Beschreibung
Stromrichteranordnung
Die Erfindung betrifft eine Stromrichteranordnung mit mindestens einem Stromrichter und einem Stromrichtergehäuse. Der Stromrichter ist ein Gerät zur Umformung von elektrischer Energie einer bestimmten Erscheinungsform (Spannung, Phasenzahl oder Frequenz) in elektrische Energie einer anderen Erscheinungsform. Der Stromrichter ist beispielsweise ein Gleichrichter, ein Wechselrichter oder ein Umrichter.
Der Stromrichter setzt sich aus verschiedenen Komponenten (Bauelementen) zusammen. So weist der Stromrichter beispielsweise mehrere Leistungskomponenten auf. Eine
Leistungskomponente des Stromrichters ist beispielsweise ein Leistungsschalter, der aus mehreren
Leistungshalbleiterbauelementen (steuerbare Ventile, Halbleiterventile) zusammengesetzt ist. Eine weitere Leistungskomponente des Stromrichters ist beispielsweise ein Zwischenkreis bzw. ein Bestandteil des Zwischenkreises. Der Bestandteil des Zwischenkreises ist beispielsweise ein Zwischenkreiskondensator.
Neben den Leistungskomponenten weist der Stromrichter auch mindestens eine Komponente auf, mit der Steuerimpulse für die Leistungshalbleiterbauelemente des Leistungsschalters generiert werden. Diese Komponente wird als elektrisches Steuergerät bezeichnet.
Üblicherweise sind die in einem Stromrichter verbauten Leistungshalbleiterbauelemente zu einem Leistungshalbleitermodul zusammengefasst. Bei dem Leistungshalbleitermodul sind die Leistungshalbleiterbauelemente auf einem Substrat
(Trägerkörper) aufgebracht und in entsprechender Weise elektrisch verschaltet. Für eine interne Verbindung der
Kontakte der Leistungshalbleiterbauelemente im Leistungshalbleitermodul werden Bonddrähte verwendet. Zur elektrischen Isolierung sind die Bonddrähte und die Leistungshalbleiterbauelemente in eine Vergussmasse eingegossen. Die Vergussmasse ist beispielsweise Silikon. Das vergossene Leistungshalbleitermodul ist in einem eigenen Leistungshalbleitergehäuse angeordnet. Das Leistungshalbleitergehäuse dient dem Schutz des Leistungshalbleitermoduls und fungiert gleichzeitig als Träger elektrischer Anschlüsse. Eine Alternative zur
Kontaktierung mittels Bonddrähten ist aus der WO 03/030247 A bekannt. Dabei werden die Kontaktflächen eines auf einem Substrat angeordneten Leistungshalbleiterbauelements großflächig und planar kontaktiert. Zur Kontaktierung wird eine Isolationsfolie auf das Leistungshalbleiterbauelement auflaminiert. Durch Erzeugen von Fenstern in der Isolationsfolie werden die Kontaktflächen des Leistungshalbleiterbauelements freigelegt und nachfolgend durch Metallabscheidung auf den Kontaktflächen und auf Bereichen der Isolationsfolie elektrisch kontaktiert.
