DE102019204639A1 - Air gap formation in an electrical contacting of a circuit board - Google Patents

Abstract

Leiterplatte (10, 11) für ein Leistungsmodul (50), umfassend eine Leiterschicht (12); eine Trägerschicht (16); und eine Isolierschicht (14), die zwischen der Leiterschicht (12) und der Trägerschicht (16) angeordnet ist; wobei eine erste Stromschiene (18, 19) an einer von der Trägerschicht (16) abgewandten Oberseite (122) der Leiterschicht (12) elektrisch leitend befestigt ist, , wobei die Leiterplatte (10, 11) mit einem zwischen einer zweiten Stromschiene (20), die an einer von der Leiterschicht (12) abgewandten Seite der ersten Stromschiene (18, 19) mit dieser kontaktiert ist, und der Leiterschicht (12) fließenden Strom beaufschlagbar ist, wobei die erste Stromschiene (18, 19) derart geformt ist, um einen Spalt (182, 192) zwischen der zweiten Stromschiene (18, 19) und der Leiterschicht (12) zu bilden.A printed circuit board (10, 11) for a power module (50), comprising a conductor layer (12); a backing layer (16); and an insulating layer (14) which is arranged between the conductor layer (12) and the carrier layer (16); wherein a first busbar (18, 19) is attached in an electrically conductive manner to an upper side (122) of the conductor layer (12) facing away from the carrier layer (16), the printed circuit board (10, 11) having an between a second busbar (20) , which is in contact with the first busbar (18, 19) on a side of the first busbar (18, 19) facing away from the conductive layer (12), and current flowing can be applied to the conductive layer (12), the first busbar (18, 19) being shaped to to form a gap (182, 192) between the second busbar (18, 19) and the conductor layer (12).

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der halbleiterbasierten Leistungsmodule. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrische Kontaktierung einer Leiterplatte eines derartigen Leistungsmoduls mit einer Luftspaltbildung.The present invention relates to the field of semiconductor-based power modules. In particular, the present invention relates to an electrical contacting of a circuit board of such a power module with an air gap formation.

TECHNISCHER HINTERGRUNDTECHNICAL BACKGROUND

Auf dem Gebiet der Leistungselektronik werden eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen in einer integrierten Schaltung (Engl.: Integrated Circuit, IC) untergebracht. Die hieraus entstehenden so genannten Halbleiterchips sind mittels elektrischer Leiterbahnen, die auf einer Leiterplatte aufgebracht sind, elektrisch miteinander oder mit anderen Moduleinheiten, etwa der Energieversorgung, verbunden. Insbesondere in der Fahrzeugtechnik werden mit der voranschreitenden Entwicklung der Elektromobilität immer höhere Stromstärken benötigt. Dies führt aufgrund der Innenwiderstände der Bauteile zur Erwärmung der Leistungselektronik. Es ist daher unabdingbar, die Wärme mit Hilfe von Kühlleitungen bzw. Kühlkörpern in die Umgebung abzuleiten.In the field of power electronics, a large number of semiconductor components are accommodated in an integrated circuit (IC). The so-called semiconductor chips that result from this are electrically connected to one another or to other modular units, such as the power supply, by means of electrical conductor tracks that are applied to a circuit board. In vehicle technology in particular, the advancing development of electromobility requires ever higher currents. Due to the internal resistance of the components, this leads to the power electronics heating up. It is therefore essential to dissipate the heat into the environment with the help of cooling lines or heat sinks.

Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl an Lösungsansätzen diesbezüglich bekannt. Eine der Möglichkeiten zur Entwärmung von Bauteilen verwendet eine spezielle Art von Leiterplatten, die einen Träger, eine Leiterschicht sowie eine dazwischen gebildete Isolierschicht umfasst. Im Fachbereich ist diese Art von Leiterplatten als Insulated Metal Substrate (IMS) bekannt. Aufgrund ihrer effizienten Wärmeableitung werden IMS-Leiterplatten für Halbleiterelektronik in den Bereichen der LED-Technik, Automobiltechnik und Unterhaltungselektronik eingesetzt. Beispielsweise liegt der Wärmeleitwert der eingesetzten Isolierschichten zwischen der Leiterschicht (z.B. aus Kupfer) und dem Träger (z.B. aus Aluminium) im Vergleich zu herkömmlichen Leiterplatten basierend auf flammenhemmenden Materialien (z.B. FR4) um einen Faktor von 5 bis 10 höher.A large number of possible solutions in this regard are known from the prior art. One of the options for cooling components uses a special type of printed circuit board that comprises a carrier, a conductor layer and an insulating layer formed in between. In the field, this type of circuit board is known as Insulated Metal Substrate (IMS). Due to their efficient heat dissipation, IMS circuit boards are used for semiconductor electronics in the fields of LED technology, automotive technology and entertainment electronics. For example, the thermal conductivity of the insulation layers used between the conductor layer (e.g. made of copper) and the carrier (e.g. made of aluminum) is a factor of 5 to 10 higher than that of conventional circuit boards based on flame-retardant materials (e.g. FR4).

