WO2022152898A1 - Vorrichtung und verfahren zum herstellen eines halbleitermoduls für einen gleichrichter eines schweisstransformators - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum herstellen eines halbleitermoduls für einen gleichrichter eines schweisstransformators Download PDF

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Oliver Trautmann
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Robert Bosch Gmbh
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    • H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for manufacturing a semiconductor module for a rectifier of a welding transformer, which can be used in a welding device for welding metallic components.
  • Welding devices are used, for example, in production facilities such as, in particular, production lines for vehicles, etc., to join metallic parts by welding using a welding tool of the welding device.
  • the welding tool is, for example, welding tongs that are supplied with an electric welding current by a welding transformer.
  • the welding transformer can preferably be designed as a medium-frequency direct current transformer (M F-DC transformer).
  • a rectifier is attached to the welding transformer for this purpose.
  • Such a welding transformer is also referred to as a transformer-rectifier unit.
  • the direct current during welding can cause magnetization of the welded parts.
  • the further processing of the welded metal parts is made more difficult.
  • the possible magnetization of system parts can lead to contamination and malfunctions in the welding system.
  • Such transformer-rectifier units require semiconductor modules in which a large number of electrical components, in particular semiconductor components, are connected between two printed circuit boards.
  • the semiconductor modules are thus constructed in a sandwich construction.
  • the gap between two printed circuit boards of a semiconductor module that are soldered to one another is only about 600 ⁇ m to 700 ⁇ m. If such a narrow gap is to be filled with a casting compound under vacuum, there is a risk that unwanted cavities will form in the casting. Such cavities, which can also be called blowholes, impair the properties of the semiconductor modules.
  • a device and a method for producing a semiconductor module for a rectifier of a welding transformer are to be provided, in which cost-effective production of a semiconductor module for the rectifier is possible and the required properties of the semiconductor module can also be realized.
  • the device has a first casting mold half for receiving a first circuit board of the semiconductor module, a second casting mold half for receiving a second printed circuit board of the semiconductor module, a plurality of semiconductor components being arranged between the first and second printed circuit boards and each of the semiconductor components being electrically connected to the first and/or second printed circuit board, a tilting module for tilting a casting mold formed from the first and second casting mold halves by a predetermined amount Angle so that the first and second printed circuit boards are arranged obliquely to the direction of gravity, the device being configured to fill a gap between the first and second printed circuit boards in vacuum with increasing potting in the potting mold to fill the gap between the first and to fill the second printed circuit board and the plurality of semiconductor components without voids.
  • the device claimed in the claims has a casting mold that can compensate for the tolerances of the semiconductor module and still ensure the required sealing.
  • the casting mold is designed in such a way that it does not connect to the casting compound.
  • the device is designed to ensure a special inclination of the casting mold. This ensures that the printed circuit boards are potted without cavities.
  • the casting mold is reusable.
  • the error rate in relation to the production of the semiconductor module and thus the associated rectifier also decreases. This increases the quality of the semiconductor module and ultimately of the rectifier and reduces the amount of rejects during manufacture. Overall, the resource requirements can be reduced as a result.
  • the device is designed in such a way that a large number of casting molds can be lined up next to one another. As a result, a large number of semiconductor modules can be produced in one work step.
  • a device is thus provided which enables the production of semiconductor modules in a very cost-effective and time-saving manner and at the same time with little material expenditure.
  • the semiconductor modules fulfill the properties that are required for a rectifier of a welding transformer.
  • the object is also achieved by a method for producing a semiconductor module for a rectifier of a welding transformer according to claim 10.
  • the method achieves the same advantages as previously mentioned in relation to the device.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a system with a welding device according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows a three-dimensional view of a semiconductor module for a rectifier of the welding device according to the first exemplary embodiment
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of an apparatus for manufacturing a semiconductor module according to the first
  • 4 and 5 each show a three-dimensional view of a casting mold half for inserting and casting a semiconductor module for the device according to the first exemplary embodiment
  • FIGS. 6 and 7 each show a three-dimensional view of the mold halves from FIGS. 4 and 5 when a printed circuit board assembly for the semiconductor module is placed in one of the casting mold halves in the device according to the first exemplary embodiment;
  • FIG. 8 shows a three-dimensional view of a semiconductor module produced with the device from FIG. 3;
  • Fig. 9 is a partial sectional view of the semiconductor module of Fig. 9;
  • FIG. 10 shows a three-dimensional view of a part of a device for producing a semiconductor module according to a second exemplary embodiment
  • 11 and 12 each show a three-dimensional view of negative molds for the production of the casting mold half of FIG. 5;
  • FIG. 13 shows a three-dimensional view of a device for producing the casting mold halves from FIGS. 5 and 6 for a device according to the first or second exemplary embodiment.
  • the plant 1 shows very diagrammatically a system 1 with a welding device 2, which is in particular a resistance welding device.
  • the plant 1 is, for example, a production plant for objects 4, such as vehicles, furniture, radiators, and so on.
  • the plant 1 are metallic components 5, 6 by welding, in particular resistance welding, so connected that a Welded connection 7 is produced.
  • the welding device 2 has a welding tool 10 in the form of welding tongs with two welding electrodes 11, 12, a control device 20, a welding transformer 30 with three outputs 31, 32, 33 and a rectifier 40 from a first
  • Transistor 41 a second transistor 42, a third transistor 43 and a fourth transistor 44 on.
  • the transistor 41 a second transistor 41
  • the third transistor 43 a third transistor 43
  • a fourth transistor 44 a fourth transistor 44 on.
  • Welding device 2 also has a device 50 for guiding the
  • the welding transformer 30 is preferably designed as a medium-frequency DC transformer (M F-DC transformer).
  • the rectifier 40 is attached to the welding transformer 30 .
  • This is a transformer-rectifier unit.
  • the welding device 2 can produce a welded connection 7 with the welding tool 10 under the control of the control device 20 . It is possible, for example, for two edges or edges or corners of a single component 5 to be connected to one another by resistance welding with one or more welded joints 7 . Irrespective of how many components 5, 6 are connected to one another with a welded connection 7, the welded connection(s) 7 can be implemented as a spot weld or weld seam or combinations thereof.
  • the first secondary voltage U21 and the second secondary voltage U22 form a welding voltage U23, which results in a welding current I2.
  • the first transistor 41 is connected to the first output 31 of the welding transformer 30 .
  • a second transistor 42 is connected in series with the first transistor 41 .
  • This is the Series connection of first and second transistors 41 , 42 connected between welding transformer 30 and welding tool 10 . More precisely, the series connection of the first and second transistors 41, 42 is connected between the welding transformer 30 and the first welding electrode 11.
  • the second welding electrode 12 is directly connected to the second output 32 of the welding transformer 30 .
  • the third transistor 43 is connected to the third output 32 of the welding transformer 30 .
  • a fourth transistor 44 is connected in series with the third transistor 43 . Characterized the series connection of the third and fourth transistor 43, 44 between the
  • Welding transformer 30 and the welding tool 10 switched. More specifically, the series connection of the third and fourth transistors 43, 44 is connected between the welding transformer 30 and the first welding electrode 11.
  • the control device 20 can also switch the polarity of the welding voltage U23 at the welding electrodes 11 and 12 by controlling the transistors 41, 42, 43, 44 as desired.
  • the control device 20 is designed to switch on one of the transistors 41, 42, 43, 44 depending on the output voltage and the polarity preselection.
  • the series-connected transistor of the transistors 41, 42, 43, 44 is then turned on in the synchronous mode when the current is negatively conducting.
  • the control device 20 switches on the first transistor 41 depending on the output voltage and the polarity preselection.
  • the series-connected second transistor 42 is then turned on in the synchronous mode when the current is negatively conducting.
  • the welding current I2 is a positive current flowing out of the electrode 11.
  • the electrode 11 is then poled positively.
  • the electrode 12 then has a negative polarity.
  • a polarity preselection is made with the respective other transistors 42, 44 and the associated transistors are switched to negative conduction.
  • the electrode 11 is then polarized negatively.
  • the electrode 12 then has a positive polarity.
  • Rectifier branch of the rectifier 40 is the Rectifier branch of the rectifier 40.
  • a welding process for welding, in particular resistance welding of at least one component 5, 6 with the welding device 2
  • at least one welding electrode 11, 12 contacts at least one component 5, 6 and at least one welding transformer 30 is used to generate an electric current to the welding tool 30 when welding the at least one component 5, 6 supply.
  • a series connection of two transistors 41, 42; 43, 44 are provided, which are connected between the welding tool 10 and an output 31, 33 of the welding transformer 30, as shown in FIG.
  • the step is performed of selecting the polarity of the two like-polarity transistors 41, 42; 43, 44 by turning on a transistor from the pair 41, 42 or a transistor from the pair 43, 44 depending on the output voltage of the welding transformer 30 and the polarity preselection.
  • the step of turning on the negatively conducting transistor 41 or 42 in series with the turned on; 43 or 44 switched transistor 41 or 42; 43 or 44 performed in synchronous mode with current.
  • the polarity of one transistor 42; 44 of the series connection opposite the polarity of the other transistor 41; 43 of the series circuit is rotated in order to be connected to the welding transformer 30 to realize a polarity-switchable welding voltage U23 and a polarity-switchable welding current I2.
  • the reversed polarity transistor may be provided for connection to the welding tool 10 .
  • both series circuit branches are brought together in the rectifier 40 and then guided to the welding tool 10 .
  • the welding device 2 can be used particularly advantageously with sheet metal combinations in which there is undesirable erosion of the welding electrodes or material migration in the case of welding tongs.
