DE102021110609A1 - Power semiconductor module and method for producing a power semiconductor module - Google Patents

Power semiconductor module and method for producing a power semiconductor module Download PDF

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temperature sensor
connection
semiconductor module
metal layer
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Matthias Hager
Stefan Oehling
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Semikron Elektronik GmbH and Co KG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Leistungshalbleitermodul ein Leistungshalbleitermodul mit einem Substrat, das eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht und eine auf der Isolationsschicht angeordnete zu Leiterbahnen strukturierte Metallschicht aufweist, mit auf der Metallschicht angeordneten und mit der Metallschicht elektrisch leitend verbundenen Leistungshalbleiterbauelementen, mit einem Gehäuseelement, und mit einer Temperaturmesseinrichtung, die einen Temperatursensor mit einem elektrischen ersten und zweiten Temperatursensoranschluss und ein mit der Metallschicht und mit dem Temperatursensor thermisch leitend verbundenes, von der Metallschicht weg verlaufendes, thermisch leitendes, erstes Flachwärmeleiterelement und ein mit dem ersten Temperatursensoranschluss elektrisch leitend verbundenes erstes Anschlusselement und ein mit dem zweiten Temperatursensoranschluss elektrisch leitend verbundenes zweites Anschlusselement aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls.The invention relates to a power semiconductor module, a power semiconductor module with a substrate, which has an electrically non-conductive insulation layer and a metal layer arranged on the insulation layer structured to form conductor tracks, with power semiconductor components arranged on the metal layer and electrically conductively connected to the metal layer, with a housing element, and with a Temperature measuring device, which has a temperature sensor with an electrical first and second temperature sensor connection and a thermally conductive first flat heat-conducting element which is thermally conductively connected to the metal layer and to the temperature sensor and runs away from the metal layer, and a first connection element which is electrically conductively connected to the first temperature sensor connection and a the second temperature sensor connection has an electrically conductively connected second connection element. Furthermore, the invention relates to methods for producing a power semiconductor module.

Description

Die Erfindung betrifft ein Leistungshalbleitermodul und ein Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls.The invention relates to a power semiconductor module and a method for producing a power semiconductor module.

Beim Betrieb eines Leistungshalbleiterschalters fallen elektrische Verluste in Form von Wärme an, die zu einer Erwärmung des Leistungshalbleiterschalters führen. Überschreitet im Betrieb des Leistungshalbleiterschalters die Temperatur des Leistungshalbleiterschalters einen zulässigen Grenzwert, z.B. infolge einer dynamischen oder stationären Überlastung, kann dies zu Fehlfunktionen und im Extremfall zur Zerstörung des Leistungshalbleiterschalters führen.During the operation of a power semiconductor switch, electrical losses occur in the form of heat, which lead to the power semiconductor switch heating up. If the temperature of the power semiconductor switch exceeds a permissible limit value during operation, e.g. as a result of a dynamic or stationary overload, this can lead to malfunctions and, in extreme cases, to the destruction of the power semiconductor switch.

Um dies zu verhindern ist es aus der DE 10 2012 205 209 A1 bekannt auf einem Substrat eines Leistungshalbleitermoduls einen Temperatursensor anzuordnen und die Substrattemperatur des Substrats zu messen, an das die Leistungshalbleiterschalter ihre elektrischen Verluste abgeben und das sich infolge erwärmt. Anhand der Substrattemperatur wird die Temperatur eines der Leistungshalbleiterschalter ermittelt.To prevent this, it is from the DE 10 2012 205 209 A1 known to arrange a temperature sensor on a substrate of a power semiconductor module and to measure the substrate temperature of the substrate to which the power semiconductor switches deliver their electrical losses and which heats up as a result. The temperature of one of the power semiconductor switches is determined on the basis of the substrate temperature.

Die Substrattemperatur bzw. die Temperatur des Leistungshalbleiterschalters kann somit überwacht werden.The substrate temperature or the temperature of the power semiconductor switch can thus be monitored.

Ein techniküblicher Temperatursensor, wie z.B. ein NTC-Widerstand oder ein PTC-Wiederstand, wird hierzu techniküblich mit dem Substrat, z.B. mittels einer Löt- oder Sinterverbindung, stoffschlüssig verbunden und weist einen elektrischen ersten und einen elektrischen zweiten Temperatursensoranschluss auf, die mittels Bonddrähten mit einem jeweiligen zugeordneten Anschlusselement des Leistungshalbleitermoduls elektrisch leitend verbunden werden. Über die Anschlusselemente wird eine z.B. auf einer Leiterplatte angeordnete Auswerteschaltung an das Leistungshalbleitermodul, genauer ausgedrückt an die Temperatursensoranschlüsse des Leistungshalbleitermoduls, elektrisch leitend verbunden. Insbesondere bedingt durch die unterschiedlichen Verbindungstechniken (Löt- / Sinterverbindung und Bonddrahtverbindung) ist die Herstellung eines solchen mit einem Temperatursensor versehenen Leistungshalbleitermoduls aufwendig.A conventional temperature sensor, such as an NTC resistor or a PTC resistor, is connected to the substrate, e.g. by means of a soldered or sintered connection, and has an electrical first and an electrical second temperature sensor connection, which are connected by means of bonding wires to a respective associated connection element of the power semiconductor module are electrically conductively connected. An evaluation circuit arranged on a printed circuit board, for example, is electrically conductively connected to the power semiconductor module, more precisely to the temperature sensor connections of the power semiconductor module, via the connection elements. Due in particular to the different connection techniques (soldering/sintering connection and bonding wire connection), the production of such a power semiconductor module provided with a temperature sensor is complex.

Es ist Aufgabe der Erfindung ein rationell herstellbares Leistungshalbleitermodul, das einen Temperatursensor aufweist, zu schaffen.It is the object of the invention to create a power semiconductor module that can be produced efficiently and has a temperature sensor.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Leistungshalbleitermodul mit einem Substrat, das eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht und eine auf der Isolationsschicht angeordnete zu Leiterbahnen strukturierte Metallschicht aufweist, mit auf der Metallschicht angeordneten und mit der Metallschicht elektrisch leitend verbundenen Leistungshalbleiterbauelementen, mit einem Gehäuseelement, und mit einer Temperaturmesseinrichtung, die einen Temperatursensor mit einem elektrischen ersten und zweiten Temperatursensoranschluss und ein mit der Metallschicht und mit dem Temperatursensor thermisch leitend verbundenes, von der Metallschicht weg verlaufendes, thermisch leitendes, erstes Flachwärmeleiterelement und ein mit dem ersten Temperatursensoranschluss elektrisch leitend verbundenes erstes Anschlusselement und ein mit dem zweiten Temperatursensoranschluss elektrisch leitend verbundenes zweites Anschlusselement aufweist.This object is achieved by a power semiconductor module with a substrate, which has an electrically non-conductive insulation layer and a metal layer arranged on the insulation layer structured to form conductor tracks, with power semiconductor components arranged on the metal layer and electrically conductively connected to the metal layer, with a housing element, and with a Temperature measuring device, which has a temperature sensor with an electrical first and second temperature sensor connection and a thermally conductive first flat heat-conducting element which is thermally conductively connected to the metal layer and to the temperature sensor and runs away from the metal layer, and a first connection element which is electrically conductively connected to the first temperature sensor connection and a the second temperature sensor connection has an electrically conductively connected second connection element.

Es erweist sich als vorteilhaft, wenn ein Abschnitt des jeweiligen Anschlusselements über eine dem Substrat abgewandte Seite des Gehäuseelements hinausragt. Hierdurch kann das jeweilige Anschlusselement rationell mit einem jeweiligen elektrischen Anschluss einer Auswerteeinrichtung zur Auswertung des Signals von dem Temperatursensor elektrisch leitend kontaktiert werden.It proves to be advantageous if a section of the respective connection element protrudes beyond a side of the housing element that faces away from the substrate. As a result, the respective connection element can be efficiently contacted in an electrically conductive manner with a respective electrical connection of an evaluation device for evaluating the signal from the temperature sensor.

Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Temperaturmesseinrichtung ein mit der Metallschicht und mit dem Temperatursensor thermisch leitend verbundenes, von der Metallschicht weg verlaufendes, thermisch leitendes, zweites Flachwärmeleiterelement aufweist, wobei das erste Flachwärmeleiterelement mit dem ersten Temperatursensoranschluss thermisch leitend verbunden ist und das zweite Flachwärmeleiterelement mit dem zweiten Temperatursensoranschluss thermisch leitend verbunden ist. Hierdurch wird eine besonders gute thermische Anbindung des Temperatursensors an das Substrat erzielt.Furthermore, it has proven to be advantageous if the temperature measuring device has a thermally conductive, second flat heat conductor element which is thermally conductively connected to the metal layer and to the temperature sensor and runs away from the metal layer, the first flat heat conductor element being thermally conductively connected to the first temperature sensor connection and the second Flat heat conductor element is thermally conductively connected to the second temperature sensor terminal. This achieves a particularly good thermal connection of the temperature sensor to the substrate.

Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn das jeweilige Flachwärmeleiterelement mit der Metallschicht thermisch leitend verbunden ist, indem das jeweilige Flachwärmeleiterelement mit der Metallschicht stoffschlüssig, insbesondere mittels einer Schweiß-, Löt-, oder Sinterverbindung, elektrisch leitend kontaktiert ist. Hierdurch wird eine besonders gute thermische Anbindung des Temperatursensors an das Substrat erzielt.It also proves to be advantageous if the respective flat heat-conducting element is thermally conductively connected to the metal layer in that the respective flat heat-conducting element is electrically conductively contacted with the metal layer, in particular by means of a welded, soldered or sintered connection. This achieves a particularly good thermal connection of the temperature sensor to the substrate.

Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Gehäuseelement das Substrat lateral umläuft. Hierdurch sind die Leistungshalbleiterbauelemente gegen Verschmutzung geschützt.Furthermore, it proves to be advantageous if the housing element runs laterally around the substrate. As a result, the power semiconductor components are protected against contamination.

Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das erste Flachwärmeleiterelement mit dem ersten Anschlusselement einstückig ausgebildet ist und/oder falls das zweite Flachwärmeleiterelement vorhanden ist, erweist es sich als vorteilhaft, wenn das zweite Flachwärmeleiterelement mit dem zweiten Anschlusselement einstückig ausgebildet ist. Hierdurch ist die Temperaturmesseinrichtung rationell herstellbar und mechanisch besonders stabil ausgebildet.Furthermore, it proves to be advantageous if the first flat heat conductor element is formed in one piece with the first connection element and/or if the second flat heat conductor element is present, it proves advantageous if the second flat heat conductor element is connected to the second Connecting element is formed in one piece. As a result, the temperature measuring device can be produced efficiently and is mechanically particularly stable.

Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Temperaturmesseinrichtung von einem Kunststoffelement derartig ummantelt und mit dem Kunststoffelement stoffschlüssig verbunden ist, dass ein Teil des jeweiligen Flachwärmeleiterelements und ein Teil des jeweiligen Anschlusselements aus dem Kunststoffelement herausragen. Durch das Kunststoffelement ist die Temperaturmesseinrichtung vor mechanischen Einwirkungen und Schmutzpartikel geschützt.Furthermore, it proves to be advantageous if the temperature measuring device is encased by a plastic element and is materially connected to the plastic element in such a way that a part of the respective flat heat conductor element and a part of the respective connection element protrude from the plastic element. The plastic element protects the temperature measuring device from mechanical influences and dirt particles.

In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Temperaturmesseinrichtung mit dem Kunststoffelement stoffschlüssig verbunden ist, indem die Temperaturmesseinrichtung mit dem Kunststoffelement spritztechnisch stoffschlüssig verbunden ist, insbesondere in das Kunststoffelement eingespritzt ist. Hierdurch ist die Temperaturmesseinrichtung besonders zuverlässig mit dem Kunststoffelement verbunden.In this context, it proves to be advantageous if the temperature measuring device is integrally connected to the plastic element by the temperature measuring device being integrally connected to the plastic element by injection molding, in particular being injected into the plastic element. As a result, the temperature measuring device is connected to the plastic element in a particularly reliable manner.

Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Gehäuseelement eine Aufnahme zum Verbinden des Kunststoffelements mit dem Gehäuseelement aufweist, wobei zumindest ein Teil des Kunststoffelements in der Aufnahme angeordnet ist, wobei die Aufnahme und das Kunststoffelement derartig zueinander korrespondierende Formen aufweisen, dass das Kunststoffelement in mindestens zwei Raumrichtungen mit der Aufnahme formschlüssig verbunden ist. Hierdurch sind das Kunststoffelement und somit die Temperaturmesseinrichtung auf einfache Art und Weise mechanisch stabil mit dem Gehäuseelement verbunden. Falls das Gehäuseelement mehrere entlang des Gehäuseelements angerordnete Aufnahmen aufweist, kann die Temperaturmesseinrichtung an unterschiedliche Orten mit dem Gehäuseelement verbunden werden und somit an unterschiedlichen Orten des Substrats dessen Temperatur messen.Furthermore, it has proven to be advantageous if the housing element has a receptacle for connecting the plastic element to the housing element, with at least a part of the plastic element being arranged in the receptacle, with the receptacle and the plastic element having shapes that correspond to one another in such a way that the plastic element is in at least is positively connected in two spatial directions with the recording. As a result, the plastic element and thus the temperature measuring device are connected to the housing element in a mechanically stable manner in a simple manner. If the housing element has a plurality of receptacles arranged along the housing element, the temperature measuring device can be connected to the housing element at different locations and thus measure its temperature at different locations on the substrate.

Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Kunststoffelement mit dem Gehäuseelement stoffschlüssig verbunden ist. Hierdurch ist das Kunststoffelement mit dem Gehäuseelement zuverlässig verbunden.Furthermore, it proves to be advantageous if the plastic element is materially connected to the housing element. As a result, the plastic element is reliably connected to the housing element.

In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Gehäuseelement aus einem Kunststoff ausgebildet ist, und das Kunststoffelement stoffschlüssig mit dem Gehäuseelement verbunden ist, indem das Kunststoffelement mit dem Gehäuseelement spritztechnisch stoffschlüssig verbunden ist, insbesondere in das Gehäuseelement eingespritzt ist. Hierdurch ist das Kunststoffelement mit dem Gehäuseelement besonders zuverlässig verbunden.In this context, it proves to be advantageous if the housing element is made of a plastic and the plastic element is integrally connected to the housing element by the plastic element being integrally connected to the housing element by injection molding, in particular being injected into the housing element. As a result, the plastic element is connected to the housing element in a particularly reliable manner.

Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Temperaturmesseinrichtung von dem Gehäuseelement derartig ummantelt und mit dem Gehäuseelement stoffschlüssig verbunden ist, dass ein Teil des jeweiligen Flachwärmeleiterelements und ein Teil des jeweiligen Anschlusselements aus dem Gehäuseelement herausragen. Hierdurch ist das Leistungshalbleitermodul besonders einfach ausgebildet, da das Kunststoffelement entfällt.It also proves to be advantageous if the temperature measuring device is encased by the housing element and is materially connected to the housing element in such a way that a part of the respective flat heat conductor element and a part of the respective connection element protrude from the housing element. As a result, the power semiconductor module is of particularly simple design, since the plastic element is omitted.

In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Temperaturmesseinrichtung mit dem Gehäuseelement stoffschlüssig verbunden ist, indem die Temperaturmesseinrichtung mit dem Gehäuseelement spritztechnisch stoffschlüssig verbunden ist, insbesondere in das Gehäuseelement eingespritzt ist. Hierdurch ist die Temperaturmesseinrichtung mit dem Gehäuseelement besonders zuverlässig verbunden.In this context, it proves to be advantageous if the temperature measuring device is integrally connected to the housing element by the temperature measuring device being integrally connected to the housing element by injection molding, in particular being injected into the housing element. As a result, the temperature measuring device is connected to the housing element in a particularly reliable manner.

Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das jeweilige Flachwärmeleiterelement als Metallblech, insbesondere mit einer Dicke von bevorzugt 250 µm bis 2000 µm, insbesondere von bevorzugt 500 µm bis 1500 µm,ausgebildet ist. Hierdurch weist das jeweilige Flachwärmeleiterelement eine gute Wärmeleitfähigkeit auf.Furthermore, it proves to be advantageous if the respective flat thermal conductor element is designed as a metal sheet, in particular with a thickness of preferably 250 μm to 2000 μm, in particular preferably 500 μm to 1500 μm. As a result, the respective flat thermal conductor element has good thermal conductivity.

Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls, wobei das Gehäuseelement eine Aufnahme zum Verbinden des Kunststoffelements mit dem Gehäuseelement aufweist, wobei zumindest ein Teil des Kunststoffelements in der Aufnahme angeordnet ist, wobei die Aufnahme und das Kunststoffelement derartig zueinander korrespondierende Formen aufweisen, dass das Kunststoffelement in mindestens zwei Raumrichtungen mit der Aufnahme formschlüssig verbunden ist, mit folgenden Verfahrensschritten, wobei Verfahrensschritt d) vor Verfahrensschritt e) oder Verfahrensschritt e) vor Verfahrensschritt d) ausgeführt wird:

  1. a) Bereitstellen eines Substrats, das eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht und eine auf der Isolationsschicht angeordnete zu Leiterbahnen strukturierte Metallschicht aufweist und von auf der Metallschicht angeordneten und mit der Metallschicht elektrisch leitend verbundenen Leistungshalbleiterbauelementen,
  2. b) Bereitstellen einer Temperaturmesseinrichtung, die einen Temperatursensor mit einem elektrischen ersten und zweiten Temperatursensoranschluss und ein mit dem Temperatursensor thermisch leitend verbundenes, thermisch leitendes, erstes Flachwärmeleiterelement und ein mit dem ersten Temperatursensoranschluss elektrisch leitend verbundenes erstes Anschlusselement und ein mit dem zweiten Temperatursensoranschluss elektrisch leitend verbundenes zweites Anschlusselement aufweist, wobei die Temperaturmesseinrichtung von einem Kunststoffelement derartig ummantelt und mit dem Kunststoffelement stoffschlüssig verbunden ist, dass ein Teil des ersten Flachwärmeleiterelements und ein Teil des jeweiligen Anschlusselements aus dem Kunststoffelement herausragen,
  3. c) Bereitstellen eines Gehäuseelements, das eine Aufnahme zum Verbinden des Kunststoffelements mit dem Gehäuseelement aufweist, wobei die Aufnahme und das Kunststoffelement derartig zueinander korrespondierende Formen aufweisen, dass das Kunststoffelement in mindestens zwei Raumrichtungen mit der Aufnahme formschlüssig verbindbar ist,
  4. d) Anordnen von zumindest eines Teils des Kunststoffelements in der Aufnahme und damit einhergehend formschlüssiges Verbinden des Kunststoffelements in mindestens zwei Raumrichtungen mit der Aufnahme,
  5. e) Thermisch leitfähiges Verbinden des ersten Flachwärmeleiterelements mit der Metallschicht.
Furthermore, this object is achieved by a method for producing a power semiconductor module according to the invention, the housing element having a receptacle for connecting the plastic element to the housing element, at least part of the plastic element being arranged in the receptacle, the receptacle and the plastic element having such mutually corresponding shapes have that the plastic element is positively connected to the receptacle in at least two spatial directions, with the following method steps, method step d) being carried out before method step e) or method step e) before method step d):
  1. a) providing a substrate which has an electrically non-conductive insulation layer and a metal layer arranged on the insulation layer structured to form conductor tracks and power semiconductor components arranged on the metal layer and electrically conductively connected to the metal layer,
  2. b) providing a temperature measuring device, which has a temperature sensor with an electrical first and second temperature sensor connection and a thermally conductive, first flat heat-conducting element connected to the temperature sensor in a thermally conductive manner and with the first temperature sensor connection electrically conductively connected first connection element and a second connection element electrically conductively connected to the second temperature sensor connection, wherein the temperature measuring device is encased by a plastic element and is materially connected to the plastic element in such a way that a part of the first flat heat conductor element and a part of the respective connection element protrude from the plastic element ,
  3. c) providing a housing element that has a receptacle for connecting the plastic element to the housing element, the receptacle and the plastic element having shapes that correspond to one another in such a way that the plastic element can be positively connected to the receptacle in at least two spatial directions,
  4. d) arranging at least a part of the plastic element in the receptacle and associated positive connection of the plastic element in at least two spatial directions with the receptacle,
  5. e) Thermally conductive connection of the first flat thermal conductor element to the metal layer.

Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls, wobei das Kunststoffelement mit dem Gehäuseelement stoffschlüssig verbunden ist, mit folgenden Verfahrensschritten:

  1. a) Bereitstellen eines Substrats, das eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht und eine auf der Isolationsschicht angeordnete zu Leiterbahnen strukturierte Metallschicht aufweist und von auf der Metallschicht angeordneten und mit der Metallschicht elektrisch leitend verbundenen Leistungshalbleiterbauelementen,
  2. b) Bereitstellen einer Temperaturmesseinrichtung, die einen Temperatursensor mit einem elektrischen ersten und zweiten Temperatursensoranschluss und ein mit dem Temperatursensor thermisch leitend verbundenes, thermisch leitendes, erstes Flachwärmeleiterelement und ein mit dem ersten Temperatursensoranschluss elektrisch leitend verbundenes erstes Anschlusselement und ein mit dem zweiten Temperatursensoranschluss elektrisch leitend verbundenes zweites Anschlusselement aufweist, wobei die Temperaturmesseinrichtung von einem Kunststoffelement derartig ummantelt und mit dem Kunststoffelement stoffschlüssig verbunden ist, dass ein Teil des ersten Flachwärmeleiterelements und ein Teil des jeweiligen Anschlusselements aus dem Kunststoffelement herausragen, wobei das Kunststoffelement mit einem Gehäuseelement des Leistungshalbleitermoduls stoffschlüssig verbunden ist,
  3. c) Thermisch leitfähiges Verbinden des ersten Flachwärmeleiterelements mit der Metallschicht.
Furthermore, this object is achieved by a method for producing a power semiconductor module according to the invention, wherein the plastic element is materially connected to the housing element, with the following method steps:
  1. a) providing a substrate which has an electrically non-conductive insulation layer and a metal layer arranged on the insulation layer structured to form conductor tracks and power semiconductor components arranged on the metal layer and electrically conductively connected to the metal layer,
  2. b) providing a temperature measuring device, which has a temperature sensor with an electrical first and second temperature sensor connection and a thermally conductive, first flat heat conductor element that is thermally conductively connected to the temperature sensor and a first connection element that is electrically conductively connected to the first temperature sensor connection and a first connection element that is electrically conductively connected to the second temperature sensor connection has a second connection element, wherein the temperature measuring device is encased by a plastic element and is bonded to the plastic element in such a way that a part of the first flat heat conductor element and a part of the respective connection element protrude from the plastic element, the plastic element being bonded to a housing element of the power semiconductor module,
  3. c) Thermally conductive connection of the first flat thermal conductor element to the metal layer.

Weiterhin wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls, wobei die Temperaturmesseinrichtung von dem Gehäuseelement derartig ummantelt und mit dem Gehäuseelement stoffschlüssig verbunden ist, dass ein Teil des jeweiligen Flachwärmeleiterelements und ein Teil des jeweiligen Anschlusselements aus dem Gehäuseelement herausragen, mit folgenden Verfahrensschritten:

  1. a) Bereitstellen eines Substrats, das eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht und eine auf der Isolationsschicht angeordnete zu Leiterbahnen strukturierte Metallschicht aufweist und von auf der Metallschicht angeordneten und mit der Metallschicht elektrisch leitend verbundenen Leistungshalbleiterbauelementen,
  2. b) Bereitstellen einer Temperaturmesseinrichtung, die einen Temperatursensor mit einem elektrischen ersten und zweiten Temperatursensoranschluss und ein mit dem Temperatursensor thermisch leitend verbundenes, thermisch leitendes, erstes Flachwärmeleiterelement und ein mit dem ersten Temperatursensoranschluss elektrisch leitend verbundenes erstes Anschlusselement und ein mit dem zweiten Temperatursensoranschluss elektrisch leitend verbundenes zweites Anschlusselement aufweist, wobei die Temperaturmesseinrichtung mit einem Gehäuseelement des Leistungshalbleitermoduls stoffschlüssig verbunden ist,
  3. c) Thermisch leitfähiges Verbinden des ersten Flachwärmeleiterelements mit der Metallschicht.
Furthermore, this object is achieved by a method for producing a power semiconductor module according to the invention, wherein the temperature measuring device is encased by the housing element and is materially connected to the housing element in such a way that part of the respective flat heat conductor element and part of the respective connection element protrude from the housing element, with the following method steps :
  1. a) providing a substrate which has an electrically non-conductive insulation layer and a metal layer arranged on the insulation layer structured to form conductor tracks and power semiconductor components arranged on the metal layer and electrically conductively connected to the metal layer,
  2. b) providing a temperature measuring device, which has a temperature sensor with an electrical first and second temperature sensor connection and a thermally conductive, first flat heat conductor element that is thermally conductively connected to the temperature sensor and a first connection element that is electrically conductively connected to the first temperature sensor connection and a first connection element that is electrically conductively connected to the second temperature sensor connection has a second connection element, wherein the temperature measuring device is materially connected to a housing element of the power semiconductor module,
  3. c) Thermally conductive connection of the first flat thermal conductor element to the metal layer.

Vorteilhafte Ausbildungen der Verfahren ergeben sich analog zu vorteilhaften Ausbildungen des Leistungshalbleitermoduls und umgekehrt.Advantageous configurations of the method result analogously to advantageous configurations of the power semiconductor module and vice versa.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die unten stehenden Figuren erläutert. Dabei zeigen:

  • 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausbildung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls,
  • 2 eine Detailansicht eines Bereichs A von 1,
  • 3 eine perspektivische Ansicht einer Temperaturmesseinrichtung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls,
  • 4 eine perspektivische Ansicht einer von einem Kunststoffelement ummantelten Temperaturmesseinrichtung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls,
  • 5 eine perspektivische Detailansicht eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls in einem noch nicht fertig hergestellten Zustand,
  • 6 eine perspektivische Ansicht einer Ausbildung eines weiteren erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls,
  • 7 eine Detailansicht eines Bereichs B von 6,
  • 8 eine perspektivische Ansicht einer Ausbildung eines weiteren erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls und
  • 9 eine Detailansicht eines Bereichs C von 8.
Exemplary embodiments of the invention are explained below with reference to the figures below. show:
  • 1 a perspective view of an embodiment of a power semiconductor module according to the invention,
  • 2 a detailed view of an area A of 1 ,
  • 3 a perspective view of a temperature measuring device of a power semiconductor module according to the invention,
  • 4 a perspective view of a plastic element encased temperature measuring device of a power semiconductor module according to the invention,
  • 5 a perspective detailed view of a power semiconductor module according to the invention in a not yet finished state,
  • 6 a perspective view of an embodiment of a further power semiconductor module according to the invention,
  • 7 a detailed view of an area B of 6 ,
  • 8th a perspective view of an embodiment of a further power semiconductor module according to the invention and
  • 9 a detailed view of an area C of 8th .

In 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausbildung eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls 1 und in 2 eine Detailansicht von 1 dargestellt. In 3 ist eine perspektivische Ansicht einer Temperaturmesseinrichtung 3 des Leistungshalbleitermoduls 1 dargestellt. In der Ansicht von 4 ist die Temperaturmesseinrichtung 3 von einem Kunststoffelement 8 ummantelt.In 1 is a perspective view of an embodiment of a power semiconductor module according to the invention 1 and in 2 a detailed view of 1 shown. In 3 a perspective view of a temperature measuring device 3 of the power semiconductor module 1 is shown. In the view of 4 the temperature measuring device 3 is encased by a plastic element 8 .

Das erfindungsgemäße Leistungshalbleitermodul 1 weist ein Substrat 5 auf, das eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht 5a und eine auf der Isolationsschicht 5a angeordnete zu Leiterbahnen 5ba, 5bb und 5bc strukturierte Metallschicht 5b aufweist. Vorzugsweise weist das Substrat 5 eine elektrisch leitende, vorzugsweise unstrukturierte weitere Metallschicht 5c auf, wobei die Isolationsschicht 5a zwischen der Metallschicht 5b und der weiteren Metallschicht 5c angeordnet ist. Die Isolationsschicht 5a kann z.B. als Keramikplatte ausgebildet sein. Das Substrat 5 kann z.B. als Direct Copper Bonded Substrat (DCB-Substrat), als Active Metal Brazing Substrat (AMB-Substrat) oder als Insulated Metal Substrat (IMS) ausgebildet sein.The power semiconductor module 1 according to the invention has a substrate 5 which has an electrically non-conductive insulating layer 5a and a metal layer 5b which is arranged on the insulating layer 5a and is structured to form conductor tracks 5ba, 5bb and 5bc. The substrate 5 preferably has an electrically conductive, preferably unstructured, further metal layer 5c, with the insulating layer 5a being arranged between the metal layer 5b and the further metal layer 5c. The insulating layer 5a can be formed, for example, as a ceramic plate. The substrate 5 can be designed, for example, as a direct copper bonded substrate (DCB substrate), as an active metal brazing substrate (AMB substrate) or as an insulated metal substrate (IMS).

Das Leistungshalbleitermodul 1 weist weiterhin auf der Metallschicht 5b angeordnete und mit der Metallschicht 5b elektrisch leitend verbundene Leistungshalbleiterbauelemente 6 auf. Die Leistungshalbleiterbauelemente 6 sind, vorzugsweise mittels einer Löt- oder Sinterverbindung, mit der Metallschicht 5b elektrisch leitend kontaktiert. Das jeweilige Leistungshalbleiterbauelement 6 liegt vorzugsweise in Form eines Leistungshalbleiterschalters oder einer Diode vor. Die Leistungshalbleiterschalter 6 liegen dabei im Allgemeinen in Form von Transistoren, wie z.B. IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), oder in Form von Thyristoren vor.The power semiconductor module 1 also has power semiconductor components 6 which are arranged on the metal layer 5b and are electrically conductively connected to the metal layer 5b. The power semiconductor components 6 are electrically conductively contacted with the metal layer 5b, preferably by means of a soldered or sintered connection. The respective power semiconductor component 6 is preferably in the form of a power semiconductor switch or a diode. The power semiconductor switches 6 are generally in the form of transistors, such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) or MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), or in the form of thyristors.

Es sei angemerkt, dass die Leistungshalbleiterbauelemente 6 an Ihrer dem Substrat 5 abgewandten Seite, mittels z.B. Bonddrähten und/oder einem elektrisch leitenden Folienverbund, miteinander und mit den Leiterbahnen 5ba, 5bb und 5bc des Substrats 5, entsprechend der gewünschten elektrischen Schaltung, z.B. einer Halbbrückenschaltung, welche das Leistungshalbleitermodul 1 realisieren soll, elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Der Übersichtlichkeit halber sind diese elektrischen Verbindungen in den Figuren nicht dargestellt.It should be noted that the power semiconductor components 6 on their side facing away from the substrate 5 are connected to one another and to the conductor tracks 5ba, 5bb and 5bc of the substrate 5 by means of e.g , which is to realize the power semiconductor module 1, are electrically conductively connected to one another. For the sake of clarity, these electrical connections are not shown in the figures.

