DE102020215812A1 - Leistungsmodul - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Leistungsmodul. Das Leistungsmodul weist einen Schaltungsträger und eine Wärmesenke auf. Der Schaltungsträger ist mit der Wärmesenke wärmeleitfähig verbunden. Das Leistungsmodul weist auch einen mit dem Schaltungsträger, oder mit einem mit dem Schaltungsträger stoffschlüssig verbundenen Bauteil mindestens mittelbar verbundenen Bond-Draht auf. Erfindungsgemäß weist die Wärmesenke wenigstens ein an die Wärmesenke angeformtes Stützelement auf. Das Stützelement ist ausgebildet und angeordnet, gegen den Schaltungsträger abzustützen, wobei der Schaltungsträger im Bereich der Bond-Verbindung unterstützungsfrei mit der Wärmesenke wärmeleitfähig verbunden ist.
Description
- Stand der Technik
- Die Erfindung betrifft ein Leistungsmodul. Das Leistungsmodul weist einen Schaltungsträger und eine Wärmesenke auf. Der Schaltungsträger ist mit der Wärmesenke wärmeleitfähig verbunden. Das Leistungsmodul weist auch einen mit dem Schaltungsträger, oder mit einem mit dem Schaltungsträger stoffschlüssig verbundenen Bauteil mindestens mittelbar verbundenen Bond-Draht auf.
- Aus der
DE 10 2018 200 105 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer stoffschlüssigen Laser-Bond-Verbindung bekannt, wobei bei dem Verfahren das Bond-Element mit einem Kontaktelement unter Einwirkung eines Lasers gefügt und unmittelbar miteinander verbunden wird. - Offenbarung der Erfindung
- Erfindungsgemäß weist die Wärmesenke der eingangs genannten Art wenigstens ein an die Wärmesenke angeformtes Stützelement auf. Das Stützelement ist ausgebildet und angeordnet, gegen den Schaltungsträger abzustützen, wobei der Schaltungsträger im Bereich der Bond-Verbindung, insbesondere unterstützungsfrei mit der Wärmesenke wärmeleitfähig verbunden ist. Vorteilhaft kann so von der Bond-Verbindung effizient Verlustwärme abgeführt werden. Weiter vorteilhaft kann das Leistungsmodul im Bereich der Bond-Verbindung eine gute elektrische Isolierung zwischen dem Schaltungsträger und der Wärmesenke aufweisen. Vorteilhaft kann die elektrische Isolation durch eine Isolierschicht, insbesondere eine TIM-Schicht, gebildet sein. Weiter vorteilhaft kann so eine Schichtdicke der elektrischen Isolierschicht durch die Stützelemente, welche gegen den Schaltungsträger abstützen, vorbestimmt sein.
- Das Stützelement ist bevorzugt durch einen Stützdom oder einen Stützsteg gebildet. Weiter bevorzugt ist das Stützelement an die Wärmesenke angeformt. Die Wärmesenke und/oder das Stützelement sind beispielsweise aus Aluminium oder Kupfer gebildet.
- In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Bond-Draht mit dem Schaltungsträger oder dem Bauteil laserverschweißt. Vorteilhaft kann so eine Bond-Verbindung zwischen dem Bond-Draht und dem Schaltungsträger oder dem Bauteil, insbesondere einer Stromschiene, mit einer nur geringen Auflagekraft erzeugt werden. Der Schaltungsträger braucht so vorteilhaft im Bereich der Bond-Verbindung nicht unterstützt sein.
- In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schaltungsträger im Bereich des Stützelements gegen das Stützelement elektrisch isolierend ausgebildet. Bevorzugt stützt das Stützelement gegen eine elektrisch isolierende Schicht, insbesondere faserverstärkte Epoxidharzschicht des Schaltungsträgers ab. Vorteilhaft kann so ein großer elektrischer Isolationswiderstand zwischen der Wärmesenke und dem Schaltungsträger ausgebildet sein.
