WO2024056460A1 - Leistungsmodul - Google Patents

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WO2024056460A1
WO2024056460A1 PCT/EP2023/074293 EP2023074293W WO2024056460A1 WO 2024056460 A1 WO2024056460 A1 WO 2024056460A1 EP 2023074293 W EP2023074293 W EP 2023074293W WO 2024056460 A1 WO2024056460 A1 WO 2024056460A1
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semiconductor chip
carrier
section
power module
heat pipe
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PCT/EP2023/074293
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Wei Liu
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • H01L25/072—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other

Definitions

  • the invention relates to a power module.
  • a conventional power module may include a carrier, at least one semiconductor chip mounted on the carrier, and a driver board.
  • the carrier may comprise a DBC (direct bonded copper) substrate or an IMS (insulated metal substrate).
  • the driver board can be configured to electrically contact and/or control the semiconductor chip mounted on the carrier.
  • the semiconductor chip may be configured as a high-speed switching device.
  • the semiconductor chip may be configured as a high-performance semiconductor device.
  • the power module may include two or more semiconductor chips.
  • the task is solved by the subject matter of the independent claim.
  • Advantageous embodiments are set out in the dependent claims.
  • the power module comprises the following: a carrier, at least one semiconductor chip arranged on the carrier, the semiconductor chip comprising at least one electrical contact of the semiconductor chip on a side of the semiconductor chip facing away from the carrier, at least one electrically conductive clamp that is fixed to the electrical contact of the semiconductor chip and is electrically coupled thereto and which is thermally coupled to the carrier, and a heat pipe for dissipating heat generated by the semiconductor chip away from the semiconductor chip, wherein the heat pipe is arranged on a side of the terminal facing away from the semiconductor chip and wherein the heat pipe is thermally and is mechanically coupled to the clamp.
  • the heat pipe can contribute to proper cooling of the semiconductor chip.
  • the heat pipe provides very good heat dissipation away from a semiconductor chip of the power module. This can lead to a very low working temperature of the semiconductor chip and thus of the power module. Operating the semiconductor chip and the power module at a low working temperature compared to the prior art contributes to a long service life, good reliability and/or high performance of the semiconductor chip or the power module.
  • the clamp can be thermally coupled to the electrical contact of the semiconductor chip or the carrier through a direct coupling between the clamp and the electrical contact of the semiconductor chip and/or the carrier.
  • “Direct” in this context can mean that the clamp physically touches the electrical contact of the semiconductor chip or carrier or that only one layer, e.g. B. a thin layer of an electrically conductive adhesive or a solder, for mechanically fixing the clamp to the semiconductor chip or the carrier can be arranged between the clamp and the electrical contact of the semiconductor chip or between the clamp and the carrier.
  • the clamp can be attached using a form Closing, adhesion and / or by being firmly connected to the carrier and / or the semiconductor chip, fixed to the carrier and / or the semiconductor chip. Additionally, the clamp may be coupled to the semiconductor chip and/or carrier via one or more spacers, as explained below.
  • the heat pipe can consist of a sealed tube, hose or cuboid that surrounds a fluid-tight cavity of the heat pipe, wherein a working fluid can be arranged in the cavity.
  • the heat pipe may comprise or be made from a material that has very high thermal conductivity and/or electrical conductivity.
  • the heat pipe may include or be made from a material compatible with the working fluid. For example, if water is used as the working fluid, the heat pipe can comprise copper or be made from it.
  • the heat pipe can be partially connected to the working fluid, e.g. B. water or oil. An amount of the working fluid in the cavity may be selected such that the heat pipe contains both vapor and liquid over the working temperature range.
  • a braid can be arranged in the heat pipe.
  • the braid can cover an inner wall of the heat pipe. The braid can contribute to a homogeneous drainage of the liquid working fluid.
  • the liquid working fluid can be transported in the heat pipe by capillary forces of the braid.
  • the support may include an electrically conductive first layer, an electrically insulating second layer beneath the first layer, and an electrically conductive third layer beneath the second layer.
  • the carrier may comprise a DBC (direct bonded copper) substrate or an IMS (insulated metal substrate). The carrier can be provided for carrying and/or cooling the semiconductor chip.
  • the semiconductor chip can be arranged on the first layer of the carrier.
  • the semiconductor chip may include SiC, GaN or GaO.
  • the power module may include two or more corresponding semiconductor chips.
  • One or more of the semiconductor chips include two or more electrical contacts per semiconductor chip.
  • one or more semiconductor chips include one or more gate Contacts, one or more source contacts, one or more drain contacts and / or one or more substrate contacts, one or more of these contacts being arranged so that they face away from the carrier.
  • the carrier comprises a first section and a second section adjacent the first section, the first section and the second section being spaced apart and electrically insulated from each other; the semiconductor chip is arranged on the first section; and the clamp includes at least a first part disposed on the electrical contact of the semiconductor chip and a second part disposed on the second portion.
  • the clamp can provide thermal coupling between the second section and the semiconductor chip on the first section, with heat transferring via the clamp and the heat pipe from the semiconductor chip to the second section of the first layer of the carrier and then on to the second and third layers of the carrier can be derived. This can contribute to proper heat dissipation away from the semiconductor chip.
  • the heat pipe includes an evaporation section and a condensation section; the evaporation section is coupled to the first part of the terminal for receiving the heat generated by the semiconductor chip; and the condensing portion is coupled to the second portion of the clamp for dissipating heat to the second portion of the carrier.
  • the working fluid can be vaporized by the heat of the evaporation section and thereby absorbs the heat.
  • the evaporated, ie gaseous, fluid can be diverted to the condensation section.
  • the condensing section may be arranged to be mechanically and/or thermally coupled to a heat sink, ie to the carrier via the clamp.
  • the condensing section can be cooled by the heat sink and/or by the ambient air.
  • the evaporated working fluid can condense in the condensation section and thereby release the heat. Then the heat can be dissipated to the heat sink. At least a portion of the condensed and thus liquid working fluid can flow back to the evaporation section to be evaporated again and thereby absorb heat again.
  • the heat pipe may accordingly include two or more evaporation sections that are heated by the corresponding semiconductor chips. Further, if the clamp is coupled directly to the first layer of the carrier outside of the semiconductor chips (ie, not via one of the semiconductor chips) in more than one region, such as: B. in the second section, the heat pipe accordingly comprise more than one condensing section.
  • the power module includes at least one spacer disposed between the clamp and the heat pipe to thermally couple the clamp to the heat pipe.
  • the power module can include one spacer per semiconductor chip, wherein the spacers can be arranged between the corresponding semiconductor chips and the corresponding evaporation sections of the heat pipe.
  • the one or more spacers can have high thermal conductivity.
  • the one or more spacers may include or be made from an electrically conductive material.
  • the one or more spacers may include or be made from copper, aluminum, molybdenum, and/or a thermally conductive resin.
  • the one or more spacers can result in very good heat dissipation from the clamp to the heat pipe and/or from the heat pipe to the second section, e.g. B.
  • a first spacer may be disposed between the clamp over the semiconductor chip and the heat pipe for dissipating heat from the semiconductor chip via the clamp and the spacer to one of the evaporation sections of the heat pipe
  • a second spacer may be disposed between the heat pipe and the clamp the second section for dissipating heat from the condensing section of the heat pipe via the second spacer and the clamp to the second section of the carrier.
  • the one or more spacers may be configured to compensate for any differences in height of the terminals.
  • the power module comprises a heat sink on which the carrier is arranged. The heat sink can provide liquid and/or air cooling of the power module.
  • the heat sink can transfer heat from the semiconductor chip via the heat pipe, one or more of the spacers, e.g. B. the first and second spacers, the clamp and the carrier, e.g. B. via the second section of the carrier.
  • the heat sink can also transfer heat from the semiconductor chip directly via the carrier, e.g. B. record the first section of the carrier.
  • the heat sink may provide cooling of the power module from below the semiconductor chip
  • the heat pipe may provide cooling of the power module from above the semiconductor chip.
  • double-sided cooling of the semiconductor chip can be provided by the heat pipe and the heat sink. This can contribute to very good heat dissipation away from the semiconductor chip.
  • the heat sink may include one or more fluid channels for conducting coolant and/or one or more cooling fins.
  • the heat sink may comprise or be formed from a material that has high thermal conductivity.
  • the heat sink can include or consist of copper or aluminum.
  • the one or more fluid channels can be formed in the form of one or more depressions in the heat sink.
  • the one or more fluid channels may extend in the heat sink in a plane that is, for example, parallel to a surface of the heat sink on which the carrier is arranged.
  • the one or more fluid channels can, for example, run in a meandering shape in the heat sink.
  • the coolant can be water or oil.
  • the carrier can be coupled to the heat sink through a layer of a heat transfer material (TIM: thermal interface material).
  • the power module includes a driver board disposed above the carrier and the semiconductor chip; and at least one electronic component for driving the semiconductor chip, the electronic component being arranged on the driver board and electrically coupled to the semiconductor chip.
  • the driver board can be a printed circuit board.
  • the driver board can be one or include a plurality of electrical lines that connect the electrical contacts of the driver board to one or more terminals for coupling the power module to an external device and / or to the electronic component of the driver board.
  • the driver board may include more than one electronic component.
  • the electronic components can be configured to control the semiconductor chips.
  • the electronic components can include active electronic components and/or passive electronic components.
  • the passive electronic components can include one or more resistors, one or more capacitors and/or one or more conductors.