  • the resistance welding device 3 can be used particularly advantageously when welding chain links and when welding radiators.
  • the semiconductor module 401 has a number of semiconductor components 4015 connected in parallel, which are in particular transistors.
  • the semiconductor module 401 has a base plate 401 1 and a cover plate 4012 as printed circuit boards, the corners of each of which are recessed.
  • the semiconductor module 401 can have an approximately cross shape, for example.
  • a terminal lug or direct plug-in connector 4013 protrudes outwards, which according to FIG. 2 can be plugged into a plug-in connector 402 of a printed circuit board or driver board 403 (not shown).
  • the semiconductor modules 401 are placed back to back, so that the connection lugs and thus the plug connectors 402 can be arranged next to one another.
  • the direct connector 4013 is provided on the base plate 401 1 .
  • Both the base plate 4011 and the cover plate 4012 are made of a highly conductive material that is highly thermally and electrically conductive.
  • An additional metal layer 4014 in particular a copper layer, etc., is applied to the base plate 401 1 and is insulated from the base plate 401 1 by an insulating material.
  • the additional metal layer 4014 in particular a copper layer, etc., is applied by methods customary in printed circuit board production. Of course, other methods are conceivable for application.
  • the semiconductor components 4015 are then introduced between the base plate 401 1 and the cover plate 4012 by means of soldering processes in a sandwich structure and are contacted with the corresponding plates 401 1 , 4012 and lines and/or connections for signals. For the sake of clarity, not all semiconductor components 4015 are provided with a reference number in FIG. 2 .
  • the semiconductor module 401 has a sandwich structure made up of two printed circuit boards 401 1 , 4012 and components, in particular semiconductor switching elements 4015 or transistors, which are arranged between the printed circuit boards 401 1 , 4012 .
  • the semiconductor module 41 has a sandwich structure, in which at least one high-current-capable printed circuit board or printed circuit board 401 1 , 4012 including assembly is used.
  • the semiconductor switching elements 4015 in particular transistors, can be designed in such a way that a plurality of semiconductor switching elements 410 are connected in parallel with one another.
  • the semiconductor modules 401 can switch an electric current of more than 10000 A.
  • the module 401 thus accommodates the parallel connection of the transistors or semiconductor components 4015 between the base plate 401 1 and the cover plate 4012 .
  • a multiplicity of, for example between 30 and 50, semiconductor components 4015 are connected in parallel.
  • the semiconductor components 4015 have metal-insulator field-effect transistors (M ISFETs), in particular metal-oxide field-effect transistors (MOSFETs), the type of which can be selected depending on the application.
  • M ISFETs metal-insulator field-effect transistors
  • MOSFETs metal-oxide field-effect transistors
  • the module 401 is gold-plated at least partially, in particular all around.
  • the conductivity at the connection that is realized with the direct plug connector 4013 and/or at connections of the parallel connection of the semiconductor components 4015 on the base plate 401 1 and the cover plate 4012 can thus be increased.
  • the control device 20 can also be arranged on the driver circuit board 403 of FIG. 2 .
  • the semiconductor modules 401 can each be designed in the same way. In such a case, the semiconductor modules 401 are identical parts.
  • the semiconductor modules 401 each have at least one field effect transistor, but in particular between 30 and 50 depending on the type, which is in particular a field effect transistor, in particular an N MOS-FET.
  • the modules 401 can also be called IGFET modules.
  • the IGFET modules can in particular have at least one metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (MOSFET).
  • the plug connector 402 for the plug connection which can be designed as a direct plug, is arranged eccentrically on the semiconductor modules 401 .
  • two semiconductor modules 401 can be contacted with one another with their base plate 401 1 through a circuit board of the driver circuit board 403 .
  • the driver circuit board 403 with a driver 404 and the control device 20 can be constructed in such a way that, depending on the assembly variant, both functions of the rectifier 40 can be implemented with or without pole reversal or polarity reversal.
  • FIG. 3 shows an apparatus 70 for manufacturing a power or semiconductor module 401 of FIG
  • a semiconductor module 401 is accommodated in the mold halves 71,72.
  • the semiconductor module 401 has the circuit boards 401 1 , 4012 , which are also referred to as base plate 401 1 and cover plate 4012 beforehand.
  • Electrical components 4015 are electrically connected between the printed circuit boards 401 1 , 4012, as previously described.
  • the components 4015 are electrically connected to the circuit board 401 1 and/or the circuit board 4012 .
  • the potting compound 4018 is used for electrical insulation and for sealing off the semiconductor module 401 from the outside.
  • the mold halves 71, 72 are between the
  • Pressurization modules 73, 74 arranged.
  • Pressure application modules 73, 74 are designed in such a way that they can apply a pressure FP to the mold halves 71, 72.
  • the pressure FP is applied to press the mold halves 71 , 72 together in the device 70 when the potting compound 4018 is filled between the base plate 401 1 and the cover plate 4012 .
  • the encapsulation with the encapsulation compound 4018 is carried out under vacuum as a rising encapsulation.
  • the tilting module 76 of the apparatus 70 tilts the mold halves 71, 72 and the
  • the tilting module 76 tilts the mold halves 71, 72 and the
  • pressurization modules 73, 74 relative to the frame 75 of the device 70.
  • the tilting module 76 tilts the mold halves 71, 72 and the pressurizing modules 73, 74 by a first predetermined angle ⁇ and a second predetermined angle ⁇ relative to the frame 75.
  • the predetermined angles ⁇ , ⁇ are chosen such that the potting compound 4018 during operation of the device 70 not only flows between the individual semiconductor components 4015, but also flows under the semiconductor components 4015.
  • the predetermined angle a can be selected, for example, between approximately 18° and 22°, in particular as approximately 20°, relative to a horizontal plane.
  • the predetermined angle ⁇ can be selected, for example, between approximately 18° and 22°, in particular as approximately 20°, relative to a vertical plane, in particular relative to the direction of gravity FG.
  • the inclination module 76 thus causes cavities between the base plate 4011 and the cover plate 4012 to be completely fillable. It is of course possible for the tilting module 76 to tilt only the mold halves 71, 72 by the predetermined angle ⁇ or ⁇ relative to the frame 75. At least one of the pressurizing modules 73 , 74 , particularly the module 73 that (co-)supports the mold halves 71 , 72 , may be part of the incline module 76 .
  • the casting mold half 71 has a receiving opening 71 1 for receiving the base plate 401 1 .
  • part 712 of a filling opening 712 , 722 for filling in the casting compound 4018 is provided.
  • the casting mold half 72 has a receiving opening 721 for receiving the cover plate 4012.
  • a part 722 of the filling opening 712, 722 for filling in the casting compound 4018 is provided.
  • the filling opening 712, 722 forms one end of an inlet channel 723, which is arranged laterally next to the receiving opening 721 as a depression, in particular a groove, in the casting mold half 72.
  • the introduction channel 723 has two parts which are arranged approximately vertically to one another in the casting mold half 72 .
  • the inlet channel 723 is thus configured approximately in an L-shape.
  • the inlet channel 723 leads the casting compound 4018 to a distributor 724, via which the casting compound 4018 can be guided over the lateral width of the plates 4011, 4012 into the receiving opening 721.
  • the distributor 724 is designed as a cantilever.
  • manifold 724 is a semi-cylindrical overhang.
  • the distributor 724 has the effect, in particular, that the casting compound 4018 is guided to the plates 401 1 , 402 1 approximately uniformly over the entire width of the distributor 724 .
  • the distributor 724 can fill the potting compound 4018 from the inlet channel 723 between the circuit boards 401 1 , 4012 in a predetermined width, which is larger than the inside diameter of the inlet channel 723 . Excess potting compound 4018 can be discharged from the receiving opening 721 via an outlet opening 725 .
  • the outlet opening 725 is designed as a rectangular depression in the casting mold half 72 .
  • the Outlet opening 725 is located at the top of mold half 72 .
  • Manifold 724 is located at the bottom of mold half 72 .
  • FIGS. 6 and 7 show the casting mold halves 71 , 72 in a method for producing a semiconductor module 401 after a composite of plates 401 1 , 4012 with components 4015 electrically connected in between is arranged in the casting mold half 72 .
  • the mold half 71 can then be placed on the mold half 72 as shown in FIG. 3 previously.
  • the pressurizing modules 73, 74 can then apply the pressure F to the mold halves 71, 72 in order to press the mold halves 71, 72 together.
  • the exit opening 725 is arranged at one end of the gap which is present in the combination of plates 401 1 , 4012 .
  • Manifold 724 is located at another end of the gap that exists in the assembly of plates 401 1 , 401 2 .
  • the potting compound 4018 can be introduced into the filling opening 712, 722 in order to flow via the channel 723 and the distributor 724 between the plates 4011, 4012 with the components 4015 electrically connected in between.
  • the casting compound 4018 rises between the plates 401 1 , 4012 due to the casting compound 4018 flowing on from the inlet channel 723 via the distributor 724 .
  • Excess casting compound 4018 can rise up to the outlet opening 725 .
  • the excess potting compound 4018 can be removed or poured back into the filling opening 712, 722.
  • the casting compound 4018 is filled into the filling opening 712, 722 in a vacuum.
  • the potting compound 4018 is an electrically insulating material.
  • the casting compound 4018 has a sealing effect against the ingress of liquid and/or solid substances, in particular particles, dust, etc., into the semiconductor module 401 .
  • the potting compound 4018 is at least partially plastic or resin.
  • the potting compound 4018 is an epoxy resin, for example of the type “DENATITE XN R 5021” from Nagase America LLC.
