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Die Erfindung liegt auf dem Gebiet von Leistungshalbleitermodulen. Leistungshalbleitermodule weisen zum elektrischen Anschluss modulexterner Komponenten elektrische Anschlusskontakte auf, die von der Außenseite des Moduls her zugänglich sind und die elektrisch leitend mit einem oder mehreren im Modulinneren angeordneten Leistungshalbleiterchips oder anderen Bauteilen verbunden sind. Die elektrische Verbindung wird dabei zumindest teilweise durch niederohmige elektrische Leiter realisiert, die im Weiteren als Anschlusslaschen bezeichnet werden. Derartige Anschlusslaschen müssen zum Einen ausreichend stabil mit dem Gehäuse verbunden sein, um zu vermeiden, dass sich eine modulexterne mechanische Belastung der Anschlusskontakte über die Anschlusslaschen in unzulässiger Weise auf andere, modulinterne, Komponenten überträgt.
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Zur Vermeidung dieses Problems bietet sich grundsätzlich die Möglichkeit an, die für ein bestimmtes Modullayout vorgesehenen Anschlusslaschen bei der Herstellung eines Kunststoffspritzgussgehäuses für das Leistungshalbleitermodul zu umspritzen. Dies hat jedoch den Nachteil, dass für verschiedene Modullayouts jeweils eine eigene Spritzgussform erforderlich ist.
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Um eine Anschlusslasche modulintern elektrisch anzuschließen, bieten sich neben Löt-, Schweiß oder elektrisch leitenden Klebeverbindungen insbesondere auch Bondverbindungen an. Da im Rahmen der technischen Weiterentwicklung immer höhere Ströme zu schalten sind, werden in zunehmenden Maße anstelle der bisher üblichen Aluminium-Bonddrähte Bonddrähte aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung eingesetzt. Im Vergleich zu Aluminium-Bonddrähten sind kupferbasierte Bonddrähte jedoch wesentlich härter, weshalb die während des Bondvorgangs auf den Bonddraht ausgeübte Anpresskraft bei einem kupferbasierten Bonddraht wesentlich höher sein muss als bei einem Aluminium-Bonddraht. Dies führt jedoch dazu, dass an die mechanische Verbindung zwischen einer Anschlusslasche und einem Gehäuseelement eines Leistungshalbleitermoduls höhere Anforderungen zu stellen sind als bisher, da die Anpresskraft die mechanische Verbindung zwischen der Anschlusslasche und dem Gehäuseelement belastet.
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Ein weiterer Aspekt besteht in der Genauigkeit der Positionierung der Anschlusslaschen. Diese ist zum Einen für den modulinternen elektrischen Anschluss wichtig, beispielsweise wenn im Inneren des Leistungshalbleitermoduls Bonddrähte an die Anschlusslaschen gebondet werden sollen. Zum Anderen kann es bei Modulen mit einem Gehäusedeckel erforderlich sein, den Gehäusedeckel passgenau auf die Anschlusslaschen aufzusetzen. Außerdem müssen die modulexternen Anschlusskontakte der Anschlusslaschen elektrisch an andere Komponenten angeschlossen werden. In Abhängigkeit von der Ausgestaltung der anderen Komponente kann dies eine präzise Ausrichtung der Anschlusskontakte und damit der Anschlusslaschen erfordern. Bisher ist es nicht unüblich, Anschlusslaschen nach ihrer Montage in einem Gehäuseelement in einem separaten Schritt nachzurichten.
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Aus der
DE 102 17 099 A1 ist eine elektrische Anschlussvorrichtung bekannt, bei der Schneidklemmen mit ihrem freien Ende voran in Kammern eines Steckverbinderkörpers eingeschoben werden. Auf die freien Enden der Anschlusselemente sind Bonddrähte gebondet. Außerdem sind die Bonddrähte und die freien Enden der Schneidklemmen durch ein elastomeres Gel auf Silikonbasis abgedeckt. In dem Steckverbinderkörper ist außerdem eine mit Bauelementen bestückte Leiterplatte angeordnet, die von einem harten Kunststoff abgedeckt sein können. Da dies jedoch zu einer starken Übertragung von Vibrationen von dem Grundkörper auf die Leiterplatte führen kann, ist es vorgesehen, die Leiterplatte und die darauf angeordneten Bauelemente mit einem schwingungsdämpfenden Elastomer, bevorzugt mit einem elastischen silikonbasierten Gel abzudecken.