  • the active electronic components can include one or more chips and/or one or more transistors.
  • the power module includes at least one terminal for electrically coupling the power module to an external device, the terminal being electrically coupled to the terminal.
  • the terminal can electrically couple the electrical contact of the semiconductor chip to the connection.
  • the clamp can therefore not only contribute to a proper fixation of the semiconductor chip and/or to a proper heat dissipation, but also lead at least part of the current from the electrical contact of the semiconductor chip to the connection or vice versa.
  • the heat pipe includes or is made from an electrically conductive material, the heat pipe can assist the terminal in carrying current. This can contribute to a very low resistance to the current and therefore low energy losses due to heat generation. This also contributes to the very low working temperature of the semiconductor chip and thus of the power module.
  • the connection can be mechanically coupled to the carrier and/or to a housing of the power module.
  • the semiconductor chip is a high-performance semiconductor chip.
  • the high-performance semiconductor chip may be configured to handle high voltages, for example more than 100 V, and/or high currents, for example more than 10 A.
  • Fig. 1 shows a side sectional view of an exemplary embodiment of a power module.
  • Fig. 2 shows a side sectional view of an exemplary embodiment of a power module.
  • Fig. 3 shows a side sectional view of an embodiment of a heat pipe.
  • the power module 20 comprises a carrier 22, at least one semiconductor chip, e.g. B. a first semiconductor chip 24 and a second semiconductor chip 26, which are arranged on the carrier 22, an electrically conductive clamp 42 for thermally and optionally mechanically coupling the semiconductor chips 24, 26 to the carrier 22 and a heat pipe 46 arranged on the clamp 42 for Dissipating heat generated by operation of the semiconductor chips 24, 26 away from the semiconductor chips 24, 26.
  • the power module 20 may include a connection 48, which may be coupled to the semiconductor chips 24, 26 through the terminal 42.
  • the power module 20 may provide one or more half bridges that may be used in an inverter and/or a rectifier.
  • the carrier 22 may include an electrically conductive first layer 30, an electrically insulating second layer 32 beneath the first layer 30, and an electrically conductive third layer 34 beneath the second layer 32.
  • the second and third Layers 32, 34 can be parallel to each other.
  • the second and third layers 32, 34 may completely overlap, with outer edges of the second and third layers 32, 34 being flush with one another.
  • the first layer 30 may comprise a plurality of sections that are spatially and electrically separated from one another and/or electrically insulated from one another, wherein the different semiconductor chips 24, 26 may be arranged on the same or different sections.
  • the first layer 30 comprises a first section 28 on which the first semiconductor chip 24 is arranged, and at least a second section 29 on which none of the semiconductor chips 24, 26 is arranged.
  • the first and/or third layers 30, 34 may include or be made from copper and/or aluminum.
  • the second layer 32 may comprise a dielectric material.
  • the carrier 22 may be a DBC substrate (DBC - direct bonded copper) or an IMS (IMS - insulated metal substrate).
  • One or more of the semiconductor chips 24, 26 may include one or more electrical contacts (not shown) per semiconductor chip 24, 26.
  • one or more semiconductor chips 24, 26 may include one or more gate contacts, one or more source contacts, one or more drain contacts and/or one or more substrate contacts, where one or more of these contacts may be arranged such that they face away from the carrier 22 and face the clamp 42.
  • At least one of the semiconductor chips 24, 26 of the power module 20 can be a high-performance semiconductor chip.
  • the high-performance semiconductor chip may be configured to handle high voltages, for example more than 100 V, and/or high currents, for example more than 10 A.
  • the semiconductor chip may include SiC, GaN or GaO.
  • the electrically conductive terminal 42 may be fixed to and electrically coupled to at least one of the electrical contacts of the semiconductor chips 24, 26.
  • the terminal 42 can be coupled directly to the semiconductor chips 24, 26.
  • the electric ones conductive terminal 42 may be fixed to and electrically coupled to the second portion 29 of the carrier 22.
  • the clamp 42 can be coupled directly to the second section 29 of the carrier 22. “Direct” in this context can mean that the terminal 46 can physically touch the corresponding electrical contacts of the semiconductor chips 24, 26 and/or the second section 29 of the carrier 22 or that only one layer, e.g. B.
  • the clamp 42 can be fixed to the second section 29 of the carrier 22 and/or the semiconductor chips 24, 26 by means of positive locking, frictional locking and/or by being firmly connected to the second section 29 of the carrier 22 and/or the semiconductor chips 24, 26 become.
  • the clamp 42 may include or be made from an electrically and thermally conductive material.
  • the clamp 42 may include or be made from copper or aluminum.
  • the clamp 42 may be coupled to the semiconductor chips 24, 26 via one or more spacers 44, as explained below.
  • the clamp 42 can include at least a first part 41, which, for. B. is arranged “directly” on the electrical contact of the semiconductor chip 24, 26, as explained below.
  • the terminal 42 can comprise a first part 41 for each semiconductor chip 24, 26 to be contacted by the terminal 42.
  • the clamp 42 can include a second part 43, which, for. B. can be arranged “directly” on the second section 29 of the carrier 22, as explained below.
  • the terminal 42 may physically contact the corresponding electrical contact and/or the second portion 29. In this way, the clamp 42 can provide a very good thermal coupling between the second section 29 and the semiconductor chips 24, 26 on the first section 28.
  • the electrically conductive terminal 42 may be electrically coupled to the connection 48.
  • the terminal 42 can thus electrically couple the electrical contacts of the semiconductor chips 24, 26 to the connection 48.
  • the heat pipe 46 is configured to dissipate heat generated by the semiconductor chips 24, 26 during their operation away from the corresponding semiconductor chips 24, 26 to the second portion 29 of the carrier 22. Then the heat can be dissipated from the second section 29 of the first layer 30 of the carrier 22 to the second and third layers 32, 34 of the carrier 22. Paths along which the heat can be dissipated are marked in Figure 1 by dashed arrows.
  • the heat pipe 46 can consist of a sealed tube, hose or cuboid that surrounds a fluid-tight cavity of the heat pipe 46. A working fluid can be arranged in the cavity.
  • the heat pipe 46 can be arranged on a side of the clamp 42 facing away from the semiconductor chips 24, 26.
  • the heat pipe 46 may include an evaporation section 45 and a condensation section 47.
  • the evaporation section 45 may be coupled to the one or more first parts 41 of the clamp 42 to receive the heat generated by the respective semiconductor chips 24, 26.
  • the evaporation section 47 may be coupled to the second part 43 of the clamp 42 to dissipate heat to the second section 29 of the carrier 22.
  • the heat pipe 46 is thermally and mechanically coupled to the clamp 42, for example by means of an electrically conductive adhesive or solder and/or by means of positive connection and/or frictional connection.
  • the heat pipe 46 may include or be made from a material that has very high thermal conductivity and/or electrical conductivity.
  • the heat pipe 46 can have a thermal conductivity between 0.1 kW/mK and 1000 kW/mK, e.g. B. between 1 kW/mK and 500 kW/mK, e.g. B. between 5 kW/mK and 200 kW/mK.
  • the heat pipe 46 can have a height of z. B. between 1 mm and 10 mm, e.g. B. between 2 mm and 5 mm.
  • the heat pipe 46 may assist the terminal 42 in carrying a current.
  • the heat pipe 46 can carry a current from the electrical contacts of the semiconductor chips 24, 26 via the terminal 42 to the connection 48 or vice versa and/or from the first part 41 of the terminal 42 to the second part 43 of the terminal 42.
  • the power module 20 may include one spacer 44 per semiconductor chip 24, 26.
  • the spacers 44 may be arranged between the clamp 42 and the heat pipe 46 such that the spacers 44 thermally couple the clamp 42 to the heat pipe 46.
  • the spacers 44 may be arranged between the corresponding semiconductor chips 24, 26 and the corresponding evaporation sections 45 of the heat pipe 46.
  • the power module 20 may include a spacer 44 per second section 29 of the carrier 22.
  • the spacers 44 can heat from the heat pipe 46 z. B. derive via the terminal 42 to the second section 29.
  • the spacers 44 can have high thermal conductivity.
  • the spacers 44 may include or be made from an electrically conductive material.
  • the spacers 44 may include or be made from copper, aluminum, molybdenum, and/or a thermally conductive resin.
  • the spacers 44 can dissipate heat from the clamp 42 to the heat pipe 46.
  • the spacers 44 can be configured to compensate for any differences in height of the clamps 42.
  • the clamp 42 includes multiple kinks and/or sharp bends and thus different height levels, while a side of the heat pipe 46 facing the clamp 42 may be flat.
  • the spacers 44 may fill the spaces provided due to the different height levels of the clamp 42, may provide a flat interface for coupling to the heat pipe 46, and/or may increase a path for dissipating heat away from the clamp 42 to the heat pipe 46 .
  • one or more first spacers 44 may be provided between the terminal 42 over the corresponding semiconductor switches 24, 26 and the heat pipe 46 for dissipating heat from the corresponding semiconductor chips 24, 26 via the terminal 42 and the spacers 44 to one of the evaporation sections 45 of the heat pipe 46 be arranged.
  • one or more second spacers 44 may be between the heat pipe 46 and the clamp 42 over the one or more second sections 29 for dissipating heat from the condensing section 47 of the heat pipe 46 may be arranged via the second spacer 44 and the clamp 42 to the second section 29 of the carrier 22.
  • the power module 20 can include a heat sink 38 on which the carrier 22 can be arranged.
