DE102024202611A1

DE102024202611A1 - Power module with multifunctional frame

Info

Publication number: DE102024202611A1
Application number: DE102024202611.5A
Authority: DE
Inventors: Irfan Aydogmus
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2024-03-20
Filing date: 2024-03-20
Publication date: 2025-09-25

Abstract

Leistungsmodul (12) mit einem Schaltungsträger (14), der ein Trägersubstrat (40) und eine elektrische Isolationsschicht (16) umfasst, wobei der Schaltungsträger (14) eine erste Leiterstruktur (18) mit einem externen Kontaktbereich (18.2) und mindestens eine zweite Leiterstruktur (20A, 20B) mit mindestens einem externen Kontaktbereich (20A.2, 20B.2) und eine weitere, dritte Leiterstruktur (22), die mindestens einen externen Kontaktbereich (22.2) umfasst, aufweist, mit einzeln oder in Gruppen (64, 66) angeordneten Halbleiterbauelementen (42), dadurch gekennzeichnet, dass dem Leistungsmodul (12) ein Multifunktionsrahmen (50) umfassend einer Anzahl von Leiterplatten (100, 102, 104) zugeordnet ist, wobei die Gruppen (64, 66) von Halbleiterbauelementen (42) in einer ersten Ebene (60) angeordnet sind, die von einer zweiten Ebene (62) im Multifunktionsrahmen (50) räumlich getrennt ist und die Halbleiterbauelemente (42) unter Einbringung mindestens eines ersten Federkontakts (108) untereinander elektrisch verbunden sind. Power module (12) with a circuit carrier (14) comprising a carrier substrate (40) and an electrical insulation layer (16), wherein the circuit carrier (14) has a first conductor structure (18) with an external contact region (18.2) and at least one second conductor structure (20A, 20B) with at least one external contact region (20A.2, 20B.2) and a further, third conductor structure (22) comprising at least one external contact region (22.2), with semiconductor components (42) arranged individually or in groups (64, 66), characterized in that a multifunctional frame (50) comprising a number of printed circuit boards (100, 102, 104) is assigned to the power module (12), wherein the groups (64, 66) of semiconductor components (42) are arranged in a first plane (60) which is spatially separated from a second plane (62) in the multifunctional frame (50) and the Semiconductor components (42) are electrically connected to one another by introducing at least one first spring contact (108).

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft 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 mit mindestens einem externen Kontaktbereich auf.The invention relates to a power module with a circuit carrier comprising a carrier substrate and an electrical insulation layer. The circuit carrier has a first conductor structure with an external contact area, at least one second conductor structure with at least one external contact area, and a further third conductor structure with at least one external contact area.

Stand der TechnikState of the art

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.From the DE 11 2017 004 390 T5 A power module is known which has the following features: an insulating substrate having a front side to which a power semiconductor element is attached; a base plate connected to a back side of the insulating substrate; a housing which is attached to the base plate and surrounds the insulating substrate; a cover which is attached to the housing and forms a sealed area; and a silicone gel which serves as a filling element which fills the entire sealed area and has an internal stress which acts as a compressive stress.

Aus der DE 10 2014 219 998 B4 ist ein Leistungsmodul, insbesondere zur Bereitstellung eines Phasenstroms 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.From the DE 10 2014 219 998 B4 A power module is known, in particular for providing a phase current for an electric motor. The power module comprises a circuit carrier with a surface, at least two first contact surfaces on the surface, and at least two first power transistors, each of which has a ground contact surface. A first power transistor of the at least two first power transistors is arranged directly on one of the first contact surfaces and is electrically conductively connected to the respective first contact surface via its ground contact surface. In addition, the power module comprises a second contact surface on the surface and at least two second power transistors, each of which has a ground contact surface. The at least two second power transistors are arranged directly on the second contact surface and are electrically conductively connected to the second contact surface via their respective ground contact surfaces. Furthermore, the power module comprises at least two third contact areas on the surface, wherein the at least two second power transistors each have a further contact area on their sides facing away from the surface of the circuit carrier, and a second power transistor of the at least two second power transistors is electrically conductively connected to one of the at least two third contact areas via its further contact area. The at least two first contact areas and the at least two third contact areas are arranged alternately one after the other in a longitudinal direction of the power module, and the second contact area is arranged adjacent to the at least two first contact areas and the at least two third contact areas, wherein the second contact area has at least two contact regions, one of the at least two contact regions being located adjacent to each of the at least two first power transistors. The at least two first power transistors each have a further contact area on their sides facing away from the surface of the circuit carrier, and a first power transistor of the at least two first power transistors is electrically conductively connected to the adjacent contact region of the at least two contact regions of the second contact area via its further contact area. Here, the at least two contact regions of the second contact surface and the at least two second power transistors are arranged alternately one after the other in the longitudinal direction.

