DE102016214741B4 - Structure for at least one carrier fitted with electronic and/or electrical components - Google Patents

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Abstract

Aufbau für mindestens einen mit elektronischen und/oder elektrischen Bauelementen bestückten Träger (1), bei dem auf einer Oberfläche des Trägers (1), der aus einem dielektrischen Werkstoff gebildet ist, elektrische Leiterbahnen (2) angeordnet sind, und
an der gegenüberliegenden Oberfläche des Trägers (1) eine elektrisch leitfähige Schicht (7) und/oder ein elektrisch leitfähiges Bauelement (4) angeordnet und mit dem Träger (1) verbunden ist, wobei
im äußeren Randbereich des Trägers (1) mindestens ein mit einem elektrischen leitenden Werkstoff gebildetes Element (5) angeordnet ist, und
das mindestens eine mit einem elektrisch leitenden Werkstoff gebildete Element (5) mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden ist, und am äußeren Rand der elektrischen Leiterbahn (2) angeordnet und
nicht mit einer elektrischen Leiterbahn (2) verbunden ist; wobei
die radial äußere Stirnkante(n) des/der Elemente(s) (5) in einem Abstand zum radial äußeren Rand einer elektrischen Leiterbahn (2) angeordnet ist/sind.

Figure DE102016214741B4_0000
Structure for at least one carrier (1) equipped with electronic and/or electrical components, in which electrical conductor tracks (2) are arranged on a surface of the carrier (1), which is formed from a dielectric material, and
an electrically conductive layer (7) and/or an electrically conductive component (4) is arranged on the opposite surface of the carrier (1) and connected to the carrier (1), wherein
at least one element (5) made of an electrically conductive material is arranged in the outer edge region of the carrier (1), and
the at least one element (5) formed from an electrically conductive material is connected to an electrical voltage source and is arranged on the outer edge of the electrical conductor track (2) and
is not connected to an electrical conductor track (2); whereby
the radially outer end edge(s) of the element(s) (5) is/are arranged at a distance from the radially outer edge of an electrical conductor track (2).
Figure DE102016214741B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft einen Aufbau für mindestens einen mit elektronischen und/ oder elektrischen Bauelementen bestückten Träger, der insbesondere in der Leistungselektronik mit erhöhten elektrischen Spannungen einsetzbar ist.The invention relates to a structure for at least one carrier equipped with electronic and/or electrical components, which can be used in particular in power electronics with increased electrical voltages.

Üblicherweise werden Träger, die mit Leistungshalbleitern als aktive Bauelemente und mit Transformatoren, induktiven Elementen, Kondensatoren oder auch Sensoren und Messwiderständen als passive Bauelemente bestückt sind, wegen der Erwärmung während des Betriebs gekühlt, um die gewünschten Eigenschaften, Beschädigungen oder gar den Totalausfall zu vermeiden. Die Träger sind dabei aus einem dielektrischen Werkstoff, insbesondere einem keramischen Werkstoff gebildet. Auf der Oberfläche eines Trägers sind elektrische Leiterbahnen ausgebildet, mit denen elektrisch leitende Verbindungen von und zu Leistungshalbleiterelementen und ggf. passiven Bauelementen geführt sind.Usually, carriers that are equipped with power semiconductors as active components and with transformers, inductive elements, capacitors or also sensors and measuring resistors as passive components are cooled because of the heating during operation in order to avoid the desired properties, damage or even total failure. The carriers are formed from a dielectric material, in particular a ceramic material. Electrical conductor tracks are formed on the surface of a carrier, with which electrically conductive connections are routed from and to power semiconductor elements and possibly passive components.

Der Träger ist außerdem üblicherweise auf einer Bodenplatte angeordnet, die in der Regel an Erdpotential angeschlossen ist. Zum Zwecke der Kühlung ist an der gegenüberliegenden Seite der Bodenplatte mindestens ein Kühlelement angeordnet, um insbesondere die Leistungshalbleiterelemente vor einer Erwärmung auf zu hohe Temperaturen während des Betriebes zu schützen.The carrier is also usually arranged on a base plate, which is usually connected to ground potential. For the purpose of cooling, at least one cooling element is arranged on the opposite side of the base plate, in order in particular to protect the power semiconductor elements from heating up to excessively high temperatures during operation.

