DE102021206935B4 - Leistungshalbbrückenmodul, Leistungsinverter, Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbbrückenmoduls - Google Patents

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Abstract

Leistungshalbbrückenmodul (LM), aufweisend:- einen Stromsammelschienenträger (LP) mit einem elektrisch isolierenden Isoliermaterial, in dem eine erste Stromsammelschiene (SS1) eingebettet ist, die einen ersten Längsabschnitt (AB1) und einen sich in Längsrichtung des Stromsammelschienenträgers (LP) dem ersten Längsabschnitt (AB1) anschließenden zweiten Längsabschnitt (AB2) aufweist;- wobei die erste Stromsammelschiene (SS1) auf dem ersten Längsabschnitt (AB1) eine erste, freiliegende Kontaktfläche (KF11) und auf dem zweiten Längsabschnitt (AB2) und an der Seite einer ersten Oberfläche (OF1) des Stromsammelschienenträgers (LP) eine zweite, freiliegende Kontaktfläche (KF12) aufweist;- wobei der Stromsammelschienenträger (LP) eine erste Aussparung (AS1) aufweist, die sich in der Höhe des zweiten Längsabschnitts (AB2) befindet und sich von der ersten Oberfläche (OF1) bis zu einer zweiten, von der ersten Oberfläche (OF1) abgewandten Oberfläche (OF2) des Stromsammelschienenträgers (LP) erstreckt;- einen Halbleiterträger (HT), der eine zweite Stromsammelschiene (SS2) und eine dritte Stromsammelschiene (SS3) aufweist, die in der Längsrichtung des Stromsammelschienenträgers (LP) aneinandergereiht sind;- einen ersten Halbleiterschalter (HS1), der über dessen unterseitige Laststromkontaktfläche (BK1) auf einer Kontaktfläche (KF2) der zweiten Stromsammelschiene (SS2) angeordnet ist und mit der zweiten Stromsammelschiene (SS2) körperlich und elektrisch verbunden ist;- einen zweiten Halbleiterschalter (HS2), der über dessen unterseitige Laststromkontaktfläche (BK2) auf einer Kontaktfläche (KF3) der dritten Stromsammelschiene (SS3) angeordnet ist und mit der dritten Stromsammelschiene (SS3) körperlich und elektrisch verbunden ist;- wobei der Halbleiterträger (HT) auf der zweiten Oberfläche (OF2) des Stromsammelschienenträgers (LP) angeordnet ist, wobei der erste (HS1) und der zweite (HS2) Halbleiterschalter in die erste Aussparung (AS1) hineinragen;- wobei der zweite Halbleiterschalter (HS2) über dessen oberseitige Laststromkontaktfläche (OK2) mit der zweiten Kontaktfläche (KF12) der ersten Stromsammelschiene (SS1) elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass- der Stromsammelschienenträger (LP) auf der ersten Oberfläche (OF1) einen ersten Bestückungsbereich (BB1) aufweist, auf dem eine erste Steuerschaltung (GT1) zur Ansteuerung des ersten Halbleiterschalters (HS1) gebildet ist;- wobei der erste Halbleiterschalter (HS1) über dessen oberseitige Steuersignalkontaktfläche (SK1) mit der ersten Steuerschaltung (GT1) elektrisch verbunden ist.

Description

  • Technisches Gebiet:
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leistungshalbbrückenmodul und einen Leistungsinverter mit Leistungshalbbrückenmodulen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbbrückenmoduls.
  • Stand der Technik und Aufgabe der Erfindung:
  • Leistungsinverter oder Leistungsanordnungen mit Leistungshalbbrückenmodulen sind bekannt und werden unter anderem in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen zur Umwandlung von Gleichströmen in Phasenströme oder umkehrt verwendet.
  • Die Druckschrift DE 10 2013 219 833 A1 , die den Oberbegriff bildet, beschreibt ein Halbleitermodul mit einem Keramiksubstrat und einer auf dem Substrat platzierten Leiterplatte mit einer Aussparung. Das Halbleitermodul weist ferner eine Bondverbindung auf, die durch die Aussparung der Leiterplatte hindurchgeführt ist und einen auf dem Keramiksubstrat angeordneten Halbleiterchip mit einer Leiterbahn auf der Leiterplatte elektrisch verbindet.
  • Wie bei allen technischen Anordnungen besteht für die Leistungsinverter oder Leistungsanordnungen mit Leistungshalbbrückenmodulen und somit auch für die Leistungshalbbrückenmodule die allgemeine Anforderung, diese zuverlässiger zu gestalten. Darüber hinaus gilt für die Leistungsinverter oder Leistungsanordnungen mit Leistungshalbbrückenmodulen bzw. für die Leistungshalbbrückenmodule auch die Anforderung, diese kosteneffizient herzustellen.
  • Damit besteht die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung darin, eine Möglichkeit bereitzustellen, mit der ein Leistungshalbbrückenmodul und somit ein Leistungsinverter zuverlässiger und kosteneffizienter hergestellt werden können.
  • Beschreibung der Erfindung:
  • Diese Aufgabe wird durch Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Leistungshalbbrückenmodul, insb. für einen Leistungsinverter, speziell für eine Anwendung in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug, bereitgestellt.
  • Das Leistungshalbbrückenmodul weist einen Stromsammelschienenträger auf, der als Basismaterial ein elektrisch isolierendes Isoliermaterial, bspw. in Form von einem Spritzguss, einer Moldmasse oder einem faserverstärkten Kunststoff, aufweist. In dem Isoliermaterial ist eine erste Stromsammelschiene (auf Englisch „Bus bar“) als ein Einlegeteil (auf Englisch „Inlay“) oder als eine Leiterbahn eingebettet. Die erste Stromsammelschiene dient insb. zur Herstellung einer externen Laststromverbindung (bzw. einer externen Gleichstromverbindung) zu dem Leistungshalbbrückenmodul. Die erste Stromsammelschiene weist einen ersten Längsabschnitt auf, der insb. zur Herstellung der zuvor genannten externen Laststromverbindung dient. Auf dem ersten Längsabschnitt weist die erste Stromsammelschiene eine erste, freiliegende Kontaktfläche auf. Die erste Kontaktfläche dient als zur elektrischen Kontaktierung der zuvor genannten externen Laststromverbindung. Die erste Stromsammelschiene weist ferner einen zweiten Längsabschnitt auf, der sich in Längsrichtung des Stromsammelschienenträgers dem ersten Längsabschnitt anschließt, und insb. zur Herstellung einer modul-internen Stromverbindung dient. Auf dem zweiten Längsabschnitt und an der Seite einer ersten Oberfläche des Stromsammelschienenträgers weist die Stromsammelschiene eine zweite, freiliegende Kontaktfläche auf.
  • Mit dem Ausdruck „eingebettet“ wird hierin insb. bezeichnet, dass die betroffenen Stromsammelschienen teilweise in dem Isoliermaterial eingebettet sind und freiliegende bzw. nicht von dem Isoliermaterial bedeckten Flächen aufweisen, die nicht in dem Isoliermaterial eingebettet sind und somit die oben genannten freiliegenden Kontaktflächen bilden.
  • Die zweite Kontaktfläche kann dabei als eine zusammenhängende ausgedehnte große Fläche ausgeführt sein. Alternativ kann die zweite Kontaktfläche auch eine Summe von mehreren freiliegenden Kontaktabschnitten sein, die voneinander beabstandet verteilt ausgeführt sind, jedoch dieselbe elektrische Verbindung herstellen.
  • Der Stromsammelschienenträger weist eine erste, durchgehende Aussparung auf, die sich in der Längsrichtung des Stromsammelschienenträgers betrachtet in der Höhe des zweiten Längsabschnitts der ersten Stromsammelschiene befindet und sich von der ersten Oberfläche des Stromsammelschienenträgers bis zu einer zweite, von der ersten Oberfläche abgewandten Oberfläche des Stromsammelschienenträgers den Stromsammelschienenträger vollständig hindurch erstreckt.
  • Das Leistungshalbbrückenmodul weist ferner einen Halbleiterträger auf, der eine zweite Stromsammelschiene und eine dritte Stromsammelschiene aufweist, die in der Längsrichtung des Stromsammelschienenträgers aneinandergereiht sind. Dabei dient die zweite Stromsammelschiene insb. zur Herstellung der zuvor genannten externen Laststromverbindung. Die dritte Stromsammelschiene dient insb. zur Herstellung einer externen Phasenstromverbindung zu dem Leistungshalbbrückenmodul.
  • Das Leistungshalbbrückenmodul weist zudem einen ersten Halbleiterschalter auf, der über dessen unterseitige Laststromkontaktfläche auf einer Kontaktfläche der zweiten Stromsammelschiene angeordnet ist und mit der zweiten Stromsammelschiene körperlich und elektrisch verbunden ist.
  • Das Leistungshalbbrückenmodul weist ferner einen zweiten Halbleiterschalter auf, der über dessen unterseitige Laststromkontaktfläche auf einer Kontaktfläche der dritten Stromsammelschiene angeordnet ist und mit der dritten Stromsammelschiene körperlich und elektrisch verbunden ist.
  • Der Stromsammelschienenträger weist auf der ersten Oberfläche einen ersten Bestückungsbereich auf, auf dem eine erste Steuerschaltung zur Ansteuerung des ersten Halbleiterschalters gebildet ist. Der erste Halbleiterschalter ist dann über dessen oberseitige Steuersignalkontaktfläche mittels einer Signalverbindung, bspw. einer weiteren Bondverbindung, mit der ersten Steuerschaltung elektrisch verbunden.
  • Der Halbleiterträger ist samt dem ersten und dem zweiten Halbleiterschalter auf der zweiten Oberfläche des Stromsammelschienenträgers angeordnet. Dabei ragen der erste und der zweite Halbleiterschalter in die erste Aussparung hinein. Ferner ist der zweite Halbleiterschalter über dessen oberseitige Laststromkontaktfläche mittels einer Stromverbindung, bspw. einer Bondverbindung, mit der zweiten Kontaktfläche der ersten Stromsammelschiene elektrisch verbunden.
  • Der Stromsammelschienenträger mit der eingebetteten ersten Stromsammelschiene und der ersten Aussparung bildet einen Stromsammelschienenträger-Stromsammelschiene-Verbund, der in einfacher Weise als Massenware kostengünstig hergestellt, gelagert und transportiert werden kann. Ein Beispiel derartigen Verbunds ist eine Leiterplatte mit einem Kupfer-Inlay als die erste Stromsammelschiene oder ein Spritzgussteil aus dem oben genannten Isoliermaterial mit der in dem Gussteil eingebetteten ersten Stromsammelschiene.
  • Analog bildet der Halbleiterträger mit der zweiten und der dritten Stromsammelschiene samt dem ersten und dem zweiten Halbleiterschalter einen Halbleiterträger-Halbleiterschalter-Verbund, der ebenfalls in einfacher Weise als Massenware kostengünstig hergestellt, gelagert und transportiert werden kann. Ein Beispiel derartigen Verbunds ist ein AMB-Keramik-Träger (AMB: auf Englisch „Active Metal Brazing“) mit darauf montierten Halbleiterschaltern.
  • Die Montage des Hableiter-Trägers samt den beiden Halbleiterschaltern auf den Stromsammelschienenträger kann ebenfalls in einfacher Weiche kostengünstig bewerkstelligt werden.
  • Die Aussparung in dem Stromsammelschienenträger bietet dabei einen Raum zur Aufnahme der beiden trägerseitigen Halbleiterschalter und ermöglicht somit eine vergleichsweise kompakte Bauweise des Leistungshalbbrückenmoduls. Darüber hinaus bietet die Aussparung einen Schutz für die beiden Halbleiterschalter sowie deren elektrischen Verbindungen vor äußeren mechanischen Einflüssen und stellt somit eine zuverlässige Funktion der beiden Halbleiterschalter und folglich des gesamten Leistungshalbbrückenmoduls sicher.
  • Damit ist eine Möglichkeit bereitgestellt, ein Leistungshalbbrückenmodul und folglich einen Leistungsinverter oder eine Leistungsanordnung mit einem genannten Leistungshalbbrückenmoduls zuverlässiger zu gestalten und kosteneffizienter herzustellen.
  • Bspw. umgibt der zweite Längsabschnitt die erste Aussparung in deren Umfang teilweise oder vollumfänglich. Dies erlaubt eine verbesserte Wärmeabführung.
  • Bspw. weist der zweite Längsabschnitt zwei Schenkelbereiche auf, die an beiden Seiten der ersten Aussparung verteilt zueinander (und um eine Längsachse des Stromsammelschienenträgers entlang der Längsrichtung des Stromsammelschienenträgers) symmetrisch gebildet sind und sich in der Längsrichtung des Stromsammelschienenträgers erstrecken. Die symmetrische Ausführung des zweiten Längsabschnitts verbessert die Stromtragfähigkeit der ersten Stromsammelschiene.
