DE102019206263A1 - Halbleiterbauteil, Kraftfahrzeug und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils - Google Patents

Halbleiterbauteil, Kraftfahrzeug und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils Download PDF

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Abstract

Halbleiterbauteil, umfassend wenigstens ein durch eine Vergussmasse (7) vergossenes Halbleitermodul (2) und eine Leiterplatte (3), die das Halbleitermodul (2) kontaktiert, wobei in die Vergussmasse (7) zusätzlich ein ein Gewinde ausbildendes Gewindebauteil (8) eingegossen ist, wobei die Leiterplatte (3) durch eine in dem Gewinde aufgenommene Schraube (9) mit dem Halbleitermodul (2) verschraubt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauteil, umfassend wenigstens ein durch eine Vergussmasse vergossenes Halbleitermodul und eine Leiterplatte, die das Halbleitermodul kontaktiert. Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils.
  • Zum Antrieb einer dreiphasigen Elektromaschine mithilfe von Gleichstrom bzw. zur Bereitstellung vom Gleichstrom mit Hilfe eines dreiphasigen Generators können dreiphasige Wechsel- bzw. Gleichrichter genutzt werden, die durch Halbleiterschalter gebildet werden. Ein übliches Vorgehen ist es hierbei, eine jeweilige Halbbrücke, also ein paar aus Halbleiterschaltern für eine jeweilige Phase, in einem gemeinsamen Kunststoffgehäuse anzuordnen, diese Gehäuse auf eine gemeinsame Basisplatte bzw. einen gemeinsamen Kühler anzuordnen und dort über eine gemeinsame Leiterplatte zu kontaktieren. An einem solchen Kunststoffgehäuse können bereits Vorsprünge zur Presspassung bzw. zur Ausrichtung der Leiterplatte und/oder Öffnungen für Schraubverbindungen vorgesehen sein, um ein Anbringen der Basisplatte bzw. des Kühlers und/oder der Leiterplatte zu erleichtern.
  • Statt der obig erläuterten Kunststoffgehäuse werden mittlerweile häufig vergossene Halbleitermodule bevorzugt, die beispielsweise durch Spritzpressen, auch Resin Transfer Molding genannt, hergestellt werden. Bei dieser Bauform können bessere Zyklenfestigkeiten, ein besserer Schutz gegen Umgebungseinflüsse und/oder ein besserer Vibrations- bzw. Schlagschutz und eine bessere Verwindungssteifigkeit erreicht werden. Üblicherweise weisen solche vergossenen Halbleitermodule abgesehen von ihren Kontakten keine speziellen Vorsprünge auf, die im Rahmen der Herstellung eines aus mehreren Halbleitermodulen zusammengesetzten Halbleiterbauteils ein Positionieren einer gemeinsamen Leiterplatte unterstützen. Dies erschwert einerseits die exakte Positionierung der gemeinsamen Leiterplatte und andererseits kann dies dazu führen, dass durch Verspannungen oder Vibrationen die Kontakte der einzelnen Halbleitermodule aufgrund einer Relativverschiebung zwischen Leiterplatte und Halbleitermodul stark belastet werden können.
  • Ein Ansatz zur Befestigung einer gemeinsamen Leiterplatte an mehreren Halbleitermodulen ist aus der Druckschrift US 2006/0067059 A1 bekannt. Dort wird vorgeschlagen, ein Durchloch an den einzelnen Halbleitermodulen vorzusehen, durch das eine Schraube geführt werden kann, um das jeweilige Halbleitermodul an einem gemeinsamen Kühlkörper zu befestigen. Zudem können im Rahmen des Vergusses des einzelnen Halbleitermoduls an den Ecken des Moduls Abstandshalter angeformt werden, an denen die Leiterplatte verschraubt werden kann. Insgesamt resultiert aus dem dort beschriebenen Vorgehen jedoch ein relativ aufwendiger Aufbau des Halbleiterbauteils, wodurch einerseits der Herstellungsaufwand und andererseits potenziell das Gewicht und der Bauraumverbrauch des Halbleitermoduls erhöht werden.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Halbleiterbauteil anzugeben, das vergossene Halbleitermodule nutzt und dennoch robust und einfach herzustellen ist.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Halbleiterbauteil der eingangs genannten Art gelöst, wobei in die Vergussmasse zusätzlich ein ein Gewinde ausbildendes Gewindebauteil eingegossen ist, wobei die Leiterplatte durch eine in dem Gewinde aufgenommene Schraube mit dem Halbleitermodul verschraubt ist.
