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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur elektrischen Verbindung von elektrischen Kontaktflächen wenigstens eines Keramiksubstrates mit elektrischen Kontaktflächen einer Leiterplatte. Ferner betrifft die Erfindung eine Leistungselektronik, umfassend eine Leiterplatte, wenigstens ein Keramiksubstrat sowie eine Einrichtung zur elektrischen Verbindung von elektrischen Kontaktflächen des wenigstens einen Keramiksubstrates mit elektrischen Kontaktflächen der Leiterplatte.
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Bei einer Leistungselektronik, beispielsweise bei elektronischen Schaltungen, werden seit vielen Jahren Keramiksubstrate, sogenannte Hybride, eingesetzt, um die Leistungsfähigkeit der Leistungselektronik zu erhöhen. Dabei kann der Einsatz von Keramiksubstraten die Leistungsfähigkeit, beispielsweise einer elektronischen Schaltung, bezüglich der Wärmeabfuhr und Leitfähigkeit wesentlich steigern. Das heißt, Keramiksubstrate werden einerseits zur Isolation einer Leistungselektronik, wie einer elektrischen Schaltung, zu einem Kühlelement beziehungsweise einem Kühlkörper eingesetzt. Andererseits dienen Keramiksubstrate dazu Wärme, die von elektronischen Bauelementen, die an den Keramiksubstraten sitzen, abgegeben wird, optimal an ein Kühlelement weiterzuleiten.
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Insbesondere DCB-Substrate (DCB = Direct Bonded Copper) sind für den Einsatz in Leistungselektroniken sehr verbreitet. DCB-Substrate bestehen beispielsweise aus einem keramischen Isolator, wie Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid, auf dem in einem Hochtemperaturschmelz- und Diffusionsprozess reines Kupfer aufgebracht und sicher mit dem Isolator verbunden ist. Besonders die hohe Wärmeleitfähigkeit von Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid sowie die hohe Wärmekapazität und Wärmespreizung der Kupferbeschichtung machen DCB-Substrate in der Leistungselektronik unentbehrlich. Ferner ist durch die Verwendung von hochreinem Kupfer die Stromtragfähigkeit bei Keramiksubstraten unerreicht gegenüber alternativen Technologien.
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Die elektrische Verbindung einer Leiterplatte zu einem oder mehreren Keramiksubstraten beziehungsweise Hybriden, insbesondere zu DCB-Substraten, erfolgt üblicherweise durch Bonden, das heißt über Bondverbindungen zwischen den elektrischen Kontaktflächen an der Leiterplatte und elektrischen Kontaktflächen an dem zumindest einem Keramiksubstrat. Die elektrischen Kontaktflächen werden daher auch als Bondflächen oder Bondzonen bezeichnet.
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Bonden beziehungsweise Drahtbonden ist in der Elektronik-Fertigung ein Verfahrensschritt, bei dem mittels eines dünnen Drahtes, dem sogenannten Bonddraht, zwei elektronische Bauelemente, insbesondere deren elektronische Kontaktflächen miteinander verbunden werden. Je nach Anwendungsfall werden unterschiedliche Drahtmaterialien und Drahtstärken verwendet. So können aluminium- oder goldbasierte Drähte, aber auch Drähte aus Platin zu Einsatz kommen.
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Problematisch ist jedoch der Fall, wenn eine Leiterplatte und ein Keramiksubstrat, wie ein DCB-Substrat, übereinander beziehungsweise untereinander angeordnet werden sollen. Üblicherweise wird die elektrische Verbindung mittels Bonden von der Leiterplatte auf die Hybride realisiert. Aufgrund der Unzugänglichkeit der zu verbindenden Kontaktflächen ist in diesem Fall eine Verbindung durch Bonden nur sehr schwer oder gar nicht realisierbar. Das heißt, die Verbindung eines Keramiksubstrates zu einer direkt über oder unter dem Keramiksubstrat angeordneten Leiterplatte ist prozesstechnisch nicht oder nur schwer umsetzbar.
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Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine einfache, kostengünstige und gute elektrische Verbindung zwischen einer Leiterplatte und wenigstens einem parallel zur Leiterplatte angeordneten Keramiksubstrat zu schaffen. Insbesondere soll eine einfach und kostengünstig herzustellende Leistungselektronik, umfassend eine Leiterplatte und zumindest ein Keramiksubstrat, geschaffen werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung zur elektrischen Verbindung von elektrischen Kontaktflächen wenigstens eines Keramiksubstrates mit elektrischen Kontaktflächen einer Leiterplatte mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie durch eine Leistungselektronik mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 9 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Einrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der Leistungselektronik, und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen werden kann.
