DE102008054932A1 - Leistungshalbleitermodul mit versteifter Bodenplatte - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Leistungshalbleitermodul mit einer Bodenplatte (1), die eine dem Modulinneren zugewandte Montagefläche (11) aufweist, auf der eine Leistungshalbleiterschaltung mit wenigstens einem Leistungshalbleiterchip (6) angeordnet ist. Zur Versteifung der Bodenplatte (1) ist wenigstens eine Versteifungsrippe (2) vorgesehen, die über die Montagefläche (11) hinausragt und die fest mit der Bodenplatte (1) verbunden oder einstückig mit dieser ausgebildet ist.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Leistungshalbleitermodul mit einer Bodenplatte. Bei derartigen Leistungshalbleitermodulen sind ein oder mehrere Leistungshalbleiterchips auf einer Bodenplatte montiert. Die Bodenplatte ist thermisch gut leitend, so dass die beim Betrieb des Leistungshalbleitermoduls in den Leistungshalbleiterchips anfallende Abwärme über die Bodenplatte an die Umgebung, beispielsweise an einem Kühlkörper, abgeführt werden kann. Zur Erzielung eines möglichst geringen Wärmeübergangswiderstandes ist es vorteilhaft, wenn die Bodenplatte möglichst dünn ausgebildet ist. Allerdings muss die Bodenplatte auch eine gewisse Mindeststabilität aufweisen, beispielsweise wenn das Leistungshalbleitermodul mit der Bodenplatte punktuell gegen einen Kühlkörper gepresst, geschraubt oder mittels einer anderen Verbindungstechnik mit diesem verbunden wird. Je dünner nämlich die Bodenplatte ausgebildet ist, desto größer ist die Gefahr, dass sie sich seitlich neben den Anpress- oder Verbindungsstellen vom Kühlkörper abhebt, so dass die Wärmeabfuhr von den Leistungshalbleiterchips in Richtung des Kühlkörpers signifikant beeinträchtigt sein kann und die Gefahr einer Überhitzung der Leistungshalbleiterchips besteht.
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Leistungshalbleitermodul mit einer Bodenplatte bereitzustellen, die die in den Halbleiterchips anfallenden Abwärme gut ableitet und die dennoch eine ausreichende Eigenstabilität gegen Durchbiegung besitzt. Diese Aufgabe wird durch ein Leistungshalbleitermodul gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
- Ein solches Leistungshalbleitermodul umfasst eine Bodenplatte, die eine dem Modulinneren zugewandte Montagefläche aufweist, auf der eine Leistungshalbleiterschaltung mit wenigstens einem Leistungshalbleiterchip angeordnet ist. Zur Ver steifung der Bodenplatte ist wenigstens eine Versteifungsrippe vorgesehen, die in einer Richtung senkrecht zur Montagefläche über die Montagefläche hinausragt und die fest mit der Bodenplatte verbunden oder einstückig mit dieser ausgebildet ist.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Beispiele unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert. Die Figuren dienen zur Veranschaulichung des Grundprinzips der Erfindung, weshalb im wesentlichen nur die zum Verständnis dieses Grundprinzips erforderlichen Elemente dargestellt sind. Ergänzend zu den dargestellten Elementen kann ein Leistungshalbleitermodul gemäß der vorliegenden Erfindung noch beliebige weitere Komponenten aufweisen. In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher oder einander entsprechender Funktion.