- In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Schaltungsträger im Bereich des Stützelements eine elektrisch isolierende Harz-Verbundschicht auf, welche gegen das Stützelement abstützt. Die Harz-Verbundschicht ist beispielsweise durch eine Prepreg-Schicht gebildet. Bevorzugt ist die Harz-Verbundschicht faserverstärkt, insbesondere glasfaserverstärkt. Vorteilhaft kann der Schaltungsträger so in dem Flächenbereich, der gegen das Stützelement stützt, besonders bruchfest ausgebildet sein.
- In einer bevorzugten Ausführungsform des Leistungsmoduls ist das Bauteil ein elektrisch leitfähiges Metallelement zur Stromführung, insbesondere eine Stromschiene. Das Metallelement ist bevorzugt durch ein Blechstück, insbesondere Kupferblechstück, gebildet. Vorteilhaft kann der Schaltungsträger, insbesondere eine Leiterplatte, so eine große Stromtragfähigkeit im Bereich des Metallelements aufweisen.
- Vorteilhaft kann das Metallelement eine Busbar bilden, welche ein Stromversorgungspotential zum Stromversorgen des Leistungsmoduls bildet. Bevorzugt bildet das Leistungsmodul eine Halbleiterschalter-Halbbrücke.
- In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Schaltungsträger im Bereich des Bauelements wenigstens eine thermisch leitfähige Via-Verbindung auf, welche den Schaltungsträger wenigstens teilweise oder vollständig entlang seiner Dickenerstreckung durchsetzt. Die Via-Verbindung ist ausgebildet, von dem Bauelement erzeugte Wärme, insbesondere Verlustwärme, durch den Schaltungsträger zu der Wärmesenke durchzuleiten. Vorteilhaft kann der Schaltungsträger so im Bereich des Bauelements, und so auch im Bereich der Bond-Verbindung besonders gut thermisch leitfähig ausgebildet sein. Vorteilhaft kann so auch eine beim Laserschweißen erzeugte Verlustwärme über die Via-Verbindung zum Kühlkörper geleitet werden.
- In einer bevorzugten Ausführungsform des Leistungsmoduls ist der Schaltungsträger mittels einer elektrisch isolierenden wärmeleitfähigen Schicht, insbesondere wenigstens eines Wärmeleitmittels, mit der Wärmesenke wärmeleitfähig verbunden. Die wärmeleitfähige Schicht erstreckt sich bevorzugt zwischen dem Schaltungsträger und der Wärmesenke. Vorteilhaft kann das Leistungsmodul, insbesondere der Schaltungsträger, so eine große Durchschlagfestigkeit zur Wärmesenke hin aufweisen.
- Das Wärmeleitmittel ist bevorzugt ein Gel, durch eine insbesondere silikonhaltige Wärmeleitpaste, einen Wärmeleitklebstoff, ein Wärmeleitpad, insbesondere Thermal-Flow-Pad, oder ein Underfillmaterial, insbesondere niedrigviskoses Epoxidharz gebildet. Das Wärmeleitmittel weist bevorzugt wenigstens einen wärmeleitfähigen Füllstoff, beispielsweise Keramikpartikel auf. Die Keramikpartikel sind beispielsweise durch Oxidpartikel, insbesondere Aluminiumoxidpartikel, durch Boridpartikel, oder durch Carbidpartikel gebildet.
- Die wärmeleitfähige Schicht weist bevorzugt wenigstens eine oder mehrere aufeinanderliegende Einzelschichten auf. Vorteilhaft können so verschiedene Eigenschaften der Einzelschichten in einer kompakten wärmeleitfähigen Schicht enthalten sein.
- In einer bevorzugten Ausführungsform ist die wärmeleitfähige Schicht durch - wenigstens eine Lackschicht gebildet. Beispielsweise kann die wärmeleitfähige Schicht durch einen Schichtverbund gebildet sein, welcher aus wenigstens zwei wärmeleitfähigen Schichten gebildet ist. Die Lackschicht ist bevorzugt mit dem Schaltungsträger verbunden, und auf einer von einer Bestückungsseite des Schaltungsträgers abgewandten, und zur Wärmesenke zugewandten Seite des Schaltungsträgers aufgebracht. Vorteilhaft kann so eine Durchschlagfestigkeit des Schaltungsträgers zu der Wärmesenke hin - zusätzlich oder unabhängig von dem bereits erwähnten Wärmeleitmittel - vergrößert sein.