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Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Einrichtung zur elektrischen Verbindung von elektrischen Kontaktflächen wenigstens eines Keramiksubstrates mit elektrischen Kontaktflächen einer Leiterplatte gelöst, wobei die Einrichtung ein elektrisch nicht leitendes Rahmenelement sowie elektrisch leitende Einpressstifte, die zur Hindurchführung durch das Rahmenelement ausgebildet sind, aufweist, und wobei jeder Einpressstift eine erste Kontaktfläche zum Kontaktieren einer Kontaktfläche an dem wenigstens einen Keramiksubstrat und eine zweite Kontaktfläche zum Kontaktieren einer Kontaktfläche an oder in der Leiterplatte aufweist.
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Eine derartig ausgebildete Einrichtung zu elektrischen Verbindung von elektrischen Kontaktflächen wenigstens eines Keramiksubstrates mit elektrischen Kontaktflächen einer Leiterplatte ermöglicht, dass das wenigstens eine Keramiksubstrat parallel zu der Leiterplatte angeordnet werden kann. Parallel bedeutet im Sinne der Erfindung, dass das wenigstens eine Keramiksubstrat direkt oberhalb oder unterhalb der Leiterplatte angeordnet werden kann. Das elektrisch nicht leitende Rahmenelement weist vorzugsweise Durchgangsbohrungen, insbesondere Löcher oder Aussparungen, auf, durch die die Einpressstifte hindurchgeführt werden können. Die Einpressstifte stellen elektrische Leiter dar, die zur elektrischen Verbindung zumindest einer elektrischen Kontaktfläche an dem wenigstens einen Keramiksubstrat und zumindest einer elektrischen Kontaktfläche an oder in der Leiterplatte dienen. Dabei sind die Einpressstifte derart ausgebildet, dass sie durch das Rahmenelementes, insbesondere durch die Durchgangsbohrungen des Rahmenelementes, hindurchgeführt und in oder an der Leiterplatte befestigt werden können. Ein erster Teil, das heißt eine erste Kontaktfläche, eines Einpressstiftes ist zur Kontaktierung einer elektrischen Kontaktfläche an dem wenigstens einen Keramiksubstrat ausgebildet, während ein zweiter Teil, das heißt eine zweite Kontaktfläche des Einpressstiftes, zur Kontaktierung einer Kontaktfläche der Leiterplatte ausgebildet ist.
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Die Einpressstifte sind derart dimensioniert, dass der mittlere Teil eines Einpressstiftes in dem Rahmenelement einliegt. Das Rahmenelement beziehungsweise die Höhe des Rahmenelements sowie die Größe der Einpressstifte bestimmen den Abstand eines Keramiksubstrates zu der Leiterplatte.
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Vorteilhafterweise sind zumindest die ersten Kontaktflächen der Einpressstifte als Bondflächen ausgebildet, so dass diese durch Bonden mit einer entsprechend ausgebildeten Bondfläche an dem wenigstens einen Keramiksubstrat verbunden werden können.
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Das Rahmenelement sorgt für einen sicheren Halt und eine exakte Positionierung der Einpressstifte. Ohne das Rahmenelement könnten die Einpressstifte leicht abbrechen und das Einpressen der Einpressstifte in Bohrungen beziehungsweise Aussparungen in der Leiterplatte wäre schwierig zu realisieren, da ein nicht exakt ausgerichteter Einpressstift zu Verkantungen führen würde. Ist ein Einpressstift beim Einpressen in entsprechende Bohrungen beziehungsweise Aussparungen in der Leiterplatte nicht exakt ausgerichtet, so kann dieser leicht abbrechen und die elektrische Verbindung beschädigt beziehungsweise nicht realisiert werden.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung kombiniert Bondverbindungen und Einpressverbindungen miteinander, um wenigstens ein Keramiksubstrat elektrisch leitend mit einer Leiterplatte zu verbinden. Diese Kombination gewährleistet einen besonders sicheren Halt und eine sichere elektrische Verbindung zwischen wenigstens einem Keramiksubstrat und einer Leiterplatte, die nebeneinander angeordnet sind. Das heißt die Einpressstifte ermöglichen in Verbindung mit dem Rahmenelement Bondverbindungen zu dem wenigstens einen Keramiksubstrat und kraftschlüssige, elektrisch leitende Verbindungen zu der Leiterplatte. Zur Kontaktierung eines Keramiksubstrates kann die Leiterplatte einfach auf die durch das Rahmenelement hindurchgeführten Einpressstifte aufgesteckt werden, wobei die Einpressstifte gleichzeitig über die Bondverbindungen einen elektrisch leitenden Kontakt zu dem wenigstens einen Keramiksubstrat herstellen.
