WO2014173801A1 - Leistungsmodul, stromrichter und antriebsanordnung mit einem leistungsmodul - Google Patents

Leistungsmodul, stromrichter und antriebsanordnung mit einem leistungsmodul Download PDF

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WO2014173801A1
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electrical
power
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Hermann Bäumel
Edmund Schirmer
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Conti Temic Microelectronic Gmbh
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    • H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]

Definitions

  • Power module Power converter and drive arrangement with a power module
  • the present invention relates to a power module for a power converter and a power converter with a said power module. Furthermore, the invention relates to a drive ⁇ arrangement for driving a vehicle with a said power module.
  • the power converter comprises a plurality of electro ⁇ African or electrical components such as semiconductor devices and electrical connections between the semiconductor devices. These components require a corresponding space in the power converter, which must be large enough to accommodate these components. A larger power converter in turn takes up a larger space in the vehicle, which is then no longer available for other vehicle parts.
  • the object of the present invention is therefore to provide a way to reduce the space of a power converter.
  • a power module which has a first bus bar and a first semiconductor component as well as a second semiconductor component.
  • the first semiconductor component has a planar design and comprises a first surface with a first electrical surface contact connection for producing a planar electrical connection to a first voltage potential.
  • the second semiconductor component has a planar design and in turn comprises a first surface with a first electrical surface contact connection for producing a planar electrical connection to the first voltage potential.
  • the electrical surface contact terminals of both the first and the second semiconductor component are in each case designed as an extended electrical contact.
  • the first busbar is formed from an electrically and preferably thermally conductive material and serves to forward the first voltage potential to the first and the second semiconductor component, wherein the first busbar comprises a first surface and a second, the The first surface opposite the first surface, wherein the first and the second surface are each formed as an extended surface ⁇ on the first surface of the first busbar, the first semiconductor device is arranged and via the first electrical surface contact terminal with the first surface of the first busbar electrically conductive, extensive flat and mechanically connected.
  • the second semiconductor component is arranged opposite to the second surface of the first busbar and preferably to the first semiconductor component.
  • the second semiconductor device with the first busbar is electrically conductive, extensive flat and mechanically connected.
  • these electrically conductive planar connections between the busbar and the two semiconductor components are preferably also heat-conducting. This is meant by an "extensive flat electrical connection" with an electrical connection, which is in particular bond wire free and thus not punctiform, but over an extended contact surface is flat.
  • the semiconductor devices are arranged directly on the busbar and supported by the busbar.
  • the semiconductor components are distributed on two opposite surfaces of the busbar and arranged opposite, so that electrical connection paths between the semiconductor devices are shortened.
  • the space in the power module is additionally reduced. In this way, a power module for a power converter is created, which in total takes up a smaller space than the semiconductor device.
  • a power converter can be provided, which takes up a small space in the vehicle.
  • the power module further comprises a second busbar for passing a second voltage potential, which is formed of an electrically and preferably thermally conductive material and having a first surface.
  • the first semiconductor component further comprises a second surface opposite the first surface with a second electrical surface contact terminal for producing a planar electrical connection to the second voltage potential.
  • the first semiconductor device via the second electrical surface-chenANDan gleich with the first surface of the second bus bar is electrically conductive, expanded area and me ⁇ mechanically connected.
  • the first and the second busbar are arranged on two mutually opposite surfaces of the first semiconductor component, a layered overlapping arrangement of the first and the second busbar with the first semiconductor component lying therebetween is realizable. Siert. Since, in addition, the two busbars each serve as an outgoing lead for a current flow to the first semiconductor component or as a return lead for a current flow from the first semiconductor component, the power module as a whole has a low parasitic coupling inductance in the two busbars.
  • At least one of the first and the second busbar to a first region, via which the at least one busbar with an elec ⁇ cal unit, such as an electrical line, electrically conductive, planar and mechanically connectable.
  • an elec ⁇ cal unit such as an electrical line, electrically conductive, planar and mechanically connectable.
  • the first bus bar has a second area, via which the first bus bar
  • This configuration allows the heat generated by Ver ⁇ loss services in the semiconductor components, is removed via the first bus bar to the cooling unit and thence around.
  • Flat design of the busbar and extensive flat thermal connections between the busbar and the semiconductor components or between the busbar and the cooling unit effect efficient cooling of the semiconductor components and thus of the power module.
  • a third busbar of an electrically and preferably thermally conductive material having a first surface for forwarding a third voltage potential.
  • the first semiconductor component has a third electrical surface contact connection on the second surface for producing an extensive planar electrical connection to the third voltage potential.
  • the first semiconductor device with the first surface of the third busbar is electrically and preferably thermally conductive, extensive flat and mechanically connected.
  • the power module has a fourth busbar made of an electrically and preferably also thermally conductive material having a first surface for forwarding the second voltage potential.
  • the second semiconductor component comprises a second surface opposite the first surface with a second electrical surface contact connection for producing a planar electrical connection to the second voltage potential.
  • the second semiconductor component via the second electrical surface contact connection with the first surface of the fourth busbar is electrically and preferably also thermally conductive, extensively flat and mechanically connected.
  • the second and the fourth busbar are integrally formed with each other.
  • this integrally formed busbar in the direction along and in particular parallel to the surfaces of the busbar considered a U- or Y-shaped cross-section.
  • Busbars can in the areas that form electrical connections to external circuit units, punching technology so be shaped so that all of these areas are on one level, which is advantageous for any further manufacturing processes.
  • the first semiconductor component is designed as a housing-free semiconductor switch, such as, for example, a metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (MOSFET) switch or an IGBT switch (insulated-gate bipolar transistor).
  • MOSFET metal-oxide-semiconductor field-effect transistor
  • IGBT switch insulated-gate bipolar transistor
  • the second semiconductor device is designed as a housing-less semiconductor ⁇ diode.
  • a housing-less semiconductor device a so-called “naked” ⁇ semi-conductor device without embedding the housing ( "bar” in English) is formed as a bare chip.
  • the electrically conductive, extensive planar and mechanical connections between the busbars and the semiconductor devices are designed as flat solder joints, flat welded joints, flat adhesive joints or flat sintered joints.
  • a power converter for providing at least one phase current for an electric machine having a power module as described above.
  • the second and the fourth busbar of the power module for forwarding the phase current to the electrical machine are formed and electrically conductively connected to a winding of the electrical machine.
  • a drive arrangement for driving a vehicle, in particular a hybrid or electric vehicle is provided with an electric machine, wherein the drive arrangement comprises a power converter for providing at least one phase current for an electric machine, wherein the power converter is a top described power module comprises.
  • the second and the fourth busbar of the power module for forwarding the phase current to the electrical machine 0
  • processing module where transferable for the rest to the aforementioned power converter or to the aforementioned drive ⁇ arrangement, even as advantageous embodiments of the power converter or the drive assembly to look at.
  • exemplary embodiments of the invention will be with reference to the accompanying drawing, in which he ⁇ explained. Show it:
  • Figure 1 in a schematic circuit diagram a part of a
  • FIG. 2C, 2D in a schematic illustration two surfaces of a second semiconductor component of FIG.
  • Power module of the embodiment shown in Figure 1 In a schematic representation, the power module of the embodiment shown in FIG. 1 is a mechanical structure.
  • FIG. 1 a part of a drive assembly AA of a vehicle, not shown, is shown simplified in a schematic circuit diagram.
  • the drive arrangement AA comprises an electric machine EM for propulsion of the vehicle and a power converter SR for ready operation. provide electrical energy in the form of phase currents Ip for the electric machine EM.
  • the electric machine EM is designed in this embodiment as a synchronous machine and has three windings WK.
  • the three windings WK of the electric machine EM are each electrically connected to the power converter SR via a phase current line PL and receives the phase currents Ip via these three phase power lines PL from the power converter SR.
  • the power converter SR is formed in this embodiment as a B6 bridge circuit and comprises three substantially identically formed, arranged in a parallel circuit half-bridges HB between a positive power supply line SL1 and a negative power supply line SL2.
  • Each of the three half-bridges HB comprises in each case two power modules LM, each of which is connected to a positive-voltage-side current path (in English "high-side") and thus between the positive
  • the two power modules LM each ⁇ Weil half bridge HB are interconnected