  • the potting compound 4018 is given time to harden. Depending on the material for the potting compound 4018, this step can take around 30-180 minutes, for example.
  • the casting mold made from the casting mold halves 71 , 72 compensates for the tolerances of the module 401 and nevertheless seals the module 401 .
  • the casting mold from the casting mold halves 71, 72 does not connect to the casting compound 4018.
  • Casting mold halves 71, 72 and the device 70 can be removed.
  • the casting mold made from the casting mold halves 71, 72 can be reused.
  • the semiconductor module 401 can be coated with a layer 4019 on the outside, as shown in FIG. 8 .
  • layer 4019 is gold, as previously mentioned.
  • the casting compound 4018 fills all cavities (shrinkage cavities) in the gap between the plates 4011, 4012. After the casting compound 4018 has been filled in, there are in particular no cavities between connections 4015G, 4015D, 4015S of a semiconductor component 4015 and one of the plates 4011, 4012. This also applies if the gap between the plates 401 1 , 4012 has a width in the micrometer range. In particular, the gap between the plates 401 1 , 4012 has a width of 500 ⁇ m to 700 ⁇ m, for example about 600 ⁇ m.
  • At least one of the printed circuit boards 401 1 , 4012 can have a layer structure or layer structure made up of at least one layer or layer.
  • the number of layers is not limited. However, the number of layers is limited by the thickness of the circuit board 401 1 , 4012 .
  • the plies or layers of the individual circuit boards 4011, 4012 can be connected using the usual connection techniques, such as, in particular, metallized vias, which are also called VIAs.
  • VIAs Various types of plated-through holes or VIAs can be used for this, in particular blind, burried, stagged, THT.
  • a blind via does not reach through all layers of the respective printed circuit board 401 1 , 4012.
  • a buried via is only between two middle layers of the respective printed circuit board 401 1 , 4012 and is not visible on the outside of the printed circuit board 401 1 , 4012 .
  • a stagged via is a via that can connect between any layers while performing as a stacked blind via.
  • a THT via can also be referred to as a thru-hole technique, where wires are attached with solder in the via.
  • a THT through-connection can also be used for wired components 410 whose connection wires are plugged into a through-connection of the printed circuit board 46 and are fixed in the through-connection with solder.
  • connection forms mentioned can be used in each of the printed circuit boards 401 1 , 4012.
  • the at least one mentioned form of connection can be used for contacting the layers or strata and/or the at least one semiconductor component 4015.
  • Semiconductor components 4015 can be implemented by means of vias in order to electrically interconnect the associated semiconductor component 4015 with the first and second circuit board 401 1 , 4012 .
  • FIG. 10 shows part of a device 70A according to a second embodiment.
  • the device 70A differs from the device 70 according to the previous exemplary embodiment by the features described in more detail below.
  • a plurality of mold halves 71, 72A are disposed between the pressurizing modules 73,74.
  • the mold halves 71, 72A are lined up.
  • the number of casting mold halves 71, 72A lined up in a row can be selected as desired.
  • At least two casting mold halves 71, 72A can be lined up. In this case, all openings 712, 722, 725 are arranged on the same side of the casting mold halves 71, 72A. This allows the
  • Casting compound 4018 can be filled particularly quickly into the filling openings 712, 722.
  • excess casting compound 4018 at at least one of the outlet openings 725 can optionally be filled back into one of the filling openings 712, 722. As a result, the consumption of the potting compound 4018 can be minimized.
  • the mold halves 71, 72A form between the
  • Pressurization modules 73, 74 a casting mold stack.
  • the pressure FP can be applied to this stack as described above for the device 70 .
  • a plurality of semiconductor modules 401 can be cast with casting compound 4018 at the same time, but each one individually. Since the curing time for curing the potting compound 4018 is relatively long compared to the other steps of the method described above, the device 70A can reduce the time for the production of semiconductor modules 401 in mass production. As a result, the cost of manufacturing a module 401 can be reduced.
  • FIG. 11 and FIG. 12 show centering plates 81, 82 for a device 80, in which openings 83 are provided for receiving fastening elements 84.
  • FIG. A negative mold half 85 for producing the casting mold half 72 from FIG. 6 is arranged on the centering plate 81 from FIG.
  • a negative mold half 86 for producing the casting mold half 71 from FIG. 5 is arranged on the centering plate 82 from FIG. 12 .
  • At least one of the negative mold halves 86 can be produced by means of three-dimensional printing.
  • FIG. 11 and FIG. 12 are attachable to each other as shown in FIG.
  • the fastening elements 84 are fastened in the openings 83 of the centering plates 81 , 82 .
  • This will a device 80 for producing the casting mold halves 71 , 72 is formed.
  • a material that can be flexibly bent at room temperature of about 10° C. to 35° C. can be filled in between the negative mold halves 85, 86.
  • Such a material is, for example, silicone rubber.
  • the casting mold halves 71, 72 can be used as negative mold halves 86, 85 for one of the devices 70, 70A of the preceding exemplary embodiments. Depending on the material for the casting compound 4018, this curing step can last for example about 30-180 minutes.
  • the transistors 41, 42, 43, 44 can alternatively be bipolar transistors, although the embodiment as metal-oxide-semiconductor field effect transistors (MOSFET) is preferred.
  • MOSFET metal-oxide-semiconductor field effect transistors
  • the welding transformer 30 can be constructed from a parallel connection of two transformers.
  • the system 1 may have a hand tool instead of the welding tool 10 guided by the device 50 .
  • the device 50 can be designed in such a way that the welding tool 10 is a hand-held tool.
  • the welding device 2 can be used not only in a system 1 in series production. Instead, the welding device 2 can be used in individual production.
  • the welding tool 10 is in particular a resistance welding tool.
  • the system 1 has at least one other tool, such as a screw, drill or
  • milling tool or riveting tool, or cutting tool, or tox tool, or punching tool.

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Abstract

Es sind eine Vorrichtung (70; 70A) und ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleitermoduls (401) für einen Gleichrichter (40) eines Schweißtransformators (30) bereitgestellt. Die Vorrichtung (70; 70A) hat eine erste Vergussformhälfte (71) zur Aufnahme einer ersten Leiterplatte (4011) des Halbleitermoduls (401), eine zweite Vergussformhälfte (72; 72A) zur Aufnahme einer zweiten Leiterplatte (4012) des Halbleitermoduls (401), wobei zwischen der ersten und zweiten Leiterplatte (4011, 4012) eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen (4015) angeordnet ist und jedes der Halbleiterbauelemente (4015) mit der ersten und/oder zweiten Leiterplatte (4011, 4012) elektrisch verschaltet ist, ein Neigungsmodul (76) zum Neigen einer aus der ersten und zweiten Vergussformhälfte (72; 72A) gebildeten Vergussform um einen vorbestimmten Winkel (β), so dass die erste und zweite Leiterplatte (4011, 4012) schräg zu der Richtung der Schwerkraft (FG) angeordnet sind, wobei die Vorrichtung (70; 70A) ausgestaltet ist, einen Spalt zwischen der ersten und zweiten Leiterplatte (4011, 4012) im Vakuum mit steigendem Verguss in der Vergussform zu füllen, um den Spalt zwischen der ersten und zweiten Leiterplatte (4011, 4012) und der Vielzahl von Halbleiterbauelementen (4015) lunkerfrei zu füllen

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZU M HERSTELLEN EINES HALBLEITERMODULS FÜ R EINEN GLEICHRICHTER EINES SCHWEISSTRANSFORMATORS
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleitermoduls für einen Gleichrichter eines Schweißtransformators, der in einer Schweißvorrichtung zum Schweißen von metallischen Bauteilen verwendbar ist.
Schweißvorrichtungen werden beispielsweise in Produktionsanlagen, wie insbesondere Fertigungsstraßen für Fahrzeuge usw. , verwendet, um metallische Teile durch Schweißen mit Hilfe eines Schweißwerkzeugs der Schweißvorrichtung zu verbinden. Das Schweißwerkzeug ist beispielsweise eine Schweißzange, die von einem Schweißtransformator mit einem elektrischen Schweißstrom versorgt wird.
Der Schweißtransformator kann vorzugsweise als Mittelfrequenz- Gleichstrom-Transformator (M F-DC-Transformator) ausgeführt sein. Hierfür ist an den Schweißtransformator ein Gleichrichter angebaut. Ein solcher Schweißtransformator wird auch als Transformator- Gleichrichtereinheit bezeichnet.
Durch den Gleichstrom beim Schweißen kann Magnetisierung der geschweißten Teile auftreten. I n Folge dessen wird die Weiterverarbeitung der geschweißten metallischen Teile erschwert. Durch die mögliche Magnetisierung von Anlagenteilen kann es zu Verschmutzung und Fehlfunktionen in der Schweißanlage kommen.
Außerdem kann es durch verschiedene Legierungen für die geschweißten Bleche, verschiedene Blechdickenkombinationen und den Peltiereffekt bei Aluminium schweißstromrichtungsabhängig zu unerwünschtem Abbrand an den Schweißelektroden bzw.
Materialwanderung kommen.
Zur Vermeidung dieser Effekte ist es möglich, bei dem Schweißtransformator eine Polaritätsumschaltung vorzunehmen. Damit können im Gegensatz zu einem herkömmlichen Diodengleichrichter entstehende störende Magnetisierungseffekte sehr effizient, einfach und kostengünstig vermieden werden.
