DE102018129336A1 - Leistungshalbleitermodul mit einem Substrat und mit einem Lastanschlusselement - Google Patents

Leistungshalbleitermodul mit einem Substrat und mit einem Lastanschlusselement Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Leistungshalbleitermodul mit einem Substrat, das eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht aufweist, auf deren Hauptseite eine zu Leiterbahnen strukturierte Metallisierungsschicht angeordnet ist, mit einem auf der Metallisierungsschicht angeordneten und mit der Metallisierungsschicht elektrisch leitend verbundenen Leistungshalbleiterbauelement, mit einer Lastanschlusseinrichtung, die ein elektrisch leitendes Lastanschlusselement und ein Federelement aufweist, wobei das Lastanschlusselement einen ersten und einen zweiten Lastanschlusselementschenkel, die über ein vom Substrat weg verlaufendes Lastanschlussverbindungselement miteinander verbunden sind, aufweist, wobei zumindest ein Bereich des ersten Lastanschlusselementschenkels gegenüberliegend zum zweiten Lastanschlusselementschenkel angeordnet ist und der erste Lastanschlusselementschenkel auf der Metallisierungsschicht oder auf dem Leistungshalbleiterbauelement angeordnet ist, wobei das Federelement einen ersten und zweiten Federelementschenkel, die über ein federndes Federverbindungselement miteinander verbunden sind, aufweist, wobei der erste Federelementschenkel auf einer dem Substrat abgewandten Seite des ersten Lastanschlusselementschenkels angeordnet ist und der zweite Federelementschenkel entlang einer dem ersten Lastanschlusselementschenkel zugewandten Seite des zweiten Lastanschlusselementschenkel angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Leistungshalbleitermodul mit einem Substrat und mit einem Lastanschlusselement.
  • Aus der DE 10 2006 006 424 A1 ist eine Anordnung mit einem Leistungshalbleitermodul in Druckkontaktausführung und mit einem Substrat bekannt. Hierbei sind die Lastanschlusselemente jeweils als Metallformkörper mit einem bandartigen Abschnitt und mit jeweils von diesem ausgehenden Kontaktfüßen ausgebildet. Die Lastanschlusselemente werden dabei mittels eines elastischen Kissenelements gegen das Substrat gedrückt. Nachteilig ist dabei der aufwändige und komplexe mechanische Aufbau des Leistungshalbleitermoduls zur Realisierung der elektrisch leitenden Druckkontaktierung der Lastanschlusselemente mit dem Substrat.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung ein zuverlässiges Leistungshalbleitermodul mit einem Substrat und einem Lastanschlusselement zu schaffen, wobei das Leistungshalbleitermodul einen einfachen mechanischen Aufbau zur Realisierung einer elektrisch leitenden Druckkontaktierung des Lastanschlusselements aufweist.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Leistungshalbleitermodul mit einem Substrat, das eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht aufweist, auf deren Hauptseite eine zu Leiterbahnen strukturierte Metallisierungsschicht angeordnet ist, mit einem auf der Metallisierungsschicht angeordneten und mit der Metallisierungsschicht elektrisch leitend verbundenen Leistungshalbleiterbauelement, mit einer Lastanschlusseinrichtung, die ein elektrisch leitendes Lastanschlusselement und ein Federelement aufweist, wobei das Lastanschlusselement einen ersten und einen zweiten Lastanschlusselementschenkel, die über ein vom Substrat weg verlaufendes Lastanschlussverbindungselement miteinander verbunden sind, aufweist, wobei zumindest ein Bereich des ersten Lastanschlusselementschenkels gegenüberliegend zum zweiten Lastanschlusselementschenkel angeordnet ist und der erste Lastanschlusselementschenkel auf der Metallisierungsschicht oder auf dem Leistungshalbleiterbauelement angeordnet ist, wobei das Federelement einen ersten und zweiten Federelementschenkel, die über ein federndes Federverbindungselement miteinander verbunden sind, aufweist, wobei der erste Federelementschenkel auf einer dem Substrat abgewandten Seite des ersten Lastanschlusselementschenkels angeordnet ist und der zweite Federelementschenkel entlang einer dem ersten Lastanschlusselementschenkel zugewandten Seite des zweiten Lastanschlusselementschenkel angeordnet ist.
  • Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Es erweist sich als vorteilhaft, wenn das Lastanschlusselement als mehrfach gebogenes Metallblechelement ausgebildet ist, da dann das Lastanschlusselement besonders niederinduktiv ausgebildet ist.
  • Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Federelement als mehrfach gebogenes Metallblechelement ausgebildet ist, da dann das Federelement besonders einfach herstellbar ist.
  • Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Lastanschlusseinrichtung als bauliche Einheit ausgebildet ist, indem der erste Federelementschenkel mit dem ersten Lastanschlusselementschenkel stoffschlüssig, formschlüssig oder kraftschlüssig verbunden ist, und/oder indem der zweite Federelementschenkel mit dem zweiten Lastanschlusselementschenkel stoffschlüssig, formschlüssig oder kraftschlüssig verbunden ist. Hierdurch wird eine rationelle Herstellung des Leistungshalbleitermoduls ermöglicht.
  • Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Lastanschlusseinrichtung derart ausgebildet ist, dass in einem Zustand bei dem kein Druck auf den zweiten Federelementschenkel in Richtung auf den ersten Federelementschenkel zu ausgeübt wird, der zweite Federelementschenkel mit der Normalenrichtung des Substrats einen Wickel von größer als 91°, insbesondere von größer als 93°, aufweist.
  • Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Leistungshalbleitermodul eine, eine Auflageelementausnehmung aufweisendes Auflageelement aufweist, wobei die Lastanschlusseinrichtung eine durch den zweiten Lastanschlusselementschenkel und den zweiten Federelementschenkel hindurchgehende Lastanschlusseinrichtungsausnehmung aufweist, die über der Auflageelementausnehmung angeordnet ist. Das Auflageelement bildet solchermaßen ein Widerlager für den zweiten Lastanschlusselementschenkel und den zweiten Federelementschenkel aus.
  • In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Auflageelement integraler Bestandteil eines Gehäuseelements des Leistungshalbleitermoduls ist, da dann das Leistungshalbleitermodul besonders einfach ausgebildet ist.
  • Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Auflageelement auf einer Grundplatte des Leistungshalbleitermoduls angeordnet ist. Hierdurch ist das Leistungshalbleitermodul mechanisch besonders stabil aufgebaut.
  • Weiterhin erweist sich eine Leistungshalbleitereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermodul, wobei der erste Lastanschlusselementschenkel auf der Metallisierungsschicht angeordnet ist, und mit einer Druckerzeugungseinrichtung, die über den zweiten Lastanschlusselementschenkel einen Druck auf den zweiten Federelementschenkel derart ausübt, dass das Federelement zusammengedrückt wird und der erste Federelementschenkel den ersten Lastanschlusselementschenkel gegen die Metallisierungsschicht drückt und hierdurch eine elektrisch leitende Druckkontaktierung des ersten Lastanschlusselementschenkels mit der Metallisierungsschicht ausgebildet ist, als vorteilhaft.
  • Weiterhin erweist sich eine Leistungshalbleitereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermodul, wobei der erste Lastanschlusselementschenkel auf dem Leistungshalbleiterbauelement angeordnet ist, und mit einer Druckerzeugungseinrichtung, die über den zweiten Lastanschlusselementschenkel einen Druck auf den zweiten Federelementschenkel derart ausübt, dass das Federelement zusammengedrückt wird und der erste Federelementschenkel den ersten Lastanschlusselementschenkel gegen das Leistungshalbleiterbauelement drückt und hierdurch eine elektrisch leitende Druckkontaktierung des ersten Lastanschlusselementschenkels mit dem Leistungshalbleiterbauelement ausgebildet ist, als vorteilhaft.
  • Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Druckerzeugungseinrichtung als Schraube ausgebildet ist, da dann die Druckerzeugungseinrichtung besonders einfach ausgebildet ist.
  • Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Schraube durch die Lastanschlusseinrichtungsausnehmung hindurchverläuft und ein Teil der Schraube in der Auflageelementausnehmung angeordnet ist, wobei mittels der Schraube der zweite Lastanschlusselementschenkel und der zweite Federelementschenkel mit dem Auflageelement oder falls vorhanden mit der Grundplatte verschraubt ist. Hierdurch ist die Lastanschlusseinrichtung mechanisch zuverlässig mit dem Auflageelement oder falls vorhanden mit der Grundplatte verbunden.
  • Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die die Leistungshalbleitereinrichtung mit einem elektrisch leitenden externen Anschlusselement elektrisch leitend verbunden ist, indem von der Druckerzeugungseinrichtung das externe Anschlusselement gegen den zweiten Lastanschlusselementschenkel gedrückt wird und hierdurch eine elektrisch leitende Druckkontaktierung des externen Anschlusselements mit dem zweiten Lastanschlusselementschenkel ausgebildet ist. Hierdurch wird mittels der Druckerzeugungseinrichtung, in einem Arbeitsschritt sowohl die elektrisch leitende Druckkontaktierung des ersten Lastanschlusselementschenkels mit der Metallisierungsschicht oder mit dem Leistungshalbleiterbauelement ausgebildet, als auch eine elektrisch leitende Druckkontaktierung des externen Anschlusselements mit dem zweiten Lastanschlusselementschenkel ausgebildet.
  • Es sei angemerkt, dass die im Singular beschriebenen Elemente gegebenenfalls mehrfach vorhanden sein können.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die unten stehenden Figuren erläutert. Dabei zeigen:
    • 1 eine perspektivische Darstellung einer Leistungshalbleitereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermodul und einer Druckerzeugungseinrichtung, wobei die Leistungshalbleitereinrichtung mit einem externen Anschlusselement elektrisch leitend verbunden ist,
    • 2 eine Schnittdarstellung eines Bereichs von 1,
    • 3 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Leistungshalbleitereinrichtung, mit einem erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermodul und einer Druckerzeugungseinrichtung, wobei die weitere Leistungshalbleitereinrichtung mit einem externen Anschlusselement elektrisch leitend verbunden ist,
    • 4 eine Schnittdarstellung eines Bereichs von 3,
    • 5 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Leistungshalbleitereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen weiteren Leistungshalbleitermodul und einer Druckerzeugungseinrichtung, wobei die weitere Leistungshalbleitereinrichtung mit einem externen Anschlusselement elektrisch leitend verbunden ist und
    • 6 eine Schnittdarstellung einer Lastanschlusseinrichtung.
  • In 1 ist eine perspektivische Darstellung einer Leistungshalbleitereinrichtung 20 mit einem erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermodul 1 und mit einer Druckerzeugungseinrichtung 12, wobei die Leistungshalbleitereinrichtung 20 mit einem externen Anschlusselement 11 elektrisch leitend verbunden ist, dargestellt. In 2 ist eine Schnittdarstellung eines zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Bereichs von 1 dargestellt.
  • Das erfindungsgemäße Leistungshalbleitermodul 1 weist ein Substrat 2 auf, das eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht 5 aufweist, auf deren Hauptseite eine zu Leiterbahnen 4' strukturierte Metallisierungsschicht 4 angeordnet ist. Vorzugsweise weist das Substrat 2 eine elektrisch leitende, vorzugsweise unstrukturierte weitere Metallisierungsschicht 6 auf, wobei die Isolationsschicht 5 zwischen der Metallisierungsschicht 4 und der weiteren Metallisierungsschicht 6 angeordnet ist. Die Isolationsschicht 5 ist vorzugsweise als Keramikplatte ausgebildet. Das Substrat 2 kann z.B. als Direct Copper Bonded Substrat (DCB-Substrat) oder als Aktive Metal Brazing Substrat (AMB-Substrat) ausgebildet sein. Alternativ kann das Substrat 2 auch als Insulated Metal Substrat (IMS-Substrat) ausgebildet sein.