Das Leistungshalbleitergehäuse und weitere Komponenten des Stromrichters, beispielsweise elektrische Anschlüsse oder Kondensatoren, sind in einem gemeinsamen Stromrichtergehäuse angeordnet. Somit ergibt sich eine komplexe Stromrichteranordnung, bei der die
Leistungshalbleiterbauelemente und die weiteren Komponenten des Stromrichters separiert voneinander in eigenen Gehäusen angeordnet sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Möglichkeit aufzuzeigen, gemäß der eine einfache und kompakte Stromrichteranordnung zugänglich ist.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Stromrichteranordnung mit mindestens einem Stromrichter und mindestens einem Stromrichtergehäuse angegeben, wobei der Stromrichter eine
Leistungskomponente mit mindestens einem Leistungshalbleiterbauelement aufweist, das Stromrichtergehäuse einen Innenraum aufweist, in dem das Leistungshalbleiterbauelement der Leistungskomponente des Stromrichters angeordnet ist, im Innenraum des Stromrichtergehäuses mindestens eine weitere
Leistungskomponente des Stromrichters angeordnet ist und eine elektrische Kontaktfläche des Leistungshalbleiterbauelements und die weitere Leistungskomponente des Stromrichters mit Hilfe einer auf dem Leistungshalbleiterbauelement angeordneten elektrischen Isolationsfolie elektrisch voneinander isoliert sind. Die Isolationsfolie ist dabei so gestaltet, dass elektrisch zu kontaktierende Kontaktflächen des Leistungshalbleiterbauelements zugänglich sind bzw. elektrisch kontaktiert werden können. Beispielsweise enthält die Isolationsfolie Öffnungen, über die die Kontaktflächen zugänglich sind. Denkbar ist auch, dass die Isolationsfolie elektrische Durchkontaktierungen (Vias) zur elektrischen Kontaktierung der Kontaktflächen der Leistungshalbleiterbauelemente aufweist.
Durch die Isolationsfolie kann auf zusätzliche Isolationsmaßnahmen, beispielsweise der Verguss mit Silikon, verzichtet werden. Darüber hinaus kann auf das Leistungshalbleitergehäuse verzichtet werden. Das Leistungshalbleiterbauelement bzw. das Leistungshalbleitermodul mit mehreren
Leistungshalbleiterbauelementen wird ungehäust, also ohne eigenes Gehäuse, im Stromrichtergehäuse angeordnet. Es resultiert eine im Vergleich zum Stand der Technik einfachere und kompaktere Stromrichteranordnung.
In einer besonderen Ausgestaltung ist das
Leistungshalbleiterbauelement auf einem Substrat angeordnet und die Isolationsfolie derart auf dem
Leistungshalbleiterbauelement und dem Substrat aufgebracht, dass eine Oberflächenkontur des
Leistungshalbleiterbauelements und/oder eine Oberflächenkontur des Substrats in einer Oberflächenkontur der Isolationsfolie abgebildet sind, die dem
Leistungshalbleiterbauelement und/oder dem Substrat abgekehrt ist. Die Isolationsfolie kann dabei aufgeklebt sein. Vorzugsweise ist die Isolationsfolie auf dem Leistungshalbleiterbauelement und auf dem Substrat auflaminiert. Das Auflaminieren erfolgt vorzugsweise ohne Klebstoff. Die Isolationsfolie wird nicht aufgeklebt.
Die elektrische Kontaktierung der Kontakte des Leistungshalbleiterbauelements des Leistungshalbleitermoduls erfolgt bevorzugt planar, also nicht über Bonddrähte. Dadurch kann die Isolationswirkung der Isolationsfolie voll ausgenutzt werden. Eine großflächige Kontaktierung ist möglich. Durch die planare Kontaktierung sind die Leistungshalbleiterbauelemente niederinduktiv kontaktiert. Mit der planaren Kontaktierung ist auch ein im Vergleich zu einer Kontaktierung mit Bonddrähten robusterer Aufbau zugänglich.
Im Folgenden wird die Erzeugung eines
Leistungshalbleitermoduls mit elektrischer Isolationsfolie und planarer Kontaktierung der Kontakte der Leistungshalbleiterbauelemente des Leistungshalbleitermoduls näher beschreiben: Es sollen mehrere
Leitungshalbleiterbauelemente auf einem Substrat zu einem Leistungshalbleitermodul zusammengefasst werden. Zum Herstellen des Leistungshalbleitermoduls wird beispielsweise ein DCB(Direct Copper Bonding) -Substrat bereitgestellt, auf dem die für das Leistungshalbleitermodul benötigten Leistungshalbleiterbauelemente mit Hilfe eines elektrisch leitenden Verbindungsmittels aufgebracht und in entsprechender Weise über elektrische Leiterbahnen elektrisch verschaltet werden. Das DCB-Substrat weist eine Trägerschicht aus Aluminiumoxid (AI2O3) oder Aluminiumnitrid (AlN) auf. Beidseitig sind elektrisch leitende Kupferschichten
aufgebracht, die zu Leiterbahnen ausgestaltet sind. Das elektrisch leitfähige Verbindungsmittel ist beispielsweise ein Lot oder ein elektrisch leitfähiger Klebstoff. Die Leistungshalbleiterbauelemente werden aufgelötet oder aufgeklebt. Die Anwendung einer
Niedertemperaturverbindungstechnik (NVT) ist ebenfalls denkbar. Mit den beschriebenen Verfahren werden die Leistungshalbleiterbauelemente nicht nur elektrisch kontaktiert, sie werden auch auf dem Substrat mechanisch fixiert. Denkbar ist auch, dass mit dem elektrisch leitfähigen Verbindungsmittel lediglich ein elektrischer Kontakt hergestellt wird. Es erfolgt keine mechanische Fixierung der Leistungshalbleiterbauelemente. Dies gelingt beispielsweise mit einer elektrisch leitfähigen Paste (Leitpaste) .