  • Bspw. sind die zweite Kontaktfläche der ersten Stromsammelschiene auf den beiden Schenkelbereichen verteilt angeordnet sind und zueinander um die erste Aussparung (bzw. um die Längsachse des Stromsammelschienenträgers) symmetrisch ausgeführt sind. Die symmetrische Ausführung der zweiten Kontaktfläche verbessert die Stromführung von dem zweiten Halbleiterschalter zur ersten Stromsammelschiene.
  • Bspw. weist der zweite Längsabschnitt eine größere Schichtstärke als der erste Längsabschnitt auf. Dadurch kann die Querschnittfläche der ersten Stromsammelschiene über deren gesamte Längsrichtung, die auch die Hauptstromflussrichtung in der ersten Stromsammelschiene ist, weitgehend gleich groß bleiben. Dies ist vorteilhaft für den Fall, dass der zweite Längsabschnitt der Stromsammelschiene aufgrund des fehlenden Platzes durch die Aussparung in dem Stromsammelschienenträger insgesamt schmaler als der erste Längsabschnitt der Stromsammelschiene ausgeführt werden muss.
  • Bspw. weist der Stromsammelschienenträger auf der ersten Oberfläche ferner einen zweiten Bestückungsbereich auf, auf dem eine zweite Steuerschaltung zur Ansteuerung des zweiten Halbleiterschalters gebildet ist. Der zweite Halbleiterschalter ist dann über dessen oberseitige Steuersignalkontaktfläche mittels einer weiteren Signalverbindung, bspw. einer weiteren Bondverbindung, mit der zweiten Steuerschaltung elektrisch verbunden.
  • Sind die Halbleiterschalter bspw. jeweils als ein MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) gebildet, so sind die entsprechenden Steuerschaltungen jeweils als ein Gatetreiber gebildet. Die oberseitige Steuersignalkontaktfläche der jeweiligen Halbleiterschalter bildet dann den Gate-Anschluss der jeweiligen Halbleiterschalter. Die unterseitige Laststromkontaktfläche der jeweiligen Halbleiterschalter bildet dann den Drain-Anschluss der jeweiligen Halbleiterschalter. Die oberseitige Laststromkontaktfläche der jeweiligen Halbleiterschalter bildet dann den Source-Anschluss der jeweiligen Halbleiterschalter.
  • Die beiden Bestückungsbereiche auf der ersten Oberfläche des Stromsammelschienenträgers ermöglichen kurze Steuerungssignalwege von den jeweiligen Steuerschaltungen zu den jeweiligen korrespondierenden Halbleiterschaltern. Dadurch kann das Gesamt-Layout des Leistungshalbbrückenmoduls vereinfacht werden. Zudem ist die gesamte Schaltung insgesamt störungsresistenter.
  • Der erste und/oder der zweite Bestückungsbereich bzw. die erste und/oder die zweite Steuerschaltung sind bspw. durch Isoliermaterial des Stromsammelschienenträgers von der ersten Stromsammelschiene elektrisch isoliert. In dem jeweiligen Bestückungsbereich sind jedoch Leiterbahnen zur Bildung von Schaltungsfunktionen der entsprechenden Steuerschaltung vorgesehen, die jedoch durch das Isoliermaterial des Stromsammelschienenträgers entsprechend dem Schaltungslayout der jeweiligen Steuerschaltung voneinander und von der ersten Stromsammelschiene elektrisch isoliert sind. Dadurch können die beiden Steuerschaltungen in einfacher Weise auf dem Stromsammelschienenträger gebildet werden. Entsprechend entfallen zusätzliche Leiterplatten für die Steuerschaltungen.
  • Bspw. sind der erste und/oder der zweite Bestückungsbereich jeweils als eine Leiterplatte gebildet.
  • Bspw. sind der erste und/oder der zweite Bestückungsbereich, insb. wenn diese als Leiterplatten gebildet sind, von dem Isoliermaterial umgossen, umspritzt oder ummoldet und somit in dem Isoliermaterial (bspw. bis auf den jeweiligen Bestückungsoberflächen) eingebettet.
  • Bspw. ist der Stromsammelschienenträger selbst als eine Leiterplatte gebildet. In diesem Fall sind der erste und/oder der zweite Bestückungsbereich als Teilabschnitten des Stromsammelschienenträgers gebildet.
  • Bspw. der erste und der zweite Bestückungsbereich sind auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten der ersten Aussparung verteilt angeordnet. In der Längsrichtung des Stromsammelschienenträgers betrachtet liegen der erste Bestückungsbereich, die Aussparung und der zweite Bestückungsbereich aneinandergereiht. Dadurch wird die Raumnutzung auf dem Stromsammelschienenträger optimiert.
  • Bspw. weist der Stromsammelschienenträger ferner eine zweite, durchgehende Aussparung auf, die sich in der Längsrichtung des Stromsammelschienenträgers betrachtet in der Höhe des zweiten Längsabschnitts der ersten Stromsammelschiene befindet und sich von der ersten Oberfläche des Stromsammelschienenträgers bis zu der zweiten Oberfläche des Stromsammelschienenträgers den Stromsammelschienenträger vollständig hindurch erstreckt. Der Halbleiterträger weist bspw. ferner einen RC-Snubber (RC-Glied), bspw. ein Silikon-Snubber, auf, der auf der Kontaktfläche der zweiten Stromsammelschiene neben dem ersten Halbleiterschalter angeordnet ist. Der RC-Snubber ist mit der zweiten Stromsammelschiene körperlich und (entsprechend dem Schaltungslayout des Leistungshalbbrückenmoduls) elektrisch verbunden. Nach dem Anordnen des Halbleiterträgers auf der zweiten Oberfläche des Stromsammelschienenträgers ragt der RC-Snubber in die zweite Aussparung hinein.
  • In der Längsrichtung des Stromsammelschienenträgers betrachtet befindet sich die zweite Aussparung bspw. zwischen dem ersten Längsabschnitt und der ersten Aussparung.
  • Bspw. weist die erste Stromsammelschiene auf dem zweiten Längsabschnitt und an der Seite der ersten Oberfläche des Stromsammelschienenträgers eine dritte, freiliegende Kontaktfläche auf. Der RC-Snubber ist dann mittels einer weiteren Stromverbindung, bspw. einer weiteren Bondverbindung, mit der dritten Kontaktfläche der ersten Stromsammelschiene elektrisch verbunden.
  • Die dritte Kontaktfläche kann als eine zusammenhängende ausgedehnte große Fläche ausgeführt sein. Alternativ kann die dritte Kontaktfläche auch (wie die zweite Kontaktfläche) eine Summe von mehreren freiliegenden Kontaktabschnitten sein, die voneinander beabstandet verteilt ausgeführt sind, jedoch dieselbe elektrische Verbindung herstellen.
  • Die zweite Aussparung ermöglicht wie die erste Aussparung einen bauraumoptimierten Aufbau des gesamten Leistungshalbbrückenmoduls.
  • Das Leistungshalbbrückenmodul weist ferner bspw. eine vierte Stromsammelschiene, insb. zur Herstellung der zuvor genannten externen Last- bzw. Gleichstromverbindung, auf. Die vierte Stromsammelschiene ist als ein weiteres Einlegeteil oder als eine weitere Leiterbahn in dem Isoliermaterial des Stromsammelschienenträgers eingebettet und weist an der zweiten Oberfläche des Stromsammelschienenträgers eine freiliegende Kontaktfläche auf. Dabei überlappen sich die vierte Stromsammelschiene und der erste Längsabschnitt der ersten Stromsammelschiene zueinander weitgehend bzw. gar vollständig. Ferner sind die vierte Stromsammelschiene und der erste Längsabschnitt der ersten Stromsammelschiene durch das Isoliermaterial voneinander elektrisch isoliert. Die zweite Stromsammelschiene ist über deren Kontaktfläche auf der Kontaktfläche der vierten Stromsammelschiene angeordnet und mit der vierten Stromsammelschiene körperlich und elektrisch verbunden, bspw. durch Auflöten, Aufsintern, Aufschweißen, oder mittels einer geeigneten stoffschlüssigen Verbindung.
  • Die Überlappung der vierten Stromsammelschiene und des ersten Längsabschnitts der ersten Stromsammelschiene, durch die ein Last- bzw. Gleichstrom in entgegengesetzter Flussrichtung durchfließt, reduziert parasitäre Induktivität.
  • Das Leistungshalbbrückenmodul weist ferner bspw. eine fünfte Stromsammelschiene, insb. zur Herstellung der zuvor genannten Phasenstromverbindung, auf. Die fünfte Stromsammelschiene ist als ein weiteres Einlegeteil oder als eine weitere Leiterbahn in dem Isoliermaterial des Stromsammelschienenträgers eingebettet ist und weist an der zweiten Oberfläche des Stromsammelschienenträgers eine freiliegende Kontaktfläche auf. Die dritte Stromsammelschiene ist über deren Kontaktfläche auf der Kontaktfläche der fünften Stromsammelschiene angeordnet und mit der fünften Stromsammelschiene körperlich und elektrisch verbunden, bspw. durch Auflöten, Aufsintern, Aufschweißen, oder mittels einer geeigneten stoffschlüssigen Verbindung.
  • Der Halbleiterträger weist bspw. eine Isolationsschicht auf. Die zweite Stromsammelschiene ist über deren von dem ersten Halbleiterschalter abgewandte Seite auf der Isolationsschicht angeordnet und mit der Isolationsschicht körperlich und thermisch verbunden, bspw. durch Aufkleben, Aufsintern, oder mittels einer geeigneten stoffschlüssigen Verbindung. Analog ist die dritte Stromsammelschiene über deren von dem zweiten Halbleiterschalter abgewandte Seite auf der Isolationsschicht angeordnet und mit der Isolationsschicht körperlich und thermisch verbunden, bspw. durch Auflöten, Aufsintern, Aufschweißen, oder mittels einer geeigneten stoffschlüssigen Verbindung.
  • Die Isolationsschicht ist bspw. als ein Keramik-Isolator gebildet.
  • Der Halbleiterträger weist bspw. ferner einen Kühler auf, der auf einer von der zweiten und der dritten Stromsammelschiene abgewandten Seite der Isolationsschicht angeordnet ist und mit der Isolationsschicht körperlich und thermisch verbunden ist.
  • Bspw. ist der Halbleiterträger als ein DCB-Träger (DCB: auf Englisch „Direct Copper Bonding“) oder ein AMB-Träger (bzw. ein DCB-Substrat oder ein AMB-Substrat) gebildet.
  • Bspw. ist der erste Halbleiterschalter über dessen oberseitige Laststromkontaktfläche mittels einer weiteren Stromverbindung, bspw. einer weiteren Bondverbindung, mit der Kontaktfläche der dritten Stromsammelschiene elektrisch verbunden.
  • Bspw. ist die erste Stromsammelschiene in der Längsrichtung des Stromsammelschienenträgers achsensymmetrisch gebildet.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Leistungsinverter, insb. für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, bereitgestellt.
  • Der Leistungsinverter weist mindestens drei zuvor beschriebene Leistungshalbbrückenmodule auf. Dabei bilden die Leistungshalbbrückenmodule eine dreiphasige Brückenschaltung des Leistungsinverters.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines zuvor beschriebenen Leistungshalbbrückenmoduls bereitgestellt.
  • Gemäß dem Verfahren wird ein Stromsammelschienenträger mit einem elektrisch isolierenden Isoliermaterial bereitgestellt, wobei in das Isoliermaterial eine erste Stromsammelschiene mit einem ersten Längsabschnitt und einem sich in Längsrichtung des Stromsammelschienenträgers dem ersten Längsabschnitt anschließenden zweiten Längsabschnitt als ein Einlegeteil oder eine Leiterbahn eingebettet wird.
  • Auf dem ersten Längsabschnitt der ersten Stromsammelschiene wird eine erste, freiliegende Kontaktfläche geformt. Analog wird auf dem zweiten Längsabschnitt der ersten Stromsammelschiene eine zweite, freiliegende Kontaktfläche geformt, wobei die zweite Kontaktfläche auf eine Oberfläche des zweiten Längenabschnitts geformt wird, die an der Seite einer ersten Oberfläche des Stromsammelschienenträgers liegt. Dabei können die Kontaktflächen bspw. durch Entfernen vom Isoliermaterial, wie z. B. durch Ausfräsen des Stromsammelschienenträgers, an den entsprechenden Stellen des Stromsammelschienenträgers geformt werden.
