DE102018127045A1 - Kontaktelement, leistungshalbleitermodul mit einem kontaktelement und verfahren zum herstellen eines kontaktelementes - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Kontaktelementes (4), wobei das Verfahren das Herstellen eines Formkörpers aufweist, wobei der Formkörper einen rechteckigen Grundkörper (40), wenigstens eine Stromabgriffslasche (41), und wenigstens eine Zwischenlasche (43) aufweist, wobei der Grundkörper (40) eine erste Längsseite und eine der ersten Längsseite in vertikaler Richtung (y) gegenüberliegende zweite Längsseite aufweist die sich mit jeweils einer ersten Länge (L1) in einer ersten horizontalen Richtung (z) erstrecken, wobei jede der wenigstens einen Stromabgriffslasche (41) von der ersten Längsseite des Grundkörpers (40) in der vertikalen Richtung (y) weg ragt und sich in der ersten horizontalen Richtung (z) über eine zweite Länge (L2) erstreckt die kleiner ist als die erste Länge (L1), und wobei jede der wenigstens einen Zwischenlasche (43) von der ersten Längsseite des Grundkörpers (40) in der vertikalen Richtung (y) weg ragt und sich in der ersten horizontalen Richtung (z) über eine dritte Länge (L3) erstreckt die kleiner ist als die erste Länge (L1). Das Verfahren weist weiterhin das Umbiegen jeder der wenigstens einen Zwischenlasche (43) auf derart, dass wenigstens ein Abschnitt jeder Zwischenlasche (43) in einer zweiten horizontalen Richtung (x) versetzt parallel zu dem Grundkörper (40) zu liegen kommt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kontaktelement, ein Leistungshalbleitermodul mit einem Kontaktelement und ein Verfahren zum Herstellen eines Kontaktelements, insbesondere eines Kontaktelementes für ein Leistungshalbleitermodul.
  • Leistungshalbleitermodule weisen meist eine Bodenplatte in einem Gehäuse auf. Auf der Bodenplatte sind ein oder mehrere Halbleitersubstrate angeordnet. Eine Halbleiteranordnung mit einer Vielzahl steuerbarer Halbleiterbauelemente (z.B. IGBTs) ist auf wenigstens einem der Substrate angeordnet. Ein Halbleitersubstrat weist in der Regel eine elektrisch isolierende Substratschicht (z.B. eine Keramikschicht), eine erste elektrisch leitende Schicht (z.B. eine Metallschicht) die auf einer ersten Seite der Substratschicht angeordnet ist, und, optional, eine zweite elektrisch leitende Schicht (z.B. eine Metallschicht) die auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Substratschicht angeordnet ist. Die steuerbaren Halbleiterbauelemente sind beispielsweise auf der ersten elektrisch leitenden Schicht angeordnet. Die zweite elektrisch leitende Schicht ist meistens mit der Bodenplatte verbunden, das heißt, dass diese zwischen der Bodenplatte und der isolierenden Substratschicht angeordnet ist.
  • Kontaktelemente, wie beispielsweise Laststromschienen, sind in dem Gehäuse angeordnet und sind mit einer ersten Seite elektrisch mit der Halbleiteranordnung verbunden. Eine zweite Seite der Kontaktelemente ragt meist nach oben aus dem Gehäuse heraus. Dadurch kann die Halbleiteranordnung von außerhalb des Gehäuses elektrisch kontaktiert werden.
  • Während des Betriebs des Leistungshalbleitermoduls wird Wärme erzeugt. Insbesondere die Kontaktelemente können sich durch die darin fließenden Ströme stark erwärmen. Zudem können induktive Effekte in den Kontaktelementen zu einer fehlerhaften Verteilung von Strömen führen. Weiterhin können induktive Effekte in den Kontaktelementen auch zu ungewollten Oszillationen führen. Dies kann die Lebensdauer des Halbleitermoduls reduzieren und/oder die Funktion des Halbleitermoduls negativ beeinflussen.
  • Es besteht daher Bedarf an einem Kontaktelement bei welchem die beschriebenen Nachteile reduziert werden können.
  • Ein Verfahren zum Herstellen eines Kontaktelementes weist das Herstellen eines Formkörpers auf, wobei der Formkörper einen rechteckigen Grundkörper, wenigstens eine Stromabgriffslasche, und wenigstens eine Zwischenlasche aufweist, wobei der Grundkörper eine erste Längsseite und eine der ersten Längsseite in vertikaler Richtung gegenüberliegende zweite Längsseite aufweist die sich mit jeweils einer ersten Länge in einer ersten horizontalen Richtung erstrecken, wobei jede der wenigstens einen Stromabgriffslasche von der ersten Längsseite des Grundkörpers in der vertikalen Richtung weg ragt und sich in der ersten horizontalen Richtung über eine zweite Länge erstreckt die kleiner ist als die erste Länge, und wobei jede der wenigstens einen Zwischenlasche von der ersten Längsseite des Grundkörpers in der vertikalen Richtung weg ragt und sich in der ersten horizontalen Richtung über eine dritte Länge erstreckt die kleiner ist als die erste Länge. Das Verfahren weist weiterhin das Umbiegen jeder der wenigstens einen Zwischenlasche auf derart, dass wenigstens ein Abschnitt jeder Zwischenlasche in einer zweiten horizontalen Richtung versetzt parallel zu dem Grundkörper zu liegen kommt.
