DE19735074A1 - Leistungsmodul - Google Patents

Leistungsmodul

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DE19735074A1
DE19735074A1 DE19735074A DE19735074A DE19735074A1 DE 19735074 A1 DE19735074 A1 DE 19735074A1 DE 19735074 A DE19735074 A DE 19735074A DE 19735074 A DE19735074 A DE 19735074A DE 19735074 A1 DE19735074 A1 DE 19735074A1
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Hermann Dipl Ing Kilian
Bernhard Dipl Phys Schuch
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Conti Temic Microelectronic GmbH
Original Assignee
Temic Telefunken Microelectronic GmbH
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Description

Leistungsmodule werden in der Elektrotechnik in vielen Anwendungsberei­ chen zur Ansteuerung von Bauelementen, Baugruppen o. ä. eingesetzt, bei­ spielsweise zur Drehzahl- und Leistungsregelung von Elektromotoren. Bestand­ teil derartiger Leistungsmodule ist eine als Leistungseinheit fungierende Schal­ tungsanordnung mit Bauelementen, die in der Regel sowohl aktive Bauele­ mente wie Leistungsbauelemente (insbesondere integrierte Schaltkreise ICs als Leistungsschalter) als auch passive Bauelemente wie Widerstände (bsp. Shunts zur Strommessung) und Kondensatoren aufweist; daneben ist eine separate, mit der Leistungseinheit auf geeignete Weise zu verbindende Steuereinheit zur Signalerfassung (Sensorik), Signalansteuerung und Signalauswertung vorzu­ sehen. Die Leistungsbauelemente arbeiten im Schaltbetrieb, weshalb hohe Stromänderungsgeschwindigkeiten auftreten. Zur Vermeidung von Überspannungen ist ein induktionsarmer Aufbau des Leistungsmoduls erforderlich; demzufolge wird die Schaltungsanordnung der Leistungseinheit üblicherweise auf einen isolierenden Trägerkörper (ein isolierendes Substrat) aufgebracht, der in der Regel als DCB-Substrat ("direct copper bonding") ausgebildet ist - bei diesem DCB-Substrat ist ein (bsp. aus Aluminiumoxid Al2O3 oder Aluminiumni­ trid AlN bestehender) Keramikträger zwischen zwei Kupferschichten angeord­ net. Eine der beiden Kupferschichten (die obere Kupferschicht) des DCB-Substrats wird zur Bildung von Leiterbahnen strukturiert und mit den Bauele­ menten der Schaltungsanordnung versehen, die mittels Lötung aufgebracht ("Bauelementelötung") und mittels Bonddrähten untereinander sowie mit den Leiterbahnen kontaktiert werden. In der Regel wird das DCB-Substrat zur me­ chanischen Stabilisierung und zur Wärmeabfuhr der Verlustleistung der Bau­ elemente der Schaltungsanordnung (insbesondere der Leistungsbauelemente) - ggf. über eine Verbindungsschicht, beispielsweise über eine Wärmeleitpaste - auf einen (metallischen) Kühlkörper (bsp. eine Kupferplatte) aufgelötet ("DCB-Lötung"); dieser Kühlkörper kann die Verlustleistung - ggf. über eine Verbin­ dungsschicht - an ein separates Kühlsystem weitergeben. Die Isolation (Potentialtrennung) zwischen den (Leistungs)Bauelementen der Schaltungs­ anordnung der Leistungseinheit und dem Kühlkörper wird durch den Keramik­ träger des DCB-Substrats bewerkstelligt. Die Verbindung zwischen den Bauele­ menten der Schaltungsanordnung der Leistungseinheit untereinander (insbesondere zu deren Parallelschaltung) und zwischen der Leistungseinheit und der Steuereinheit erfolgt bsp. mittels einer separaten Leiterverschienung aus mehreren Kupferleitern.