Auch aus diesem Grund ist man bestrebt, die Dicke des Trägers so klein wie möglich zu halten, um einen möglichst niedrigen thermischen Widerstand zwischen Kühlelement(en) und Leistungshalbleiterelementen einhalten zu können. Eine geringe Dicke des Trägers führt weiterhin dazu, dass man die hohen Werkstoffkosten des Dielektrikums reduzieren kann.For this reason too, efforts are made to keep the thickness of the carrier as small as possible in order to be able to maintain the lowest possible thermal resistance between the cooling element(s) and the power semiconductor elements. A small thickness of the carrier also means that the high material costs of the dielectric can be reduced.

Es hat sich gezeigt, dass insbesondere beim Betrieb der Leistungshalbleiterelemente mit hohen elektrischen Spannungen, also elektrischen Spannungen die größer als 1200 V sind, Probleme auftreten können, die zur Beschädigung und sogar zum Totalausfall eines solchen Aufbaus führen können.It has been shown that, particularly when operating the power semiconductor elements with high electrical voltages, ie electrical voltages greater than 1200 V, problems can arise which can lead to damage and even total failure of such a structure.

Dabei treten insbesondere im zum äußeren Rand des Trägers weisenden Kantenbereich der elektrischen Leiterbahnen, die auf der Oberfläche des Trägers, an der die Leistungshalbleiterelemente angeordnet sind, elektrische Entladungen insbesondere elektrische Teilentladungen infolge einer Ausbildung elektrischer Felder mit erhöhter Feldstärke auf, die über den äußeren Rand in Richtung Bodenplatte erfolgen. Diese Entladungen führen zur Degradation des Aufbaus und auch der Isolation und zur Reduzierung der Lebensdauer oder schlicht zu unerwünscht erhöhten elektrischen Isolationsströmen.In this case, electrical discharges, in particular electrical partial discharges, occur in particular in the edge region of the electrical conductor tracks pointing towards the outer edge of the carrier, which on the surface of the carrier on which the power semiconductor elements are arranged, as a result of the formation of electrical fields with increased field strength, which spread over the outer edge into in the direction of the base plate. These discharges lead to degradation of the structure and the insulation and to a reduction in service life or simply to undesirably increased electrical insulation currents.

So ist aus EP 1 063 700 A2 ein Substrat für Hochleistungsmodule, bei dem ein Substrat mit einer Keramikschicht und beidseitigen Metallschichten versehen ist, bekannt.That's it EP 1 063 700 A2 a substrate for high-performance modules, in which a substrate is provided with a ceramic layer and metal layers on both sides, is known.

US 5 986 218 A betrifft eine Leiterplatte mit einer Leiterschicht für erhöhte Durchschlagspannung. U.S. 5,986,218 A relates to a printed circuit board with a conductor layer for increased breakdown voltage.

In DE 199 59 248 A1 ist eine Isolationsverbesserung für Hochleistungs-Halbleitermodule offenbart.In DE 199 59 248 A1 discloses an isolation improvement for high power semiconductor modules.

Eine induktivitätsarme Schaltungsanordnung bzw. Schaltungsaufbau für Leistungshalbleitermodule geht aus DE 102 37 561 C1 hervor.A low-inductance circuit arrangement or circuit structure for power semiconductor modules is sufficient DE 102 37 561 C1 out.

DE 10 2008 026 347 A1 betrifft eine leistungselektronische Anordnung mit einem Substrat und einem Grundkörper. DE 10 2008 026 347 A1 relates to a power electronic arrangement with a substrate and a base body.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten zur Vermeidung von unerwünscht hohen elektrischen Feldstärken bei einem Aufbau, bei dem auf einem Träger aus dielektrischem Werkstoff auf dessen Oberfläche elektrische Leiterbahnen von und zu Leistungshalbleiterelementen geführt sind, und der Träger auf einer Bodenplatte angeordnet ist, anzugeben, die zumindest deren Ursache und Auswirkung reduzieren und dabei marginalen Aufwand und Kosten hervorzurufen.It is therefore an object of the invention to specify ways of avoiding undesirably high electric field strengths in a structure in which electrical conductor tracks are routed from and to power semiconductor elements on a carrier made of dielectric material on the surface thereof, and the carrier is arranged on a base plate. which at least reduce their cause and effect while causing marginal effort and costs.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Aufbau, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.According to the invention, this object is achieved with a structure having the features of claim 1. Advantageous refinements and developments of the invention can be realized with the features specified in the subordinate claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau für mindestens einen mit elektronischen und/oder elektrischen Bauelementen bestückten Träger, sind auf einer Oberfläche des Trägers, der aus einem dielektrischen Werkstoff gebildet ist, elektrische Leiterbahnen sowie ggf. mindestens ein Leistungshalbleiterelement angeordnet. An der gegenüberliegenden Oberfläche des Trägers ist eine elektrisch leitfähige Schicht oder ein elektrisch leitfähiges Bauelement angeordnet und mit dem Träger verbunden. Ein elektrisch leitfähiges Bauelement kann beispielsweise eine Bodenplatte oder ein Kühlkörper sein.In the structure according to the invention for at least one carrier equipped with electronic and/or electrical components, electrical conductor tracks and optionally at least one power semiconductor element are arranged on a surface of the carrier, which is formed from a dielectric material. An electrically conductive layer or an electrically conductive component is arranged on the opposite surface of the carrier and is connected to the carrier. An electrically conductive component can be a base plate or a heat sink, for example.

