DE102014117943B4 - Vorrichtung mit einer Leiterplatte und einem Metallwerkstück - Google Patents

Abstract

Vorrichtung, umfassend:ein erstes Halbleiterpackage (10), umfassend einen Halbleiterchip (14), ein Verkapselungsmaterial (15), welches zumindest teilweise den Halbleiterchip (14) bedeckt, und ein Kontaktelement (16), welches elektrisch mit dem Halbleiterchip (14) gekoppelt ist und aus dem Verkapselungsmaterial (15) herausragt;eine Leiterplatte (11), wobei das erste Halbleiterpackage (10) auf der Leiterplatte (11) montiert ist und das Kontaktelement (16) des ersten Halbleiterpackage (10) elektrisch mit der Leiterplatte (11) gekoppelt ist; undein erstes Metallwerkstück (12), welches auf der Leiterplatte (11) montiert ist und elektrisch mit dem Kontaktelement (16) des ersten Halbleiterpackage (10) gekoppelt ist, wobei das erste Metallwerkstück (12) einen Metallstab (39) umfasst, wobei der Metallstab (39) mindestens ein Kontaktelement (40) umfasst, welches aus einer Fläche des Metallstabs (39) herausragt, wobei das erste Metallwerkstück (12) durch das Kontaktelement (40) des Metallstabs (39) elektrisch mit der Leiterplatte (11) gekoppelt ist.

Description

• Technisches Gebiet
• Die Erfindung betrifft Vorrichtungen, welche eine Leiterplatte (PCB) und ein Metallwerkstück umfassen. Außerdem betrifft die Erfindung Verfahren zur Herstellung solcher Vorrichtungen.
• Hintergrund
• Elektronische Vorrichtungen können PCBs und darauf angeordnete Komponenten umfassen. Zum Beispiel können Halbleiterpackages auf einer PCB montiert sein und einen Teil einer elektronischen Schaltung bilden. Elektronische Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung elektronischer Vorrichtungen müssen ständig verbessert werden. Insbesondere kann es wünschenswert sein, elektrische und thermische Leistungseigenschaften der elektronischen Vorrichtungen zu verbessern. Außerdem kann es wünschenswert sein, für eine mechanisch stabile Anordnung von Komponenten zu sorgen, die auf einer PCB montiert sind.
• Die Druckschrift US 4 254 447 A betrifft einen Wärmeableiter für elektronische Bauteile.
• Die Druckschrift US 5 978 216 A betrifft ein verbessertes Packaging von Halbleiterchips.
• Die Druckschrift DE 38 87 801 T2 betrifft eine mit einer Wärmeabfuhrvorrichtung versehene gedruckte Schaltung.
• Die Druckschrift US 2009 / 0 032 921 A1 betrifft die Struktur einer Leiterplatte und eine elektronische Vorrichtung.
• Die Druckschrift US 2007 / 0 263 362 A1 betrifft eine mit einer Leiterplatte verbundene wärmeleitende Struktur, um Hochleistungs-Wärmeableitungen für die Leiterplatte bereitzustellen.
• Die Druckschrift US 4 695 924 A betrifft einen zweiteiligen Kühlkörper mit gezahnter Kopplung.
• Kurzdarstellung
• Verschiedene Aspekte betreffen eine Vorrichtung, umfassend: ein erstes Halbleiterpackage, umfassend einen Halbleiterchip, ein Verkapselungsmaterial, welches zumindest teilweise den Halbleiterchip bedeckt, und ein Kontaktelement, welches elektrisch mit dem Halbleiterchip gekoppelt ist und aus dem Verkapselungsmaterial herausragt; eine Leiterplatte, wobei das erste Halbleiterpackage auf der Leiterplatte montiert ist und das Kontaktelement des ersten Halbleiterpackage elektrisch mit der Leiterplatte gekoppelt ist; und ein erstes Metallwerkstück, welches auf der Leiterplatte montiert ist und elektrisch mit dem Kontaktelement des ersten Halbleiterpackage gekoppelt ist, wobei das erste Metallwerkstück einen Metallstab umfasst, wobei der Metallstab mindestens ein Kontaktelement umfasst, welches aus einer Fläche des Metallstabs herausragt, wobei das erste Metallwerkstück durch das Kontaktelement des Metallstabs elektrisch mit der Leiterplatte gekoppelt ist.
• Verschiedene Aspekte betreffen eine Vorrichtung, umfassend: eine Metallplatte, welche eine Aussparung umfasst; eine Leiterplatte, wobei ein Teil der Leiterplatte in der Aussparung der Metallplatte angeordnet ist; und ein erstes Halbleiterpackage, umfassend einen Halbleiterchip, ein Verkapselungsmaterial, welches zumindest teilweise den Halbleiterchip bedeckt, und ein Kontaktelement, welches elektrisch mit dem Halbleiterchip gekoppelt ist und aus dem Verkapselungsmaterial herausragt, wobei das erste Halbleiterpackage auf der Metallplatte und auf dem Teil der Leiterplatte montiert ist, der in der Aussparung der Metallplatte angeordnet ist, und wobei das Kontaktelement des Halbleiterpackage elektrisch mit der Metallplatte gekoppelt ist.
• Verschiedene Aspekte betreffen eine Vorrichtung, umfassend: eine Leiterplatte; eine erste oberflächenmontierte Schaltvorrichtung, welche auf der Leiterplatte montiert ist; eine zweite oberflächenmontierte Schaltvorrichtung, welche auf der Leiterplatte montiert ist; ein erstes Metallwerkstück, welches dazu ausgelegt ist, eine elektrische Kopplung zwischen der ersten oberflächenmontierten Schaltvorrichtung und der zweiten oberflächenmontierten Schaltvorrichtung bereitzustellen, wobei das erste Metallwerkstück einen Metallstab umfasst; und ein zweites Metallwerkstück, welches dazu ausgelegt ist, eine elektrische Verbindung zwischen einer Stromversorgung und mindestens einer aus der ersten oberflächenmontierten Schaltvorrichtung und der zweiten oberflächenmontierten Schaltvorrichtung bereitzustellen, wobei das zweite Metallwerkstück eine Metallplatte umfasst, welche eine Aussparung umfasst, wobei ein Teil der Leiterplatte in der Aussparung angeordnet ist.
• Verschiedene Aspekte betreffen eine Vorrichtung, umfassend: ein erstes Halbleiterpackage, umfassend einen Halbleiterchip, ein Verkapselungsmaterial, welches zumindest teilweise den Halbleiterchip bedeckt, und ein Kontaktelement, welches elektrisch mit dem Halbleiterchip gekoppelt ist und aus dem Verkapselungsmaterial herausragt; eine Leiterplatte, wobei das erste Halbleiterpackage auf der Leiterplatte montiert ist und das Kontaktelement des ersten Halbleiterpackage elektrisch mit der Leiterplatte gekoppelt ist; und ein erstes Metallwerkstück, welches auf der Leiterplatte montiert ist und elektrisch mit dem Kontaktelement des ersten Halbleiterpackage gekoppelt ist, wobei das erste Metallwerkstück mindestens ein Loch umfasst, und das erste Metallwerkstück durch eine Schraube, welche sich durch das Loch hindurch erstreckt, an der Leiterplatte befestigt ist.
• Verschiedene Aspekte betreffen eine Vorrichtung, umfassend: ein erstes Halbleiterpackage, umfassend einen Halbleiterchip, ein Verkapselungsmaterial, welches zumindest teilweise den Halbleiterchip bedeckt, und ein Kontaktelement, welches elektrisch mit dem Halbleiterchip gekoppelt ist und aus dem Verkapselungsmaterial herausragt; eine Leiterplatte, wobei das erste Halbleiterpackage auf der Leiterplatte montiert ist und das Kontaktelement des ersten Halbleiterpackage elektrisch mit der Leiterplatte gekoppelt ist; und ein erstes Metallwerkstück, welches auf der Leiterplatte montiert ist und elektrisch mit dem Kontaktelement des ersten Halbleiterpackage gekoppelt ist, wobei die Vorrichtung dazu ausgelegt ist, als ein Wechselrichter zu fungieren, und das erste Metallwerkstück dazu ausgelegt ist, eine Phasenausgangsverbindung des Wechselrichters bereitzustellen.
• Figurenliste
• Die begleitenden Zeichnungen sind enthalten, um für ein besseres Verständnis von Aspekten zu sorgen, und sie sind in die vorliegende Beschreibung einbezogen und bilden einen Teil derselben. Die Zeichnungen veranschaulichen Aspekte und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, Grundsätze von Aspekten zu erläutern. Andere Aspekte und viele der beabsichtigten Vorteile von Aspekten sind einfach zu verstehen, da sie unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung besser zu verstehen sind. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander. Gleiche Bezugszeichen können entsprechende ähnliche Teile bezeichnen.
• 1 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung 100 gemäß der Offenbarung.
• 2 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer weiteren Vorrichtung 200 gemäß der Offenbarung.
• 3 veranschaulicht ein PCB-Layout einer weiteren Vorrichtung 300 gemäß der Offenbarung.
• 4A bis 4C veranschaulichen schematische Diagramme von Vorrichtungen, welche drei beispielhafte Phasenumkehrschaltungen 400A bis 400C umfassen.
• 5A bis 5X veranschaulichen ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung gemäß der Offenbarung. Die Vorrichtung kann ähnlich wie die drei Phasenumkehrschaltungen der 4A bis 4C arbeiten.
• 6A bis 6L veranschaulichen ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung gemäß der Offenbarung. Die Vorrichtung kann ähnlich wie die drei Phasenumkehrschaltungen der 4A bis 4C arbeiten.
• 7A bis 7R veranschaulichen ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung gemäß der Offenbarung. Die Vorrichtung kann ähnlich wie die drei Phasenumkehrschaltungen der 4A bis 4C arbeiten.
• 8 veranschaulicht ein schematisches Diagramm einer Halbbrückenschaltung 800.
• Detaillierte Beschreibung
• In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen. Die Zeichnungen zeigen beispielhaft spezielle Aspekte, in welchen die Erfindung ausgeübt werden kann. In diesem Zusammenhang kann in Bezug auf die Orientierung der Figuren, die beschrieben werden, eine richtungsgebundene Terminologie verwendet werden, wie z.B. „obere“, „untere“, „vordere“, „hintere“ usw. Da Komponenten der beschriebenen Vorrichtungen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen angeordnet sein können, kann die richtungsgebundene Terminologie zu Zwecken der Veranschaulichung verwendet werden und ist in keiner Weise beschränkend. Es können andere Aspekte benutzt werden und strukturelle oder logische Veränderungen vorgenommen werden, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Daher ist die folgende detaillierte Beschreibung nicht als beschränkend anzusehen und das Konzept der vorliegenden Erfindung wird durch die anhängenden Ansprüche definiert.
• Wie in der vorliegenden Beschreibung verwendet, sollen die Begriffe „verbunden“, „gekoppelt“, „elektrisch verbunden“ und/oder „elektrisch gekoppelt“ nicht notwendigerweise bedeuten, dass Elemente direkt miteinander verbunden oder gekoppelt sein müssen. Zwischen den „verbundenen“, „gekoppelten“, „elektrisch verbundenen“ oder „elektrisch gekoppelten“ Elementen können Zwischenelemente vorgesehen sein.
• Ferner kann das Wort „über“, welches z.B. in Bezug auf eine Materialschicht verwendet wird, die „über“ einer Fläche eines Objekts gebildet oder angeordnet wird, hierin so verwendet werden, dass es bedeutet, dass die Materialschicht „direkt auf“, d.h. in direktem Kontakt mit, der betreffenden Fläche angeordnet (z.B. gebildet, abgeschieden usw.) werden kann. Das Wort „über“, welches z.B. in Bezug auf eine Materialschicht verwendet wird, die „über“ einer Fläche gebildet oder angeordnet wird, kann hierin auch so verwendet werden, dass es bedeutet, dass die Materialschicht „indirekt auf“ der betreffenden Fläche angeordnet (z. B. gebildet, abgeschieden usw.) werden kann, wobei z.B. eine oder mehrere zusätzliche Schichten zwischen der betreffenden Fläche und der Materialschicht angeordnet werden.
• Hierin werden Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von Vorrichtungen beschrieben. Bemerkungen in Verbindung mit einer beschriebenen Vorrichtung können auch für ein entsprechendes Verfahren gelten, und umgekehrt. Wenn zum Beispiel eine spezielle Komponente einer Vorrichtung beschrieben wird, kann ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung einen Schritt des Bereitstellens der Komponente in einer geeigneten Weise umfassen, auch wenn ein solcher Schritt nicht ausdrücklich beschrieben oder in den Figuren veranschaulicht wird. Außerdem können die Merkmale der verschiedenen Aspekte und Beispiele, die hierin beschrieben werden, miteinander kombiniert werden, sofern nicht speziell anders angegeben.
• Die hierin beschriebenen Vorrichtungen können einen oder mehrere Halbleiterchips umfassen. Die Halbleiterchips können von unterschiedlichem Typ sein und können durch unterschiedliche Technologien hergestellt sein. Die Halbleiterchips können zum Beispiel integrierte elektrische, elektrooptische oder elektromechanische Schaltungen oder passive Elemente umfassen. Die integrierten Schaltungen können als integrierte Logikschaltungen, analoge integrierte Schaltungen, integrierte Mischsignalschaltungen, integrierte Leistungsschaltungen, Speicherschaltungen, integrierte passive Elemente, mikroelektromechanische Systeme usw. konstruiert sein. Die Halbleiterchips müssen nicht aus einem speziellen Halbleitermaterial hergestellt sein, zum Beispiel Si, SiC, SiGe, GaAs, und können ferner anorganische und/oder organische Materialien enthalten, die keine Halbleiter sind, wie zum Beispiel Isolatoren, Kunststoffe, Metalle usw. In einem Beispiel können die Halbleiterchips aus einem elementaren Halbleitermaterial, zum Beispiel Si usw., hergestellt sein oder ein solches umfassen. In einem weiteren Beispiel können die Halbleiterchips aus einem Verbindungs-Halbleitermaterial, zum Beispiel SiC, SiGe, GaAs usw., hergestellt sein oder ein solches umfassen.
• Die Halbleiterchips können verpackt oder unverpackt sein. Das heißt, die Halbleiterchips können zumindest teilweise von einem Verkapselungsmaterial bedeckt sein oder nicht. Halbleitermaterialien, welche ein Verkapselungsmaterial umfassen, können als Halbleiterpackages bezeichnet werden. Das Verkapselungsmaterial kann elektrisch isolierend sein und kann einen Verkapselungskörper bilden. Das Verkapselungsmaterial kann mindestens eines aus einem Epoxid, einem Glasfaser-gefüllten Epoxid, einem Glasfaser-gefüllten Polymer, einem Imid, einem gefüllten oder nicht gefüllten thermoplastischen Polymermaterial, einem gefüllten oder nicht gefüllten duroplastischen Polymermaterial, einer gefüllten oder nicht gefüllten Polymermischung, einem wärmehärtenden Material, einer Gießverbindung, einem Glob-Top-Material, einem Laminatmaterial usw. umfassen. Verschiedene Techniken können angewandt werden, um Komponenten der Vorrichtung mit dem Verkapselungsmaterial zu verkapseln, zum Beispiel mindestens eine aus Formpressen, Spritzgießen, Pulverformen, Flüssiggießen, Laminieren usw. Das Verkapselungsmaterial kann zumindest teilweise weitere Komponenten der Vorrichtung bedecken, zum Beispiel mindestens eines aus einem Leiterrahmen, einem Kontaktelement, welches mit dem Halbleiterchip elektrisch verbunden ist, usw.
