EP4634977A1 - Halbleiteranordnung mit einem halbleiterelement und einem substrat - Google Patents

Halbleiteranordnung mit einem halbleiterelement und einem substrat

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EP4634977A1
EP4634977A1 EP24713919.9A EP24713919A EP4634977A1 EP 4634977 A1 EP4634977 A1 EP 4634977A1 EP 24713919 A EP24713919 A EP 24713919A EP 4634977 A1 EP4634977 A1 EP 4634977A1
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EP
European Patent Office
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electronic component
conductor structure
thermally conductive
arrangement
housing element
Prior art date
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Pending
Application number
EP24713919.9A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Kiesel
Philipp Kneißl
Ewgenij Ochs
Stefan Pfefferlein
Florian Schwarz
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Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
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Pending legal-status Critical Current

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    • H10W74/47—Encapsulations, e.g. protective coatings characterised by their materials comprising organic materials, e.g. plastics or resins

Definitions

  • the invention relates to an arrangement with an electronic component and a substrate.
  • the invention relates to a power converter with at least one such arrangement.
  • the invention relates to a method for producing an arrangement with an electronic component and a substrate.
  • the invention relates to a use of segment strips with segments, each having a cavity, for producing housing elements for such an arrangement.
  • a power converter can be, for example, a rectifier, an inverter, a converter or a DC-DC converter.
  • Active electronic components such as transistors and diodes as well as passive electronic components, e.g. capacitors, resistors and also sensors, can be used in a power converter.
  • Such electronic components are usually connected to a substrate.
  • the electrical performance, in particular the service life, of the electronic components depends significantly on their thermal heat dissipation.
  • the heat dissipation time plays a decisive role in a high heat flow. Although high heat flows can be achieved with fluid cooling, depending on the application the cooling solution can be very complex.
  • heat spreading plates and heat sinks for example, require a large installation space. Against this background, it is an object of the present invention to reduce the installation space of such an arrangement and to enable improved heat dissipation.
  • an arrangement with an electronic component and a substrate wherein the substrate has a metallization with at least a first conductor structure and a second conductor structure, wherein the first conductor structure is at least partially arranged within the second conductor structure, wherein the electronic component is connected, in particular materially, to the first conductor structure, wherein the electronic component is surrounded by a thermally conductive housing element which is materially connected to the second conductor structure, wherein a cover surface and at least one side surface of the electronic component are connected to the housing element via a thermally conductive filler material.
  • the object is achieved according to the invention by a power converter with at least one such arrangement.
  • the object is achieved according to the invention by a method for producing an arrangement with an electronic component and a substrate, wherein the substrate has a metallization with at least a first conductor structure and a second conductor structure, wherein the first conductor structure is at least partially arranged within the second conductor structure, comprising the following steps: inserting the electronic component and a thermally conductive filler material into a thermally conductive housing element, wherein a top surface and at least one side surface of the electronic component are connected to the housing element via the thermally conductive filler material, connecting the electronic component to the first conductor structure and materially connecting the housing element to the second conductor structure.
  • the object is achieved according to the invention by a method for producing an arrangement with an electronic component and a substrate, wherein the substrate has a metallization with at least a first conductor structure and a second conductor structure, wherein the first conductor structure is at least partially arranged within the second conductor structure, comprising the following steps: connecting the electronic component to the first conductor structure and materially connecting a thermally conductive housing element to the second conductor structure, filling a thermally conductive flowable filler material into the housing element, wherein a top surface and at least one side surface of the electronic component are connected to the housing element via the filler material.
  • the object is achieved according to the invention by using, in particular metallic, segment strips with segments, each of which has a cavity, for producing housing elements for such an arrangement, wherein the segment strips have predetermined breaking points between the segments, in particular with a perforation.
  • the invention is based on the idea of improving the heat dissipation of an electronic component which is connected to a substrate via an additional heat path.
  • an additional heat path is created via a thermally conductive housing element which surrounds the electronic component.
  • the thermally conductive housing element can be made from a metallic material, e.g. copper, aluminum or one of their alloys, a thermally conductive plastic or a ceramic material.
  • a The thermal connection of the electronic component to the thermally conductive housing element is made via a thermally conductive filling material, with a cover surface and at least one side surface of the electronic component being connected to the housing element via the filling material.
  • the housing element has an inner housing wall which is connected to the filling material.
  • the thermally conductive filling material can be electrically insulating or electrically conductive.
  • the substrate has a metallization with at least a first conductor structure and a second conductor structure, the first conductor structure being at least partially arranged within the second conductor structure.
  • the second conductor structure comprises a conductor track which partially surrounds a conductor track of the first conductor structure.
  • a conductor track of the second conductor structure can, among other things, be elliptical, round, rectangular or square and run around the first conductor structure and have at least one interruption.
  • the second conductor structure is arranged to be electrically insulated from the first conductor structure.
  • the substrate can, among other things, be designed as a DGB (Direct Copper Bonded) substrate.
  • the electronic component is connected to the first conductor structure, in particular in a materially bonded manner.
  • the electronic component is connected to the first conductor structure by soldering, sintering or adhesively.
  • the thermally conductive housing element is connected to the second conductor structure in a materially bonded manner, e.g. by soldering, sintering or adhesively.
  • the electronic component can be connected to the first conductor structure in a force-fitting manner by pressing it on, e.g. by means of the housing element.
  • Such an arrangement which has a low contact resistance, allows any heat loss that occurs during operation of the electronic component to be additionally dissipated to the substrate or to the environment via the thermally conductive filling material and the thermally conductive housing element.
  • the thermally conductive Housing element and the thermally conductive filling material save installation space.
  • thermally conductive filler material is capable of flowing at least when the electronic component is in operation.
  • thermally conductive filler material is designed as a liquid. This results in a low contact resistance and thus very good thermal conductivity.
  • a further embodiment provides that the electronic component is encapsulated by the housing element, in particular in a fluid-tight manner.
  • Such encapsulation prevents the thermally conductive filling material from escaping, so that maintenance is easier and service life is increased.
  • such an encapsulated arrangement means that further housing components can be at least partially dispensed with, so that additional installation space is saved.
  • the thermally conductive filler material is designed to be electrically insulating.
  • the thermally conductive filler material is designed as an inert liquid. Examples include Galden® HS 240, 3MTM NovecTM or 3MTM FluorinertTM, but also paraffins. Such inert liquids can have a high dielectric strength of at least 10 kV/mm, in particular 20 kV/mm. Furthermore, the use of electrically insulating liquids results in low contact resistance and very good thermal conductivity.
  • a further embodiment provides that a gap between the electronic component and the housing element is completely filled with the thermally conductive filling material. This achieves optimized insulation properties and saves installation space. Furthermore, the contact resistance is reduced, which leads to improved heat dissipation.
  • the thermally conductive filler material is designed to be electrically conductive.