Eine IMS- Leiterplatte ist beispielsweise aus DE 100 56 832 A1 bekannt.For example, an IMS circuit board is off DE 100 56 832 A1 known.

Dennoch weisen die aus dem Stand der Technik bekannten IMS-Leiterplatten nicht zufriedenstellende elektrische Kontaktierungen auf. IMS-Leiterplatten können nicht mittels einer Durchkontaktierung mit Leiterbahnen elektrisch kontaktiert werden, bei der ein (metallisches) Kontaktierungsmaterial von einer Oberseite des Leistungsmoduls ins Innere der Leiterschicht eingebracht wird, da hierbei die Isolierschicht durchtrennt würde und die Isolation beeinträchtigt wäre.Nevertheless, the IMS circuit boards known from the prior art do not have satisfactory electrical contacts. IMS circuit boards cannot be electrically contacted by means of a through-hole plating with conductor tracks, in which a (metallic) contacting material is introduced from the top of the power module into the interior of the conductor layer, as this would sever the insulating layer and impair the insulation.

Auch eine direkte elektrische Kontaktierung mittels Schrauben kann das Durchtrennen der Isolationsschicht nicht verhindern. Es ist außerdem vorgeschlagen worden, Leiterbahnen bzw. Stromschienen auf eine IMS-Leiterplatte aufzulöten, wobei sich an einem Ende der Leiterbahnen eine Schraubkontaktierung befindet. Schraubkontakte sind jedoch dahingehend von Nachteil, dass der Fertigungsprozess in der Regel kostenaufwändiger ist als z.B. eine Laserschweißkontaktierung. Außerdem fallen weitere Kosten für die Schraube, die Schraubenmutter und den Kunststoffträger zur Einbettung der Leiterbahnen an. Des Weiteren muss ein zusätzlicher Bauraum für die Schraube, die Schraubenmutter und die Zugänglichkeit des Werkzeugs berücksichtigt werden.Even direct electrical contact using screws cannot prevent the insulation layer from being severed. It has also been proposed to solder conductor tracks or busbars onto an IMS circuit board, with a screw connection being located at one end of the conductor tracks. However, screw contacts are disadvantageous in that the manufacturing process is usually more expensive than e.g. a laser weld contact. In addition, there are additional costs for the screw, the screw nut and the plastic carrier for embedding the conductor tracks. Furthermore, additional installation space for the screw, the screw nut and the accessibility of the tool must be taken into account.

Alternativ werden Leiterbahnen mittels Ultraschallschweißverfahren mit der Leiterplatte verbunden. Der Toleranzausgleich erfolgt hierbei über ein Verbiegen der Leiterbahnen. Um möglichst geringe Reaktionskräfte zu gewährleisten werden diese Leiterbahnen möglichst lange ausgeführt, was höhere Kosten verursacht und zusätzlichen Bauraum erforderlich macht.Alternatively, conductor tracks are connected to the circuit board using an ultrasonic welding process. The tolerance compensation takes place here by bending the conductor tracks. In order to ensure the lowest possible reaction forces, these conductor tracks are designed for as long as possible, which causes higher costs and requires additional installation space.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, die elektrische Kontaktierung von halbleiterbasierten Leistungsmodulen, insbesondere von IMS-Leiterplatten, hinsichtlich der Herstellungseinfachheit und Wärmeableitungswirksamkeit zu verbessern.The invention is therefore based on the object of improving the electrical contacting of semiconductor-based power modules, in particular of IMS circuit boards, with regard to the simplicity of manufacture and efficiency of heat dissipation.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Leiterplatte gemäß Anspruch 1, ein Leistungsmodul gemäß Anspruch 9 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Leiterplatte gemäß Anspruch 10.The object is achieved by a printed circuit board according to claim 1, a power module according to claim 9 and a method for producing such a printed circuit board according to claim 10.

