EP4533537A1 - Halbbrückenmodul mit parallel geführten versorgungs-zuleitungen verbunden mit isolierten anschlussflächen zwischen zwei streifenabschnitten sowie mit einem der streifenabschnitte einer leiterbahnschicht - Google Patents

Halbbrückenmodul mit parallel geführten versorgungs-zuleitungen verbunden mit isolierten anschlussflächen zwischen zwei streifenabschnitten sowie mit einem der streifenabschnitte einer leiterbahnschicht

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Publication number
EP4533537A1
EP4533537A1 EP23729667.8A EP23729667A EP4533537A1 EP 4533537 A1 EP4533537 A1 EP 4533537A1 EP 23729667 A EP23729667 A EP 23729667A EP 4533537 A1 EP4533537 A1 EP 4533537A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
supply line
section
sections
conductor track
supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23729667.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Kuschel
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.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP4533537A1 publication Critical patent/EP4533537A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/50—Bond wires

Definitions

  • Half-bridge module with parallel supply lines connected to insulated connection surfaces between two strip sections and to one of the strip sections of a conductor track layer
  • Vehicles with electric drives have electrical machines whose windings are energized in a switchable manner.
  • high currents of often more than 100 amperes and operating voltages of often more than 100 V, in particular 800 V, are used.
  • Power transistors are used to supply the windings with switched current, which generate switching edges with a high current swing in a short time.
  • extremely fast-switching transistors such as SiC transistors are used.
  • a very low-induction circuit is required in order to be able to use such fast-switching transistors effectively.
  • the carrier or the conductor track layer is divided into three strips.
  • the three stripes can refer to the entire carrier or the conductor track layer, or to a region thereof.
  • the strips are preferably directly adjacent to one another.
  • the strips are a geometric division and are not necessarily an electrical division with electrical isolation from one another.
  • the stripes are therefore a geometric subdivision of a surface.
  • the division into strips does not affect a conductor track-like division of the conductor track layer; In particular, the electrical subdivision or layout can deviate from this at least in sections.
  • the strips include a first and a second strip section, as well as an intermediate section located between these two.
  • the strips extend along the same longitudinal direction along their major dimension.
  • the carrier or the conductor track layer itself can also be designed, for example, rectangular, with the longer side of the rectangle extending along the longitudinal direction. This direction is also referred to as the first longitudinal direction.
  • the first and second strip sections are each designed to be fitted with transistors or other semiconductors, so that these are also referred to as transistor strip sections.
  • connection surfaces In the intermediate section there are connection surfaces as individual pads.
  • the connection surfaces are electrically insulated from the remaining, surrounding conductor track layer within the conductor track layer itself.
  • the connection surfaces are therefore preferably surrounded by a groove or a groove or a trench which extends through the entire thickness of the conductor track layer. Therefore, the connection surfaces are surrounded by recesses in the conductor track layer, which electrically separate the connection surfaces within the conductor track layer.
  • the connection surfaces are insulated all around in the conductor track layer. If there are connection surfaces on the edge of the carrier or conductor track layer, then it is also continuously insulated where it is surrounded by the further conductor track layer.
  • connection surfaces located on the edge the conductor track layer is partially insulated all the way around within the conductor track layer (and thus all the way around except for the area of the connection surfaces that are on the edge), with connection surfaces inside the conductor track layer being completely insulated all the way around.
  • the geometric division into the first strip section and the intermediate section differs in particular from an electrical division into areas that are located within these sections or from the layout that is located in the two sections.
  • the geometric division into the second strip section on the one hand and the intermediate section on the other hand can correspond to an electrical division into areas that are located within these sections or can correspond to the layout that separates the (conductive) area of the second strip section from the (conductive) areas of the intermediate section electrically disconnects.
  • the first supply line is connected to the connection surfaces, for example by a direct mechanical fastening (solder connection, welded connection, in particular friction welded connection, sintering, screwing, press-fit connection, ).
  • the supply line leads away from the connection surfaces.
  • the potential of a supply voltage can be fed into the intermediate region of the conductor track layer, while the (two) further supply lines can be led into the strip sections (or into a strip section and the intermediate region) in order to be connected there to surfaces of the conductor track layer.
  • connection surfaces within the intermediate section it is therefore possible to mechanically connect all three supply lines with corresponding (each single or multiple) contact points of the conductor track layer, i.e. with the same conductive layer. Therefore, no additional layers are necessary since the supply line can be fastened within the intermediate section or connected to the connection surface present there.
  • the conductor track layout allows the conductor track layer
  • the three supply lines can be connected in the same way to the relevant contact points of the conductor track layer, so that the supply lines can also be designed to be low-inductive and low-interference.
  • phase supply line This parallel, close routing of the two adjacent supply lines results in the low-inductance connection.
  • the procedure according to the invention allows the phase supply line to be routed away from the two supply lines.
  • the phase supply line can be led away from the supply supply lines, in particular from the contact points at which the supply supply lines are connected to the conductor track layer. This can cause disruptions caused by the Phase lead goes out, couples only slightly with the supply leads, and vice versa.
  • Second supply supply line which is attached to the second strip section
  • first strip section which is attached to the connection surfaces or in the intermediate section
  • phase supply line which is connected in particular to the conductor track layer in the first strip section or to surfaces connected thereto (connecting surface sections) in the intermediate section.
  • connection surfaces allow such an order in which the two supply lines follow one another, which is followed by the phase line, in order to physically separate the phase line from the supply lines.
  • the phase supply line can thus extend from the conductor track layer over one side of the half-bridge module, while the supply supply lines extend away over the opposite side of the carrier.
  • the supply lines on the one hand and the phase line on the other hand thus extend in opposite (generally: in different) directions away from the carrier. No additional connecting elements are necessary to ensure that the phase supply line does not have to be arranged between the supply supply lines.
  • the half-bridge module has at least a first and at least a second supply line.
  • the first supply line is preferably assigned to a negative potential, whereby the second supply line can be assigned to a positive potential.
  • the two potentials are preferably potentials of a direct supply voltage.
  • the second supply line is connected to the second surface.
  • the first supply line is connected to the connection surfaces.
  • the second The supply line is connected to the conductor track layer at points that are located in the second strip section, while the points of contact between the first supply line and the conductor track layer are located in the intermediate section. In a direction starting from the second strip section towards the first strip section, the connection point of the second supply line is therefore initially provided, whereupon the connection point of the first supply line follows.
  • the connection point is the point at which the supply line is connected to the conductor track layer.
  • the course of a phase supply line leads away from the conductor track layer further along the direction mentioned, which leads from the second to the first strip section.
  • the area between the supply lines is free of the phase line.
  • the phase lead extends beyond the area located between the phase leads.
  • the connection surfaces and their connection to the first supply line mean that the phase supply line does not run between the supply supply lines, but can extend away from them without crossing them.
  • First connectors are provided which are connected to the connection surfaces and in particular originate from them. These first connectors extend from the connection surfaces into the first strip section. In particular, the first connectors extend from the connection surfaces to the first surface, in particular to the part of the first surface that extends into the first strip section. The first connectors extend from edge regions of the connection surfaces that adjoin the first surface (within the first strip section) into the first strip section (for example up to transistor contact points or corresponding contact surfaces). The first connectors extend in particular up to assembly surface areas in the first surface or in the first strip section. There are short distances for the connectors because the connection surfaces directly adjoin the first strip section. Second connectors can be provided which extend up to assembly surface areas in the second surface, starting from connection surface sections.
  • first transistors are mounted in the first strip section, in particular on the part of the first surface that is present in the first strip section.
  • the first connectors extend from the connection pads to a contact pad or another contact element of the transistors that are located in the first strip section.
  • the contact surface or the contact element can be part of the transistor or can be directly connected to it.
  • the first transistors can be present as unhoused components. This also applies to second transistors, which can be mounted in the second strip section or on or in the second surface.
  • the transistors can each have a first contact surface with which they are mounted on the first or second surface, or are directly electrically connected to them in another way.
  • the first contact area is on the underside of the transistors.
  • the transistors may have a second contact area connected to connectors.
  • the second contact surface is on the top of the transistors.
  • the first connectors can be connected to the second contact areas of the first transistors. In particular, the connectors extend from the connection surfaces to the second contact surfaces of the transistors.
  • the contact surfaces are assigned to electrodes of the power path of the transistors and can be assigned to the source, the drain, the collector or the emitter of the transistor.
  • a pad may be connected (via at least one of the first connectors) to multiple transistors, or to only one transistor.
  • assembly surface areas are provided which are located in the first or second strip section.
  • the assembly surface areas are located on the first and second surfaces.
  • the assembly surface areas are lined up in particular along the longitudinal direction or the first direction of the carrier and spaced apart from one another.
  • the first assembly area areas are located in the first strip section.
  • the transistors in the first strip section can be lined up along one or more rows, which are extend along the first direction or longitudinal direction.
  • On a second surface there may be one or more rows of assembly surface areas which extend along the longitudinal direction or the first direction.
  • the assembly surface areas are designed in particular for assembly with transistors, for example using SMD technology.
  • they can have a component layer, for example a metal layer to improve sintering or soldering properties, a sintered layer or a tin-plated layer.
  • the assembly surface areas can be set up for sintering or soldering on transistors.
  • the first surface extends in the first strip section as a continuous surface.
  • the first area essentially completely covers the first strip section. There are no electrical separations of the first surface within the first strip section, particularly in the longitudinal direction.
  • a continuous surface refers to mechanically continuous surfaces and also surfaces that are electrically continuous, that is, that have the same potential. This also includes areas that are divided into individual area sections, but which are directly connected to each other.
  • Connecting surface sections extend in the intermediate section. These are connected to the first surface in the first strip section. This can be provided by electrical connecting elements.
  • the connecting surface portions are parts of the first surface that extend in the intermediate portion, while the first surface additionally also extends in the first strip portion.
  • connecting surface sections can extend away from the part of the first surface that is located within the first strip section and into the intermediate section. The first surface thus extends in the first strip section and further includes the connecting surface sections in the intermediate section.
  • the connecting surface sections extend from or adjoin the first to the second strip section.
  • the first surface extends to the second strip section or reaches up to the second surface (but is electrically separated from it).
  • the first area extends starting from the first strip section.
  • the connecting surface sections adjoin the second surface or the second strip section.
  • the connecting surface sections thus extend from the first to the second strip section.
  • the conductive layer provides electrical isolation between the bonding surface portions (i.e., between the first surface) and the second surface (within the second strip portion).
  • the conductor track layer also provides an electrical separation between the connection surface sections (that is, between the first surface) and the connection surfaces.
  • connection surface sections and the connection surfaces both extend in the intermediate section.
  • the connection areas are electrically separated from the first area and thus also from the connection area sections (within the conductor track layer).
  • the connection surfaces and the connection surface sections are also electrically separated from the second surface and thus from the second strip section within the conductor track layer.
  • the connection surfaces and the connection surface sections are arranged alternately in the intermediate section.
  • the connection surfaces and the connection surface sections are lined up alternately along a direction that corresponds to the longitudinal direction or first direction. Both the first strip section, the intermediate section and the second strip section extend along the first direction.
  • the first strip section, the intermediate section and the second strip section are lined up along a direction perpendicular thereto (that is, along the width of the carrier).
  • the connection surface portions and the connection surfaces are lined up along the first direction (in other words, perpendicular to the direction in which the strip portions and the intermediate portion extend, respectively). This also applies to the assembly area areas of the transistors or to the transistors themselves in the case of an assembled half-bridge module.
  • Second connectors are provided which are connected to the connecting surface sections. These second connectors extend into the second Transistor strip section into it.
  • the second connectors extend from the connecting surface sections into the second strip section, in particular to assembly surface areas on the second surface or up to the second contact surfaces of transistors that are located on or in the second surface.
  • One or more connectors can lead away from the connecting surface sections.
  • one or more first connectors can extend away from a connection surface.
  • a connection pad portion may be connected to one or more second transistors via one or more second connectors.
  • the connecting surfaces extend up to the second surface, so that the second connectors can be kept very short.
  • the first connectors can also be made very short, since the connection surfaces extend up to the first strip section or to the part of the first surface that is located in the first strip section.
  • the first connectors are connected to an edge region of the connection surfaces which extends to the first strip section or to the part of the first surface which is located in the first strip section.
  • the second connectors are preferably connected to the connecting surface sections at an edge region which lies opposite the second surface.
  • the connectors can be conductors, in particular bonding strips or bonding ribbons, bridge connectors or connecting elements that include pins or the like.
  • the connectors may be formed from a conductive material, preferably an aluminum or a copper material.
  • the first supply line is connected at contact points to the connection surfaces that lie in the intermediate section.
  • the first supply line can be routed in direct proximity to the second supply line, which is led out approximately from the second surface.
  • the phase supply line is connected to the conductor track layer at contact points which lie in the intermediate section or in the first transistor strip section.
  • the distance to the first and second transistors is approximately the same. This allows them to be connected symmetrically to the phase supply line with regard to resistance and phase delay.
  • the phase supply line can be routed at a large distance from the supply lines in order to avoid interference. What both options have in common is that the supply lines can be routed on one side while the phase line is routed on an opposite side. In particular, it is possible that the phase supply line does not have to be routed between the supply supply lines.
  • Embodiments provide that the phase supply line is connected to the conductor track layer at contact points that lie in the intermediate section. These contact points are located with a deviation midway between a row of transistor mounting surfaces in the first transistor strip section and a row of transistor mounting surfaces in the second transistor strip section, the deviation not exceeding 20 mm, 15 mm, 10 mm or 5 mm.
  • the contact points at which the phase supply line is connected to the conductor track layer lie essentially in the middle between the first and second strip sections or between the mounting surfaces present there.
  • a symmetrical supply line results.
  • the transistor mounting surfaces are populated with transistors.
  • the transistor mounting surfaces correspond in particular to the assembly surface areas as mentioned above.