  • Durch die erfindungsgemäße Nutzung eines zusätzlichen Gewindebauteils wird erreicht, dass sowohl die Position als auch die Orientierung der in diesem Gewinde aufgenommenen Schraube bereits bei der Herstellung des einzelnen Halbleitermoduls exakt festgelegt werden kann. Würde stattdessen das Gewinde erst beim Einschrauben der Schraube, beispielsweise direkt in die Vergussmasse, geschnitten, so könnte dies zur geringfügigen Abweichungen der Position bzw. Orientierung der Schraube führen. Dies kann zwar bis zu einem gewissen Grad dadurch kompensiert werden, dass eine Verschraubung der Leiterplatte an dem Halbleitermodul an mehreren Positionen erfolgt. Hierbei können jedoch einerseits dennoch Verspannungen der Leiterplatte bzw. Belastungen von zu der Leiterplatte geführten Kontakten des Halbleitermoduls auftreten und andererseits resultiert aus diesen mehrfachen Verschraubungen ein relativ großer Herstellungsaufwand und potentiell eine Gewichts- bzw. Bauraumerhöhung für das Halbleiterbauteil. Durch die erfindungsgemäße Nutzung des eingegossenen Gewindebauteils kann es jedoch ausreichen, genau ein Gewindebauteil und genau eine Schraube pro Halbleitermodul zu nutzen, um dieses mit der Leiterplatte zu verbinden. Hierbei kann das Gewinde in der Ebene der Leiterplatte insbesondere im Wesentlichen mittig bezüglich des Halbleitermoduls angeordnet sein.
  • Die Schraube kann insbesondere durch ein Durchloch der Leiterplatte geführt sein und in einem durch das Gewindebauteil bzw. durch das Gewindebauteil gemeinsam mit der Vergussmasse ausgebildeten Sackloch in dem Halbleitermodul aufgenommen sein.
  • Das Vergießen des einzelnen Halbleitermoduls kann durch Spritzpressen, auch Resin Transfer Molding genannt, erfolgen, jedoch beispielsweise auch durch Spritzguss oder Ähnliches. Insbesondere wird kein separates Gehäuse an einem Substrat bzw. einer Grundplatte verklebt, sondern das Halbleitermodul wird, insbesondere nach dem Bonden der einzelnen Komponenten, direkt vergossen. Die Vergussmasse kann das Halbleitermodul abgesehen von freiliegenden Kontaktflächen allseitig abschließen. Hierbei können die Kontaktflächen insbesondere nach außen geführte Kontakte sein. Zusätzlich kann optional an einer von der Leiterplatte abgewandten Seite des Halbleitermoduls eine Grundplatte des Halbleitermoduls freiliegen, die, wie später noch genau erläutert werden wird, unmittelbar mit einer Tragplatte bzw. einem Kühlkörper verbunden werden kann. Die Grundplatte kann Halbleiterkomponenten des Halbleitermoduls, z. B. Halbleiterchips, tragen. Vorzugsweise ist auf der Grundplatte ein Substrat befestigt, das die Halbleiterkomponenten trägt.
  • Das Halbleitermodul kann einen Vorsprung ausbilden, der aus dem von der Vergussmasse umfassten Gewindebauteil besteht. Hierdurch kann das Gewindebauteil einerseits von den elektrischen Bauteilen des Halbleitermoduls beabstandet werden, ohne dass die erforderliche Menge von Vergussmasse stark erhöht werden muss. Zudem kann der Vorsprung als Abstandshalter wirken, um einen Großteil des Halbleitermoduls von der Leiterplatte zu beabstanden. Insbesondere weist das Halbleitermodul genau einen diesen Vorsprünge auf, um das Halbleitermodul an genau einer Position mit der Leiterplatte zu verschrauben.
