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Title:
POWER MODULE AND METHOD FOR PRODUCING A POWER MODULE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/060265
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a power module and a method for producing a power module. The power module comprises a cooling body and electrical insulation and/or electrical conductor structures which are arranged thereon by means of additive manufacturing. In the method for producing a power module of said type, at least one conductor track structure is additively manufactured and at least one insulation arranged on the conductor track structure is additively manufactured.

Inventors:
WEIDNER KARL (DE)
KIEFL STEFAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/074523
Publication Date:
April 05, 2018
Filing Date:
September 27, 2017
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
H01L23/498; H01L21/48
Foreign References:
DE102014203309A12015-08-27
US20160043066A12016-02-11
DE102016103788A12016-09-08
US20160198576A12016-07-07
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Leistungsmodul mit einer additiv gefertigten Leiterbahnstruktur (110) und mit mindestens einer zumindest an der Lei- terbahnstruktur angeordneten, additiv gefertigten Isolierung (120) .

2. Leistungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die zumindest eine Leiterbahnstruktur (110) pla- nare Leiterbahnen umfasst.

3. Leistungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Flachteil mindestens 50 Prozent, vorzugsweise mindestens 80 Prozent und idealerweise zumindest 90 Prozent des Volumens der Leiterbahnstruktur (110) ausmacht.

4. Leistungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches einen Kühlkörper (20) aufweist, welcher zumindest teilweise, additiv gefertigt ist.

5. Leistungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem ein oder mehrere Bestandteile additiv gefertigt ist/sind mittels 3D-Druckens, vorzugsweise Stereolithogra¬ phie, und/oder selektives Lasersinterns und/oder Plasmadru- ckens und/oder Inkj et-Druckens .

6. Leistungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches zumindest ein Substrat, insbesondere ein mit Keramik gebildetes Substrat, aufweist.

7. Leistungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Kühlkörper (20) an das zumindest eine Sub¬ strat angebunden ist und/oder das Substrat bildet. 8. Leistungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Kühlkörper (20) und/oder das Substrat

und/oder die Leiterbahnstruktur (110) mit oder aus Metall, insbesondere mit Aluminium und/oder Kupfer und/oder Nickel und/oder Zinn und/oder Gold und/oder Silber und/oder Titan und/oder Palladium und/oder Stahl und/oder Kobalt und/oder mit oder aus einer mit einem oder mehreren der vorgenannten Metalle gebildeten Legierung und/oder mittels additiver Fer- tigung gebildet ist.

9. Leistungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend zumindest ein Leistungsbauteil (90), welches vor¬ zugsweise an die Leiterbahnstruktur (110) und/oder das Sub- strat und/oder den Kühlkörper (20) gesintert ist.

10. Leistungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches eines oder mehrere weitere Bestandteile aufweist, der oder die mittels additiver Fertigung, insbesondere mittels 3D-Drucks gefertigt sind, insbesondere mindestens eines oder mehrere der nachfolgend gelisteten Komponenten: ein passiver und/oder drahtloser Sensor und/oder eine Antenne und/oder ein Widerstand und/oder ein Kondensator und/oder ein Induktor und/oder eine elektrische Zuleitung.

11. Leistungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches einen Stromrichter, insbesondere einen Wechselrichter oder einen Gleichrichter, bildet. 12. Verfahren zur Herstellung eines Leistungsmoduls nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem zumindest eine Leiterbahnstruktur (110) additiv gefertigt wird und mindes¬ tens eine an der Leiterbahnstruktur (110) angeordnete Isolie¬ rung (120) additiv gefertigt wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem mittels eines Multi-Nozzle-Verfahrens additiv gefer¬ tigt wird, insbesondere 3D-gedruckt, wird.

Description:
Beschreibung

Leistungsmodul und Verfahren zur Herstellung eines Leistungs ¬ moduls

Die Erfindung betrifft ein Leistungsmodul und ein Verfahren zur Herstellung eines Leistungsmoduls.

