Leistungsmodul zumindest zwei dritte Kontaktflächen auf der Oberfläche, wobei die zumindest zwei zweiten Leistungstransistoren auf ihren von der Oberfläche des Schaltungsträgers abgewandten Seiten jeweils je eine weitere Kontaktfläche aufweisen und jeweils ein zweiter Leistungstransistor der zumindest zwei zweiten Leistungstransistoren über seine weitere Kontaktfläche mit jeweils einer der zumindest zwei dritten Kontaktflächen elektrisch leitend verbunden ist. Die zumindest zwei ersten Kontaktflächen und die zumindest zwei dritten Kontaktflächen sind in einer Längsrichtung des Leistungsmoduls alternierend nacheinander angeordnet und die zweite Kontaktfläche ist neben den zumindest zwei ersten Kontaktflächen und den zumindest zwei dritten Kontaktflächen angeordnet, wobei die zweite Kontaktfläche zumindest zwei Kontaktbereiche aufweist, wobei sich jeweils einer der zumindest zwei Kontaktbereiche neben jeweils einem der zumindest zwei ersten Leistungstransistoren befindet. Die zumindest zwei ersten Leistungstransistoren weisen auf ihren von der Oberfläche des Schaltungsträgers abgewandten Seiten jeweils je eine weitere Kontaktfläche auf und jeweils ein erster Leistungstransistor der zumindest zwei ersten Leistungstransistoren ist über seine weitere Kontaktfläche mit dem jeweils einen sich neben ihm befindenden Kontaktbereich der zumindest zwei Kontaktbereiche der zweiten Kontaktfläche elektrisch leitend verbunden. Hierbei sind die zumindest zwei Kontaktbereiche der zweiten Kontaktfläche und die zumindest zwei zweiten Leistungstransistoren in der Längsrichtung alternierend nacheinander angeordnet.
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Aus
EP 2 418 925 B1 ist eine elektrische Kontaktierung zwischen einer mindestens eine Leiterbahn aufweisenden Flexfolie und mindestens einem elektrischen Kontakt eines Sensor- oder eines Steuergerätes bekannt. Hierbei ist ein Endabschnitt der Flexfolie an einer Berührstelle durch Wärmeeintrag elektrisch kontaktiert, wobei der Endabschnitt der Flexfolie an der Berührstelle an vorstehend ausgebildete elektrische Kontakte angestellt ist. Der Endabschnitt der Flexfolie ist als Wellenschlag, insbesondere als Umlenkung ausgebildet.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein Leistungsmodul mit einem Schaltungsträger vorgeschlagen, der ein Trägersubstrat und eine elektrische Isolationsschicht umfasst, wobei der Schaltungsträger eine erste Leiterstruktur mit einem externen Kontaktbereich und mindestens eine zweite Leiterstruktur mit mindestens einem externen Kontaktbereich und eine weitere, dritte Leiterstruktur, die mindestens einen externen Kontaktbereich umfasst, aufweist, mit einzeln oder in Gruppen angeordneten Halbleiterbauelementen, wobei dem Leistungsmodul ein Multifunktionsrahmen zugeordnet ist, wobei das Leistungsmodul mit dem Multifunktionsrahmen verbunden ist, wobei die Gruppen von Halbleiterbauelementen in einer ersten Ebene angeordnet sind, die von einer zweiten Ebene im Multifunktionsrahmen räumlich getrennt ist, wobei die Halbleiterbauelemente durch eine erste Sinterverbindung unter Einbringung mindestens eines ersten Spacers untereinander elektrisch verbunden sind.
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Eine effiziente elektrische Verbindung zwischen Halbleiterbauelementen kann durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene erste Sinterverbindung erreicht werden. In diesem Zusammenhang zeichnet sich die erste Sinterverbindung beispielsweise durch eine effiziente Wärmeableitung sowie durch eine optimale Stromtragfähigkeit aus, was zu einer effizienten Leistungsübertragung führt, wobei eine übermäßige Erwärmung der elektrischen Verbindung vermieden wird.