  • Das Halbleitermodul kann an einem Kühlkörper angeordnet sein, wobei der Vorsprung von einer von dem Kühlkörper abgewandten Seitenfläche des Halbleitermoduls abragt. Wie bereits obig erwähnt, kann der Kühlkörper insbesondere mit einer Grundplatte des Halbleitermoduls verbunden sein. Der Kühlkörper kann aus einem gut wärmeleitenden Material, beispielsweise aus Metall, gebildet sein und beispielsweise Kühlfinnen ausbilden und/oder eine fluidführende Ausnehmung zur Kühlung der Halbleitermodule aufweisen.
  • Der Vorsprung kann in einer Ebene parallel zu der oder einer Seitenfläche des Halbleitermoduls, von der er abragt, eine von einer Kreisform abweichende Form, insbesondere eine Ellipsenform, aufweisen. Wie später noch genauer erläutert werden wird, können die Halbleitermodule im Rahmen des Zusammenbaus über die Gewinde- bzw. Vorsprünge an einem Träger gehalten sein. Durch eine von einer Kreisform abweichende, also unrunde, Form des Vorsprungs und eine entsprechende gegengleich geformte Ausnehmung an einem Träger kann nicht nur eine definierte Position für das einzelne Halbleitermodul sondern auch eine definierte Orientierung festgelegt werden.
  • Somit kann mit geringem technischen Aufwand der Zusammenbau des Halbleitermoduls weiter erleichtert werden.
  • Wird eine Ellipsenform des Vorsprungs verwendet, kann insbesondere eine der Halbachsen wenigstens 10% oder wenigstens 30% oder wenigstens 50% länger als die andere Halbachse sein. Es können auch andere unrunde Formen, beispielsweise, insbesondere abgerundet, Mehreckformen oder Ähnliches verwendet werden. Prinzipiell kann eine abgerundete Form des Vorsprungs ein Entformen des Halbleitermoduls nach dem Verguss erleichtern.
  • Alternativ oder ergänzend zu der Nutzung eines unrunden Vorsprungs können mehrere Vorsprünge und/oder Ausnehmungen an dem Halbleitermodul vorgesehen sein, um im Rahmen des Zusammenbaus des Halbleiterbauteils eine definierte Orientierung des Halbleitermoduls bezüglich genutzter Werkzeuge zu erreichen.
  • Das Gewindebauteil kann vorzugsweise aus Metall bestehen. Hierdurch kann zuverlässig eine Verformung des Gewindes und somit eine Änderung der Position bzw. Lage der Schraube bezüglich des Halbleitermoduls im Rahmen des Zusammenbaus vermieden werden. Das erfindungsgemäße Halbleiterbauteil umfasst vorzugsweise mehrere der Halbleitermodule, die an einer gemeinsamen Leiterplatte angeschraubt sind. Durch die Verschraubung der einzelnen Halbleitermodule an der Leiterplatte wird erreicht, dass die Leiterplatte eine definierte Position bezüglich der einzelnen Halbleitermodule aufweist, wodurch eine Verspannung zwischen Kontakten der einzelnen Halbleitermodule und der Leiterplatte vermieden werden können. Zugleich können Vibrationen im Bereich der Kontakte der einzelnen Halbleitermodule durch die Verschraubung weitgehend unterdrückt bzw. zumindest weitgehend gedämpft werden, sodass insgesamt eine längere Lebenszeit dieser Kontakte und/oder der Leiterplatte und/oder von Komponenten derselben resultiert.
  • Das Halbleiterbauteil kann mehrere der Halbleitermodule umfassen, die an dem oder einem gemeinsamen Kühlkörper befestigt sind. Insbesondere können die mehreren Halbleitermodule an dem gemeinsamen Kühlkörper befestigt und zugleich über eine gemeinsame Leiterplatte kontaktiert sein. Die Nutzung eines gemeinsamen Kühlkörpers ermöglicht die Bereitstellung des Halbleiterbauteils als robuste Baueinheit und eine Kühlung der Halbleitermodule mit geringem technischen Aufwand. Insbesondere kann der Kühlkörper fluiddurchströmt sein, um eine beste Kühlung der Halbleitermodule zu erreichen.
