Leistungshalbbrückenmodul, Leistungsinverter, Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbbrückenmoduls

Technisches Gebiet:

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leistungshalbbrückenmodul und einen Leistungsinverter mit Leistungshalbbrückenmodulen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbbrückenmoduls.

Stand der Technik und Aufgabe der Erfindung:

Leistungsinverter oder Leistungsanordnungen mit Leistungshalbbrückenmodulen sind bekannt und werden unter anderem in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen zur Umwandlung von Gleichströmen in Phasenströme oder umkehrt verwendet.

Wie bei allen technischen Anordnungen besteht für die Leistungsinverter oder Leistungsanordnungen mit Leistungshalbbrückenmodulen und somit auch für die Leistungshalbbrückenmodule die allgemeine Anforderung, diese zuverlässigerzu gestalten. Darüber hinaus gilt für die Leistungsinverter oder Leistungsanordnungen mit Leistungshalbbrückenmodulen bzw. für die Leistungshalbbrückenmodule auch die Anforderung, diese kosteneffizient herzustellen.

Damit besteht die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung darin, eine Möglichkeit bereitzustellen, mit der ein Leistungshalbbrückenmodul und somit ein Leistungsinverter zuverlässiger und kosteneffizienter hergestellt werden können.

Beschreibung der Erfindung:

Diese Aufgabe wird durch Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Leistungshalbbrückenmodul, insb. für einen Leistungsinverter, speziell für eine Anwendung in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug, bereitgestellt. Das Leistungshalbbrückenmodul weist einen Stromanschlussschienenträger auf, der als Basismaterial ein elektrisch isolierendes Isoliermaterial, bspw. in Form von einem Spritzguss, einer Moldmasse oder einem faserverstärkten Kunststoff, aufweist. In dem Isoliermaterial ist eine erste Stromanschlussschiene (auf Englisch „Bus bar“) als ein Einlegeteil (auf Englisch „Inlay“) oder als eine Leiterbahn eingebettet. Die erste Stromanschlussschiene dient insb. zur Herstellung einer externen Laststromverbindung (bzw. einer externen Gleichstromverbindung) zu dem Leistungshalbbrückenmodul. Die erste Stromanschlussschiene weist einen ersten Längsabschnitt auf, der insb. zur Herstellung der zuvor genannten externen Laststromverbindung dient. Auf dem ersten Längsabschnitt weist die erste Stromanschlussschiene eine erste, freiliegende Kontaktfläche auf. Die erste Kontaktfläche dient als zur elektrischen Kontaktierung der zuvor genannten externen Laststromverbindung. Die erste Stromanschlussschiene weist ferner einen zweiten Längsabschnitt auf, der sich in Längsrichtung des Stromanschlussschienenträgers dem ersten Längsabschnitt anschließt, und insb. zur Herstellung einer modul-internen Stromverbindung dient. Auf dem zweiten Längsabschnitt und an der Seite einer ersten Oberfläche des Stromanschlussschienenträgers weist die Stromanschlussschiene eine zweite, freiliegende Kontaktfläche auf.

Mit dem Ausdruck „eingebettet“ wird hierin insb. bezeichnet, dass die betroffenen Stromanschlussschienen teilweise in dem Isoliermaterial eingebettet sind und freiliegende bzw. nicht von dem Isoliermaterial bedeckten Flächen aufweisen, die nicht in dem Isoliermaterial eingebettet sind und somit die oben genannten freiliegenden Kontaktflächen bilden.

Die zweite Kontaktfläche kann dabei als eine zusammenhängende ausgedehnte große Fläche ausgeführt sein. Alternativ kann die zweite Kontaktfläche auch eine Summe von mehreren freiliegenden Kontaktabschnitten sein, die voneinander beabstandet verteilt ausgeführt sind, jedoch dieselbe elektrische Verbindung hersteilen.

Der Stromanschlussschienenträger weist eine erste, durchgehende Aussparung auf, die sich in der Längsrichtung des Stromanschlussschienenträgers betrachtet in der Höhe des zweiten Längsabschnitts der ersten Stromanschlussschiene befindet und sich von der ersten Oberfläche des Stromanschlussschienenträgers bis zu einer zweite, von der ersten Oberfläche abgewandten Oberfläche des Stromanschlussschienenträgers den Stromanschlussschienenträger vollständig hindurch erstreckt.

Das Leistungshalbbrückenmodul weist ferner einen Halbleiterträger auf, der eine zweite Stromanschlussschiene und eine dritte Stromanschlussschiene aufweist, die in der Längsrichtung des Stromanschlussschienenträgers aneinandergereiht sind. Dabei dient die zweite Stromanschlussschiene insb. zur Herstellung der zuvor genannten externen Laststromverbindung. Die dritte Stromanschlussschiene dient insb. zur Herstellung einer externen Phasenstromverbindung zu dem Leistungshalbbrückenmodul. Die zweite und die dritte Stromanschlussschiene sind bspw. als Leiterbahnen oder als Stanzblechteile aus einem Metall wie Kupfer gebildet.

Das Leistungshalbbrückenmodul weist zudem einen ersten Halbleiterschalter auf, der über dessen unterseitige Laststromkontaktfläche auf einer Kontaktfläche der zweiten Stromanschlussschiene angeordnet ist und mit der zweiten Stromanschlussschiene körperlich und elektrisch verbunden ist.

Das Leistungshalbbrückenmodul weist ferner einen zweiten Halbleiterschalter auf, der über dessen unterseitige Laststromkontaktfläche auf einer Kontaktfläche der dritten Stromanschlussschiene angeordnet ist und mit der dritten Stromanschlussschiene körperlich und elektrisch verbunden ist.

Der Halbleiterträger ist samt dem ersten und dem zweiten Halbleiterschalter auf der zweiten Oberfläche des Stromanschlussschienenträgers angeordnet. Dabei ragen der erste und der zweite Halbleiterschalter in die erste Aussparung hinein. Ferner ist der zweite Halbleiterschalter über dessen oberseitige Laststrom kontaktfläche mittels einer Stromverbindung, bspw. einer Bondverbindung, mit der zweiten Kontaktfläche der ersten Stromanschlussschiene elektrisch verbunden.

Der Stromanschlussschienenträger mit der eingebetteten ersten Stromanschlussschiene und der ersten Aussparung bildet einen Stromanschlussschienenträger-Stromanschlussschiene-Verbund, der in einfacher Weise als Massenware kostengünstig hergestellt, gelagert und transportiert werden kann. Ein Beispiel derartigen Verbunds ist eine Leiterplatte mit einem Kupfer-Inlay als die erste Stromanschlussschiene oder ein Spritzgussteil aus dem oben genannten Isoliermaterial mit der in dem Gussteil eingebetteten ersten Stromanschlussschiene. Analog bildet der Halbleiterträger mit der zweiten und der dritten Stromanschlussschiene samt dem ersten und dem zweiten Halbleiterschalter einen Halbleiterträger-Halbleiterschalter-Verbund, der ebenfalls in einfacher Weise als Massenware kostengünstig hergestellt, gelagert und transportiert werden kann. Ein Beispiel derartigen Verbunds ist ein AMB-Keramik-Träger (AMB: auf Englisch „Active Metal Brazing“) mit darauf montierten Halbleiterschaltern.

Die Montage des Hableiter-Trägers samt den beiden Halbleiterschaltern auf den Stromanschlussschienenträger kann ebenfalls in einfacher Weiche kostengünstig bewerkstelligt werden.

Die Aussparung in dem Stromanschlussschienenträger bietet dabei einen Raum zur Aufnahme der beiden trägerseitigen Halbleiterschalter und ermöglicht somit eine vergleichsweise kompakte Bauweise des Leistungshalbbrückenmoduls. Darüber hinaus bietet die Aussparung einen Schutz für die beiden Halbleiterschalter sowie deren elektrischen Verbindungen vor äußeren mechanischen Einflüssen und stellt somit eine zuverlässige Funktion der beiden Halbleiterschalter und folglich des gesamten Leistungshalbbrückenmoduls sicher.

Damit ist eine Möglichkeit bereitgestellt, ein Leistungshalbbrückenmodul und folglich einen Leistungsinverter oder eine Leistungsanordnung mit einem genannten Leistungshalbbrückenmoduls zuverlässiger zu gestalten und kosteneffizienter herzustellen.

Bspw. umgibt der zweite Längsabschnitt der ersten Stromanschlussschiene die erste Aussparung in deren Umfang teilweise oder vollumfänglich. Dies erlaubt eine verbesserte Wärmeabführung.

Bspw. weist der zweite Längsabschnitt der ersten Stromanschlussschiene zwei Schenkelbereiche auf, die an beiden Seiten der ersten Aussparung verteilt gebildet sind und sich in der Längsrichtung des Stromanschlussschienenträgers erstrecken. Insb. sind die beiden Schenkelbereiche zueinander um die Längsachse des Stromanschlussschienenträgers bzw. die Längsachse der ersten Stromanschlussschiene entlang der Längsrichtung des Stromanschlussschienenträgers symmetrisch gebildet. Die symmetrische Ausführung des zweiten Längsabschnitts verbessert die Stromtragfähigkeit der ersten Stromanschlussschiene. Bspw. ist die zweite Kontaktfläche der ersten Stromanschlussschiene zweiteilig, also aus zwei Flächenabschnitten, gebildet, die auf den beiden Schenkelbereichen verteilt angeordnet sind. Insb. ist die zweite Kontaktfläche bzw. sind die beiden Flächenabschnitten zueinander um die erste Aussparung (bzw. um die Längsachse des Stromanschlussschienenträgers bzw. die Längsachse der ersten Stromanschlussschiene) symmetrisch ausgeführt. Damit ermöglicht die zweite Kontaktfläche eine beidseitige, insb. symmetrische, elektrische Kontaktierung zwischen dem zweiten Halbleiterschalter und der ersten Stromanschlussschiene. Die symmetrische Ausführung der zweiten Kontaktfläche verbessert die Stromführung von dem zweiten Halbleiterschalter zur ersten Stromanschlussschiene.

Bspw. weist der zweite Längsabschnitt eine größere Schichtstärke als der erste Längsabschnitt auf. Dadurch kann die Querschnittfläche der ersten Stromanschlussschiene über deren gesamte Längsrichtung, die auch die Hauptstromflussrichtung in der ersten Stromanschlussschiene ist, weitgehend gleich groß bleiben. Dies ist vorteilhaft für den Fall, dass der zweite Längsabschnitt der Stromanschlussschiene aufgrund des fehlenden Platzes durch die Aussparung in dem Stromanschlussschienenträger insgesamt schmaler als der erste Längsabschnitt der Stromanschlussschiene ausgeführt werden muss.

Bspw. weist der Stromanschlussschienenträger auf der ersten Oberfläche einen ersten Bestückungsbereich auf, auf dem eine erste Steuerschaltung zur Ansteuerung des ersten Halbleiterschalters bzw. ein Teil dieser ersten Steuerschaltung gebildet ist. Der erste Halbleiterschalter ist dann über dessen oberseitige Steuersignalkontaktfläche mittels einer Signalverbindung, bspw. einer weiteren Bondverbindung (bzw. mehreren weiteren Bondverbindungen), mit der ersten Steuerschaltung bzw. dem Teil der ersten Steuerschaltung elektrisch verbunden.

Bspw. weist der Stromanschlussschienenträger auf der ersten Oberfläche ferner einen zweiten Bestückungsbereich auf, auf dem eine zweite Steuerschaltung zur Ansteuerung des zweiten Halbleiterschalters bzw. ein Teil der zweiten Steuerschaltung gebildet ist. Der zweite Halbleiterschalter ist dann über dessen oberseitige Steuersignalkontaktfläche mittels einer weiteren Signalverbindung, bspw. einer weiteren Bondverbindung (bzw. mehreren weiteren Bondverbindungen), mit der zweiten Steuerschaltung bzw. dem Teil der zweiten Steuerschaltung elektrisch verbunden.

