DE29905056U1 - Electrical unit with power semiconductor - Google Patents

Electrical unit with power semiconductor

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Description

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Elektrische Baueinheit mit LeistungshalbleiterElectrical unit with power semiconductor

Die Erfindung betrifft eine elektrische Baueinheit mit wenigstens einem Leistungshalbleiter, insbesondere zur Verwendung in der Kraftfahrzeugtechnik, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Schutzanspruchs 1.The invention relates to an electrical component with at least one power semiconductor, in particular for use in automotive engineering, with the features of the preamble of claim 1.

In der Kraftfahrzeugtechnik finden in letzter Zeit immer mehr Leistungshalbleiterbauelemente Verwendung, beispielsweise als schnelle elektronische Schalter für das Ansteuern von bürstenlosen Gleichstrommotoren. Derartige Motoren finden als Pumpenmotoren in Servolenkungen oder dergleichen Verwendung.In automotive engineering, more and more power semiconductor components have recently been used, for example as fast electronic switches for controlling brushless DC motors. Such motors are used as pump motors in power steering systems or similar.

Nach dem bekannten Stand der Technik ist es erforderlich, zum einen die elektrischen Anschlusskontakte mit entsprechenden Anschlussbereichen von Leiterzügen elektrisch zu verbinden und zum anderen den Kühlkörper des Leistungshalbleiters für das Abführen der Verlustwärme mit einem weiteren Kühlkörper zu verbinden. Hierfür dient in der Regel ein metallischer Körper, der neben der erforderlichen wärmeleitenden Verbindung auch elektrisch leitend mit dem Kühlkörper verbunden wird, da der mit dem Leistungshalbleiterbauelement integriert ausgebildete Kühlkörper in der Regel mit einem Anschlusspotential bzw. einem elektrischen Anschlusskontakt des Halbleiterbauelements, meist der Masse, verbunden ist.According to the known state of the art, it is necessary, on the one hand, to electrically connect the electrical connection contacts to the corresponding connection areas of conductor tracks and, on the other hand, to connect the heat sink of the power semiconductor to another heat sink to dissipate the waste heat. This is usually done using a metallic body which, in addition to the required thermally conductive connection, is also electrically connected to the heat sink, since the heat sink integrated with the power semiconductor component is usually connected to a connection potential or an electrical connection contact of the semiconductor component, usually ground.

Die Kühlkörper bekannter Leistungshalbleiterbauelemente weisen zur Montage in der Regel eine Bohrung auf, so dass das Halbleiterbauelement mechanisch, beispielsweise mittels Schrauben, mit dem weiteren Kühlkörper wärmeleitend und elektrisch verbunden werden kann. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit anstelle der oder zusätzlich zur Verschraubung eine elektrisch und/oderThe heat sinks of known power semiconductor components usually have a hole for assembly, so that the semiconductor component can be connected mechanically, for example by means of screws, to the other heat sink in a thermally conductive and electrical manner. In addition, there is also the option of using an electrical and/or

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wärmeleitende Klebeverbindung zwischen dem Kühlkörper des Leistungshalbleiterbauelements und dem weiteren Kühlkörper vorzusehen.thermally conductive adhesive connection between the heat sink of the power semiconductor component and the other heat sink.

Nachteilig hierbei ist zum einen der sich bei der industriellen Massenfertigung ergebende hohe Aufwand und bei Klebeverbindungen zusätzlich die Zeitdauer, die vor der Weiterverarbeitung der elektrischen Baueinheit bis zum Aushärten der Klebeverbindung abgewartet werden muss.The disadvantage here is, on the one hand, the high cost involved in industrial mass production and, in the case of adhesive joints, the additional time that must be waited for until the adhesive joint has hardened before further processing of the electrical component.

