WO2021069448A1 - Verfahren zur herstellung eines leistungshalbleitermoduls sowie leistungshalbleitermodul - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines leistungshalbleitermoduls sowie leistungshalbleitermodul Download PDF

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Christian Lammel
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a power semiconductor module with at least one power component. It also relates to a power semiconductor module.
  • Power components are usually soldered into through holes in a circuit board using THT (through hole technology) connections and thermally connected directly to a housing or another cooling surface.
  • THT through hole technology
  • Surface-mountable power components are typically soldered to a circuit carrier in a reflow soldering process and cooling takes place indirectly, typically through thermal vias of a circuit board on the housing or a differently designed cooling surface.
  • this indirect cooling in surface mount power devices is not as effective as direct cooling.
  • THT connection in power components that can be plugged through also has disadvantages.
  • the housings of the power components usually protrude laterally beyond the printed circuit board and therefore have to be held in position with complex holders or hold-downs for the soldering process.
  • the pins of the power component protruding from the underside of the circuit board it is more difficult to isolate the circuit board from the housing.
  • a method for producing a power semiconductor module comprises providing a circuit board with a number of mounting locations for power components, the mounting locations being provided on the upper side of the circuit board in areas that are designed as temporary webs.
  • the method further comprises the application of surface-mountable power components in the assembly areas, the power components being arranged on the temporary webs and contact connections of the power components being connected to contact pads on the printed circuit board next to the temporary webs.
  • the temporary webs are then removed and the printed circuit board with the power components is applied to a heat sink, with the undersides of the power components being pressed against an upper side of the heat sink.
  • the method has the advantage that the temporary webs hold the power components in position during a reflow process, so that the use of hold-downs is not necessary.
  • the waiver of hold-down devices makes it easier to use a reflow oven for soldering the power components.
  • thermal contact can be made with the underside of the power components through a heat sink on which the circuit board is placed, so that direct cooling of the surface-mounted power components is made possible.
  • the power module can have one or more power components and also further components. It can also have one or more webs. If several power components are to be mounted in the immediate vicinity, they can expediently be mounted on a common bridge.
  • the contact connection surfaces are arranged on the circuit board next to the temporary webs means that they are not arranged on the webs themselves and consequently are not removed when the webs are removed. Furthermore, it also means that the contact connection surfaces are arranged at a small distance from the webs in order to enable the external contacts of the power components to be connected.
  • a printed circuit board is understood here and in the following to be a substrate that accommodates the power components and enables electrical contact to be made between the power components and possibly also further components mounted on the printed circuit board with one another and / or from the outside.
  • the circuit board can be a PCB wiring substrate with conductor tracks made of copper.
  • the power components have pins as contact connections, which are soldered onto the contact connection areas of the printed circuit board in a reflow process.
  • a reflow process can be carried out in a known type of reflow oven because there is no need for a hold-down device and is particularly efficient.
  • the pressing of the undersides of the power components against the top of the heat sink can take place by means of pressure elements, for example by means of pressure springs which are arranged on the power components, or screw connections.
  • the removal of the temporary webs can take place by means of a cutting process customary in electronics production, for example by means of mechanical sawing or laser cutting.
  • the temporary webs can be prepunched or already partially separated from the surrounding printed circuit board in some other way. It is also conceivable to produce the printed circuit board with such a perforation or other weak point from the outset. After the power components have been applied, only the remaining, not yet severed areas of the circuit board then have to be removed.
  • the temporary webs are particularly characterized in that they are separated from the surrounding circuit board by an easily severable weak point in the material of the circuit board.
  • Temporary webs can be provided both in one or more edge areas of the circuit board and in a central area of the circuit board, depending on where power components are to be applied.
  • a power semiconductor module which has a number of power components arranged on a circuit board, contact terminals of the power components being connected to contact pads on an upper side of the circuit board and the power components being arranged via cutouts in the circuit board.
  • the power semiconductor module has at least one heat sink with an upper side for receiving the printed circuit board, with raised areas fitted into the cutouts of the printed circuit board being formed on the upper side, which protrude into the cutouts in such a way that undersides of the power components are in contact with the upper side of the heat sink stand.
