DE102022206283A1 - Halbbrückenmodul - Google Patents

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Abstract

Ein Halbbrückenmodul (20) wird bereitgestellt. Das Halbbrückenmodul (20) umfasst Folgendes: wenigstens einen ersten Halbleiterschalter (24) und wenigstens einen zweiten Halbleiterschalter (26); einen Träger (22) mit einem elektrisch leitfähigen ersten Abschnitt (36) und einem elektrisch leitfähigen zweiten Abschnitt (38), wobei der zweite Abschnitt (38) neben dem ersten Abschnitt (36) angeordnet ist, wobei der erste Abschnitt (36) und der zweite Abschnitt (38) elektrisch voneinander isoliert sind, wobei der erste Halbleiterschalter (24) auf dem ersten Abschnitt (36) angeordnet und elektrisch mit diesem gekoppelt ist und wobei der zweite Halbleiterschalter (26) auf dem zweiten Abschnitt (38) angeordnet und elektrisch mit diesem gekoppelt ist; eine erste Leiterschicht (42) oberhalb des Trägers (22) und der Halbleiterschalter (24, 26), wobei die erste Leiterschicht (42) über eine elektrisch leitfähige und vorgespannte erste Kontaktfeder (54) elektrisch mit dem ersten Halbleiterschalter (24) gekoppelt ist und wobei die erste Leiterschicht (42) elektrisch mit dem zweiten Abschnitt (38) gekoppelt ist; eine zweite Leiterschicht (44), wobei die erste Leiterschicht (42) auf der zweiten Leiterschicht (44) angeordnet ist, wobei die zweite Leiterschicht (44) über eine elektrisch leitfähige und vorgespannte zweite Kontaktfeder (56) elektrisch mit dem zweiten Halbleiterschalter (26) gekoppelt ist und wobei die erste Leiterschicht (42) und die zweite Leiterschicht (44) elektrisch voneinander isoliert sind; einen ersten DC-Anschluss (48), der elektrisch mit dem ersten Abschnitt (36) gekoppelt ist, und einen zweiten DC-Anschluss (50), der elektrisch mit der zweiten Leiterschicht (44) gekoppelt ist, wobei der erste und zweite DC-Anschluss (48, 50) zum elektrischen Koppeln des Halbbrückenmoduls (20) mit einem Kondensator konfiguriert sind; und einen AC-Anschluss (52), der elektrisch mit der ersten Leiterschicht (42) gekoppelt ist und zum Bereitstellen oder Empfangen eines AC-Stroms konfiguriert ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Halbbrückenmodul.
  • Ein herkömmliches Halbbrückenmodul kann einen Träger, wenigstens zwei Halbleiterschalter, die auf dem Träger montiert sind, einen ersten DC-Anschluss, z. B. einen DC+-Anschluss, einen zweiten DC-Anschluss, z. B. einen DC--Anschluss, und einen AC-Anschluss umfassen. Der Träger kann ein DBC(Direct Bonded Copper - direktgebondetes Kupfer)-Substrat oder ein Isoliertes-Metall-Substrat (IMS: Insulated Metall Substrate) umfassen. Die Halbleiterschalter können durch eine oder mehrere elektronische Komponenten, die z. B. auf einer Ansteuerungsplatine montiert sind, gesteuert werden. Die Ansteuerungsplatine kann eine gedruckte Leiterplatte (PCB: Printed Circuit Board) umfassen. Die elektronischen Komponenten können jeweils eine aktive elektronische Komponente und/oder eine passive elektronische Komponente umfassen. Die passive elektronische Komponente kann einen Widerstand, einen Kondensator und/oder einen Leiter umfassen. Die aktive elektronische Komponente kann einen Chip und/oder einen Transistor umfassen. Die Halbleiterschalter können als Hochgeschwindigkeitsschaltvorrichtungen konfiguriert sein.
  • Bei einer herkömmlichen Halbbrückenmodulstruktur können die Halbleiterschalter, die auf dem Träger montiert sind, über einen oder mehrere entsprechende Bonddrähte elektrisch mit anderen Halbleiterschaltern, mit den DC-Anschlüssen und/oder dem AC-Anschluss des Halbbrückenmoduls kontaktiert sein. Ein Strom, der durch die Halbleiterschalter fließt, kann von dem ersten DC-Anschluss durch einen der Halbleiterschalter über den AC-Anschluss und einen anderen der Halbleiterschalter zu dem zweiten DC-Anschluss fließen. Der Strom kann zusätzlich durch die Drahtbondungen und/oder eine oder mehrere Sammelschienen, d. h. elektrische Leitungen, auf dem Träger fließen. Jedoch kann dies eine große Induktivität in das Halbbrückenmodul induzieren und/oder kann zu Oszillationsproblemen führen. Diese große Induktivität und/oder Oszillationen können die Halbleiterschalter, die Funktionen der Halbleiterschalter und/oder der elektronischen Komponenten beinträchtigen, insbesondere dann, falls die Halbleiterschalter Halbleiterchips, z. B. basierend auf SiC, GaN oder GaO, umfassen und/oder falls die Halbleiterschalter eine oder mehrere Schaltvorrichtungen, z. B. Hochgeschwindigkeitsschaltvorrichtungen, darstellen.
  • Ferner kann elektrisches Koppeln der Halbleiterschalter mit den DC-Anschlüssen, mit dem AC-Anschluss und/oder mit anderen Halbleiterschaltern des Halbbrückenmoduls über die Drahtbondungen eine komplexe Aufgabe, zeitaufwändig und dadurch teuer sein. Zum Beispiel müssen die Halbleiterschalter möglicherweise sehr genau angeordnet werden, so dass die Drahtbondungen ordnungsgemäß mit den Halbleiterschaltern verbunden werden können.
  • Daher ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Halbbrückenmodul bereitzustellen, das wenigstens zwei Halbleiterschalter auf einem Träger umfasst, wobei eine Kopplung zwischen den Halbleiterschaltern, einem AC-Anschluss und DC-Anschlüssen des Halbbrückenmoduls nur eine geringe Induktivität induziert, wobei das Halbbrückenmodul eine hohe Leistungsfähigkeit der Halbleiterschalter ermöglicht, und/oder wobei das Halbbrückenmodul auf eine einfache und effiziente Weise zusammengebaut werden kann.
  • Das Ziel wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen gegeben.
  • Ein Aspekt betrifft ein Halbbrückenmodul. Das Halbbrückenmodul umfasst Folgendes: wenigstens einen ersten Halbleiterschalter und wenigstens einen zweiten Halbleiterschalter; einen Träger mit einem elektrisch leitfähigen ersten Abschnitt und einem elektrisch leitfähigen zweiten Abschnitt, wobei der zweite Abschnitt neben dem ersten Abschnitt angeordnet ist, wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt elektrisch voneinander isoliert sind, wobei der erste Halbleiterschalter auf dem ersten Abschnitt angeordnet und elektrisch mit diesem gekoppelt ist und wobei der zweite Halbleiterschalter auf dem zweiten Abschnitt angeordnet und elektrisch mit diesem gekoppelt ist; eine erste Leiterschicht oberhalb des Trägers und der Halbleiterschalter, wobei die erste Leiterschicht über eine elektrisch leitfähige und vorgespannte erste Kontaktfeder elektrisch mit dem ersten Halbleiterschalter gekoppelt ist und wobei die erste Leiterschicht elektrisch mit dem zweiten Abschnitt gekoppelt ist; eine zweite Leiterschicht, wobei die erste Leiterschicht auf der zweiten Leiterschicht angeordnet ist, wobei die zweite Leiterschicht über eine elektrisch leitfähige und vorgespannte zweite Kontaktfeder elektrisch mit dem zweiten Halbleiterschalter gekoppelt ist und wobei die erste Leiterschicht und die zweite Leiterschicht elektrisch voneinander isoliert sind; einen ersten DC-Anschluss, der elektrisch mit dem ersten Abschnitt gekoppelt ist, und einen zweiten DC-Anschluss, der elektrisch mit der zweiten Leiterschicht gekoppelt ist, wobei der erste und zweite DC-Anschluss zum elektrischen Koppeln des Halbbrückenmoduls mit einem Kondensator konfiguriert sind; und einen AC-Anschluss, der elektrisch mit der ersten Leiterschicht gekoppelt ist und zum Bereitstellen oder Empfangen eines AC-Stroms konfiguriert ist.