Auf die auf das Substrat aufgelöteten
Leistungshalbleiterbauelemente wird eine Isolationsfolie, beispielsweise eine Kunststofffolie mit Polyimid (Polyimidfolie) , auflaminiert. Das Auflaminieren erfolgt beispielsweise unter Vakuum. Dazu wird beispielsweise eine Vakuumpresse verwendet. Durch das Auflaminieren unter Vakuum entsteht eine besonders feste und innige Verbindung zwischen den Leistungshalbleiterbauelementen und der Isolationsfolie bzw. zwischen dem Substrat und der Isolationsfolie. Gegebenfalls folgt dem Auflaminieren ein
Temperaturbehandlungsschritt. Dies ist dann anzuwenden, wenn eine Isolationsfolie mit einem Isolationsmaterial auflaminiert wird, das nur teilweise polymerisiert (vernetzt) ist. Durch den Temperaturbehandlungsschritt wird die Polymerisierung (Vernetzung) des Isolationsmaterials vorangetrieben. Dies erhöht eine Stärke der Verbindung zwischen der Isolationsfolie und den Leistungshalbleiterbauelementen bzw. dem Substrat. Insbesondere bei Verwendung einer Leitpaste übernimmt die auflaminierte Isolationsfolie die Positionierung und/oder die
mechanische Fixierung der Leistungshalbleiterbauelemente auf dem Substrat.
Nach dem Auflaminieren der Isolationsfolie werden die elektrisch zu kontaktierenden Kontakte der
Leistungshalbleiterbauelemente freigelegt. Dazu wird beispielsweise ein Photolithographieverfahren durchgeführt. Alternativ dazu wird ein Laserablationsverfahren eingesetzt. Bei beiden angegebenen Verfahren wird durch Materialabtrag ein Fenster in der Isolationsfolie erzeugt. Der jeweilige Kontakt des jeweiligen Leistungshalbleiterbauelements wird durch das Fenster freigelegt. Nachfolgend wird elektrisch leitendes Material auf dem Kontakt abgeschieden. Zur Bildung elektrischer Leiterbahnen auf der Isolationsfolie wird das elektrisch leitende Material auch auf der Isolationsfolie abgeschieden. Das Abscheiden erfolgt aus einer Dampfphase und/oder flüssigen Phase. Zum Abscheiden aus der Dampfphase wird beispielsweise ein physikalisches (Physical Vapour Deposition, PVD) oder ein chemischen (Chemical Vapour Deposition, CVD) Dampfabscheideverfahren eingesetzt. Ein
Abscheiden aus der flüssigen Phase erfolgt elektrolytisch. Es wird ein elektrolytisches Abscheiden durchgeführt. Bevorzugt werden Dampfabscheideverfahren und elektrolytisches Abscheiden durchgeführt. Einzelne Verfahrensschritte können mehrmals durchgeführt werden, so dass benötigte Schichtdicken erzeugt werden. Ebenso können verschiedene Teilmetallisierungsschichten erzeugt werden, die unterschiedliche Funktionen übernehmen. Es resultiert ein Mehrschichtaufbau auf mit übereinander angeordneten Teilmetallisierungsschichten. Die
Teilmetallisierungsschichten bestehen beispielsweise aus Titan, einer Titan-Wolfram-Legierung und aus Kupfer. Es resultiert eine Schichtfolge Ti/TiW/Cu. Die Teilmetallisierungsschicht aus Titan fungiert als Haftvermittlungsschicht, die Teilmetallisierungsschicht aus der Titan-Wolfram-Legierung als Sperrschicht für Kupfer-Ionen und die Kupferschicht als so genannte Seedlayer, also als
Keimschicht für ein nachfolgendes elektrolytisches (galvanisches) Abscheiden einer relativ dicken Kupferschicht. Die galvanisch abgeschiedene, relativ dicke Kupferschicht wird beispielsweise benötigt, um eine im Betrieb des Stromrichters notwendige Stromtragfähigkeit der planaren Verbindungsleitungen zu gewährleisten.