Für derartige Transformator-Gleichrichtereinheiten werden Halbleitermodule benötigt, bei denen zwischen zwei Leiterplatten eine Vielzahl von elektrischen Bauelementen, insbesondere Halbleiterbauelemente, verschaltet ist. Die Halbleitermodule sind somit in Sandwichbauweise aufgebaut. Hierbei beträgt der Spalt zwischen zwei aufeinander gelöteten Leiterplatten eines Halbleitermoduls nur etwa 600 pm bis 700 pm. Soll ein derart schmaler Spalt mit einer Vergussmasse unter Vakuum verfüllt werden, besteht die Gefahr, dass sich in dem Verguss ungewollte Hohlräume bilden. Derartige Hohlräume, die auch Lunker genannt werden können, beeinträchtigen die Eigenschaften der Halbleitermodule.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleitermoduls für einen Gleichrichter eines Schweißtransformators bereitzustellen, mit welchen die zuvor genannten Probleme gelöst werden können. I nsbesondere sollen eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleitermoduls für einen Gleichrichter eines Schweißtransformators bereitgestellt werden, bei welchen eine kostengünstige Herstellung eines Halbleitermoduls für den Gleichrichter möglich ist und zusätzlich die geforderten Eigenschaften des Halbleitermoduls realisiert werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Herstellen eines Halbleitermoduls für einen Gleichrichter eines Schweißtransformators nach Anspruch 1 gelöst. Die Vorrichtung hat eine erste Vergussformhälfte zur Aufnahme einer ersten Leiterplatte des Halbleitermoduls, eine zweite Vergussformhälfte zur Aufnahme einer zweiten Leiterplatte des Halbleitermoduls, wobei zwischen der ersten und zweiten Leiterplatte eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen angeordnet ist und jedes der Halbleiterbauelemente mit der ersten und/oder zweiten Leiterplatte elektrisch verschaltet ist, ein Neigungsmodul zum Neigen einer aus der ersten und zweiten Vergussformhälfte gebildeten Vergussform um einen vorbestimmten Winkel, so dass die erste und zweite Leiterplatte schräg zu der Richtung der Schwerkraft angeordnet sind, wobei die Vorrichtung ausgestaltet ist, einen Spalt zwischen der ersten und zweiten Leiterplatte im Vakuum mit steigendem Verguss in der Vergussform zu füllen, um den Spalt zwischen der ersten und zweiten Leiterplatte und der Vielzahl von Halbleiterbauelementen lunkerfrei zu füllen.
Die in den Ansprüchen beanspruchte Vorrichtung hat eine Vergussform, welche die Toleranzen des Halbleitermoduls ausgleichen kann und trotzdem die geforderte Abdichtung sicherstellen kann. Dabei ist die Vergussform derart ausgestaltet, dass sie sich nicht mit der Vergussmasse verbindet.
Noch dazu ist die Vorrichtung ausgestaltet, eine spezielle Neigung der Vergussform zu gewährleisten. Dadurch ist ein Verguss der Leiterplatten ohne Lunker sichergestellt.
Zudem ist die Vergussform wiederverwendbar.
I nfolge dieser Vorteile sinkt auch die Fehlerquote in Bezug auf die Herstellung des Halbleitermoduls und damit des zugehörigen Gleichrichters. Damit wird die Qualität des Halbleitermoduls und letztlich des Gleichrichters erhöht und der Ausschuss bei der Herstellung verringert. I nsgesamt kann dadurch der Resourcenbedarf verringert werden.
Zudem ist die Vorrichtung derart ausgestaltet, dass eine Vielzahl von Vergussformen aneinandergereiht werden kann. Dadurch ist in einem Arbeitsschritt eine Vielzahl von Halbleitermodulen herstellbar. Somit ist eine Vorrichtung bereitgestellt, welche sehr kostengünstig und zeitsparend und dabei mit geringem Materialaufwand die Herstellung von Halbleitermodulen ermöglicht. Dabei erfüllen die Halbleitermodule die Eigenschaften, die für einen Gleichrichter eines Schweißtransformators benötigt werden.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleitermoduls für einen Gleichrichter eines Schweißtransformators nach Anspruch 10 gelöst.
Das Verfahren erzielt die gleichen Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf die Vorrichtung genannt sind.
Weitere mögliche I mplementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Anlage mit einer Schweißvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 eine dreidimensionale Ansicht eines Halbleitermoduls für einen Gleichrichter der Schweißvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ;
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung zum Herstellen eines Halbleitermoduls gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel; Fig. 4 und Fig. 5 jeweils eine dreidimensionale Ansicht einer Vergussformhälfte zum Einlegen und Vergießen eines Halbleitermoduls für die Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ;
Fig. 6 und Fig. 7 jeweils eine dreidimensionale Ansicht der Formhälften von Fig. 4 und Fig. 5, wenn in eine der Vergussformhälften ein Leiterplattenverbund für das Halbleitermodul in die Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eingelegt ist;
Fig. 8 eine dreidimensionale Ansicht eines mit der Vorrichtung von Fig. 3 hergestellten Halbleitermoduls;
Fig. 9 eine Teilschnittansicht des Halbleitermoduls von Fig. 9;
Fig. 10 eine dreidimensionale Ansicht eines Teils einer Vorrichtung zum Herstellen eines Halbleitermoduls gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ;
Fig. 1 1 und Fig. 12 jeweils eine dreidimensionale Ansicht von Negativformen für die Herstellung der Vergussformhälfte von Fig. 5; und
Fig. 13 eine dreidimensionale Ansicht einer Einrichtung zum Herstellen der Vergussformhälften von Fig. 5 und Fig. 6 für eine Vorrichtung gemäß dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel.
I n den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt sehr schematisch eine Anlage 1 mit einer Schweißvorrichtung 2, die insbesondere eine Widerstandsschweißvorrichtung ist. Die Anlage 1 ist beispielsweise eine Fertigungsanlage für Gegenstände 4, wie Fahrzeuge, Möbel, Heizkörper, usw. .
I n der Anlage 1 sind metallische Bauteile 5, 6 durch Schweißen, insbesondere Widerstandsschweißen, derart verbindbar, dass eine Schweißverbindung 7 hergestellt wird. Hierzu weist die Sch weiß Vorrichtung 2 ein Schweißwerkzeug 10 in Form einer Schweißzange mit zwei Schweißelektroden 1 1 , 12, eine Steuereinrichtung 20, einen Schweißtransformator 30 mit drei Ausgängen 31 , 32, 33 und einen Gleichrichter 40 aus einem ersten
Transistor 41 , einem zweiten Transistor 42, einem dritten Transistor 43 und einem vierten Transistor 44 auf. Bei dem Beispiel von Fig. 1 hat die
Schweißvorrichtung 2 zudem eine Vorrichtung 50 zum Führen des
Schweißwerkzeugs 10.
Der Schweißtransformator 30 ist vorzugsweise als Mittelfrequenz- Gleichstrom-Transformator (M F-DC-Transformator) ausgeführt. Hierbei ist der Gleichrichter 40 an den Schweißtransformator 30 angebaut. Somit liegt eine Transformator-Gleichrichtereinheit vor.
Die Schweißvorrichtung 2 kann unter Steuerung der Steuereinrichtung 20 mit dem Schweißwerkzeug 10 eine Schweißverbindung 7 herstellen. Dabei ist es möglich, dass beispielsweise zwei Kanten oder Ränder oder Ecken eines einzigen Bauteils 5 durch Widerstandsschweißen mit einer oder mehreren Schweißverbindungen 7 miteinander verbunden werden. Unabhängig davon wie viele Bauteile 5, 6 mit einer Schweißverbindung 7 miteinander verbunden werden, ist/sind die Schweißverbindung(en) 7 als Punktschweißung oder Schweißnaht oder Kombinationen daraus ausführbar.
An der Sekundärseite des Schweißtransformators 30 liegt eine erste Sekundärspannung U21 zwischen dem ersten und zweiten Ausgang 31 ,
32 des Schweißtransformators 30 an. Außerdem liegt eine zweite Sekundärspannung U22 zwischen dem zweiten und dritten Ausgang 32,
33 des Schweißtransformators 30 an. Die erste Sekundärspannung U21 und die zweite Sekundärspannung U22 bilden nach der Gleichrichtereinheit 40 eine Schweißspannung U23, welche einen Schweißstrom I2 zur Folge hat.
An dem ersten Ausgang 31 des Schweißtransformators 30 ist der erste Transistor 41 angeschlossen. Zu dem ersten Transistor 41 ist ein zweiter Transistor 42 in Reihe geschaltet. Dadurch ist die Reihenschaltung aus erstem und zweitem Transistor 41 , 42 zwischen den Schweißtransformator 30 und das Schweißwerkzeug 10 geschaltet. Genauer gesagt, ist die Reihenschaltung aus erstem und zweitem Transistor 41 , 42 zwischen den Schweißtransformator 30 und die erste Schweißelektrode 1 1 geschaltet.
Mit dem zweiten Ausgang 32 des Schweißtransformators 30 ist die zweite Schweißelektrode 12 direkt verbunden.
An dem dritten Ausgang 32 des Schweißtransformators 30 ist der dritte Transistor 43 angeschlossen. Zu dem dritten Transistor 43 ist ein vierter Transistor 44 in Reihe geschaltet. Dadurch ist die Reihenschaltung aus drittem und viertem Transistor 43, 44 zwischen den
Schweißtransformator 30 und das Schweißwerkzeug 10 geschaltet. Genauer gesagt, ist die Reihenschaltung aus drittem und viertem Transistor 43, 44 zwischen den Schweißtransformator 30 und die erste Schweißelektrode 1 1 geschaltet.