  • Das Leistungshalbleitermodul 1 weist weiterhin ein auf der Metallisierungsschicht 4 angeordnetes und mit der Metallisierungsschicht 4, elektrisch leitend verbundenes Leistungshalbleiterbauelement 13 auf. Das Leistungshalbleiterbauelement 13 ist dabei vorzugsweise über eine in den Figuren der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellte Löt- oder Sinterschicht mit der Metallisierungsschicht 4 stoffschlüssig elektrisch leitend verbunden. Es sei angemerkt, dass das Leistungshalbleitermodul 1 vorzugsweise, wie z.B. in 1 und 3 dargestellt, mehrere mit der Metallisierungsschicht 4, elektrisch leitend verbundene Leistungshalbleiterbauelemente 13 aufweist. Das jeweilige Leistungshalbleiterbauelement 13 liegt vorzugweise in Form eines Leistungshalbleiterschalters oder einer Diode vor. Der jeweilige Leistungshalbleiterschalter liegt dabei vorzugsweise in Form eines Transistors, wie z.B. eines IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder in Form eines MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) oder Thyristors vor. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels sind die Leistungshalbleiterbauelemente 13, mittels der Übersichtlichkeit halber in den Figuren nicht dargestellten elektrischen Verbindungsmitteln, wie z.B. Bonddrähten oder einem elektrisch leitenden Folienverbund, miteinander elektrisch verschalten.
  • Das Leistungshalbleitermodul 1 weist weiterhin eine bezüglich aller Ausführungsbeispiele in 6 im Detail beispielhaft dargestellte Lastanschlusseinrichtung 10 auf, die ein elektrisch leitendes Lastanschlusselement 8 und ein Federelement 9 aufweist. Das Lastanschlusselement 8 ist vorzugsweise einstückig ausgebildet und weist einen ersten und einen zweiten Lastanschlusselementschenkel 8a und 8c, die über ein vom Substrat 7 weg verlaufendes Lastanschlussverbindungselement 8b miteinander verbunden sind, auf. Das Lastanschlusselement 8 kann z.B. aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung ausgebildet sein. Das Lastanschlusselement 8 ist vorzugsweise als mehrfach gebogenes Metallblechelement ausgebildet. Zumindest ein Bereich des ersten Lastanschlusselementschenkels 8a ist gegenüberliegend zum zweiten Lastanschlusselementschenkel 8c angeordnet. Der erste Lastanschlusselementschenkel 8a ist auf der Metallisierungsschicht 4, genauer ausgedrückt auf einer Leiterbahnen 4' der Metallisierungsschicht 4, angeordnet.
  • Das Federelement 9 ist vorzugsweise einstückig ausgebildet und weist einen ersten und zweiten Federelementschenkel 9a und 9c, die über ein federndes Federverbindungselement 9b miteinander verbunden sind, auf. Das Federelement 9 kann z.B. aus Federstahl ausgebildet sein. Das Federelement 9 ist vorzugsweise als mehrfach gebogenes Metallblechelement ausgebildet. Der erste Federelementschenkel 9a ist auf einer dem Substrat 2 abgewandten Seite 8a' des ersten Lastanschlusselementschenkels 8a angeordnet und der zweite Federelementschenkel 9c ist entlang einer dem ersten Lastanschlusselementschenkel 8a zugewandten Seite 8c' des zweiten Lastanschlusselementschenkel 8c angeordnet. Zumindest ein Bereich des zweiten Federelementschenkel 9c ist gegenüberliegend zum ersten Federelementschenkel 9a angeordnet.
  • Das Lastanschlusselement 8 weist eine U-förmige Form auf, wobei das Federelement 9 an der Innenseite 8' der U-förmigen Form bzw. im Inneren der U-förmigen Form des Lastanschlusselements 8 angeordnet ist.
  • Die erfindungsgemäße Ausbildung der Lastanschlusseinrichtung 10 ermöglicht die Realisierung eines einfachen mechanischen Aufbaus des Leistungshalbleitermoduls 1 zur Realisierung einer elektrisch leitenden Druckkontaktierung des Lastanschlusselements 8 mit dem Substrat 2.
  • Die Lastanschlusseinrichtung 10 ist vorzugsweise als bauliche Einheit ausgebildet, indem der erste Federelementschenkel 9a mit dem ersten Lastanschlusselementschenkel 8a stoffschlüssig, formschlüssig oder kraftschlüssig verbunden ist, und/oder indem der zweite Federelementschenkel 9c mit dem zweiten Lastanschlusselementschenkel 8c stoffschlüssig, formschlüssig oder kraftschlüssig verbunden ist. Bei den Ausführungsbeispielen ist der erste Federelementschenkel 9a mit dem ersten Lastanschlusselementschenkel 8a und der zweite Federelementschenkel 9c mit dem zweiten Lastanschlusselementschenkel 8c stoffschlüssig, z.B. mittels einer Schweiß- oder Klebeverbindung, verbunden. Insbesondere bei einer Realisierung als kraftschlüssige Verbindung kann das Federelement 9 eine Vorspannung ausweisen, so dass die jeweiligen Federelementschenkel 9a bzw. 9c auch ohne Druck von außen gegen die jeweiligen Lastanschlusselementschenkel 8a und 8c von Innen drücken und hierdurch das Federelement 9 mit dem Lastanschlusselement 8 kraftschlüssig verbunden ist.