Hierbei kann eine Steuerschaltung zur Ansteuerung eines Halbleiterschalters bzw. ein Teil davon eine gesamte Treiberstufe zum Ansteuern bzw. Treiben des Halbleiterschalters oder nur einen Teil der Treiberstufe umfassen, wie z. B. eine Signal- bzw. Steuersignalverbindung (Zuleitungen, Signalleiterbahnen) zwischen dem Halbleiterschalter und dem Rest der Treiberstufe bspw. in Form einer Leiterbahn bzw. eines Leiterbahnabschnitts und/oder in Form eines Signalanschlusses, wie z. B. eines Press-Fits, oder einen Gate-Widerstand der Treiberstufe sowie eine Stromverbindung zwischen dem Gate-Widerstand und dem Halbleiterschalter. Genauso kann eine Steuerschaltung bzw. ein Teil davon lediglich eine Messsignalverbindung bspw. in Form einer Leiterbahn bzw. eines Leiterbahnabschnitts und/oder in Form eines Messsignalanschlusses, wie z. B. eines Press-Fits, zum Weiterleiten eines Messsignals vom Halbleiterschalter hin zu einer Messschaltung umfassen, die bspw. ein Teil der Steuerschaltung bildet.

Sind die Halbleiterschalter bspw. jeweils als ein MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) gebildet, so sind die entsprechenden Steuerschaltungen jeweils als ein Gatetreiber gebildet. Die oberseitige Steuersignalkontaktfläche der jeweiligen Halbleiterschalter bildet dann den Gate-Anschluss der jeweiligen Halbleiterschalter. Die unterseitige Laststrom kontaktfläche der jeweiligen Halbleiterschalter bildet dann den Drain-Anschluss der jeweiligen Halbleiterschalter. Die oberseitige Laststrom kontaktfläche der jeweiligen Halbleiterschalter bildet dann den Source-Anschluss der jeweiligen Halbleiterschalter.

Die beiden Bestückungsbereiche auf der ersten Oberfläche des Stromanschlussschienenträgers ermöglichen kurze Steuerungssignalwege von den jeweiligen Steuerschaltungen zu den jeweiligen korrespondierenden Halbleiterschaltern. Dadurch kann das Gesamt-Layout des Leistungshalbbrückenmoduls vereinfacht werden. Zudem ist die gesamte Schaltung insgesamt störungsresistenter.

Der erste und/oder der zweite Bestückungsbereich bzw. die erste und/oder die zweite Steuerschaltung sind bspw. durch Isoliermaterial des Stromanschlussschienenträgers von der ersten Stromanschlussschiene elektrisch isoliert. In dem jeweiligen Bestückungsbereich sind jedoch Leiterbahnen zur Bildung von Schaltungsfunktionen der entsprechenden Steuerschaltung vorgesehen, die jedoch durch das Isoliermaterial des Stromanschlussschienenträgers entsprechend dem Schaltungslayout der jeweiligen Steuerschaltung voneinander und von der ersten Stromanschlussschiene elektrisch isoliert sind. Dadurch können die beiden Steuerschaltungen in einfacher Weise auf dem Stromanschlussschienenträger gebildet werden. Entsprechend entfallen zusätzliche Leiterplatten für die Steuerschaltungen.

Bspw. sind der erste und/oder der zweite Bestückungsbereich jeweils als eine Leiterplatte gebildet.

Bspw. sind der erste und/oder der zweite Bestückungsbereich, insb. wenn diese als Leiterplatten gebildet sind, von dem Isoliermaterial umgossen, umspritzt oder ummoldet und somit in dem Isoliermaterial (bspw. bis auf den jeweiligen Bestückungsoberflächen) eingebettet.

Bspw. ist der Stromanschlussschienenträger selbst als eine Leiterplatte gebildet. In diesem Fall sind der erste und/oder der zweite Bestückungsbereich als Teilabschnitten des Stromanschlussschienenträgers gebildet.

Bspw. der erste und der zweite Bestückungsbereich sind auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten der ersten Aussparung verteilt angeordnet. In der Längsrichtung des Stromanschlussschienenträgers betrachtet liegen der erste Bestückungsbereich, die Aussparung und der zweite Bestückungsbereich aneinandergereiht. Dadurch wird die Raumnutzung auf dem Stromanschlussschienenträger optimiert.

Bspw. weist der Stromanschlussschienenträger ferner eine zweite, durchgehende Aussparung auf, die sich in der Längsrichtung des Stromanschlussschienenträgers betrachtet in der Höhe des zweiten Längsabschnitts der ersten Stromanschlussschiene befindet und sich von der ersten Oberfläche des Stromanschlussschienenträgers bis zu der zweiten Oberfläche des Stromanschlussschienenträgers den Stromanschlussschienenträger vollständig hindurch erstreckt. Der Halbleiterträger weist bspw. ferner einen RC-Snubber (RC-Glied), bspw. ein Silikon-Snubber, auf, der auf der Kontaktfläche der zweiten Stromanschlussschiene neben dem ersten Halbleiterschalter angeordnet ist. Der RC-Snubber ist mit der zweiten Stromanschlussschiene körperlich und (entsprechend dem Schaltungslayout des Leistungshalbbrückenmoduls) elektrisch verbunden. Nach dem Anordnen des Halbleiterträgers auf der zweiten Oberfläche des Stromanschlussschienenträgers ragt der RC-Snubber in die zweite Aussparung hinein.

In der Längsrichtung des Stromanschlussschienenträgers betrachtet befindet sich die zweite Aussparung bspw. zwischen dem ersten Längsabschnitt und der ersten Aussparung.

Bspw. weist die erste Stromanschlussschiene auf dem zweiten Längsabschnitt und an der Seite der ersten Oberfläche des Stromanschlussschienenträgers eine dritte, freiliegende Kontaktfläche auf. Der RC-Snubber ist dann mittels einer weiteren Stromverbindung, bspw. einer weiteren Bondverbindung, mit der dritten Kontaktfläche der ersten Stromanschlussschiene elektrisch verbunden.

Die dritte Kontaktfläche kann als eine zusammenhängende ausgedehnte große Fläche ausgeführt sein. Alternativ kann die dritte Kontaktfläche auch (wie die zweite Kontaktfläche) eine Summe von mehreren freiliegenden Kontaktabschnitten sein, die voneinander beabstandet verteilt ausgeführt sind, jedoch dieselbe elektrische Verbindung hersteilen.

Die zweite Aussparung ermöglicht wie die erste Aussparung einen bauraumoptimierten Aufbau des gesamten Leistungshalbbrückenmoduls.

Das Leistungshalbbrückenmodul weist ferner bspw. eine vierte Stromanschlussschiene, insb. zur Herstellung der zuvor genannten externen Last- bzw. Gleichstromverbindung, auf. Die vierte Stromanschlussschiene ist als ein weiteres Einlegeteil oder als eine weitere Leiterbahn in dem Isoliermaterial des Stromanschlussschienenträgers eingebettet und weist an der zweiten Oberfläche des Stromanschlussschienenträgers eine freiliegende Kontaktfläche auf. Dabei überlappen sich die vierte Stromanschlussschiene und der erste Längsabschnitt der ersten Stromanschlussschiene zueinander weitgehend bzw. gar vollständig. Ferner sind die vierte Stromanschlussschiene und der erste Längsabschnitt der ersten Stromanschlussschiene durch das Isoliermaterial voneinander elektrisch isoliert. Die zweite Stromanschlussschiene ist über deren Kontaktfläche auf der Kontaktfläche der vierten Stromanschlussschiene angeordnet und mit der vierten Stromanschlussschiene körperlich und elektrisch verbunden, bspw. durch Auflöten, Aufsintern, Aufschweißen, oder mittels einer geeigneten stoffschlüssigen Verbindung.

Die Überlappung der vierten Stromanschlussschiene und des ersten Längsabschnitts der ersten Stromanschlussschiene, durch die ein Last- bzw. Gleichstrom in entgegengesetzter Flussrichtung durchfließt, reduziert parasitäre Induktivität.

Das Leistungshalbbrückenmodul weist ferner bspw. eine fünfte Stromanschlussschiene, insb. zur Herstellung der zuvor genannten Phasenstromverbindung, auf. Die fünfte Stromanschlussschiene ist als ein weiteres Einlegeteil oder als eine weitere Leiterbahn in dem Isoliermaterial des Stromanschlussschienenträgers eingebettet ist und weist an der zweiten Oberfläche des Stromanschlussschienenträgers eine freiliegende Kontaktfläche auf. Die dritte Stromanschlussschiene ist über deren Kontaktfläche auf der Kontaktfläche der fünften Stromanschlussschiene angeordnet und mit der fünften Stromanschlussschiene körperlich und elektrisch verbunden, bspw. durch Auflöten, Aufsintern, Aufschweißen, oder mittels einer geeigneten stoffschlüssigen Verbindung.

Der Halbleiterträger weist bspw. eine Isolationsschicht auf. Die zweite Stromanschlussschiene ist über deren von dem ersten Halbleiterschalter abgewandte Seite auf der Isolationsschicht angeordnet und mit der Isolationsschicht körperlich und thermisch verbunden, bspw. durch Aufkleben, Aufsintern, oder mittels einer geeigneten stoffschlüssigen Verbindung. Analog ist die dritte Stromanschlussschiene über deren von dem zweiten Halbleiterschalter abgewandte Seite auf der Isolationsschicht angeordnet und mit der Isolationsschicht körperlich und thermisch verbunden, bspw. durch Auflöten, Aufsintern, Aufschweißen, oder mittels einer geeigneten stoffschlüssigen Verbindung.

Die Isolationsschicht ist bspw. als ein Keramik-Isolator gebildet.

Der Halbleiterträger weist bspw. ferner einen Kühler auf, der auf einer von der zweiten und der dritten Stromanschlussschiene abgewandten Seite der Isolationsschicht angeordnet ist und mit der Isolationsschicht körperlich und thermisch verbunden ist. Bspw. ist der Halbleiterträger als ein DCB-Träger (DCB: auf Englisch „Direct Copper Bonding“) oder ein AMB-Träger (bzw. ein DCB-Substrat oder ein AMB-Substrat) gebildet.

Bspw. ist der erste Halbleiterschalter über dessen oberseitige Laststrom kontaktfläche mittels einer weiteren Stromverbindung, bspw. einer weiteren Bondverbindung, mit der Kontaktfläche der dritten Stromanschlussschiene elektrisch verbunden.

Bspw. sind die Halbleiterschalter als Transistoren auf Siliziumkarbid- oder Galliumnitrid-Basis, wie z. B. SiC-MOSFETs (auf Englisch „Silicon-Carbide Metal Oxide Field-Effect Transistor“) oder GaN-MOSFETs (auf Englisch „Gallium-Nitrid Metal Oxide Field-Effect Transistor“), gebildet sein. Alternativ können die Halbleiterschalter als Feldeffekttransistoren auf Basis von Beta-Ga203 (auf Englisch „Beta-Gallium Oxide“) gebildet sein. Es ist auch möglich, dass die Halbleiterschalter als Si-IGBTs, also als IGBTs (IGBT auf Englisch „Silicon-Carbide Insulated Gate Bipolar Transistor“) auf Silizium-Basis, gebildet sind.

Bspw. ist die erste Stromanschlussschiene in der Längsrichtung des Stromanschlussschienenträgers achsensymmetrisch gebildet.