  • the power converter SR may comprise other circuit components, such as DC link capacitors, which are required in a manner known to a person skilled in the art for a general function of the power converter, but for a description of the invention are not necessarily relevant and therefore will not be described in detail here.
  • the power modules LM each have a first power connection ASl and a second power connection AS2 for electrical Connection to the positive, the negative power supply line SL1, SL2 and the phase current lines PL on.
  • About the first power connection AS1 are in the positive
  • the power modules LM arranged in the negative current path are electrically connected via the first power connection AS1 to the respective second power connection AS2 of the power modules LM of the respective half bridge HB and the respective phase current line PL arranged in the positive current path. Via the second power connection AS2, the respective second power modules LM are electrically connected to the negative power supply line SL2.
  • the power modules LM of the three half-bridges HB are formed substantially identical to each other. Therefore, for clarity only one of the power modules LM is described in detail in ⁇ way of example nah Pharmaceuticald.
  • the power module LM respectively comprises a normally-conductive n-channel IGBT switch as a first semiconductor device Hl and a freewheeling diode as a second semiconductor device H2 in a parallel circuit.
  • the IGBT switch Hl comprises a collector terminal C, an emitter terminal E and a gate terminal G.
  • the collector terminal C is electrically connected to the first current terminal AS1 via a first electrical connection Vll.
  • the emitter terminal E is electrically connected to the second power connection AS2 via a second electrical connection V12.
  • the gate terminal G is electrically connected via a third electrical connection V13 to a signal terminal AS3, wherein via this signal terminal AS3 in each case a control signal at the Gatean gleich G for driving the IGBT switch Hl sensiblege ⁇ is.
  • the converter SR by alternately turning on and off the six IGBT switch Hl of the three semiconductor bridges HB by means of the control signals from a not shown in Figure electrical energy source via the power supply lines SL1, SL2 DC in a specialist known manner in three phase currents converts IP and feeds these phase currents IP via the three phase power lines PL in the windings WK of the electric machine EM for their operation.
  • the freewheeling diode H2 comprises a cathode terminal K and an anode terminal A.
  • the cathode terminal K is electrically connected via a first electrical connection V21 to the first electrical connection AS1.
  • the anode terminal A is electrically connected to the second power terminal AS2 via a second electrical connection V22.
  • the freewheeling diode H2 is used for discharging parasitic Indukti ⁇ onsströme from the electric machine EM to the power supply lines SL1, SL2, which arise during operation of the electric machine EM in the windings WK.
  • a mechanical structure of the power modules LM in particular the circuit arrangement of the IGBT switch Hl and the freewheeling diode H2 of the respective power modules LM and electrical connections between the IGBT switch Hl and the freewheeling diode H2 and to the respective first and second power connections AS1, AS2 and the control signal terminal AS3, will be described below with reference to Figures 2A, 2B, 2C, 2D and 3 in more detail.
  • FIG. 2B, 2C is made to Figures 2A, referred 2D, each having a top surface, that is a first surface Oll, and Un ⁇ underside, namely, a second surface 012, the IGBT switch Hl and a top side, that is a first surface 021 , and a Bottom, namely a second surface 022, the free ⁇ running diode H2 schematically represent in each plan view.
  • the IGBT switch Hl and the freewheeling diode H2 among other things to reduce the required installation space of the
  • Power converter SR designed as a housing-free "bare” semiconductor devices.
  • the IGBT switch H1 has on the first surface Oll a first electrical surface contact terminal KU, which forms the collector terminal C of the IGBT switch H1 shown in FIG.
  • the IGBT switch H1 On the second surface 012 lying opposite the first surface Oll, the IGBT switch H1, as shown in FIG. 2B, has a second electrical surface contact terminal K12 as the emitter terminal E shown in FIG. 1 and a third electrical surface contact terminal K13 as the one shown in FIG 1 gate terminal G on.
  • the free-wheeling diode H2 has-as can be seen in FIG. 2C-a first electrical surface contact terminal K21 on the first surface 021, which forms the cathode terminal K of the free-wheeling diode H2 shown in FIG.
  • the free-wheeling diode H2 - As shown in Figure 2D it clearly ⁇ - a second surface electrical contact terminal K22 as shown in Figure 1 the anode terminal A.
  • the surface contact terminals KU, K12, K13 or K21, K22 of the IGBT switch Hl and the freewheeling diode H2 are designed extensively flat so that they cover almost the entire surfaces Oll, 012 or 021, 022 of the IGBT switch Hl and the freewheeling diode H2.
  • FIG. 3 shows a mechanical structure of the power module LM together with a first cooling unit KE1 and a second cooling unit KE2 in a schematic Cross-sectional view perpendicular to the surface Oll des
  • IGBT switch Hl of the power module LM shows.
  • the power module LM is arranged between the first and the second cooling units KE1, KE2 and comprises a first, a second, a third and a fourth busbar SSI, SS2, SS3 and SS4 as well as an IGBT switch illustrated in FIGS. 2A and 2B Hl and one shown in Figures 2C and 2D freewheeling diode H2, which are arranged layer by layer overlying.
  • the first electrical connection V11 from the IGBT switch H1 to the first power connection AS1 and the first electrical connection V21 from the freewheeling diode H2 to the first power connection AS1 of the power module LM are realized by means of the first power rail SSI.
  • the first busbar SSI has a first surface 031 and a second surface 032 lying opposite the first surface 031.
  • the IGBT switch H1 is arranged with its first surface Oll facing the first busbar SSI.
  • the first surface contact terminal K21 that is to say the collector terminal C of the IGBT switch H1 is electrically and thermally conductively and mechanically connected to the first busbar SSI via a solder connection LV.
  • the freewheeling diode H2 On the second surface 032 of the first busbar SSI, the freewheeling diode H2, with its first surface 021, faces the first busbar SSI and is arranged opposite the IGBT switch Hl.
  • the first surface ⁇ contact terminal K21 and the cathode terminal K of the freewheeling diode H2 is also electrically and thermally conductively and mechanically connected via a solder joint LV with the first busbar SSI.
  • the first busbar SSI with a first surface 071 of the first cooling unit KE1 is thermally conductively and electrically insulating and mechanically connected via the central area SB12 by means of a dielectric heat conducting paste WP.
  • the end region SB11 of the first busbar forms the first current terminal AS1 of the power module LM, via which the first busbar SSI is electrically connected to the positive power supply line SL1 or one of the phase current line PL and via the first, applied to the positive power supply line SL1 voltage potential ⁇ 1 the respective first surface contact terminal KU, K21 of the IGBT switch Hl and the freewheeling diode H2 is applied.
  • the second busbar SS2 is disposed on the second surface 012 of the IGBT switch H1 and has a first surface 041 and a second surface 042 opposite the first surface 041. Via the first surface 041, the second busbar SS2 is electrically and thermally conductively and mechanically connected to the second surface contact terminal K12 and thus to the emitter terminal E of the IGBT switch H1 by means of a solder connection LV. Via the second surface 042, the second busbar SS2 with the second cooling unit KE2 by means of another dielectric jacketleitpaste WP thermally conductive but electrically insulating and mechanically connected.
  • the third busbar SS3 is likewise arranged on the second surface 012 of the IGBT switch H1 and has a first surface 051 and a second surface 052 facing the first surface 051.
  • the third busbar SS3 is likewise arranged on the second surface 012 of the IGBT switch H1 and has a first surface 051 and a second surface 052 facing the first surface 051.
  • the third busbar SS3 with the second cooling unit KE2 by means of a dielectric michleitpaste thermally conductive but electrically insulating and mechanically connected.
  • An exposed region of the third busbar SS3 not covered by the IGBT switch Hl is bent away from the second cooling unit KE2 and has an exposed end section which forms the signal terminal AS3 of the power module LM to which the control signal for driving the IGBT switch ters Hl is created.
  • the fourth busbar SS4 is arranged on the second surface 022 of the freewheeling diode H2 and has a first surface 061 and a second surface 062 lying opposite the first surface 061.
  • the fourth power rail SS4 over the first surface 061 to the second surface contact connection K22 or the anode terminal A of the free-wheeling diode ⁇ H2 by means of a solder joint LV electrically and thermally conductive and mechanically connected.
  • the second and fourth busbar SS2, SS4 are pushed towards each other moving and each have an end portion SB21, SB41, which are electrically connected to each other via a solder joint LV and thus form a common end region.
  • This common end region forms the second current terminal of the power AS2 ⁇ module LM from over which the second and the fourth current rail SS2, SS4 are electrically connected to a phase of the power lines PL or the negative power source line SL2.
  • the second and the fourth busbar SS2, SS4 may be integrally formed.
  • the first cooling unit KE1 is arranged on the fourth busbar SS4 and is thermally conductively but electrically insulating and mechanically connected to the second surface 062 of the fourth busbar SS4 via a first surface 071 and by means of, for example, a further thermal compound WP.
  • the first cooling unit KE1 is provided with surface-enlarging cooling ribs KR on a second surface 072 lying opposite the first surface 071, which can dissipate the heat absorbed by the power module LM more efficiently into the environment.
  • the second cooling unit KE2 is arranged on the second and the third busbar SS2, SS3 and with the second surface 042 of the second busbar SS2 and the second surface 052 of the third busbar SS3 via a first surface 081 and by means of, for example, another thermal paste WP thermally conductive but electrically insulating and mechanically connected.
  • the second cooling unit KE2 has on a second, the first surface 081 opposite surface 082 devisflä ⁇ chenver sparnde cooling fins KR, which can dissipate the heat absorbed by the power module LM heat more efficiently in the environment.

