EP3596754A1 - Leistungselektronisches schaltmodul - Google Patents

Leistungselektronisches schaltmodul

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EP3596754A1
EP3596754A1 EP18730273.2A EP18730273A EP3596754A1 EP 3596754 A1 EP3596754 A1 EP 3596754A1 EP 18730273 A EP18730273 A EP 18730273A EP 3596754 A1 EP3596754 A1 EP 3596754A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switching module
power
power semiconductor
module according
electronic switching
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18730273.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Herbert Schwarzbauer
Stefan Stegmeier
Daniel Schmitt
Frank Schremmer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP3596754A1 publication Critical patent/EP3596754A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H01L23/043—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body
    • H01L23/051—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body another lead being formed by a cover plate parallel to the base plate, e.g. sandwich type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
    • H01L23/62—Protection against overvoltage, e.g. fuses, shunts

Definitions

  • the invention relates to a power electronics Heidelbergmo ⁇ dul.
  • the power electronic switching module according to the invention comprises at least one power semiconductor, in which at a connection point of the power semiconductor, a first switching contact is electrically conductively connected or connectable. Furthermore, in the power electronic switching module according to the invention, a second switching contact is electrically conductively connected or connectable to the power semiconductor. The power semiconductor switches between the first and second switching contact or blocks between the first and second switching contact. Near the connection point is a
  • Arranged Plasmapfadableiter which is arranged and designed such an electrically continues forward a short circuit of the first and second switching contact, in particular with each other, forming plasma ⁇ path from the power semiconductor, pre preferably to a fault current path connecting or the first and the second switching contact but an element which triggers or enables provision of a permanent fault current path due to the fault current.
  • an element is a softening or is due to the fault current flow refractory element each other spaced apart to the slightest force is applied parts ⁇ tung electronic switching module.
  • ⁇ means of power electronic switching module according to the invention, it is consequently possible to forward a plasma path forming in the event of an error from the power semiconductor, for example to a portion of the switching module, which forms part of a fault current path and through which the error ⁇ stream can be routed reliable or which triggering or making it possible to provide a fault current path.
  • a plasma path means a conductive path through gas as a result of ionization of the gas along this path.
  • the plasma path is by means of
  • Plasmapfadableiters passed to such a point of the switching module, which allows contact with a portion of the Wegmo ⁇ module, which is located at the electrical potential of the ⁇ th switching contact.
  • power ⁇ electronic switching module comprises a first part and a spaced with ⁇ means of a spacer, the second part, wherein the Plasmapfadableiter is attached to the spacer electrically conducting tend.
  • the spacer is part of the power electronic switching module according to the invention.
  • Such a spacer may expediently and advantageously an electrically conductive contact between
  • the spacer may form an element which, due to the fault current, triggers or enables provision of a permanent fault current path.
  • the spacers formed with a softening at fault current flow material.
  • the material of the spacer softens faster and / or stronger than the material of the first and / or the second part of the power electronic switching module and / or the power semiconductor during current flow.
  • the first part is subjected to a force on the second part.
  • the first part and two ⁇ ter part form a clamping bandage.
  • the inventive cruelektro ⁇ African switching module by means of the first and second parts of the first and second switching contact to each other and / or each subjected to the power semiconductor power. In this way, by means of the first and the second part, first and second switching contacts can be moved toward one another or to the power semiconductor, so that a fault current path can be formed reliably and permanently by means of the first and the second part.
  • the first part forms a cover and the second part forms a bottom of the switching module.
  • the power semiconductor is preferably arranged on the bottom or on the cover of the switching module.
  • At least certain regions ⁇ by means of an electrical insulator on the first part and / or the power component is advantageously arranged and elekt ⁇ driven isolated using the Iso ⁇ lators from the first part and / or the power component in the inventive power electronic switching module of Plasmapfadableiter.
  • the erfindungsge ⁇ Permitted power electronic switching module can be easily manufactured, in ⁇ the plasma path in the manner described is arranged.
  • the plasma drain conductor is preferably electrically conductively connected to a region of the switching module bordering on the power semiconductor. In this way, a fault current forming fault current by means of
  • Plasmapfadableiters continue to be derived from the power semiconductor to the edge ⁇ permanent area.