Bspw. liegt die vierte Stromanschlussschiene zumindest teilweise direkt auf der zweiten Stromanschlussschiene auf und ist direkt mit der zweiten Stromanschlussschiene körperlich verbunden und elektrisch und thermisch kontaktiert. Bspw. ist die vierte Stromanschlussschiene direkt auf die zweite Stromanschlussschiene aufgelötet oder aufgesintert oder aufgeklebt oder aufgeschweißt. Analog liegt die fünfte Stromanschlussschiene bspw. zumindest teilweise direkt auf der dritten Stromanschlussschiene auf und ist direkt mit der dritten Stromanschlussschiene körperlich verbunden und elektrisch und thermisch kontaktiert. Bspw. ist die fünfte Stromanschlussschiene direkt auf die dritte Stromanschlussschiene aufgelötet oder aufgesintert oder aufgeklebt oder aufgeschweißt.

Mit anderen Worten: Die unterseitigen Stromanschlussschienen des (oberen) Stromanschlussschienenträgers, nämlich die vierte und die fünfte Stromanschlussschiene, bilden die Unterseite dieses (oberen) Trägers. Analog bilden die zweite und die dritte Stromanschlussschiene des Halbleiterträgers die Oberseite des (unteren) Halbleiterträgers. Der (obere) Stromanschlussschienenträger liegt über dessen Unterseite, sprich der vierten und der fünften Stromanschlussschiene, direkt auf die Oberseite des (unteren) Halbleiterträgers, sprich auf die zweite und die dritte Stromanschlussschiene, auf und mit dem Halbleiterträger körperlich wie elektrisch und thermisch fest verbunden. Dadurch ist kein zusätzliches Verbindungsmittel erforderlich, das lediglich vorgesehen ist, eine körperlich bzw. mechanische Verbindung zwischen den beiden Trägern herzustellen. Darüber hinaus bildet die direkte Verbindung zwischen der Unterseite des (oberen) Stromanschlussschienenträgers und der Oberseite des (unteren) Halbleiterträgers eine Dichtung für Hohlräume um die Halbleiterschalter herum, die bei einem anschließenden Ummolden der Halbleiterschalter mit einer Moldmasse als eine Barriere dient, die ein Abfließen der Moldmasse nach unten hin unterbindet. Dadurch ist keine zusätzliche Abdichtung zwischen den beiden Trägern erforderlich.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Leistungsinverter, insb. für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, bereitgestellt.

Der Leistungsinverter weist mindestens drei zuvor beschriebene Leistungshalbbrückenmodule auf. Dabei bilden die Leistungshalbbrückenmodule eine dreiphasige Brückenschaltung des Leistungsinverters.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines zuvor beschriebenen Leistungshalbbrückenmoduls bereitgestellt.

Gemäß dem Verfahren wird ein Stromanschlussschienenträger mit einem elektrisch isolierenden Isoliermaterial bereitgestellt, wobei in das Isoliermaterial eine erste Stromanschlussschiene mit einem ersten Längsabschnitt und einem sich in Längsrichtung des Stromanschlussschienenträgers dem ersten Längsabschnitt anschließenden zweiten Längsabschnitt als ein Einlegeteil oder eine Leiterbahn eingebettet wird.

Auf dem ersten Längsabschnitt der ersten Stromanschlussschiene wird eine erste, freiliegende Kontaktfläche geformt. Analog wird auf dem zweiten Längsabschnitt der ersten Stromanschlussschiene eine zweite, freiliegende Kontaktfläche geformt, wobei die zweite Kontaktfläche auf eine Oberfläche des zweiten Längenabschnitts geformt wird, die an der Seite einer ersten Oberfläche des Stromanschlussschienenträgers liegt. Dabei können die Kontaktflächen bspw. durch Entfernen vom Isoliermaterial, wie z. B. durch Ausfräsen des Stromanschlussschienenträgers, an den entsprechenden Stellen des Stromanschlussschienenträgers geformt werden.

In dem Stromanschlussschienenträger wird eine erste, durchgehende Aussparung geformt, wobei diese in Längsrichtung des Stromanschlussschienenträgers betrachtet in der Höhe des zweiten Längsabschnitts der ersten Stromanschlussschiene von der ersten Oberfläche des

Stromanschlussschienenträgers bis zu einer zweiten, von der ersten Oberfläche abgewandten Oberfläche des Stromanschlussschienenträgers den Stromanschlussschienenträger vollständig hindurcherstreckend geformt wird. Die Aussparung kann bspw. durch Entfernen vom Isoliermaterial, wie z. B. durch Ausfräsen des Stromanschlussschienenträgers, geformt werden. Alternativ kann die Aussparung beim Formen des Stromanschlussschienenträgers bereits mitgeformt werden.

Außerdem wird ein Halbleiterträger mit einer zweiten Stromanschlussschiene und einer dritten Stromanschlussschiene bereitgestellt.

Auf eine freiliegende Kontaktfläche der zweiten Stromanschlussschiene wird ein erster Halbleiterschalter angeordnet und über dessen unterseitige Laststrom kontaktfläche mit der zweiten Stromanschlussschiene körperlich und elektrisch verbunden, bspw. aufgelötet, aufgesintert, aufgeschweißt, oder in einer ähnlichen Weise mit der zweiten Stromanschlussschiene stoffschlüssig verbunden.

Analog wird auf eine freiliegende Kontaktfläche der dritten Stromanschlussschiene ein zweiter Halbleiterschalter angeordnet und über dessen unterseitige Laststrom kontaktfläche mit der dritten Stromanschlussschiene körperlich und elektrisch verbunden, bspw. aufgelötet, aufgesintert, aufgeschweißt, oder in einer ähnlichen Weise mit der dritten Stromanschlussschiene stoffschlüssig verbunden.

Nachdem die beiden Halbleiterschalter auf die jeweiligen Stromanschlussschienen angeordnet und mit den jeweiligen Stromanschlussschienen elektrisch verbunden wurden, wird der Halbleiterträger samt den beiden Halbleiterschaltern auf die zweite Oberfläche des Stromanschlussschienenträgers angeordnet und an dem Stromanschlussschienenträger befestigt. Dabei wird der Halbleiterträger derart auf der zweiten Oberfläche des Stromanschlussschienenträgers platziert, dass die beiden Halbleiterschalter in die erste Aussparung des Stromanschlussschienenträgers hineinragen. Anschließend wird der zweite Halbleiterschalter über dessen oberseitige Laststrom kontaktfläche mittels einer Stromverbindung, bspw. einer Bondverbindung, mit der zweiten Kontaktfläche der ersten Stromanschlussschiene elektrisch verbunden.

Figurenbeschreibung

Die Figuren 1a bis 4b dienen zur Erläuterung von beispielhaften Ausführungsformen des Halbbrücken-Leistungsmoduls LM und eines Verfahrens zu dessen Herstellung.

Die Figuren 1a und 1 b zeigen eine Leiterplatte des hier beschriebenen Halbbrückenmoduls, während die Figuren 2a und 2b spezifisch die erste Stromanschlussschiene wiedergeben. Die Figuren 3a und 3b dienen zur Erläuterung des Halbleiter-Trägers. Die Figuren 4a und 4b zeigen Aufbaumöglichkeiten eines Leistungshalbbrückenmoduls mit einer Leiterplatte LP (unter anderem als Träger von Stromanschlussschienen) und einem Halbleiter-Träger HT.

Die Leiterplatte LP der Figur 1a ist in Draufsicht dargestellt, sodass die erste Oberfläche OF1 der Leiterplatte LP zu erkennen ist. Diese erste Oberfläche OF1 kann als Oberseite betrachtet werden, während die Unterseite, nämlich die zweite Oberfläche OF2 der Leiterplatte in der Figur 1b dargestellt ist. Die Leiterplatte LP der Figur 1a weist eine langgestreckte, rechteckige Grundform auf (Seitenverhältnis > 1 :3 bzw. > 1 :5), wobei die Erstreckung entlang einer Längsrichtung LA1 als Länge bezeichnet wird und die längere der Seiten der rechteckigen Grundform darstellt. Die in Figur 1a dargestellte Leiterplatte LP kann in einen ersten Längsabschnitt AB 1 und einen zweiten Längsabschnitt AB2 eingeteilt werden. Diese Abschnitte betreffen die Längsrichtung LA1 , d.h. die Richtung der Länge der rechteckigen Grundform.

Unter dem Begriff Leiterplatte sind Platten bzw. Träger als Leiter/Isolator-Schichtverbund zu verstehen. Diese können hergestellt sein durch Erzeugen einer Schichtstruktur (Leiterschicht oder Leiterschichten, etwa Kupferschichten, sowie isolierende Zwischenlage(n) oder Auflage(n), etwa Glasfasergewege) und durch nachfolgendes VerpressenA/erkleben. Insbesondere kann vor dem Verpressen ein flüssiger Isolatorstoff, etwa Harz bzw. Prepreg, eingebracht werden. Eine Leiterplatte kann auch als umspritzter Stromanschlussschienenträger hergestellt werden, bei dem Leiterschicht bzw. Leiterschichten mit einem (isolierenden) Kunststoff umspritzt werden. Dieser Kunststoff kann auch in Zwischenräume zwischen Leiterschichten eingebracht sein. Die Leiterschichten bilden die hier beschriebenen Stromanschlussschienen. Die Leiterschichten können als Dickkupferteile vorgesehen sein, etwa mit Dicken von mehr als 100 oder 500 pm, etwa 1 mm oder 2 mm. Verschiedene Leiterschichten bzw. Stromanschlussschienen können die gleiche oder unterschiedliche Dicken aufweisen. Insbesondere die erste Stromanschlussschiene kann an unterschiedlichen Abschnitten unterschiedliche Dicken aufweisen; etwa an einem Abschnitt, an dem eine Aussparung vorgesehen ist, kann die erste Stromanschlussschiene eine größere Dicke aufweisen als an einem anderen Abschnitt, etwa an einem Abschnitt, an dem der ersten Stromanschlussschiene eine andere Stromanschlussschiene (elektrisch isoliert) untergelegt ist. An dem Abschnitt mit geringerer Dicke wird dadurch Platz geschaffen für die andere Stromanschlussschiene. Die Summe der geringeren Dicke und der Dicke der anderen Stromanschlussschiene (ggf. einschließlich einer zwischengelegten Isolationsschicht) kann im Wesentlichen der größeren Dicke entsprechen. Ausführungsformen der Leiterplatte sehen vor, dass dieses als HDI-, Dickkupfer-, FR2-, FR3, FR4 oder FR5 - Leiterplatte ausgebildet ist. Isolationsschichten der Leiterplatte sind vorzugsweise auf Basis von Kunststoff, Harz oder Prepreg aufgebaut, insbesondere als faserverstärkter Kunststoff mit Glasfasermatte.

In dem ersten Längsabschnitt AB1 der Leiterplatte LP ist eine erste Stromanschlussschiene SS1 vorgesehen, insbesondere als Einlegeteil, die bspw. aus einem Kupferblech, Stahlblech oder Aluminiumblech hergestellt ist. Zu sehen ist in der Figur 1a eine erste freiliegende Kontaktfläche KF11 . Ferner sind freie Kontaktflächen der ersten Stromanschlussschiene SS1 mit dem Bezugszeichen KF12 und KF13 zu sehen, welche sich im zweiten Abschnitt AB2 befinden. Auch die Kontaktflächen KF12, KF13 sind freigelegt, erstrecken sich jedoch nicht über die gesamte Breite (die sich in der Figur 1a in vertikaler Richtung erstreckt), sondern haben die Form von Streifen (am Rand einer Ausnehmung AS1 oder AS2). In der Figur 1a dargestellten Ausführungsform ist die Kontaktfläche KF11 im ersten Abschnitt ebenso eine freigelegte Fläche, die umrandet ist von einer Isolierschicht, die auf der ersten Stromanschlussschiene SS1 vorgesehen ist. Es ist jedoch auch denkbar, dass in dem ersten Längsabschnitt oder einem Abschnitt hiervon die Kontaktfläche KF11 in voller Breite (vertikaler Richtung der Figur 1a) freigelegt ist. Zudem kann die Kontaktfläche KF11 auch bis zu dem Ende des ersten Längsabschnitts AB1 freigelegt sein, das den zweiten Längsabschnitt AB2 entgegengesetzt ist.