Leistungselektronische Module (im Rahmen dieser Anmeldung stets als Leistungsmodule bezeichnet) , insbesondere für Um ¬ richter, erfordern hervorragende elektrische, thermo- mechanische Eigenschaften und eine hohe elektromagnetische Verträglichkeit. Auch an die Robustheit und Lebensdauer wer ¬ den zunehmend höhere Anforderungen gestellt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Leistungsmodul zu schaffen. Insbe ¬ sondere soll eine höhere Leistungsdichte, eine verbesserte Lebensdauer, ein kompakter Aufbau und reduzierte

Induktivitäten möglich sein. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines verbesserten Leistungsmoduls zu schaffen.

Diese Aufgabe der Erfindung wird mit einem Leistungsmodul mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie mit einem Verfahren mit den in Anspruch 12 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den zugehörigen Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung angegeben.

Das erfindungsgemäße Leistungsmodul weist eine additiv gefer ¬ tigte Leiterbahnstruktur und mindestens eine zumindest an der Leiterbahnstruktur angeordnete, additiv gefertigte Isolierung auf .

Zweckmäßig umfasst das erfindungsgemäße Leistungsmodul min ¬ destens ein Leistungsbauteil, an welchem die Leiterbahnstruktur elektrisch kontaktiert ist. Das erfindungsgemäße Leistungsmodul weist infolge der verbes ¬ serten Fertigbarkeit und aufgrund der neuartig möglichen geo ¬ metrischen Verhältnisse des Leistungsmoduls aufgrund der ad- ditiven Fertigung die nachfolgend angegebenen Vorteile auf:

Zum einen kann das erfindungsgemäße Leistungsmodul eine höhe ¬ re Leistungsdichte aufgrund der verbesserten elektrischen Kontaktierung mittels der erfindungsgemäß vorhandenen additiv gefertigten Leiterbahnstruktur aufweisen. Zudem kann leicht eine hohe Lebensdauer des erfindungsgemäßen Leistungsmoduls erreicht werden.

Weiterhin vorteilhaft lässt sich das erfindungsgemäße Leis- tungsmodul mit geringem Volumen, d.h. Bauraum, fertigen. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Leistungsmodul hinsicht ¬ lich seiner äußeren Form an, etwa durch weitere Bestandteile größerer Vorrichtungen, vorgegebene geometrische Abmessungen angepasst werden.

Infolge des weiten Spektrums an additiv fertigbaren Teilen kann das erfindungsgemäße Leistungsmodul eine Vielzahl von ebenfalls additiv fertigbaren weiteren Komponenten, etwa passive oder aktive elektrische Bauelemente, aufweisen. Folglich ist bei dem erfindungsgemäßen Leistungsmodul ein hoher Integ ¬ rationsgrad leicht erreichbar.

Das erfindungsgemäße Leistungsmodul ist aufgrund der additi ¬ ven Fertigung insbesondere bei Leistungsmodulen für spezielle Aufgaben und infolgedessen geringen Stückzahlen äußerst kostengünstig fertigbar.

Ferner kann das Leistungsmodul eine multifunktionale

Einhausung aufweisen, in welchem aufgrund des höheren Integ- rationsgrades weitere Funktionalitäten realisierbar sind.

Insbesondere ist bei dem erfindungsgemäßen Leistungsmodul ein Silikonverguss vorteilhaft verzichtbar. Ferner lassen sich mittels additiver Fertigung zahlreiche neue hochisolierende und hochtemperaturfähige sowie zugleich druckbare Materialen einsetzen. Bevorzugt umfasst bei dem erfindungsgemäßen Leistungsmodul die zumindest eine Leiterbahnstruktur planare Leiterbahnen, d.h. die Leiterbahnstruktur umfasst ein Flachteil mit flächigen Erstreckungen und einer Erstreckung in Dickenrichtung, bei welchem die größte und/oder kleinste flächige Erstreckung mindestens 3, insbesondere mindestens 10, vorzugsweise min ¬ destens 30 und idealerweise mindestens 100, mal so groß ist wie die Erstreckung in Dickenrichtung. Dabei bilden die Leiterbahnen zweckmäßig zumindest einen Teil des Flachteils aus. Zweckmäßig macht bei dem erfindungsgemäßen Leistungsmodul das Flachteil mindestens 50 Prozent, vorzugsweise mindestens 80 Prozent und idealerweise zumindest 90 Prozent des Volumens der Leiterbahnstruktur aus. Aufgrund der planaren Leiterbahnstruktur können die im Betrieb auftretenden Induktivitäten leicht reduziert werden.