-
1 zeigt eine Bodenplatte für ein Leistungshalbleitermodul mit einer durch die Mitte der Bodenplatte verlaufenden Versteifungsrippe, in Draufsicht; -
2 zeigt eine Bodenplatte für ein Leistungshalbleitermodul, wie sie in1 gezeigt ist, mit dem Unterschied, dass die Bodenplatte mehrere, parallel zueinander verlaufende Versteifungsrippen aufweist, in Draufsicht; -
3 zeigt eine Bodenplatte für ein Leistungshalbleitermodul mit zwei parallel verlaufenden Versteifungsrippen, die im Randbereich der Bodenplatte auf einander gegenüberliegenden Seiten parallel zueinander verlaufen, in Draufsicht; -
4 zeigt eine Bodenplatte für ein Leistungshalbleitermodul mit mehreren Versteifungsrippen, die sich in zueinander senkrechte Richtungen erstrecken, und von denen sich zumindest einige überkreuzen, in Draufsicht; -
5 zeigt einen Vertikalschnitt durch die Bodenplatte gemäß1 in einer Schnittebene A-A'; -
6 zeigt einen Vertikalschnitt durch die Bodenplatte gemäß1 in einer zur Schnittebene A-A' senkrechten Schnittebene B-B', wobei die Versteifungsrippe einen rechteckigen Querschnitt aufweist; -
7 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Bodenplatte entsprechend dem Vertikalschnitt gemäß6 , mit dem Unterschied, dass die Versteifungsrippe einen dreieckigen Querschnitt aufweist; -
8 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Bodenplatte entsprechend den Bodenplatten gemäß den6 und7 mit dem Unterschied, dass die Versteifungsrippe einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist; -
9 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Bodenplatte gemäß6 mit dem Unterschied, dass die Bodenplatte und die Versteifungsrippe einstückig ausgebildet sind; -
10 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Bodenplatte gemäß7 mit dem Unterschied, dass die Bodenplatte und die Versteifungsrippe einstückig ausgebildet sind; -
11 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Bodenplatte gemäß8 mit dem Unterschied, dass die Bodenplatte und die Versteifungsrippe einstückig ausgebildet sind; -
12 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Leistungshalbleitermoduls, das einen Gehäusedeckel sowie eine Bodenplatte mit wenigstens einer Versteifungsrippe aufweist, während des Aufsetzens des Gehäusedeckels auf die mit Schaltungsträgern bestückte Bodenplatte; -
13 zeigt einen Vertikalschnitt durch ein Leistungshalbleitermodul, das eine Bodenplatte gemäß9 aufweist; -
14 zeigt einen Vertikalschnitt durch ein Leistungshalbleitermodul, das sich von dem Leistungshalbleitermodul gemäß13 dadurch unterscheidet, dass sich die Versteifungsrippe in einer Richtung senkrecht zur Montagefläche bis über die Leistungshalbleiterchips hinaus erstreckt; -
15 zeigt einen Vertikalschnitt durch ein Leistungshalbleitermodul, das sich von dem Leistungshalbleitermodul gemäß13 dadurch unterscheidet, dass die Bodenplatte auf ihrer dem Modulinneren abgewandten Unterseite eine Kühlfinnenstruktur aufweist; -
16 zeigt einen Vertikalschnitt durch ein Leistungshalbleitermodul mit einer Bodenplatte, dir drei parallel zueinander verlaufende Versteifungsrippen aufweist, die in eine Nut des Gehäuserahmens eingreifen; -
17 zeigt einen Vertikalschnitt durch ein Leistungshalbleitermodul, dessen Bodenplatte als metallisiertes Keramiksubstrat ausgebildet ist; und -
18 zeigt eine Bodenplatte für ein Leistungshalbleitermodul, deren Montagefläche mittels mehrerer senk recht zueinander verlaufender Versteifungsrippen in Abschnitte unterteilt wird, die in lateraler Richtung jeweils von einem System aus Versteifungsrippen vollständig umschlossen werden, in Draufsicht. -
1 zeigt eine Draufsicht auf die Montagefläche11 einer Bodenplatte1 für ein Leistungshalbleitermodul. Eine Versteifungsrippe2 , die parallel zu zwei einander gegenüberliegenden Außenkanten13 ,14 der Bodenplatte1 verläuft und die die Montagefläche11 in zwei etwa gleich große Abschnitte unterteilt, ist mit der Bodenplatte1 fest verbunden oder einstückig mit dieser ausgebildet. - Bei dem fertiggestellten Leistungshalbleitermodul ist die Montagefläche