  • Die Halbleitermodule können jeweils eine Grundplatte aufweisen, die mit dem gemeinsamen Kühlkörper stoffschlüssig verbunden ist. Die stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise durch Löten, Kleben, Schweißen oder Sintern hergestellt werden. Durch die stoffschlüssige Verbindung wird eine robuste Befestigung der Halbleitermodule an der bzw. den weiteren Komponenten erreicht. Zudem kann der Kühlkörper potenziell auch genutzt werden, um ein gemeinsames Referenzpotenzial für die Halbleitermodule bereitzustellen.
  • Das Halbleitermodul kann eine Halbbrücke sein und/oder das Halbleiterbauteil kann ein, insbesondere dreiphasiger, Brückenwechselrichter oder Brückengleichrichter sein. Brückenwechselrichter und Brückengleichrichter können bezüglich ihrer Leistungskomponenten, also insbesondere bezüglich der Halbleitermodule, baugleich sein. Sie unterscheiden sich primär bezüglich der Leistungstransportrichtung und somit bezüglich der Steuerung. Es kann hierbei möglich sein, dass eine Steuerung, die insbesondere durch auf der Leiterplatte angeordnete Bauteile realisiert sein kann, dazu eingerichtet ist, sowohl eine Wechselrichter- als auch eine Gleichrichterfunktionalität bereitzustellen.
  • Neben dem erfindungsgemäßen Halbleiterbauteil betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, das ein Halbleiterbauteil nach einem den vorangehenden Ansprüchen umfasst. Das Halbleiterbauteil kann insbesondere ein Wechselrichter für eine elektrische Maschine des Kraftfahrzeugs, insbesondere einen Antriebsmotor, sein. Das Halbleiterbauteil kann ergänzend oder alternativ auch dazu dienen, bei einem Generatorbetrieb der elektrischen Maschine einen Gleichstrom bereitzustellen, beispielsweise um ein Fahrzeugnetz zu speisen bzw. eine Batterie des Kraftfahrzeugs zu laden.
  • Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils, insbesondere eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauteils, umfassend die Schritte:
    • - Bereitstellen von wenigstens zwei jeweils durch eine Vergussmasse (7) vergossenen Halbleitermodulen (2), bei denen in die Vergussmasse (7) jeweils ein ein Gewinde ausbildendes Gewindebauteil (8) eingegossen ist,
    • - Verschrauben der Halbleitermodule (2) an einem Träger (16), indem eine jeweilige Schraube (9) durch eine Durchbrechung (17) des Trägers (16) in das jeweilige Gewinde eingeschraubt wird,
    • - Anbringen der Halbleitermodule (2) an einem Kühlkörper (12),
    • - Lösen der Verschraubung der Halbleitermodule (2) mit dem Träger (16), und
    • - Verschrauben der Halbleitermodule (2) mit einer Leiterplatte (3), indem eine jeweilige Schraube (9) durch eine Durchbrechung (10) der Leiterplatte (3) in das jeweilige Gewinde eingeschraubt wird.