Insbesondere ist mit dem erfindungsgemäßen Leistungsmodul aufgrund der verbesserten elektrischen Kontaktierungen mit- tels der erfindungsgemäß vorgesehenen planaren Leiterbahnstruktur ein Betrieb von Bauelementen bei Temperaturen von mehr als 200°C möglich. Infolgedessen sind Si- und/oder SiC- und/oder GaN-Chiptechnologien einsetzbar. Erfindungsgemäß ist eine verbesserte Stromtragfähigkeit und eine verbesserte thermo- und elektromechanische Zuverlässigkeit leicht reali ¬ sierbar .

Vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Leistungsmodul ohne Lötverbindungen und/oder Aluminium-Bondverbindungen, wie sie im Stand der Technik bekannt sind, ausbildbar. Vorteilhaft weist das erfindungsgemäße Leistungsmodul nicht notwendig solche elektrische Verbindungen auf, welche leicht brechen können und zudem große Abmessungen aufweisen. Vielmehr ist das erfindungsgemäße Leistungsmodul robust und kompakt aus ¬ bildbar .

Geeigneterweise weist das erfindungsgemäße Leistungsmodul ei- nen Kühlkörper auf, welcher, zumindest teilweise, additiv gefertigt ist.

Erfindungsgemäß ist insbesondere eine beidseitige Kühlung leicht realisierbar, d.h. bevorzugt weist das erfindungsgemä- ße Leistungsmodul zumindest zwei Kühlkörper auf oder das

Leistungsbauteil ist an zwei einander abgewandten Seiten an den zumindest einen Kühlkörper thermisch kontaktiert.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Leistungsmodul zumindest ein Substrat, insbesondere ein mit Keramik gebildetes Substrat, auf.

Zweckmäßig ist bei dem erfindungsgemäßen Leistungsmodul der ggf. vorhandene Kühlkörper an das zumindest eine Substrat an- gebunden und/oder der Kühlkörper bildet das Substrat.

Vorteilhaft kommen zahlreiche verbreitet eingesetzte Substra ¬ te für Leistungsmodule auch als Substrate für die additive Fertigung infrage. So können insbesondere Schaltungsträger als Substrate für die additive Fertigungsprozesse dienen, vorzugswiese metallisierte Keramiken wie DCB und/oder AMB und/oder Leiterplatten.

Weiterhin sind elektrische Leiterbahnstrukturen des erfin- dungsgemäßen Leistungsmoduls in flächigen Erstreckungen und in Dickenrichtung für integrierte Schaltungen und unterschiedlichste Anwendungsfälle anpassbar.

Besonders vorteilhaft sind weitere Bestandteile des erfin- dungsgemäßen Leistungsmoduls mittels additiver Fertigung, insbesondere mittels 3D-Drucks gefertigt: Zweckmäßig sind solche Bestandteile eines oder mehrere der nachfolgend gelis ¬ teten Komponenten: passive und/oder drahtlose Sensoren und/oder Antennen und/oder Widerstände und/oder Kondensatoren und/oder Induktoren.

Insbesondere lassen sich aktive und passive elektrische

Baulemente sowie deren elektrische Zuleitungen mittels addi ¬ tiver Fertigung, insbesondere mittels 3D-Drucks, leicht in das erfindungsgemäße Leistungsmodul integrieren.

Mittels der additiven Fertigung, insbesondere mittels 3D- Drucks, können Isolierungen und/oder Leiterbahnstrukturen des erfindungsgemäßen Leistungsmoduls hochfein und äußerst präzise ausgebildet sein.