  • Das Koppeln des ersten und zweiten Halbleiterschalters mit dem AC-Anschluss und miteinander über die entsprechenden Leiterschichten und die entsprechenden Kontaktfedern induziert nur eine kleine Induktivität und/oder kleine Oszillationen, wodurch eine hohe Leistungsfähigkeit der Halbleiterschalter ermöglicht wird. Dementsprechend können die Halbleiterschalter mit einer hohen Leistungsfähigkeit betrieben werden. Dies kann zu einer hohen Leistungsfähigkeit des Halbbrückenmoduls beitragen. Ferner besteht aufgrund der Kontaktfedern keine mechanische Spannung zwischen den Halbleiterchips und den Leiterschichten. Ferner kann das Halbbrückenmodul aufgrund der Kontaktfedern auf eine einfache und effiziente Weise zusammengebaut werden. Insbesondere müssen mit Bezug auf einen Zusammenbau des Halbbrückenmoduls Positionen der Halbleiterchips auf dem Träger nicht so genau sein wie dann, falls Drahtbondungen anstelle der Kontaktfedern verwendet werden, weil die Kontaktfedern eine größere Positionierungstoleranz als die Drahtbondungen erlauben.
  • Das Halbbrückenmodul kann eine Leiterplatine umfassen, die die erste und zweite Leiterschicht und optional eine dritte Leiterschicht unterhalb der zweiten Leiterschicht umfasst. Der erste DC-Anschluss kann direkt oder über die dritte Leiterschicht mit dem ersten Abschnitt gekoppelt sein, wobei die dritte Leiterschicht den ersten DC-Anschluss umfasst oder mit diesem gekoppelt ist. Die erste Leiterschicht kann den AC-Anschluss umfassen oder mit diesem gekoppelt sein. Die zweite Leiterschicht kann den zweiten DC-Anschluss umfassen oder mit diesem gekoppelt sein. Der erste und zweite DC-Anschluss können nebeneinander angeordnet sein. Zum Beispiel kann das Halbbrückenmodul einen Stecker oder eine Buchse umfassen, der/die den ersten und zweiten DC-Anschluss umfasst. Der erste und zweite DC-Anschluss können elektrisch voneinander und von dem AC-Anschluss isoliert sein. Der AC-Anschluss kann zum Liefern des AC-Stroms an eine externe Vorrichtung, z. B. einen Elektromotor, und/oder zum Empfangen des AC-Stroms von einer externen Vorrichtung, z. B. einem Generator, konfiguriert sein, wobei die externe Vorrichtung eine elektrische Maschine sein kann, die in einem ersten Betriebsmodus den Elektromotor darstellt und in einem zweiten Betriebsmodus den Generator darstellt.
  • Der Träger kann ein Direktgebondetes-Kupfer-Substrat oder ein Isoliertes-Metall-Substrat sein. Der Träger kann eine elektrisch leitfähige, erste Schicht, eine elektrisch isolierende, zweite Schicht auf der ersten Schicht und/oder eine elektrisch leitfähige, dritte Schicht auf der zweiten Schicht umfassen. Die dritte Schicht des Trägers kann den ersten Abschnitt und den zweiten Abschnitt des Trägers umfassen oder darstellen. Der Träger kann zum Tragen und Kühlen der Halbleiterschalter bereitgestellt sein. In diesem Zusammenhang kann der Träger als ein Kühlkörper bezeichnet werden.
  • Das Halbbrückenmodul kann mehr als einen, z. B. zwei oder drei, erste Halbleiterschalter umfassen, die auf dem ersten Abschnitt angeordnet und mit diesem elektrisch gekoppelt sein können und die über entsprechend mehrere, z. B. zwei oder drei, elektrisch leitfähige und vorgespannte Kontaktfedern, elektrisch mit der ersten Leiterschicht gekoppelt sein können.
  • Das Halbbrückenmodul kann mehr als einen, z. B. zwei oder drei, zweite Halbleiterschalter umfassen, die auf dem zweiten Abschnitt angeordnet und mit diesem elektrisch gekoppelt sein können und die über entsprechend mehrere, z. B. zwei oder drei, elektrisch leitfähige und vorgespannte Kontaktfedern, elektrisch mit der zweiten Leiterschicht gekoppelt sein können. Der Kondensator kann als ein DC-Kondensator bezeichnet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Leiterschicht über eine elektrisch leitfähige dritte Kontaktfeder elektrisch mit dem zweiten Abschnitt gekoppelt. Dies ermöglicht eine einfache, schnelle und zeiteffiziente Kopplung der ersten Leiterschicht mit dem zweiten Abschnitt und dadurch eine einfache, schnelle und zeiteffiziente Montage des Halbbrückenmoduls.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Halbbrückenmodul ferner die dritte Leiterschicht, wobei die zweite Leiterschicht auf der dritten Leiterschicht angeordnet ist, wobei die dritte Leiterschicht über eine elektrisch leitfähige vierte Kontaktfeder elektrisch mit dem ersten Abschnitt gekoppelt ist. Die dritte Leiterschicht kann den ersten DC-Anschluss umfassen oder mit diesem elektrisch gekoppelt sein. Die dritte Leiterschicht ist elektrisch von der ersten und zweiten Leiterschicht isoliert. Die dritte Leiterschicht kann zum Führen eines Stroms von dem ersten DC-Anschluss zu dem ersten Abschnitt oder umgekehrt konfiguriert sein. Die vierte Kontaktfeder ermöglicht eine einfache, schnelle und zeiteffiziente Kopplung der dritten Leiterschicht mit dem ersten Abschnitt und dadurch eine einfache, schnelle und zeiteffiziente Montage des Halbbrückenmoduls.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der erste DC-Anschluss über die dritte Leiterschicht elektrisch mit dem ersten Abschnitt gekoppelt. Dies ermöglicht das Anordnen des ersten DC-Anschlusses bei einem beliebigen Teil, Rand und/oder auf einer beliebigen Seite der dritten Schicht.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die erste Leiterschicht eine erste Ausbuchtung, die sich zu dem Träger hin durch eine erste Vertiefung der zweiten Leiterschicht und gegebenenfalls durch eine erste Vertiefung der dritten Leiterschicht erstreckt, und ist die erste Kontaktfeder gegen die erste Ausbuchtung vorgespannt. Die erste Ausbuchtung ist elektrisch von einer Innenseitenwand der ersten Vertiefung der zweiten Leiterschicht und gegebenenfalls von einer Innenseitenwand der ersten Vertiefung der dritten Leiterschicht isoliert. „Gegebenenfalls“ kann in diesem Kontext bedeuten, dass sich, falls die Leiterplatine die dritte Leiterschicht umfasst, die erste Ausbuchtung durch die erste Vertiefung der dritten Leiterschicht erstrecken kann und/oder die erste Ausbuchtung elektrisch von der Innenseitenwand der ersten Vertiefung der dritten Leiterschicht isoliert sein kann. Die elektrische Isolation der ersten Ausbuchtung von der ersten Vertiefung der zweiten und/oder dritten Leiterschicht kann durch einen Spalt und/oder durch ein elektrisch isolierendes Material auf der ersten Ausbuchtung und/oder auf der Innenseitenwand der entsprechenden ersten Vertiefung bereitgestellt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die zweite Leiterschicht eine zweite Ausbuchtung, die sich zu dem Träger hin und gegebenenfalls durch eine zweite Vertiefung der dritten Leiterschicht erstreckt, und ist die zweite Kontaktfeder gegen die zweite