DE102020121033A1

DE102020121033A1 - Leistungselektronische Schalteinrichtung, Leistungshalbleitermodul damit und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE102020121033A1
Application number: DE102020121033.7A
Authority: DE
Inventors: Markus Düsel; Michael Schatz; Alexander Wehner; Ingo Bogen; Jürgen Steger
Original assignee: Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Current assignee: Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Priority date: 2020-08-10
Filing date: 2020-08-10
Publication date: 2022-02-10
Also published as: US20220046798A1; US11800644B2; CN114078806A

Abstract

Vorgestellt wird ein Herstellungsverfahren und eine leistungselektronische Verbindungseinrichtung für ein Leistungshalbleitermodul, wobei die Verbindungseinrichtung ausgebildet ist als ein flexibler Folienstapel einer ersten und einer zweiten elektrisch leitfähigen Folie und einer dazwischen angeordneten elektrisch isolierenden Folie, wobei mindestens eine der elektrisch leitfähigen Folien in sich strukturiert ist und damit eine Mehrzahl von Folienleiterbahnen ausbildet, wobei eine erste dieser Folienleiterbahnen in einem ersten Abschnitt eine erste mittlere Dicke aufweist und in einem zweiten Abschnitt eine zweite mittlere Dicke aufweist, die mindestens 10%, vorzugsweise mindestens 20%, geringer ist als die erste mittlere Dicke.

Description

Die Erfindung beschreibt eine leistungselektronische Verbindungseinrichtung ausgebildet als ein flexibler Folienstapel einer ersten und einer zweiten elektrisch leitfähigen Folie und einer dazwischen angeordneten elektrisch isolierenden Folie, wobei mindestens eine der elektrisch leitfähigen Folien in sich strukturiert ist und damit eine Mehrzahl von Folienleiterbahnen ausbildet. Selbstverständlich kann der Folienstapel weitere alternierend angeordnete elektrisch isolierende und elektrisch leitfähige Folien aufweisen. Die Erfindung beschreibt weiterhin ein Leistungshalbleitermodul mit einer derartigen Verbindungseinrichtung wie auch ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Verbindungseinrichtung.
Die DE 10 2007 006 706 A1 offenbart eine Schaltungsanordnung mit einem Substrat, auf einer Hauptfläche dieses Substrats angeordneten Leiterbahnen, mindestens einem mit seiner ersten Hauptfläche auf einer ersten Leiterbahn angeordneten Halbleiterbauelement, einer elektrisch leitfähigen Verbindungseinrichtung zu mindestens einer Kontaktfläche der zweiten Hauptfläche des Halbleiterbauelements. Hierbei ist die Verbindung des Halbleiterbauelements mit der ersten Leiterbahn und / oder der Verbindungseinrichtung als Drucksinterverbindung ausgebildet und zwischen der Verbindungseinrichtung und einem zugeordneten Rand des Halbleiterbauelements ein Isolierstoff angeordnet.
In Kenntnis des genannten Standes der Technik, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die leistungselektronische Verbindungseinrichtung und ein Leistungshalbleitermodul hiermit weiterzubilden um die unterschiedlichen Anforderungen zur Stromtragfähigkeit und zur mechanischen Flexibilität besser zu erfüllen, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Verbindungseinrichtung anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine leistungselektronische Verbindungseinrichtung ausgebildet als ein flexibler Folienstapel einer ersten und einer zweiten elektrisch leitfähigen Folie und einer dazwischen angeordneten elektrisch isolierenden Folie, wobei mindestens eine der elektrisch leitfähigen Folien in sich strukturiert ist und damit eine Mehrzahl von Folienleiterbahnen ausbildet, wobei eine erste dieser Folienleiterbahnen in einem ersten Abschnitt eine erste mittlere Dicke aufweist und in einem zweiten Abschnitt eine zweite mittlere Dicke aufweist, die mindestens 10%, vorzugsweise mindestens 20%, geringer ist als die erste mittlere Dicke.