  • the top of the heat sink in the raised areas can be flush with the top of the printed circuit board.
  • the edges of the cutouts have separation points by means of which the temporary webs are separated from the circuit board after the power components have been connected.
  • the separation points can have projections which protrude laterally into the recess.
  • the surfaces of the separation points may have sawing or breakage marks or traces of laser processing.
  • the power semiconductor module has the advantages already described in connection with the method.
  • the power components are pressed against the top of the heat sink by means of a pressure element.
  • the heat sink can be designed, for example, as a die-cast body with water cooling and thus enable particularly effective cooling, as is advantageous for power semiconductor modules operating in the high-voltage range of 400-800 V and higher.
  • Figure 1 shows a circuit board for a power module according to a
  • Embodiment of the invention in a perspective view
  • FIG. 2 shows the circuit board according to FIG. 1, but already equipped with power components
  • FIG. 3 shows the circuit board according to FIG. 2 with the removal of the temporary webs
  • FIG. 4 shows a cross section through the printed circuit board according to FIG. 3 after the removal of the temporary webs
  • FIG. 5 shows the circuit board according to FIG. 4 in a perspective view
  • FIG. 6 shows the printed circuit board connected to a heat sink according to FIG.
  • FIG. 7 shows the printed circuit board connected to the heat sink according to FIG. 6 after the application of pressure springs and
  • FIG. 8 shows the printed circuit board according to FIG. 7 connected to the heat sink in a cross section.
  • FIG. 1 shows a printed circuit board 1 designed as a PCB substrate for a power module according to an embodiment of the invention.
  • the printed circuit board 1 is rectangular in the embodiment shown and has an upper side 7 and an underside (not shown) opposite the upper side 7.
  • the assembly locations 3 are formed on temporary webs 5.
  • the temporary webs 5 are areas of the printed circuit board 1 that are removed in a later method step in the production of a power module.
  • the temporary webs 5 are already partially separated from the rest of the printed circuit board 1 by means of weak points in the form of perforations 4.
  • the openings 4 can be made in the printed circuit board 1, for example, by punching, sawing or laser cutting or another suitable method. So that the temporary webs 5 remain on the circuit board 1 during the assembly of the power components, the openings 4 are not continuous, but rather the temporary webs 5 are connected to the rest of the circuit board 1 in certain areas 6. In these areas 6, the printed circuit board 1 still has to be severed in a later process step in order to remove the temporary webs 5.
  • several temporary webs 5 are provided in central areas of the circuit board 1. Furthermore, however, a plurality of temporary webs 5 are also provided in the edge regions of the circuit board 1.
  • Figure 2 shows the circuit board 1 after the application of power components 9 in the assembly areas 3 to form a power module 21.
  • the power components 9 can be power diodes, thyristors and / or transistors, for example.
  • the power components 9 have unspecified undersides and upper sides and are mounted with their undersides on the upper side 7 of the printed circuit board 1 or the temporary webs 5.
  • a metallic cooling surface, via which the power components 9 are cooled, is typically exposed on the underside of the power components 9.
  • the power components 9 have contact connections 11 in the form of pins that extend out of their housing.
  • the contact connections 11 are soldered to contact connection areas (not shown) on the top side 7 of the circuit board 1.
  • the contact pads of the circuit board 1 are not arranged on the temporary webs 5, but next to them, i.e. beyond an opening 4.
  • the power components 9 are arranged on the temporary webs 5, but their mechanical fixation and electrical contacting takes place via the ones next to the webs 5 arranged on the circuit board 1 contact pads.
  • FIG. 3 shows the circuit board 1 during the removal of the temporary webs 5.
  • the temporary webs 5 leave recesses 13 in the circuit board 1 after their removal.
  • the power components 9 are with their undersides 23 after removal of the temporary webs 5 arranged directly above these recesses 13 and continue to be mechanically and electrically connected to the contact terminals 11 Printed circuit board 1 connected. The undersides 23 of the power components 9 are thus exposed in the recesses 13.
  • FIG. 6 shows the printed circuit board 1 after it has been applied to a heat sink 15.
  • the heat sink 15 forms part of a structure that accommodates the power module 21.