Ausbuchtung vorgespannt. Die zweite Ausbuchtung kann elektrisch von einer Innenseitenwand der zweiten Vertiefung der dritten Leiterschicht isoliert sein. „Gegebenenfalls“ kann in diesem Kontext bedeuten, dass sich, falls die Leiterplatine die dritte Leiterschicht umfasst, die zweite Ausbuchtung durch die zweite Vertiefung der dritten Leiterschicht erstrecken kann und/oder die zweite Ausbuchtung elektrisch von der Innenseitenwand der zweiten Vertiefung der dritten Leiterschicht isoliert sein kann. Die elektrische Isolation der zweiten Ausbuchtung von der zweiten Vertiefung der dritten Leiterschicht kann durch einen Spalt und/oder durch ein elektrisch isolierendes Material auf der zweiten Ausbuchtung und/oder auf der Innenseitenwand der zweiten Vertiefung bereitgestellt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die erste Leiterschicht eine dritte Ausbuchtung, die sich zu dem Träger hin durch eine zweite Vertiefung der zweiten Leiterschicht und gegebenenfalls durch eine dritte Vertiefung der dritten Leiterschicht erstreckt, und ist die dritte Kontaktfeder gegen die dritte Ausbuchtung vorgespannt. Die dritte Ausbuchtung kann elektrisch von einer Innenseitenwand der zweiten Vertiefung der zweiten Leiterschicht und gegebenenfalls von einer Innenseitenwand der dritten Vertiefung der dritten Leiterschicht isoliert sein. „Gegebenenfalls“ kann in diesem Kontext bedeuten, dass sich, falls die Leiterplatine die dritte Leiterschicht umfasst, die dritte Ausbuchtung durch die dritte Vertiefung der dritten Leiterschicht erstrecken kann und/oder die dritte Ausbuchtung elektrisch von der Innenseitenwand der dritten Vertiefung der dritten Leiterschicht isoliert sein kann. Die elektrische Isolation der dritten Ausbuchtung von der zweiten Vertiefung der zweiten Leiterschicht und/oder der dritten Vertiefung der dritten Leiterschicht kann jeweils durch einen Spalt und/oder durch ein elektrisch isolierendes Material auf der dritten Ausbuchtung und/oder auf der Innenseitenwand der entsprechenden zweiten und/oder dritten Vertiefung bereitgestellt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst der erste Halbleiterschalter einen ersten elektrischen Kontakt, der der ersten Leiterschicht zugewandt ist, wobei der erste elektrische Kontakt des ersten Halbleiterschalters über die erste Kontaktfeder mit der ersten Leiterschicht gekoppelt ist, umfasst der erste Halbleiterschalter einen zweiten elektrischen Kontakt, der dem ersten Abschnitt zugewandt ist, wobei der zweite elektrische Kontakt des ersten Halbleiterschalters elektrisch mit dem ersten Abschnitt gekoppelt ist, und/oder umfasst der erste Halbleiterschalter einen dritten elektrischen Kontakt, der der ersten Leiterschicht zugewandt ist, wobei der dritte elektrische Kontakt des ersten Halbleiterschalters mit einer ersten Sammelschiene auf dem Träger gekoppelt ist. Der erste elektrische Kontakt des ersten Halbleiterschalters kann elektrisch von dem zweiten elektrischen Kontakt des ersten Halbleiterschalters isoliert sein. Der dritte elektrische Kontakt des ersten Halbleiterschalters kann elektrisch von dem ersten und zweiten elektrischen Kontakt des ersten Halbleiterschalters isoliert sein. Zum Beispiel kann der erste elektrische Kontakt des ersten Halbleiterschalters eine Source des ersten Halbleiterschalters sein, kann der zweite elektrische Kontakt des ersten Halbleiterschalters ein Drain des ersten Halbleiterschalters sein und kann der dritte elektrische Kontakt des ersten Halbleiterschalters ein Gate des ersten Halbleiterschalters sein. Das Gate des ersten Halbleiterschalters kann über die erste Sammelschiene mit einer elektronischen Komponente gekoppelt sein, wobei die elektronische Komponente zum Steuern des ersten Halbleiterschalters konfiguriert sein kann. Die erste Sammelschiene kann eine elektrisch leitfähige Leitung auf dem Träger sein oder umfassen.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst der zweite Halbleiterschalter einen ersten elektrischen Kontakt, der der ersten Leiterschicht zugewandt ist, wobei der erste elektrische Kontakt des zweiten Halbleiterschalters über die zweite Kontaktfeder mit der zweiten Leiterschicht gekoppelt ist, umfasst der zweite Halbleiterschalter einen zweiten elektrischen Kontakt, der dem zweiten Abschnitt zugewandt ist, wobei der zweite elektrische Kontakt des zweiten Halbleiterschalters elektrisch mit dem zweiten Abschnitt gekoppelt ist, und/oder umfasst der zweite Halbleiterschalter einen dritten elektrischen Kontakt, der der ersten Leiterschicht zugewandt ist, wobei der dritte elektrische Kontakt des zweiten Halbleiterschalters mit einer weiteren ersten Sammelschiene auf dem Träger gekoppelt ist. Der erste elektrische Kontakt des zweiten Halbleiterschalters kann elektrisch von dem zweiten elektrischen Kontakt des zweiten Halbleiterschalters isoliert sein. Der dritte elektrische Kontakt des zweiten Halbleiterschalters kann elektrisch von dem ersten und zweiten elektrischen Kontakt des zweiten Halbleiterschalters isoliert sein. Zum Beispiel kann der erste elektrische Kontakt des zweiten Halbleiterschalters eine Source des zweiten Halbleiterschalters sein, kann der zweite elektrische Kontakt des zweiten Halbleiterschalters ein Drain des zweiten Halbleiterschalters sein und kann der dritte elektrische Kontakt des zweiten Halbleiterschalters ein Gate des zweiten Halbleiterschalters sein. Das Gate des zweiten Halbleiterschalters kann über die weitere erste Sammelschiene mit einer elektronischen Komponente zum Steuern des Halbbrückenmoduls gekoppelt sein, wobei die elektronische Komponente zum Steuern des zweiten Halbleiterschalters konfiguriert sein kann. Die weitere erste Sammelschiene kann eine weitere elektrisch leitfähige Leitung auf dem Träger sein oder umfassen. Die erste Sammelschiene und die weitere erste Sammelschiene können elektrisch miteinander und/oder mit derselben elektronischen Komponente gekoppelt sein. Alternativ dazu können die erste Sammelschiene und die weitere erste Sammelschiene elektrisch voneinander isoliert sein und/oder können mit unterschiedlichen elektronischen Komponente gekoppelt sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der erste elektrische Kontakt des ersten Halbleiterschalters elektrisch mit einer zweiten Sammelschiene auf dem Träger gekoppelt, und/oder ist der erste elektrische Kontakt des zweiten Halbleiterschalters elektrisch mit einer weiteren zweiten Sammelschiene auf dem Träger gekoppelt. Die zweite Sammelschiene kann elektrisch mit der elektronischen Komponente zum Steuern des ersten Halbleiterschalters gekoppelt sein. Die weitere zweite Sammelschiene kann elektrisch mit der elektronischen Komponente zum Steuern des zweiten Halbleiterschalters