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In der
EP 0 793 407 A2 wird ein Relais mit einem Sockel beschrieben, in den ein stufig gewinkelter Anschlussleiter eingesetzt ist. Optional kann der Anschlussleiter in den Sockel eingebettet sein.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls mit einem Gehäuseteil bereitzustellen, wobei mit dem eine oder mehrere Anschlusslaschen so fest mit einem Gehäuseteil für ein Leistungshalbleitermodul verbunden werden können, dass auch ein kupferbasierter Bonddraht zuverlässig an die Anschlusslasche gebondet werden kann. Weiterhin sollen sich mit diesem Verfahren unterschiedliche Modullayouts realisieren lassen, bei denen sich die Anschlusslaschen des Moduls in verschiedenen Positionen befinden, ohne dass dazu jeweils eine eigene Spritzgussform zur Herstellung unterschiedlicher Gehäuseelemente erforderlich ist. Außerdem soll mit einem solchen Verfahren ein Nachrichten der Anschlusslaschen entfallen können.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Bei dem Verfahren wird ein Gehäuseteil für ein Leistungshalbleitermodul erzeugt. Hierzu wird eine Anschlusslasche bereitgestellt, sowie ein Gehäuseelement, welches eine Einlauffase aufweist. Die Anschlusslasche weist ein unteres Ende mit einem Fußbereich auf, mit dem voran sie in die Einlauffase eingeschoben wird. Danach wird eine formschlüssige erste Verbindung zwischen der Anschlusslasche und dem Gehäuseelement hergestellt, indem die Anschlusslasche zumindest im Fußbereich mit einem ersten Kunststoff umschmolzen wird. Bei dem ersten Kunststoff kann es sich um einen Kunststoff des Gehäuseelements handeln, der nochmals aufgeschmolzen wird und/oder um einen separat zugeführten Kunststoff, mit dem die Anschlusslasche zumindest im Fußbereich umschmolzen wird. Die Geometrie des Fußbereichs ist dabei so gewählt, dass nach dem Umschmelzen des Fußbereichs eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Gehäuseelement und der Anschlusslasche vorliegt.
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Zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls wird ein mit einem Leistungshalbleiterchip bestückter Schaltungsträger, der ein flaches Isoliersubstrat mit einer ebenen Oberseite aufweist, mit dem Gehäuseelement verbunden. Außerdem wird ein Bonddraht auf eine Oberseite des Fußbereichs gebondet. Der Fußbereich weist außerdem eine Unterseite auf, welche durch die der Oberseite abgewandte Seite des Fußbereichs gebildet ist. Optional ist es vorgesehen, dass die Unterseite des Fußbereichs nach dem vollständigen
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Einschieben der Anschlusslasche in die Einlauffase und vor dem Bonden des Bonddrahtes auf die Oberseite des Fußbereichs auf ihrer dem Modulinneren zugewandten Seite auf einem Podest der Gehäuseseitenwand aufliegt und dadurch den Fußbereich während des nachfolgenden Bondvorgangs mechanisch zu stabilisieren. Die Oberseite des Fußbereichs weist einen ebenen Abschnitt auf, der gegenüber der Oberseite des Isoliersubstrats geneigt ist und mit dieser einen Winkel von größer oder gleich 1° und von weniger als 10° einschließt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen:
- 1 einen Vertikalschnitt durch eine Anordnung mit einem Leistungshalbleitermodul, das eine metallische Bodenplatte aufweist, und das an einem Kühlkörper montiert und mittels eines modulexternen Anschlussleiters elektrisch angeschlossen ist;
- 2 einen Vertikalschnitt durch einen bodenplattenloses Leistungshalbleitermodul;
- 3 eine perspektivische Ansicht einer Anschlusslasche, wie sie bei den Leistungshalbleitermodulen gemäß den 1 und 2 verwendet werden kann;
- 4 eine perspektivische Schnittansicht der in 3 gezeigten Anschlusslasche nach dem Einsetzen in ein Gehäuseelement eines Leistungshalbleitermoduls;