Bei reinen mechanischen Verbindungen durch Schrauben, Klemmen oder dergleichen besteht die Gefahr, dass durch die in einem Kfz auftretenden Stöße und Vibrationen kurzzeitig der elektrische Übergangswiderstand zwischen dem Kühlkörper des Leistungshalbleiterbauelements und dem weiteren Kühlkörper erhöht wird und es auf diese Weise durch den hohen Strom zu einer zusätzlichen thermischen Belastung bzw. einem Oxidieren der Kontaktflächen kommt. Dies würde letztendlich zu einer Zerstörung des Halbleiters führen.With purely mechanical connections using screws, clamps or similar, there is a risk that the shocks and vibrations that occur in a vehicle will temporarily increase the electrical contact resistance between the heat sink of the power semiconductor component and the other heat sink, and the high current will lead to additional thermal stress or oxidation of the contact surfaces. This would ultimately lead to the destruction of the semiconductor.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Baueinheit mit wenigstens einem Leistungshalbleiterbauelement zu schaffen, die mit geringem Aufwand herstellbar ist und bei der der Kühlkörper des Leistungshalbleiterbauelements auch bei den in einem Kfz auftretenden Vibrationen eine ausreichende elektrische Kontaktsicherheit aufweist.Based on this prior art, the invention is based on the object of creating an electrical assembly with at least one power semiconductor component, which can be manufactured with little effort and in which the heat sink of the power semiconductor component has sufficient electrical contact reliability even in the event of the vibrations occurring in a motor vehicle.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1.The invention solves this problem with the features of claim 1.

Die Erfindung geht von der überraschenden Erkenntnis aus, dass auch handelsübliche Leistungshalbleiterbauelemente, wie Power-FET's oder dergleichen, die einen integrierten Kühlkörper aufweisen, durch Laserschweißen schnell und sicher mit einem Anschlusskontaktbereich eines Leiterzugs mechanisch undThe invention is based on the surprising finding that even commercially available power semiconductor components, such as power FETs or the like, which have an integrated heat sink, can be quickly and safely mechanically and

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elektrisch verbindbar sind, ohne dass die Gefahr besteht, dass durch die beim Laserschweißen auftretende thermische Belastung eine Zerstörung des eigentlichen Halbleiterchips erfolgt.can be electrically connected without the risk that the thermal stress occurring during laser welding could destroy the actual semiconductor chip.

Bisher wurde allenfalls versucht, den Kühlkörper mit entsprechend niedrigen Temperaturen zu verlöten. Da jedoch ein Lot verwendet werden musste, das mit derart niedrigen Temperaturen verarbeitbar ist, besteht die Gefahr, dass bei der in Leistungshalbleitern häufig auftretenden hohen Verlustleistung der Kühlkörper über den Erweichungspunkt des Lots erhitzt wird. Demzufolge kann es bei gleichzeitig auftretenden Vibrationen zu einem zumindest zeitweisen Lösen der mechanischen und elektrischen Verbindung kommen.Up to now, attempts have been made to solder the heat sink at correspondingly low temperatures. However, since a solder had to be used that can be processed at such low temperatures, there is a risk that the heat sink will be heated above the softening point of the solder due to the high power loss that often occurs in power semiconductors. As a result, simultaneous vibrations can lead to at least a temporary loosening of the mechanical and electrical connection.

Die Erfindung setzt sich über das bisher auch bei den Herstellern von Leistungshalbleiterbauelementen bestehende Vorurteil hinweg, dass ein Verschweißen, auch ein Laserverschweißen der Kühlkörper handelsüblicher Leistungshalbleiterbauelemente infolge der zu hohen Temperaturbelastung des Halbleiters nicht möglich ist.The invention overcomes the prejudice that has previously existed among manufacturers of power semiconductor components that welding, including laser welding, of the heat sinks of commercially available power semiconductor components is not possible due to the excessive temperature load on the semiconductor.

Überraschenderweise hat sich jedoch gezeigt, dass auch handelsübliche Leistungshalbleiterbauelemente, die für die üblichen Montagearten des Verschraubens, Klemmens, Verklebens oder Verlötens ausgebildet sind, mit ihrem Kühlkörper durch Laserverschweißen mit einem Anschlusskontaktbereich eines Leiterzugs mechanisch und elektrisch sicher verbindbar sind.Surprisingly, however, it has been shown that even commercially available power semiconductor components, which are designed for the usual types of assembly such as screwing, clamping, gluing or soldering, can be securely connected mechanically and electrically to their heat sink by laser welding to a connection contact area of a conductor track.

Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der wenigstens eine weitere elektrische Anschlusskontakt des Halbleiterbauelements durch Widerstandsschweißen mit einem weiteren Anschlusskontaktelement verbunden. Das Widerstandsschweißen der Anschlusskontakte ist möglich, da diese eine relativAccording to the preferred embodiment of the invention, the at least one further electrical connection contact of the semiconductor component is connected to a further connection contact element by resistance welding. Resistance welding of the connection contacts is possible because they have a relatively

geringe Masse aufweisen und demzufolge in kurzer Zeit auf die für das Verschweißen erforderliche Temperatur erhitzt werden können. Die hierfür erforderliche Energie ist weitaus geringer, als die Energie, die für das Verschweißen des Kühlkörpers bei Verwendung des Widerstandsschweißens erforderlich wäre. Die Gefahr einer Temperaturschädigung des Halbleiterchips besteht daher nicht.have a low mass and can therefore be heated to the temperature required for welding in a short time. The energy required for this is far less than the energy that would be required to weld the heat sink using resistance welding. There is therefore no risk of thermal damage to the semiconductor chip.

Durch die Kombination der beiden Schweiß verfahren ergibt sich der Vorteil einer äußerst rationellen und damit kostengünstigen Montage eines Leistungshalbleiterbauelements, wobei gleichzeitig eine extrem hohe Kontaktsicherheit, auch bei den in einem Kfz auftretenden Vibrationen, erreicht wird.The combination of the two welding processes results in the advantage of an extremely efficient and therefore cost-effective assembly of a power semiconductor component, while at the same time achieving extremely high contact reliability, even with the vibrations that occur in a vehicle.

Bei elektrischen Baueinheit nach der Erfindung können die Leiterzüge als Stanzgitter ausgebildet sein. Derartige Stanzgitter sind auf einfache Weise herstellbar, wobei die Leiterzüge eine ausreichende Masse und Dicke aufweisen, um das Laserverschweißen der Anschlussbereiche mit dem Kühlkörper des Halbleiterbauelements zu ermöglichen. Zudem wird durch die relativ hohe Masse eines Stanzgitters erreicht, dass dieses gleichzeitig zur Abfuhr der Wärme vom Kühlkörper des Leistungshalbleiterbauelements dient. Gegebenenfalls kann damit auf den Einsatz eines weiteren Kühlkörpers verzichtet bzw. ein entsprechender Kühlkörper hinsichtlich seiner Wärmeabgabeleistung wesentlich kleiner dimensioniert werden.In the case of an electrical assembly according to the invention, the conductor tracks can be designed as punched grids. Such punched grids can be produced in a simple manner, with the conductor tracks having a sufficient mass and thickness to enable laser welding of the connection areas to the heat sink of the semiconductor component. In addition, the relatively high mass of a punched grid means that it simultaneously serves to dissipate heat from the heat sink of the power semiconductor component. If necessary, this means that the use of an additional heat sink can be dispensed with or a corresponding heat sink can be dimensioned much smaller in terms of its heat dissipation performance.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Kühlkörper des Leistungshalbleiterbauelements einen Durchbruch auf, der ursprünglich für die mechanische Befestigung vorgesehen ist. Das Verbinden des Kühlkörpers mit dem Anschlussbereich eines Leiterzugs erfolgt dann vorzugsweise in der Weise, dass der Anschlussbereich des Leiterzugs mit einer für die Wärmeabfuhr ausrei-In the preferred embodiment of the invention, the heat sink of the power semiconductor component has an opening that is originally intended for mechanical fastening. The connection of the heat sink to the connection area of a conductor track is then preferably carried out in such a way that the connection area of the conductor track is provided with a hole that is sufficient for heat dissipation.