Aus der WO 2022 037 835 A1 ist ein Leistungsmodul bekannt, bei dem ein Kollektorkontakt, der auf einer dem Substrat abgewandten Seite eines IGB'T angeordnet ist, mit Verbindungsmitteln verbunden ist, die dort beispielhaft als Federkontakte ausgebildet sind.From the WO 2022 037 835 A1 A power module is known in which a collector contact, which is arranged on a side of an IGB'T facing away from the substrate, is connected to connecting means which are designed there, for example, as spring contacts.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Leistungsmodul mit einem Schaltungsträger, 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, dadurch gekennzeichnet, dass dem Leistungsmodul ein Multifunktionsrahmen umfassend einer Anzahl von Leiterplatten und eine zugeordnet ist, wobei die Gruppen von Halbleiterbauelementen in einer ersten Ebene angeordnet sind, die von einer zweiten Ebene im Multifunktionsrahmen räumlich getrennt ist und die Halbleiterbauelemente unter Einbringung mindestens eines ersten Federkontakts untereinander elektrisch verbunden sind.Power module with a circuit carrier which comprises a carrier substrate and an electrical insulation layer, wherein the circuit carrier has a first conductor structure with an external contact region and at least one second conductor structure with at least one external contact region and a further, third conductor structure which comprises at least one external contact region, with semiconductor components arranged individually or in groups, characterized in that a multifunctional frame comprising a number of printed circuit boards and a is assigned to the power module, wherein the groups of semiconductor components are arranged in a first level which is spatially separated from a second level in the multifunctional frame and the semiconductor components are electrically connected to one another by introducing at least one first spring contact.

Eine erfindungsgemäß in den Multifunktionsrahmen integrierte Komponente ist eine Leiterplatte, auch PCB für „Printed Circuit Board“ genannt. Zur Verbindung der elektronischen Komponenten untereinander besitzt die Leiterplatte beispielsweise Durchbrüche und ein Isoliermaterial, das beispielsweise mit Kupferleiterbahnen beschichtet ist. Die Vorteile, die sich aus dem Einsatz von Leiterplatten in Leistungsmodulen ergeben, sind vielfältig. In erster Linie ermöglicht die kompakte und strukturierte Anordnung auf der Leiterplatte eine effiziente Nutzung des zur Verfügung stehenden Platzes und vermeidet ein unnötiges Verheddern von Drähten. Dies führt zu einer besseren elektrischen Leistung und einem effizienteren Gesamtdesign. Ein weiterer Vorteil ist die Zuverlässigkeit der Verbindungen. Die auf der Leiterplatte angebrachten Leiterbahnen gewährleisten eine stabile und konsistente elektrische Verbindung zwischen den verschiedenen Komponenten des Leistungsmoduls und dem Multifunktionsrahmen. Das reduziert die Störanfälligkeit der Verbindungen und erhöht damit die Systemzuverlässigkeit insgesamt. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung von Leiterplatten den Einsatz automatisierter Fertigungstechnologien, was die Großserienproduktion von Leistungsmodulen erleichtert. Durch den Einsatz moderner Fertigungsverfahren können Leiterplatten kostengünstig und präzise hergestellt werden. Über so genannte Federkontakte wird die Verbindung zwischen der Leiterplatte und den Komponenten des Leistungsmoduls, wie zum Beispiel den Halbleiterbauelementen, hergestellt.One component integrated into the multifunctional frame according to the invention is a printed circuit board, also called a PCB for "Printed Circuit Board." To connect the electronic components to each other, the circuit board has, for example, Through-holes and an insulating material coated with copper conductor tracks, for example. The advantages of using printed circuit boards in power modules are manifold. First and foremost, the compact and structured arrangement on the printed circuit board enables efficient use of the available space and avoids unnecessary tangling of wires. This leads to better electrical performance and a more efficient overall design. Another advantage is the reliability of the connections. The conductor tracks applied to the printed circuit board ensure a stable and consistent electrical connection between the various components of the power module and the multifunctional frame. This reduces the susceptibility of the connections to failure and thus increases overall system reliability. Furthermore, the use of printed circuit boards enables the use of automated manufacturing technologies, which facilitates the large-scale production of power modules. Through the use of modern manufacturing processes, printed circuit boards can be manufactured cost-effectively and precisely. The connection between the printed circuit board and the components of the power module, such as the semiconductor devices, is established via so-called spring contacts.