- 5 eine perspektivische Ansicht des Fußbereichs der in das Gehäuseelement eingesetzten und lokal umschmolzenen Anschlusslasche;
- 6 eine perspektivische Ansicht einer Anschlusslasche gemäß 3, die in einem zwischen dem Fußbereich und dem Anschlusskontakt befindlichen Schaftbereich durch Umschmelzen formschlüssig mit dem Gehäuseelement verbunden ist;
- 7 eine perspektivische Schnittansicht durch ein Gehäuseteil für ein Leistungshalbleitermodul, bei dem das Gehäuseelement mehrere Einlauffasen aufweist, in die jeweils eine Anschlusslasche eingeschoben und lokal umschmolzen ist;
- 8 einen Vertikalschnitt durch die Fußbereiche mehrerer in ein Gehäuseelement eingesetzter Anschlusslaschen;
- 9A-9C verschiedene Schritte beim Umschmelzen des Fußbereichs einer Anschlusslasche durch lokales Aufschmelzen vom Kunststoff des Gehäuseelements; und
- 10A-10C verschiedene Schritte beim Umschmelzen des Fußbereichs einer Anschlusslasche durch separates Hinzufügen von Kunststoff.
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Die nachfolgende ausführliche Beschreibung bezieht sich auf die begleiteten Zeichnungen, welche einen Teil der Beschreibung bilden, und in denen anhand konkreter Ausgestaltungen erläutert wird, auf welche Weise die Erfindung realisiert werden kann. Diesbezügliche Richtungsangaben wie z.B. „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vordere“, „hintere“ etc. wird in Bezug auf die Ausrichtung der erläuterten Figuren verwendet. Da die Elemente in den Ausgestaltungen in einer Vielzahl von verschiedenen Ausrichtungen angeordnet werden können, dient die richtungsgebundene Terminologie lediglich zur anschaulichen Erläuterung und ist in keiner Weise als beschränkend zu verstehen. Es wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung auch andere Ausgestaltungen umfassen kann. Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass die Merkmale der verschiedenen, nachfolgend beschriebenen beispielhaften Ausgestaltungen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht ausdrücklich etwas anders erwähnt ist, oder sofern nicht die Kombination bestimmter Merkmale aus technischen Gründen unmöglich ist.
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1 zeigt einen Vertikalschnitt durch ein Leistungshalbleitermodul 101, welches auf einen Kühlkörper 102 aufgesetzt und mittels eines elektrischen Anschlussleiters 103 angeschlossen ist. Das Leistungshalbleitermodul 101 weist ein Gehäuse 4 auf, welches eine Seitenwand 41 sowie einen optionalen Deckel 42 umfasst. Die Gehäuseseitenwand 41 kann beispielsweise als komplette Seitenwand oder als Teil einer Seitenwand ausgebildet sein, oder als ringförmig geschlossener Gehäuserahmen.
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Weiterhin ist zumindest ein Schaltungsträger 2 vorgesehen, der einen dielektrischen Isolationsträger 20 mit einer zu Leiterbahnen strukturierten oberen Metallisierung 21 und einer unterer Metallisierung 22 umfasst. Auf der oberen Metallisierung 21 sind ein oder mehrere Leistungshalbleiterchips 1 angeordnet.
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Die Metallisierungen 21 und 22 sind fest mit der Oberseite 25 bzw. mit der Unterseite des Isolationsträgers 20 verbunden. Bei dem Isolationsträger 20 kann es sich z.B. um eine Keramik handeln. Als Keramikmaterialien hierfür eignen sich beispielsweise Aluminiumnitrid (AlN), Aluminiumoxid (Al2O3), Siliziumnitrid (Si3N4), Siliziumkarbid (SiC), oder Berylliumoxid (BeO). Die Metallisierungen 21 und 22 können aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung mit hohem Kupferanteil bestehen. Bei dem Schaltungsträger 2 kann es sich beispielsweise um ein DCB-Substrat (DCB = Direct Copper Bonding) oder um ein AMB-Substrat (AMB = Active Metal Brazing) handeln.