  • In dem Stromsammelschienenträger wird eine erste, durchgehende Aussparung geformt, wobei diese in Längsrichtung des Stromsammelschienenträgers betrachtet in der Höhe des zweiten Längsabschnitts der ersten Stromsammelschiene von der ersten Oberfläche des Stromsammelschienenträgers bis zu einer zweiten, von der ersten Oberfläche abgewandten Oberfläche des Stromsammelschienenträgers den Stromsammelschienenträger vollständig hindurcherstreckend geformt wird. Die Aussparung kann bspw. durch Entfernen vom Isoliermaterial, wie z. B. durch Ausfräsen des Stromsammelschienenträgers, geformt werden. Alternativ kann die Aussparung beim Formen des Stromsammelschienenträgers bereits mitgeformt werden.
  • Außerdem wird ein Halbleiterträger mit einer zweiten Stromsammelschiene und einer dritten Stromsammelschiene bereitgestellt.
  • Auf eine freiliegende Kontaktfläche der zweiten Stromsammelschiene wird ein erster Halbleiterschalter angeordnet und über dessen unterseitige Laststromkontaktfläche mit der zweiten Stromsammelschiene körperlich und elektrisch verbunden, bspw. aufgelötet, aufgesintert, aufgeschweißt, oder in einer ähnlichen Weise mit der zweiten Stromsammelschiene stoffschlüssig verbunden.
  • Analog wird auf eine freiliegende Kontaktfläche der dritten Stromsammelschiene ein zweiter Halbleiterschalter angeordnet und über dessen unterseitige Laststromkontaktfläche mit der dritten Stromsammelschiene körperlich und elektrisch verbunden, bspw. aufgelötet, aufgesintert, aufgeschweißt, oder in einer ähnlichen Weise mit der dritten Stromsammelschiene stoffschlüssig verbunden.
  • Nachdem die beiden Halbleiterschalter auf die jeweiligen Stromsammelschienen angeordnet und mit den jeweiligen Stromsammelschienen elektrisch verbunden wurden, wird der Halbleiterträger samt den beiden Halbleiterschaltern auf die zweite Oberfläche des Stromsammelschienenträgers angeordnet und an dem Stromsammelschienenträger befestigt. Dabei wird der Halbleiterträger derart auf der zweiten Oberfläche des Stromsammelschienenträgers platziert, dass die beiden Halbleiterschalter in die erste Aussparung des Stromsammelschienenträgers hineinragen.
  • Anschließend wird der zweite Halbleiterschalter über dessen oberseitige Laststromkontaktfläche mittels einer Stromverbindung, bspw. einer Bondverbindung, mit der zweiten Kontaktfläche der ersten Stromsammelschiene elektrisch verbunden.
  • Ferner wird auf der ersten Oberfläche des Stromsammelschienenträgers ein erster Bestückungsbereich gebildet. Auf dem ersten Bestückungsbereich wird eine erste Steuerschaltung zur Ansteuerung des ersten Halbleiterschalters gebildet. Der erste Halbleiterschalter wird dann über dessen oberseitige Steuersignalkontaktfläche mittels einer Signalverbindung, bspw. einer weiteren Bondverbindung, mit der ersten Steuerschaltung elektrisch verbunden.
  • Figurenbeschreibung
    • Die 1 a bis 4b dienen zur Erläuterung von beispielhaften Ausführungsformen des Halbbrückenmoduls und eines Verfahrens zu dessen Herstellung.
  • Die 1a und 1b zeigen eine Leiterplatte des hier beschriebenen Halbbrückenmoduls, während die 2a und 2b spezifisch die erste Stromsammelschiene wiedergeben. Die 3a und 3b dienen zur Erläuterung des Halbleiter-Trägers. Die 4a und 4b zeigen Aufbaumöglichkeiten eines Leistungshalbbrückenmoduls mit einer Leiterplatte LP und einem Halbleiter-Träger HT.
  • Die Leiterplatte LP der 1a ist in Draufsicht dargestellt, sodass die erste Oberfläche OF1 der Leiterplatte LP zu erkennen ist. Diese erste Oberfläche OF1 kann als Oberseite betrachtet werden, während die Unterseite, nämlich die zweite Oberfläche OF2 der Leiterplatte in der 1b dargestellt ist. Die Leiterplatte LP der 1a weist eine langgestreckte, rechteckige Grundform auf (Seitenverhältnis > 1:3 bzw. > 1:5), wobei die Erstreckung entlang einer Längsrichtung LA1 als Länge bezeichnet wird und die längere der Seiten der rechteckigen Grundform darstellt. Die in 1a dargestellte Leiterplatte LP kann in einen ersten Längsabschnitt AB1 und einen zweiten Längsabschnitt AB2 eingeteilt werden. Diese Abschnitte betreffen die Längsrichtung LA1, d.h. die Richtung der Länge der rechteckigen Grundform.
  • Unter dem Begriff Leiterplatte sind Platten bzw. Träger als Leiter/Isolator-Schichtverbund zu verstehen. Diese können hergestellt sein durch Erzeugen einer Schichtstruktur (Leiterschicht oder Leiterschichten, etwa Kupferschichten, sowie isolierende Zwischenlage(n) oder Auflage(n), etwa Glasfasergewege) und durch nachfolgendes Verpressen/Verkleben. Insbesondere kann vor dem Verpressen ein flüssiger Isolatorstoff, etwa Harz bzw. Prepreg, eingebracht werden. Eine Leiterplatte kann auch als umspritzter Stromschienenträger hergestellt werden, bei dem Leiterschicht bzw. Leiterschichten mit einem (isolierenden) Kunststoff umspritzt werden. Dieser Kunststoff kann auch in Zwischenräume zwischen Leiterschichten eingebracht sein. Die Leiterschichten bilden die hier beschriebenen Stromsammelschienen. Die Leiterschichten können als Dickkupferteile vorgesehen sein, etwa mit Dicken von mehr als 100 oder 500 µm, etwa 1 mm oder 2 mm. Verschiedene Leiterschichten bzw. Stromsammelschienen können die gleiche oder unterschiedliche Dicken aufweisen. Insbesondere die erste Stromsammelschiene kann an unterschiedlichen Abschnitten unterschiedliche Dicken aufweisen; etwa an einem Abschnitt, an dem eine Aussparung vorgesehen ist, kann die erste Stromschiene eine größere Dicke aufweisen als an einem anderen Abschnitt, etwa an einem Abschnitt, an dem der ersten Stromsammelschiene eine andere Stromsammelschiene (elektrisch isoliert) untergelegt ist. An dem Abschnitt mit geringerer Dicke wird dadurch Platz geschaffen für die andere Stromsammelschiene. Die Summe der geringeren Dicke und der Dicke der anderen Stromsammelschiene (ggf. einschließlich einer zwischengelegten Isolationsschicht) kann im Wesentlichen der größeren Dicke entsprechen. Ausführungsformen der Leiterplatte sehen vor, dass dieses als HDI-, Dickkupfer-, FR2-, FR3, FR4 oder FR5 - Leiterplatte ausgebildet ist. Isolationsschichten der Leiterplatte sind vorzugsweise auf Basis von Kunststoff, Harz oder Prepreg aufgebaut, insbesondere als faserverstärkter Kunststoff mit Glasfasermatte.
  • In dem ersten Längsabschnitt AB1 der Leiterplatte LP ist eine erste Stromsammelschiene SS1 vorgesehen, insbesondere als Einlegeteil, die bspw. aus einem Kupferblech, Stahlblech oder Aluminiumblech hergestellt ist. Zu sehen ist in der 1a eine erste freiliegende Kontaktfläche KF11. Ferner sind freie Kontaktflächen der ersten Stromsammelschiene SS1 mit dem Bezugszeichen K12 und K13 zu sehen, welche sich im zweiten Abschnitt AB2 befinden. Auch die Kontaktflächen K12, K13 sind freigelegt, erstrecken sich jedoch nicht über die gesamte Breite (die sich in der 1a in vertikaler Richtung erstreckt), sondern haben die Form von Streifen (am Rand einer Ausnehmung AS1 oder AS2). In der 1a dargestellten Ausführungsform ist die Kontaktfläche KF11 im ersten Abschnitt ebenso eine freigelegte Fläche, die umrandet ist von einer Isolierschicht, die auf der ersten Stromsammelschiene SS1 vorgesehen ist. Es ist jedoch auch denkbar, dass in dem ersten Längsabschnitt oder einem Abschnitt hiervon die Kontaktfläche KF11 in voller Breite (vertikaler Richtung der 1a) freigelegt ist. Zudem kann die Kontaktfläche KF11 auch bis zu dem Ende des ersten Längsabschnitts AB1 freigelegt sein, das den zweiten Längsabschnitt AB2 entgegengesetzt ist.
  • Die erste Stromsammelschiene SS1 ist vorzugsweise durchgehend nur durch eine gedankliche Teilung in zwei Abschnitte AB2, AB1 getrennt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die beiden Längsabschnitte AB1, AB2 jeweils eine eigene erste Stromsammelschiene aufweisen, die körperlich eigenständig sind, jedoch vorzugsweise elektrisch miteinander verbunden sind. Diese elektrische Verbindung ist insbesondere dort vorgesehen, wo der erste Längsabschnitt AB1 in den zweiten Längsabschnitt AB2 übergeht, d.h. an den Stirnflächen der Stromsammelschienen SS1 der jeweiligen Abschnitte AB1, AB2.
  • An dem zweiten Längsabschnitt AB2 befindet sich eine Ausnehmung AS1 sowie eine optionale Ausnehmung AS2. Die Ausnehmung in der Leiterplatte LP erstreckt sich auch durch die erste Stromsammelschiene SS1 hindurch. Dies gilt auch für die optionale Ausnehmung AS2. Die Ausnehmung ist somit in Bezug auf die Leiterplatte LP (und in Bezug auf die erste Stromsammelschiene) ein Durchgangsloch. Dargestellt ist eine randgeschlossene Ausnehmung AS1, wobei auch die optionale Ausnehmung AS2 randgeschlossen ist. Es ist jedoch denkbar, dass die Ausnehmung AS1 bzw. Ausnehmung AS2 seitlich zum Rand hin verschoben ist, senkrecht zu Längsrichtung LA1 (d.h. zur oberen oder unteren Kante hin), wodurch die Leiterplatte LP bzw. die erste Stromsammelschiene SS1 die Ausnehmung AS1 bzw. die Ausnehmung AS2 nicht vollständig randgeschlossen, sondern nur teilweise umgibt.
  • Die erste Stromsammelschiene SS1 kann von dem ersten Längsabschnitt AB1 aus gesehen vor dem Ende der Leiterplatte LP enden, das entgegengesetzt zu dem ersten Längsabschnitt AB1 ist. Mit anderen Worten kann die erste Stromsammelschiene SS1 vom ersten Längsabschnitt AB1 aus gesehen ein offenes Ende aufweisen und bspw. mit dem Ende der Ausnehmung AS1 enden, das dem ersten Längsabschnitt AB1 entgegengesetzt ist. Dies in der 1A und insbesondere in der 2A dargestellt. Es ergibt sich für die erste Stromsammelschiene SS1 ein offenes Ende, das vom ersten Längsabschnitt AB1 weg weist und insbesondere zum entgegengesetzten zweiten Ende hinweist, an dem sich eine freie Kontaktfläche KF5 einer weiteren Stromsammelschiene SS5 befindet. Die freie Kontaktfläche KF5 ist entgegengesetzt zu der Kontaktfläche KF11 der ersten Stromsammelschiene SS1.
  • Wie erwähnt kann die Leiterplatte LP neben der ersten Stromsammelschiene SS1 auch eine zweite Stromsammelschiene SS5 mit einer freiliegenden Kontaktfläche KF5 aufweisen. Diese Kontaktfläche KF5 kann als Phasenanschluss dienen, während die Kontaktfläche KF11 (oder auch die Kontaktfläche KF4 einer Stromschiene SS4) bspw. zum Anschluss eines Gleichspannungs-Versorgungspotentials dient.
  • Die Ausnehmung AS1 und AS2 dienen dazu, dass in diese Bauelemente (insbesondere Halbleiterschalter und ggf. auch ein Snubber-Bauteil) hinein erstrecken können oder zumindest ein freier Zugriff auf das betreffende Bauteil durch die Aussparung hindurch zur elektrischen Anbindung möglich ist. Dann ist es möglich, diese Bauelemente mittels der Kontaktflächen KF12 bzw. KF13 von der Leiterplatte LP aus zu kontaktieren, da durch die betreffende Ausnehmung der Zugriff auf die hineinragenden Bauelemente besteht. Die Kontaktflächen KF12, KF13 sind zur Leistungsverbindung (Laststromverbindung) mit den Bauelementen vorgesehen, auf die die Ausnehmung Zugriff gewährt. Die Bauelemente sind auf einem Halbeiter-Träger HT montiert, vgl. 3A - 4B. Es können auch Steuersignalkontaktflächen vorgesehen sein, die einen Signalstrom führen und zu elektrischen Anbindung von Ansteuerungssignalverbindungen zu den Bauelementen dienen. Die Kontaktflächen KF12, 13 und auch Steuersignalkontaktflächen sind an der Oberfläche OF1 vorgesehen, d.h. an der dargestellten Oberseite der Leiterplatte LP. Die Anbindung, die die Ausnehmung ermöglicht, ist auch anhand der 4A, 4B näher erläutert. Weiterhin weisen Stromsammelschienen des Moduls auch Verbindungsflächen auf (VF5, VF4), die auf der entgegengesetzten Oberfläche OF2 vorgesehen sind. Durch Auflegen der Leiterplatte auf einen Halbleiter-Träger kann mittels der Verbindungsflächen der Leiterplatte eine direkte Verbindung mit dem Halbleiter-Träger vorgesehen werden, etwa eine Lötverbindung oder eine Sinterverbindung.