  • the thermally conductive filler material comprises a liquid metal.
  • the liquid metal can contain gallium and/or indium, among other things.
  • a thermal conductivity of the filler material of at least 40 W/mK, in particular 60 W/mK, can thus be achieved.
  • a further embodiment provides that the filling material is arranged so as to be electrically insulated from a contact area of the electronic component with the substrate via an electrically insulating material.
  • the electrically insulating material can contain, among other things, silicone or a resin. Such an arrangement prevents short circuits while achieving high thermal conductivity.
  • the electrically insulating material is at least part of a sealing element.
  • the sealing element is connected in particular adhesively to an inner housing wall and side surfaces of the electronic component.
  • the filling material is encapsulated in a fluid-tight manner around the electronic component by the housing element and the sealing element. This prevents short circuits while achieving high thermal conductivity.
  • the housing element has at least one spacer element which is in contact with the electronic component.
  • the at least one spacer element is connected to an inner surface of the housing.
  • at least one spacer element can be conical, cuboid or cylindrical.
  • the electronic component is held by at least one such spacer element, whereby mechanical stability is increased during the joining process, in particular before connection to the substrate.
  • the housing element has a closable opening for filling in the thermally conductive filling material, which is designed to be flowable. The housing element can be filled particularly easily through such an opening.
  • a further embodiment provides that the housing element has ribs, in particular at least on a side facing away from the substrate. Such ribs enlarge the housing surface towards the environment and thus enable improved heat dissipation.
  • FIG 1 is a schematic sectional view of a first embodiment of an arrangement
  • FIG 2 is a schematic sectional view of a second embodiment of an arrangement
  • FIG 3 is a schematic sectional view of a third embodiment of an arrangement
  • FIG 4 is a schematic sectional view of a fourth embodiment of an arrangement
  • FIG 5 is a schematic representation of a method for producing an arrangement
  • FIG 6 is a schematic sectional view of a fifth embodiment of an arrangement
  • FIG 7 is a schematic sectional view of a sixth embodiment of an arrangement
  • FIG 8 is a schematic representation of segment strips for producing housing elements for an arrangement
  • FIG 9 is a schematic sectional view of a seventh embodiment of an arrangement
  • FIG 10 is a schematic sectional view of an eighth embodiment of an arrangement
  • FIG 11 is a schematic representation of a power converter.
  • FIG 1 shows a schematic sectional view of a first embodiment of an arrangement 2, which is designed as a power arrangement and comprises an electronic component 4, a substrate 6 and a thermally conductive housing element 8.
  • the electronic component 4 is designed, for example, as a lateral power semiconductor, in particular with a wide band gap.
  • Such power semiconductors can be realized, for example, in silicon carbide or gallium nitride technology.
  • the electronic component 4 can be designed, among other things, as another power semiconductor, such as an IGBT or vertical SiC-MOSFET. as a diode or as a passive component, e.g. as a shunt resistor.
  • the substrate 6 has a metallization 10 on a side facing the electronic component 4 and a further metallization 12 on a side facing away from the electronic component 4.
  • the metallizations are mechanically and thermally connected via a dielectric material layer 14, which can contain, for example, aluminum oxide or aluminum nitride.
  • the substrate 6 is designed as a DCB (Direct Copper Bonded) substrate.
  • the metallization 10 comprises a first conductor structure 16 and a second conductor structure 18 which is arranged electrically insulated from the first conductor structure 16, the first conductor structure 16 being arranged at least partially within the second conductor structure 18.
  • the electronic component 4 has contacting elements 22, for example pins, on a base surface 20, via which the electronic component 4 is connected in a materially bonded manner, for example via a soldered or sintered connection, to the first conductor structure 16 of the metallization 10.
  • the electronic component 4 designed as a power semiconductor can be connected to the substrate 6 in a package or "bare die".
  • the electronic component 4 is arranged in the thermally conductive housing element 8 and is thus surrounded by it.
  • the thermally conductive housing element 8 is made, for example, from a metallic material, e.g. copper, aluminum or an alloy thereof, a thermally conductive plastic or a ceramic material.
  • the housing 8 is connected in a material-locking manner, for example adhesively, to the second conductor structure 18 of the metallization 10.
  • the adhesive connection is made by means of a thermally conductive adhesive. If the housing 8 is made of a metallic material at least in the area of contact with the metallization 10, the material-locking connection can alternatively be made by soldering or sintering.
  • the electronic component 4 is made by the material-locking connection of the housing element 8 to the second conductor structure 16, in particular fluid-tight, encapsulated.
  • a thermally conductive filling material 24 is arranged in the thermally conductive housing element 8.
  • the thermally conductive filling material 24 is designed in FIG. 1 as an electrically insulating inert liquid. Examples of such inert liquids include Galden® HS 240, 3MTM NovecTM, 3MTM FluorinertTM. Additionally or alternatively, the thermally conductive filling material 24 can contain a paraffin. In particular, the thermally conductive filling material 24 has a dielectric strength of at least 10 kV/mm.
  • the electronic component 4 which is essentially cuboid-shaped, for example, has a top surface 26 and side surfaces 28 in addition to the base surface 20, wherein both the top surface 26 and the side surfaces 28 of the electronic component 4 are completely contacted with the thermally conductive filler material 24 and are connected to an inner housing wall 30 of the housing element 8 via the thermally conductive filler material 24.
  • an intermediate space 32 between the electronic component 4 and the housing element 8 is completely filled with the thermally conductive and electrically insulating filler material 24. In this way, any heat loss that occurs during operation of the electronic component 4 can also be dissipated to the environment via the thermally conductive filler material 24 and the thermally conductive housing element 8.
  • FIG 2 shows a schematic sectional view of a second embodiment of an arrangement 2, wherein the thermally conductive filler material 24 is designed to be electrically conductive.
  • the thermally conductive filler material 24 is designed to be electrically conductive.
  • liquid metal is used as the electrically and thermally conductive filler material 24.
  • the filler material 24 is arranged so as to be electrically insulated from a contact region 38 of the electronic component 4 with the substrate 6 via an electrically insulating material 36.
  • the electrically insulating material 36 can contain, among other things, underfill, plastic or silicone.
  • the further embodiment of the arrangement 2 in FIG 2 corresponds to the embodiment in FIG 1.
  • FIG 3 shows a schematic sectional view of a third embodiment of an arrangement 2.
  • An electrically insulating material 36 is designed as a sealing element 40, which prevents contact between the electrically and thermally conductive filler material 24, which is flowable at least when the electronic component 4 is in operation, and the contacting elements 22 of the electronic component 4.
  • the sealing element 40 is connected, in particular adhesively, to the housing inner wall 30 and the side surfaces 28 of the electronic component 4.
  • the filler material 24 is encapsulated in a fluid-tight manner around the electronic component 4 by the housing element 8 and the sealing element 40.