11 der Modulinnenseite zugewandt. Auf der Montagefläche11 können ein Leistungshalbleiterchips oder mehrere Leistungshalbleiterchips nebeneinander, ggf. zusammen mit weiteren optionalen elektronischen Komponenten – mittelbar (z. B. auf einem keramischen Schaltungsträgern montiert) oder unmittelbar auf der Montagefläche11 angeordnet sein. Wie in1 gezeigt ist, können die Enden der Versteifungsrippe2 vom seitlichen Rand der Bodenplatte1 beabstandet sein, so dass ein Modulgehäuserahmen oder -deckel ohne weiteres bündig auf die Montagefläche11 aufgesetzt und mit dieser verbunden werden kann und dabei die Versteifungsrippe2 zumindest in seitlicher Richtung umschließt. - In der Ebene der der Montagefläche
11 weist die Versteifungsrippe2 senkrecht zu ihrer Längsrichtung eine Breite b2 auf, die beispielsweise von 1 mm bis 10 mm betragen kann. - Um das Leistungshalbleitermodul an einem Kühlkörper befestigen zu können, sind in den Eckbereichen der Bodenplatte
1 angeordnete Montageöffnungen15 vorgesehen. Optional können solche Montageöffnungen15 auch zwischen den Eckbereichen in der Nähe des seitlichen Randes der Bodenplatte1 vorgesehen sein. Zusätzlich oder alternativ zu Montageöffnungen15 , die in Eckbereichen der Bodenplatte1 angeordnet sind, können eine oder mehrere entsprechende Montageöffnungen auch im Innenbereich der Bodenplatte1 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Bodenplatte1 eine zentrale Montageöffnung aufweisen. - Anstelle oder ergänzend zu Montageöffnungen sind auch andere Vorrichtungen einsetzbar, die es ermöglichen, dass das Leistungshalbleitermodul mit der Bodenplatte
1 gegen einen Kühlkörper gepresst wird. - Abweichend von der Bodenplatte gemäß
1 weist die Bodenplatte1 gemäß2 zusätzlich zwei weitere Versteifungsrippen2 auf, die parallel zu einander auf einander gegenüberliegenden seitlichen Rändern13 ,14 der Bodenplatte1 sowie parallel zu der mittleren Versteifungsrippe2 nahe der seitlichen Ränder13 bzw.14 verlaufen. - Ein weiteres Beispiel einer Bodenplatte
1 zeigt3 , welche zwei Versteifungsrippen2 aufweist, die oberhalb der Montagefläche11 an einander gegenüberliegenden seitlichen Rändern der Bodenplatte1 parallel zueinander sowie parallel zu einander gegenüberliegenden seitlichen Rändern13 bzw.14 der Bodenplatte1 verlaufen. Abgesehen von der fehlenden mittleren Versteifungsrippe2 ist die Bodenplatte1 gemäß3 identisch mit der Bodenplatte1 gemäß1 . - Die Bodenplatte gemäß
4 weist drei Versteifungsrippen2 auf, die wie die Versteifungsrippen2 der Bodenplatte1 gemäß2 in einer ersten lateralen Richtung parallel zueinander verlaufen, sowie ergänzend dazu eine weitere Versteifungsrippe2 , welche etwa in der Mitte der Montagefläche11 in einer zur ersten lateralen Richtung senkrechten zweiten lateralen Richtung verläuft und dabei die mittlere der parallel verlaufenden Versteifungsrippen2 überschneidet. - Die Anzahl und die Anordnung der in den
1 bis4 gezeigten Versteifungsrippen2 ist lediglich beispielhaft. Grundsätzlich können solche Versteifungsrippen2 auch andere Verläufe aufweisen. - Unter Bezugnahme auf die
5 bis11 werden nachfolgend verschiedene mögliche Ausgestaltungen einer mit einer Bodenplatte1 verbundenen Versteifungsrippe2 am Beispiel der Bodenplatte1 und deren Versteifungsrippe2 gemäß1 erläutert. -
5 zeigt einen Vertikalschnitt durch die Bodenplatte1 gemäß1 in einer Schnittebene A-A'. Die Bodenplatte1 weist oberseitig eine Montagefläche11 auf, die bei dem fertigen Leistungshalbleitermodul dem Modulinneren zugewandt ist. Eine der Montagefläche11 gegenüberliegende Unterseite12 der Bodenplatte1 kann mit einem Kühlkörper (nicht dargestellt) in thermischen Kontakt gebracht werden, um die in einem oder mehreren auf der Montagefläche11 montierten Leistungshalbleiterchips (nicht dargestellt) anfallende Verlustwärme zum Kühlkörper hin abzuführen. - Die Bodenplatte
