DE102017100328B4 - Leistungshalbleitermodul mit einem Leistungshalbleiterbauelement - Google Patents

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Abstract

Leistungshalbleitermodul mit einem Leistungshalbleiterbauelement (2), das auf einer elektrisch leitenden Leiterbahn (3) angeordnet ist, und mit einem elektrisch leitenden Lastanschlusselement (4), wobei das Leistungshalbleitermodul (1) eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht (15) und eine Grundplatte (9) aufweist, wobei die Isolationsschicht (15) zwischen der Leiterbahn (3) und einer der Isolationsschicht (15) zugewandten Hauptfläche (9') der Grundplatte (9) angeordnet ist und ein Kontaktierungsbereich (4') des Lastanschlusselements (4) in senkrechte Richtung zur Normelenrichtung (N) der Hauptfläche (9') der Grundplatte (9) neben der Isolationsschicht (15) angeordnet ist, wobei das Leistungshalbleiterbauelement (2) über einen Folienverbund (5) mit dem Lastanschlusselement (4) elektrisch leitend verbunden ist, wobei der Folienverbund (5) eine der Grundplatte (9) abgewandte elektrisch leitende erste Folie (6) und eine zwischen der ersten Folie (6) und der Grundplatte (5) angeordnete elektrisch nicht leitende zweite Folie (7) aufweist, wobei ein erster Bereich (7') der zweiten Folie (7) zwischen der Grundplatte (9) und dem Kontaktierungsbereich (4') des Lastanschlusselements (4) angeordnet ist und ein zwischen dem Kontaktierungsbereich (4') des Lastanschlusselements (4) und dem ersten Bereich (7') der zweiten Folie (7) angeordneter erster Bereich (6') der ersten Folie (6) mit dem Kontaktierungsbereich (4') des Lastanschlusselements (4) elektrisch leitend kontaktiert ist, wobei der erste Bereich (6') der ersten Folie (6) mit dem Kontaktierungsbereich (4') des Lastanschlusselements (4) stoffschlüssig elektrisch leitend kontaktiert ist, wobei der Folienverbund (5) eine der Grundplatte (9) zugewandte elektrisch leitende dritte Folie (8) aufweist, wobei die zweite Folie (7) zwischen der ersten und dritten Folie (6,8) angeordnet ist, wobei ein von allen im Betrieb des Leistungshalbleitermoduls (1) unter einer elektrischen Spannung stehenden Bereichen des Folienverbunds (5) elektrisch isoliert angeordneter Kühlplattenfolienbereich (8') der dritten Folie (8) zwischen dem ersten Bereich (7') der zweiten Folie (7) und der Grundplatte (9) angeordnet ist, wobei der Kühlplattenfolienbereich (8') der dritten Folie (8) mit der Grundplatte (9) stoffschlüssig verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Leistungshalbleitermodul mit einem Leistungshalbleiterbauelement.
  • Aus der DE 10 2012 218 868 B3 ist ein Leistungshalbleitermodul bekannt, das Leistungshalbleiterbauelemente, ein Substrat, einen Folienverbund und, zum externen elektrischen Anschluss des Leistungshalbleitermoduls, Laststromanschlusselemente aufweist, wobei der Folienverbund, eine erste metallische Folienschicht und eine zweite metallische Folienschicht und eine zwischen der ersten und der zweiten metallischen Folienschicht angeordnete elektrisch isolierende Folienschicht aufweist, wobei die Leistungshalbleiterbauelemente mit dem Folienverbund und mit dem Substrat schaltungsgerecht elektrisch leitend verbunden sind. Die Laststromanschlusselemente sind dabei auf dem Substrat angeordnet und sind solchermaßen über das Substrat von einem Kühlkörper, auf dem das Substrat zur Anordnung vorgesehen ist, elektrisch isoliert angeordnet. Nachteilig dabei ist, dass die Lastanschlusselemente und der Folienverbund, durch die die relativ hohen Lastströme des Leistungshalbleitermoduls fließen, nur über das thermisch relativ schlecht leitende Substrat, das thermisch leitend mit dem Kühlkörper verbunden ist, gekühlt werden. Die Lastanschlusselemente und insbesondere der Folienverbund werden somit relativ schlecht gekühlt und können sich somit im Betrieb des Leistungshalbleitermoduls stark erwärmen, was sich negativ auf die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls auswirken kann.