  • the further embodiment of the arrangement 2 in FIG 3 corresponds to the embodiment in FIG 2.
  • FIG 4 shows a schematic sectional view of a fourth embodiment of an arrangement 2, wherein the housing element 8 has spacer elements 41 on the housing inner wall 30, which are contacted with the electronic component 4.
  • the spacer elements 41 which are designed, for example, conical or alternatively cuboid or cylindrical, hold the electronic component 4 and increase the mechanical stability during the joining process, in particular before connecting to the substrate 6.
  • the further The embodiment of arrangement 2 in FIG 4 corresponds to the embodiment in FIG 1 .
  • FIG 5 shows a schematic representation of a method for producing an arrangement 2. The method comprises the following steps:
  • the thermally conductive filler material 24 used is electrically conductive and is capable of flowing at least when the electronic component 4 is in operation.
  • liquid metal is used as the electrically and thermally conductive filler material 24.
  • the electronic component 4 is inserted in such a way that the contacting region 38 of the electronic component 4 with the contacting elements 22 is not in contact with the liquid metal.
  • liquid metal is sealed B against the contacting region 38 of the electronic component 4 with a sealing element 40 which contains an electrically insulating material 36.
  • the electronic component 4 is connected C to the first conductor structure 16 of the metallization 10 of the substrate 6 and the housing element 8 is connected D to the second conductor structure 18 of the metallization 10 of the substrate 6.
  • the connection C and the material connection D can be carried out by soldering, sintering or adhesively, e.g. by means of an electrically conductive adhesive.
  • the connection C of the electronic component 4 can be carried out by pressing.
  • elastic connecting elements such as springs or brackets can be used for pressing.
  • the Further embodiment of the arrangement 2 in FIG 5 corresponds to the embodiment in FIG 3 .
  • FIG. 6 shows a schematic sectional view of a fifth embodiment of an arrangement 2, wherein a filling E of a thermally conductive flowable filling material 24 into the thermally conductive housing element 8 takes place after the connection C of the electronic component 4 to the first conductor structure 16 and the materially bonding D of the thermally conductive housing element 8 to the second conductor structure 18 via an opening 42. After the opening 42 is closed, the electronic component 4 is encapsulated, in particular in a fluid-tight manner.
  • the further embodiment of the arrangement 2 in FIG. 6 corresponds to the embodiment in FIG. 1.
  • FIG 7 shows a schematic sectional view of a sixth embodiment of an arrangement 2.
  • the first conductor structure 16 of the metallization 10 is guided via vias 44 to a side 46 of the substrate 6 facing away from the electronic component 4.
  • the further embodiment of the arrangement 2 in FIG 7 corresponds to the embodiment in FIG 1.
  • FIG 8 shows a schematic representation of, for example, metallic, segment strips 48 for producing housing elements 8 for an arrangement 2, wherein the segment strips 48 have predetermined breaking points 50, for example with a perforation 52, for producing housing elements 8 from the segments.
  • a cavity 56 is provided for receiving an electronic component 4.
  • FIG 9 shows a schematic sectional view of a seventh embodiment of an arrangement 2, wherein the housing element 8 is made of, for example, three segments 54, each of which has a cavity 56.
  • Electronic components 4 of different heights hl, h2, h3 are arranged in the cavities 56.
  • an electronic component 4 e.g. a passive component such as a capacitor, with a height h3 exceeds the depth t of the cavity 56, an opening 42 can be inserted so that the electronic component 4 protrudes beyond the housing element 8 with a height h3.
  • FIG 10 shows a schematic sectional view of an eighth embodiment of an arrangement 2, wherein the housing element 8 has ribs 58 on a side facing away from the substrate 6, which enlarge the housing surface towards the environment and thus enable improved heat dissipation.
  • FIG 11 shows a schematic representation of a power converter 60, which for example has an arrangement 2.
  • the invention relates to an arrangement 2 with an electronic component 4 and a substrate 6.
  • the substrate 6 has a metallization 10 with at least a first conductor structure 16 and a second conductor structure 18, wherein the first conductor structure 16 is arranged at least partially within the second conductor structure 18, wherein the electronic component 4 is connected, in particular in a material-locking manner, to the first conductor structure 16, wherein the electronic component 4 is surrounded by a thermally conductive housing element 8, which is material-lockingly connected to the second conductor structure 18, wherein a cover surface 26 and at least one side surface 28 of the electronic component 4 are connected to the housing element 8 via a thermally conductive filling material 24.

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (2) mit einem elektronischen Bauelement (4) und einem Substrat (6). Um den Bauraum einer derartigen Anordnung (2) zu verringern und eine verbesserte Entwärmung zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass das Substrat (6) eine Metallisierung (10) mit zumindest einer ersten Leiterstruktur (16) und einer zweiten Leiterstruktur (18) aufweist, wobei die erste Leiterstruktur (16) zumindest teilweise innerhalb der zweiten Leiterstruktur (18) angeordnet ist, wobei das elektronische Bauelement (4), insbesondere stoffschlüssig, mit der ersten Leiterstruktur (16) verbunden ist, wobei das elektronische Bauelement (4) von einem thermisch leitfähigen Gehäuseelement (8) umgeben ist, welches stoffschlüssig mit der zweiten Leiterstruktur (18) verbunden ist, wobei eine Deckfläche (26) und zumindest eine Seitenfläche (28) des elektronischen Bauelements (4) über ein thermisch leitfähiges Füllmaterial (24) mit dem Gehäuseelement (8) verbunden ist.

Description

Beschreibung
Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterelement und einem Substrat
Die Erfindung betri f ft eine Anordnung mit einem elektronischen Bauelement und einem Substrat .
Ferner betri f ft die Erfindung einen Stromrichter mit mindestens einer derartigen Anordnung .
Weiterhin betri f ft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung mit einem elektronischen Bauelement und einem Substrat .
Darüber hinaus betri f ft die Erfindung eine Verwendung von Segmentstrei fen mit Segmenten, welche j eweils eine Kavität aufweisen, zur Herstellung von Gehäuseelementen für eine derartige Anordnung .