Das Leistungshalbleitermodul 1 weist ein Gehäuseelement 2 und eine Temperaturmesseinrichtung 3 auf. Das Gehäuseelement 2 umläuft vorzugsweise lateral das Substrat 5. Das Gehäuseelement 2 ist vorzugsweise aus Polyphenylensulfid oder Polybutylenterephthalat ausgebildet. Die Temperaturmesseinrichtung 3 weist einen Temperatursensor 4 mit einem elektrischen ersten und zweiten Temperatursensoranschluss 4a und 4b und ein mit der Metallschicht 5b und mit dem Temperatursensor 4 thermisch leitend verbundenes, von der Metallschicht 5b weg verlaufendes, thermisch leitendes, vorzugsweise gebogenes, erstes Flachwärmeleiterelement 6a auf. Das erste Flachwärmeleiterelement 6a ist vorzugsweise mit dem ersten Temperatursensoranschluss 4a thermisch leitend verbunden. Der Temperatursensor 4 ist vorzugsweise als elektrischer NTC-Widerstand oder als PTC-Widerstand ausgebildet, d.h. als einen Widerstand mit einem negativen Temperaturkoeffizienten oder als ein Widerstand mit einem gegenüber normalen Widerständen höheren positiven Temperaturkoeffizienten. Der Temperatursensor 4 dient zur Messung der Temperatur des Substrats 5. Anhand der Temperatur des Substrats 5, kann die Temperatur mindestens eines der Leistungshalbleiterbauelemente 9 ermittelt werden.The power semiconductor module 1 has a housing element 2 and a temperature measuring device 3 . The housing element 2 preferably runs laterally around the substrate 5. The housing element 2 is preferably made of polyphenylene sulfide or polybutylene terephthalate. The temperature measuring device 3 has a temperature sensor 4 with an electrical first and second temperature sensor connection 4a and 4b and a thermally conductive, preferably curved, first flat thermal conductor element 6a, which is thermally conductively connected to the metal layer 5b and to the temperature sensor 4 and runs away from the metal layer 5b. The first flat heat conductor element 6a is preferably thermally conductively connected to the first temperature sensor connection 4a. The temperature sensor 4 is preferably designed as an electrical NTC resistor or as a PTC resistor, i.e. as a resistor with a negative temperature coefficient or as a resistor with a positive temperature coefficient that is higher than normal resistors. The temperature sensor 4 is used to measure the temperature of the substrate 5. Based on the temperature of the substrate 5, the temperature of at least one of the power semiconductor components 9 can be determined.

Die Temperaturmesseinrichtung 3 weist weiterhin vorzugsweise ein mit der Metallschicht 5b und mit dem Temperatursensor 4 thermisch leitend verbundenes, von der Metallschicht 5b weg verlaufendes, thermisch leitendes, vorzugsweise gebogenes, zweites Flachwärmeleiterelement 6b auf, wobei das erste Flachwärmeleiterelement 6a mit dem ersten Temperatursensoranschluss 4a thermisch leitend verbunden ist und das zweite Flachwärmeleiterelement 6b mit dem zweiten Temperatursensoranschluss 4b thermisch leitend verbunden ist.The temperature measuring device 3 also preferably has a thermally conductive, preferably curved, second flat heat conductor element 6b, which is thermally conductively connected to the metal layer 5b and to the temperature sensor 4 and runs away from the metal layer 5b, the first flat heat conductor element 6a being thermally conductive to the first temperature sensor connection 4a is connected and the second flat heat conductor element 6b is thermally conductively connected to the second temperature sensor terminal 4b.

Das jeweilige Flachwärmeleiterelement 6a bzw. 6b ist mit der Metallschicht 5b vorzugsweise thermisch leitend verbunden, indem das jeweilige Flachwärmeleiterelement 6a bzw. 6b mit der Metallschicht 5b stoffschlüssig, insbesondere mittels einer Schweiß-, Löt-, oder Sinterverbindung, kontaktiert ist. Falls das erste Flachwärmeleiterelement 6a mit dem ersten Temperatursensoranschluss 4a und das zweite Flachwärmeleiterelement 6b mit dem ersten Temperatursensoranschluss 4b nicht nur thermisch leitend, sondern, insbesondere mittels einer Schweiß-, Löt-, oder Sinterverbindung, auch elektrisch leitend verbunden sind, dann sind die Flachwärmeleiterelemente 6a und 6b mit unterschiedlichen Leiterbahnen 5ba, 5bb der Metallschicht 5b elektrisch leitend kontaktiert. Das erste Flachwärmeleiterelement 6a ist mit dem ersten Anschlusselement 7a vorzugsweise einstückig ausgebildet. Falls das zweite Flachwärmeleiterelement 6b vorhanden ist, dann ist das zweite Flachwärmeleiterelement 6b mit dem zweiten Anschlusselement 7b vorzugsweise einstückig ausgebildet.The respective flat heat conductor element 6a or 6b is connected to the metal layer 5b, preferably in a thermally conductive manner, in that the respective flat heat conductor element 6a or 6b is in material contact with the metal layer 5b, in particular by means of a welded, soldered or sintered connection. If the first flat thermal conductor element 6a with the first temperature sensor connection 4a and the second flat thermal conductor element 6b with the first If the temperature sensor connection 4b is not only thermally conductive, but also electrically conductive, in particular by means of a welded, soldered or sintered connection, then the flat thermal conductor elements 6a and 6b are electrically conductively contacted with different conductor tracks 5ba, 5bb of the metal layer 5b. The first flat thermal conductor element 6a is preferably formed in one piece with the first connection element 7a. If the second flat thermal conductor element 6b is present, then the second flat thermal conductor element 6b is preferably formed in one piece with the second connection element 7b.

Das jeweilige Flachwärmeleiterelement 6a bzw. 6b ist vorzugsweise als Metallblech, insbesondere mit einer Dicke von bevorzugt 250 µm bis 2000 µm, insbesondere von bevorzugt 500 µm bis 1500 µm, ausgebildet.The respective flat thermal conductor element 6a or 6b is preferably designed as a metal sheet, in particular with a thickness of preferably 250 μm to 2000 μm, in particular preferably 500 μm to 1500 μm.

Das jeweilige Flachwärmeleiterelement 6a bzw. 6b ist vorzugsweise aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung ausgebildet.The respective flat heat conductor element 6a or 6b is preferably made of copper or a copper alloy.

Die Temperaturmesseinrichtung 3 weist weiterhin ein mit dem ersten Temperatursensoranschluss 4a elektrisch leitend verbundenes erstes Anschlusselement 7a und ein mit dem zweiten Temperatursensoranschluss 4b elektrisch leitend verbundenes zweites Anschlusselement 7b auf. Die Anschlusselemente 7a und 7b dienen vorzugsweise zum elektrischen Anschluss einer Auswerteeinrichtung zur Auswertung des Signals von dem Temperatursensor 4. Ein Abschnitt 7a' bzw. 7b' des jeweiligen Anschlusselements 7a bzw. 7b ragt vorzugsweise über eine dem Substrat 5 abgewandte Seite 2a bzw. 2b des Gehäuseelements 2 hinaus.The temperature measuring device 3 also has a first connection element 7a electrically conductively connected to the first temperature sensor connection 4a and a second connection element 7b electrically conductively connected to the second temperature sensor connection 4b. The connection elements 7a and 7b are preferably used for the electrical connection of an evaluation device for evaluating the signal from the temperature sensor 4. A section 7a' or 7b' of the respective connection element 7a or 7b preferably protrudes over a side 2a or 2b of the Housing element 2 addition.

Das erste und zweite Anschlusselement 7a und 7b weisen vorzugsweise mindestens einen stiftförmigen Abschnitt auf. Das erste und zweite Anschlusselement 7a und 7b können insbesondere als Pressfitelemente ausgebildet sein.The first and second connection elements 7a and 7b preferably have at least one pin-shaped section. The first and second connecting element 7a and 7b can be designed in particular as press-fit elements.

Dadurch, dass die elektrischen leitenden Verbindungen der Anschlusselement 7a und 7b mit den Temperatursensoranschluss 4a nicht als Bonddrahtverbindungen realisiert sind und der Temperatursensor 4 nicht mehr auf dem Substrat 5 angeordnet ist, ist das erfindungsgemäße Leistungshalbleitermodul 1 rationell herstellbar. Dadurch, dass der Temperatursensor 4 nicht mehr auf den Substrat 5 angeordnet ist, sondern die Wärme des Substrats 5 mittels des jeweiligen Flachwärmeleiterelement 6a bzw. 6b zum Temperatursensor 4 geleitet wird, kann der Temperatursensor 4 an einem beliebigen Ort des Leistungshalbleitermodul 1 angeordnet sein. Die Temperaturmesseinrichtung 3 bildet vorzugsweise eine bauliche Einheit aus, so dass die Temperaturmesseinrichtung 3 bei der Herstellung des Leistungshalbleitermoduls 1 bereits als vorgefertigte Einheit vorliegt.Due to the fact that the electrically conductive connections of the connection elements 7a and 7b to the temperature sensor connection 4a are not implemented as bonding wire connections and the temperature sensor 4 is no longer arranged on the substrate 5, the power semiconductor module 1 according to the invention can be produced efficiently. Because the temperature sensor 4 is no longer arranged on the substrate 5, but rather the heat from the substrate 5 is conducted to the temperature sensor 4 by means of the respective flat heat-conducting element 6a or 6b, the temperature sensor 4 can be arranged at any desired location on the power semiconductor module 1. The temperature measuring device 3 preferably forms a structural unit, so that the temperature measuring device 3 is already present as a prefabricated unit when the power semiconductor module 1 is manufactured.

Die Temperaturmesseinrichtung 4 ist von einem Kunststoffelement 8 vorzugsweise derartig ummantelt und mit dem Kunststoffelement 8 stoffschlüssig verbunden, dass ein Teil 6a' bzw. 6b' des jeweiligen Flachwärmeleiterelements 6a bzw. 6b und ein Teil 7ac bzw. 7bc des jeweiligen Anschlusselements 7a bzw. 7b aus dem Kunststoffelement 8 herausragen. Die Temperaturmesseinrichtung 4 bildet zusammen mit dem Kunststoffelement 8 vorzugsweise eine bauliche Einheit aus, so dass die Temperaturmesseinrichtung 3 zusammen mit dem Kunststoffelement 8 bei der Herstellung des Leistungshalbleitermoduls 1 bereits als vorgefertigte Einheit vorliegen.The temperature measuring device 4 is preferably encased by a plastic element 8 and is integrally connected to the plastic element 8 in such a way that a part 6a′ or 6b′ of the respective flat heat conductor element 6a or 6b and a part 7ac or 7bc of the respective connection element 7a or 7b the plastic element 8 protrude. The temperature measuring device 4 together with the plastic element 8 preferably forms a structural unit, so that the temperature measuring device 3 together with the plastic element 8 is already present as a prefabricated unit when the power semiconductor module 1 is manufactured.