Das elektrisch leitende Material wird strukturiert abgeschieden, beispielsweise mit Hilfe einer Maske, so dass die für die Kontaktierung der elektrischen Kontakte der Leistungshalbleiterbauelemente notwendigen Leiterbahnen erzeugt werden. Denkbar ist auch, dass erst nach dem Abscheiden eine Strukturierung einer durch das Abscheiden erzeugten elektrisch leitenden Beschichtung die elektrischen Verbindungsleitungen auf der Isolationsfolie und auf den
Kontakten der Leistungshalbleiterbauelemente erzeugt werden.
Um eine effiziente elektrische Isolierung mit Hilfe der Isolationsfolie zu erzielen, wird eine dafür notwendige Folienstärke (Foliendicke) der Isolationsfolie gewählt. Die notwendige Folienstärke hängt von verschiedenen Faktoren ab, beispielsweise vom Isolationsmaterial der Isolationsfolie oder von den Bedingungen, unter denen die Stromrichteranordnung betrieben wird. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Isolationsfolie eine aus dem Bereich von einschließlich 50 μm bis einschließlich 500 μm und insbesondere eine aus dem Bereich von einschließlich 100 μm bis einschließlich 300 μm ausgewählte Folienstärke aufweist.
Um eine notwendige Isolationswirkung der Isolationsfolie zu erzielen, kann eine einzige, möglichst dicke Isolationsfolie auflaminiert werden. Eine entsprechende Isolationswirkung kann aber auch mit mehreren, übereinander gestapelten Teilisolationsfolien erzielt werden. Die Isolationsfolie weist einen Mehrschichtaufbau aus mindestens zwei übereinander angeordneten Teilisolationsfolien auf. Dadurch
ist es möglich, eine effiziente Isolationswirkung auch bei einer relativ niedrigeren Gesamtfolienstärke der Isolationsfolie zu erzielen.
Durch die effiziente elektrische Isolierung der
Leistungshalbleiterbauelemente können im Innenraum des Stromrichtergehäuses neben den Leistungskomponenten beliebige elektrische Komponenten oder mechanische Komponenten aus elektrisch leitendem Material angeordnet sein. Diese Komponenten können separat als selbständig tragende
Komponenten ausgestaltet sein. Denkbar ist auch, dass diese Komponenten auf einem eigenen Substrat, beispielsweise einem PCB(Printed Circuit Board) -Substrat, realisiert sind.