Ein Federkontakt, auch Federstift oder Federkontakt genannt, ist im Sinne dieser Erfindung ein elektrischer Verbinder, der in elektronischen Anwendungen zur Herstellung einer zuverlässigen elektrischen Verbindung verwendet wird. Typischerweise weisen Federkontakte einem elastischen Metallbauteil auf, beispielsweise einer Feder, die über einen gewissen Grad an Flexibilität verfügt. Die Hauptaufgabe von Federkontakten ist eine elektrische Verbindung zwischen zwei miteinander verbundenen Komponenten herzustellen. Das ultimative Ziel von Federkontakten ist die Herstellung einer Verbindung, die sowohl sicher als auch anpassungsfähig ist. Durch die Federkraft werden die Kontakte auf die Kontaktflächen gedrückt, wodurch eine zuverlässige elektrische Verbindung entsteht. Dies erweist sich als äußerst vorteilhaft und praktisch in Situationen, in denen die Möglichkeit von Vibrationen, Wärmeausdehnung oder anderen Bewegungen erfolgt, die eine starre Verbindungen stören. Federkontakte können verschiedene Formen annehmen, einschließlich Stifte, Lamellen oder andere flexible Strukturen. Aufgrund ihrer elastischen Natur sind sie in der Lage, mechanischen Beanspruchungen standzuhalten.A spring contact, also called a spring pin or spring contact, is an electrical connector used in electronic applications to establish a reliable electrical connection. Typically, spring contacts comprise a resilient metal component, such as a spring, that possesses a certain degree of flexibility. The primary function of spring contacts is to establish an electrical connection between two interconnected components. The ultimate goal of spring contacts is to create a connection that is both secure and conformable. The spring force presses the contacts onto the contact surfaces, creating a reliable electrical connection. This proves extremely advantageous and practical in situations where there is a possibility of vibration, thermal expansion, or other movement that could disrupt rigid connections. Spring contacts can take various forms, including pins, blades, or other flexible structures. Due to their resilient nature, they are able to withstand mechanical stress.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Leistungsmoduls sind die Halbleiterbauelemente auf einem Boden des Leistungsmoduls einzeln oder in Gruppen angeordnet.In a further advantageous embodiment of the power module proposed according to the invention, the semiconductor components are arranged individually or in groups on a base of the power module.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Leistungsmoduls ist das Leistungsmodul mit einer Kühlfläche entweder über eine Klebeverbindung eine Lotverbindung oder eine Sinterverbindung verbunden.In a further advantageous embodiment of the power module proposed according to the invention, the power module is connected to a cooling surface either via an adhesive connection, a solder connection or a sintered connection.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Leistungsmoduls ist der Multifunktionsrahmen in Z-Richtung gesehen oberhalb oder unterhalb des Leistungsmoduls angeordnet ist.In a further advantageous embodiment of the power module proposed according to the invention, the multifunctional frame is arranged above or below the power module as seen in the Z direction.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung 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.In a further advantageous embodiment of the power module proposed according to the invention, current-carrying components, in particular a T+ bridge and a T- bridge, are formed one above the other or next to each other in the multifunctional frame in such a way that a low-inductive connection is formed.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Leistungsmoduls weist der Federkontakt einen ersten Kolben, einen zweiten Kolben, eine Hülse und eine Federstruktur auf, wobei die Federstruktur aus einem elastischen Material gebildet ist.In a further advantageous embodiment of the power module proposed according to the invention, the spring contact has a first piston, a second piston, a sleeve and a spring structure, wherein the spring structure is formed from an elastic material.

Ein elastisches Material (auch Federmaterial genannt) ist eine elastische Struktur, die unter mechanischer Belastung gedehnt oder gebogen wird und anschließend wieder in ihre ursprüngliche Form zurückkehrt. Diese Art von elastischem Material wird gewöhnlich als eine Feder oder ein federndes Element eines Federkontakts bezeichnet. Solche Federn weisen eine Vielzahl von Formen auf, beispielsweise spiralförmige, konische oder andere, und dienen zur Aufnahme von Kräften, zur Dämpfung von Spannungen oder zur Ermöglichung von Bewegungen. Diese Federn sind mit einer elastischen Metallkomponente ausgestattet, die es ihnen ermöglicht, sich während des Betriebs zu verformen und anschließend wieder in ihre ursprüngliche Form zurückzukehren. Andere Beispiele sind Blattfedern, die aus dünnen, flachen, oft mehrfach gefalteten Metallstreifen gebildet werden.An elastic material (also called a spring material) is an elastic structure that stretches or bends under mechanical stress and then returns to its original shape. This type of elastic material is commonly referred to as a spring or a resilient element of a spring contact. Such springs have a variety of shapes, such as spiral, conical, or others, and are used to absorb forces, dampen stress, or enable movement. These springs are equipped with an elastic metal component that allows them to deform during operation and then return to their original shape. Other examples are leaf springs, which are formed from thin, flat, often repeatedly folded metal strips.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Leistungsmoduls weist der eine oder die mehreren Federkontakte eine unterschiedliche und/oder gleiche Formstruktur auf.In a further advantageous embodiment of the power module proposed according to the invention, the one or more spring contacts have a different and/or identical shape structure.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Leistungsmoduls ist/sind der eine oder die mehreren Federkontakte durch eine zweite Lotverbindung mit dem Halbleiterbauelement verbunden.In a further advantageous embodiment of the power module proposed according to the invention, the one or more spring contacts is/are connected to the semiconductor component by a second solder connection.