Im äußeren Randbereich des Trägers ist mindestens ein mit einem elektrischen leitenden Werkstoff gebildetes Element angeordnet, das mit einer elektrischen Leiterbahn oder einer elektrischen Spannungsquelle elektrisch leitend verbunden ist.At least one element formed with an electrically conductive material is arranged in the outer edge region of the carrier, which element is electrically conductively connected to an electrical conductor track or an electrical voltage source.

Das mindestens eine mit einem elektrisch leitenden Werkstoff gebildete Element ragt über den äußeren Rand der jeweiligen elektrischen Leiterbahn hinaus und kann dabei in einem Winkel in Bezug zur Oberfläche des Trägers ausgerichtet, bogenförmig, wellenförmig, mit konvexer Oberfläche oder als Erhebung ausgebildet sein. Mindestens ein elektrisch leitendes Element kann am äußeren Rand einer elektrischen Leiterbahn angeordnet sein.The at least one element formed with an electrically conductive material projects beyond the outer edge of the respective electrical conductor track and can be aligned at an angle in relation to the surface of the carrier, curved, wavy, with a convex surface or formed as a survey. At least one electrically conductive element can be arranged on the outer edge of an electrical conductor track.

Der äußere Rand des mindestens einen mit einem elektrisch leitenden Werkstoff gebildeten Elements weist einen größeren Abstand zur jeweiligen Trägeroberfläche auf, als sein(e) Befestigungspunkt(e) am Träger. Dadurch kann eine gezielte Beeinflussung elektrischer Felder in diesem Randbereich erreicht werden, die elektrische Entladungen, insbesondere Teilentladungen, reduzieren oder verhindern können.The outer edge of the at least one element formed with an electrically conductive material is at a greater distance from the respective carrier surface than its attachment point(s) on the carrier. As a result, a targeted influencing of electric fields in this edge area can be achieved, which can reduce or prevent electric discharges, in particular partial discharges.

Der Abstand sollte um mindestens 0,5 mm vergrößert und die radial äußere Stirnkante des/ der Elemente(s) soll in einem Abstand zum äußeren Rand einer elektrischen Leiterbahn angeordnet sein.The distance should be increased by at least 0.5 mm and the radially outer front edge of the element(s) should be arranged at a distance from the outer edge of an electrical conductor track.

Ein oder mehrere elektrisch leitfähige(s) Element(e), das/die am nach außen weisenden Rand einer elektrischen Leiterbahn als Erhebung auf der Oberfläche der jeweiligen elektrischen Leiterbahn angeordnet ist/sind, sollte(n) eine Höhe über die Oberfläche der jeweiligen elektrischen Leiterbahn von ebenfalls mindestens 0,5 mm aufweisen. Dies kann auch mit einer am oberen Rand von Erhebungen angeordneten Abwinkelung in Form eines Absatzes oder Flansches erreicht werden.One or more electrically conductive element(s) that is/are arranged on the outward-facing edge of an electrical conductor track as a bump on the surface of the respective electrical conductor track should have a height above the surface of the respective electrical Also have a conductor track of at least 0.5 mm. This can also be achieved with a bend in the form of a shoulder or flange arranged at the upper edge of elevations.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Alternative, die zusätzlich angewandt werden kann, ist der Abstand zwischen der der Bodenplatte zugewandten Oberfläche des Trägers in einem kritischen Bereich des äußeren Randes des Trägers zur dem Träger zugewandten Oberfläche der Bodenplatte in Bezug zum Abstand zwischen dem Oberflächenbereich des Trägers in dem elektrische Leiterbahnen ausgebildet sind und der Oberfläche der Bodenplatte in diesem Bereich vergrößert oder verändert oder die dem Träger zugewandte Oberfläche des elektrisch leitfähigen Bauelements kann im kritischen Bereich mit Erhebungen und Vertiefungen strukturiert sein oder im kritischen Bereich sind auf der Oberfläche des Trägers keine elektrische Leiterbahn ausgebildet.In a further alternative according to the invention, which can be additionally applied, the distance between the surface area of the carrier facing the base plate in a critical area of the outer edge of the carrier to the surface area of the base plate facing the carrier is in relation to the distance between the surface area of the carrier in the electrical conductor tracks are formed and the surface of the base plate is enlarged or changed in this area, or the surface of the electrically conductive component facing the carrier can be structured with elevations and depressions in the critical area, or no electrical conductor tracks are formed on the surface of the carrier in the critical area.