  • Die in 1a dargestellte Leiterplatte dient zur Anbindung von Bauelementen (eines Halbleiter-Trägers), die innerhalb der Ausnehmung AS1 und AS2 vorgesehen sind, zur elektrischen Anbindung an die Stromsammelschienen der Leiterplatte LP sowie zur elektrischen Kontaktierung über die freiliegenden Kontaktflächen KF11, KF5, um einen Anschluss an externe Potentiale wie Phasenpotential oder Gleichspannungspotentiale (einer Versorgungsgleichspannung) zu erlauben. Insbesondere dient die Leiterplatte LP zur Verbindung von Bauelementen, die sich in den Ausnehmungen des Leistungshalbbrückenmoduls befinden, mit den Anschlussmöglichkeiten KF11, KF5.
  • Darüber hinaus sind Ausführungsformen vorgesehen, in denen die Leiterplatte LP die Möglichkeit bietet, einen ersten Bestückungsbereich BB1 und ggf. einen zweiten Bestückungsbereich BB2 vorzusehen. Dort können Steuerschaltungen oder Überwachungsschaltungen vorgesehen sein, bspw. Gate-Treiber GT1, GT2. Da sich der Bestückungsbereich am Rand der Ausdehnungen AS1, AS2 befindet, ist eine direkte Verbindung der betreffenden Schaltungen GT1, GT2 mit den Bauelementen in direkter Weise möglich. Auch die Kontaktflächen KF12, KF13 befinden sich am Rand der Ausnehmung und erlauben so einen direkten Kontakt. Die 1a zeigt, dass die Kontaktflächen KF12, KF13 direkt an die Ausdehnung AS1, AS2 angrenzen. Dies gilt auch für den Bestückungsbereich BB1 und den Bestückungsbereich BB2. Es können jedoch auch etwa zur besseren Isolation vorgesehen sein, dass sich die Kontaktflächen KF12, KF13 oder auch Kontaktflächen des Bestückungsbereichs BB2, BB1 oder auch Kontaktflächen der dort vorliegenden Steuerschaltung nicht direkt an die betreffende Ausdehnung AS1 (oder auch AS2) angrenzen, sondern dass diese über einen Isolationsbereich etwa in Form eines Stegs indirekt an die betreffende Ausdehnung angrenzen. Die Leiterplatte weist in diesem Fall auch Leiterbahnstrukturen für Steuer- und/oder Überwachungsschaltungen auf. Diese Strukturen sind Teil der Leiterplatte. Etwa bei einer Leiterplatte, die als (kunststoff-) umspritzter Stromschienenträger ausgebildet ist, kann eine Steuerleiterplatte den Bestückungsbereich vorsehen. Es können mehrere Steuerleiterplatten vorgesehen sein, die jeweils eine Bestückungsbereich vorsehen. An oder in dem Bestückungsbereich kann die betreffende Schaltung vorgesehen sein. Die Steuerleiterplatte kann als gedruckte Leiterplatte vorgesehen sein, insbesondere mit dünneren Leiterschichten als die Stromsammelschienen.
  • Die Steuerleiterplatte kann als FRn-Leiterplatte (n= 1 ...5) oder als HDI-Leiterplatte ausgebildet sein. Die Steuerleiterplatte(n) wird (werden) bei der Herstellung der Leiterplatte, die die Stromsammelschienen aufweist, mit umspritzt. Die ein oder mehreren Steuerleiterplatten sind Einlegeteile (wie auch die Stromsammelschienen) der Leiterplatte, die als umspritzter Stromschienenträger ausgebildet ist.
  • Im Bereich der Kontaktfläche KF11 kann die erste Stromsammelschiene SS1 eine geringere Breite als die Leiterplatte LP aufweisen, um so seitliche Isolationsmöglichkeiten durch die Leiterplatte vorzusehen. Dies gilt insbesondere auch für die Kontaktfläche KF4 und/oder KF5. In gleicher Weise kann vorgesehen sein, dass die zweite Stromsammelschiene SS4 der Leiterplatte LP schmaler ist als die Leiterplatte LP, um ebenso isolationsbedingt einen Abstand an angrenzende Module zu ermöglichen. Vor oder zu Beginn des zweiten Abschnitts AB2 verbreitert sich die erste Stromsammelschiene SS1 in Verlaufsrichtung der Längsrichtung LA1 vom ersten Abschnitt AB1 zum zweiten Abschnitt AB2 hin, wobei dies stufenförmig oder auch mittels einer stetigen Verbreiterung realisiert sein kann. Die größere Breite, die sich so für den zweiten Abschnitt AB2 ergibt, ermöglicht es, dass die Stromsammelschiene trotz Ausnehmung (die schmaler ist als die Breite der Stromsammelschiene SS1 im zweiten Abschnitt) eine hohe Stromtragfähigkeit hat. Vorzugsweise ist im zweiten Abschnitt AB2 und insbesondere in der Höhe der ersten Aussparung AS1 die Dicke der Stromsammelschiene SS1 größer als im ersten Längsabschnitt AB1. Dadurch wird vorzugsweise von Abschnitt AB1 aus kommend zum Abschnitt AB2 hin ein im Wesentlichen gleicher (oder nur geringfügig, d.h. <10%, <20% oder <30% geringerer) Leiterquerschnitt der ersten Stromsammelschiene SS1 im zweiten Abschnitt AB2 im Vergleich zum ersten Abschnitt AB1 erreicht.
  • Die 1B zeigt einen Querschnitt durch die Leiterplatte LP der 1A. Im ersten Längsabschnitt AB1 ist die erste Stromsammelschiene SS1 zu sehen, die in den Abschnitt AB2 übergeht. Aufgrund der mittigen Ausnehmung der ersten Stromsammelschiene SS1, die in der 2A gut ersichtlich ist, kann ein erster Bestückungsbereich BB1 vorgesehen sein, der mit einer Überwachungs- und/oder Steuerschaltung GT1 bzw. Gatetreiberschaltung bestückt ist. Von dieser Schaltung gehen Pins GA1 (etwa Steueranschlüsse) ab, die sich von der ersten Oberfläche OF1 der Leiterplatte LP weg erstrecken. Diese Pins GA1 (und auch die Pins GA2) dienen zur signalübertragenden bzw. ansteuernden Anbindung einer übergeordneten Steuerung an die Schaltung GT1 bzw. GT2. In gleicher Weise sind an dem Ende des zweiten Abschnitts AB2, das dem ersten Abschnitt AB1 entgegengesetzt ist, ebenso eine Steuerschaltung GT1 in einem zweiten Bestückungsbereich BB2 vorgesehen. Auch dort sind Pins GA2 als Steueranschlüsse (allgemein: Signalanschlüsse) ausgebildet, die sich von der Leiterplatte weg erstrecken.
  • Wie in der 1A dargestellt ist, befinden sich im zweiten Abschnitt zwei Aussparungen AS1, AS2, die in der Seitenansicht der 1B (seitliche Draufsicht) verdeckt sind von der ersten Stromsammelschiene SS1. Um die dort einbringbaren Bauelemente kontaktieren zu können, weist die Stromsammelschiene die Kontaktflächen KF12 auf (für die Bauelemente in der ersten Aussparung AS1) und Kontaktflächen KF13 (zur Kontaktierung der Bauelemente in der zweiten Aussparung AS2). Eine zweite Stromsammelschiene SS4 der Leiterplatte LP ist im ersten Längsabschnitt AB1 vorgesehen unterhalb eines Längsabschnitts der ersten Stromsammelschiene SS1. Die Stromsammelschiene SS4 ist wie dargestellt durch eine Isolationsschicht LI der Leiterplatte LP elektrisch isoliert gegenüber der Stromschiene SS1. Eine dritte Stromsammelschiene SS5 der Leiterplatte LP erstreckt sich von dem Ende der Leiterplatte LP weg, das dem ersten Abschnitt AB1 entgegengesetzt ist. Somit ergeben sich an einem Ende der Leiterplatte LP die Stromsammelschiene SS5 mit einer Kontaktfläche KF5 sowie am entgegengesetzten Ende eine Kontaktfläche KF11 der ersten Stromsammelschiene SS1 und eine Kontaktfläche KF4 der Stromschiene SS4, wobei diese Kontaktflächen KF11 und KF4 an dem Ende der Leiterplatte vorgesehen sind, die dem zweiten Abschnitt entgegengesetzt sind. Diese Kontaktflächen KF11, 4 und 5 dienen zum elektromechanischen Anschluss nach außen, das heißt zur Verbindung mit Komponenten eines Bordnetzes extern zum Modul LM. Die Kontaktflächen KF11, 4 und 5 bilden insbesondere Steckkontakte, können aber auch zur Anbindung mittels Löten, Sintern oder Schweißen vorgesehen sein.
  • Die Stromschiene SS4 verfügt ferner über eine Verbindungsfläche VF4 zur elektrischen Verbindung (etwa Löten, Sintern,...) mit einem Halbleiter-Träger HT, der im Weiteren beschrieben ist. Die Kontaktfläche KF4 (zur externen Verbindung) der Stromschiene SS4 ist an einem Abschnitt der Stromschiene SS4 vorgesehen, der weiter entfernt ist von dem zweiten Abschnitt als die Verbindungsfläche VF4. Die Kontaktfläche liegt daher weiter außen an der Leiterplatte zur einfachen Anbindung an externe Komponenten oder an ein externes Bordnetz. Die Flächen VF4 und KF4 werden von derselben Oberfläche der Stromschiene SS4 gebildet an der Unterseite OF2 bzw. zweiten Oberfläche OF2 (Unterseite) der Leiterplatte LP.
  • Die Verbindungsfläche VF4 der Stromsammelschiene SS4 ist auf der entgegengesetzten Seite zu der Oberfläche OF1 (Oberseite) der Leiterplatte LP vorgesehen, an denen sich die Steueranschlüsse GA2, 1 sowie die Bestückungsbereiche BB1, 2 oder auch die Steuerschaltungen GT1, 2 befinden. Es besteht ein optionaler isolierter Abschluss an den Enden der Stromschienen SS4, SS1, die dem zweiten Abschnitt AB2 der Leiterplatte LP entgegengesetzt ist. Dieser Abschluss kann sich an die Leiterplatten in Längsrichtung anfügen, oder kann gebildet sein von in der Breite durchgängige Isolationsschichten auf den Stromschienen SS4, SS1.
  • Die Stromschiene SS5 weist wie die Stromschiene SS4 eine Kontaktfläche KF5 auf sowie eine Verbindungsfläche VF5 zur Anbindung eines im Weiteren beschriebenen Halbleiter-Träger HT. Die Kontaktfläche KF5 liegt, bezogen auf die Leiterplatte LP, weiter außen als die Verbindungsfläche VF5. Die Verbindungsflächen VF4, VF5 der Stromschienen SS4, SS5 sind auf derselben Seite vorgesehen, nämlich an der Unterseite bzw. an der Oberfläche OF2 der Leiterplatte LP. Die Verbindungsflächen VF4, VF5 liegen näher beieinander als die Kontaktflächen KF4, KF5, so dass die zur externen Anbindung vorgesehenen Kontaktflächen KF4, KF5 weiter außen als die Verbindungsflächen VF4, VF5 liegen. Dadurch kann, bezogen auf die Längsrichtung LA1, in der Höhe der Kontaktflächen VF4, VF5 ein Halbleiter-Träger von unten angebracht (und elektrisch damit verbunden) werden, während auch bei angebrachtem Halbleiter-Träger HT die Kontaktflächen KF4, KF5 zum Anschluss für externe Komponenten freiliegen.
  • Die drei Stromsammelschienen SS1, SS4 und SS5 der 1b sind insbesondere eingelegte Metallbleche, beispielsweise Kupferbahnen, die zusammen mit Isolationsmaterial der Leiterplatte verpresst werden, um so die Leiterplatte LP zumindest teilweise auszubilden. Diese Stromsammelschienen können auch durch Umspritzen (mit einem Kunststoff) mechanisch miteinander verbunden werden. Nach dem Verpressen bzw. Umspritzen können die Schaltungen GT1 bzw. GT2 durch Oberflächenbestückung montiert werden. Insbesondere bei umspritzten Stromsammelschienen kann hiervon abweichend mindestens eine Steuerleiterplatte mit umspritzt werden. Diese kann dann bestückt werden. Es ergeben sich durch das Bestücken Steuer- und/oder Überwachungsschaltungen als Schaltungen GT1, GT2.