• In einem Beispiel kann ein Halbleiterpackage speziell einer oberflächenmontierten Vorrichtung (SMD) entsprechen. Ein solches Halbleiterpackage kann direkt auf einer Fläche einer Leiterplatte (PCB) montiert oder angeordnet sein. Eine SMD kann Leitungen aufweisen oder nicht. Im Allgemeinen kann eine SMD mindestens eines aus kurzen Pins, Leitungen verschiedener Arten, Flachkontakten, einer Matrix von Lötkugeln (Ball Grid Array) usw. aufweisen. Vorzugsweise können Vorrichtungen gemäß der Offenbarung mehrere Leitungen umfassen, die aus einem Verkapselungskörper der Halbleitervorrichtung herausragen und für eine elektrische Verbindung mit Komponenten sorgen, die sich innerhalb des Halbleiterpackage befinden. In einem speziellen Beispiel können die Leitungen eine L-förmig abgewinkelte Form aufweisen. Eine SMD kann speziell einem TOLL(TO-Leadless)-Package entsprechen.
• Die Halbleiterchips können einen oder mehrere Leistungshalbleiter umfassen. Solche Halbleiterchips (oder Leistungshalbleiterchips) können eine vertikale Struktur aufweisen, d.h. die Halbleiterchips können so hergestellt sein, dass elektrische Ströme in einer Richtung senkrecht zu den Hauptseiten der Halbleiterchips fließen können. Ein Halbleiterchip mit einer vertikalen Struktur kann Elektroden auf seinen beiden Hauptseiten aufweisen, d.h. auf seiner Oberseite und Unterseite. Insbesondere können Leistungshalbleiterchips eine vertikale Struktur aufweisen und können auf beiden Hauptseiten Lastelektroden aufweisen. Zum Beispiel können die vertikalen Leistungshalbleiterchips als Leistungs-MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors), -IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors),-JFETs (Junction Gate Field Effect Transistors), Super-Sperrschicht-Vorrichtungen, Leistungsbipolartransistoren usw. konfiguriert sein. Die Source-Elektrode und Gate-Elektrode eines Leistungs-MOSFET können sich auf einer Seite befinden, während die Drain-Elektrode des Leistungs-MOSFET auf der anderen Seite angeordnet sein kann. Ein Leistungs-MOSFET kann insbesondere dafür konfiguriert sein, z.B. als ein Schalter oder eine Schaltvorrichtung zu fungieren. Außerdem können die hierin beschriebenen Vorrichtungen integrierte Schaltungen umfassen, um die integrierten Schaltungen der Leistungshalbleiterchips zu steuern.
• Die Halbleiterchips können Kontaktpads (oder Kontaktelemente oder Kontaktanschlüsse oder Kontaktelektroden) aufweisen, welche ermöglichen, dass ein elektrischer Kontakt zu integrierten Schaltungen hergestellt wird, die in den Halbleiterchips enthalten sind. Im Fall eines Leistungshalbleiterchips kann ein Kontaktpad einer Gate-Elektrode, einer Source-Elektrode oder einer Drain-Elektrode entsprechen. Die Kontaktpads können eine oder mehrere Metallschichten umfassen, welche auf das Halbleitermaterial aufgebracht werden können. Die Metallschichten können in einer beliebigen gewünschten geometrischen Form und einer beliebigen gewünschten Materialzusammensetzung hergestellt werden. Als das Material kann ein beliebiges gewünschtes Metall oder eine beliebige gewünschte Metalllegierung verwendet werden, zum Beispiel mindestens eines aus Aluminium, Titan, Gold, Silber, Kupfer, Palladium, Platin, Nickel, Chrom und Nickelvanadium. Die Metallschichten müssen nicht homogen oder aus nur einem Material hergestellt sein, d.h. es können verschiedene Zusammensetzungen und Konzentrationen der Materialien möglich sein, die in den Metallschichten enthalten sind.
• Die hierin beschriebenen Vorrichtungen können einen Träger umfassen, über welchem ein oder mehrere Halbleiterchips angeordnet sein können. Die Vorrichtungen sind nicht darauf beschränkt, dass sie nur einen einzigen Träger umfassen, sondern können auch mehrere Träger umfassen. Außerdem muss ein Halbleiterchip der Vorrichtung nicht ausschließlich über nur einem Träger angeordnet sein, sondern er kann auch über mehreren Trägern angeordnet sein. Der Träger kann aus einem Metall, einer Legierung, einem Dielektrikum, einem Kunststoff, einer Keramik, einer Kombination dieser usw. hergestellt sein. Der Träger kann eine homogene Struktur aufweisen, kann aber auch innere Strukturen bereitstellen, wie Leitwege mit einer elektrischen Umverteilungsfunktion.
• Außerdem kann eine Grundfläche des Trägers von der Anzahl und den Grundflächen von Halbleiterchips abhängen, die auf dem Träger angeordnet sind. Das heißt, der Träger kann insbesondere Montagebereiche umfassen, die dafür konfiguriert sind, Halbleiterchips zu tragen. Beispiele für Träger sind ein Diepad, ein Leiterrahmen, der ein Diepad umfasst, ein Keramiksubstrat, welches eine oder mehrere Umverteilungsschichten umfasst, usw.
• In einem Beispiel kann der Träger insbesondere einen Leiterrahmen umfassen, welcher eine beliebige Form, eine beliebige Größe, ein beliebiges Material usw. aufweisen kann. Der Leiterrahmen kann so strukturiert sein, dass Diepads (oder Chipinseln) und Leitungen gebildet werden können. Während einer Herstellung der Vorrichtungen können die Diepads und die Leitungen miteinander verbunden werden. Die Diepads und die Leitungen können auch aus einem einzigen Stück hergestellt werden. Die Diepads und die Leitungen können durch Verbindungsmittel untereinander verbunden sein, wobei man das Ziel hat, einige der Diepads und der Leitungen im Verlauf der Herstellung zu trennen. Hier kann das Trennen der Diepads und der Leitungen durch mindestens eines aus mechanischem Sägen, mit einem Laserstrahl, Schneiden, Stanzen, Fräsen, Ätzen und einer beliebigen anderen geeigneten Technik durchgeführt werden. Der Leiterrahmen kann elektrisch leitfähig sein. Zum Beispiel kann er vollständig aus Metallen und/oder Metalllegierungen hergestellt sein, insbesondere aus mindestens einem aus Kupfer, Kupferlegierungen, Nickel, Eisennickel, Aluminium, Aluminiumlegierungen, Stahl, Edelstahl und anderen geeigneten Materialien. Der Leiterrahmen kann mit einem elektrisch leitfähigen Material plattiert sein, zum Beispiel mit mindestens einem aus Kupfer, Silber, Palladium, Gold, Nickel, Eisennickel, Nickelphosphor usw. Der Leiterrahmen kann dann als „vorplattierter Leiterrahmen“ bezeichnet werden. Obwohl der Leiterrahmen elektrisch leitfähig sein kann, kann eine beliebige Auswahl an Diepads elektrisch voneinander isoliert sein.
• Die hierin beschriebenen Vorrichtungen können ein Kontaktelement umfassen, welches elektrisch mit dem Halbleiterchip verbunden sein kann. Zum Beispiel kann das Kontaktelement dafür konfiguriert sein, für eine elektrische Verbindung zwischen einem Halbleiterchip eines Halbleiterpackage und einer Komponente zu sorgen, die außerhalb des Halbleiterpackage angeordnet ist. In einem Beispiel können die elektrisch leitfähigen Elemente einen Teil eines Leiterrahmens umfassen, insbesondere eine Leitung. Alle obigen Bemerkungen, die in Verbindung mit dem oben beschriebenen Leiterrahmen gemacht wurden, können daher auch für das Kontaktelement gelten. In einem anderen Beispiel kann das Kontaktelement eine oder mehrere Kontaktklammern umfassen. Die Form der Kontaktklammer ist nicht notwendigerweise auf eine spezielle Größe oder eine spezielle geometrische Form beschränkt. Die Kontaktklammer kann durch mindestens eines aus Stanzen, Prägen, Pressen, Schneiden, Sägen, Fräsen und einer beliebigen anderen geeigneten Technik hergestellt werden. Ein Kontakt zwischen dem Kontaktelement und einem Kontaktpad eines Halbleiterchips kann durch eine beliebige geeignete Technik eingerichtet werden. In einem Beispiel kann das elektrisch leitfähige Element zum Beispiel unter Anwendung eines Diffusionslötverfahrens an andere Komponenten gelötet werden.
• Die hierin beschriebenen Vorrichtungen können eine Leiterplatte (PCB) umfassen. Eine PCB kann elektronische Komponenten mechanisch unterstützen und unter Verwendung von leitfähigen Leitungen, Kontaktpads und weiteren technischen Elementen, die von elektrisch leitenden Schichten, die über einem nicht leitfähigen Substrat ausgebildet sein können, hergestellt sein können, elektrisch verbinden. Halbleiterchips oder Halbleiterpackages beliebiger Typen können über und/oder in einer PCB angeordnet werden. In einem Beispiel kann eine PCB einseitig sein (z.B. eine Kupferschicht) . In weiteren Beispielen kann eine PCB doppelseitig (z.B. zwei Kupferschichten) oder mehrschichtig sein. Leiter, die über verschiedenen Schichten angeordnet sind, können durch plattierte Durchgangslöcher (oder Durchkontaktierungen) verbunden sein. Eine PCB kann Komponenten wie z.B. Kondensatoren, Widerstände und aktive Vorrichtungen umfassen, welche auch in das Substrat eingebettet sein können.
• In einem Beispiel kann eine PCB nur elektrisch leitfähige Verbindungen (z.B. Kupferverbindungen) umfassen, aber keine eingebetteten Komponenten. Eine solche Platte kann als Printed Wiring Board (PWB) oder geätzte Leiterplatte bezeichnet werden. In einem weiteren Beispiel kann eine PCB elektronische Komponenten umfassen und kann als Printed Circuit Assembly (PCA), Printed Circuit Board Assembly, oder PCB Assembly (PCBA) bezeichnet werden. Der Begriff PCB, wie hierin verwendet, kann sowohl für bloße als auch für zusammengesetzte Platten verwendet werden. Die vorliegende Beschreibung ist nicht auf einen speziellen PCB-Typ beschränkt.
• Im Allgemeinen kann eine PCB unter Verwendung von mindestens einem aus Laminaten, kupferkaschierten Laminaten, harzimprägniertem Gewebe im B-Zustand (Prepreg), Kupferfolie, leitfähiger Tinte usw. hergestellt werden. Laminatmaterialien können mindestens eines aus BT-Epoxid, zusammengesetztem Epoxidmaterial, CEM-1,5, Cyanatester, FR-2, FR-4, Polyimid, PTFE, Polytetrafluorethylen (Teflon), usw. umfassen.
• Die hierin beschriebenen Vorrichtungen können ein oder mehrere Metallwerkstücke umfassen. Im Allgemeinen kann ein Metallwerkstück einem begrenzten Teil eines weitgehend festen Materials entsprechen, welches in irgendeiner Weise verarbeitet worden ist. Das Metallwerkstück kann bearbeitet worden sein oder es kann durch ein Handwerkzeug oder eine Maschine hergestellt worden sein. Das Metallwerkstück kann durch mechanisches Verarbeiten eines Ausgangsmaterials durch mindestens eines aus Sägen, mechanischem Sägen, Laser-Schneiden, Schneiden, Formen, Prägen, Pressen, Stanzen, Fräsen, Ätzen usw. gebildet worden sein.
• Das Metallwerkstück kann eine beliebige geometrische Form und/oder Größe aufweisen. In einem Beispiel kann das Metallwerkstück eine Metallplatte umfassen, welche eine Aussparung umfasst. In einem weiteren Beispiel kann das Metallwerkstück einen Metallstab umfassen. In noch einem weiteren Beispiel kann das Metallwerkstück drei Ebenen umfassen, die im Wesentlichen in einer U-Form verbunden sind. Das Metallwerkstück kann ein oder mehrere Kontaktelemente umfassen, die aus einer Fläche des Metallwerkstücks hervorstehen, wobei das Metallwerkstück über das Kontaktelement bzw. die Kontaktelemente elektrisch mit einer anderen Komponente, z.B. mit einer PCB, verbunden wird. Das Metallwerkstück kann ein oder mehrere Löcher umfassen, so dass das Metallwerkstück durch eine oder mehrere Schrauben, die sich durch das Loch bzw. die Löcher hindurch erstrecken, an einer anderen Komponente, z.B. einer PCB, befestigt werden kann. In einem Beispiel kann das Metallwerkstück als ein einziges Stück oder integriertes Stück ausgebildet sein, das kontinuierlich gebildet werden kann. In einem weiteren Beispiel kann das Metallwerkstück mehrere integrierte Stücke umfassen, die mechanisch und/oder elektrisch miteinander verbunden sind oder nicht.
• Insbesondere kann das Metallwerkstück elektrisch leitfähig sein. Das Metallwerkstück kann z.B. vollständig aus Metallen und/oder Metalllegierungen hergestellt sein, insbesondere aus mindestens einem aus Kupfer, Kupferlegierungen, Nickel, Eisennickel, Aluminium, Aluminiumlegierungen, Stahl, Edelstahl und anderen geeigneten Materialien. In einem Beispiel kann das Metallwerkstück mit einem elektrisch leitfähigen Material plattiert sein, zum Beispiel mit mindestens einem aus Kupfer, Silber, Palladium, Gold, Nickel, Eisennickel und Nickelphosphor. In einem weiteren Beispiel kann das Metallwerkstück auch ausgewählte Abschnitte umfassen, welche elektrisch isolierend sein können.
• Das Metallwerkstück kann dafür konfiguriert sein, eine oder mehrere elektrische Verbindungen bereitzustellen. In einem Beispiel kann das Metallwerkstück dafür konfiguriert sein, eine elektrische Verbindung zwischen verschiedenen elektronischen Komponenten bereitzustellen, die auf einer PCB angeordnet sind. In einem weiteren Beispiel kann das Metallwerkstück dafür konfiguriert sein, eine elektrische Verbindung zwischen einer elektronischen Komponente, die auf einer PCB angeordnet ist, und einer Komponente bereitzustellen, die außerhalb der PCB angeordnet ist, zum Beispiel einer Stromversorgung oder einer Anwendung wie z.B. ein Motor. Somit kann das Metallwerkstück von anderen elektrischen Verbindungen unterschieden werden, welche durch Techniken hergestellt worden sein können, die sich von den Techniken unterscheiden, die zum Herstellen des Metallwerkstücks angewendet werden, wie oben beschrieben. Zum Beispiel kann das Metallwerkstück von herkömmlichen Leiterbahnen einer PCB unterschieden werden, welche durch Laminieren, Plattieren, Beschichten, Bedrucken usw. hergestellt worden sein können. Im Allgemeinen kann das Metallwerkstück dafür konfiguriert sein, elektrische Ströme beliebiger gewünschter Stärke zu übertragen. Insbesondere kann das Metallwerkstück dafür konfiguriert sein, hohe elektrische Ströme zu übertragen, die höher als eines aus 100 A (Ampere), 150 A, 200 A, 250 A, 300 A, 350 A usw. sind. Daher kann die PCB, wenn das Metallwerkstück zum Bereitstellen elektrischer Verbindungen auf einer PCB verwendet werden kann, frei von weiteren elektrischen Leitern sein, die dafür konfiguriert sind, elektrische Ströme zu übertragen, die höher als die oben angegebenen Werte sind. In einem weiteren Beispiel kann die PCB jedoch dafür konfiguriert sein, elektrische Ströme von mehreren Hundert Ampere über sehr kurze breite Leitungen zu übertragen.