  • phase lead leads away from the intermediate section.
  • the first supply line also leads away from the intermediate section, but from different surfaces (namely from the connection surfaces) than the phase supply line, which extends away from the connection surface sections, i.e. parts of the first surface that are located in the intermediate section.
  • phase supply line is connected to the conductor track layer at first contact points, which are located in the first strip section or in the intermediate section.
  • the first supply line is connected to the connection surfaces at second contact points.
  • the second supply line is at third contact points with the Conductor layer connected.
  • the third contact points are located in the second strip section or on the second surface.
  • the first contact points are located on the first surface, in particular in the area of the first surface that extends in the first strip section.
  • the first and second supply lines as well as the phase line each have derivation sections which are opposite to the contact points mentioned in the course of the lines. Therefore, the supply lines run in such a way that they start from the contact points, possibly run over further sections and then lead to respective derivation sections that are suitable for external connection of the half-bridge module.
  • the derivation sections of the supply lines on the one hand and the phase line on the other hand extend in opposite directions away from the carrier.
  • the supply lines extend in particular in a direction perpendicular to the first direction or to the longitudinal direction.
  • the supply lines can extend in particular along a plane that is essentially parallel to the carrier or to the conductor track layer.
  • the supply lines extend over the assembly area or over the mounting surfaces.
  • first contact points can also be located on an outer edge of the intermediate section in such a way that they do not lead over the mounting surfaces themselves.
  • first contact points are provided on an outer edge region of the carrier, while the mounting surfaces or assembly surface regions are placed closer in the direction of the intermediate section.
  • At least one row of third contact points can be provided in a direction perpendicular to the first direction and along the conductor track layer. This can be followed by a series of second contact points in the intermediate section.
  • the first contact points can be provided further along (perpendicular to the first direction) after the second contact points, or can also be provided at the height of the second contact points. The latter is possible in particular because the first and second contact points are in the longitudinal direction or are provided alternately along the first direction, namely alternately on the connection surfaces and the connection surface sections.
  • a connection section can follow the contact points or at the point at which this supply line is mechanically connected to the third contact points.
  • the supply line leads away from the carrier or from the conductor track layer.
  • a proximity section of the lead, which follows the connection section, may also extend away from the carrier, but may also run parallel to it or extend (but not completely) towards it.
  • the second supply line approaches the first supply line.
  • the second supply line extends along a first transverse direction, which is in particular parallel to the carrier and leads to the intermediate section (or to an area above it).
  • the second lead extends along a first transverse direction, which points towards an area that is provided above the second contact point.
  • the first transverse direction thus leads to a half-space above the second contact point or above the intermediate region. Above means here that this space extends away from the carrier (starting from the conductor track layer).
  • the first supply line originates from the intermediate section, that is to say from contact points or from connection surfaces within the intermediate section, this results in an approach of the second supply line towards the first supply line due to the proximity section. As a result, there is a smaller area in the cross section between the supply lines, which leads to a lower inductance.
  • the first supply line can also extend from the relevant contact points (second contact points) over a proximity section in which the first supply line extends towards the second strip section or to an area above the second strip section .
  • the first supply line can be led away from the carrier, starting from the connection surfaces, first through a first arc, and then through a second arc parallel to the carrier across the second strip section.
  • the phase supply line PZ narrows, so that, for example, after the second arc, that is, in the derivation section PA, the phase supply line has a smaller width than the width of all conductor sections on the contact section KAP (ie the width along which the first contact points 1, 1 'are distributed in the direction R1).
  • the first supply line Z- also has a contact section KA-, in which it is divided into individual conductor sections in order to contact the individual connection surfaces P or the contact surfaces 2 provided there (without contact with the first surface F1 or with the second surface F2).
  • the second contact surfaces 2 are distributed along the direction R1, so that the individual conductor sections of the supply line Z- are led away from these second contact points 2.
  • the conductor sections are therefore lined up in a row in the longitudinal direction R1 and are spaced apart from one another in this direction. The distance between the conductor sections that contact the contact surfaces 1 and 2 is such that no contact is established between the potentials of the supply lines.
  • the second supply line Z+ is also equipped with individual conductor sections in order to contact the third contact surfaces 3. There, too, the conductor sections are guided essentially parallel along the conductor track layer LS and rest on it. In the second supply line Z+, the individual conductor sections are also brought together in the course of this supply line away from the contact points 3, this merging being accompanied by a reduction in the width of the supply line.
  • the width is in particular a dimension of the relevant supply line in the direction R1.
  • the supply lines Z+, Z- and PZ have contact sections, whereby in each contact section the relevant supply line is fanned out into conductor sections or tongues that are routed next to one another, so that several similar (ie contact surfaces 1, 2 or 3 belonging to the same potential).
  • the conductor sections are brought together as they move away from the conductor layer. This is also shown in Figure 3 as an example for the supply lines Z+, Z-.
  • the contact sections KA-, KA+ are, as shown, implemented as individual conductor sections, which are brought together in the further course of the supply lines Z+, Z- and each merge into a common conductor.
  • This common conductor is present in particular in the derivation sections AA+, AA-.
  • no conductor sections or contact sections KA+ are provided below these merged supply lines Z+, Z- or below the derivation sections, in order to enable access from above, for example for fastening by means of friction welding.
  • FIG. 3 also shows several second transistors HT, which are located below the supply lines Z+, Z-. It is also shown that the contact sections KA-, that is, their individual conductor sections, are connected to the connection surfaces P. Furthermore, it is shown that connecting surface sections VF are provided between the individual connection surfaces and belong to the first surface F1. Finally, it can be seen that trenches are provided in the conductor track layer, which, for example, completely enclose the connection areas P in order to separate the connection areas P from the connection area sections VF, and in order to Separate connecting surface sections and the connecting surfaces P from the second surface F2. This separation takes place within the conductor track layer LS and enables different potentials to be carried in the connection surfaces, in the connection surface sections VF and in the second surface F2, all of which are provided in the same conductor track layer LS.
  • connection surfaces P, the connection surface sections VF and the second surface F2 which represent the connection potentials and the phase potential, are formed within the same conductor track layer. It can also be seen that no additional connecting elements are required to establish a connection between the supply lines and the relevant potential areas of the conductor track layer LS.
  • the transistors shown in the figures form a half bridge with a high-side transistor element and a low-side transistor element.
  • the high side transistor element is formed by the transistors HT connected in parallel
  • the low side transistor element is formed by the transistors LT connected in parallel.
  • the parallel connection results from the common areas F1 and F2 to which the transistors are connected, as well as from the merging of the connection area sections VF via the first area (in the first strip section) or from the dissipation of the potentials of the connection areas via the same supply Supply line Z-.
  • the connection point between the transistor elements of the half bridge is represented by the first area F1.
  • the connection point or the first surface F1 is connected to the phase supply line PZ.
  • the outer ends of the half bridge are formed by the connection surfaces P on the one hand and the second surface F2 on the other.
  • the connection surfaces P form a negative supply connection of the half bridge.
  • the second surface F2 forms the positive supply connection of the half bridge.
  • the half-bridge module shown is preferably designed as a power half-bridge module, in particular for powers of significantly more than 10 kW, in particular more than 50 kW.
  • the half-bridge module is designed in particular as a high-voltage half-bridge module with nominal voltages of more than 60 V and of at least 200, 400 or 800 V.
  • the half-bridge module shown is preferably used in a traction inverter of a vehicle, but can also be used in a DC-DC converter (preferably on the vehicle side). . Other possible applications include stationary inverters and the like.
  • a corresponding inverter has at least one half-bridge module per phase.
  • at least three half-bridge modules are provided, with the supply lines Z+, Z- in particular being able to be designed together, or being designed individually and being able to be electrically connected to one another.
  • the half-bridge module shown in the figures is based on a rectangular carrier T.
  • the sections LA, ZA, HA shown can completely divide the carrier T, or can completely divide a power range of the carrier T.
  • the sections LA, ZA and HA preferably adjoin one another directly, with the distances between the relevant dashed rectangles shown in the figures only being intended to better identify the individual sections.
  • the gap L shown relates to the physical separation of the second surface F2 from the connection surfaces P and the supply surface sections VF within the conductor track layer and represents an actual physical separation (within the conductor track layer).
  • the carrier is preferably designed as a circuit board, for example as a ceramic circuit board or ceramic Carrier, for example in the form of a DCB or another carrier with at least one copper layer or a ceramic insulator layer IS.
  • the underside of the carrier can be connected to a heat sink, in this case either the insulator layer IS is connected to the heat sink directly or via a heat-conducting layer, such as a copper layer.
  • the carrier shown can have a populated underside and/or can have conductive intermediate layers and/or connecting elements such as vias.
  • Figure 3 shows the very close guidance of the supply lines Z+, Z- that is made possible in order to reduce disadvantageous inductive properties and also shows that a phase supply line can be provided at a distance from the two supply lines Z+, Z-.
  • a phase supply line would be able to follow at the top left, which shows that the two supply supply lines are on one side of the carrier, while the phase supply line is on an opposite side of the carrier.

Landscapes

  • Structure Of Printed Boards (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Ein Halbbrückenmodul ist mit einer ersten Versorgungs-Zuleitung (Z-), einer zweiten Versorgungs-Zuleitung (Z+) und mit einer Phasen-Zuleitung (PZ) sowie mit einem Träger (T) ausgestattet. Der Träger (T) weist eine Leiterbahnschicht (LS) auf, die in einem Zwischenabschnitt (ZA), der sich zwischen einem ersten und einem zweiten Transistor-Streifenabschnitt (LA, HA) der Leiterbahnschicht (LS) befindet, Anschlussflächen (P) aufweist. Die Anschlussflächen (P) sind jeweils in der Leiterbahnschicht umlaufend isoliert sind. Die erste Versorgungs-Zuleitung (Z-) ist mit den Anschlussflächen (P) verbunden und von führt diesen weg. Die zweite Versorgungs-Zuleitung (Z+) ist mit mindestens einer Kontaktstelle (3) innerhalb des zweiten Transistor-Streifenabschnitts (HA) verbunden und führt von dieser weg. Die Phasen-Zuleitung (PZ) ist mit mindestens einer Kontaktstelle (1, 1') innerhalb des Zwischenabschnitts (ZA) oder des ersten Transistor-Streifenabschnitts (LA) verbunden, und führt von dieser weg.

Description

Beschreibung
Halbbrückenmodul mit parallel geführten Versorgungs-Zuleitungen verbunden mit isolierten Anschlussflächen zwischen zwei Streifenabschnitten sowie mit einem der Streifenabschnitte einer Leiterbahnschicht
Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb weisen elektrische Maschinen auf, deren Wicklungen schaltbar bestromt werden. Um die erforderlichen Leistungen von häufig mehr als 100 kW erreichen zu können, werden hohe Ströme von häufig mehr als 100 Ampere und Betriebsspannungen von häufig mehr als 100 V, insbesondere von 800 V, verwendet. Zur geschalteten Bestromung der Wicklungen werden somit Leistungstransistoren verwendet, die Schaltflanken mit hohem Stromhub in kurzer Zeit erzeugen. Insbesondere um noch kürzere Schaltflanken bzw. höhere Anstiegsraten der Transistoren zu erreichen, werden extrem schnell schaltende Transistoren wie SiC-Transistoren verwendet. Es ist eine sehr induktionsarme Verschaltung erforderlich, um derartige schnell schaltende Transistoren effektiv einsetzen zu können. Ferner sind bei schnell schaltenden Transistoren die durch die Verschaltung verursachten Signallaufzeiten zur verlässlichen Schaltung der Transistoren zu berücksichtigen. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit aufzuzeigen, mit der sich Hochleistungstransistoren zu Halbbrücken auf induktionsarme Weise verschalten lassen.
Diese Aufgabe wird erfüllt durch das Halbbrückenmodul nach Anspruch 1 . Weitere Eigenschaften, Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile ergeben sich mit den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
Es wird ein Halbbrückenmodul mit einer ersten Versorgungs-Zuleitung, einer zweiten Versorgungs-Zuleitung und einer Phasen-Zuleitung beschrieben. Die Zuleitungen können auch als Busbars oder Stromschienen bezeichnet werden. Das Halbbrückenmodul weist ferner einen Träger auf, der eine Leiterbahnschicht hat. Der T räger kann ein- oder mehrlagig ausgebildet sein. Ist die Leiterbahnschicht eine Seite des Trägers und ist keine embedded-Lage. Die Leiterbahnschicht ist eine unbedeckte (d.h. nicht von Isolatorschichten des Trägers bedeckte) Leiterbahnschicht. Die Leiterbahnschicht ist als strukturierte, leitende Schicht ausgebildet und weist somit Flächen auf, die untereinander nicht über die Leiterbahnschicht verbunden sind. Durch diese Strukturierung ergibt sich ein Layout.
Der Träger bzw. die Leiterbahnschicht weist eine Aufteilung in drei Streifen auf. Die drei Streifen können sich auf den gesamten Träger bzw. die Leiterbahnschicht beziehen, oder auf einen Bereich hiervon. Die Streifen liegen vorzugsweise unmittelbar aneinander. Die Streifen sind eine geometrische Einteilung und sind nicht notwendigerweise eine elektrische Unterteilung mit elektrischer Trennung untereinander. Die Streifen sind daher eine geometrische Unterteilung einer Fläche. Die Unterteilung in Streifen betrifft nicht eine leiterbahnartige Unterteilung der Leiterbahnschicht; insbesondere die elektrische Unterteilung bzw. das Layout kann zumindest abschnittsweise hiervon abweichen. Die Streifen umfassen einen ersten sowie einen zweiten Streifenabschnitt, sowie einen Zwischenabschnitt, der sich zwischen diesen beiden befindet. Die Streifen erstrecken sich entlang ihrer größeren Abmessung entlang derselben Längsrichtung. Der Träger bzw. die Leiterbahnschicht selbst kann ebenso beispielsweise rechteckig ausgestaltet sein, wobei sich die längere Seite des Rechtecks entlang der Längsrichtung erstreckt. Diese Richtung wird auch als erste Längsrichtung bezeichnet.