  • the heat sink 38 can provide liquid and/or air cooling of the power module 20 and .
  • the heat sink 38 can absorb the heat from the semiconductor chips 24, 26 via the heat pipe 46, one or more of the spacers 44, e.g. B. the first and second spacers 44, and the carrier 22, e.g. B. via the second section 29 of the carrier 22.
  • the heat sink 38 can also absorb the heat from the semiconductor chips 24, 26 directly via the carrier 22, e.g. B. the first section 28 of the carrier 22, i.e. H. without the path along the heat pipe 46.
  • the heat sink 38 may provide cooling of the power module 20 from below the semiconductor chips 24, 26 and the heat pipe 46 may provide cooling of the power module 20 from above the semiconductor chips 24, 26.
  • the heat sink 38 may optionally include one or more fluid channels 40 for conducting coolant and/or one or more cooling fins (not shown).
  • the heat sink 38 may include or be formed from a material that has high thermal conductivity.
  • the heat sink 38 may include or consist of copper or aluminum.
  • the one or more fluid channels 40 may be formed in the form of one or more depressions in the heat sink 38.
  • the one or more fluid channels 40 may extend in the heat sink 38 in a plane that is, for example, parallel to a surface of the heat sink 38 on which the carrier 22 is arranged.
  • the one or more fluid channels 40 can, for example, run in a meandering shape in the heat sink 38.
  • the coolant can be water or oil.
  • the carrier 22 may be coupled to the heat sink 38 through a layer of thermal interface material (TIM) 36.
  • TIM thermal interface material
  • connection 48 and optionally one or more additional connections can be used to couple the power module 22 to one or more external devices. directions (not shown), e.g. B. with a controller for controlling the power module 20 and / or with a load supplied with energy by the power module 20, e.g. B. an electric motor or actuator, and / or with an energy source, e.g. B. the power grid or a generator.
  • the power module 20 may include two DC connections and one AC connection, at least one of these connections being represented by connection 48.
  • the DC connectors may include a DC' connector and a DC + connector.
  • the connection 48 may be coupled to the second section 29 through the terminal 42, e.g. B. to supply a first DC potential to the second section 29.
  • the power module 20 may include one or more signal pins 50 for electrically coupling one or more of the electrical contacts of the semiconductor chips 24, 26 to one or more electronic components 62, 64 of a driver board 60 of the power module 20 (see Figure 2).
  • one or more of the semiconductor switches 24, 26 may be electrically coupled to the signal pin 50 through one or more corresponding wire bonds 54.
  • one or more of the gates of the semiconductor switches 24, 26 may be electrically coupled to the signal pin 50 through one or more corresponding wire bonds 54.
  • the power module 20 includes a housing 52 for protecting the other components of the power module 20.
  • the housing 52 may be provided by molding and/or formed by a molded body.
  • the housing 52 may include or be made from resin.
  • a side of the heat sink 38 facing away from the carrier 22 can be exposed and thus free of the housing 52.
  • the one or more connections 48 and/or the one or more signal pins 50 may be at least partially embedded in the housing 52.
  • the driver board 60 can be mechanically and/or electrically coupled to the semiconductor chips 24, 26 through the signal pin 50.
  • the driver board 60 may be a printed circuit board (PCB).
  • the driver board 60 may have one or more electrical lines (not shown), e.g. B. vias that are embedded in the driver board 60 or printed on it.
  • a first electronic component 62 and / or a second electronic component 64 can be arranged on the driver board 60.
  • the electronic components 62, 64 can be configured to control the semiconductor chips 24, 26.
  • the electronic components 62, 64 may include active electronic components and/or passive electronic components.
  • the passive electronic components can include one or more resistors, one or more capacitors and/or one or more conductors.
  • the active electronic components can include one or more chips and/or one or more transistors.
  • the electronic components 62, 64 can be arranged on a first side of the driver board 60, with the first side facing away from the carrier 22. Alternatively, one or more of the electronic components 62, 64 can be arranged on a second side of the driver board 60, with the first side facing the carrier 22.
  • the heat pipe 46 may comprise or be made from a material compatible with the corresponding working fluid. For example, if water is used as the working fluid, the heat pipe 46 may comprise copper or be made from it.
  • the heat pipe 46 can be partially connected to the working fluid, e.g. B. water or oil. An amount of the working fluid in the cavity of the heat pipe 46 may be selected such that the heat pipe 46 contains both vapor and liquid over the operating temperature range of the power module 20.
  • the one or more evaporation sections 45 of the heat pipe 46 can be arranged so that they are mechanically and/or thermally connected, in particular via the clamp 42 and optionally via the one or more spacers 44 one or more of the semiconductor chips 24, 26 are coupled.
  • the condensing section 47 may be arranged to be mechanically and/or thermally coupled to one or more heat sinks, ie to the carrier 22 via the clamp 42 and to the heat sink 38 via the carrier 22.
  • a liquid working fluid 72 in the evaporation section 45 may be vaporized by the heat in the evaporation section 45 and thereby absorbs the heat.
  • the correspondingly evaporated, i.e. H. gaseous working fluid 70 can be diverted to the condensation section 47.
  • the condensing section 47 may be cooled by the one or more heat sinks and/or by the ambient air.
  • the evaporated working fluid can condense in the condensation section 47 and thereby release the heat.
  • the heat can then be dissipated to the one or more heat sinks. At least a portion of the condensed and thus liquid working fluid 72 may flow back to the one or more evaporation sections 45 to be re-evaporated and thereby re-absorb heat.
  • the heat pipe 46 may accordingly comprise two or more evaporation sections 45 which can be heated by the corresponding semiconductor chips 24, 26. Further, if the clamp 42 is coupled directly to the first layer 30 of the carrier 22 outside of the semiconductor chips 24, 26 in more than one region (i.e., not via one of the semiconductor chips 24, 26), such as. B. in the second section 29, the heat pipe 46 accordingly comprise more than one condensing section 47.
  • a braid 74 can be arranged in the heat pipe 46.
  • the braid 74 may cover an inner wall of the heat pipe 46.
  • the braid 74 can contribute to a homogeneous drainage of the liquid working fluid 72.
  • the liquid working fluid 72 can be transported in the heat pipe 46 by capillary forces of the braid 74.
  • the power module 20 may include more or fewer semiconductor chips 24, 26.
  • the semiconductor chips 24, 26 can include more or fewer electrical contacts.
  • the power module 20 can include more or less electrically conductive terminals 42 for thermally, electrically and/or mechanically coupling the semiconductor chips 24, 26 to the carrier 22.
  • the power module 20 may include heat pipes 46 more or less coupled to the one or more terminals 42.
  • the power module 20 can include one or more further connections 48 and/or signal pins 50 for electrically coupling the semiconductor chips 24, 26 to the external devices or the driver board 60.
  • Cooling channels first part

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Abstract

Es wird ein Leistungsmodul (20) bereitgestellt. Das Leistungsmodul (20) umfasst Folgendes: einen Träger (22), mindestens einen auf dem Träger (22) montierten Halbleiterchip (24, 26), wobei der Halbleiterchip (24, 26) mindestens einen elektrischen Kontakt des Halbleiterchips (24, 26) auf einer von dem Träger (22) abgewandten Seite des Halbleiterchips (24, 26) umfasst; mindestens einen Anschluss (48) zum elektrischen Koppeln des Leistungsmoduls (20) mit einer externen Vorrichtung; mindestens eine elektrisch leitende Klemme (42), die an dem elektrischen Kontakt des Halbleiterchips (24, 26) fixiert und elektrisch mit diesem gekoppelt ist und die elektrisch mit dem Anschluss (48) gekoppelt ist; und ein Wärmerohr (46) zum Ableiten von durch den Halbleiterchip (24, 26) erzeugter Wärme weg von dem Halbleiterchip (24, 26), wobei das Wärmerohr (46) auf einer von dem Halbleiterchip (24, 26) abgewandten Seite der Klemme (42) angeordnet ist und wobei das Wärmerohr (46) thermisch und mechanisch mit der Klemme (42) gekoppelt ist.

Description

LEISTUNGSMODUL
Die Erfindung betrifft ein Leistungsmodul.
Ein herkömmliches Leistungsmodul kann einen Träger, mindestens einen auf dem Träger montierten Halbleiterchip und eine Treiberplatine umfassen. Der Träger kann ein DBC-Substrat (DBC - direct bonded copper, direkt gebondetes Kupfer) oder ein IMS (IMS - insulated metal substrate, isoliertes Metallsubstrat) umfassen. Die Treiberplatine kann zum elektrischen Kontaktieren und/oder Steuern des auf dem Träger montierten Halbleiterchips konfiguriert sein. Der Halbleiterchip kann als eine Hochgeschwindigkeitsschaltvorrichtung konfiguriert sein. Der Halbleiterchip kann als eine Hochleistungshalbleitervorrichtung konfiguriert sein. Das Leistungsmodul kann zwei oder mehr Halbleiterchips umfassen.