1 weist in einer Richtung senkrecht zur Montagefläche11 eine Dicke d1 auf, die beispielsweise 3 mm bis 4 mm betragen kann. Die Versteifungsrippe2 weist in einer Richtung senkrecht zur Montagefläche11 eine Höhe h2 auf, d. h. sie erstreckt sich um die Höhe h2 über das Niveau der Montagefläche11 hinaus. Die Höhe h2 kann beispielsweise wenigstens 2 mm betragen. -
6 zeigt einen Vertikalschnitt durch die Bodenplatte1 gemäß1 in einer zur Schnittebene A-A' senkrechten Schnittebene B-B'. Hieraus ist ersichtlich, dass die Versteifungsrippe2 beispielsweise einen rechteckigen Querschnitt aufweisen kann. Gemäß anderen, in den7 und8 dargestellten Beispielen, die im Übrigen der Schnittansicht gemäß6 entsprechen, ist ersichtlich, dass Versteifungsrippen2 auch andere, beispielsweise dreieckige (7 ) oder halbkreisförmige (8 ) Querschnitte aufweisen können. - In der Ebene der Montagefläche
11 weisen die Versteifungsrippen2 senkrecht zu ihrer Längsrichtung eine Breite b2 auf, die beispielsweise 1 mm bis 10 mm betragen kann. Die in den6 bis8 gezeigten Versteifungsrippen2 sind in der Montageebene11 , d. h. an ihrer der Bodenplatte1 zugewandten Unterseite, flächig mit der Bodenplatte1 fest verbunden. Als Verbindungstechnik eignet sich beispielsweise Einpressen, Löten, Kleben, Schweißen oder Sintern. - Als Materialien für derartige mit der Bodenplatte
1 verbundene Versteifungsrippen2 eignen sich beispielsweise Metalle, z. B. Kupfer, Messing, Stahl, AlSic, CuSiC. Im Falle einer Lötung kann es vorteilhaft sein, die der Bodenplatte1 zugewandte Unterseite2 und/oder die Montagefläche11 der Bodenplatte1 mit einer lötbaren Beschichtung zu versehen, um die Lötbarkeit zu verbessern. - Gemäß anderen möglichen Ausgestaltungen, wie sie beispielsweise anhand der
9 ,10 und11 gezeigt sind, können die Versteifungsrippen2 auch einstückig mit der Bodenplatte1 ausgebildet sein. Abgesehen von der einstückigen Ausgestaltung der Bodenplatte1 und der Versteifungsrippe2 entsprechen die Ausführungsbeispiele gemäß den9 ,10 und11 den Beispielen gemäß den6 ,7 bzw.8 . - Insbesondere im Fall einer einstückigen Ausgestaltung einer Bodenplatte
1 und einer oder mehrerer Versteifungsrippen2 können die Bodenplatte1 und die Versteifungsrippen2 aus demselben Material gebildet sein. Bei derartigen Ausgestaltungen kann die Bodenplatte1 zusammen mit der wenigstens einen Versteifungsrippe2 beispielsweise durch Gießen, Fräsen oder Prägen nach Ausstanzen hergestellt werden. - Die Anordnung gemäß
12 zeigt die perspektivische Ansicht Bodenplatte1 , die auf ihrer Montagefläche11 beispielhaft mit sechs Schaltungsträgern3 bestückt ist. Bei den Schaltungsträgern3 handelt es sich um einzelne, flache Plättchen, die jeweils auf ihrer dem Modulinneren zugewandten Oberseite mit einer Leiterbahnstruktur (nicht dargestellt) versehen sind, auf der elektronische Komponenten, beispielsweise wenigstens ein Leistungshalbleiterchip (nicht dargestellt), angeordnet sein können. Die einzelnen Schaltungsträger3 sind seitlich neben der Versteifungsrippe2 flächig mit der Montagefläche11 und damit mit der Bodenplatte1 verbunden. Als Verbindungstechniken eignen sich beispielsweise Kleben, Löten oder eine Niedertemperaturverbindungstechnik (NTV; engl.: LTJT = Low Temperature Joining Technique), bei der eine ein Lösungsmittel aufweisende, silberhaltige Paste zwischen die Substrate3 und die Bodenplatte1 eingebracht und unter Druck getempert wird. Zur Erzeugung des Druckes werden die Substrate3 gegen die Bodenplatte1 gepresst. - Abweichend von der Anordnung gemäß der
12 kann eine solche Bodenplatte1 natürlich auch mehrere, grundsätzlich beliebig verlaufende Versteifungsrippen2 aufweisen. Die Schaltungsträger3 werden dabei seitlich neben den Versteifungsrippen2 positioniert und mit der Montagefläche11 der Bodenplatte1 verbunden. - Zum Schutz und zur elektrischen Isolierung der auf den Substraten