Das Kunststoffelement 4 ist vorzugsweise aus Polyphenylensulfid oder Polybutylenterephthalat ausgebildet.The plastic element 4 is preferably formed from polyphenylene sulfide or polybutylene terephthalate.

Die Temperaturmesseinrichtung 3 ist mit dem Kunststoffelement 8 vorzugsweise stoffschlüssig verbunden ist, indem die Temperaturmesseinrichtung 3 mit dem Kunststoffelement 8 spritztechnisch stoffschlüssig verbunden ist, insbesondere in das Kunststoffelement 8 eingespritzt ist.The temperature measuring device 3 is preferably cohesively connected to the plastic element 8 in that the temperature measuring device 3 is cohesively connected to the plastic element 8 by injection molding, in particular being injected into the plastic element 8 .

Das Gehäuseelement 2 weist vorzugsweise eine Aufnahme 10a zum Verbinden des Kunststoffelements 8 mit dem Gehäuseelement 2 auf, wobei zumindest ein Teil 8a des Kunststoffelements 8 in der Aufnahme 10a angeordnet ist, wobei die Aufnahme 10 und das Kunststoffelement 8 derartig zueinander korrespondierende Formen aufweisen, dass das Kunststoffelement 8 in mindestens zwei Raumrichtungen X und Y mit der Aufnahme 10 formschlüssig verbunden ist. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels weist das Gehäuseelement 2 vorzugsweise eine weitere Aufnahme 10b zum Verbinden des Kunststoffelements 8 mit dem Gehäuseelement 2 auf, wobei zumindest ein Teil 8b des Kunststoffelements 8 in der weiteren Aufnahme 10b angeordnet ist, wobei die Aufnahme 10 und das Kunststoffelement 8 derartig zueinander korrespondierende Formen aufweisen, dass das Kunststoffelement 8 in mindestens zwei Raumrichtungen X und Y mit der Aufnahme 10 formschlüssig verbunden ist.The housing element 2 preferably has a receptacle 10a for connecting the plastic element 8 to the housing element 2, with at least part 8a of the plastic element 8 being arranged in the receptacle 10a, with the receptacle 10 and the plastic element 8 having shapes that correspond to one another in such a way that the Plastic element 8 is positively connected to the receptacle 10 in at least two spatial directions X and Y. In the context of the exemplary embodiment, the housing element 2 preferably has a further receptacle 10b for connecting the plastic element 8 to the housing element 2, with at least part 8b of the plastic element 8 being arranged in the further receptacle 10b, with the receptacle 10 and the plastic element 8 facing each other in this way have corresponding shapes such that the plastic element 8 is positively connected to the receptacle 10 in at least two spatial directions X and Y.

Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des Leistungshalbleitermoduls 1 beschrieben, wobei das Leistungshalbleitermoduls 1 eine Aufnahme 10a zum Verbinden des Kunststoffelements 8 mit dem Gehäuseelement 2 aufweist, wobei zumindest ein Teil 8a des Kunststoffelements 8 in der Aufnahme 10a angeordnet ist, wobei die Aufnahme 10 und das Kunststoffelement 8 derartig zueinander korrespondierende Formen aufweisen, dass das Kunststoffelement 8 in mindestens zwei Raumrichtungen X und Y mit der Aufnahme 10 formschlüssig verbunden ist.A method for producing the power semiconductor module 1 is described below, with the power semiconductor module 1 having a receptacle 10a for connecting the plastic element 8 to the housing element 2, with at least part 8a of the plastic element 8 being arranged in the receptacle 10a, with the receptacle 10 and the plastic element 8 have shapes that correspond to one another in such a way that the plastic element 8 can be seen in at least two spatial directions X and Y is positively connected to the receptacle 10.

In einem Verfahrensschritt a) erfolgt ein Bereitstellen eines Substrats 5, das eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht 5a und eine auf der Isolationsschicht 5a angeordnete zu Leiterbahnen 5ba, 5bb bzw. 5bc strukturierte Metallschicht 5b aufweist und von auf der Metallschicht 5b angeordneten und mit der Metallschicht 5b elektrisch leitend verbundenen Leistungshalbleiterbauelementen 9.In a method step a), a substrate 5 is provided, which has an electrically non-conductive insulating layer 5a and a metal layer 5b arranged on the insulating layer 5a and structured to form conductor tracks 5ba, 5bb or 5bc, and arranged on the metal layer 5b and having the metal layer 5b electrically conductively connected power semiconductor components 9.

In einem weiteren Verfahrensschritt b) erfolgt ein Bereitstellen einer Temperaturmesseinrichtung 3, die einen Temperatursensor 4 mit einem elektrischen ersten und zweiten Temperatursensoranschluss 4a und 4b und ein mit dem Temperatursensor 4 thermisch leitend verbundenes, thermisch leitendes, erstes Flachwärmeleiterelement 6a und ein mit dem ersten Temperatursensoranschluss 4a elektrisch leitend verbundenes erstes Anschlusselement 7a und ein mit dem zweiten Temperatursensoranschluss 4b elektrisch leitend verbundenes zweites Anschlusselement 7b aufweist. Die Temperaturmesseinrichtung 3 ist von einem Kunststoffelement 8 derartig ummantelt und mit dem Kunststoffelement 8 stoffschlüssig verbunden, dass ein Teil 6a' des ersten Flachwärmeleiterelements 6a und ein Teil 7ac bzw. 7bc des jeweiligen Anschlusselements 7a bzw. 7b aus dem Kunststoffelement 8 herausragen. Die Temperaturmesseinrichtung 3 bildet zusammen mit dem Kunststoffelement 8 eine bauliche Einheit aus.In a further method step b), a temperature measuring device 3 is provided, which has a temperature sensor 4 with an electrical first and second temperature sensor connection 4a and 4b and a thermally conductive, first flat heat-conducting element 6a that is thermally conductively connected to the temperature sensor 4 and a temperature sensor connected to the first temperature sensor connection 4a having an electrically conductively connected first connection element 7a and a second connection element 7b electrically conductively connected to the second temperature sensor connection 4b. The temperature measuring device 3 is encased by a plastic element 8 and is materially connected to the plastic element 8 in such a way that a part 6a′ of the first flat heat conductor element 6a and a part 7ac or 7bc of the respective connection element 7a or 7b protrude from the plastic element 8. The temperature measuring device 3 forms a structural unit together with the plastic element 8 .

In einem weiteren Verfahrensschritt c) erfolgt ein Bereitstellen eines Gehäuseelements 2, das eine Aufnahme 10 zum Verbinden des Kunststoffelements 8 mit dem Gehäuseelement 2 aufweist, wobei die Aufnahme 10 und das Kunststoffelement 8 derartig zueinander korrespondierende Formen aufweisen, dass das Kunststoffelement 8 in mindestens zwei Raumrichtungen X und Y mit der Aufnahme 10 formschlüssig verbindbar ist.In a further method step c), a housing element 2 is provided, which has a receptacle 10 for connecting the plastic element 8 to the housing element 2, with the receptacle 10 and the plastic element 8 having shapes that correspond to one another in such a way that the plastic element 8 can move in at least two spatial directions X and Y can be positively connected to the receptacle 10 .

In einem weiteren Verfahrensschritt d) erfolgt ein Anordnen von zumindest eines Teils 8a bzw. 8b des Kunststoffelements 8 in der Aufnahme 10a bzw. 10b und damit einhergehend ein formschlüssiges Verbinden des Kunststoffelements 8 in mindestens zwei Raumrichtungen X und Y mit der Aufnahme 10. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels wird hierzu, wie beispielhaft in 5 dargestellt, die Ausbuchtungen 8a und 8b des Kunststoffelements 8 in die Aufnahme 10a und 10b eingeführt. Hierzu wird das Kunststoffelement 8 zusammen mit der Temperaturmesseinrichtung 3 in negative Z-Richtung bewegt.In a further method step d), at least one part 8a or 8b of the plastic element 8 is arranged in the receptacle 10a or 10b and, as a result, the plastic element 8 is positively connected in at least two spatial directions X and Y to the receptacle 10. In the frame of the exemplary embodiment, as exemplified in 5 shown, the bulges 8a and 8b of the plastic element 8 are inserted into the receptacle 10a and 10b. For this purpose, the plastic element 8 is moved together with the temperature measuring device 3 in the negative Z-direction.

In einem weiteren Verfahrensschritt e) erfolgt ein thermisch leitfähiges Verbinden des ersten Flachwärmeleiterelements 6a mit der Metallschicht 5b. Hierzu wird das erste Flachwärmeleiterelement 6a mit der Metallschicht 5b vorzugsweise stoffschlüssig, insbesondere mittels einer Schweiß-, Löt-, oder Sinterverbindung, mit der Metallschicht 5b, genauer ausgedrückt mit der Leiterbahn 5ba kontaktiert.In a further method step e), a thermally conductive connection of the first flat thermal conductor element 6a to the metal layer 5b takes place. For this purpose, the first flat thermal conductor element 6a is contacted with the metal layer 5b, preferably with a material bond, in particular by means of a welded, soldered or sintered connection, with the metal layer 5b, more precisely with the conductor track 5ba.

Die Durchführung von Verfahrensschritt d) erfolgt vorzugsweise vor der Durchführung von Verfahrensschritt e). Es kann aber auch die Durchführung von Verfahrensschritt e) vor der Durchführung von Verfahrensschritt d) erfolgen.Method step d) is preferably carried out before method step e) is carried out. However, process step e) can also be carried out before process step d) is carried out.