  • Vorzugsweise vor der Montage von Schaltungen auf der Oberfläche OF1 (in Bereichen BB1, BB2) werden der oder die Ausnehmungen AS1, AS2 der 1 a geschaffen, etwa durch Stanzen oder durch Fräsen der Leiterplatte. Die Ausnehmung der ersten Stromsammelschiene SS1 kann durch dieses Fräsen hergestellt werden, wobei jedoch vorzugsweise die Stromsammelschiene SS1 die der Ausnehmung versehen wird, bevor die Leiterplatte durch Verpressen oder als umspritzter Stromschienenträger hergestellt wird. Die Ausnehmung der Stromsammelschiene SS1, die Teil der Ausnehmung AS1 (bzw auch AS2) der Leiterplatte ist, kann durch Stanzen oder Fräsen der Stromsammelschiene erzeugt werden, insbesondere vor der Vereinigung mit den anderen Stromsammelschienen SS5, SS4 der Leiterplatte LP.
  • Die Stromsammelschiene SS5 kann in dem Abschnitt, in dem dieser von der restlichen Leiterplatte LP herausragt, einseitig oder vorzugsweise beidseitig freigelegt werden, sofern der Herstellungsprozess vorsieht, dass das Isolationsmaterial aufgebracht wurde. Auch die Kontaktfläche KF11 kann freigelegt werden, nach dem Verpressen der Leiterplatte LP. Alternativ kann die Kontaktfläche KF11 gebildet werden, indem in diesem Bereich kein Isolationsmaterial bei der Herstellung der Leiterplatte LP aufgebracht wird. Dies gilt dann auch für die Kontaktflächen KF12 bzw. 13. Diese können ebenso gefräst werden oder bei der Herstellung derart behandelt werden, dass kein Isolationsmaterial (Harz, Prepreg, Kunststoffumspritzung) auf diesen aufgebracht wird. Das Freilegen wird vorzugsweise ausgeführt, nachdem die Stromsammelschienen SS 1, SS4, SS5 der Leiterplatte LP vereinigt wurden durch Herstellen der Leiterplatte LP (bspw. nach dem Verpressen oder Umspritzen).
  • Die 2a zeigt eine Draufsicht auf einen beispielhaften ersten Stromsammelträger SS1 mit einem ersten Abschnitt AB1 und einem zweiten Abschnitt AB2. Diese Abschnitte entsprechen in Längsrichtung im Wesentlichen den Abschnitten AB1, AB2 der Leiterplatte LP, weshalb die gleichen Bezugszeichen verwendet wurden. Im ersten Abschnitt AB1 ist der Stromsammelträger SS1 in der Breite verjüngt gegenüber dem zweiten Abschnitt AB2. Wie aus 2b ersichtlich, ist dort auch die Dicke des Stromsammelträgers SS1 geringer als im zweiten Abschnitt AB2. Die geringere Dicke dient dazu, dass unterhalb des ersten Abschnitts AB1 der ersten Stromsammelschiene SS1 die Stromsammelschiene SS4 eingelegt werden kann. Vorzugsweise ist die Dickendifferenz zwischen Abschnitt AB1 und Abschnitt AB2 der Stromsammelschiene SS1 größer als die Dicke der Stromsammelschiene SS4, so dass diese eingelegt werden kann, inklusive der zwischenliegenden Isolationsschicht, ohne dass die Stromsammelschiene SS4 gegenüber der restlichen Oberfläche OF2 (vgl. 1b) heraussteht.
  • Die in 2a dargestellte Stimmgabelform hat somit ein offenes Ende OE im zweiten Bereich AB2, der einen ersten Stegbereich SB1 und einem zweiten Stegbereich SB2 vorsieht. Diese umgeben eine innere Ausnehmung IA der Stromsammelschiene SS1, die zu dem Ende der Stromsammelschiene SS1 hin offen ist, das dem ersten Abschnitt AB1 entgegengesetzt ist. Das offene Ende OE der Stromsammelschiene SS1 ist an dem Ende der Stromsammelschiene SS1, das dem ersten Abschnitt AB1 und somit der Kontaktfläche KF11 abgewandt ist. Das offene Ende OE ist an dem Ende, an dem sich in der Leiterplatte die Stromschiene SS5 bzw. deren Kontaktfläche KF5 befindet. Von dem ersten Abschnitt aus in Längsrichtung LA1 gesehen endet die Stromsammelschiene SS1, bevor die Stromsammelschiene SS5 beginnt. In Längsrichtung der Leiterplatte LP ergibt sich somit eine (mit Isoliermaterial gefüllte) Lücke zwischen SS1 und SS5. Dies ist insbesondere der 1B in Zusammenschau mit 2A, B zu entnehmen.
  • Ferner ist der 2A zu entnehmen, dass die Stromsammelschiene SS1 gegenüber einer Mittenachse symmetrisch ist, wobei diese Mittenachse im dargestellten Beispiel der zweiten Längsrichtung LA2 entspricht. Vorzugsweise entspricht diese Längsrichtung LA2 der Stromsammelschiene SS1 der Längsrichtung LA1 der Leiterplatte LP. Dadurch ist die Stromsammelschiene SS2 mittig in der Leiterplatte LP vorgesehen.
  • In der 2a sind ferner die Kontaktflächen KF12, KF13 eingezeichnet, die beidseitig zur Längsrichtung LA2 vorliegen und die Anschlüsse darstellen für Bauelemente, die in der Ausnehmung der Stromschiene SS1 bzw. der Ausnehmung AS1, AS2 der Leiterplatte LP hineinragen. Diese Komponenten sind Teil eines Halbleiter-Trägers, der unter der Leiterplatte LP angeordnet werden kann, wie im Weiteren dargestellt ist. Die Kontaktfläche KF12 (und die optionale Kontaktfläche KF13) sind in den Stegbereichen SB1, SB2 vorgesehen. Zur besseren Stromführung ist in dem Abschnitt AB2, in dem die zu einer Seite offene Ausnehmung (vgl. offenes Ende OE) in der Stromsammelschiene SS1 vorgesehen ist, die Dicke der Stromsammelschiene SS1 größer als im ersten Abschnitt AB1 (siehe 2b).
  • Ferner ist ersichtlich in der 2a, dass die Stegbereiche SB1, SB2, die sich durch die einseitige offene Ausnehmung (IA) in der Stromschiene SS1 ergeben, in Längsrichtung vom ersten Abschnitt aus betrachtet eine Verjüngung vorsehen. Diese geht vom ersten Abschnitt AB1 aus, das heißt insbesondere von der Stelle, an der der zweite Abschnitt AB2 beginnt, so dass zunächst die Stegbereiche eine größere Breite haben und im Verlauf der Längsrichtung LA2 zum offenen Ende OE der Stromschiene SS1 hin verjüngen. Dadurch kann zwischen den Kontaktflächen KF13 ein schmaleres Bauelement eingesetzt werden als in dem Bereich zwischen den Stegbereichen SB1, SB2, die sich links hiervon erstrecken. Vorzugsweise werden die Bauelemente bzw. der Halbleiter-Träger derart angebracht, dass sich betreffende Bauelemente des Halbleiter-Trägers zwischen den Kontaktflächen KF12, KF13 befinden. Dies ermöglicht eine besonders kurze Anbindung durch eine oberflächenbezogene Verbindungstechnik, beispielsweise über Bondingdrähte oder Bondingbänder.
  • Die 3a und 3b zeigen einen beispielhaften Halbleiter-Träger HT, wobei die 3a die Draufsicht darstellt und die 3b einen Seitenschnitt bzw. eine seitliche Draufsicht. Der Halbleiter-Träger HT weist eine Stromsammelschiene SS2 und eine weitere Stromsammelschiene SS3 auf. In dem zusammengebauten Modul (vgl. 4A, B) befinden sich dann somit fünf Stromsammelschienen, nämlich die erste Stromsammelschiene SS1 der Leiterplatte LP, sowie die Stromschienen SS4 und SS5, die die zweite und dritte Stromsammelschiene der Leiterplatte bilden. Die Stromsammelschiene SS2 und die Stromsammelschiene SS3 sind die erste und zweite Stromsammelschiene des Halbleiter-Trägers. Im zusammengebauten Zustand sind die erste, vierte und fünfte Stromsammelschiene SS1, SS4 und SS5 des gesamten Moduls Teil der Leiterplatte LP, und die zweite und dritte Stromsammelschiene SS2, SS3 des gesamten Moduls sind Teil des Halbleiter-Trägers HT. Auf diesen Stromsammelschienen SS2, SS3 des Halbleiter-Trägers HT sind wie dargestellt jeweils ein Halbleiter-Schalter HS1, HS2 montiert. Beispielsweise können die Halbleiter-Schalter HS1, HS2 auf den jeweiligen Stromschienen SS2, SS3 aufgelötet oder aufgesintert sein. In Längsrichtung LA1 des Halbleiter-Trägers HT befindet sich ein Spalt zwischen den Stromsammelschienen SS2 und SS3, damit diese elektrisch isoliert gegeneinander sind. Beide Stromschienen SS2, SS3 sind in der gleichen Ebene des Trägers vorgesehen, d.h. an der gleichen Seite vorgesehen, wie in der 3B ersichtlich ist. Ein Snubber-Glied RC, das als integriertes Bauelement wiedergegeben ist, kann sich ebenso auf einen der Stromträger des Halbleiter-Träger HT befinden, beispielsweise wie dargestellt auf dem Stromsammelträger SS2, auf dem auch der Halbleiter-Schalter HS1 montiert ist.
  • Die auf dem Halbleiter-Träger montierten Komponenten RC, HS1 und HS2 weisen jeweils Verbindungsflächen auf ihrer Unterseite auf, mit dem diese auf die betreffende Stromsammelschiene SS2, SS3 montiert sind und mit dieser elektrisch verbunden sind. Es können auch Komponenten mit Pins vorgesehen sein, die Kontaktflächen aufweisen, welche auf die betreffende Stromsammelschiene SS2, SS3 aufgelötet oder aufgesintert sind. Ferner ist zu erkennen, dass beide Halbleiter-Schalter HS1, HS2 Laststromkontaktoberflächen OK1, OK2 aufweisen. In den 3A, 3B, sind die beiden Halbleiterschalter HS1, HS2 in Längsrichtung LA1 des Trägers HT nacheinander angeordnet. Dies gilt auch für die zugehörigen Stromschienen SS2, SS3. Grundsätzlich wäre auch eine andere Anordnung denkbar, etwa nebeneinander, wobei dann die Stromschienen SS2, SS3 Abschnitte aufweisen, die nebeneinanderliegen, und die die Halbleiterschalter HS1, HS2 tragen. Es ergäbe sich (auch) eine Lücke in Längsrichtung zwischen den Stromschienen SS2, SS3. In diesem Fall würde, wie auch im dargestellten Fall, die Stromschiene SS2 einen weiteren Abschnitt aufweisen, der an einem Endbereich (in Längsrichtung gesehen) die Verbindungsfläche VF2 vorsieht, und die Stromschiene SS3 würde ebenfalls einen weiteren Abschnitt aufweisen, der an einem entgegengesetzten Endbereich die Verbindungsfläche VF3 vorsieht.
  • Die Kontaktierung bzw. Verschaltung der Laststromkontaktoberflächen OK1, OK2 wird in der 4a und 4b näher dargestellt. Es befinden sich auch Steuersignal-Kontaktoberflächen auf der Oberseite der Halbleiter-Schalter HS1, HS2, die ebenso elektrisch angebunden werden. Die Unterseite der Halbleiter-Schalter HS1, HS2 ist somit mit den Stromsammelschienen SS2, SS3 verbunden (durch eine Lotschicht oder eine Sinterschicht), während die Oberseiten Laststromkontaktoberflächen OK1, OK2 aufweisen bzw. in der 4a näher dargestellte Steuerkontaktoberflächen.
  • Die 3b zeigt im Querschnitt den Halbleiter-Träger HT mit zwei Stromsammelschienen SS2, SS3. Der Halbleiter-Träger umfasst somit eine erste leitende Schicht, die zwei Abschnitte aufweist, die durch einen Spalt SP (senkrecht zur Längsrichtung LA1) getrennt. Die leitende Schicht bildet die beiden Stromsammelschienen SS2, SS3 aus. Die erste Schicht ist auf einer ersten Seite (Oberseite) des Halbleiter-Trägers HT vorgesehen. Über eine Isolationsschicht IS ist auch diese erste leitende Schicht von einer zweiten leitenden Schicht elektrisch getrennt, die beispielsweise zur Anbindung an einen Kühlkörper verwendet werden kann. Aus diesem Grund wird diese Schicht als Kühlschicht KS bezeichnet. Die zweite leitende Schicht ist in der 3b auf der zweiten Seite (Unterseite) des Trägers HT vorgesehen. Die Isolationsschicht IS ist vorzugsweise keramisch, so dass sich eine hohe Festigkeit bei gleichzeitig gutem Wärmedurchsatz ergibt. Beide Schichten sind in der 3B mit der gleichen Dicke vorgesehen und sind vorzugsweise aus dem gleichen Material.