Derartige Anordnungen kommen beispielsweise in einem Stromrichter zum Einsatz . Unter einem Stromrichter ist beispielsweise ein Gleichrichter, ein Wechselrichter, ein Umrichter oder ein Gleichspannungswandler zu verstehen . In einem Stromrichter können aktive elektronische Bauelemente wie Transistoren und Dioden sowie passive elektronische Bauelemente , z . B . Kondensatoren, Widerstände aber auch Sensoren, zum Einsatz kommen . Derartige elektronischen Bauelemente sind üblicherweise mit einem Substrat verbunden . Die elektrische Performance , insbesondere die Lebensdauer, der elektronischen Bauelemente hängt signi fikant von deren thermischer Entwär- mung ab . Für einen hohen Wärmestrom bzw . Wärmefluss spielt die Entwärmungs zeit eine entscheidende Rolle . Mit einer Fluidkühlung sind zwar hohe Wärmeströme erreichbar, j e nach Anwendung kann die Kühllösung j edoch sehr aufwändig werden . Ferner benötigen beispielsweise Wärmesprei zplatten und Kühlkörper einen großen Bauraum . Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Bauraum einer derartigen Anordnung zu verringern und eine verbesserte Entwärmung zu ermöglichen .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anordnung mit einem elektronischen Bauelement und einem Substrat , wobei das Substrat eine Metallisierung mit zumindest einer ersten Leiterstruktur und einer zweiten Leiterstruktur aufweist , wobei die erste Leiterstruktur zumindest teilweise innerhalb der zweiten Leiterstruktur angeordnet ist , wobei das elektronische Bauelement , insbesondere stof f schlüssig, mit der ersten Leiterstruktur verbunden ist , wobei das elektronische Bauelement von einem thermisch leitfähigen Gehäuseelement umgeben ist , welches stof f schlüssig mit der zweiten Leiterstruktur verbunden ist , wobei eine Deckfläche und zumindest eine Seitenfläche des elektronischen Bauelements über ein thermisch leitfähiges Füllmaterial mit dem Gehäuseelement verbunden ist .
Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch einen Stromrichter mit mindestens einer derartigen Anordnung .
Weiterhin wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung mit einem elektronischen Bauelement und einem Substrat , wobei das Substrat eine Metallisierung mit zumindest einer ersten Leiterstruktur und einer zweiten Leiterstruktur aufweist , wobei die erste Leiterstruktur zumindest teilweise innerhalb der zweiten Leiterstruktur angeordnet ist , umfassend folgende Schritte : Einlegen des elektronischen Bauelements und eines thermisch leitfähigen Füllmaterials in ein thermisch leitfähiges Gehäuseelement , wobei eine Deckfläche und zumindest eine Seitenfläche des elektronischen Bauelements über das thermisch leitfähige Füllmaterial mit dem Gehäuseelement verbunden wird, Verbinden des elektronischen Bauelements mit der ersten Leiterstruktur und stof f schlüssiges Verbinden des Gehäuseelements mit der zweiten Leiterstruktur . Überdies wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung mit einem elektronischen Bauelement und einem Substrat , wobei das Substrat eine Metallisierung mit zumindest einer ersten Leiterstruktur und einer zweiten Leiterstruktur aufweist , wobei die erste Leiterstruktur zumindest teilweise innerhalb der zweiten Leiterstruktur angeordnet ist , umfassend folgende Schritte : Verbinden des elektronischen Bauelements mit der ersten Leiterstruktur und stof f schlüssiges Verbinden eines thermisch leitfähigen Gehäuseelements mit der zweiten Leiterstruktur, Einfüllen eines thermisch leitfähigen fließ fähigen Füllmaterials in das Gehäuseelement , wobei eine Deckfläche und zumindest eine Seitenfläche des elektronischen Bauelements über das Füllmaterial mit dem Gehäuseelement verbunden wird .
Darüber hinaus wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Verwendung von, insbesondere metallischen, Segmentstrei- fen mit Segmenten, welche j eweils eine Kavität aufweisen, zur Herstellung von Gehäuseelementen für eine derartige Anordnung, wobei die Segmentstrei fen zwischen den Segmenten Sollbruchstellen, insbesondere mit einer Perforierung, aufweisen .
Die in Bezug auf die Anordnung nachstehend angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen lassen sich sinngemäß auf den Stromrichter, die Verfahren und die Verwendung übertragen .
Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde , die Entwärmung eines elektronischen Bauelements , welches auf einem Substrat verbunden ist , über einen zusätzlichen Wärmepfad zu verbessern . Neben der Entwärmung über das Substrat wird ein zusätzlicher Wärmepfad über ein thermisch leitfähiges Gehäuseelement geschaf fen, welches das elektronische Bauelement umgibt . Das thermisch leitfähige Gehäuseelement kann unter anderem aus einem metallischen Werkstof f , z . B . Kupfer, Aluminium oder eine deren Legierungen, einem thermisch leitfähigen Kunststof f oder einem keramischen Werkstof f hergestellt sein . Eine thermische Verbindung des elektronischen Bauelements zum thermisch leitfähigen Gehäuseelement wird über ein thermisch leitfähiges Füllmaterial hergestellt , wobei eine Deckfläche und zumindest eine Seitenfläche des elektronischen Bauelements über das Füllmaterial mit dem Gehäuseelement verbunden sind . Beispielsweise weist das Gehäuseelement eine Gehäuseinnenwand auf , welche mit dem Füllmaterial verbunden ist . Das thermisch leitfähige Füllmaterial kann elektrisch isolierend oder elektrisch leitend ausgeführt sein .
Das Substrat weist eine Metallisierung mit zumindest einer ersten Leiterstruktur und einer zweiten Leiterstruktur auf , wobei die erste Leiterstruktur zumindest teilweise innerhalb der zweiten Leiterstruktur angeordnet ist . Beispielsweise umfasst die zweite Leiterstruktur eine Leiterbahn auf , welche eine Leiterbahn der ersten Leiterstruktur teilweise umgibt . Eine derartige Leiterbahn der zweiten Leiterstruktur kann unter anderem elliptisch, rund, rechteckig oder quadratisch um die erste Leiterstruktur herum verlaufend ausgeführt sein und zumindest eine Unterbrechung aufweisen . Insbesondere ist die zweite Leiterstruktur elektrisch isoliert von der ersten Leiterstruktur angeordnet . Das Substrat kann unter anderem als DGB ( Direct Copper Bonded) Substrat ausgeführt sein . Das elektronische Bauelement ist , insbesondere stof f schlüssig, mit der ersten Leiterstruktur verbunden . Beispielsweise ist das elektronische Bauelement durch Löten, Sintern oder adhäsiv mit der ersten Leiterstruktur verbunden . Das thermisch leitfähige Gehäuseelement ist stof f schlüssig, z . B . durch Löten, Sintern oder adhäsiv, mit der zweiten Leiterstruktur verbunden . Alternativ kann Verbinden des elektronische Bauelements mit der ersten Leiterstruktur kraf tschlüssig durch Anpressen, z . B . durch das Gehäuseelement , erfolgen . Durch eine derartige Anordnung, welche einen geringen Kontaktwiderstand aufweist , kann eine während des Betriebes des elektronischen Bauelements entstehende Verlustwärme zusätzlich über das thermisch leitfähige Füllmaterial und das thermisch leitfähige Gehäuseelement an das Substrat bzw . an die Umgebung abgegeben werden . Ferner wird durch das thermisch leitfähige Gehäuseelement und das thermisch leitfähige Füllmaterial Bauraum eingespart .