• Das Metallwerkstück kann dafür konfiguriert sein, als eine Wärmesenke zu fungieren. Zum Beispiel kann das Metallwerkstück eine Wärmeableitung in eine Richtung unterstützen, die von einer Komponente weg weist, die auf einer PCB angeordnet ist, zum Beispiel ein Halbleiterpackage. Zu diesem Zweck kann das Metallwerkstück in direktem Kontakt mit der Komponente stehen, insbesondere mit einem elektrisch leitfähigen Teil der Komponente. In einem Beispiel kann das Metallwerkstück in direktem Kontakt mit einem Kontaktelement stehen, welches aus einem Verkapselungsmaterial eines Halbleiterpackage herausragt, wodurch eine Wärmeableitung unterstützt wird, um das Halbleiterpackage zu kühlen.
• Die hierin beschriebenen Vorrichtungen können dafür konfiguriert sein, als ein Wechselrichter (oder Stromwandler) zu fungieren. Ein Wechselrichter kann insbesondere einer elektronischen Vorrichtung oder Schaltung entsprechen, welche dafür konfiguriert sein kann, einen Gleichstrom (DC) in einen Wechselstrom (AC) umzuwandeln. Hier können Eingangsspannung, Ausgangsspannung, Ausgangsfrequenz und/oder das gesamte Strommanagement von der Konstruktion der speziellen Vorrichtung oder Schaltung abhängen. Ein Wechselrichter ist nicht notwendigerweise dafür konfiguriert, Strom zu erzeugen. Stattdessen kann der Strom durch die Gleichstromversorgung bereitgestellt werden. Im Allgemeinen kann ein Stromwandler vollständig elektronisch sein oder er kann eine Kombination aus mechanischen Effekten (wie z.B. einer Drehvorrichtung) und einer elektronischen Schaltung sein. Bei dem Beispiel eines statischen Wechselrichters müssen in dem Umwandlungsverfahren nicht notwendigerweise bewegliche Teile verwendet werden.
• In einem Beispiel kann eine Vorrichtung gemäß der Offenbarung als ein Dreiphasen-Wechselrichter fungieren. Dreiphasen-Wechselrichter können z.B. für Antriebsanwendungen variabler Frequenz und/oder für Starkstromanwendungen wie z.B. HVDC-Stromübertragung benutzt werden. Eine Grundform eines Dreiphasen-Wechselrichters kann aus drei Einzelphasen-Wechselrichterschaltern bestehen, die jeweils mit einem von drei Lastanschlüssen verbunden sind. Eine Verbindung mit einem Lastanschluss kann als Phasenausgangsverbindung bezeichnet werden. Die Dreiphasen-Wechselrichter-Schalter können durch eine beliebige geeignete Technik wie z.B. Blockkommutierung, Sinus-Pulsbreitenmodulation (PWM), feldorientierte Steuerung (FOC) usw. gesteuert werden.
• Die hierin beschriebenen Vorrichtungen können in einem Betrieb eines bürstenlosen Gleichstrom(BLDC)-Elektromotors angewendet werden. BLDC-Motoren können synchrone Motoren sein, welche von einer Gleichstromversorgung über eine integrierte Wechselrichter/Schaltungs-Stromversorgung versorgt werden, die zum Antrieb des Motors ein elektrisches Wechselstromsignal erzeugen kann. Insbesondere können die hierin beschriebenen Vorrichtungen als eine solche Wechselrichter/Schaltungs-Stromversorgung fungieren. Im Zusammenhang mit BLDC-Motoren bedeutet Wechselstrom nicht notwendigerweise eine Sinus-Wellenform, sondern einen bidirektionalen Strom ohne Beschränkung hinsichtlich der Wellenform. Durch zusätzliche Sensoren und zusätzliche Elektronik können die Wechselrichter-Ausgangsamplitude und die Wellenform (und deswegen ein Prozentsatz der Gleichstrombus-Benutzung/die Effizienz) und die Frequenz (d.h. die Rotorgeschwindigkeit) gesteuert werden. In einem Beispiel kann der Rotorteil eines BLDC-Motors einer des Permanentmagnet-Typs sein. In einem weiteren Beispiel kann der Rotorteil ein geschalteter Reluktanzmotor oder Induktionsmotor sein. Bürstenlose Hochleistungsmotoren finden sich z.B. in Elektrofahrzeugen und Hybridfahrzeugen. Solche Motoren können im Wesentlichen synchrone Wechselstrommotoren mit Permanentmagnetrotoren oder Motoren des asynchronen Induktionsmotortyps sein.
• 1 bis 3 veranschaulichen schematisch Vorrichtungen 100 bis 300 als Grundkonzepte der vorliegenden Erfindung. Daher sind die Vorrichtungen 100 bis 300 in allgemeiner Weise dargestellt und können weitere Komponenten umfassen, die zur Vereinfachung nicht dargestellt sind. Zum Beispiel kann jede der Vorrichtungen 100 bis 300 ferner eine oder mehrere Komponenten anderer hierin beschriebener Vorrichtungen umfassen. Detailliertere Vorrichtungen ähnlich den Vorrichtungen 100 bis 300 werden unten beschrieben.
• 1 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung 100 gemäß der Offenbarung. Die Vorrichtung 100 umfasst ein Halbleiterpackage 10, eine PCB 11 und ein Metallwerkstück 12. Das Halbleiterpackage 10 umfasst einen Halbleiterchip 14, ein Verkapselungsmaterial 15, welches zumindest teilweise den Halbleiterchip 14 bedeckt, und ein Kontaktelement 16, welches elektrisch mit dem Halbleiterchip 14 verbunden ist und aus dem Verkapselungsmaterial 15 herausragt. Das Halbleiterpackage 10 ist auf der PCB 11 montiert und das Kontaktelement 16 des Halbleiterpackage 10 ist elektrisch mit der PCB 11 verbunden. Das Metallwerkstück 12 ist auf der PCB 11 montiert und elektrisch mit dem Kontaktelement 16 des Halbleiterpackage 10 verbunden.
• 2 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer Vorrichtung 200 gemäß der Offenbarung. Die Vorrichtung 200 umfasst eine Metallplatte 17, welche eine Aussparung 18 umfasst. Die Vorrichtung 200 umfasst ferner eine PCB 11, wobei ein Teil der PCB 11 in der Aussparung 18 der Metallplatte 17 angeordnet ist. 2 veranschaulicht nur den Teil der PCB 11, der in der Aussparung 18 angeordnet ist, während mögliche weitere Teile der PCB 11 zur Vereinfachung nicht dargestellt sind. Die Vorrichtung 200 umfasst ferner ein Halbleiterpackage 10, welches einen Halbleiterchip 14 umfasst, ein Verkapselungsmaterial 15, welches zumindest teilweise den Halbleiterchip 14 bedeckt, und ein Kontaktelement 16, welches elektrisch mit dem Halbleiterchip 14 gekoppelt ist und aus dem Verkapselungsmaterial 15 herausragt. Das Halbleiterpackage 10 ist auf der Metallplatte 17 und auf dem Teil der PCB 11 montiert, der in der Aussparung 18 der Metallplatte 17 angeordnet ist. Das Kontaktelement 16 des Halbleiterpackage 10 ist elektrisch mit der Metallplatte 17 verbunden.
• 3 veranschaulicht ein PCB-Layout einer weiteren Vorrichtung 300 gemäß der Offenbarung. Die Vorrichtung umfasst eine PCB 11, eine erste oberflächenmontierte Schaltvorrichtung 19A, die auf der PCB 11 montiert ist, und eine zweite oberflächenmontierte Schaltvorrichtung 19B, die auf der PCB 11 montiert ist. Die Vorrichtung 300 umfasst ferner ein erstes Metallwerkstück 12A, welches dafür konfiguriert ist, eine elektrische Kopplung zwischen der ersten oberflächenmontierten Schaltvorrichtung 19A und der zweiten oberflächenmontierten Schaltvorrichtung 19B bereitzustellen. Außerdem umfasst die Vorrichtung 300 ein zweites Metallwerkstück 12B, welches dafür konfiguriert ist, eine elektrische Verbindung zwischen einer Stromversorgung 20 und mindestens einer aus der ersten oberflächenmontierten Schaltvorrichtung 19A und der zweiten oberflächenmontierten Schaltvorrichtung 19B bereitzustellen.
• 4A veranschaulicht ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung, die einen beispielhaften Dreiphasen-Wechselrichter 400A umfasst. Die Vorrichtung kann mehrere Komponenten umfassen, welche verbunden sein können, wie in 4A veranschaulicht. Insbesondere kann die Vorrichtung eine (elektrische) Stromversorgung 21, einen BLDC-Motor 22 und den dazwischen geschalteten Dreiphasen-Wechselrichter 400A umfassen. Die Stromversorgung 21 kann insbesondere eine Gleichstromversorgung umfassen, zum Beispiel eine Batterie. Der Dreiphasen-Wechselrichter 400A ist nicht darauf beschränkt, in einer BLDC-Motor-Anwendung verwendet zu werden, sondern kann auch mit anderen Typen von Motoren und Passivlasten verwendet werden. In dem Beispiel der 4A kann der Dreiphasen-Wechselrichter 400A alle Komponenten umfassen, die so dargestellt sind, dass sie zwischen der Stromversorgung 21 und dem BLDC-Motor 22 angeordnet sind. Das heißt, die Stromversorgung 21 und der BLDC-Motor 22 müssen nicht notwendigerweise als ein Teil des Dreiphasen-Wechselrichters 400A angesehen werden.
• Der Dreiphasen-Wechselrichter 400A kann mehrere Abschnitte umfassen, welche parallel angeordnet sein können, nämlich einen (insbesondere elektrolytischen) Kondensator 23, einen (insbesondere mehrschichtigen keramischen (MLC)) Kondensator 24, eine erste Halbbrückenschaltung 25A, eine zweite Halbbrückenschaltung 25B und eine dritte Halbbrückenschaltung 25C. Ein beispielhafter Betrieb der Halbbrückenschaltungen 25A bis 25C wird in Verbindung mit 8 beschrieben. Außerdem kann der Dreiphasen-Wechselrichter 400A mehrere (insbesondere elektrolytische) Kondensatoren 26A bis 27C umfassen, wobei jeder Kondensator parallel zu einer entsprechenden der Halbbrückenschaltungen 25A bis 25C geschaltet sein kann. Zum Beispiel können ein erster Kondensator 26A bzw. ein zweiter Kondensator 27A parallel zu der ersten Halbbrückenschaltung 25A geschaltet sein.
• Die erste Halbbrückenschaltung 25A kann einen ersten Schalter (oder eine erste Schaltvorrichtung) 28A und einen zweiten Schalter 29A umfassen, die in Reihe geschaltet sind. Hier kann der erste Schalter 28A als ein High-Side Schalter fungieren und der zweite Schalter 29A kann als ein Low-Side Schalter fungieren. Jeder des ersten Schalters 28A und des zweiten Schalters 29A kann mittels einer geeigneten elektronischen Komponente realisiert werden. In dem Beispiel der 4A kann jeder der Schalter 28A und 29A einen Leistungs-MOSFET umfassen. Der Drain des ersten Schalters 28A kann mit einem positiven Anschluss der Stromversorgung 21 verbunden sein, die Source des ersten Schalters 28A kann mit dem Drain des zweiten Schalters 29A verbunden sein und die Source des zweiten Schalters 29A kann mit einem negativen Anschluss der Stromversorgung 21 verbunden sein. Jedes aus dem Gate des ersten Schalters 28A und dem Gate des zweiten Schalters 29A kann mit einem (nicht dargestellten) Gate-Widerstand verbunden sein. In einem weiteren Beispiel kann jeder der Schalter 28A und 29A mehrere Leistungs-MOSFETs umfassen, die parallel angeordnet sein können. Jede oder beide der zweiten Halbbrücke 25B und der dritten Halbbrücke 25C kann oder können der ersten Halbbrücke 25A ähneln.
• Der Dreiphasen-Wechselrichter 400A kann ferner drei Phasenausgangsverbindungen 30A bis 30C umfassen. Jede der Phasenausgangsverbindungen 30A bis 30C kann dafür konfiguriert sein, eine elektrische Verbindung zwischen einem Knoten, der zwischen den Schaltern der entsprechenden der Halbbrückenschaltungen 25A bis 25C angeordnet ist, und einem entsprechenden Eingang des BLDC-Motors 22 bereitzustellen.
• 4B veranschaulicht ein schematisches Diagramm einer weiteren Vorrichtung, welche einen weiteren beispielhaften Dreiphasen-Wechselrichter 400B umfasst. Der Dreiphasen-Wechselrichter 400B kann ähnlich wie der Dreiphasen-Wechselrichter 400A der 4A arbeiten. Die Dreiphasen-Wechselrichter 400A und 400B können ähnliche Komponenten umfassen. In dem Beispiel der 4B muss der Dreiphasen-Wechselrichter 400B nicht notwendigerweise den Kondensator 23 und die Kondensatoren 26A bis 27C der 4A umfassen. In dieser Anordnung können die fehlenden Kondensatoren auf einer separaten PCB angeordnet sein, wodurch die Leistungsstufe des Wechselrichters kompakter gemacht wird.
• 4C veranschaulicht ein schematisches Diagramm einer weiteren Vorrichtung, welche einen weiteren beispielhaften Dreiphasen-Wechselrichter 400C umfasst. Der Dreiphasen-Wechselrichter 400C kann ähnlich wie jeder der Dreiphasen-Wechselrichter 400A und 400B der 4A und 4B arbeiten. Im Gegensatz zu 4B kann jeder High-Side Schalter der Halbbrücken 25A bis 25C des Dreiphasen-Wechselrichters 400C speziell zwei Leistungs-MOSFETs 28A umfassen. Außerdem kann jeder Low-Side Schalter der Halbbrücken 25A bis 25C des Dreiphasen-Wechselrichters 400C speziell zwei Leistungs-MOSFETs 29A umfassen. Der Dreiphasen-Wechselrichter 400C der 4C kann auch als mehrstufiger Wechselrichter bezeichnet werden.
• Die 5A bis 5X veranschaulichen ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung gemäß der Offenbarung. Zum Beispiel kann die hergestellte Vorrichtung dafür konfiguriert sein, ähnlich wie die Dreiphasen-Wechselrichter der 4A und 4B zu arbeiten. Außerdem kann das Layout der Vorrichtung, die durch das Verfahren der 5A bis 5X hergestellt wird, als eine Basis für die Herstellung von Vorrichtungen dienen, die dafür konfiguriert sein können, ähnlich wie der Dreiphasen-Wechselrichter der 4C zu arbeiten. Zur Vereinfachung und zu Zwecken der Veranschaulichung muss eine oder mehrere der 5A bis 5X nicht notwendigerweise alle Komponenten umfassen, die für den dargestellten Verfahrensschritt erforderlich sein können.
• In 5A kann eine PCB 11 bereitgestellt werden, welche mehrere Steckplätze (oder Buchsen oder Verbindungen oder Verbindungspunkte) umfasst. Elektronische Komponenten können auf der PCB 11 angeordnet werden und mit den Steckplätzen verbunden werden, so dass eine Schaltung für einen Dreiphasen-Wechselrichter bereitgestellt werden kann. Zum Beispiel kann ein resultierender Dreiphasen-Wechselrichter einem der Dreiphasen-Wechselrichter der 4A und 4B entsprechen. Es sei angemerkt, dass zur Vereinfachung eine interne Schaltung, welche Verbindungen zwischen den Steckplätzen der PCB 11 umfasst, nicht explizit dargestellt ist. Die PCB 11 kann jedoch speziell dafür konfiguriert sein, alle elektrischen Verbindungen bereitzustellen, die erforderlich sein können, um einen der Dreiphasen-Wechselrichter der 4A und 4B zu verwirklichen.