Der erste und der zweite Streifenabschnitt sind jeweils zur Bestückung mit Transistoren oder anderen Halbleitern ausgebildet, sodass diese auch als Transistor-Streifenabschnitte bezeichnet werden. In dem Zwischenabschnitt befinden sich Anschlussflächen als individuelle Pads. Die Anschlussflächen sind gegenüber der verbleibenden, umgebenden Leiterbahnschicht elektrisch isoliert innerhalb der Leiterbahnschicht selbst. Die Anschlussflächen sind somit vorzugsweise umgeben von einer Rinne bzw. einer Nut oder auch einem Graben, der sich durch die gesamte Dicke der Leiterbahnschicht hindurch erstreckt. Daher sind die Anschlussflächen von Ausnehmungen der Leiterbahnschicht umgeben, die die Anschlussflächen innerhalb der Leiterbahnschicht in elektrischer Hinsicht abtrennen. Die Anschlussflächen sind umlaufend in der Leiterbahnschicht isoliert. Befinden sich Anschlussflächen am Rand des Trägers bzw. Leiterbahnschicht, dann ist diese ebenso dort um laufend isoliert, wo sie von der weiteren Leiterbahnschicht umgeben ist. Bei sich am Rand befindenden Anschlussflächen ist somit die Leiterbahnschicht teilweise umlaufend isoliert innerhalb der Leiterbahnschicht (und somit umlaufend bis auf den Bereich der Anschlussflächen, die am Rand liegen), wobei Anschlussflächen im Inneren der Leiterbahnschicht vollständig umlaufend isoliert sind. Die geometrische Unterteilung in den ersten Streifenabschnitt und den Zwischenabschnitt unterscheidet sich insbesondere von einer elektrischen Unterteilung in Flächen, die sich innerhalb dieser Abschnitte befinden bzw. von den Layout, das sich in den beiden Abschnitten befindet. Die geometrische Unterteilung in den zweiten Streifenabschnitt einerseits und den Zwischenabschnitt andererseits kann einer elektrischen Unterteilung in Flächen entsprechen, die sich innerhalb dieser Abschnitte befinden bzw. kann dem Layout entsprechen, das die (leitende) Fläche des zweiten Streifenabschnitts von den (leitenden) Flächen des Zwischenabschnitts elektrisch trennt.
Die erste Versorgungs-Zuleitung ist mit den Anschlussflächen verbunden, beispielsweise durch eine direkte mechanische Befestigung (Lötverbindung, Schweißverbindung, insbesondere Reibschweißverbindung, Sintern, Schrauben, Pressfitverbindung, ... ). Die Zuleitung führt von den Anschlussflächen weg. Dadurch kann im Zwischenbereich der Leiterbahnschicht das Potential einer Versorgungsspannung eingespeist werden, während die (beiden) weiteren Zuleitungen die Streifenabschnitte (oder in einen Streifenabschnitt und den Zwischenbereich) hineingeführt sein können, um dort mit Flächen der Leiterbahnschicht verbunden zu sein. Durch die Verwendung von Anschlussflächen innerhalb des Zwischenabschnitts ist es daher möglich, alle drei Zuleitungen mit entsprechenden (jeweils einfach oder mehrfach ausgeführten) Kontaktstellen der Leiterbahnschicht, d.h. mit der gleichen leitenden Lage, mechanisch zu verbinden. Es sind daher keine zusätzlichen Lagen notwendig, da die Zuleitung innerhalb des Zwischenabschnitts befestigt werden kann bzw. mit der dort vorliegenden Anschlussfläche verbunden werden kann.
Darüber hinaus ermöglicht das Leiterbahnlayout der Leiterbahnschicht
Kontaktierungsstellen für die Zuleitungen, die alle in der Leiterbahnschicht liegen (wenn auch in elektrisch getrennten Bereichen bzw. Flächen der Leiterbahnschicht). Es ergibt sich eine negative und kostengünstige Verbindungstechnik, die darüber hinaus kurze Signallaufzeiten ermöglicht. Die drei Zuleitungen können in gleicher weise mit den betreffenden Kontaktstellen der Leiterbahnschicht verbunden werden, sodass auch die Zuleitungen niederinduktiv und störungsarm ausgebildet werden können.
Als Zuleitungen eignen sich insbesondere Flachleiter, wie Bleche oder Ähnliches, die sich von der Leiterbahnschicht weg erstrecken. Etwa die beiden Versorgungs-Zuleitungen können eng aneinander liegend ausgebildet sein, wobei aufgrund der geringen Fläche zwischen den Versorgungs-Zuleitungen eine niederinduktive Anbindung möglich ist. Aufgrund der Verbindung der ersten Versorgungs-Zuleitung mit den Anschlussflächen (im Zwischenabschnitt) und der Befestigung der zweiten Versorgungs-Zuleitung innerhalb des zweiten Streifenabschnitts ergibt sich, dass diese nahe aneinander liegend auf der Leiterbahnschicht kontaktiert sind und so eng aneinander liegend weggeführt werden können. Hierbei erstreckt sich ausgehend von der Kontaktstelle, an der die Versorgungs-Zuleitungen mit der Leiterbahnschicht verbunden sind, eine Versorgungs-Zuleitung zu anderen hin (beispielsweise die zweite Zuleitung zur ersten hin oder umgekehrt oder beide erstrecken sich zueinander), sodass sich beide Zuleitungen entlang des gleichen Verlaufs von dem Träger weg erstrecken können. Die beiden Zuleitungen können aufeinander gelegt sein (vorzugsweise mit einer Isolationsschicht dazwischen).
Durch diese parallele, enge Führung der beiden aneinander liegenden Versorgungs-Zuleitungen ergibt sich die niederinduktive Anbindung. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise erlaubt es, dass die Phasen-Zuleitung von den beiden Versorgungs-Zuleitungen weggeführt wird. So kann ausgehend von der Kontaktstelle, an der die Phasen-Zuleitung mit der Leiterbahnschicht verbunden ist, die Phasen-Zuleitung von den Versorgungs-Zuleitungen weggeführt werden, insbesondere von den Kontaktstellen, an denen die Versorgungs-Zuleitungen mit der Leiterbahnschicht verbunden sind. Dadurch können Störungen, die von der Phasen-Zuleitung ausgehen, nur wenig mit den Versorgungs-Zuleitungen koppeln, und umgekehrt.
In einer Richtung entlang der Leiterbahnschicht (in Längsrichtung, insbesondere in einer Richtung senkrecht zur Verlaufsrichtung der Abschnitte bzw. senkrecht zu der Richtung, in der sich die Verbindungsflächenabschnitte und die Anschlussflächen abwechseln) können sich die Zuleitungen wie folgt aneinander reihen: Zweite Versorgungs-Zuleitung (die am zweiten Streifenabschnitt befestigt ist), erster Streifenabschnitt (der mit den Anschlussflächen beziehungsweise im Zwischenabschnitt befestigt ist) und, darauffolgend, Phasen-Zuleitung, die insbesondere mit der Leiterbahnschicht im ersten Streifenabschnitt oder mit damit verbundenen Flächen (Verbindungsflächenabschnitte) im Zwischenabschnitt verbunden ist. Insbesondere die Anschlussflächen erlauben eine derartige Reihenfolge, bei der die beiden Versorgungs-Zuleitungen aufeinander folgen, auf die die Phasen-Zuleitung folgt, um so die Phasen-Zuleitung von den Versorgungs-Zuleitungen auch körperlich zu trennen.
Die Phasen-Zuleitung kann sich somit von der Leiterbahnschicht über eine Seite des Halbbrückenmoduls hinweg erstrecken, während sich die Versorgungs-Zuleitungen über die gegenüberliegende Seite des Trägers weg erstrecken. Die Versorgungs-Zuleitungen einerseits und die Phasen-Zuleitung andererseits erstrecken sich somit in entgegengesetzten (allgemein: in verschiedenen) Richtungen weg von dem Träger. Es sind keine zusätzliche Verbindungselemente notwendig, um zu gewährleisten, dass die Phasen-Zuleitung nicht zwischen den Versorgungs-Zuleitungen anzuordnen ist.
Ein Aspekt ist es, dass das Halbbrückenmodul über mindestens eine erste und mindestens eine zweite Versorgungs-Zuleitung verfügt. Die erste Versorgungs-Zuleitung ist vorzugsweise einem negativen Potential zugeordnet, wobei die zweite Versorgungs-Zuleitung einem positiven Potential zugeordnet sein kann. Die beiden Potentiale sind vorzugsweis Potentiale einer Versorgungs-Gleichspannung. Die zweite Zuleitung ist mit der zweiten Fläche verbunden. Die erste Zuleitung ist mit den Anschlussflächen verbunden. Die zweite Zuleitung ist an Stellen mit der Leiterbahnschicht verbunden, die sich im zweiten Streifenabschnitt befinden, während sich die Stellen der Kontaktierung der ersten Zuleitung mit der Leiterbahnschicht in dem Zwischenabschnitt befinden. In einer Richtung ausgehend von dem zweiten Streifenabschnitt zum ersten Streifenabschnitt hin ist somit zunächst die Anbindungsstelle der zweiten Zuleitung vorgesehen, woraufhin die Anbindungsstelle der ersten Zuleitung folgt. Die Anbindungsstelle ist hierbei die Stelle, an der die Zuleitung mit der Leiterbahnschicht verbunden ist. Der Verlauf einer Phasen-Zuleitung führt von der Leiterbahnschicht weg weiter entlang der genannten Richtung, die vom zweiten zum ersten Streifenabschnitt führt.
Der Bereich zwischen den Versorgungs-Zuleitungen ist frei von der Phasen-Zuleitung. Die Phasen-Zuleitung erstreckt sich jenseits des Bereichs, der sich zwischen den Phasen-Zuleitungen befindet. Durch die Anschlussflächen und deren Verbindung mit der ersten Zuleitung ergibt sich, dass die Phasen-Zuleitung nicht zwischen den Versorgungs-Zuleitungen verläuft, sondern sich von diesen weg erstrecken kann, ohne diese zu kreuzen.
Es sind erste Verbinder vorgesehen, die mit den Anschlussflächen verbunden sind und insbesondere von diesen ausgehen. Diese ersten Verbinder erstrecken sich von den Anschlussflächen in den ersten Streifenabschnitt hinein. Insbesondere erstrecken sich die ersten Verbinder von den Anschlussflächen zu der ersten Fläche hin, insbesondere zu dem Teil der ersten Fläche, der sich in den ersten Streifenabschnitt erstreckt. Die ersten Verbinder erstrecken sich von Randbereichen der Anschlussflächen, die an die erste Fläche (innerhalb des ersten Streifenabschnitts) angrenzen, in den ersten Streifenabschnitt hinein (etwa bis zu Transistorkontaktstellen oder entsprechenden Kontaktflächen). Die ersten Verbinder erstrecken sich insbesondere bis zu Bestückungsflächenbereichen in der ersten Fläche bzw. in dem ersten Streifenabschnitt. Es ergeben sich für die Verbinder kurze Distanzen, da die Anschlussflächen direkt an den ersten Streifenabschnitt angrenzen. Es können zweite Verbinder vorgesehen sein, die sich bis zu Bestückungsflächenbereichen in der zweiten Fläche erstrecken, ausgehend von Verbindungsflächenabschnitten.. Bei bestückten Halbbrückenmodulen sind erste Transistoren in dem ersten Streifenabschnitt montiert, insbesondere auf dem Teil der ersten Fläche, der in dem ersten Streifenabschnitt vorliegt. Die ersten Verbinder erstrecken sich von den Anschlussflächen zu einer Kontaktfläche oder einem anderen Kontaktelement der Transistoren, die sich im ersten Streifenabschnitt befinden. Die Kontaktfläche bzw. das Kontaktelement kann Teil des Transistors sei oder kann hiermit direkt verbunden sein. Die ersten Transistoren können als ungehäuste Bauelemente vorliegen. Dies betrifft auch zweite Transistoren, die im zweiten Streifenabschnitt bzw. auf oder in der zweiten Fläche montiert sein können.
Die Transistoren können jeweils eine erste Kontaktfläche aufweisen, mit denen diese auf der ersten bzw. zweiten Fläche montiert sind, oder auf andere Weise mit dieser direkt elektrisch verbunden sind. Die ersten Kontaktfläche befindet sich auf der Unterseite der Transistoren. Die Transistoren können eine zweite Kontaktfläche aufweisen, die mit Verbindern verbunden sind. Die zweite Kontaktfläche befindet sich auf der Oberseite der Transistoren. Die ersten Verbinder können mit den zweiten Kontaktflächen der ersten Transistoren verbunden sein. Insbesondere erstrecken sich die Verbinder von den Anschlussflächen bis zu den zweiten Kontaktflächen der Transistoren. Die Kontaktflächen sind Elektroden des Leistungspfads der Transistoren zugeordnet und können der Source, den Drain, dem Kollektor oder dem Emitter des Transistors zugeordnet sein. Eine Anschlussfläche kann (über mindestens einen der ersten Verbinder) mit mehreren Transistoren verbunden sein, oder nur mit einem Transistor.