Dieser Aufbau des Leistungsmoduls mit einem DCB-Substrat als isolieren dem Trägerkörper und einer separaten Steuereinheit bringt folgende Probleme mit sich:
  • - Die Abfuhr der Verlustleistung (Wärmeabfuhr) gestaltet sich schwierig, da durch die benötigten verbindungsschichten (Wärmeleitpaste), die Lot­ schichten und das DCB-Substrat (insbesondere durch dessen Keramikträger) Wärmewiderstände gebildet werden; infolgedessen ist zwischen den (Leistungs)Bauelementen der Schaltungsanordnung und dem Kühlkörper ein schlechter Wärmeübergang gegeben. Zudem tritt beim Löten des DCB-Substrats auf den Kühlkörper ("DCB-Lötung") ein relativ hoher Lunkeranteil auf, der das wärmeleitvermögen negativ beeinflußt.
  • - der Fertigungsaufwand ist hoch, da bei den beiden unterschiedlichen Löt­ prozessen Löten der Bauelemente der Schaltungsanordnung auf das DCB-Substrat einerseits ("Bauelementelötung") und Löten des DCB-Substrats auf den Kühlkörper andererseits ("DCB-Lötung") unterschiedliche Lote eingesetzt werden müssen (bsp. muß im Rahmen einer sog. Stufenlötung bei der Bau­ elementelötung ein höherschmelzendes Lot eingesetzt werden, damit bei der nachfolgenden DCB-Lötung dieses Lot nicht mehr aufschmilzt); weiter­ hin ist aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung von DCB-Substrat und Kühlkörper (insbesondere bei einem großflächigen DCB-Substrat) zum Spannungsausgleich eine relativ dicke Lotschicht zwischen DCB-Substrat und Kühlkörper erforderlich.
  • - die Verbindung zwischen Leistungseinheit und Steuereinheit ist aufwendig und benötigt einen großen Platzbedarf.
Aus diesen Gründen ist das Leistungsmodul daher nur mit großem Flächen­ bedarf und hohen Kosten und mit einer eingeschränkten Zuverlässigkeit und Lebensdauer zu realisieren, da zur ausreichenden Wärmeabfuhr eine große Halbleiterfläche (Chipfläche) der Bauelemente und ein großflächiges DCB-Substrat vorgesehen werden muß und da der Fertigungsaufwand und die Fer­ tigungsprobleme erheblich sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leistungsmodul anzugeben, bei dem diese Nachteile vermieden werden und das demgegenüber vorteilhafte Eigenschaften aufweist, insbesondere bezüglich der wärmeabfuhr der Verlust­ leistung und den geometrischen Gegebenheiten (Platzbedarf).
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Beim vorgestellten Leistungsmodul sind folgende Komponenten vorgesehen:
  • - ein Trägerkörper, der bsp. als Kühler (Kühlkörper) ausgebildet ist oder der als Teil eines Kühlers (Kühlkörpers) bzw. Kühlsystems realisiert ist; der Trä­ gerkörper besteht aus einem temperaturbeständigen, hoch-wärme­ leitfähigen Trägermaterial, bsp. als metallische Trägerplatte aus Kupfer, Aluminium oder AlSiC. Die Dimensionen des Trägerkörpers werden so ge­ wählt, daß eine genügende Aufnahmefläche zur Montage der Bauelemente (der Schaltungsanordnung) des Leistungsmoduls bereitgestellt wird, daß ei­ ne ausreichende Stabilität gewährleistet werden kann, und daß eine ausrei­ chende Wärmeabfuhr bzw. Wärmekapazität vorhanden ist. Der Trägerkör­ per weist eine plane Oberfläche zur Bildung einer ebenen Montagefläche auf; der Randbereich (die Berandung bzw. Kontur) des Trägerkörpers kann in mindestens einem Teilbereich für Gehäusezwecke (Bildung eines Außen­ gehäuses oder eines Zwischengehäuses oder eines Gehäuseteils) ausgestaltet werden (bsp. durch Erhöhung der Berandung bzw. des Randbereichs des Trägerkörpers auf das gewünschte Maß des Gehäuses).