Die Steuereinrichtung 20 kann auch die Polarität der Schweißspannung U23 an Schweißelektrode 1 1 und 12 durch entsprechende Steuerung der Transistoren 41 , 42, 43, 44 wie gewünscht schalten. Die Steuereinrichtung 20 ist ausgestaltet, jeweils in Abhängigkeit der Ausgangsspannung und der Polaritätsvorwahl einen Transistor der Transistoren 41 , 42, 43, 44 einzuschalten. Der in Reihe geschaltete Transistor der Transistoren 41 , 42, 43, 44 wird im Synchronbetrieb bei Strom dann negativ leitend eingeschaltet.
Beispielsweise schaltet die Steuereinrichtung 20 den ersten Transistor 41 jeweils in Abhängigkeit der Ausgangsspannung und der Polaritätsvorwahl ein. Der in Reihe geschaltete zweite Transistor 42 wird im Synchronbetrieb bei Strom dann negativ leitend eingeschaltet. In diesem Fall ist der Schweißstrom I2 ein positiv aus der Elektrode 1 1 herausfließender Strom. Die Elektrode 1 1 ist dann positiv gepolt. Die Elektrode 12 ist dann negativ gepolt.
Soll der Schweißstrom I2 anders herum gepolt sein, wird mit den jeweils anderen Transistoren 42, 44 eine Polaritätsvorwahl getroffen und werden die zugehörigen Transistoren negativ leitend geschaltet. Die Elektrode 1 1 ist dann negativ gepolt. Die Elektrode 12 ist dann positiv gepolt.
Dadurch sind im Gleichrichter 40 pro Gleichrichterzweig dann zwei Transistoren, nämlich bei dem Beispiel die Transistoren 41 , 42, in Reihe eingeschaltet. Dasselbe gilt in gleicher Weise für die Reihenschaltung aus drittem und viertem Transistor 43, 44 als zusätzlichem
Gleichrichterzweig des Gleichrichters 40.
Auf diese Weise kann an dem Schweißtransformator 30 eine polaritätsumschaltbare Schweißspannung U23 zwischen den Schweißelektroden 1 1 , 12 und ein polaritätsumschaltbarer
Schweißstrom I2 realisiert werden.
Bei einem Schweißverfahren zum Schweißen, insbesondere Widerstandsschweißen, von mindestens einem Bauteil 5, 6 mit der Schweißvorrichtung 2 kontaktiert mindestens eine Schweißelektrode 1 1 , 12 mindestens ein Bauteil 5, 6 und es wird mindestens ein Schweißtransformator 30 verwendet, um einen elektrischen Strom zu dem Schweißwerkzeug 30 beim Schweißen des mindestens einen Bauteils 5, 6 zuzuführen. Hierbei ist für die Polumschaltung eine Reihenschaltung aus zwei Transistoren 41 , 42; 43, 44 vorgesehen, die zwischen das Schweißwerkzeug 10 und einen Ausgang 31 , 33 des Schweißtransformators 30 geschaltet sind, wie in Fig. 1 gezeigt. Bei dem Schweißverfahren wird der Schritt durchgeführt eines Auswählens der Polarität der zwei gleichgepolten Transistoren 41 , 42; 43, 44, indem in Abhängigkeit der Ausgangsspannung des Schweißtransformators 30 und der Polaritätsvorwahl ein Transistor aus dem Paar 41 , 42 oder ein Transistor aus dem Paar 43, 44 eingeschaltet wird. Außerdem wird der Schritt eines negativ leitend Einschaltens des in Reihe zu dem eingeschalteten Transistor 41 oder 42; 43 oder 44 geschalteten Transistors 41 oder 42; 43 oder 44 im Synchronbetrieb bei Strom durchgeführt. Dadurch ist die Polarität des einen Transistors 42 ; 44 der Reihenschaltung gegenüber der Polarität des anderen Transistors 41 ; 43 der Reihenschaltung gedreht, um an dem Schweißtransformator 30 eine polaritätsumschaltbare Schweißspannung U23 und einen polaritätsumschaltbaren Schweißstrom I2 zu realisieren.
Der Transistor mit der gedrehten Polarität kann zur Verbindung mit dem Schweißwerkzeug 10 vorgesehen sein. Genauer gesagt, werden bei dem Gleichrichter 40 beide Reihenschaltungszweige zusammengeführt und dann auf das Schweißwerkzeug 10 geführt.
Die Schweißvorrichtung 2 ist besonders vorteilhaft bei Blechkombinationen einsetzbar, bei welchen es bei einer Schweißzange zu unerwünschtem Abbrand der Schweißelektroden oder Materialwanderung kommt. Außerdem kann die Widerstandsschweißvorrichtung 3 besonders vorteilhaft beim Schweißen von Kettengliedern und beim Schweißen von Heizkörpern verwendet werden.
Fig. 2 zeigt vereinfacht den mechanischen Aufbau eines Leistungsmoduls oder Halbleitermoduls 401 für einen der Transistoren 41 bis 44 für den Gleichrichter 40. Das Halbleitermodul 401 weist die Parallelschaltung von mehreren Halbleiterbauelementen 4015 auf, die insbesondere Transistoren sind. Das Halbleitermodul 401 hat als Leiterplatten eine Basisplatte 401 1 und eine Deckelplatte 4012, deren Ecken jeweils ausgespart sind. Dadurch kann das Halbleitermodul 401 beispielsweise in etwa eine Kreuzform haben. An einer Seite des Kreuzes kragt eine Anschlussfahne oder Direktsteckverbinder 4013 nach außen aus, die/der gemäß Fig. 2 in einen Steckverbinder 402 einer nicht näher dargestellten Leiterplatte oder Treiberplatine 403 steckbar ist. Hierfür sind die Halbleitermodule 401 Rücken an Rücken aneinandergelegt, so dass die Anschlussfahnen und damit die Steckverbinder 402 nebeneinander angeordnet werden können.
Der Direktsteckverbinder 4013 ist an der Basisplatte 401 1 vorgesehen. Sowohl die Basisplatte 401 1 als auch die Deckelplatte 4012 sind aus einem hochleitfähigen Material hergestellt, das thermisch und elektrisch hochleitfähig ist. Auf der Basisplatte 401 1 ist eine zusätzliche Metalllage 4014, insbesondere Kupferlage, usw. , aufgebracht, die durch ein Isolationsmaterial von der Basisplatte 401 1 isoliert ist. Die zusätzliche Metalllage 4014, insbesondere Kupferlage, usw. , wird durch in der Leiterplattenfertigung übliche Verfahren aufgebracht. Selbstverständlich sind zum Aufbringen andere Verfahren denkbar.
Zwischen der Basisplatte 401 1 und der Deckelplatte 4012 werden dann die Halbleiterbauelemente 4015 mittels Lötverfahren im Sandwichaufbau eingebracht und mit den entsprechenden Platten 401 1 , 4012 und Leitungen und/oder Anschlüssen für Signale kontaktiert. Der Übersichtlichkeit halber sind in Fig. 2 nicht alle Halbleiterbauelemente 4015 mit einem Bezugszeichen versehen.
Mit anderen Worten, das Halbleitermodul 401 hat einen Sandwichaufbau aus zwei Leiterplatten 401 1 , 4012 und Bauelementen, insbesondere Halbleiter-Schaltelementen 4015 bzw. Transistoren, die zwischen den Leiterplatten 401 1 , 4012 angeordnet sind. Dabei hat das Halbleitermodul 41 einen Sandwichaufbau, bei dem mindestens eine hochstromfähige Leiterkarte bzw. Leiterplatte 401 1 , 4012 inkl. Bestückung verwendet ist. Die Halbleiter-Schaltelemente 4015, insbesondere Transistoren, können dabei so ausgeführt sein, dass mehrere Halbleiter-Schaltelemente 410 parallel zueinander geschaltet sind. Die Halbleitermodule 401 können einen elektrischen Strom von mehr als 10000 A schalten.
Das Modul 401 nimmt somit die Parallelschaltung der Transistoren bzw. Halbleiterbauelemente 4015 zwischen der Basisplatte 401 1 und der Deckelplatte 4012 auf. Im Zwischenraum zwischen der Basisplatte 401 1 und der Deckelplatte 4012 ist eine Vielzahl von, beispielsweise zwischen 30 und 50, Halbleiterbauelementen 4015 parallel geschaltet. Beispielsweise weisen die Halbleiterbauelemente 4015 Metall-Isolator- Feldeffekttransistoren (M ISFETs), insbesondere Metall-Oxid- Feldeffekttransistoren (MOSFETs), auf, deren Typ je nach Anwendung wählbar ist.
Das Modul 401 ist zumindest teilweise, insbesondere rundum, vergoldet. Damit kann die Leitfähigkeit an dem Anschluss, der mit dem Direktsteckverbinder 4013 realisiert ist, und/oder an Anschlüssen der Parallelschaltung der Halbleiterbauelemente 4015 an der Basisplatte 401 1 und der Deckelplatte 4012 erhöht werden. Auf der Treiberplatine 403 von Fig. 2 kann auch die Steuereinrichtung 20 angeordnet sein. Die Halbleitermodule 401 sind jeweils gleich ausgestaltbar. I n einem solchen Fall sind die Halbleitermodule 401 Gleichteile.
Die Halbleitermodule 401 haben jeweils mindestens einen Feldeffekttransistor, insbesondere jedoch je nach Typ zwischen 30 und 50 Stück, der insbesondere ein Feldeffekttransistor, insbesondere ein N MOS-FET ist. Somit können die Module 401 auch IGFET-Module genannt sein. Die IGFET-Module können insbesondere mindestens einen Metall-Oxid- Halbleiter- Feldeffekttransistoren (metal-oxide- semiconductor field-effect transistor = MOSFET) aufweisen.