Zweckmäßig ist/sind bei dem erfindungsgemäßen Leistungsmodul additiv gefertigte Bestandteile mittels 3D-Druckens, vorzugs ¬ weise Stereolithographie, und/oder selektives Lasersinterns und/oder Plasmadruckens und/oder Inkj et-Druckens gefertigt.

Vorteilhaft ist/sind bei dem erfindungsgemäßen Leistungsmodul der ggf. vorhandene Kühlkörper und/oder das ggf. vorhandene

Substrat und/oder die Leiterbahnstruktur mit oder aus Metall, insbesondere mit Aluminium und/oder Kupfer und/oder Nickel und/oder Zinn und/oder Gold und/oder Silber und/oder Titan und/oder Palladium und/oder Stahl und/oder Kobalt und/oder mit oder aus einer mit einem oder mehreren der vorgenannten Metalle gebildeten Legierung und/oder mittels additiver Fertigung gebildet.

Vorzugsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Leistungsmodul der ggf- vorhandene Kühlkörper mit oder aus Aluminiumgraphit ge ¬ bildet .

In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Leistungsmoduls weist der Kühlkörper Kühlkanäle auf, welche zur Kühlfluiddurchströmung, insbesondere zur

Luftdurchströmung, ausgebildet sind. Bevorzugt weist das erfindungsgemäße Leistungsmodul zumindest ein Leistungsbauteil auf, welches vorzugsweise mit oder aus Silizium und/oder Siliziumkarbid und/oder Galliumnitrid ge ¬ bildet ist.

Vorzugsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Leistungsmodul das zumindest eine Leistungsbauteil an die Leiterbahnstruktur und/oder das Substrat und/oder den Kühlkörper gesintert. Zweckmäßig bildet das erfindungsgemäße Leistungsmodul einen Stromrichter, insbesondere einen Wechselrichter oder einen Gleichrichter .

Insbesondere bei Umrichtern ist eine deutliche Verbesserung der thermischen und elektrischen Eigenschaften möglich. Weiterhin lässt sich die elektromagnetische Verträglichkeit ein ¬ fach verbessern.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines er- findungsgemäßen Leistungsmoduls wird zumindest eine Leiter ¬ bahnstruktur additiv gefertigt und/oder mindestens eine an der Leiterbahnstruktur angeordnete Isolierung wird additiv gefertigt . Mittels des erfindungsgemäßen Fertigungsverfahrens ist sowohl eine rasche Produktentwicklung und Markteinführung als auch die Fertigung produktnaher Technologiedemonstratoren leicht möglich . Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Verfahren einen oder mehrere der nachfolgend aufgelisteten Verfahrensschrit ¬ te :

- Heranziehen eines Substrathandlers/Magazins für Substrate, insbesondere für DCB-Substrate, mit und ohne Kühler,

- das Drucken von Sinter- und/oder Lötpaste/n mit angepasstem Volumen,

- eine, insbesondere dreidimensional präzise, Bestückung mit Bauelementen, insbesondere Halbleiterbauelementen, - eine Verbindung der Bauelemente durch Ag-Sinter- oder

Lötprozesse

- ein strukturiertes 3D-Drucken von organischen und/oder anorganischen Isolationsmaterialien,

- ein strukturiertes 3D-Drucken von strukturierte metalli ¬ schen Materialien, insbesondere einer oder mehrerer Leiterbahnstrukturen sowie

- das elektrische und/oder optische Testen des gefertigten Leistungsmoduls oder seiner Bestanteile.

Vorteilhaft ist mittels additiver Fertigung, insbesondere mittels 3D-Drucks, ein günstiger, mehrschichtiger Aufbau sowie eine einfache Integration von Systemkomponenten, insbe- sondere von Sensoren und/oder Logikeinheiten und/oder Steuer- und/oder Regeleinheiten und/oder Einheiten, welche zum