Mit fortschreitender technischer Entwicklung werden die Halbleiterchips immer kleiner. Jedoch müssen die Halbleiterchips die gleichen oder sogar höhere Ströme als zuvor handhaben. Somit wird eine Leistungsdichte in den Halbleiterchips immer größer. Diese steigende Leistungsdichte führt zu einer erhöhten Erzeugung von Wärme während des Betriebs der Leistungsmodule. Die Wärme kann die Halbleiterchips und/oder Funktionen der Halbleiterchips beeinträchtigen, insbesondere wenn die Halbleiterchips z. B. auf SiC, GaN oder GaO basieren und/oder wenn die Halbleiterchips eine oder mehrere Schaltvorrichtungen, z. B. Hochgeschwindigkeitsschaltvorrichtungen, bilden. Dies kann zu einer Verringerung der Lebensdauer, Zuverlässigkeit und/oder Leistungsfähigkeit der Halbleiterchips und somit des entsprechenden Leistungsmoduls führen. Solche Leistungsmodule sind z.B. aus US 2008/0 224 303 A1 , DE 102 51 248 A1 oder JP 2000-156 439 A bekannt.
Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Leistungsmodul bereitzustellen, das eine lange Lebensdauer, gute Zuverlässigkeit und/oder hohe Leistungsfähigkeit aufweist und das insbesondere eine sehr gute Wärmeableitung von einem Halbleiterchip des Leistungsmodul weg bereitstellt. Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen angeführt.
Ein Aspekt betrifft ein Leistungsmodul. Das Leistungsmodul umfasst Folgendes: einen Träger, mindestens einen auf dem Träger angeordneten Halbleiterchip, wobei der Halbleiterchip mindestens einen elektrischen Kontakt des Halbleiterchips auf einer von dem Träger abgewandten Seite des Halbleiterchips umfasst, mindestens eine elektrisch leitende Klemme, die an dem elektrischen Kontakt des Halbleiterchips fixiert und elektrisch mit diesem gekoppelt ist und die thermisch mit dem Träger gekoppelt ist, und ein Wärmerohr zum Ableiten von durch den Halbleiterchip erzeugter Wärme weg von dem Halbleiterchip, wobei das Wärmerohr auf einer von dem Halbleiterchip abgewandten Seite der Klemme angeordnet ist und wobei das Wärmerohr thermisch und mechanisch mit der Klemme gekoppelt ist.
Das Wärmerohr kann zu einer ordnungsgemäßen Kühlung des Halbleiterchips beitragen. Insbesondere des Wärmerohr eine sehr gute Wärmeableitung von einem Halbleiterchip des Leistungsmoduls weg bereitstellen. Dies kann zu einer sehr niedrigen Arbeitstemperatur des Halbleiterchips und somit des Leistungsmoduls führen. Das Betreiben des Halbleiterchips und des Leistungsmoduls bei einer niedrigen Arbeitstemperatur im Vergleich zum Stand der Technik trägt zu einer langen Lebensdauer, guten Zuverlässigkeit und/oder hohen Leistungsfähigkeit des Halbleiterchips bzw. des Leistungsmoduls bei.
Die Klemme kann durch eine direkte Kopplung zwischen der Klemme und dem elektrischen Kontakt des Halbleiterchips und/oder des Trägers thermisch mit dem elektrischen Kontakt des Halbleiterchips bzw. des Trägers gekoppelt sein. „Direkt“ kann in diesen Kontext bedeuten, dass die Klemme den elektrischen Kontakt des Halbleiterchips bzw. des Trägers physisch berührt oder dass nur eine Schicht, z. B. eine dünne Schicht eines elektrisch leitenden Klebstoffs oder eines Lots, zum mechanischen Fixieren der Klemme an dem Halbleiterchip bzw. dem Träger zwischen der Klemme und dem elektrischen Kontakt des Halbleiterchips bzw. zwischen der Klemme und dem Träger angeordnet sein kann. Die Klemme kann mittels Form- Schluss, Kraftschluss und/oder indem sie fest mit dem Träger und/oder dem Halbleiterchip verbündet wird, an dem Träger und/oder dem Halbleiterchip fixiert werden. Darüber hinaus kann die Klemme über einen oder mehrere Abstandshalter mit dem Halbleiterchip und/oder dem Träger gekoppelt sein, wie nachstehend erläutert.
Das Wärmerohr kann aus einem abgedichteten Rohr, Schlauch oder Quader bestehen, das bzw. der einen fluiddichten Hohlraum des Wärmerohrs umgibt, wobei ein Arbeitsfluid in dem Hohlraum angeordnet sein kann. Das Wärmerohr kann ein Material umfassen, dass eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit und/oder elektrische Leitfähigkeit aufweist, oder daraus hergestellt sein. Das Wärmerohr kann ein mit dem Arbeitsfluid kompatibles Material umfassen oder daraus hergestellt sein. Wird beispielsweise Wasser als Arbeitsfluid verwendet, so kann das Wärmerohr Kupfer umfassen oder daraus hergestellt sein. Das Wärmerohr kann teilweise mit dem Arbeitsfluid, z. B. Wasser oder Öl, gefüllt sein. Eine Menge des Arbeitsfluids in dem Hohlraum kann so gewählt sein, dass das Wärmerohr über den Arbeitstemperaturbereich sowohl Dampf als auch Flüssigkeit enthält. Ein Geflecht kann in dem Wärmerohr angeordnet sein. Beispielsweise kann das Geflecht eine Innenwand des Wärmerohrs bedecken. Das Geflecht kann zu einer homogenen Ableitung des flüssigen Arbeitsfluids beitragen. Das flüssige Arbeitsfluid mit kann durch Kapillarkräfte des Geflechts in dem Wärmerohr transportiert werden.
Der Träger kann eine elektrisch leitende erste Schicht, eine elektrisch isolierende zweite Schicht unter der ersten Schicht und eine elektrisch leitende dritte Schicht unter der zweiten Schicht umfassen. Der Träger kann ein DBC-Substrat (DBC - direct bonded copper, direkt gebondetes Kupfer) oder ein IMS (IMS - insulated metal substrate, isoliertes Metallsubstrat) umfassen. Der Träger kann zum Tragen und/oder Kühlen des Halbleiterchips bereitgestellt sein.
Der Halbleiterchip kann auf der ersten Schicht des Trägers angeordnet sein. Der Halbleiterchip kann SiC, GaN oder GaO umfassen. Das Leistungsmodul kann zwei oder mehr entsprechende Halbleiterchips umfassen. Einer oder mehrere der Halbleiterchips umfassen zwei oder mehr elektrische Kontakte pro Halbleiterchip. Beispielsweise umfassen ein oder mehrere Halbleiterchips einen oder mehrere Gate- Kontakte, einen oder mehrere Source-Kontakte, einen oder mehrere Drain-Kontakte und/oder einen oder mehrere Substratkontakte, wobei ein oder mehrere dieser Kontakte so angeordnet sein können, dass sie von dem Träger abgewandt sind.
Gemäß der Erfindung umfasst der Träger einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt neben dem ersten Abschnitt, wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt voneinander beabstandet und elektrisch voneinander isoliert sind; der Halbleiterchip ist auf dem ersten Abschnitt angeordnet; und die Klemme umfasst mindestens einen ersten Teil, der auf dem elektrischen Kontakt des Halbleiterchips angeordnet ist, und einen zweiten Teil, der auf dem zweiten Abschnitt angeordnet ist. Somit kann die Klemme eine thermische Kopplung zwischen dem zweiten Abschnitt und dem Halbleiterchip auf dem ersten Abschnitt bereitstellen, wobei die Wärme über die Klemme und das Wärmerohr von dem Halbleiterchip zu dem zweiten Abschnitt der ersten Schicht des Trägers und dann weiter zu der zweiten und dritten Schicht des Trägers abgeleitet werden kann. Dies kann zu einer ordnungsgemäßen Wärmeableitung von dem Halbleiterchip weg beitragen.