gekoppelt sein. Die elektrische Kopplung der ersten elektrischen Kontakte der Halbleiterschalter mit der zweiten Sammelschiene kann ein Referenzpotential an die entsprechenden elektronischen Komponenten zum Steuern der Halbleiterschalter liefern. Die zweite Sammelschiene und/oder die weitere zweite Sammelschiene können jeweils eine weitere elektrisch leitfähige Leitung auf dem Träger sein oder umfassen. Die zweite Sammelschiene und die weitere zweite Sammelschiene können elektrisch miteinander und/oder mit derselben elektronischen Komponente gekoppelt sein. Alternativ dazu können die zweite Sammelschiene und die weitere zweite Sammelschiene elektrisch voneinander isoliert sein und/oder können elektrisch mit unterschiedlichen elektronischen Komponente gekoppelt sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist der erste Abschnitt eine L-Form auf; weist der zweite Abschnitt eine weitere L-Form auf; ist die L-Form des zweiten Abschnitts umgedreht mit Bezug auf die L-Form des ersten Abschnitts angeordnet; und/oder sind der erste und zweite Abschnitt so angeordnet, dass sie ineinander greifen. Zum Beispiel sind der erste und zweite Abschnitt so angeordnet, dass sie ein Rechteck bilden. Die L-Formen und/oder das Rechteck können gesehen werden, wenn der Träger von oberhalb ohne die Leiterplatine betrachtet wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Halbbrückenmodul den Kondensator, der mit dem ersten und zweiten DC-Anschluss gekoppelt ist. In diesem Kontext kann es vorteilhaft sein, falls der erste und zweite DC-Anschluss nebeneinander angeordnet sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Träger ein Direktgebondetes-Kupfer-Substrat oder ein Isoliertes-Metall-Substrat. Somit kann der Träger eine oder mehrere elektrisch leitfähige Schichten umfassen. Der erste und zweite Abschnitt können durch die oberste elektrisch leitfähige Schicht des Trägers bereitgestellt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist wenigstens einer des ersten und zweiten Halbleiterschalters ein Hochleistungshalbleiterschalter.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist wenigstens eine der Kontaktfedern eine Wellenfeder. Dies kann zu einer sehr großen Kontaktfläche zwischen der entsprechenden Kontaktfeder und der entsprechenden Leiterschicht und/oder dem entsprechenden Abschnitt beitragen. Alternativ dazu oder zusätzlich können eine oder mehrere Ergänzungskontaktfedern innerhalb jeder oder mancher der obigen Kontaktfedern angeordnet sein. Die Ergänzungskontaktfedern können zusätzliche Strompfade und Kontaktflächen bereitstellen, so dass die entsprechende elektrische Kopplung noch verstärkt werden kann.
  • Diese und andere Aspekte der Erfindung werden aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen ersichtlich und unter Bezugnahme auf mit diese erläutert. Nachfolgend sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlicher unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben.
    • 1 zeigt eine Draufsicht eines Trägers eines Ausführungsbeispiels eines Halbbrückenmoduls.
    • 2 zeigt eine erste Schnittseitenansicht des Halbbrückenmoduls aus 1.
    • 3 zeigt eine zweite Schnittseitenansicht des Halbbrückenmoduls aus 1.
    • 4 zeigt eine dritte Schnittseitenansicht des Halbbrückenmoduls aus 1.
    • 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Kontaktfeder.
    • 6 zeigt eine perspektivische Ansicht von Ausführungsbeispielen von Kontaktfedern.
  • Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen und ihre Bedeutungen sind in zusammengefasster Form in der Liste der Bezugszeichen unten aufgelistet. Im Prinzip sind identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen in den Figuren versehen.
  • 1 zeigt eine Draufsicht eines Trägers 22 eines Ausführungsbeispiels eines Halbbrückenmoduls 20 und 2 zeigt eine erste Schnittseitenansicht des Halbbrückenmoduls aus 1.
  • Das Halbbrückenmodul 20 umfasst einen Träger 22, einen oder mehr, z. B. drei, erste Halbleiterschalter 24 und einen oder mehr, z. B. drei, zweite Halbleiterschalter 26, die jeweils auf dem Träger 22 angeordnet sind, und eine Leiterplatine 40, die elektrisch und mechanisch mit dem Träger 22 und/oder den Halbleiterschaltern 24, 26 gekoppelt ist. Das Halbbrückenmodul 20 kann in einem Wechselrichter und/oder einem Gleichrichter verwendet werden.
  • Die Halbleiterschalter 24, 26 können auf einer Seite des Trägers 22 angeordnet sein, die der Leiterplatine 40 zugewandt ist. Wenigstens einer der Halbleiterschalter 24, 26 kann ein Hochleistungshalbleiterchip sein. Der Hochleistungshalbleiterchip kann zum Verarbeiten hoher Spannungen, zum Beispiel von mehr als 100 V, und/oder starker Ströme, zum Beispiel von mehr als 10 A, ausgebildet sein. Die Halbleiterschalter 24, 26 können jeweils einen Halbleiter-Die umfassen. Der Halbleiter-Die kann SiC, GaN oder GaO umfassen.
  • Der Träger 22 kann eine elektrisch leitfähige, erste Trägerschicht 30, eine elektrisch isolierende, zweite Trägerschicht 32 auf der ersten Trägerschicht 30 und eine elektrisch leitfähige, dritte Trägerschicht 34 auf der zweiten Trägerschicht 32 umfassen. Die erste, zweite und/oder dritte Trägerschicht 30, 32, 34 können parallel zueinander sein. Die erste und zweite Trägerschicht 30, 32 können einander vollständig überlappen, wobei äußere Ränder der ersten Trägerschicht 30 bündig mit äußeren Rändern der zweiten Trägerschicht 32 sein können. Die erste und/oder dritte Trägerschicht 30, 34 kann Kupfer und/oder Aluminium umfassen oder daraus gefertigt sein. Die zweite Trägerschicht 32 kann ein dielektrisches Material umfassen. Der Träger 22 kann ein Direktgebondetes-Kupfer-Substrat (DBC) oder ein Isoliertes-Metall-Substrat (IMS) sein. Der Träger 22 kann zum Tragen und Kühlen der Halbleiterschalter 24, 26 bereitgestellt sein. In diesem Zusammenhang kann der Träger 22 als ein Kühlkörper bezeichnet werden.
  • Die dritte Trägerschicht 34 kann einen ersten Abschnitt 36 und einen zweiten Abschnitt 38 umfassen, die räumlich und elektrisch voneinander separiert und/oder elektrisch voneinander isoliert sind. Der erste Abschnitt 36 kann eine L-Form aufweisen. Alternativ dazu oder zusätzlich kann der zweite Abschnitt 38 eine weitere L-Form aufweisen. Die L-Form des zweiten Abschnitts 38 kann umgedreht mit Bezug auf die L-Form des ersten Abschnitts 36 angeordnet sein. In diesem Kontext können der erste und zweite Abschnitt 36, 38 so angeordnet sein, dass sie ineinander greifen. Zum Beispiel können der erste und zweite Abschnitt 36, 38 so angeordnet sein, dass sie ein Rechteck bilden. Die L-Formen und/oder das Rechteck können gesehen werden, wenn der Träger 22 von oberhalb ohne die Leiterplatine 40 betrachtet wird, wie in 1 zu sehen ist.