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Eine derartige Einrichtung zur elektrischen Verbindung von elektrischen Kontaktflächen wenigstens eines Keramiksubstrates mit elektrischen Kontaktflächen einer Leiterplatte ist einfach herstellbar und gewährleistet eine sehr einfache und zuverlässige elektrische Kontaktierung zumindest eines Keramiksubstrates an einer parallel angeordneten Leiterplatte. Die Einrichtung ermöglicht, dass gänzlich auf Lötverbindungen verzichtet werden kann. Durch die Einpressstifte kann die Leiterplatte mechanisch an dem Rahmenelement beziehungsweise dem wenigstens einen Keramiksubstrat gehalten werden. Dies erspart andere aufwändige und kostenintensive kraftschlüssige Verbindungen, wie beispielsweise Schraubverbindungen. Insbesondere wird die Leiterplatte durch die Einpressstifte, die in entsprechende Bohrungen oder Aussparungen in der Leiterplatte eingeführt sind, mechanisch nicht verspannt, wodurch die Qualität bzw. Funktionalität der Leiterplatte unverändert aufrechterhalten werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei der Einrichtung vorgesehen sein, dass die zweite Kontaktfläche eines jeden Einpressstiftes als Einpresskontakt ausgebildet ist. Das heißt, die Einpressstifte werden kraftschlüssig in entsprechende Bohrungen oder Aussparungen in der Leiterplatte eingepresst, wobei die zweiten Kontaktflächen elektrische Kontaktflächen der Leiterplatte, insbesondere elektrischer Kontaktfläche an der Wandung der Bohrung der Leiterplatte, kontaktieren. Die zweite Kontaktfläche eines jeden Einpressstiftes liegt kraftschlüssig in einer entsprechenden Bohrung oder Aussparung in der Leiterplatte ein und kontaktiert dabei eine entsprechende Kontaktfläche der Leiterplatte. Die kraftschlüssige Verbindung erfolgt insbesondere aufgrund eines Reibschlusses zwischen der zweiten Kontaktfläche eines jeden Einpressstiftes und der Wandung einer Bohrung beziehungsweise Aussparung in der Leiterplatte.
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Bevorzugt ist eine Einrichtung zur elektrischen Verbindung von elektrischen Kontaktflächen wenigstens eines Keramiksubstrates mit elektrischen Kontaktflächen einer Leiterplatte, bei der die Einpressstifte außerhalb der ersten und zweiten Kontaktfläche des Einpressstiftes durch Kunststoff ummantelt sind. Hierdurch ist gewährleistet, dass eine elektrische Kontaktierung zwischen den Einpressstiften und dem zumindest einen Keramiksubstrat und der Leiterplatte nur an den vorgesehenen ersten und zweiten Kontaktflächen der Einpressstifte erfolgt. Ferner sorgt die Ummantelung für einen sicheren Halt der Einpressstifte in den Durchgangsbohrungen des Rahmenelementes sowie für eine elektrische Isolierung der Verbindung.