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chenden Fläche auf dem Kühlkörper aufliegt, wobei die Schweißung auf der dem Halbleiterchip abgewandten Seite des Durchbruchs erfolgt.corresponding surface rests on the heat sink, with the welding taking place on the side of the breakthrough facing away from the semiconductor chip.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Schweißpunkt oder die Schweißnaht relativ weit vom Montageort des Chips auf dem Kühlkörper, der gleichzeitig als Träger für den Chip dient, liegt und die am Ort des Chips auftretenden Temperaturen während des Schweißprozesses relativ gering sind. Zudem wird ein wesentlicher Teil der lokal eingebrachten Wärmemenge für den Laserschweißvorgang vom Anschlussbereich der Leiterzüge sofort abgeleitet.This has the advantage that the welding point or weld seam is relatively far from the mounting location of the chip on the heat sink, which also serves as a carrier for the chip, and the temperatures occurring at the location of the chip are relatively low during the welding process. In addition, a significant part of the locally introduced heat for the laser welding process is immediately dissipated from the connection area of the conductor tracks.

Da das Verschweißen auf der dem Halbleiterchip abgewandten Seite des Durchbruchs bzw. auf den beiderseits des Durchbruchs verbleibenden relativ schmalen Stegen des Kühlkörpers erfolgt, ergibt sich ein relativ hoher Wärmewiderstand zwischen dem Schweißpunkt bzw. der Schweißnaht und dem Montageort des Chips, so dass auch hierdurch die Gefahr unzulässig hoher Temperaturen am Ort des Chips reduziert wird.Since the welding takes place on the side of the opening facing away from the semiconductor chip or on the relatively narrow webs of the heat sink remaining on both sides of the opening, a relatively high thermal resistance results between the welding point or the weld seam and the mounting location of the chip, so that the risk of unacceptably high temperatures at the location of the chip is also reduced.

Obwohl der Schweißpunkt bzw. die Schweißnaht am äußeren Ende des Kühlkörpers des Halbleiterbauelements liegt, ergibt sich durch das Aufliegen des An-Schlussbereichs des betreffenden Leiterzugs auf den Kühlkörper auch in den nicht verschweißten Bereichen ein ausreichend geringer Wärmeübergangswiderstand zur Ableitung der Wärmeverlustleistung auf den Anschlussbereich. Der elektrische Kontakt ist ohnehin durch das Verschweißen am äußeren Ende des Kühlkörpers sichergestellt, wobei selbstverständlich an diesem Ort auch der geringste Wärmeübergangswiderstarid besteht.Although the welding point or weld seam is located at the outer end of the heat sink of the semiconductor component, the fact that the connection area of the relevant conductor rests on the heat sink also results in a sufficiently low heat transfer resistance in the non-welded areas to dissipate the heat loss to the connection area. The electrical contact is ensured anyway by welding at the outer end of the heat sink, although this is also where the lowest heat transfer resistance naturally exists.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Further embodiments of the invention emerge from the subclaims.

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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention is explained in more detail below using an embodiment shown in the drawing. In the drawing:

Fig. 1 einen Teilausschnitt einer elektrischen Baueinheit nach der ErfindungFig. 1 shows a partial section of an electrical unit according to the invention

in perspektivischer Draufsicht undin perspective view and

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Ausschnitts in Fig. 1 von unten.Fig. 2 is a perspective view of the section in Fig. 1 from below.

Fig. 1 zeigt einen perspektivisch dargestellten Ausschnitt aus einer elektrischen Baueinheit 1, die im dargestellten Ausfuhrungsbeispiel aus einem Stanzgitter 3 mit mehreren Leiterzügen 5, 7, 9, 11 besteht, die in Teilbereichen mit Kunststoff 13 umspritzt sind. Die Leiterzüge werden auf diese Weise zu einer einstückigen Baueinheit verbunden.Fig. 1 shows a perspective section of an electrical assembly 1, which in the exemplary embodiment shown consists of a stamped grid 3 with several conductor tracks 5, 7, 9, 11, which are partially overmolded with plastic 13. The conductor tracks are connected in this way to form a one-piece assembly.

Neben weiteren nicht näher dargestellten elektronischen, elektrischen oder elektromechanischen Bauelementen oder Baueinheiten umfasst die elektrische Baueinheit 1 mehrere Leistungshalbleiterbauelemente, von denen im in Fig. 1 dargestellten Ausschnitt zwei Leistungs-Feldeffekttransistoren 15, 17 dargestellt sind.In addition to other electronic, electrical or electromechanical components or units not shown in detail, the electrical unit 1 comprises several power semiconductor components, of which two power field effect transistors 15, 17 are shown in the section shown in Fig. 1.