In einer besonderen Ausgestaltung ist die weitere
Leistungskomponente eine Stromverschienung zur elektrischen Kontaktierung des Leistungshalbleiterbauelements. Die Stromverschienung weist mindestens eine Versorgungsstromschiene zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung für einen der Kontakte des
Leistungshalbleiterbauelements auf. Vorzugsweise sind mehrere Versorgungsstromschienen zur elektrischen Kontaktierung mehrerer Kontakte des Leistungshalbleiterbauelements vorhanden. Dabei kann eine Versorgungsstromschiene die Kontakte mehrerer Leistungshalbleiterbauelemente mit der notwendigen Spannung versorgen. Die Stromverschienung ist derart ausgelegt, dass ein für den Betrieb der Leistungshalbleiterbauelemente der Leistungskomponente notwendiger Stromfluss gewährleistet ist.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die weitere Leistungskomponente eine Zwischenkreiskomponente eines Zwischenkreises des Stromrichters. Dies bedeutet, dass im Innenraum des Stromrichtergehäuses auch der Zwischenkreis oder Bestandteile des Zwischenkreises angeordnet werden. Die Zwischenkreiskomponente ist insbesondere ein Zwischenkreiskondensator. Je nach Stromrichtertopologie ist
der Zwischenkreiskondensator unterschiedlich ausgestaltet. Beispielsweise ist der Zwischenkreiskondensator ein Elektrolytkondensator. Denkbar ist auch ein Zwischenkreiskondensator in Form eines Mehrschichtkondensators. Der Mehrschichtkondensator kann als separates Bauelement ausgeführt sein. Denkbar ist auch, dass der Mehrschichtkondensator im Leistungshalbleitermodul integriert ist. Ein Zwischenkreiskondensator ist allerdings nicht immer notwendig, denn es gibt auch Stromrichtertopologien, die auf die Verwendung eines Zwischenkreiskondensators verzichten können.
In einer besonderen Ausgestaltung begrenzt das Substrat den Innenraum des Stromrichtergehäuses. Dies bedeutet, dass das Stromrichtergehäuse zusammen mit dem Substrat den Innenraum bilden, in dem die Leistungskomponente mit den Leistungshalbleiterbauelementen angeordnet ist. Das Stromrichtergehäuse und das Substrat können dabei bleibend miteinander verbunden sein. Beispielsweise ist das Substrat auf einen Teil des Stromrichtergehäuses geklebt oder anderweitig verbunden. Vorzugsweise sind das Stromrichtergehäuse und das Substrat lösbar miteinander verbunden. Dies bedeutet, dass eine Verbindung zwischen dem Substrat und dem Stromrichtergehäuse besteht, die zerstörungsfrei gelöst werden kann. Die lösbare Verbindung wird beispielsweise durch einen Druck-, Schraub- oder Steckkontakt realisiert. Der Druckkontakt wird beispielsweise mit Hilfe eines Federkontakts hergestellt.
Durch die lösbare Verbindung können das Substrat und das
Stromrichtergehäuse direkt miteinander verbunden sein. Es ist aber auch denkbar, dass das Stromrichtergehäuse und das Substrat indirekt miteinander verbunden sind. Dazu ist das Substrat auf einem Trägerkörper aufgebracht, der seinerseits mit dem Stromrichtergehäuse lösbar verbunden ist.
Beispielsweise ist das Substrat auf den Trägerkörper mit Hilfe eines Klebstoffs aufgeklebt. Denkbar ist aber auch,
dass das Substrat an den Trägerkörper aufgelötet ist. Der Trägerkörper selbst ist dann durch einen Druck- oder Schraubkontakt mit dem Stromrichtergehäuse lösbar verbunden.
In einer besonderen Ausgestaltung ist das Substrat mit einer Kühlvorrichtung thermisch leitend verbunden. Die Kühlvorrichtung kann derart ausgestaltet sein, dass ein Kühlfluid am Substrat vorbeigeleitet wird. Wenn das Substrat aus einem thermisch leitfähigen Material besteht, beispielsweise Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid, erfolgt eine effiziente Wärmeableitung von den Leistungshalbleiterbauelementen über das Substrat zum Kühlfluid der Kühlvorrichtung.