  • Aus der nachveröffentlichten DE 10 2015 111 204 A1 ist ein leistungselektronisches Modul mit einem Lastanschlusselement, mit einer Grundplatte, mit einem hierauf angeordneten Schaltungsträger, der eine Mehrzahl von, von der Grundplatte elektrisch isolierten, Leiterbahnen aufweist, wobei auf einer dieser Leiterbahnen ein Leistungshalbleiterbauelement angeordnet ist, bekannt.
  • Aus der DE 10 2014 114 808 A1 ist ein Elektronikmodul mit einem Modulgehäuse, sowie mit einem elektrisch leidenden Anschlusselement, das einen ersten Abschnitt, einen zweiten Abschnitt und einen Schaft zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt aufweist, wobei der Schaft mit einer nicht-metallischen Beschichtung versehen ist und das Anschlusselement zusammen mit der Beschichtung im Bereich des Schafts in das Modulgehäuse eingespritzt ist, so dass das Anschlusselement in dem Modulgehäuse fixiert ist, bekannt.
  • Aus der DE 10 2013 108 185 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer leistungselektronische Schalteinrichtung mit einem Substrat, einem hierauf angeordneten Leistungshalbleiterbauelement und einer flächigen Verbindungseinrichtung, die die Verbindungspartner der leistungselektronischen Schalteinrichtung ausbilden, bekannt.
  • Aus der DE 10 2006 027 482 B3 ist eine gehauste Halbleiterschaltungsanordnung mit mindestens einem Substrat mit Leiterbahnen und hierauf schaltungsgerecht angeordneten Halbleiterbauelementen und mit einer Verbindungseinrichtung, aus einem Folienverbund aus mindestens zwei elektrisch leitenden Schichten mit jeweils einer dazwischen angeordneten isolierenden Schicht, wobei mindestens eine leitende Schicht in sich strukturiert ist und somit Leiterbahnen ausbildet, bekannt.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung ein Leistungshalbleitermodul zu schaffen, bei der ein zur elektrisch leitenden Verbindung der Elemente des Leistungshalbleitermoduls dienender Folienverbund des Leistungshalbleitermoduls und zumindest ein Lastanschlusselement des Leistungshalbleitermoduls thermisch effizient gekühlt werden.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Leistungshalbleitermodul mit einem Leistungshalbleiterbauelement, das auf einer elektrisch leitenden Leiterbahn angeordnet ist und mit einem elektrisch leitenden Lastanschlusselement, wobei das Leistungshalbleitermodul eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht und eine Grundplatte aufweist, wobei die Isolationsschicht zwischen der Leiterbahn und einer der Isolationsschicht zugewandten Hauptfläche der Grundplatte angeordnet ist und ein Kontaktierungsbereich des Lastanschlusselements in senkrechte Richtung zur Normelenrichtung der Hauptfläche der Grundplatte neben der Isolationsschicht angeordnet ist, wobei das Leistungshalbleiterbauelement über einen Folienverbund mit dem Lastanschlusselement elektrisch leitend verbunden ist, wobei der Folienverbund eine der Grundplatte abgewandte elektrisch leitende erste Folie und eine zwischen der ersten Folie und der Grundplatte angeordnete elektrisch nicht leitende zweite Folie aufweist, wobei ein erster Bereich der zweiten Folie zwischen der Grundplatte und dem Kontaktierungsbereich des Lastanschlusselements angeordnet ist und ein zwischen dem Kontaktierungsbereich des Lastanschlusselements und dem ersten Bereich der zweiten Folie angeordneter erster Bereich der ersten Folie mit dem Kontaktierungsbereich des Lastanschlusselements elektrisch leitend kontaktiert ist, wobei der erste Bereich der ersten Folie mit dem Kontaktierungsbereich des Lastanschlusselements stoffschlüssig elektrisch leitend kontaktiert ist, wobei der Folienverbund eine der Grundplatte zugewandte elektrisch leitende dritte Folie aufweist, wobei die zweite Folie zwischen der ersten und dritten Folie angeordnet ist, wobei ein von allen im Betrieb des Leistungshalbleitermoduls unter einer elektrischen Spannung stehenden Bereichen des Folienverbunds elektrisch isoliert angeordneter Kühlplattenfolienbereich der dritten Folie zwischen dem ersten Bereich der zweiten Folie und der Grundplatte angeordnet ist, wobei der Kühlplattenfolienbereich der dritten Folie mit der Grundplatte stoffschlüssig verbunden ist.
  • Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Es erweist sich als vorteilhaft, wenn das Leistungshalbleitermodul einen, einen Randbereich der Isolationsschicht abdeckenden und mit der Grundplatte einen mechanischen Kontakt aufweisenden elektrisch nicht leitenden Damm aufweist, wobei der Damm zwischen einem Dammbereich des Folienverbunds und der Grundplatte angeordnet ist. Der Damm verhindert zuverlässig eine Beschädigung des Folienverbunds durch die Randkante der Isolationsschicht.
  • Der erste Bereich der ersten Folie ist mit dem Kontaktierungsbereich des Lastanschlusselements stoffschlüssig elektrisch leitend kontaktiert. Hierdurch wird eine zuverlässige elektrisch leitende Verbindung des ersten Bereichs der ersten Folie mit dem Kontaktierungsbereich des Lastanschlusselements sichergestellt.
  • Der Folienverbund weist eine der Grundplatte zugewandte elektrisch leitende dritte Folie auf, wobei die zweite Folie zwischen der ersten und dritten Folie angeordnet ist. Der Folienverbund weist mehrere, durch die zweite Folie voneinander elektrisch isoliert angeordnete, elektrisch leitende Schichten auf.
  • Ein von allen im Betrieb des Leistungshalbleitermoduls unter einer elektrischen Spannung stehenden Bereichen des Folienverbunds elektrisch isoliert angeordneter Kühlplattenfolienbereich der dritten Folie ist zwischen dem ersten Bereich der zweiten Folie und der Grundplatte angeordnet, wobei der Kühlplattenfolienbereich der dritten Folie mit der Grundplatte stoffschlüssig verbunden ist oder gegen die Grundplatte gedrückt angeordnet ist. Hierdurch wird eine thermisch gut leitende Anbindung des Folienverbunds und somit auch des Lastanschlusselements an die Grundplatte erzielt.
  • Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn ein Kontaktierungsbereich der dritten Folie mit dem Leistungshalbleiterbauelement oder mit der Leiterbahn stoffschlüssig elektrisch leitend kontaktiert ist oder elektrisch leitend druckkontaktiert ist. Hierdurch wird eine zuverlässige elektrisch leitende Verbindung des Kontaktierungsbereichs der dritten Folie mit dem Leistungshalbleiterbauelement oder mit der Leiterbahn sichergestellt.
  • In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Kontaktierungsbereich der dritten Folie mit der ersten Folie elektrisch leitend verbunden ist. Hierdurch werden elektrische Strömflüsse von der dritten Folie auf die zweite Folie oder umgekehrt ermöglicht.
  • Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Lastanschlusselement L-förmig ausgebildet ist und einen parallel zur Isolationsschicht verlaufenden Fuß und einen weg von der Grundplatte verlaufenden Lastanschlusselementabschnitt aufweist, wobei der Fuß den Kontaktierungsbereich des Lastanschlusselements ausbildet, da dann der Kontaktierungsbereich eine relativ große Kontaktierungsfläche zur elektrischen Kontaktierung mit der ersten Folie aufweist.
  • Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Grundplatte integraler Bestandteil eines Kühlkörpers ist, wobei der Kühlkörper von der Grundplatte ausgehende Erhebungen aufweist. Hierdurch wird eine gute Kühlung des Folienverbunds und des Lastanschlusselements erzielt wird.
  • In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Erhebungen als Kühlfinnen oder Kühlpins ausgebildet sind, da dann eine effiziente Wärmeabgabe vom Kühlkörper auf ein den Kühlkörper umgebendes flüssiges oder gasförmiges Medium gewährleistet ist.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die unten stehende Figur erläutert. Dabei zeigt:
    • 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls.