  • Der Träger HT kann hergestellt werden durch verpressen der beiden leitenden Schichten (etwa Kupfer) mit der zwischenliegenden Isolationsschicht (etwa eine Keramik wie Aluminiumoxid, Al-Nitrid und ähnliches). Der Halbleiter-Träger kann als DCB-Träger ausgebildet sein, wobei die leitenden Schichten aus dem gleichen Material sind, oder aus unterschiedlichem Material, etwa Al als Material der zweiten Schicht und Cu als Material der ersten Schicht. Auch die Dicken können unterschiedlich sein; so kann die zweite leitende Schicht dicker sein als die erste leitende Schicht. Auch Ausführungen ohne zweite leitende Schicht sind möglich, so dass der Träger HT als Trägerstruktur nur die erste leitende Schicht und die Isolationsschicht aufweist. Der Träger HT kann somit auch als einseitige Trägerstruktur vorgesehen sein. An die Isolationsschicht kann sich (direkt oder über eine wärmeübertragende Schicht) ein Kühlkörper anschließen. Ist die Trägerstruktur des Trägers HT zweiseitig, kann sich an die zweite leitende Schicht KS direkt oder über eine wärmeübertragende Schicht) ein Kühlkörper anschließen. Weitere Ausführungsformen sehen vor, dass die Schicht KS ebenfalls eine Stromsammelschienenstruktur hat und/oder zumindest abschnittsweise als Bauelementträger bzw. zur Kontaktierung nach außen verwendet wird. Schließlich kann der Träger HT nicht als Leiter/Keramikverbund vorgesehen sein, sondern lediglich zwei lose Bleche umfassen, die die Stromsammelträger SS2, SS3 darstellen. Werden diese auf der Unterseite der Leiterplatte wie dargestellt befestigt, kann die Unterseite der Bleche, d.h. die Unterseite des Trägers HT (insbesondere über eine Isolationsschicht) an einen Kühlkörper angebracht werden. Der Kühlkörper ist nicht notwendigerweise Teil des Moduls.
  • Die 4B und 4B zeigen ein Leistungshalbleitermodul, wobei die 4A eine Draufsicht ist, und die 4B ein Seitenschnitt bzw. eine seitliche Draufsicht. In der Draufsicht der 4B ist die Leiterplatte LP zu sehen bzw. dessen erste Oberfläche OF1 (vgl. 1A) mit der Kontaktfläche KF11 der ersten Stromsammelschiene SS1. Die Stromsammelschiene erstreckt sich nach links zum zweiten Abschnitt AS2 hin und in diesen hinein. Dort bildet die erste Stromsammelschiene die Kontaktflächen KF12, KF11 aus, die sich am Rand von Aussparungen AS1, AS2 der Leiterplatte LP befinden. Auf der Oberfläche LP sind ferner Bestückungsbereiche BB1, BB2 dargestellt, die Steuer- und/oder Überwachungsschaltungen GT1, GT2 tragen. Die vierte Stromsammelschiene SS4 ist in der 4B zu erkennen, und liegt im ersten Abschnitt AB1 der Leiterplatte unterhalb der ersten Stromsammelschiene SS1. Die Stromsammelschiene SS4 entspricht der vierten Stromsammelschiene des gesamten Moduls LM und kann als zweite Stromsammelschiene der Leiterplatte LP bezeichnet werden. Eine dritte Stromsammelschiene der Leiterplatte LP und somit eine fünfte Stromsammelschiene SS5 des gesamten Moduls LM ragt an demjenigen Ende des zweiten Abschnitts aus der restlichen Leiterplatte hinaus, welches dem ersten Abschnitt AB1 entgegengesetzt ist. Die Stromsammelschiene SS5 bildet wie in 1A dargestellt eine Kontaktfläche KF5. Die Kontaktfläche KF5 der Stromschiene SS5 und die Kontaktfläche KF11 der ersten Stromsammelschiene SS2 sind an entgegengesetzten Enden und in unterschiedlichen Abschnitten des Moduls LM vorgesehen.
  • Auf Grund der Ausnehmungen AS1 und AS2 in der Leiterplatte LP (und somit auch in dem ersten Stromsammelträger) sind in der Draufsicht der 4A sowohl die Halbleiter-Schalter HS1, HS2 und deren Kontaktoberflächen OK1, 2 als auch Teile der Oberflächen der Stromsammelschienen SS2, SS3 des Halbleiter-Trägers HT zu sehen. In der 4B ist dargestellt, dass der Halbleiter-Träger HT an die Unterseite OF2 der Leiterplatte LP angebracht ist. Dadurch ist die Stromschiene SS5 der Leiterplatte LP mit der Stromschiene SS3 des Halbleiter-Trägers HT verbunden, und die Stromschiene SS4 der Leiterplatte LP ist mit der zweiten Stromschiene SS2 verbunden. Die Verbindung ergibt sich durch direktes Aufliegen, wobei vorzugsweise die Verbindung hergestellt wird durch eine Sinterverbindung oder eine Lötverbindung (wobei durch die sich ergebende direkte elektrische Verbindung diese elektromechanische Verbindung auch als direkte Verbindung bezeichnet wird). Insbesondere ist die Verbindungsfläche VF5 (siehe 1 B) des Stromsammelträgers SS5 direkt mit einem Oberflächenabschnitt der Stromschiene SS3 verbunden, nämlich mit der Verbindungsfläche VF3 (vgl. 3A). In vergleichbarer Weise ist die Verbindungsfläche VF4 der Stromsammelschiene SS4 (vgl. 1 B) direkt durch Aufliegen bzw. durch eine Sinter- oder Lötverbindung mit einem entsprechenden Abschnitt (Verbindungsfläche VF2) der Stromschiene SS2 des Halbleiter-Trägers HT verbunden. Die Verbindungsflächen VF2, 3 befinden sich auf der Oberfläche bzw. Oberseite des Trägers HT, insbesondere in der gleichen Höhe. Die Verbindungsflächen VF4, 5 der Stromsammelschienen SS4, 5 der Leiterplatte LP befinden sich auf der Unterseite der Leiterplatte LP, d.h. auf der unteren Oberfläche, vorzugsweise in gleicher Höhe. Allgemein können die Höhen der Verbindungsflächen der Leiterplatte und die zugehörigen Verbindungsflächen des Trägers HT derart zueinander abgestimmt sein, dass sie beide aufeinanderliegen, wenn die Leiterplatte dem Träger aufgelegt ist.
  • Die betreffenden Verbindungsflächen VF2 und VF3 der Stromträgerschienen SS2, SS3 des Halbleiter-Trägers HT sind in der 3A symbolhaft dargestellt. Durch diese Maßnahme ergeben sich elektrische Verbindungen zwischen den Stromsammelträgern der Leiterplatte LP und den Stromsammelträgern des Halbleiter-Trägers HT. Da der Halbleiter-Träger HT Halbleiter-Schalter trägt (auf den Oberflächen seiner Stromsammelschienen), ergibt sich somit auch ein Kontakt zwischen den Stromsammelschienen bzw. den Kontaktflächen der Leiterplatte LP mit den Halbleiter-Trägern. Durch die Montage der Leiterplatte LP auf den Halbleiter-Träger HT ergeben sich die Verbindungen zwischen den Stromschienen SS4, SS5 der Leiterplatte LP und den Stromschienen SS2, SS3 des Halbleiter-Trägers HT. Eine Lötschicht oder Sinterschicht zwischen den Flächen VF 3 und VF5 sowie eine Lötschicht oder Sinterschicht zwischen den Flächen VF2 und VF4 stellen die elektrische Verbindung (Lötverbindung, Sinterverbindung) zwischen der Leiterplatte LT und dem Träger HT dar.
  • Eine weitere Verbindung zwischen der Leiterplatte und dem Halbleiter-Träger LT (insbesondere dessen Halbleiter-Schalter HS2) ergibt sich durch die Bondingverbindung BV. Diese Bondingverbindung BV ist als eine Mehrzahl von Sinterbändern dargestellt, die jeweils einen ersten Endpunkt haben (Bezugszeichen 1), und die mit der Kontaktfläche KF1 der Leiterplatte LP bzw. der ersten Stromsammelschiene SS1 der Leiterplatte LP verbunden sind (durch Bondingtechnik). Zweite Kontaktpunkte (Bezugszeichen 2) dieser Bondingverbindungen BV sind auf dem Oberflächenkontakt OK2 des zweiten Halbleiter-Schalters HS2 vorgesehen. Auf Grund der symmetrischen Realisierung kann auch das zweite Ende der Bondingverbindung mit der Kontaktfläche KF1 verbunden werden über die Endpunkte bzw. Kontaktpunkte 3. Der Kontaktpunkt 3 des jeweiligen Bondingbands befindet sich als Punkt P auf der Oberseite der ersten Stromsammelschiene SS1, die die Kontaktfläche KF1 ausbildet.
  • Ist eine Ausführungsform mit einer ersten Stromsammelschiene SS1 vorgesehen, die nur einen Stegbereich hat (wie in der 2a nur den oberen oder unteren Stegbereich SB1 oder SB2), dann ergeben sich nur die Kontaktpunkte 1 oder die Kontaktpunkte 3 (nicht 1 und 3 gleichzeitig), sowie die Kontaktpunkte 2, die die Bondingverbindung BV mit dem Oberflächenkontakt OK2 des zweiten Halbleiter-Schalters HS2 verbindet.
  • Eine weitere Bondingverbindung ist vorgesehen als Bondingverbindung BV` zwischen der Stromsammelschiene SS3 (bzw. einer Verbindungsfläche hiervon) und dem Oberflächenkontakt OK1 des Halbleiter-Schalters HS1. Diese Verbindung BV` erzeugt die Reihenverschaltung der Schalter HS1, HS2, insbesondere die Verbindung des Highside-Schalters HS1 mit dem Phasenanschluss (Reihenschaltung-Verbindungspunktanschluss) der Stromschiene SS5.
  • Das optionale, ebenfalls auf der Stromsammelschiene SS2 vorgesehene Snubber-Glied RC ist über Bondingverbindungen BV'' an die Kontaktflächen KF13 des ersten Stromträgers SS1 der Leiterplatte LP angebunden. Die Verbindung ist hier als Bondingdrahtverbindung dargestellt. Im Vergleich hierzu sind die Bondingverbindungen BV, BV- als Bonding-Streifenverbindung bzw. Bonding-Bandverbindung dargestellt. Die Verbindung BV'' kann jedoch auch als Bonding-Streifenverbindung bzw. Bonding-Bandverbindung vorgesehen sein, wie die Verbindungen BV, BV`. Grundsätzlich können als Bondingverbindung jede Art von oberflächenkontaktierenden Verbindungen vorgesehen werden. Die Anbindung der Kontaktflächen OK1, OK2 der Halbleiter-Schalter HS1, HS2 und gegebenenfalls auch die Anbindung eines Oberflächenkontakts des Snubber-Glieds RC an die betreffenden Kontaktflächen KF1, 11, 12 und 13 kann allgemein durch eine Laststromverbindung vorgesehen sein. Durch die Ausnehmung ist es möglich, diese Verbindungen zwischen Komponenten des Halbleiter-Trägers und Kontaktflächen von Stromsammelträgern der Leiterplatte LP von der gleichen Seite, nämlich von oben, zu erstellen.
  • Es bestehen noch Signalverbindungen in Form von Bondingverbindungen zwischen Steuerkontaktflächen GV1, GV2 von Steuerschaltungen, die sich auf der Leiterplatte LP verbinden, und entsprechenden Kontaktoberflächen auf den Halbleiter-Schaltern HS1, HS2. In der 4a sind die Verbindungen mit diesen Bezugszeichen gekennzeichnet, wobei in der 4b die Kontaktflächen seitens der Halbleiter-Schalter mit SK1, SK2 bezeichnet sind. Die Bezugszeichen SK1, SK2 bezeichnen somit (oberseitige) Steuersignalkontaktoberflächen von Leistungshalbleitern HS1, HS2, die als Halbleiter-Schalter ausgebildet sind. Die den Stromsammelträgern SS2, SS3 des Halbleiter-Trägers zugewandten Oberflächen der Halbleiter-Schalter können auch als Laststromkontaktoberflächen BK1, BK2 bezeichnet werden bzw. als Laststromverbindungsoberflächen, die zur direkten Anbindung an die Stromschienen SS2, SS3 dienen (etwa über eine Lot- oder Sinterverbindung).