Der kritische Bereich erstreckt sich dabei ausgehend vom jeweiligen radial äußeren Rand der jeweiligen elektrischen Leiterbahn in Richtung äußerem Rand des Trägers bis mindestens zu diesem äußeren Rand des Trägers. Der kritische Bereich kann aber auch weiter nach außen reichend gewählt werden, so dass der Abstand zwischen den aufeinander zu weisenden Oberflächen von Träger und Bodenplatte auch in einem Bereich größer ist, als dies unmittelbar im Bereich der Trägerfläche der Fall ist.In this case, the critical region extends, starting from the respective radially outer edge of the respective electrical conductor track, in the direction of the outer edge of the carrier up to at least this outer edge of the carrier. However, the critical area can also be selected to extend further outwards, so that the distance between the surfaces of the carrier and base plate facing one another is also greater in one area than is the case directly in the area of the carrier surface.

Der Abstand oder die Ausbildung von Erhebungen und Vertiefungen im kritischen Bereich kann durch einen lokal gezielten Werkstoffabtrag an der der Bodenplatte zugewandten Oberfläche des Trägers und/oder an der dem Träger zugewandten Oberfläche der Bodenplatte im kritischen Bereich und/oder einer vergrößerten Dicke der Bodenplatte in dem Oberflächenbereich des Trägers in dem elektrische Leiterbahnen ausgebildet sind, vergrößert oder verändert werden. Dies kann auch mit einer sich verändernden Dicke einer elektrisch leitfähigen Schicht, die zwischen dem Träger und dem elektrisch leitfähigen Bauelement erreicht werden.The distance or the formation of elevations and depressions in the critical area can be reduced by locally targeted removal of material on the surface of the carrier facing the base plate and/or on the surface of the base plate facing the carrier in the critical area and/or an increased thickness of the base plate in the Surface area of the carrier in which electrical conductor tracks are formed can be enlarged or changed. This can also be achieved with a changing thickness of an electrically conductive layer between the carrier and the electrically conductive component.

Ein oder mehrere Element(e) kann/können aus einem Metall beispielsweise Kupfer oder Aluminium oder mit einem Polymer, das mit einer elektrisch leitenden Beschichtung versehen ist oder in dem elektrisch leitende Partikel mit einem Anteil oberhalb der Perkolationsschwelle enthalten sind, gebildet sein.One or more element(s) can be formed from a metal, for example copper or aluminum, or with a polymer which is provided with an electrically conductive coating or in which electrically conductive particles are contained in a proportion above the percolation threshold.

Mehrere Elemente können fingerförmig ausgebildet und in einem Abstand zueinander angeordnet sein. Ein oder mehrere Element(e) kann/können Durchbrechungen aufweisen und insbesondere mit Perforationen oder gitterförmig ausgebildet sein, so dass sie ähnlich wie ein Faradayscher Käfig ausgebildet sind.A plurality of elements can be finger-shaped and arranged at a distance from one another. One or more element(s) can have openings and in particular be designed with perforations or in the form of a grid, so that they are designed similar to a Faraday cage.

Das/die Element(e) kann/können stoff-, form- und/oder kraftschlüssig, insbesondere durch Niedertemperatursinterung, Kleben, Löten, Widerstandsschweißen, Ultraschallschweißen oder Diffusionsschweißen oder -löten mit dem Träger verbunden sein. Eine formschlüssige Verbindung kann durch Biegen oder Clinchen hergestellt werden. Kraftschlüssige Verbindungen lassen sich mit Verbindungselementen, wie z.B. Nieten herstellen. The element(s) can be connected to the carrier materially, positively and/or non-positively, in particular by low-temperature sintering, gluing, soldering, resistance welding, ultrasonic welding or diffusion welding or soldering. A positive connection can be made by bending or clinching. Force-locking connections can be made with connecting elements such as rivets.

Das Element kann gleichzeitig zur elektrischen Stromführung genutzt werden und somit als elektrischer Anschluss auf dem Träger fungieren. Dazu ist es an eine elektrische Spannungsquelle angeschlossen. Das/die Element(e) ist aber nicht mit einer elektrischen Leiterbahn verbunden.At the same time, the element can be used to conduct electrical current and thus function as an electrical connection on the carrier. To do this, it is connected to an electrical voltage source. However, the element(s) is/are not connected to an electrical conductor track.