Bei einem unbestückten Halbleitermodul sind Bestückungsflächenbereiche vorgesehen, die sich im ersten bzw. im zweiten Streifenabschnitt befinden. Mit anderen Worten befinden sich die Bestückungsflächenbereiche auf den ersten und zweiten Flächen. Die Bestückungsflächenbereiche sind insbesondere entlang der Längsrichtung bzw. der ersten Richtung des Trägers aneinandergereiht und zueinander beabstandet. Die ersten Bestückungsflächenbereiche befinden sich in dem ersten Streifenabschnitt. Die Transistoren im ersten Streifenabschnitt können entlang einer oder entlang mehrerer Reihen aneinandergereiht sein, die sich entlang der ersten Richtung bzw. Längsrichtung erstrecken. Auf einer zweiten Fläche können sich ein oder mehrere Reihen von Bestückungsflächenbereichen befinden, die sich entlang der Längsrichtung bzw. der ersten Richtung erstrecken. Die Bestückungsflächenbereiche sind insbesondere ausgebildet zum Bestücken mit Transistoren, beispielsweise mittels SMD-Technik. Hierzu können diese eine Bestückungsschicht aufweisen, beispielsweise eine Metallschicht zur Verbesserung von Aufsinterungs- bzw. Auflötungseigenschaften, eine Sinterschicht oder eine verzinnte Schicht. Die Bestückungsflächenbereiche können zum Aufsintern oder Auflöten von Transistoren eingerichtet sein.
Die erste Fläche erstreckt sich in dem ersten Streifenabschnitt als durchgehende Fläche. Im Wesentlichen deckt die erste Fläche den ersten Streifenabschnitt vollständig ab. Insbesondere in Längsrichtung bestehen innerhalb des ersten Streifenabschnitts keine elektrischen Trennungen der ersten Fläche. Als durchgehende Fläche werden mechanisch durchgehende Flächen bezeichnet und auch Flächen, die in elektrischer Hinsicht durchgehend sind, das heißt, die dasselbe Potential aufweisen. Darunter zählen auch Flächen, die in einzelne Flächenabschnitte unterteilt sind, die jedoch direkt miteinander verbunden sind. In dem Zwischenabschnitt erstrecken sich Verbindungsflächenabschnitte. Diese sind mit der ersten Fläche in dem ersten Streifenabschnitt verbunden. Dies kann durch elektrische Verbindungselemente vorgesehen werden. Vorzugsweise sind jedoch die Verbindungsflächenabschnitte Teile der ersten Fläche, die sich in dem Zwischenabschnitt erstrecken, während die erste Fläche zusätzlich sich ebenso im ersten Streifenabschnitt erstreckt. Mit anderen Worten können sich von dem Teil der ersten Fläche, der sich innerhalb des ersten Streifenabschnitts befindet, Verbindungsflächenabschnitte weg erstrecken in den Zwischenabschnitt hinein. Die erste Fläche erstreckt sich somit im ersten Streifenabschnitt und umfasst ferner die Verbindungsflächenabschnitte in dem Zwischenabschnitt.
Vorzugsweise erstrecken sich die Verbindungsflächenabschnitte von dem ersten bis zum zweiten Streifenabschnitt bzw. grenzen an diesen an. Mit anderen Worten erstreckt sich die erste Fläche bis zum zweiten Streifenabschnitt bzw. reicht bis zur zweiten Fläche heran (ist jedoch elektrisch von dieser getrennt). Die erste Fläche erstreckt sich ausgehend von dem ersten Streifenabschnitt. Die Verbindungsflächenabschnitte grenzen an die zweite Fläche bzw. an den zweiten Streifenabschnitt an. Die Verbindungsflächenabschnitte erstrecken sich somit vom ersten bis zum zweiten Streifenabschnitt. Die Leiterbahnschicht sieht eine elektrische Trennung zwischen den Verbindungsflächenabschnitten (das heißt zwischen der ersten Fläche) und der zweiten Fläche (innerhalb des zweiten Streifenabschnitts) vor. Die Leiterbahnschicht sieht zudem eine elektrische Trennung zwischen den Verbindungsflächenabschnitten (das heißt zwischen der ersten Fläche) und den Anschlussflächen vor.
Die Verbindungsflächenabschnitte und die Anschlussflächen erstrecken sich beide in dem Zwischenabschnitt. Die Anschlussflächen sind von der ersten Fläche und somit auch von den Verbindungsflächenabschnitten elektrisch getrennt (innerhalb der Leiterbahnschicht). Die Anschlussflächen sowie die Verbindungsflächenabschnitte sind auch von der zweiten Fläche und somit vom zweiten Streifenabschnitt innerhalb der Leiterbahnschicht elektrisch getrennt. Die Anschlussflächen und die Verbindungsflächenabschnitte sind im Zwischenabschnitt abwechselnd angeordnet. Hierbei sind die Anschlussflächen und die Verbindungsflächenabschnitte entlang einer Richtung alternierend bzw. abwechselnd aneinandergereiht, die der Längsrichtung bzw. ersten Richtung entspricht. Entlang der ersten Richtung erstrecken sich jeweils sowohl der erste Streifenabschnitt, der Zwischenabschnitt als auch der zweite Streifenabschnitt.
Entlang einer Richtung senkrecht hierzu (das heißt entlang der Breite des Trägers) sind der erste Streifenabschnitt, der Zwischenabschnitt und der zweite Streifenabschnitt aneinandergereiht. Die Verbindungsflächenabschnitte und die Anschlussflächen sind jedoch entlang der ersten Richtung aneinandergereiht (mit anderen Worten senkrecht zu der Richtung, in der sich jeweils die Streifenabschnitte und der Zwischenabschnitt erstrecken). Dies gilt auch für die Bestückungsflächenbereiche der Transistoren bzw. für die Transistoren selbst im Falle eines bestückten Halbbrückenmoduls.
Es sind zweite Verbinder vorgesehen, die mit den Verbindungsflächenabschnitten verbunden sind. Diese zweiten Verbinder erstrecken sich in den zweiten Transistor-Streifenabschnitt hinein. Insbesondere erstrecken sich die zweiten Verbinder von den Verbindungsflächenabschnitten in den zweiten Streifenabschnitt hinein, insbesondere zu Bestückungsflächenbereichen auf der zweiten Fläche oder bis zu den zweiten Kontaktflächen von Transistoren, die sich auf oder in der zweiten Fläche befinden. Von den Verbindungsflächenabschnitten können ein oder mehrere Verbinder wegführen. Ferner können sich von einer Anschlussfläche ein oder mehrere erste Verbinder weg erstrecken. Ein Verbindungsflächenabschnitt kann über ein oder mehrere zweite Verbinder mit ein oder mehreren zweiten Transistoren verbunden sein. Die Verbindungsflächen reichen bis zur zweiten Fläche heran, so dass die zweiten Verbinder sehr kurzgehalten werden können. Auch die ersten Verbinder können sehr kurz ausgebildet werden, da die Anschlussflächen bis an den ersten Streifenabschnitt heranreichen bzw. an den Teil der ersten Fläche, der sich in dem ersten Streifenabschnitt befindet. Vorzugsweise sind die ersten Verbinder mit einem Randbereich der Anschlussflächen verbunden, der an den ersten Streifenabschnitt bzw. an dem Teil der ersten Fläche heranreicht, die sich im ersten Streifenabschnitt befindet. Die zweiten Verbinder sind vorzugsweise an einem Randbereich der Verbindungsflächenabschnitte mit diesen verbunden, der der zweiten Fläche gegenüberliegt. Die Verbinder können Leiter sein, insbesondere Bondingstreifen oder Bondingbändchen, Brückenverbinder oder Verbindungselemente, die Pins oder ähnliches umfassen. Die Verbinder können aus einem leitenden Material ausgebildet sein, vorzugsweise aus einem Aluminiumoder aus einem Kupfermaterial.
Die erste Versorgungs-Zuleitung ist an Kontaktstellen mit den Anschlussflächen verbunden, die in dem Zwischenabschnitt liegen. Dadurch kann die erste Versorgungs-Zuleitung in direkter Nähe zur zweiten Versorgungs-Zuleitung geführt werden, die etwa von der zweiten Fläche ausgehend herausgeführt wird. Die Phasen-Zuleitung ist an Kontaktstellen mit der Leiterbahnschicht verbunden, die in dem Zwischenabschnitt oder in dem ersten Transistor-Streifenabschnitt liegen. Bei der ersten Möglichkeit ergibt sich ausgehend von den Kontaktstellen der Phasen-Zuleitung ungefähr der gleiche Abstand zu den ersten wie auch den zweiten Transistoren. Dadurch können diese im Hinblick auf Widerstand und Phasenlaufzeit symmetrisch an die Phasen-Zuleitung angebunden werden. Mit der zweitgenannten Möglichkeit kann die Phasen-Zuleitung mit großem Abstand zu den Versorgungs-Zuleitungen geführt werden, um so Störungen zu vermeiden. Beide Möglichkeiten haben gemein, dass die Versorgungs-Zuleitungen auf einer Seite weggeführt werden können, während die Phasen-Zuleitung auf einer entgegengesetzten Seite weggeführt wird. Insbesondere ist es möglich, dass die Phasen-Zuleitung nicht zwischen den Versorgungs-Zuleitungen geführt werden muss.
Ausführungsformen sehen vor, dass die Phasen-Zuleitung an Kontaktstellen mit der Leiterbahnschicht verbunden ist, die in dem Zwischenabschnitt liegen. Diese Kontaktstellen liegen mit einer Abweichung in der Mitte zwischen einer Reihe von Transistor-Montageflächen im ersten Transistor-Streifenabschnitt und einer Reihe von Transistor-Montageflächen im zweiten Transistor-Streifenabschnitt, wobei die Abweichung nicht mehr als 20 mm, 15 mm, 10 mm oder 5 mm beträgt. Mit anderen Worten liegen die Kontaktstellen, an denen die Phasen-Zuleitung mit der Leiterbahnschicht verbunden ist, im Wesentlichen in der Mitte zwischen den ersten und zweiten Streifenabschnitten bzw. zwischen den dort vorhandenen Montageflächen. Es ergibt sich gemäß der vorgenannten ersten Möglichkeit eine symmetrische Zuleitung. Bei einem bestückten Halbbrückenmodul sind die Transistor-Montageflächen mit Transistoren bestückt. Die Transistor-Montageflächen entsprechen insbesondere den Bestückungsflächenbereichen, wie sie vorangehend genannt sind. Bei dieser Herangehensweise führt die Phasen-Zuleitung von dem Zwischenabschnitt weg. Auch die erste Versorgungs-Zuleitung führt von dem Zwischenabschnitt weg, jedoch von anderen Flächen (nämlich von den Anschlussflächen) als die Phasen-Zuleitung, die sich von den Verbindungsflächenabschnitten weg erstreckt, das heißt Teile der ersten Fläche, die sich in dem Zwischenabschnitt befinden.
Weitere Ausführungsformen sehen vor, dass die Phasen-Zuleitung an ersten Kontaktstellen mit der Leiterbahnschicht verbunden ist, die sich in dem ersten Streifenabschnitt oder in dem Zwischenabschnitt befinden. Die erste Versorgungs-Zuleitung ist an zweiten Kontaktstellen mit den Anschlussflächen verbunden. Die zweite Versorgungs-Zuleitung ist an dritten Kontaktstellen mit der Leiterbahnschicht verbunden. Die dritten Kontaktstellen befinden sich in dem zweiten Streifenabschnitt bzw. auf der zweiten Fläche. Die ersten Kontaktstellen befinden sich auf der ersten Fläche, insbesondere in dem Bereich der ersten Fläche, die sich in dem ersten Streifenabschnitt erstreckt.
Die erste und die zweite Versorgungs-Zuleitung sowie die Phasen-Zuleitung weisen jeweils Ableitungsabschnitte auf, die im Verlauf der Zuleitungen den genannten Kontaktstellen entgegengesetzt sind. Daher verlaufen die Zuleitungen derart, dass sie von den Kontaktstellen ausgehen, gegebenenfalls über weitere Abschnitte verlaufen und dann zu jeweiligen Ableitungsabschnitten führen, die zur externen Anbindung des Halbbrückenmoduls geeignet sind. Die Ableitungsabschnitte der Versorgungs-Zuleitungen einerseits und die Phasen-Zuleitung andererseits erstrecken sich in entgegengesetzte Richtungen von dem Träger weg. Die Zuleitungen erstrecken sich insbesondere in einer Richtung senkrecht zur ersten Richtung bzw. zur Längsrichtung weg. Die Zuleitungen können sich insbesondere entlang einer Ebene erstrecken, die im Wesentlichen parallel ist zu dem Träger bzw. zu der Leiterbahnschicht. Die Zuleitungen erstrecken sich über die Bestückungsflächenbereich bzw. über die Montageflächen hinweg. Dies betrifft insbesondere die Versorgungs-Zuleitungen, wobei die ersten Kontaktstellen auch derart an einem äußeren Rand des Zwischenabschnitts liegen können, dass sie nicht über die Montageflächen selbst führen. In diesem Fall sind die ersten Kontaktstellen an einem äußeren Randbereich des Trägers vorgesehen, während die Montageflächen bzw. Bestückungsflächenbereiche näher in Richtung des Zwischenabschnitts platziert sind.
In einer Richtung senkrecht zur ersten Richtung und entlang der Leiterbahnschicht kann mindestens eine Reihe von dritten Kontaktstellen vorgesehen sein. Auf diese kann eine Reihe von zweiten Kontaktstellen im Zwischenabschnitt folgen. Die ersten Kontaktstellen können im weiteren Verlauf (senkrecht zur ersten Richtung) nach den zweiten Kontaktstellen vorgesehen sein, oder können auch in der Höhe der zweiten Kontaktstellen vorgesehen sein. Letzteres ist insbesondere dadurch möglich, dass die ersten und die zweiten Kontaktstellen in Längsrichtung bzw. entlang der ersten Richtung alterniert vorgesehen sind, nämlich alternierend auf den Anschlussflächen und den Verbindungsflächenabschnitten.