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Die Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Leistungsmoduls sieht vor, dass zwischen einer Unterseite des Multifunktionsrahmens und einer Oberseite des Leistungsmoduls im Bereich einer Fuge mindestens ein Spacer angeordnet ist. Mit Hilfe des mindestens einen Spacers, der innerhalb der mindestens einer ersten Sinterverbindung vorgesehen ist, ist es möglich, Konstruktions- oder Fertigungstoleranzen auszugleichen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Leistungsmoduls sind die Halbleiterbauelemente auf einem Boden des Leistungsmoduls einzeln oder in Gruppen angeordnet.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Leistungsmoduls ist der Spacer im Bereich einer Fuge zwischen einer Unterseite des Multifunktionsrahmens und einer Oberseite des Leistungsmoduls angeordnet.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Leistungsmoduls weist die erste Sinterverbindung eine erste, eine zweite und eine dritte Sinterschicht auf.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Leistungsmoduls weist das Leistungsmodul eine zweite Sinterverbindung auf.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Leistungsmoduls weist die zweite Sinterverbindung eine vierte und eine fünfte Sinterschicht auf.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Leistungsmoduls ist das Leistungsmodul mit einer Kühlfläche über eine dritte Sinterverbindung, eine Lotverbindung oder eine Klebeverbindung verbunden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsmöglichkeit des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Leistungsmoduls ist der Multifunktionsrahmen in Z-Richtung gesehen oberhalb oder unterhalb des Leistungsmoduls angeordnet.
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In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsmöglichkeit des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Leistungsmoduls sind im Multifunktionsrahmen stromführende Bauteile, insbesondere eine T+-Brücke und eine T- -Brücke übereinander- oder nebeneinanderliegend ausgebildet, derart, dass eine nieder-induktive Anbindung ausgebildet ist.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Leistungsmoduls weist ein bestückter Multifunktionsrahmen von einer Moldmasse umschlossen ist, eine oder mehrere Zugangsöffnungen auf.
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Unter einem bestückten Multifunktionsrahmen wird eine Baueinheit im Sinne der Erfindung verstanden, die eine Vielzahl von elektronischen, mechanischen oder anderen funktionellen Komponenten aufweist, um in Verbindung mit dem Leistungsmodul mehrere Aufgaben oder Funktionen in einem System zu erfüllen. Ein solcher bestückte Multifunktionsrahmen kann beispielsweise für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet sein. Dazu gehört eine Auswahl von Komponenten, die auf dem Rahmen montiert und befestigt sind, um eine multifunktionale Leistung zu ermöglichen. Die multifunktionale Leistung bezieht sich auf ein System, eine technologische Anwendung oder ein Gerät, mit dem mehrere verschiedene Funktionen oder Aufgaben in einem einzigen, multifunktional ausgestatteten Rahmen, nämlich bestückten Multifunktionsrahmen, erfüllt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Leistungsmoduls weist ein bestücktes Leistungsmodul, welches von einer Moldmasse umschlossen ist, eine oder mehrere Zugangsöffnungen auf.
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Ein bestücktes Leistungsmodul ist beispielsweise ein Leistungsmodul, das sämtliche Komponenten umfasst, wie beispielsweise Leiterplatten oder Substrate, auf denen eine Vielzahl von elektronischen Bauelementen positioniert und befestigt sind. Diese Komponenten können beispielsweise Widerstände, Kondensatoren, Transistoren, integrierte Schaltungen und andere Bauelemente umfassen, die erforderlich sind, um eine bestimmte Leistung oder Funktion entsprechend den Anforderungen des elektronischen Systems des Leistungsmoduls zu erreichen.
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Die insbesondere die Halbleiterbauelemente umgebende Moldmasse kann deren Schutz gegen Umwelteinflüsse wie Temperatur, Vibration, Flüssigkeitsbenetzung und dergleichen wirksam verbessern.