  • In 1 ist eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls 1 dargestellt, wobei genauer ausgedrückt in 1, im Rahmen einer Detailansicht, ein Ausschnitt des Leistungshalbleitermoduls 1 dargestellt ist, der die zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Elemente der Erfindung zeigt. Es handelt sich bei 1 um eine schematisierte Darstellung, bei der insbesondere die Abmessungen der Elemente nicht maßstabsgerecht dargestellt sind. Der Übersichtlichkeit halber sind in 1 eventuell vorhandene Löt- oder Sintermetallschichten nicht dargestellt.
  • Das erfindungsgemäße Leistungshalbleitermodul 1 weist ein einzelnes oder wie beim Ausführungsbeispiel mehrere Leistungshalbleiterbauelemente 2 auf, die auf elektrischen leitenden Leiterbahnen 3 des Leistungshalbleitermoduls 1 angeordnet sind. Die Leistungshalbleiterbauelemente 2 sind dabei mit den Leiterbahnen 3, vorzugsweise über eine zwischen den Leistungshalbleiterbauelementen 2 und den Leiterbahnen 3 angeordnete Löt- oder Sintermetallschicht, elektrisch leitend verbunden. Die Leiterbahnen 3 werden durch eine elektrisch leitende strukturierte erste Leitungsschicht ausgebildet. Das jeweilige Leistungshalbleiterbauelement 2 liegt vorzugweise in Form eines Leistungshalbleiterschalters oder einer Diode vor. Die Leistungshalbleiterschalter liegen dabei vorzusgweise in Form von Transistoren, wie z.B. IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) vor.
  • Weiterhin weist das Leistungshalbleitermodul 1 eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht 15 und eine Grundplatte 9 auf, wobei die Isolationsschicht 15 zwischen den Leiterbahnen 3 und einer der Isolationsschicht 15 zugewandten Hauptfläche 9' der Grundplatte 9 angeordnet ist. Die Leiterbahnen 3 sind mit der Isolationsschicht 15 verbunden. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels ist zwischen der Isolationsschicht 15 und der Grundplatte 9 eine elektrisch leitende vorzugweise unstrukturierte zweite Leitungsschicht 12 angeordnet, die mit der Isolationsschicht 15 verbunden ist. Die Isolationsschicht 15 liegt vorzugsweise in Form eines Keramikkörpers vor. Die jeweilige Leiterbahn 3, die zweite Leitungsschicht 12 und die Isolationsschicht 15 werden zusammen vorzugsweise durch ein Direct Copper Bonded Substrat 13 (DCB-Substrat) ausgebildet.
  • Die Grundplatte 9 kann einstückig oder mehrstückig ausgebildet sein. Die Grundplatte 9 besteht, vorzugweise ausschließlich, aus einem oder mehreren Metallen. Die Grundplatte 9 kann z.B. aus übereinander angeordneten Teilgrundplatten bestehen. Die zweite Leitungsschicht 12 kann stoffschlüssig, z.B. über eine zwischen der zweiten Leitungsschicht 12 und der Grundplatte 5 angeordnete Löt- oder Sintermetallschicht, mit der Grundplatte 9 verbunden sein oder gegen die Grundplatte 9 gedrückt angeordnet sein. Wenn die zweite Leitungsschicht 12 gegen die Grundplatte 9 gedrückt angeordnet ist, dann kann zwischen der zweite Leitungsschicht 12 und Grundplatte 9 eine Wärmeleitpaste angeordnet sein.
  • Die Grundplatte 9 kann, z.B. mittels einer kraftschlüssigen Verbindung, wie z.B. einer Schraubverbindung, oder mittels einer stoffschlüssigen Verbindung mit einem Kühlkörper verbunden sein. Alternativ kann die Grundplatte 9 integraler Bestandteil eines Kühlkörpers 11 sein, wobei der Kühlkörper 11 von der Grundplatte 9 ausgehende, vorzugsweise metallische, Erhebungen 10 aufweist, die z.B. als Kühlfinnen oder Kühlpins ausgebildet sein können. Die Erhebungen 10 sind in 1 gestrichelt gezeichnet dargestellt. Wenn die Grundplatte 9 mittels einer kraftschlüssigen Verbindung mit einem Kühlkörper verbunden ist bzw. allgemeiner ausgedrückt gegen den Kühlkörper gedrückt angeordnet ist, dann kann zwischen der Grundplatte 9 und dem Kühlkörper eine Wärmeleitpaste angeordnet sein.