Im Verlauf der zweiten Versorgungs-Zuleitung und ausgehend von den dritten Kontaktstellen kann auf die Kontaktstellen bzw. auf der Stelle, an der diese Zuleitung mit den dritten Kontaktstellen mechanisch verbunden ist, ein Verbindungsabschnitt folgen. Innerhalb des Verbindungsabschnitts und entlang des Verlaufs ausgehend von den Kontaktstellen führt die Zuleitung von dem Träger bzw. von der Leiterbahnschicht weg. Ein Näherungsabschnitt der Zuleitung, der auf den Verbindungsabschnitt folgt, kann sich ebenso vom Träger weg erstrecken, kann jedoch auch parallel zu diesem verlaufen oder sich (jedoch nicht vollständig) zu diesem hin erstrecken. Im Näherungsabschnitt nähert sich die zweite Versorgungs-Zuleitung der ersten Versorgungs-Zuleitung an. Im Näherungsabschnitt erstreckt sich die zweite Versorgungs-Zuleitung entlang einer ersten Querrichtung, die insbesondere parallel zum Träger ist und zum Zwischenabschnitt (bzw. zu einem Bereich oberhalb hiervon) hinführt.
Insbesondere erstreckt sich die zweite Zuleitung entlang einer ersten Querrichtung, die in Richtung eines Bereichs weist, der über der zweiten Kontaktstelle vorgesehen ist. Die erste Querrichtung führt somit zu einem Halbraum oberhalb der zweiten Kontaktstelle bzw. oberhalb des Zwischenbereichs. Oberhalb bedeutet hier, dass sich dieser Raum von dem Träger (ausgehend von der Leiterbahnschicht) weg erstreckt.
Da die erste Versorgungs-Zuleitung von dem Zwischenabschnitt ausgeht, das heißt von Kontaktstellen bzw. von Anschlussflächen innerhalb des Zwischenabschnitts, ergibt sich dadurch auf Grund des Näherungsabschnittes eine Annäherung der zweiten Zuleitung zur ersten Zuleitung hin. Folglich ergibt sich im Querschnitt ein geringerer Flächeninhalt zwischen den Versorgungs-Zuleitungen, der zu einer geringeren Induktivität führt. Alternativ oder in Kombination hierzu kann auch die erste Versorgungs-Zuleitung von den betreffenden Kontaktstellen (zweite Kontaktstellen) aus sich über einen Näherungsabschnitt erstrecken, in welchem die erste Versorgungs-Zuleitung sich zu dem zweiten Streifenabschnitt hin erstreckt bzw. zu einem Bereich oberhalb des zweiten Streifenabschnitts. Mit anderen Worten kann beispielsweise die erste Versorgungs-Zuleitung ausgehend von den Anschlussflächen zunächst durch einen ersten Bogen von dem Träger weggeführt werden, und dann durch einen zweiten Bogen parallel zum Träger über den zweiten Streifenabschnitt hinweg. Es ergibt sich ein Raum zwischen dem zweiten Streifenabschnitt und der ersten Versorgungs-Zuleitung, innerhalb der sich die zweite Versorgungs-Zuleitung zu einem Abschnitt der ersten Versorgungs-Zuleitung hin erstreckt, in welchem sich die erste Versorgungs-Zuleitung oberhalb des Trägers und von diesem weg erstreckt. Mit anderen Worten ist die zweite Versorgungs-Zuleitung zunächst parallel zum Träger zu der ersten Zuleitung hin gebogen, um dann (ab einer Stelle der Zusammenführung der Versorgungs-Zuleitungen) in geringem Abstand zu dieser entlang dem Verlauf der ersten Zuleitung weggeführt zu werden. Der Punkt, an dem die zweite Zuleitung die erste Zuleitung trifft (d.h. die Stelle der Zusammenführung), liegt somit nicht über den dritten Kontaktstellen, sondern über dem Zwischenabschnitt oder einem Randbereich des zweiten Streifenabschnitts, der an den Zwischenabschnitt angrenzt. Die Versorgungs-Zuleitungen werden nicht über der Phasen-Zuleitung geführt und auch nicht über Kontaktstellen, an denen die Phasen-Zuleitung mit der Leiterbahnschicht (bzw. mit der ersten Fläche) verbunden ist.
Die erste und die zweite Versorgungs-Zuleitung werden vorzugsweise größtenteils parallel geführt mit geringem Abstand, das heißt, beispielsweise mit einem Abstand von weniger als 10, 5, 3, 2 oder 1 mm zueinander. Insbesondere sind die erste und die zweite Zuleitung über den größten Teil ihres Verlaufs aufeinandergelegt und lediglich getrennt durch eine Isolationslage oder Isolationsschicht. Dies bezieht sich insbesondere auch den Teil der Versorgungs-Zuleitungen, der sich nach der Stelle der Zusammenführung dieser Zuleitungen ergibt. Die Isolationslage kann mindestens eine Lackschicht umfassen und/oder weist ein Band aus einem elektrisch isolierenden Material auf. Insbesondere ab dem Näherungsabschnitt (von dem Träger aus gesehen) verlaufen die erste und die zweite Versorgungs-Zuleitung aneinander liegend, das heißt elektrisch voneinander isoliert, jedoch körperlich nahe aneinander liegend (insbesondere mit einem Abstand von weniger als 5, 3, 2 oder 1 mm). Vorzugsweise ist ein Isolationsband oder eine Isolationsschicht zwischen den Versorgungs-Zuleitungen vorgesehen mit einer Dicke von weniger als 10, 5, 3, 2 oder 1 mm.
Die Phasen-Zuleitung weist erste Kontaktabschnitte auf, an denen diese mit der Fläche des ersten Transistor-Streifenabschnitts oder mit den Verbindungsflächenabschnitten flächig verbunden ist. Die ersten Kontaktabschnitte sind insbesondere mit der ersten Fläche verbunden, beispielsweise mit dessen Verbindungsflächenabschnitten oder mit dem Teil der ersten Fläche, die sich in dem Transistor-Streifenabschnitt (durchgängig) erstreckt. Die Kontaktabschnitte können ausgebildet sein durch eine Krümmung der Phasen-Zuleitung, die zu einer Führung der ersten Kontaktabschnitte parallel zu der ersten Fläche führt. Die ersten Kontaktabschnitte sind somit parallel zu der ersten Fläche und haben vorzugsweise eine Unterseite, die flächig verbunden ist mit der ersten Fläche bzw. mit den Verbindungsflächenabschnitten oder der Fläche des ersten T ransistor-Streifenabschnitts.
Auch die Versorgungs-Zuleitungen können Kontaktabschnitte aufweisen, die parallel zu der Leiterbahnschicht geführt sind und flächig mit dieser verbunden sind. Auch die Versorgungs-Zuleitungen können hierzu eine Krümmung aufweisen, die zu den Kontaktabschnitten führt, und die diese parallel zu der Leiterbahnschicht ausrichten. Auch die Kontaktabschnitte der Versorgungs-Zuleitungen haben Unterseiten, die flächig verbunden sind mit den jeweiligen Flächen bzw. Flächenabschnitten der Leiterbahnschicht. Zwei der Kontaktabschnitte der ersten Versorgungs-Zuleitung sind flächig mit den Anschlussflächen verbunden, das heißt mit Flächen in dem Zwischenabschnitt, die von der ersten Fläche elektrisch isoliert sind innerhalb der Leiterbahnschicht. Die zweite Versorgungs-Zuleitung kann dritte Kontaktabschnitte aufweisen, an denen diese mit der zweiten Fläche verbunden ist bzw. mit einer Fläche innerhalb des zweiten Streifenabschnitts. Die Kontaktabschnitte können sich jeweils entlang der Leiterbahnschicht erstrecken. Insbesondere erstrecken sich die Leiterbahnabschnitte in derselben Ebene. Diese Ebene entspricht insbesondere der Oberfläche der Leiterbahnschicht. Die Kontaktabschnitte sind somit mit derselben Leiterbahnschicht verbunden. Ein Aspekt ist es, dass die zweite Versorgungs-Zuleitung Kontaktabschnitte aufweist (insbesondere die dritten Kontaktabschnitte), an denen diese Zuleitung mit den Anschlussflächen flächig verbunden ist.
Allgemein weisen die Zuleitungen vorzugsweise jeweils mehrere Kontaktabschnitte auf, die die Leiterbahnschicht an mehreren Stellen kontaktieren, wobei diese Kontaktierungsstellen bzw. Kontaktabschnitte für jede Zuleitung entlang einer Reihe vorgesehen sein kann, die sich entlang der ersten Richtung bzw. Längsrichtung erstreckt. Die mehreren ersten Kontaktstellen der Phasenzuleitung sind über die erste Fläche miteinander verbunden. Die mehreren dritten Kontaktstellen der zweiten Versorgungs-Zuleitung sind über die zweite Fläche miteinander verbunden. Die mehreren zweiten Kontaktstellen der ersten Versorgungs-Zuleitung sind über diese Zuleitung selbst miteinander verbunden.
Die Versorgungs-Zuleitungen und/oder die Phasen-Zuleitung haben jeweils mehrere Kontaktabschnitte, die entlang der ersten Richtung aneinandergereiht sind. Bei jeder Zuleitung, die mehrere Kontaktabschnitte aufweist, werden die Kontaktabschnitte von der Zuleitung selbst (elektrisch) zusammengeführt. Mit anderen Worten erstrecken sich von einem einteiligen Abschnitt der Zuleitung aus mehrere Kontaktabschnitte der Zuleitung zu den zugehörigen Kontaktstellen hin.
Die Kontaktabschnitte erstrecken sich jeweils entlang der Leiterbahnschicht. Die Kontaktabschnitte erstrecken sich in einer Verlaufsrichtung der Zuleitung, die von dem Träger wegführt, in Richtung des Zwischenabschnitts. Es folgt auf die Kontaktabschnitte (im Verlauf der Zuleitung) ein Verbindungsabschnitt. In diesem Verbindungsabschnitt erstreckt sich die Zuleitung von der Leiterbahnschicht weg.
Nachdem im Verlauf der zweiten Versorgungs-Zuleitung auf die Kontaktabschnitte Verbindungsabschnitte der Zuleitung folgen, folgen auf die Verbindungsabschnitte vorzugsweise (nebeneinander verlaufende) Näherungsabschnitte oder ein Näherungsabschnitt der Zuleitung. Dies betrifft insbesondere die zweite Versorgungs-Zuleitung und/oder die erste Versorgungs-Zuleitung. Die Näherungsabschnitte erstrecken sich in Richtung eines Bereichs oberhalb des Zwischenabschnitts. Der Näherungsabschnitt (der zweiten Versorgungs-Zuleitung) erstreckt sich ferner vorzugsweise parallel zur Leiterbahnschicht zu der ersten Versorgungs-Zuleitung hin. Hierbei erstreckt sich der Näherungsabschnitt zu einem Abschnitt der ersten Versorgungs-Zuleitung hin, der sich im Wesentlichen senkrecht von dem Träger weg erstreckt.
Auf den Näherungsabschnitt folgt ein Umkehrbogen. In dem Umkehrbogen wird die Verlaufsrichtung der Zuleitung umgekehrt. Durch die Umkehr ergibt sich eine Richtung, die von dem Bereich oberhalb des Zwischenabschnitts wegführt. Vorzugsweise folgt auf den Umkehrbogen ein Ableitungsabschnitt (der Zuleitung). Der Ableitungsabschnitt erstreckt sich von dem Bereich oberhalb des Zwischenabschnitts weg. In der weiteren Folge bzw. im weiteren Verlauf erstreckt sich der Ableitungsabschnitt von dem Träger weg. Der Ableitungsabschnitt ist eingerichtet, um mit einem externen Potential führenden Leiter verbunden zu werden. Die Verbindung kann direkt sein, oder kann über einen Ableitungsverbinder führen, der mit dem Ableitungsabschnitt verbunden ist. Dadurch ist es möglich, dass durch Anpassen des Ableitungsverbinders die Zuleitung an die umgebende Anwendung angepasst wird, insbesondere zur Erreichung von Abmessungen, die vorgegeben sind.
Die Zuleitungen verfügen vorzugsweise jeweils über mehrere Kontaktabschnitte. In jeder Zuleitung werden die Kontaktabschnitte in einer von diesen wegführenden Verlaufsrichtungen zusammengeführt zu einem gemeinsamen Abschnitt. Somit können die Zuleitungen Zusammenführungen aufweisen, in denen die einzelnen Kontaktabschnitte bzw. die dahin führenden einzelnen Abschnitte zusammengeführt werden zu einem einzigen Abschnitt der Zuleitung. Diese Zusammenführungen können vorgesehen sein in einem Verbindungsabschnitt einer Zuleitung, in einem Näherungsabschnitt der Zuleitung (insbesondere im Falle der zweiten Versorgungs-Zuleitung), oder können vorgesehen sein in einem Umkehrbogen, oder auch erst in einem Ableitungsabschnitt. Die Kontaktabschnitte können bereits in dem darauffolgenden Abschnitt der Zuleitung zusammengeführt werden, jedoch können diese auch erst im Näherungsabschnitt oder im Umkehrbogen oder in einem Abschnitt zusammengeführt werden, der auf einen vorangehenden Abschnitt folgt, in dem sich die Zuleitung innerhalb eines Halbraums über der Leiterbahnschicht von dieser weg erstreckt, beispielsweise im Wesentlichen senkrecht. Die Zuleitungen können somit jeweils Zusammenführungen aufweisen, wobei in Abschnitten vor dieser Zusammenführung, die zum Träger führen, die Zuleitung in mehrere einzelne (nebeneinander angeordnete) Zuleitungsteile aufgeteilt bzw. aufgespreizt ist, und wobei in oder nach der Zusammenführung die Zuleitung durch einen einzelnen Leiter, beispielsweise durch einen Blechstreifen, vorgesehen ist.
Sind die Zuleitungen als leitender Streifen vorgesehen, beispielsweise als Blechstreifen wie Bleche oder ähnliches, dann sind die Zuleitungen in dem Abschnitt oder in den Abschnitten breiter, in denen diese als einzelne Leiter vorgesehen sind, als in Abschnitten, in denen die Zuführung zusammengeführt wird oder zusammengeführt ist. Insbesondere in einem Abschnitt, in dem sich die Zusammenführung befindet, verringert sich die Gesamtbreite der Zuleitung in einer Verlaufsrichtung, die von der Leiterbahnschicht wegführt.