  • the heat sink 15 has raised areas 17 on its upper side 16 which are fitted into the recesses 13 of the circuit board 1.
  • the raised areas 17 come to lie in the recesses 13 and protrude into them.
  • the height of the raised areas 17 can correspond in particular to the thickness of the circuit board 1, so that the top side 16 of the cooling body 15 in the raised areas 17 is flush with the top side 7 of the surrounding circuit board 1.
  • FIG. 7 shows the power module 21 after pressure elements 19 have been applied to the power components 9.
  • a pressure element 19 designed as a spring is provided for each recess 17, with spring legs, one of which makes contact with a power component 9.
  • the pressure elements 19 exert pressure on the upper sides of the power components 9 and press them against the raised areas 17.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls (21) angegeben, das folgendes umfasst: - Bereitstellen einer Leiterplatte (1) mit einer Anzahl von Montageplätzen (2) für Leistungsbauelemente (9), wobei die Montageplätze (2) auf der Oberseite (7) der Leiterplatte (1) in Bereichen vorgesehen sind, die als temporäre Stege (5) ausgebildet sind; - Aufbringen von oberflächenmontierbaren Leistungsbauelementen (9) in den Montageplätzen (3), wobei die Leistungsbauelemente (9) auf den temporären Stegen (5) angeordnet sind und Kontaktanschlüsse (11) der Leistungsbauelemente (9) mit Kontaktanschlussflächen auf der Leiterplatte (1) neben den temporären Stegen (5) verbunden werden; - Entfernen der temporären Stege (5); - Aufbringen der Leiterplatte (1) mit den Leistungsbauelementen (9) auf einen Kühlkörper (15) unter Anpressen von Unterseiten (23) der Leistungsbauelemente (9) an eine Oberseite (16) des Kühlkörpers. Zudem wird ein Leistungshalbleitermodul (21) angegeben.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls sowie Leistungshalbleitermodul
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls mit zumindest einem Leistungsbauelement. Sie betrifft ferner ein Leistungshalbleitermodul.
Üblicherweise werden Leistungsbauelemente mittels THT (through hole technology)-Verbindungen in Durchgangslöcher einer Leiterplatte eingelötet und thermisch direkt an ein Gehäuse oder eine andere Kühlfläche angebunden. Oberflächenmontierbare Leistungsbauelemente dagegen werden typischerweise in einem Reflow-Lötprozess auf einen Schaltungsträger gelötet und die Kühlung erfolgt indirekt, typischerweise durch thermische Vias einer Leiterplatte auf das Gehäuse oder eine anders gestaltete Kühlfläche. Diese indirekte Kühlung bei oberflächenmontierbaren Leistungsbauelementen ist jedoch nicht so effektiv wie eine direkte Kühlung.
Die Verwendung einer THT-Verbindung bei durchsteckmontierbaren Leistungsbauelementen hat jedoch ebenfalls Nachteile. Insbesondere ist problematisch, dass die Gehäuse der Leistungsbauelemente dabei üblicherweise seitlich über die Leiterplatte hinausragen und daher für den Lötvorgang mit aufwendigen Haltern bzw. Niederhaltern in Position gehalten werden müssen. Zudem ist wegen der auf der Unterseite der Leiterplatte herausragenden Pins des Leistungsbauelements die Isolierung der Leiterplatte gegen das Gehäuse erschwert.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls anzugeben, das mit möglichst geringem technischen Aufwand durchführbar ist und eine besonders wirksame Kühlung der Leistungsbauelemente ermöglicht. Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls angegeben, das das Bereitstellen einer Leiterplatte mit einer Anzahl von Montageplätzen für Leistungsbauelemente umfasst, wobei die Montageplätze auf der Oberseite der Leiterplatte in Bereichen vorgesehen sind, die als temporäre Stege ausgebildet sind.
Ferner umfasst das Verfahren das Aufbringen von oberflächenmontierbaren Leistungsbauelementen in den Montageplätzen, wobei die Leistungsbauelemente auf den temporären Stegen angeordnet sind und Kontaktanschlüsse der Leistungsbauelemente mit Kontaktanschlussflächen auf der Leiterplatte neben den temporären Stegen verbunden werden. Nachfolgend erfolgen das Entfernen der temporären Stege und das Aufbringen der Leiterplatte mit den Leistungsbauelementen auf einen Kühlkörper unter Anpressen von Unterseiten der Leistungsbauelemente an eine Oberseite des Kühlkörpers.