In einer besonderen Ausgestaltung ist die Kühlvorrichtung ein Kühlkörper. Beispielsweise ist das Substrat mit Hilfe eines thermisch leitfähigen Klebstoffs auf dem Kühlkörper aufgeklebt. Dadurch erfolgt eine effiziente Wärmeableitung von den Leistungshalbleiterbauelementen über das Substrat und über den Klebstoff hin zum Kühlkörper. Der Kühlkörper kann dabei die Funktion des Trägerkörpers übernehmen, der mit dem Substrat verbunden ist. An den Kühlkörper kann das Stromrichtergehäuse lösbar gebunden sein. Zu einer effizienten Wärmeableitung ist der Kühlkörper Bestandteil des Stromrichtergehäuses. Der Kühlkörper ist in das
Stromrichtergehäuse integriert. Dabei sind der Kühlkörper, das Stromrichtergehäuse und das Substrat mit den Leistungshalbleiterbauelementen derart angeordnet, dass der Innenraum des Stromrichtergehäuses auch von dem Substrat mit den Leistungshalbleiterbauelementen begrenzt ist. Über den Kühlkörper erfolgt eine effiziente Wärmeableitung von den Leistungshalbleiterbauelementen im Innenraum des Stromrichtergehäuses nach außen.
Aus Isolierungsgründen ist das Stromrichtergehäuse vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material. Das elektrisch isolierende Material ist beispielsweise ein
Kunststoff. Damit die elektrischen Komponenten des Stromrichters kontaktiert werden können, die sich im Immenraum des Stromrichtergehäuses befinden, ist mindestens ein elektrischer Anschluss in das Stromrichtergehäuse integriert. Vorzugsweise weist das Stromrichtergehäuse daher mindestens einen elektrischen Anschluss zur elektrischen Kontaktierung der Leistungskomponente und/oder zur elektrischen Kontaktierung der weiteren Leistungskomponente auf.
Über den elektrischen Anschluss kann beispielsweise ein elektrischer Steueranschluss eines der
Leistungshalbleiterbauelemente kontaktiert sein. In einer besonderen Ausgestaltung ist der elektrische Anschluss des Stromrichtergehäuses Bestandteil der Stromverschienung. So kann beispielsweise dafür gesorgt werden, dass die zu kontaktierenden, offenen Kontaktstellen des
Leistungshalbleitermoduls und die elektrischen Anschlüsse des Stromrichtergehäuses derart angeordnet sind, dass durch ein Zusammenbringen des Leistungshalbleitermoduls und des
Stromrichtergehäuses die elektrischen Verbindungen zu den Kontaktstellen der Leistungshalbleitermoduls hergestellt werden.
Wie bereits angedeutet, können im Innenraum des
Stromrichtergehäuses weitere Komponenten des Stromrichters enthalten sein, die für den Betrieb des Stromrichters notwendig sind. Vorzugsweise ist diese weitere Komponente eine Steuereinrichtung zur elektrischen Steuerung des Leistungshalbleiterbauelements bzw. der
Leistungshalbleiterbauelemente. Denkbar ist auch, dass die Steuereinrichtung nicht im Innenraum des Stromrichtergehäuses sondern außerhalb des Stromrichtergehäuses angeordnet ist. Über Anschlüsse, die sich im Stromrichtergehäuse befinden, werden die Leistungshalbleiterbauelemente gesteuert.
Zusammenfassend ergeben sich mit der Erfindung folgende wesentlichen Vorteile:
Mit der Erfindung ist eine einfache und kompakte Stromrichteranordnung zugänglich.
- Durch die Verwendung von Leistungsmodulen mit auflaminierten Isolationsfolien kann auf eine zusätzliche Isolierung durch Silikonverguss verzichtet werden.
- Durch die Integration verschiedener Funktionalitäten in das Stromrichtergehäuse bzw. den Innenraum des Stromrichtergehäuses erfolgt eine zusätzliche Verdichtung der Komponenten des Stromrichters .
Durch die Verwendung einer Leistungskomponente (z.B. Leistungshalbleitermodul) mit offen liegenden Kontaktstellen und einem Stromrichtergehäuse, in das die weitere Leistungskomponente und entsprechende Anschlüsse integriert sind, kann die Stromrichteranordnung durch einfaches Zusammenbringen der Leistungskomponente und des Stromrichtergehäuses hergestellt werden. Dies kann als „Lego-Prinzip" bezeichnet werden.
Anhand mehrerer Ausführungsbeispiele und der dazugehörigen Figuren wird die Erfindung im Folgenden näher beschrieben. Die Figuren sind schematisch und stellen keine maßstabsgetreuen Abbildungen dar.