Insbesondere an den Kontaktstellen können die Zuleitungen jeweils als einzelne Zungen vorgesehen sein. Im weiteren Verlauf, der die Zuleitung von der Leiterbahn wegführt, werden diese Zungen zusammengeführt bzw. führen zu einem einzigen Leiterabschnitt, über weichen die Kontaktabschnitte zusammengeführt werden. Die Zusammenführung entspricht einer elektrischen direkten Verbindung zwischen den einzelnen Zungen. Insbesondere in dem jeweiligen Ableitungsabschnitt sind die Zuleitungen nur als ein einziger (und in der Breite durchgängiger) Leiter ausgeführt, der vorzugsweise schmaler ist als die Breite, die die Kontaktzungen bzw.
Kontaktstellen einnehmen. Dadurch besteht von oberhalb des Trägers Zugriff auf die einzelnen Kontaktzungen bzw. Kontaktstellen, da der oberhalb liegende Ableitungsabschnitt schmaler ist und die Zungen, von oben gesehen, nicht abdeckt. Diese Zungen entsprechen insbesondere den Kontaktabschnitten der jeweiligen Zuleitung. Ein weiterer Aspekt ist es, dass die Zuleitungen im Verlauf ausgehend von der Leiterbahnschicht in mehrere Teile unterteilt sind. In Verlaufsrichtung folgt ein Teil auf den nächsten Teil. Es kann ein körperlich eigenständiger Ableitungsverbinder vorgesehen sein, der mit dem Ableitungsabschnitt elektromechanisch verbunden ist. Die mehreren Teile sind vorzugsweise miteinander über Verbindungsglieder verbunden, wobei die Teile beispielsweise aneinandergeschraubt oder genietet sein können, oder auch miteinander gesintert, gelötet oder vorzugsweise verschweißt sein können. Durch die Mehrteiligkeit ergibt sich die Möglichkeit, die Anbindung des Halbbrückenmoduls an äußere Gegebenheiten geometrisch anzupassen.
Die Zuleitungen und/oder die Verbinder und/oder die Leiterbahnschicht ist aus elektrisch leitendem Material, insbesondere aus einem Metall oder eine Legierung, etwa aus Kupfer oder einer Kupferlegierung oder aus Aluminium oder einer Aluminiumverbindung. Das Material kann hierbei als Blechstück ausgebildet sein, insbesondere als gestanztes Blechstück. Die Verbinder sind vorzugsweise zum Bonden oder Sintern oder Löten oder Kleben (elektrisch leitend) ausgebildet; die Verbinder sind insbesondere zum Reibschweißen, Sintern, Kleben (elektrisch leitend) oder Löten ausgebildet. Die Transistoren sind Leistungstransistoren, vorzugsweise MOSFETs oder IGBTs, insbesondere SiC-Leistungshalbleiter wie SiC-MOSFETs. Es können auch andere Leistungshalbleiter wie Dioden auf der Leiterbahnschicht vorgesehen sein, insbesondere in Kombination mit den Transistoren. Die Versorgungs-Zuleitungen sind Zuleitungen für zwei Gleichspannungs-Versorgungspotentiale einer Versorgungsspannung (DC), insbesondere einer Hochvoltspannung mit einem Nennwert von mehr als 60 V oder von mindestens 200 V, 400 V, 600 V, 800 V oder mehr. Die Phasen-Zuleitung dient zur Anbindung an eine Phase einer Last und kann daher auch als Last-Zuleitung bezeichnet werden. Ein Invertermodul, etwa ein Traktionsinvertermodul, kann mehrere Halbbrückenmodule aufweisen und mehrere Phasenanschlüsse aufweisen, die jeweils mit einer spezifischen der Phasen-Zuleitungen elektrisch verbunden sind. Das Invertermodul (oder auch das Halbbrückenmodul) kann eine Wärmesenkefläche aufweisen. Der oder die Träger ist bzw. sind auf dieser Wärmesenkefläche befestigt, insbesondere mit einer Unterseite, die der Leiterbahnschicht entgegengesetzt ist. Das Invertermodul bzw. das Halbbrückenmodul ist ein Leistungsmodul und ist insbesondere für Nennleistungen von mindestens 10 kW, 100 kW oder 250 kW ausgelegt.
Der Träger ist insbesondere als Substrat oder Leiterplatte ausgebildet, beispielsweise als PCB, DCB oder IMS. Der T räger kann eine der Leiterbahnschicht entgegengesetzte Schicht zur Wärmeabfuhr aufweisen, die vorzugsweise aus einem Metallmaterial besteht (und über die Isolationsschicht von der Leiterbahnschicht elektrisch isoliert ist). Die Leiterbahnschicht bildet eine Außenseite des Trägers und ist insbesondere nicht bedeckt von einer Isolationslage des Trägers. Das dargestellte Halbbrückenmodul kann umspritzt sein (mit Isolationsmaterial, das nicht Teil des Trägers ist) und/oder kann mit einer Isolationslackschicht (die nicht Teil des Trägers ist) bedeckt sein.
Die Figuren 1 bis 3 sind schematische Darstellungen von Merkmalen des Halbbrückenmoduls und dienen zur näheren Erläuterung von beispielhaften Ausführungsformen.
Die Figur 1 ist ein Querschnitt durch ein Halbbrückenmodul, das bestückt ist. Der Querschnitt verläuft entlang der Breite des Trägers T und verläuft senkrecht durch den Träger hindurch. Der Träger T umfasst eine Leiterbahnschicht LS, die geometrisch eingeteilt werden kann in einen ersten Streifenabschnitt LA, einen Zwischenabschnitt ZA und einen zweiten Streifenabschnitt HA. Diese Unterteilung dient zur näheren Erläuterung der einzelnen Funktionen und ist eine gedankliche Aufteilung, die nicht notwendigerweise eine elektrische Entsprechung hat. Da die Streifenabschnitte auch mit Transistoren HT, LT bestückt sein können oder hierfür vorgesehen sind, werden die Streifenabschnitte auch als T ransistor-Streifenabschnitte bezeichnet.
Dargestellt ist beispielhaft eine bestückte Ausführungsform eines Halbbrückenmoduls, wobei bei einem unbestückten Halbbrückenmodul an die Stelle der Transistoren LT, HT Montageflächen treten, die auf der Oberseite der Leiterbahnschicht LS ausgebildet sind. Der Zwischenabschnitt ZA ist zwischen den Streifenabschnitten HA, LA vorgesehen, wobei sich die Abschnitte HA, ZA und LA in dieser Reihenfolge aneinanderreihen (in einer Richtung senkrecht zu einer Längsrichtung R1 , wie sie in Figur 2 dargestellt ist). In dem Streifenabschnitt LA befindet sich eine erste Fläche F1 der Leiterbahnschicht LS, wobei die Fläche F1 senkrecht zur Zeichenebene durchgehend ist (das heißt entlang der Richtung R1 , wie sie in Figur 2 dargestellt ist). In dem zweiten Streifenabschnitt HA befindet sich eine zweite Fläche der Leiterbahnschicht LS, die auch in der Figur 2 als zweite Fläche F2 dargestellt ist. Diese zweite Fläche ist über eine Lücke L von dem Zwischenabschnitt ZA bzw. von den dort ausgeprägten Flächenstrukturen (vgl. Figur 2, Bezugszeichen VF und P) der Leiterbahnschicht LS getrennt.
Ein erster Verbinder V ist dargestellt, der eine Oberseite bzw. obere Kontaktfläche des Transistors LT mit einer Fläche im Zwischenabschnitt befindet. Diese Fläche entspricht der in Figur 2 dargestellten Anschlussfläche P. Ein zweiter Verbinder V‘ verbindet einen Transistor HT, der sich im zweiten Streifenabschnitt HA befindet, mit einer Fläche im Zwischenabschnitt ZA. Dies ist eine andere Fläche im Zwischenabschnitt ZA, nämlich ein Teil der ersten Fläche, die auch als Verbindungsflächenabschnitt VF (siehe Figur 2) bezeichnet wird.
Die Leiterbahnschicht LS ist auf einer Isolatorschicht IS (die durchgehend ist) befestigt. Hierbei weist die Unterseite der Leiterbahnschicht LS zur Isolationsschicht IS hin. Es sind Zuleitungen Z+, Z- und PZ mit der Leiterbahnschicht LS verbunden. Diese sind insbesondere auf der Oberseite der Leiterbahnschicht LS mit dieser verbunden, die der Isolationsschicht IS abgewandt ist.
Eine erste und eine zweite Versorgungs-Zuleitung Z-, Z+ ist auf der linken Seite oberhalb der Leiterbahnschicht LS dargestellt, wobei eine dritte Zuleitung, nämlich eine Phasen-Zuleitung, mit dem Bezugszeichen PZ gekennzeichnet ist. Es ist zu erkennen, dass sich die von dem T räger T weg weisenden Enden der Zuleitungen in entgegengesetzte Richtungen erstrecken. Hierbei erstrecken sich die beiden Versorgungs-Zuleitungen Z-, Z+ in eine Richtung entgegengesetzt zur Richtung, in der sich die Phasen-Zuleitung PZ erstreckt. Die trifft insbesondere auf die Ableitungsabschnitte AA+, AA- und PA zu. Der Ableitungsabschnitt AA- ist ein Abschnitt der ersten Versorgungs-Zuleitung, der Ableitungsabschnitt AA+ ist ein Abschnitt der zweiten Versorgungs-Zuleitung und der Abschnitt PA ist ein Ableitungsabschnitt der Phasen-Zuleitung PZ. Die Ableitungsabschnitte dienen zur Anbindung an externe Komponenten. Die Versorgungs-Zuleitungen dienen zur Anbindung an eine Gleichspannungs-Versorgung, beispielsweise an ein Gleichspannungsbordnetz oder an einen Akkumulator. Die Phasen-Zuleitung PA dient zur Anbindung an eine Last bzw. an eine Phase einer Komponente, beispielsweise einer elektrischen Maschine.
Die Kontaktabschnitte KA+, KA- und KAP sind in Fig. 1 im Querschnitt dargestellt. Sie gehören den jeweiligen Zuleitungen Z+, Z- und PZ an und bilden insbesondere deren Enden, die an der Leiterbahnschicht LS befestigt sind. Wie unter anderem der Figur 2 zu entnehmen ist, befinden sich mehrere Kontaktstellen 1 , 2 und 3, an denen die Kontaktabschnitte KA+, KA- und KAP befestigt sind, verteilt auf der Leiterbahnschicht LS (bzw. entsprechenden Flächen F1 , F2, P oder Flächenabschnitten hiervon wie die Flächenabschnitte VF).
Insbesondere im Zwischenabschnitt ZA wechseln sich in Längsrichtung R1 die Anschlussflächen P und die Verbindungsflächenabschnitte VF ab, wie der Figur 2 zu entnehmen ist. Zur Kontaktierung dieser mehreren Anschlussflächen P und Verbindungsflächenabschnitte VF weisen zumindest die Zuleitungen AA-, PZ vereinzelte Leiterabschnitte bzw. Zungen auf, die die einzelnen Kontaktstellen 1 , 2 kontaktieren. Die Leiterabschnitte sind in der ersten Richtung bzw. in der Längsrichtung R1 beabstandet zueinander angeordnet („aneinandergereiht“, entsprechend den einzelnen Kontaktstellen) und entlang dieser Richtung aneinandergereiht. Diese vereinzelten Leiterabschnitte bzw. aufgeteilte Leitungsführung kann sich über die Verbindungsabschnitte VA-, VA2- erstrecken. Insbesondere können sich die vereinzelten Leiterabschnitte bis zu dem Bogen erstrecken, mittels dem die Zuleitungen Z- und PZ wieder parallel zum Träger erstrecken. In dem Bogen können die Leiterabschnitte zusammengeführt werden; innerhalb des Bogens kann sich eine Zusammenführung befinden. Die einzelnen Leiterabschnitte können sich bis zu den Ableitungsabschnitten PA, AA- erstrecken, so dass dort Zusammenführungen vorgesehen sind. Die Zuleitungen können daher eine Zusammenführung bzw. eine Zusammenführungsstelle aufweisen, an der die Leiterabschnitte zu einem gemeinsamen Leiter zusammengeführt werden. Vorzugsweise ist der Leiter ab dieser Zusammenführungsstelle schmaler als an den Verlaufsabschnitten, an denen die einzelnen Leiterabschnitte vorliegen. Es können Stege zwischen den einzelnen Leiterabschnitten bzw. Zungen vorgesehen sein, die die gleiche Zuleitung betreffen. Die zweite Versorgungs-Zuleitung Z+ kann ebenso an den Kontaktabschnitten KA+ als mehrere Leiterabschnitte vorgesehen sein. Auch diese können vereinzelt fortgeführt werden entlang der Abschnitte VA und NA, insbesondere auch innerhalb des Umkehrbogens UB. Innerhalb des Umkehrbogens UB, oder in einer direkt danach folgenden Stelle, kann eine Zusammenführung der einzelnen Leiterabschnitte zu einem gemeinsamen Leiter vorgesehen sein. Auch hier können Stege zwischen den Leiterabschnitten vorgesehen sein. Durch die Leiterabschnitte können die jeweiligen Potentiale der Zuleitungen Z-, Z+ und PZ entlang der Richtung R1 auf der Leiterbahnschicht LS verteilt sein bzw. aneinandergereiht sein. Es ergeben sich eine symmetrische Anbindung der verschiedenen Transistoren. Bei der Anbindung der Anschlussflächen P und den Verbindungsflächenabschnitte VF hat die Zusammenführung innerhalb der Zuleitungen (Zuleitung Z- und PZ) zudem eine elektrische Funktion, da durch die Zusammenführung die einzelnen Leiterabschnitte und damit auch die einzelnen Anschlussflächen bzw.