Condition Monitoring eingerichtet und ausgebildet sind, ein ¬ fach möglich. Vorzugsweise erfolgt die additive Fertigung mittels eines oder mehrerer der nachfolgend aufgelisteten Materialien: Metalle (Kupfer und/oder Nickel und/oder Zinn und/oder Gold und/oder Silber und/oder Aluminium und/oder Titan und/oder Platin und/oder Palladium und/oder Stahl und/oder Kobalt und/oder Legierungen mit einem oder mehreren der vorhergehend aufgezählten Metalle) und oder mit elektrisch und/oder thermisch leitfähigen Thermo-Duroplasten und/oder wärmeleitfähi- gen und elektrisch leitfähigen Tinten und/oder elektrisch leitfähigen Pasten und/oder elektrisch leitfähigen Fotopoly- meren und/oder elektrisch hochisolierenden und wärmeleitfähi- gen Isolationsmaterialien und/oder Galvanoresistmaterialien und/oder hochtemperaturstabilen und hochisolierenden 3D- Materialen (insbesondere PI und/oder PAI und/oder Peek) . Insbesondere die letztgenannten 3D-Materialien lassen sich leicht hinsichtlich des Wärmeausdehnungskoeffizienten anpassen, sodass thermo-mechanische Spannungen des erfindungsgemä ¬ ßen Leistungsmoduls reduziert werden können und die Zuverläs ¬ sigkeit verbessert ist. Besonders bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mittels eines Multi-Nozzle-Verfahrens additiv gefertigt, ins ¬ besondere 3D-gedruckt.

Vorteilhaft können in dieser Weiterbildung der Erfindung viele materialverschiedene Bestandteile des erfindungsgemäßen Leistungsmoduls, insbesondere Polymer- und metallische Be ¬ standteile, additiv mit einer einzigen Anlagentechnik gefer- tigt werden, insbesondere mittels Multi-Nozzle-3D-Drucks .

Vorteilhaft erlaubt eine Multi-Nozzel-Print-Fertigungslinie einen Serienfertigungsprozess mit hohem Kostenreduzierungspo ¬ tential . Bevorzugt werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mittels vorher durchgeführter Simulationen erhaltene Ergebnisse herangezogen und ggf. auftretende Abweichungen korrigiert.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zei ¬ gen :

Figur 1 ein mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens herge ¬ stelltes erfindungsgemäßes Leistungsmodul schema- tisch im Längsschnitt sowie

Figur 2 das erfindungsgemäße Verfahren schematisch in einem

Ablaufdiagramm. Zur Herstellung des in Figur 1 dargestellten Leistungsmoduls 10 wird zunächst ein Kühlkörper 20 als Flachteil aus Alumini ¬ umgraphit 3D-gedruckt. Beim 3D-Druck des Kühlkörpers 20 wer ¬ den zugleich Kühlkanäle 30 im Kühlkörper 20 vorgesehen, welche, welche den Kühlkörper 20 in der Art von Durchführungen zueinander parallel und gleichabständig entlang der Längsmit ¬ telebene des Kühlkörpers 20 durchdringen. Die Kühlkanäle 30 sind zur Durchleitung von Kühlflüssigkeit ausgebildet. Die Kühlkanäle 30 sind grundsätzlich auch zur Luftkühlung des Leistungsmoduls geeignet. Alternativ oder auch zusätzlich zu den Kühlkanälen 30 werden an einer freien Flachseite 40 des Kühlkörpers 20 Kühlrippen 50 angedruckt, welche sich senk ¬ recht von der Flachseite 40 des Kühlkörpers 20 fortstrecken. Die Kühlrippen 50 sind im fertigen 3D-Druckteil in an sich bekannter Weise zur Luftkühlung des Kühlkörpers 20 dimensio ¬ niert und geformt.