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In das Gehäuseelement 41 sind Anschlusslaschen 3 eingesetzt, die ein unteres Ende mit einem Fußbereich 31 sowie ein oberes Ende mit einem Anschlusskontakt 32 aufweisen. Die Anschlusslaschen 3 sind an ihren Anschlusskontakten 32 von der Außenseite des Leistungshalbleitermoduls 101 her zugänglich und können so z. B. an einen modulexternen Anschlussleiter 103 oder an eine andere Komponente angeschlossen werden. Bei dem vorliegenden Beispiel sind die Anschlusskontakte 32 als Einpresskontakte ausgebildet, welche in Öffnungen des Anschlussleiters 103 eingepresst sind. Bei den dabei gebildeten Verbindungen kann es sich z.B. um gasdichte Verbindungen (sog. „Press-Fit Verbindungen“) handeln. Grundsätzlich können jedoch beliebige andere Verbindungstechniken eingesetzt werden. So kann ein Anschlusskontakt 32 beispielsweise auch als Lötpin, als Kontaktfeder, als Anschrauböffnung oder als Anschraubschuh ausgebildet sein.
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Im Inneren des Modulgehäuses 4 sind an die Oberseiten 35 des Fußbereichs 31 der Anschlusslaschen 3 ein oder mehrere Bonddrähte 5 gebondet. Mittels dieser Bonddrähte 5 sind die Anschlusslaschen 3 mit dem mit dem Leistungshalbleiterchip 1 bestückten Schaltungsträger 2 elektrisch leitend verbunden. Ein solcher Bonddraht 5 kann beispielsweise wie in 1 gezeigt unmittelbar auf die obere Metallisierung 21 des Schaltungsträgers 2 gebondet sein, auf eine obere Metallisierung eines Leistungshalbleiterchips 1 (nicht dargestellt), oder auf eine beliebige andere Komponente des Leistungshalbleitermoduls 101.
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Bei den Bonddrähten 5 kann es sich um kupferbasierte Bonddrähte handeln, die vollständig oder zumindest überwiegend, d.h. zu mehr als 50 Gew%, aus Kupfer bestehen. Sie können sehr hohe Durchmesser von z.B. wenigstens 400 µm oder wenigstens 500 µm aufweisen. Kleinere Durchmesser sind jedoch ebenso möglich. Außerdem können anstelle oder zusätzlich von kupferbasierten Bonddrähten auch Bonddrähte 5 aus beliebigen anderen Materialien, z.B. aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen, eingesetzt werden.
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Mit steigendem Bonddrahtdurchmesser erhöht sich die eingangs erläuterte Anpresskraft, die zum Bonden eines Bonddrahtes 5 erforderlich ist. Damit einhergehend steigt auch die während des Bondvorgangs wirkende Belastung auf die Verbindung zwischen der Anschlusslasche 3, auf die gebondet wird, und dem Gehäuseelement 41, mit dem die Anschlusslasche 3 verbunden ist.
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Weiterhin kann die gesamte Anschlusslasche 3 oder zumindest der Fußbereich 31 der Anschlusslasche 3 aus Kupfer hergestellt sein, oder aus einer Kupferlegierung, die überwiegend aus Kupfer besteht. Hierdurch wird sichergestellt, dass das Material des Fußbereichs 31 im Verhältnis zum Material des Bonddrahtes 5 nicht zu weich ist, unabhängig davon, ob der verwendete Bonddraht 5 ganz oder zumindest überwiegend aus Kupfer oder Aluminium besteht.
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Der Fußbereich 31 einer Anschlusslasche 3 kann auf seiner Oberseite 35 einen ebenen Abschnitt umfassen, der gegenüber der im wesentlichen ebenen Oberseite 25 des Isolationsträgers 20 um einen vorgegebenen Winkel φ geneigt ist. Der Winkel φ kann beispielsweise größer oder gleich 1° und kleiner als 10° gewählt werden. Die Unterseite 36 des Fußbereichs 31 liegt auf ihrer dem Modulinneren zugewandten Seite auf einem Podest der Seitenwand 41 auf und wird dadurch während des Bondprozesses, bei dem ein Bonddraht 5 auf die Oberseite 35 gebondet wird, mechanisch stabilisiert, wodurch sich die Qualität der Bondverbindung erhöht.