  • the spacer is provided with electrically conductive material, in particular metal, forms.
  • the Plasmapfadableiter can be formed in a manner known per se with standard materials.
  • the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing.
  • the ⁇ a Zige drawing figure 1 shows an inventive power electronic switching module with a
  • Plasmapfadableiter schematically in longitudinal section.
  • the shown in Figure 1 adoselekt ⁇ tronic switch module according to the invention has an on collector potential be ⁇ -sensitive floor 10 which supports a power semiconductor 20th
  • the power semiconductor 20 is also manufactured ⁇ det as a flat part, which has two opposite and mutually parallel flat sides.
  • a flat side of the power semiconductor ⁇ conductor 20 forms the collector potential, which rests on the floor 10 on the entire surface.
  • Under a planar conductor 30 is 30 understood to be a conductor track which is applied in each case at least in sections ⁇ flat against the power semiconductor or flat 20 at this adjoining insulation or other components of the power electronic switching module.
  • the emitter potential of the power semiconductor 20 bil ⁇ det a first switch contact and the collector potential of the power semiconductor 20 constituting a second switching contact, which switches between the power semiconductor 20th
  • the planar conductor 30 is spaced apart at the edge of the bottom 10 remote from the flat side of the power semiconductor 20 of this the bottom 10 remote from the flat side of the power semiconductor 20 by egg ner insulating layer 40 which the power semiconductor ⁇ conductor 20 in the direction of the areal extent of the flat sides of the power semiconductor 20 as a complete layer on the power semiconductor 20 encloses and in a Bo- the 10 covering insulating layer 40 passes.
  • the insulating layer 40 Remote the Leis ⁇ tung semiconductor 20, the insulating layer 40 has a smaller thickness perpendicular to the flat sides of the power semiconductor 20 when the power semiconductor 20.
  • planar printed conductor 30 is spatially closer to the collector potential at these regions of the insulating layer 40 remote from the power semiconductor 20 than at those sections of the planar printed conductor 30 that abut the power semiconductor conductor 20.
  • the power semiconductor remote area of the insulating layer 40 is supported by this insulating layer 40, a spacer 50 from the bottom 10 and from the insulating layer 40 and from the planar conductor track 30 thereon, which carries a cover 60 and this cover 60 from the bottom 10th spaced.
  • the spacer 50 is formed substantially circular cylindrical and stretches with his
  • the cover 60 is substantially flat and flat and has a flat side 70 facing the bottom 10 and extending parallel to the flat sides of the power semiconductor 20.
  • a Plasmapfadableiter 80 along, which consists of copper.
  • a 200 micron thick mica layer - connected to the lid 60.
  • Plasmapfadableiter extends here in those areas to which the power semiconductor 20 would project in a vertical proj ection on the flat side 70 of the lid 60 pro ⁇ ⁇ along the insulating layer 90 on the de- diskel 60 along. Far from this area stretches the
  • Plasmapfadableiter 80 away from the lid 60 and the provided with the wire bonds 30 and applied to the bottom 10 insulating layer 40 against. There falls the Plasmapfadableiter 80 with the planar trace 30 and the spacer 50 together, so that at this point the spacer 50 and the plasma filament conductor 80 and the wirebonds 30 are at the same electrical potential.
  • the electrical contacted flat sides of the power semiconductor 20 include short so that there is a ho ⁇ her current flows.
  • the planar conductor track 30 heats up and melts, so that the current path leading via the planar conductor track 30 is interrupted. Consequently, a plasma path is formed towards the
  • the Plasmapfadableiter 80 is far from the flat sides of the power semi-conductor 20 to the ground 10, and thus the collector potential of the power semiconductor 20 nä- forth as close to the flat sides of the power semiconductor 20.
  • the fault current does not flow now through the linengurlei ⁇ ter 20 through, but instead flows along the
  • the spacer 50 for example, formed with or made of tin or from another softening in comparison with the other components of the power-electric switching module lower temperature material, softens due to the current ⁇ flow and the consequent heat development and melts in part.