  • Vorzugsweise ist, wie bespielhaft in 6 dargestellt, die Lastanschlusseinrichtung 10 derart ausgebildet, dass in einem Zustand bei dem kein Druck auf den zweiten Federelementschenkel 9c in Richtung auf den ersten Federelementschenkel 9a zu ausgeübt wird, der zweite Federelementschenkel 9c mit der Normalenrichtung N des Substrats 7 einen Wickel von größer als 91°, insbesondere von größer als 93°, insbesondere von größer als 95°aufweist.
  • Das Leistungshalbleitermodul 1 weist weiterhin vorzugsweise ein Auflageelement 14' auf, das eine Auflageelementausnehmung 17 aufweist. Das Auflageelement 14' ist vorzugsweise aus Kunststoff ausgebildet. Die Lastanschlusseinrichtung 10 weist eine durch den zweiten Lastanschlusselementschenkel 8c und den zweiten Federelementschenkel 9c hindurchgehende Lastanschlusseinrichtungsausnehmung 16 auf, die über der Auflageelementausnehmung 17 angeordnet ist. Das Auflageelement 14' ist vorzugsweise integraler Bestandteil eines Gehäuseelements 14 des Leistungshalbleitermoduls 1. Das Auflageelement 14' ist vorzugsweise auf einer Grundplatte 7 des Leistungshalbleitermoduls 1 angeordnet und kann z.B. über eine zwischen dem Auflageelement 14' und der Grundplatte 7 angeordnete der Übersichtlichkeit in den Figuren nicht dargestellte Klebeschicht mit der Grundplatte 7 verbunden sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Auflageelement 14' mit der Grundplatte 7 mittels einer Schraubverbindung verbunden sein. Das Substrat 2 ist auf der Grundplatte 7 angeordnet, wobei zwischen dem Substrat 2 und der Grundplatte 7 eine Löt- oder Sinterschicht, falls das Substrat 2 mit der Grundplatte 7 stoffschlüssig verbunden ist, oder eine Wärmeleitpastenschicht angeordnet sein kann. Diese Schichten sind in den Figuren der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Die Grundplatte 7 kann zur Anordnung auf einem Kühlkörper vorgesehen sein. Aus der Grundplatte 7 heraus können auch Kühlfinnen oder Kühlpins hervorstehen (in den Figuren nicht dargestellt), so dass die Grundplatte 7 auch integraler Bestanteil eines Kühlkörpers sein kann.
  • Die Leistungshalbleitereinrichtung 20 weist eine vorzugsweise als Schraube ausgebildete Druckerzeugungseinrichtung 12 auf, die über den zweiten Lastanschlusselementschenkel 8c einen Druck D auf den zweiten Federelementschenkel 9c derart ausübt, dass das Federelement 9 zusammengedrückt wird und der erste Federelementschenkel 9a den ersten Lastanschlusselementschenkel 8a gegen die Metallisierungsschicht 4 drückt und hierdurch eine elektrisch leitende Druckkontaktierung des ersten Lastanschlusselementschenkels 8a mit der Metallisierungsschicht 4 ausgebildet ist.