In 6 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausbildung eines weiteren erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls 1' und in 7 eine Detailansicht von 6 dargestellt. Im Gegensatz zum zuvor beschrieben erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermodul 1 ist beim Leistungshalbleitermodul 1' das Kunststoffelement 8 mit dem Gehäuseelement 2 stoffschlüssig verbunden. Ansonsten stimmt das Leistungshalbleitermoduls 1' mit dem Leistungshalbleitermodul 1 einschließlich möglicher vorteilhafter Ausbildungen oder sonstigen Ausbildungsvarianten überein. Das Gehäuseelement 2 ist vorzugsweise aus einem Kunststoff ausgebildet. Das Kunststoffelement 8 vorzugsweise stoffschlüssig mit dem Gehäuseelement 2 verbunden ist, indem das Kunststoffelement 8 mit dem Gehäuseelement 2 spritztechnisch stoffschlüssig verbunden ist, insbesondere in das Gehäuseelement 2 eingespritzt ist.In 6 is a perspective view of an embodiment of a further inventive power semiconductor module 1 'and in 7 a detailed view of 6 shown. In contrast to the previously described power semiconductor module 1 according to the invention, the plastic element 8 is materially connected to the housing element 2 in the power semiconductor module 1 ′. Otherwise, the power semiconductor module 1' corresponds to the power semiconductor module 1, including possible advantageous designs or other design variants. The housing element 2 is preferably made of a plastic. The plastic element 8 is preferably cohesively connected to the housing element 2 in that the plastic element 8 is cohesively connected to the housing element 2 by injection molding, in particular being injected into the housing element 2 .

Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls 1' beschrieben.A method for producing the power semiconductor module 1' according to the invention is described below.

In einem Verfahrensschritt a) erfolgt ein Bereitstellen eines Substrats 5, das eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht 5a und eine auf der Isolationsschicht 5a angeordnete zu Leiterbahnen 5ba, 5bb und 5bc strukturierte Metallschicht 5b aufweist und von auf der Metallschicht 5b angeordneten und mit der Metallschicht 5b elektrisch leitend verbundenen Leistungshalbleiterbauelementen 9.In a method step a), a substrate 5 is provided, which has an electrically non-conductive insulating layer 5a and a metal layer 5b arranged on the insulating layer 5a and structured to form conductor tracks 5ba, 5bb and 5bc, and arranged on the metal layer 5b and electrically connected to the metal layer 5b conductively connected power semiconductor components 9.

In einem weiteren Verfahrensschritt b) erfolgt ein Bereitstellen einer Temperaturmesseinrichtung 3, die einen Temperatursensor 4 mit einem elektrischen ersten und zweiten Temperatursensoranschluss 4a und 4b und ein mit dem Temperatursensor 4 thermisch leitend verbundenes, thermisch leitendes, erstes Flachwärmeleiterelement 6a und ein mit dem ersten Temperatursensoranschluss 4a elektrisch leitend verbundenes erstes Anschlusselement 7a und ein mit dem zweiten Temperatursensoranschluss 4b elektrisch leitend verbundenes zweites Anschlusselement 7b aufweist. Die Temperaturmesseinrichtung 3 ist von einem Kunststoffelement 8 derartig ummantelt und mit dem Kunststoffelement 8 stoffschlüssig verbunden, dass ein Teil 6a' des ersten Flachwärmeleiterelements 6a und ein Teil 7ac bzw. 7bc des jeweiligen Anschlusselements 7a bzw. 7b aus dem Kunststoffelement 8 herausragen, wobei das Kunststoffelement 8 mit einem Gehäuseelement 2 des Leistungshalbleitermoduls 1 ` stoffschlüssig verbunden ist. Die Temperaturmesseinrichtung 3 bildet zusammen mit dem Kunststoffelement 8 und dem Gehäuseelement 2 eine bauliche Einheit aus. Beim Verfahrensschritts b) ist das Gehäuseelement 2 vorzugsweise aus einem Kunststoff ausgebildet ist, und das Kunststoffelement 8 ist vorzugsweise stoffschlüssig mit dem Gehäuseelement 2 verbunden, indem das Kunststoffelement 8 mit dem Gehäuseelement 2 spritztechnisch stoffschlüssig verbunden ist, insbesondere in das Gehäuseelement 2 eingespritzt ist.In a further method step b), a temperature measuring device 3 is provided, which has a temperature sensor 4 with an electrical first and second temperature sensor connection 4a and 4b and a thermally conductive, first flat heat-conducting element 6a that is thermally conductively connected to the temperature sensor 4 and a temperature sensor connected to the first temperature sensor connection 4a having an electrically conductively connected first connection element 7a and a second connection element 7b electrically conductively connected to the second temperature sensor connection 4b. The temperature measuring device 3 is encased by a plastic element 8 and is materially connected to the plastic element 8 in such a way that a part 6a' of the first flat heat-conducting element 6a and a part 7ac or 7bc of the respective connection element 7a or 7b protrude from the plastic element 8, the plastic element 8 being cohesively connected to a housing element 2 of the power semiconductor module 1'. The temperature measuring device 3 forms a structural unit together with the plastic element 8 and the housing element 2 . In method step b), the housing element 2 is preferably made of a plastic, and the plastic element 8 is preferably cohesively connected to the housing element 2 by the plastic element 8 being cohesively connected to the housing element 2 by injection molding, in particular being injected into the housing element 2.

In einem weiteren Verfahrensschritt c) erfolgt ein thermisch leitfähiges Verbinden des ersten Flachwärmeleiterelements 6a mit der Metallschicht 5b. Hierzu wird das erste Flachwärmeleiterelements 6a mit der Metallschicht 5b vorzugsweise stoffschlüssig, insbesondere mittels einer Schweiß-, Löt-, oder Sinterverbindung, mit der Metallschicht 5b, genauer ausgedrückt mit der Leiterbahn 5ba kontaktiert.In a further method step c), a thermally conductive connection of the first flat thermal conductor element 6a to the metal layer 5b takes place. For this purpose, the first flat thermal conductor element 6a is contacted with the metal layer 5b, preferably with a material bond, in particular by means of a welded, soldered or sintered connection, with the metal layer 5b, more precisely with the conductor track 5ba.

In 8 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausbildung eines weiteren erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls 1" und in 9 eine Detailansicht von 8 dargestellt. Im Gegensatz zu den zuvor beschrieben erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermodulen 1 und 1' weist das Leistungshalbleitermoduls 1" kein Kunststoffelement 8 auf. Ansonsten stimmt das Leistungshalbleitermoduls 1" einschließlich möglicher vorteilhafter Ausbildungen oder sonstigen Ausbildungsvarianten mit den Leistungshalbleitermodulen 1 und 1' überein. Bei dem Leistungshalbleitermoduls 1" ist Temperaturmesseinrichtung 3 von dem Gehäuseelement 2 derartig ummantelt und mit dem Gehäuseelement 2 stoffschlüssig verbunden ist, dass ein Teil 6a' bzw. 6b' des jeweiligen Flachwärmeleiterelements 6a bzw. 6b und ein Teil 7a'' bzw. 7b'' des jeweiligen Anschlusselements 7a bzw. 7b aus dem Gehäuseelement 2 herausragen. Die Temperaturmesseinrichtung 3 ist mit dem Gehäuseelement 2 vorzugsweise stoffschlüssig verbunden, indem die Temperaturmesseinrichtung 3 mit dem Gehäuseelement 2 spritztechnisch stoffschlüssig verbunden ist, insbesondere in das Gehäuseelement 2 eingespritzt ist.In 8th is a perspective view of an embodiment of a further inventive power semiconductor module 1" and in 9 a detailed view of 8th shown. In contrast to the power semiconductor modules 1 and 1' according to the invention described above, the power semiconductor module 1" has no plastic element 8. Otherwise, the power semiconductor module 1" including possible advantageous designs or other design variants corresponds to the power semiconductor modules 1 and 1'. In the case of the power semiconductor module 1″, the temperature measuring device 3 is encased by the housing element 2 and is materially connected to the housing element 2 in such a way that a part 6a′ or 6b′ of the respective flat heat conductor element 6a or 6b and a part 7a″ or 7b″ of the respective connecting element 7a or 7b protrude from the housing element 2. The temperature measuring device 3 is preferably cohesively connected to the housing element 2 in that the temperature measuring device 3 is cohesively connected to the housing element 2 by injection molding, in particular being injected into the housing element 2.

Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls 1" beschrieben.A method for producing the power semiconductor module 1" according to the invention is described below.

In einem Verfahrensschritt a) erfolgt ein Bereitstellen eines Substrats 5, das eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht 5a und eine auf der Isolationsschicht 5a angeordnete zu Leiterbahnen 5ba, 5bb und 5bc strukturierte Metallschicht 5b aufweist und von auf der Metallschicht 5b angeordneten und mit der Metallschicht 5b elektrisch leitend verbundenen Leistungshalbleiterbauelementen 9.In a method step a), a substrate 5 is provided, which has an electrically non-conductive insulating layer 5a and a metal layer 5b arranged on the insulating layer 5a and structured to form conductor tracks 5ba, 5bb and 5bc, and arranged on the metal layer 5b and electrically connected to the metal layer 5b conductively connected power semiconductor components 9.

In einem weiteren Verfahrensschritt b) erfolgt ein Bereitstellen einer Temperaturmesseinrichtung 3, die einen Temperatursensor 4 mit einem elektrischen ersten und zweiten Temperatursensoranschluss 4a und 4b und ein mit dem Temperatursensor 4 thermisch leitend verbundenes, thermisch leitendes, erstes Flachwärmeleiterelement 6a und ein mit dem ersten Temperatursensoranschluss 4a elektrisch leitend verbundenes erstes Anschlusselement 7a und ein mit dem zweiten Temperatursensoranschluss 4b elektrisch leitend verbundenes zweites Anschlusselement 7b aufweist, wobei die Temperaturmesseinrichtung 3 mit einem Gehäuseelement 2 des Leistungshalbleitermoduls 1" stoffschlüssig verbunden ist. Die Temperaturmesseinrichtung 3 bildet zusammen mit dem Gehäuseelement 2 eine bauliche Einheit aus. Beim Verfahrensschritt b) ist die Temperaturmesseinrichtung 3 mit dem Gehäuseelement 2 vorzugsweise stoffschlüssig verbunden, indem die Temperaturmesseinrichtung 3 mit dem Gehäuseelement 2 spritztechnisch stoffschlüssig verbunden ist, insbesondere in das Gehäuseelement 2 eingespritzt ist.In a further method step b), a temperature measuring device 3 is provided, which has a temperature sensor 4 with an electrical first and second temperature sensor connection 4a and 4b and a thermally conductive, first flat heat-conducting element 6a that is thermally conductively connected to the temperature sensor 4 and a temperature sensor connected to the first temperature sensor connection 4a electrically conductively connected first connection element 7a and a second connection element 7b electrically conductively connected to the second temperature sensor connection 4b, wherein the temperature measuring device 3 is materially connected to a housing element 2 of the power semiconductor module 1". The temperature measuring device 3 forms a structural unit together with the housing element 2 In method step b), the temperature measuring device 3 is preferably cohesively connected to the housing element 2 in that the temperature measuring device 3 is connected to the housing element 2 by injection molding is fluidly connected, in particular injected into the housing element 2 .