Jeder der Leistungs-Feldeffekttransistoren 15, 17 weist einen Kühlkörper 15a, 17a auf, der gleichzeitig als Träger für den eigentlichen Halbleiterchip dient. Dieser ist in üblicher Weise mit Kunststoff umspritzt. Der Kühlkörper 15 a, 17a ist gleichzeitig mit einem elektrischen Anschlusskontakt des Halbleiterchips verbunden.Each of the power field effect transistors 15, 17 has a heat sink 15a, 17a, which also serves as a carrier for the actual semiconductor chip. This is molded with plastic in the usual way. The heat sink 15a, 17a is also connected to an electrical connection contact of the semiconductor chip.

Zur Montage der Leistungs-Feldeffekttransistoren 15, 17 wird der Kühlkörper 15a, 17a in mechanischen Kontakt mit einem Anschlussbereich 5a bzw. 7a derTo mount the power field effect transistors 15, 17, the heat sink 15a, 17a is brought into mechanical contact with a connection area 5a or 7a of the

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Leiterzüge 5 bzw. 7 gebracht. DieAnschlussbereiche 5a, 7a sind vorzugsweise so ausgebildet, dass sie einen wesentlichen Teil des nicht vom Kunststoff, mit welchem der Halbleiterchip eingespritzt ist, abgedeckten Bereich des Kühlkörpers 15a, 17a überdecken. Durch die Ausbildung der Anschlussbereiche 5a, 7a mit einer entsprechenden Dicke kann gewährleistet werden, dass zum einen eine ausreichende mechanische Festigkeit und zum anderen eine gute Wärmeableitung erreicht wird. Dabei wird es in vielen Fällen ausreichen, nur die Anschlussbereiche 5a, 7a der Leiterzüge 5, 7 als Kühlkörper zu verwenden und auf zusätzliche Kühlkörper zu verzichten. Jedenfalls wird hierdurch erreicht, dass ein erforderlichenfalls zusätzlicher Kühlkörper wesentlich kleiner dimensioniert werden kann.Conductor tracks 5 and 7, respectively. The connection areas 5a, 7a are preferably designed so that they cover a significant part of the area of the heat sink 15a, 17a that is not covered by the plastic with which the semiconductor chip is injected. By designing the connection areas 5a, 7a with a corresponding thickness, it can be ensured that, on the one hand, sufficient mechanical strength and, on the other hand, good heat dissipation are achieved. In many cases, it will be sufficient to use only the connection areas 5a, 7a of the conductor tracks 5, 7 as heat sinks and to dispense with additional heat sinks. In any case, this ensures that an additional heat sink, if necessary, can be made much smaller.

Nach dem mechanischen in Kontakt bringen des Kühlkörpers mit dem betreffenden Anschlussbereich der Leiterzüge werden die beiden Teile durch einen Laserschweißprozess miteinander verbunden.After the heat sink has been mechanically brought into contact with the relevant connection area of the conductor tracks, the two parts are joined together using a laser welding process.

Wie in Fig. 1 dargestellt, erfolgt das Verschweißen vorzugsweise im rückwärtigen Bereich der Kühlkörper 15a, 17a bzw. der Anschlussbereiche 5a, 7a. Hierdurch ergibt sich die größtmögliche Distanz des Schweißorts von der Position des Chips unter dem Kunststoff, so dass unzulässig hohe Temperaturen am Ort des Chips sicher vermieden werden können.As shown in Fig. 1, the welding preferably takes place in the rear area of the heat sinks 15a, 17a or the connection areas 5a, 7a. This results in the greatest possible distance between the welding location and the position of the chip under the plastic, so that unacceptably high temperatures at the location of the chip can be safely avoided.