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Abstract

Leistungsmodul, Stromrichter und Antriebsanordnung mit einem Leistungsmodul Offenbart wird ein Leistungsmodul (LM) für einen Stromrichter (SR), das aufweist: -eine erste Stromschiene (SS1) mit einer ersten Oberfläche (O31) und einer zweiten, der ersten Oberfläche (O31) gegenüber liegenden Oberfläche (O32), -ein erstes Halbleiterbauelement (H1) auf der ersten Oberfläche (O31) der ersten Stromschiene (SS1), das eine erste Oberfläche (O11) mit einem ersten elektrischen Oberflächenkontaktanschluss (K11) aufweist, und über den ersten Oberflächenkontaktanschluss (K11) mit der ersten Oberfläche (O31) der ersten Stromschiene (SS1) elektrisch leitend, flächig und mechanisch verbunden ist, und -ein zweites Halbleiterbauelement (H2) auf der zweiten Oberfläche (O32) der ersten Stromschiene (SS1), das eine erste Oberfläche (O21) mit einem ersten elektrischen Oberflächenkontaktanschluss (K21) aufweist, und über den ersten Oberflächenkontaktanschluss (K21) des zweiten Halbleiterbauelements (H2) mit der zweiten Oberfläche (O32) der ersten Stromschiene (SS1) elektrisch leitend, flächig und mechanisch verbunden ist.