In einem weiteren Verfahrensschritt c) erfolgt ein thermisch leitfähiges Verbinden des ersten Flachwärmeleiterelements 6a mit der Metallschicht 5b. Hierzu wird das erste Flachwärmeleiterelements 6a mit der Metallschicht 5b vorzugsweise stoffschlüssig, insbesondere mittels einer Schweiß-, Löt-, oder Sinterverbindung, mit der Metallschicht 5b, genauer ausgedrückt mit der Leiterbahn 5ba kontaktiert.In a further method step c), a thermally conductive connection of the first flat thermal conductor element 6a to the metal layer 5b takes place. For this purpose, the first flat thermal conductor element 6a is contacted with the metal layer 5b, preferably with a material bond, in particular by means of a welded, soldered or sintered connection, with the metal layer 5b, more precisely with the conductor track 5ba.

Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass 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.It should be noted at this point that, of course, features of different exemplary embodiments of the invention can be combined with one another as desired, provided the features are not mutually exclusive, without departing from the scope of the invention.

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Claims (18)

Leistungshalbleitermodul mit einem Substrat (5), das eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht (5a) und eine auf der Isolationsschicht (5a) angeordnete zu Leiterbahnen (5ba,5bb,5bc) strukturierte Metallschicht (5b) aufweist, mit auf der Metallschicht (5b) angeordneten und mit der Metallschicht (5b) elektrisch leitend verbundenen Leistungshalbleiterbauelementen (9), mit einem Gehäuseelement (2), und mit einer Temperaturmesseinrichtung (3), die einen Temperatursensor (4) mit einem elektrischen ersten und zweiten Temperatursensoranschluss (4a,4b) und ein mit der Metallschicht (5b) und mit dem Temperatursensor (4) thermisch leitend verbundenes, von der Metallschicht (5b) weg verlaufendes, thermisch leitendes, erstes Flachwärmeleiterelement (6a) und ein mit dem ersten Temperatursensoranschluss (4a) elektrisch leitend verbundenes erstes Anschlusselement (7a) und ein mit dem zweiten Temperatursensoranschluss (4b) elektrisch leitend verbundenes zweites Anschlusselement (7b) aufweist.Power semiconductor module with a substrate (5), which has an electrically non-conductive insulation layer (5a) and a metal layer (5b) arranged on the insulation layer (5a) structured to form conductor tracks (5ba, 5bb, 5bc), with metal layers arranged on the metal layer (5b). and power semiconductor components (9) electrically conductively connected to the metal layer (5b), to a housing element (2), and to a temperature measuring device (3), which has a temperature sensor (4) with an electrical first and second temperature sensor connection (4a, 4b) and a with the metal layer (5b) and with the temperature sensor (4), thermally conductive, first flat heat-conducting element (6a) running away from the metal layer (5b) and with the temperature sensor connection (4a) electrically conductively connected first connection element (7a ) and a second connection element (7b) electrically conductively connected to the second temperature sensor connection (4b). Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt (7a',7b') des jeweiligen Anschlusselements (7a,7b) über eine dem Substrat (5) abgewandte Seite (2a,2b) des Gehäuseelements (2) hinausragt.power semiconductor module claim 1 , characterized in that a section (7a', 7b') of the respective connecting element (7a, 7b) projects beyond a side (2a, 2b) of the housing element (2) facing away from the substrate (5). Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmesseinrichtung (3) ein mit der Metallschicht (5b) und mit dem Temperatursensor (4) thermisch leitend verbundenes, von der Metallschicht (5b) weg verlaufendes, thermisch leitendes, zweites Flachwärmeleiterelement (6b) aufweist, wobei das erste Flachwärmeleiterelement (6a) mit dem ersten Temperatursensoranschluss (4a) thermisch leitend verbunden ist und das zweite Flachwärmeleiterelement (6b) mit dem zweiten Temperatursensoranschluss (4b) thermisch leitend verbunden ist.Power semiconductor module according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature measuring device (3) has a thermally conductive, second flat thermal conductor element (6b ), wherein the first flat heat conductor element (6a) is thermally conductively connected to the first temperature sensor connection (4a) and the second flat heat conductor element (6b) is thermally conductively connected to the second temperature sensor connection (4b). Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Flachwärmeleiterelement (6a,6b) mit der Metallschicht (5b) thermisch leitend verbunden ist, indem das jeweilige Flachwärmeleiterelement (6a,6b) mit der Metallschicht (5b) stoffschlüssig, insbesondere mittels einer Schweiß-, Löt-, oder Sinterverbindung, elektrisch leitend kontaktiert ist.Power semiconductor module according to one of the preceding claims, characterized in that the respective flat heat conductor element (6a, 6b) is thermally conductively connected to the metal layer (5b) in that the respective flat heat conductor element (6a, 6b) is integrally bonded to the metal layer (5b), in particular by means of a Welded, soldered, or sintered connection, is electrically conductively contacted. Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (2) das Substrat (5) lateral umläuft.Power semiconductor module according to one of the preceding claims, characterized in that the housing element (2) runs laterally around the substrate (5). Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Flachwärmeleiterelement (6a) mit dem ersten Anschlusselement (7a) einstückig ausgebildet ist und/oder falls das zweite Flachwärmeleiterelement (6b) vorhanden ist, dass das zweite Flachwärmeleiterelement (6b) mit dem zweiten Anschlusselement (7b) einstückig ausgebildet ist.Power semiconductor module according to one of the preceding claims, characterized in that the first flat heat conductor element (6a) is formed in one piece with the first connection element (7a) and/or if the second flat heat conductor element (6b) is present, that the second flat heat conductor element (6b) with the second Connecting element (7b) is formed in one piece. Leistungshalbleitermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmesseinrichtung (4) von einem Kunststoffelement (8) derartig ummantelt und mit dem Kunststoffelement (8) stoffschlüssig verbunden ist, dass ein Teil (6a',6b') des jeweiligen Flachwärmeleiterelements (6a,6b) und ein Teil (7ac,7bc) des jeweiligen Anschlusselements (7a,7b) aus dem Kunststoffelement (8) herausragen.Power semiconductor module according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature measuring device (4) is encased by a plastic element (8) and is materially connected to the plastic element (8) in such a way that a part (6a', 6b') of the respective flat heat conductor element (6a , 6b) and a part (7ac, 7bc) of the respective connecting element (7a, 7b) protrude from the plastic element (8). Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmesseinrichtung (3) mit dem Kunststoffelement (8) stoffschlüssig verbunden ist, indem die Temperaturmesseinrichtung (3) mit dem Kunststoffelement (8) spritztechnisch stoffschlüssig verbunden ist, insbesondere in das Kunststoffelement (8) eingespritzt ist.power semiconductor module claim 7 , characterized in that the temperature measuring device (3) is cohesively connected to the plastic element (8) in that the temperature measuring device (3) is cohesively connected to the plastic element (8) by injection molding, in particular being injected into the plastic element (8). Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (2) eine Aufnahme (10) zum Verbinden des Kunststoffelements (8) mit dem Gehäuseelement (2) aufweist, wobei zumindest ein Teil (8a) des Kunststoffelements (8) in der Aufnahme (10) angeordnet ist, wobei die Aufnahme (10) und das Kunststoffelement (8) derartig zueinander korrespondierende Formen aufweisen, dass das Kunststoffelement (8) in mindestens zwei Raumrichtungen (X,Y) mit der Aufnahme (10) formschlüssig verbunden ist.power semiconductor module claim 7 or 8th , characterized in that the housing element (2) has a receptacle (10) for connecting the plastic element (8) to the housing element (2), at least a part (8a) of the plastic element (8) being arranged in the receptacle (10). , wherein the receptacle (10) and the plastic element (8) have mutually corresponding shapes such that the plastic element (8) is positively connected to the receptacle (10) in at least two spatial directions (X, Y). Leistungshalbleitermodul nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffelement (8) mit dem Gehäuseelement (2) stoffschlüssig verbunden ist.Power semiconductor module according to one of Claims 7 or 8th , characterized in that the plastic element (8) is integrally connected to the housing element (2). Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseelement (2) aus einem Kunststoff ausgebildet ist, und das Kunststoffelement (8) stoffschlüssig mit dem Gehäuseelement (2) verbunden ist, indem das Kunststoffelement (8) mit dem Gehäuseelement (2) spritztechnisch stoffschlüssig verbunden ist, insbesondere in das Gehäuseelement (2) eingespritzt ist.power semiconductor module claim 10 , characterized in that the housing element (2) is formed from a plastic, and the plastic element (8) is cohesively connected to the housing element (2), in that the plastic element (8) is cohesively connected to the housing element (2) by injection molding, in particular is injected into the housing element (2). Leistungshalbleitermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmesseinrichtung (3) von dem Gehäuseelement (2) derartig ummantelt und mit dem Gehäuseelement (2) stoffschlüssig verbunden ist, dass ein Teil (6a',6b') des jeweiligen Flachwärmeleiterelements (6a,6b) und ein Teil (7a'',7b'') des jeweiligen Anschlusselements (7a,7b) aus dem Gehäuseelement (2) herausragen.Power semiconductor module according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the temperature measuring device (3) of the housing element (2) so encased and connected to the housing element (2) materially is that a part (6a', 6b') of the respective flat heat conductor element (6a, 6b) and a part (7a'', 7b'') of the respective connection element (7a, 7b) protrude from the housing element (2). Leistungshalbleitermodul nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmesseinrichtung (3) mit dem Gehäuseelement (2) stoffschlüssig verbunden ist, indem die Temperaturmesseinrichtung (3) mit dem Gehäuseelement (2) spritztechnisch stoffschlüssig verbunden ist, insbesondere in das Gehäuseelement (2) eingespritzt ist.power semiconductor module claim 12 , characterized in that the temperature measuring device (3) is cohesively connected to the housing element (2) in that the temperature measuring device (3) is cohesively connected to the housing element (2) by injection molding, in particular being injected into the housing element (2). Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls (1) nach Anspruch 9, mit folgenden Verfahrensschritten, wobei Verfahrensschritt d) vor Verfahrensschritt e) oder Verfahrensschritt e) vor Verfahrensschritt d) ausgeführt wird: a) Bereitstellen eines Substrats (5), das eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht (5a) und eine auf der Isolationsschicht (5a) angeordnete zu Leiterbahnen (5ba,5bb,5bc) strukturierte Metallschicht (5b) aufweist und von auf der Metallschicht (5b) angeordneten und mit der Metallschicht (5b) elektrisch leitend verbundenen Leistungshalbleiterbauelementen (9), b) Bereitstellen einer Temperaturmesseinrichtung (3), die einen Temperatursensor (4) mit einem elektrischen ersten und zweiten Temperatursensoranschluss (4a,4b) und ein mit dem Temperatursensor (4) thermisch leitend verbundenes, thermisch leitendes, erstes Flachwärmeleiterelement (6a) und ein mit dem ersten Temperatursensoranschluss (4a) elektrisch leitend verbundenes erstes Anschlusselement (7a) und ein mit dem zweiten Temperatursensoranschluss (4b) elektrisch leitend verbundenes zweites Anschlusselement (7b) aufweist, wobei die Temperaturmesseinrichtung (3) von einem Kunststoffelement (8) derartig ummantelt und mit dem Kunststoffelement (8) stoffschlüssig verbunden ist, dass ein Teil (6a') des ersten Flachwärmeleiterelements (6a) und ein Teil (7ac,7bc) des jeweiligen Anschlusselements (7a,7b) aus dem Kunststoffelement (8) herausragen, c) Bereitstellen eines Gehäuseelements (2), das eine Aufnahme (10) zum Verbinden des Kunststoffelements (8) mit dem Gehäuseelement (2) aufweist, wobei die Aufnahme (10) und das Kunststoffelement (8) derartig zueinander korrespondierende Formen aufweisen, dass das Kunststoffelement (8) in mindestens zwei Raumrichtungen (X,Y) mit der Aufnahme (10) formschlüssig verbindbar ist, d) Anordnen von zumindest eines Teils (8a) des Kunststoffelements (8) in der Aufnahme (10) und damit einhergehend formschlüssiges Verbinden des Kunststoffelements (8) in mindestens zwei Raumrichtungen (X,Y) mit der Aufnahme (10), e) Thermisch leitfähiges Verbinden des ersten Flachwärmeleiterelements (6a) mit der Metallschicht (5b).Method for producing a power semiconductor module (1). claim 9 , having the following method steps, method step d) being carried out before method step e) or method step e) before method step d): a) providing a substrate (5) which has an electrically non-conductive insulation layer (5a) and one on the insulation layer (5a) metal layer (5b) structured to form conductor tracks (5ba, 5bb, 5bc) and power semiconductor components (9) arranged on the metal layer (5b) and electrically conductively connected to the metal layer (5b), b) providing a temperature measuring device (3) which a temperature sensor (4) with an electrical first and second temperature sensor connection (4a, 4b) and a thermally conductive, first flat heat-conducting element (6a) which is thermally conductively connected to the temperature sensor (4) and a first which is electrically conductively connected to the first temperature sensor connection (4a). Connection element (7a) and with the second temperature sensor connection (4b) electrically conductive ve Has a connected second connecting element (7b), wherein the temperature measuring device (3) is encased by a plastic element (8) and is cohesively connected to the plastic element (8) in such a way that a part (6a') of the first flat heat-conducting element (6a) and a part ( 7ac, 7bc) of the respective connection element (7a, 7b) protrude from the plastic element (8), c) providing a housing element (2) which has a receptacle (10) for connecting the plastic element (8) to the housing element (2), wherein the receptacle (10) and the plastic element (8) have shapes that correspond to one another in such a way that the plastic element (8) can be positively connected to the receptacle (10) in at least two spatial directions (X, Y), d) arranging at least one part (8a) of the plastic element (8) in the receptacle (10) and associated positive connection of the plastic element (8) in at least two spatial directions (X, Y) with the receptacle (10), e) thermally conductive high connection of the first flat thermal conductor element (6a) to the metal layer (5b). Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls (1') nach Anspruch 10 oder 11, mit folgenden Verfahrensschritten: d) Bereitstellen eines Substrats (5), das eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht (5a) und eine auf der Isolationsschicht (5a) angeordnete zu Leiterbahnen (5ba,5bb,5bc) strukturierte Metallschicht (5b) aufweist und von auf der Metallschicht (5b) angeordneten und mit der Metallschicht (5b) elektrisch leitend verbundenen Leistungshalbleiterbauelementen (9), e) Bereitstellen einer Temperaturmesseinrichtung (3), die einen Temperatursensor (4) mit einem elektrischen ersten und zweiten Temperatursensoranschluss (4a,4b) und ein mit dem Temperatursensor (4) thermisch leitend verbundenes, thermisch leitendes, erstes Flachwärmeleiterelement (6a) und ein mit dem ersten Temperatursensoranschluss (4a) elektrisch leitend verbundenes erstes Anschlusselement (7a) und ein mit dem zweiten Temperatursensoranschluss (4b) elektrisch leitend verbundenes zweites Anschlusselement (7b) aufweist, wobei die Temperaturmesseinrichtung (3) von einem Kunststoffelement (8) derartig ummantelt und mit dem Kunststoffelement (8) stoffschlüssig verbunden ist, dass ein Teil (6a') des ersten Flachwärmeleiterelements (6a) und ein Teil (7ac,7bc) des jeweiligen Anschlusselements (7a,7b) aus dem Kunststoffelement (8) herausragen, wobei das Kunststoffelement (8) mit einem Gehäuseelement (2) des Leistungshalbleitermoduls (1') stoffschlüssig verbunden ist, f) Thermisch leitfähiges Verbinden des ersten Flachwärmeleiterelements (6a) mit der Metallschicht (5b).Method for producing a power semiconductor module (1 '). claim 10 or 11 , having the following method steps: d) providing a substrate (5) which has an electrically non-conductive insulating layer (5a) and a metal layer (5b) structured to form conductor tracks (5ba, 5bb, 5bc) arranged on the insulating layer (5a) and from on power semiconductor components (9) arranged on the metal layer (5b) and electrically conductively connected to the metal layer (5b), e) providing a temperature measuring device (3) which has a temperature sensor (4) with an electrical first and second temperature sensor connection (4a, 4b) and a with the temperature sensor (4) thermally conductive, first flat heat conductor element (6a) and with the first temperature sensor connection (4a) electrically conductively connected first connection element (7a) and with the second temperature sensor connection (4b) electrically conductively connected second connection element ( 7b), wherein the temperature measuring device (3) is supported by a plastic element (8th ) is encased and bonded to the plastic element (8) in such a way that a part (6a') of the first flat heat conductor element (6a) and a part (7ac, 7bc) of the respective connection element (7a, 7b) protrude from the plastic element (8). , wherein the plastic element (8) is materially connected to a housing element (2) of the power semiconductor module (1'), f) thermally conductive connection of the first flat heat conductor element (6a) to the metal layer (5b). Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls (1') nach Anspruch 15, wobei beim Verfahrensschritts b), das Gehäuseelement (2) aus einem Kunststoff ausgebildet ist, und das Kunststoffelement (8) stoffschlüssig mit dem Gehäuseelement (2) verbunden ist, indem das Kunststoffelement (8) mit dem Gehäuseelement (2) spritztechnisch stoffschlüssig verbunden ist, insbesondere in das Gehäuseelement (2) eingespritzt ist.Method for producing a power semiconductor module (1 '). claim 15 , wherein in method step b), the housing element (2) is formed from a plastic, and the plastic element (8) is cohesively connected to the housing element (2) by the plastic element (8) being cohesively connected to the housing element (2) by injection molding , In particular in the housing element (2) is injected. Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls (1") nach Anspruch 12 oder 13, mit folgenden Verfahrensschritten: a) Bereitstellen eines Substrats (5), das eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht (5a) und eine auf der Isolationsschicht (5a) angeordnete zu Leiterbahnen (5ba,5bb,5bc) strukturierte Metallschicht (5b) aufweist und von auf der Metallschicht (5b) angeordneten und mit der Metallschicht (5b) elektrisch leitend verbundenen Leistungshalbleiterbauelementen (9), b) Bereitstellen einer Temperaturmesseinrichtung (3), die einen Temperatursensor (4) mit einem elektrischen ersten und zweiten Temperatursensoranschluss (4a,4b) und ein mit dem Temperatursensor (4) thermisch leitend verbundenes, thermisch leitendes, erstes Flachwärmeleiterelement (6a) und ein mit dem ersten Temperatursensoranschluss (4a) elektrisch leitend verbundenes erstes Anschlusselement (7a) und ein mit dem zweiten Temperatursensoranschluss (4b) elektrisch leitend verbundenes zweites Anschlusselement (7b) aufweist, wobei die Temperaturmesseinrichtung (3) mit einem Gehäuseelement (2) des Leistungshalbleitermoduls (1") stoffschlüssig verbunden ist, c) Thermisch leitfähiges Verbinden des ersten Flachwärmeleiterelements (6a) mit der Metallschicht (5b).Method for producing a power semiconductor module (1") claim 12 or 13 , having the following method steps: a) providing a substrate (5) which has an electrically non-conductive insulation layer (5a) and a metal layer (5b) structured to form conductor tracks (5ba, 5bb, 5bc) arranged on the insulation layer (5a) and from on power semiconductor components (9) arranged on the metal layer (5b) and electrically conductively connected to the metal layer (5b), b) providing a temperature measuring device (3) which has a temperature sensor (4) with an electrical first and second temperature sensor connection (4a, 4b) and a thermally conductively connected to the temperature sensor (4). of the first flat thermal conductor element (6a) and a first connection element (7a) electrically conductively connected to the first temperature sensor connection (4a) and a second connection element (7b) electrically conductively connected to the second temperature sensor connection (4b), the temperature measuring device (3) having a housing element (2) of the power semiconductor module (1") is materially connected, c) thermally conductive connection of the first flat heat conductor element (6a) to the metal layer (5b). Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls (1") nach Anspruch 17, wobei beim Verfahrensschritts b), die Temperaturmesseinrichtung (3) mit dem Gehäuseelement (2) stoffschlüssig verbunden ist, indem die Temperaturmesseinrichtung (3) mit dem Gehäuseelement (2) spritztechnisch stoffschlüssig verbunden ist, insbesondere in das Gehäuseelement (2) eingespritzt ist.Method for producing a power semiconductor module (1") Claim 17 , wherein in method step b), the temperature measuring device (3) is cohesively connected to the housing element (2), in that the temperature measuring device (3) is cohesively connected to the housing element (2) by injection molding, in particular being injected into the housing element (2).
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