  • - eine unmittelbar auf den Trägerkörper (Kühlkörper) partiell, d. h. in minde­ stens einem Teilbereich aufgebrachte (bsp. mittels CVD-Verfahren oder Sputtern) isolierende Diamantschicht zur Bildung von "isolierenden (Diamant-)Inseln" als Aufnahmeflächen bzw. Anschlußflecken (Pads) für die Aufnahme der Leistungsbauelemente der Schaltungsanordnung des Lei­ stungsmoduls (insbesondere der Leistungsbauelemente der Leistungsein­ heit), bsp. für die Aufnahme von Leistungstransistoren (bsp. IGBT-Transistoren) oder von Leistungsdioden; die Anzahl und die jeweilige Größe (Fläche) der isolierenden Diamantinseln wird dabei entsprechend den vor­ gesehenen Leistungsbauelementen der Schaltungsanordnung des Lei­ stungsmoduls gewählt. Durch die Diamantschicht wird einerseits die elektri­ sche Isolation der Leistungsbauelemente und andererseits die Wärmeleitung (Abtransport der Verlustleistung) bzw. Wärmespreizung (flächenhafte Vertei­ lung der Wärme) für die Verlustleistung der Leistungsbauelemente des Lei­ stungsmoduls gewährleistet; die Schichtdicke der Diamantschicht wird nach den Gesichtspunkten gewünschte Hochspannungsfestigkeit (bsp. einige kV), ausreichende Wärmeleitung (typische Werte für die Wärmeleitfähigkeit sind je nach Schichtdicke 200 bis 900 W/m°K) und anfallende Kosten optimiert, wobei Hochspannungsfestigkeit, Wärmeleitung und Kosten mit wachsender Schichtdicke ansteigen. Auf die Diamantschicht wird eine (metallische) Kon­ taktierungsschicht als Aufnahmefläche für die Leistungsbauelemente der Schaltungsanordnung (insbesondere als Kontaktierungsfläche für die Rück­ seitenkontakte der Leistungsbauelemente) aufgebracht.
  • - eine direkt auf den Trägerkörper (Kühlkörper) aufgebrachte (bsp. aufgekleb­ te bzw. eingeklebte) hochstromfähige Leiterplatte, auf die die restlichen Bauelemente der Schaltungsanordnung und eine die Leitbahnstruktur bil­ dende strukturierte (bondfähige) Metallisierungsschicht aufgebracht ist. Die Leitbahnstruktur dient zur Bildung von Leiterbahnen, insbesondere werden Verbindungsleiterbahnen für die Verbindung der Bauelemente der Schal­ tungsanordnung untereinander gebildet (bsp. zur Parallelschaltung der Bauelemente zur Reduzierung der Strombelastung), zur Bildung von An­ schlußflächen als Kontaktierungsflächen (Vorderseitenkontakte und Rücksei­ tenkontakt) für die auf den isolierenden (Diamant-)Inseln angeordneten Lei­ stungsbauelemente und für die auf der Leiterplatte angeordneten restli­ chen Bauelemente der Schaltungsanordnung und zur Bildung von externen Anschlüssen (Außenanschlüssen) für die Verbindung zu weiteren, zur Reali­ sierung zusätzlicher Funktionen des Leistungsmoduls vorgesehenen Funkti­ onseinheiten. Die Leiterplatte als "Verdrahtungsplatte" für die Schaltungs­ anordnung muß zur Gewährleistung der Hochstromfähigkeit (bsp. bis zu ei­ ner Stromstärke von einigen 100 A) eine bestimmte Dicke aufweisen (bsp. 2 mm); die auf der Leiterplatte (bsp. mittels konventioneller Maskierungs­ technik, d. h. mittels fotolithografischer Strukturierung unter Verwendung von Masken) aufgebrachte Metallisierungsschicht der Leitbahnstruktur be­ steht bsp. aus Kupfer. Die Leitbahnstruktur kann auf eine Verdrahtungsebe­ ne (nur auf die Oberseite oder nur auf die Unterseite der Leiterplatte), auf zwei Verdrahtungsebenen (auf die Oberseite und auf die Unterseite der Lei­ terplatte, mit Durchkontaktierungen zur Verbindung der Verdrahtungsebe­ nen) oder auf mehrere Verdrahtungsebenen ("multilayer-Struktur") aufge­ bracht werden, wobei die (gesamte) Schichtdicke der Leitbahnstruktur bsp. im Bereich zwischen 270 und 700 µm liegt; bei einer in mehreren Verdrah­ tungsebenen aufgebrachten Leitbahnstruktur können bsp. eine oder zwei Verdrahtungsebenen für die Signalverarbeitung und die restlichen Verdrah­ tungsebenen für die Parallelverschaltung der Bauelemente und/oder Funk­ tionseinheiten des Leistungsmoduls vorgesehen werden.