Zudem können im Kühlkörper in üblicher Weise Durchbrüche 19 vorgesehen sein. Liegen die Schweißstellen hinter den Dürchbrüchen 19 bzw. allenfalls im Bereich der seitlich der Durchbrüche 19 verbleibenden Stege 21, so bilden die Stege 21 einen gegenüber einem voll ausgebildeten Kühlkörper höheren Wämieübergangswiderstand in Richtung auf den Ort des Chips. Hierdurch wird die Wärmeleitung in Richtung auf den Chip erschwert bzw. ein wesentlicher Teil derIn addition, openings 19 can be provided in the heat sink in the usual way. If the welding points are behind the openings 19 or at most in the area of the webs 21 remaining to the side of the openings 19, the webs 21 form a higher thermal transfer resistance in the direction of the location of the chip than in a fully developed heat sink. This makes heat conduction in the direction of the chip more difficult or a significant part of the

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durch den Schweißprozess erzeugten Wärme über den Anschlussbereich des entsprechenden Leiterzugs abgeleitet.The heat generated by the welding process is dissipated via the connection area of the corresponding conductor track.

Obwohl die Anschlussbereiche 5a, 7a nur jeweils am rückwärtigen Ende mit dem Kühlkörper 15 a, 17a verschweißt sind, ergibt sich auch für die übrige Unterseite der Anschlussbereiche 5 a, 7a ein ausreichender wärmeleitender Kontakt mit den Oberflächen der Anschlussbereiche 5a, 7a. Selbst falls in diesen Bereichen der elektrische Kontakt nicht oder nicht konstant (insbesondere bei Vibrationen) aufrechterhalten werden kann, so ergibt sich jedenfalls durch die Schweißverbindung am rückwärtigen Ende des Anschlussbereichs ein idealer elektrischer (und selbstverständlich auch idealer wärmeleitender) Kontakt.Although the connection areas 5a, 7a are only welded to the heat sink 15a, 17a at the rear end, there is also sufficient heat-conducting contact with the surfaces of the connection areas 5a, 7a for the rest of the underside of the connection areas 5a, 7a. Even if the electrical contact cannot be maintained in these areas or cannot be maintained constantly (particularly in the case of vibrations), the welded connection at the rear end of the connection area results in an ideal electrical (and of course also ideal heat-conducting) contact.

Durch den auch bei extremen Vibrationen und Stoßbelastungen gewährleisteten elektrischen Kontakt zwischen dem Kühlkörper 15a, 17a der Leistungs-Feldeffekttransistoren 15, 17 und den Anschlussbereichen 5 a, 7a der Leiterzüge 5, 7 kann auf das zusätzliche Kontaktieren desjenigen der jeweils vorhandenen weiteren Anschlusskontakte 23 des Halbleiterbauelements verzichtet werden, der mit dem selben Anschluss des Chips verbunden ist wie der Kühlkörper. Bei den üblichen Montageverfahren für Leistungshalbleiterbauelemente ist es dagegen erforderlich, auch diesen Anschlusskontakt mit dem betreffenden Leiterzug zu verbinden, da ein vibrationsfester und stoßfester elektrischer Kontakt des Kühlkörpers mit dem betreffenden Anschlussbereich nicht sichergestellt werden konnte.Due to the electrical contact between the heat sink 15a, 17a of the power field effect transistors 15, 17 and the connection areas 5a, 7a of the conductor tracks 5, 7, which is ensured even in the event of extreme vibrations and shock loads, it is possible to dispense with the additional contacting of the one of the other connection contacts 23 of the semiconductor component that is connected to the same connection of the chip as the heat sink. In the usual assembly processes for power semiconductor components, however, it is necessary to also connect this connection contact to the relevant conductor track, since a vibration-proof and shock-proof electrical contact between the heat sink and the relevant connection area could not be ensured.

Das Kontaktieren der weiteren Anschlusskontakte 23 (im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei der drei vorhandenen Anschlusskontakte der Leistungs-Feldeffekttransistoren) erfolgt vorzugsweise durch das Widerstandsverschweißen mit den entsprechenden Anschlussbereichen der Leiterzüge 9, 11.The contacting of the additional connection contacts 23 (in the illustrated embodiment two of the three existing connection contacts of the power field effect transistors) is preferably carried out by resistance welding with the corresponding connection areas of the conductor tracks 9, 11.