- In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die wärmeleitfähige Schicht eine insbesondere partikelgefüllte Wärmeleitpaste. Die Matrix der Wärmeleitpaste ist beispielsweise durch ein Silikongel gebildet. Die Partikel sind beispielsweise durch Keramikpartikel, insbesondere Aluminiumoxidpartikel, gebildet. Vorteilhaft kann der Schaltungsträger so gut wärmeleitfähig an die Wärmesenke angebunden sein. Vorteilhaft kann die gute Anbindung an die Wärmesenke im Bereich der Bond-Schweißverbindung sowohl beim Betrieb des Leistungsmoduls, bei dem im Bereich der Busbar eine große Verlustwärme erzeugt werden kann wirken, als auch beim Laserverschweißen selbst, bei dem die beim Laserschweißen erzeugte Verlustwärme ebenfalls über die wärmeleitfähige Via-Verbindung, und weiter über die wärmeleitfähige Schicht bis hin zur Wärmesenke gelangen kann, um dort abgeführt zu werden. Vorteilhaft kann so ein fertig bestückter Schaltungsträger, welcher beispielsweise mittels oberflächenverlöteten elektronischen Bauelementen verbunden ist, in einem letzten Arbeitsschritt mittels Bond-Bändern nach außen hin elektrisch verbunden werden.
- In einer bevorzugten Ausführungsform des Leistungsmoduls weist der Schaltungsträger im Bereich des Stützlagers zur Wärmesenke hin eine kleinere Wärmeleitfähigkeit auf, als im Bereich der Bond-Verbindung. Weiter bevorzugt weist der Schaltungsträger im Bereich des Stützlagers eine größere elektrische Durchschlagfestigkeit auf, als im Bereich der Bond-Verbindung. Vorteilhaft kann so eine gute Wärmeleitfähigkeit von der Bond-Verbindung durch den Schaltungsträger hindurch erzielt werden. Weiter vorteilhaft kann eine hinreichend gute Durchschlagfestigkeit im Bereich der Bond-Verbindung durch die elektrisch isolierende und wärmeleitfähige Schicht gebildet sein.
- Die Erfindung betrifft auch einen Inverter mit wenigstens einer Halbleiterschalter-Halbbrücke, wobei der Inverter wenigstens ein Leistungsmodul aufweist. Das Leistungsmodul weist wenigstens eine Halbleiterschalter-Halbbrücke auf, deren Halbleiterschalter, insbesondere gebildet durch wenigstens einen High-Side-Halbleiterschalter und wenigstens einen Low-Side-Halbleiterschalter, mit dem Schaltungsträger stoffschlüssig verbunden, insbesondere lötverbunden oder sinterverbunden sind.
- Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum elektrischen Verbinden eines Bond-Drahtes mit einem Schaltungsträger. Bei dem Verfahren wird der Schaltungsträger auf eine Wärmesenke aufgelegt. Weiter wird bei dem Verfahren der Schaltungsträger auf die Wärmesenke derart aufgelegt, dass wenigstens ein elektrisch isolierter Flächenbereich des Schaltungsträgers auf einem - insbesondere an die Wärmesenke angeformten - Stützlager aufliegt. Weiter wird bei dem Verfahren in einem Bereich des Schaltungsträgers, der sich von der Wärmesenke beabstandet und in der ebenen Erstreckung des Schaltungsträgers zu dem Stützlager benachbart erstreckt, ein Bond-Draht mittels Laserstrahlen auf den Schaltungsträger, oder auf ein mit dem Schaltungsträger verbundenes Bauteil gebondet. Vorteilhaft kann so die beim Bonden erzeugte Verlustwärme über den Bereich des Schaltungsträgers, der sich über der Wärmesenke neben dem Stützlager erstreckt, abgeführt werden.