Alternativ wird der Kühlkörper 20 in weiteren nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispielen nicht 3D-gedruckt, sondern mittels eines anderen Herstellungsverfahrens gefertigt und für die weitere Herstellung des erfindungsgemäßen Leistungsmoduls 10 wie nachfolgend beschrieben herangezogen. Die der freien Flachseite 40 des Kühlkörpers 20 abgewandte Flachseite 60 ist als plane Fläche ausgebildet. Auf dieser Flachseite 60 wird vollflächig eine Isolierschicht 70 aufge ¬ druckt. Die Isolierschicht 70 wird im gezeigten Ausführungs ¬ beispiel aus einer anorganischen Keramik, hier Aluminiumnit- rid, gedruckt. In weiteren, nicht dargestellten Ausführungs ¬ beispielen, welche im Übrigen dem Dargestellten entsprechen, wird die Isolierschicht stattdessen aus einem anderen Material gebildet, etwa aus einer sonstigen anorganischen Keramik wie Siliziumnitrid oder aus einem organischen elektrischen Isolator. Die Isolierschicht stellt einen elektrischen Nicht ¬ leiter dar, weist jedoch eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Die Isolierschicht 70 ist im dargestellten Ausführungsbei ¬ spiel als Dünnschicht auf den Kühlkörper 20 aufgedruckt. In weiteren, nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispielen, welche im Übrigen dem dargestellten Ausführungsbeispiel ent ¬ sprechen, wird die Isolierschicht 70 stattdessen auf den Kühlkörper 20 aufgesprüht oder aufgeklebt. Entsprechend bil ¬ det der Kühlkörper 20 ein Substrat. Alternativ oder zusätzlich kann anstelle des Kühlkörpers 20 ein Substrat vorhanden sein, an welchem an seiner den Leistungsbauelementen 90 fernen Seite ein Kühlkörper angebunden ist. Auf die Isolierschicht 70 wird eine flächig strukturierte Kupferschicht 80 als Metallisierung aufgedruckt, so dass die Isolierschicht 70 mit dem Kühlkörper 20 ein Substrat ver ¬ gleichbar einer Leiterplatte bildet. Die strukturierte Kup- ferschicht 80 wird mit als Flachteile ausgebildeten Leis ¬ tungsbauelementen 90, hier IGBTs, in an sich bekannter Weise mittels Silbersintertechnologie bestückt. Dazu wird die strukturierte Kupferschicht 80 mit Sinterpaste 94 durch Be ¬ drucken beschichtet, auf welcher die Leistungsbauelemente 90 aufgesintert sind. Einzelne Strukturelemente der strukturier ¬ ten Kupferschicht 80 sowie die jeweils darauf angebundenen Leistungsbauelemente 90 zusammen mit der jeweils Leistungs ¬ bauelement 90 und Kupferschicht 80 verbindenden Sinterpaste 94 werden jeweils in flächiger Erstreckung voneinander durch eine weitere Isolationsschicht 96 elektrisch isoliert, welche im 3D-Druck aufgebracht wird. In weiteren, nicht eigens ge ¬ zeigten Ausführungsbeispielen, welche im Übrigen dem dargestellten Ausführungsbeispiel entsprechen, werden anstelle von IGBTs Siliziumkarbid- und Galliumnitrid-Chips, also inte- grierte Schaltkreise auf Verbindungshalbleiterbasis, angeord ¬ net .

Auf ihren vom Kühlkörper 20 abgewandten Flachseiten 100 werden die Leistungsbauelemente 90 ebenfalls metallisiert und mit weiteren Teilen des Leistungsmoduls 10 über Kupferleiterbahnen 110 elektrisch kontaktiert.

Die Kupferleiterbahnen 110 bilden gemeinsam ein Flachteil aus, d.h. die Erstreckung der Kupferleiterbahnen 110 senk- recht zu den Flachseiten 100 der Leistungsbauelemente 90 ist um eine, vorzugsweise zwei, Größenordnungen geringer als die kleinste Erstreckung der Kupferleiterbahnen 110 in flächigen Erstreckungsrichtungen der Flachseiten 100. Sowohl die Leistungsbauelemente 90 als auch die Kupferleiter ¬ bahnen 110 werden an ihrer vom Kühlkörper 20 abgewandten Seite mit einer weiteren im 3D-Druck aufgebrachten Isolierschicht 120 bedeckt, so dass die Leistungsbauelemente 90 vollständig in das Leistungsmodul 10 eingebettet sind. An der vom Kühlkörper 20 abgewandten Seite dieser Isolierschicht 120 sind Durchkontaktierungen 130 mittels 3D-Drucks (etwa gemein ¬ sam mit der Isolierschicht 120 in Multi-Nozzle-Technologie) ausgeführt, welche in mittels 3D-Drucks gefertigten Flächen ¬ kontakten 140 münden und diese somit in eingebetteten Kupferleiterbahnen 110 elektrisch leitend kontaktieren. An diesen Flächenkontakte 140 sind folglich weitere, nicht eingebette ¬ te, Komponenten 150 angebunden. Grundsätzlich können auch die weiteren Komponenten 150 mittels 3D-Drucks gefertigt sein. Beispielsweise können solche Komponenten 150 ein passiver und/oder drahtloser Sensor und/oder eine Antenne und/oder ein Widerstand und/oder ein Kondensator und/oder ein Induktor sein. Ferner kann eine 3D-gedruckte elektrische Zuleitung an die Komponente 150 angebunden sein.