Description

Beschreibung
Leistungsmodul, Stromrichter und Antriebsanordnung mit einem Leistungsmodul
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leistungsmodul für einen Stromrichter sowie einen Stromrichter mit einem genannten Leistungsmodul. Ferner betrifft die Erfindung eine Antriebs¬ anordnung zum Antreiben eines Fahrzeugs mit einem genannten Leistungsmodul.
Zum Betreiben einer elektrischen Maschine eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs wird ein Stromrichter verwendet, der Pha¬ senströme für die elektrische Maschine zu deren Betrieb be- reitstellt. Der Stromrichter umfasst eine Vielzahl von elektro¬ nischen oder elektrischen Komponenten, wie zum Beispiel Halbleiterbauelementen und elektrischen Verbindungen zwischen den Halbleiterbauelementen. Diese Komponenten erfordern einen entsprechenden Bauraum in dem Stromrichter, der ausreichend groß dimensioniert werden muss, um diese Komponenten aufzunehmen. Ein größerer Stromrichter beansprucht wiederum einen größeren Bauraum im Fahrzeug, der dann nicht mehr für andere Fahrzeugteile zur Verfügung steht. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Möglichkeit bereitzustellen, den Bauraum eines Stromrichters zu reduzieren .
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen An- sprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche .
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Leistungsmodul bereitgestellt, das eine erste Stromschiene und ein erstes Halbleiterbauelement sowie ein zweites Halbleiterbauelement aufweist. Dabei ist das erste Halbleiterbauelement flächig ausgebildet und umfasst eine erste Oberfläche mit einem ersten elektrischen Oberflächenkontaktanschluss zur Herstellung einer flächigen elektrischen Verbindung zu einem ersten Spannungspotential. Analog ist das zweite Halbleiterbauelement flächig ausgebildet und umfasst seinerseits eine erste Oberfläche mit einem ersten elektrischen Oberflächenkontaktanschluss zur Herstellung einer flächigen elektrischen Verbindung zu dem ersten Spannungspotential. Dabei sind die elektrischen Ober- flächenkontaktanschlüsse sowohl des ersten als auch des zweiten Halbleiterbauelements jeweils als ein flächig ausgedehnt ausgeführter elektrischer Kontakt ausgebildet. Die erste Strom- schiene (auf Englisch „Busbar") ist aus einem elektrisch und vorzugsweise thermisch leitenden Material ausgebildet und dient zum Weiterleiten des ersten Spannungspotentials zu dem ersten und dem zweiten Halbleiterbauelement. Dabei umfasst die erste Stromschiene eine erste Oberfläche und eine zweite, der ersten Oberfläche gegenüber liegende Oberfläche, wobei die erste und die zweite Oberfläche jeweils als eine ausgedehnte Fläche ausge¬ bildet sind. Auf der ersten Oberfläche der ersten Stromschiene ist das erste Halbleiterbauelement angeordnet und über den ersten elektrischen Oberflächenkontaktanschluss mit der ersten Ober- fläche der ersten Stromschiene elektrisch leitend, ausgedehnt flächig und mechanisch verbunden.
Analog ist das zweite Halbleiterbauelement auf der zweiten Oberfläche der ersten Stromschiene und vorzugsweise dem ersten Halbleiterbauelement gegenüber liegend angeordnet. Über den ersten elektrischen Oberflächenkontaktanschluss ist das zweite Halbleiterbauelement mit der ersten Stromschiene elektrisch leitend, ausgedehnt flächig und mechanisch verbunden . Dabei sind diese elektrisch leitenden flächigen Verbindungen zwischen der Stromschiene und den beiden Halbleiterbauelementen vorzugsweise auch wärmeleitend. Hierbei ist mit einer „ausgedehnt flächigen elektrischen Verbindung" mit einer elektrischen Verbindung gemeint, welche insbesondere bonddrahtfrei und somit nicht punktuell, sondern über eine ausgedehnte Kontaktfläche flächig ausgebildet ist.
Durch Ausführung der Halbleiterbauelemente und der elektrischen Verbindungen zwischen den Halbleiterbauelementen eines Strom- richters in einem Leistungsmodul ist eine Möglichkeit gegeben, den zum Anordnen dieser Komponenten in dem Stromrichter benötigten Bauraum effizient zu reduzieren. Dabei wurde erkannt, dass der Bauraum eines herkömmlichen Stromrichters unter anderem durch elektrische Verbindungen zwischen den Halbleiterbauele¬ menten beansprucht wird, die üblicherweise als Bondverbindungen mit zwischen den Halbleiterbauelementen verdrahteten Bonddrähten ausgeführt sind. Diese Bondverbindung erfordert in der Regel einen Bondrahmen als mechanischer Träger der Leitungsstrukturen der Bondverbindung, der einen entsprechenden Bauraum in dem Stromrichter beansprucht. Da in dem Stromrichter Komponenten wie Halbleiterbauelemente verwendet werden, die ohne eigene elek¬ trisch isolierende Gehäuse ausgebildet sind, ist es zudem er¬ forderlich, dass die Bonddrähte der Bondverbindungen einen gewissen Abstand zu denjenigen Komponenten aufweisen müssen, mit denen die Bonddrähte nicht elektrisch kontaktiert werden dürfen. Dies beansprucht ebenfalls einen entsprechend größeren Bauraum in dem Stromrichter.
Gemäß der hier beschriebenen Herangehensweise sind keine Bond¬ verbindungen vorgesehen, sondern es wird eine ausgedehnt flächige Oberflächenverbindung mit dünnen ausgedehnt flächig ausgeführten Stromschienen verwendet. Diese Verbindung ist eine elektromechanische direkte Verbindung, die keinen zusätzlichen Bauraum erfordert.
Zur weiteren Reduzierung des Bauraumes für einen Schaltungsträger des Stromrichters, der zum Tragen und Halten von den Halbleiterbauelementen und elektrischen Verbindungen erforderlich ist, sind die Halbleiterbauelemente direkt auf der Stromschiene angeordnet und von der Stromschiene getragen. Dabei sind die Halbleiterbauelementen auf zwei gegenüber liegende Oberflächen der Stromschiene verteilt und gegenüber liegend angeordnet, sodass elektrische Verbindungswege zwischen den Halbleiterbauelementen verkürzt sind. Dadurch ist der Bauraum in dem Leistungsmodul zusätzlich reduziert . Auf diese Weise wird ein Leistungsmodul für einen Stromrichter geschaffen, das in Summe einen geringeren Bauraum beansprucht als die Halbleiterbau- „
elemente und die elektrischen Verbindungen zwischen den Halbleiterbauelementen eines herkömmlichen Stromrichters. Folglich kann ein Stromrichter bereitgestellt werden, der einen kleinen Bauraum im Fahrzeug beansprucht.
Durch den Verzicht auf Bondverbindungen, die anfällig für Temperaturschwankungen in dem Stromrichter oder für Erschütterungen bei dem Stromrichter sind und somit eine Schwachstelle über Lebensdauerzuverlässigkeit des Stromrichters bilden, und durch Verwenden der Stromschiene, sind stabilere und zuver¬ lässige elektrische Verbindungen zwischen den Halbleiterbau¬ elementen verwirklicht. Zudem weisen die kurzen und flächigen elektrischen Verbindungswege zwischen den Halbleiterbauele¬ menten eine sehr niedrige parasitäre Eigeninduktivität und einen sehr kleinen Eigenwinderstand auf, was sich positiv auf Ver¬ lustleitung bei dem Leistungsmodul und somit bei dem Stromrichter auswirkt. Dadurch sind die elektrischen und thermischen Eigenschaften des Stromrichters verbessert.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Leistungsmodul ferner eine zweite Stromschiene zum Weiterleiten eines zweiten Spannungspotentials, die aus einem elektrisch und vorzugsweise thermisch leitenden Material ausgebildet ist und eine erste Oberfläche aufweist. Das erste Halbleiterbauelement umfasst ferner eine zweite, der ersten Oberfläche gegenüber liegende Oberfläche mit einem zweiten elektrischen Oberflächenkon- taktanschluss zur Herstellung einer flächigen elektrischen Verbindung zu dem zweiten Spannungspotential. Dabei ist das erste Halbleiterbauelement über den zweiten elektrischen Oberflä- chenkontaktanschluss mit der ersten Oberfläche der zweiten Stromschiene elektrisch leitend, ausgedehnt flächig und me¬ chanisch verbunden.