  • Ferner ist Leiterplatten-Isoliermaterial LI der Leiterplatte LP dargestellt, die zum einen auf der Oberfläche OF1 teilweise vorgesehen ist und insbesondere zwischen den Stromschienen SS1, SS4.
  • Die Halbleiter-Schalter sind vorzugsweise als MOSFETs oder IGBTs ausgebildet. Die Bauform ist vorzugsweise SMD. Die Halbleiter-Schalter HS1, HS2 sind in Reihe geschaltet über die Bondingverbindung BV` (allgemein: über die Laststromverbindung BV`). Die Stromsammelschiene SS4 (und die angeschlossene Stromsammelschiene SS2) sind vorzugsweise für ein positives Gleichspanungspotential vorgesehen und die Stromsammelschiene SS1 für ein negatives Gleichspannungspotential. Deren Kontaktflächen SS4 und SS1 sind zum Anschluss an die beiden unterschiedlichen Pole einer Gleichspannungsversorgung vorgesehen. Die Stromschiene SS5 ist zur Anbindung etwa einer Phase vorgesehen. Die Stromsammelschiene SS3 führt somit Phasenpotential. Die Stromsammelschienen SS3 und SS5 bzw. der betreffende Phasenkontakt KF5 ist mit dem Verbindungspunkt der beiden Halbleiter-Schalter HS1 verbunden, die in Reihenschaltung verbunden sind. Der Halbleiter-Schalter HS1 ist vorzugsweise der High-Side-Schalter, und der Halbleiter-Schalter HS2 ist vorzugsweise der Low-Side-Schalter. Der Drain-Anschluss des Halbleiter-Schalters HS1 wird gebildet von seiner Unterseite bzw. von der bodenseitigen Laststromkontaktoberfläche BK1 des Halbleiter-Schalters HS1. Der Source-Anschluss wird insbesondere gebildet von dem Oberflächenkontakt OK1. Dieser ist über die Verbindung BV` verbunden mit der Stromsammelschiene SS3, die wiederum mit der bodenseitigen Laststromkontaktoberfläche BK2 des zweiten Halbleiterschalters HS2 verbunden ist. Diese bildet den Drain-Anschluss des Halbleiter-Schalters HS2. Der Source-Anschluss des Halbleiter-Schalters HS2 wird gebildet von dem Oberflächenkontakt OK2 dieses Schalters HS2. Durch die Verbindung BV besteht eine Anbindung dieses Source-Kontakts des Halbleiter-Schalters HS2 mit der ersten Stromsammelschiene SS1. Somit bildet der Kontakt KF4 den positiven Anschluss des Moduls und der Kontakt KF11 bzw. KF1 den negativen Anschluss des Moduls, während KF5 den Phasenanschluss bzw. Mittenanschluss der Halbleiterbrücke ist.
  • Die Steuersignalkontaktoberfläche SK1 ist vorzugsweise der Gateanschluss des Halbleiter-Schalters HS1, und die Steuersignalkontaktoberfläche SK2 ist der Gateanschluss des Halbleiter-Schalters HS2. Diese führen zu jeweiligen Steuerschaltungen bzw. Gatetreiberschaltungen GT1, GT2. Zur Anwendung dieser Steuerschaltungen GT1, GT2 sind wie dargestellt Pins GA1, GA2 (vgl. 1 B) vorgesehen, die von der Oberfläche OF1 weg ragen und zur Kontaktierung einer übergeordneten Steuerung dienen. Die Bezeichnungen Source und Drain beziehen sich auf MOSFETs als Halbleiterschalter HS1, 2. Sind diese als IGBT ausgebildet, dann ist Drain zu ersetzen durch Kollektor und Source ist zu ersetzen durch Emitter. Allgemein kann „Gate“ auch als Steueranschluss der Halbleiterschalter betrachtet werden.
  • Während die Leiterplatte aus Leiterschichten (Kupferschichten) und Prepreg als Isoliermaterial LI ausgebildet ist, zeigt die dargestellte Ausführungsform einen Halbleiter-Träger HT mit zwei leitenden Schichten (vorzugsweise ebenso Kupfer), die durch eine Keramikschicht K miteinander verbunden sind. Der Halbleiter-Träger wird durch Verpressen dieser Leitungsschichten mit der Isolierschicht bzw. Keramikschicht K hergestellt.
  • Es kann ein Herstellungsverfahren für das Leistungshalbleitermodul wie folgt vorgesehen sein: Vor der Leiterplatte LP, Erzeugen der Ausnehmungen AS1 (und optional AS2). Die Kontaktflächen KF11, KF4 und KF5 werden entweder freigelegt oder entstehen als freigelegte Flächen bei der Herstellung des Halbleiters. Zur Herstellung der Leiterplatte LP kann zunächst der erste Stromsammelträger SS1 hergestellt werden durch Vorsehen eines leitenden Blechs, wobei vorzugsweise die in 1b dargestellte Stufe (Dickenunterschied zwischen ersten und zweiten Abschnitt) vorgesehen wird.
  • Zur Herstellung des Halbleiter-Trägers HT wird eine beidseitig beschichtete Leiterplatte (Keramik-/Metall-Verbund) verwendet, die mit einem Spalt SP versehen wird, um so die beiden Stromsammelträger SS2, SS3 voneinander elektrisch zu trennen. Es ist auch möglich, statt dieser Herstellung des Trägers nur die Stromsammelträger SS2, SS3 als einzelne Bleche darzustellen, auf die die Leiterplatte befestigt wird.
  • Das Modul ergibt sich bei der Herstellung durch Befestigung der Leiterplatte LP auf dem Halbleiter-Träger HT. Bei der Befestigung werden die beiden unterseitigen Stromsammelschienen SS4 und SS5 der Leiterplatte durch Sintern oder Löten dem Halbleiter-Träger HT bzw. mit dessen Stromschienen SS2, SS3 verbunden. Vorzugsweise vor diesem Verbindungsschritt werden die Stromschienen SS3, SS4 des Halbleiter-Trägers mit den beiden Halbleitern HS1, HS2 bestückt. Dies kann jedoch auch nach der Anordnung des Trägers HT an die Leiterplatte LP geschehen. Die Kontaktflächen KF1 bzw. 11 des ersten Stromträgers der Leiterplatte LP werden durch Bonden (oder durch eine andere oberflächenbasierte Verbindungsart) mit dem Oberflächenkontakt des zweiten Halbleiter-Schalters HS2 verbunden. Der erste Halbleiter-Schalter wird mit dem zweiten Halbleiter-Schalter ebenso oberflächenkontaktbasiert verbunden, nämlich indem sein Oberflächenkontakt OK1 durch eine Bondingverbindung BV` oder durch eine andere oberflächenbasierte Kontaktverbindung mit der Stromsammelschiene verbunden wird, auf der sich der zweite Halbleiter-Schalter HS2 befindet. Es können die Steuerschaltungen GT1, GT2 erstellt werden, insbesondere durch Bestückung der Verbindungsbereich BB1, BB2. Es werden ferner Steuerverbindungen zwischen diesen Steuerschaltungen und Steueroberflächenkontakten der Halbleiter-Schalter hergestellt (vgl. GV1, GV2).
  • Ein Aspekt der Herstellung ist die Ausbildung zahlreicher Leiterplatten nebeneinander. Diese werden nach der Montage und vorzugsweise nach Bestückung und Herstellen der Bondingverbindungen vereinzelt, etwa durch Schneiden, Stanzen oder Perforieren und nachfolgendes Auftrennen der Perforation. Die Vereinzelung findet vorzugsweise nach der Verbindung der Leiterplatten mit entsprechenden Halbleiterträgern statt. Die Leiterplatten werden in dieser Ausführungsform somit zunächst nicht einzeln, sondern in Vielzahl auf ein- und demselben Substrat nebeneinander hergestellt. Auch die Halbleiter-Träger werden bestimmten Ausführungsformen in Vielzahl auf ein- und demselben Substrat (einem anderen Substrat als das der Leiterplatten) nebeneinander hergestellt, insbesondere auch einem Keramik-Metall-Verbundsubstrat. Vor oder vorzugsweise nach dem Verbinden der Leiterplatten mit den Halbleiterträgern werden die so entstandenen Module vereinzelt. Eine Ausführungsform sieht vor, dass mehrere Leiterplatten nebeneinander auf einem Substrat hergestellt werden, dass eine Vielzahl von Halbleiterträgern einzeln hergestellt werden oder auf einem gemeinsamen Substrat hergestellt und in Folge vereinzelt werden, und dass die einzelnen Halbleiterträger vor dem Vereinzeln der Leiterplatten montiert werden.
  • Es kann ferner ein Snubber-Glied auf dem Halbleiter-Träger montiert sein. Dieser ragt bei der Verbindung des Halbleiter-Trägers mit der Leiterplatte in die zweite Aussparung AS2 hinein und wird nach der Verbindung von Träger HT und der Leiterplatte LP durch eine oberflächenbasierte Verbindungstechnik an die Kontaktfläche KF13 der ersten Stromsammelschiene der Leiterplatte LP angebunden. Dargestellt ist in den Figuren eine hierzu erzeugte Bondingverbindung BV''.
  • Es kann eine Leistungselektronikvorrichtung vorgesehen sein, die mehrere der dargestellten Leistungshalbbrückenmodule umfasst. Diese kann einen Kühlkörper (vorzugsweise fluiddurchflossen) aufweisen, der zwei (entgegengesetzte) Seiten aufweist, die jeweils eines der beiden Module tragen. Hierbei wird die von der Leiterplatte weg ragende Oberfläche des Trägers HT wärmeübertragend mit dem Kühlkörper verbunden. Die Module können über die Breite des Kühlkörpers hinweg miteinander elektrisch verbunden werden, etwa durch Steckaufsätze oder andere elektrische Verbindungen, die gleiche Kontaktflächen der unterschiedlichen Module miteinander verbinden.
  • Eine Ausführungsform des hier beschriebene Leistungsmoduls kann unter optionaler Bezugnahme zu den Bezugszeichen wir folgt beschrieben werden:
    • Ein Leistungshalbbrückenmodul (LM) weist eine Leiterplatte (LP) mit einem ersten Längsabschnitt (AB1), in dem zwei Stromsammelschienen (SS1, SS4) teilweise übereinander angeordnet sind. Diese bilden Kontaktflächen (KF11, KF4) zur externen Verbindung aus. Ein erster der Stromsammelschienen (SS1) erstreckt sich weiter in einen zweiten Längsabschnitt (AB2). In diesem hat die Leiterplatte (LP) mindestens eine Ausnehmung (AS1). Im zweiten Längsabschnitt (AB2) weist die erste Stromsammelschiene (SS1) Kontaktflächen (KF12, 13) in einem Randbereich auf, der die Ausnehmung (AS1) zumindest an einer Seite der Ausnehmung umgibt. Im weiteren Verlauf des zweiten Längsabschnitts (AB2) ist eine zusätzliche Stromsammelschiene (SS5) vorgesehen, der bis sich zu dem Ende erstreckt, das dem Ende entgegengesetzt ist, zu dem sich die zwei Stromsammelschienen (SS1, SS4) hin erstrecken.
  • Ein Halbleiter-Träger (HT) weist auf einer Seite zwei nebeneinanderliegende Stromsammelschiene (SS2, SS3) auf. Auf diesen ist jeweils ein Halbleiterschalter montiert, etwa durch Löten oder Sintern. Die Halbleiterschalter ragen in die Ausnehmung (AS1) der Leiterplatte (LP) hinein, so dass eine oberflächenbezogene Verbindung eine oberseitige Verbindungsfläche eines der Halbleiterschalter (HS2) mit der Kontaktfläche (KF12) verbindet, etwa eine Bonding-Verbindung. Auch der andere Halbleiterschalter (HS1) hat eine oberseitige Verbindungsfläche. Diese ist durch eine weitere oberflächenbezogene Verbindung mit dem Stromträger verbunden, auf dem der erstgenannte Halbleiterschalter (HS2) angeordnet ist.