Eine mittlere Dicke wird hierbei immer orthogonal zur Stromflussrichtung bestimmt. In anderen Worten durchfließt ein Strom ein Flächenelement senkrecht zur Stromflussrichtung, dessen mittlere Höhe der mittleren Dicke des Abschnitts entspricht. Diese mittlere Höhe entspricht ebenfalls der Höhe eines virtuellen Flächenelements gleichen Flächeninhalts. Vorteilhafterweise weist die erste mittlere Dicke einen Wert zwischen 80µm und 250µm, bevorzugt zwischen 100µm und 150µm auf.
Es ist hierbei besonders bevorzugt, wenn die erste Folienleiterbahn dafür vorgesehen ist Lastströme einer leistungselektronischen Schalteinrichtung, insbesondere als Teil eines Leistungshalbleitermoduls, zu führen.
Es kann auch besonders vorteilhaft sein, wenn die erste Folienleiterbahn einen bogenförmigen Abschnitt aufweist und der erste Abschnitt Teil dieses bogenförmigen Abschnitts ist oder an einem Ende oder an beiden Enden über diesen bogenförmigen Abschnitt hinausragt.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die erste Folienleiterbahn eine mittlere Breite aufweist und der erste Abschnitt der ersten Folienleiterbahn eine erste minimale Abschnittsbreite aufweist, die mindestens 10%, vorzugweise mindestens 20%, geringer ist als die mittlere Breite.
Es kann ebenso vorteilhaft sein, wenn die erste Folienleiterbahn eine mittlere Breite aufweist und der zweite Abschnitt der ersten Folienleiterbahn eine zweite minimale Abschnittsbreite aufweist, die mindestens 10%, vorzugweise mindestens 20%, größer ist als die mittlere Breite.
Hierbei soll jeweils unter einer mittleren Breite die Breite eines virtuellen Rechtecks mit der Länge der Folienleiterbahn verstanden werden.
Es kann auch vorteilhaft sein, wenn eine der elektrisch isolierenden Folie abgewandte Oberfläche des ersten Abschnitts der ersten Folienleiterbahn eine plane oder eine reliefartige Oberfläche aufweist.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Leistungshalbleitermodul mit einer leistungselektronischen Verbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und mit einem Substrat, das eine Mehrzahl von voneinander elektrisch isolierten Leiterbahnen aufweist, mit einem auf einer ersten Leiterbahn angeordneten Leistungshalbleiterbauelement, das auf seiner dem Substrat abgewandten Seite eine Kontaktfläche aufweist, mit der eine Folienleiterbahn einer elektrisch leitfähigen Folie elektrisch leitend verbunden ist.
Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn die Verbindungseinrichtung des Leistungshalbleitermoduls einen bogenförmigen Verlauf aufweist, dieser im Randbereich des Leistungshalbleiterbauelements beginnt und sich von dort weg erstreckt.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer oben genannten leistungselektronischen Verbindungseinrichtung mit den Verfahrensschritten, die vorzugsweise in der Reihenfolge a-b-c oder b-a-c oder b-c-a ausgeführt werden:

a. Ausbilden einer stoffschlüssigen Verbindung, insbesondere einer Klebeverbindung, des Folienstapels aus einer ersten elektrisch leitfähigen, einer elektrisch isolierenden und einer zweiten elektrisch leitfähigen Folie;
b. Strukturierung mindestens einer der elektrisch leitfähigen Folien unter Ausbildung von einer Mehrzahl von Folienleiterbahnen;
c. Partielle Änderung der Dicke einer ersten Folienleiterbahn unter Ausbildung eines ersten Abschnitts mit einer erste mittlere Dicke und eines zweiten Abschnitts mit einer zweiten mittleren Dicke.

Hierbei ist es vorteilhaft, wenn eine erste mittlere Dicke des ersten Abschnitts erzeugt wird durch stoffschlüssiges Anordnen eines Metallformkörpers oder einer Metallfolie oder durch stoffschlüssiges Anordnen eines Metalls, insbesondere mittels galvanischen Abscheidens auf der freien Oberfläche des ersten Abschnitts. Ein einfaches Verfahren als Alternative zum galvanischen Abscheiden ist das Aufbringen einer Lotschicht. Dies eignet sich besonders für kleine Bereiche.