  • Lid 60 and bottom 10 are subjected to force on each other, so that the power electronic switching module is compressed. In this way, the power semiconductor 20 is clamped between bottom 10 and cover 60, the power semiconductor 20 by means of Schmelzkanä ⁇ len or by alloying forms a fault current path.
  • the plasma path conductor 80 is formed with copper.
  • the plasma path arrester 80 may be formed with another conductive material, in particular with another metal.
  • wire bonds which are formed by means of copper wires, may also be provided in a manner known per se instead of a planar conductor track 30. That is, instead of the planar packaging technology a conventional Drahtbondtechnolo ⁇ energy comes to contact with the power semi-conductor 20 is used.

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Abstract

Das leistungselektronisches Schaltmodul umfasst mindestens einen Leistungshalbleiter, an welchem an einer Anbindungsstelle des Leistungshalbleiters ein erster Schaltkontakt elektrisch leitend angebunden oder anbindbar ist und an welchem ein zweiter Schaltkontakt elektrisch leitend angebunden oder anbindbar ist, wobei ein Plasmapfadableiter angeordnet ist, der angeordnet und ausgebildet ist, den sich bei einem Kurzschluss von ersten und zweitem Schaltkontakt an der Anbindungsstelle ausbildenden Plasmapfad vom Leistungshalbleiter fortzuleiten.

Description

Beschreibung
Leistungselektronisches Schaltmodul Die Erfindung betrifft ein leistungselektronisches Schaltmo¬ dul .
In der Leistungselektronik sind bei zahlreichen Anwendungen Energiewandlung und Energietransport sicherzustellen. Her- kömmliche Leistungsmodule allerdings sind im Fehlerfall bzw. im Abschaltversagen nicht sicher elektrisch leitfähig oder nur mit sehr hohem Aufwand dauerhaft (externe Schutzschalter) elektrisch schaltbar. Es sind Leistungsmodule bekannt, bei welchen im thermischen Fehlerfall (Ausdehnung, Explosion) ein sicherer dauerhafter Kontakt zwischen Emitter und Kollektor eines Leistungshalb¬ leiters des Leistungsmoduls sichergestellt ist. Dies wird mittels mechanischer Vorrichtungen mit Federvorspannung ge- währleistet, welche einen elektrischen Kontakt herstellen.
Solche mechanischen Vorrichtungen benötigen jedoch viel Zeit. Ein sicherer und insbesondere schneller Conduct-On-Fail-Fall jedoch erfordert ein sehr schnelles Auslösen, vorzugsweise innerhalb weniger Millisekunden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes leis¬ tungselektronisches Schaltmodul zu schaffen, mittels welchem der Fehlerfall rasch und sicher gehandhabt werden kann.
Dieser Aufgabe der Erfindung wird mit einem leistungselektro¬ nischen Schaltmodul mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der
Zeichnung . Das erfindungsgemäße leistungselektronische Schaltmodul um- fasst mindestens einen Leistungshalbleiter, bei welchem an einer Anbindungsstelle des Leistungshalbleiters ein erster Schaltkontakt elektrisch leitend angebunden oder anbindbar ist. Ferner ist bei dem leistungselektronischen Schaltmodul gemäß der Erfindung an den Leistungshalbleiter ein zweiter Schaltkontakt elektrisch leitend angebunden oder anbindbar. Der Leistungshalbleiter schaltet zwischen erstem und zweitem Schaltkontakt durch oder sperrt zwischen erstem und zweitem Schaltkontakt. Nahe der Anbindungsstelle ist ein