  • Das Leistungshalbleitermodul 1 weist elektrisch leitende Lastanschlusselemente 4 auf. Die Lastanschlusselemente 4 dienen zum externen elektrischen Anschluss des Leistungshalbleitermoduls 1. Die Lastanschlusselemente 4 führen im Gegensatz zu den in 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Steueranschlusselementen des Leistungshalbleitermoduls 1, die Lastströme des Leistungshalbleitermoduls 1. In der in 1 dargestellten Schnittansicht ist nur ein einzelnes Lastanschlusselement 4 dargestellt. Die übrigen Lastanschlusselemente 4 des Leistungshalbleitermoduls 1 sind vorzugsweise identisch wie das dargestellte Lastanschlusselement 4 ausgebildet und vorzugsweise in analoger Weise wie das in dargestellte Lastanschlusselement 4 angeordnet und schaltungsgerecht elektrisch leitend mit dem Folienverbund kontaktiert. Das jeweilige Lastanschlusselement 4 kann einstückig oder mehrstückig ausgebildet sein. Die nachfolgend, betreffend des in 1 dargestellten Lastanschlusselements 4 gemachten Aussagen, gelten vorzugsweise in analoger Weise auch für die übrigen Lastanschlusselemente 4 des Leistungshalbleitermoduls 1.
  • Ein Kontaktierungsbereich 4' des jeweiligen Lastanschlusselements 4 ist in senkrechte Richtung zur Normelenrichtung N der Hauptfläche 9' der Grundplatte 9 neben der Isolationsschicht 15 und somit in senkrechte Richtung zur Normelenrichtung N der Hauptfläche 9' der Grundplatte 9 neben dem Substrat 13 angeordnet.
  • Das jeweilige Lastanschlusselement 4 ist vorzugsweise L-förmig ausgebildet und weist einen parallel zur Isolationsschicht 15 verlaufenden Fuß und einen weg von der Grundplatte 9 verlaufenden Lastanschlusselementabschnitt 4" auf, wobei der Fuß den Kontaktierungsbereich 4' des jeweiligen Lastanschlusselements 4 ausbildet.
  • Die Leistungshalbleiterbauelemente 2 sind über einen Folienverbund 5 mit den Lastanschlusselementen 4 schaltungsgerecht elektrisch leitend verbunden.
  • Der Folienverbund 5 weist eine der Grundplatte 9 abgewandte elektrisch leitende erste Folie 6 und eine zwischen der ersten Folie 6 und der Grundplatte 5 angeordnete elektrisch nicht leitende zweite Folie 7 auf. Ein erster Bereich 7' der zweiten Folie 7 ist zwischen der Grundplatte 9 und dem Kontaktierungsbereich 4' des Lastanschlusselements 4 angeordnet und ein zwischen dem Kontaktierungsbereich 4' des Lastanschlusselements 4 und dem ersten Bereich 7' der zweiten Folie 7 angeordneter erster Bereich 6' der ersten Folie 6 ist mit dem Kontaktierungsbereich 4' des Lastanschlusselements 4 elektrisch leitend kontaktiert. Die erste Folie 6 ist mit der zweiten Folie 7 stoffschlüssig verbunden.
  • Dadurch, dass bei der Erfindung der Kontaktierungsbereich 4' des jeweiligen Lastanschlusselements 4 in senkrechte Richtung zur Normelenrichtung N der Hauptfläche 9' der Grundplatte 9 neben der Isolationsschicht 15 und somit in senkrechte Richtung zur Normelenrichtung N der Hauptfläche 9' der Grundplatte 9 neben dem Substrat 13 angeordnet ist, und die elektrische Isolation des jeweiligen Lastanschlusselements 4 durch den Folienverbund 5, insbesondere beim Ausführungsbeispiel durch die elektrisch nicht leitende zweite Folie 7 bewirkt wird und somit nicht durch das thermisch relativ schlecht leitende Substrat 13 bewirkt wird, werden sowohl der Folienverbund 5 als auch das jeweilige Lastanschlusselement 4 thermisch sehr effizient gekühlt. Sowohl der Folienverbund 5 als auch das jeweilige Lastanschlusselement 4 sind somit bei der Erfindung thermisch sehr gut an die Grundplatte 9 bzw. an den Kühlkörper 11 angebunden, so dass sie sich im Betrieb des Leistungshalbleitermoduls 1 weniger stark erwärmen und sich die Lebensdauer des Leistungshalbleitermoduls 1 erhöht. Weiterhin kann die Fläche des Substrats 13 kleiner ausgeführt sein, wodurch die Kosten zur Herstellung des Leistungshalbleitermoduls 1 reduziert werden.