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Unterhalb des Fußbereichs 31 liegt ein optionaler Freiraum 34 vor, in dem sich weder Material des Gehäuses 4 noch Material der Anschlusslasche 3 befinden. Während der Herstellung des Moduls 101 kann der Freiraum 34 beispielsweise mit Gas der umgebenden Atmosphäre gefüllt sein. Optional kann das Innere des Gehäuses 4 jedoch nach dem Herstellen der Bondverbindung zwischen dem Bonddraht 5 und der Anschlusslasche 3 mit einer Vergussmasse gefüllt werden, welche auch die Freiräume 34 ganz oder teilweise verfüllt. Bei einer solchen Vergussmasse kann es sich beispielsweise um eine Weichvergussmasse aus einem Silikongel handelt. Das Herstellen der Bondverbindung zwischen dem Bonddraht 5 erfolgt jedoch vor dem Anschließen der Anschlussleiter 103 und vor der Montage des optionalen Gehäusedeckels 42, sofern ein solcher vorgesehen ist.
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Bei dem in 1 gezeigten Leistungshalbleitermodul 101 ist der Schaltungsträger 2 auf einer metallischen Bodenplatte 8 angeordnet, die außerdem das Gehäuse 4 trägt, und über die die in dem Modul 101, z.B. die in den Leistungshalbleiterchips 1 anfallende Wärme, zum Kühlkörper 102 hin abgeführt wird.
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Gemäß einer in 2 gezeigten alternativen Ausgestaltung eines Leistungshalbleitermoduls 101 kann auf eine solche metallische Bodenplatte 8 jedoch auch verzichtet werden. Bei einer derartigen Ausgestaltung sind der oder gegebenenfalls auch mehrere Schaltungsträger 2 über elastische Klebeverbindungen 7, die beispielsweise aus einem Silikonkleber bestehen können, mit dem Gehäuse 4 elastisch verbunden.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Anschlusslasche 3, wie sie beispielsweise bei einem der anhand der 1 und 2 erläuterten Leistungshalbleitermodul 101 eingesetzt werden kann. Die Anschlusslasche 3 umfasst einen Fußbereich 31 mit einer Oberseite 35 und einer Unterseite 36. An ihrem oberen Ende ist die Anschlusslasche 3 mit einem Anschlusskontakt 32 versehen, der als beispielhaft als Einpresskontakt ausgebildet ist. Ein solcher Einpresskontakt kann beispielsweise in eine Öffnung eines Anschlussleiters 103, wie er in den 1 und 2 gezeigt ist, eingepresst und dadurch elektrisch leitend mit diesem verbunden werden.
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Die Anschlusslasche 3 weist weiterhin einen Schaft 33 auf, an dem ein oder mehrere Rastnasen 37 ausgebildet sind und die beispielsweise mittels eines Prägestempels erzeugt werden können, der auf die den Rastnasen 37 gegenüberliegende Rückseite des Schaftes 33 einwirkt, so dass es auf der Vorderseite des Schaftes 33 zu Materialausstellungen kommt, welche die Rastnasen 37 bilden.
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Außerdem kann die Anschlusslasche 3 zwischen dem Fußbereich 31 und dem Anschlusskontakt 32 eine oder mehrere optionale Ausnehmungen 62 aufweisen, die vom Fußbereich 31 beabstandet sind.
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines Gehäuseelements 41, in das eine Anschlusslasche 3, wie sie in 3 gezeigt ist, eingesetzt ist. Das Gehäuseelement 41 weist hierzu eine Einlauffase 45 auf, in die die Anschlusslasche 3 mit ihrem Fußbereich 31 voran eingeschoben ist, und die so ausgestaltet ist, dass die Rastnasen 37 den Kunststoff des Gehäuses 4 verdrängen, so dass sich die Anschlusslasche 3 beim Einschieben in die Einlauffase 45 mit dem Gehäuse 4 verkrallt. In dieser Schnittansicht ist auch eine Vertiefung 37' an der Rückseite des Schaftes 33 zu erkennen, die bei der Herstellung der Rastnasen 37 verbleibt.