Dadurch, dass die erste und die zweite Stromschiene auf zwei zueinander gegenüber liegenden Oberflächen des ersten Halbleiterbauelements angeordnet sind, ist eine schichtweise über¬ lagernde Anordnung der ersten und der zweiten Stromschiene mit dem dazwischen liegenden ersten Halbleiterbauelement reali- siert. Da zudem die beiden Stromschienen jeweils als eine Hinleitung für einen Stromfluss zu dem ersten Halbleiterbauelement beziehungsweise als eine Rückleitung für einen Stromfluss von dem ersten Halbleiterbauelement dienen, weist das Leistungsmodul insgesamt eine niedrige parasitäre Kopplungsinduktivität in den beiden Stromschienen auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist zumindest eine der ersten und der zweiten Stromschiene einen ersten Bereich auf, über den die zumindest eine Stromschiene mit einer elek¬ trischen Einheit, wie zum Beispiel einer elektrischen Leitung, elektrisch leitend, flächig und mechanisch verbindbar ist.
Über diesen ersten Bereich der Stromschiene ist eine direkte flächige und somit niederinduktive elektrische Verbindung von dem Leistungsmodul zu einer externen elektrischen Einheit ermöglicht .
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die erste Stromschiene einen zweiten Bereich auf, über den die erste
Stromschiene mit einer Kühleinheit thermisch leitend, und vor¬ zugsweise auch elektrisch isolierend, ausgedehnt flächig und mechanisch verbindbar ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht, dass die Wärme, die durch Ver¬ lustleistungen in den Halbleiterbauelementen entsteht, über die erste Stromschiene an die Kühleinheit abgeführt und von dort der Umgebung abgegeben wird. Flächige Ausführung der Stromschiene und ausgedehnt flächige thermische Verbindungen zwischen der Stromschiene und den Halbleiterbauelementen beziehungsweise zwischen der Stromschiene und der Kühleinheit bewirken eine effiziente Kühlung der Halbleiterbauelemente und somit des Leistungsmoduls . Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst das
Leistungsmodul eine dritte Stromschiene aus einem elektrisch und vorzugsweise thermisch leitenden Material mit einer ersten Oberfläche zum Weiterleiten eines dritten Spannungspotentials. r
Dabei weist das erste Halbleiterbauelement auf der zweiten Oberfläche einen dritten elektrischen Oberflächenkontaktan- schluss zur Herstellung einer ausgedehnt flächigen elektrischen Verbindung mit dem dritten Spannungspotential auf. Über diesen dritten elektrischen Oberflächenkontaktanschluss ist das erste Halbleiterbauelement mit der ersten Oberfläche der dritten Stromschiene elektrisch und vorzugsweise thermisch leitend, ausgedehnt flächig und mechanisch verbunden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Leistungsmodul eine vierte Stromschiene aus einem elektrisch und vorzugsweise auch thermisch leitenden Material mit einer ersten Oberfläche zum Weiterleiten des zweiten Spannungspotentials auf. Das zweite Halbleiterbauelement umfasst eine zweite, der ersten Oberfläche gegenüber liegende Oberfläche mit einem zweiten elektrischen Oberflächenkontaktanschluss zur Herstellung einer flächigen elektrischen Verbindung zu dem zweiten Spannungspotential. Dabei ist das zweite Halbleiterbauelement über den zweiten elektrischen Oberflächenkontaktanschluss mit der ersten Oberfläche der vierten Stromschiene elektrisch und vorzugsweise auch thermisch leitend, ausgedehnt flächig und mechanisch verbunden .
Die beiden zuletzt genannten Ausgestaltungen bieten den Vorteil, dass das Leistungsmodul dank der überlagerten und flächigen
Anordnung der vier Stromschienen insgesamt eine noch geringere parasitäre Verbindungsinduktivität aufweist, als wenn die Stromschienen nicht übereinander sondern nebeneinander angeordnet wären.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die zweite und die vierte Stromschiene miteinander einstückig ausgebildet. Dabei weist diese einstückig ausgebildete Stromschiene in Richtung entlang und insbesondere parallel zu den Oberflächen der Stromschiene betrachtet einen U- oder Y-förmigen Querschnitt auf. Stromschienen können in den Bereichen, die Stromanschlüsse zu externen Schaltungseinheiten bilden, stanztechnisch so geformt sein, dass alle dieser Bereiche auf einer Ebene befinden, was vorteilhaft für eventuelle weitere Fertigungsprozesse ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das erste Halbleiterbauelement als ein gehäuseloser Halbleiterschalter, wie zum Beispiel ein MOSFET-Schalter Metall-Oxid-Halbleiter- Feldeffekt-Transistor) oder ein IGBT-Schalter (Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode), ausgebildet. Vorzugsweise ist das zweite Halbleiterbauelement als eine gehäuselose Halb¬ leiterdiode ausgebildet. Hierbei wird ferner als ein „gehäuse- loses" Halbleiterbauelement ein so genanntes „nacktes" Halb¬ leiterbauelement ohne einbettendes Gehäuse bezeichnet, das als ein Nackt-Chip (auf Englisch „Bar Die") ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die elek- trisch leitenden, ausgedehnt flächigen und mechanischen Verbindungen zwischen den Stromschienen und den Halbleiterbauelementen als flächige Lötverbindungen, flächige Schweißverbindungen, flächige Klebeverbindungen oder flächige Sinterverbindungen ausgeführt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Stromrichter zur Bereitstellung von zumindest einem Phasenstrom für eine elektrische Maschine bereitgestellt, der ein oben beschriebenes Leistungsmodul aufweist. Dabei sind die zweite und die vierte Stromschiene des Leistungsmoduls zum Weiterleiten des Phasenstroms an die elektrische Maschine ausgebildet und mit einer Wicklung der elektrischen Maschine elektrisch leitend verbunden . Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Antriebsanordnung zum Antreiben eines Fahrzeugs, insbesondere eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs , mit einer elektrischen Maschine bereitgestellt, wobei die Antriebsanordnung einen Stromrichter zur Bereitstellung von zumindest einem Phasenstrom für eine elektrische Maschine aufweist, wobei der Stromrichter ein oben beschriebenes Leistungsmodul umfasst. Dabei sind die zweite und die vierte Stromschiene des Leistungsmoduls zum Weiterleiten des Phasenstroms an die elektrische Maschine 0
ausgebildet und mit einer Wicklung der elektrischen Maschine elektrisch leitend verbunden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des oben dargestellten Leis- tungsmoduls sind, soweit im Übrigen auf den oben genannten Stromrichter beziehungsweise auf die oben genannte Antriebs¬ anordnung übertragbar, auch als vorteilhafte Ausgestaltungen des Stromrichters beziehungsweise der Antriebsanordnung anzusehen. Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung bezugnehmend auf die beiliegende Zeichnung näher er¬ läutert. Es zeigen:
Figur 1 in einem schematischen Schaltplan einen Teil einer
Antriebsanordnung eines Fahrzeugs mit einem
Stromrichter mit Leistungsmodulen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Figur 2A, 2B in einer schematischen Darstellung zwei Ober- flächen eines ersten Halbleiterbauelements eines
Leistungsmoduls der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform;
Figur 2C, 2D in einer schematischen Darstellung zwei Ober- flächen eines zweiten Halbleiterbauelements des