Die erste Stromanschlussschiene SS1 ist vorzugsweise durchgehend nur durch eine gedankliche Teilung in zwei Abschnitte AB2, AB1 getrennt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die beiden Längsabschnitte AB1 , AB2 jeweils eine eigene erste Stromanschlussschiene aufweisen, die körperlich eigenständig sind, jedoch vorzugsweise elektrisch miteinander verbunden sind. Diese elektrische Verbindung ist insbesondere dort vorgesehen, wo der erste Längsabschnitt AB1 in den zweiten Längsabschnitt AB2 übergeht, d.h. an den Stirnflächen der Stromanschlussschienen SS1 der jeweiligen Abschnitte AB1 , AB2.

An dem zweiten Längsabschnitt AB2 befindet sich eine Ausnehmung AS1 sowie eine optionale Ausnehmung AS2. Die Ausnehmung in der Leiterplatte LP erstreckt sich auch durch die erste Stromanschlussschiene SS1 hindurch. Dies gilt auch für die optionale Ausnehmung AS2. Die Ausnehmung ist somit in Bezug auf die Leiterplatte LP (und in Bezug auf die erste Stromanschlussschiene) ein Durchgangsloch. Dargestellt ist eine randgeschlossene Ausnehmung AS1 , wobei auch die optionale Ausnehmung AS2 randgeschlossen ist. Es ist jedoch denkbar, dass die Ausnehmung AS1 bzw. Ausnehmung AS2 seitlich zum Rand hin verschoben ist, senkrecht zu Längsrichtung LA1 (d.h. zur oberen oder unteren Kante hin), wodurch die Leiterplatte LP bzw. die erste Stromanschlussschiene SS1 die Ausnehmung AS1 bzw. die Ausnehmung AS2 nicht vollständig randgeschlossen, sondern nur teilweise umgibt.

Die erste Stromanschlussschiene SS1 kann von dem ersten Längsabschnitt AB1 aus gesehen vor dem Ende der Leiterplatte LP enden, das entgegengesetzt zu dem ersten Längsabschnitt AB1 ist. Mit anderen Worten kann die erste Stromanschlussschiene SS1 vom ersten Längsabschnitt AB1 aus gesehen ein offenes Ende aufweisen und bspw. mit dem Ende der Ausnehmung AS1 enden, das dem ersten Längsabschnitt AB1 entgegengesetzt ist. Dies in der Figur 1A und insbesondere in der Figur 2A dargestellt. Es ergibt sich für die erste Stromanschlussschiene SS1 ein offenes Ende, das vom ersten Längsabschnitt AB1 weg weist und insbesondere zum entgegengesetzten zweiten Ende hinweist, an dem sich eine freie Kontaktfläche KF5 einer weiteren Stromanschlussschiene SS5 befindet. Die freie Kontaktfläche KF5 ist entgegengesetzt zu der Kontaktfläche KF11 der ersten Stromanschlussschiene SS1 . Wie erwähnt kann die Leiterplatte LP neben der ersten Stromanschlussschiene SS1 auch eine zweite Stromanschlussschiene SS5 mit einer freiliegenden Kontaktfläche KF5 aufweisen. Diese Kontaktfläche KF5 kann als Phasenanschluss dienen, während die Kontaktfläche KF11 (oder auch die Kontaktfläche KF4 einer Stromanschlussschiene SS4) bspw. zum Anschluss eines Gleichspannungs-Versorgungspotentials dient.

Die Ausnehmung AS1 und AS2 dienen dazu, dass in diese Bauelemente (insbesondere Halbleiterschalter und ggf. auch ein Snubber-Bauteil) hinein erstrecken können oder zumindest ein freier Zugriff auf das betreffende Bauteil durch die Aussparung hindurch zur elektrischen Anbindung möglich ist. Dann ist es möglich, diese Bauelemente mittels der Kontaktflächen KF12 bzw. KF13 von der Leiterplatte LP aus zu kontaktieren, da durch die betreffende Ausnehmung der Zugriff auf die hineinragenden Bauelemente besteht. Die Kontaktflächen KF12, KF13 sind zur Leistungsverbindung (Laststromverbindung) mit den Bauelementen vorgesehen, auf die die Ausnehmung Zugriff gewährt. Die Bauelemente sind auf einem Halbeiter-Träger HT montiert, vgl. Figuren 3A - 4B. Es können auch Steuersignalkontaktflächen vorgesehen sein, die einen Signalstrom führen und zu elektrischen Anbindung von Ansteuerungssignalverbindungen zu den Bauelementen dienen. Die Kontaktflächen KF12, 13 und auch Steuersignalkontaktflächen sind an der Oberfläche OF1 vorgesehen, d.h. an der dargestellten Oberseite der Leiterplatte LP. Die Anbindung, die die Ausnehmung ermöglicht, ist auch anhand der Figuren 4A, 4B näher erläutert. Weiterhin weisen Stromanschlussschienen des Moduls auch Verbindungsflächen auf (VF5, VF4), die auf der entgegengesetzten Oberfläche OF2 vorgesehen sind. Durch Auflegen der Leiterplatte auf einen Halbleiter-Träger kann mittels der Verbindungsflächen der Leiterplatte eine direkte Verbindung mit dem Halbleiter-Träger vorgesehen werden, etwa eine Lötverbindung oder eine Sinterverbindung.

Die erste Stromanschlussschiene SS1 weist am zweiten Längsabschnitt AB2 zwei Schenkelbereiche SB1 , SB2 auf, die beinförmig an beiden Seiten der ersten Aussparung AS1 verteilt gebildet sind und sich in der Erstreckungsrichtung der Längsachse LA1 der ersten Stromanschlussschiene SS1 bzw. um die Ausnehmung (bzw. die erste Aussparung) AS1 erstrecken. Insb. sind die beiden Schenkelbereiche SB1 , SB2 zueinander um die Längsachse LA1 symmetrisch geformt. Die Kontaktflächen KF12 der ersten Stromanschlussschiene SS1 , welche in dieser Ausführungsform aus zwei Flächenabschnitten besteht, ist auf den beiden Schenkelbereichen SB1 , SB2 der ersten Stromanschlussschiene SS1 verteilt gebildet und zueinander um die Längsachse LA1 der ersten Stromanschlussschiene SS1 bzw. um die Ausnehmung AS1 symmetrisch ausgeführt.

Die in Figur 1a dargestellte Leiterplatte dient zur Anbindung von Bauelementen (eines Halbleiter-Trägers), die innerhalb der Ausnehmung AS1 und AS2 vorgesehen sind, zur elektrischen Anbindung an die Stromanschlussschienen der Leiterplatte LP sowie zur elektrischen Kontaktierung über die freiliegenden Kontaktflächen KF11 , KF5, um einen Anschluss an externe Potentiale wie Phasenpotential oder Gleichspannungspotentiale (einer

Versorgungsgleichspannung) zu erlauben. Insbesondere dient die Leiterplatte LP zur Verbindung von Bauelementen, die sich in den Ausnehmungen des Leistungshalbbrückenmoduls befinden, mit den Anschlussmöglichkeiten KF11 , KF5.

Darüber hinaus sind Ausführungsformen vorgesehen, in denen die Leiterplatte LP die Möglichkeit bietet, einen ersten Bestückungsbereich BB1 und ggf. einen zweiten Bestückungsbereich BB2 vorzusehen. Dort können Steuerschaltungen oder Überwachungsschaltungen vorgesehen sein, bspw. Gate-Treiber GT1 , GT2. Alternativ kann in den jeweiligen Bestückungsbereichen BB1 , BB2 jeweils lediglich nur ein Teil des jeweiligen Gate-Treibers, oder gar jeweils nur ein Gate-Widerstand und dessen jeweilige Zu- bzw. Ableitungen, oder jeweils nur Zu- bzw. Ableitungen jeweiliger Steuer- oder Überwachungsschaltung zu dem jeweiligen korrespondierenden Halbleiterschalter HS1 , HS2 vorgesehen sein.

Da sich der Bestückungsbereich am Rand der Ausdehnungen AS1 , AS2 befindet, ist eine direkte Verbindung der betreffenden Schaltungen GT1 , GT2 mit den Bauelementen in direkter Weise möglich. Auch die Kontaktflächen KF12, KF13 befinden sich am Rand der Ausnehmung und erlauben so einen direkten Kontakt. Die Figur 1a zeigt, dass die Kontaktflächen KF12, KF13 direkt an die Ausdehnung AS1 , AS2 angrenzen. Dies gilt auch für den Bestückungsbereich BB1 und den Bestückungsbereich BB2. Es können jedoch auch etwa zur besseren Isolation vorgesehen sein, dass sich die Kontaktflächen KF12, KF13 oder auch Kontaktflächen des Bestückungsbereichs BB2, BB1 oder auch Kontaktflächen der dort vorliegenden Steuerschaltung nicht direkt an die betreffende Ausdehnung AS1 (oder auch AS2) angrenzen, sondern dass diese über einen Isolationsbereich etwa in Form eines Stegs indirekt an die betreffende Ausdehnung angrenzen. Die Leiterplatte weist in diesem Fall auch Leiterbahnstrukturen für Steuer- und/oder Überwachungsschaltungen auf. Diese Strukturen sind Teil der Leiterplatte. Etwa bei einer Leiterplatte, die als (kunststoff-) umspritzter Stromanschlussschienenträger ausgebildet ist, kann eine Steuerleiterplatte den Bestückungsbereich vorsehen. Es können mehrere Steuerleiterplatten vorgesehen sein, die jeweils eine Bestückungsbereich vorsehen. An oder in dem Bestückungsbereich kann die betreffende Schaltung vorgesehen sein. Die Steuerleiterplatte kann als gedruckte Leiterplatte vorgesehen sein, insbesondere mit dünneren Leiterschichten als die Stromanschlussschienen. Die Steuerleiterplatte kann als FRn-Leiterplatte (n= 1 ...5) oder als HDI-Leiterplatte ausgebildet sein. Die Steuerleiterplatte(n) wird (werden) bei der Herstellung der Leiterplatte, die die Stromanschlussschienen aufweist, mit umspritzt. Die ein oder mehreren Steuerleiterplatten sind Einlegeteile (wie auch die Stromanschlussschienen) der Leiterplatte, die als umspritzter Stromanschlussschienenträger ausgebildet ist.