Die Verbindung kann auch nur teilweise erfolgen und aus elektrischer Sicht derart ausgeführt sein, dass sich insbesondere bei transienten elektrischen Spannungsänderungen am Träger ein ähnliches elektrisches Potential an dem Element einstellt.The connection can also be only partial and, from an electrical point of view, can be designed in such a way that a similar electrical potential is established on the element, particularly in the event of transient electrical voltage changes on the carrier.

Es besteht auch die Möglichkeit, das mindestens eine Element generativ durch ein Druckverfahren dreidimensional auszubilden. Dabei kann gleichzeitig eine stoffschlüssige Verbindung und ggf. eine elektrisch leitende Verbindung zu einer entsprechend angeordneten elektrischen Leiterbahn ausgebildet und erreicht werden. Elemente können aber auch mit einem Stanz- oder Prägeverfahren bzw. mittels Metall- oder Kunststoffspritzen aus einem geeigneten elektrisch leitfähigen Werkstoff hergestellt werden. Weitere Möglichkeiten zur Herstellung sind Lasersintern oder Laserschweißen.There is also the possibility of generatively forming the at least one element three-dimensionally by means of a printing process. At the same time, a material connection and possibly a electrically conductive connection to a correspondingly arranged electrical conductor track can be formed and achieved. However, elements can also be produced from a suitable electrically conductive material using a stamping or embossing process or by means of metal or plastic injection molding. Other manufacturing options are laser sintering or laser welding.

Mindestens ein Leistungshalbleiterelement kann direkt auf der dem Träger abgewandten Oberfläche des mindestens einen Elements angeordnet und dort fixiert werden.At least one power semiconductor element can be arranged directly on the surface of the at least one element facing away from the carrier and fixed there.

Mit der Erfindung können die unerwünschten elektrischen Entladungen insbesondere Teilentladungen zumindest nahezu vollständig vermieden bzw. in ihrer Wirkung erheblich reduziert werden.With the invention, the undesired electrical discharges, in particular partial discharges, can be avoided at least almost completely or their effect can be significantly reduced.

Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below by way of example.

Dabei zeigen:

  • 1 in einer seitlichen Schnittdarstellung und einer Draufsicht ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Aufbaus mit einem zusätzlichen an einem Träger befestigten Element und
  • 2 einen herkömmlichen Aufbau und ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Aufbaus jeweils in einer Schnittdarstellung.
show:
  • 1 in a side sectional view and a plan view, an example of a structure according to the invention with an additional element fastened to a carrier and
  • 2 a conventional structure and a further example of a structure according to the invention, each in a sectional view.

In 1 ist ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Aufbaus in einer Schnittdarstellung und einer Draufsicht gezeigt. Dabei ist auf einer Bodenplatte 4 aus Kupfer/Aluminium/etc. (elektrisch leitendes Material) über die untere Metallisierung als elektrisch leitfähige Schicht 7 ein Träger 1 aus elektrisch isolierendem Material (Keramik oder weiteren dielektrische Materialien, beispielsweise AIN als geeigneter keramischer Werkstoff) angeordnet und verbunden. Auf dem Träger 1 ist eine obere Metallisierung als elektrische Leiterbahnen 2, die beispielsweise galvanisch mit einem Metall ausgebildet worden sind (oder durch Hitzeeinwirkung an die Keramik gebunden und in Struktur geätzt), vorhanden. Die elektrischen Leiterbahnen 2 dienen zur elektrischen Kontaktierung von Leistungshalbleiterelementen 3, die auf dem Träger 1 befestigt sind.In 1 an example of a structure according to the invention is shown in a sectional view and a plan view. It is on a base plate 4 made of copper / aluminum / etc. (Electrically conductive material) via the lower metallization as an electrically conductive layer 7, a carrier 1 made of electrically insulating material (ceramic or other dielectric materials, such as AlN as a suitable ceramic material) is arranged and connected. On the carrier 1 there is an upper metallization in the form of electrical conductor tracks 2 which, for example, have been formed galvanically with a metal (or bonded to the ceramic by the action of heat and etched in structure). The electrical conductor tracks 2 are used to make electrical contact with power semiconductor elements 3 that are attached to the carrier 1 .