  • Ein Kontaktelement weist einen Grundkörper auf, wobei der Grundkörper eine erste Längsseite und eine der ersten Längsseite in vertikaler Richtung gegenüberliegende zweite Längsseite aufweist, die sich mit jeweils einer ersten Länge in einer ersten horizontalen Richtung erstrecken. Das Kontaktelement weist weiterhin wenigstens eine Stromabgriffslasche, die einstückig mit dem Grundkörper ausgebildet ist, von der ersten Längsseite des Grundkörpers in der vertikalen Richtung weg ragt und sich in der ersten horizontalen Richtung über eine zweite Länge erstreckt die kleiner ist als die erste Länge, und wenigstens eine Zwischenlasche auf, die einstückig mit dem Grundkörper ausgebildet ist, die mit der ersten Längsseite des Grundkörpers verbunden ist und die sich in der ersten horizontalen Richtung über eine dritte Länge erstreckt die kleiner ist als die erste Länge. Wenigstens ein Abschnitt jeder der wenigstens einen Zwischenlasche ist in einer zweiten horizontalen Richtung versetzt parallel zu dem Grundkörper angeordnet.
  • Ein Leistungshalbleitermodul weist ein Halbleitersubstrat, eine auf dem Halbleitersubstrat angeordnete Halbleiteranordnung, wobei die Halbleiteranordnung wenigstens einen Halbleiterkörper aufweist, ein Gehäuse, wobei das Halbleitersubstrat in dem Gehäuse angeordnet ist, und wenigstens ein Kontaktelement auf, wobei ein erstes Ende jedes der Kontaktelemente in dem Gehäuse angeordnet ist und ein zweites Ende jedes der Kontaktelemente aus dem Gehäuse heraus ragt. Jedes Kontaktelement weist einen Grundkörper auf, wobei der Grundkörper eine erste Längsseite und eine der ersten Längsseite in vertikaler Richtung gegenüberliegende zweite Längsseite aufweist, die sich mit jeweils einer ersten Länge in einer ersten horizontalen Richtung erstrecken. Das Kontaktelement weist weiterhin wenigstens eine Stromabgriffslasche, die einstückig mit dem Grundkörper ausgebildet ist, von der ersten Längsseite des Grundkörpers in der vertikalen Richtung weg ragt und sich in der ersten horizontalen Richtung über eine zweite Länge erstreckt die kleiner ist als die erste Länge, und wenigstens eine Zwischenlasche auf, die einstückig mit dem Grundkörper ausgebildet ist, die mit der ersten Längsseite des Grundkörpers verbunden ist und die sich in der ersten horizontalen Richtung über eine dritte Länge erstreckt die kleiner ist als die erste Länge. Wenigstens ein Abschnitt jeder der wenigstens einen Zwischenlasche ist in einer zweiten horizontalen Richtung versetzt parallel zu dem Grundkörper angeordnet
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen und Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente. Die Darstellung in den Figuren ist nicht maßstäblich.
    • 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Leistungshalbleitermodul-Anordnung;
    • 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Leistungshalbleitermodul-Anordnung;
    • 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Kontaktelementes;
    • 4 , umfassend die 4A - 4D, zeigt ein Verfahren zum Herstellen eines Kontaktelementes gemäß einem Beispiel; und
    • 5 , umfassend die 5A - 5C, zeigt verschiedene Querschnitte von beispielhaften Kontaktelementen.
  • In der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung wird anhand konkreter Beispiele veranschaulicht, wie die Erfindung realisiert werden kann. Es versteht sich, dass die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Beispiele, sofern nicht anderweitig erwähnt, miteinander kombiniert werden können. Sofern bestimmte Elemente als „erstes Element“, „zweites Element“,... oder dergleichen bezeichnet werden, dient die Angabe „erstes“, „zweites“,... lediglich dazu, verschiedene Elemente voneinander zu unterscheiden. Eine Reihenfolge oder Aufzählung ist mit dieser Angabe nicht verbunden. Das bedeutet, dass beispielsweise ein „zweites Element“ auch dann vorhanden sein kann, wenn kein „erstes Element“ vorhanden ist.