Der Steckverbinder 402 zur Steckverbindung, der als Direktstecker ausgestaltet sein kann, ist exzentrisch an den Halbleitermodulen 401 angeordnet. Dadurch sind zwei Halbleitermodule 401 mit ihrer Basisplatte 401 1 gegeneinander durch eine Leiterplatte der Treiberplatine 403 kontaktierbar. Die Treiberplatine 403 mit einem Treiber 404 und die Steuereinrichtung 20 können derart aufgebaut sein, dass je nach Bestückvariante beide Funktionen des Gleichrichters 40 mit oder ohne Polumschaltung bzw. Polaritätsumschaltung realisiert werden können.
Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung 70 zum Herstellen eines Leistungsmoduls oder Halbleitermoduls 401 von Fig. 2. Die Vorrichtung 70 hat eine erste Vergussformhälfte 71 , eine zweite Vergussformhälfte 72, ein erstes Druckbeaufschlagungsmodul 73, ein zweites
Druckbeaufschlagungsmodul 74, ein Gestell 75, ein Neigungsmodul 76 und ein Füllmodul 77 zum Einfüllen von Vergussmasse 4018. I n der Vorrichtung 70 ist in den Formhälften 71 , 72 ein Halbleitermodul 401 aufgenommen. Das Halbleitermodul 401 hat die Leiterplatten 401 1 , 4012, die zuvor auch als Basisplatte 401 1 und Deckelplatte 4012 bezeichnet sind. Zwischen den Leiterplatten 401 1 , 4012 sind elektrische Bauelemente 4015 elektrisch verschaltet, wie zuvor beschrieben. Die Bauelemente 4015 sind elektrisch mit der Leiterplatte 401 1 und/oder der Leiterplatte 4012 verschaltet. Zudem ist zwischen die Platten 401 1 , 4012 unter Verwendung des Füllmoduls 77 Vergussmasse 4018 eingefüllt, insbesondere eingegossen. Die Vergussmasse 4018 dient zur elektrischen Isolation und zum Abdichten des Halbleitermoduls 401 nach außen.
Die Formhälften 71 , 72 sind zwischen den
Druckbeaufschlagungsmodulen 73, 74 angeordnet. Die
Druckbeaufschlagungsmodule 73, 74 sind derart ausgestaltet, dass sie die Formhälften 71 , 72 mit einem Druck FP beaufschlagen können. Der Druck FP wird insbesondere aufgebracht, um die Formhälften 71 , 72 in der Vorrichtung 70 aneinanderzupressen, wenn die Vergussmasse 4018 zwischen die Basisplatte 401 1 und die Deckelplatte 4012 eingefüllt wird. Der Verguss mit der Vergussmasse 4018 wird unter Vakuum als steigender Verguss ausgeführt.
Bei der Ausgestaltung von Fig. 3 neigt das Neigungsmodul 76 der Vorrichtung 70 die Formhälften 71 , 72 und die
Druckbeaufschlagungsmodule 73, 74 relativ zu der Richtung der Schwerkraft FG. Dadurch neigt das Neigungsmodul 76 bei der Ausgestaltung von Fig. 3 die Formhälften 71 , 72 und die
Druckbeaufschlagungsmodule 73, 74 relativ zu dem Gestell 75 der Vorrichtung 70.
Genauer gesagt, neigt das Neigungsmodul 76 die Formhälften 71 , 72 und die Druckbeaufschlagungsmodule 73, 74 um einen ersten vorbestimmten Winkel a und einen zweiten vorbestimmten Winkel ß relativ zu dem Gestell 75. Die vorbestimmten Winkel a, ß sind derart gewählt, dass die Vergussmasse 4018 beim Betrieb der Vorrichtung 70 nicht nur zwischen die einzelnen Halbleiterbauelemente 4015 fließt, sondern auch unter die Halbleiterbauelemente 4015 fließt. Der vorbestimmte Winkel a kann beispielsweise zwischen etwa 18° und 22°, insbesondere als etwa 20° , relativ zu einer horizontalen Ebene gewählt werden. Der vorbestimmte Winkel ß kann beispielsweise zwischen etwa 18° und 22°, insbesondere als etwa 20°, relativ zu einer senkrechten Ebene, insbesondere relativ zu der Richtung der Schwerkraft FG gewählt werden. Somit bewirkt das Neigungsmodul 76, dass Hohlräume zwischen der Basisplatte 401 1 und der Deckelplatte 4012 vollständig ausfüllbar sind. Selbstverständlich ist es möglich, dass das Neigungsmodul 76 nur die Formhälften 71 , 72 um den vorbestimmten Winkel a bzw. ß relativ zu dem Gestell 75 neigt. Zumindest eines der Druckbeaufschlagungsmodule 73, 74, insbesondere das Modul 73, welches die Formhälften 71 , 72 (mit) abstützt, kann ein Teil des Neigungsmoduls 76 sein.
Fig. 4 und Fig. 5 zeigen die Vergussformhälften 71 , 72 genauer. Gemäß Fig. 4 hat die Vergussformhälfte 71 eine Aufnahmeöffnung 71 1 zur Aufnahme der Basisplatte 401 1. Zudem ist ein Teil 712 einer Einfüllöffnung 712, 722 zum Einfüllen der Vergussmasse 4018 vorgesehen. Gemäß Fig. 5 hat die Vergussformhälfte 72 eine Aufnahmeöffnung 721 zur Aufnahme der Deckelplatte 4012. Zudem ist ein Teil 722 der Einfüllöffnung 712, 722 zum Einfüllen der Vergussmasse 4018 vorgesehen. Die Einfüllöffnung 712, 722 bildet das eine Ende eines Einleitkanals 723, der seitlich neben der Aufnahmeöffnung 721 als Vertiefung, insbesondere Rille, in der Vergussformhälfte 72 angeordnet ist. Dabei hat der Einleitkanal 723 zwei Teile, die in der Vergussformhälfte 72 in etwa vertikal zueinander angeordnet sind. Der Einleitkanal 723 ist somit in etwa L-förmig ausgestaltet. Der Einleitkanal 723 führt die Vergussmasse 4018 zu einem Verteiler 724, über welchen die Vergussmasse 4018 über die seitliche Breite der Platten 401 1 , 4012 in die Aufnahmeöffnung 721 geleitet werden kann. Der Verteiler 724 ist als Auskragung ausgestaltet. I nsbesondere ist der Verteiler 724 eine halbzylinderförmige Auskragung. Der Verteiler 724 bewirkt insbesondere, dass die Vergussmasse 4018 in etwa gleichmäßig über der gesamten Breite des Verteilers 724 zu den Platten 401 1 , 4021 geleitet wird. Der Verteiler 724 kann die Vergussmasse 4018 von dem Einleitkanal 723 zwischen die Leiterplatten 401 1 , 4012 in einer vorbestimmten Breite füllen, die größer als der lichte Durchmesser des Einleitkanals 723 ist. Über eine Austrittsöffnung 725 kann überschüssige Vergussmasse 4018 aus der Aufnahmeöffnung 721 ausgeleitet werden. Die Austrittsöffnung 725 ist als rechteckige Vertiefung in der Vergussformhälfte 72 ausgestaltet. Die Austrittsöffnung 725 ist oben an der Vergussformhälfte 72 angeordnet. Der Verteiler 724 ist unten an der Vergussformhälfte 72 angeordnet.
Fig. 6 und Fig. 7 zeigen die Vergussformhälften 71 , 72 bei einem Verfahren zum Herstellen eines Halbleitermoduls 401 , nachdem in der Vergussformhälfte 72 ein Verbund aus Platten 401 1 , 4012 mit dazwischen elektrisch verschalteten Bauelementen 4015 angeordnet ist.
Die Vergussformhälfte 71 kann dann an der Vergussformhälfte 72 angeordnet werden, wie in Fig. 3 zuvor gezeigt.
Daraufhin können die Druckbeaufschlagungsmodule 73, 74 die Vergussformhälften 71 , 72 mit dem Druck F beaufschlagen, um die Vergussformhälften 71 , 72 aneinanderzupressen. Dadurch sind nur noch die Einfüllöffnung 712, 722 und die Austrittsöffnung 725 nach außen geöffnet. Die Austrittsöffnung 725 ist an einem Ende des Spalts angeordnet, der in dem Verbund aus Platten 401 1 , 4012 vorhanden ist. Der Verteiler 724 ist an einem anderen Ende des Spalts angeordnet, der in dem Verbund aus Platten 401 1 , 4012 vorhanden ist.
Danach kann die Vergussmasse 4018 in die Einfüllöffnung 712, 722 eingeleitet werden, um über den Kanal 723 und den Verteiler 724 zwischen die Platten 401 1 , 4012 mit den dazwischen elektrisch verschalteten Bauelementen 4015 zu fließen. Mit anderen Worten, die Vergussmasse 4018 steigt aufgrund der nachfließenden Vergussmasse 4018 aus dem Einleitkanal 723 über den Verteiler 724 zwischen die Platten 401 1 , 4012. Überschüssige Vergussmasse 4018 kann bis zu der Austrittsöffnung 725 steigen. Die überschüssige Vergussmasse 4018 kann entfernt werden oder wieder in die Einfüllöffnung 712, 722 eingefüllt werden.
Das Einfüllen der Vergussmasse 4018 in die Einfüllöffnung 712, 722 erfolgt im Vakuum.