Gemäß der Erfindung umfasst das Wärmerohr einen Verdampfungsabschnitt und einen Kondensierungsabschnitt; der Verdampfungsabschnitt ist zum Aufnehmen der durch den Halbleiterchip erzeugten Wärme mit dem ersten Teil der Klemme gekoppelt; und der Kondensierungsabschnitt ist zum Ableiten der Wärme zu dem zweiten Abschnitts des Trägers mit dem zweiten Teil der Klemme gekoppelt. Das Arbeitsfluid kann durch die Wärme des Verdampfungsabschnitt verdampft werden und absorbiert dadurch die Wärme. Das verdampfte, d. h. gasförmige, Fluid kann zu dem Kondensierungsabschnitt abgeleitet werden. Der Kondensierungsabschnitt kann so angeordnet sein, dass er mechanisch und/oder thermisch mit einer Wärmesenke, d. h. über die Klemme mit dem Träger, gekoppelt ist. Der Kondensierungsabschnitt kann durch die Wärmesenke und/oder durch die Umgebungsluft gekühlt werden. Das verdampfte Arbeitsfluid kann in dem Kondensierungsabschnitt kondensieren und dadurch die Wärme abgeben. Dann kann die Wärme zu der Wärmesenke abgeleitet werden. Mindestens ein Teil des kondensierten und somit flüssigen Arbeitsfluids kann zu dem Verdampfungsabschnitt zurück fließen, um erneut verdampft zu werden und dadurch erneut Wärme zu absorbieren. Wenn sich die Klemme und/oder das Wärmerohr über zwei oder mehr der Halbleiterchips hinweg erstrecken, kann das Wärmerohr dementsprechend zwei oder mehr Verdampfungsabschnitte umfassen, die durch die entsprechenden Halbleiterchips erwärmt werden. Ferner kann, wenn die Klemme in mehr als einem Bereich direkt mit der ersten Schicht des Trägers außerhalb der Halbleiterchips gekoppelt ist (d. h. nicht über einen der Halbleiterchips), wie z. B. in dem zweiten Abschnitt, das Wärmerohr dementsprechend mehr als einen Kondensierungsabschnitt umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Leistungsmodul mindestens einen Abstandshalter, der so zwischen der Klemme und dem Wärmerohr angeordnet ist, dass er die Klemme thermisch mit dem Wärmerohr koppelt. Beispielsweise kann das Leistungsmodul einen Abstandshalter pro Halbleiterchip umfassen, wobei die Abstandshalter zwischen den entsprechenden Halbleiterchips und den entsprechenden Verdampfungsabschnitten des Wärmerohrs angeordnet sein können. Der eine oder die mehreren Abstandshalter können eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Der eine oder die mehreren Abstandshalter können ein elektrisch leitendes Material umfassen oder daraus hergestellt sein. Der eine oder die mehreren Abstandshalter können Kupfer, Aluminium, Molybdän und/oder ein thermisch leitendes Harz umfassen oder daraus hergestellt sein. Der eine oder die mehreren Abstandshalter können zu einer sehr guten Wärmeableitung von der Klemme zu den Wärmerohr und/oder von dem Wärmerohr zu dem zweiten Abschnitt, z. B. über die Klemme, beitragen. Beispielsweise kann ein erster Abstandshalter zwischen der Klemme über dem Halbleiterchip und dem Wärmerohr zum Ableiten der Wärme von dem Halbleiterchip über die Klemme und den Abstandshalter zu einem der Verdampfungsabschnitte des Wärmerohrs angeordnet sein, und/oder ein zweiter Abstandshalter kann zwischen dem Wärmerohr und der Klemme über dem zweiten Abschnitt zum Ableiten der Wärme von dem Kondensierungsabschnitt des Wärmerohrs über den zweiten Abstandshalter und die Klemme zu dem zweiten Abschnitt des Trägers angeordnet sein. Optional können der eine oder die mehreren Abstandshalter zum Kompensieren jeglicher Höhenunterschiede der Klemmen konfiguriert sein. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Leistungsmodul einen Kühlkörper, auf dem der Träger angeordnet ist. Der Kühlkörper kann eine Flüssigkeits- und/oder Luftkühlung des Leistungsmodul und bereitstellen. Der Kühlkörper kann die Wärme von dem Halbleiterchip über das Wärmerohr, einen oder mehrere der Abstandshalter, z. B. den ersten und den zweiten Abstandshalter, die Klemme und den Träger, z. B. über den zweiten Abschnitt des Trägers, aufnehmen. Der Kühlkörper kann außerdem die Wärme von dem Halbleiterchip direkt über den Träger, z. B. den ersten Abschnitt des Trägers, aufnehmen. Somit kann der Kühlkörper eine Kühlung des Leistungsmoduls von unterhalb des Halbleiterchips bereitstellen, und das Wärmerohr kann eine Kühlung des Leistungsmoduls von oberhalb des Halbleiterchips bereitstellen. Als Ergebnis kann durch das Wärmerohr und den Kühlkörper eine doppelseitige Kühlung des Halbleiterchips bereitgestellt werden. Dies kann zu einer sehr guten Wärmeableitung von dem Halbleiterchip weg beitragen.
Der Kühlkörper kann einen oder mehrere Fluidkanäle zum Leiten eines Kühlmittels und/oder eine oder mehrere Kühlrippen umfassen. Der Kühlkörper kann ein Material umfassen, dass eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, oder daraus gebildet sein. Beispielsweise kann der Kühlkörper Kupfer oder Aluminium umfassen oder daraus bestehen. Der eine oder die mehreren Fluidkanäle können in Form einer oder mehrerer Vertiefungen in dem Kühlkörper ausgebildet sein. Der eine oder die mehreren Fluidkanäle können sich in dem Kühlkörper in einer Ebene erstrecken, die beispielsweise parallel zu einer Oberfläche des Kühlkörpers, auf der der Träger angeordnet ist, ist. Der eine oder die mehreren Fluidkanäle können beispielsweise mäanderförmig in dem Kühlkörper verlaufen. Das Kühlmittel kann Wasser oder Öl sein. Der Träger kann durch eine Schicht eines Wärmeübergangsmaterials (TIM: thermal interface material) mit dem Kühlkörper gekoppelt sein.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Leistungsmodul eine Treiberplatine, die über dem Träger und dem Halbleiterchip angeordnet ist; und mindestens ein elektronisches Bauteil zum Ansteuern des Halbleiterchips, wobei das elektronische Bauteil auf der Treiberplatine angeordnet ist und elektrisch mit dem Halbleiterchip gekoppelt ist. Die Treiberplatine kann eine Leiterplatte sein. Die Treiberplatine kann eine oder mehrere elektrische Leitungen umfassen, die die elektrischen Kontakte der Treiberplatine mit einem oder mehreren Anschlüssen zum Koppeln des Leistungsmoduls mit einer externen Vorrichtung und/oder mit dem elektronischen Bauteil der Treiberplatine verbinden. Die Treiberplatine kann mehr als ein elektronisches Bauteil umfassen. Die elektronischen Bauteile können zum Ansteuern der Halbleiterchips konfiguriert sein. Die elektronischen Bauteile können aktive elektronische Bauteile und/oder passive elektronische Bauteile umfassen. Die passiven elektronischen Bauteile können einen oder mehrere Widerstände, einen oder mehrere Kondensatoren und/oder einen oder mehrere Leiter umfassen. Die aktiven elektronischen Bauteile können einen oder mehrere Chips und/oder einen oder mehrere Transistoren umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Leistungsmodul mindestens einen Anschluss zum elektrischen Koppeln des Leistungsmoduls mit einer externen Vorrichtung, wobei die Klemme elektrisch mit dem Anschluss gekoppelt ist. Anders ausgedrückt kann die Klemme den elektrischen Kontakt des Halbleiterchips elektrisch mit dem Anschluss koppeln. Somit kann die Klemme nicht nur zu einer ordnungsgemäßen Fixierung des Halbleiterchips und/oder zu einer ordnungsgemäßen Wärmeableitung beitragen, sondern auch zumindest einen Teil des Stroms von dem elektrischen Kontakt des Halbleiterchips zu dem Anschluss oder umgekehrt führen. Wenn das Wärmerohr ein elektrisch leitendes Material umfasst oder daraus hergestellt ist, kann das Wärmerohr die Klemme beim Führen des Stroms unterstützen. Dies kann zu einem sehr niedrigen Widerstand gegen den Strom und dadurch zu geringen Energieverlusten durch Wärmeerzeugung beitragen. Dies trägt auch zu der sehr niedrigen Arbeitstemperatur des Halbleiterchips und somit des Leistungsmoduls bei. Der Anschluss kann mechanisch mit dem Träger und/oder mit einem Gehäuse des Leistungsmoduls gekoppelt sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Halbleiterchip ein Hochleistungshalbleiterchip. Der Hochleistungshalbleiterchip kann zur Verarbeitung von hohen Spannungen, zum Beispiel von mehr als 100 V, und/oder hohen Strömen, zum Beispiel von mehr als 10 A, konfiguriert sein. Diese und weitere Aspekte der Erfindung werden mit Bezug auf die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen ersichtlich und erläutert. Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die angehängten Figuren detaillierter beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Seitenschnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Leistungsmoduls.
Fig. 2 zeigt eine Seitenschnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Leistungsmoduls.
Fig. 3 zeigt eine Seitenschnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Wärmerohrs.
Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen und ihre Bedeutungen sind in zusammenfassender Form in der nachfolgenden Bezugszeichenliste aufgeführt. Grundsätzlich sind in den Figuren identische Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt eine Seitenschnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Leistungsmoduls 20. Das Leistungsmodul 20 umfasst einen Träger 22, mindestens einen Halbleiterchip, z. B. einen ersten Halbleiterchip 24 und einen zweiten Halbleiterchip 26, die auf dem Träger 22 angeordnet sind, eine elektrisch leitende Klemme 42 zum thermischen und optional mechanischen Koppeln der Halbleiterchips 24, 26 mit dem Träger 22 und ein auf der Klemme 42 angeordnetes Wärmerohr 46 zum Ableiten von durch einen Betrieb der Halbleiterchips 24, 26 erzeugter Wärme von den Halbleiterchips 24, 26 weg. Ferner kann das Leistungsmodul 20 einen Anschluss 48 umfassen, der durch die Klemme 42 mit den Halbleiterchips 24, 26 gekoppelt sein kann. Das Leistungsmodul 20 kann eine oder mehrere Halbbrücken bereitstellen, die in einem Wechselrichter und/oder einem Gleichrichter verwendet werden können.