  • Bezugnehmend auf 1 ist ein Leistungshalbleitermodul 100 mit einem Halbleitersubstrat 10 dargestellt. Das Halbleitersubstrat 10 weist eine dielektrische Isolationsschicht 11, eine (strukturierte) erste elektrisch leitende Schicht 111 und eine (strukturierte) zweite elektrisch leitende Schicht 112 auf. Die erste elektrisch leitende Schicht 111 ist auf einer ersten Seite der dielektrischen Isolationsschicht 11 angeordnet und die zweite elektrische leitende Schicht 112 ist auf einer zweiten, der ersten Seite gegenüberliegenden Seite der dielektrischen Isolationsschicht 11 angeordnet. Die dielektrische Isolationsschicht 11 ist somit zwischen der ersten elektrisch leitenden Schicht 111 und der zweiten elektrisch leitenden Schicht 112 angeordnet. Die zweite elektrisch leitende Schicht 112 ist dabei jedoch optional. Es sind auch Halbleitersubstrate bekannt, welche lediglich die dielektrische Isolationsschicht 11 und die erste elektrisch leitende Schicht 111 aufweisen.
  • Jede der ersten elektrisch leitenden Schicht 111 und der zweiten elektrisch leitenden Schicht 112 kann aus einem der folgenden Materialien bestehen oder eines der folgenden Materialien aufweisen: Kupfer; eine Kupferlegierung; Aluminium; eine Aluminiumlegierung; jegliches andere Metall oder jegliche andere Metalllegierung welche während des Betriebs des Leistungshalbleitermoduls in einem festen Zustand verbleibt. Das Halbleitersubstrat 10 kann ein keramisches Substrat sein, das heißt, ein Substrat bei welchem die dielektrische Isolationsschicht 11 aus Keramik besteht. Die dielektrische Isolationsschicht 11 kann somit beispielsweise eine dünne Keramikschicht sein. Die Keramik der dielektrischen Isolationsschicht 11 kann beispielsweise aus einem der folgenden Materialien bestehen oder eines der folgenden Materialien aufweisen: Aluminiumoxid; Aluminiumnitrid; Zirkoniumoxid; Siliziumnitrid; Bornitrid; oder jegliche andere Keramik. Beispielsweise kann die dielektrische Isolationsschicht 11 aus einem der folgenden Materialien bestehen oder eines der folgenden Materialien aufweisen: Al2O3, AlN, oder Si3N4. Das Halbleitersubstrat 10 kann beispielsweise ein so genanntes Direct Copper Bonding (DCB) Substrat, ein Direct Aluminium Bonding (DAB) Substrat, oder ein Active Metal Brazing (AMB) Substrat sein. Das Halbleitersubstrat 10 kann beispielsweise auch eine herkömmliche Leiterplatte (PCB, printed circuit board) sein mit einer nicht-keramischen dielektrischen Isolationsschicht 11. Eine nicht-keramische dielektrische Isolationsschicht 11 kann beispielsweise aus einem gehärteten Harz bestehen oder ein gehärtetes Harz aufweisen.
  • Wie in 1 dargestellt, können ein oder mehrere Halbleiterkörper 20 auf dem Halbleitersubstrat 10 angeordnet sein. Jeder der Halbleiterkörper 20 auf dem Halbleitersubstrat 10 kann eine Diode, einen IGBT (Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode), einen MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor), einen JFET (Sperrschicht-Feldeffekttransistor), einen HEMT (Transistor mit hoher Elektronenbeweglichkeit), oder jegliches andere geeignete steuerbare Halbleiterbauelement aufweisen. Der eine oder die mehreren Halbleiterkörper 20 können auf dem Halbleitersubstrat 10 eine Halbleiteranordnung bilden. In 1 sind beispielhaft lediglich zwei Halbleiterkörper 20 dargestellt.
  • Die in 1 dargestellte erste elektrisch leitende Schicht 111 ist eine strukturierte Schicht. „Strukturierte Schicht“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die erste elektrisch leitende Schicht 111 keine durchgehende Schicht ist, sondern Unterbrechungen zwischen verschiedenen Bereichen der Schicht aufweist. Verschiedene Halbleiterkörper 20 können auf dem selben Bereich oder auf unterschiedlichen Bereichen der ersten elektrisch leitenden Schicht 111 angeordnet sein. Die verschiedenen Bereiche der ersten elektrisch leitenden Schicht 111 können entweder keine elektrische Verbindung untereinander aufweisen oder können, z.B. mittels Bonddrähten 3, elektrisch miteinander verbunden sein. Jeder der Halbleiterkörper 20 kann mit dem Halbleitersubstrat 10 mittels einer elektrisch leitenden Verbindungsschicht 30 elektrisch und mechanisch verbunden sein. 1 zeigt beispielhaft ein Halbleitersubstrat 10 mit darauf angeordneten Verbindungsschichten 30. Jede der elektrisch leitenden Verbindungsschichten 30 kann grundsätzlich eine Lötschicht, eine Schicht aus einem elektrisch leitenden Klebstoff oder eine Schicht aus einem gesinterten Metallpulver sein, z.B. einem gesinterten Silberpulver.