Verbindungsflächenabschnitte miteinander elektrisch verbunden werden. Diese Verbindung entspricht einem Kurzschluss und erlaubt die Zuführung des Potentials der betreffenden Zuleitung zu den verschiedenen Flächen P und VF. Da die Anschlussflächen P voneinander isoliert sind, wird durch die Zusammenführung der Leiterabschnitte im Verlauf der ersten Versorgungs-Zuleitung Z- eine Potentialgleichheit bzw. direkte Verbindung zwischen den Anschlussflächen vorgesehen. Bei den Verbindungsflächenabschnitten VF bzw. bei den Kontaktstellen 3 auf der zweiten Fläche ist diese Zusammenführung nicht unbedingt notwendig, da diese auf Grund der durchgängigen Führung der zweiten Fläche F2 im zweiten Streifenabschnitt HA bzw. der durchgängigen Führung der ersten Fläche im ersten Streifenabschnitt LA bereits eine direkte Verbindung zwischen den einzelnen Flächen besteht. Die Figur 3 zeigt beispielhaft Zuleitungen, die an der Leiterbahnschicht in einzelne Leiterabschnitte aufgeteilt sind, die sich nebeneinander befinden (aufgereiht entlang der Richtung R1 ), und die über Zusammenführungen jeweils zu einem Gesamtleiter zusammengeführt werden.
Die Figur 2 ist die Draufsicht auf einen T räger T und dient zum näheren Verständnis des hier beschriebenen Halbbrückenmoduls. Der Träger T ist in drei übereinanderliegend dargestellte Längsabschnitte bzw. Streifenabschnitte aufgeteilt, nämlich dem ersten Streifenabschnitt LA, dem Zwischenabschnitt ZA und dem zweiten Streifenabschnitt HA. Alle drei erstrecken sich entlang der ersten Richtung R1 und sind senkrecht zur Richtung R1 aneinandergereiht wie dargestellt. In dem ersten Streifenabschnitt LA befindet sich ein Teil der ersten Fläche F1 , wobei sich weitere Verbindungsflächenabschnitte VF der ersten Fläche F1 vereinzelt in den Zwischenabschnitt ZA hinein erstrecken (bis zum Streifenabschnitt HA).
In dem Streifenabschnitt LA sind auf der ersten Fläche Transistoren LT montiert, die Oberflächenkontakt OK haben. Diese sind mittels Verbindern V kontaktiert, die zu Anschlussflächen P führen, die sich in dem Zwischenabschnitt ZA befinden. Der Zwischenabschnitt ZA weist Verbindungsflächenabschnitte VF auf, die der ersten Fläche F1 angehören, sowie auch Anschlussflächen P, die gegenüber der ersten Fläche (und auch gegenüber der zweiten Fläche F2) isoliert sind. Die Anschlussflächen P erstrecken sich zwischen den beiden Streifenabschnitten LA, HA. Entlang der ersten Richtung R1 wechseln sich Verbindungsflächenabschnitte VF der ersten Fläche F1 und Anschlussflächen P ab. Auf den Verbindungsflächenabschnitten VF befinden sich erste Kontaktstellen. Alternativ hierzu können erste Kontaktstellen am Randabschnitt des ersten Streifenabschnitts LA vorgesehen sein, wie mit dem Bezugszeichen T bezeichnet, wobei dieser Randabschnitt eine Außenkante des ersten Streifenabschnitts LA umfasst. Die Kontraktstellen 1 ‘ befinden sich auch dem Teil der ersten Fläche F1 , die sich im Streifenabschnitt LA befindet. Dargestellt ist, dass die alternativen ersten Kontaktstellen T im Wesentlichen zwischen den Transistoren LT bzw. nach oben versetzt hierzu versetzt sind. Die alternativen ersten Kontaktstellen 1 ‘ sind gegenüber den Transistoren LT zu dem Außenrand hin versetzt, der dem Streifenabschnitt HA entgegengesetzt ist.
In dem zweiten Streifenabschnitt HA sind weitere Transistoren HT vorgesehen. Wie auch die Transistoren LT, die in Richtung R1 in dem ersten Streifenabschnitt aneinandergereiht sind, sind auch die Transistoren HT auf der zweiten Fläche F2 montiert und entlang des zweiten Streifenabschnitts HA aneinandergereiht. Die Transistoren sind jeweils mit Abstand aneinandergereiht, um so keinen Hot-Spot entstehen zu lassen. Die Transistoren weisen jeweils noch Signalkontakte SK auf, die auf einer Seite der Transistoren vorgesehen sind, welche zu derjenigen Außenkante des Trägers T weist, die dem Streifenabschnitt HA entgegengesetzt ist.
Zweite Verbinder V verbinden die Verbindungsflächenabschnitte VF mit Oberflächenkontakten OK' der Transistoren HT. Durch die Befestigung der Transistoren auf der ersten und zweiten Fläche F1 , F2 befinden sich zweite Oberflächenkontakte (auf der Unterseite der Transistoren) direkt auf den ersten bzw. zweiten Flächen und sind an diesen befestigt, beispielsweise mittels einer Lötoder Sinterverbindung. Die Verbinder V, V können insbesondere Bondstreifen sein, die aus metallischem Material, beispielsweise aus Aluminiummatenal oder Kupfermaterial hergestellt sind.
Eine Lücke L trennt die Fläche F2 einerseits von den
Verbindungsflächenabschnitten VF und den Anschlussflächen P andererseits, die bis an die zweite Fläche herangeführt sind. Die Anschlussflächen P sind somit auch von der zweiten Fläche F2 getrennt (innerhalb der Leiterbahnschicht LS).
Die Figur 1 zeigt, dass die ersten Kontaktflächen 1 (vgl. Figs. 1 und 2) mit der Phasen-Zuleitung PZ verbunden sind. Dies kann auch für die Kontaktflächen T zutreffen. Die Kontaktabschnitte KAP sind Teil der Phasen-Zuleitung PZ. Die Kontaktabschnitte KAP (vgl. Figur 1 ) sind flächig auf den ersten Kontaktstellen 1 oder T aufgebracht und mit diesen verbunden (etwa mittels einer Schweißverbindung, beispielsweise eine Reibschweißverbindung, mittels einer Sinterverbindung, mittels einer Lötverbindung oder mittels einer Klebeverbindung). Da mehrere Kontaktstellen 1 vorliegen, nämlich jeweils eine Kontaktstelle auf jeden Zwischenabschnitt, weist die Phasen-Zuleitung PZ an dem Kontaktabschnitt mehrere in Richtung R1 vereinzelte Leiterabschnitte bzw. Zungen auf, die dann im weiteren Verlauf der Phasen-Zuleitung PZ zusammengeführt werden. Mit der Zusammenführung verschmälert sich die Phasen-Zuleitung PZ, so dass beispielsweise nach dem zweiten Bogen, das heißt in dem Ableitungsabschnitt PA, die Phasen-Zuleitung eine geringere Breite hat als die Breite aller Leiterabschnitte an dem Kontaktabschnitt KAP (d.h. die Breite, entlang der die ersten Kontaktstellen 1 , 1 ‘ in Richtung R1 verteilt sind).
Auch die erste Versorgungs-Zuleitung Z- weist einen Kontaktabschnitt KA- auf, in dem diese in einzelne Leiterabschnitte aufgeteilt ist, um die einzelnen Anschlussflächen P bzw. die dort vorgesehenen Kontaktflächen 2 zu kontaktieren (ohne einen Kontakt mit der ersten Fläche F1 bzw. mit der zweiten Fläche F2 herbeizuführen). Die zweiten Kontaktflächen 2 sind entlang der Richtung R1 verteilt, so dass die einzelnen Leiterabschnitte der Zuleitung Z- von diesen zweiten Kontaktstellen 2 abgeführt werden. Somit sind die Leiterabschnitte in Längsrichtung R1 aneinandergereiht und in dieser Richtung zueinander beabstandet. Der Abstand der Leiterabschnitte, die die Kontaktflächen 1 bzw. 2 kontaktieren, ist derart, dass kein Kontakt zwischen den Potentialen der Zuleitungen hergestellt wird.
Die zweite Versorgungs-Zuleitung Z+ ist ebenso mit vereinzelten Leiterabschnitten ausgestattet, um die dritten Kontaktflächen 3 zu kontaktieren. Auch dort sind die Leiterabschnitte im Wesentlichen parallel entlang der Leiterbahnschicht LS geführt und liegen auf dieser auf. Auch in der zweiten Versorgungs-Zuleitung Z+ werden im Verlauf dieser Zuleitung von den Kontaktstellen 3 weg die einzelnen Leiterabschnitte zusammengeführt, wobei diese Zusammenführung mit einer Verringerung der Breite der Zuleitung einhergeht. Die Breite ist hierbei insbesondere eine Abmessung der betreffenden Zuleitung in Richtung R1 .
In Verlaufsrichtung haben die Zuleitungen Z+, Z- und PZ Kontaktabschnitte, wobei in jedem Kontaktabschnitt die betreffende Zuleitung in nebeneinander geführte Leiterabschnitte bzw. Zungen aufgefächert ist, um so mehrere, gleichartige (d.h. dem selben Potential angehörige) Kontaktflächen 1 , 2 oder 3 zu kontaktieren. Im Verlauf von der Leiterschicht weg werden die Leiterabschnitte zusammengeführt. Dies auch in der Figur 3 beispielhaft für die Zuleitungen Z+, Z- dargestellt.
In der Figur 3 ist näher ersichtlich, dass eine Verschmälerung der Zuleitungen auf Grund der Zusammenführung der Leiterabschnitte (in Verlaufsrichtung weg von den Kontaktabschnitten) dazu führt, dass die einzelnen (nebeneinander geführten, aufgefächerten) Leiterabschnitte bzw. Kontaktabschnitte von oben zugänglich sind. Es ist zu erkennen, dass die Kontaktabschnitte KA+ und KA- sich in entgegengesetzte Richtungen erstrecken. Diese Kontaktabschnitte KA+, KA- der beiden Versorgungs-Zuleitungen Z+, Z- ermöglichen eine einfache Befestigung der Kontaktabschnitte auf den jeweiligen Flächen, etwa durch Reibschweißen. Es sind somit Verbindungsarten möglich, bei denen durch Bearbeitung von oben die Kontaktabschnitte auf der Leiterbahnschicht befestigt werden.
Die Kontaktabschnitte KA-, KA+ sind wie dargestellt als einzelne Leiterabschnitte realisiert, die im weiteren Verlauf der Zuleitungen Z+, Z- zusammengeführt werden und jeweils in einen gemeinsamen Leiter übergehen. Dieser gemeinsame Leiter liegt insbesondere in den Ableitungsabschnitten AA+, AA- vor. Ferner ist dargestellt, dass unterhalb dieser zusammengeführten Versorgungs-Zuleitungen Z+, Z- bzw. das unterhalb der Ableitungsabschnitte keine Leiterabschnitte bzw. Kontaktabschnitte KA+ vorgesehen sind, um so einen Zugriff von oben zu ermöglichen, beispielsweise zur Befestigung mittels Reibschweißen.
Dargestellt sind in der Figur 3 ferner mehrere zweite Transistoren HT, die sich unterhalb der Versorgungs-Zuleitungen Z+, Z- befinden. Zudem ist dargestellt, dass die Kontaktabschnitte KA-, das heißt deren einzelne Leiterabschnitte, mit den Anschlussflächen P verbunden sind. Ferner ist dargestellt, dass zwischen den einzelnen Anschlussflächen Verbindungsflächenabschnitte VF vorgesehen sind, die der ersten Fläche F1 angehören. Schließlich ist ersichtlich, dass in der Leiterbahnschicht Gräben vorgesehen sind, die beispielsweise die Anschlussflächen P vollständig umschließen, um die Anschlussflächen P von den Verbindungsflächenabschnitten VF trennen, und um die Verbindungsflächenabschnitte sowie die Anschlussflächen P von der zweiten Fläche F2 trennen. Diese Trennung findet innerhalb der Leiterbahnschicht LS statt und ermöglicht die Führung von unterschiedlichen Potentialen in den Anschlussflächen, in den Verbindungsflächenabschnitten VF und in der zweiten Fläche F2, die sämtlich in der selben Leiterbahnschicht LS vorgesehen sind.
Es ist insbesondere anhand der perspektivischen Darstellung der Figur 3 zu erkennen, dass die Anschlussflächen P, die Verbindungsflächenabschnitte VF und die zweite Fläche F2, die für die Verbindungspotentiale und das Phasen-Potential stehen, innerhalb derselben Leiterbahnschicht ausgebildet sind. Zudem ist zu erkennen, dass keine zusätzlichen Verbindungselemente erforderlich sind, um eine Verbindung zwischen den Zuleitungen und den betreffenden Potentialflächen der Leiterbahnschicht LS herzustellen.