Leistungsmoduls der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform; m einer schematischen Darstellung das Leis tungsmodul der in Figur 1 dargestellten Aus führungsform in einem mechanischen Aufbau.
Zunächst wird auf Figur 1 verwiesen, in der ein Teil einer Antriebsanordnung AA eines nicht dargestellten Fahrzeugs in einem schematischen Schaltplan vereinfacht dargestellt ist. Die Antriebsanordnung AA umfasst eine elektrische Maschine EM zum Vortrieb des Fahrzeugs und einen Stromrichter SR zum Bereit- stellen elektrischer Energie in Form von Phasenströmen Ip für die elektrische Maschine EM.
Die elektrische Maschine EM ist in dieser Ausführungsform als eine Synchronmaschine ausgebildet und weist drei Wicklungen WK auf. Die drei Wicklungen WK der elektrischen Maschine EM sind jeweils über eine Phasenstromleitung PL mit dem Stromrichter SR elektrisch verbunden und erhält über diese drei Phasenstromleitungen PL von dem Stromrichter SR die Phasenströme Ip.
Der Stromrichter SR ist in dieser Ausführungsform als eine B6-Brückenschaltung ausgebildet und umfasst drei weitgehend identisch ausgebildeten, zueinander in einer Parallelschaltung angeordneten Halbbrücken HB zwischen einer positiven Strom- Versorgungsleitung SL1 und einer negativen Stromversorgungsleitung SL2.
Jede der drei Halbbrücken HB umfasst jeweils zwei Leistungsmodule LM, die jeweils auf einen positivspannungsseitigen Strompfad (auf Englisch „high-side") und somit zwischen der positiven
Stromversorgungsleitung SL1 und einer der Phasenstromleitung PL beziehungsweise auf einen negativspannungsseitigen Strompfad (auf Englisch „low-side") und somit zwischen einer der Pha¬ senstromleitung PL und der negativen Stromversorgungsleitung SL2 verteilt angeordnet sind. Die beiden Leistungsmodule LM je¬ weiliger Halbbrücke HB sind miteinander über einen Mittenan- schluss MA und mit einer der drei Phasenstromleitungen PL elektrisch verbunden. Der Stromrichter SR kann weitere Schaltungskomponenten, wie zum Beispiel Zwischenkreiskondensator, aufweisen, welche in einer einem Fachmann bekannten Weise zu einer allgemeinen Funktion des Stromrichters erforderlich sind, aber für eine Beschreibung der Erfindung nicht unbedingt relevant sind und daher hier nicht näher beschrieben werden.
Die Leistungsmodule LM weisen jeweils einen ersten Stromanschluss ASl und einen zweiten Stromanschluss AS2 zur elektrischen Verbindung zu der positiven, der negativen Stromversorgungsleitung SL1, SL2 beziehungsweise den Phasenstromleitungen PL auf . Über den ersten Stromanschluss AS1 sind die im positiven
Strompfad angeordneten Leistungsmodule LM mit der positiven Stromversorgungsleitung SL1 elektrisch verbunden. Über den zweiten Stromanschluss AS2 sind diese Leistungsmodule LM jeweils mit einer der Phasenstromleitungen PL elektrisch verbunden.
Die im negativen Strompfad angeordneten Leistungsmodule LM sind über den ersten Stromanschluss AS1 mit dem jeweiligen zweiten Stromanschluss AS2 der im positiven Strompfad angeordneten Leistungsmodule LM der jeweiligen Halbrücke HB und der jeweiligen Phasenstromleitung PL elektrisch verbunden. Über den zweiten Stromanschluss AS2 sind die jeweiligen zweiten Leistungsmodule LM mit der negativen Stromversorgungsleitung SL2 elektrisch verbunden . Die Leistungsmodule LM der drei Halbbrücken HB sind zueinander weitgehend identisch ausgebildet. Zur besseren Verständlichkeit wird daher nahfolgend nur eins der Leistungsmodule LM bei¬ spielhaft näher beschrieben. Das Leistungsmodul LM umfasst jeweils einen normal leitenden n-Kanal-IGBT-Schalter als ein erstes Halbleiterbauelement Hl und eine Freilaufdiode als ein zweites Halbleiterbauelement H2 in einer Parallelschaltung. Der IGBT-Schalter Hl umfasst einen Kollektoranschluss C, einen Emitteranschluss E und einen Gateanschluss G. Dabei ist der Kollektoranschluss C über eine erste elektrische Verbindung Vll mit dem ersten Stromanschluss AS1 elektrisch verbunden. Der Emitteranschluss E ist über eine zweite elektrische Verbindung V12 mit dem zweiten Stromanschluss AS2 elektrisch verbunden. Der Gateanschluss G ist über eine dritte elektrische Verbindung V13 mit einem Signalanschluss AS3 elektrisch verbunden, wobei über diesen Signalanschluss AS3 jeweils ein Steuersignal an dem Gateanschluss G zu Ansteuern des IGBT-Schalters Hl bereitge¬ stellt wird.
Aus Figur 1 ist ersichtlich, dass der Stromrichter SR durch abwechselndes Ein- und Ausschalten der sechs IGBT-Schalter Hl der drei Halbleiterbrücken HB mittels der Steuersignale einen von einer in Figur nicht dargestellten elektrischen Energiequelle über die Stromversorgungsleitungen SL1, SL2 bereitgestellten Gleichstrom in einer dem Fachmann bekannten Weise in drei Phasenströmen IP umwandelt und diese Phasenströme IP über die drei Phasenstromleitungen PL in die Wicklungen WK der elektrischen Maschine EM zum deren Betrieb einspeist.
Die Freilaufdiode H2 umfasst einen Kathodenanschluss K und einen Anodenanschluss A. Dabei ist der Kathodenanschluss K über eine erste elektrische Verbindung V21 mit dem ersten Stromanschluss AS1 elektrisch verbunden. Der Anodenanschluss A ist über eine zweite elektrische Verbindung V22 mit dem zweiten Stromanschluss AS2 elektrisch verbunden.
Die Freilaufdiode H2 dient zum Abführen parasitärer Indukti¬ onsströme aus der elektrischen Maschine EM an die Stromversorgungsleitungen SL1, SL2, die während des Betriebs der elektrischen Maschine EM in den Wicklungen WK entstehen.
Ein mechanischer Aufbau der Leistungsmodule LM, insbesondere die schaltungstechnische Anordnung des IGBT-Schalters Hl und der Freilaufdiode H2 der jeweiligen Leistungsmodule LM sowie elektrische Verbindungen zwischen dem IGBT-Schalter Hl und der Freilaufdiode H2 und zu dem jeweiligen ersten und dem zweiten Stromanschluss AS1, AS2 sowie dem Steuersignalanschluss AS3, wird nachfolgend anhand von Figuren 2A, 2B, 2C, 2D und 3 näher beschrieben . Zunächst wird auf Figuren 2A, 2B, 2C, 2D verwiesen, die jeweils eine Oberseite, also eine erste Oberfläche Oll, und eine Un¬ terseite, nämlich eine zweite Oberfläche 012, des IGBT-Schalters Hl und eine Oberseite, also eine erste Oberfläche 021, und eine Unterseite, nämlich eine zweite Oberfläche 022, der Frei¬ laufdiode H2 in jeweiliger Draufsicht schematisch darstellen.
Dabei sind der IGBT-Schalter Hl und die Freilaufdiode H2 unter anderem zur Reduzierung des erforderlichen Bauraumes des
Stromrichters SR als gehäuselose „nackte" Halbleiterbauelemente ausgeführt .
Der IGBT-Schalter Hl weist - wie in Figur 2A ersichtlich - auf der ersten Oberfläche Oll einen ersten elektrischen Oberflä- chenkontaktanschluss KU auf, der den in Figur 1 dargestellten Kollektoranschluss C des IGBT-Schalters Hl ausbildet. Auf der zweiten, der ersten Oberfläche Oll gegenüber liegenden Oberfläche 012 weist der IGBT-Schalter Hl - wie in Figur 2B er- sichtlich - einen zweiten elektrischen Oberflächenkontaktanschluss K12 als den in Figur 1 dargestellten Emitteranschluss E und einen dritten elektrischen Oberflächenkontaktanschluss K13 als den in Figur 1 dargestellten Gateanschluss G auf. Die Freilaufdiode H2 weist - wie in Figur 2C ersichtlich - auf der ersten Oberfläche 021 einen ersten elektrischen Oberflä- chenkontaktanschluss K21 auf, der den in Figur 1 dargestellten Kathodenanschluss K der Freilaufdiode H2 ausbildet. Auf der zweiten, der ersten Oberfläche 021 gegenüber liegenden Ober- fläche 022 weist die Freilaufdiode H2 - wie in Figur 2D er¬ sichtlich - einen zweiten elektrischen Oberflächenkontaktanschluss K22 als den in Figur 1 dargestellten Anodenanschluss A auf . Die Oberflächenkontaktanschlüsse KU, K12, K13 beziehungsweise K21, K22 des IGBT-Schalters Hl und der Freilaufdiode H2 sind ausgedehnt flächig ausgeführt, sodass diese die nahezu gesamten Oberflächen Oll, 012 beziehungsweise 021, 022 des IGBT-Schalters Hl und der Freilaufdiode H2 abdecken.