  • - die Bauelemente der Schaltungsanordnung (die Bauelemente der Leistungs­ einheit und ggf. von zusätzlichen Funktionseinheiten des Leistungsmoduls, insbesondere der Steuereinheit) werden entweder auf die auf den Diaman­ tinseln angeordnete Kontaktierungsschicht oder auf die Anschlußflächen der Leiterplatte bzw. der Leitbahnstruktur aufgebracht (bsp. aufgelötet, bsp. mittels eines Weichlots); die Bauelemente bzw. deren Anschlußkontakte werden mit (den Anschlußflächen und/oder den Leiterbahnen) der Leit­ bahnstruktur elektrisch kontaktiert (sowohl mit ihrer auf der Rückseite an­ geordneten Rückseitenkontakten als auch mit den auf ihrer Vorderseite an­ geordneten Vorderseitenkontakten) - die Kontaktierung kann bsp. mittels Bonden erfolgen, wobei bsp. ein oder mehrere Al-Dick­ draht-Bondverbindungen (Dicke der Bonddrähte bsp. im Bereich zwischen 150 und 350 µm) vorgesehen werden können. Die Schaltungsanordnung kann als Bauelemente Schalttransistoren (bsp. IGBT-Transistoren, die bsp. als Chip-Bauelemente ausgebildet sind) und bsp. als Chip-Bauelemente ausgebildete Entkopplungsdioden aufweisen - insbesondere kann die Schaltungsanord­ nung weitere Bauelemente zur Realisierung zusätzlicher Funktionen des Lei­ stungsmoduls (insbesondere der Steuereinheit) aufweisen, beispielsweise Bauelemente zur Sensorik, Signalverarbeitung und Ansteuerung (bsp. Senso­ ren zur Signalerfassung wie Strommessung oder Temperaturmessung oder Bauelemente zur Signalverarbeitung, Signalauswertung oder Signalvorver­ arbeitung). Die Bauelemente der Schaltungsanordnung können weiterhin zum Schutz gegen Umwelteinflüsse bzw. Umgebungseinflüsse mittels einer Vergußmasse vergossen werden, bsp. mittels eines Weichvergusses aus Sili­ con-Gel.
  • - die nicht in der Schaltungsanordnung integrierten Komponenten des Lei­ stungsmoduls müssen auf geeignete Weise mit den Bauelementen der Schaltungsanordnung über die Leitbahnstruktur verbunden werden.