Das Verfahren hat den Vorteil, dass die temporären Stege während eines Reflow-Prozesses die Leistungsbauelemente in Position halten, sodass die Verwendung von Niederhaltern nicht erforderlich ist. Der Verzicht auf Niederhalter erleichtert den Einsatz eines Reflow-Ofens zum Auflöten der Leistungsbauelemente. Durch das anschließende Entfernen der temporären Stege kann die Unterseite der Leistungsbauelemente thermisch kontaktiert werden durch einen Kühlkörper, auf den die Leiterplatte aufgesetzt wird, sodass eine direkte Kühlung der oberflächenmontierten Leistungsbauelemente ermöglicht ist.
Auf diese Weise wird sowohl der Herstellungsprozess vereinfacht als auch die direkte und somit besonders wirksame
Kühlung der oberflächenmontierten Leistungsbauelemente ermöglicht. Das Leistungsmodul kann ein oder mehrere Leistungsbauelemente und daneben auch weitere Bauelemente aufweisen. Außerdem kann es einen oder mehrere Stege aufweisen. Falls mehrere Leistungsbauelemente in unmittelbarer Nachbarschaft montiert werden sollen, können sie zweckmäßig auf einem gemeinsamen Steg montiert werden.
Dass die Kontaktanschlussflächen auf der Leiterplatte neben den temporären Stegen angeordnet sind, bedeutet, dass sie nicht auf den Stegen selbst angeordnet sind und folglich beim Entfernen der Stege nicht mit entfernt werden. Ferner bedeutet es auch, dass die Kontaktanschlussflächen in geringem Abstand zu den Stegen angeordnet sind, um einen Anschluss der Außenkontakte der Leistungsbauelemente zu ermöglichen.
Unter einer Leiterplatte wird hier und im Folgenden ein die Leistungsbauelemente aufnehmendes Substrat verstanden, das die elektrische Kontaktierung der Leistungsbauelemente und eventuell ebenfalls auf der Leiterplatte montierter weiterer Bauelemente untereinander und/oder von außen ermöglicht. Beispielsweise kann es sich bei der Leiterplatte um ein PCB-Verdrahtungssubstrat mit Leiterbahnen aus Kupfer handeln.
Gemäß einer Ausführungsform weisen die Leistungsbauelemente Pins als Kontaktanschlüsse auf, die in einem Reflow-Prozess auf die Kontaktanschlussflächen der Leiterplatte gelötet werden. Ein solcher Prozess kann wegen des Verzichts auf Niederhalter in einem Reflow-Ofen bekannter Art durchgeführt werden und ist besonders effizient.
Das Anpressen der Unterseiten der Leistungsbauelemente an die Oberseite des Kühlkörpers kann mittels Andruckelementen erfolgen, beispielsweise mittels Andrückfedern, die auf den Leistungsbauelementen angeordnet werden, oder Verschraubungen.
Auf diese Weise wird ein besonders guter Kontakt zwischen den Leistungsbauelementen und dem Kühlkörper ermöglicht. Das Entfernen der temporären Stege kann mittels eines in der Elektronikfertigung üblichen Trennverfahrens erfolgen, beispielsweise mittels mechanischen Sägens oder Laserschneidens.
Um das Entfernen der temporären Stege zu erleichtern, können die temporären Stege vorgestanzt oder auf andere Weise bereits teilweise von der umgebenden Leiterplatte separiert sein. Es ist auch denkbar, die Leiterplatte bereits von vornherein mit einer derartigen Perforierung oder anderen Schwachstelle herzustellen. Nach dem Aufbringen der Leistungsbauelemente müssen dann nur noch die verbleibenden, noch nicht durchtrennten Bereiche der Leiterplatte entfernt werden.
Somit sind die temporären Stege insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass sie von der umgebenden Leiterplatte durch eine leicht durchtrennbare Schwachstelle im Material der Leiterplatte getrennt sind.