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Vorteile der Erfindung
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Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausführungsform eines Leistungsmoduls mit einer ersten Sinterverbindung kann eine effiziente elektrische Verbindung zwischen den Halbleiterbauelementen erreicht werden. Dabei zeichnet sich die erste Sinterverbindung beispielsweise durch eine effiziente Wärmeableitung sowie eine optimale Stromtragfähigkeit aus, was zu einer effizienten Leistungsübertragung führt, indem eine übermäßige Erwärmung der elektrischen Verbindung vermieden wird. Weiterhin kann durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausführungsform des Leistungsmoduls mit erster Sinterverbindung im Gegensatz zum Stand der Technik ein kompaktes Design des Leistungsmoduls erreicht werden, denn durch die Sinterverbindung elektronischer Komponenten ist eine gezielte Platzierung und Einbindung von Bauelementen, wie beispielsweise Halbleiterbauelementen, bei gleichzeitiger Reduzierung des Bauraums realisierbar. Des Weiteren zeichnet sich die Sinterverbindung durch eine Festigkeit und Robustheit gegenüber thermomechanische Schwankungen, Vibrationen und anderen Umwelteinflüssen aus. Ferner kann durch die erfindungsgemäße elektrische Verbindung, nämlich die erste Sinterverbindung, eine optimierte Kühlstruktur geschaffen werden, wodurch beispielsweise eine optimale Kühlung von Halbleiterbauelementen ermöglicht wird. Des Weiteren weist die erste Sinterverbindung gegenüber beispielsweise einer Lotverbindung eine höhere Betriebstemperaturbeständigkeit auf, wodurch eine erfindungsgemäß ausgeführte Anwendung von Leistungsmodulen in der Leistungselektronik in Hochtemperaturumgebungen effizient einsetzbar ist. Darüber hinaus zeichnet sich die erste Sinterverbindung durch ein vermindertes Fehlerbildungsrisiko von typischen Defekten wie beispielsweise Rissbildungen oder Kaltlotstellen im Vergleich zu einer Lotverbindung sowie durch eine verbesserte Langzeitstabilität aus, durch die eine elektrische Eigenschaft der Verbindung über einen längeren Zeitraum hinweg konstant bleibt, wodurch eine höhere Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Leistungsmoduls in vorteilhafter Weise durch eine erste Sinterverbindung der elektrischen Verbindung erreicht wird.
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Vorteilhafterweise lassen sich bei der erfindungsgemäßen Lösung die externen Kontaktbereiche des Leistungsmoduls in einen in Z-Richtung versetzt dazu angeordneten Multifunktionsrahmen verlagern. Entsprechend der erfindungsgemäßen Lösung kann die Unterseite des Leistungsmoduls in vorteilhafter Weise wahlweise durch eine flächige Sinterverbindung oder durch eine flächige Lotverbindung oder durch eine flächige Klebeverbindung mit der Oberseite einer Kühlfläche verbunden werden. Sämtliche Ausführungsvarianten haben dabei den Vorteil einer flächigen Kontaktverbindung, wodurch die im Betriebszustand der Halbleiterbauelemente des Leistungsmoduls auftretende Verlustleistungswärme zuverlässig abgeführt werden kann und eine thermische Überlastung des Leistungsmoduls vermieden wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine Draufsicht auf einen ersten Schaltungsträger eines Leistungsmoduls aus einem Trägersubstrat und einer Anordnungsmöglichkeit von Halbleiterbauelementen,
- 2 eine Draufsicht auf ein Leistungsmodul mit voneinander getrennter Kühl- und Layoutfläche mit seitlich angeordneten Bereichen für Einpresspins,
- 3 eine Anordnung aus einem auf einer Kühlfläche aufgenommenen Leistungsmodul und in Z-Richtung darüberlegend angeordnetem Multiunktionsrahmen,
- 4 eine Draufsicht auf die Anordnung der in den Multifunktionsrahmen aufgenommenen Komponenten,
- 5 eine vergrößerte Darstellung der ersten Sinterverbindung und
- 6 eine vergrößerte Darstellung der zweiten Sinterverbindung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
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1 zeigt eine Draufsicht auf ein Leistungsmodul 12, insbesondere auf dessen Schaltungsträger 14.
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Der Draufsicht gemäß 1 ist zu entnehmen, dass ein Trägersubstrat 40 des Schaltungsträgers 14 mit einer Anzahl von Leiterstrukturen 18, 20A, 20B, 22 versehen ist. Der Schaltungsträger 14 erstreckt sich in einer X, Y-Ebene 10, wobei der Schaltungsträger 14 mit einer elektrischen Isolationsschicht 16 ausgebildet ist. Auf dieser befindet sich, durch kanalförmige Unterbrechungen voneinander getrennt, eine erste Leiterstruktur 18, die einen externen Kontaktbereich 18.2 aufweist. Ferner befinden sich symmetrisch zu einer Mittellängsachse 24 des Leistungsmoduls 12 zweite Leiterstrukturen 20A, 20B einander gegenüberliegend auf dem ersten Schaltungsträger 14. Jede der beiden zweiten Leiterstrukturen 20A, 20B umfasst einen externen Kontaktbereich 20A.2, 20B.2. Schließlich ist auf dem Schaltungsträger 14 beziehungsweise auf dessen elektrischer Isolationsschicht 16 eine dritte Leiterstruktur 22 aufgebracht, die mindestens einen externen Kontaktbereich 22.2 aufweist.