Eine weitere Aus führungs form sieht vor, dass das thermisch leitfähige Füllmaterial zumindest zum Zeitpunkt des Betriebs des elektronischen Bauelements fließ fähig ist . Insbesondere ist das thermisch leitfähige Füllmaterial als Liquid ausgeführt . Daraus ergibt sich ein geringer Kontaktwiderstand und somit eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit .
Eine weitere Aus führungs form sieht vor, dass das elektronische Bauelement durch das Gehäuseelement , insbesondere fluiddicht , gekapselt ist . Durch eine derartige Kapselung wird ein Austreten des thermisch leitfähigen Füllmaterials verhindert , sodass eine Wartung erleichtert und eine Lebensdauer erhöht wird . Ferner kann durch eine derartige gekapselte Anordnung auf weitere Gehäusekomponenten zumindest teilweise verzichtet werden, sodass zusätzlich Bauraum eingespart wird .
Eine weitere Aus führungs form sieht vor, dass das thermisch leitfähige Füllmaterial elektrisch isolierend ausgeführt ist . Insbesondere ist das thermisch leitfähige Füllmaterial als Inert flüssigkeit ausgeführt . Unter anderem kommen Gal- den® HS 240 , 3M™ Novec™ oder 3M™ Fluorinert™, aber auch Paraf fine infrage . Derartige Inert flüssigkeiten können eine hohe Durchschlags festigkeit von mindestens 10 kV/mm, insbesondere 20 kV/mm aufweisen . Ferner ergibt sich durch die Verwendung elektrisch isolierender Liquide ein geringer Kontaktwiderstand und eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit .
Eine weitere Aus führungs form sieht vor, dass ein Zwischenraum zwischen dem elektronischen Bauelement und dem Gehäuseelement vollständig durch das thermisch leitfähige Füllmaterial ausgefüllt ist . Dadurch werden optimierte I solationseigenschaften erreicht und es kann Bauraum eingespart werden . Ferner wird der Kontaktwiderstand reduziert , was zu einer verbesserten Wärmeabfuhr führt . Eine weitere Aus führungs form sieht vor, dass das thermisch leitfähige Füllmaterial elektrisch leitfähig ausgeführt ist . Beispielsweise weist das thermisch leitfähige Füllmaterial ein Flüssigmetall auf . Das Flüssigmetall kann unter anderem Gallium und/oder Indium enthalten . Somit ist eine thermische Leitfähigkeit des Füllmaterial von mindestens 40 W/mK, insbesondere 60 W/mK, erreichbar .
Eine weitere Aus führungs form sieht vor, dass das Füllmaterial über einen elektrisch isolierenden Werkstof f von einem Kontaktierungsbereich des elektronischen Bauelements mit dem Substrat elektrisch isoliert angeordnet ist . Der elektrisch isolierende Werkstof f kann unter anderem Silikon oder ein Harz enthalten . Durch eine derartige Anordnung werden Kurzschlüsse verhindert , während eine hohe thermische Leitfähigkeit erreicht wird .
Eine weitere Aus führungs form sieht vor, dass der elektrisch isolierende Werkstof f zumindest Teil eines Abdichtelements ist . Beispielsweise ist das Abdichtelement insbesondere adhäsiv, mit einer Gehäuseinnenwand und Seitenflächen des elektronischen Bauelements verbunden . Insbesondere ist das Füllmaterial durch das Gehäuseelement und das Abdichtelement fluiddicht um das elektronische Bauelement herum gekapselt . Somit werden Kurzschlüsse verhindert , während eine hohe thermische Leitfähigkeit erreicht wird .
Eine weitere Aus führungs form sieht vor, dass das Gehäuseelement zumindest ein Distanzelement aufweist , welches mit dem elektronischen Bauelement kontaktiert ist . Insbesondere ist das zumindest eine Distanzelement mit einer Gehäuseinnenfläche verbunden . Unter anderem kann zumindest ein Distanzelement kegel förmig, quaderförmig oder zylinderförmig ausgestaltet sein . Durch zumindest ein derartiges Distanzelement wird das elektronische Bauelement gehalten, wodurch eine mechanische Stabilität während des Fügeprozesses , insbesondere vor dem Verbinden mit dem Substrat , erhöht wird . Eine weitere Aus führungs form sieht vor, dass das Gehäuseelement eine verschließbare Öf fnung zum Einfüllen des thermisch leitfähigen Füllmaterials , welches fließ fähig ausgeführt ist , aufweist . Durch eine derartige Öf fnung ist das Gehäuseelement besonders einfach befüllbar .
Eine weitere Aus führungs form sieht vor, dass das Gehäuseelement , insbesondere zumindest auf einer dem Substrat abgewandten Seite , Rippen aufweist . Durch derartige Rippen wird eine Gehäuseoberfläche zur Umgebung hin vergrößern und so eine verbesserte Entwärmung ermöglicht .
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Aus führungsbeispiele näher beschrieben und erläutert .
Es zeigen :
FIG 1 eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Aus führungs form einer Anordnung,
FIG 2 eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten Aus führungs form einer Anordnung,
FIG 3 eine schematische Schnittdarstellung einer dritten Aus führungs form einer Anordnung,
FIG 4 eine schematische Schnittdarstellung einer vierten Aus führungs form einer Anordnung,
FIG 5 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Anordnung,
FIG 6 eine schematische Schnittdarstellung einer fünften Aus führungs form einer Anordnung,
FIG 7 eine schematische Schnittdarstellung einer sechsten Aus führungs form einer Anordnung, FIG 8 eine schematische Darstellung von Segmentstrei fen zur Herstellung von Gehäuseelementen für eine Anordnung,
FIG 9 eine schematische Schnittdarstellung einer siebten Aus führungs form einer Anordnung,
FIG 10 eine schematische Schnittdarstellung einer achten Aus führungs form einer Anordnung,
FIG 11 eine schematische Darstellung eines Stromrichters .
Bei den im Folgenden erläuterten Aus führungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Aus führungs formen der Erfindung . Bei den Aus führungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Aus führungs formen j eweils einzelne , unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung j eweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind . Des Weiteren sind die beschriebenen Aus führungs formen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar .
Gleiche Bezugs zeichen haben in den verschiedenen Figuren die gleiche Bedeutung .