Das Leistungsmodul vereinigt mehrere Vorteile in sich:
  • - das DCB-Substrat und die Lötung des DCB-Substrats auf den Kühlkörper (die DCB-Lötung) entfallen gänzlich, wodurch zudem Zwischenschichten und Ma­ terialien eingespart werden und eine Kostenreduzierung ermöglicht wird,
  • - durch die gute Wärmeleitfähigkeit der isolierenden Diamantschicht wird die Verlustleistung der dort aufgebrachten Leistungsbauelemente der Schal­ tungsanordnung effektiv zum Trägerkörper (Kühlkörper) hin abgeführt, d. h. es ist ein guter Wärmeübergang zwischen den Leistungsbauelementen der Schaltungsanordnung und dem Trägerkörper (Kühlkörper) realisierbar,
  • - durch die effiziente wärmeabfuhr der Verlustleistung der Leistungsbauele­ mente der Schaltungsanordnung wird die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Leistungsbauelemente der Schaltungsanordnung erhöht und damit auch die Zuverlässigkeit des Leistungsmoduls verbessert sowie der Einsatz­ bereich des Leistungsmoduls vergrößert,
  • - es wird eine thermische Trennung zwischen den Diamantinseln (und damit den Leistungsbauelementen der Schaltungsanordnung) und der Leiterplatte (und damit den übrigen Bauelementen der Schaltungsanordnung) erreicht,
  • - durch die auf einfache Weise realisierbare Parallelverschaltung der Bauele­ mente und/oder Funktionseinheiten und der Integration weiterer Funkti­ onseinheiten des Leistungsmoduls (bsp. die Signalerfassung mittels Senso­ ren) in die Schaltungsanordnung entfallen Zwischenanschlüsse und die Notwendigkeit der externen Parallelverschaltung,
  • - durch die Reduzierung des Flächenbedarfs kann das Leistungsmodul kom­ pakt ausgestaltet werden (geringe Abmessungen), insbesondere können Trägerkörper (Kühlkörper), isolierende Diamantinseln und Leiterplatte zu­ sammen mit der Kontaktierung (bsp. mit den hierfür vorgesehenen Bond­ drähten) in einer Ebene angeordnet werden, so daß demzufolge das Lei­ stungsmodul auch mit geringen Herstellungskosten gefertigt werden kann,
  • - es ist eine (weitgehend) automatisierbare Fertigung möglich, was wiederum Kostenvorteile bei der Herstellung mit sich bringt.
Das Leistungsmodul wird im folgenden anhand der Zeichnung mit den Fig. 1 und 2 für das Ausführungsbeispiel eines Leistungsumrichters zur Ansteue­ rung drehstromgetriebener Elektromotoren beschrieben.
Hierbei zeigt die Fig. 1 im Schnittbild eine Teilansicht und die Fig. 2 in Draufsicht einen Teilausschnitt des Leistungsmoduls mit einer partiellen isolie­ renden Diamantschicht.
Die Umrichterfunktion des Leistungsumrichters wird mittels Parallelschaltung dreier Halbbrücken realisiert, wobei für jede Phase (R, S, T) des Drehstroms ein Zweig paar aus zwei Halbbrücken vorgesehen ist (in der Fig. 2 ist die Teilan­ sicht einer derartiger Halbbrücke schematisch angedeutet); hierdurch ist ein induktionsarmer und symmetrischer Aufbau der Zweigpaare gegeben.
  • - Der als Kühlkörper ausgebildete Trägerkörper 1 mit den Maßen Länge × Brei­ te × Höhe von 150 mm × 80 mm × 7 mm besteht als metallische Trägerplatte bsp. aus Aluminium-Druckguß. Der Trägerkörper 1 besitzt zur besseren Wär­ meableitung an die Umgebung eine oberflächenvergrößerte Formgebung (Strukturierung 12) und eine plane Oberfläche 13 als Montagefläche; zur Bil­ dung einer Gehäusewandung 11 ist die Berandung bzw. der Randbereich 14 des Trägerkörpers 1 erhöht.
  • - auf den Trägerkörper 1 wird zur Bildung isolierender Diamantinseln 21 par­ tiell (d. h. in mehreren Teilbereichen) eine dünne Diamantschicht 2 mittels CVD-Verfahren als Aufnahmefläche für die Leistungsbauelemente 41 der Schaltungsanordnung 4 des Leistungsmoduls und als Isolationsschicht abge­ schieden; bsp. werden 12 isolierende Diamantinseln mit einer Fläche von jeweils 25 × 16 mm zur Aufnahme von 12 Leistungsbauelementen gebildet. Die Schichtdicke der Diamantschicht 2 wird entsprechend den Anforderun­ gen des Leistungsmoduls hinsichtlich Isolationsfähigkeit und Wärmeleitung vorgegeben und liegt üblicherweise im Bereich einiger 10 µm; die Anforde­ rungen des Leistungsmoduls hinsichtlich der Isolationsfähigkeit liegen bei Durchbruchspannungen im Bereich von einigen 100 V bis mehreren kV, hin­ sichtlich der Wärmeleitung bei einer Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 200-800 W/m°K; bsp. wird bei einer Schichtdicke der Diamantschicht 2 von 20 µm eine Hochspannungsfestigkeit (elektrische Isolation) bis zu ca. 2 kV er­ möglicht und eine Wärmeleitfähigkeit von 300 W/m°K erreicht. Auf die Dia­ mantschicht 2 der isolierenden Diamantinseln 21 wird eine Metallisierungs­ schicht 22 als Kontaktierungsschicht zur Aufnahme der Leistungsbauele­ mente 41 der Schaltungsanordnung 4 aufgebracht, bsp. eine Kupferschicht mit einer Schichtdicke von 200 bis 300 µm.