Die erfindungsgemäße Leiterplatte kann eine Platine aufweisen und/oder mittels Printed Circuit Board (PCB) hergestellt sein. Die Leiterplatte wird vorzugsweise in einem Leistungsmodul, beispielsweise für 48V-, 400V- und/oder 800V-Anwendungen in einem Elektro- und/oder Hybridfahrzeug eingesetzt.The circuit board according to the invention can have a circuit board and / or be produced by means of a printed circuit board (PCB). The circuit board is preferably used in a power module, for example for 48V, 400V and / or 800V applications in an electric and / or hybrid vehicle.

Die Leiterschicht ist aus einem stromleitenden Material wie Metall, vorzugsweise Kupfer oder einer Kupferlegierung, gebildet. Alternativ kann die Leiterschicht aus einem anderen Material wie Edelstahl oder Aluminium gebildet sein. Die Dicke der Leiterschicht liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,2 mm bis 4,0 mm, weiter vorzugsweise 0,4 mm, 0,6 mm, 0,8 mm, 1,0 mm, 1,2 mm, 1,5 mm, 2,0 mm, 2,5 mm, 3,0 mm oder 3,5 mm.The conductor layer is made of an electrically conductive material such as metal, preferably copper or a copper alloy. Alternatively, the conductor layer can be formed from a different material such as stainless steel or aluminum. The thickness of the conductor layer is preferably in a range from 0.2 mm to 4.0 mm, more preferably 0.4 mm, 0.6 mm, 0.8 mm, 1.0 mm, 1.2 mm, 1.5 mm, 2.0 mm, 2.5 mm, 3.0 mm or 3.5 mm.

Die Trägerschicht ist vorzugsweise aus einem Metall gebildet, etwa Aluminium, Kupfer, Edelstahl. Die Isolierschicht zwischen der Leiterschicht und der Trägerschicht wird vorzugsweise aus einem Polymermaterial und/oder einem Keramikmaterial hergestellt. Die Isolierschicht kann eine Dicke von 0,05 mm bis 0,20 mm aufweisen.The carrier layer is preferably formed from a metal, for example aluminum, copper, stainless steel. The insulating layer between the conductor layer and the carrier layer is preferably made of a polymer material and / or a Ceramic material made. The insulating layer can have a thickness of 0.05 mm to 0.20 mm.

Die erste und/oder zweite Stromschiene (bzw. Leiterbahn) ist aus einem stromleitfähigen Material wie Metall, vorzugsweise Kupfer, Kupferlegierung und/oder Aluminium. Die Befestigung der ersten Stromschiene an der Oberseite der Leiterschicht ist vorzugsweise eine Lötverbindung. Alternativ kann eine Schweißverbindung, z.B. Laser- oder Ultraschallschweißverbindung, verwendet werden. Die Befestigung der zweiten Stromschiene an der Oberseite der ersten Stromschiene ist vorzugsweise eine Löt- oder Schweißverbindung.The first and / or second busbar (or conductor track) is made of an electrically conductive material such as metal, preferably copper, copper alloy and / or aluminum. The attachment of the first busbar to the top of the conductor layer is preferably a soldered connection. Alternatively, a weld connection, e.g. Laser or ultrasonic welding connection, can be used. The attachment of the second busbar to the top of the first busbar is preferably a soldered or welded connection.

Die erste Stromschiene ist derart geformt, um einen Spalt zwischen der zweiten Stromschiene und der Leiterschicht zu bilden. Der Spalt ist vorzugsweise ein Luftspalt. Alternativ kann ein Luftspalt zunächst gebildet werden, welcher anschließend mit einem Füllmaterial (z.B. Schaumstoff) befüllt wird. Der Spalt ist vorzugsweise zumindest teilweise, weiter vorzugsweise gänzlich, in der ersten Stromschiene angeordnet.The first bus bar is shaped to form a gap between the second bus bar and the conductor layer. The gap is preferably an air gap. Alternatively, an air gap can first be formed, which is then filled with a filler material (e.g. foam). The gap is preferably at least partially, more preferably completely, arranged in the first busbar.