Der Träger 22 kann eine elektrisch leitende erste Schicht 30, eine elektrisch isolierenden zweite Schicht 32 unter der ersten Schicht 30 und eine elektrisch leitende dritte Schicht 34 unter der zweiten Schicht 32 umfassen. Die zweite und dritte Schicht 32, 34 können parallel zueinander sein. Die zweite und dritte Schicht 32, 34 können sich vollständig überlappen, wobei Außenkanten der zweiten und dritten Schicht 32, 34 miteinander bündig sein können. Die erste Schicht 30 kann mehrere Abschnitte umfassen, die räumlich und elektrisch voneinander getrennt und/oder elektrisch voneinander isoliert sind, wobei die verschiedenen Halbleiterchips 24, 26 auf denselben oder unterschiedlichen Abschnitten angeordnet sein können. Beispielsweise umfasst die erste Schicht 30 einen ersten Abschnitt 28, auf dem der erste Halbleiterchip 24 angeordnet ist, und mindestens einen zweiten Abschnitt 29, auf dem keiner der Halbleiterchips 24, 26 angeordnet ist. Alternativ können mehr als einer, z. B. beide der Halbleiterchips 24, 26, auf dem ersten Abschnitt 28 angeordnet sein. Alternativ kann es mehr als zwei Abschnitte 28, 29 geben, wobei mindestens einige dieser zusätzlichen Abschnitte einen oder mehrere zusätzliche Halbleiterchips 24, 26 tragen können. Die erste und/oder dritte Schicht 30, 34 kann Kupfer und/oder Aluminium umfassen oder daraus hergestellt sein. Die zweite Schicht 32 kann ein dielektrisches Material umfassen. Der Träger 22 kann ein DBC-Substrat (DBC - direct bonded copper, direkt gebondetes Kupfer) oder ein IMS (IMS - insulated metal substrate, isoliertes Metallsubstrat) sein.
Einer oder mehrere der Halbleiterchips 24, 26 kann einen oder mehrere (nicht gezeigte) elektrische Kontakte pro Halbleiterchip 24, 26 umfassen. Beispielsweise können einer oder mehrere Halbleiterchips 24, 26 einen oder mehrere Gate-Kontakte, einen oder mehrere Source-Kontakte, einen oder mehrere Drain-Kontakte und/oder einen oder mehrere Substratkontakte umfassen, wobei einer oder mehrere dieser Kontakte so angeordnet sein können, dass sie von dem Träger 22 abgewandt und der Klemme 42 zugewandt sind. Mindestens einer der Halbleiterchips 24, 26 des Leistungsmoduls 20 kann ein Hochleistungshalbleiterchip sein. Der Hochleistungshalbleiterchip kann zur Verarbeitung von hohen Spannungen, zum Beispiel von mehr als 100 V, und/oder hohen Strömen, zum Beispiel von mehr als 10 A, konfiguriert sein. Der Halbleiterchip kann SiC, GaN oder GaO umfassen.
Die elektrisch leitende Klemme 42 kann an mindestens einem der elektrischen Kontakte der Halbleiterchips 24, 26 fixiert und elektrisch damit gekoppelt sein. Die Klemme 42 kann direkt mit den Halbleiterchips 24, 26 gekoppelt sein. Die elektrisch leitende Klemme 42 kann an dem zweiten Abschnitt 29 des Trägers 22 fixiert und elektrisch damit gekoppelt sein. Die Klemme 42 kann direkt mit dem zweiten Abschnitt 29 des Trägers 22 gekoppelt sein. „Direkt“ kann in diesen Kontext bedeuten, dass die Klemme 46 die entsprechenden elektrischen Kontakte der Halbleiterchips 24, 26 und/oder des zweiten Abschnitts 29 des Trägers 22 physisch berühren kann oder dass nur eine Schicht, z. B. eine dünne Schicht eines elektrisch leitenden Klebstoffs oder eines Lots, zum mechanischen Fixieren der Klemme 42 an dem entsprechenden Halbleiterchip 24, 26 bzw. dem zweiten Abschnitt 29 des Trägers 22 zwischen der Klemme 42 und dem entsprechenden elektrischen Kontakt der Halbleiterchips 24, 26 angeordnet sein kann. Die Klemme 42 kann mittels Formschluss, Kraftschluss und/oder indem sie fest mit dem zweiten Abschnitt 29 des Trägers 22 und/oder den Halbleiterchips 24, 26 verbündet wird, an dem zweiten Abschnitt 29 des Trägers 22 und/oder den Halbleiterchips 24, 26 fixiert werden. Die Klemme 42 kann ein elektrisch und thermisch leitendes Material umfassen oder daraus hergestellt sein. Beispielsweise kann die Klemme 42 Kupfer oder Aluminium umfassen oder daraus hergestellt sein. Optional, zum Beispiel zusätzlich, kann die Klemme 42 über einen oder mehrere Abstandshalter 44 mit den Halbleiterchips 24, 26 gekoppelt sein, wie nachstehend erläutert.
Die Klemme 42 kann mindestens einen ersten Teil 41 umfassen, der z. B. „direkt“ auf dem elektrischen Kontakt des Halbleiterchips 24, 26 angeordnet ist, wie nachstehend erläutert. Beispielsweise kann die Klemme 42 einen ersten Teil 41 für jeden durch die Klemme 42 zu kontaktierenden Halbleiterchip 24, 26 umfassen. Darüber hinaus kann die Klemme 42 zweiten Teil 43 umfassen, der z. B. „direkt“ auf dem zweiten Abschnitt 29 des Trägers 22 angeordnet sein kann, wie nachstehend erläutert. Somit kann die Klemme 42 den entsprechenden elektrischen Kontakt und/oder dem zweiten Abschnitt 29 physisch berühren. Auf diese Weise kann die Klemme 42 eine sehr gute thermische Kopplung zwischen dem zweiten Abschnitt 29 und den Halbleiterchips 24, 26 auf dem ersten Abschnitt 28 bereitstellen.
Die elektrisch leitende Klemme 42 kann elektrisch mit dem Anschluss 48 gekoppelt sein. Somit kann die Klemme 42 die elektrischen Kontakte der Halbleiterchips 24, 26 elektrisch mit dem Anschluss 48 koppeln. Das Wärmerohr 46 ist zum Ableiten von durch die Halbleiterchips 24, 26 während ihres Betriebs erzeugter Wärme von den entsprechenden Halbleiterchips 24, 26 weg zu dem zweiten Abschnitt 29 des Trägers 22 konfiguriert. Dann kann die Wärme von dem zweiten Abschnitt 29 der ersten Schicht 30 des Trägers 22 zu der zweiten und dritten Schicht 32, 34 des Trägers 22 abgeleitet werden. Pfade, entlang denen die Wärme abgeleitet werden kann, sind in Figur 1 durch gestrichelte Pfeile gekennzeichnet.
Das Wärmerohr 46 kann aus einem abgedichteten Rohr, Schlauch oder Quader bestehen, das bzw. der einen fluiddichten Hohlraum des Wärmerohrs 46 umgibt. Ein Arbeitsfluid kann in dem Hohlraum angeordnet sein. Das Wärmerohr 46 kann auf einer der von den Halbleiterchips 24, 26 abwandten Seite der Klemme 42 angeordnet sein. Das Wärmerohr 46 kann einen Verdampfungsabschnitt 45 und einen Kondensierungsabschnitt 47 umfassen. Der Verdampfungsabschnitt 45 kann zum Aufnehmen der durch die entsprechenden Halbleiterchips 24, 26 erzeugten Wärme mit dem einen oder den mehreren ersten Teilen 41 der Klemme 42 gekoppelt sein. Der Verdampfungsabschnitt 47 kann zum Ableiten der Wärme zu dem zweiten Abschnitt 29 des Trägers 22 mit dem zweiten Teil 43 der Klemme 42 gekoppelt sein. Das Wärmerohr 46 ist zum Beispiel mittels eines elektrisch leitenden Klebstoff oder Lot und/oder mittels Formschluss und/oder Kraftschluss thermisch und mechanisch mit der Klemme 42 gekoppelt. Das Wärmerohr 46 kann ein Material umfassen, dass eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit und/oder elektrische Leitfähigkeit aufweist, oder daraus hergestellt sein. Beispielsweise kann das Wärmerohr 46 eine Wärmeleitfähigkeit zwischen 0,1 kW/mK und 1000 kW/mK, z. B. zwischen 1 kW/mK und 500 kW/mK, z. B. zwischen 5 kW/mK und 200 kW/mK, bereitstellen. In Figur 1 kann das Wärmerohr 46 eine Höhe von z. B. zwischen 1 mm und 10 mm, z. B. zwischen 2 mm und 5 mm umfassen. Wenn das Wärmerohr 46 ein elektrisch leitendes Material umfasst oder daraus hergestellt ist, kann das Wärmerohr 46 die Klemme 42 beim Führen eines Stroms unterstützen. Beispielsweise kann das Wärmerohr 46 einen Strom von den elektrischen Kontakten der Halbleiterchips 24, 26 über die Klemme 42 zu dem Anschluss 48 oder umgekehrt und/oder von dem ersten Teil 41 der Klemme 42 zu dem zweiten Teil 43 der Klemme 42 führen. Das Leistungsmodul 20 kann einen Abstandshalter 44 pro Halbleiterchip 24, 26 umfassen. Die Abstandshalter 44 können so zwischen der Klemme 42 und dem Wärmerohr 46 angeordnet sein, dass die Abstandshalter 44 die Klemme 42 thermisch mit dem Wärmerohr 46 koppeln. Die Abstandshalter 44 können zwischen den entsprechenden Halbleiterchips 24, 26 und den entsprechenden Verdampfungsabschnitten 45 des Wärmerohrs 46 angeordnet sein. Das Leistungsmodul 20 kann einen Abstandshalter 44 pro zweitem Abschnitt 29 des Trägers 22 umfassen. Die Abstandshalter 44 können Wärme von dem Wärmerohr 46 z. B. über die Klemme 42 zu dem zweiten Abschnitt 29 ableiten. Die Abstandshalter 44 können eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Die Abstandshalter 44 können ein elektrisch leitendes Material umfassen oder daraus hergestellt sein. Die Abstandshalter 44 können Kupfer, Aluminium, Molybdän und/oder ein thermisch leitendes Harz umfassen oder daraus hergestellt sein. Die Abstandshalter 44 können Wärme von der Klemme 42 zu dem Wärmerohr 46 ableiten.