Plasmapfadableiter angeordnet, der angeordnet und ausgebildet ist, einen sich bei einem Kurzschluss von erstem und zweitem Schaltkontakt, insbesondere miteinander, ausbildenden Plasma¬ pfad vom Leistungshalbleiter elektrisch fortzuleiten, vor- zugsweise über einen Fehlerstrompfad, der den ersten und den zweiten Schaltkontakt verbindet oder aber zu einem Element, welches aufgrund des Fehlerstroms eine Bereitstellung eines dauerhaften Fehlerstrompfades auslöst oder ermöglicht. Vorzugsweise ist ein solches Element ein sich aufgrund des Fehlerstromflusses erweichendes oder schmelzendes Element, welches aufeinander zu kraftbeaufschlagte Teile des leis¬ tungselektronischen Schaltmoduls voneinander beabstandet. Im Fehlerfall führt das Erweichen des Elementes zu einer Bewe- gung der kraftbeaufschlagten Teile des leistungselektronischen Schaltmoduls aufeinander zu, sodass diese Bewegung der kraftbeaufschlagten Teile einen Fehlerstrompfad bildet. Mit¬ tels des erfindungsgemäßen leistungselektronischen Schaltmoduls ist es folglich möglich, einen sich im Fehlerfall aus- bildenden Plasmapfad vom Leistungshalbleiter fortzuleiten, etwa zu einem Bereich des Schaltmoduls, welcher einen Teil eines Fehlerstrompfades bildet und durch welchen der Fehler¬ strom betriebssicher geleitet werden kann oder welcher eine Bereitstellung eines Fehlerstrompfades auslösen oder ermögli- chen kann. Unter einem Plasmapfad im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein leitender Pfad durch Gas infolge einer Ionisierung des Gases entlang dieses Pfades zu verstehen. Vorzugsweise wird der Plasmapfad mittels des
Plasmapfadableiters an eine solche Stelle des Schaltmoduls geleitet, welche einen Kontakt zu einem Bereich des Schaltmo¬ duls ermöglicht, der auf dem elektrischen Potential des zwei¬ ten Schaltkontakts befindlich ist.
Zweckmäßigerweise umfasst das erfindungsgemäße leistungs¬ elektronische Schaltmodul einen ersten Teil und einen, mit¬ tels eines Abstandshalters beabstandeten, zweiten Teil, wobei der Plasmapfadableiter an den Abstandshalter elektrisch lei- tend angebunden ist. Zweckmäßig ist der Abstandshalter Teil des erfindungsgemäßen leistungselektronischen Schaltmoduls. Ein solcher Abstandshalter kann zweckmäßig und vorteilhaft einen elektrisch leitenden Kontakt zwischen
Plasmapfadableiter und zweitem Schaltkontakt herstellen, so dass eine sichere Leitung des Fehlerstroms gewährleistet ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Abstandshalter ein Element, welches aufgrund des Fehlerstroms eine Bereitstellung eines dauerhaften Fehlerstrompfades auslöst oder ermöglicht, bilden .
Besonders bevorzugt ist bei dem leistungselektronischen
Schaltmodul gemäß der Erfindung der Abstandshalter mit einem sich bei Fehlerstromfluss erweichendem Material gebildet. Idealerweise erweicht das Material des Abstandshalters bei Stromfluss schneller und/oder stärker als das Material des ersten und/oder des zweiten Teils des leistungselektronischen Schaltmoduls und/oder des Leistungshalbleiters.
Vorteilhaft ist bei dem leistungselektronischen Schaltmodul gemäß der Erfindung der erste Teil auf den zweiten Teil kraftbeaufschlagt. Vorzugsweise bilden erster Teil und zwei¬ ter Teil einen Spannverband. Vorzugsweise sind bei dem erfindungsgemäßen leistungselektro¬ nischen Schaltmodul mittels des ersten und des zweiten Teils erster und zweiter Schaltkontakt aufeinander zu und/oder jeweils an den Leistungshalbleiter kraftbeaufschlagt. Auf diese Weise können mittels des ersten und des zweiten Teils erster und zweiter Schaltkontakt aufeinander zu oder an den Leistungshalbleiter bewegt oder kraftbeaufschlagt werden, sodass mittels des ersten und des zweiten Teils ein Fehlerstrompfad zuverlässig und dauerhaft gebildet werden kann.
Idealerweise bilden bei dem leistungselektronischen Schaltmodul gemäß der Erfindung der erste Teil einen Deckel und der zweite Teil einen Boden des Schaltmoduls. Vorzugsweise ist der Leistungshalbleiter an dem Boden oder an dem Deckel des Schaltmoduls angeordnet.