  • Das Halbleitersubstrat 10 ist auf einer Bodenplatte 80 angeordnet. Die Bodenplatte 80 kann beispielsweise den Boden eines Gehäuses 7 bilden. Das Gehäuse 7 kann weiterhin Seitenwände und einen Deckel aufweisen. Das Halbleitersubstrat 10 mit der darauf angeordneten Halbleiteranordnung wird durch das Gehäuse 7 vor den verschiedensten Umwelteinflüssen geschützt. Beispielsweise schützt das Gehäuse 7 die Halbleiteranordnung vor mechanischen Beschädigungen. Zudem schützt das Gehäuse 7 insbesondere die metallischen Komponenten der Halbleiteranordnung beispielsweise vor Feuchtigkeit und schädlichen Gasen.
  • Damit die Halbleiteranordnung von außerhalb des Gehäuses 7 elektrisch kontaktiert werden kann, weist das Leistungshalbleitermodul weiterhin wenigstens ein Kontaktelement 4 auf. Beispielsweise kann eine Versorgungsspannung für die Halbleiteranordnung über die Kontaktelemente 4 bereitgestellt werden. Jedes der Kontaktelemente 4 ragt mit einem ersten Ende in das Gehäuse 7 hinein und ist dort elektrisch mit der Halbleiteranordnung verbunden. In 1 ist der Einfachheit halber lediglich eine mechanische Verbindung zwischen den Kontaktelementen 4 und der Bodenplatte 80 dargestellt. Elektrische Verbindungen innerhalb des Gehäuses 7 sind hingegen nicht explizit dargestellt. Anstatt mit der Bodenplatte 80, können die Kontaktelemente 4 jedoch beispielsweise auch mechanisch mit dem Halbleitersubstrat 10 verbunden sein. Weiterhin ist es beispielsweise auch möglich, dass die Kontaktelemente 4 in den Seitenwänden des Gehäuses 7 angeordnet sind. Ein zweites Ende der Kontaktelemente 4 ragt nach oben aus dem Gehäuse 7 heraus. Hierfür weist das Gehäuse 7 in der Regel Öffnungen im Deckel auf, durch welche die Kontaktelemente 4 hindurch ragen. In 1 sind geringe Zwischenräume zwischen dem Gehäusedeckel und den Kontaktelementen 4 dargestellt. Derartige Zwischenräume werden jedoch meist durch geeignete Dichtungen oder Dichtungsmaterialien (nicht dargestellt) abgedichtet, um ein Eindringen von Feuchtigkeit und Gasen in das Innere des Gehäuses 7 zu verhindern.
  • In 1 ragen die Kontaktelemente 4 senkrecht nach oben aus dem Gehäuse 7 heraus. Dies ist jedoch nur ein Beispiel. Beispielsweise können zunächst alle Komponenten (Halbleitersubstrat 10, Halbleiteranordnung, Kontaktelemente 4, etc.) auf der Bodenplatte 80 angeordnet werden. Anschließend kann das Gehäuse 7 auf der Bodenplatte 80 angeordnet werden. Dabei können die Kontaktelemente 4 durch die Öffnungen in dem Gehäuse 7 hindurch geschoben werden. Das obere Ende der Kontaktelemente 4, welches dann aus dem Gehäuse 7 heraus ragt, kann anschließend beispielsweise um 90° aus seiner ursprünglichen Lage heraus umgebogen werden. Dies ist beispielhaft in 2 dargestellt. Ein Umbiegen der oberen Enden kann beispielsweise eine elektrische Kontaktierung der Kontaktelemente 4 erleichtern.
  • 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Kontaktelementes 4. Das Kontaktelement 4 ist beispielsweise eine sogenannte Laststromschiene. Das Kontaktelement 4 weist eine erste Längsseite und eine, der ersten Längsseite gegenüberliegende zweite Längsseite auf, die sich in einer horizontalen Richtung z erstrecken. Das Kontaktelement 4 weist weiterhin eine erste Querseite und eine der ersten Querseite gegenüberliegende zweite Querseite auf, die sich jeweils in einer vertikalen Richtung y zwischen der ersten und der zweiten Längsseite erstrecken. In 3 bilden die Längs- und Querseiten so einen rechteckigen Grundkörper 40. Andere Formen des Grundkörpers 40 sind jedoch grundsätzlich ebenfalls möglich. Eine Dicke des Kontaktelementes 4 in einer zweiten horizontalen Richtung x ist dünn im Vergleich zu einer Länge in der ersten horizontalen Richtung z.