- Bevorzugt ist bei dem Verfahren das Stützlager zu dem Schaltungsträger hin elektrisch isoliert. Weiter bevorzugt ist bei dem Verfahren eine Wärmeleitfähigkeit des Schaltungsträgers im Bereich der Bond-Verbindung zu der Wärmesenke hin größer ausgebildet, als im Bereich des Stützlagers.
- Die Erfindung wird nun im Folgenden anhand von Figuren und weiteren Ausführungsbeispielen beschrieben. Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten ergeben sich aus einer Kombination der in den Figuren und in den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Merkmale.
-
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Leistungsmodul, bei dem ein Schaltungsträger mit einer Wärmesenke wärmeleitfähig verbunden ist, wobei Stützelemente zum Stützen des Schaltungsträgers auf der Wärmesenke einen Flächenbereich des Schaltungsträgers stützen, auf oder über dem keine Bondverbindung angeordnet ist. -
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Leistungsmodul 1. Das Leistungsmodul 1 weist einen Schaltungsträger 2, in diesem Ausführungsbeispiel eine Leiterplatte, auf. Das Leistungsmodul 1 umfasst auch eine Wärmesenke 3, in diesem Ausführungsbeispiel ein Aluminium-Kühlkörper. Der Schaltungsträger 2 weist in diesem Ausführungsbeispiel wenigstens eine elektrisch isolierende Schicht 4, und zwei elektrisch leitfähige Schichten 5 und 6 auf. Die elektrisch leitfähigen Schichten 5 und 6 sind auf einer Seite des Schaltungsträgers 2 angeordnet, welche zum Bestücken mit Bauelementen ausgebildet ist. Eine zu der zum Bestücken mit Bauelementen entgegengesetzte Seite des Schaltungsträgers ist zum Kontaktieren der Wärmesenke 3 ausgebildet. - Mit der elektrisch leitfähigen Schicht 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Stromschiene 8 elektrisch leitfähig, insbesondere mittels eines Lotmittels, stoffschlüssig verbunden. Der Schaltungsträger 2 weist im Bereich der Stromschiene 8 wärmeleitfähige Via-Verbindungen auf, welche von der elektrisch leitfähigen Schicht 5 durch den Schaltungsträger 2 entlang seiner Dickenerstreckung 34 hindurchgeführt sind, und dort mit einer wärmeleitfähigen und/oder elektrisch leitfähigen Schicht 12 wärmeleitfähig verbunden. Die wärmeleitfähige Schicht 12 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Wärmespreizschicht und ist ausgebildet, die von den Via-Verbindungen 9 geleitete Verlustwärme zu empfangen, und zur Wärmesenke 3 abzugeben.
- Der Schaltungsträger 2 ist mit der Wärmesenke 3 mittels eines Wärmeleitmittels 15 wärmeleitfähig verbunden. Das Wärmeleitmittel 15 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Wärmeleitpaste, insbesondere eine partikelgefüllte Wärmeleitpaste. Das Wärmeleitmittel 15 bildet in diesem Ausführungsbeispiel ein TIM-Material. Zusätzlich zu der durch das Wärmeleitmittel 15 gebildeten wärmeleitfähigen Schicht, ist der Schaltungsträger 2 von dem Kühlkörper, gebildet durch die Wärmesenke 3, durchschlagfest elektrisch isoliert. Dazu weist der Schaltungsträger 2 eine die Wärmespreizschicht 12 überdeckende, elektrisch isolierende Lackschicht 14 auf, welche zur Wärmesenke 3 hinweist. Die Lackschicht 14 steht mit dem Wärmeleitmittel 15 berührend in wärmeleitfähigem Kontakt. Von der Stromschiene 8 erzeugte Verlustwärme kann so über die elektrisch leitfähige Schicht 5, insbesondere eine Kupfer-Leiterbahn, und weiter über die Via-Verbindung 9, beispielsweise gebildet durch galvanisch erzeugte Kupferfüllungen in dem Schaltungsträger 2, bis hin zu der Wärmespreizschicht 12 gelangen, und von dort weiter durch die wärmeleitfähige und elektrisch isolierende Lackschicht 12 und über das Wärmeleitmittel 15 an die Wärmesenke 3 geleitet werden.