Temporäre Stege können sowohl in einem oder mehreren Randbereichen der Leiterplatte vorgesehen sein als auch in einem zentralen Bereich der Leiterplatte, abhängig davon, wo Leistungsbauelemente aufgebracht werden sollen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Leistungshalbleitermodul angegeben, das eine Anzahl von auf einer Leiterplatte angeordneten Leistungsbauelementen aufweist, wobei Kontaktanschlüsse der Leistungsbauelemente mit Kontaktanschlussflächen auf einer Oberseite der Leiterplatte verbunden sind und die Leistungsbauelemente über Aussparungen in der Leiterplatte angeordnet sind. Ferner weist das Leistungshalbleitermodul zumindest einen Kühlkörper mit einer Oberseite zur Aufnahme der Leiterplatte auf, wobei auf der Oberseite in die Aussparungen der Leiterplatte eingepasste, erhabene Bereiche ausgebildet sind, die derart in die Aussparungen ragen, dass Unterseiten der Leistungsbauelemente mit der Oberseite des Kühlkörpers in Kontakt stehen. Insbesondere kann die Oberseite des Kühlkörpers in den erhabenen Bereichen bündig sein mit der Oberseite der Leiterplatte. Bei einer Ausgestaltung weisen die Ränder der Aussparungen Trennstellen auf, mittels derer die temporären Stege nach dem Verbinden der Leistungsbauelemente von der Leiterplatte getrennt sind. Die Trennstellen können Vorsprünge aufweisen, die lateral in die Aussparung hineinragen. Oberflächen der Trennstellen können Säge- oder Bruchspuren oder Spuren von Laserbearbeitung aufweisen.
Das Leistungshalbleitermodul weist die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen Vorteile auf.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Leistungsbauelemente mittels Andruckelement gegen die Oberseite des Kühlkörpers gepresst.
Der Kühlkörper kann beispielsweise als Druckgusskörper mit einer Wasserkühlung ausgebildet sein und somit eine besonders wirksame Kühlung ermöglichen, wie sie für im Hochvoltbereich von 400-800 V und höher arbeitende Leistungshalbleitermodule vorteilhaft ist.
Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielhaft beschrieben.
Figur 1 zeigt eine Leiterplatte für ein Leistungsmodul gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht;
Figur 2 zeigt die Leiterplatte gemäß Figur 1 , jedoch bereits mit Leistungsbauelementen bestückt;
Figur 3 zeigt die Leiterplatte gemäß Figur 2 beim Entfernen der temporären Stege;
Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch die Leiterplatte gemäß Figur 3 nach dem Entfernen der temporären Stege; Figur 5 zeigt die Leiterplatte gemäß Figur 4 in einer perspektivischen Ansicht;
Figur 6 zeigt die mit einem Kühlkörper verbundene Leiterplatte gemäß Figur
5;
Figur 7 zeigt die mit dem Kühlkörper verbundene Leiterplatte gemäß Figur 6 nach dem Aufbringen von Andrückfedern und
Figur 8 zeigt die mit dem Kühlkörper verbundene Leiterplatte gemäß Figur 7 in einem Querschnitt.
Figur 1 zeigt eine als PCB-Substrat ausgebildete Leiterplatte 1 für ein Leistungsmodul gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Leiterplatte 1 ist in der gezeigten Ausführungsform rechteckig ausgebildet und weist eine Oberseite 7 und eine der Oberseite 7 gegenüberliegende, nicht gezeigte Unterseite auf.
Auf der Oberseite 7 sind mehrere Montageplätze 3 zum Aufbringen von Leistungsbauelementen vorgesehen. Die Montageplätze 3 sind dabei auf temporären Stegen 5 ausgebildet. Die temporären Stege 5 sind Bereiche der Leiterplatte 1 , die in einem späteren Verfahrensschritt der Herstellung eines Leistungsmoduls entfernt werden.