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Die genannten Leiterstrukturen 18, 20A, 20B, 22 sind elektrisch voneinander getrennt und im Wesentlichen symmetrisch zur Mittellängsachse 24 auf den Schaltungsträger 14 aufgebracht. Eine aktive Fläche ist mit Position 36 bezeichnet, eine diese umgebende Layoutfläche zur Stromführung ist mit Bezugszeichen 38 bezeichnet. Als Trägersubstrat 40 des Schaltungsträgers 14 wird vorteilhafterweise AMB (Active Metal Brazing, (OFC (Oxygen-free Copper)/Si3N4/OFC)) gewählt.
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Die Darstellung gemäß 2 zeigt eine Draufsicht auf das Leistungsmodul 12. In dieser schematischen Darstellung sind auf aktiven Flächen 36 Halbleiterbauelemente 42 angeordnet, bei denen es sich beispielsweise um Transistoren, MOSFETs, IGBTs, Dioden oder andere Halbleiterbauelemente handeln kann, die als Halbleiterschalter eingesetzt werden können. Aus 2 ist ersichtlich, dass auf den aktiven Flächen 36 eine erste Gruppe 64 von Halbleiterbauelementen 42 aufgenommen ist. Die einzelnen Halbleiterbauelemente 42 können beispielsweise als MOSFETs ausgebildet sein und weisen an ihren Außenseiten Steueranschlüsse 34 auf, über die eine nicht näher dargestellte Ansteuerung der einzelnen Halbleiterbauelemente 42 der ersten Gruppe 64 von Halbleiterbauelementen 42 erfolgen kann. Analog zur ersten Gruppe 64 ist eine zweite Gruppe 66 von Halbleiterbauelementen 42 angeordnet, bei denen es sich ebenfalls um MOSFETs handeln kann, an deren äußerem Bereich jeweils Steueranschlüsse 34 ausgebildet sind. Eine Anordnung der Halbleiterbauelemente 42 in Gruppen 64, 66 ist nicht zwingend erforderlich, diese können entsprechend der Skalierung auch einzeln, also nicht in Gruppen angeordnet sein. Über die Steueranschlüsse 34 können die Halbleiterbauelemente 42 der zweiten Gruppe 66 von Halbleiterbauelementen von außen angesteuert werden, was in der Darstellung gemäß 2 jedoch nicht näher gezeigt ist.
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Ferner ist der Draufsicht gemäß 2 zu entnehmen, dass in der in 2 dargestellten X, Y-Ebene 10 an den Längsseiten des Schaltungsträgers 14 in Gestalt eines Trägersubstrats 40 Bereiche vorgesehen sind, in denen Einpresspins 76 - 94 in die Zeichenebene gemäß 2 hervorstehen. Im Einzelnen handelt es sich um erste und zweite Einpresspins 76, 78 sowie um dritte und vierte Einpresspins 80, 82 sowie, einander gegenüberliegend angeordnet, um fünfte und sechste Einpresspins 84, 86. Im Bereich der gegenüberliegenden Stirnseite des Schaltungsträgers 14 sind siebte und achte Einpresspins 88, 90 vorgesehen sowie neunte und zehnte Einpresspins 92, 94.
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Die Seitenansicht gemäß 3 zeigt, dass ein hier von außen dargestelltes Leistungsmodul 12 mit seiner Unterseite 120 auf einer Kühlfläche 106 aufgenommen ist. In Z-Richtung 54 gesehen befindet sich oberhalb des Leistungsmoduls 12 ein Multifunktionsrahmen 50. An der Oberseite des in 3 von der Seite dargestellten Multifunktionsrahmens 50 ragen die einzelnen Einpresspins 76, 78, 80, 82, 84, 86, 88, 90, 92, 94 - hier in einer Zeichenebene liegend - in vertikaler Richtung nach oben. Über die Einpresspins 76 bis 94 können die innerhalb des Multifunktionsrahmens 50 beziehungsweise des darunter angeordneten Leistungsmoduls 12 angeordneten Bauteile auf robuste und einfache Weise elektrisch kontaktiert werden. Aus der Darstellung gemäß 3 geht ferner hervor, dass der Multifunktionsrahmen 50 eine erste Ebene 60 bildet, während das in diesem Fall darunter angeordnete Leistungsmodul 12 eine zweite Ebene 62 bildet. Ebenso könnte der Multifunktionsrahmen 50 in Abwandlung der Darstellung gemäß 3 in Z-Richtung 54 gesehen oberhalb des Leistungsmoduls 12 angeordnet sein. Darüber hinaus kann es sich beispielsweise bei dem Multifunktionsrahmen 50 um einen bestückten Multifunktionsrahmen 56 und bei dem Leistungsmodul 12 um ein bestücktes Leistungsmodul 58 handeln.