  • Im Rahmen der Herstellung des Halbleiterbauteils werden die Halbleitermodule an dem Kühlkörper angebracht. Beispielsweise wird ein freiliegendes Substrat der Halbleitermodule bzw. eine Grundplatte, die das Substrat trägt, mit dem Kühlkörper verlötet oder auf andere Weise verbunden, beispielsweise durch Sintern, Kleben oder Schweißen. Es ist hierbei typischerweise vorteilhaft, die Leiterplatte erst nach dem Anbringen der Halbleitermodule an dem Kühlkörper an den Halbleitermodul anzubringen. Hierbei ist jedoch wesentlich, dass die einzelnen Halbleitermodule korrekt bezüglich dem Kühlkörper positioniert sind, sodass beispielsweise die Gewinde der einzelnen Halbleitermodule mit Durchbrechungen der Leiterplatte zur Durchführung der Schraube fluchten. Zudem sollen beispielsweise Durchlöcher der Leiterplatte, durch die Kontaktelemente des Halbleitermoduls geführt und dort beispielsweise verlötet werden, ebenfalls mit den entsprechenden Kontakten fluchten, sodass diese nicht verformt werden müssen bzw. nach der Herstellung nicht verspannt sind. Da die Halbleitermodule jedoch relativ großbauend sein können, wäre eine separate Platzierung der einzelnen Halbleitermodule und ein Halten an der korrekten Position während des Anbringens an dem Kühlkörper relativ aufwendig. Daher wird vorgeschlagen, einen Träger zu nutzen, an dem die Halbleitermodule vor dem Anbringen an dem Kühlkörper verschraubt werden, um ihre relative Position zueinander festzulegen. Somit kann die Herstellung des Halbleiterbauteils mit erheblich geringem technischen Aufwand durchgeführt werden.
  • Die Herstellung der Halbleitermodule kann als vorgelagerter Schritt erfolgen und nicht Teil des Verfahrens sein. Alternativ kann das erfindungsgemäße Verfahren jedoch derart weitergebildet werden, dass der Schritt des Bereitstellens der Halbleitermodule deren Herstellung umfasst.
  • Es kann ein Träger verwendet werden, der Ausnehmungen aufweist, die Vorsprünge der Halbleitermodule, die das jeweilige Gewindebauteil umfassen, bei dem Verschrauben der Halbleitermodule an dem Träger zumindest teilweise aufnehmen. Der jeweilige Vorsprung kann der obig erläuterte Vorsprung sein, der aus dem von der Vergussmasse umfassten Gewindebauteil besteht. Die Ausnehmungen können im Wesentlichen gegengleich zu zumindest einem Abschnitt des jeweiligen Vorsprungs ausgebildet sein, den sie aufnehmen sollen. Hierdurch kann die Festlegung der Position des jeweiligen Halbleitermoduls bezüglich des Trägers und somit die Festlegung der relativen Position der Halbleitermodule zueinander weiter verbessert werden. Werden zudem, wie obig erläutert, Vorsprünge mit einer von der Kreisform abweichenden Form, beispielsweise mit einer Ellipsenform, verwendet, können zudem die relativen Orientierungen der einzelnen Halbleitermodule zu dem Träger und somit die Orientierung der einzelnen Halbleitermodule zueinander mit hoher Genauigkeit festgelegt werden.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Träger verwendet werden, der von dem Träger abragende Abstandshalter aufweist, die sich jeweils nach dem Verschrauben der Halbleitermodule an dem Träger in einen jeweiligen zwischen zwei Halbleitermodulen liegenden Zwischenbereich erstrecken. Insbesondere können die Abstandshalter derart ausgebildet sein, dass sie die beiden benachbarten Halbleitermodule nach dem Verschrauben der Halbleitermodule an dem Träger kontaktieren. Die Abstandshalter können zusätzlich oder alternativ zu den obig erläuterten Ausnehmungen genutzt werden, um die relative Position und/oder Orientierung der Halbleitermodule bezüglich des Trägers und somit die relative Position und/oder Orientierung der Halbleitermodule zueinander mit höherer Genauigkeit festzulegen.
  • Weiterer Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den folgenden Ausführungsbeispielen sowie den zugehörigen Zeichnungen. Hierbei zeigen schematisch:
    • 1-2 Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Halbleiterbauteile,
    • 3 einen Zwischenschritt eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des in 2 gezeigten Halbleiterbauteils, und
    • 4 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
  • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Halbleiterbauteils, das ein Halbleitermodul 2 umfasst, das über einer Leiterplatte 3 mit Hilfe von Kontaktelementen 4 kontaktiert ist. Verschiedene, nur schematisch dargestellte Halbleiterkomponenten 5 sind in dem Halbleitermodul 2 auf einem gemeinsamen Substrat bzw. einer gemeinsamen Grundplatte 6 angeordnet und durch eine Vergussmasse 7 vergossen.