Es kann auch bevorzugt sein, wenn eine zweite mittlere Dicke des zweiten Abschnitts erzeugt wird mittels mechanischen, chemischen oder eines kombiniert mechanisch-chemischen Abdünnens dieses zweiten Abschnitts. Als mechanisches Verfahren sind Schleifen oder Fräsen besonders geeignet, als chemische Verfahren insbesondere Ätzen. Eine besonders vorteilhafte Methode des Abdünnens ist der Beschuss mit Partikeln, weil hier eine inhomogene, chaotisch strukturierte Oberfläche entsteht.
Grundsätzlich ist es bevorzugt, wenn die jeweilige Dicke der elektrisch leitfähigen Folie zwischen 10 µm und 500 µm, vorzugsweise zwischen 50 µm und 250 µm, beträgt und wenn die Dicke der elektrisch isolierenden Folie zwischen 2 µm und 200 µm, vorzugsweise zwischen 10 µm und 100 µm, beträgt.
Das erfindungsgemäße Verfahren und somit auch die entsprechend damit hergestellten leistungselektronischen Verbindungseinrichtungen weisen gegenüber dem Stand der Technik verschiedene Vorteile auf. Durch die gezielte Anpassung der Dicke, insbesondere an den zu führenden Laststrom in Verbindung mit der Breite der Leiterbahn, kann die Ausgestaltung einerseits bezüglich der Stromführung optimiert werden. Andererseits kann mechanischen Anforderungen, beispielhaft eine erhöhte Flexibilität im Bereich von Bögen, Rechnung getragen werden. Grundsätzlich ergibt sich eine größere Designfreiheit gegenüber dem Stand der Technik.
Selbstverständlich können, sofern dies nicht per se oder explizit ausgeschlossen ist, die im Singular genannten Merkmale, insbesondere die erste Folienleiterbahn, auch mehrfach in der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung vorhanden sein. Im Rahmen des Leistungshalbleitermoduls kann insbesondere das Leistungshalbleiterbauelement mehrfach und auch in unterschiedlicher Ausgestaltung vorhanden sein.
Es versteht sich, dass die verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung einzeln oder in beliebigen Kombinationen realisiert sein können, um Verbesserungen zu erreichen. Insbesondere sind die vorstehend und im Folgenden genannten und erläuterten Merkmale, gleichgültig ob sie im Rahmen der leistungselektronischen Verbindungseinrichtung, des Leistungshalbleitermoduls oder dem Verfahren beschrieben sind, nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Weitere Erläuterungen der Erfindung, vorteilhafte Einzelheiten und Merkmale, ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den 1 bis 7 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung, oder von jeweiligen Teilen hiervon. Hierbei soll unter einer erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung immer auch eine erfindungsgemäß hergestellte Verbindungseinrichtung verstanden werden.

1 zeigt eine Anordnung mit einer leistungselektronischen Schalteinrichtung mit einer leistungselektronischen Verbindungseinrichtung nach dem Stand der Technik in seitlicher Schnittansicht.
2 zeigt eine erste Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen leistungselektronischen Verbindungseinrichtung.
3 zeigt eine zweite Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen leistungselektronischen Verbindungseinrichtung.
4 und 5 zeigen Ausschnitte aus erfindungsgemäßen leistungselektronischen Verbindungseinrichtungen.
6 zeigt verschiedene Ansichten eines Teils einer dritten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung.
7 zeigt verschiedene Ansichten eines Teils einer vierten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung.

1 zeigt in schematischer Explosionsdarstellung und in seitlicher Ansicht eine leistungselektronische Schalteinrichtung 1 als Teil eines Leistungshalbleitermoduls nach dem Stand der Technik zur Anordnung auf einer Kühleinrichtung, hier ausgebildet als eine Flüssigkeitskühleinrichtung 14. Dargestellt ist ein grundsätzlich fachüblich ausgebildetes Substrat 2 mit einem Isolierstoffkörper 20 und hierauf angeordneten jeweils elektrisch voneinander isolierten Leiterbahnen 22,24, die unterschiedliche Potentiale, insbesondere Lastpotentiale, aber auch Hilfs-, insbesondere Steuer- und Messpotentiale, der Schalteinrichtung aufweisen. Konkret dargestellt sind hier drei Leiterbahnen 22,24 für Lastpotentiale, wie sie für eine Schalteinrichtung in Halbbrückentopologie typisch sind.