Optional können die Abstandshalter 44 zum Kompensieren jeglicher Höhenunterschiede der Klemmen 42 konfiguriert sein. Beispielsweise, wie in Figuren 1 und 2 gezeigt, umfasst die Klemme 42 mehrere Knicke und/oder scharfe Biegungen und somit unterschiedliche Höhenniveaus, während eine der Klemme 42 zugewandte Seite des Wärmerohrs 46 flach sein kann. In diesem Fall können die Abstandshalter 44 die aufgrund der unterschiedlichen Höhenniveaus der Klemme 42 bereitgestellten Zwischenräume füllen, können eine flache Grenzfläche zur Kopplung mit dem Wärmerohr 46 bereitstellen und/oder können einen Pfad zur Ableitung der Wärme von der Klemme 42 weg zu dem Wärmerohr 46 vergrößern. Beispielsweise können ein oder mehrere erste Abstandshalter 44 zwischen der Klemme 42 über den entsprechenden Halbleiterschaltern 24, 26 und dem Wärmerohr 46 zum Ableiten der Wärme von den entsprechenden Halbleiterchips 24, 26 über die Klemme 42 und die Abstandshalter 44 zu einem der Verdampfungsabschnitte 45 des Wärmerohrs 46 angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können ein oder mehrere zweite Abstandshalter 44 zwischen dem Wärmerohr 46 und der Klemme 42 über dem einen oder den mehreren zweiten Abschnitten 29 zum Ableiten der Wärme von dem Kondensierungsabschnitt 47 des Wärmerohrs 46 über den zweiten Abstandshalter 44 und die Klemme 42 zu dem zweiten Abschnitt 29 des Trägers 22 angeordnet sein.
Optional kann das Leistungsmodul 20 einen Kühlkörper 38 umfassen, auf dem der Träger 22 angeordnet sein kann. Der Kühlkörper 38 kann eine Flüssigkeits- und/oder Luftkühlung des Leistungsmodul 20 und bereitstellen. Der Kühlkörper 38 kann die Wärme von den Halbleiterchips 24, 26 über das Wärmerohr 46, einen oder mehrere der Abstandshalter 44, z. B. den ersten und den zweiten Abstandshalter 44, und den Träger 22, z. B. über den zweiten Abschnitt 29 des Trägers 22, aufnehmen. Der Kühlkörper 38 kann außerdem die Wärme von den Halbleiterchips 24, 26 direkt über den Träger 22, z. B. den ersten Abschnitt 28 des Trägers 22, d. h. ohne den Pfad entlang des Wärmerohrs 46, aufnehmen. Der Kühlkörper 38 kann eine Kühlung des Leistungsmoduls 20 von unterhalb der Halbleiterchips 24, 26 bereitstellen und das Wärmerohr 46 kann eine Kühlung des Leistungsmoduls 20 von oberhalb der Halbleiterchips 24, 26 bereitstellen.
Der Kühlkörper 38 kann optional einen oder mehrere Fluidkanäle 40 zum Leiten eines Kühlmittels und/oder eine oder mehrere (nicht gezeigte) Kühlrippen umfassen. Der Kühlkörper 38 kann ein Material umfassen, dass eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, oder daraus gebildet sein. Beispielsweise kann der Kühlkörper 38 Kupfer oder Aluminium umfassen oder daraus bestehen. Der eine oder die mehreren Fluidkanäle 40 können in Form einer oder mehrerer Vertiefungen in dem Kühlkörper 38 ausgebildet sein. Der eine oder die mehreren Fluidkanäle 40 können sich in dem Kühlkörper 38 in einer Ebene erstrecken, die beispielsweise parallel zu einer Oberfläche des Kühlkörpers 38, auf der der Träger 22 angeordnet ist, ist. Der eine oder die mehreren Fluidkanäle 40 können beispielsweise mäanderförmig in dem Kühlkörper 38 verlaufen. Das Kühlmittel kann Wasser oder Öl sein. Der Träger 22 kann durch eine Schicht eines Wärmeübergangsmaterials (TIM: thermal interface material) 36 mit dem Kühlkörper 38 gekoppelt sein.
Der Anschluss 48 und optional ein oder mehrere weitere Anschlüsse (nicht gezeigt) können zum Koppeln des Leistungsmoduls 22 mit einer oder mehreren externen Vor- richtungen (nicht gezeigt), z. B. mit einer Steuerung zum Steuern des Leistungsmoduls 20 und/oder mit einer durch das Leistungsmodul 20 mit Energie versorgten Last, z. B. einem Elektromotor oder Aktor, und/oder mit einer Energiequelle, z. B. dem Stromnetz oder einem Generator, konfiguriert sein. Beispielsweise kann das Leistungsmodul 20 zwei DC-Anschlüsse und einen AC-Anschluss umfassen, wobei mindestens einer dieser Anschlüsse durch den Anschluss 48 dargestellt sein kann. Die DC-Anschlüsse können einen DC’-Anschluss und einen DC+-Anschluss umfassen. Der Anschluss 48 kann durch die Klemme 42 mit dem zweiten Abschnitt 29 gekoppelt sein, z. B. zum Liefern eines ersten DC-Potenzials an den zweiten Abschnitt 29.
Das Leistungsmodul 20 kann einen oder mehrere Signalpins 50 zum elektrischen Koppeln eines oder mehrerer der elektrischen Kontakte der Halbleiterchips 24, 26 mit einem oder mehreren elektronischen Bauteilen 62, 64 einer Treiberplatine 60 des Leistungsmoduls 20 umfassen (siehe Figur 2). Beispielsweise können einer oder mehrere der Halbleiterschalter 24, 26 durch eine oder mehrere entsprechende Drahtbondverbindungen 54 elektrisch mit dem Signalpin 50 gekoppelt sein. Beispielsweise können eines oder mehrere der Gates der Halbleiterschalter 24, 26 durch eine oder mehrere entsprechende Drahtbondverbindungen 54 elektrisch mit dem Signalpin 50 gekoppelt sein.
Das Leistungsmodul 20 umfasst ein Gehäuse 52 zum Schutz der anderen Bauteile des Leistungsmoduls 20. Das Gehäuse 52 kann durch Formen bereitgestellt sein und/oder durch einen Formkörper gebildet sein. Das Gehäuse 52 kann Harz umfassen oder daraus hergestellt sein. Eine von dem Träger 22 abgewandte Seite des Kühlkörpers 38 kann freiliegen und somit frei von dem Gehäuse 52 sein. Der eine oder die mehreren Anschlüsse 48 und/oder der eine oder die mehreren Signalpins 50 können zumindest teilweise in dem Gehäuse 52 eingebettet sein.
Fig. 2 zeigt eine Seitenschnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Leistungsmoduls 20. Das Leistungsmodul 20 von Figur 2 kann dem unter Bezugnahme auf Figur 1 erläuterten Leistungsmodul 20 größtenteils entsprechen. Daher werden im Folgenden nur die Merkmale des Leistungsmoduls 20 erläutert, bei denen sich das Leistungsmodul 20 von Figur 2 von dem Leistungsmodul 20 von Figur 1 unterscheidet. Die Treiberplatine 60 kann durch den Signalpin 50 mechanisch und/oder elektrisch mit den Halbleiterchips 24, 26 gekoppelt sein. Die Treiberplatine 60 kann eine Leiterplatte (PCB - printed circuit board) sein. Die Treiberplatine 60 kann eine oder mehrere elektrische Leitungen (nicht gezeigt), z. B. Durchkontaktierungen, umfassen, die in der Treiberplatine 60 eingebettet oder auf diese aufgedruckt sind. Ein oder mehrere elektronische Bauteile, z. B. ein erstes elektronisches Bauteil 62 und/oder ein zweites elektronisches Bauteil 64, können auf der Treiberplatine 60 angeordnet sein. Die elektronischen Bauteile 62, 64 können zum Ansteuern der Halbleiterchips 24, 26 konfiguriert sein. Die elektronischen Bauteile 62, 64 können aktive elektronische Bauteile und/oder passive elektronische Bauteile umfassen. Die passiven elektronischen Bauteile können einen oder mehrere Widerstände, einen oder mehrere Kondensatoren und/oder einen oder mehrere Leiter umfassen. Die aktiven elektronischen Bauteile können einen oder mehrere Chips und/oder einen oder mehrere Transistoren umfassen. Die elektronischen Bauteile 62, 64 können auf einer ersten Seite der Treiberplatine 60 angeordnet sein, wobei die erste Seite von dem Träger 22 abgewandt ist. Alternativ können eines oder mehrere der elektronischen Bauteile 62, 64 auf einer zweiten Seite der Treiberplatine 60 angeordnet sein, wobei die erste Seite dem Träger 22 zugewandt ist.
Fig. 3 zeigt eine Seitenschnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Wärmerohrs 46. Das Wärmerohr 46 kann ein mit dem entsprechenden Arbeitsfluid kompatibles Material umfassen oder daraus hergestellt sein. Wrd beispielsweise Wasser als Arbeitsfluid verwendet, so kann das Wärmerohr 46 Kupfer umfassen oder daraus hergestellt sein. Das Wärmerohr 46 kann teilweise mit dem Arbeitsfluid, z. B. Wasser oder Öl, gefüllt sein. Eine Menge des Arbeitsfluids in dem Hohlraum des Wärmerohrs 46 kann so gewählt sein, dass das Wärmerohr 46 über den Arbeitstemperaturbereich des Leistungsmoduls 20 sowohl Dampf als auch Flüssigkeit enthält.