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Das Widerstandsverschweißen der weiteren Anschlusskontakte 23 bietet gegenüber deren Laserverschweißen den Vorteil eines geringeren Aufwands. Da schon an sich aufwendigere Laserschweißen hätte nur dann einen Vorteil, wenn auf das beim Widerstandsschweißen erforderliche Andrücken der Anschlusskontakte 23 an die Leiterzüge verzichtet werden könnte. Ein derartiges Andrücken wäre für den ohnehin aufwendigeren Laserschweißprozess jedoch zusätzlich erforderlich, da die dünnen, biegsamen Anschlusskontakte 23 häufig nicht über die erforderliche Länge mit dem Leiterzug 9 bzw. 11 in Kontakt stehen und daher ein Laserschweißprozess fehlschlagen bzw. nicht mit der erforderlichen Zuverlässigkeit ausgeführt werden könnte. Demgegenüber ist das Laserverschweißen des Kühlkörpers mit den Anschlussbereichen der Leiterzüge ohne größere Probleme möglich, da die Kühlkörper so dick und starr, sowie ausreichend eben ausgebildet sind, um ein flächiges Anliegen an den betreffenden Anschlussbereich zu ermöglichen.Resistance welding of the additional connection contacts 23 offers the advantage of less effort compared to laser welding. Laser welding, which is already more complex, would only have an advantage if the pressing of the connection contacts 23 onto the conductor tracks, which is required for resistance welding, could be dispensed with. However, such pressing would be additionally required for the already more complex laser welding process, since the thin, flexible connection contacts 23 are often not in contact with the conductor track 9 or 11 over the required length and therefore a laser welding process could fail or not be carried out with the required reliability. In contrast, laser welding of the heat sink to the connection areas of the conductor tracks is possible without major problems, since the heat sinks are so thick and rigid, as well as sufficiently flat, to enable a flat contact with the connection area in question.

Zusätzlich wird durch das fur das Widerstandsschweißen der betreffenden Anschlusskontakte 23 erforderliche Andrücken ein zusätzliches Andrücken auch des Kühlkörpers an den Anschlussbereich erreicht. Es bietet sich daher an, das Widerstandsschweißen und Laserschweißen unter Ausnützen des ohnehin erforderlichen Andrückens beim Widerstandsschweißen gleichzeitig auszuführen bzw. das Laserschweißen während des Andrückens für das Widerstandsschweißen vorzunehmen.In addition, the pressure required for resistance welding the relevant connection contacts 23 also ensures that the heat sink is pressed against the connection area. It is therefore advisable to carry out resistance welding and laser welding simultaneously, taking advantage of the pressure required for resistance welding anyway, or to carry out laser welding during the pressure for resistance welding.

Nur zur Klarheit sei an dieser Stelle bemerkt, dass von den drei Anschlüssen 23 der Leistungs-Feldeffekttransistoren 15, 17 in den Fig. 1 und 2 nur ein Anschlusskontakt 23 verschweißt dargestellt ist. Der jeweils kurzer abgeschnittene Anschlusskontakt 23 muss, wie bereits erwähnt, nicht kontaktiert werden, daJust for the sake of clarity, it should be noted at this point that of the three connections 23 of the power field effect transistors 15, 17 in Fig. 1 and 2, only one connection contact 23 is shown welded. The short cut-off connection contact 23 does not need to be contacted, as already mentioned, since

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dieser mit dem selben Anschluss des Chips in Verbindung steht, wie der jeweilige Kühlkörper. Der jeweils umgebogen dargestellte Anschlusskontakt 23 wird bei dem dargestellten Ausfuhrungsbeispiel mit Leiterzügen einer nicht näher dargestellten weiteren Platine verbunden, die unterhalb des Stanzgitters 3 montiert wird.this is connected to the same connection of the chip as the respective heat sink. The connection contact 23 shown bent in each case is connected in the embodiment shown to conductor tracks of another circuit board (not shown in more detail) that is mounted below the lead frame 3.