Um das Entfernen zu erleichtern, sind die temporären Stege 5 bereits teilweise mittels Schwachstellen in Form von Durchbrechungen 4 von der übrigen Leiterplatte 1 separiert. Die Durchbrechungen 4 können beispielsweise durch Stanzen, Sägen oder Laserschneiden oder ein anderes geeignetes Verfahren in die Leiterplatte 1 eingebracht sein. Damit die temporären Stege 5 während der Montage der Leistungsbauelemente an der Leiterplatte 1 verbleiben, sind die Durchbrechungen 4 nicht durchgehend ausgeführt, sondern die temporären Stege 5 hängen in bestimmten Bereichen 6 mit der übrigen Leiterplatte 1 zusammen. In diesen Bereichen 6 muss die Leiterplatte 1 in einem späteren Verfahrensschritt noch durchtrennt werden, um die temporären Stege 5 zu entfernen. In der gezeigten Ausführungsform sind mehrere temporäre Stege 5 in zentralen Bereichen der Leiterplatte 1 vorgesehen. Ferner sind jedoch auch in Randbereichen der Leiterplatte 1 mehrere temporäre Stege 5 vorgesehen.
Figur 2 zeigt die Leiterplatte 1 nach dem Aufbringen von Leistungsbauelementen 9 in den Montageplätzen 3 zur Bildung eines Leistungsmoduls 21. Bei den Leistungsbauelementen 9 kann es sich beispielsweise um Leistungsdioden, Thyristoren und/oder Transistoren handeln.
Die Leistungsbauelemente 9 weisen nicht näher bezeichnete Unterseiten und Oberseiten auf und sind mit ihren Unterseiten auf die Oberseite 7 der Leiterplatte 1 bzw. der temporären Stege 5 montiert. Auf der Unterseite der Leistungsbauelemente 9 liegt typischerweise eine metallische Kühlfläche frei, über die die Leistungsbauelemente 9 entwärmt werden.
Die Leistungsbauelemente 9 weisen aus ihrem Gehäuse herausgeführte Kontaktanschlüsse 11 in Form von Pins auf. Die Kontaktanschlüsse 11 werden beim Aufbringen der Leistungsbauelemente 9 auf die Leiterplatte 1 mit nicht gezeigten Kontaktanschlussflächen auf der Oberseite 7 der Leiterplatte 1 verlötet. Dabei sind die Kontaktanschlussflächen der Leiterplatte 1 nicht auf den temporären Stegen 5 angeordnet, sondern daneben, also jenseits einer Durchbrechung 4. Somit werden die Leistungsbauelemente 9 auf den temporären Stegen 5 angeordnet, ihre mechanische Fixierung und ihre elektrische Kontaktierung erfolgt jedoch über die neben den Stegen 5 auf der Leiterplatte 1 angeordneten Kontaktanschlussflächen.
Figur 3 zeigt die Leiterplatte 1 während des Entfernens der temporären Stege 5. Wie insbesondere in Figur 4 und 5 erkennbar ist, hinterlassen die temporären Stege 5 nach ihrem Entfernen Aussparungen 13 in der Leiterplatte 1. Die Leistungsbauelemente 9 sind mit ihren Unterseiten 23 nach dem Entfernen der temporären Stege 5 unmittelbar über diesen Aussparungen 13 angeordnet und weiterhin über die Kontaktanschlüsse 11 mechanisch und elektrisch mit der Leiterplatte 1 verbunden. Somit liegen die Unterseiten 23 der Leistungsbauelemente 9 in den Aussparungen 13 frei.
Figur 6 zeigt die Leiterplatte 1 nach dem Aufbringen auf einen Kühlkörper 15. Der Kühlkörper 15 bildet einen Teil einer das Leistungsmodul 21 aufnehmenden Struktur.
Der Kühlkörper 15 weist auf seiner Oberseite 16 erhabene Bereiche 17 auf, die in die Aussparungen 13 der Leiterplatte 1 eingepasst sind. Bei der Montage der Leiterplatte 1 an dem Kühlkörper 15 kommen die erhabenen Bereiche 17 somit in den Aussparungen 13 zu liegen und ragen in diese hinein. Die Höhe der erhabenen Bereiche 17 kann dabei insbesondere der Dicke der Leiterplatte 1 entsprechen, so dass die Oberseite 16 des Kühlkörpers 15 in den erhabenen Bereichen 17 bündig mit der Oberseite 7 der umgebenden Leiterplatte 1 ist. Somit kommen die Unterseiten der Leistungsbauelemente 9 beim Verbinden der Leiterplatte 1 mit dem Kühlkörper 15 in den erhabenen Bereichen 17 mit der Oberseite 16 des Kühlkörpers 15 in Kontakt.