  • Wäre die Leiterplatte 3 ausschließlich über die Kontaktelemente 4 mit dem Halbleitermodul 2 verbunden, so würden bei Vibrationen der Leiterplatte 3 bzw. bei einer Verspannung der Leiterplatte 3 aufgrund von äußeren Kräften relativ große Kräfte auf die Kontaktelemente 4 wirken. Um dies zu vermeiden ist das Halbleitermodul 2 zusätzlich mit der Leiterplatte 3 verschraubt. Im Rahmen der Herstellung ist in die Vergussmasse des Halbleitermoduls 2 ein ein Gewinde ausbildendes Gewindebauteil 8 eingegossen, das insbesondere aus Metall gefertigt sein kann. Eine Schraube 9 ist durch eine Durchbrechung 10 der Leiterplatte 3 geführt und in dieses Gewinde eingeschraubt, um das Halbleitermodul 2 und die Leiterplatte 3 aneinander zu fixieren.
  • Um eine Beabstandung der Leiterplatte 3 bzw. des Gewindebauteils 8 von den Halbleiterkomponenten 5 zu ermöglichen, ohne große Mengen zusätzlicher Vergussmasse 7 zu benötigen, ist das Gewindebauteil 8 in einem Vorsprung 11 des Halbleitermoduls 2 angeordnet, der ausschließlich das Gewindebauteil 8 und Vergussmasse 7 umfasst.
  • Das Halbleitermodul 2 kann beispielsweise eine Halbbrücke implementieren, also insbesondere zwei Halbleiterschalter, die eine Phase wahlweise mit einem positiven und einem negativen Referenzpotenzial verbinden. Drei der Halbleitermodule 2 können genutzt werden, um einen Gleich- bzw. Wechselrichter zum Betrieb einer dreiphasigen elektrischen Maschine zu implementieren. Ein Beispiel hierfür ist in 2 dargestellt, wobei aus Übersichtlichkeitsgründen in 2 die Kontaktelemente 4 der einzelnen Halbleitermodule 2 nicht dargestellt sind. Komponenten mit gleicher Funktion werden weiterhin mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet wie in 1.
  • Das in 2 dargestellte Halbleiterbauteil 1 besteht aus drei Halbleitermodulen 2, die an einer gemeinsamen Leiterplatte 3 angeschraubt sind. Die Leiterplatte 3 kann insbesondere nicht gezeigte Komponenten umfassen, die zur Steuerung der verschiedene Halbleiterschalter der Halbbrücken, die durch die Halbleitermodule 2 implementiert werden, dienen. Die Verbindung der Halbleitermodule 2 mit der Leiterplatte 3 erfolgt wie bereits zur 1 erläutert wurde.
  • Die Halbleitermodule 2 sind zudem an einem gemeinsamen Kühlkörper 12 befestigt. Der Kühlkörper 12 kann beispielsweise gemeinsam mit einem weiteren Kühlkörperkomponent 13 einen Kühlkanal 14 ausbilden, der Kühlfluid führen kann. Alternativ könnte beispielsweise auch ein offener Kühlkörper 12 verwendet werden.
  • In den in 2 dargestellten Halbleitermodulen 2 ist die jeweilige Grundplatte 6 nicht vollständig vergossen, sondern eine von der Leiterplatte 3 abgewandte Seitenfläche der Grundplatte 6 liegt offen. Diese Grundplattenfläche kann über eine Lötschicht 15 mit dem Kühlkörper 12 verlötet werden, was noch mit Bezug auf 3 genau erläutert werden wird.
  • Bei der Herstellung des in 2 gezeigten Halbleiterbauteils ist es typischerweise vorteilhaft, zunächst die Halbleitermodule 2 mit dem Kühlkörper 12 zu verlöten, bevor die Leiterplatte 3 an den Halbleitermodulen 2 angebracht wird. Hierbei ist es jedoch wesentlich, dass die relativen Positionen und Orientierungen der Halbleitermodule 2 zueinander korrekt sind. Einerseits müssen die jeweiligen durch die Gewindebauteile 8 ausgebildeten Gewinde mit den jeweiligen Durchbrechungen 10 der Leiterplatte 3 fluchten. Andererseits sollten die Kontaktelemente 4 entsprechende Ausnehmungen der Leiterplatte 3 durchgreifen können, ohne hierbei verspannt zu werden. Hierdurch kann vermieden werden, dass beispielsweise verlötete Verbindungen zwischen den Kontaktelementen 4 und der Leiterplatte 3 durch eine entsprechende Verspannung belastet werden.