Der Spalt, vorzugsweise Luftspalt, bewirkt eine Wärmespreizung in der ersten Stromschiene, die dafür sorgt, dass die maximal zulässige Temperatur der Isolierschicht innerhalb der Leiterplatte nicht überschritten wird. Auf diese Weise kann eine Beeinträchtigung der Funktionsfähigkeit der Isolierschicht und somit auch der Leiterplatte insgesamt vermieden oder zumindest reduziert werden.The gap, preferably an air gap, causes a heat spread in the first busbar, which ensures that the maximum permissible temperature of the insulating layer within the circuit board is not exceeded. In this way, impairment of the functionality of the insulating layer and thus also of the printed circuit board as a whole can be avoided or at least reduced.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements and developments are specified in the subclaims.

Gemäß einer Ausführungsform weist die erste Stromschiene eine Bogenform mit einem oberen Abschnitt und einem mit dem oberen Abschnitt verbundenen unteren Abschnitt auf, wobei der untere Abschnitt an der Oberseite der Leiterschicht befestigt ist, wobei der Spalt zwischen dem oberen und unteren Abschnitt angeordnet ist.According to one embodiment, the first busbar has an arc shape with an upper section and a lower section connected to the upper section, the lower section being attached to the top of the conductor layer, the gap being arranged between the upper and lower sections.

Die Bogenform weist somit eine Öffnung zwischen dem oberen und unteren Abschnitt auf, in der der Spalt bzw. Luftspalt gebildet ist. Der erste und/oder zweite Abschnitt können jeweils eine dünne Lage aufweisen. Die erste Stromschiene kann einstückig ausgebildet sein. Die Bogenform kann beispielsweise mittels eines Stanz-Biege-Verfahrens bewerkstelligt werden. Diese Maßnahme realisiert eine Wärmespreizung auf einfache Weise. Die Leiterplatte ist daher einfach herstellbar und kostengünstig.The arch shape thus has an opening between the upper and lower section in which the gap or air gap is formed. The first and / or second section can each have a thin layer. The first busbar can be formed in one piece. The arch shape can be produced, for example, by means of a punching and bending process. This measure realizes a heat spread in a simple manner. The circuit board is therefore easy to manufacture and inexpensive.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Bogenform eine U-Form oder eine V-Form.According to a further embodiment, the arch shape comprises a U-shape or a V-shape.

Die U- bzw. V-Form ist, insbesondere mittels Stanz-Biege-Verfahren, besonders einfach realisierbar. Die Stromschiene ist daher kostengünstig herstellbar.The U or V shape is particularly easy to implement, in particular by means of a stamping and bending process. The busbar is therefore inexpensive to manufacture.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die erste Stromschiene eine Brückenform mit zwei Endabschnitten und einem zwischen den Endabschnitten angeordneten mittleren Abschnitt auf, wobei zumindest einer der beiden Endabschnitte an der Oberseite der Leiterschicht befestigt ist, wobei der Spalt zwischen den beiden Endabschnitten angeordnet ist.According to a further embodiment, the first busbar has a bridge shape with two end sections and a middle section arranged between the end sections, at least one of the two end sections being fastened to the top of the conductor layer, the gap being arranged between the two end sections.

Als Alternative zur obigen Bogenform mit dem oberen und unteren Abschnitt ist die Brückenform mit zwei Endabschnitten und einem dazwischen gebildeten Abschnitt besonders einfach zu bewerkstelligen. Die Stromschiene ist daher kostengünstig herstellbar.As an alternative to the above arch shape with the upper and lower section, the bridge shape with two end sections and a section formed between them is particularly easy to achieve. The busbar is therefore inexpensive to manufacture.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine zweite Stromschiene an einer von der Leiterschicht abgewandten Oberseite der ersten Stromschiene elektrisch leitend befestigt.According to a further embodiment, a second busbar is fastened in an electrically conductive manner to an upper side of the first busbar facing away from the conductor layer.

Die zweite Stromschiene (bzw. Leiterbahn) kann analog zur ersten Stromschiene aus einem leitfähigen Material wie Metall hergestellt sein. Die Befestigung der zweiten Stromschiene an der ersten Stromschiene kann mittels einer Schweißverbindung, etwa Laser- oder Ultraschallschweißverbindung, oder alternativ einer Schraubverbindung bewerkstelligt werden.The second busbar (or conductor track) can be made of a conductive material such as metal, analogously to the first busbar. The second busbar can be attached to the first busbar by means of a welded connection, for example a laser or ultrasonic welded connection, or alternatively a screw connection.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Verbindungsstelle zwischen der ersten Stromschiene und der zweiten Stromschiene über dem Spalt angeordnet.According to a further embodiment, a connection point between the first busbar and the second busbar is arranged above the gap.