FIG 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Aus führungs form einer Anordnung 2 , welche als Leistungsanordnung ausgeführt ist und ein elektronisches Bauelement 4 , ein Substrat 6 sowie ein thermisch leitfähiges Gehäuseelement 8 umfasst . Das elektronische Bauelement 4 ist beispielhaft als lateraler Leistungshalbleiter, insbesondere mit breiter Bandlücke , ausgeführt sein . Derartige Leistungshalbleiter können beispielsweise in Sili ziumcarbid- oder Galliumnitrid- Technologie realisiert sein . Alternativ kann das elektronische Bauelement 4 unter anderem als anderer Leistungshalbleiter, wie beispielsweise als IGBT oder vertikaler SiC-MOSFET , als Diode oder als passives Bauelement , z . B . als Shunt- Widerstand, ausgeführt sein . Das Substrat 6 weist auf einer dem elektronischen Bauelement 4 zugewandten Seite eine Metallisierung 10 und auf einer dem elektronischen Bauelement 4 abgewandten Seite eine weitere Metallisierung 12 auf . Die Metallisierungen sind über eine dielektrische Materiallage 14 , welche beispielsweise Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid enthalten kann, mechanisch und thermisch leitend verbunden . Insbesondere ist das Substrat 6 als DCB ( Direct Copper Bonded) Substrat ausgeführt . Die Metallisierung 10 umfasst eine erste Leiterstruktur 16 und eine von der ersten Leiterstruktur 16 elektrisch isoliert angeordnete zweite Leiterstruktur 18 , wobei die erste Leiterstruktur 16 zumindest teilweise innerhalb der zweiten Leiterstruktur 18 angeordnet ist . Das elektronische Bauelement 4 weist auf einer Grundfläche 20 Kontaktierungselemente 22 , beispielsweise Pins , auf , über welche das elektronische Bauelement 4 stof f schlüssig, beispielsweise über eine Löt- oder Sinterverbindung, mit der ersten Leiterstruktur 16 der Metallisierung 10 verbunden ist . Das als Leistungshalbleiter ausgeführte elektronische Bauelement 4 kann in einem Package oder „bare Die" mit dem Substrat 6 verbunden sein .
Das elektronische Bauelement 4 ist in dem thermisch leitfähigen Gehäuseelement 8 angeordnet und somit von diesem umgeben . Das thermisch leitfähigen Gehäuseelement 8 ist beispielsweise aus einem metallischen Werkstof f , z . B . Kupfer, Aluminium oder eine deren Legierungen, einem thermisch leitfähigen Kunststof f oder einem keramischen Werkstof f hergestellt . Ferner ist das Gehäuse 8 stof f schlüssig, beispielsweise adhäsiv, mit der zweiten Leiterstruktur 18 der Metallisierung 10 verbunden . Die adhäsive Verbindung wird mittels eines thermisch leitfähigen Klebers hergestellt . I st das Gehäuse 8 zumindest im Bereich der Kontaktierung mit der Metallisierung 10 aus einem metallischen Werkstof f hergestellt , kann die stof fschlüssige Verbindung alternativ durch Löten oder Sintern hergestellt werden . Das elektronische Bauelement 4 wird durch das stof f schlüssige Verbinden des Gehäuseelements 8 mit der zweiten Leiterstruktur 16 , insbesondere fluiddicht , gekapselt .
In dem thermisch leitfähigen Gehäuseelement 8 ist ein thermisch leitfähiges Füllmaterial 24 angeordnet . Das thermisch leitfähiges Füllmaterial 24 , welches zumindest zum Zeitpunkt des Betriebs des elektronischen Bauelements 4 fließ fähig ist , angeordnet . Das thermisch leitfähiges Füllmaterial 24 ist in FIG 1 als elektrisch isolierende Inert flüssigkeit ausgeführt . Beispiele für derartige Inert flüssigkeiten sind unter anderem Galden® HS 240 , 3M™ Novec™, 3M™ Fluorinert™ . Zusätzlich oder alternativ kann das thermisch leitfähige Füllmaterial 24 ein Paraf fin enthalten . Insbesondere weist das thermisch leitfähige Füllmaterial 24 eine Durchschlags festigkeit von mindestens 10 kV/mm auf . Das beispielsweise im Wesentlichen quaderförmig ausgeführte elektronische Bauelement 4 weist neben der Grundfläche 20 eine Deckfläche 26 und Seitenflächen 28 auf , wobei sowohl die Deckfläche 26 als auch die Seitenflächen 28 des elektronischen Bauelements 4 vollständig mit dem thermisch leitfähigen Füllmaterial 24 kontaktiert und über das thermisch leitfähige Füllmaterial 24 mit einer Gehäuseinnenwand 30 des Gehäuseelements 8 verbunden sind . Beispielhaft ist in FIG 1 ein Zwischenraum 32 zwischen dem elektronischen Bauelement 4 und dem Gehäuseelement 8 vollständig durch das thermisch leitfähige und elektrisch isolierende Füllmaterial 24 ausgefüllt . Auf diese Weise kann eine während des Betriebes des elektronischen Bauelements 4 entstehende Verlustwärme zusätzlich über das thermisch leitfähige Füllmaterial 24 und das thermisch leitfähige Gehäuseelement 8 an die Umgebung abgegeben werden . Zusätzlich kann die weitere Metallisierung 12 des Substrats 6 flächig mit einer Wärmesenke 34 , insbesondere einen Kühlkörper verbunden sein . Die während des Betriebes des elektronischen Bauelements 4 entstehende Verlustwärme kann somit über das thermisch leitfähige Füllmaterial 24 , das thermisch leitfähige Gehäuseelement 8 und das Substrat 6 an die flächig mit der weiteren Metallisierung 12 des Substrats 6 verbundene Wärmesenke 34 abgegeben werden . FIG 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten Aus führungs form einer Anordnung 2 , wobei das thermisch leitfähige Füllmaterial 24 elektrisch leitfähig ausgeführt ist . Beispielsweise wird als elektrisch und thermisch leitfähiges Füllmaterial 24 Flüssigmetall verwendet . Um Kurzschlüsse zu vermeiden ist das Füllmaterial 24 über einen elektrisch isolierenden Werkstof f 36 von einem Kontaktierungsbereich 38 des elektronischen Bauelements 4 mit dem Substrat 6 elektrisch isoliert angeordnet ist . Der elektrisch isolierenden Werkstof f 36 kann unter anderem Underfill , Kunststof f oder Silikon enthalten . Die weitere Aus führung der Anordnung 2 in FIG 2 entspricht der Aus führung in FIG 1 .
FIG 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer dritten Aus führungs form einer Anordnung 2 . Ein elektrisch isolierender Werkstof f 36 ist als Abdichtelement 40 ausgeführt , welcher ein Kontaktieren des elektrisch und thermisch leitfähigen Füllmaterials 24 , das zumindest zum Zeitpunkt des Betriebs des elektronischen Bauelements 4 fließ fähig ist , mit den Kontaktierungselementen 22 des elektronischen Bauelements 4 verhindert . Beispielsweise ist das Abdichtelement 40 , insbesondere adhäsiv, mit der Gehäuseinnenwand 30 und den Seitenflächen 28 des elektronischen Bauelements 4 verbunden . Das Füllmaterials 24 ist durch das Gehäuseelement 8 und das Abdichtelement 40 fluiddicht um das elektronische Bauelements 4 herum gekapselt . Die weitere Aus führung der Anordnung 2 in FIG 3 entspricht der Aus führung in FIG 2 .