  • Das Kontaktelement 4 weist weiterhin Stromabgriffslaschen 41 auf, die in der vertikalen Richtung y von dem Grundkörper 40, insbesondere von der ersten Längsseite weg ragen. In 3 sind zwei Stromabgriffslaschen 41 schematisch dargestellt. Dies ist jedoch nur ein Beispiel. Jegliche Anzahl N von Stromabgriffslaschen 41 ist grundsätzlich möglich, mit N ≥ 1. Das Kontaktelement 4 weist weiterhin Zwischenlaschen 43 auf. Die Zwischenlaschen 43 ragen ebenfalls von der ersten Längsseite in der vertikalen Richtung y weg. Jede der Zwischenlaschen 43 ist in der Regel in der ersten horizontalen Richtung z zwischen zwei Stromabgriffslaschen 41 angeordnet. Jede der Stromabgriffslaschen 41 kann beispielsweise eine Öffnung 44 aufweisen. Durch die Öffnung 44 kann beispielsweise ein Kontaktstift oder Ähnliches hindurchgeführt werden, um die Kontaktelemente 4 elektrisch zu kontaktieren.
  • In 3 sind sowohl die Stromabgriffslaschen 41 als auch die Zwischenlaschen 43 in einer Ebene mit dem Grundkörper 40 dargestellt. Dies ist jedoch meist nur ein Zwischenzustand. Wenigstens die Zwischenlaschen 43 werden im Weiteren aus ihrer Ausgangsposition heraus geklappt, wie im Weiteren noch erläutert wird (in 3 durch die Pfeile angedeutet). Das Kontaktelement 4 kann weiterhin auch wenigstens einen Kontaktbereich 42 aufweisen. Der wenigstens eine Kontaktbereich 42 ist mit der zweiten Längsseite des Grundkörpers 40 verbunden und ragt in der vertikalen Richtung y von diesem weg. Die Kontaktbereiche 42 sind beispielsweise dazu ausgebildet, mechanisch und elektrisch mit einer Bodenplatte 80 und/oder einem Halbleitersubstrat 10 verbunden zu werden. Beispielsweise kann eine Schweißverbindung zwischen den Kontaktbereichen 42 und der Bodenplatte 80 und/oder dem Halbleitersubstrat 10 hergestellt werden. Jegliche andere geeignete Verbindungen sind ebenfalls möglich. Dabei kann das Kontaktelement 4 über die Kontaktbereiche 42 direkt mit der Bodenplatte 80 und/oder mit dem Halbleitersubstrat 10 verbunden werden. Es ist jedoch auch möglich, dass auf der Bodenplatte 80 und/oder dem Halbleitersubstrat 10 zusätzliche Strukturen und Verbindungselemente angeordnet sind (nicht dargestellt), welche mit den Kontaktbereichen 42 mechanisch und elektrisch verbunden werden.
  • Das Kontaktelement 4 kann ein Metall, wie beispielsweise Kupfer, aufweisen. Das Kontaktelement 4 kann weiterhin beispielsweise wenigstens teilweise mit einer dünnen Schicht eines anderen Materials, z.B. Nickel, überzogen sein. Bereiche die mit einem weiteren Material überzogen sind, sind in 3 beispielhaft in gestrichelten Linien dargestellt. Beispielsweise können solche Bereiche des Kontaktelementes 4 vernickelt werden, welche in der fertigen Anordnung aus dem Gehäuse 7 heraus ragen. Dadurch können diese Teile vor Korrosion geschützt werden. Es ist jedoch auch möglich solche Bereiche des Kontaktelementes 4 mit einer schützenden Materialschicht zu überziehen, welche im zusammengebauten Zustand der Anordnung nicht aus dem Gehäuse 7 heraus ragen.
  • Bezugnehmend auf 4 wird ein Verfahren zum Herstellen eines Kontaktelementes 4 beispielhaft beschrieben. Das Kontaktelement 4 kann beispielsweise aus einem Rohteil hergestellt werden. Ein solches Rohteil ist beispielhaft in 4A dargestellt. Das Rohteil kann beispielsweise ein metallisches Band sein und eine erste Länge L1 in der ersten horizontalen Richtung z aufweisen. Das Rohteil kann beispielsweise ganz, teilweise oder gar nicht mit einer zusätzlichen Materialschicht überzogen sein. In dem Beispiel in 4A ist das Rohteil teilweise mit einer Materialschicht überzogen (in 4A in gestrichelten Linien dargestellt).