Die Verbindungsstelle zwischen der ersten und zweiten Stromschiene befindet sich vorzugsweise vertikal direkt über dem Spalt. Dies bedeutet, dass es eine Überlappung zwischen dem Spalt und der Verbindungsstelle in vertikalen Richtung gibt. Wenn die zweite Stromschiene per Schweißverfahren an der ersten Stromschiene angebunden wird, befindet sich die Schweißstelle vertikal über dem Spalt. Auf diese Weise kann die Spreizung der beim Verbinden der beiden Stromschienen, etwa beim Schweißvorgang, entstehenden Wärme wirksamer erfolgen. Die überhitzungsbedingte Beeinträchtigung der Leiterplatte kann hierdurch effektiv vermieden bzw. verringert werden.The connection point between the first and second busbars is preferably located vertically directly above the gap. This means that there is an overlap between the gap and the joint in the vertical direction. If the second busbar is connected to the first busbar using a welding process, the welding point is located vertically above the gap. In this way, the spreading of the heat generated when connecting the two busbars, for example during the welding process, can take place more effectively. The overheating-related impairment of the circuit board can thereby be effectively avoided or reduced.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Leiterplatte unterseitig mit einem Kühlkörper verbunden.According to a further embodiment, the printed circuit board is connected to a heat sink on the underside.

Der Kühlkörper kann ein Aluminiumkörper sein oder ein anderes geeignetes Material aufweisen. Die Funktionalität der Leistungselektronik ist daher mit der Wärmeableitung sichergestellt.The heat sink can be an aluminum body or have another suitable material. The functionality of the power electronics is therefore ensured with the heat dissipation.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine Wärmeleiterschicht zwischen dem Kühlkörper und der Trägerschicht der Leiterplatte anageordnet.According to a further embodiment, a heat conducting layer is arranged between the heat sink and the carrier layer of the printed circuit board.

Dies verbessert die thermische Kopplung zwischen der Wärmequelle (z.B. Leiterschicht) und dem Kühlkörper. Die Funktionalität der Leistungselektronik ist weiter verbessert. Die Wärmeleiterschicht kann ein Thermal Interface Material (TIM) aufweisen.This improves the thermal coupling between the heat source (e.g. conductor layer) and the heat sink. The functionality of the power electronics is further improved. The heat conducting layer can have a thermal interface material (TIM).

Ausführungsformen werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

• 1 eine schematische Darstellung einer Leiterplatte gemäß einer Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht;
• 2 eine Frontansicht der Leiterplatte aus 1;
• 3 eine Schnittansicht der Leiterplatte aus 1;
• 4 eine schematische Darstellung einer Leiterplatte gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht;
• 5 eine Frontansicht der Leiterplatte aus 4; und
• 6 eine Schnittansicht der Leiterplatte aus 4.

Embodiments will now be described by way of example and with reference to the accompanying drawings. Show it:

• 1 a schematic representation of a circuit board according to an embodiment in a perspective view;
• 2 a front view of the circuit board 1 ;
• 3 a sectional view of the circuit board 1 ;
• 4th a schematic representation of a circuit board according to a further embodiment in a perspective view;
• 5 a front view of the circuit board 4th ; and
• 6th a sectional view of the circuit board 4th .

In den Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktionsähnliche Bezugsteile. In den einzelnen Figuren sind die jeweils relevanten Bezugsteile gekennzeichnet.In the figures, the same reference symbols relate to the same or functionally similar reference parts. The relevant reference parts are identified in the individual figures.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Leiterplatte 10 gemäß einer Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht. 1 shows a schematic representation of a circuit board 10 according to one embodiment in a perspective view.