Vorteilhaft ist bei dem erfindungsgemäßen leistungselektronischen Schaltmodul der Plasmapfadableiter zumindest bereichs¬ weise mittels eines elektrischen Isolators an dem ersten Teil und/oder dem Leistungsbauteil angeordnet und mittels des Iso¬ lators vom ersten Teil und/oder dem Leistungsbauteil elekt¬ risch isoliert. Auf diese Weise lässt sich das erfindungsge¬ mäße Leistungselektronische Schaltmodul leicht fertigen, in¬ dem der Plasmapfadableiter in der beschriebenen Weise ange- ordnet wird.
Vorzugsweise ist bei dem Leistungselektronischen Schaltmodul gemäß der Erfindung der Plasmapfadableiter mit einem relativ zum Leistungshalbleiter randständigen Bereich des Schaltmo- duls elektrisch leitend verbunden. Auf diese Weise kann ein sich im Fehlerfall ausbildender Fehlerstrom mittels des
Plasmapfadableiters vom Leistungshalbleiter fort an den rand¬ ständigen Bereich abgeleitet werden. In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen leistungselektronischen Schaltmoduls ist der Abstandshalter mit elektrisch leitendem Material, insbesondere Metall, ge- bildet. Auf diese Weise ist der Plasmapfadableiter auf eine an sich bekannte Weise mit Standardmaterialien ausbildbar.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die ein¬ zige Zeichnungsfigur Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes leistungselektronisches Schaltmodul mit einem
Plasmapfadableiter schematisch im Längsschnitt. Das in Figur 1 dargestellte erfindungsgemäße leistungselekt¬ ronische Schaltmodul weist einen auf Kollektorpotential be¬ findlichen Boden 10 auf, welcher einen Leistungshalbleiter 20 trägt. Der Leistungshalbleiter 20 ist als Flachteil ausgebil¬ det, welches zwei einander abgewandte und zueinander paralle- le Flachseiten aufweist. Eine Flachseite des Leistungshalb¬ leiters 20 bildet das Kollektorpotential, welches vollflächig auf dem Boden 10 aufliegt. Eine vom Boden 10 abgewandte
Flachseite des Leistungshalbleiters 20 bildet ein
Emitterpotential des als Transistor ausgebildeten Leistungs- halbleiters 20 aus, welches mittels einer planaren Aufbau- und Verbindungstechnologie, d.h. mittels einer planaren Lei¬ terbahn 30, kontaktiert ist. Unter einer planaren Leiterbahn 30 ist eine Leiterbahn 30 zu verstehen, welche jeweils zumin¬ dest abschnittsweise flächig an dem Leistungshalbleiter 20 oder flächig an diesem angrenzenden Isolierungen oder weiteren Komponenten des leistungselektronischen Schaltmoduls anliegt. Das Emitterpotential des Leistungshalbleiters 20 bil¬ det einen ersten Schaltkontakt und das Kollektorpotential des Leistungshalbleiters 20 bildet einen zweiten Schaltkontakt, zwischen welchen der Leistungshalbleiter 20 schaltet.
Die planare Leiterbahn 30 ist am Rand der dem Boden 10 fernen Flachseite des Leistungshalbleiters 20 von dieser dem Boden 10 fernen Flachseite des Leistungshalbleiters 20 mittels ei- ner Isolierschicht 40 beabstandet, welche den Leistungshalb¬ leiter 20 in Richtung der flächigen Erstreckung der Flachseiten des Leistungshalbleiters 20 als vollumfängliche Schicht an dem Leistungshalbleiter 20 umschließt und in eine den Bo- den 10 bedeckende Isolierschicht 40 übergeht. Fern dem Leis¬ tungshalbleiter 20 weist die Isolierschicht 40 eine geringere Dicke senkrecht zu den Flachseiten des Leistungshalbleiters 20 auf als der Leistungshalbleiter 20. Die planare Leiterbahn 30, welche als Kupferleiterbahn ausgebildet ist, führt vom Leistungshalbleiter 20 auf solche vom Leistungshalbleiter 20 fernen Bereiche der Isolierschicht 40.
Mithin ist die planare Leiterbahn 30 an diesen vom Leistungs- halbleiter 20 fernen Bereichen der Isolierschicht 40 räumlich dem Kollektorpotential näher als an jenen am Leistungshalb¬ leiter 20 anliegenden Abschnitten der planaren Leiterbahn 30.