  • Die Leiterplatine 40 kann oberhalb des Trägers 22 angeordnet sein. Die Leiterplatine 40 kann eine erste Leiterschicht 42, eine zweite Leiterschicht 44 und optional eine dritte Leiterschicht 46 umfassen. Die zweite Leiterschicht 44 kann auf der dritten Leiterschicht 46 angeordnet sein und die erste Leiterschicht 42 kann auf der zweiten Leiterschicht 44 angeordnet sein. Die erste Leiterschicht 42 und die zweite Leiterschicht 44 können elektrisch voneinander isoliert sein. Die dritte Leiterschicht 46 kann elektrisch von der ersten und zweiten Leiterschicht 42, 44 isoliert sein. Die Leiterplatine 40 kann durch ein oder mehrere, z. B. vier, Befestigungsmittel 29 mechanisch mit dem Träger 20 gekoppelt sein. Die Befestigungsmittel 29 können Schrauben oder Bolzen umfassen. Im Fall der Schrauben können entsprechende Gewinde in dem Träger 22 gebildet sein, z. B. in der dritten Trägerschicht 34, insbesondere in dem ersten und/oder zweiten Abschnitt 36, 38.
  • Die ersten Halbleiterschalter 24 sind auf dem ersten Abschnitt 36 der dritten Trägerschicht 34 des Trägers 22 angeordnet und elektrisch damit gekoppelt und die zweiten Halbleiterschalter 26 sind auf dem zweiten Abschnitt 38 der dritten Trägerschicht 34 des Trägers 22 angeordnet und elektrisch damit gekoppelt. Die ersten Halbleiterschalter 24 können jeweils einen ersten elektrischen Kontakt 25 umfassen, der der ersten Leiterplatine 40 zugewandt ist. Die ersten elektrischen Kontakte 25 der ersten Halbleiterschalter 24 können über entsprechende erste Kontaktfedern 54 mit der ersten Leiterschicht 42 gekoppelt sein. Die ersten Halbleiterschalter 24 können jeweils einen zweiten elektrischen Kontakt umfassen, der dem ersten Abschnitt 36 zugewandt ist. Die zweiten elektrischen Kontakte der ersten Halbleiterschalter 24 können elektrisch mit dem ersten Abschnitt 36 gekoppelt sein. Die ersten Halbleiterschalter 24 können jeweils einen dritten elektrischen Kontakt 27 umfassen, der der Leiterplatine 40 zugewandt ist. Die dritten elektrischen Kontakte 27 der ersten Halbleiterschalter 24 können jeweils mit einer ersten Sammelschiene 21 auf dem Träger 22 gekoppelt sein. Die ersten elektrischen Kontakte 25 der ersten Halbleiterschalter 24 können elektrisch von dem zweiten elektrischen Kontakt desselben ersten Halbleiterschalters 24 isoliert sein. Die dritten elektrischen Kontakte 27 der ersten Halbleiterschalter 24 können elektrisch von dem ersten und zweiten elektrischen Kontakten 25 desselben ersten Halbleiterschalters 24 isoliert sein.
  • Die ersten elektrischen Kontakte 25 der ersten Halbleiterschalter 24 können jeweils eine Source des entsprechenden ersten Halbleiterschalters 24 sein, die zweiten elektrischen Kontakte der ersten Halbleiterschalter 24 können jeweils ein Drain des entsprechenden ersten Halbleiterschalters 24 sein und die dritten elektrischen Kontakte 27 der ersten Halbleiterschalter 24 können jeweils ein Gate des entsprechenden ersten Halbleiterschalters 24 sein. Die Gates der ersten Halbleiterschalter 24 können jeweils über die erste Sammelschiene 21 mit einer (nicht gezeigten) elektronischen Komponente gekoppelt sein. Die elektronische Komponente kann zum Steuern der ersten Halbleiterschalter 24 konfiguriert sein. Die erste Sammelschiene 21 kann eine elektrisch leitfähige Leitung auf dem Träger 22, z. B. auf der zweiten Trägerschicht 32, sein oder kann diese umfassen.
  • Die zweiten Halbleiterschalter 26 können jeweils einen ersten elektrischen Kontakt 25 umfassen, der der Leiterplatine 40 zugewandt ist. Die ersten elektrischen Kontakte 25 der zweiten Halbleiterschalter 26 können über entsprechende zweite Kontaktfedern 56 mit der zweiten Leiterschicht 44 gekoppelt sein. Die zweiten Halbleiterschalter 26 können jeweils einen zweiten elektrischen Kontakt umfassen, der dem zweiten Abschnitt 38 zugewandt ist. Die zweiten elektrischen Kontakte der zweiten Halbleiterschalter 26 können elektrisch mit dem zweiten Abschnitt 38 gekoppelt sein. Die zweiten Halbleiterschalter 26 können jeweils einen dritten elektrischen Kontakt 27 umfassen, der der Leiterplatine 40 zugewandt ist. Die dritten elektrischen Kontakte 27 der zweiten Halbleiterschalter 26 können mit einer weiteren ersten Sammelschiene 21 auf dem Träger 22 gekoppelt sein. Die ersten elektrischen Kontakte 25 der zweiten Halbleiterschalter 26 können jeweils elektrisch von dem zweiten elektrischen Kontakt 27 desselben zweiten Halbleiterschalters 26 isoliert sein. Die dritten elektrischen Kontakte 27 der zweiten Halbleiterschalter 26 können elektrisch von dem ersten und zweiten elektrischen Kontakt 25 desselben zweiten Halbleiterschalters 26 isoliert sein.
  • Die ersten elektrischen Kontakte 25 der zweiten Halbleiterschalter 26 können jeweils eine Source des entsprechenden zweiten Halbleiterschalters 26 sein. Die zweiten elektrischen Kontakte der zweiten Halbleiterschalter 26 können jeweils ein Drain des entsprechenden zweiten Halbleiterschalters 26 sein. Die dritten elektrischen Kontakte 27 der zweiten Halbleiterschalter 26 können jeweils ein Gate des entsprechenden zweiten Halbleiterschalters 26 sein. Die Gates der zweiten Halbleiterschalter 26 können über die weitere erste Sammelschiene 21 mit einer elektronischen Komponente zum Steuern der zweiten Halbleiterschalter 26 gekoppelt sein. Die elektronische Komponente kann zum Steuern der zweiten Halbleiterschalter 26 konfiguriert sein. Die weitere erste Sammelschiene 21 kann eine weitere elektrisch leitfähige Leitung auf dem Träger 22 sein oder diese umfassen. Die erste Sammelschiene 21 und die weitere erste Sammelschiene 21 können elektrisch miteinander und/oder mit derselben elektronischen Komponente gekoppelt sein. Alternativ dazu können die erste Sammelschiene 21 und die weitere erste Sammelschiene 21 elektrisch voneinander isoliert sein und/oder können elektrisch mit unterschiedlichen elektronischen Komponente gekoppelt sein.
  • Die ersten elektrischen Kontakte 25 der ersten Halbleiterschalter 24 können jeweils elektrisch mit einer zweiten Sammelschiene 23 auf dem Träger 22 gekoppelt sein. Alternativ dazu oder zusätzlich können die ersten elektrischen Kontakte 25 der zweiten Halbleiterschalter 26 jeweils elektrisch mit einer weiteren zweiten Sammelschiene 23 auf dem Träger 22 gekoppelt sein. Die zweite Sammelschiene 23 kann elektrisch mit der elektronischen Komponente zum Steuern der ersten Halbleiterschalter 24 gekoppelt sein. Die weitere zweite Sammelschiene 23 kann elektrisch mit der elektronischen Komponente zum Steuern der zweiten Halbleiterschalter 26 gekoppelt sein. Die elektrische Kopplung der ersten elektrischen Kontakte 25 der Halbleiterschalter 24, 26 mit den zweiten Sammelschienen 23 kann ein Referenzpotential an die entsprechenden elektronischen Komponenten zum Steuern der entsprechenden Halbleiterschalter 24, 26 liefern. Die zweite Sammelschiene 23 und/oder die weitere zweite Sammelschiene 23 können jeweils eine weitere elektrisch leitfähige Leitung auf dem Träger 22 sein oder diese umfassen. Die zweite Sammelschiene 23 und die weitere zweite Sammelschiene 23 können elektrisch miteinander und/oder mit derselben elektronischen Komponente gekoppelt sein. Alternativ dazu können die zweite Sammelschiene 23 und die weitere zweite Sammelschiene 23 elektrisch voneinander isoliert sein und/oder können elektrisch mit unterschiedlichen elektronischen Komponente gekoppelt sein.