In nichtdargestellter Weise ist die Bodenplatte als elektrisch leitfähiges Bauelement 4 an Erdpotential angeschlossen und durch den Träger 1 können elektrisch leitende Durchkontaktierungen, beispielweise bis zur elektrisch leitfähigen Schicht 7 ausgebildet sein. Es können auch Draht- oder Bandbondverbindungen an die nach außen weisende Oberfläche von Leistungshalbleiterelementen 3 oder passiven Bauelementen geführt sein, was ebenfalls nicht gezeigt ist.In a way that is not shown, the base plate is connected to ground potential as an electrically conductive component 4 and electrically conductive vias can be formed through the carrier 1 , for example up to the electrically conductive layer 7 . Wire or ribbon bond connections can also be routed to the outwardly facing surface of power semiconductor elements 3 or passive components, which is also not shown.

Wesentlich ist die Anordnung eines Elements 5, das bei dem gezeigten Beispiel ein Kupferblech mit einer Dicke von 0,05 mm bis 3 mm ist. Das Element 5 ist bei diesem Beispiel an seinen äußeren Rändern, die über die äußeren Ränder der elektrischen Leiterbahnen 2 hinausragen, nach oben gebogen, so dass der äußere Rand und damit die äußeren Stirnkanten des mindestens einen Elements 5 einen größeren Abstand zur jeweiligen Trägeroberfläche aufweist/aufweisen, als sein(e) Befestigungspunkt(e) am Träger 1. Der vergrößerte Abstand bis zur Stirnkante des Elements 5 liegt bei 0,5 mm und 10 mm.What is important is the arrangement of an element 5, which in the example shown is a copper sheet with a thickness of 0.05 mm to 3 mm. In this example, the element 5 is bent upwards at its outer edges, which protrude beyond the outer edges of the electrical conductor tracks 2, so that the outer edge and thus the outer end edges of the at least one element 5 are at a greater distance from the respective carrier surface/ have than his (s) attachment point (s) on the carrier 1. The increased distance to the front edge of the element 5 is 0.5 mm and 10 mm.

Anstelle eines gebogenen kann auch ein am Rand abgewinkeltes Element 5 eingesetzt werden.Instead of a curved one, an element 5 angled at the edge can also be used.

In nicht in 1 erkennbarer Weise können anstelle eines Elements 5 auch mehrere einzelne Elemente 5 über den Umfang verteilt mit Abständen zueinander angeordnet eingesetzt werden. Spalte zwischen nebeneinander angeordneten Elementen 5 sollten eine Breite von maximal 10 mm aufweisen. Einzelne Elemente können auch verbunden und z.B. als Kammstruktur ausgebildet sein.in not in 1 as can be seen, instead of one element 5, several individual elements 5 distributed over the circumference and arranged at distances from one another can also be used. Gaps between elements 5 arranged next to one another should have a maximum width of 10 mm. Individual elements can also be connected and formed, for example, as a comb structure.

Ein oder mehrere Element(e) 5 kann/können aber auch so ausgebildet sein, wie dies im allgemeinen Teil der Beschreibung bereits erläutert worden ist.However, one or more element(s) 5 can also be designed as has already been explained in the general part of the description.

Der in 1 gezeigten Draufsicht kann man entnehmen, dass im Element 5 Durchbrechungen ausgebildet sind, deren Größe und Geometrie an die jeweiligen Leistungshalbleiterelemente 3 angepasst sind, so dass mit den Durchbrechungen im Element 5 eine Einrahmung der Leistungshalbleiterelemente 3 geschaffen werden kann, die zur exakten Positionierung und Fixierung der Leistungshalbleiterelemente 3 in Bezug zu vorgegebenen Positionen auf dem Träger 1 nutzbar sind.the inside 1 The plan view shown shows that in element 5 there are openings, the size and geometry of which are adapted to the respective power semiconductor elements 3, so that the openings in element 5 can frame the power semiconductor elements 3, which is necessary for the exact positioning and fixing of the Power semiconductor elements 3 can be used in relation to predetermined positions on the carrier 1.