Figur 1 zeigt eine Stromrichteranordnung.
Figur 2 zeigt eine Leistungskomponente in Form eines
Leistungshalbleitermoduls im seitlichen Querschnitt.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel liegt eine
Stromrichteranordnung 1 mit einem Stromrichter 2 und einem Stromrichtergehäuse 3 vor (Figur 1) . Das Stromrichtergehäuse
3 ist aus einem Kunststoff. Im Innenraum 31 des Stromrichtergehäuses 3 ist eine Leistungskomponente 21 mit mehreren Leistungshalbleiterbauelementen 22 angeordnet. Die Leistungshalbleiterbauelemente 22 sind auf einem DCB-Substrat 6 zu einem Leistungshalbleitermodul 23 zusammengefasst.
Das DCB-Substrat besteht aus einer Trägerschicht 61 aus Aluminiumoxid und beidseitig aufgebrachte elektrische Leistungsschichten 62 und 63 aus Kupfer. Die Leitungsschicht 62, auf die die Leistungshalbleiterbauelemente 22 aufgelötet sind, ist zu entsprechenden Leitungsbahnen strukturiert.
Jedes der Leistungshalbleiterbauelemente 22 ist derart aufgelötet, dass eine vom Substrat 6 wegweisende Kontaktfläche 24 des Leitungshalbleiterbauelements 22 resultiert (Figur 2) . In alternativen Ausführungsformen sind die Leistungshalbleiterbauelemente aufgeklebt, mittels Niedertemperaturverbindungstechnik verbunden oder mittels einer Leitpaste lediglich elektrisch kontaktiert, also nicht mechanisch fixiert.
Zur großflächigen, planaren elektrischen Kontaktierung der Kontaktfläche 24 des Leistungshalbleiterbauelements 22 ist eine Isolationsfolie 7 aus Polyimid unter Vakuum auflaminert. Die Isolationsfolie 7 ist dabei derart auf dem Substrat 6 und dem Leistungshalbleiterbauelementen 22 auflaminiert, dass eine Oberflächenkontur 25 des Leistungshalbleiterbauelements 22 und eine Oberflächenkontur 64 des Substrats 6 in einer Oberflächenkontur 72 der Isolationsfolie 7 abgebildet ist, die dem Substrat 6 und dem Leistungshalbleiterbauelement 22 abgekehrt ist. Bei Verwendung einer Leitpaste erfolgt die mechanische Fixierung des Leistungshalbleiterbauelements 22 auf dem Substrat 6 durch die auflaminierte Isolationsfolie 7. Durch Öffnen eines Fensters 71 in der Isolationsfolie 7 ist der Kontakt bzw. die Kontaktfläche 24 des
Leistungshalbleiterbauelements 22 freigelegt. Das Öffnen des Fensters 71 erfolgt durch Laserablation. Die planare
elektrische Kontaktierung der Kontaktfläche 24 wird durch eine mehrschichtige Abscheidung 26 von elektrisch leitendem Material erzeugt.
Durch die planare Kontaktierung der Leistungshalbleiterbauelemente 22 des Leistungshalbleitermoduls 23 ist gewährleistet, dass bestimmte Kontaktflächen 24 der Leitungshalbleiterbauelemente 22 elektrisch kontaktiert werden. Gleichzeitig ist dafür gesorgt, dass weitere, nicht dargestellte elektrische
Kontaktflächen der Leistungshalbleiterbauelemente 22 von weiteren Leistungskomponenten 81 des Stromrichters 2 elektrisch isoliert sind.