Im Bereich der Kontaktfläche KF11 kann die erste Stromanschlussschiene SS1 eine geringere Breite als die Leiterplatte LP aufweisen, um so seitliche Isolationsmöglichkeiten durch die Leiterplatte vorzusehen. Dies gilt insbesondere auch für die Kontaktfläche KF4 und/oder KF5. In gleicher Weise kann vorgesehen sein, dass die zweite Stromanschlussschiene SS4 der Leiterplatte LP schmaler ist als die Leiterplatte LP, um ebenso isolationsbedingt einen Abstand an angrenzende Module zu ermöglichen. Vor oder zu Beginn des zweiten Abschnitts AB2 verbreitert sich die erste Stromanschlussschiene SS1 in Verlaufsrichtung der Längsrichtung LA1 vom ersten Abschnitt AB1 zum zweiten Abschnitt AB2 hin, wobei dies stufenförmig oder auch mittels einer stetigen Verbreiterung realisiert sein kann. Die größere Breite, die sich so für den zweiten Abschnitt AB2 ergibt, ermöglicht es, dass die Stromanschlussschiene trotz Ausnehmung (die schmaler ist als die Breite der Stromanschlussschiene SS1 im zweiten Abschnitt) eine hohe Stromtragfähigkeit hat. Vorzugsweise ist im zweiten Abschnitt AB2 und insbesondere in der Höhe der ersten Aussparung AS1 die Dicke der Stromanschlussschiene SS1 größer als im ersten Längsabschnitt AB1. Dadurch wird vorzugsweise von Abschnitt AB1 aus kommend zum Abschnitt AB2 hin ein im Wesentlichen gleicher (oder nur geringfügig, d.h. <10%, <20% oder <30% geringerer) Leiterquerschnitt der ersten Stromanschlussschiene SS1 im zweiten Abschnitt AB2 im Vergleich zum ersten Abschnitt AB1 erreicht. Die Figur 1 B zeigt einen Querschnitt durch die Leiterplatte LP der Figur 1 A. Im ersten Längsabschnitt AB1 ist die erste Stromanschlussschiene SS1 zu sehen, die in den Abschnitt AB2 übergeht. Aufgrund der mittigen Ausnehmung der ersten Stromanschlussschiene SS1 , die in der Figur 2A gut ersichtlich ist, kann ein erster Bestückungsbereich BB1 vorgesehen sein, der mit einer Überwachungs- und/oder Steuerschaltung GT1 bzw. Gatetreiberschaltung bestückt ist. Von dieser Schaltung gehen Pins GA1 (etwa Steueranschlüsse) ab, die sich von der ersten Oberfläche OF1 der Leiterplatte LP weg erstrecken. Diese Pins GA1 (und auch die Pins GA2) dienen zur signalübertragenden bzw. ansteuernden Anbindung einer übergeordneten Steuerung an die Schaltung GT1 bzw. GT2. In gleicher weise sind an dem Ende des zweiten Abschnitts AB2, das dem ersten Abschnitt AB1 entgegengesetzt ist, ebenso eine Steuerschaltung GT1 in einem zweiten Bestückungsbereich BB2 vorgesehen. Auch dort sind Pins GA2 als Steueranschlüsse (allgemein: Signalanschlüsse) ausgebildet, die sich von der Leiterplatte weg erstrecken.

Wie in der Figur 1 A dargestellt ist, befinden sich im zweiten Abschnitt zwei Aussparungen AS1 , AS2, die in der Seitenansicht der Figur 1 B (seitliche Draufsicht) verdeckt sind von der ersten Stromanschlussschiene SS1 . Um die dort einbringbaren Bauelemente kontaktieren zu können, weist die Stromanschlussschiene die Kontaktflächen KF12 auf (für die Bauelemente in der ersten Aussparung AS1 ) und Kontaktflächen KF13 (zur Kontaktierung der Bauelemente in der zweiten Aussparung AS2). Eine zweite Stromanschlussschiene SS4 der Leiterplatte LP ist im ersten Längsabschnitt AB1 vorgesehen unterhalb eines Längsabschnitts der ersten Stromanschlussschiene SS1. Die Stromanschlussschiene SS4 ist wie dargestellt durch eine Isolationsschicht LI der Leiterplatte LP elektrisch isoliert gegenüber der Stromanschlussschiene SS1. Eine dritte Stromanschlussschiene SS5 der Leiterplatte LP erstreckt sich von dem Ende der Leiterplatte LP weg, das dem ersten Abschnitt AB1 entgegengesetzt ist. Somit ergeben sich an einem Ende der Leiterplatte LP die Stromanschlussschiene SS5 mit einer Kontaktfläche KF5 sowie am entgegengesetzten Ende eine Kontaktfläche KF11 der ersten Stromanschlussschiene SS1 und eine Kontaktfläche KF4 der Stromanschlussschiene SS4, wobei diese Kontaktflächen KF11 und KF4 an dem Ende der Leiterplatte vorgesehen sind, die dem zweiten Abschnitt entgegengesetzt sind. Diese Kontaktflächen KF11 , KF4 und KF5 dienen zum elektromechanischen Anschluss nach außen, das heißt zur Verbindung mit Komponenten eines Bordnetzes extern zum Modul LM. Die Kontaktflächen KF11 , KF4 und KF5 bilden insbesondere Steckkontakte, können aber auch zur Anbindung mittels Löten, Sintern oder Schweißen vorgesehen sein.

Die Stromanschlussschiene SS4 verfügt ferner über eine Verbindungsfläche VF4 zur elektrischen Verbindung (etwa Löten, Sintern, oder Schweißen) mit einem Halbleiter-Träger HT, der im Weiteren beschrieben ist. Die Kontaktfläche KF4 (zur externen Verbindung) der Stromanschlussschiene SS4 ist an einem Abschnitt der Stromanschlussschiene SS4 vorgesehen, der weiter entfernt ist von dem zweiten Abschnitt als die Verbindungsfläche VF4. Die Kontaktfläche liegt daher weiter außen an der Leiterplatte zur einfachen Anbindung an externe Komponenten oder an ein externes Bordnetz. Die Flächen VF4 und KF4 werden von derselben Oberfläche der Stromanschlussschiene SS4 gebildet an der Unterseite OF2 bzw. zweiten Oberfläche OF2 (Unterseite) der Leiterplatte LP. Die Verbindungsfläche VF4 der Stromanschlussschiene SS4 ist auf der entgegengesetzten Seite zu der Oberfläche OF1 (Oberseite) der Leiterplatte LP vorgesehen, an denen sich die Steueranschlüsse GA2, 1 sowie die Bestückungsbereiche BB1 , BB2 oder auch die Steuerschaltungen GT1 , 2 befinden. Es besteht ein optionaler isolierter Abschluss an den Enden der Stromanschlussschienen SS4, SS1 , die dem zweiten Abschnitt AB2 der Leiterplatte LP entgegengesetzt ist. Dieser Abschluss kann sich an die Leiterplatten in Längsrichtung anfügen, oder kann gebildet sein von in der Breite durchgängige Isolationsschichten auf den Stromanschlussschienen SS4, SS1.

Die Stromanschlussschiene SS5 weist wie die Stromanschlussschiene SS4 eine Kontaktfläche KF5 auf sowie eine Verbindungsfläche VF5 zur Anbindung eines im Weiteren beschriebenen Halbleiter-Träger HT. Die Kontaktfläche KF5 liegt, bezogen auf die Leiterplatte LP, weiter außen als die Verbindungsfläche VF5. Die Verbindungsflächen VF4, VF5 der Stromanschlussschienen SS4, SS5 sind auf derselben Seite vorgesehen, nämlich an der Unterseite bzw. an der Oberfläche OF2 der Leiterplatte LP. Die Verbindungsflächen VF4, VF5 liegen näher beieinander als die Kontaktflächen KF4, KF5, so dass die zur externen Anbindung vorgesehenen Kontaktflächen KF4, KF5 weiter außen als die Verbindungsflächen VF4, VF5 liegen. Dadurch kann, bezogen auf die Längsrichtung LA1 , in der Höhe der Kontaktflächen VF4, VF5 ein Halbleiter-Träger von unten angebracht (und elektrisch damit verbunden) werden, während auch bei angebrachtem Halbleiter-Träger HT die Kontaktflächen KF4, KF5 zum Anschluss für externe Komponenten freiliegen. Die drei Stromanschlussschienen SS1, SS4 und SS5 der Figur 1b sind insbesondere eingelegte Metallbleche, beispielsweise Kupferbahnen, die zusammen mit Isolationsmaterial der Leiterplatte verpresst werden, um so die Leiterplatte LP zumindest teilweise auszubilden. Diese Stromanschlussschienen können auch durch Umspritzen (mit einem Kunststoff) mechanisch miteinander verbunden werden. Nach dem Verpressen bzw. Umspritzen können die Schaltungen GT1 bzw. GT2 durch Oberflächenbestückung montiert werden. Insbesondere bei umspritzten Stromanschlussschienen kann hiervon abweichend mindestens eine Steuerleiterplatte mit umspritzt werden. Diese kann dann bestückt werden. Es ergeben sich durch das Bestücken Steuer- und/oder Überwachungsschaltungen als Schaltungen GT1, GT2.

Vorzugsweise vor der Montage von Schaltungen auf der Oberfläche OF1 (in Bereichen BB1 , BB2) werden der oder die Ausnehmungen AS1 , AS2 der Figur 1 a geschaffen, etwa durch Stanzen oder durch Fräsen der Leiterplatte. Die Ausnehmung der ersten Stromanschlussschiene SS1 kann durch dieses Fräsen hergestellt werden, wobei jedoch vorzugsweise die Stromanschlussschiene SS1 die der Ausnehmung versehen wird, bevor die Leiterplatte durch Verpressen oder als umspritzter Stromanschlussschienenträger hergestellt wird. Die Ausnehmung der Stromanschlussschiene SS1, die Teil der Ausnehmung AS1 (bzw auch AS2) der Leiterplatte ist, kann durch Stanzen oder Fräsen der Stromanschlussschiene erzeugt werden, insbesondere vor der Vereinigung mit den anderen Stromanschlussschienen SS5, SS4 der Leiterplatte LP.

Die Stromanschlussschiene SS5 kann in dem Abschnitt, in dem dieser von der restlichen Leiterplatte LP herausragt, einseitig oder vorzugsweise beidseitig freigelegt werden, sofern der Herstellungsprozess vorsieht, dass das Isolationsmaterial aufgebracht wurde. Auch die Kontaktfläche KF11 kann freigelegt werden, nach dem Verpressen der Leiterplatte LP. Alternativ kann die Kontaktfläche KF11 gebildet werden, indem in diesem Bereich kein Isolationsmaterial bei der Herstellung der Leiterplatte LP aufgebracht wird. Dies gilt dann auch für die Kontaktflächen KF12 bzw. 13. Diese können ebenso gefräst werden oder bei der Herstellung derart behandelt werden, dass kein Isolationsmaterial (Harz, Prepreg, Kunststoffumspritzung) auf diesen aufgebracht wird. Das Freilegen wird vorzugsweise ausgeführt, nachdem die Stromanschlussschienen SS 1 , SS4, SS5 der Leiterplatte LP vereinigt wurden durch Herstellen der Leiterplatte LP (bspw. nach dem Verpressen oder Umspritzen). Die Figur 2a zeigt eine Draufsicht auf eine beispielhafte erste Stromanschlussschiene SS1 mit einem ersten Abschnitt AB1 und einem zweiten Abschnitt AB2. Diese Abschnitte entsprechen in Längsrichtung im Wesentlichen den Abschnitten AB1 , AB2 der Leiterplatte LP, weshalb die gleichen Bezugszeichen verwendet wurden. Im ersten Abschnitt AB1 ist die Stromanschlussschiene SS1 in der Breite verjüngt gegenüber dem zweiten Abschnitt AB2. Wie aus Figur 2b ersichtlich, ist dort auch die Dicke der Stromanschlussschiene SS1 geringer als im zweiten Abschnitt AB2. Die geringere Dicke dient dazu, dass unterhalb des ersten Abschnitts AB1 der ersten Stromanschlussschiene SS1 die Stromanschlussschiene SS4 eingelegt werden kann. Vorzugsweise ist die Dickendifferenz zwischen Abschnitt AB1 und Abschnitt AB2 der Stromanschlussschiene SS1 größer als die Dicke der Stromanschlussschiene SS4, so dass diese eingelegt werden kann, inklusive der zwischenliegenden Isolationsschicht, ohne dass die Stromanschlussschiene SS4 gegenüber der restlichen Oberfläche OF2 (vgl. Figur 1b) heraussteht.