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Gemäß 4 ist im Multifunktionsrahmen 50 oberhalb des Leistungsmoduls 12 eine T+-Brücke 134 (erste Kontaktfläche 68) aufgenommen. Die die T+ -Brücke 134 umgebenden Einpresspins 76, 78, 80, 84 sind derart angeordnet, dass diese unterhalb der T+ -Brücke 134, vorzugsweise auf einem Boden 96 des Leistungsmoduls 12, einzeln oder in Gruppen 64, 66 angeordnete Halbleiterbauelemente 42 elektrisch kontaktieren. Die auf dem Boden 96 des Leistungsmoduls 12 angeordneten Halbleiterbauelemente 42 sind Halbleiterbauelemente 42, wie beispielsweise MOSFETs, IGBTs, Dioden, die beispielsweise als Halbleiterschalter dienen.
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In der Anordnung gemäß 4 ist beispielsweise eine in Draufsicht dargestellte T- -Brücke 138 (zweite Kontaktfläche 70) über unmittelbar mit dieser verbundene Einpresspins 88, 90 elektrisch kontaktiert. Im Bereich der T- -Brücke 138 (zweite Kontaktfläche 70) gemäß der Darstellung in 4 sind ferner neunte und zehnte Einpresspins 92, 94 vorgesehen, über welche unterhalb der T- -Brücke 138 (zweite Kontaktfläche 70) einzeln oder in Gruppen 64, 66 angeordnete Halbleiterbauelemente 42 elektrisch kontaktierbar sind. 4 zeigt ferner die von der T+ -Brücke 134 nach unten abgehenden Kontaktstreifen 142. In 5 befinden sich in der Phasenbrücke 136 und in der T- -Brücke 138 Kompensationsöffnungen 148.
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5 zeigt eine vergrößerte Darstellung der ersten Sinterverbindung 130.
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Die in 5 gezeigte erste Sinterverbindung 130 weist eine erste Sinterschicht 122 auf, mit der ein Halbleiterbauelement 42 mit dem Boden 96 des Leistungsmoduls 12 verbunden ist. Ferner weist die erste Sinterverbindung 130 eine zweite Sinterschicht 124 auf, mit der das Halbleiterbauelement 42 mit einem ersten Spacer 100.1 verbunden ist, und eine dritte Sinterschicht 126, die den ersten Spacer 100.1 mit einem Kontaktstreifen 142 des Multifunktionsrahmens 50 verbindet, so dass die Wärme der Kontaktstreifen 142 über die dritte Sinterverbindung 133 oder die Lotverbindung 110 oder die Klebeverbindung 114 durch den Boden96 an die Kühlfläche 106 abgeführt werden kann. Durch die in 5 gezeigte erste Sinterverbindung 130 wird in vorteilhafter Weise eine effiziente Wärmeableitung und elektrische Zuverlässigkeit gewährleistet. Dabei sind beispielsweise die erste, die zweite und die dritte Sinterschicht 122, 124, 126 der ersten Sinterverbindung 130 unter Verwendung von leitfähigen Metallpulvern als Sintermaterial wie Silber oder Kupfer ausgebildet, wobei durch die erfindungsgemäße erste Sinterverbindung 130 mit dem elektrisch leitfähigen Material eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit erreicht wird. Beispielsweise können die erste, die zweite und die dritte Sinterschicht 122, 124, 126 der ersten Sinterverbindung 130 durch Auftragen des elektrisch leitfähigen Metallpulvers auf eine Oberfläche der miteinander zu verbindenden Komponenten des Leistungsmoduls 12 oder des Multifunktionsrahmens 50 aufgebracht werden. Weiterhin können beispielsweise durch kontrolliertes Erhitzen auf eine geeignete Temperatur gesinterte Partikel des Sintermaterials, nämlich Metallpulver, miteinander und mit den Oberflächen verschmolzen werden, wodurch eine feste und thermische Verbindung entsteht.