An einem solchen, dem Leistungshalbleiter fernen Bereich der Isolierschicht 40 stützt sich von dieser Isolierschicht 40 ein Abstandshalter 50 vom Boden 10 und von der Isolierschicht 40 und von den darauf befindlichen planaren Leiterbahn 30 ab, welcher einen Deckel 60 trägt und diesen Deckel 60 vom Boden 10 beabstandet. Der Abstandshalter 50 ist im Wesentlichen kreiszylindrisch ausgebildet und streckt sich mit seiner
Längsmittelachse senkrecht vom Boden 10 fort. Der Deckel 60 ist im Wesentlichen eben und flach ausgebildet und weist eine dem Boden 10 zugewandte und parallel zu den Flachseiten des Leistungshalbleiters 20 sich erstreckende Flachseite 70 auf.
An der Flachseite 70 erstreckt sich ein Plasmapfadableiter 80 entlang, welcher aus Kupfer besteht. An der Flachseite 70 ist der Plasmapfadableiter 80 mittels einer Isolierschicht 90 - im gezeigten Ausführungsbeispiel einer 200 Mikrometer dicken Glimmerschicht - an dem Deckel 60 angebunden. Der
Plasmapfadableiter erstreckt sich dabei in denjenigen Bereichen, auf welche der Leistungshalbleiter 20 in einer Senkrechtproj ektion auf die Flachseite 70 des Deckels 60 proji¬ ziert werden würde, entlang der Isolierschicht 90 an dem De- ekel 60 entlang . Fern dieses Bereichs streckt sich der
Plasmapfadableiter 80 vom Deckel 60 fort und der mit den Drahtbonds 30 versehenen und am Boden 10 aufgetragenen Isolierschicht 40 entgegen . Dort fällt der Plasmapfadableiter 80 mit der planaren Leiterbahn 30 und dem Abstandshalter 50 zusammen, so dass an dieser Stelle der Abstandshalter 50 und der Plasmapfadabieiter 80 und die Drahtbonds 30 auf denselben elektrischen Potential liegen .
Im Fehlerfall schließen die elektrisch kontaktierten Flachseiten des Leistungshalbleiters 20 kurz , so dass dort ein ho¬ her Strom fließt . Infolge des hohen Stromflusses erwärmt sich die planare Leiterbahn 30 und schmilzt, sodass der über die planare Leiterbahn 30 führende Strompfad unterbrochen wird . Folglich bildet sich ein Plasmapfad hin zum
Plasmapfadabieiter 80 aus . Der Plasmapfadableiter 80 ist fern der Flachseiten des Leistungshalbleiters 20 dem Boden 10 und somit dem Kollektorpotential des Leistungshalbleiters 20 nä- her als nah den Flachseiten des Leistungshalbleiters 20. Der Fehlerstrom fließt nunmehr nicht durch den Leistungshalblei¬ ter 20 hindurch, sondern fließt stattdessen entlang dem
Plasmapfadableiter 80 ab und zum Abstandshalter 50 fort . Der Abstandshalter 50 , beispielsweise mit oder aus Zinn oder aus einem anderem bei verglichen mit den weiteren Bestandteilen des leistungselektrischen Schaltmoduls niedrigerer Temperatur erweichenden Material gebildet, erweicht infolge des Strom¬ flusses und der dadurch bedingten Wärmeentwicklung und schmilzt zum Teil auf . Deckel 60 und Boden 10 sind aufeinan- der zu kraftbeaufschlagt, sodass das leistungselektronische Schaltmodul zusammengepresst wird . Auf diese Weise ist der Leistungshalbleiter 20 zwischen Boden 10 und Deckel 60 geklemmt, wobei der Leistungshalbleiter 20 mittels Schmelzkanä¬ len oder mittels Durchlegierens einen Fehlerstrompfad bildet .