Die Vergussmasse 4018 ist ein elektrisch isolierendes Material. Zudem hat die Vergussmasse 4018 abdichtende Wirkung gegen Eindringen von Flüssigkeit und/oder feste Stoffe, insbesondere Partikel, Staub, usw. , in das Halbleitermodul 401 . Beispielsweise ist die Vergussmasse 4018 zumindest teilweise Kunststoff oder Harz. Insbesondere ist die Vergussmasse 4018 ein Epoxidharz, wie beispielsweise vom Typ „DENATITE XN R 5021“ der Firma Nagase America LLC.
I n einem nächsten Schritt zur Herstellung des Halbleitermoduls 401 wird der Vergussmasse 4018 Zeit gegeben auszuhärten. Je nach Material für die Vergussmasse 4018 kann dieser Schritt beispielsweise etwa 30-180 Minuten dauern.
Die Vergussform aus den Vergussformhälften 71 , 72 gleicht die Toleranzen des Moduls 401 aus und dichtet das Modul 401 trotzdem ab. Dabei verbindet sich die Vergussform aus den Vergussformhälften 71 , 72 nicht mit der Vergussmasse 4018.
Danach kann das fertig gestellte Halbleitermodul 401 , aus den
Vergussformhälften 71 , 72 und der Vorrichtung 70 entnommen werden. Die Vergussform aus den Vergussformhälften 71 , 72 ist wiederverwendbar.
Zudem kann das Halbleitermodul 401 außen mit einer Schicht 4019 beschichtet sein, wie in Fig. 8 gezeigt. Die Schicht 4019 ist insbesondere Gold, wie zuvor erwähnt.
Gemäß Fig. 9 füllt die Vergussmasse 4018 alle Hohlräume (Lunker) in dem Spalt zwischen den Platten 401 1 , 4012 aus. Es sind also nach Einfüllen der Vergussmasse 4018 insbesondere keine Lunker zwischen Anschlüssen 4015G, 4015D, 4015S eines Halbleiterbauelements 4015 und einer der Platten 401 1 , 4012 vorhanden. Dies gilt auch, wenn der Spalt zwischen den Platten 401 1 , 4012 eine Breite im Mikrometerbereich hat. I nsbesondere hat der Spalt zwischen den Platten 401 1 , 4012 eine Breite von 500 pm bis 700 pm, beispielsweise etwa 600 pm .
Mindestens eine der Leiterplatten 401 1 , 4012 kann einen Lagenaufbau oder Schichtaufbau aus mindestens einer Lage oder Schicht haben. Die Anzahl der Schichten ist nicht begrenzt. Jedoch ist die Anzahl der Schichten durch die Dicke der Leiterplatte 401 1 , 4012 limitiert. Verbunden werden können die Lagen bzw. Schichten der einzelnen Leiterplatten 401 1 , 4012 mit den üblichen Verbindungstechniken, wie, insbesondere metallisierte, Durchkontaktierungen, die auch VIAs genannt werden. Hierfür sind verschiedene Arten von Durchkontaktierungen bzw. VIAs verwendbar, insbesondere Blind, Burried, Stagged, THT. Eine Blind-Durchkontaktierung reicht nicht durch alle Schichten der jeweiligen Leiterplatte 401 1 , 4012. Eine Burried- Durchkontaktierung befindet sich nur zwischen zwei Mittellagen der jeweiligen Leiterplatte 401 1 , 4012 und ist außen auf der Leiterplatte 401 1 , 4012 nicht sichtbar. Eine Stagged-Durchkontaktierung ist eine Durchkontaktierung, die zwischen beliebigen Lagen verbinden kann und dabei als gestapelte Blind-Durchkontaktierung ausgeführt wird. Eine THT-Durchkontaktierung kann auch als Durchstecktechnik bezeichnet werden, wobei Drähte mit Lötzinn in der Durchkontaktierung befestigt werden. Eine THT-Durchkontaktierung ist zudem für bedrahtete Bauteile 410 verwendbar, deren Anschlussdrähte in eine Durchkontaktierung der Leiterplatte 46 gesteckt sind und mit Lötzinn in der Durchkontaktierung befestigt werden.
Bei jeder der Leiterplatten 401 1 , 4012 kann mindestens eine oder beliebige Kombination(en) der genannten Verbindungsformen Verwendung finden. Die mindestens eine genannte Verbindungsform ist zur Kontaktierung der Lagen bzw. Schichten und/oder des mindestens einen Halbleiterbauelements 4015 verwendbar.
Mindestens einer der Anschlüsse 4015G, 4015D, 4015S der
Halbleiterbauelemente 4015 kann mittels Durchkontaktierung ausgeführt sein, um das zugehörige Halbleiterbauelement 4015 mit der ersten und zweiten Leiterplatte 401 1 , 4012 elektrisch zu verschalten.
Fig. 10 zeigt einen Teil einer Vorrichtung 70A gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel . Die Vorrichtung 70A unterscheidet sich durch die nachfolgend genauer beschriebenen Merkmale von der Vorrichtung 70 gemäß dem vorangehenden Ausführungsbeispiel.
Bei der Vorrichtung 70A sind eine Vielzahl von Vergussformhälften 71 , 72A zwischen den Druckbeaufschlagungsmodulen 73, 74 angeordnet. Die Vergussformhälften 71 , 72A sind aneinandergereiht. Die Anzahl der aneinandergereihten Vergussformhälften 71 , 72A ist beliebig wählbar. Es sind mindestens zwei Vergussformhälften 71 , 72A aneinanderreihbar. Dabei sind alle Öffnungen 712, 722, 725 an derselben Seite der Vergussformhälften 71 , 72A angeordnet. Dadurch kann die
Vergussmasse 4018 besonders schnell in die Einfüllöffnungen 712, 722 eingefüllt werden. Außerdem kann überschüssige Vergussmasse 4018 an mindestens einer der Austrittsöffnungen 725 gegebenenfalls wieder in eine der Einfüllöffnungen 712, 722 verfüllt werden. Dadurch kann der Verbrauch der Vergussmasse 4018 minimiert werden.
Die Vergussformhälften 71 , 72A bilden zwischen den
Druckbeaufschlagungsmodulen 73, 74 einen Vergussformstapel. Dieser Stapel kann mit dem Druck FP beaufschlagt werden, wie zuvor für die Vorrichtung 70 beschrieben.
Auf diese Weise können mehrere Halbleitermodule 401 gleichzeitig, aber jedes einzeln, mit Vergussmasse 4018 vergossen werden. Da die Aushärtezeit zum Aushärten der Vergussmasse 4018 relativ lang ist im Vergleich zu den anderen Schritten des zuvor beschriebenen Verfahrens, kann die Vorrichtung 70A die Zeit für die Herstellung von Halbleitermodulen 401 in der Serienfertigung verringern. Dadurch können die Kosten für die Herstellung eines Moduls 401 gesenkt werden.
Fig. 1 1 und Fig. 12 zeigen für eine Einrichtung 80 Zentrierplatten 81 , 82, in denen Öffnungen 83 zur Aufnahme von Befestigungselementen 84 vorgesehen sind. Auf der Zentrierplatte 81 von Fig. 1 1 ist eine Negativformhälfte 85 zum Herstellen der Vergussformhälfte 72 von Fig. 6 angeordnet. Auf der Zentrierplatte 82 von Fig. 12 ist eine Negativformhälfte 86 zum Herstellen der Vergussformhälfte 71 von Fig. 5 angeordnet. Mindestens eine der Negativformhälften 86 kann mittels dreidimensionalem Druck hergestellt sein.
Die Anordnungen von Fig. 1 1 und Fig. 12 sind aneinander befestigbar, wie in Fig. 13 gezeigt. Hierfür werden die Befestigungselemente 84 in den Öffnungen 83 der Zentrierplatten 81 , 82 befestigt. Dadurch wird eine Einrichtung 80 zur Herstellung der Vergussformhälften 71 , 72 gebildet. Zwischen die Negativformhälften 85, 86 kann ein Material eingefüllt werden, das bei Raumtemperatur von etwa 10° C bis 35° C flexibel biegbar ist. Ein solches Material ist beispielsweise Silikonkautschuk.
Nach dem Aushärten der Vergussformhälften 71 , 72 in den
Negativformhälften 86, 85 sind die Vergussformhälften 71 , 72 für eine der Vorrichtungen 70, 70A der vorangehenden Ausführungsbeispiele verwendbar. Je nach Material für die Vergussmasse 4018 kann dieser Schritt des Aushärtens beispielsweise etwa 30 -180 Minuten dauern.
Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Anlage 1 , der Schweißvorrichtung 2 und des von diesen durchgeführten Verfahrens zum Widerstandsschweißen können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. I nsbesondere können alle Merkmale und/oder Funktionen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beliebig kombiniert werden. Zusätzlich sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.
Die in den Figuren dargestellten Teile sind schematisch dargestellt und können in der genauen Ausgestaltung von den in den Figuren gezeigten Formen abweichen, solange deren zuvor beschriebenen Funktionen gewährleistet sind.
Die Transistoren 41 , 42, 43, 44 können alternativ Bipolartransistoren sein, wobei jedoch die Ausführung als Metall-Oxid-Halbleiter- Feldeffekttransistoren (MOS-FET) bevorzugt wird.
Der Schweißtransformator 30 kann aus einer Parallelschaltung von zwei Transformatoren aufgebaut sein.