- Der Schaltungsträger 2 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel auch einen mit der elektrisch leitfähigen Schicht 6 elektrisch und wärmeleitfähig verbundenen Leistungshalbleiter 7, insbesondere Halbleiterschalter, der ein Bauteil bildet, das mit dem Schaltungsträger stoffschlüssig verbunden ist. Der Leistungshalbleiter 7 ist beispielsweise durch einen Feldeffekttransistor gebildet, insbesondere einen gehäuselosen Feldeffekttransistor, auch Bare-Die genannt. Der Leistungshalbleiter 7 ist mit seinem Schaltstreckenanschluss, welcher von dem Schaltungsträger 2 abweist, insbesondere einem Source-Anschluss, mit einem elektrisch leitfähigen Verbindungselement 23 verbunden. Das Verbindungselement 23 ist beispielsweise durch ein Blechstück, insbesondere ein Stanzgitter oder ein Lead-Frame, gebildet. Das Verbindungselement 23 ist ausgebildet, mit einem Bond-Draht, in diesem Ausführungsbeispiel mit dem Bond-Draht 24, beispielsweise ein Bond-Band, bondverbunden zu werden.
- Die Stromschiene 8 ist ausgebildet, mittels eines Bond-Drahtes 25 mittels Laserschweißen stoffschlüssig bondverbunden zu werden. Dargestellt ist ein Laser 33, insbesondere ein Kohlendioxidlaser oder ein YAG-Laser (YAG = Yttrium-Aluminium-Granat), welcher ausgebildet ist, Laserstrahlen 26 zum Bondverschweißen des Bond-Drahtes 25 mit der Stromschiene 8 zu erzeugen, und diese auf den Bond-Draht 25, insbesondere einen Endabschnitt des Bond-Drahtes 25, auszusenden. Der Bond-Draht 25 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch ein Bond-Band gebildet. Mittels der Laserstrahlen 26 ist - wie in
1 gezeigt - eine Bond-Schweiß-Verbindung 27 erzeugt, welche den Endabschnitt des Bond-Drahtes 25 mit der Stromschiene 8 stoffschlüssig verbindet. - Der Bond-Draht 25 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einem zur Schweißverbindung 27 entgegengesetzten Endabschnitt mittels einer Laserschweißverbindung 29 mit einer äußerem Stromschiene 31, insbesondere einer Busbar, verbunden. Die äußere Stromschiene 31 ist ausgebildet, dem Leistungsmodul 1 elektrische Energie zuzuführen.
- Der Leistungshalbleiter 7 ist in diesem Ausführungsbeispiel mittels einer Bond-Schweiß-Verbindung 28, mit der der Bond-Draht 24, insbesondere ein Bond-Band, mit dem Leistungshalbleiter 7 elektrisch verbunden ist, mit einer äußeren Stromschiene 32 bondverbunden. Der Bond-Draht 24 ist dazu mit einem weiteren Endabschnitt mittels einer Laserschweißverbindung 30 mit der äußeren Stromschiene 32 verbunden. Anders als in
1 dargestellt kann der Bonddraht anstelle der äußeren Stromschiene 32 mit einer - in1 nicht dargestellten - Stromschiene des Schaltungsträgers 2 verbunden sein. - Die äußeren Stromschienen 31 und 32 können jeweils Bestandteil des Leistungsmoduls 1 sein.