Die in Figur 2a dargestellte Stimmgabelform hat somit ein offenes Ende OE im zweiten Bereich AB2, der einen ersten Stegbereich SB1 und einem zweiten Stegbereich SB2 vorsieht. Diese umgeben eine innere Ausnehmung IA der Stromanschlussschiene SS1 , die zu dem Ende der Stromanschlussschiene SS1 hin offen ist, das dem ersten Abschnitt AB1 entgegengesetzt ist. Das offene Ende OE der Stromanschlussschiene SS1 ist an dem Ende der Stromanschlussschiene SS1 , das dem ersten Abschnitt AB1 und somit der Kontaktfläche KF11 abgewandt ist. Das offene Ende OE ist an dem Ende, an dem sich in der Leiterplatte die Stromanschlussschiene SS5 bzw. deren Kontaktfläche KF5 befindet. Von dem ersten Abschnitt aus in Längsrichtung LA1 gesehen endet die Stromanschlussschiene SS1 , bevor die Stromanschlussschiene SS5 beginnt. In Längsrichtung der Leiterplatte LP ergibt sich somit eine (mit Isoliermaterial gefüllte) Lücke zwischen SS1 und SS5. Dies ist insbesondere der Fig. 1 B in Zusammenschau mit Fig. 2A, B zu entnehmen.

Ferner ist der Fig. 2A zu entnehmen, dass die Stromanschlussschiene SS1 gegenüber einer Mittenachse symmetrisch ist, wobei diese Mittenachse im dargestellten Beispiel der zweiten Längsrichtung LA2 entspricht. Vorzugsweise entspricht diese Längsrichtung LA2 der Stromanschlussschiene SS1 der Längsrichtung LA1 der Leiterplatte LP. Dadurch ist die Stromanschlussschiene SS1 mittig in der Leiterplatte LP vorgesehen. In der Figur 2a sind ferner die Kontaktflächen KF12, KF13 eingezeichnet, die beidseitig zur Längsrichtung LA2 vorliegen und die Anschlüsse darstellen für Bauelemente, die in der Ausnehmung der Stromanschlussschiene SS1 bzw. der Ausnehmung AS1 , AS2 der Leiterplatte LP hineinragen. Diese Komponenten sind Teil eines Halbleiter-Trägers, der unter der Leiterplatte LP angeordnet werden kann, wie im Weiteren dargestellt ist. Die Kontaktfläche KF12 (und die optionale Kontaktfläche KF13) sind in den Stegbereichen SB1 , SB2 vorgesehen. Zur besseren Stromführung ist in dem Abschnitt AB2, in dem die zu einer Seite offene Ausnehmung (vgl. offenes Ende OE) in der Stromanschlussschiene SS1 vorgesehen ist, die Dicke der Stromanschlussschiene SS1 größer als im ersten Abschnitt AB1 (siehe Figur 2b).

Ferner ist ersichtlich in der Figur 2a, dass die Stegbereiche SB1 , SB2, die sich durch die einseitige offene Ausnehmung (IA) in der Stromanschlussschiene SS1 ergeben, in Längsrichtung vom ersten Abschnitt aus betrachtet eine Verjüngung vorsehen. Diese geht vom ersten Abschnitt AB1 aus, das heißt insbesondere von der Stelle, an der der zweite Abschnitt AB2 beginnt, so dass zunächst die Stegbereiche eine größere Breite haben und im Verlauf der Längsrichtung LA2 zum offenen Ende OE der Stromanschlussschiene SS1 hin verjüngen. Dadurch kann zwischen den Kontaktflächen KF13 ein schmaleres Bauelement eingesetzt werden als in dem Bereich zwischen den Stegbereichen SB1 , SB2, die sich links hiervon erstrecken. Vorzugsweise werden die Bauelemente bzw. der Halbleiter-Träger derart angebracht, dass sich betreffende Bauelemente des Halbleiter-Trägers zwischen den Kontaktflächen KF12, KF13 befinden. Dies ermöglicht eine besonders kurze Anbindung durch eine oberflächenbezogene Verbindungstechnik, beispielsweise über Bondingdrähte oder Bondingbänder.

Die Figuren 3a und 3b zeigen einen beispielhaften Halbleiter-Träger HT, wobei die Figur 3a die Draufsicht darstellt und die Figur 3b einen Seitenschnitt bzw. eine seitliche Draufsicht. Der Halbleiter-Träger HT weist eine zweite Stromanschlussschiene SS2 mit einer oberseitigen Kontaktfläche KF2 und eine dritte Stromanschlussschiene SS3 mit einer oberseitigen Kontaktfläche KF3 auf. In dem zusammengebauten Modul (vgl. Figs 4A, B) befinden sich dann somit fünf Stromanschlussschienen, nämlich die erste Stromanschlussschiene SS1 der Leiterplatte LP, sowie eine vierte und eine fünfte Stromanschlussschiene SS4 und SS5, die weitere Stromanschlussschienen der Leiterplatte bilden. Die Stromanschlussschiene SS2 und die Stromanschlussschiene SS3 sind die erste und zweite Stromanschlussschiene des Halbleiter-Trägers. Im zusammengebauten Zustand sind die erste, vierte und fünfte Stromanschlussschiene SS1 , SS4 und SS5 des gesamten Moduls Teil der Leiterplatte LP, und die zweite und dritte Stromanschlussschiene SS2, SS3 des gesamten Moduls sind Teil des Halbleiter-Trägers HT. Auf diesen Stromanschlussschienen SS2, SS3 des Halbleiter-Trägers HT sind wie dargestellt jeweils ein Halbleiter-Schalter HS1 , HS2 montiert. Beispielsweise können die Halbleiter-Schalter HS1 , HS2 auf den jeweiligen Stromanschlussschienen SS2, SS3 aufgelötet oder aufgesintert sein. In Längsrichtung LA1 des Halbleiter-Trägers HT befindet sich ein Spalt zwischen den Stromanschlussschienen SS2 und SS3, damit diese elektrisch isoliert gegeneinander sind. Beide Stromanschlussschienen SS2, SS3 sind in der gleichen Ebene des Trägers vorgesehen, d.h. an der gleichen Seite vorgesehen, wie in der Figur 3B ersichtlich ist. Ein Snubber-Glied RC, das als integriertes Bauelement wiedergegeben ist, kann sich ebenso auf einen der Stromträger des Halbleiter-Träger HT befinden, beispielsweise wie dargestellt auf der Stromanschlussschiene SS2, auf dem auch der Halbleiter-Schalter HS1 montiert ist.

Die auf dem Halbleiter-Träger montierten Komponenten RC, HS1 und HS2 weisen jeweils Verbindungsflächen auf ihrer Unterseite auf, mit dem diese auf die betreffende Stromanschlussschiene SS2, SS3 montiert sind und mit dieser elektrisch verbunden sind. Es können auch Komponenten mit Pins vorgesehen sein, die Kontaktflächen aufweisen, welche auf die betreffende Stromanschlussschiene SS2, SS3 aufgelötet oder aufgesintert sind. Ferner ist zu erkennen, dass beide Halbleiter-Schalter HS1 , HS2 Laststrom kontaktoberflächen OK1 , OK2 aufweisen. In den Figuren 3A, 3B, sind die beiden Halbleiterschalter HS1 , HS2 in Längsrichtung LA1 des Trägers HT nacheinander angeordnet. Dies gilt auch für die zugehörigen Stromanschlussschienen SS2, SS3. Grundsätzlich wäre auch eine andere Anordnung denkbar, etwa nebeneinander, wobei dann die Stromanschlussschienen SS2, SS3 Abschnitte aufweisen, die nebeneinanderliegen, und die die Halbleiterschalter HS1 , HS2 tragen. Es ergäbe sich (auch) eine Lücke in Längsrichtung zwischen den Stromanschlussschienen SS2, SS3. In diesem Fall würde, wie auch im dargestellten Fall, die Stromanschlussschiene SS2 einen weiteren Abschnitt aufweisen, der an einem Endbereich (in Längsrichtung gesehen) die Verbindungsfläche VF2 vorsieht, und die Stromanschlussschiene SS3 würde ebenfalls einen weiteren Abschnitt aufweisen, der an einem entgegengesetzten Endbereich die Verbindungsfläche VF3 vorsieht. Die Kontaktierung bzw. Verschaltung der Laststromkontaktoberflächen OK1 , OK2 wird in der Figur 4a und 4b näher dargestellt. Es befinden sich auch Steuersignal-Kontaktoberflächen auf der Oberseite der Halbleiter-Schalter HS1 , HS2, die ebenso elektrisch angebunden werden. Die Unterseite der Halbleiter-Schalter HS1 , HS2 ist somit mit den Stromanschlussschienen SS2, SS3 verbunden (durch eine Lotschicht oder eine Sinterschicht), während die Oberseiten Laststrom kontaktoberflächen OK1 , OK2 aufweisen bzw. in der Figur 4a näher dargestellte Steuerkontaktoberflächen.

Die Figur 3b zeigt im Querschnitt den Halbleiter-Träger HT mit zwei Stromanschlussschienen SS2, SS3. Der Halbleiter-Träger umfasst somit eine erste leitende Schicht, die zwei Abschnitte aufweist, die durch einen Spalt SP (senkrecht zur Längsrichtung LA1) getrennt. Die leitende Schicht bildet die beiden Stromanschlussschienen SS2, SS3 aus. Die erste Schicht ist auf einer ersten Seite (Oberseite) des Halbleiter-Trägers HT vorgesehen. Über eine Isolationsschicht IS ist auch diese erste leitende Schicht von einer zweiten leitenden Schicht elektrisch getrennt, die beispielsweise zur Anbindung an einen Kühlkörper verwendet werden kann. Aus diesem Grund wird diese Schicht als Kühlschicht KS bezeichnet. Die zweite leitende Schicht ist in der Fig. 3b auf der zweiten Seite (Unterseite) des Trägers HT vorgesehen. Die Isolationsschicht IS ist vorzugsweise keramisch, so dass sich eine hohe Festigkeit bei gleichzeitig gutem Wärmedurchsatz ergibt. Beide Schichten sind in der Fig. 3B mit der gleichen Dicke vorgesehen und sind vorzugsweise aus dem gleichen Material.

Der Träger HT kann hergestellt werden durch verpressen der beiden leitenden Schichten (etwa Kupfer) mit der zwischenliegenden Isolationsschicht (etwa eine Keramik wie Aluminiumoxid, Al-Nitrid und ähnliches). Der Halbleiter-Träger kann als DCB-Träger ausgebildet sein, wobei die leitenden Schichten aus dem gleichen Material sind, oder aus unterschiedlichem Material, etwa AI als Material der zweiten Schicht und Cu als Material der ersten Schicht. Auch die Dicken können unterschiedlich sein; so kann die zweite leitende Schicht dicker sein als die erste leitende Schicht. Auch Ausführungen ohne zweite leitende Schicht sind möglich, so dass der Träger HT als Trägerstruktur nur die erste leitende Schicht und die Isolationsschicht aufweist. Der Träger HT kann somit auch als einseitige Trägerstruktur vorgesehen sein. An die Isolationsschicht kann sich (direkt oder über eine wärmeübertragende Schicht) ein Kühlkörper anschließen. Ist die Trägerstruktur des Trägers HT zweiseitig, kann sich an die zweite leitende Schicht KS direkt oder über eine wärmeübertragende Schicht) ein Kühlkörper anschließen. Weitere Ausführungsformen sehen vor, dass die Schicht KS ebenfalls eine Stromanschlussschienenstruktur hat und/oder zumindest abschnittsweise als Bauelementträger bzw. zur Kontaktierung nach außen verwendet wird. Schließlich kann der Träger HT nicht als Leiter/Keramikverbund vorgesehen sein, sondern lediglich zwei lose Bleche umfassen, die die Stromanschlussschienen SS2, SS3 darstellen. Werden diese auf der Unterseite der Leiterplatte wie dargestellt befestigt, kann die Unterseite der Bleche, d.h. die Unterseite des Trägers HT (insbesondere über eine Isolationsschicht) an einen Kühlkörper angebracht werden. Der Kühlkörper ist nicht notwendigerweise Teil des Moduls.