  • Die erste Leiterschicht 42 ist über entsprechende elektrisch leitfähige und vorgespannte erste Kontaktfedern 54 elektrisch mit den ersten Halbleiterschaltern 24 gekoppelt. Die erste Leiterschicht 42 ist elektrisch mit dem zweiten Abschnitt 38 gekoppelt. Die zweite Leiterschicht 44 ist über entsprechende elektrisch leitfähige und vorgespannte zweite Kontaktfedern 56 elektrisch mit den zweiten Halbleiterschaltern 26 gekoppelt.
  • Ein erster DC-Anschluss 48 ist elektrisch mit dem ersten Abschnitt 36 gekoppelt und ein zweiter DC-Anschluss 50 ist elektrisch mit der zweiten Leiterschicht 44 gekoppelt. Der erste und zweite DC-Anschluss 48, 50 sind zum elektrischen Koppeln des Halbbrückenmoduls mit einem (nicht gezeigten) Kondensator konfiguriert. Der Kondensator kann als ein DC-Kondensator bezeichnet werden. Das Halbbrückenmodul 20 kann den Kondensator umfassen. Ein AC-Anschluss 52 ist elektrisch mit der ersten Leiterschicht 42 gekoppelt und ist zum Liefern oder Empfangen eines AC-Stroms an bzw. von einer externen Vorrichtung konfiguriert.
  • Der erste DC-Anschluss 48 kann direkt oder über die dritte Leiterschicht 46 mit dem ersten Abschnitt 36 gekoppelt sein, wobei die dritte Leiterschicht 46 den ersten DC-Anschluss 48 umfasst oder mit diesem gekoppelt ist. Die erste Leiterschicht 42 kann den AC-Anschluss 52 umfassen oder mit diesem gekoppelt sein. Die zweite Leiterschicht 42 kann den zweiten DC-Anschluss 50 umfassen oder mit diesem gekoppelt sein. Der erste und zweite DC-Anschluss 48, 50 können nebeneinander angeordnet sein. Zum Beispiel kann das Halbbrückenmodul 20 einen Stecker oder eine Buchse umfassen, der/die den ersten und zweiten DC-Anschluss 48, 50 umfasst. Der erste und zweite DC-Anschluss 48, 50 können elektrisch voneinander und von dem AC-Anschluss 52 isoliert sein. Der AC-Anschluss 52 kann zum Liefern des AC-Stroms an die externe Vorrichtung, z. B. einen Elektromotor, und/oder zum Empfangen des AC-Stroms von der externen Vorrichtung, z. B. einem Generator, konfiguriert sein, wobei die externe Vorrichtung eine elektrische Maschine sein kann, die in einem ersten Betriebsmodus den Elektromotor darstellt und in einem zweiten Betriebsmodus den Generator darstellt.
  • Die erste Leiterschicht 42 kann erste Ausbuchtungen 62 für jeden der ersten Halbleiterschalter 24 umfassen. Die ersten Ausbuchtungen 62 können sich zu dem Träger 22 hin durch entsprechende erste Vertiefungen der zweiten Leiterschicht 44 erstrecken. Falls die dritte Leiterschicht 46 angeordnet ist, können sich die ersten Ausbuchtungen 62 zu dem Träger 22 hin durch entsprechende erste Vertiefungen der dritten Leiterschicht 46 erstrecken. Die ersten Kontaktfedern 54 können gegen die ersten Ausbuchtungen 62 vorgespannt sein. Die ersten Ausbuchtungen 62 können elektrisch von Innenseitenwänden der entsprechenden ersten Vertiefungen der zweiten Leiterschicht 44 und gegebenenfalls von Innenseitenwänden der entsprechenden ersten Vertiefungen der dritten Leiterschicht 46 isoliert sein. Die elektrische Isolation der ersten Ausbuchtungen 62 von den entsprechenden ersten Vertiefungen der zweiten und/oder dritten Leiterschicht 44, 46 kann durch entsprechende Spalte und/oder durch entsprechende elektrisch isolierende Materialien auf den ersten Ausbuchtungen 62 und/oder auf den Innenseitenwänden der entsprechenden ersten Vertiefungen der zweiten und/oder dritten Leiterschicht 44, 46 bereitgestellt werden.
  • Die zweite Leiterschicht 44 kann zweite Ausbuchtungen 64 umfassen, die sich zu dem zweiten Träger 22 hin erstrecken. Falls die dritte Leiterschicht 46 angeordnet ist, können sich die zweiten Ausbuchtungen 64 durch entsprechende zweite Vertiefungen der dritten Leiterschicht 46 erstrecken. Die zweiten Kontaktfedern 56 können gegen die entsprechenden zweiten Ausbuchtungen 64 vorgespannt sein. Die zweiten Ausbuchtungen 64 können elektrisch von einer Innenseitenwand der entsprechenden zweiten Vertiefungen der dritten Leiterschicht 46 isoliert sein. Die elektrische Isolation der zweiten Ausbuchtungen 65 von den entsprechenden zweiten Vertiefungen der dritten Leiterschicht 46 kann durch entsprechende Spalte und/oder durch entsprechende elektrisch isolierende Materialien auf den zweiten Ausbuchtungen 64 und/oder auf den Innenseitenwänden der zweiten Vertiefungen der dritten Leiterschicht 46 bereitgestellt werden. Die Leiterschichten 42, 44, 46 können jeweils Kupfer oder Aluminium umfassen oder daraus gefertigt sein. Die Leiterschichten 42, 44, 46 können jeweils eine Dicke zwischen 0,5 mm und 2 mm aufweisen. Jedoch können andere Materialien und/oder Dicken auch für die Leiterschichten 42, 44, 46 möglich sein.
  • 3 zeigt eine zweite Schnittseitenansicht des Halbbrückenmoduls 20 aus 1. Aus 3 kann gesehen werden, dass die erste Leiterschicht 42 über eine oder mehr, z. B. zwei, elektrisch leitfähige dritte Kontaktfedern 58 elektrisch mit dem zweiten Abschnitt 38 gekoppelt sein kann. Wenigstens manche der Befestigungsmittel 29 können sich durch die dritten Kontaktfedern 58 hindurch erstrecken. Somit können die dritten Kontaktfedern 58 durch Verschieben der dritten Kontaktfedern 58 auf den entsprechenden Befestigungsmitteln 29 während eines Zusammenbaus des Halbbrückenmoduls 20 positioniert werden.