• Die PCB 11 kann mehrere Steckplätze umfassen, welche in einem beispielhaften Kondensatorbank-Layout der 5A angeordnet sein können. Insbesondere kann die PCB 11 eine Gruppe von Steckplätzen 31 umfassen, welche dafür konfiguriert sein können, die PCB 11 mit mehreren elektrolytischen Kondensatoren zu verbinden, welche z.B. parallel verbunden werden können. In 5A können die Steckplätze 31 in großen Kreisen angeordnet sein. Wieder Bezug nehmend auf 4A, kann die Gruppe von Steckplätzen 31 zu dem Kondensator 23 gehören. Die PCB 11 kann ferner eine Gruppe von Steckplätzen 32 umfassen, welche dafür konfiguriert sein können, die PCB 11 mit mehreren mehrschichtigen Keramikkondensatoren (MLCC) zu verbinden, die z.B. parallel verbunden werden können. In 5A sind die Steckplätze 32 in kleinen Rechtecken angeordnet, welche zwischen den großen Kreisen der Steckplätze 31 angeordnet sein können. Wieder Bezug nehmend auf 4A, kann die Gruppe von Steckplätzen 32 zu dem Kondensator 24 gehören.
• Ferner kann die PCB 11 mehrere Gruppen von Steckplätzen 33A bis 33F umfassen, welche dafür konfiguriert sein können, die PCB 11 mit mehreren elektrolytischen Kondensatoren zu verbinden, welche z.B. parallel verbunden werden können. In 5A können die Steckplätze 33A bis 33F in kleinen Kreisen angeordnet sein. Wieder Bezug nehmend auf 4A, kann eine erste Gruppe von Steckplätzen 33A (umfassend acht kleine Kreise) zu dem Kondensator 26A gehören, eine zweite Gruppe von Steckplätzen 33B kann zu dem Kondensator 26B gehören, eine dritte Gruppe von Steckplätzen 33C kann zu dem Kondensator 26C gehören, eine vierte Gruppe von Steckplätzen 33D kann zu dem Kondensator 27A gehören, eine fünfte Gruppe von Steckplätzen 33E kann zu dem Kondensator 27B gehören und eine sechste Gruppe von Steckplätzen 33F kann zu dem Kondensator 27C gehören.
• Die PCB 11 kann ferner mehrere Steckplätze umfassen, welche in dem beispielhaften Schaltvorrichtungs-Layout der 5A angeordnet sein können. Die PCB 11 kann mehrere Gruppen von Steckplätzen 34A bis 34F umfassen, welche dafür konfiguriert sein können, die PCB 11 mit mehreren Schaltvorrichtungen zu verbinden. Insbesondere kann jede Gruppe mehrere Steckplätze umfassen, welche dafür konfiguriert sein können, die PCB 11 mit mehreren MOSFETs zu verbinden, die parallel verbunden werden können. In dem Beispiel der 5A kann jede Gruppe Steckplätze zum Parallelverbinden von vier MOSFETs umfassen. In weiteren Beispielen kann jedoch eine beliebige andere Anzahl an MOSFETs parallel verbunden werden. Die Gruppe von Steckplätzen 34A kann Verbindungen für vier MOSFETs umfassen, wobei jeder MOSFET über einer Stelle angeordnet sein kann, die durch ein Rechteck angezeigt ist. Auf der linken Seite und der rechten Seite jedes Rechtecks zeigen kleine Linien mögliche Verbindungen zwischen Leitungen eines MOSFET-Package, das über dem Rechteck angeordnet ist, und der PCB 11 an. Jedes Rechteck kann zu zwei Steckplätzen benachbart sein, welche dafür konfiguriert sein können, eine Verbindung mit den Anschlüssen der MOSFETs bereitzustellen. Insbesondere kann der Steckplatz auf der linken Seite eines Rechtecks zu einem Drain-Kontakt des MOSFET gehören, während der Steckplatz auf der rechten Seite des Rechtecks zu einem Source-Kontakt des MOSFET gehören kann. Das Gate eines MOSFET kann mit einem (nicht dargestellten) Gate-Treiber verbunden sein, welcher z.B. auf der Rückseite der PCB 11 angeordnet sein kann. Wieder Bezug nehmend auf 4A, kann eine erste Gruppe von Steckplätzen 34A zu dem Schalter 28A gehören, eine zweite Gruppe von Steckplätzen 34B kann zu dem Schalter 28B gehören, eine dritte Gruppe von Steckplätzen 34C kann zu dem Schalter 28C gehören, eine vierte Gruppe von Steckplätzen 34D kann zu dem Schalter 29A gehören, eine fünfte Gruppe von Steckplätzen 34E kann zu dem Schalter 29B gehören und eine sechste Gruppe von Steckplätzen 34F kann zu dem Schalter 29C gehören.
• 5B veranschaulicht die PCB 11 der 5A, wobei positive Polverbindungen der PCB 11 hervorgehoben sind. Das heißt, 5B soll veranschaulichen, welche Verbindungen auf der PCB 11 mit einem positiven Anschluss einer elektrischen Stromversorgung verbunden werden können.
• 5C veranschaulicht die PCB 11 der 5A, wobei negative Polverbindungen der PCB 11 hervorgehoben sind. Das heißt, 5C soll veranschaulichen, welche Verbindungen auf der PCB 11 mit einem negativen Anschluss einer elektrischen Stromversorgung verbunden werden können.
• 5D veranschaulicht die PCB 11 der 5A, umfassend mehrere elektronische Komponenten, welche über der PCB 11 angeordnet sein können. Die elektronischen Komponenten können mit den Steckplätzen der PCB 11 verbunden werden, die in Verbindung mit 5A beschrieben worden sind. Insbesondere kann eine Gruppe von elektrolytischen Kondensatoren 35, dargestellt als große Zylinder, mit der Gruppe von Steckplätzen 31 verbunden werden. Wieder Bezug nehmend auf 4A, kann die Gruppe von elektrolytischen Kondensatoren 35 dem Kondensator 23 entsprechen. Ferner kann eine Gruppe von MLCC 36, dargestellt als kleine Blöcke, mit der Gruppe von Steckplätzen 32 verbunden werden. Wieder Bezug nehmend auf 4A, kann die Gruppe von MLCC 36 dem Kondensator 24 entsprechen.
• Außerdem können mehrere Gruppen von elektrolytischen Kondensatoren 37A bis 37F, dargestellt als kleine Zylinder, mit den mehreren Gruppen von Steckplätzen 33A bis 33F verbunden werden. Wieder Bezug nehmend auf 4A, kann die erste Gruppe von elektrolytischen Kondensatoren 37A dem Kondensator 26A entsprechen, eine zweite Gruppe von elektrolytischen Kondensatoren 37B kann dem Kondensator 26B entsprechen, eine dritte Gruppe von elektrolytischen Kondensatoren 37C kann dem Kondensator 26C entsprechen, eine vierte Gruppe von elektrolytischen Kondensatoren 37D kann dem Kondensator 27A entsprechen, eine fünfte Gruppe von elektrolytischen Kondensatoren 37E kann dem Kondensator 27B entsprechen, und eine sechste Gruppe von elektrolytischen Kondensatoren 37F kann dem Kondensator 27C entsprechen.
• Ferner können mehrere Gruppen von Schaltvorrichtungen in Form von MOSFETs 38A bis 38F, dargestellt durch kleine Packages, mit den mehreren Gruppen von Steckplätzen 34A bis 34F verbunden werden. Wieder Bezug nehmend auf 4A, kann eine erste Gruppe von MOSFETs 38A (z.B. parallel verbunden) dem Schalter 28A entsprechen, eine zweite Gruppe von MOSFETs 38B kann dem Schalter 28B entsprechen, eine dritte Gruppe von MOSFETs 38C kann dem Schalter 28C entsprechen, eine vierte Gruppe von MOSFETs 38D kann dem Schalter 29A entsprechen, eine fünfte Gruppe von MOSFETs 38E kann dem Schalter 29B entsprechen, und eine sechste Gruppe von MOSFETs 38F kann dem Schalter 29C entsprechen.
• In 5E kann ein Metallwerkstück 39 bereitgestellt werden. In dem Beispiel der 5E kann das Metallwerkstück 39 einem Metallstab 39 entsprechen, der z.B. aus Kupfer hergestellt sein kann. Das Metallwerkstück 39 kann dafür konfiguriert sein, hohe elektrische Ströme zu übertragen, die z.B. höher als 100 A sind. Eine Dimension „a“ des Metallwerkstücks 39 kann in einem Bereich von etwa 1 mm bis etwa 4 mm, insbesondere von etwa 1, 5 mm bis etwa 3,5 mm, noch spezieller von etwa 2 mm bis etwa 3 mm liegen. Das Metallwerkstück 39 kann mehrere Kontaktelemente 40 aufweisen, welche aus einer Fläche des Metallstabs 39 herausragen können. Jedes der Kontaktelemente 40 kann elektrisch mit der PCB 11 verbunden sein, wie nachstehend noch ersichtlich wird. In dem Beispiel der 5E kann das Metallwerkstück 39 zwei Gruppen von vier Kontaktelementen 40 umfassen, welche mit der PCB 11 verbunden sein können, wie in Verbindung mit 5F veranschaulicht und beschrieben.
• 5F veranschaulicht eine PCB 11, welche der PCB 11 der 5D ähneln kann. Im Vergleich zu 5D kann jedoch die Anordnung der High-Side Schalter 38A bis 38C und der Low-Side Schalter 38D bis 38F derart seitlich verschoben sein, dass die Source-Anschlüsse der High-Side Schalter 38A bis 38C und die Drain-Anschlüsse der Low-Side Schalter 38D bis 38F entsprechend in einer Linie angeordnet sein können. Außerdem können drei Metallwerkstücke 39A bis 39C mit Steckplätzen der PCB 11 verbunden werden. Jedes der Metallwerkstücke kann dem Metallwerkstück 39 der 5E ähneln. Ein erstes Metallwerkstück 39A kann dafür konfiguriert sein, eine elektrische Verbindung zwischen den Source-Kontakten der Gruppe von MOSFETs 38A und den Drain-Kontakten der Gruppe von MOSFETs 38D bereitzustellen. Wieder Bezug nehmend auf 4A, kann das erste Metallwerkstück 39A somit der elektrischen Verbindung zwischen der Source des Schalters 28A und dem Drain des Schalters 29A entsprechen. Das heißt, das erste Metallwerkstück 39A kann dafür konfiguriert sein, eine elektrische Verbindung zwischen einem High-Side Schalter und einem Low-Side Schalter bereitzustellen.
• Ein zweites Metallwerkstück 39B kann dafür konfiguriert sein, eine elektrische Verbindung zwischen den Source-Kontakten der Gruppe von MOSFETs 38B und den Drain-Kontakten der Gruppe von MOSFETs 38E bereitzustellen. Wieder Bezug nehmend auf 4A, kann das erste Metallwerkstück 39B somit der elektrischen Verbindung zwischen der Source des Schalters 28B und dem Drain des Schalters 29B entsprechen. Ein drittes Metallwerkstück 39C kann dafür konfiguriert sein, eine elektrische Verbindung zwischen den Source-Kontakten der Gruppe von MOSFETs 38C und den Drain-Kontakten der Gruppe von MOSFETs 38F bereitzustellen. Wieder Bezug nehmend auf 4A, kann das erste Metallwerkstück 39C somit der elektrischen Verbindung zwischen der Source des Schalters 28C und dem Drain des Schalters 29C entsprechen.
• Jedes der Metallwerkstücke 39A bis 39C kann dafür konfiguriert sein, eine Phasenausgangsverbindung eines herzustellenden Dreiphasen-Wechselrichters bereitzustellen. Jede der Phasenausgangsverbindungen kann mit einer Passivlast, zum Beispiel einem BLDC-Motor, verbunden werden. Verbindungen zwischen den Metallwerkstücken 39A bis 39C und den Anschlüssen der Last können z.B. durch einen oder mehrere Drähte bereitgestellt werden. Wieder Bezug nehmend auf 4A, kann das erste Metallwerkstück 39A somit als der linke Knoten der ersten Phasenausgangsverbindung 30A dienen, das zweite Metallwerkstück 39B kann als der linke Knoten der zweiten Phasenausgangsverbindung 30B dienen, und das dritte Metallwerkstück 39C kann als der linke Knoten der dritten Phasenausgangsverbindung 30C dienen.
• 5G veranschaulicht eine beispielhafte Verbindung zwischen einem Kontaktelement 40 eines der Metallwerkstücke 39 und der PCB 11. Zum Beispiel kann 5G eine Verbindung zwischen dem ersten Metallwerkstück 39A und einem Drain-Kontakt eines MOSFET der Gruppe von MOSFETs 38D betreffen. Jedoch können eine oder mehrere der weiteren Verbindungen zwischen den Metallwerkstücken 39 und der PCB 11 ähnlich sein. Die PCB 11 kann einen Steckplatz (oder eine Öffnung) umfassen, welcher den elektrisch leitfähigen PCB-Boden frei legen kann, der neben dem Drain-Kontakt des MOSFET 38 angeordnet ist. Zum Beispiel kann durch mindestens eines aus einer Wellenlöttechnik und einem Reflow-Lötverfahren eine Verbindung zwischen dem Kontaktelement 40 des Metallwerkstücks 39 und dem Boden der PCB 11 bereitgestellt werden. Ferner kann durch ein Reflow-Lötverfahren eine Verbindung zwischen dem Package des MOSFET 38 und der PCB 11 bereitgestellt werden. Das Kontaktelement 40 kann in direktem Kontakt zu mindestens einem der Kontaktelemente (oder Leitungen) 16 des MOSFET 38 stehen, welche aus einem Verkapselungsmaterial des MOSFET 38 herausragen. Zum Beispiel kann durch eine Wellenlöttechnik eine Verbindung zwischen der Leitung 16 des MOSFET 38 und dem PCB-Boden bereitgestellt werden.
• In dem Beispiel der 5G kann eine Fläche auf der rechten Seite des Metallwerkstücks 39 mit einer Seitenfläche auf der linken Seite des MOSFET 38 bündig sein. Außerdem kann das Kontaktelement 40 des Metallwerkstücks 39 so ausgebildet sein, dass die Leitung 16 des MOSFET 38 zwischen das Metallwerkstück 39 und das Kontaktelement 40 passen kann. Das heißt, eine obere Fläche der Leitung 16 kann mit einer unteren Fläche des Metallstabs des Metallwerkstücks 39 bündig sein und eine linke Fläche der Leitung 16 kann mit einer rechten Fläche des Kontaktelements 40 des Metallwerkstücks 39 bündig sein.