FIG 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer vierten Aus führungs form einer Anordnung 2 , wobei das Gehäuseelement 8 auf der Gehäuseinnenwand 30 Distanzelemente 41 aufweist , welches mit dem elektronischen Bauelement 4 kontaktiert sind . Die Distanzelemente 41 , welche beispielsweise kegel förmig oder alternativ quaderförmig oder zylinderförmig ausgestaltet sind, halten das elektronische Bauelement 4 und erhöhen die mechanische Stabilität während des Fügeprozesses , insbesondere vor dem Verbinden mit dem Substrat 6 . Die weite- re Aus führung der Anordnung 2 in FIG 4 entspricht der Aus führung in FIG 1 .
FIG 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Anordnung 2 . Das Verfahren umfasst folgende Schritte :
Einlegen A eines elektronischen Bauelements 4 und eines thermisch leitfähigen Füllmaterials 24 in ein thermisch leitfähiges Gehäuseelement 8 , wobei eine Deckfläche 26 und die Seitenflächen 28 des elektronischen Bauelements 4 über das thermisch leitfähige Füllmaterial 24 mit dem Gehäuseelement 8 verbunden werden . Das verwendete thermisch leitfähige Füllmaterial 24 ist elektrisch leitfähig ausgeführt und zumindest zum Zeitpunkt des Betriebs des elektronischen Bauelements 4 fließ fähig . Beispielsweise wird als elektrisch und thermisch leitfähiges Füllmaterial 24 Flüssigmetall verwendet . Das elektronische Bauelements 4 wird derartig eingelegt , dass der Kontaktierungsbereich 38 des elektronischen Bauelements 4 mit den Kontaktierungselementen 22 nicht mit dem Flüssigmetall in Kontakt steht .
In einem weiteren Schritt erfolgt ein Abdichten B des Flüssigmetalls gegenüber dem Kontaktierungsbereich 38 des elektronischen Bauelements 4 mit einem Abdichtelement 40 , das einen elektrisch isolierenden Werkstof f 36 enthält .
In einem weiteren Schritt erfolgt ein Verbinden C des elektronischen Bauelements 4 mit der ersten Leiterstruktur 16 der Metallisierung 10 des Substrats 6 und ein stof f schlüssiges Verbinden D des Gehäuseelements 8 mit der zweiten Leiterstruktur 18 der Metallisierung 10 des Substrats 6 . Das Verbinden C und das stof f schlüssige Verbinden D kann durch Löten, Sintern oder adhäsiv, z . B . mittels eines elektrisch leitfähigen Klebers , erfolgen . Alternativ kann das Verbinden C des elektronischen Bauelements 4 durch Anpressen erfolgen . Zum Anpressen können beispielsweise elastische Verbindungselemente wie Federn oder Bügel verwendet werden . Die weitere Aus führung der Anordnung 2 in FIG 5 entspricht der Aus führung in FIG 3 .
FIG 6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer fünften Aus führungs form einer Anordnung 2 , wobei ein Einfüllen E eines thermisch leitfähigen fließ fähigen Füllmaterials 24 in das thermisch leitfähige Gehäuseelement 8 nach dem Verbinden C des elektronischen Bauelements 4 mit der ersten Leiterstruktur 16 und dem stof f schlüssigen Verbinden D des thermisch leitfähigen Gehäuseelements 8 mit der zweiten Leiterstruktur 18 über eine Öf fnung 42 erfolgt . Nach dem Verschließen der Öf fnung 42 ist das elektronische Bauelement 4 , insbesondere fluiddicht , gekapselt . Die weitere Aus führung der Anordnung 2 in FIG 6 entspricht der Aus führung in FIG 1 .
FIG 7 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer sechsten Aus führungs form einer Anordnung 2 . Die erste Leiterstruktur 16 der Metallisierung 10 wird über Durchkontaktierungen 44 auf eine dem elektronischen Bauelement 4 abgewandte Seite 46 des Substrats 6 geführt . Die weitere Aus führung der Anordnung 2 in FIG 7 entspricht der Aus führung in FIG 1 .
FIG 8 zeigt eine schematische Darstellung von, beispielsweise metallischen, Segmentstrei fen 48 zur Herstellung von Gehäuseelementen 8 für eine Anordnung 2 , wobei die Segmentstrei- fen 48 Sollbruchstellen 50 , beispielsweise mit einer Perforierung 52 , zur Herstellung von Gehäuseelementen 8 aus den Segmenten aufweisen . In den Segmenten 54 der Segmentstrei- fen 48 ist j eweils eine Kavität 56 zur Aufnahme eines elektronischen Bauelements 4 vorgesehen .
FIG 9 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer siebten Aus führungs form einer Anordnung 2 , wobei das Gehäuseelement 8 aus beispielhaft drei Segmenten 54 , welche j eweils eine Kavität 56 aufweisen, hergestellt ist . In den Kavitäten 56 sind elektronische Bauelemente 4 unterschiedlicher Höhen hl , h2 , h3 angeordnet . Durch das thermisch leitfähige Füllmaterial 24 werden unterschiedliche Höhen hl , h2 der elektronischen Bauelemente 4 , welche z . B . als Leistungshalbleiter ausgeführt sind, ausgeglichen solange die Höhe hl , h2 eine Tiefe t der Kavität 56 nicht überschreitet . Überschreitet ein elektronisches Bauteile 4 , z . B . ein passives Bauelement wie ein Kondensator, mit einer Höhe h3 die Tiefe t der Kavität 56 , kann eine Öf fnung 42 eingefügt werden, sodass das elektronisches Bauteile 4 mit einer Höhe h3 über das Gehäuseelement 8 hinaussteht .
FIG 10 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer achten Aus führungs form einer Anordnung 2 , wobei das Gehäuseelement 8 auf einer dem Substrat 6 abgewandten Seite Rippen 58 aufweist , welche die Gehäuseoberfläche zur Umgebung hin vergrößern und so eine verbesserte Entwärmung ermöglichen .
FIG 11 zeigt eine schematische Darstellung eines Stromrichters 60 , welcher beispielsweise eine Anordnung 2 aufweist .
Zusammenfassend betri f ft die Erfindung eine Anordnung 2 mit einem elektronischen Bauelement 4 und einem Substrat 6 . Um den Bauraum einer derartigen Anordnung 2 zu verringern und eine verbesserte Entwärmung zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass das Substrat 6 eine Metallisierung 10 mit zumindest einer ersten Leiterstruktur 16 und einer zweiten Leiterstruktur 18 aufweist , wobei die erste Leiterstruktur 16 zumindest teilweise innerhalb der zweiten Leiterstruktur 18 angeordnet ist , wobei das elektronische Bauelement 4 , insbesondere stof f schlüssig, mit der ersten Leiterstruktur 16 verbunden ist , wobei das elektronische Bauelement 4 von einem thermisch leitfähigen Gehäuseelement 8 umgeben ist , welches stof fschlüssig mit der zweiten Leiterstruktur 18 verbunden ist , wobei eine Deckfläche 26 und zumindest eine Seitenfläche 28 des elektronischen Bauelements 4 über ein thermisch leitfähiges Füllmaterial 24 mit dem Gehäuseelement 8 verbunden ist .