  • Die erste Leiterschicht 42 kann eine oder mehr, z. B. zwei, dritte Ausbuchtungen 66 umfassen, die sich zu dem Träger 22 hin durch entsprechende zweite Vertiefungen der zweiten Leiterschicht 44 erstrecken. Falls die dritte Leiterschicht 46 angeordnet ist, können sich die dritten Ausbuchtungen 66 zu dem Träger 22 hin durch entsprechende dritte Vertiefungen der dritten Leiterschicht 46 erstrecken. Die dritten Kontaktfedern 58 können gegen die entsprechenden dritten Ausbuchtungen 66 vorgespannt sein. Die dritten Ausbuchtungen 66 können elektrisch von Innenseitenwänden der entsprechenden zweiten Vertiefungen der zweiten Leiterschicht 44 und gegebenenfalls von Innenseitenwänden der dritten Vertiefungen der dritten Leiterschicht 46 isoliert sein. Die elektrische Isolation der dritten Ausbuchtungen 66 von den zweiten Vertiefungen der zweiten Leiterschicht 44 und/oder von den dritten Vertiefungen der dritten Leiterschicht 46 kann jeweils durch entsprechende Spalte und/oder durch elektrisch isolierende Materialien auf den dritten Ausbuchtungen 66 und/oder auf den Innenseitenwänden der entsprechenden zweiten Vertiefungen der zweiten Leiterschicht 44 und/oder der entsprechenden dritten Vertiefungen der dritten Leiterschicht 46 bereitgestellt werden.
  • 4 zeigt eine dritte Schnittseitenansicht des Halbbrückenmoduls 20 aus 1. Aus 4 kann gesehen werden, dass die dritte Leiterschicht 46 über eine oder mehr, z. B. zwei, elektrisch leitfähige vierte Kontaktfedern 60 elektrisch mit dem ersten Abschnitt 36 gekoppelt werden kann. Wenigstens manche der Befestigungsmittel 29 können sich durch die vierten Kontaktfedern 60 hindurch erstrecken. Somit können die vierten Kontaktfedern 60 durch Verschieben der vierten Kontaktfedern 60 auf den entsprechenden Befestigungsmitteln 29 während eines Zusammenbaus des Halbbrückenmoduls 20 positioniert werden. Die dritte Leiterschicht 46 kann den ersten DC-Anschluss 48 umfassen oder mit diesem elektrisch gekoppelt sein. Die dritte Leiterschicht 46 kann zum Führen eines Stroms von dem ersten DC-Anschluss 48 zu dem ersten Abschnitt 36 oder umgekehrt konfiguriert sein.
  • 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Kontaktfeder, insbesondere einer der obigen Kontaktfedern 54, 56, 58, 60. Die Kontaktfedern 54, 56, 58, 60 können jeweils eine Wellenfeder sein oder können diese umfassen. Alternativ dazu können die Kontaktfedern 54, 56, 58, 60 jeweils eine „normale“ (Nichtwellen-) Schraubenfeder sein oder können diese umfassen. Die Kontaktfedern 54, 56, 58, 60 können durch Löten oder Schweißen, z. B. durch Laserschweißen, mit der entsprechenden Leiterschicht 42, 44, 46 verbunden werden. Die Kontaktfedern 54, 56, 58, 60 können in einer Draufsicht jeweils eine runde oder mehreckige, z. B. quadratische oder rechteckige, Form aufweisen. Die Kontaktfedern 54, 56, 58, 60 können jeweils ein elektrisch leitfähiges Material, z. B. Federstrahl, umfassen oder können daraus gefertigt sein. Die Kontaktfedern 54, 56, 58, 60 können eine Arbeitstemperatur zwischen 50 °Celsius und 175 °Celsius aufweisen.
  • 6 zeigt eine perspektivische Ansicht von Ausführungsbeispielen von Kontaktfedern, insbesondere einer der obigen Kontaktfedern 54, 56, 58, 60, und einer ersten Ergänzungskontaktfeder 68 und einer zweiten Ergänzungskontaktfeder 70. Ein Außendurchmesser der ersten Ergänzungskontaktfeder 68 kann kleiner als ein Innendurchmesser der Kontaktfeder 54, 56, 58, 60 sein. Die erste Ergänzungskontaktfeder 68 kann in der entsprechenden Kontaktfeder 54, 56, 58, 60 angeordnet sein. Ein Außendurchmesser der zweiten Ergänzungskontaktfeder 70 kann kleiner als ein Innendurchmesser der ersten Ergänzungskontaktfeder 68 sein. Die zweite Ergänzungskontaktfeder 70 kann in der ersten Ergänzungskontaktfeder 68 angeordnet sein. Die Kontaktfeder 54, 56, 58, 60 und die Ergänzungskontaktfedern 68, 70 können konzentrisch angeordnet sein. Die Ergänzungskontaktfedern 68, 70 erhöhen eine Verbindungsfläche und reduzieren dadurch einen Kontaktwiderstand im Vergleich zu einer Ausführungsform mit nur den Kontaktfedern 54, 56, 58, 60. Als eine Alternative kann nur eine der ersten oder zweiten Ergänzungskontaktfeder 68, 70 angeordnet werden.
  • Obwohl die Erfindung in den Zeichnungen und der vorhergehenden Beschreibung ausführlich veranschaulicht und beschrieben wurde, sind eine solche Veranschaulichung und Beschreibung veranschaulichend oder beispielhaft und nicht beschränkend zu betrachten. Insbesondere wird die Erfindung nicht durch die obigen Ausführungsformen beschränkt. Zum Beispiel kann es mehr oder weniger Halbleiterschalter 24, 26, elektronische Komponenten und/oder entsprechende Drahtbondungen 28 geben. Ferner kann das mit Bezug auf 1 erklärte Halbbrückenmodul 20 die mit Bezug auf 3 erklärten Säulen 84 umfassen. Andere Variationen der offenbarten Ausführungsformen können von einem Fachmann, der die beanspruchte Erfindung ausführt, aus einer Studie der Zeichnungen, der Offenbarung und der angehängten Ansprüche verstanden und bewirkt werden.
  • In den Ansprüchen schließt das Wort „umfassend“ andere Elemente nicht aus und schließt der unbestimmte Artikel „ein“ oder „eine“ eine Mehrzahl nicht aus. Die reine Tatsache, dass gewisse Maßnahmen in jeweils unterschiedlichen abhängigen Ansprüchen genannt sind, gibt nicht an, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht vorteilhaft verwendet werden kann. Jegliche Bezugszeichen in den Ansprüchen sollten nicht als den Schutzumfang beschränkend ausgelegt werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 20
    Halbbrückenmodul
    21
    erste Sammelschiene
    22
    Träger
    23
    zweite Sammelschiene
    24
    erster Halbleiterschalter
    25
    erster elektrischer Kontakt
    26
    zweiter Halbleiterschalter
    27
    dritter elektrischer Kontakt
    28
    Drahtbondung
    29
    Befestigungsmittel
    30
    erste Trägerschicht
    32
    zweite Trägerschicht
    34
    dritte Trägerschicht
    36
    erster Abschnitt
    38
    zweiter Abschnitt
    40
    Leiterplatine
    42
    erste Leiterschicht
    44
    zweite Leiterschicht
    46
    dritte Leiterschicht
    48
    erster DC-Anschluss
    50
    zweiter DC-Anschluss
    52
    AC-Anschluss
    54
    erste Kontaktfeder
    56
    zweite Kontaktfeder
    58
    dritte Kontaktfeder
    60
    vierte Kontaktfeder
    62
    erste Ausbuchtung
    64
    zweite Ausbuchtung
    66
    dritte Ausbuchtung
    68
    erste Ergänzungsfeder
    70
    zweite Ergänzungsfeder

Claims (15)

  1. Halbbrückenmodul (20), das Folgendes umfasst: wenigstens einen ersten Halbleiterschalter (24) und wenigstens einen zweiten Halbleiterschalter (26); einen Träger (22) mit einem elektrisch leitfähigen ersten Abschnitt (36) und einem elektrisch leitfähigen zweiten Abschnitt (38), wobei der zweite Abschnitt (38) neben dem ersten Abschnitt (36) angeordnet ist, wobei der erste Abschnitt (36) und der zweite Abschnitt (38) elektrisch voneinander isoliert sind, wobei der erste Halbleiterschalter (24) auf dem ersten Abschnitt (36) angeordnet und elektrisch mit diesem gekoppelt ist und wobei der zweite Halbleiterschalter (26) auf dem zweiten Abschnitt (38) angeordnet und elektrisch mit diesem gekoppelt ist; eine erste Leiterschicht (42) oberhalb des Trägers (22) und der Halbleiterschalter (24, 26), wobei die erste Leiterschicht (42) über eine elektrisch leitfähige und vorgespannte erste Kontaktfeder (54) elektrisch mit dem ersten Halbleiterschalter (24) gekoppelt ist und wobei die erste Leiterschicht (42) elektrisch mit dem zweiten Abschnitt (38) gekoppelt ist; eine zweite Leiterschicht (44), wobei die erste Leiterschicht (42) auf der zweiten Leiterschicht (44) angeordnet ist, wobei die zweite Leiterschicht (44) über eine elektrisch leitfähige und vorgespannte zweite Kontaktfeder (56) elektrisch mit dem zweiten Halbleiterschalter (26) gekoppelt ist und wobei die erste Leiterschicht (42) und die zweite Leiterschicht (44) elektrisch voneinander isoliert sind; einen ersten DC-Anschluss (48), der elektrisch mit dem ersten Abschnitt (36) gekoppelt ist, und einen zweiten DC-Anschluss (50), der elektrisch mit der zweiten Leiterschicht (44) gekoppelt ist, wobei der erste und zweite DC-Anschluss (48, 50) zum elektrischen Koppeln des Halbbrückenmoduls (20) mit einem Kondensator konfiguriert sind; und einen AC-Anschluss (52), der elektrisch mit der ersten Leiterschicht (42) gekoppelt ist und zum Bereitstellen oder Empfangen eines AC-Stroms konfiguriert ist.