3 angeordneten elektronischen Komponenten kann ein Gehäuserahmen41 vorgesehen sein, der in Richtung des dargestellten Pfeils auf die Bodenplatte1 aufgesetzt wird und die Schaltungsträger3 seitlich umschließt. Optional kann der Gehäuserahmen41 auch mit einem Gehäusedeckel42 versehen sein. Nach dem Aufsetzen des Gehäuserahmens41 auf die Bodenplatte1 kann das Leistungshalbleitermodul optional mit einer oder mehreren Vergussmassen gefüllt werden, um die Isolationsfestigkeit zu erhöhen und das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern. - Der Gehäuserahmen
41 bildet zusammen mit der Bodenplatte1 und – sofern vorgesehen – mit dem optionalen Gehäusedeckel42 ein Gehäuse des Leistungshalbleitermoduls, in dem die Schaltungsträger3 , die darauf befindlichen Leistungshalbleiterchips, sowie die Versteifungsrippen2 angeordnet sind. -
13 zeigt einen Vertikalschnitt durch ein Leistungshalbleitermodul, das entsprechend dem Leistungshalbleitermodul gemäß12 aufgebaut ist und das eine Bodenplatte1 aufweist, die beispielhaft wie die Bodenplatte1 gemäß9 ausgebildet ist. - Die Schaltungsträger
3 sind als Keramiksubstrate30 ausgebildet und mit einer strukturierten, oberseitigen Metallisierung31 sowie mit einer optionalen, unterseitigen Metallisierung32 versehen. Die Keramiksubstrate30 können z. B. aus Aluminiumoxid (Al2O3) oder aus Aluminiumnitrid (AlN) oder aus Siliziumnitrid (Si3N4) bestehen. Die Metallisierungen31 und/oder32 können beispielsweise aus Kupfer oder aus Aluminium bestehen, oder aus einer Legierung mit zumindest einem dieser Metalle. - Auf jeden der Schaltungsträger
3 können ein oder mehrere Leistungshalbleiterchips6 angeordnet und elektrisch leitend mit der oberseitigen Metallisierung31 verbunden sein. Um die Leistungshalbleiterchips6 elektrisch zu verschalten, können beispielsweise Bonddrähte7 , aber auch andere elektrisch leitende Verbindungselemente wie z. B. Verschienungen, Kontaktlaschen, Kontaktbleche etc. vorgesehen sein. - Das Modulinnere ist mit einer Weichvergussmasse
51 gefüllt, die sich beispielsweise ausgehend von der Bodenplatte1 bis über die Oberseite der Leistungshalbleiterchips6 erstrecken kann. Optional kann oberhalb der Weichvergussmasse51 eine Hartvergussmasse52 vorgesehen sein, in die beispielsweise auch eine im Modulinneren befindliche Steuerplatine (nicht dargestellt) eingebettet sein kann. Als Weichvergussmasse51 eignen sich beispielsweise silikonbasierte Vergussmassen. Als Hartvergussmassen52 können z. B. hochspannungsfeste Epoxidharze verwendet werden. Bei der Montage kann das Leistungshalbleitermodul nach dem Aufsetzen des Rahmens41 zunächst mit der Weichvergussmasse51 und der Hartvergussmasse52 vergossen und anschließend mit dem Gehäusedeckel42 verschlossen werden. - Das Leistungshalbleitermodul gemäß
14 unterscheidet sich von dem Leistungshalbleitermodul gemäß13 darin, dass sich die Versteifungsrippe2 in einer Richtung senkrecht zur Montagefläche11 weiter über das Niveau der Montagefläche11 hinaus erstreckt als die Leistungshalbleiterchips6 . Die Versteifungsrippe2 bildet zusammen mit dem Gehäuserahmen41 mehrere Wannen, in die jeweils ein oder mehrere bestückte Schaltungsträger3 eingesetzt und bei Bedarf separat mit Weichvergussmasse51 vergossen werden können. - Das Leistungshalbleitermodul gemäß
15 unterscheidet sich von dem Leistungshalbleitermodul gemäß13 darin, dass die Bodenplatte auf ihrer dem Modulinneren abgewandten Unterseite12 Kühlfinnen19 aufweist, bei denen es sich beispielsweise um säulenartige oder um rippenartige Fortsätze handeln kann, die sich über das Niveau der Unterseite12 hinauserstrecken. Solche Kühlfinnen19 dienen dazu, die thermische Kontaktfläche mit einem Kühlmedium, beispielsweise einer Kühlflüssigkeit, zu erhöhen. Bei der Ermittlung der Dicke d1 der Bodenplatte1 wird die Höhe der Kühlfinnen19 jedoch nicht mitgerechnet. Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird die Dicke d1 als der Abstand angesehen, den die Ebene der Unterseite12 von der Ebene der Montagefläche11 aufweist. Als Ebene der Unterseite12 wird dabei diejenige der von der Montagefläche11 am weitesten beabstandeten, zur Montagefläche11 parallelen Ebenen angesehen, die wenigstens 90% der maximal möglichen Schnittfläche einer zur Montagefläche11 parallelen Schnittebene mit der Bodenplatte aufweist. - Gemäß einem weiteren, in