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Nach dem vollständigen Einschieben der Anschlusslasche 3 in die Einlauffase 45 wird der Fußbereich 31 teilweise mit einem Kunststoff umschmolzen, so dass die Anschlusslasche 3 im Fußbereich 31 formschlüssig mit dem Gehäuse 4 verbunden ist. Außerdem kann dabei auch der Schaft 33 zumindest teilweise umschmolzen werden.
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Das Umschmelzen kann so erfolgen, dass der Kunststoff des Gehäuseelements 41 mittels eines Heizstempels lokal aufgeschmolzen und der Fußbereich 31 sowie optional der Schaft 33 teilweise in den aufgeschmolzenen Kunststoff eingebettet werden, so dass nach dem Abkühlen und Verfestigen des aufgeschmolzenen Kunststoffs eine formschlüssige Verbindung zwischen der Anschlusslasche 3 und dem Gehäuseelement 41 entsteht. Das lokale Aufschmelzen des Kunststoffs für das Umschmelzen des Fußbereichs 31 kann zum Beispiel in einem Bereich 46 des Gehäuseelements 41 erfolgen.
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Alternativ oder zusätzlich kann das Umschmelzen auch so erfolgen, dass ein separat zugeführter, schmelzflüssiger Kunststoff zugeführt wird, in den der Fußbereich 31 sowie optional der Schaft 33 teilweise in den aufgeschmolzenen Kunststoff eingebettet werden, so dass nach dem Abkühlen und Verfestigen des aufgeschmolzenen Kunststoffs eine formschlüssige Verbindung zwischen der Anschlusslasche 3 und dem Gehäuseelement 41 entsteht.
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Dabei kann der Umschließungsgrad, den die Anschlusslasche 3 nach dem Umschmelzen und Abkühlen des aufgeschmolzenen Kunststoffs je nach Bedarf so gewählt werden, dass nur Randzonen des Fußbereichs 31 und/oder des Schaftes 33 umschlossen werden, und/oder dass Freimachungen im Fußbereich 31 und/oder im Bereich des Schaftes 33 ganz oder teilweise verfüllt werden, bis hin zur vollständigen Ummantelung des Schaftes 33. Generell muss lediglich sichergestellt sein, dass an der Oberseite 35 des Fußbereichs 31 zur Herstellung der Bondverbindung ausreichender Abschnitt frei bleibt, d.h. nicht von Kunststoff bedeckt ist.
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5 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Fußbereichs 31 und der gegenüber der Oberseite des Isolationsträgers 20 (siehe die 1 und 2) geneigten Oberseite 35.
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6 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Gehäuseelements 41 mit zwei Einlauffasen 45, in die jeweils eine Anschlusslasche 3, wie anhand der vorangehenden Figuren erläutert, vollständig eingeschoben und in ihrem Fußbereich sowie optional auch im Bereich ihres Schaftes 33 zumindest teilweise umschmolzen ist.
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Bei der Anordnung gemäß 6 sind zusätzlich noch die in den 3 und 4 gezeigten Ausnehmungen 62 im Bereich des Schaftes 33 von Kunststoff 48 umschmolzen. Das Umschmelzen der Ausnehmungen 62 kann so erfolgen, dass der Kunststoff des Gehäuseelements 41 mittels eines Heizstempels lokal aufgeschmolzen und in die Ausnehmungen 62 eingebracht wird, so dass nach dem Abkühlen und Verfestigen des aufgeschmolzenen Kunststoffs eine formschlüssige Verbindung zwischen der Anschlusslasche 3 und dem Gehäuseelement 41 auch im Bereich des Schaftes 33 entsteht.
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Bei dem Kunststoff 48 muss es sich jedoch nicht zwingend um einen Kunststoff des Gehäuseelements 41 handeln. Vielmehr kann zusätzlich oder alternativ auch ein separat zugeführter Kunststoff zum Umschmelzen verwendet werden.