  • Alternativ kann, wie beispielhaft in 5 dargestellt, der erste Lastanschlusselementschenkel 8a auch auf dem Leistungshalbleiterbauelement 13, insbesondere auf einer Anschlussmetallisierung des Leistungshalbleiterbauelements 13, angeordnet sein. Die erfindungsgemäße Ausbildung der Lastanschlusseinrichtung 10 ermöglicht die Realisierung eines einfachen mechanischen Aufbaus des Leistungshalbleitermoduls 1 zur Realisierung einer elektrisch leitenden Druckkontaktierung des Lastanschlusselements 8 mit dem Leistungshalbleiterbauelement 13. Die Leistungshalbleitereinrichtung 20 weist eine vorzugsweise als Schraube ausgebildete Druckerzeugungseinrichtung 12 auf, die über den zweiten Lastanschlusselementschenkel 8c einen Druck D auf den zweiten Federelementschenkel 9c derart ausübt, dass das Federelement 9 zusammengedrückt wird und der erste Federelementschenkel 9a den ersten Lastanschlusselementschenkel 8a gegen das Leistungshalbleiterbauelement 13 drückt und hierdurch eine elektrisch leitende Druckkontaktierung des ersten Lastanschlusselementschenkels 8a mit dem Leistungshalbleiterbauelement 13 ausgebildet ist. Ansonsten stimmt das Ausführungsbeispiel gemäß 5 mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 einschließlich vorteilhafter Ausführungsformen überein.
  • Die als Schraube 12 ausgebildete Druckerzeugungseinrichtung verläuft durch die Lastanschlusseinrichtungsausnehmung 16 hindurch, wobei ein Teil der Schraube 12 in der Auflageelementausnehmung 17 angeordnet ist. Bei den Ausführungsbeispielen gemäß 1, 2 und 5 ist der zweite Lastanschlusselementschenkel 8c und der zweite Federelementschenkel 9c mit dem Auflageelement 14 mittels der Schraube 12 verschraubt. Das Leistungshalbleitermodul 1 weist vorzugsweise eine in der Auflageelementausnehmung 17 angeordnete mit einem Innengewinde versehene und mit der Auflageelementausnehmung 17 verbundene Buchse 20 auf in die die Schraube 12 hineingedreht wird. Die Druckerzeugungseinrichtung, d.h. hier die Schraube 12 drückt mit einem Druck D in Normalenrichtung N des Substrats 2 gegen den zweiten Lastanschlusselementschenkel 8c und gegen den zweiten Federelementschenkel 9c, wodurch der zweite Federelementschenkel 9c und der zweite Lastanschlusselementschenkel 8c gegen das Auflageelement 14, das als Widerlager dient, gedrückt werden. Der zweite Federelementschenkel 9c weist in dem Zustand bei dem der Druck D auf den zweiten Federelementschenkel 9c ausgeübt wird mit der Normalenrichtung N des Substrats 7 einen Wickel von maximal 91°, insbesondere einen Wickel von 90° auf.
  • Alternativ kann, wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 3 und 4 dargestellt, der zweite Lastanschlusselementschenkel 8c und der zweite Federelementschenkel 9c auch mit der Grundplatte 7 mittels der Schraube 12 verschraubt sein. Die Grundplatte 7 weist hierzu eine Grundplattenausnehmung 18 in der ein Teil der Schraube 12 angeordnet ist, auf. Der die Grundplattenausnehmung 18 begrenzende Innenrand der Grundplatte 7 ist vorzugsweise mit einem Innengewinde versehen in die die Schraube 12 hineingedreht wird. Alternativ kann die Schraube 12 auch durch die gesamte Grundplatte 7 hindurchverlaufen und auf der dem Substrat 12 abgewandte Seite der Grundplatte 7 in eine Schraubenmutter hineingedreht sein. Zur elektrischen Isolation der Grundplatte 7 von der Lastanschlusseinrichtung 10 ist, vorzugsweise zwischen der Lastanschlusseinrichtung 10 und der Druckerzeugungseinrichtung, d.h. hier zwischen der Lastanschlusseinrichtung 10 und der Schraube 12, ein elektrisch nicht leitendendes Isolationselement 19 angeordnet. Wie bespielhaft in 3 und 4 dargestellt, können zwischen dem Schraubenkopf der Schraube 12 und dem Isolationselement 19 eine Unterlegscheibe 20 und eine Federscheibe 21 angeordnet sein. Ansonsten stimmt das Ausführungsbeispiel gemäß 3 und 4 mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 einschließlich vorteilhafter Ausführungsformen überein. Es sei angemerkt, dass selbstverständlich auch beim Ausführungsbeispiel gemäß 5 einschließlich vorteilhafter Ausbildungen in analoger Weise wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 3 und 4 offenbart, der zweite Lastanschlusselementschenkel 8c und der zweite Federelementschenkel 9c mit dem Grundplatte 7 mittels der Schraube 12 verschraubt sein können.