Auf einer ersten Leiterbahn 22 ist ein Leistungshalbleiterbauelement 5 angeordnet, das fachüblich als Einzelschalter, beispielhaft als MOS-FET, oder als IGBT mit antiparallel geschalteter Leistungsdiode, die hier dargestellt ist, ausgebildet sein kann. Die Leistungshalbleiterbauelemente 5, genauer deren erste Kontaktfläche der ersten Metallisierung, sind fachüblich, bevorzugt mittels einer Drucksinterverbindung 4, stoffschlüssig mit den ersten Leiterbahnen 22 elektrisch leitend verbunden.
Die internen Verbindungen der Schalteinrichtung 1 sind mittels einer Verbindungseinrichtung 3 aus einem Folienverbund ausgebildet als flexibler Folienstapel, der alternierend elektrisch leitfähige Folien 30, 34 und elektrisch isolierende Folien 32 aufweist. Hier weist der Folienverbund genau zwei leitfähige und eine dazwischen angeordnete isolierende Folie auf. Insbesondere die leitfähigen Folien 30, 34 der Verbindungseinrichtung 3 sind in sich strukturiert und bilden somit voneinander elektrisch isolierte Folienleiterbahnen aus. Diese Folienleiterbahnen verbinden insbesondere das jeweilige Leistungshalbleiterbauelement 5, genauer dessen zweite Kontaktfläche auf der dem Substrat 2 abgewandten Seite, mit einer zweiten Leiterbahn 24 des Substrats 2. Hier sind Kontaktabschnitte der Folienleiterbahnen mit den Kontaktflächen des Substrats 2 mittels einer Drucksinterverbindung 4 stoffschlüssig verbunden.
Zur externen elektrischen Anbindung weist die leistungselektronische Schalteinrichtung 1 Last- und Hilfsanschlusselemente auf. Ein Lastanschlusselement ist rein beispielhaft als Metallformkörper 10 ausgebildet, der mit einem Kontaktfuß mit einer zweiten Leiterbahn 24 des Substrats 2 stoffschlüssig, vorteilhafterweise ebenfalls mittels einer Drucksinterverbindung, verbunden ist. Ebenso fachüblich können Hilfsanschlusselemente als Kontaktfeder 12 ausgebildet sein. Grundsätzlich können auch Teile der Verbindungseinrichtung 3 selbst als Last- oder Hilfsanschlusselemente ausgebildet sein.
Die Druckeinrichtung 7 weist eine erste dem Substrat 2 zugewandte und eine zweite dem Substrat 2 abgewandte Hauptfläche auf und ist hier der Übersicht halber beabstandet von der Verbindungseinrichtung 3 dargestellt. Die Druckeinrichtung 7 besteht aus einem Druckkörper 72 und einer Mehrzahl, dargestellt sind zwei, von Druckelementen. Der Druckkörper 72 ist besonders starr ausgebildet, um auf ihn eingeleiteten Druck homogen auf die Druckelemente weitergeben zu können. Die Druckelemente sind in Ausnehmung des Druckkörpers, die als Vertiefung ausgehend von einer ersten Hauptfläche ausgebildet sind, angeordnet.
Die Anordnung weist weiterhin die Flüssigkeitskühleinrichtung 14 auf, deren Oberfläche mit einer wärmeleitenden Schicht 140 bedeckt ist, auf der die leistungselektronische Schalteinrichtung 1, genauer deren Substrat 2, angeordnet ist.
Alternativ kann der Isolierstoffkörper 20 des Substrats 2 als eine elektrisch isolierende Folie ausgebildet sein, die unmittelbar auf den Kühlkörper 14 laminiert ist. Auch in diesem Fall können die Leiterbahnen 22,24 als flächige Leitungselemente aus Kupfer oder Aluminium ausgebildet sein.
Die Anordnung weist weiterhin eine Druckeinleiteinrichtung 76 auf, die oberhalb der Verbindungseinrichtung angeordnet ist. Mittels dieser Druckeinleiteinrichtung, die sich, nicht dargestellt, gegen den Kühlkörper abstützt, wird Druck 70 auf den Druckkörper 72 eingeleitet. Dieser Druck wird jeweils als Teildruck 74 mittels der Druckelemente unmittelbar auf den Folienverbund übertragen. Der eingeleitete Druck drückt das gesamte Substrat 2 auf den Kühlkörper 14.