In 2 ist oben ein herkömmlicher Aufbau ohne Leistungshalbleiterelemente 3 gezeigt. In der unteren Darstellung von 2 ist ein Beispiel gezeigt, bei dem der Abstand zwischen der Oberfläche des Trägers 1 und der dieser Oberfläche zugewandten Oberfläche der Bodenplatte 4 in einem kritischen Bereich 6 vergrößert ist. Bei diesem Beispiel erfolgte dazu ein Werkstoffabtrag im kritischen Bereich 6 der Bodenplatte als elektrisch leitfähiges Bauelement 4. Der kritische Bereich 6 kann sich ausgehend vom äußeren Rand der elektrischen Leiterbahnen 2 in Richtung des äußeren Rands des Trägers 1 in einer Achsrichtung, die parallel zur Ebene ausgerichtet ist, in der der Träger 1 angeordnet ist, erstrecken. Der äußere Rand der elektrischen Leiterbahnen 2 ist bei dem gezeigten Beispiel am jeweils äußeren Rand des/der elektrisch leitfähigen Elemente(s) 8 angeordnet. Das/die elektrisch leitfähigen Element(e) 8 sind dabei dort auf der Oberfläche der elektrischen Leiterbahn 2 angeordnet und als Erhebung(en) ausgebildet. Mehrere elektrisch leitfähige Elemente 8 können, wie beim Beispiel nach 1 erläutert in Abständen zueinander angeordnet sein.In 2 a conventional structure without power semiconductor elements 3 is shown above. In the illustration below 2 an example is shown in which the distance between the surface of the carrier 1 and the surface of the base plate 4 facing this surface is increased in a critical region 6 . In this example, material was removed in the critical area 6 of the base plate as an electrically conductive component 4. The critical area 6 can extend from the outer edge of the electrical conductor tracks 2 in the direction of the outer edge of the carrier 1 in an axial direction that is aligned parallel to the plane is, in which the carrier 1 is arranged, extend. In the example shown, the outer edge of the electrical conductor tracks 2 is arranged on the respective outer edge of the electrically conductive element(s) 8 . The / the electrically conductive Element(s) 8 are arranged there on the surface of the electrical conductor track 2 and are designed as elevation(s). Several electrically conductive elements 8, as in the example 1 explained to be arranged at intervals from each other.

Das in der unteren Darstellung von 2 gezeigte und dort links angeordnete Element 8 ist in seinem oberen Randbereich nach außen abgewinkelt, so dass dort ein einseitiger Flansch vorhanden ist. Dies kann sich weiter vorteilhaft für eine Beeinflussung elektrischer Felder und die Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik auswirken.The one in the illustration below 2 The element 8 shown and arranged on the left there is angled outwards in its upper edge area, so that there is a one-sided flange. This can have a further advantageous effect for influencing electric fields and avoiding the disadvantages of the prior art.

In nichtdargestellter Form kann aber auch allein oder zusätzlich die Bodenplatte als elektrisch leitfähiges Bauelement 4 unterhalb der Fläche(n), auf denen elektrische Leiterbahnen 2 auf dem Träger 1 ausgebildet sind, eine größere Dicke als im übrigen Bereich der Bodenplatte 4 aufweisen.In a form that is not shown, however, the base plate alone or additionally as an electrically conductive component 4 below the surface(s) on which electrical conductor tracks 2 are formed on the carrier 1 can have a greater thickness than in the remaining area of the base plate 4 .

Der Abstand zwischen der Oberfläche des Trägers 1, die in Richtung Bodenplatte 4 weist und der dem Träger 1 zugewandten Oberfläche der Bodenplatte als elektrisch leitfähiges Bauelement 4 im kritischen Bereich 6 betrug 6 mm.The distance between the surface of the carrier 1 pointing in the direction of the base plate 4 and the surface of the base plate facing the carrier 1 as the electrically conductive component 4 in the critical region 6 was 6 mm.

Die elektrisch leitfähigen Schichten 7 waren aus Kupfer und SAC-Lotwerkstoff gebildet.The electrically conductive layers 7 were formed from copper and SAC solder material.

Claims (8)