  2. Halbbrückenmodul (20) nach Anspruch 1, wobei die erste Leiterschicht (42) über eine elektrisch leitfähige dritte Kontaktfeder (58) elektrisch mit dem zweiten Abschnitt (38) gekoppelt ist.
  3. Halbbrückenmodul (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner Folgendes umfasst: eine dritte Leiterschicht (46), wobei die zweite Leiterschicht (44) auf der dritten Leiterschicht (46) angeordnet ist, wobei die dritte Leiterschicht (46) über eine elektrisch leitfähige vierte Kontaktfeder (60) elektrisch mit dem ersten Abschnitt (36) gekoppelt ist.
  4. Halbbrückenmodul (20) nach Anspruch 3, wobei der erste DC-Anschluss (48) über die dritte Leiterschicht (46) elektrisch mit dem ersten Abschnitt (36) gekoppelt ist.
  5. Halbbrückenmodul (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Leiterschicht (42) eine erste Ausbuchtung (62) umfasst, die sich zu dem Träger (22) hin durch eine erste Vertiefung der zweiten Leiterschicht (44) und gegebenenfalls durch eine erste Vertiefung der dritten Leiterschicht (46) erstreckt, und die erste Kontaktfeder (54) gegen die erste Ausbuchtung (62) vorgespannt ist.
  6. Halbbrückenmodul (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Leiterschicht (44) eine zweite Ausbuchtung (64) umfasst, die sich zu dem Träger (22) hin und gegebenenfalls durch eine zweite Vertiefung der dritten Leiterschicht (46) erstreckt, und die zweite Kontaktfeder (56) gegen die zweite Ausbuchtung (64) vorgespannt ist.
  7. Halbbrückenmodul (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Leiterschicht (42) eine dritte Ausbuchtung (66) umfasst, die sich zu dem Träger (22) hin durch eine zweite Vertiefung der zweiten Leiterschicht (44) und gegebenenfalls durch eine dritte Vertiefung der dritten Leiterschicht (46) erstreckt, und die dritte Kontaktfeder (58) gegen die dritte Ausbuchtung (66) vorgespannt ist.
  8. Halbbrückenmodul (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Halbleiterschalter (24) einen ersten elektrischen Kontakt (25) umfasst, der der ersten Leiterschicht (42) zugewandt ist, wobei der erste elektrische Kontakt (25) des ersten Halbleiterschalters (24) über die erste Kontaktfeder (54) mit der ersten Leiterschicht (42) gekoppelt ist, der erste Halbleiterschalter (24) einen zweiten elektrischen Kontakt umfasst, der dem ersten Abschnitt (36) zugewandt ist, wobei der zweite elektrische Kontakt des ersten Halbleiterschalters (24) elektrisch mit dem ersten Abschnitt (36) gekoppelt ist, und/oder der erste Halbleiterschalter (24) einen dritten elektrischen Kontakt (27) umfasst, der der ersten Leiterschicht (42) zugewandt ist, wobei der dritte elektrische Kontakt (27) des ersten Halbleiterschalters (24) mit einer ersten Sammelschiene (21) auf dem Träger (22) gekoppelt ist.
  9. Halbbrückenmodul (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Halbleiterschalter (26) einen ersten elektrischen Kontakt (25) umfasst, der der ersten Leiterschicht (42) zugewandt ist, wobei der erste elektrische Kontakt (25) des zweiten Halbleiterschalters (26) über die zweite Kontaktfeder (56) mit der zweiten Leiterschicht (44) gekoppelt ist, der zweite Halbleiterschalter (26) einen zweiten elektrischen Kontakt umfasst, der dem zweiten Abschnitt (38) zugewandt ist, wobei der zweite elektrische Kontakt des zweiten Halbleiterschalters (26) elektrisch mit dem zweiten Abschnitt (38) gekoppelt ist, und/oder der zweite Halbleiterschalter (26) einen dritten elektrischen Kontakt (27) umfasst, der der ersten Leiterschicht (42) zugewandt ist, wobei der dritte elektrische Kontakt (27) des zweiten Halbleiterschalters (26) mit einer weiteren ersten Sammelschiene (21) auf dem Träger (22) gekoppelt ist.
  10. Halbbrückenmodul (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste elektrische Kontakt (25) des ersten Halbleiterschalters (24) elektrisch mit einer zweiten Sammelschiene (23) auf dem Träger (22) gekoppelt ist, und/oder der erste elektrische Kontakt (25) des zweiten Halbleiterschalters (26) elektrisch mit einer weiteren zweiten Sammelschiene (23) auf dem Träger (22) gekoppelt ist.
  11. Halbbrückenmodul (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Abschnitt (36) eine L-Form aufweist; der zweite Abschnitt (38) eine weitere L-Form aufweist; die L-Form des zweiten Abschnitts (38) umgedreht mit Bezug auf die L-Form des ersten Abschnitts (36) angeordnet ist; und/oder der erste und zweite Abschnitt (38) so angeordnet sind, dass sie ineinander greifen.
  12. Halbbrückenmodul (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das Folgendes umfasst: den Kondensator, der mit dem ersten und zweiten DC-Anschluss (48, 50) gekoppelt ist.
  13. Halbbrückenmodul (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger (22) ein Direktgebondetes-Kupfer-Substrat oder ein Isoliertes-Metall-Substrat umfasst.
  14. Halbbrückenmodul (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens einer des ersten und zweiten Halbleiterschalters (24, 26) ein Hochleistungshalbleiterschalter ist.
  15. Halbbrückenmodul (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine der Kontaktfedern (54, 56, 58, 60) eine Wellenfeder ist.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006025531A1 (de) 2006-06-01 2008-04-10 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Stromrichtermodul
WO2022008121A1 (de) 2020-07-07 2022-01-13 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur herstellung eines leistungsmoduls, entsprechender zwischenprodukte, resultierendes leistungsmoduls sowie eines umrichtersystems mit diesem leistungsmodul

Patent Citations (2)

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