  • Bezugnehmend auf 4B, kann ausgehend von dem Rohteil ein Formkörper hergestellt werden. Beispielsweise kann der Formkörper aus dem Rohteil ausgestanzt oder ausgeschnitten werden. Das Formteil weist, wie oben in Bezug auf 3 bereits beschrieben, einen Grundkörper 40, wenigstens eine Stromabgriffslasche 41 und wenigstens eine Zwischenlasche 43 auf. Die wenigstens eine Stromabgriffslasche 41 und die wenigstens eine Zwischenlasche 43 sind beispielsweise abwechselnd entlang einer ersten Längsseite des Grundkörpers 40 angeordnet. Der Grundkörper 40 weist eine erste Längsseite und eine der ersten Längsseite gegenüber angeordnete zweite Längsseite auf. Die erste und die zweite Längsseite erstrecken sich über die erste Länge L1 in der ersten horizontalen Richtung z. Da der Formkörper aus dem Rohteil gestanzt oder geschnitten wird, sind der Grundkörper 40, die wenigstens eine Stromabgriffslasche 41 und die wenigstens eine Zwischenlasche 43 einstückig ausgebildet. Das heißt, der Grundkörper und die Laschen 41, 43 sind aus einem durchgehenden Materialstück ausgebildet. Durch das Stanzen bzw. Schneiden ergeben sich in der Regel Zwischenräume zwischen den Stromabgriffslaschen 41 und den Zwischenlaschen 43. Diese Zwischenräume können beispielsweise eine Breite B 1 in der horizontalen Richtung z aufweisen. Die Breite B1 kann beispielsweise zwischen 0,5 und 1,5mm betragen.
  • Die erste Länge L1 kann beispielsweise zwischen 15 und 30cm betragen. Beispielsweise kann die erste Länge L1 21,5cm betragen. Jede der Stromabgriffslaschen 41 kann eine zweite Länge L2 in der horizontalen Richtung z aufweisen, die kleiner ist als die erste Länge L1. Beispielsweise kann die zweite Länge L2 zwischen 10mm und 50mm betragen. Die zweite Länge L2 kann beispielsweise davon abhängen, wie viele Löcher 44 jede der Stromabgriffslaschen 41 aufweist. In den Figuren sind Stromabgriffslaschen 41 mit jeweils einem Loch 44 dargestellt. Es ist jedoch auch möglich, dass jede der Stromabgriffslaschen 41 mehr als ein Loch 44 aufweist, die in der ersten horizontalen Richtung z nebeneinander angeordnet sind (z.B., zwei Löcher). Je mehr Löcher 44 eine Stromabgriffslasche 41 aufweist, umso größer kann deren Länge L2 sein. Es ist dabei auch möglich, dass ein Kontaktelement 4 Stromabgriffslaschen 41 mit unterschiedlichen Längen aufweist. Beispielsweise kann eine Stromabgriffslasche 41 eine Länge L2 von 18mm und eine andere Stromabgriffslasche 41 eine Länge L2 von 35mm aufweisen.
  • Jede der wenigstens einen Zwischenlasche 43 kann eine dritte Länge L3 aufweisen. Die dritte Länge L3 kann beispielsweise zwischen 3cm und 8cm betragen. Gemäß einem weiteren Beispiel kann die Länge L3 jedoch auch zwischen 3cm und 18cm betragen. Beispielsweise kann die dritte Länge L3 5,5cm betragen.
  • Wie beispielhaft in 5A dargestellt, kann das Kontaktelement 4 in der zweiten horizontalen Richtung x eine Dicke d1 aufweisen, die gering ist im Vergleich zu der ersten Länge L1. Beispielsweise kann die Dicke d1 zwischen 0,5mm und 2mm betragen. Beispielsweise kann die Dicke d1 1mm betragen. 5 zeigt Querschnitte des Kontaktelementes aus 4D in einer Schnittebene A - A'.
  • Optional kann das Formteil auch Kontaktbereiche 42 aufweisen, wie beispielhaft in 4C dargestellt. Solche Kontaktbereiche 42 können in demselben Schritt hergestellt werden wie die Stromabgriffslaschen 41 und die Zwischenlaschen 43. Es ist jedoch auch möglich, dass Kontaktbereiche 42 in einem zusätzlichen Schritt hergestellt werden. Auch die Kontaktbereiche 42 können beispielsweise mittels Stanzen oder Schneiden hergestellt werden.
  • Bezugnehmend auf 4D, werden die Zwischenlaschen 43 in einem weiteren Schritt umgebogen. Wie in 5A beispielhaft dargestellt, können die Zwischenlaschen um 180° aus ihrer Ausgangsposition heraus gebogen werden, so dass die Zwischenlasche 43 parallel zu dem Grundkörper 40 in der zweiten horizontalen Richtung x versetzt angeordnet ist. Lediglich ein kleines Verbindungsstück kann verbleiben, welches die Zwischenlasche 43 mit dem Grundkörper 40 verbindet. Die Zwischenlasche 43 kann direkt an dem Grundkörper 40 anliegen. Das heißt, ein Abstand d2 zwischen der Zwischenlasche 43 und dem Grundkörper 40 kann Null sein (z.B. angedeutet in 5A). Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass ein Abstand d2 zwischen Grundkörper 40 und Zwischenlasche 43 entsteht, welcher größer ist als Null. Beispielsweise kann jede der Zwischenlaschen 43 einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweisen, welche zunächst beide um 90° aus ihrer Ausgangslage heraus umgebogen werden. Anschließend kann der zweite Abschnitt noch einmal um weitere 90° verbogen werden. Der erste Abschnitt ist dabei zwischen dem zweiten Abschnitt und dem Grundkörper 40 angeordnet und verbindet diese miteinander. Der erste Abschnitt erstreckt sich nach dem Biegen senkrecht zu dem Grundkörper 40. Der zweite Abschnitt erstreckt sich nach dem Biegen parallel und in der zweiten horizontalen Richtung x versetzt zu dem Grundkörper 40 (vgl. z.B. 5B). Ein Abstand d2 zwischen dem zweiten Abschnitt und dem Grundkörper 40 ist >0. Beispielsweise kann der zweite Abstand d2 zwischen 0,1mm und 1,5mm betragen.