Die in den Figuren dargestellten Transistoren bilden in elektrischer Hinsicht eine Halbbrücke mit einem High-Side-Transistorelement und eine Low Side-Transistorelement. Das High Side-Transistorelement wird durch die parallelgeschalteten Transistoren HT gebildet, und das Low Side-Transistorelement wird durch die parallelgeschalteten Transistoren LT gebildet. Die Parallelschaltung ergibt sich durch die gemeinsamen Flächen F1 bzw. F2, mit denen die Transistoren verbunden sind, sowie durch die Zusammenführung der Verbindungsflächenabschnitte VF über die erste Fläche (in dem ersten Streifenabschnitt) bzw. durch die Abführung der Potentiale der Anschlussflächen über dieselbe Versorgungs-Zuleitung Z-. Der Verbindungspunkt zwischen den Transistorelementen der Halbbrücke wird dargestellt von der ersten Fläche F1 . Der Verbindungspunkt bzw. die erste Fläche F1 ist mit der Phasen-Zuleitung PZ verbunden. Die äußeren Enden der Halbbrücke werden gebildet von den Anschlussflächen P einerseits und der zweiten Fläche F2 andererseits. Die Anschlussflächen P bilden hierbei einen negativen Versorgungsanschluss der Halbbrücke. Die zweite Fläche F2 bildet den positiven Versorgungsanschluss der Halbbrücke. Das dargestellte Halbbrückenmodul ist vorzugsweise als Leistungs-Halbbrückenmodul ausgebildet, insbesondere für Leistungen von deutlich mehr als 10 kW, insbesondere von mehr als 50 kW. Das Halbbrückenmodul ist insbesondere als Hochvolt-Halbbrückenmodul ausgebildet mit Nennspannungen von mehr als 60 V und von mindestens 200, 400 oder 800 V. Das dargestellt Halbbrückenmodul wird vorzugsweise in einem Traktionsinverter eines Fahrzeugs eingesetzt, kann jedoch auch in einem Gleichspannungswandler (vorzugsweise fahrzeugseitig) eingesetzt werden. Andere Anwendungsmöglichkeiten sind stationäre Inverter und ähnliches.
Insbesondere bei der Verwendung als Traktionsinverter werden mehrere Phasen benötigt, so dass ein entsprechender Inverter pro Phase mindestens ein Halbbrückenmodul aufweist. Bei einem dreiphasigen Inverter sind somit mindestens drei Halbbrückenmodule (mit individuellen Phasen-Zuleitungen) vorgesehen, wobei insbesondere die Versorgungs-Zuleitungen Z+, Z- gemeinsam ausgeführt werden können, oder einzeln ausgeführt sind und elektrisch miteinander verbunden sein können.
Das in den Figuren dargestellte Halbbrückenmodul beruht auf einem rechteckigen Träger T. Die dargestellten Abschnitte LA, ZA, HA können den Träger T vollständig aufteilen, oder können einen Leistungsbereich des Trägers T vollständig aufteilen.
Die Abschnitte LA, ZA und HA grenzen vorzugsweise direkt aneinander, wobei die in den Figuren dargestellten Abstände der betreffenden gestrichelten Rechtecke lediglich zur besseren Kenntlichmachung der einzelnen Abschnitte vorgesehen sind. Die dargestellte Lücke L betrifft die körperliche Abtrennung der zweiten Fläche F2 von den Anschlussflächen P und den Versorgungsflächenabschnitten VF innerhalb der Leiterbahnschicht und stellt eine tatsächliche körperliche Trennung (innerhalb der Leiterbahnschicht) dar. Der Träger ist vorzugsweise als Leiterplatte ausgebildet, beispielsweise als keramische Leiterplatte oder keramischer Träger, etwa in Form einer DCB oder einem anderen Träger mit mindestens einer Kupferschicht oder einer keramischen Isolatorschicht IS. Die nicht dargestellte Unterseite des Trägers kann mit einer Wärmesenke verbunden sein, wobei hierbei entweder die Isolatorschicht IS direkt oder über eine wärmeleitende Schicht, wie beispielsweise einer Kupferschicht, mit der Wärmesenke verbunden ist. Ferner kann der dargestellte Träger eine bestückte Unterseite aufweisen und/oder kann leitende Zwischenschichten aufweisen und/oder Verbindungselemente wie Vias. Jedoch sei bemerkt, dass sich alle wesentlichen Verbindungselemente und Bauelemente des Leistungspfads des Halbbrückenmoduls auf einer Seite des Trägers befinden, wodurch die Stromführung vereinfacht ist. Die Figur 3 zeigt die dadurch ermöglichte sehr enge Führung der Versorgungs-Zuleitungen Z+, Z- zur Verringerung von nachteiligen induktiven Eigenschaften und zeigt ferner, dass eine Phasen-Zuleitung beabstandet zu den beiden Versorgungszuleitungen Z+, Z- vorgesehen sein kann. In der Figur 3 würde im weiteren Verlauf links oben eine Phasen-Zuleitung folgen können, wodurch dargestellt ist, dass die beiden Versorgungs-Zuleitungen auf einer Seite des Trägers sind, während die Phasen-Zuleitung sich auf einer entgegengesetzten Seite des Trägers befindet.

Claims

Patentansprüche
1 . Halbbrückenmodul mit einer ersten Versorgungs-Zuleitung (Z-), einer zweiten Versorgungs-Zuleitung (Z+) und mit einer Phasen-Zuleitung (PZ) sowie mit einem Träger (T), der eine Leiterbahnschicht (LS) aufweist, die in einem Zwischenabschnitt (ZA), der sich zwischen einem ersten und einem zweiten Transistor-Streifenabschnitt (LA, HA) der Leiterbahnschicht (LS) befindet, Anschlussflächen (P) aufweist, die jeweils in der Leiterbahnschicht umlaufend isoliert sind, wobei die erste Versorgungs-Zuleitung (Z-) mit den Anschlussflächen (P) verbunden ist und von diesen weg führt, die zweite Versorgungs-Zuleitung (Z+) mit mindestens einer Kontaktstelle (3) innerhalb des zweiten Transistor-Streifenabschnitts (HA) verbunden ist und von dieser weg führt, und die Phasen-Zuleitung (PZ) mit mindestens einer Kontaktstelle (1 , T) innerhalb des Zwischenabschnitts (ZA) oder des ersten Transistor-Streifenabschnitts (LA) verbunden ist, und von dieser weg führt.
2. Halbbrückenmodul nach Anspruch 1 , wobei erste Verbinder (V) vorgesehen sind, die mit den Anschlussflächen (P) verbunden sind, und die sich von diesen Anschlussflächen (P) in den ersten Transistor-Streifenabschnitt (LA) hinein erstrecken.
3. Halbbrückenmodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich eine erste Fläche (F1 ) der Leiterbahnschicht (LS) in dem ersten Transistor-Streifenabschnitts (LA) als durchgehende Fläche erstreckt und sich ferner in dem Zwischenabschnitts (ZA) als einzelne Verbindungsflächenabschnitte (VF) zwischen den Anschlussflächen (P) erstreckt, wobei sich die Verbindungsflächenabschnitte (VF) von dem ersten Transistor-Streifenabschnitt (LA) bis zum zweiten Transistor-Streifenabschnitt (HA) erstrecken.
4. Halbbrückenmodul nach Anspruch 3, wobei zweite Verbinder (V‘) vorgesehen sind, die mit den Verbindungsflächenabschnitten (VF) verbunden sind, und sich von diesen Verbindungsflächenabschnitten (VF) in den zweiten Transistor-Streifenabschnitt (HA) hinein erstrecken.
5. Halbbrückenmodul (M) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Versorgungs-Zuleitung (Z-) an Kontaktstellen (2) mit den Anschlussflächen (P) verbunden ist, die in dem Zwischenabschnitt (ZA) liegen, und die Phasen-Zuleitung (PZ) an Kontaktstellen (1 ) mit der Leiterbahnschicht (LS) verbunden ist, die in dem Zwischenabschnitt (ZA) oder in dem ersten Transistor-Streifenabschnitt (LA) liegen.
6. Halbbrückenmodul (M) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die die Phasen-Zuleitung (PZ) an Kontaktstellen (1 ) mit der Leiterbahnschicht (LS) verbunden ist, die in dem Zwischenabschnitt (ZA) liegen, wobei diese Kontaktstellen (1 ) mit einer Abweichung in der Mitte zwischen einer Reihe von Transistor-Montageflächen im ersten Transistor-Streifenabschnitt (LA) und einer Reihe von Transistor-Montageflächen im zweite Transistor-Streifenabschnitt (LA) liegen und die Abweichung nicht mehr als 20 mm, 15 mm, 10 mm oder 5 mm beträgt.
7. Halbbrückenmodul (M) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Phasen-Zuleitung (PZ) an mindestens einer ersten Kontaktstelle (1 , T) mit der Leiterbahnschicht (LS) verbunden ist, die sich in dem ersten Transistor-Streifenabschnitts (LA) oder in dem Zwischenabschnitt (ZA) befindet, die erste Versorgungs-Zuleitung (Z-) an mindestens einer zweiten Kontaktstelle (2) mit den Anschlussflächen (P) verbunden ist, und die zweite Versorgungs-Zuleitung (Z+) an mindestens einer dritten Kontaktstelle (3) mit Leiterbahnschicht (LS) verbunden ist, wobei sich die mindestens eine dritte Kontaktstelle (3) in dem zweiten Transistor-Streifenabschnitts (HA) befindet, und wobei die erste und die zweite Versorgungs-Zuleitung (Z-, Z+) sowie die Phasen-Zuleitung (PZ) jeweils Ableitungsabschnitte (AA-, AA+, PA) aufweisen, die im Verlauf der Zuleitungen den ersten, zweiten und dritten Kontaktstellen (1 , 2, 3) entgegengesetzt sind, wobei sich die Ableitungsabschnitte (AA-, AA+) der Versorgungs-Zuleitungen (Z-, Z+) einerseits und die Phasen-Zuleitung (PZ) andererseits in entgegengesetzte Richtungen von dem Träger (T) weg erstrecken.
8. Halbbrückenmodul (M) nach Anspruch 7, wobei im Verlauf der zweiten Versorgungs-Zuleitung (Z+) ausgehend von der mindestens einen dritten Kontaktstelle (3) ein Näherungsabschnitt (NA) folgt, der in Richtung eines Bereichs über den zweiten Kontaktstellen (2) verläuft und die erste sowie die zweite Versorgungs-Zuleitung (Z-, Z+) ab dem Näherungsabschnitt (NA) zumindest bis zu den Ableitungsabschnitten (AA-, AA+) der ersten und zweiten Versorgungs-Zuleitung (Z-, Z+) aneinanderliegend verlaufen. Halbbrückenmodul (M) nach Anspruch 8, wobei im Verlauf der zweiten Versorgungs-Zuleitung (Z+) nach den dritten Kontaktstellen (3) ein Verbindungsabschnitt (VA) folgt, der zu dem Näherungsabschnitt (NA) führt, wobei sich im Verbindungsabschnitt die zweite Versorgungs-Zuleitung (Z+) vom Träger (T) weg erstreckt und im sich im Näherungsabschnitt (NA) die zweite Versorgungs-Zuleitung (Z+) entlang einer ersten Querrichtung (QR1 ) erstreckt, die im Wesentlichen parallel zum Träger (T) in Richtung des Bereichs über der zweiten Kontaktstelle (2) weist. Halbbrückenmodul (M) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Phasen-Zuleitung (PZ) erste Kontaktabschnitte (KAP) aufweist, an denen diese mit der Fläche (F1 ) des ersten Transistor-Streifenabschnitts (LA) oder mit den Verbindungsflächenabschnitten (VF) flächig verbunden ist, die erste Versorgungs-Zuleitung (Z-) zweite Kontaktabschnitte (KA-) aufweist, an denen diese mit den Anschlussflächen (P) flächig verbunden ist, und die zweite Versorgungs-Zuleitung (Z+) dritte Kontaktabschnitte (KA+) aufweist, an denen diese mit den Anschlussflächen (P) flächig verbunden ist, wobei die Kontaktabschnitte (KAP, KA-, KA+) sich jeweils entlang der Leiterbahnschicht (LS) erstrecken. Halbbrückenmodul (M) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zweite Versorgungs-Zuleitung (Z+) Kontaktabschnitte (KA+) aufweist, an denen diese mit den Anschlussflächen (P) flächig verbunden sind, und sich die Kontaktabschnitte (KA+) jeweils entlang der Leiterbahnschicht (LS) in Richtung des Zwischenabschnitts (ZA) erstrecken, im Verlauf der zweiten Versorgungs-Zuleitung (Z+) auf die Kontaktabschnitte (KA+) ein Verbindungsabschnitt (VA) der Zuleitung (Z+) folgt, der sich von der Leiterbahnschicht (LS) weg erstreckt, auf die Verbindungsabschnitte (VA) ein Näherungsabschnitt (NA) der Zuleitung (Z+) folgt, der sich in Richtung eines Bereichs oberhalb der Zwischenabschnitts (ZA) erstreckt oder sich parallel zur Leiterbahnschicht (LS) zu der ersten Versorgungs-Zuleitung (Z-) hin erstreckt, und auf den Näherungsabschnitt (NA) ein Umkehrbogen (UB) folgt, in dem die Verlaufsrichtung der Zuleitung (Z+) umgekehrt wird zu einer Richtung, die von dem Bereichs oberhalb der Zwischenabschnitts (ZA) weg führt, und auf den Umkehrbogen (UB) ein Ableitungsabschnitt (AA-) der zweiten Versorgungs-Zuleitung (Z+) folgt, der sich von dem Bereich oberhalb der Zwischenabschnitts (ZA) und in der Folge vom Träger (T) weg erstreckt.
12. Halbbrückenmodul (M) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zuleitungen (Z, Z+, PZ) jeweils über mehrere Kontaktabschnitte (KAP, KA-, KA+) auf der Leiterbahnschicht (LS) befestigt sind und in jeder Zuleitung die Kontaktabschnitte (KAP, KA-, KA+) in einer von den Kontaktabschnitte
(KAP, KA-, KA+) weg führenden Verlaufsrichtung zusammengeführt werden zu einem darauf folgenden Verbindungsabschnitt (VA, VA’, VA“) der Zuleitungen. 13. Halbbrückenmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die
Zuleitungen (Z-, Z+, PZ) im Verlauf ausgehend von der Leiterbahnschicht (LS) in mehrere Teile unterteilt sind, die miteinander über Verbindungsglieder miteinander verbunden sind.
EP23729667.8A 2022-05-31 2023-05-23 Halbbrückenmodul mit parallel geführten versorgungs-zuleitungen verbunden mit isolierten anschlussflächen zwischen zwei streifenabschnitten sowie mit einem der streifenabschnitte einer leiterbahnschicht Pending EP4533537A1 (de)

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