- Die Wärmesenke 3 weist in diesem Ausführungsbeispiel vier Stützelemente, nämlich ein Stützelement 16, ein Stützelement 17, ein Stützelement 18 und ein Stützelement 19 auf, welche jeweils an die Wärmesenke 3 angeformt sind. Die Stützelemente 16, 17, 18 und 19 erstrecken sich jeweils zu dem Schaltungsträger 2 hin, und sind ausgebildet, gegen den Schaltungsträger 2 zu stützen. Die Stützelemente durchragen dabei die wärmeleitfähige Schicht, gebildet durch das Wärmeleitmittel 15. Zwischen den Stützelementen 16, 17, 18 und 19 ist somit ein Hohlraum gebildet, welcher durch das Wärmeleitmittel 15 gefüllt ist. Die Stützelemente 16 sind in diesem Ausführungsbeispiel durch einen Dom, oder einen Steg gebildet.
- Die elektrisch leitfähige Schicht 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel mittels wärmeleitfähigen Via-Verbindungen, von denen eine Via-Verbindung 10 beispielhaft bezeichnet ist, mit einer Wärmespreizschicht 11 des Schaltungsträgers 2 wärmeleitfähig verbunden. Die Wärmespreizschicht 11, in diesem Ausführungsbeispiel gebildet durch eine Kupferschicht, weist zur Wärmesenke 3 hin und ist mit dem Schaltungsträger 2, insbesondere der elektrisch isolierenden Schicht 4 und den Via-Verbindungen wärmeleitfähig verbunden. Von dem Leistungshalbleiter 7 erzeugte Verlustwärme kann so über die elektrisch leitfähige Schicht 6, und die Via-Verbindungen, insbesondere die Via-Verbindung 10, an die Wärmespreizschicht 11 geleitet werden, und so rückseitig an die Wärmesenke 3 abgegeben werden. Die Wärmespreizschicht 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel mittels einer Lackschicht 13 bedeckt, sodass die Leiterplatte 2, insbesondere die Wärmespreizschicht 11, zu dem Kühlkörper 3 hin durchschlagfest elektrisch isoliert ist.
- Die Stützelemente 16 und 17 umgreifen in diesem Ausführungsbeispiel die Wärmespreizschicht 11, und stützen gegen die elektrisch isolierende Schicht 4 des Schaltungsträgers 2. Der Schaltungsträger 2 ist somit in einem Bereich 22 der Via-Verbindungen 10 mit der Wärmesenke 3, insbesondere mittels des Wärmeleitmittels 15 - unterstützungsfrei wärmeleitfähig verbunden. Die Stützwirkung der Stützelemente 16 und 17, welche den Bereich, insbesondere Flächenbereich des Schaltungsträgers 22 umgreifen, reicht aus, um einen geringfügigen Andruck beim Laserbondverbinden des Bond-Drahtes 24 mit dem Leistungshalbleiter 7 zu stützen, ohne dass der Schaltungsträger 2 dabei Schaden nehmen kann, insbesondere zerbrechen kann.
- Das Stützelement 16 stützt in einem - insbesondere elektrisch isolierend ausgebildeten - Flächenbereich 21 gegen den Schaltungsträger 2, und das Stützelement 17 stützt in einem - insbesondere elektrisch isolierend ausgebildeten - Flächenbereich 20 gegen den Schaltungsträger 2. Die Flächenbereiche 20 und 21 schließen dabei - in einer ebenen Erstreckung 35 des Schaltungsträgers 2 - den Flächenbereich 22, in dem die Via-Verbindungen 10 angeordnet sind, zwischeneinander ein.
- Die Stützelemente 18 und 19 unterstützen den Schaltungsträger 2 derart, dass die Via-Verbindungen 9, und die Wärmespreizschicht 12, und in diesem Ausführungsbeispiel auch die Lackschicht 12 - zwischen den Stützelementen 18 und 19 eingeschlossen und von diesen umspannt ist.