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Bevorzugt sind die Einpressstifte abgewinkelt ausgebildet, wobei die erste Kontaktfläche an einem ersten Schenkel und die zweite Kontaktfläche an einem zweiten Schenkel eines Einpressstiftes vorgesehen ist. Vorzugsweise ist der erste Schenkel eines Einpressstiftes senkrecht zu dem zweiten Schenkel eines Einpressstiftes angeordnet. Dies ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da die Bohrungen beziehungsweise Aussparungen in der Leiterplatte in der Regel senkrecht zu den Kontaktflächen, insbesondere den Bondflächen, eines Keramiksubstrates ausgerichtet sind. Vorzugsweise weist der erste Schenkel eines Einpressstiftes ein längliches, insbesondere rechteckiges, Profil auf, während der zweite Schenkel des Einpressstiftes vorzugsweise ein rundes Profil aufweist. Insbesondere ist das runde Profil des zweiten Schenkels eines Einpressstiftes zylinderförmig, vorzugsweise kegelförmig beziehungsweise konisch zulaufend, ausgebildet. Hierdurch kann der zweite Schenkel des Einpressstiftes leicht in eine entsprechende Bohrung oder Aussparung in der Leiterplatte eingeführt werden, um dort die Innenwandung der Bohrung beziehungsweise der Aussparung reibschlüssig zu kontaktieren. Der zweite Schenkel eines Einpressstiftes geht vorzugsweise eine Art Kegelpressverband mit der Bohrung beziehungsweise der Aussparung in der Leiterplatte ein.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei der Einrichtung zur elektrischen Verbindung von elektrischen Kontaktflächen wenigstens eines Keramiksubstrates mit elektrischen Kontaktflächen einer Leiterplatte vorgesehen sein, dass das nicht leitende Rahmenelement eine ringförmige Gestalt, insbesondere eine geschlossene ringförmige Gestalt, aufweist. Hierdurch gewährleistet das Rahmenelement einen seitlichen Schutz des wenigstens einen Keramiksubstrates. Das wenigstens eine Keramiksubstrat ist deshalb vorzugsweise innerhalb des ringförmig ausgebildeten Rahmenelementes angeordnet. Gleichzeitig übernimmt das Rahmenelement ferner die Aufgabe, einen flüssig eingebrachten Schutzauftrag für das wenigstens eine Keramiksubstrat beziehungsweise das wenigstens eine Hybrid zu begrenzen. So kann beispielsweise eine Vergussmasse auf die der Leiterplatte zugewandten Seite des Keramiksubstrates aufgebracht werden, um die an dem Keramiksubstrat angeordneten elektronischen Bauelemente vor Feuchtigkeit zu schützen.
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Das nicht leitende Rahmenelement, das heißt der Bondrahmen, ist vorteilhafterweise zur direkten oder indirekten Anlage an ein oder mehrere Kühlelemente ausgebildet. Vorzugsweise ist das Rahmenelement zumindest an wenigstens einer Wandung eines Kühlelementes angeordnet. Die Abführung der Wärme, die die elektronischen Bauelemente des Keramiksubstrates abgeben, erfolgt über das wenigstens eine Kühlelement. Zwischen dem wenigstens einen Keramiksubstrat und dem wenigstens einen Kühlelement kann zusätzlich eine Wärmeleitpaste vorgesehen sein.
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Wie bereits zuvor erwähnt, ist es vorteilhaft, wenn die Einpressstifte zur kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen Befestigung an der Leiterplatte ausgebildet sind. Dabei sind die Einpressstifte vorzugsweise reibschlüssig in Bohrungen oder Aussparungen in der Leiterplatte befestigt.
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Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Leistungselektronik, umfassend eine Leiterplatte, wenigstens ein Keramiksubstrat sowie eine Einrichtung zur elektrischen Verbindung von elektrischen Kontaktflächen des wenigstens einen Keramiksubstrates mit elektrischen Kontaktflächen der Leiterplatte, die gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist, und wobei die ersten Kontaktflächen der Einpressstifte über Bondverbindungen mit den Kontaktflächen an dem wenigstens einen Keramiksubstrat und die zweiten Kontaktflächen der Einpressstifte über Einpresskontakte mit Kontaktflächen an und/oder in der Leiterplatte verbindbar sind, gelöst.
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Bei einer derartigen Leistungselektronik kann wenigstens ein Keramiksubstrat beziehungsweise Hybrid, das/der parallel, das heißt oberhalb und/oder unterhalb, zu einer Leiterplatte angeordnet ist, einfach elektrisch leitend mit der Leiterplatte verbunden werden. Die elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte und dem wenigstens einen Keramiksubstrat erfolgt über Einpressstifte, die durch Durchgangsbohrungen eines Rahmenelementes, eines so genannten Bondrahmens, geführt sind. Die Einpressstifte weisen erste Kontaktflächen, insbesondere Bondflächen, zur elektrischen Verbindung mit entsprechenden Kontaktflächen an dem wenigstens einen Keramiksubstrat sowie zweite Kontaktflächen, sogenannte Einpresskontakte, zur elektrischen Verbindung von Kontaktflächen in oder an der Leiterplatte auf. Das heißt, die ersten Kontaktflächen der Einpressstifte sind über Bondverbindungen mit den Kontaktflächen an dem wenigstens einen Keramiksubstrat verbindbar, währenddessen die zweiten Kontaktflächen der Einpressstifte in Bohrungen oder Aussparungen in der Leiterplatte einpressbar sind, um dort einen elektrischen Kontakt zu Kontaktflächen der Leiterplatte herzustellen.