Erfindungsgemäße Leistungshalbleitermodule können selbstverständlich explizit nicht beschriebene Komponenten der oben beschriebenen Schalteinrichtung nach dem Stand der Technik aufweisen. Auch sind diese erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermodule geeignet und ausgebildet im Rahmen eines leistungselektronischen Systems auf einem Kühlkörper, insbesondere einem Flüssigkeitskühlkörper, angeordnet zu werden.
2 zeigt eine erste Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen leistungselektronischen Verbindungseinrichtung 3, sowie einen Ausschnitt eines ersten erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls. Dargestellt sind eine erste und eine zweite Leiterbahn 22,24 des Substrats 2 des Leistungshalbleitermoduls, wobei auf der ersten Leiterbahn 22, wie oben unter 1 beschrieben, ein Leistungshalbleiterbauelement 5 angeordnet und elektrisch leitend verbunden ist.
Die erfindungsgemäße Verbindungseinrichtung 3 weist eine erste dem Substrat 2 zugewandte elektrisch leitfähige Folie 30 auf, die in der oben beschriebenen Weise sowohl mit dem Leistungshalbleiterbauelement 5 wie auch mit der zweiten Leiterbahn 24 verbunden ist. In Normalenrichtung N des Substrats 2 folgt der ersten elektrisch leitfähige Folie 30 eine elektrisch isolierende und dann eine zweite elektrisch leitfähige Folie 32,34. Von dieser zweiten elektrisch leitfähigen Folie 34 ist eine erste Folienleiterbahn 340, die durch Strukturierung der Folie 34 entstanden ist. Hierbei werden insbesondere räumlich getrennte Folienleiterbahnen 340, vgl. auch 4, angeordnet auf der elektrisch isolierenden Folie 32 erzeugt. Ergänzend mittels Doppelpfeil ist die Stromflussrichtung innerhalb der ersten Folienleiterbahn 340 dargestellt.
Die Verbindungseinrichtung 3 weist in ihrem Verlauf vom Leistungshalbleiterbauelement 5 zur zweiten Leiterbahn 24 einen bogenförmigen Abschnitt 360 auf. In Stromflussrichtung betrachtet ist vollständig innerhalb dieses bogenförmigen Abschnitts 360 ein zweiter Abschnitt 344 der ersten Folienleiterbahn 340 angeordnet. An diese schließen sich zu beiden Seiten jeweils erste Abschnitte 342 an. Der zweite Abschnitt 344 weist hierbei eine zweite mittlere Dicke 844 auf, die 20% geringer ist als die erste mittlere Dicke 842 der ersten Abschnitte 342, vgl. auch 4.
3 zeigt eine zweite Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen leistungselektronischen Verbindungseinrichtung 3, sowie einen Ausschnitt eines zweiten erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls. Diese Ausgestaltungen entsprechen weitestgehend derjenigen gemäß 2, allerdings reicht hierbei der zweite Abschnitt 344 der ersten Folienleiterbahn 340, hier im Bereich des Leistungshalbleiterbauelements, über den bogenförmigen Abschnitt 360 hinaus.
4 und 5 zeigen in seitlicher Ansicht jeweils Ausschnitte aus erfindungsgemäßen leistungselektronischen Verbindungseinrichtungen 3 mit einer ersten, hier ohne Beschränkung der Allgemeinheit, nicht strukturierten elektrischen leitfähigen Folie 30, an die sich unmittelbar eine elektrisch isolierende Folie 32 und dann wiederum unmittelbar eine zweite elektrisch leitfähige Folie 34 anschließt. Diese zweite elektrisch leitfähige Folie 34 ist in sich strukturiert und bildet hier eine erste und eine zweite elektrisch vollständig voneinander isolierte Folienleiterbahnen 340,350 aus.