  • Der erste Bereich 6' der ersten Folie 6 ist mit dem Kontaktierungsbereich 4' des Lastanschlusselements 4 stoffschlüssig, z.B. mittels einer zwischen dem ersten Bereich 6' der ersten Folie 6 und dem Kontaktierungsbereich 4' des Lastanschlusselements 4 angeordneten Löt- oder Sinterschicht, elektrisch leitend kontaktiert sein.
  • Der Folienverbund 5 weist eine der Grundplatte 9 zugewandte elektrisch leitende dritte Folie 8 auf, wobei die zweite Folie 7 zwischen der ersten und dritten Folie 6 und 8 angeordnet ist. Die dritte Folie 8 ist mit der zweiten Folie 7 stoffschlüssig verbunden.
  • Es sei bezüglich des Folienverbunds 5 Folgendes angemerkt. Die erste Folie 6 ist vorzugsweise als Metallfolie ausgebildet. Die erste Folie 6 kann unstrukturiert, oder strukturiert ausgebildet sein und infolge ihrer Struktur mehrere voneinander elektrisch isoliert angeordnete Leiterbahnen ausbilden. Die zweite Folie 7 ist vorzugsweise als Kunststofffolie ausgebildet. Die dritte Folie 8 ist vorzugsweise als Metallfolie ausgebildet. Die dritte Folie 8 kann unstrukturiert, oder strukturiert ausgebildet sein und infolge ihrer Struktur mehrere voneinander elektrisch isoliert angeordnete Leiterbahnen ausbilden. Der Folienverbund 5 kann selbstverständlich noch eine oder mehrere weitere strukturierte oder unstrukturierte elektrisch leitende Folien (z.B. Metallfolien) aufweisen, zwischen denen jeweilig eine elektrisch nicht leitende Folie (z.B. Kunststofffolie) angeordnet ist. Die jeweilige Metallfolie kann eine einzelne oder mehrere übereinander liegende Metallschichten aufweisen. Insbesondere zur mechanischen Verstärkung der ersten und/oder dritten Folie 6 bzw. 8, vorzugsweise im Kontaktierungsbereich 4' des Lastanschlusselements 4, kann auf der jeweiligen Folie 6 bzw. 8 eine elektrisch leitende zusätzliche Schicht angeordnet sein, deren Oberfläche die jeweilige Kontaktfläche ausbildet. Es sei angemerkt, dass im Sinne der Erfindung eine solche elektrisch leitende zusätzliche Schicht als integraler Bestandteil der jeweiligen Folie 6 bzw. 8 auf dem sie angeordnet ist, angesehen wird. Die elektrisch leitende zusätzliche Schicht der jeweiligen Folie kann z.B. in Form mindestens eines Metallplättchens vorliegen, das auf dem jeweiligen übrigen Teil der Folie 6 bzw. 8 angeordnet ist. Die elektrisch leitende zusätzliche Schicht der jeweiligen Folie 6 bzw. 8 ist vorzugsweise stoffschlüssig (z.B. über eine Sinter- oder Lötverbindung) mit dem jeweiligen übrigen Teil der Folie 6 bzw. 8 des Folienverbunds 5 verbunden.