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7 zeigt eine perspektivische Schnittansicht eines Gehäuseelements 41 entsprechend der Ansicht gemäß 4, wobei zusätzlich formschlüssige Verbindungen zwischen den Anschlusslaschen 3 und dem Gehäuseelement 41 im Bereich der Ausnehmungen 62 der Anschlusslaschen 3 hergestellt wurden, wie dies anhand von 6 erläutert wurde.
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Durch die vorangehend erläuterte Möglichkeit, Anschlusslaschen 3 erst nach der Herstellung des Gehäuseelementes 41 in vorbereitete Einlauffasen 45 einzuschieben und fest mit dem Gehäuseelement 41 zu verbinden eröffnet sich die Möglichkeit einer flexiblen Bestückung. Wenn nämlich das Gehäuseelement 41 mit einer Vielzahl von Einlauffasen 45 ausgestattet ist, welche in geeigneter Weise in dem Gehäuseelement 41 verteilt sind, können in Abhängigkeit von dem jeweils erforderlichen Layout des Leistungshalbleitermoduls 101 nur bestimmte dieser Einlauffasen 45 auf die vorangehend erläuterte Weise mit jeweils einer Anschlusslasche 3 bestückt und dadurch an das erforderliche Layout angepasst werden.
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8 zeigt eine optionale Ausgestaltung, bei der Anschlusslaschen 3 zu ihrer weiteren mechanischen Stabilisierung vor dem Umschmelzen mit dem Kunststoff des Gehäuseelements 41 teilweise mit einem Kunststoff 47 versehen werden, der sich vom Kunststoff des Gehäuseelements 41 unterscheidet. Der Kunststoff 47 kann beispielsweise von extern während des vorangehend erläuterten Umschmelzens der Anschlusslasche 3 mit dem Kunststoff des Gehäuseelements 41 über einen Feeder zugeführt werden. Alternativ oder ergänzend dazu kann der Kunststoff 47 in einem separaten Prozess fest und dauerhaft mit der betreffenden Anschlusslasche 3 verbunden und nachfolgend in die jeweiligen Einlauffasen 45 (siehe z.B. die 4 und 7), eingeschoben werden.
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Als Verbindungstechniken zwischen dem Kunststoff 47 und einer Anschlusslasche 3 eignen sich beispielsweise Thermisches Kaschieren, bei dem der Kunststoff 47 klebstofffrei unter Anwendung von Wärme und Druck gegen die Anschlusslasche 3 gepresst wird, oder Einprägen. Das Einprägen kann z.B. während des Ausstanzens der Anschlusslasche 3 aus einem Stanzband erfolgen. Während des späteren Umschmelzens wird dann der Kunststoff 47 mit dem Kunststoff des Gehäuseelements 41 und/oder mit dem separat zugeführten Kunststoff fest verbunden.
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Durch die Verwendung des zweiten Kunststoffs 47 kommt es zu einer adhäsiven Verbindung zwischen dem zweiten Kunststoff 47 und dem Kunststoff des Gehäuseelements 41 und damit zu einer Verbindung zwischen dem Gehäuseelement 41 und der Anschlusslasche 3, die stabiler ist als eine Verbindung zwischen einer Anschlusslasche 3 und dem Gehäuseelement 41 ohne Verwendung des zweiten Kunststoffs 47.
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Durch die Verwendung des zweiten Kunststoffs 47 werden negative Auswirkungen, beispielsweise das Auftreten von Mikrorissen beim Abkühlen des zum Umschmelzen der Anschlusslaschen 3 verwendeten Kunststoffs, verhindert oder zumindest minimiert.