Die Anlage 1 weist möglicherweise anstelle des von der Vorrichtung 50 geführten Schweißwerkzeugs 10 ein Handwerkzeug auf. Die Vorrichtung 50 kann alternativ derart ausgestaltet sein, dass das Schweißwerkzeug 10 ein handgeführtes Werkzeug ist. Die Schweißvorrichtung 2 ist nicht nur in einer Anlage 1 in einer Serienfertigung einsetzbar. Stattdessen ist die Schweißvorrichtung 2 in der Einzelfertigung einsetzbar. Das Schweißwerkzeug 10 ist insbesondere ein Widerstandsschweißwerkzeug.
Zusätzlich zu einer der genannten Ausführungsvarianten für das Schweißwerkzeug 10 ist es denkbar, dass die Anlage 1 mindestens ein weiteres Werkzeug aufweist, wie ein Schraub-, Bohr- oder
Fräswerkzeug, oder Nietwerkzeug oder Schneidwerkzeug oder Toxwerkzeug oder Stanzwerkzeug.

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung (70; 70A) zum Herstellen eines Halbleitermoduls (401 ) für einen Gleichrichter (40) eines Schweißtransformators (30), mit einer ersten Vergussformhälfte (71 ) zur Aufnahme einer ersten Leiterplatte (401 1 ) des Halbleitermoduls (401 ), einer zweiten Vergussformhälfte (72; 72A) zur Aufnahme einer zweiten Leiterplatte (4012) des Halbleitermoduls (401 ), wobei zwischen der ersten und zweiten Leiterplatte (401 1 , 4012) eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen (4015) angeordnet ist und jedes der Halbleiterbauelemente (4015) mit der ersten und/oder zweiten Leiterplatte (401 1 , 4012) elektrisch verschaltet ist, einem Neigungsmodul (76) zum Neigen einer aus der ersten und zweiten Vergussformhälfte (72; 72A) gebildeten Vergussform um einen vorbestimmten Winkel (ß), so dass die erste und zweite Leiterplatte (401 1 , 4012) schräg zu der Richtung der Schwerkraft (FG) angeordnet sind, und wobei die Vorrichtung (70; 70A) ausgestaltet ist, einen Spalt zwischen der ersten und zweiten Leiterplatte (401 1 , 4012) im Vakuum mit steigendem Verguss in der Vergussform zu füllen, um den Spalt zwischen der ersten und zweiten Leiterplatte (401 1 , 4012) und der Vielzahl von Halbleiterbauelementen (4015) lunkerfrei zu füllen.
2. Vorrichtung (70; 70A) nach Anspruch 1 , zudem mit
Druckbeaufschlagungsmodulen (73, 74) zum Beaufschlagen der ersten und zweiten Vergussformhälfte (71 , 72; 72A) mit einem Druck (FP) , um aus der ersten und zweiten Vergussformhälfte (71 , 72; 72A) eine Vergussform zur Aufnahme des Vergussmaterials (4018) zwischen den Leiterplatten (401 1 , 4012) zu bilden.
3. Vorrichtung (70; 70A) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste und zweite Vergussformhälfte (71 , 72; 72A) jeweils aus einem flexibel biegbaren Material gebildet sind, das sich nicht mit dem Vergussmaterial (4018) verbindet, und/oder wobei die erste und zweite Vergussformhälfte (71 , 72; 72A) jeweils aus Silikonkautschuk gebildet sind.
4. Vorrichtung (70; 70A) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Vergussformhälfte (72; 72A) der Vergussformhälften (71 , 72) an einer Seite der Vergussformhälfte (72; 72A) sowohl eine Einfüllöffnung (722) als auch eine Austrittsöffnung (725) für die Vergussmasse (4018) aufweist.
5. Vorrichtung (70; 70A) nach Anspruch 4, wobei die
Vergussformhälfte (72; 72A) zudem einen Einleitkanal (723) aufweist, der L-förmig neben einer Aufnahmeöffnung (721 ) für eine der Leiterplatten (401 1 , 4012) angeordnet ist und zum Einleiten des Vergussmaterials (4018) in den Spalt zwischen der ersten und zweiten Leiterplatte (401 1 , 4012) dient.
6. Vorrichtung (70; 70A) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Vergussformhälfte (72; 72A) zudem einen Verteiler (724) aufweist, welcher neben einem Teil des Einleitkanals (723) angeordnet ist, und wobei der Verteiler (724) ausgestaltet ist, die Vergussmasse (4018) von dem Einleitkanal (723) zwischen die Leiterplatten (401 1 , 4012) in einer vorbestimmten Breite zu füllen, die größer als der lichte Durchmesser des Einleitkanals (723) ist.
7. Vorrichtung (70; 70A) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Spalt zwischen der ersten und zweiten Leiterplatte (401 1 , 4012) die Leiterplatten (401 1 , 4012) um einen Wert beabstandet, der zwischen 500 pm bis 700 pm beträgt.
8. Vorrichtung (70A) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (70A) eine Vielzahl von aneinandergereihten Vergussformhälften (72A) aufweist, so dass zwischen jeweils zwei Vergussformhälften (72A) ein Halbleitermodul (401 ) mit Vergussmasse (4018) vergossen werden kann.
9. Vorrichtung (70; 70A) nach einem der vorangehenden Ansprüche, zudem mit Negativformhälften (85; 86) zum Gießen einer der Vergussformhälften (71 , 72; 72A).
10. Verfahren zum Herstellen eines Halbleitermoduls (401 ) für einen Gleichrichter (40) eines Schweißtransformators (30), wobei das Verfahren die Schritte aufweist Aufnehmen, mit einer ersten Vergussformhälfte (71 ), einer ersten Leiterplatte (401 1 ) des Halbleitermoduls (401 ) , Aufnehmen, mit einer zweiten Vergussformhälfte (72; 72A), einer zweiten Leiterplatte (4012) des Halbleitermoduls (401 ), wobei zwischen der ersten und zweiten Leiterplatte (401 1 , 4012) eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen (4015) angeordnet ist und jedes der Halbleiterbauelemente (4015) mit der ersten und/oder zweiten Leiterplatte (401 1 , 4012) elektrisch verschaltet ist, Schließen der Vergussformhälften (72; 72A) zu einer Vergussform, Neigen, mit einem Neigungsmodul (76), der Vergussform um einen vorbestimmten Winkel (ß) , so dass die erste und zweite Leiterplatte (401 1 , 4012) schräg zu der Richtung der Schwerkraft ( FG) angeordnet sind, und Füllen eines Spalts zwischen der ersten und zweiten Leiterplatte (401 1 , 4012) im Vakuum mit steigendem Verguss in der Vergussform , um den Spalt zwischen der ersten und zweiten Leiterplatte (401 1 , 4012) und der Vielzahl von Halbleiterbauelementen (4015) lunkerfrei zu füllen.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, zudem mit den Schritten Herstellen von Negativformhälften (85; 86) mit dreidimensionalem Druck, und Verwenden der Negativformhälften (85; 86) zum Gießen der
Vergussformhälften (71 , 72; 72A) .
12. Gleichrichter (40) für einen Schweißtransformator (30) einer Schweißvorrichtung (2) zum Schweißen von mindestens einem Bauteil (5, 6), mit mindestens zwei Halbleitermodulen (401 ), die zwischen ein Schweißwerkzeug (10) der Schweißvorrichtung (2) und einen Ausgang des Schweißtransformators (30) geschaltet sind, wobei die mindestens zwei Halbleitermodule (401 ) mit einem Verfahren nach Anspruch 1 1 hergestellt wurden, und wobei die mindestens zwei Halbleitermodule (401 ) optional als Gleichteile ausgestaltet sind, und wobei jedes der Halbleiterbauelemente (4015) durch mindestens eine Lötstelle oder mit mindestens einer Durchkontaktierung (4015G) mit der ersten und/oder zweiten Leiterplatte (401 1 , 4012) elektrisch verschaltet ist.
13. Gleichrichter (40; 40A, 400) nach Anspruch 12, wobei die mindestens zwei Halbleitermodule (401 ) jeweils mindestens einen Transistor (41 bis 44) aufweisen, und wobei die Polarität des einen Transistors (42; 44) der Reihenschaltung gegenüber der Polarität des anderen Transistors (41 ; 43) der Reihenschaltung gedreht ist, um im Falle der Reihenschaltung an dem Schweißtransformator (30) eine polaritätsumschaltbare Schweißspannung (U23) und einen polaritätsumschaltbaren Schweißstrom (I2) zu realisieren, und wobei der Transistor (42; 44) mit der gedrehten Polarität zur Verbindung mit dem Schweißwerkzeug (10) vorgesehen ist.
14. Gleichrichter (40; 40A, 400) nach Anspruch 12 oder 13, wobei die
Transistoren (41 , 42; 43, 44) Metall-Oxid-Halbleiter-
Feldeffekttransistoren sind.
15. Schweißvorrichtung (2), mit einem Schweißwerkzeug (10) mit mindestens einer Schweißelektrode (1 1 , 12), welche zum Schweißen mit dem mindestens einen Bauteil (5, 6) zu kontaktieren ist, mindestens einem Schweißtransformator (30) zum Zuführen eines elektrischen Stroms zu dem Schweißwerkzeug (10) beim Schweißen des mindestens einen Bauteils (5, 6), und mindestens einem Gleichrichter (40; 40A, 400) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei der mindestens eine Gleichrichter (40; 40A, 400) mit dem mindestens einen Schweißtransformator (30) verbunden ist.
16. Anlage (1 ) zur Behandlung von Gegenständen (4), mit einer Schweißvorrichtung (2) nach Anspruch 15, wobei die Schweißvorrichtung (2) zum Schweißen von mindestens einem Bauteil (5, 6) vorgesehen ist, das zur Behandlung von mindestens einem der Gegenstände (4) vorgesehen ist.
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