16 gezeigten Ausführungsbeispiel kann ein Gehäuserahmen41 eines Leistungshalbleitermoduls auf seiner der Bodenplatte1 zugewandten Unterseite eine oder mehrere Nute43 aufweisen, in die zumindest einige der Versteifungsrippen2 des Leistungshalbleitermoduls eingreifen, wenn der Gehäuserahmen41 auf die Bodenplatte1 aufgesetzt wird. Durch das Ineinandergreifen der Versteifungsrippen2 und der Nute43 entsteht ein Abdichtungseffekt, der ein Auslaufen der Vergussmasse51 beim späteren Vergießen des Innenraums des Leistungshalbleitermoduls verhindert. - Bei dem Leistungshalbleitermodul gemäß
17 wird als Bodenplatte1 ein Keramiksubstrat16 verwendet, das auf seiner dem Modulinneren zugewandten Oberseite mit einer strukturierten Metallisierung17 und optional auf seiner dem Modulinneren abgewandten Unterseite mit einer Metallisierung18 versehen ist. Das Keramiksubstrat16 kann beispielsweise aus Aluminiumoxid (Al2O3) oder aus Aluminiumnitrid (AlN) oder aus Siliziumnitrid (Si3N4) gebildet sein. Die oberseitige Metallisierung17 und/oder die unterseitige Metallisierung18 können beispielsweise aus Kupfer oder aus Aluminium oder aus einer Legierung mit zumindest einem dieser Metalle bestehen. Auf die strukturierte oberseitige Metallisierung17 können die Leistungshalbleiterchips6 optional auch ohne zusätzliche Schaltungsträger3 , wie sie anhand der12 bis16 erläutert wurden, verschaltet werden. - Eine oder mehrere Versteifungsrippen
2 können auf einfache Weise auf die oberseitige Metallisierung17 der Bodenplatte1 gelötet, geschweißt oder geklebt werden. - Die Erfindung wurde vorangehend anhand verschiedener Beispiele erläutert. Soweit verschiedene Merkmale verschiedener Beispiele einander nicht ausschließen, können diese Merkmale in beliebiger Kombination miteinander eingesetzt werden. Insbe sondere können die erläuterten Leistungshalbleitermodule genau eine aber auch mehrere Versteifungsrippen
2 aufweisen. Gemäß einem weiteren, in18 gezeigten Ausführungsbeispiel können die auf einer Bodenplatte1 angeordneten Versteifungsrippen2 die Montagefläche11 in Abschnitte11a ,11b ,11c ,11d unterteilen, von denen jeder in seitlicher Richtung vollständig von System aus Versteifungsrippen2 umschlossen ist. Auf einem jeden der Abschnitte11a ,11b ,11c ,11d können ein oder mehrere mit wenigstens einem Leistungshalbleiterchip6 bestückte Schaltungsträger3 angeordnet sein. - Die vorangehend erläuterten Leistungshalbleitermodule wurden nur schematisch dargestellt, soweit dies für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist. Selbstverständlich weisen die Leistungshalbleitermodule insbesondere elektrische Außenanschlüsse auf, um die Module elektrisch zu kontaktieren. Auf die Darstellung solcher Anschlüsse wurde jedoch verzichtet.
Claims (23)
- Leistungshalbleitermodul mit einer Bodenplatte (
1 ), die eine dem Modulinneren zugewandte Montagefläche (11 ) aufweist, auf der eine Leistungshalbleiterschaltung mit wenigstens einem Leistungshalbleiterchip (6 ) angeordnet ist; wenigstens eine zur Versteifung der Bodenplatte (1 ) dienende Versteifungsrippe (2 ), die über die Montagefläche (11 ) hinaus ragt, und die fest mit der Bodenplatte (1 ) verbunden oder einstückig mit dieser ausgebildet ist. - Leistungshalbleitermodul gemäß Anspruch 1, bei dem die wenigstens einer Versteifungsrippe (
2 ) auf der Montagefläche (11 ) der Bodenplatte (1 ) angeordnet ist. - Leistungshalbleitermodul gemäß Anspruch 1, bei dem die Bodenplatte (
1 ) vollständig oder zumindest überwiegend aus Metall besteht. - Leistungshalbleitermodul gemäß Anspruch 3, bei dem das Metall Kupfer oder eine Kupferlegierung ist.