In 4 dargestellt ist ein Schnitt senkrecht zur Stromflussrichtung und entlang der Ebene A-A der Verbindungseinrichtung 3 gemäß 2. Die erste Folienleiterbahn 340 weist hier in ihrem zweiten Abschnitt 344 eine konstante zweite mittlere Dicke 844 auf. Gestrichelt dargestellt ist, quasi im Hintergrund bzw. in Blickrichtung auf die Zeichenebene dahinter angeordnet, der erste Abschnitt 342 der ersten Folienleiterbahn 340, der eine erste Dicke 842 aufweist, die auch gleich der Dicke der zweiten Folienleiterbahn 350 ist. Rein bespielhaft beträgt die Dicke der elektrisch leitfähigen Folien 30,34 ohne Aufdicken oder Abdünnen 150 µm, die der elektrisch isolierenden Folie 30 µm. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt somit die erste mittlere Dicke 150 µm, während die zweite mittlere Dicke 120 µm beträgt.
In 5 dargestellt ist ein Schnitt senkrecht zur Stromflussrichtung einer weiteren Verbindungseinrichtung 3. Die erste Folienleiterbahn 340 weist hier in ihrem zweiten Abschnitt 344 eine zweite mittlere Dicke 844 auf, die durch ein Wellenprofil ausgebildet ist. Gestrichelt dargestellt ist der erste Abschnitt 342 der ersten Folienleiterbahn 340, der eine erste Dicke aufweist, die auch gleich der Dicke der zweiten Folienleiterbahn 350 ist.
6 zeigt verschiedene Ansichten eines Teils einer dritten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung 3. Oben dargestellt ist eine Draufsicht auf eine erste Folienleiterbahn 340 mit einer Engstelle. Darunter dargestellt sind jeweils zwei Schnitte durch zwei Ebenen dieser ersten Folienleiterbahn 340.
Die erste Folienleiterbahn 340 weist in einem ersten Abschnitt 342 eine erste mittlere Dicke 842 auf, die durch stoffschlüssiges Anordnen einer Metallfolie 346 entlang des ersten Abschnitts 342, allerdings nicht über die gesamte Breite dieses ersten Abschnitts, erzeugt wurde.
Die erste Folienleiterbahn 340 weist weiterhin in einem zweiten Abschnitt 344 eine zweite mittlere Dicke 844 auf, die durch mechanisches Abdünnen mittels Fräsen, entlang des zweiten Abschnitts 344, allerdings nicht über die gesamte Breite dieses zweiten Abschnitts erzeugt wurde.
Weiterhin dargestellt ist die erste mittlere Breite 880 der ersten Folienleiterbahn 340 und auch die zweite minimale Abschnittsbreite 882 des zweiten Abschnitts 344, die hier 20% geringer ist als die mittlere Breite 880. Die größere erste mittlere Dicke 842 dieses ersten Abschnitts 342 kompensiert die geringere Breite 880, da grundsätzlich die Querschnittsfläche wesentlich ist für die Stromtragfähigkeit. Gleiches gilt natürlich auch im umgekehrten Fall für eine zweite minimale Abschnittsbreite 882 eines zweiten Abschnitts, die eine geringere zweite mittlere Dicke 844 kompensiert.
7 zeigt verschiedene Ansichten eines Teils, hier der ersten Folienleiterbahn 340 und ihrer Stromflussrichtung, gekennzeichnet mittels Doppelpfeil, einer vierten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung 3. Oben dargestellt ist wiederum eine Draufsicht, während unten eine seitliche Ansicht dargestellt ist.
Entlang der Stromflussrichtung ist hier die erste Folienleiterbahn 340 in einem zweiten Abschnitt 344 wellenartig abgedünnt, wobei die Abdünnung in der Mitte des zweiten Abschnitts am stärksten ausgeprägt ist. Diese Ausgestaltung des zweiten Abschnitts 344 ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn dieser in einem bogenförmigen Abschnitt der Verbindungseinrichtung, ggf. auch darüber hinaus, angeordnet werden soll.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007006706 A1 [0002]

Claims

Leistungselektronische Verbindungseinrichtung 3 ausgebildet als ein flexibler Folienstapel einer ersten und einer zweiten elektrisch leitfähigen Folie 30,34 und einer dazwischen angeordneten elektrisch isolierenden Folie 32, wobei mindestens eine der elektrisch leitfähigen Folien 34 in sich strukturiert ist und damit eine Mehrzahl von Folienleiterbahnen 340,350 ausbildet, wobei eine erste dieser Folienleiterbahnen 340 in einem ersten Abschnitt 342 eine erste mittlere Dicke 842 aufweist und in einem zweiten Abschnitt 344 eine zweite mittlere Dicke 844 aufweist, die mindestens 10%, vorzugsweise mindestens 20%, geringer ist als die erste mittlere Dicke 842.
Verbindungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Folienleiterbahn dafür vorgesehen ist Lastströme einer leistungselektronischen Schalteinrichtung, insbesondere als Teil eines Leistungshalbleitermoduls, zu führen.
Verbindungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Folienleiterbahn 340 einen bogenförmigen Abschnitt 360 aufweist und der erste Abschnitt Teil dieses bogenförmigen Abschnitts ist oder an einem Ende 362, 364 oder an beiden Enden 362, 364 über diesen bogenförmigen Abschnitt hinaus ragt.
Verbindungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Folienleiterbahn eine mittlere Breite 880 aufweist und der erste Abschnitt der ersten Folienleiterbahn eine erste minimale Abschnittsbreite 882 aufweist, die mindestens 10%, vorzugweise mindestens 20%, geringer ist als die mittlere Breite 880.
Verbindungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Folienleiterbahn eine mittlere Breite 880 aufweist und der zweite Abschnitt der ersten Folienleiterbahn eine zweite minimale Abschnittsbreite 882 aufweist, die mindestens 10%, vorzugweise mindestens 20%, größer ist als die mittlere Breite 880.
Verbindungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine der elektrisch isolierenden Folie abgewandte Oberfläche des ersten Abschnitts der ersten Folienleiterbahn eine plane oder eine reliefartige Oberfläche aufweist.
Verbindungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste mittlere Dicke einen Wert zwischen 80µm und 250µm, bevorzugt zwischen 100µm und 150µm, aufweist.
Leistungshalbleitermodul mit einer leistungselektronischen Verbindungseinrichtung 3 nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und mit einem Substrat 2, das eine Mehrzahl von voneinander elektrisch isolierten Leiterbahnen 22,24 aufweist, mit einem auf einer ersten Leiterbahn 22 angeordneten Leistungshalbleiterbauelement 5, das auf seiner dem Substrat 2 abgewandten Seite eine Kontaktfläche aufweist, mit der eine Folienleiterbahn einer elektrisch leitfähigen Folie elektrisch leitend verbunden ist.
Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 8 rückbezogen auf Anspruch 3, wobei der bogenförmige Abschnitt 360 im Randbereich des Leistungshalbleiterbauelements 5 beginnt und sich von dort weg erstreckt.
Verfahren zur Herstellung einer Verbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit folgenden Verfahrensschritten, die vorzugsweise in der Reihenfolge a-b-c oder b-a-c oder b-c-a ausgeführt werden: a) Ausbilden einer stoffschlüssigen Verbindung, insbesondere einer Klebeverbindung, des Folienstapels aus einer ersten elektrisch leitfähigen, einer elektrisch isolierenden und einer zweiten elektrisch leitfähigen Folie 30,32,34; b) Strukturierung mindestens einer der elektrisch leitfähigen Folien 30,34 unter Ausbildung von einer Mehrzahl von Folienleiterbahnen 340,350; c) Partielle Änderung der Dicke einer ersten Folienleiterbahn 340 unter Ausbildung eines ersten Abschnitts 342 mit einer erste mittlere Dicke 842 und eines zweiten Abschnitts 344 mit einer zweiten mittleren Dicke 844.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei eine erste mittlere Dicke 842 des ersten Abschnitts 342 erzeugt wird durch stoffschlüssiges Anordnen eines Metallformkörpers oder einer Metallfolie 346 oder durch stoffschlüssiges Anordnen eines Metalls, insbesondere mittels galvanischen Abscheidens auf der freien Oberfläche des ersten Abschnitts 342.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei eine zweite mittlere Dicke 844 des zweiten Abschnitts erzeugt wird mittels mechanischen, chemischen oder eines kombiniert mechanisch-chemischen Abdünnens dieses zweiten Abschnitts.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die durch Abdünnen erzeugte Oberflächenkontur plan oder chaotisch oder im Wesentlichen quer zur Stromflussrichtung ausgerichtet ist.