  • Ein elektrisch leitendes externes Anschlusselement 11, wie z.B. eine Metallschiene oder ein Kabelschuh, kann zum elektrischen Anschluss der Leistungshalbleitereinrichtung 20 an eine elektrische externe Einrichtung (in den Figuren nicht dargestellt) in beliebiger Weise mit dem externen Anschlusselement 11 der externen Einrichtung elektrisch leitend verbunden sein. Besonders vorteilhaft ist es dabei wenn, wie bespielhaft in den 1 bis 4 dargestellt, die Leistungshalbleitereinrichtung 1 mit dem elektrisch leitenden externen Anschlusselement 11 elektrisch leitend verbunden ist, indem von der Druckerzeugungseinrichtung 12, d.h. hiervon der Schraube 12, das externe Anschlusselement 11 gegen den zweiten Lastanschlusselementschenkel 8c gedrückt wird und hierdurch eine elektrisch leitende Druckkontaktierung des externen Anschlusselements 11 mit dem zweiten Lastanschlusselementschenkel 8c ausgebildet ist. Hierdurch wird mittels der Druckerzeugungseinrichtung 12, d.h. hier genauer ausgedrückt beim Verschrauben der Schraube 12, in einem Arbeitsschritt sowohl die elektrisch leitende Druckkontaktierung des ersten Lastanschlusselementschenkels 8a mit der Metallisierungsschicht 4 oder mit dem Leistungshalbleiterbauelement 13 ausgebildet, als auch eine elektrisch leitende Druckkontaktierung des externen Anschlusselements 11 mit dem zweiten Lastanschlusselementschenkel 8c ausgebildet. Das externe Anschlusselement 11 weist vorzugsweise eine Anschlusselementöffnung 11' auf durch die die Schraube 12 hindurch verläuft. Die Leistungshalbleitereinrichtung 20 bildet zusammen mit dem mit ihr elektrisch leitend verbundenen externen Anschlusselement 11 eine Leistungshalbleiteranordnung aus.
  • Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass bei der Erfindung selbstverständlich Merkmale von verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, sofern sich die Merkmale nicht gegenseitig ausschließen, beliebig miteinander kombiniert werden können ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006006424 A1 [0002]

Claims (13)

  1. Leistungshalbleitermodul mit einem Substrat (2), das eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht (5) aufweist, auf deren Hauptseite eine zu Leiterbahnen (4') strukturierte Metallisierungsschicht (4) angeordnet ist, mit einem auf der Metallisierungsschicht (4) angeordneten und mit der Metallisierungsschicht (4) elektrisch leitend verbundenen Leistungshalbleiterbauelement (13), mit einer Lastanschlusseinrichtung (10), die ein elektrisch leitendes Lastanschlusselement (8) und ein Federelement (9) aufweist, wobei das Lastanschlusselement (8) einen ersten und einen zweiten Lastanschlusselementschenkel (8a,8c), die über ein vom Substrat (7) weg verlaufendes Lastanschlussverbindungselement (8b) miteinander verbunden sind, aufweist, wobei zumindest ein Bereich des ersten Lastanschlusselementschenkels (8a) gegenüberliegend zum zweiten Lastanschlusselementschenkel (8c) angeordnet ist und der erste Lastanschlusselementschenkel (8a) auf der Metallisierungsschicht (4) oder auf dem Leistungshalbleiterbauelement (13) angeordnet ist, wobei das Federelement (9) einen ersten und zweiten Federelementschenkel (9a,9c), die über ein federndes Federverbindungselement (9b) miteinander verbunden sind, aufweist, wobei der erste Federelementschenkel (9a) auf einer dem Substrat (2) abgewandten Seite (8a') des ersten Lastanschlusselementschenkels (8a) angeordnet ist und der zweite Federelementschenkel (9c) entlang einer dem ersten Lastanschlusselementschenkel (8a) zugewandten Seite (8c') des zweiten Lastanschlusselementschenkel (8c) angeordnet ist.
  2. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lastanschlusselement (8) als mehrfach gebogenes Metallblechelement ausgebildet ist.
  3. Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (9) als mehrfach gebogenes Metallblechelement ausgebildet ist.