Die Figuren 4B und 4B zeigen ein Leistungshalbleitermodul, wobei die Figur 4A eine Draufsicht ist, und die Figur 4B ein Seitenschnitt bzw. eine seitliche Draufsicht. In der Draufsicht der Fig. 4B ist die Leiterplatte LP zu sehen bzw. dessen erste Oberfläche OF1 (vgl. Figur 1 A) mit der Kontaktfläche KF11 der ersten Stromanschlussschiene SS1. Die Stromanschlussschiene erstreckt sich nach links zum zweiten Abschnitt AS2 hin und in diesen hinein. Dort bildet die erste Stromanschlussschiene die Kontaktflächen KF12, KF11 aus, die sich am Rand von Aussparungen AS1 , AS2 der Leiterplatte LP befinden. Auf der Oberfläche LP sind ferner Bestückungsbereiche BB1 , BB2 dargestellt, die Steuer- und/oder Überwachungsschaltungen GT1 , GT2 tragen. Die vierte Stromanschlussschiene SS4 ist in der Figur 4B zu erkennen, und liegt im ersten Abschnitt AB1 der Leiterplatte unterhalb der ersten Stromanschlussschiene SS1. Die Stromanschlussschiene SS4 entspricht der vierten Stromanschlussschiene des gesamten Moduls LM und kann als zweite Stromanschlussschiene der Leiterplatte LP bezeichnet werden. Eine dritte Stromanschlussschiene der Leiterplatte LP und somit eine fünfte Stromanschlussschiene SS5 des gesamten Moduls LM ragt an demjenigen Ende des zweiten Abschnitts aus der restlichen Leiterplatte hinaus, welches dem ersten Abschnitt AB1 entgegengesetzt ist. Die Stromanschlussschiene SS5 bildet wie in Figur 1 A dargestellt eine Kontaktfläche KF5. Die Kontaktfläche KF5 der Stromanschlussschiene SS5 und die Kontaktfläche KF11 der ersten Stromanschlussschiene SS2 sind an entgegengesetzten Enden und in unterschiedlichen Abschnitten des Moduls LM vorgesehen.

Auf Grund der Ausnehmungen AS1 und AS2 in der Leiterplatte LP (und somit auch in dem ersten Stromsammelträger) sind in der Draufsicht der Figur 4A sowohl die Halbleiter-Schalter HS1 , HS2 und deren Kontaktoberflächen OK1 , OK2 als auch Teile der Oberflächen der Stromanschlussschienen SS2, SS3 des Halbleiter-Trägers HT zu sehen. In der Figur 4B ist dargestellt, dass der Halbleiter-Träger HT an die Unterseite 0F2 der Leiterplatte LP angebracht ist. Dadurch ist die Stromanschlussschiene SS5 der Leiterplatte LP mit der Stromanschlussschiene SS3 des Halbleiter-Trägers HT verbunden, und die Stromanschlussschiene SS4 der Leiterplatte LP ist mit der zweiten Stromanschlussschiene SS2 verbunden. Die Verbindung ergibt sich durch direktes Aufliegen, wobei vorzugsweise die Verbindung hergestellt wird durch eine Sinterverbindung oder eine Lötverbindung (wobei durch die sich ergebende direkte elektrische Verbindung diese elektromechanische Verbindung auch als direkte Verbindung bezeichnet wird). Insbesondere ist die Verbindungsfläche VF5 (siehe Figur 1 B) der Stromanschlussschiene SS5 direkt mit einem Oberflächenabschnitt der Stromanschlussschiene SS3 verbunden, nämlich mit der Verbindungsfläche VF3 (vgl. Fig. 3A). In vergleichbarer Weise ist die Verbindungsfläche VF4 der Stromanschlussschiene SS4 (vgl. Figur 1 B) direkt durch Aufliegen bzw. durch eine Sinter- oder Lötverbindung mit einem entsprechenden Abschnitt (Verbindungsfläche VF2) der Stromanschlussschiene SS2 des Halbleiter-Trägers HT verbunden. Die Verbindungsflächen VF2, 3 befinden sich auf der Oberfläche bzw. Oberseite des Trägers HT, insbesondere in der gleichen Höhe. Die Verbindungsflächen VF4, 5 der Stromanschlussschienen SS4, 5 der Leiterplatte LP befinden sich auf der Unterseite der Leiterplatte LP, d.h. auf der unteren Oberfläche, vorzugsweise in gleicher Höhe. Allgemein können die Höhen der Verbindungsflächen der Leiterplatte und die zugehörigen Verbindungsflächen des Trägers HT derart zueinander abgestimmt sein, dass sie beide aufeinanderliegen, wenn die Leiterplatte dem Träger aufgelegt ist.

Die betreffenden Verbindungsflächen VF2 und VF3 der Stromträgerschienen SS2, SS3 des Halbleiter-Trägers HT sind in der Figur 3A symbolhaft dargestellt. Durch diese Maßnahme ergeben sich elektrische Verbindungen zwischen den Stromanschlussschienen SS4, SS5 der Leiterplatte LP einerseits und den Stromanschlussschienen SS2, SS3 des Halbleiter-Trägers HAT andererseits. Da der Halbleiter-Träger HT Halbleiterschalter HS1 , HS2 trägt (auf den Oberflächen seiner Stromanschlussschienen), ergibt sich somit auch ein Kontakt zwischen den Stromanschlussschienen bzw. den Kontaktflächen der Leiterplatte LP mit den Halbleiter-Trägern. Durch die Montage der Leiterplatte LP auf den Halbleiter-Träger HT ergeben sich die Verbindungen zwischen den Stromanschlussschienen SS4, SS5 der Leiterplatte LP und den Stromanschlussschienen SS2, SS3 des Halbleiter-Trägers HT. Eine Lötschicht oder Sinterschicht zwischen den Flächen VF 3 und VF5 sowie eine Lötschicht oder Sinterschicht zwischen den Flächen VF2 und VF4 stellen die elektrische Verbindung (Lötverbindung, Sinterverbindung) zwischen der Leiterplatte LT und dem Träger HT dar.

Eine weitere Verbindung zwischen der Leiterplatte und dem Halbleiter-Träger LT (insbesondere dessen Halbleiter-Schalter HS2) ergibt sich durch die Bondverbindung BV. Diese Bondverbindung BV ist als eine Mehrzahl von Bondbändchen bzw. Sinterbändern dargestellt, die jeweils einen ersten Endpunkt haben (Bezugszeichen 1 ), und die mit Kontaktflächen KF12 der Leiterplatte LP bzw. der ersten Stromanschlussschiene SS1 der Leiterplatte LP verbunden sind (durch Bondingtechnik). Zweite Kontaktpunkte (Bezugszeichen 2) dieser Bondverbindungen BV sind auf dem Oberflächenkontakt OK2 des zweiten Halbleiter-Schalters HS2 vorgesehen. Auf Grund der symmetrischen Realisierung kann auch das zweite Ende der Bondverbindung mit den Kontaktflächen KF12 verbunden werden über die Endpunkte bzw. Kontaktpunkte 3. Der Kontaktpunkt 3 des jeweiligen Bondingbands befindet sich als Punkt P auf der Oberseite der ersten Stromanschlussschiene SS1 , die die Kontaktfläche KF12 ausbildet.

Ist eine Ausführungsform mit einer ersten Stromanschlussschiene SS1 vorgesehen, die nur einen Stegbereich hat (wie in der Figur 2a nur den oberen oder unteren Stegbereich SB1 oder SB2), dann ergeben sich nur die Kontaktpunkte 1 oder die Kontaktpunkte 3 (nicht 1 und 3 gleichzeitig), sowie die Kontaktpunkte 2, die die Bondverbindung BV mit dem Oberflächenkontakt OK2 des zweiten Halbleiter-Schalters HS2 verbindet.

Eine weitere Bondverbindung ist vorgesehen als Bondverbindung BV‘ zwischen der Stromanschlussschiene SS3 (bzw. einer Verbindungsfläche hiervon) und dem Oberflächenkontakt OK1 des Halbleiter-Schalters HS1. Diese Verbindung BV‘ erzeugt die Reihenverschaltung der Schalter HS1 , HS2, insbesondere die Verbindung des Highside-Schalters HS1 mit dem Phasenanschluss (Reihenschaltung-Verbindungspunktanschluss) der Stromanschlussschiene SS5.

Das optionale, ebenfalls auf der Stromanschlussschiene SS2 vorgesehene Snubber-Glied RC ist über Bondverbindungen BV“ an die Kontaktflächen KF13 des ersten Stromträgers SS1 der Leiterplatte LP angebunden. Die Verbindung ist hier als Bondingdrahtverbindung dargestellt. Im Vergleich hierzu sind die Bondverbindungen BV, BV- als Bonding-Streifenverbindung bzw. Bonding-Bandverbindung dargestellt. Die Verbindung BV“ kann jedoch auch als Bonding-Streifenverbindung bzw. Bonding-Bandverbindung vorgesehen sein, wie die Verbindungen BV, BV‘. Grundsätzlich können als Bondverbindung jede Art von oberflächenkontaktierenden Verbindungen vorgesehen werden. Die Anbindung der Kontaktflächen OK1 , OK2 der Halbleiter-Schalter HS1 , HS2 und gegebenenfalls auch die Anbindung eines Oberflächenkontakts des Snubber-Glieds RC an die betreffenden Kontaktflächen KF11 , KF12 und KF13 kann allgemein durch eine Laststromverbindung vorgesehen sein. Durch die Ausnehmung ist es möglich, diese Verbindungen zwischen Komponenten des Halbleiter-Trägers und Kontaktflächen von den Stromanschlussschienen der Leiterplatte LP von der gleichen Seite, nämlich von oben, zu erstellen.

Es bestehen noch Signalverbindungen in Form von Bondverbindungen zwischen Steuerkontaktflächen GV1 , GV2 von Steuerschaltungen, die sich auf der Leiterplatte LP verbinden, und entsprechenden Kontaktoberflächen auf den Halbleiter-Schaltern HS1 , HS2. In der Figur 4a sind die Verbindungen mit diesen Bezugszeichen gekennzeichnet, wobei in der Figur 4b die Kontaktflächen seitens der Halbleiter-Schalter mit SK1 , SK2 bezeichnet sind. Die Bezugszeichen SK1 , SK2 bezeichnen somit (oberseitige) Steuersignalkontaktoberflächen von Leistungshalbleitern HS1 , HS2, die als Halbleiter-Schalter ausgebildet sind. Die den Stromsammelträgern SS2, SS3 des Halbleiter-Trägers zugewandten Oberflächen der Halbleiter-Schalter können auch als Laststromkontaktoberflächen BK1 , BK2 bezeichnet werden bzw. als Laststromverbindungsoberflächen, die zur direkten Anbindung an die Stromanschlussschienen SS2, SS3 dienen (etwa über eine Lot oder Sinterverbindung).

Ferner ist Leiterplatten-Isoliermaterial LI der Leiterplatte LP dargestellt, die zum einen auf der Oberfläche OF1 teilweise vorgesehen ist und insbesondere zwischen den Stromanschlussschienen SS1 , SS4.