  • Eine Möglichkeit zur genauen Positionierung der Halbleitermodule 2 an dem Kühlkörper 12 wird im Folgenden mit Bezug auf 3 erläutert. Hierbei werden in einem vorbereitenden Schritt zunächst die Halbleitermodule 2 an einem Träger 16 angebracht. Der Träger 16 weist die Durchbrechungen 17 auf, durch die Schrauben 9 geführt werden können, die in die durch die Gewindebauteile 8 ausgebildeten Gewinde der einzelnen Halbleitermodule 2 geschraubt werden. Hierdurch wird die relative Position der Halbleitermodule 2 mit guter Genauigkeit festgelegt.
  • Um auch die relative Orientierung der Halbleitermodule 2 zueinander mit hoher Genauigkeit festzulegen, können insbesondere zwei Ansätze genutzt werden, die in 3 beide genutzt werden, jedoch auch separat nutzbar sind. Zum Einen weist der Träger 16 Ausnehmungen 19 auf, die gegengleich zu den Vorsprüngen 11 der Halbleitermodule 2 ausgebildet sind. Weisen die Vorsprünge 11 nun in einer Ebene parallel zu der Seitenfläche 20 des Halbleitermoduls 2, von der sie abragen, eine von einer Kreisform abweichende Form, beispielsweise eine Ellipsenform, auf, so wird hierdurch erreicht, dass die Halbleitermodule 2 durch den Formschluss zwischen Vorsprung 11 und Ausnehmung 19 gegenüber dem Träger 16 nicht drehbar sind und somit in einer festen Orientierung zum Träger 16 und somit auch in einer festen Orientierung zu den weiteren Halbleitermodulen 2 gelagert sind.
  • Ergänzend oder alternativ können an dem Träger 16 von dem Träger 16 abragende Abstandshalter 18 vorgesehen sein, die sich jeweils nach dem Verschrauben der Halbleitermodule 2 an dem Träger 16 in einen zwischen zwei Halbleitermodule 2 liegenden Zwischenbereich 21 erstrecken.
  • Die Anordnung aus dem Träger 16 und den mit dem Träger 16 verschraubten Halbleitermodulen 2 kann anschließend auf den Kühlkörper 12 aufgesetzt werden und die Grundplatten 6 der einzelnen Halleitermodule 2 können mit dem Kühlkörper 12 verlötet werden bzw. die Halbleitermodule 2 können auf andere Weise an dem Kühlkörper 12 befestigt werden. Es ist hierbei möglich, die Lötmittelschicht beispielsweise als Preform bereits vorangehend an der jeweiligen Grundplatte 6 bzw. am Kühlkörper 12 vorzusehen.
  • Nach der Befestigung der Halbleitermodule 2 an dem Kühlkörper 12 können die Schraube 9 gelöst werden und der Träger 16 von den Halbleitermodulen 2 abgehoben werden. Da die Halbleitermodule 2 nun mit genau definierten relativen Positionen bzw. Orientierungen auf dem Kühlkörper 12 befestigt sind, kann problemlos die Leiterplatte 3 auf die Halbleitermodule 2 aufgesetzt werden und, wie vorangehend erläutert, mit diesen verschraubt werden.