Claims (23)

  1. Leistungshalbbrückenmodul (LM), aufweisend: - einen Stromsammelschienenträger (LP) mit einem elektrisch isolierenden Isoliermaterial, in dem eine erste Stromsammelschiene (SS1) eingebettet ist, die einen ersten Längsabschnitt (AB1) und einen sich in Längsrichtung des Stromsammelschienenträgers (LP) dem ersten Längsabschnitt (AB1) anschließenden zweiten Längsabschnitt (AB2) aufweist; - wobei die erste Stromsammelschiene (SS1) auf dem ersten Längsabschnitt (AB1) eine erste, freiliegende Kontaktfläche (KF11) und auf dem zweiten Längsabschnitt (AB2) und an der Seite einer ersten Oberfläche (OF1) des Stromsammelschienenträgers (LP) eine zweite, freiliegende Kontaktfläche (KF12) aufweist; - wobei der Stromsammelschienenträger (LP) eine erste Aussparung (AS1) aufweist, die sich in der Höhe des zweiten Längsabschnitts (AB2) befindet und sich von der ersten Oberfläche (OF1) bis zu einer zweiten, von der ersten Oberfläche (OF1) abgewandten Oberfläche (OF2) des Stromsammelschienenträgers (LP) erstreckt; - einen Halbleiterträger (HT), der eine zweite Stromsammelschiene (SS2) und eine dritte Stromsammelschiene (SS3) aufweist, die in der Längsrichtung des Stromsammelschienenträgers (LP) aneinandergereiht sind; - einen ersten Halbleiterschalter (HS1), der über dessen unterseitige Laststromkontaktfläche (BK1) auf einer Kontaktfläche (KF2) der zweiten Stromsammelschiene (SS2) angeordnet ist und mit der zweiten Stromsammelschiene (SS2) körperlich und elektrisch verbunden ist; - einen zweiten Halbleiterschalter (HS2), der über dessen unterseitige Laststromkontaktfläche (BK2) auf einer Kontaktfläche (KF3) der dritten Stromsammelschiene (SS3) angeordnet ist und mit der dritten Stromsammelschiene (SS3) körperlich und elektrisch verbunden ist; - wobei der Halbleiterträger (HT) auf der zweiten Oberfläche (OF2) des Stromsammelschienenträgers (LP) angeordnet ist, wobei der erste (HS1) und der zweite (HS2) Halbleiterschalter in die erste Aussparung (AS1) hineinragen; - wobei der zweite Halbleiterschalter (HS2) über dessen oberseitige Laststromkontaktfläche (OK2) mit der zweiten Kontaktfläche (KF12) der ersten Stromsammelschiene (SS1) elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass - der Stromsammelschienenträger (LP) auf der ersten Oberfläche (OF1) einen ersten Bestückungsbereich (BB1) aufweist, auf dem eine erste Steuerschaltung (GT1) zur Ansteuerung des ersten Halbleiterschalters (HS1) gebildet ist; - wobei der erste Halbleiterschalter (HS1) über dessen oberseitige Steuersignalkontaktfläche (SK1) mit der ersten Steuerschaltung (GT1) elektrisch verbunden ist.
  2. Leistungshalbbrückenmodul nach Anspruch 1, wobei der zweite Längsabschnitt (AB2) die erste Aussparung (AS1) in deren Umfang teilweise oder vollumfänglich umgibt.
  3. Leistungshalbbrückenmodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite Längsabschnitt (AB2) zwei Schenkelbereiche (SB1, SB2) aufweist, die an beiden Seiten der ersten Aussparung (AS1) verteilt zueinander symmetrisch gebildet sind und sich in der Längsrichtung erstrecken.
  4. Leistungshalbbrückenmodul nach Anspruch 3, wobei die zweite Kontaktfläche (KF12) der ersten Stromsammelschiene (SS1) auf den beiden Schenkelbereichen (SB1, SB2) verteilt angeordnet und zueinander um die erste Aussparung (AS1) symmetrisch ausgeführt sind.
  5. Leistungshalbbrückenmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zweite Längsabschnitt (AB2) eine größere Schichtstärke als der erste Längsabschnitt (AB1) aufweist.
  6. Leistungshalbbrückenmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei: - der Stromsammelschienenträger (LP) auf der ersten Oberfläche (OF1) einen zweiten Bestückungsbereich (BB2) aufweist, auf dem eine zweite Steuerschaltung (GT2) zur Ansteuerung des zweiten Halbleiterschalters (HS2) gebildet ist; - wobei der zweite Halbleiterschalter (HS2) über dessen oberseitige Steuersignalkontaktfläche (SK2) mit der zweiten Steuerschaltung (GT2) elektrisch verbunden ist.
  7. Leistungshalbbrückenmodul nach Anspruch 6, wobei der erste (BB1) und/oder der zweite (BB2) Bestückungsbereich durch das Isoliermaterial des Stromsammelschienenträgers (LP) von der ersten Stromsammelschiene (SS1) elektrisch isoliert sind.
  8. Leistungshalbbrückenmodul nach Anspruch 6 oder nach Anspruch 7, wobei der erste (BB1) und/oder der zweite (BB2) Bestückungsbereich jeweils als eine Leiterplatte gebildet sind.
  9. Leistungshalbbrückenmodul Anspruch 6 oder nach Anspruch 7 oder nach Anspruch 8, wobei der erste (BB1) und/oder der zweite (BB2) Bestückungsbereich von dem Isoliermaterial umgossen, umspritzt oder ummoldet sind.
  10. Leistungshalbbrückenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Stromsammelschienenträger (LP) als eine Leiterplatte gebildet ist.
  11. Leistungshalbbrückenmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei: - der Stromsammelschienenträger (LP) ferner eine zweite Aussparung (AS2) aufweist, die sich in der Höhe des zweiten Längsabschnitts (AB2) befindet und sich von der ersten Oberfläche (OF1) bis zu der zweiten Oberfläche (OF2) des Stromsammelschienenträgers (LP) erstreckt; - wobei der Halbleiterträger (HT) ferner einen RC-Snubber (RC) aufweist, der auf der Kontaktfläche (KF2) der zweiten Stromsammelschiene (SS2) angeordnet ist, mit der zweiten Stromsammelschiene (SS2) körperlich und elektrisch verbunden ist und in die zweite Aussparung (AS2) hineinragt.
  12. Leistungshalbbrückenmodul nach Anspruch 11, wobei die zweite Aussparung (AS2) sich zwischen dem ersten Längsabschnitt (AB1) und der ersten Aussparung (AS1) befindet.
  13. Leistungshalbbrückenmodul nach Anspruch 11 oder 12, wobei: - die erste Stromsammelschiene (SS1) auf dem zweiten Längsabschnitt (AB2) und an der Seite der ersten Oberfläche (OF1) des Stromsammelschienenträgers (LP) eine dritte, freiliegende Kontaktfläche (KF13) aufweist; - wobei der RC-Snubber (RC) mit der dritten Kontaktfläche (KF13) elektrisch verbunden ist.
  14. Leistungshalbbrückenmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend: - eine vierte Stromsammelschiene (SS4), die in dem Isoliermaterial des Stromsammelschienenträgers (LP) eingebettet ist und an der Seite der der zweiten Oberfläche (OF2) des Stromsammelschienenträgers (LP) eine freiliegende Kontaktfläche (KF4) aufweist; - wobei die vierte Stromsammelschiene (SS4) und der erste Längsabschnitt (AB1) zueinander überlappen und durch das Isoliermaterial des Stromsammelschienenträgers (LP) voneinander elektrisch isoliert sind; - wobei die zweite Stromsammelschiene (SS2) über deren Kontaktfläche (KF2) auf der Kontaktfläche (KF4) der vierten Stromsammelschiene (SS4) angeordnet und mit der vierten Stromsammelschiene (SS4) körperlich und elektrisch verbunden ist.
  15. Leistungshalbbrückenmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend: - eine fünfte Stromsammelschiene (SS5), die in dem Isoliermaterial des Stromsammelschienenträgers (LP) eingebettet ist und an der Seite der zweiten Oberfläche (OF2) des Stromsammelschienenträgers (LP) eine freiliegende Kontaktfläche (KF5) aufweist; - wobei die dritte Stromsammelschiene (SS3) über deren Kontaktfläche (KF3) auf der Kontaktfläche (KF5) der fünften Stromsammelschiene (SS5) angeordnet und mit der fünften Stromsammelschiene (SS5) körperlich und elektrisch verbunden ist.
  16. Leistungshalbbrückenmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei - der Halbleiterträger (HT) eine Isolationsschicht (IS) aufweist, - wobei die zweite Stromsammelschiene (SS2) über deren von dem ersten Halbleiterschalter (HS1) abgewandte Seite auf der Isolationsschicht (IS) angeordnet und mit der Isolationsschicht (IS) körperlich und thermisch verbunden ist; und - die dritte Stromsammelschiene (SS3) über deren von dem zweiten Halbleiterschalter (HS2) abgewandte Seite auf der Isolationsschicht (IS) angeordnet und mit der Isolationsschicht (IS) körperlich und thermisch verbunden ist.
  17. Leistungshalbbrückenmodul nach Anspruch 16, wobei die Isolationsschicht (IS) ein Keramik-Isolator ist.
  18. Leistungshalbbrückenmodul nach Anspruch 16 oder 17, wobei der Halbleiterträger (HT) einen Kühler aufweist, der auf einer von der zweiten (SS2) und der dritten (SS3) Stromsammelschiene abgewandten Seite der Isolationsschicht (IS) angeordnet ist und mit der Isolationsschicht (IS) körperlich und thermisch verbunden ist.
  19. Leistungshalbbrückenmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Halbleiterträger (HT) ein DCB-Träger oder ein AMB-Träger ist.
  20. Leistungshalbbrückenmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der erste Halbleiterschalter (HS1) über dessen oberseitige Laststromkontaktfläche (OK1) mit der Kontaktfläche (KF3) der dritten Stromsammelschiene (SS3) elektrisch verbunden ist.
  21. Leistungshalbbrückenmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Stromsammelschiene (SS1) achsensymmetrisch gebildet ist.
  22. Leistungsinverter, der mindestens drei Leistungshalbbrückenmodule nach einem der vorangehenden Ansprüche aufweist, wobei die Leistungshalbbrückenmodule eine dreiphasige Brückenschaltung des Leistungsinverters bilden.
  23. Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbbrückenmoduls nach einem der Ansprüche 1 bis 21, mit folgenden Verfahrensschritten: - Bereitstellen eines Stromsammelschienenträgers (LP) mit einem elektrisch isolierenden Isoliermaterial, wobei in das Isoliermaterial eine erste Stromsammelschiene (SS1) mit einem ersten Längsabschnitt (AB1) und einem sich in Längsrichtung des Stromsammelschienenträgers (LP) dem ersten Längsabschnitt (AB1) anschließenden zweiten Längsabschnitt (AB2) eingebettet wird; - Formen einer ersten, freiliegenden Kontaktfläche (KF11) auf dem ersten Längsabschnitt (AB1) und einer zweiten, freiliegenden Kontaktfläche (KF12) auf dem zweiten Längsabschnitt (AB2), wobei die zweite Kontaktfläche (KF12) an der Seite einer ersten Oberfläche (OF1) des Stromsammelschienenträgers (LP) geformt wird; - Formen einer ersten Aussparung (AS1) in dem Stromsammelschienenträger (LP), wobei die erste Aussparung (AS1) in der Höhe des zweiten Längsabschnitts (AB2) von der ersten Oberfläche (OF1) bis zu einer zweiten, von der ersten Oberfläche (OF1) abgewandten Oberfläche (OF2) des Stromsammelschienenträgers (LP) erstreckend geformt wird; - Bereitstellen eines Halbleiterträgers (HT) mit einer zweiten Stromsammelschiene (SS2) und einer dritten Stromsammelschiene (SS3); - Anordnen eines ersten Halbleiterschalters (HS1) über dessen unterseitige Laststromkontaktfläche (BK1) auf eine Kontaktfläche (KF2) der zweiten Stromsammelschiene (SS2) und Verbinden des ersten Halbleiterschalters (HS1) mit der zweiten Stromsammelschiene (SS2) körperlich und elektrisch; - Anordnen eines zweiten Halbleiterschalters (HS2) über dessen unterseitige Laststromkontaktfläche (BK2) auf eine Kontaktfläche (KF3) der dritten Stromsammelschiene (SS3) und Verbinden des zweiten Halbleiterschalters (HS2) mit der dritten Stromsammelschiene (SS3) körperlich und elektrisch; - Nach dem Anordnen des ersten (HS1) und des zweiten (HS2) Halbleiterschalters, Anordnen des Halbleiterträgers (HT) auf die zweite Oberfläche (OF2) des Stromsammelschienenträgers (LP) derart, dass der erste (HS1) und der zweite (HS2) Halbleiterschalter in die erste Aussparung (AS1) hineinragen; und - Verbinden des zweiten Halbleiterschalters (HS2) über dessen oberseitige Laststromkontaktfläche (OK2) mit der zweiten Kontaktfläche (KF12) der ersten Stromsammelschiene (SS1) elektrisch, gekennzeichnet durch - Bilden einer ersten Steuerschaltung (GT1) zur Ansteuerung des ersten Halbleiterschalters (HS1) auf einen ersten Bestückungsbereich (BB1) auf der ersten Oberfläche (OF1) des Stromsammelschienenträgers (LP); - Elektrisches Verbinden des ersten Halbleiterschalters (HS1) über dessen oberseitige Steuersignalkontaktfläche (SK1) mit der ersten Steuerschaltung (GT1).
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