Aufbau für mindestens einen mit elektronischen und/oder elektrischen Bauelementen bestückten Träger (1), bei dem auf einer Oberfläche des Trägers (1), der aus einem dielektrischen Werkstoff gebildet ist, elektrische Leiterbahnen (2) angeordnet sind, und an der gegenüberliegenden Oberfläche des Trägers (1) eine elektrisch leitfähige Schicht (7) und/oder ein elektrisch leitfähiges Bauelement (4) angeordnet und mit dem Träger (1) verbunden ist, wobei im äußeren Randbereich des Trägers (1) mindestens ein mit einem elektrischen leitenden Werkstoff gebildetes Element (5) angeordnet ist, und das mindestens eine mit einem elektrisch leitenden Werkstoff gebildete Element (5) mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden ist, und am äußeren Rand der elektrischen Leiterbahn (2) angeordnet und nicht mit einer elektrischen Leiterbahn (2) verbunden ist; wobei die radial äußere Stirnkante(n) des/der Elemente(s) (5) in einem Abstand zum radial äußeren Rand einer elektrischen Leiterbahn (2) angeordnet ist/sind.Structure for at least one carrier (1) equipped with electronic and/or electrical components, in which electrical conductor tracks (2) are arranged on a surface of the carrier (1), which is formed from a dielectric material, and an electrically conductive layer (7) and/or an electrically conductive component (4) is arranged on the opposite surface of the carrier (1) and connected to the carrier (1), wherein at least one element (5) made of an electrically conductive material is arranged in the outer edge region of the carrier (1), and the at least one element (5) formed from an electrically conductive material is connected to an electrical voltage source and is arranged on the outer edge of the electrical conductor track (2) and is not connected to an electrical conductor track (2); whereby the radially outer end edge(s) of the element(s) (5) is/are arranged at a distance from the radially outer edge of an electrical conductor track (2). Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine mit einem elektrisch leitenden Werkstoff gebildete Element (5) in einem Winkel in Bezug zur Oberfläche des Trägers (1) ausgerichtet, abgewinkelt, bogenförmig, wellenförmig, mit konvexer Oberfläche oder als Erhebung ausgebildet ist, so dass der äußere Rand des mindestens einen Elements (5) einen gleichen oder größeren Abstand zur jeweiligen Trägeroberfläche aufweist.structure after claim 1 , characterized in that the at least one element (5) formed with an electrically conductive material is aligned at an angle in relation to the surface of the carrier (1), angled, arcuate, wavy, with a convex surface or as an elevation, so that the outer edge of the at least one element (5) has the same or greater distance from the respective carrier surface. Aufbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der dem elektrisch leitfähigen Bauelement (4) zugewandten Oberfläche des Trägers (1) in einem kritischen Bereich (6) des äußeren Randes des Trägers (1) zur dem Träger (1) zugewandten Oberfläche des Bauelements (4) in Bezug zum Abstand zwischen dem Oberflächenbereich des Trägers (1) und der Oberfläche des Bauelements (4) in diesem kritischen Bereich (6) durch einen lokal gezielten Werkstoffabtrag am Träger (1) an der des elektrisch leitfähigen Bauelements (4) zugewandten Oberfläche und/oder an der dem Träger (1) zugewandten Oberfläche des elektrisch leitfähigen Bauelements (4) im kritischen Bereich (6) und/oder einer vergrößerten oder sich verändernden Dicke der elektrisch leitfähigen Schicht (7), in dem Bereich des Trägers (1) in dem elektrische Leiterbahnen (2) ausgebildet sind, aufweist.structure after claim 1 or 2 , characterized in that the distance between the surface of the carrier (1) facing the electrically conductive component (4) in a critical region (6) of the outer edge of the carrier (1) and the surface of the component (4 ) in relation to the distance between the surface area of the carrier (1) and the surface of the component (4) in this critical area (6) by a locally targeted removal of material on the carrier (1) on the surface facing the electrically conductive component (4) and /or on the surface of the electrically conductive component (4) facing the carrier (1) in the critical area (6) and/or an increased or changing thickness of the electrically conductive layer (7) in the area of the carrier (1). which electrical conductor tracks (2) are formed. Aufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Element (5) mit einem Polymer, das mit einer elektrisch leitenden Beschichtung versehen ist oder in dem elektrisch leitende Partikel mit einem Anteil oberhalb der Perkolationsschwelle enthalten sind, gebildet ist.Structure according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one element (5) is formed with a polymer which is provided with an electrically conductive coating or in which electrically conductive particles are contained in a proportion above the percolation threshold. Aufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Elemente (5) fingerförmig ausgebildet und in einem Abstand zueinander angeordnet sind.Structure according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of elements (5) are finger-shaped and are arranged at a distance from one another. Aufbau nach ein einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Element(e) (5) Durchbrechungen aufweisen und insbesondere mit Perforationen oder gitterförmig ausgebildet ist/sind.Structure according to one of the preceding claims, characterized in that one or more element(s) (5) have openings and is/are constructed in particular with perforations or in the form of a grid. Aufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im mindestens einen Element (5) mindestens eine Durchbrechung für eine Positionierung und/oder Fixierung eines Leistungshalbleiterelements (3) oder einen Lötrahmen ausgebildet ist.Structure according to one of the preceding claims, characterized in that at least one opening for positioning and/or fixing a power semiconductor element (3) or a soldering frame is formed in at least one element (5). Aufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Element (5) generativ durch ein Druckverfahren dreidimensional, durch ein Stanz- oder Prägeverfahren, Metallspritzen, Kunststoffspritzen, Laserschmelzen oder Lasersintern ausgebildet ist.Structure according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one element (5) is generated three-dimensionally by a printing process, by a stamping or embossing process, metal spraying, plastics spirit zen, laser melting or laser sintering is formed.
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