  • Ein von allen im Betrieb des Leistungshalbleitermoduls 1 unter einer elektrischen Spannung stehenden Bereichen des Folienverbunds 5 elektrisch isoliert angeordneter Kühlplattenfolienbereich 8' der dritten Folie 8 ist zwischen dem ersten Bereich 7' der zweiten Folie 7 und der Grundplatte 9 angeordnet ist, wobei der Kühlplattenfolienbereich 8' der dritten Folie 8 mit der Grundplatte 9 stoffschlüssig, z.B. mittels einer zwischen dem Kühlplattenfolienbereich 8' und der dritten Folie 8 angeordneten Löt- oder Sinterschicht, verbunden ist. Hierdurch wird eine besonderes gute thermische und mechanische Anbindung des Folienverbunds 5 an die Grundplatte 9 erzielt.
  • Ein jeweiliger Kontaktierungsbereich 8" der dritten Folie 8 ist vorzugsweise mit dem jeweiligen Leistungshalbleiterbauelement 2 oder mit der jeweiligen Leiterbahn 3 stoffschlüssig, z.B. über eine Löt- oder Sinterschicht, elektrisch leitend kontaktiert. Alternativ kann der jeweilige Kontaktierungsbereich 8" der dritten Folie 8 vorzugsweise mit dem jeweiligen Leistungshalbleiterbauelement 2 oder mit der jeweiligen Leiterbahn 3 elektrisch leitend druckkontaktiert sein. Der jeweilige Kontaktierungsbereich 8" der dritten Folie 8 kann mittels Durchkontaktierungen 20 mit der ersten Folie 6 elektrisch leitend verbunden sein.
  • Das Leistungshalbleitermodul 1 weist vorzugsweise einen, einen Randbereich 16 der Isolationsschicht 15 abdeckenden und mit der Grundplatte 9 einen mechanischen Kontakt aufweisenden elektrisch nicht leitenden Damm 16 auf, wobei der Damm 16 zwischen einem Dammbereich 5' des Folienverbunds 5 und der Grundplatte 9 angeordnet ist. Der Damm 16 besteht vorzugsweise aus Silikon, das z.B. in Form eines vernetzten Liquid Silicone Rubbers oder vernetzten Solid Silicone Rubbers vorliegen kann. Der Damm 16 verhindert zuverlässig eine Beschädigung des Folienverbunds 5 durch die Randkante der Isolationsschicht 15.
  • Zur Realisierung der oben beschrieben jeweiligen elektrisch leitenden Druckkontaktierung, kann das Leistungshalbleitermodul 1 vorzugsweise eine in Normelenrichtung N der Hauptfläche 9' der Grundplatte 9 beweglich ausgebildete Druckeinrichtung 17 aufweisen. Die Druckeinrichtung 17 weist im Rahmen des Ausführungsbeispiels einen Druckkörper 18 und ein vom Druckkörper 18 in Richtung auf das jeweilige Leistungshalbleiterbauelement 2 vorstehendes jeweiliges elastisches Druckelement 19 auf, wobei das jeweilige Druckelement 19 in Richtung auf die Grundplatte 9 drückt und solchermaßen die oben beschriebene jeweilige elektrisch leitende Druckkontaktierung bewirkt. Zur Erzeugung des Drucks wird von einer, in 1 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Krafterzeugungseinrichtung, eine in Normelenrichtung N der Hauptfläche 9' der Grundplatte 9 in Richtung auf die Grundplatte 9 wirkende Kraft F erzeugt. Die Krafterzeugungseinrichtung kann z.B. in Form einer Schraubverbindung vorliegen, die den Druckkörper 18 mit der Grundplatte 9 verbindet.
  • Das jeweilige Druckelement 19 kann im einfachsten Falle in Richtung auf die Grundplatte 9 drücken, indem die hierzu notwendige Druckkraft F von der Schwerkraft erzeugt wird, die die Druckeinrichtung 17 in Richtung auf die Grundplatte 9 drückt, wenn die Druckeinrichtung 17, bezogen auf den Erdmittelpunkt, über der Grundplatte 9 angeordnet ist.
  • Das jeweilige Druckelement 19 besteht vorzugsweise aus einem Elastomer. Das Elastomer ist vorzugsweise als Silikon ausgebildet. Das Silikon liegt vorzugsweise in Form eines vernetzten Liquid Silicone Rubbers oder in Form eines vernetzten Solid Silicone Rubbers vor.
  • Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass selbstverständlich Merkmale von verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, sofern sich die Merkmale nicht gegenseitig ausschließen, beliebig miteinander kombiniert werden können.