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Die in 5 dargestellte Verbindung des Bodens 96 des Leistungsmoduls 12 mit der Kühlfläche 106 kann variabel durch eine Lotverbindung 110, eine Klebeverbindung 114 oder eine dritte Sinterverbindung 133 erfolgen. Dabei zeichnen sich sämtliche Verbindungen des Bodens 96 des Leistungsmoduls 12 mit der Kühlfläche 106 durch eine effiziente Wärmeleitfähigkeit der durch den Boden 96 des Leistungsmoduls 12 abgeführten Wärme des Kontaktstreifens 142 aus. Diese Anbindungsmöglichkeiten bieten ferner eine optimale Anpassung an die Toleranzen der mit einer Kühlfläche 106 zu kontaktierenden Oberfläche des Leistungsmoduls 12, da eine gleichmäßige flächige Kontaktierung durch die in 6 dargestellten Anbindungsmöglichkeiten gegeben wird
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6 zeigt eine vergrößerte Darstellung der zweiten Sinterverbindung 132.
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Die in 6 dargestellte zweite Sinterverbindung 132 umfasst die-fünfte Sinterschicht 129, mit der ein zweiter Spacer 100.2 mit der Unterseite der Phasenbrücke 136 verbunden ist und die vierte Sinterschicht 128, mit der der zweite Spacer 100.2 mit dem Boden 96 des Leistungsmodul 12 verbunden ist. Der zweite Spacer 100.2 befindet sich auf dem Boden 96 des Leistungsmoduls 12, so dass die Wärme der Phasenbrücke 136 durch den Boden 96 über die dritte Sinterverbindung 133, beziehungsweise die Lotverbindung 110 oder Klebeverbindung 114 an die Kühlfläche 106 abgeführt werden kann.
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Durch die in 6 gezeigte zweite Sinterverbindung 132 wird in vorteilhafter Weise eine effiziente Wärmeableitung und elektrische Zuverlässigkeit gewährleistet. Dabei sind beispielsweise die vierte und die fünfte Sinterschicht 128, 129 der zweiten Sinterverbindung 132 unter Verwendung von leitfähigen Metallpulvern als Sintermaterial wie Silber oder Kupfer ausgebildet, wobei durch die erfindungsgemäße zweite Sinterverbindung 132 mit dem elektrisch leitfähigen Material eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit erreicht wird. Beispielsweise können die vierte und die fünfte Sinterschicht 128, 129 der zweiten Sinterverbindung 132 durch Auftragen des elektrisch leitfähigen Metallpulvers auf eine Oberfläche der miteinander zu verbindenden Komponenten des Leistungsmoduls 12 oder des Multifunktionsrahmens 50, wie beispielsweise der Phasenbrücke 136 und des die vierte Sinterschicht 128 bildenden ersten Spacer 100.1, aufgebracht werden. Weiterhin können beispielsweise durch kontrolliertes Erhitzen auf eine geeignete Temperatur gesinterte Partikel des Sintermaterials, nämlich Metallpulver, miteinander und mit den Oberflächen verschmolzen werden, wodurch eine feste und thermische Verbindung entsteht.
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Die in 6 dargestellte Verbindung des Bodens 96 des Leistungsmoduls 12 mit der Kühlfläche 106 kann variabel durch eine Lotverbindung 110, eine Klebeverbindung 114 oder eine dritte Sinterverbindung 133 erfolgen. Dabei zeichnen sich sämtliche Verbindungen des Bodens 96 des Leistungsmoduls 12 mit der Kühlfläche 106 durch eine effiziente Wärmeleitfähigkeit der durch den Boden 96 des Leistungsmoduls 12 abgeführten Wärme der Phasenbrücke 136 aus. Diese Anbindungsmöglichkeiten bieten ferner eine optimale Anpassung an die Toleranzen der mit einer Kühlfläche 106 zu kontaktierenden Oberfläche des Leistungsmoduls 12, da eine gleichmäßige flächige Kontaktierung durch die in 6 dargestellten Anbindungsmöglichkeiten gegeben wird.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 11 2017 004 390 T5 [0002]
- DE 10 2014 219 998 B4 [0003]
- EP 2 418 925 B1 [0004]