  4. Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastanschlusseinrichtung (10) als bauliche Einheit ausgebildet ist, indem der erste Federelementschenkel (9a) mit dem ersten Lastanschlusselementschenkel (8a) stoffschlüssig, formschlüssig oder kraftschlüssig verbunden ist, und/oder indem der zweite Federelementschenkel (9c) mit dem zweiten Lastanschlusselementschenkel (8c) stoffschlüssig, formschlüssig oder kraftschlüssig verbunden ist.
  5. Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastanschlusseinrichtung (10) derart ausgebildet ist, dass in einem Zustand bei dem kein Druck auf den zweiten Federelementschenkel (9c) in Richtung auf den ersten Federelementschenkel (9a) zu ausgeübt wird, der zweite Federelementschenkel (9c) mit der Normalenrichtung (N) des Substrats (7) einen Wickel von größer als 91°, insbesondere von größer als 93°, aufweist.
  6. Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungshalbleitermodul (1) eine, eine Auflageelementausnehmung (17) aufweisendes Auflageelement (14') aufweist, wobei die Lastanschlusseinrichtung (10) eine durch den zweiten Lastanschlusselementschenkel (8c) und den zweiten Federelementschenkel (9c) hindurchgehende Lastanschlusseinrichtungsausnehmung (16) aufweist, die über der Auflageelementausnehmung (17) angeordnet ist.
  7. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Auflageelement (14') integraler Bestandteil eines Gehäuseelements (14) des Leistungshalbleitermoduls (1) ist.
  8. Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Auflageelement (14') auf einer Grundplatte (7) des Leistungshalbleitermoduls (1) angeordnet ist.
  9. Leistungshalbleitereinrichtung mit einem Leistungshalbleitermodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Lastanschlusselementschenkel (8a) auf der Metallisierungsschicht (4) angeordnet ist, und mit einer Druckerzeugungseinrichtung (12), die über den zweiten Lastanschlusselementschenkel (8c) einen Druck (D) auf den zweiten Federelementschenkel (9c) derart ausübt, dass das Federelement (9) zusammengedrückt wird und der erste Federelementschenkel (9a) den ersten Lastanschlusselementschenkel (8a) gegen die Metallisierungsschicht (4) drückt und hierdurch eine elektrisch leitende Druckkontaktierung des ersten Lastanschlusselementschenkels (8a) mit der Metallisierungsschicht (4) ausgebildet ist.
  10. Leistungshalbleitereinrichtung mit einem Leistungshalbleitermodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der erste Lastanschlusselementschenkel (8a) auf dem Leistungshalbleiterbauelement (13) angeordnet ist, und mit einer Druckerzeugungseinrichtung (12), die über den zweiten Lastanschlusselementschenkel (8c) einen Druck (D) auf den zweiten Federelementschenkel (9c) derart ausübt, dass das Federelement (9) zusammengedrückt wird und der erste Federelementschenkel (9a) den ersten Lastanschlusselementschenkel (8a) gegen das Leistungshalbleiterbauelement (13) drückt und hierdurch eine elektrisch leitende Druckkontaktierung des ersten Lastanschlusselementschenkels (8a) mit dem Leistungshalbleiterbauelement (13) ausgebildet ist.
  11. Leistungshalbleitereinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerzeugungseinrichtung (12) als Schraube ausgebildet ist.
  12. Leistungshalbleitereinrichtung nach Anspruch 11, wobei das Leistungshalbleitermodul (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8 ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (12) durch die Lastanschlusseinrichtungsausnehmung (16) hindurchverläuft und ein Teil der Schraube (12) in der Auflageelementausnehmung (17) angeordnet ist, wobei mittels der Schraube (12) der zweite Lastanschlusselementschenkel (8c) und der zweite Federelementschenkel (9c) mit dem Auflageelement (14') oder falls vorhanden mit der Grundplatte (7) verschraubt ist.
  13. Leistungshalbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungshalbleitereinrichtung (1) mit einem elektrisch leitenden externen Anschlusselement (11) elektrisch leitend verbunden ist, indem von der Druckerzeugungseinrichtung (12) das externe Anschlusselement (11) gegen den zweiten Lastanschlusselementschenkel (8c) gedrückt wird und hierdurch eine elektrisch leitende Druckkontaktierung des externen Anschlusselements (11) mit dem zweiten Lastanschlusselementschenkel (8c) ausgebildet ist.
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