Eine bewährte elektronische Verbindungstechnik, die eine einwandfreie elektrische Leitfähigkeit gewährleistet, ist eine Lötverbindung der Federkontakte mit dem Leistungsmodul. Damit wird eine zuverlässige Signalübertragung vom Leistungsmodul zur Leiterplatte sichergestellt. Das Löten bietet darüber hinaus eine kostengünstige Fertigungsmethode und eine kompakte Bauweise, was insbesondere bei beengten Platzverhältnissen von Vorteil ist. Aufgrund der thermischen Beständigkeit von Lotverbindungen ist eine zuverlässige Leistung in Umgebungen mit schwankenden Temperaturen gewährleistet.A proven electronic connection technology that ensures perfect electrical conductivity A soldered connection between the spring contacts and the power module ensures reliability. This ensures reliable signal transmission from the power module to the circuit board. Soldering also offers a cost-effective manufacturing method and a compact design, which is particularly advantageous in confined spaces. The thermal stability of soldered connections ensures reliable performance in environments with fluctuating temperatures.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Leistungsmoduls wird/werden der eine oder die mehreren Federkontakte durch eine auf den Multifunktionsrahmen wirkende Kraft F gehalten.In a further advantageous embodiment of the power module proposed according to the invention, the one or more spring contacts are held by a force F acting on the multifunctional frame.

Denkbar ist alternativ zu der der Lotverbindung oder der auf den Multifunktionsrahmen wirkenden Kraft F auch eine Befestigung des einen oder der mehreren Federkontakte an dem Leistungsmodul durch ein Niederhaltesystem.As an alternative to the solder connection or the force F acting on the multifunctional frame, it is also conceivable to attach one or more spring contacts to the power module by means of a hold-down system.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Leistungsmoduls weist der Multifunktionsrahmen eine Anzahl von Durchgangsöffnungen auf, wobei die Durchgangsöffnungen derart ausgebildet sind, dass die Federkontakte hindurchführbar sind.In a further advantageous embodiment of the power module proposed according to the invention, the multifunctional frame has a number of through-openings, wherein the through-openings are designed such that the spring contacts can be guided through.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Bei dem erfindungsgemäßen Leistungsmodul sind Multifunktionsrahmen und Leistungsmodul voneinander getrennt und im Wesentlichen über Federkontakte elektrisch kontaktiert. Vorzugsweise erstreckt sich die eine oder mehrere stromführende Leiterplatten in einem Multifunktionsrahmen, der oberhalb oder unterhalb des Leistungsmoduls angeordnet sein kann, wohingegen sich die auf der Bodenfläche des Leistungsmoduls einzeln oder in Gruppen angeordneten Halbleiterbauelemente im Leistungsmodul befinden. Das Leistungsmodul wird durch die Kühlfläche gekühlt. Die Position der Kühlfläche ist so festgelegt, dass die Kühlfläche immer thermisch mit der Unterseite des Leistungsmoduls verbunden ist, wo die größten Wärmeverluste auftreten.In the power module according to the invention, the multifunctional frame and the power module are separated from one another and electrically connected essentially via spring contacts. Preferably, the one or more current-carrying circuit boards extend within a multifunctional frame, which can be arranged above or below the power module, whereas the semiconductor components arranged individually or in groups on the base surface of the power module are located within the power module. The power module is cooled by the cooling surface. The position of the cooling surface is determined such that the cooling surface is always thermally connected to the underside of the power module, where the greatest heat losses occur.

Durch die in der Erfindung vorgeschlagene Entkopplung der ersten und zweiten Ebene innerhalb des Leistungsmoduls und des Multifunktionsrahmens wird eine kompakte Bauweise des Leistungsmoduls ermöglicht. Durch die gewählte Anordnung dieser beiden Funktionsschichten mit den Halbleiterbauelementen auf der ersten Ebene und den leistungsführenden Komponenten auf der zweiten Ebene ist zudem ein signifikanter Produktivitätsgewinn zu erzielen. Durch diese Anordnung wird eine präzisere Verarbeitung mit verbesserten Toleranzen ermöglicht. Durch die Reduzierung der Komplexität erhöht sich schließlich die Lebensdauer des Leistungsmoduls. Darüber hinaus werden die Halbleiterbauelemente der ersten Ebene mit den stromführenden Komponenten der zweiten Ebene verbunden, um eine robuste elektrische Leitfähigkeit zu erreichen.The decoupling of the first and second levels within the power module and the multifunctional frame proposed in the invention enables a compact design of the power module. The selected arrangement of these two functional layers, with the semiconductor components on the first level and the power-carrying components on the second level, also results in a significant productivity gain. This arrangement enables more precise processing with improved tolerances. Ultimately, the reduced complexity increases the service life of the power module. Furthermore, the semiconductor components of the first level are connected to the current-carrying components of the second level to achieve robust electrical conductivity.

Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Federkontakt für die elektrische Verbindung des Leistungsmoduls mit dem Multifunktionsrahmen, welches aus einer Hülse und zwei beweglichen Kolben gebildet wird, die über eine Feder miteinander gekoppelt sind, bietet eine Vielzahl von Vorteilen für die elektrische Verbindung. Dank der vorteilhaften Konstruktion ist eine gleichmäßige Druckverteilung über die Kontaktflächen der Kolben gewährleistet, was zu einer Minimierung von Hotspots und somit zu einer stabilen elektrischen Verbindung führt. Diese Ausführung trägt entscheidend zur Reduzierung von Kontaktunterbrechungen bei, da die Federstruktur sicherstellt, dass die Kolben auch bei einer geringen Vibration oder Bewegungen in ständigem Kontakt mit den Anschlusspunkten bleiben. Darüber hinaus erhöht sich die Lebensdauer der elektrischen Verbindung. Die federunterstützte Kolbenbewegung wirkt selbstreinigend und entfernt Schmutz, Staub und Oxidation von den Kontaktflächen. Das Ergebnis ist eine dauerhafte Leistung und eine Verringerung des Verschleißes im Laufe der Zeit. Auch die Fähigkeit, sich an unterschiedliche Umgebungsbedingungen anzupassen, ist bemerkenswert. Diese Konstruktion ist widerstandsfähig gegen Temperaturschwankungen, Erschütterungen und sonstige äußere Einflüsse. Dadurch ist sie besonders für anspruchsvolle Anwendungen geeignet.The spring contact proposed by the invention for the electrical connection of the power module to the multifunction frame, which consists of a sleeve and two movable pistons coupled together by a spring, offers a variety of advantages for the electrical connection. Thanks to the advantageous design, even pressure distribution across the contact surfaces of the pistons is ensured, minimizing hot spots and thus resulting in a stable electrical connection. This design contributes significantly to reducing contact interruptions, as the spring structure ensures that the pistons remain in constant contact with the connection points, even with slight vibration or movement. Furthermore, the service life of the electrical connection is increased. The spring-assisted piston movement has a self-cleaning effect, removing dirt, dust, and oxidation from the contact surfaces. The result is long-lasting performance and a reduction in wear over time. The ability to adapt to different environmental conditions is also remarkable. This design is resistant to temperature fluctuations, vibrations, and other external influences, making it particularly suitable for demanding applications.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings and the following description.

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 getrennt Kühl- und Layoutfläche mit seitlich angeordneten Bereichen,
3 eine Anordnung aus einem auf einer Kühlfläche aufgenommenen Leistungsmodul und in Z-Richtung darüberliegend angeordnetem Multifunktionsrahmen,
4 eine perspektivische Darstellung einer Anordnung aus einem auf einer Kühlfläche aufgenommenen Leistungsmodul und darüber angeordneten Federkontakten und Multifunktionsrahmen und
5 eine Anordnung aus einem auf einer Kühlfläche aufgenommenen Leistungsmodul und in Z-Richtung darüber angeordneten Federkontakten und Multifunktionsrahmen und
6 eine Schnittzeichnung einer Anordnung aus einem Federkontakt auf einem Leistungsmodul und der darüber angeordneten Leiterplatte.

They show:

1 a plan view of a first circuit carrier of a power module comprising a carrier substrate and a possible arrangement of semiconductor components,
2 a top view of a power module with separate cooling and layout areas with laterally arranged areas,
3 an arrangement of a power module mounted on a cooling surface and a multifunctional frame arranged above it in the Z direction,
4 a perspective view of an arrangement of a on a cooling surface on taken power module and spring contacts and multifunctional frame arranged above it and
5 an arrangement of a power module mounted on a cooling surface and spring contacts and multifunctional frames arranged above it in the Z direction and
6 a cross-sectional drawing of an arrangement consisting of a spring contact on a power module and the printed circuit board arranged above it.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

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.In the following description of the embodiments of the invention, identical or similar elements are designated by the same reference numerals, whereby a repeated description of these elements is omitted in individual cases. The figures only schematically illustrate the subject matter of the invention.

1 zeigt eine Draufsicht auf ein Leistungsmodul 12, insbesondere auf dessen Schaltungsträger 14. 1 shows a plan view of a power module 12, in particular of its circuit carrier 14.

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.The top view according to 1 It can be seen that a carrier substrate 40 of the circuit carrier 14 is provided with a number of conductor structures 18, 20A, 20B, 22. The circuit carrier 14 extends in an X, Y plane 10, wherein the circuit carrier 14 is formed with an electrical insulation layer 16. Located on this, separated from one another by channel-shaped interruptions, is a first conductor structure 18, which has an external contact region 18.2. Furthermore, symmetrically to a central longitudinal axis 24 of the power module 12, second conductor structures 20A, 20B are located opposite one another on the first circuit carrier 14. Each of the two second conductor structures 20A, 20B comprises an external contact region 20A.2, 20B.2. Finally, a third conductor structure 22 is applied to the circuit carrier 14 or to its electrical insulation layer 16, which has at least one external contact area 22.2.

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)/Si₃N_4/OFC)) gewählt.The aforementioned conductor structures 18, 20A, 20B, 22 are electrically separated from one another and applied to the circuit carrier 14 essentially symmetrically to the central longitudinal axis 24. An active area is designated by position 36, and a layout area surrounding it for conducting current is designated by reference numeral 38. AMB (Active Metal Brazing, (OFC (Oxygen-free Copper)/Si ₃ N _{4 /} OFC)) is advantageously selected as the carrier substrate 40 of the circuit carrier 14.