Grundsätzlich kann im weiteren, nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispielen an die Leistungsbauelemente 90 auch ei ¬ ne weitere Isolationsschicht angedruckt sein, an welche sich ein weiterer mittels 3D-Drucks gefertigter Kühlkörper anbindet. Zusätzlich können in weiteren Ausführungsbeispielen zwischen Isolationsschicht und Kühlkörper weitere Abfolgen von Leiterstrukturen und Isolationsschichten gedruckt werden. Das mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens gefertigte er ¬ findungsgemäße Leistungsmodul 10 bildet einen Stromrichter, insbesondere einen Wechselrichter oder einen Gleichrichter.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich nicht nur anhand des oben widergegebenen konkreten Ausführungsbeispiels ange ¬ ben. Vielmehr soll nachfolgend das erfindungsgemäße Verfahren auch allgemein schematisch wie in Fig. 2 dargestellt angegeben sein: Zu Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels eines Substratwechslers H ein Substrat ausgewählt und in den weite ¬ ren Fertigungsprozess überführt. Dazu wird das Substrat zu ¬ nächst einem Drucker PR übergeben, welcher das Substrat mit Silberpaste bedruckt. Nachfolgend wird das Substrat der Be ¬ stückungseinrichtung PP übergeben, welche das Substrat mit Halbleiterchips bestückt, indem die Halbleiterchips auf die Silberpaste aufgelegt werden. Die Halbleiterchips werden mit- tels der Silberpaste mit einem Silbersinterverfahren (AS) an das Substrat angebunden. Dazu werden die Halbleiterchips mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur auf das Substrat zu gepresst, wonach ein Curing erfolgt. Nachfolgend wird mittels eines 3D-Druckers PC mit einer ent ¬ sprechenden Düse eine strukturierte 3D-Isolierung (d.h. eine 3D-gedruckte Isolierung) auf die Halbleiterchips aufgebracht, wonach sich ein weiterer Curing-Schritt anschließt. In der Folge wird mittels einer weiteren Düse DDD des 3D-Druckers eine strukturierte 3D-Metallschicht (d.h. eine 3D-gedruckte Metallschicht) auf die 3D-Isolierung aufgebracht.

Nach dem 3D-Drucken wird das insoweit fertiggestellte Leis ¬ tungsmodul zunächst berührungslos, d.h. im vorliegenden Fall optisch, getestet, etwa mittels eines optischen Mikroskops

OT . Nach erfolgreichen optischen Tests schließen sich elektrische Testes an einem elektrischen Teststand (ET) an.

Am Ende des in Fig. 2 dargestellten Fertigungsprozesses er- folgt das Packaging in einer Packaging-Station PS und die weitere Versendung des Leistungsmoduls.

Naturgemäß können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Verfahrensschritte des 3D-Drucks der 3D-Isolation mittels des 3D-Druckers PC sowie des 3D-Drucks der strukturierten Metall ¬ schicht mittels der weiteren Düse DDD auch miteinander vertauscht werden oder mehrfach im Wechsel aufeinander folgen. Ferner können sämtliche Verfahrensschritte mit Ausnahme des abschließenden Packagings und Versendens mittels der

Packaging-Station PS mittels der Schleife L mehrfach ausgeführt werden.