Nachfolgend wird auf Figur 3 verwiesen, die einen mechanischen Aufbau des Leistungsmoduls LM samt einer ersten Kühleinheit KEl und einer zweiten Kühleinheit KE2 in einer schematischen Querschnittdarstellung senkrecht zur Oberfläche Oll des
IGBT-Schalters Hl des Leistungsmoduls LM zeigt.
Gemäß Figur 3 ist das Leistungsmodul LM zwischen der ersten und der zweiten Kühleinheit KE1, KE2 angeordnet und umfasst eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Stromschiene SSI, SS2, SS3 und SS4 sowie einen in Figuren 2A und 2B dargestellten IGBT-Schalter Hl und eine in Figuren 2C und 2D dargestellte Freilaufdiode H2, welche zueinander schichtweise überlagernd angeordnet sind.
Dabei sind die erste elektrische Verbindung Vll von dem IGBT- Schalter Hl zu dem ersten Stromanschluss AS1 und die erste elektrische Verbindung V21 von der Freilaufdiode H2 zu dem ersten Stromanschluss AS1 des Leistungsmoduls LM mittels der ersten Stromschiene SSI realisiert. Die erste Stromschiene SSI weist dabei eine erste Oberfläche 031 und eine zweite, der ersten Oberfläche 031 gegenüber liegende Oberfläche 032 auf. Auf der ersten Oberfläche 031 der ersten Stromschiene SSI ist der IGBT-Schalter Hl mit dessen ersten Oberfläche Oll der ersten Stromschiene SSI zugewandt angeordnet. Dabei ist der erste Oberflächenkontaktanschluss K21 also der Kollektoranschluss C des IGBT-Schalters Hl über eine Lötverbindung LV mit der ersten Stromschiene SSI elektrisch und thermisch leitend und mechanisch verbunden. Auf der zweiten Oberfläche 032 der ersten Stromschiene SSI ist die Freilaufdiode H2 mit deren ersten Oberfläche 021 der ersten Stromschiene SSI zugewandt und dem IGBT-Schalter Hl gegenüber liegend angeordnet. Dabei ist der erste Oberflächen¬ kontaktanschluss K21 beziehungsweise der Kathodenanschluss K der Freilaufdiode H2 ebenfalls über eine Lötverbindung LV mit der ersten Stromschiene SSI elektrisch und thermisch leitend und mechanisch verbunden.
Ein freiliegender Teil der ersten Stromschiene SSI ist in Richtung zu der ersten Kühleinheit KE1 hin abgeboben und weist in Blickrichtung des Betrachters dieser Figur betrachtet, einen U-förmigen Querschnitt auf und umfasst einen freiliegenden Endbereich SB11 und einen vergleichsweise näher zu der ersten Kühleinheit KE1 befindlichen Mittelbereich SB12. Über den Mittelbereich SB12 ist die erste Stromschiene SSI mit einer ersten Oberfläche 071 der ersten Kühleinheit KE1 mittels einer dielektrischen Wärmeleitpaste WP thermisch leitend und elek- trisch isolierend und mechanisch verbunden. Der Endbereich SB11 der ersten Stromschiene bildet den ersten Stromanschluss AS1 des Leistungsmoduls LM aus, über den die erste Stromschiene SSI mit der positiven Stromversorgungsleitung SL1 beziehungsweise einer der Phasenstromleitung PL elektrisch verbunden wird und über den ein erstes, an der positiven Stromversorgungsleitung SL1 anliegendes Spannungspotential Φ1 an dem jeweiligen ersten Ober- flächenkontaktanschluss KU, K21 des IGBT-Schalters Hl und der Freilaufdiode H2 angelegt wird.
Die zweite Stromschiene SS2 ist auf der zweiten Oberfläche 012 des IGBT-Schalters Hl angeordnet und weist eine erste Oberfläche 041 und eine zweite, der ersten Oberfläche 041 gegenüber liegende Oberfläche 042 auf. Über die erste Oberfläche 041 ist die zweite Stromschiene SS2 mit dem zweiten Oberflächenkontaktanschluss K12 und somit mit dem Emitteranschluss E des IGBT-Schalters Hl mittels einer Lötverbindung LV elektrisch und thermisch leitend und mechanisch verbunden. Über die zweite Oberfläche 042 ist die zweite Stromschiene SS2 mit der zweiten Kühleinheit KE2 mittels einer weiteren dielektrischen Wärmeleitpaste WP thermisch leitend aber elektrisch isolierend und mechanisch verbunden.
Die dritte Stromschiene SS3 ist ebenfalls auf der zweiten Oberfläche 012 des IGBT-Schalters Hl angeordnet und weist eine erste Oberfläche 051 und eine zweite, der ersten Oberfläche 051 gegenüber liegende Oberfläche 052 auf. Dabei ist die dritte
Stromschiene SS3 über die erste Oberfläche 051 mit dem dritten Oberflächenkontaktanschluss K13 beziehungsweise dem Gatean- schluss G des IGBT-Schalters Hl mittels einer Lötverbindung LV elektrisch und thermisch leitend und mechanisch verbunden. Über die zweite Oberfläche 052 ist die dritte Stromschiene SS3 mit der zweiten Kühleinheit KE2 mittels einer dielektrischen Wärmeleitpaste thermisch leitend aber elektrisch isolierend und mechanisch verbunden. Ein freiliegender, nicht mit dem IGBT-Schalter Hl abgedeckter Bereich der dritten Stromschiene SS3 ist von der zweiten Kühleinheit KE2 weggehend gebogen und weist einen freiliegenden Endabschnitt, der den Signalanschluss AS3 des Leistungsmoduls LM ausbildet, an dem das Steuersignal zum Ansteuern des IGBT-Schal- ters Hl angelegt wird.
Die vierte Stromschiene SS4 ist auf der zweiten Oberfläche 022 der Freilaufdiode H2 angeordnet und weist eine erste Oberfläche 061 und eine zweite, der ersten Oberfläche 061 gegenüber liegende Oberfläche 062 auf. Dabei ist die vierte Stromschiene SS4 über die erste Oberfläche 061 mit dem zweiten Oberflächenkontakt- anschluss K22 beziehungsweise dem Anodenanschluss A der Frei¬ laufdiode H2 mittels einer Lötverbindung LV elektrisch und thermisch leitend und mechanisch verbunden.
Freiliegende und nicht von dem IGBT-Schalter Hl oder der Freilaufdiode H2 abgedeckte Bereiche der zweiten und der vierten Stromschiene SS2, SS4 sind sich aufeinander zubewegend abgeboben und weisen j eweils einen Endabschnitt SB21 , SB41, die miteinander über eine Lötverbindung LV elektrisch verbunden sind und somit einen gemeinsamen Endbereich ausbilden. Dieser gemeinsame Endbereich bildet den zweiten Stromanschluss AS2 des Leistungs¬ moduls LM aus, über den die zweite und die vierte Stromschiene SS2, SS4 mit einer der Phasenstromleitungen PL beziehungsweise der negativen Stromversorgungsleitung SL2 elektrisch verbunden werden. Alternativ können die zweite und die vierte Stromschiene SS2, SS4 einstückig ausgebildet sein. Die erste Kühleinheit KE1 ist auf der vierten Stromschiene SS4 angeordnet und mit der zweiten Oberfläche 062 der vierten Stromschiene SS4 über eine erste Oberfläche 071 und mittels zum Beispiel einer weiteren Wärmeleitpaste WP thermisch leitend aber elektrisch isolierend und mechanisch verbunden. Die erste Kühl- einheit KE1 ist auf einer zweiten, der ersten Oberfläche 071 gegenüber liegenden Oberfläche 072 mit oberflächenvergrößernden Kühlrippen KR versehen, welche die von dem Leistungsmodul LM aufgenommene Wärme effizienter in die Umgebung abführen können. Die zweite Kühleinheit KE2 ist auf der zweiten und der dritten Stromschiene SS2, SS3 angeordnet und mit der zweiten Oberfläche 042 der zweiten Stromschiene SS2 und der zweiten Oberfläche 052 der dritten Stromschiene SS3 über eine erste Oberfläche 081 und mittels zum Beispiel einer weiteren Wärmeleitpaste WP thermisch leitend aber elektrisch isolierend und mechanisch verbunden. Die zweite Kühleinheit KE2 weist auf einer zweiten, der ersten Oberfläche 081 gegenüber liegenden Oberfläche 082 oberflä¬ chenvergrößernde Kühlrippen KR auf, welche die von dem Leis- tungsmodul LM aufgenommene Wärme effizienter in die Umgebung abführen können.