Es versteht sich, dass anstelle der Isolierschicht 90 grund¬ sätzlich auch ein hinreichend breiter Luftspalt zur elektrischen Isolation ausreicht . Im dargestellten Ausführungsbei- spiel ist der Plasmapfadableiter 80 mit Kupfer gebildet . Im weiteren, nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispielen kann der Plasmapfadabieiter 80 mit einem anderen leitfähigen Material , insbesondere mit einem anderen Metall , gebildet sein . In weiteren, nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispielen können anstelle einer planaren Leiterbahn 30 auch in an sich bekannter Weise Drahtbonds , welche mittels Kupferdrähten ge- bildet sind, vorgesehen sein . D.h. anstelle der planaren Aufbau- und Verbindungstechnologie kommt zur Kontaktierung des Leistungshalbleiters 20 eine herkömmliche Drahtbondtechnolo¬ gie zum Einsatz .

Claims

Patentansprüche
1. Leistungselektronisches Schaltmodul, umfassend mindestens einen Leistungshalbleiter (20), an welchem an einer Anbin- dungssteile des Leistungshalbleiters (20) ein erster Schalt¬ kontakt (30) elektrisch leitend angebunden oder anbindbar ist und an welchem ein zweiter Schaltkontakt (10) elektrisch leitend angebunden oder anbindbar ist, wobei ein
Plasmapfadableiter (80) angeordnet ist, der angeordnet und ausgebildet ist, einen sich bei einem Kurzschluss von erstem (30) und zweitem Schaltkontakt (10) an der Anbindungsstelle ausbildenden Plasmapfad vom Leistungshalbleiter (20) fortzuleiten .
2. Leistungselektronisches Schaltmodul nach dem vorhergehen¬ den Anspruch, bei welchem der Plasmapfadableiter (80) ausgebildet und angeordnet ist, den sich ausbildenden Plasmapfad über einen Fehlerstrompfad zwischen erstem (30) und zweiten (10) Schaltkontakt zu leiten.
3. Leistungselektronisches Schaltmodul nach dem vorhergehen¬ den Anspruch, umfassend einen ersten Teil (60) und einen zweiten, mittels eines Abstandshalters (50) beabstandeten, Teil (10), wobei der Plasmapfadableiter (80) an den Abstands- halter (50) elektrisch leitend angebunden ist.
4. Leistungselektronisches Schaltmodul nach einem der vorher¬ gehenden Ansprüche, bei welchem der erste Teil (60) auf den zweiten Teil (10) kraftbeaufschlagt ist.
5. Leistungselektronisches Schaltmodul nach einem der vorher¬ gehenden Ansprüche, bei welchem mittels des ersten (60) und des zweiten Teils (10) erster (30) und zweiter Schaltkontakt (10) aufeinander zu und/oder jeweils an den Leistungshalblei- ter (20) kraftbeaufschlagt sind.
6. Leistungselektronisches Schaltmodul nach einem der vorher¬ gehenden Ansprüche, bei welchem der erste Teil einen Deckel (60) und der zweite Teil einen Boden (10) des Schaltmoduls bildet .
7. Leistungselektronisches Schaltmodul nach einem der vorher- gehenden Ansprüche, bei welchem der Plasmapfadableiter (80) mit einem relativ zum Leistungshalbleiter (20) randständigen Bereich des Schaltmoduls elektrisch leitend verbunden ist.
8. Leistungselektronisches Schaltmodul nach einem der vorher- gehenden Ansprüche, bei welchem der Abstandshalter (50) mit elektrisch leitendem Material gebildet ist.
9. Leistungselektronisches Schaltmodul nach einem der vorher¬ gehenden Ansprüche, bei welchem der Abstandshalter (50) mit einem sich bei einer infolge des Kurzschlusses erfolgenden
Bestromung des Plasmapfadableiters erweichendem Material ge¬ bildet ist, insbesondere mit einem sich bei Bestromung des Plasmapfadableiters schneller und/oder stärker erweichendem Material als der erste (60) und/oder zweite Teil (10) und/oder der Leistungshalbleiter (20).
10. Leistungselektronisches Schaltmodul nach einem der vor¬ hergehenden Ansprüche, bei welchem der Plasmapfadableiter (80) mit elektrisch leitendem Material, insbesondere mit Me- tall, gebildet ist.
EP18730273.2A 2017-05-31 2018-05-29 Leistungselektronisches schaltmodul Withdrawn EP3596754A1 (de)

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