- Der Schaltungsträger 2 ist somit auf einem Flächenbereich, der sich zwischen den Stützelementen erstreckt, mit der Wärmesenke 3 unterstützungsfrei wärmeleitfähig verbunden. Vorteilhaft kann so ein kompakt ausgebildetes, und mit einer guten Wärmeleitfähigkeit ausgebildetes Leistungsmodul 1 gebildet sein.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102018200105 A1 [0002]
Claims (11)
- Leistungsmodul (1) mit einem Schaltungsträger (2) und einer Wärmesenke (3), wobei der Schaltungsträger (2) mit der Wärmesenke (3) wärmeleitfähig verbunden ist und mit dem Schaltungsträger (2) oder mit einem mit dem Schaltungsträger (2) stoffschlüssig verbundenen Bauteil (7, 8) wenigstens ein Bonddraht (24, 25) mindestens mittelbar verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmesenke (3) wenigstens ein an die Wärmesenke (3) angeformtes Stützelement (16, 17, 18, 19) aufweist, welches ausgebildet und angeordnet ist, gegen den Schaltungsträger (2) abzustützen und der Schaltungsträger (2) im Bereich der Bondverbindung (27, 28) unterstützungsfrei mit der Wärmesenke (3) wärmeleitfähig verbunden ist.
- Leistungsmodul (1) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Bonddraht (24, 25) mit dem Schaltungsträger (2) oder dem Bauteil (7, 8) laserverschweißt ist. - Leistungsmodul nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (2) im Bereich des Stützelements (16, 17, 18, 19) gegen das Stützelement (16, 17, 18, 19) elektrisch isolierend ausgebildet ist. - Leistungsmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (2) im Bereich des Stützelements (16, 17, 18, 19) eine elektrisch isolierende Harzverbundschicht (4) aufweist, welche gegen das Stützelement (16, 17, 18, 19) abstützt.
- Leistungsmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (8) ein elektrisch leitfähiges Metallelement (8) zur Stromführung, insbesondere eine Stromschiene ist.
- Leistungsmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (2) im Bereich des Bauelements (7, 8) wenigstens eine thermisch leitfähige Via-Verbindung (9, 10) aufweist, welche den Schaltungsträger (2) wenigstens teilweise entlang seiner Dickenerstreckung (34) durchsetzt und ausgebildet ist, von dem Bauelement (7, 8) erzeugte Wärme, insbesondere Verlustwärme, durch den Schaltungsträger (2) zu der Wärmesenke (3) durchzuleiten.
- Leistungsmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (2) mittels wenigstens einer elektrisch isolierenden wärmeleitfähigen Schicht (13, 14, 15) mit der Wärmesenke (3) wärmeleitfähig verbunden ist, welche sich zwischen dem Schaltungsträger (2) und der Wärmesenke (3) erstreckt.
- Leistungsmodul nach
Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine wärmeleitfähige Schicht durch eine Lackschicht (13, 14) gebildet ist. - Leistungsmodul (1) nach
Anspruch 7 oder8 , dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeleitfähige Schicht (15) eine partikelgefüllte Wärmeleitpaste aufweist. - Leistungsmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungsträger (2) im Bereich des Stützlagers zur Wärmesenke (3) hin eine kleinere Wärmeleitfähigkeit aufweist als im Bereich der Bondverbindung (27, 28).
- Verfahren zum elektrischen Verbinden eines Bonddrahtes (24, 25) mit einem Schaltungsträger (2), wobei der Schaltungsträger (2) auf eine Wärmesenke (3) aufgelegt wird, und dabei wenigstens ein elektrisch isolierter Flächenbereich (20, 21) des Schaltungsträgers (2) auf einem - insbesondere an die Wärmesenke angeformten - Stützlager (16, 17, 18, 19) aufliegt, und in einem Bereich (22) des Schaltungsträgers (2) der sich von der Wärmesenke (3) beabstandet und in der ebenen Erstreckung (35) des Schaltungsträgers (2) zu dem Stützlager (16, 17, 18, 19) benachbart erstreckt, ein Bonddraht (24, 25) mittels Laserstrahlen (26) auf den Schaltungsträger (2) oder ein mit dem Schaltungsträger (2) verbundenes Bauteil (7, 8) gebondet wird.
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2020
- 2020-12-14 DE DE102020215812.6A patent/DE102020215812A1/de active Pending
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