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, IGBT's, 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.The representation according to 2 shows a top view of the power module 12. In this schematic representation, semiconductor components 42 are arranged on active surfaces 36, which may be, for example, transistors, MOSFETs, IGBTs, diodes or other semiconductor components that can be used as semiconductor switches. 2 It can be seen that a first group 64 of semiconductor components 42 is accommodated on the active areas 36. The individual semiconductor components 42 can be designed, for example, as MOSFETs and have control terminals 34 on their outer sides, via which a control of the individual semiconductor components 42 of the first group 64 of semiconductor components 42 (not shown in detail) can take place. Analogous to the first group 64, a second group 66 of semiconductor components 42 is arranged, which can also be MOSFETs, with control terminals 34 formed on their outer region. An arrangement of the semiconductor components 42 in groups 64, 66 is not absolutely necessary; these can also be arranged individually, i.e., not in groups, depending on the scaling. The semiconductor components 42 of the second group 66 of semiconductor components can be controlled externally via the control terminals 34, which is shown in the illustration according to 2 but is not shown in detail.

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.Furthermore, the plan view according to 2 It can be seen that in the 2 illustrated X, Y-plane 10 on the long sides of the circuit carrier 14 in the form of a carrier substrate 40 areas are provided in which press-in pins 76 - 94 are inserted into the plane of the drawing according to 2 protrude. Specifically, these are first and second press-in pins 76, 78, third and fourth press-in pins 80, 82, and, arranged opposite one another, fifth and sixth press-in pins 84, 86. In the area of the opposite end face of the circuit carrier 14, seventh and eighth press-in pins 88, 90 are provided, as well as ninth and tenth press-in pins 92, 94.

Die Seitenansicht gemäß 3 zeigt, dass ein hier von außen dargestelltes Leistungsmodul 12 mit seiner Unterseite 121 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. 3 zeigt ferner eine Verbindung des Leistungsmoduls 12 mit einer Kühlfläche 106, wobei die Verbindung über eine Klebeverbindung 126, eine erste Lotverbindung 124 oder eine Sinterverbindung 128 ausführbar ist.The side view according to 3 shows that a power module 12, shown here from the outside, is mounted with its underside 121 on a cooling surface 106. Viewed in the Z direction 54, a multifunctional frame 50 is located above the power module 12. On the top side of the 3 In the side view of the multifunction frame 50, the individual press-in pins 76, 78, 80, 82, 84, 86, 88, 90, 92, 94—here lying in the same plane of the drawing—project vertically upwards. The press-in pins 76 to 94 provide robust and simple electrical contact for the components arranged within the multifunction frame 50 or the power module 12 arranged underneath. according to 3 It is further apparent that the multifunctional frame 50 forms a first level 60, while the power module 12 arranged underneath in this case forms a second level 62. Likewise, the multifunctional frame 50 could, in a modification of the illustration according to 3 be arranged above the power module 12, as seen in the Z direction 54. Furthermore, the multifunctional frame 50 can, for example, be a populated multifunctional frame 56 and the power module 12 can be a populated power module 58. 3 further shows a connection of the power module 12 to a cooling surface 106, wherein the connection can be carried out via an adhesive connection 126, a first solder connection 124 or a sintered connection 128.

4 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Anordnung aus einem auf einer Kühlfläche 106 aufgenommenen Leistungsmodul 12 und darüber angeordneten Federkontakten 108, 110 und einem Multifunktionsrahmen 50. Gemäß 4 ist eine Verbindung des Leistungsmoduls 12 mit einer Kühlfläche 106 dargestellt, wobei die Verbindung durch eine Klebeverbindung 126, eine erste Lotverbindung 124 oder eine Sinterverbindung 128 erfolgen kann. Ferner sind erste Federkontakte 108 und zweite Federkontakte 110 dargestellt, die auf dem Leistungsmodul 12 angeordnet sind. Dabei sind die ersten Federkontakte 108 auf den Halbleiterbauelementen 42 und die zweiten Federkontakte 110 auf den externen Kontaktbereichen angeordnet. Oberhalb der Federkontakte 108, 110 ist ein Multifunktionsrahmen 50 angeordnet, der Multifunktionsrahmen 50 weist beispielsweise Durchgangsöffnungen auf, wobei die Durchgangsöffnungen als rechteckige, alternativ kreisförmige oder auch andere Formen ausgebildet sind, in den Durchgangsöffnungen sind die jeweiligen Federkontakte 108, 110 aufgenommen. Bei einer Positionierung des Multifunktionsrahmens 50 auf den Federkontakten 108, 110, die auf dem Leistungsmodul 12 angeordnet sind, treten die Federkontakte 108, 110 in die in dem Multifunktionsrahmen 50 befindlichen Durchgangsöffnungen hindurch, so dass ein Kontakt auf der innerhalb des Multifunktionsrahmens 50 befindlichen Leiterplatte 100, 102, 104 zuverlässig hergestellt wird. 4 shows a perspective view of an arrangement of a power module 12 accommodated on a cooling surface 106 and spring contacts 108, 110 arranged above it and a multifunctional frame 50. According to 4 A connection of the power module 12 to a cooling surface 106 is shown, wherein the connection can be made by an adhesive connection 126, a first solder connection 124, or a sintered connection 128. Furthermore, first spring contacts 108 and second spring contacts 110 are shown, which are arranged on the power module 12. The first spring contacts 108 are arranged on the semiconductor components 42, and the second spring contacts 110 are arranged on the external contact areas. A multifunctional frame 50 is arranged above the spring contacts 108, 110. The multifunctional frame 50 has, for example, through-openings, wherein the through-openings are designed as rectangular, alternatively circular, or other shapes, and the respective spring contacts 108, 110 are received in the through-openings. When the multifunction frame 50 is positioned on the spring contacts 108, 110 arranged on the power module 12, the spring contacts 108, 110 pass through the through openings located in the multifunction frame 50, so that a contact is reliably established on the printed circuit board 100, 102, 104 located within the multifunction frame 50.