Claims (7)

18109aNA.DOC "· &idigr;#<>; Schutzansprüche18109aNA.DOC "· &idigr;#<>; Protection claims 1. Elektrische Baueinheit, insbesondere zu Verwendung in der Kraftfahrzeugtechnik, 1. Electrical unit, particularly for use in automotive engineering, a) mit Leiterzügen (5, 7, 9, .11) und wenigstens einem mit den Leiterzügen verbundenen Leistungshalbleiterbauelement (15, 17),a) with conductor tracks (5, 7, 9, .11) and at least one power semiconductor component (15, 17) connected to the conductor tracks, b) das einen metallischen Kühlkörper (15a, 17a) aufweist, welcher als Träger für den Halbleiterchip und gleichzeitig zur Wärmeableitung und als ein Anschlusskontakt für den Halbleiterchip dient, undb) which has a metallic heat sink (15a, 17a) which serves as a carrier for the semiconductor chip and at the same time for heat dissipation and as a connection contact for the semiconductor chip, and c) das wenigstens einen weiteren elektrischen Anschlusskontakt (23) zur Kontaktierung des Halbleiterchips aufweist,c) which has at least one further electrical connection contact (23) for contacting the semiconductor chip, dadurch gekennzeichnet,characterized, d) dass der Kühlkörper (15a; 17a) durch Laserschweißen mit einem Anschlusskontaktbereich (5a, 7a) der Leiterzüge (5, 7) mechanisch undd) that the heat sink (15a; 17a) is connected mechanically and elektrisch verbunden ist.is electrically connected. 2. Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterzüge (5, 7, 9, 11) als Stanzgitter (3) ausgebildet sind.2. Assembly according to claim 1, characterized in that the conductor tracks (5, 7, 9, 11) are designed as a punched grid (3). 3. Baueinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stanzgitter (3) zur mechanischen Stabilisierung und Verbindung in Teilbereichen mit Kunststoff (13) umspritzt ist.3. Construction unit according to claim 2, characterized in that the punched grid (3) is overmolded with plastic (13) in partial areas for mechanical stabilization and connection. 18109aNA.DOC ; · · * &Idigr; »' Iu!18109aNA.DOC ; · · * &Idigr;»' Iu! 4. Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Anschlusskontaktbereich (5a, 7a) der Leiterzüge (5, 7) so stark ausgebildet ist, dass dieser gleichzeitig in einem solchen Maß zur Wärmeabfuhr beiträgt, dass auf einen zusätzlichen Kühlkörper für das Leistungshalbleiterelement (15, 17) vollkommen verzichtet werden kann oder ein zusätzlicher Kühlkörper hinsichtlich seiner Wärmeableitungsleistung wesentlich kleiner dimensioniert werden kann.4. Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that at least the connection contact area (5a, 7a) of the conductor tracks (5, 7) is so strong that it simultaneously contributes to heat dissipation to such an extent that an additional heat sink for the power semiconductor element (15, 17) can be completely dispensed with or an additional heat sink can be dimensioned significantly smaller in terms of its heat dissipation performance. 5. Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (15a, 17a) einen ursprünglich für die mechanische Befestigung vorgesehenen Durchbruch (19) aufweist und dass der Kühlkörper in zumindest einem Teilbereich mit dem Anschlussbereich (5 a, 7a) der Leiterzüge (5, 7) verschweißt ist, der auf der dem Halbleiterchip abgewandten Seite des Durchbruchs (19) liegt.5. Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the heat sink (15a, 17a) has an opening (19) originally intended for mechanical fastening and that the heat sink is welded to the connection region (5a, 7a) of the conductor tracks (5, 7) in at least one partial region which lies on the side of the opening (19) facing away from the semiconductor chip. 6. Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungshalbleiterbauelement (15, 17) ein handelsübliches Bauelement ist mit eineni Kühlkörper (15a, 17a), welcher für die üblichen Montagearten des Verschraubens, Klemmens, Verklebens oder Verlötens ausgebildet ist.6. Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the power semiconductor component (15, 17) is a commercially available component with a heat sink (15a, 17a) which is designed for the usual types of assembly of screwing, clamping, gluing or soldering. 7. Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine weitere elektrische Anschlusskontakt /23) durch Widerstandsschweißen mit einem weiteren Anschlusskontaktelement (9, 11) verbunden ist.7. Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one further electrical connection contact (23) is connected to a further connection contact element (9, 11) by resistance welding.
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