Figur 7 zeigt das Leistungsmodul 21 nach dem Aufbringen von Andruckelementen 19 auf den Leistungsbauelementen 9. In der gezeigten Ausführungsform ist pro Aussparung 17 ein als Feder ausgebildetes Andruckelement 19 vorgesehen mit Federbeinen, von denen jeweils eines ein Leistungsbauelement 9 kontaktiert. Dabei üben die Andruckelemente 19 einen Druck auf Oberseiten der Leistungsbauelemente 9 aus und pressen diese gegen die erhabenen Bereiche 17.
Dies ist auch besonders gut in Figur 8 im Querschnitt erkennbar. Durch das Anpressen der Leistungsbauelemente 9 mithilfe der Andruckelemente 19 stehen die Unterseiten 23 der Leistungsbauelemente 9 mit der Oberseite 16 des Kühlkörpers 15 in den erhabenen Bereichen 17 in einem sehr engen Kontakt. Dadurch wird eine besonders wirksame Wärmeleitung von den Leistungsbauelementen 9 in den Kühlkörper 15 ermöglicht.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls (21 ), das folgendes umfasst:
- Bereitstellen einer Leiterplatte (1) mit einer Anzahl von Montageplätzen (2) für Leistungsbauelemente (9), wobei die Montageplätze (2) auf der Oberseite (7) der Leiterplatte (1) in Bereichen vorgesehen sind, die als temporäre Stege (5) ausgebildet sind;
- Aufbringen von oberflächenmontierbaren Leistungsbauelementen (9) in den Montageplätzen (3), wobei die Leistungsbauelemente (9) auf den temporären Stegen (5) angeordnet sind und Kontaktanschlüsse (11) der Leistungsbauelemente (9) mit Kontaktanschlussflächen auf der Leiterplatte (1) neben den temporären Stegen (5) verbunden werden;
- Entfernen der temporären Stege (5);
- Aufbringen der Leiterplatte (1) mit den Leistungsbauelementen (9) auf einen Kühlkörper (15) unter Anpressen von Unterseiten (23) der Leistungsbauelemente (9) an eine Oberseite (16) des Kühlkörpers.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei die Leistungsbauelemente (9) Pins als Kontaktanschlüsse (11) aufweisen, die in einem Reflow-Prozess auf die Kontaktanschlussflächen der Leiterplatte (1) gelötet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Anpressen mittels Andruckelementen (19) erfolgt, die auf den Leistungsbauelementen (9) angeordnet werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die temporären Stege (5) in einem Randbereich der Leiterplatte (1) vorgesehen sind.
5 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die temporären Stege (5) in einem zentralen Bereich der Leiterplatte (1 ) vorgesehen sind.
6. Leistungshalbleitermodul (21 ), aufweisend
- eine Anzahl von auf einer Leiterplatte (1 ) angeordneten Leistungsbauelementen (9), wobei Kontaktanschlüsse (11 ) der Leistungsbauelemente (9) mit Kontaktanschlussflächen auf einer Oberseite (7) der Leiterplatte (1 ) verbunden sind und die Leistungsbauelemente (9) über Aussparungen (13) in der Leiterplatte (1 ) angeordnet sind;
- zumindest einen Kühlkörper (15) mit einer Oberseite (16) zur Aufnahme der Leiterplatte (1 ), wobei auf der Oberseite (16) in die Aussparungen (13) der Leiterplatte (1 ) eingepasste, erhabene Bereiche (17) ausgebildet sind, die derart in die Aussparungen (13) ragen, dass Unterseiten (23) der Leistungsbauelemente (9) mit der Oberseite (16) des Kühlkörpers (15) in Kontakt stehen.
7. Leistungshalbleitermodul (21 ) nach Anspruch 6, wobei die Leistungsbauelemente (9) mittels Andruckelementen (19) gegen die Oberseite (16) des Kühlkörpers (15) gepresst sind.
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