Aus der Darstellung gemäß 5 ist ein Schnitt durch die Anordnung gemäß 4 zu entnehmen. Aus dieser Darstellung gemäß 5 ist erkennbar, dass ausgehend von den Multifunktionsrahmen 50 beispielsweise in vertikaler Richtung nach unten Federkontakte 108, 110 angeordnet sind, die durch die Durchgangsöffnungen des Multifunktionsrahmens 50 hindurchragen in Kontakt mit auf dem Leistungsmodul 12 angeordneten Halbleiterbauelementen 42 auf deren Oberseite stehen. Die Kontaktierung kann insbesondere als kraftschlüssige Verbindung mittels einer Kraft F oder als Lötverbindung ausgebildet sein. In der 5 ist ferner eine Verbindung des Leistungsmoduls 12 mit einer Kühlfläche 106 dargestellt, wobei die Verbindung mittels einer Klebeverbindung 126, mittels einer ersten Lotverbindung 124 oder mittels einer Sinterverbindung 128 ausgebildet sein kann. Über die Kühlfläche 106 wird die Unterseite 130 des Leistungsmoduls 12 thermisch entwärmt.From the representation according to 5 is a section through the arrangement according to 4 From this illustration according to 5 It can be seen that, starting from the multifunctional frame 50, spring contacts 108, 110 are arranged, for example, in a vertical downward direction, which protrude through the through-openings of the multifunctional frame 50 and are in contact with semiconductor components 42 arranged on the upper side of the power module 12. The contact can be designed, in particular, as a force-locking connection by means of a force F or as a soldered connection. 5 Furthermore, a connection of the power module 12 to a cooling surface 106 is shown, wherein the connection can be formed by means of an adhesive connection 126, by means of a first solder connection 124, or by means of a sintered connection 128. The underside 130 of the power module 12 is thermally cooled via the cooling surface 106.