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung (2) mit einem elektronischen Bauelement (4) und einem Substrat (6) , wobei das Substrat (6) eine Metallisierung (10) mit zumindest einer ersten Leiterstruktur (16) und einer zweiten Leiterstruktur (18) aufweist, wobei die erste Leiterstruktur (16) zumindest teilweise innerhalb der zweiten Leiterstruktur (18) angeordnet ist, wobei das elektronische Bauelement (4) , insbesondere stoffschlüssig, mit der ersten Leiterstruktur (16) verbunden ist, wobei das elektronische Bauelement (4) von einem thermisch leitfähigen Gehäuseelement (8) umgeben ist, welches stoffschlüssig mit der zweiten Leiterstruktur (18) verbunden ist, wobei eine Deckfläche (26) und zumindest eine Seitenfläche (28) des elektronischen Bauelements (4) über ein thermisch leitfähiges Füllmaterial (24) mit dem Gehäuseelement (8) verbunden ist.
2. Anordnung (2) nach Anspruch 1, wobei das thermisch leitfähige Füllmaterial (24) zumindest zum Zeitpunkt des Betriebs des elektronischen Bauelements (4) fließfähig ist.
3. Anordnung (2) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das elektronischen Bauelement (4) durch das Gehäuseelement (8) , insbesondere fluiddicht, gekapselt ist.
4. Anordnung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das thermisch leitfähige Füllmaterial (24) elektrisch isolierend ausgeführt ist.
5. Anordnung (2) nach Anspruch 4, wobei ein Zwischenraum (32) zwischen dem elektronischen Bauelement (4) und dem Gehäuseelement (8) vollständig durch das thermisch leitfähige Füllmaterial (24) ausgefüllt ist.
6. Anordnung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das thermisch leitfähige Füllmaterial (24) elektrisch leitfähig ausgeführt ist.
7. Anordnung (2) nach Anspruch 6, wobei das Füllmaterial (24) über einen elektrisch isolierenden Werkstoff (36) von einem Kontaktierungsbereich (38) des elektronischen Bauelements (4) mit dem Substrat (6) elektrisch isoliert angeordnet ist.
8. Anordnung (2) nach Anspruch 7, wobei der elektrisch isolierende Werkstoff (36) zumindest Teil eines Abdichtelements (40) ist.
9. Anordnung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Gehäuseelement (8) zumindest ein Distanzelement (41) aufweist, welches mit dem elektronischen Bauelement (4) kontaktiert ist.
10. Anordnung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Gehäuseelement (8) eine verschließbare Öffnung (42) zum Einfüllen (E) des thermisch leitfähigen Füllmaterials (24) , welches fließfähig ausgeführt ist, aufweist.
11. Anordnung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Gehäuseelement (8) , insbesondere zumindest auf einer dem Substrat (6) abgewandten Seite, Rippen (58) aufweist.
12. Stromrichter (60) mit mindestens einer Anordnung (2) nach einem der vorherigen Ansprüche.
13. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung (2) mit einem elektronischen Bauelement (4) und einem Substrat (6) , wobei das Substrat (6) eine Metallisierung (10) mit zumindest einer ersten Leiterstruktur (16) und einer zweiten Leiterstruktur (18) aufweist, wobei die erste Leiterstruktur (16) zumindest teilweise innerhalb der zweiten Leiterstruktur (18) angeordnet ist, umfassend folgende Schritte:
Einlegen (A) des elektronischen Bauelements (4) und eines thermisch leitfähigen Füllmaterials (24) in ein thermisch leitfähiges Gehäuseelement (8) , wobei eine Deckfläche (26) und zumindest eine Seitenfläche (28) des elektronischen Bauelements (4) über das thermisch leitfähige Füllmaterial (24) mit dem Gehäuseelement (8) verbunden wird, Verbinden (C) des elektronischen Bauelements (4) mit der ersten Leiterstruktur (16) und stoff schlüssiges Verbinden (D) des Gehäuseelements (8) mit der zweiten Leiterstruktur (18) .
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei ein thermisch leitfähiges Füllmaterial (24) verwendet wird, welches zumindest zum Zeitpunkt des Betriebs des elektronischen Bauelements (4) fließfähig ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei das elektronische Bauelement (4) durch das stoffschlüssige Verbinden (D) des Gehäuseelements (8) mit der zweiten Leiterstruktur (18) , insbesondere fluiddicht, gekapselt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das thermisch leitfähige Füllmaterial (24) elektrisch leitfähig ausgeführt ist, wobei das Füllmaterial (24) über einen elektrisch isolierenden Werkstoff (36) von einem Kontaktierungsbereich (38) des elektronischen Bauelements (4) mit dem Substrat (6) elektrisch isoliert angeordnet wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei nach dem Einlegen (A) ein Abdichten (B) des Füllmaterials (24) gegenüber einem Kontaktierungsbereich (38) des elektronischen Bauelements (4) erfolgt.
18. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung (2) mit einem elektronischen Bauelement (4) und einem Substrat (6) , wobei das Substrat (6) eine Metallisierung (10) mit zumindest einer ersten Leiterstruktur (16) und einer zweiten Leiterstruktur (18) aufweist, wobei die erste Leiterstruktur (16) zumindest teilweise innerhalb der zweiten Leiterstruktur (18) angeordnet ist, umfassend folgende Schritte:
Verbinden (C) des elektronischen Bauelements (4) mit der ersten Leiterstruktur (16) und stoff schlüssiges Verbinden (D) eines thermisch leitfähigen Gehäuseelements (8) mit der zweiten Leiterstruktur (18) , Einfüllen (E) eines thermisch leitfähigen fließfähigen Füllmaterials (24) in das Gehäuseelement (8) , wobei eine Deckfläche (26) und zumindest eine Seitenfläche (28) des elektronischen Bauelements (4) über das Füllmaterial (24) mit dem Gehäuseelement (8) verbunden wird.
19. Verwendung von, insbesondere metallischen, Segmentstrei- fen (48) mit Segmenten (54) , welche jeweils eine Kavität (56) aufweisen, zur Herstellung von Gehäuseelementen (8) für eine Anordnung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Segmentstreifen (48) zwischen den Segmenten (54) Sollbruchstellen (50) , insbesondere mit einer Perforierung (52) , aufweisen.
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