  • Die Zwischenlasche 43 kann, wie in 5C dargestellt, optional mit einem zusätzlichen Verbindungselement 60 mit dem Grundkörper 40 verbunden werden. Dadurch kann beispielsweise gewährleistet werden, dass die Zwischenlasche 43 in ihrer Position nach dem Biegen verbleibt. Beispielsweise kann das Verbindungselement 60 eine Clinch-Verbindung aufweisen. Clinch-Verfahren sind beispielsweise auch als Durchsetzfügen, Druckfügen oder Press Joining bekannt. Jegliche andere geeignete Verbindungselemente 60 sind jedoch ebenfalls möglich.
  • Durch das beschriebene Verfahren kann der Verschnitt beim Herstellen des Kontaktelementes 4 gering gehalten werden. Die Abschnitte des Rohteils die zwischen den Stromabgriffslaschen 41 angeordnet sind, werden nicht entfernt, sondern als Zwischenlaschen 43 durch Umbiegen zur Vergrößerung des Querschnitts des Kontaktelementes 4 verwendet. Insbesondere in den Abschnitten des Grundkörpers 40 zwischen den Stromabgriffslaschen 41 erhöht sich während des Betriebs die Temperatur oft besonders stark. Durch die Vergrößerung des Querschnitts des Kontaktelementes 4 in diesen Bereichen, kann erreicht werden, dass sich die Temperatur aufgrund des vergrößerten Querschnitts weniger stark erhöht. Das Kontaktelement 4 liefert somit bei geringen Kosten eine sehr stabile und zuverlässige Lösung.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Kontaktelementes (4), wobei das Verfahren aufweist: Herstellen eines Formkörpers, wobei der Formkörper einen rechteckigen Grundkörper (40), wenigstens eine Stromabgriffslasche (41), und wenigstens eine Zwischenlasche (43) aufweist, wobei der Grundkörper (40) eine erste Längsseite und eine der ersten Längsseite in vertikaler Richtung (y) gegenüberliegende zweite Längsseite aufweist die sich mit jeweils einer ersten Länge (L1) in einer ersten horizontalen Richtung (z) erstrecken, wobei jede der wenigstens einen Stromabgriffslasche (41) von der ersten Längsseite des Grundkörpers (40) in der vertikalen Richtung (y) weg ragt und sich in der ersten horizontalen Richtung (z) über eine zweite Länge (L2) erstreckt die kleiner ist als die erste Länge (L1), und wobei jede der wenigstens einen Zwischenlasche (43) von der ersten Längsseite des Grundkörpers (40) in der vertikalen Richtung (y) weg ragt und sich in der ersten horizontalen Richtung (z) über eine dritte Länge (L3) erstreckt die kleiner ist als die erste Länge (L1); und Umbiegen jeder der wenigstens einen Zwischenlasche (43) derart, dass wenigstens ein Abschnitt jeder Zwischenlasche (43) in einer zweiten horizontalen Richtung (x) versetzt parallel zu dem Grundkörper (40) zu liegen kommt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Herstellen des Formkörpers aufweist: Stanzen eines flachen Metallkörpers; oder Zuschneiden eines flachen Metallkörpers.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Stanzen oder Zuschneiden des flachen Metallkörpers aufweist: Entfernen wenigstens eines ersten Zwischenbereichs zwischen wenigstens einer ersten Stromabgriffslasche (41) und wenigstens einer Zwischenlasche (43).
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Umbiegen der wenigstens einen Zwischenlasche (43) aufweist: Umbiegen der wenigstens einen Zwischenlasche (43) um 180° aus ihrer Ausgangslage.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Umbiegen der wenigstens einen Zwischenlasche (43) aufweist: Umbiegen eines ersten und eines zweiten Abschnittes jeder Zwischenlasche (43) um 90° aus der Ausgangslage der Zwischenlasche (43); und Umbiegen des zweiten Abschnittes jeder Zwischenlasche (43) um weitere 90°, so dass der zweite Abschnitt in der zweiten horizontalen Richtung (x) versetzt parallel zu dem rechteckigen Grundkörper (40) zu liegen kommt, wobei der erste Abschnitt zwischen dem zweiten Abschnitt und dem Grundkörper (40) angeordnet ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Formkörper weiterhin wenigstens einen Kontaktbereich (42) aufweist, der in der vertikalen Richtung (y) von der zweiten Längsseite des Grundkörpers (40) weg ragt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin das wenigstens teilweise Überziehen des Formkörpers mit einer Schicht eines Materials aufweist, welches sich von dem Material des Formkörpers unterscheidet.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin aufweist: Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen dem Kontaktelement (4) und einer Halbleiteranordnung, wobei die Halbleiteranordnung wenigstens einen Halbleiterkörper (20) aufweist.