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Die 9A bis 9C zeigen verschiedene Schritte beim Umschmelzen des Fußbereichs 31 einer Anschlusslasche 3 durch lokales Aufschmelzen vom Kunststoff aus einem Bereich 46 eines Gehäuseelements 41. Wie in 9A gezeigt ist, wird ein beheizter Formstempel 110, dessen Form an die Geometrie des aufzuschmelzenden Bereichs 46 des Gehäuseelements 41 sowie an die Form des Fußbereichs 31 angepasst ist, an den aufzuschmelzenden Bereich 46 angepresst, so dass der Kunststoff des Gehäuseelements 41 in dem Bereich 46 lokal aufschmilzt und durch weiteres Anpressen des Formstempels 110 verformt und dabei so gegen den Fußbereich 31 gepresst, dass dieser umschmolzen wird, was im Ergebnis in 9B gezeigt ist. Dabei wird der Kunststoff des Gehäuseelements 41 durch den Formstempel 110 lokal bis auf eine Temperatur aufgeheizt, die höher ist als die Glasübergangstemperatur und niedriger als der Schmelzpunkt des Kunststoffs. In diesem Temperaturbereich fließt der Kunststoff noch nicht, ist jedoch ausreichend weich und lässt sich dadurch durch den Formstempel 110 verformen.
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Wie der Schnittansicht gemäß 9A ebenfalls zu entnehmen ist, weist der Fußbereich 31 eine Ausnehmung 61 auf, die sich lediglich beispielhaft an einer Seitenfläche des Fußbereichs 31 befindet. In diese Ausnehmung 61 wird ein mittels des Formstempels 110 lokal aufgeschmolzener Kunststoff aus dem Bereich 46 des Gehäuseelements 41 eingebracht, was im Ergebnis ebenfalls in 9B gezeigt ist. In den vorliegenden Schnittansichten ist jedoch der betreffende Teil des Formstempels 110 nicht dargestellt.
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Nach dem in 9C dargestellten Entfernen des Formstempels 110 kann sich der aufgeschmolzene Kunststoff abkühlen und dabei verfestigen, so das die Anschlusslasche 3 im Fußbereich 31 fest in dem Gehäuseelement 41 fixiert ist.
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Die 10A bis 10C zeigen verschiedene Schritte beim Umschmelzen des Fußbereichs 31 einer Anschlusslasche 3 durch separates Hinzufügen von Kunststoff. Wie in 10A gezeigt ist, wird ein beheizter Formstempel 110, dessen Form an die Geometrie des Fußbereichs 31 angepasst ist, an den Fußbereich 31 herangeführt. Der Formstempel 110 weist einen Kanal 111 auf, durch den, wie in 10B gezeigt ist, dem Fußbereich 31 sowie der optionalen Ausnehmung 61 ein aufgeschmolzener Kunststoff 49 separat zugeführt wird.
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Nach dem in 10C dargestellten Entfernen des Formstempels 110 kann sich der separat zugeführte Kunststoff 49 abkühlen und dabei verfestigen, so das die Anschlusslasche 3 im Fußbereich 31 fest in dem Gehäuseelement 41 fixiert ist. Außerdem kann durch den Formstempel 110 auch der Kunststoff des Gehäuseelements 41 lokal aufgeschmolzen werden, so dass sich dieser mit dem separat zugeführten Kunststoff 49 nach dem Abkühlen fest verbindet. Bei dem separat zugeführten Kunststoff 49 und dem Kunststoff des Gehäuseelements 41 kann es sich um identische oder um verschiedene Kunststoffe handeln.
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Das anhand der 9A bis 9C und 10A bis 10C erläuterte Umschmelzen der Anschlusslasche 3 kann auf entsprechende Weise mit einem in geeigneter Weise angepassten Formstempel auch beim Umschmelzen des Schaftes 33 zum Beispiel im Bereich der in den 3, 4, 6, 7 und 8 gezeigten Ausnehmungen 62 erfolgen, so dass die Anschlusslasche 3 wie anhand der 6 und 7 erläutert im Bereich der Ausnehmungen mittels Kunststoff 48 umschmolzen und dadurch gegenüber dem Gehäuseelement 41 zuverlässig fixiert ist.
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Durch die in den vorangehenden Beispielen erläuterten Methoden der formschlüssigen Anbindung einer Anschlusslaschen 3 an ein Gehäuseelement 41 ist sichergestellt, dass sich sowohl der Anschlusskontakt 32 als auch der Fußbereich 31 der Anschlusslasche 3 ausreichend fixiert exakt an der gewünschten Position des Gehäuseelements 41 befinden.