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Vorteilhafterweise kann die Leiterplatte über die Einpressstifte mechanisch an dem Rahmenelement und dem wenigstens einen Keramiksubstrat gehalten werden. Die Einpressstifte sind daher vorzugsweise kraftschlüssig und formschlüssig in den Bohrungen beziehungsweise Aussparungen in der Leiterplatte eingesteckt beziehungsweise eingepresst. Durch die Bondverbindungen sitzen die Einpressstifte fest an Kontaktflächen an dem wenigstens einen Keramiksubstrat an. Vorzugsweise sind die Bondverbindungen mittels aluminiumbasierter Drähte hergestellt. Die Einpressstifte sitzen vorteilhafterweise auch kraft- und formschlüssig in den Durchgangsbohrungen des Rahmenelementes ein.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei der Leistungselektronik vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Keramiksubstrat ein DCB-Keramiksubstrat oder ein AMB-Keramiksubstrat ist. DCB-Keramiksubstrate weisen beispielsweise einen keramischen Isolator, in der Regel Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid, auf. Auf dem keramischen Isolator sind vorzugsweise Leitungen aus reinem Kupfer aufgebracht, die eine hohe Stromtragfähigkeit aufweisen. Keramische Isolatoren aus Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid können aufgrund ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit Wärme, die von elektronischen Bauelementen an dem wenigstens einen Keramiksubstrat abgegeben wird, sehr effektiv an ein oder mehrere angrenzende(s) Kühlelement(e) abgeben.
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Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert.
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Dabei zeigt:
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1 eine Einrichtung zur elektrischen Verbindung von elektrischen Kontaktflächen wenigstens eines Keramiksubstrates mit elektrischen Kontaktflächen einer Leiterplatte, die nach dem erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzip ausgebildet ist,
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2 eine Einrichtung gemäß 1, wobei die Elemente der Einrichtung losgelöst voneinander dargestellt sind,
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3 eine Leistungselektronik mit einer Einrichtung gemäß 1 im Einbauzustand an eine Leiterplatte und an Keramiksubstrate der Leistungselektronik,
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4 eine vergrößerte Darstellung eines Teils der Leistungselektronik gemäß 3.
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Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 4 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In den 1 und 2 ist eine mögliche Ausführungsform einer Einrichtung 1 zur elektrischen Verbindung von elektrischen Kontaktflächen wenigstens eines Keramiksubstrates mit elektrischen Kontaktflächen einer Leiterplatte, die nach dem erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzip ausgebildet ist, dargestellt. Die Einrichtung 1 weist ein elektrisch nicht leitendes Rahmenelement 2, auch als Bondrahmen bezeichnet, sowie eine Vielzahl von Einpressstiften 4 auf. Die Einpressstifte 4 stellen elektrische Leiter zur Verbindung wenigstens eines Keramiksubstrates mit einer Leiterplatte dar. In der 1 sind die Einpressstifte 4 an dem Rahmenelement 2 befestigt. Dabei werden die Einpressstifte 4 durch Durchgangsbohrungen 3 in dem Rahmenelement 2 hindurchgeführt. Die Durchgangsbohrungen 3 des Rahmenelementes 2 sind aus 2 ersichtlich. Das Rahmenelement 2 weist eine geschlossene ringförmige Gestalt auf. Die Durchgangsbohrungen 3 sind verteilt in dem Rahmenelement 2 angeordnet. In 2 ist dargestellt, dass die Einpressstifte 4 erste Kontaktflächen 5 sowie zweite Kontaktflächen 6 aufweisen. Die ersten Kontaktflächen 5 der Einpressstifte 4 dienen zur Kontaktierung von Kontaktflächen wenigstens eines Keramiksubstrates. Dabei wird die elektrische Verbindung vorzugsweise mittels Bonden beziehungsweise Bondverbindungen erzeugt. Die zweiten Kontaktflächen 6 der Einpressstifte dienen zur Kontaktierung von Kontaktflächen an oder in einer Leiterplatte.