  9. Kontaktelement (4), das aufweist: einen Grundkörper (40), wobei der Grundkörper (40) eine erste Längsseite und eine der ersten Längsseite in vertikaler Richtung (y) gegenüberliegende zweite Längsseite aufweist, die sich mit jeweils einer ersten Länge (L1) in einer ersten horizontalen Richtung (z) erstrecken; wenigstens eine Stromabgriffslasche (41), die einstückig mit dem Grundkörper (40) ausgebildet ist, von der ersten Längsseite des Grundkörpers (40) in der vertikalen Richtung (y) weg ragt und sich in der ersten horizontalen Richtung (z) über eine zweite Länge (L2) erstreckt die kleiner ist als die erste Länge (L1); und wenigstens eine Zwischenlasche (43), die einstückig mit dem Grundkörper (40) ausgebildet ist, die mit der ersten Längsseite des Grundkörpers (40) verbunden ist und die sich in der ersten horizontalen Richtung (z) über eine dritte Länge (L3) erstreckt die kleiner ist als die erste Länge (L1), wobei wenigstens ein Abschnitt jeder der wenigstens einen Zwischenlasche (43) in einer zweiten horizontalen Richtung (x) versetzt parallel zu dem Grundkörper (40) angeordnet ist.
  10. Kontaktelement (4) nach Anspruch 9, wobei der wenigstens eine Abschnitt jeder der wenigstens einen Zwischenlasche (43) den Grundkörper (40) berührt.
  11. Kontaktelement (4), nach Anspruch 9, wobei der wenigstens eine Abschnitt jeder der wenigstens einen Zwischenlasche (43) in der zweiten horizontalen Richtung (x) in einer ersten Entfernung (d1) von dem Grundkörper (40) angeordnet ist.
  12. Kontaktelement (4) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die wenigstens eine Stromabgriffslasche (41) und die wenigstens eine Zwischenlasche (43) in der ersten horizontalen Richtung z abwechselnd angeordnet sind.
  13. Leistungshalbleitermodul (100) mit: einem Halbleitersubstrat (10); einer auf dem Halbleitersubstrat (10) angeordneten Halbleiteranordnung, wobei die Halbleiteranordnung wenigstens einen Halbleiterkörper (20) aufweist; einem Gehäuse (7), wobei das Halbleitersubstrat (10) in dem Gehäuse (7) angeordnet ist; und wenigstens einem Kontaktelement (4), wobei ein erstes Ende jedes der Kontaktelemente (4) in dem Gehäuse (7) angeordnet ist und ein zweites Ende jedes der Kontaktelemente (4) aus dem Gehäuse (7) heraus ragt, und wobei jedes Kontaktelement (4) aufweist: einen Grundkörper (40), wobei der Grundkörper (40) eine erste Längsseite und eine der ersten Längsseite in vertikaler Richtung (y) gegenüberliegende zweite Längsseite aufweist, die sich mit jeweils einer ersten Länge (L1) in einer ersten horizontalen Richtung (z) erstrecken; wenigstens eine Stromabgriffslasche (41), die einstückig mit dem Grundkörper (40) ausgebildet ist, von der ersten Längsseite des Grundkörpers (40) in der vertikalen Richtung (y) weg ragt und sich in der ersten horizontalen Richtung (z) über eine zweite Länge (L2) erstreckt die kleiner ist als die erste Länge (L1); und wenigstens eine Zwischenlasche (43), die einstückig mit dem Grundkörper (40) ausgebildet ist, die mit der ersten Längsseite des Grundkörpers (40) verbunden ist und die sich in der ersten horizontalen Richtung (z) über eine dritte Länge (L3) erstreckt die kleiner ist als die erste Länge (L1), wobei wenigstens ein Abschnitt jeder der wenigstens einen Zwischenlasche (43) in einer zweiten horizontalen Richtung (x) versetzt parallel zu dem Grundkörper (40) angeordnet ist.
  14. Leistungshalbleitermodul (100) nach Anspruch 13, wobei jede der wenigstens einen Stromabgriffslasche (41) zumindest teilweise aus dem Gehäuse (7) heraus ragt und jede der wenigstens einen Zwischenlasche (43) im Inneren des Gehäuses (7) angeordnet ist.
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