  • - auf den Trägerkörper 1 wird zur Bereitstellung von Aufnahmeflächen für die übrigen Bauelemente 42 der Schaltungsanordnung 4 und zur Bildung der Leitbahnstruktur eine Leiterplatte 3 aufgebracht, bsp. mittels der Klebe­ schicht 34 aufgeklebt (Maße der Leiterplatte bsp. 140 mm × 70 mm); die Lei­ terplatte 3 weist an den für die Diamantinseln 21 vorgesehenen Stellen Aus­ sparungen 33 auf, und kann daher bündig auf den Trägerkörper 1 aufge­ bracht werden. Das Material der Leiterplatte 3 wird so gewählt, daß einer­ seits eine hohe Temperaturbeständigkeit (Beständigkeit bsp. bis +125°C oder bis +155°C) und andererseits eine Strombeständigkeit bzw. Hoch­ stromfähigkeit (Beständigkeit bsp. bis 300 A) gegeben ist. Auf die Leiterplat­ te 3 wird eine Haftschicht und darauf eine Metallisierungsschicht (bsp. aus Kupfer) mittels Ätz-/Maskierungstechnik aufgebracht und entsprechend den vorgesehenen Anschlußflächen 32 und Leiterbahnen 31 der Leitbahnstruk­ tur herausgebildet (bsp. mittels fotolithografischer Methoden durch Maskie­ rung und Ätzung). Das Material der Metallisierungsschicht wird galvanisch auf die von der Stromtragfähigkeit der Leiterbahnen 31 (insbesondere der Verbindungsleiterbahnen zur Verbindung der Leistungsbauelemente) ab­ hängige Mindestdicke verstärkt (bsp. auf eine Schichtdicke von 250-300 µm) und anschließend mit einer bsp. aus NiAu oder Kupfer bestehenden bond­ fähigen Deckschicht versehen (Schichtdicke der Deckschicht bsp. größer als 1.5 µm).
  • - die Bauelemente der Schaltungsanordnung 4 (bsp. sind 18 aktive Leistungs­ bauelemente 41 und 36 passive Bauelemente 42 vorgesehen, bsp. für eine Halbbrücke jeweils zwei IGBT-Transistoren als Leistungsschalter zur Ansteue­ rung des Elektromotors und vier Entkopplungsdioden) werden auf die hier­ für vorgesehenen Stellen aufgebracht, wobei die aktiven Leistungsbauele­ mente 41 mittels Lötung auf die auf den isolierenden Diamantinseln 21 vor­ gesehene Kontaktierungsschicht 22 und die passiven Bauelemente 42 auf die auf der Leiterplatte 3 vorgesehene Leitbahnstruktur (Aufnahmeflächen 32) aufgebracht werden; die Bauelemente der Schaltungsanordnung 4 (sowohl die aktiven Leistungsbauelemente 41 als auch die passiven Bauele­ mente 42) werden mit der Leitbahnstruktur (Leiterbahnen 31 und/oder Auf­ nahmeflächen 32) kontaktiert, bsp. die aktiven Leistungsbauelemente 41 (sowohl der auf der Metallisierungsschicht 22 aufgebrachte Rückseitenkon­ takt als auch die auf der Oberseite aufgebrachten Vorderseitenkontakte) mittels Bonddrähten 5 (Drahtbondverfahren). Die Bauelemente der Schal­ tungsanordnung 4 werden mit einer Vergußmasse 6 eingegossen (bsp. mit­ tels eines Weichvergusses aus Silicon-Gel); die Höhe der Vergußmasse 6 be­ stimmt dabei die Höhe der vorzusehenden Gehäusewandung 11.