• Aus 5G ist ersichtlich, dass das Metallwerkstück 39 mehrere Funktionen haben kann. Erstens kann das Metallwerkstück 39 dafür konfiguriert sein, eine elektrische Kopplung zwischen elektrischen Komponenten bereitzustellen, welche über der PCB 11 angeordnet sein können. In dem Beispiel der 5G kann das Metallwerkstück 39 z.B. eine elektrische Verbindung zwischen einem High-Side Schalter und einem Low-Side Schalter der Dreiphasen-Wechselrichterschaltung bereitstellen. Zweitens kann das Metallwerkstück 39 als eine Wärmesenke dienen, welche dafür konfiguriert sein kann, Wärme in eine Richtung weg von einer elektrischen Komponente abzuleiten, mit welcher das Metallwerkstück 39 verbunden sein kann. In dem Beispiel der 5G kann eine Wärmeableitung insbesondere erhöht sein, weil das Kontaktelement 40 des Metallwerkstücks 39 in direktem Kontakt zu dem Kontaktelement (oder der Leitung) 16 des MOSFET 38 steht. Drittens kann das Metallwerkstück 39 eine Phasenausgangsverbindung bereitstellen, wie oben beschrieben, zum Beispiel zu einer Passivlast. Viertens kann das Metallwerkstück 39 eine stabile mechanische Verbindung zwischen dem Halbleiterpackage des MOSFET 38 und der PCB 11 bereitstellen. In dem Beispiel der 5G kann das Kontaktelement 16 des MOSFET 38 aufgrund seiner Anordnung in der Aussparung zwischen dem Metallstab des Metallwerkstücks 39 und dem Kontaktelement 40 des Metallwerkstücks 39 fest an der PCB 11 befestigt sein.
• In 5H kann ein weiteres Metallwerkstück 42 bereitgestellt werden. Das Metallwerkstück 42 kann drei Ebenen umfassen, welche im Wesentlichen in einer U-Form verbunden sein können. In dem Beispiel der 5H kann ein Winkel zwischen verbundenen Ebenen des Metallwerkstücks 42 etwa 90 Grad betragen. Allgemeiner kann der Winkel auch in einem Bereich von etwa 75 Grad bis 105 Grad, insbesondere von etwa 80 Grad bis 100 Grad und noch spezieller von 85 Grad bis 95 Grad liegen. Das Metallwerkstück 42 kann als ein einziges Stück ausgebildet sein und/oder kann aus Kupfer hergestellt sein. In Bezug auf die elektrischen Eigenschaften und die Materialeigenschaften kann das Metallwerkstück 42 den oben beschriebenen Metallwerkstücken 39A bis 39C ähneln. Das Metallwerkstück 42 kann mehrere Kontaktelemente 40 aufweisen, welche aus einer oder mehreren der Ebenen herausragen können, die das Metallwerkstück 42 bilden. Jedes der Kontaktelemente 40 kann dafür konfiguriert sein, das Metallwerkstück 42 elektrisch mit der PCB 11 zu verbinden, wie weiter unten noch ersichtlich wird. In dem Beispiel der 5H kann das Metallwerkstück 42 zwei Kontaktelemente 40, welche über einer frei liegenden Seitenfläche einer ersten Ebene angeordnet sein können, und vier Kontaktelemente 40 umfassen, welche über einer frei liegenden Seitenfläche einer zweiten Ebene angeordnet sein können.
• 5I bis 5K veranschaulichen das Metallwerkstück 42 der 5H aus mehreren Perspektiven, welche durch eine Drehung der 5H erhalten werden können.
• In 5L können zwei Metallwerkstücke 42A und 42B kombiniert werden, die dem Metallwerkstück 42 der 5H ähneln. Das erste Metallwerkstück 42A kann dem zweiten Metallwerkstück 42B ähneln, jedoch um einen Winkel von 180 Grad gedreht. Die zwei Metallwerkstücke 42A und 42B können mechanisch und/oder elektrisch miteinander verbunden sein oder nicht. Eine Kombination der zwei Metallwerkstücke 42A und 42B kann einem Metallwerkstück entsprechen, das drei Gruppen von Kontaktelementen 40A, 40B, 40C umfasst, wobei jede Gruppe vier Kontaktelemente umfasst.
• 5M veranschaulicht einen weiteren Schritt, bei welchem die Gruppen von Kontaktelementen 40A bis 40C der Metallwerkstücke 42A und 42B mit den Drain-Kontakten der Gruppe von MOSFETs 38A bis 38C verbunden werden können, welche die High-Side Schalter der beschriebenen Dreiphasen-Wechselrichterschaltung darstellen. In dem Beispiel der 5M wird eine Veranschaulichung weiterer Komponenten zur Vereinfachung und aus Gründen der Veranschaulichung weggelassen. Insbesondere kann die erste Gruppe von Kontaktelementen 40A mit den Drain-Kontakten der Gruppe von MOSFETs 38A verbunden werden, die zweite Gruppe von Kontaktelementen 40B kann mit den Drain-Kontakten der Gruppe von MOSFETs 38B verbunden werden, und die dritte Gruppe von Kontaktelementen 40C kann mit den Drain-Kontakten der Gruppe von MOSFETs 38C verbunden werden.
• Die Metallwerkstücke 42A und 42B können somit eine enge elektrische und thermische Verbindung zwischen den vier Drain-MOSFET-Verbindungen aller drei Phasenausgangsverbindungen eines Dreiphasen-Wechselrichters bereitstellen, wie z.B. in 4A veranschaulicht. Außerdem können die Metallwerkstücke 42A und 42B dafür konfiguriert sein, eine elektrische Verbindung zwischen den Drain-Kontakten der Gruppe von MOSFETs 38A bis 38C und einem Anschluss einer Stromversorgung bereitzustellen. Zum Beispiel kann eine solche Verbindung durch einen Draht eingerichtet werden, der mit einem Anschluss der Stromversorgung verbunden und an die Metallwerkstücke 42A und 42B gelötet wird. Wieder Bezug nehmend auf 4A, können die Metallwerkstücke 42A und 42B den elektrischen Verbindungen zwischen dem positiven Anschluss der Stromversorgung 21 und den Drain-Kontakten der High-Side Schalter der Halbbrückenschaltungen 25A bis 25C entsprechen.
• 5N und 5O zeigen detailliertere Ansichten der Verbindung zwischen einem der Metallwerkstücke 42A, 42B und der Drain-Verbindung eines der MOSFETs 38. Die in 5O dargestellte Verbindung kann der Verbindung ähneln, die in Bezug auf 5G beschrieben ist. Bemerkungen, die in Verbindung mit 5G gemacht wurden, können daher auch für 5O gelten.
• 5P veranschaulicht einen weiteren Verfahrensschritt, bei welchem Gruppen von Kontaktelementen 40D bis 40F eines Metallwerkstücks 42 mit den Source-Kontakten der Gruppe von MOSFETs 38D bis 38F verbunden werden können, welche die Low-Side Schalter der beschriebenen Dreiphasen-Wechselrichterschaltung darstellen. Wiederum wird eine Veranschaulichung weiterer Komponenten der Vorrichtung zur Vereinfachung weggelassen. Das Metallwerkstück 42 der 5P kann einer Kombination der Metallwerkstücke 42A und 42B der 5L ähneln. Insbesondere kann eine erste Gruppe von Kontaktelementen 40D mit den Source-Kontakten der Gruppe von MOSFETs 38D verbunden werden, eine zweite Gruppe von Kontaktelementen 40E kann mit den Source-Kontakten der Gruppe von MOSFETs 38E verbunden werden, und eine dritte Gruppe von Kontaktelementen 40F kann mit den Source-Kontakten der Gruppe von MOSFETs 38F verbunden werden.
• Das Metallwerkstück 42 der 5P kann somit eine enge elektrische und thermische Verbindung zwischen den vier Source-MOSFET-Verbindungen aller drei Phasenausgangsverbindungen eines Dreiphasen-Wechselrichters bereitstellen, wie z.B. in 4A veranschaulicht. Außerdem kann das Metallwerkstück 42 dafür konfiguriert sein, eine elektrische Verbindung zwischen den Source-Kontakten der Gruppe von MOSFETs 38D bis 38F und einem Anschluss einer Stromversorgung bereitzustellen. Zum Beispiel kann eine solche Verbindung durch einen Draht eingerichtet werden, der mit einem Anschluss der Stromversorgung verbunden und an die Metallwerkstücke 42 gelötet wird. Wieder Bezug nehmend auf 4A, kann das Metallwerkstück 42 den elektrischen Verbindungen zwischen dem negativen Anschluss der Stromversorgung 21 und den Source-Kontakten der Low-Side Schalter der Halbbrückenschaltungen 25A bis 25C entsprechen.
• 5Q veranschaulicht eine Bodenansicht des Metallwerkstücks 42, welches die Source-Kontakte der MOSFETs 38 verbindet. Wie aus 5Q zu ersehen ist, kann das Metallwerkstück 42 so ausgebildet sein, dass Gate-Kontakte 42 der MOSFETs 38 von dem Metallwerkstück 42 freiliegend gelassen werden.
• 5R veranschaulicht die PCB 11 der 5D. Außerdem kann die dargestellte Anordnung drei Metallwerkstücke 39A bis 39C, die in Verbindung mit 5F beschrieben werden, und das Metallwerkstück 42 umfassen, das in Verbindung mit 5M und 5P beschrieben wird. Wieder Bezug nehmend auf 4A, kann die Anordnung der 5R dem Dreiphasen-Wechselrichter 400A entsprechen, der zwischen der Stromversorgung 21 und dem BLDC-Motor 22 angeordnet ist.
• 5S bis 5V veranschaulichen weitere Schritte zum Bereitstellen einer Verbindung zwischen einer Wärmesenke und der Anordnung der 5R. Insbesondere kann die bereitgestellte Verbindung eine thermische Verbindung, aber keine elektrische Verbindung sein.
• In einem Schritt kann die PCB 11 bereitgestellt werden, wie in Verbindung mit vorhergehenden Figuren beschrieben. In 5S ist die PCB 11 zu Zwecken der Veranschaulichung ohne Schaltvorrichtungen dargestellt, die an den Steckplätzen 34A bis 34F der 5A angeordnet sind. Stattdessen veranschaulicht 5S eine Perforation der PCB 11, welche Gruppen von Lochöffnungen 44A bis 44F an den Positionen der Steckplätze 34A bis 34F der 5A umfasst. Jede der Gruppen von Lochöffnungen 44A bis 44F ist durch vier kleine Rechtecke dargestellt.
• In 5T kann eine Basiskühlplatte 45 bereitgestellt werden, welche mehrere Abstandslaschen 46 umfasst. In dem Beispiel kann die Basiskühlplatte 45 rechteckig sein und kann insbesondere einen Oberflächenbereich aufweisen, der größer oder gleich einem Oberflächenbereich der PCB 11 ist. In weiteren Beispielen kann jedoch die Basiskühlplatte 45 auch eine andere geometrische Form aufweisen, welche von der Form der betreffenden PCB und der Gesamtkonstruktion der Vorrichtung abhängen kann, die herzustellen ist. Die Basiskühlplatte 45 kann aus einem geeigneten wärmeleitfähigen Material hergestellt werden, insbesondere aus mindestens einem aus Kupfer, einer Kupferlegierung, Aluminium, einer Aluminiumlegierung usw.
• Die Abstandslaschen 46 können eine ähnliche geometrische Form wie die Gruppen von Lochöffnungen 44A bis 44F der 5S aufweisen. Das heißt, die Abstandslaschen 46 können so ausgebildet sein, dass sie sich durch die Lochöffnungen 44A bis 44F hindurch erstrecken können. Die Anzahl der Abstandslaschen 46 kann insbesondere gleich der Anzahl an Schaltvorrichtungen sein, die zu kühlen sind. In dem Beispiel der 5T können die Abstandslaschen 46 in Gruppen von vier Laschen angeordnet sein, welche später thermisch mit Gruppen von vier MOSFETs verbunden werden können. Jede der Abstandslaschen 46 kann einen Basisteil, welcher an der Basiskühlplatte 45 befestigt werden kann, und einen oberen Teil aufweisen, welcher an dem Basisteil befestigt werden kann. Der obere Teil und/oder der Basisteil der Abstandslaschen 46 können aus einem geeigneten wärmeleitfähigen Material hergestellt sein, insbesondere aus mindestens einem aus Silizium und einem Material auf Siliziumbasis.
• In 5U kann die PCB 11 derart auf die Basiskühlplatte 45 angepasst werden, dass sich die Abstandslaschen 46 durch die Durchgangslöcher 44 hindurch erstrecken.
• 5V zeigt eine vergrößerte Ansicht der thermischen Verbindung, welche zwischen der Basiskühlplatte 45 und der PCB 11 vorgesehen sein kann, insbesondere zwischen einer Abstandslasche 46 und einem Halbleiterpackage 38. In dem Beispiel der 5V kann das Halbleiterpackage 38 einem TOLL-Package entsprechen, welches dafür konfiguriert sein kann, als eine Schaltvorrichtung zu fungieren. Das Substrat der PCB 11 kann derart über der Basiskühlplatte 45 angeordnet werden, dass sich die Abstandslasche 46 durch eine Öffnung der PCB 11 hindurch erstrecken kann, und zwischen dem oberen Teil der Abstandslasche 46 und einer Bodenfläche des Halbleiterpackage 38 kann eine thermische Verbindung bereitgestellt werden.
• 5W zeigt eine Bodenansicht der PCB 11, welche in Verbindung mit vorhergehenden Figuren beschrieben worden ist. Somit wird das Layout der Unterseite der PCB 11 aus vorhergehenden Bemerkungen ersichtlich. Mehrere Gate-Widerstände 47 können über der Unterseite der PCB 11 angeordnet werden. Zur Vereinfachung sind in 5W nur zwei Gruppen von vier Gate-Widerständen 47 veranschaulicht. In einem Beispiel kann eine Anzahl an Gate-Widerständen 47 gleich der Anzahl an Schaltvorrichtungen sein, die ein Gate umfassen, welche über der Vorderseite der PCB 11 anzuordnen sind. Ein Gate-Widerstand 47 kann z.B. dafür konfiguriert sein, parasitäre Effekte zu vermeiden, welche an dem Gate der entsprechenden Schaltvorrichtungen auftreten können. Außerdem können mehrere Gate-Treiber 48 über der Unterseite der PCB 11 angeordnet sein. Ein Gate-Treiber 48 kann dafür konfiguriert sein, mindestens eine der Schaltvorrichtungen zu treiben, die über der Vorderseite der PCB 11 angeordnet sein können.
• 5X zeigt eine Bodenansicht eines Abschnitts der PCB 11. Die PCB 11 kann kurze parallele Leitungen 49 umfassen, welche dafür konfiguriert sein können, eine elektrische Kopplung mit einem Gate und einer Source eines MOSFET bereitzustellen, welcher über der PCB 11 angeordnet sein kann. Die Leitungen 49 können dafür konfiguriert sein, eine Schleife niedriger Induktivität bereitzustellen.
• 6A bis 6L veranschaulichen ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer weiteren Vorrichtung gemäß der Offenbarung. Zum Beispiel kann die hergestellte Vorrichtung dafür konfiguriert sein, ähnlich wie einer der Dreiphasen-Wechselrichter der 4A und 4B zu arbeiten. Außerdem kann das Layout der Vorrichtung, die durch das Verfahren der 6A bis 6L hergestellt wird, als eine Basis zur Herstellung von Vorrichtungen dienen, die dafür konfiguriert sind, ähnlich wie der Dreiphasen-Wechselrichter der 4C zu arbeiten. Zur Vereinfachung und zu Zwecken der Veranschaulichung müssen eine oder mehrere der 6A bis 6L nicht notwendigerweise alle Komponenten umfassen, welche für den dargestellten Verfahrensschritt erforderlich sein können.
• 6A veranschaulicht mehrere elektronische Komponenten, welche über einer (nicht dargestellten) PCB angeordnet sein können. Insbesondere können mehrere Gruppen von Schaltvorrichtungen in Form von MOSFETs 38A bis 38F bereitgestellt werden, dargestellt durch kleine Halbleiterpackages. Jede der oberen drei Gruppen von MOSFETs 38A bis 38C kann in ähnlicher Weise angeordnet sein, wobei Drain-Kontakte auf der linken Seite des entsprechenden MOSFET angeordnet sind und Source-Kontakte auf der rechten Seite des entsprechenden MOSFET angeordnet sind. Jede der unteren drei Gruppen von MOSFETs 38D bis 38F kann in ähnlicher Weise angeordnet sein, wobei Source-Kontakte auf der linken Seite des entsprechenden MOSFET angeordnet sind und Drain-Kontakte auf der rechten Seite des entsprechenden MOSFET angeordnet sind. Jeder der dargestellten MOSFETs kann ferner einen Gate-Anschluss umfassen.