Die Leistungskomponente 21 in Form des
Leistungshalbleitermoduls 23 ist im Innenraum 31 des Stromrichtergehäuses 3 angeordnet. Dazu ist das Substrat 6 des Leistungshalbleitermoduls 23 mit dem Stromrichtergehäuse 3 lösbar miteinander verbunden. Gemäß einer ersten Ausführungsform ist das Substrat 6 nicht direkt mit dem
Stromrichtergehäuse 3 verbunden. Das Substrat 6 ist auf einer Kühlvorrichtung in Form eines Kühlkörpers 4 aufgebracht. Das Aufbringen erfolgt durch Aufkleben mit Hilfe eines thermisch leitfähigen Klebstoffs. Dieser Kühlkörper 4 ist mit dem Stromrichtergehäuse 3 verschraubt (Verschraubung 41) . Dadurch wird der indirekte, lösbare Kontakt zwischen dem Substrat 6 und dem Stromrichtergehäuse 3 hergestellt. Gemäß einer nicht dargestellten, alternativen Ausführungsform, sind das Substrat 6 und das Stromrichtergehäuse 3 direkt mit Hilfe eines Schraubkontakts miteinander verbunden. Alternativ dazu ist die lösbare Verbindung durch einen Federkontakt hergestellt.
Im Innenraum 31 des Stromrichtergehäuses 3 sind weitere Leistungskomponenten 81 des Stromrichters 2 enthalten. Eine der weiteren Leistungskomponenten 81 ist eine Stromverschienung 82 zur elektrischen Kontaktierung der
Leistungshalbleiterbauelemente 22 des Leistungshalbleitermoduls 23. Eine weitere Leistungskomponente 81 des Stromrichters 2 ist auch ein Bestandteil eines für den Betrieb des Stromrichters notwendigen Zwischenkreises 83. Dieser Bestandteil ist ein Zwischenkreiskondensator 84.
Dadurch, dass in dem beschriebenen Leistungshalbleitermodul 23 eine elektrische Isolierung der Leistungskomponente 21 mit den Leistungshalbleiterbauelemente 22 durch die auflaminierte Isolationsfolie 7 gewährleistet ist, wird kein zusätzliches Gehäuse zur elektrischen Isolierung der Leistungskomponente 21 benötigt. Es genügt, ein einziges Stromrichtergehäuse 3 zur Aufnahme aller für den Stromrichter 2 benötigten Leistungskomponenten 21 und 81 bereitzustellen.
Der Innenraum 31 des Stromrichtergehäuses 3 sind weitere Komponenten 91 des Stromrichters 2 zu integriert. Diese weiteren Komponenten 91 u.a. eine elektrische Steuereinrichtung 92 (Steuergerät) .
Das Stromrichtergehäuse 3 beinhaltet zusätzlich elektrische Anschlüsse 32. Diese elektrischen Anschlüsse 32 dienen der elektrischen Kontaktierung der Leistungskomponente 21, der weiteren Leistungskomponente 81 und der elektrischen
Kontaktierung der Steuerkomponente 92, das auf einem PCB- Substrat (93) aufgebracht ist.
Zum Herstellen der Stromrichteranordnung 1 wird die Leistungskomponente 21 mit den
Leistungshalbleiterbauelementen 22 auf dem Substrat 6 bereitgestellt. Dabei sind Kontaktstellen 26 der Leistungskomponente 21 offen zugänglich. Die Leistungskomponente 21 wird auf den Kühlkörper 4 aufgeklebt.
Mit den offen liegenden Kontaktstellen 27 der Leistungskomponente 21 werden weitere Leitungskomponenten 81
des Stromrichters 2 bzw. weitere Komponenten 91 kontaktiert. Die Kontaktierung erfolgt mittels Federkontakt 28. Der so erzeugte Aufbau aus Leistungskomponente 21, weiteren Leistungskomponenten 81, weiteren Komponenten 91 und Kühlkörper 4 wird über den Kühlkörper 4 mit dem
Stromrichtergehäuse 3 verschraubt. Dabei wird der Aufbau und das Stromrichtergehäuse 3 derart zusammengebracht, dass im Innenraum 31 des Stromrichtergehäuses 3 die Leistungskomponente 21, die weitere Leistungskomponente 81 und die weitere Komponente 91 des Stromrichters 2 angeordnet sind. Der Kühlkörper 4 bildet einen Bestandteil Stromrichtergehäuses 3. Der Innenraum 31 des Stromrichtergehäuses 3 ist vom Substrat 6 der Leistungskomponente 21 bzw. des Leistungshalbleitermoduls 23 begrenzt.