Claims

Leistungsmodul (LM) für einen Stromrichter (SR) , das folgende
Merkmale aufweist:
eine erste Stromschiene (SSI) mit einer ersten Ober¬ fläche (031) und einer zweiten, der ersten Oberfläche (031) gegenüber liegenden Oberfläche (032),
ein erstes Halbleiterbauelement (Hl) auf der ersten Oberfläche (031) der ersten Stromschiene (SSI), das eine erste Oberfläche (011) mit einem ersten elektrischen Oberflächenkontaktanschluss (KU) aufweist, und über den ersten Oberflächenkontaktanschluss (KU) mit der ersten Oberfläche (031) der ersten Stromschiene (SSI) elektrisch leitend, flächig und mechanisch verbunden ist, und
ein zweites Halbleiterbauelement (H2) auf der zweiten Oberfläche (032) der ersten Stromschiene (SSI), das eine erste Oberfläche (021) mit einem ersten elektrischen Oberflächenkontaktanschluss (K21) aufweist, und über den ersten Oberflächenkontaktanschluss (K21) des zweiten Halbleiterbauelements (H2) mit der zweiten Oberfläche (032) der ersten Stromschiene (SSI) elektrisch leitend, flächig und mechanisch verbunden ist .
Leistungsmodul (LM) nach Anspruch 1, das ferner folgende Merkmale aufweist:
eine zweite Stromschiene (SS2) mit einer ersten
Oberfläche (041),
das erste Halbleiterbauelement (Hl) eine zweite, der ersten Oberfläche (011) gegenüber liegende Oberfläche (012) mit einem zweiten elektrischen Oberflächenkontaktanschluss (K12) aufweist, und über den zweiten Oberflächenkontaktanschluss (K12) mit der ersten Oberfläche (041) der zweiten Stromschiene (SS2) elektrisch leitend, flächig und mechanisch verbunden ist . Leistungsmodul (LM) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem zumindest eine im Falle des Anspruchs 1 der ersten (SSI) und im Falle des Anspruchs 2 der zweiten (SS2) Stromschiene einen ersten Bereich (SB11, SB21) aufweist, über den die zumindest eine Stromschiene (SSI, SS2) mit einer elektrischen Einheit (SLl, PL) elektrisch leitend, flächig und mechanisch verbindbar ist .
Leistungsmodul (LM) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die erste Stromschiene (SSI) einen zweiten Bereich (SB12) aufweist, über den die erste Stromschiene (SSI, SS2) mit einer Kühleinheit (KE1) thermisch leitend, elektrisch isolierend, flächig und mechanisch verbindbar ist.
Leistungsmodul (LM) nach einem der vorangehenden Ansprüche, das ferner folgende Merkmale aufweist:
- eine dritte Stromschiene (SS3) mit einer ersten Ober¬ fläche (051),
- das erste Halbleiterbauelement (Hl) auf der zweiten Oberfläche (012) einen dritten elektrischen Oberflä- chenkontaktanschluss (K13) aufweist, und über den dritten elektrischen Oberflächenkontaktanschluss (K13) mit der ersten Oberfläche (051) der dritten Stromschiene (SS3) elektrisch leitend, flächig und mechanisch verbunden ist .
Leistungsmodul (LM) nach einem der vorangehenden Ansprüche, das ferner folgende Merkmale aufweist:
eine vierte Stromschiene (SS4) mit einer ersten
Oberfläche (061),
das zweite Halbleiterbauelement (H2) eine zweite, der ersten Oberfläche (021) gegenüber liegende Oberfläche (022) mit einem zweiten elektrischen Oberflächenkontaktanschluss (K22) aufweist, und über den zweiten elektrischen Oberflächenkontaktanschluss (K22) mit der ersten Oberfläche (061) der vierten Stromschiene (SS4) elektrisch leitend, flächig und mechanisch verbunden ist .
7. Leistungsmodul (LM) nach Anspruch 6, bei dem die zweite Stromschiene (SS2) und die vierte Stromschiene (SS4) einstückig ausgebildet sind.
8. Leistungsmodul (LM) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem
- das erste Halbleiterbauelement (Hl) als ein gehäuseloser Halbleiterschalter ausgebildet ist, und/oder
- das zweite Halbleiterbauelement (H2) als eine gehäuselose Halbleiterdiode ausgebildet ist.
9. Stromrichter (SR) zur Bereitstellung von zumindest einem Phasenstrom für eine elektrische Maschine (EM) mit einem Leistungsmodul (LM) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
10. Antriebsanordnung (AA) zum Antreiben eines Fahrzeugs mit einer elektrischen Maschine (EM) , wobei die Antriebsanordnung (AA) einen Stromrichter (SR) zur Bereitstellung von zumindest einem Phasenstrom für eine elektrische Maschine (EM) aufweist, wobei der Stromrichter (SR) ein Leis¬ tungsmodul (LM) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 8 umfasst.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10027094B2 (en) 2013-04-25 2018-07-17 Conti Temic Microelectronic Gmbh Power module, power converter and drive arrangement with a power module
FR3074011A1 (fr) * 2017-11-21 2019-05-24 Safran Electronics & Defense Module electrique de puissance

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015113503A1 (de) 2015-08-14 2017-02-16 Schweizer Electronic Ag Elektronisches Schaltelement und modular aufgebauter Stromrichter
CN108631610A (zh) * 2017-03-20 2018-10-09 上海骐宏电驱动科技有限公司 堆栈式逆变器
DE102018104972B4 (de) * 2018-03-05 2022-06-23 Schweizer Electronic Ag Leiterplattenelement mit integriertem elektronischen Schaltelement, Stromrichter und Verfahren zum Herstellen eines Leiterplattenelements
US20200168533A1 (en) * 2018-11-26 2020-05-28 Texas Instruments Incorporated Multi-die package with multiple heat channels
EP3739624A1 (de) * 2019-05-13 2020-11-18 Infineon Technologies Austria AG Halbleiteranordnung mit einem zwischen zwei trägern eingekapselten komprimierbaren kontaktelement und entsprechendes herstellungsverfahren
US11967899B2 (en) 2020-05-22 2024-04-23 Marel Power Solutions Fluid cooled inverter

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6642576B1 (en) * 2002-07-15 2003-11-04 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Power semiconductor device having layered structure of power semiconductor elements and terminal members
JP2005303018A (ja) * 2004-04-13 2005-10-27 Fuji Electric Holdings Co Ltd 半導体装置
JP2008042074A (ja) * 2006-08-09 2008-02-21 Nissan Motor Co Ltd 半導体装置及び電力変換装置
US20130069108A1 (en) * 2011-09-16 2013-03-21 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Power semiconductor module

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002208673A (ja) 2001-01-10 2002-07-26 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびパワーモジュール
JP4140238B2 (ja) 2001-12-26 2008-08-27 トヨタ自動車株式会社 半導体モジュールの接合構造
JP2005072204A (ja) * 2003-08-22 2005-03-17 Seiko Epson Corp 半導体パッケージ、電子機器および半導体パッケージの製造方法
JP2005340639A (ja) 2004-05-28 2005-12-08 Toyota Industries Corp 半導体装置及び三相インバータ装置
JP2006049542A (ja) 2004-08-04 2006-02-16 Toyota Motor Corp パワーモジュール
JP2009043820A (ja) 2007-08-07 2009-02-26 Rohm Co Ltd 高効率モジュール
JP5407198B2 (ja) * 2008-07-02 2014-02-05 富士電機株式会社 電力変換装置のパワーモジュール
JP2010034350A (ja) * 2008-07-30 2010-02-12 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置
JP5253430B2 (ja) * 2009-03-23 2013-07-31 株式会社豊田中央研究所 パワーモジュール
DE102011008952A1 (de) 2011-01-19 2012-07-19 Texas Instruments Deutschland Gmbh Mehrchipmodul, Verfahren zum Betreiben desselben und DC/DC-Wandler
KR101289196B1 (ko) * 2011-09-14 2013-07-26 삼성전기주식회사 전력 모듈 패키지 및 그 제조방법
US9048338B2 (en) * 2011-11-04 2015-06-02 Infineon Technologies Ag Device including two power semiconductor chips and manufacturing thereof
DE102013207507B3 (de) 2013-04-25 2014-07-24 Conti Temic Microelectronic Gmbh Leistungsmodul, Stromrichter und Antriebsanordnung mit einem Leistungsmodul

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6642576B1 (en) * 2002-07-15 2003-11-04 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Power semiconductor device having layered structure of power semiconductor elements and terminal members
JP2005303018A (ja) * 2004-04-13 2005-10-27 Fuji Electric Holdings Co Ltd 半導体装置
JP2008042074A (ja) * 2006-08-09 2008-02-21 Nissan Motor Co Ltd 半導体装置及び電力変換装置
US20130069108A1 (en) * 2011-09-16 2013-03-21 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Power semiconductor module

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10027094B2 (en) 2013-04-25 2018-07-17 Conti Temic Microelectronic Gmbh Power module, power converter and drive arrangement with a power module
FR3074011A1 (fr) * 2017-11-21 2019-05-24 Safran Electronics & Defense Module electrique de puissance

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016523069A (ja) 2016-08-04
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