6 zeigt eine Schnittdarstellung einer Anordnung des Federkontakts 108, 110 auf einem Leistungsmodul 12 und der darüber angeordneten Leiterplatte 100, 102, 103. Dieser Darstellung gemäß 6 ist zu entnehmen, dass ausgehend von dem Kontakt auf der Leiterplatte 100, 102, 104 beispielsweise in vertikaler Richtung nach unten ein Federkontakt 108, 110 angeordnet ist, der durch die Durchgangsöffnung des Multifunktionsrahmens 50 ragt und mit dem auf dem Leistungsmodul 12 angeordneten Halbleiterbauelement 42 auf dessen Oberseite in Kontakt steht. Ferner ist gemäß 6 eine beispielhafte Ausgestaltung des Federkontakts 108, 110 dargestellt. Hierbei weist der Federkontakt 108, 110 eine Hülse 112, eine Federstruktur 120 und einen ersten und einen zweiten Kolben 114, 116 auf. Zum Beispiel ist die Hülse 112 ein zylinderförmiges Bauteil, welches in der Regel aus einem leitfähigen Material, wie zum Beispiel Metall, hergestellt ist. Die Hülse 112 fungiert als eine äußere Umhüllung und ein Schutz für die inneren Teile des Federkontaktes 108, 110. Alternativ zu der zylindrischen Form der Hülse 112 kann die Hülse 112 auch eine andere Form aufweisen, wie beispielsweise rechteckig, oval, sechseckig oder anderweitig. In der Hülse 112 sind zwei Kolben 114, 116 angeordnet, die parallel zueinander beweglich sind. Diese Kolben 114, 116 dienen zur Herstellung einer elektrischen Verbindung und sind ebenfalls aus leitfähigem Material. Zwischen den beiden Kolben 114, 116 befindet sich die Federstruktur 120, häufig eine Metall- oder Gummifeder. Die Federstruktur 120 hat zum einen die Aufgabe, die Kolben 114, 116 auseinander zu drücken und zum anderen eine gewisse Flexibilität zu bieten, wenn der Federkontakt 108, 110 zusammengedrückt wird. So werden beispielsweise beim Zusammendrücken des Federkontakts 108, 110 die beiden Kolben 114, 116 gegen die Federstruktur 120 gedrückt und dadurch auseinandergedrückt. Auf diese Weise werden die Kolben 114, 116 an die Form des Kontakts angepasst und stellen eine zuverlässige elektrische Verbindung her. Lässt der Druck nach, drückt die Federstruktur 120 die Kolben 114, 116 wieder auseinander, wodurch der Kontakt gelöst wird. 6 shows a sectional view of an arrangement of the spring contact 108, 110 on a power module 12 and the printed circuit board 100, 102, 103 arranged above it. According to this illustration 6 It can be seen that, starting from the contact on the circuit board 100, 102, 104, for example, a spring contact 108, 110 is arranged in a vertical downward direction, which projects through the through-opening of the multifunctional frame 50 and is in contact with the semiconductor component 42 arranged on the power module 12 on its upper side. Furthermore, according to 6 An exemplary embodiment of the spring contact 108, 110 is shown. Here, the spring contact 108, 110 has a sleeve 112, a spring structure 120, and a first and a second piston 114, 116. For example, the sleeve 112 is a cylindrical component, which is usually made of a conductive material, such as metal. The sleeve 112 acts as an outer casing and protection for the internal parts of the spring contact 108, 110. As an alternative to the cylindrical shape of the sleeve 112, the sleeve 112 can also have a different shape, such as rectangular, oval, hexagonal, or otherwise. Arranged in the sleeve 112 are two pistons 114, 116, which are movable parallel to one another. These pistons 114, 116 serve to establish an electrical connection and are also made of conductive material. Between the two pistons 114, 116 is the spring structure 120, often a metal or rubber spring. The spring structure 120 serves, on the one hand, to push the pistons 114, 116 apart and, on the other hand, to provide a certain degree of flexibility when the spring contact 108, 110 is pressed together. For example, when the spring contact 108, 110 is pressed together, the two pistons 114, 116 are pressed against the spring structure 120 and thereby pushed apart. In this way, the pistons 114, 116 are adapted to the shape of the contact and establish a reliable electrical connection. When the pressure is released, the spring structure 120 pushes the pistons 114, 116 apart again, thereby breaking the contact.

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.The invention is not limited to the embodiments described here and the aspects highlighted therein. Rather, numerous modifications are possible within the scope of the claims, which are within the scope of one skilled in the art.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 11 2017 004 390 T5 [0002]
DE 10 2014 219 998 B4 [0003]
WO 2022 037 835 A1 [0004]

Claims

Power module (12) with a circuit carrier (14) comprising a carrier substrate (40) and an electrical insulation layer (16), wherein the circuit carrier (14) has a first conductor structure (18) with an external contact region (18.2) and at least one second conductor structure (20A, 20B) with at least one external contact region (20A.2, 20B.2) and a further, third conductor structure (22) comprising at least one external contact region (22.2), with semiconductor components (42) arranged individually or in groups (64, 66), characterized in that a multifunctional frame (50) comprising a number of printed circuit boards (100, 102, 104) is assigned to the power module (12), wherein the groups (64, 66) of semiconductor components (42) are arranged in a first plane (60) which is spatially separated from a second plane (62) in the multifunctional frame (50) and the semiconductor components (42) are electrically connected to one another by introducing at least one first spring contact (108).

Power module (12) according to Claim 1 , characterized in that the semiconductor components (42) are arranged individually or in groups (64, 66) on a base of the power module (12).

Power module (12) according to Claims 1 or 2 , characterized in that the power module (12) is connected to a cooling surface (106) either via an adhesive connection (126), a solder connection (124) or a sintered connection (128).

Power module (12) according to Claims 1 until 3 , characterized in that the multifunctional frame (50) is arranged above or below the power module (12) as seen in the Z direction (54).

Power module (12) according to Claims 1 until 4 , characterized in that in the multifunctional frame (50) current-carrying components, in particular a T+ bridge and a T- bridge, are formed one above the other or next to each other, such that a low-inductive connection is formed.

Power module (12) according to Claims 1 until 5 , characterized in that the spring contact (108, 110) has a first piston (114), a second piston (116), a sleeve (112) and a spring structure (120), wherein the spring structure (120) is formed from an elastic material.

Power module (12) according to Claims 1 until 6 , characterized in that the one or more spring contacts (108, 110) have a different and/or identical shape structure.

Power module (12) according to Claims 1 until 7 , characterized in that the one or more spring contacts (108, 110) is/are connected to the semiconductor component (42) by a second solder connection (118).

Power module (12) according to Claims 1 until 8 , characterized in that the one or more spring contacts (108, 110) is/are held by a force (F) acting on the multifunctional frame (50).

Power module (12) according to Claims 1 until 9 , wherein the multifunctional frame (50) has a number of through-openings, wherein the through-openings are designed such that the spring contacts (108, 110) can be passed through.