Die Halbleiter-Schalter sind vorzugsweise als MOSFETs oder IGBTs ausgebildet. Die Bauform ist vorzugsweise SMD. Die Halbleiter-Schalter HS1 , HS2 sind in Reihe geschaltet über die Bondverbindung BV‘ (allgemein: über die Laststromverbindung BV‘). Die Stromanschlussschiene SS4 (und die angeschlossene Stromanschlussschiene SS2) sind vorzugsweise für ein positives Gleichspanungspotential vorgesehen und die Stromanschlussschiene SS1 für ein negatives Gleichspannungspotential. Deren Kontaktflächen SS4 und SS1 sind zum Anschluss an die beiden unterschiedlichen Pole einer Gleichspannungsversorgung vorgesehen. Die Stromanschlussschiene SS5 ist zur Anbindung etwa einer Phase vorgesehen. Die Stromanschlussschiene SS3 führt somit Phasenpotential. Die Stromanschlussschienen SS3 und SS5 bzw. der betreffende Phasenkontakt KF5 ist mit dem Verbindungspunkt der beiden Halbleiter-Schalter HS1 verbunden, die in Reihenschaltung verbunden sind. Der Halbleiter-Schalter HS1 ist vorzugsweise der High-Side-Schalter, und der Halbleiter-Schalter HS2 ist vorzugsweise der Low-Side-Schalter. Der Drain-Anschluss des Halbleiter-Schalters HS1 wird gebildet von seiner Unterseite bzw. von der bodenseitigen Laststrom kontaktoberf lache BK1 des Halbleiter-Schalters HS1. Der Source-Anschluss wird insbesondere gebildet von dem Oberflächenkontakt OK1 . Dieser ist über die Verbindung BV‘ verbunden mit der Stromanschlussschiene SS3, die wiederum mit der bodenseitigen Laststrom kontaktoberf lache BK2 des zweiten Halbleiterschalters HS2 verbunden ist. Diese bildet den Drain-Anschluss des Halbleiter-Schalters HS2. Der Source-Anschluss des Halbleiter-Schalters HS2 wird gebildet von dem Oberflächenkontakt OK2 dieses Schalters HS2. Durch die Verbindung BV besteht eine Anbindung dieses Source-Kontakts des Halbleiter-Schalters HS2 mit der ersten Stromanschlussschiene SS1. Somit bilden die Kontaktfläche KF4 den positiven Anschluss des Moduls und die Kontaktflächen KF11 bzw. KF12 den negativen Anschluss des Moduls, während die Kontaktfläche KF5 den Phasenanschluss bzw. Mittenanschluss der Halbleiterbrücke ist.

Die Steuersignalkontaktoberfläche SK1 ist vorzugsweise der Gateanschluss des Halbleiter-Schalters HS1 , und die Steuersignalkontaktoberfläche SK2 ist der Gateanschluss des Halbleiter-Schalters HS2. Diese führen zu jeweiligen Steuerschaltungen bzw. Gatetreiberschaltungen GT1 , GT2. Zur Anwendung dieser Steuerschaltungen GT1 , GT2 sind wie dargestellt Pins GA1 , GA2 (vgl. Fig. 1 B) vorgesehen, die von der Oberfläche OF1 weg ragen und zur Kontaktierung einer übergeordneten Steuerung dienen. Die Bezeichnungen Source und Drain beziehen sich auf MOSFETs als Halbleiterschalter HS1 , 2. Sind diese als IGBT ausgebildet, dann ist Drain zu ersetzen durch Kollektor und Source ist zu ersetzen durch Emitter. Allgemein kann „Gate“ auch als Steueranschluss der Halbleiterschalter betrachtet werden.

Während die Leiterplatte aus Leiterschichten (Kupferschichten) und Prepreg als Isoliermaterial LI ausgebildet ist, zeigt die dargestellte Ausführungsform einen Halbleiter-Träger HT mit zwei leitenden Schichten (vorzugsweise ebenso Kupfer), die durch eine Keramikschicht K miteinander verbunden sind. Der Halbleiter-Träger wird durch Verpressen dieser Leitungsschichten mit der Isolierschicht bzw. Keramikschicht K hergestellt. Es kann ein Herstellungsverfahren für das Leistungshalbleitermodul wie folgt vorgesehen sein: Vor der Leiterplatte LP, Erzeugen der Ausnehmungen AS1 (und optional AS2). Die Kontaktflächen KF11 , KF4 und KF5 werden entweder freigelegt oder entstehen als freigelegte Flächen bei der Herstellung des Halbleiters. Zur Herstellung der Leiterplatte LP kann zunächst der erste Stromsammelträger SS1 hergestellt werden durch Vorsehen eines leitenden Blechs, wobei vorzugsweise die in Figur 1b dargestellte Stufe (Dickenunterschied zwischen ersten und zweiten Abschnitt) vorgesehen wird.

Zur Herstellung des Halbleiter-Trägers HT wird eine beidseitig beschichtete Leiterplatte (Keramik-/Metall-Verbund) verwendet, die mit einem Spalt SP versehen wird, um so die beiden Stromsammelträger SS2, SS3 voneinander elektrisch zu trennen. Es ist auch möglich, statt dieser Herstellung des Trägers nur die Stromanschlussschiene SS2, SS3 als einzelne Bleche darzustellen, auf die die Leiterplatte befestigt wird.

Das Modul ergibt sich bei der Herstellung durch Befestigung der Leiterplatte LP auf dem Halbleiter-Träger HT. Bei der Befestigung werden die beiden unterseitigen Stromanschlussschienen SS4 und SS5 der Leiterplatte durch Sintern oder Löten dem Halbleiter-Träger HT bzw. mit dessen Stromanschlussschienen SS2, SS3 verbunden. Vorzugsweise vor diesem Verbindungsschritt werden die Stromanschlussschienen SS3, SS4 des Halbleiter-Trägers mit den beiden Halbleitern HS1 , HS2 bestückt. Dies kann jedoch auch nach der Anordnung des Trägers HT an die Leiterplatte LP geschehen. Die Kontaktflächen KF12 bzw. KF13 des ersten Stromträgers der Leiterplatte LP werden durch Bonden (oder durch eine andere oberflächenbasierte Verbindungsart) mit dem Oberflächenkontakt des zweiten Halbleiter-Schalters HS2 verbunden. Der erste Halbleiter-Schalter wird mit dem zweiten Halbleiter-Schalter ebenso oberflächenkontaktbasiert verbunden, nämlich indem sein Oberflächenkontakt OK1 durch eine Bondverbindung BV‘ oder durch eine andere oberflächenbasierte Kontaktverbindung mit der Stromanschlussschiene verbunden wird, auf der sich der zweite Halbleiter-Schalter HS2 befindet. Es können die Steuerschaltungen GT1 , GT2 erstellt werden, insbesondere durch Bestückung der Verbindungsbereich BB1 , BB2. Es werden ferner Steuerverbindungen zwischen diesen Steuerschaltungen und Steueroberflächenkontakten der Halbleiter-Schalter hergestellt (vgl. GV1 , GV2).

Ein Aspekt der Herstellung ist die Ausbildung zahlreicher Leiterplatten nebeneinander. Diese werden nach der Montage und vorzugsweise nach Bestückung und Herstellen der Bondverbindungen vereinzelt, etwa durch Schneiden, Stanzen oder Perforieren und nachfolgendes Auftrennen der Perforation. Die Vereinzelung findet vorzugsweise nach der Verbindung der Leiterplatten mit entsprechenden Halbleiterträgern statt. Die Leiterplatten werden in dieser Ausführungsform somit zunächst nicht einzeln, sondern in Vielzahl auf ein- und demselben Substrat nebeneinander hergestellt. Auch die Halbleiter-Träger werden bestimmten Ausführungsformen in Vielzahl auf ein- und demselben Substrat (einem anderen Substrat als das der Leiterplatten) nebeneinander hergestellt, insbesondere auch einem Keramik-Metall-Verbundsubstrat. Vor oder vorzugsweise nach dem Verbinden der Leiterplatten mit den Halbleiterträgern werden die so entstandenen Module vereinzelt. Eine Ausführungsform sieht vor, dass mehrere Leiterplatten nebeneinander auf einem Substrat hergestellt werden, dass eine Vielzahl von Halbleiterträgern einzeln hergestellt werden oder auf einem gemeinsamen Substrat hergestellt und in Folge vereinzelt werden, und dass die einzelnen Halbleiterträger vor dem Vereinzeln der Leiterplatten montiert werden.

Es kann ferner ein Snubber-Glied auf dem Halbleiter-Träger montiert sein. Dieser ragt bei der Verbindung des Halbleiter-Trägers mit der Leiterplatte in die zweite Aussparung AS2 hinein und wird nach der Verbindung von Träger HT und der Leiterplatte LP durch eine oberflächenbasierte Verbindungstechnik an die Kontaktfläche KF13 der ersten Stromanschlussschiene der Leiterplatte LP angebunden. Dargestellt ist in den Figuren eine hierzu erzeugte Bondverbindung BV“.

Es kann eine Leistungselektronikvorrichtung vorgesehen sein, die mehrere der dargestellten Leistungshalbbrückenmodule umfasst. Diese kann einen Kühlkörper (vorzugsweise fluiddurchflossen) aufweisen, der zwei (entgegengesetzte) Seiten aufweist, die jeweils eines der beiden Module tragen. Hierbei wird die von der Leiterplatte weg ragende Oberfläche des Trägers HT wärmeübertragend mit dem Kühlkörper verbunden. Die Module können über die Breite des Kühlkörpers hinweg miteinander elektrisch verbunden werden, etwa durch Steckaufsätze oder andere elektrische Verbindungen, die gleiche Kontaktflächen der unterschiedlichen Module miteinander verbinden.

Eine Ausführungsform des hier beschriebene Leistungsmoduls kann unter optionaler Bezugnahme zu den Bezugszeichen wir folgt beschrieben werden: Ein Leistungshalbbrückenmodul LM weist eine Leiterplatte LP mit einem ersten Längsabschnitt AB1 , in dem zwei Stromanschlussschienen SS1, SS4 teilweise übereinander angeordnet sind. Diese bilden Kontaktflächen KF11 , KF4 zur externen Verbindung aus. Ein erster der Stromanschlussschienen SS1 erstreckt sich weiter in einen zweiten Längsabschnitt AB2. In diesem hat die Leiterplatte LP mindestens eine Ausnehmung AS1. Im zweiten Längsabschnitt AB2 weist die erste Stromanschlussschiene SS1 Kontaktflächen KF12, KF13 in einem Randbereich auf, der die Ausnehmung AS1 zumindest an einer Seite der Ausnehmung umgibt. Im weiteren Verlauf des zweiten Längsabschnitts AB2 ist eine zusätzliche Stromanschlussschiene SS5 vorgesehen, der bis sich zu dem Ende erstreckt, das dem Ende entgegengesetzt ist, zu dem sich die zwei Stromanschlussschienen SS1 , SS4 hin erstrecken.

Ein Halbleiter-Träger HT weist auf einer Seite zwei nebeneinanderliegende Stromanschlussschiene SS2, SS3 auf. Auf diesen ist jeweils ein Halbleiterschalter montiert, etwa durch Löten oder Sintern. Die Halbleiterschalter ragen in die Ausnehmung AS1 der Leiterplatte LP hinein, so dass eine oberflächenbezogene Verbindung eine oberseitige Verbindungsfläche eines der Halbleiterschalter HS2 mit der Kontaktfläche KF12 verbindet, etwa eine Bonding-Verbindung. Auch der andere Halbleiterschalter HS1 hat eine oberseitige Verbindungsfläche. Diese ist durch eine weitere oberflächenbezogene Verbindung mit dem Stromträger verbunden, auf dem der erstgenannte Halbleiterschalter HS2 angeordnet ist.