• Außerdem können mehrere Gruppen von MLCC 36 bereitgestellt und zwischen den MOSFETs 38A bis 38F angeordnet werden. In dem Beispiel der 6A können drei Gruppen von acht MLCC 36 bereitgestellt werden, wobei die MLCC 36 jeder Gruppe z.B. parallel verbunden sein können. In weiteren Beispielen kann die Anzahl an MLCC anders gewählt werden. Die Gruppen von MOSFETs 38A bis 38F und die MLCC 36 können dafür konfiguriert sein, einen Teil eines Dreiphasen-Wechselrichters zu bilden, wie z.B. in Verbindung mit 4A und 4B beschrieben. Die Komponenten der 6A können ähnlichen Komponenten ähneln, wie z.B. in Verbindung mit 5D dargestellt und beschrieben, so dass entsprechende Bemerkungen auch für 6A gelten können.
• In 6B können drei Metallwerkstücke 39A bis 39C bereitgestellt werden, welche einander ähneln können. Die Metallwerkstücke 39A bis 39D können mit den Gruppen von MOSFETs 38A bis 38F verbunden werden und können elektrische Verbindungen bereitstellen, wie in Verbindung mit 5F beschrieben. Zum Beispiel kann das Metallwerkstück 39A einem Metallstab entsprechen, der aus Kupfer hergestellt ist. Das Metallwerkstück 39A kann dafür konfiguriert sein, hohe elektrische Ströme zu übertragen, die höher als z.B. 100 A sind. In einem Beispiel kann eine Höhe des Metallwerkstücks 39A der Dimension „a“ des Metallwerkstücks 39 entsprechen, das in Verbindung mit 5E beschrieben ist.
• Das Metallwerkstück 39A kann mehrere Löcher 50 umfassen, wobei die gewählte Anzahl an Löchern 50 von der Gesamtkonstruktion der herzustellenden Vorrichtung abhängen kann. Das Metallwerkstück 39A kann durch Schrauben 51, die sich durch die Löcher 50 erstrecken, an einer (nicht dargestellten) PCB befestigt werden. Zum Beispiel kann ein Querschnitt der Löcher 50 und der Schrauben 51 kreisförmig sein. In dem Beispiel der 6B sind die Schrauben 51 so dargestellt, dass sie sich über die obere Fläche der Metallwerkstücke 39A bis 39C erstrecken. In einem weiteren Beispiel kann die obere Fläche einer oder mehrerer der Schrauben 51 mit der oberen Fläche des entsprechenden der Metallwerkstücke 39A bis 39C bündig sein.
• 6C veranschaulicht eine beispielhafte Verbindung zwischen dem Metallwerkstück 39A und der PCB 11. Insbesondere kann sich 6C auf eine Verbindung zwischen dem Metallwerkstück 39A und den Drain-Kontakten der Gruppe von MOSFETs 38D beziehen. Jedoch können eine oder mehrere der weiteren Verbindungen zwischen dem Metallwerkstück 39A und den weiteren MOSFETs der Vorrichtung ähnlich sein. Das Metallwerkstück 39A kann eine Einkerbung 52 umfassen, welche so ausgebildet sein kann, dass die Flächen der Leitungen der Drain-Kontakte mit den Flächen der Einkerbung 52 bündig sein können. Die relative Anordnung zwischen der Einkerbung 52 und den Drain-Anschlüssen kann gleichen Verbindungen ähneln, die in Verbindung mit 5G beschrieben werden. Außerdem können die Funktionen des Metallwerkstücks 39A den Funktionen des Metallwerkstücks 39 der 5G ähneln.
• 6D veranschaulicht die Anordnung der 6C in einer Draufsicht. Das Metallwerkstück 39A kann so gebildet werden, dass es einen Ausschnitt umfasst, so dass die Gate-Pins eines oder mehrerer MOSFETs 38 von dem Metallwerkstück 39A an der Position des Ausschnitts freiliegend gelassen werden.
• In 6E kann das Metallwerkstück 39A mit einem Kontaktelement 53A verbunden werden. Außerdem können die weiteren Metallwerkstücke 39B und 39C in ähnlicher Weise mit weiteren Kontaktelementen 53B und 53C verbunden werden. In dem Beispiel der 6E kann sich das Kontaktelement 53A an einem Ende des Metallwerkstücks 39A befinden. Das Kontaktelement 53A kann aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt sein, zum Beispiel aus einem Material, welches in Verbindung mit der Herstellung des Metallwerkstücks 39A erwähnt worden ist. In einem Beispiel können das Kontaktelement 53A und das Metallwerkstück 39A als ein einziges Stück aus demselben Material hergestellt sein. In einem weiteren Beispiel können das Kontaktelement 53A und das Metallwerkstück 39A getrennte Stücke sein, welche miteinander verbunden werden können und welche aus einem ähnlichen Material hergestellt sein können oder nicht. Das Kontaktelement 53A kann dafür konfiguriert sein, eine Phasenausgangsverbindung eines Dreiphasen-Wechselrichters bereitzustellen, welcher herzustellen ist. Bemerkungen zur 5F hinsichtlich erörterter Phasenausgangsverbindungen gelten auch für 6E.
• In 6F kann ein weiteres Metallwerkstück 42A bereitgestellt werden. Das Metallwerkstück 42A kann dem(den) Metallwerkstück(en) ähneln, das(die) in Verbindung mit 5M erörtert wird (werden), und kann somit ähnliche elektrische Verbindungen bereitstellen. Das heißt, das Metallwerkstück 42A der 6F kann eine elektrische Verbindung zwischen den Drain-Anschlüssen der High-Side Schalter des Dreiphasen-Wechselrichters bereitstellen, der herzustellen ist. Das Metallwerkstück 42A kann ähnlich wie die Metallwerkstücke 39A bis 39C der 6B mittels Schrauben an der (nicht dargestellten) PCB befestigt werden, die sich durch Öffnungen des Metallwerkstücks 42A erstrecken und dieses an der PCB befestigen können.
• 6G veranschaulicht eine detailliertere Ansicht der Verbindung zwischen dem Metallwerkstück 42A und einem Drain-Anschluss eines der MOSFETs 38. Die in 6G veranschaulichte Verbindung kann der Verbindung ähneln, die in Bezug auf 6C erörtert wird, so dass entsprechende Kommentare auch für 6G gelten können.
• In 6H kann ein weiteres Metallwerkstück 42B bereitgestellt werden, welches dem(den) in Verbindung mit 5P erörterten Metallwerkstück(en) ähneln kann und ähnliche elektrische Verbindungen wie dieses bereitstellen kann. Das heißt, das Metallwerkstück 42B der 6H kann eine elektrische Verbindung zwischen den Source-Anschlüssen der Low-Side Schalter des Dreiphasen-Wechselrichters bereitstellen, der herzustellen ist. Das Metallwerkstück 42B kann in ähnlicher Weise wie die Metallwerkstücke 39A bis 39C mittels Schrauben an der (nicht dargestellten) PCB befestigt werden, die sich durch Öffnungen des Metallwerkstücks 42B erstrecken und dieses an der PCB befestigen können.
• 6I veranschaulicht die Anordnung der 6H, umfassend weitere Kontaktelemente 54A und 54B. Das erste Kontaktelement 54A kann dafür konfiguriert sein, eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Metallwerkstück 42A und einem positiven Anschluss einer Stromversorgung bereitzustellen. In ähnlicher Weise kann das zweite Kontaktelement 54B dafür konfiguriert sein, eine elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Metallwerkstück 42B und einem negativen Anschluss einer Stromversorgung bereitzustellen. Die Kontaktelemente 54A und 54B können aus einem ähnlichen Material wie die Metallwerkstücke 42A und 42B hergestellt sein. Das erste Kontaktelement 54A und das erste Metallwerkstück 42A können ein einziges Stück bilden oder können verschiedenen Stücken entsprechen, welche miteinander verbunden werden können. Dasselbe gilt für das zweite Kontaktelement 54B und das zweite Metallwerkstück 42B.
• In 6J kann ein Wärmegrenzflächenmaterial 55 über der Anordnung der 6I angeordnet sein. In dem Beispiel der 6J kann das Wärmegrenzflächenmaterial 55 eine rechteckige Form aufweisen und kann einen Oberflächenbereich aufweisen, welcher im Wesentlichen der gleiche wie ein Oberflächenbereich der oberen Fläche der Anordnung der 6I ist. Das Wärmegrenzflächenmaterial 55 kann aus einem geeigneten wärmeleitfähigen Material hergestellt werden, insbesondere aus mindestens einem aus Silizium und einem Material auf Siliziumbasis. Außerdem kann über dem Wärmegrenzflächenmaterial 55 eine Wärmesenke 56 angeordnet werden, so dass eine thermische Verbindung zwischen der Anordnung der 6I und der Wärmesenke 56 bereitgestellt werden kann. Die Wärmesenke 56 kann aus einem geeigneten wärmeleitfähigen Material hergestellt werden, insbesondere aus mindestens einem aus Kupfer, einer Kupferlegierung, Aluminium, einer Aluminiumlegierung usw.
• 6K veranschaulicht eine Unterseite einer PCB 11, wobei die gegenüber liegende Oberseite der PCB 11 die Anordnung der vorhergehenden Figuren umfassen kann. Mehrere Gate-Treiber 48 können über der Unterseite der PCB 11 angeordnet sein. Bemerkungen, die in Verbindung mit den Gate-Treibern der 5W gemacht wurden, können auch für 6K gelten. Außerdem veranschaulicht 6K mehrere Einlegemuttern, die über der Unterseite der PCB 11 angeordnet sind und dafür konfiguriert sein können, die Metallwerkstücke, die über der Oberseite der PCB 11 angeordnet worden sein können, an die PCB 11 zu schrauben.
• In 6L kann eine Kondensatorbank 57 mit der PCB 11 verbunden werden, welche in einer Bodenansicht dargestellt ist. Die Kondensatorbank 57 kann ein erstes Kontaktelement 58A und ein zweites Kontaktelement 58B umfassen. Das erste Kontaktelement 58A kann über das erste Kontaktelement 54A mit einem positiven Anschluss einer Stromversorgung verbunden werden und das zweite Kontaktelement 58B kann über das zweite Kontaktelement 54B mit einem negativen Anschluss einer Stromversorgung verbunden werden. Die Konstruktion und das Layout der Kondensatoren auf der Kondensatorbank 57 und die elektrischen Verbindungen zwischen den Kondensatoren können so gewählt werden, dass die Verbindung der Kondensatorbank 57 mit den Kontaktelementen 54A und 54B zu einer Schaltung führen kann, in welcher die Kondensatoren der Kondensatorbank 57 den Kondensatoren 26A bis 26C und 27A bis 27C des Dreiphasen-Wechselrichters der 4A entsprechen können.
• Das Verfahren der 6A bis 6L kann dafür geeignet sein, einen mehrstufigen Wechselrichter herzustellen, wie z.B. in Verbindung mit 4C beschrieben. Zum Beispiel können sowohl die High-Side Struktur als auch die Low-Side Struktur des mehrstufigen Wechselrichters 400C der 4C jeweils ähnlich wie in der Anordnung der 6I konstruiert sein. Ein mögliches Layout kann somit zwei ähnliche Strukturen wie in der Anordnung der 6I umfassen, welche an den entsprechenden Kontaktelementen 53A bis 53C miteinander verbunden werden können.
• 7A bis 7R veranschaulichen ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung gemäß der Offenbarung. Zum Beispiel kann die hergestellte Vorrichtung dafür konfiguriert sein, ähnlich wie einer der Dreiphasen-Wechselrichter der 4A und 4B zu arbeiten. Außerdem kann das Layout der Vorrichtung, die durch das Verfahren der 7A bis 7R hergestellt wird, als eine Basis zur Herstellung von Vorrichtungen dienen, die dafür konfiguriert sind, ähnlich wie der Dreiphasen-Wechselrichter der 4C zu arbeiten. Zur Vereinfachung und aus Gründen der Veranschaulichung müssen eine oder mehrere der 7A bis 7R nicht notwendigerweise alle Komponenten umfassen, die für den veranschaulichten Verfahrensschritt erforderlich sein können.
• In 7A kann eine Anordnung von Schaltvorrichtungen in Form von MOSFETs 38A bis 38F bereitgestellt werden, welche durch kleine Halbleiterpackages veranschaulicht werden. Jede der oberen drei Gruppen von MOSFETs 38A bis 38C kann in ähnlicher Weise angeordnet werden, wobei die Drain-Kontakte auf der linken Seite des entsprechenden MOSFET angeordnet sind und die Source-Kontakte auf der rechten Seite des entsprechenden MOSFET angeordnet sind. Die oberen drei Gruppen von MOSFETs 38A bis 38C können später High-Side Schalter von Halbbrückenschaltungen werden. Die unteren drei Gruppen von MOSFETs 38D bis 38F können den oberen drei Gruppen von MOSFETs 38A bis 38C ähneln, jedoch nach rechts verschoben. Die unteren drei Gruppen von MOSFETs 38D bis 38F können später Low-Side Schalter der Halbbrückenschaltungen werden. Die Gruppen von MOSFETs 38A bis 38F können dafür konfiguriert sein, einen Teil eines Dreiphasen-Wechselrichters zu bilden, wie z.B. in Verbindung mit 4A und 4B beschrieben.
• In 7B kann ein erstes Metallwerkstück 42A bereitgestellt werden, welches drei Aussparungen 59A bis 59C umfassen kann. In einem Beispiel können die Form und Größe der Aussparungen 59A bis 59C ähnlich sein. In Bezug auf das Material und die elektrischen Eigenschaften kann das erste Metallwerkstück 42A einem beliebigen der oben beschriebenen Metallwerkstücke ähneln. Eine Höhe „a“ des Metallwerkstücks 42A kann z.B. der Dimension „a“ des Metallwerkstücks in 5E entsprechen. Eine Tiefe jeder Aussparung 59A bis 59C kann einen beliebigen Wert in einem Bereich von Null bis zu der Höhe a annehmen. Die drei Flächen am Boden der Aussparungen 59A bis 59C und die oberen Flächen des Metallwerkstücks 42A neben den Aussparungen 59A bis 59C können in einem Beispiel im Wesentlichen planar sein.
• 7C veranschaulicht eine andere Ansicht des ersten Metallwerkstücks 42A der 7B.
• In 7D können die oberen drei Gruppen von MOSFETs 38A bis 38C der 7A mit dem ersten Metallwerkstück 42A verbunden werden. Insbesondere kann die erste Gruppe von MOSFETs 38A so angeordnet sein, dass die Drain-Kontakte der MOSFETs elektrisch mit der oberen Fläche des ersten Metallwerkstücks 42A verbunden werden können, welches auf der linken Seite der ersten Aussparung 59A angeordnet ist. Hier können die Drain-Kontakte z.B. direkt mit dem ersten Metallwerkstück 42A verbunden werden. In dem Beispiel der 7D können die Source-Kontakte der ersten Gruppe von MOSFETs 38A frei liegen und können später mit weiteren Komponenten verbunden werden. Die weiteren zwei Gruppen von MOSFETs 38B und 38C können ähnlich wie die erste Gruppe von MOSFETs 38A angeordnet werden. Wieder Bezug nehmend auf 4A, können die drei Gruppen von MOSFETs 38A bis 38C den drei High-Side Schaltern 28A bis 28C entsprechen.