- Leistungshalbleitermodul gemäß Anspruch 1, bei dem die Bodenplatte (
1 ) vollständig oder zumindest überwiegend aus Aluminium-Silizium-Karbid (AlSiC) oder Kupfer-Silizium-Karbid (CuSiC) besteht. - Leistungshalbleitermodul gemäß Anspruch 1, bei dem die Bodenplatte (
1 ) als zumindest modulinnenseitig metallisiertes Keramiksubstrat (16 ) ausgebildet ist. - Leistungshalbleitermodul gemäß Anspruch 6, bei dem das Keramiksubstrat (
16 ) aus Aluminiumoxid (Al2O3) oder aus Alumi niumnitrid (AlN) oder aus Siliziumnitrid (Si3N4) gebildet ist. - Leistungshalbleitermodul gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Bodenplatte (
1 ) und die wenigstens eine Versteifungsrippe (2 ) mittels zumindest einer der folgenden Verbindungstechniken miteinander verbunden sind: Einpressen, Löten, Kleben, Schweißen, Sintern. - Leistungshalbleitermodul gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem zumindest eine der Versteifungsrippen (
2 ) parallel zu zwei einander gegenüberliegenden Außenkanten (13 ,14 ) der Bodenplatte (1 ) verläuft. - Leistungshalbleitermodul gemäß Anspruch 9, bei dem die zumindest eine der Versteifungsrippen (
2 ) die Montagefläche (11 ) in zwei im wesentlichen flächengleiche Abschnitte teilt. - Leistungshalbleitermodul gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, mit wenigstens zwei Schaltungsträgern (
3 ), die auf der Montagefläche (11 ) angeordnet sind und zwischen denen zumindest eine der Versteifungsrippen (2 ) verläuft. - Leistungshalbleitermodul gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem wenigstens zwei der Versteifungsrippen (
2 ) parallel zueinander verlaufen. - Leistungshalbleitermodul gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem wenigstens zwei der Versteifungsrippen (
2 ) senkrecht zueinander verlaufen. - Leistungshalbleitermodul gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem sich wenigstens zwei der Versteifungsrippen (
2 ) überschneiden. - Leistungshalbleitermodul gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem zumindest vier der Versteifungsrippen (
2 ) zusammen mit der Bodenplatte (1 ) einen Verbund bilden, innerhalb dessen seitlicher Grenzen eine Vergussmasse (51 ,52 ) des Moduls angeordnet ist. - Leistungshalbleitermodul gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14 mit genau einer Versteifungsrippe (
2 ). - Leistungshalbleitermodul gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem zumindest eine der Versteifungsrippen (
2 ) einen rechteckigen oder einen dreieckigen oder einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist. - Leistungshalbleitermodul gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Bodenplatte (
1 ) eine Dicke (d1) von 3 mm bis 4 mm aufweist. - Leistungshalbleitermodul gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die wenigstens eine Versteifungsrippe (
2 ) die Montagefläche (11 ) um eine Höhe (h2) von mehr wenigstens 2 mm überragt. - Leistungshalbleitermodul gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, das einen Gehäuserahmen (
41 ) und einen Gehäusedeckel (42 ) aufweist, die zusammen mit der Bodenplatte (1 ) ein Modulgehäuse bilden, in dem die wenigstens eine Versteifungsrippe (2 ) angeordnet ist. - Leistungshalbleitermodul gemäß Anspruch 20, bei dem wenigstens eine der Versteifungsrippen (
2 ) in eine Nut (43 ) eingreift, die in die der Bodenplatte (1 ) zugewandte Unterseite des Gehäuserahmens (41 ) eingebracht ist. - Leistungshalbleitermodul gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Montagefläche (
11 ) im wesentlichen eben ist. - Leistungshalbleitermodul gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem wenigstens eine dienende Versteifungsrippe (
2 ) sich in einer Längsrichtung erstreckt und senkrecht zu dieser Längsrichtung eine Breite (b2) von 1 mm bis 10 mm aufweist.
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