  • 4 zeigt beispielhaft ein Kraftfahrzeug 22, in dem eine Elektromaschine 23, insbesondere eine Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs 22, durch eine Batterie 24 oder eine andere Gleichstromquelle, beispielsweise durch ein Fahrzeugnetz, versorgt werden soll. Um die Gleichspannung der Batterie 24 bzw. des Fahrzeugnetzes in eine dreiphasige Wechselspannung zum Betrieb der Elektromaschine 23 umzusetzen, wird das in 2 dargestellte Halbleiterbauteil 1 als Wechselrichter genutzt. Das Halbleiterbauteil 1 kann ergänzend auch genutzt werden, um Wechselspannung bei einem Generatorbetrieb gleichzurichten, um z.B. die Batterie 24 zu laden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2006/0067059 A1 [0004]

Claims (13)

  1. Halbleiterbauteil, umfassend wenigstens ein durch eine Vergussmasse (7) vergossenes Halbleitermodul (2) und eine Leiterplatte (3), die das Halbleitermodul (2) kontaktiert, dadurch gekennzeichnet, dass in die Vergussmasse (7) zusätzlich ein ein Gewinde ausbildendes Gewindebauteil (8) eingegossen ist, wobei die Leiterplatte (3) durch eine in dem Gewinde aufgenommene Schraube (9) mit dem Halbleitermodul (2) verschraubt ist.
  2. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitermodul (2) einen Vorsprung (11) ausbildet, der aus dem von der Vergussmasse (7) umfassten Gewindebauteil (8) besteht.
  3. Halbleiterbauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitermodul (2) an einem Kühlkörper (12) angeordnet ist, wobei der Vorsprung (11) von einer von dem Kühlkörper (12) abgewandten Seitenfläche (20) des Halbleitermoduls (2) abragt.
  4. Halbleiterbauteil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (11) in einer Ebene parallel zu der oder einer Seitenfläche (20) des Halbleitermoduls (2), von der er abragt, eine von einer Kreisform abweichende Form, insbesondere eine Ellipsenform, aufweist.
  5. Halbleiterbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewindebauteil (8) aus Metall besteht.
  6. Halbleiterbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mehrere der Halbleitermodule (2) umfasst, die an einer gemeinsamen Leiterplatte (3) angeschraubt sind.
  7. Halbleiterbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mehrere der Halbleitermodule (2) umfasst, die an dem oder einem gemeinsamen Kühlkörper (12) befestigt sind.
  8. Halbleiterbauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleitermodule (2) jeweils eine Grundplatte (6) aufweisen, die mit dem gemeinsamen Kühlkörper (12) stoffschlüssig verbunden ist.
  9. Halbleiterbauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleitermodul (2) eine Halbbrücke ist und/oder dass das Halbleiterbauteil (1) ein, insbesondere dreiphasiger, Brückenwechselrichter oder Brückengleichrichter ist.
  10. Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Halbleiterbauteil (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche umfasst.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils (1), insbesondere eines Halbleiterbauteils (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend die Schritte: - Bereitstellen von wenigstens zwei jeweils durch eine Vergussmasse (7) vergossenen Halbleitermodulen (2), bei denen in die Vergussmasse (7) jeweils ein ein Gewinde ausbildendes Gewindebauteil (8) eingegossen ist, - Verschrauben der Halbleitermodule (2) an einem Träger (16), indem eine jeweilige Schraube (9) durch eine Durchbrechung (17) des Trägers (16) in das jeweilige Gewinde eingeschraubt wird, - Anbringen der Halbleitermodule (2) an einem Kühlkörper (12), - Lösen der Verschraubung der Halbleitermodule (2) mit dem Träger (16), und - Verschrauben der Halbleitermodule (2) mit einer Leiterplatte (3), indem eine jeweilige Schraube (9) durch eine Durchbrechung (10) der Leiterplatte (3) in das jeweilige Gewinde eingeschraubt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Träger (16) verwendet wird, der Ausnehmungen (19) aufweist, die Vorsprünge (11) der Halbleitermodule (2), die das jeweilige Gewindebauteil (8) umfassen, bei dem Verschrauben der Halbleitermodule (2) an dem Träger (16) zumindest teilweise aufnehmen.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Träger (16) verwendet wird, der von dem Träger abragende Abstandshalter (18) aufweist, die sich jeweils nach dem Verschrauben der Halbleitermodule (2) an dem Träger (16) in einen jeweiligen zwischen zwei der Halbleitermodule (2) liegenden Zwischenbereich (21) erstrecken.
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