Claims (12)

1. Leistungsmodul, bestehend aus
  • - einem Trägerkörper (1) aus einem temperaturbeständigen, hoch-wärme­ leitfähigen Trägermaterial,
  • - einer unmittelbar auf den Trägerkörper (1) in mindestens einem Teilbereich zur Bildung isolierender Diamantinseln (21) aufgebrachten isolierenden Dia­ mantschicht (2), auf der eine Metallisierungsschicht als Kontaktierungs­ schicht (22) aufgebracht ist,
  • - einer Leiterplatte (3), die Aussparungen (33) im Bereich der isolierenden Diamantinseln (21) aufweist, und auf der eine Leitbahnstruktur aus Leiter­ bahnen (31) und Anschlußflächen (32) angeordnet ist,
  • - einer zumindest als Leistungseinheit fungierenden Schaltungsanordnung (4), wobei zumindestens ein Teil der aktiven Leistungsbauelemente (41) der Schaltungsanordnung (4) auf der auf der isolierenden Diamantschicht (2) aufgebrachten Kontaktierungsschicht (22) und die übrigen Bauelemente (42) der Schaltungsanordnung (4) auf den entsprechenden Leiterbahnen (31) und/oder Anschlußflächen (32) der Leitbahnstruktur angeordnet sind,
  • - Kontaktverbindungen (5), über die zumindest die aktiven Leistungsbauele­ mente (41) der Schaltungsanordnung (4) mit den Leiterbahnen (31) und/oder Anschlußflächen (32) der Leitbahnstruktur elektrisch kontaktiert sind.
2. Leistungsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schal­ tungsanordnung (4) Bauelemente zur Realisierung der Funktion der Leistungs­ einheit und Bauelemente zur Realisierung zusätzlicher Funktionen des Lei­ stungsmoduls aufweist.
3. Leistungsmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Bauele­ mente zur Realisierung der zusätzlichen Funktionen des Leistungsmoduls Sen­ soren zur Strommessung und/oder Temperaturmessung und/oder Bauelemen­ te zur Signalansteuerung, Signalauswertung oder Signalvorverarbeitung vorge­ sehen sind.
4. Leistungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente (41, 42) der Schaltungsanordnung (4) mit den Leiterbah­ nen (31) und/oder Anschlußflächen (32) der Leitbahnstruktur über Bonddrähte (5) elektrisch kontaktiert sind.
5. Leistungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitbahnstruktur zur Parallelschaltung mehrerer Funktionseinheiten des Leistungsmoduls vorgesehen ist.
6. Leistungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierungsschicht (22) aus Kupfer besteht.
7. Leistungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitbahnstruktur aus einer Haftschicht, einer auf die Haftschicht abge­ schiedenen, galvanisch verstärkten und strukturierten Metallisierungsschicht und einer auf die Metallisierungsschicht aufgebrachten bondfähigen Deck­ schicht gebildet ist.
8. Leistungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der isolierenden Diamantschicht (2) in Abhängigkeit der gewünschten Hochspannungsfestigkeit und Wärmeleitfähigkeit des Lei­ stungsmoduls gewählt ist.
9. Leistungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (1) als Kühler oder Kühlkörper ausgebildet ist oder als Teil eines Kühlers oder Kühlkörpers oder Kühlsystems realisiert ist.
10. Leistungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß der Trägerkörper (1) eine plane Oberfläche (13) zur Bildung einer ebe­ nen Montagefläche für die Aufnahme der isolierenden Diamantschicht (2) und der Leiterplatte (3) aufweist.
11. Leistungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die isolierende Diamantschicht (21) mit der Kontaktierungs­ schicht (22) und die Leiterplatte (3) mit der Leitbahnstruktur eine derartige Dicke aufweisen, daß alle Bauelemente (41, 42) der Schaltungsanordnung (4) in einer Ebene liegen.
12. Leistungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Berandung (14) des Trägerkörpers (1) mindestens in einem Teilbereich zur Bildung einer Gehäusewandung (11) erhöht ist.
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