• 7E veranschaulicht ein Detail der Anordnung der 7D aus einer anderen Perspektive.
• In 7F kann eine PCB 11 bereitgestellt werden. In einem Beispiel kann die PCB 11 einen Teil einer FR4-PCB bilden. Die Form und Größe der PCB 11 kann von den Eigenschaften der Vorrichtung abhängen, die herzustellen ist. In dem Beispiel der 7F kann eine erste Dimension x der PCB 11 in einem Bereich von etwa 13 cm bis 16 cm, insbesondere von etwa 14 cm bis etwa 15 cm liegen. Eine zweite Dimension y der PCB 11 kann in einem Bereich von etwa 12 cm bis 15 cm, insbesondere von etwa 13 cm bis etwa 14 cm liegen. 7F zeigt eine Oberseite der PCB 11, welche einen mittleren Abschnitt 60 und mehrere Fingerabschnitte 61A bis 61F umfassen kann. Die Form und Dimension der Fingerabschnitte 61A bis 61F kann der Form und Dimension der Aussparungen 59A bis 59C des Metallwerkstücks 42A ähneln. Mehrere Gate-Treiber 48, die den Gate-Treibern der 5W ähneln können, können über der PCB 11 angeordnet werden. In dem Beispiel der 7F sind drei Gate-Treiber 48 dargestellt. In weiteren Beispielen kann die Anzahl der Gate-Treiber 48 eine andere sein und kann insbesondere von dem Layout und der Konstruktion der Vorrichtung abhängen, die herzustellen ist.
• In 7G kann ein Teil der PCB 11 der 7F in den Aussparungen 59A bis 59C des ersten Metallwerkstücks 42A angeordnet werden. Insbesondere kann der erste Fingerabschnitt 61A der PCB 11 in der ersten Aussparung 59A angeordnet werden, der zweite Fingerabschnitt 61B kann in der zweiten Aussparung 59B angeordnet werden, und der dritte Fingerabschnitt 61C kann in der dritten Aussparung 59C angeordnet werden. Die Source-Kontakte der MOSFETs 38A bis 38C können elektrisch mit der PCB 11 verbunden werden.
• In 7H kann ein zweites Metallwerkstück 42B bereitgestellt werden. Das zweite Metallwerkstück 42B kann dem ersten Metallwerkstück 42A ähneln, das in Verbindung mit 7B erläutert wird. Das zweite Metallwerkstück 42B kann drei Aussparungen 59D bis 59F umfassen. Die unteren drei Gruppen von MOSFETs 38D bis 38F der 7A können mit dem zweiten Metallwerkstück 42B verbunden werden. Insbesondere kann die erste Gruppe von MOSFETs 38D so angeordnet werden, dass die Drain-Kontakte der MOSFETs elektrisch mit der oberen Fläche des zweiten Metallwerkstücks 42B verbunden werden können, welches auf der linken Seite der Aussparung 59D angeordnet ist. Insbesondere können die Drain-Kontakte direkt mit dem zweiten Metallwerkstück 42B verbunden werden. Die weiteren zwei Gruppen von MOSFETs 38E und 38F können ähnlich wie die erste Gruppe von MOSFETs 38C angeordnet werden. Wieder Bezug nehmend auf 4A, können die drei Gruppen von MOSFETs 38D bis 38F den drei Low-Side Schaltern 29A bis 29C entsprechen.
• In dem Beispiel der 7H kann ein Teil der PCB 11 in den Aussparungen 59D bis 59F des zweiten Metallwerkstücks 42B angeordnet sein. Insbesondere kann der vierte Fingerabschnitt 61D der PCB 11 in der ersten Aussparung 59D des zweiten Metallwerkstücks 42B angeordnet werden, der fünfte Fingerabschnitt 61E kann in der zweiten Aussparung 59E angeordnet werden, und der sechste Fingerabschnitt 61F kann in der dritten Aussparung 59F angeordnet werden. Die Source-Kontakte der MOSFETs 38D bis 38F können elektrisch mit der PCB 11 verbunden werden.
• In 7I können das erste Metallwerkstück 42A und das zweite Metallwerkstück 42B relativ zueinander so angeordnet werden, dass die Gruppen von MOSFETs 38A bis 38F relativ zueinander so angeordnet sind, wie in 7A veranschaulicht. Zu Zwecken der Veranschaulichung und zur Vereinfachung ist der Mittelabschnitt 60 der PCB 11 in 7I nicht dargestellt.
• In 7J können drei weitere Metallwerkstücke 39A bis 39C bereitgestellt werden. Zum Beispiel können die Metallwerkstücke 39A bis 39C den Metallwerkstücken 39A bis 39C der 6B ähneln. Die Metallwerkstücke 39A bis 39C können dafür konfiguriert sein, eine elektrische Verbindung zwischen den Source-Kontakten der Gruppen von High-Side MOSFETs 38A bis 38C bzw. den Drain-Kontakten der Gruppen von Low-Side MOSFETs 38D bis 38F bereitzustellen. Bemerkungen, die in Verbindung mit 5F gemacht wurden, können auch für die Anordnung der 7J gelten. Die Metallwerkstücke 39A bis 39C können mittels Schrauben, wie oben beschrieben, oder unter Anwendung einer anderen geeigneten Befestigungstechnik an der PCB 11 befestigt werden. Zu Zwecken der Veranschaulichung und zur Vereinfachung ist der Mittelabschnitt 60 der PCB 11 in 7J nicht dargestellt.
• 7K veranschaulicht die räumliche Anordnung der Metallwerkstücke 39A bis 39C relativ zu den Gate-Treibern 48. Zu Zwecken der Veranschaulichung und zur Vereinfachung ist der Mittelabschnitt 60 der PCB 11 in 7K nicht dargestellt.
• In 7L können mehrere Metallblöcke 62A bis 62F über der PCB 11 angeordnet sein. Die Metallblöcke 62A bis 62F können dafür konfiguriert sein, eine elektrische Verbindung mit den Gruppen von MOSFETs 38A bis 38F und zu einer Kondensatorbank bereitzustellen, welche später bereitgestellt werden kann. Ein erster Metallblock 62A kann neben der ersten Gruppe von MOSFETs 38A angeordnet werden, wobei der erste Metallblock 62A elektrisch mit den Drain-Kontakten der MOSFETs 38A verbunden werden kann. In ähnlicher Weise können die Metallblöcke 62B und 62C so angeordnet werden, dass sie elektrisch mit den Drain-Kontakten der Gruppen von MOSFETs 38B und 38C in Kontakt stehen. Außerdem können die Metallblöcke 62D bis 62F so angeordnet sein, dass sie elektrisch mit den Source-Kontakten der Gruppen von MOSFETs 38D bis 38F in Kontakt stehen. Die Metallblöcke 62A bis 62F können aus einem ähnlichen Material wie die oben beschriebenen Metallwerkstücke hergestellt sein.
• 7M veranschaulicht die Oberseite einer Kondensatorbank, die bereitgestellt werden kann. In einem Beispiel kann die Kondensatorbank der Kondensatorbank 57 der 6L ähneln.
• 7N zeigt eine Bodenansicht der Kondensatorbank 57 der 7M. Über der Unterseite der Kondensatorbank 57 können mehrere Metallblöcke 63A bis 63F angeordnet werden. Die Metallblöcke 63A bis 63F können dafür konfiguriert sein, als elektrische Kontaktelemente zu dienen.
• In 7O kann die Kondensatorbank 57 auf solche Weise über der PCB 11 angeordnet werden, dass die Metallblöcke 63A bis 63F, die über der Kondensatorbank 57 angeordnet werden, elektrisch mit den Metallblöcken 62A bis 62F verbunden sind, die über der PCB 11 angeordnet sind. Aufgrund der gewählten Perspektive sind in 7O nur die Metallblöcke 63D bis 63F dargestellt. Insbesondere kann der erste Metallblock 62A der PCB 11 elektrisch mit dem ersten Metallblock 63A der Kondensatorbank 57 verbunden werden, der zweite Metallblock 62B der PCB 11 kann elektrisch mit dem zweiten Metallblock 63B der Kondensatorbank 57 verbunden werden usw. Die Konstruktion und das Layout der Kondensatoren auf der Kondensatorbank 57 sowie die elektrischen Verbindungen zwischen diesen Kondensatoren können so gewählt werden, dass die Verbindung der Kondensatorbank 57 mit der PCB 11 über die Metallblöcke zu einer Schaltung führen kann, in welcher die Kondensatoren der Kondensatorbank 57 den Kondensatoren 26A bis 26C und 27A bis 27C des Dreiphasen-Wechselrichters der 4A entsprechen können.
• 7O veranschaulicht ferner, dass sich die Metallblöcke 62A bis 62F, die über der PCB 11 angeordnet sind, über die Kontur oder den Umriss der PCB 11 erstrecken können. Die Metallblöcke 62A bis 62F können dafür konfiguriert sein, eine elektrische Verbindung mit einer (nicht dargestellten) Stromversorgung bereitzustellen. Zum Beispiel kann eine Verbindung zwischen der Stromversorgung und den Metallblöcken 62A bis 62F über Drähte bereitgestellt werden, welche insbesondere an den Abschnitten der Metallblöcke 62A bis 62F befestigt werden können, die sich über die Kontur der PCB 11 erstrecken können. Die Metallblöcke 62A bis 62C neben den High-Side Schaltvorrichtungen 38A bis 38C können mit einem positiven Anschluss der Stromversorgung verbunden werden und die Metallblöcke 62D bis 62F neben den Low-Side Schaltvorrichtungen 38D bis 38F können mit einem negativen Anschluss der Stromversorgung verbunden werden.
• In 7P kann ein Wärmegrenzflächenmaterial 55 auf einer Unterseite der Anordnung der 7O angeordnet werden. Die geometrische Form des Wärmegrenzflächenmaterials 55 kann von der geometrischen Form der Anordnung, insbesondere der PCB 11, abhängen. In dem Beispiel der 7P kann das Wärmegrenzflächenmaterial 55 einen ersten rechteckigen Teil 55A, der den High-Side Schaltvorrichtungen 38A bis 38C gegenüber angeordnet sein kann, und einen zweiten rechteckigen Teil 55B umfassen, der den Low-Side Schaltvorrichtungen 38D bis 38F gegenüber angeordnet sein kann. Das Wärmegrenzflächenmaterial 55 kann aus einem geeigneten wärmeleitfähigen Material hergestellt sein, insbesondere aus mindestens einem aus Silizium und einem Material auf Siliziumbasis.
• 7Q veranschaulicht eine Bodenansicht der Anordnung der 7P.
• In 7R kann die Anordnung der 7P derart über einer Wärmesenke 56 angeordnet werden, dass sich das Wärmegrenzflächenmaterial 55 zwischen der PCB 11 und der Wärmesenke 56 befinden kann. Die Wärmesenke 56 kann der Wärmesenke 56 ähneln, wie in Verbindung mit 6J beschrieben.
• 8 veranschaulicht ein schematisches Diagramm einer Halbbrückenschaltung 800, wie sie z.B. in einem Dreiphasen-Wechselrichter, zum Beispiel einem der Dreiphasen-Wechselrichter der 4A bis 4C, enthalten sein kann. Die Halbbrückenschaltung 800 kann zwischen Knoten N1 und N2 angeordnet sein. Die Halbbrückenschaltung 800 kann in Reihe verbundene Schalter S1 und S2 umfassen. An die Knoten N1 und N2 können konstante elektrische Potentiale angelegt werden. Zum Beispiel kann an den Knoten N1 ein hohes Potential angelegt werden, wie z.B. 10 V, 50 V, 100 V, 200 V, 500 V oder 1000 V oder ein beliebiges anderes geeignetes Potential, und an den Knoten N2 kann ein niedriges elektrisches Potential angelegt werden, zum Beispiel 0 V. Die Schalter S1 und S2 können mit Frequenzen in einem Bereich von z.B. etwa 1 kHz bis z.B. etwa 100 MHz geschaltet werden, aber die Schaltfrequenzen können auch außerhalb dieses Bereichs liegen. Dies bedeutet, dass während eines Betriebs der Halbbrückenschaltung 800 ein variierendes elektrisches Potential an einen Knoten N3 angelegt werden kann, der zwischen den Schaltern S1 und S2 angeordnet ist. Das Potential des Knotens N3 kann in dem Bereich zwischen dem niedrigen und dem hohen elektrischen Potential variieren.
• Die Halbbrückenschaltung 800 kann zum Beispiel auch in elektronischen Schaltungen zum Umwandeln von Gleichspannungen, so genannten Gleichspannungs-Umrichtern, realisiert werden. Gleichspannungs-Umrichter können verwendet werden, um eine Eingabe-Gleichspannung, die von einer Batterie oder einem Akkumulator bereitgestellt wird, in eine Ausgabe-Gleichspannung umzuwandeln, die an den Bedarf von nachgeschalteten elektronischen Schaltungen angepasst ist. Gleichspannungs-Umrichter können als herunterstufende Umrichter, bei denen die Ausgabespannung niedriger als die Eingabespannung ist, oder als heraufstufende Umrichter verkörpert sein, bei denen die Ausgabespannung höher als die Eingabespannung ist. Auf Gleichspannungs-Umrichter können Frequenzen von mehreren MHz oder höher angewendet werden. Ferner können durch die Gleichspannungs-Umrichter Ströme von bis zu 50 A oder noch höher fließen.
• Vorrichtungen und Verfahren gemäß der Offenbarung können die folgenden Effekte und/oder Vorteile im Vergleich zu anderen Vorrichtungen bereitstellen. Die aufgelisteten Effekte sind weder ausschließlich noch beschränkend. Insbesondere können die Vorrichtungen gemäß der Offenbarung im Vergleich zu Vorrichtungen vorteilhaft sein, die auf einer Platte mit einem isolierten Metallsubstrat (IMS) und/oder Wärmedurchkontaktierungen basieren können. Es sei jedoch angemerkt, dass die Vorrichtungen gemäß der Offenbarung auch mit einer IMS-Lösung und/oder einer Wärmedurchkontaktierungs-Lösung kombiniert werden können.
• Die Vorrichtungen gemäß der Offenbarung können z.B. auf Dreiphasenlösungen für Motoranwendungen angewendet werden, können aber auch auf eine beliebige andere Passivlast angewendet werden.
• Die Vorrichtungen gemäß der Offenbarung können auf einer in der Größe veränderbaren Konstruktion basieren, welche auf eine beliebige Anzahl an parallel verbundenen Vorrichtungen angewendet werden kann. Zum Beispiel kann die Vorrichtung der 5R modifiziert werden, indem die Anzahl der parallel verbundenen MOSFETs erhöht wird und die verwendeten Metallwerkstücke, die mit den MOSFETs verbunden werden, entsprechend in der Größe verändert werden.
• Die Vorrichtungen gemäß der Offenbarung können auf einem beliebigen Typ von SMD-Packages basieren, welche eine ähnliche mechanische Struktur wie TOLL-Package-MOSFETs aufweisen.
• Die Vorrichtungen gemäß der Offenbarung können eine oder mehrere Wärmesenken zum Kühlen von Komponenten umfassen, die in der Vorrichtung enthalten sind. Außerdem können die Metallwerkstücke der Vorrichtung auch zu einem Kühlen von Vorrichtungskomponenten beitragen. Insbesondere können die Metallwerkstücke zu einem Kühlen von Schaltvorrichtungen beitragen, die mit den Metallwerkstücken verbunden sind. Die Wärmeableitung von einem MOSFET zu den Metallwerkstücken kann durch eine direkte Verbindung zwischen MOSFET-Pins und den Metallwerkstücken maximiert werden. Die Metallwerkstücke können insbesondere dafür konfiguriert sein, Wärme abzuleiten, die aufgrund einer Kurzzeitüberlast (mehrere Sekunden) auftreten kann.