Der eine oder die mehreren Verdampfungsabschnitte 45 des Wärmerohrs 46 können so angeordnet sein, dass sie insbesondere über die Klemme 42 und optional über den einen oder die mehreren Abstandshalter 44 mechanisch und/oder thermisch mit einem oder mehreren der Halbleiterchips 24, 26 gekoppelt sind. Der Kondensierungsabschnitt 47 kann so angeordnet sein, dass er mechanisch und/oder thermisch mit einer oder mehreren Wärmesenken, d. h. über die Klemme 42 mit dem Träger 22 und über den Träger 22 mit dem Kühlkörper 38, gekoppelt ist.
Während eines Betriebs des Leistungsmoduls 20 kann ein flüssiges Arbeitsfluid 72 in dem Verdampfungsabschnitt 45 durch die Wärme in dem Verdampfungsabschnitt 45 verdampft werden und absorbiert dadurch die Wärme. Das entsprechend verdampfte, d. h. gasförmige, Arbeitsfluid 70 kann zu dem Kondensierungsabschnitt 47 abgeleitet werden. Der Kondensierungsabschnitt 47 kann durch die eine oder die mehreren Wärmesenken und/oder durch die Umgebungsluft gekühlt werden. Das verdampfte Arbeitsfluid kann in dem Kondensierungsabschnitt 47 kondensieren und dadurch die Wärme abgeben. Dann kann die Wärme zu der einen oder den mehreren Wärmesenken abgeleitet werden. Mindestens ein Teil des kondensierten und somit flüssigen Arbeitsfluids 72 kann zu dem einen oder den mehreren Verdampfungsabschnitten 45 zurück fließen, um erneut verdampft zu werden und dadurch erneut Wärme zu absorbieren. Wenn sich die Klemme 42 und/oder das Wärmerohr 46 über zwei oder mehr der Halbleiterchips 24, 26 hinweg erstrecken, wie z. B. in Figuren 1 und 2 gezeigt, kann das Wärmerohr 46 dementsprechend zwei oder mehr Verdampfungsabschnitte 45 umfassen, die durch die entsprechenden Halbleiterchips 24, 26 erwärmt werden können. Ferner kann, wenn die Klemme 42 in mehr als einem Bereich direkt mit der ersten Schicht 30 des Trägers 22 außerhalb der Halbleiterchips 24, 26 gekoppelt ist (d. h. nicht über einen der Halbleiterchips 24, 26), wie z. B. in dem zweiten Abschnitt 29, das Wärmerohr 46 dementsprechend mehr als einen Kondensierungsabschnitt 47 umfassen.
Ein Geflecht 74 kann in dem Wärmerohr 46 angeordnet sein. Beispielsweise kann das Geflecht 74 eine Innenwand des Wärmerohrs 46 bedecken. Das Geflecht 74 kann zu einer homogenen Ableitung des flüssigen Arbeitsfluids 72 beitragen. Das flüssige Arbeitsfluid 72 mit kann durch Kapillarkräfte des Geflechts 74 in dem Wärmerohr 46 transportiert werden. Die Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise kann das Leistungsmodul 20 mehr oder weniger Halbleiterchips 24, 26 umfassen. Ferner können die Halbleiterchips 24, 26 mehr oder weniger elektrische Kontakte umfassen. Ferner kann das Leistungsmodul 20 mehr oder weniger elektrisch leitende Klemmen 42 zum thermischen, elektrischen und/oder mechanischen Koppeln der Halbleiterchips 24, 26 mit dem Träger 22 umfassen. Ferner kann das Leistungsmodul 20 mehr oder weniger mit der einen oder den mehreren Klemmen 42 gekoppelte Wärmerohre 46 umfassen. Ferner kann das Leistungsmodul 20 einen oder mehrere weitere Anschlüsse 48 und/oder Signalpins 50 zum elektrischen Koppeln der Halbleiterchips 24, 26 mit den externen Vorrichtungen bzw. der Treiberplatine 60 umfassen.
Obgleich die Erfindung in den Zeichnungen und in der vorhergehenden Beschreibung ausführlich dargestellt und beschrieben worden ist, sind solch eine Darstellung und Beschreibung als veranschaulichend oder beispielhaft und nicht als einschränkend zu betrachten; die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Fachleute können bei Ausübung der beanspruchten Erfindung anhand einer genauen Betrachtung der Zeichnungen, der Offenbarung und der angehängten Ansprüche weitere Variationen der offenbarten Ausführungsformen erkennen und ausführen. In den Ansprüchen schließt das Wort „umfassen/umfassend“ keine anderen Elemente oder Schritte aus, und der unbestimmte Artikel „ein/eine/einer“ schließt keinen Plural aus. Ein einziger Prozessor oder eine einzige Steuerung oder eine einzige andere Einheit kann die Funktionen mehrerer in den Ansprüchen angeführter Elemente erfüllen. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in verschiedenen voneinander abhängigen Ansprüchen aufgeführt sind, bedeutet nicht, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht zum Vorteil genutzt werden kann. Jegliche Bezugszeichen in den Ansprüchen sollten nicht als den Schutzumfang einschränkend ausgelegt werden. Bezuqszeichenliste
Leistungsmodul
Träger erster Halbleiterchip zweiter Halbleiterchip erster Abschnitt zweiter Abschnitt erste Schicht zweite Schicht dritte Schicht
Wärmeübergangsmatenal Kühlkörper
Kühlkanäle erster Teil
Klemme zweiter Teil
Abstandshalter
Verdampfungsabschnitt Wärmerohr
Kondensierungsabschnitt Anschluss
Signalpin
Gehäuse
Bonddraht
Treiberplatine erstes elektrisches Bauteil zweites elektrisches Bauteil verdampftes Arbeitsfluid flüssiges Arbeitsfluid Geflecht

Claims

Ansprüche
1 . Leistungsmodul (20), das Folgendes umfasst: einen Träger (22); mindestens einen auf dem Träger (22) angeordneten Halbleiterchip (24, 26), wobei der Halbleiterchip (24, 26) mindestens einen elektrischen Kontakt des Halbleiterchips (24, 26) auf einer von dem Träger (22) abgewandten Seite des Halbleiterchips (24, 26) umfasst; mindestens eine elektrisch leitende Klemme (42), die an dem elektrischen Kontakt des Halbleiterchips (24, 26) fixiert und elektrisch damit gekoppelt ist und die thermisch mit dem Träger (22) gekoppelt ist; und ein Wärmerohr (46) zum Ableiten von durch den Halbleiterchip (24, 26) erzeugter Wärme von dem Halbleiterchip (24, 26) weg, wobei das Wärmerohr (46) auf einer von dem Halbleiterchip (24, 26) abgewandten Seite der Klemme (42) angeordnet ist und wobei das Wärmerohr (46) thermisch und mechanisch mit der Klemme (42) gekoppelt ist, wobei der Träger (22) einen ersten Abschnitt (28) und einen zweiten Abschnitt neben dem ersten Abschnitt (28) umfasst, wobei der erste Abschnitt (28) und der zweite Abschnitt (29) voneinander beabstandet und elektrisch voneinander isoliert sind; der Halbleiterchip (24, 26) auf dem ersten Abschnitt (28) angeordnet ist; und die Klemme (42) mindestens einen ersten Teil (41 ), der auf dem elektrischen Kontakt des Halbleiterchips (24, 26) angeordnet ist, und einen zweiten Teil (43), der auf dem zweiten Abschnitt (29) angeordnet ist, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmerohr (46) einen Verdampfungsabschnitt (45) und einen Kondensierungsabschnitt (47) umfasst; der Verdampfungsabschnitt (45) zum Aufnehmen der durch den Halbleiterchip (24, 26) erzeugten Wärme mit dem ersten Teil (41 ) der Klemme (42) gekoppelt ist; und der Verdampfungsabschnitt (47) zum Ableiten der Wärme zu dem zweiten Abschnitt (29) des Trägers (22) mit dem zweiten Teil (43) der Klemme (42) gekoppelt ist.
2. Leistungsmodul (20) nach Anspruch 1 , das Folgendes umfasst: mindestens einen Abstandshalter (44), der so zwischen der Klemme (42) und dem Wärmerohr (46) angeordnet ist, dass die er die Klemme (42) thermisch mit dem Wärmerohr (46) koppelt.
3. Leistungsmodul (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das Folgendes umfasst: einen Kühlkörper (38), auf dem der Träger (22) angeordnet ist.
4. Leistungsmodul (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das Folgendes umfasst: eine Treiberplatine (60), die über dem Träger (22) und dem Halbleiterchip (24, 26) angeordnet ist; und mindestens ein elektronisches Bauteil (62, 64) zum Ansteuern des Halbleiterchips (24, 26), wobei das elektronische Bauteil (62, 64) auf der Treiberplatine (60) angeordnet und elektrisch mit dem Halbleiterchip (24, 26) gekoppelt ist.
5. Leistungsmodul (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das Folgendes umfasst: mindestens einen Anschluss (48) zum elektrischen Koppeln des Leistungsmoduls (20) mit einer externen Vorrichtung, wobei die Klemme (42) elektrisch mit dem Anschluss (48) gekoppelt ist.
6. Leistungsmodul (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Halbleiterchip (24, 26) ein Hochleistungshalbleiterchip ist.
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