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Die Einpressstifte 4 sind vorzugsweise abgewinkelt ausgebildet, wie in 2 dargestellt. Dabei sind die ersten Kontaktflächen 5 der Einpressstifte 4 an einem ersten Schenkel 7 und die zweiten Kontaktflächen 6 der Einpressstifte an einem zweiten Schenkel 8 angeordnet. Die ersten Schenkel 7 der Einpressstifte 4 weisen vorzugsweise ein rechteckiges Profil auf, die zweiten Schenkel 8 der Einpressstifte 4 weisen vorteilhafterweise einen rundes, insbesondere ein zum freien Ende hin konisch zulaufendes, Profil auf. Durch diese Ausgestaltung der ersten 7 und zweiten Schenkel 8 der Einpressstifte 4 kann einerseits eine gute Bondverbindung zu wenigstens einem Keramiksubstrat, das heißt einem Hybrid, und andererseits eine gute kraftschlüssige und formschlüssige elektrisch leitende Einpressverbindung in Bohrungen oder Aussparungen in der Leiterplatte hergestellt werden. Die Bereiche der Einpressstifte, die nicht die ersten 5 und zweiten Kontaktflächen 6 bilden, sind vorteilhafterweise durch Kunststoff ummantelt.
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In der 3 ist eine Leistungselektronik 9 dargestellt. 4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Leistungselektronik 9 gemäß 3. Die Leistungselektronik 9 umfasst eine Leiterplatte 20 sowie mehrere Keramiksubstrate 10. Ferner umfasst die Leistungselektronik 9 eine Einrichtung 1 zur elektrischen Verbindung von elektrischen Kontaktflächen der Keramiksubstrate 10 mit elektrischen Kontaktflächen der Leiterplatte 20. Die Einpressstifte 4 der Einrichtung 1 verbinden die Kontaktflächen der Keramiksubstrate 10 mit Kontaktflächen in oder an der Leiterplatte 20. Die ersten Kontaktflächen 5 der Einpressstifte 4 sind über Bondverbindungen mit entsprechenden Kontaktflächen der Keramiksubstrate verbunden. Die zweiten Kontaktflächen 6 der Einpressstifte 4 sind in Bohrungen beziehungsweise Aussparungen in der Leiterplatte 20 eingepresst, um dort Kontaktflächen der Leiterplatte 20 zu kontaktieren. Die zweiten Kontaktflächen 6 der Einpressstifte 4 stellen so genannte Einpresskontakte dar. Das heißt, die zweiten Kontaktflächen 6 der Einpressstifte 4 sind reibschlüssig in den Bohrungen beziehungsweise Aussparungen der Leiterplatte 20 angeordnet. Neben der elektrischen Kontaktierung halten die zweiten Kontaktflächen 6 beziehungsweise die zweiten Schenkel 8 der Einpressstifte 4 die Leiterplatte 20 mechanisch an dem Rahmenelement 2 beziehungsweise den Keramiksubstraten 10 fest. Die Keramiksubstrate 10 sind ihrerseits an Kühlelementen 30 angeordnet.
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Bei einer derartigen Leistungselektronik 9 können die Keramiksubstrate 10 parallel, das heißt oberhalb und/oder unterhalb, der Leiterplatte 20 angeordnet und gleichzeitig einfach elektrisch leitend mit der Leiterplatte 20 verbunden werden. Die elektrische Verbindung zwischen der Leiterplatte 20 und den Keramiksubstraten 10 erfolgt über die Einpressstifte 4, die durch Durchgangsbohrungen 30 in dem Rahmenelement 2, hindurchgeführt sind.
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Durch die Bondverbindungen sitzen die Einpressstifte 4 fest an Kontaktflächen beziehungsweise elektrischen Leitungen an den Keramiksubstraten 10 an. Vorzugsweise sind die Bondverbindungen mittels aluminiumbasierter Drähte hergestellt. Alternativ kann als Material für die Bonddrähte beispielsweise Gold oder Platin eingesetzt werden. Das Rahmenelement 2 dient ferner dazu, einen flüssig eingebrachten Schutzauftrag, beispielsweise eine Vergussmasse, die auf die Keramiksubstrate 10 aufgebracht wird, zu begrenzen. Der Schutzauftrag schützt elektronische Bauelemente, beispielsweise Transistoren, die an den Keramiksubstraten 10 angeordnet sind, vor Feuchtigkeit.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Einrichtung zur elektrischen Verbindung von elektrischen Kontaktflächen wenigstens eines Keramiksubstrates mit elektrischen Kontaktflächen einer Leiterplatte
- 2
- Rahmenelement/Bondrahmen
- 3
- Durchgangsbohrungen
- 4
- Einspressstift
- 5
- erste Kontaktfläche am Einspressstift
- 6
- zweite Kontaktfläche am Einspressstift
- 7
- erster Schenkel des Einspressstiftes
- 8
- zweiter Schenkel des Einspressstiftes
- 9
- Leistungselektronik
- 10
- Keramiksubstrat/Hybrid
- 20
- Leiterplatte
- 30
- Kühlelement