• Die Metallwerkstücke, wie hierin beschrieben, können sich oben auf den Package-Pins (z.B. TOLL-Pins) befinden, wodurch eine verbesserte elektrische und thermische Verbindung bereitgestellt wird. Ferner können die Metallwerkstücke dem Zweck der Stabilisierung und Verstärkung einer mechanischen Befestigung des Package an der PCB dienen.
• Die Metallwerkstücke können als elektrische Jumper dienen und können als ein Verbindungspunkt zu einer Batterie und Phasenausgängen verwendet werden.
• Da die Metallwerkstücke dafür konfiguriert sein können, hohe Ströme zu übertragen, müssen keine weiteren Leitungen für hohe Ströme erforderlich sein, die mit den MOSFETs verbunden sind. Somit kann die Vorrichtung gemäß der Offenbarung auf einer preiswerten Standard-PCB basieren, zum Beispiel einer 2-Schicht 2-4 Oz Kupferdicke PCB. Von den Metallwerkstücken können alle hohen Ströme übertragen werden, außer möglichen Kondensatorverbindungen. Die Vorrichtungen gemäß der Offenbarung können für eine Flexibilität zur Verwendung einer mehrschichtigen PCB sorgen, um die Leistungsfähigkeit der realisierten Schaltung zu erhöhen.
• Die Vorrichtungen gemäß der Offenbarung können eine Möglichkeit bieten, Gate-Treiber so zu montieren, dass eine sehr kurze Verbindung zu MOSFETs realisierbar ist. Somit können eine niedrige parasitäre Induktivität und/oder eine verbesserte Schaltleistungsfähigkeit erreicht werden. Die Konstruktion und das Layout der Vorrichtungen gemäß der Offenbarung können zu einer Effizienzverbesserung und zu einer niedrigeren elektromagnetischen Interferenz (EMI) führen.
• Die Vorrichtungen gemäß der Offenbarung können eine Möglichkeit bieten, Batteriedrähte an die Metallwerkstücke zu löten. Außerdem können durch die Metallwerkstücke Phasenausgangsverbindungen bereitgestellt werden, insbesondere in Form von flachen Kupferstäben, an welchen Motordrähte befestigt werden können.
• Die Konstruktion und das Layout der Vorrichtungen gemäß der Offenbarung können einen vergrößerten Bereich zum Anordnen von keramischen Überbrückungskondensatoren bereitstellen, welche einer Hochfrequenz-Stromfilterung dienen können. Die Kondensatoren können effektiv zwischen positiven und negativen Batteriespannungsebenen montiert werden, so dass eine kurze mögliche Verbindung eingerichtet werden kann.
• Die Vorrichtungen gemäß der Offenbarung können elektrolytische Kondensatoren umfassen, welche mit den Schaltvorrichtungen eng verbunden sein können. Somit kann eine mögliche parasitäre Induktivität zwischen diesen Komponenten verringert werden. Eine verringerte parasitäre Induktivität kann zu einer verbesserten Gleichspannungsfilterung und niedrigeren Spannungsüberhöhungen führen.
• Die Vorrichtungen gemäß der Offenbarung können auf einem solchen PCB-Layout basieren, dass die Verwendung von Dämpfern oder Spannungsspitzenunterdrückern verringert oder vollständig vermieden werden kann.
• Die Vorrichtungen gemäß der Offenbarung können für eine Wärmesenkenbefestigung sorgen, welche für eine beständige Wärmegrenzfläche zu Schaltvorrichtungen ohne Lücken zwischen diesen Komponenten sorgt.
• Die Metallwerkstücke wie hierin beschrieben können über eine obere Kupferschicht der PCB für einen verbesserten thermischen Kontakt mit den Packages sorgen, die auf der PCB angeordnet sind.
• Die Vorrichtungen gemäß der Offenbarung können für eine Flexibilität einer Verwendung einer anderen PCB-Kupferschichtdicke sorgen, um eine Leistungsfähigkeit einer realisierten Schaltung zu erhöhen.
• Die Vorrichtungen gemäß der Offenbarung können für die Flexibilität einer Verwendung anderer Dicken der Metallwerkstücke sorgen, um diese an erforderliche Stromstärken anzupassen.
• Eine Befestigung einer Wärmesenke, wie in den obigen Beispielen beschrieben, kann für eine zusätzliche Wärmekapazität sorgen. Die Wärmesenke kann für die Metallwerkstücke über einen großen Bereich eine Schnittstelle bilden, so dass ein Wärmewiderstand verringert und eine wirksame Kühlung bereitgestellt werden kann.
• In einer IMS-Lösung kann ein Package (z.B. ein SMD-Package wie TOLL), das auf die IMS-PCB montiert ist, vorzeitig unter Rissen des Lötmaterials aufgrund von Wärmezyklen auf der IMS-PCB leiden. Im Gegensatz dazu kann ein solcher negativer Effekt durch die Verwendung einer Vorrichtung gemäß der Offenbarung, welche eine besser ausdehnbare FR4-PCB umfassen kann, verringert oder vermieden werden.
• Obwohl ein bestimmtes Merkmal oder eine bestimmte Aspekte der Erfindung in Bezug auf nur eine von mehreren Realisierungen offenbart worden sein kann, kann ein solches Merkmal oder ein solcher Aspekt mit einem oder mehreren anderen Merkmalen oder einer oder mehreren anderen Aspekte der anderen Realisierungen kombiniert werden, wie es für eine beliebige gegebene oder spezielle Anwendung erwünscht oder vorteilhaft sein kann. Ferner sollen überall, wo die Begriffe „enthalten“, „aufweisen“, „mit“ oder andere Varianten davon entweder in der detaillierten Beschreibung oder in den Ansprüchen verwendet werden, solche Begriffe auf eine Weise ähnlich wie der Begriff „umfassen“ alles einschließen. Auch ist der Begriff „beispielhaft“ lediglich als ein Beispiel gemeint statt als das beste oder optimale. Es versteht sich auch, dass Merkmale und/oder Elemente, die hierin abgebildet sind, zur Vereinfachung und zum leichteren Verständnis mit speziellen Dimensionen relativ zueinander abgebildet sind und dass sich tatsächliche Dimensionen von den hierin veranschaulichten unterscheiden können.
• Obwohl hierin spezielle Aspekte veranschaulicht und beschrieben worden sind, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass die speziellen dargestellten und beschriebenen Aspekte durch eine Vielfalt von alternativen und/oder äquivalenten Realisierungen ersetzt werden können, ohne vom Konzept der Erfindung abzuweichen. Diese Anmeldung soll alle Anpassungen oder Variationen der speziellen hierin erörterten Aspekte abdecken. Deswegen soll die vorliegende Erfindung nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente beschränkt sein.

Claims (23)

1. Vorrichtung, umfassend: ein erstes Halbleiterpackage (10), umfassend einen Halbleiterchip (14), ein Verkapselungsmaterial (15), welches zumindest teilweise den Halbleiterchip (14) bedeckt, und ein Kontaktelement (16), welches elektrisch mit dem Halbleiterchip (14) gekoppelt ist und aus dem Verkapselungsmaterial (15) herausragt; eine Leiterplatte (11), wobei das erste Halbleiterpackage (10) auf der Leiterplatte (11) montiert ist und das Kontaktelement (16) des ersten Halbleiterpackage (10) elektrisch mit der Leiterplatte (11) gekoppelt ist; und ein erstes Metallwerkstück (12), welches auf der Leiterplatte (11) montiert ist und elektrisch mit dem Kontaktelement (16) des ersten Halbleiterpackage (10) gekoppelt ist, wobei das erste Metallwerkstück (12) einen Metallstab (39) umfasst, wobei der Metallstab (39) mindestens ein Kontaktelement (40) umfasst, welches aus einer Fläche des Metallstabs (39) herausragt, wobei das erste Metallwerkstück (12) durch das Kontaktelement (40) des Metallstabs (39) elektrisch mit der Leiterplatte (11) gekoppelt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Metallwerkstück (12) dazu ausgelegt ist, eine elektrische Kopplung zwischen dem ersten Halbleiterpackage (10) und einem zweiten Halbleiterpackage bereitzustellen, das auf der Leiterplatte (11) montiert ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Metallwerkstück (12) dazu ausgelegt ist, als eine Wärmesenke zum Ableiten von Wärme in eine Richtung von dem ersten Halbleiterpackage (10) weg zu fungieren.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kontaktelement (16) des ersten Halbleiterpackage (10) zwischen dem ersten Metallwerkstück (12) und der Leiterplatte (11) angeordnet ist, wobei das erste Metallwerkstück (12) dazu ausgelegt ist, eine mechanische Verbindung zwischen dem ersten Halbleiterpackage (10) und der Leiterplatte (11) zu unterstützen.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Metallwerkstück (12) in direktem Kontakt mit dem Kontaktelement (16) des ersten Halbleiterpackage (10) ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Metallwerkstück (12) Kupfer umfasst.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Metallwerkstück (12) dazu ausgelegt ist, elektrische Ströme zu übertragen, die mehr als 100 Ampere betragen.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leiterplatte (11) frei von elektrischen Leitern ist, die dazu ausgelegt sind, elektrische Ströme zu übertragen, die mehr als 100 Ampere betragen.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Metallwerkstück (12) eine Metallplatte umfasst, welche eine Aussparung umfasst.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Metallwerkstück (12) mindestens ein Loch (50) umfasst, und das erste Metallwerkstück (12) durch eine Schraube (51), welche sich durch das Loch (50) hindurch erstreckt, an der Leiterplatte (11) befestigt ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Metallwerkstück (12) drei Ebenen umfasst, welche in einer U-Form verbunden sind.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Metallwerkstück (12) als ein einziges Stück ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: ein zweites Metallwerkstück (12B), welches auf der Leiterplatte (11) montiert ist und dazu ausgelegt ist, eine elektrische Kopplung zwischen dem ersten Halbleiterpackage (10) und einer elektrischen Stromversorgung (20) bereitzustellen.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Halbleiterchip (14) des ersten Halbleiterpackage (10) auf einem Leiterrahmen montiert ist und das Kontaktelement (16) des ersten Halbleiterpackage (10) eine Leitung des Leiterrahmens umfasst.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Wärmesenke, welche über der Leiterplatte (11) angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Halbleiterpackage (10) eine oberflächenmontierte Vorrichtung ist.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Halbleiterpackage (10) dazu ausgelegt ist, als eine Schaltvorrichtung zu fungieren.
18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung dazu ausgelegt ist, als ein Wechselrichter zu fungieren, und das erste Metallwerkstück (12) dazu ausgelegt ist, eine Phasenausgangsverbindung des Wechselrichters bereitzustellen.
19. Vorrichtung, umfassend: eine Metallplatte (17), welche eine Aussparung (18) umfasst; eine Leiterplatte (11), wobei ein Teil der Leiterplatte (11) in der Aussparung (18) der Metallplatte (17) angeordnet ist; und ein erstes Halbleiterpackage (10), umfassend einen Halbleiterchip (14), ein Verkapselungsmaterial (15), welches zumindest teilweise den Halbleiterchip (14) bedeckt, und ein Kontaktelement (16), welches elektrisch mit dem Halbleiterchip (14) gekoppelt ist und aus dem Verkapselungsmaterial (15) herausragt, wobei das erste Halbleiterpackage (10) auf der Metallplatte (17) und auf dem Teil der Leiterplatte (11) montiert ist, der in der Aussparung (18) der Metallplatte (17) angeordnet ist, und wobei das Kontaktelement (16) des Halbleiterpackage (10) elektrisch mit der Metallplatte (17) gekoppelt ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, ferner umfassend: ein zweites Halbleiterpackage, welches auf der Metallplatte (17) und auf dem Teil der Leiterplatte (11) montiert ist, der in der Aussparung (18) der Metallplatte (17) angeordnet ist, wobei die Metallplatte (17) dazu ausgelegt ist, eine elektrische Kopplung zwischen dem ersten Halbleiterpackage (10) und dem zweiten Halbleiterpackage bereitzustellen.
21. Vorrichtung, umfassend: eine Leiterplatte (11); eine erste oberflächenmontierte Schaltvorrichtung (19A), welche auf der Leiterplatte (11) montiert ist; eine zweite oberflächenmontierte Schaltvorrichtung (19B), welche auf der Leiterplatte (11) montiert ist; ein erstes Metallwerkstück (12A), welches dazu ausgelegt ist, eine elektrische Kopplung zwischen der ersten oberflächenmontierten Schaltvorrichtung (19A) und der zweiten oberflächenmontierten Schaltvorrichtung (19B) bereitzustellen, wobei das erste Metallwerkstück (12A) einen Metallstab umfasst; und ein zweites Metallwerkstück (12B), welches dazu ausgelegt ist, eine elektrische Verbindung zwischen einer Stromversorgung (20) und mindestens einer aus der ersten oberflächenmontierten Schaltvorrichtung (19A) und der zweiten oberflächenmontierten Schaltvorrichtung (19B) bereitzustellen, wobei das zweite Metallwerkstück (12B) eine Metallplatte umfasst, welche eine Aussparung umfasst, wobei ein Teil der Leiterplatte (11) in der Aussparung angeordnet ist.
22. Vorrichtung, umfassend: ein erstes Halbleiterpackage (10), umfassend einen Halbleiterchip (14), ein Verkapselungsmaterial (15), welches zumindest teilweise den Halbleiterchip (14) bedeckt, und ein Kontaktelement (16), welches elektrisch mit dem Halbleiterchip (14) gekoppelt ist und aus dem Verkapselungsmaterial (15) herausragt; eine Leiterplatte (11), wobei das erste Halbleiterpackage (10) auf der Leiterplatte (11) montiert ist und das Kontaktelement (16) des ersten Halbleiterpackage (10) elektrisch mit der Leiterplatte (11) gekoppelt ist; und ein erstes Metallwerkstück (12), welches auf der Leiterplatte (11) montiert ist und elektrisch mit dem Kontaktelement (16) des ersten Halbleiterpackage (10) gekoppelt ist, wobei das erste Metallwerkstück (12) mindestens ein Loch (50) umfasst, und das erste Metallwerkstück (12) durch eine Schraube (51), welche sich durch das Loch (50) hindurch erstreckt, an der Leiterplatte (11) befestigt ist.
23. Vorrichtung, umfassend: ein erstes Halbleiterpackage (10), umfassend einen Halbleiterchip (14), ein Verkapselungsmaterial (15), welches zumindest teilweise den Halbleiterchip (14) bedeckt, und ein Kontaktelement (16), welches elektrisch mit dem Halbleiterchip (14) gekoppelt ist und aus dem Verkapselungsmaterial (15) herausragt; eine Leiterplatte (11), wobei das erste Halbleiterpackage (10) auf der Leiterplatte (11) montiert ist und das Kontaktelement (16) des ersten Halbleiterpackage (10) elektrisch mit der Leiterplatte (11) gekoppelt ist; und ein erstes Metallwerkstück (12), welches auf der Leiterplatte (11) montiert ist und elektrisch mit dem Kontaktelement (16) des ersten Halbleiterpackage (10) gekoppelt ist, wobei die Vorrichtung dazu ausgelegt ist, als ein Wechselrichter zu fungieren, und das erste Metallwerkstück (12) dazu ausgelegt ist, eine Phasenausgangsverbindung des Wechselrichters bereitzustellen.

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