Claims (7)

  1. Leistungshalbleitermodul mit einem Leistungshalbleiterbauelement (2), das auf einer elektrisch leitenden Leiterbahn (3) angeordnet ist, und mit einem elektrisch leitenden Lastanschlusselement (4), wobei das Leistungshalbleitermodul (1) eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht (15) und eine Grundplatte (9) aufweist, wobei die Isolationsschicht (15) zwischen der Leiterbahn (3) und einer der Isolationsschicht (15) zugewandten Hauptfläche (9') der Grundplatte (9) angeordnet ist und ein Kontaktierungsbereich (4') des Lastanschlusselements (4) in senkrechte Richtung zur Normelenrichtung (N) der Hauptfläche (9') der Grundplatte (9) neben der Isolationsschicht (15) angeordnet ist, wobei das Leistungshalbleiterbauelement (2) über einen Folienverbund (5) mit dem Lastanschlusselement (4) elektrisch leitend verbunden ist, wobei der Folienverbund (5) eine der Grundplatte (9) abgewandte elektrisch leitende erste Folie (6) und eine zwischen der ersten Folie (6) und der Grundplatte (5) angeordnete elektrisch nicht leitende zweite Folie (7) aufweist, wobei ein erster Bereich (7') der zweiten Folie (7) zwischen der Grundplatte (9) und dem Kontaktierungsbereich (4') des Lastanschlusselements (4) angeordnet ist und ein zwischen dem Kontaktierungsbereich (4') des Lastanschlusselements (4) und dem ersten Bereich (7') der zweiten Folie (7) angeordneter erster Bereich (6') der ersten Folie (6) mit dem Kontaktierungsbereich (4') des Lastanschlusselements (4) elektrisch leitend kontaktiert ist, wobei der erste Bereich (6') der ersten Folie (6) mit dem Kontaktierungsbereich (4') des Lastanschlusselements (4) stoffschlüssig elektrisch leitend kontaktiert ist, wobei der Folienverbund (5) eine der Grundplatte (9) zugewandte elektrisch leitende dritte Folie (8) aufweist, wobei die zweite Folie (7) zwischen der ersten und dritten Folie (6,8) angeordnet ist, wobei ein von allen im Betrieb des Leistungshalbleitermoduls (1) unter einer elektrischen Spannung stehenden Bereichen des Folienverbunds (5) elektrisch isoliert angeordneter Kühlplattenfolienbereich (8') der dritten Folie (8) zwischen dem ersten Bereich (7') der zweiten Folie (7) und der Grundplatte (9) angeordnet ist, wobei der Kühlplattenfolienbereich (8') der dritten Folie (8) mit der Grundplatte (9) stoffschlüssig verbunden ist.
  2. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungshalbleitermodul (1) einen, einen Randbereich (16) der Isolationsschicht (15) abdeckenden und mit der Grundplatte (9) einen mechanischen Kontakt aufweisenden elektrisch nicht leitenden Damm (16) aufweist, wobei der Damm (16) zwischen einem Dammbereich (5') des Folienverbunds (5) und der Grundplatte (9) angeordnet ist.
  3. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontaktierungsbereich (8") der dritten Folie (8) mit dem Leistungshalbleiterbauelement (2) oder mit der Leiterbahn (3) stoffschlüssig elektrisch leitend kontaktiert ist oder elektrisch leitend druckkontaktiert ist.
  4. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktierungsbereich (8") der dritten Folie (8) mit der ersten Folie (6) elektrisch leitend verbunden ist.
  5. Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lastanschlusselement (4) L-förmig ausgebildet ist und einen parallel zur Isolationsschicht (15) verlaufenden Fuß und einen weg von der Grundplatte (9) verlaufenden Lastanschlusselementabschnitt (4") aufweist, wobei der Fuß den Kontaktierungsbereich (4') des Lastanschlusselements (4) ausbildet.
  6. Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte (9) integraler Bestandteil eines Kühlkörpers (11) ist, wobei der Kühlkörper (11) von der Grundplatte (9) ausgehende Erhebungen (10) aufweist.
  7. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (10) als Kühlfinnen oder Kühlpins ausgebildet sind.
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