Die Leiterplatte 10 weist einen Schichtaufbau auf, der eine Leiterschicht 12, eine Isolierschicht 14 und eine Trägerschicht 16 umfasst. Die Isolierschicht 16 befindet sich zwischen der Leiterschicht 12 und der Trägerschicht 14. Die Trägerschicht 16 und die Isolierschicht 14 weisen, wie in 1 gezeigt, eine größere Fläche als die Leiterschicht 12 auf. Die Es können mehrere Leiterschichten 12 auf der Isolierschicht 16 angeordnet werden. Die Trägerschicht 16 ist mit einem Kühlkörper 22 über eine Wärmeleiterschicht 24 verbunden.The circuit board 10 has a layer structure that has a conductor layer 12 , an insulating layer 14th and a backing layer 16 includes. The insulating layer 16 is located between the conductor layer 12 and the backing layer 14th . The carrier layer 16 and the insulating layer 14th show how in 1 shown a larger area than the conductor layer 12 on. There can be several conductor layers 12 on the insulating layer 16 to be ordered. The carrier layer 16 is with a heat sink 22nd via a thermal conductor layer 24 connected.

Eine erste Stromschiene 18 ist mittels einer Lötschicht 13 an einer Oberseite 122 der Leiterschicht 12 angebunden. Eine zweite Stromschiene 20 ist mittels eines Schweißverfahrens an einer Schweißstelle 17 einer Oberseite 189 der ersten Stromschiene 18 angebunden. Die zweite Stromschiene 20 dient dazu, mit weiteren Elektronikbauelementen elektrisch verbunden zu werden. Hierdurch wird die Leiterschicht 12 elektrisch kontaktiert.A first power rail 18th is by means of a solder layer 13 at a top 122 the conductor layer 12 tied up. A second power rail 20th is at a welding point by means of a welding process 17th a top 189 the first busbar 18th tied up. The second busbar 20th serves to be electrically connected to other electronic components. This creates the conductor layer 12 electrically contacted.

Die beispielhafte erste Stromschiene 18 aus 1 hat eine U-Form und weist, wie in der Frontansicht in 2 und in der Schnittansicht in 3 näher gezeigt, einen oberen Abschnitt 184 und einen unteren Abschnitt 186 auf. Der untere Abschnitt 186 hat in einer Längsrichtung eine größere Erstreckung als der obere Abschnitt 184. Dies dient zur besseren Haftung zur Oberseite 122 der Leiterschicht 12.The exemplary first power rail 18th out 1 has a U-shape and, as in the front view in 2 and in the sectional view in 3 shown in more detail, an upper section 184 and a lower section 186 on. The lower section 186 has a greater extent in a longitudinal direction than the upper portion 184 . This is for better adhesion to the top 122 the conductor layer 12 .

Zwischen dem oberen und unteren Abschnitt 184, 186 ist ein Luftspalt 182 gebildet, der, wie in 3 gezeigt, vertikal direkt unterhalb einer Schweißstelle 17, an der die zweite Stromschiene 20 mit der ersten Stromschiene 18 verbunden ist, angeordnet ist. Dies bedeutet, der Luftspalt 182 und die Schweißstelle 17 (bzw. im Allgemeinen die Verbindungsstelle zwischen der ersten und zweiten Stromschiene 18, 20) liegen in der horizontalen Richtung auf der gleichen Höhe oder überlappen sich in dieser Richtung.Between the top and bottom sections 184 , 186 is an air gap 182 formed who, as in 3 shown vertically directly below a weld 17th on which the second busbar 20th with the first busbar 18th is connected, is arranged. This means the air gap 182 and the weld 17th (or generally the connection point between the first and second busbars 18th , 20th ) are at the same height in the horizontal direction or overlap in this direction.

4 zeigt eine schematische Darstellung einer Leiterplatte 11 gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht. 4th shows a schematic representation of a circuit board 11 according to a further embodiment in a perspective view.

Die Leiterplatte 11 weist im Grunde genommen die meisten Komponenten auf, die in der oben beschriebenen Leiterplatte 10 aus 1-3 enthalten sind. Im Unterschied zur obigen Ausführungsform weist die Leiterplatte 11 aus 4-6 eine Stromschiene 19 auf, die eine Brückenform hat. Wie in der Frontansicht in 5 und in der Schnittansicht in 6 näher gezeigt, weist die erste Stromschiene 19 einen ersten Endabschnitt 194 und einen zweiten Endabschnitt 196 auf. Beide Endabschnitte 194, 196 sind mittels einer Lötschicht 15a, 15b an der Oberseite 122 der Leiterschicht 12 angebunden.The circuit board 11 basically has most of the components that go into the circuit board described above 10 out 1-3 are included. In contrast to the above embodiment, the circuit board 11 out 4-6 a busbar 19th that has a bridge shape. As in the front view in 5 and in the sectional view in 6th shown in more detail, has the first busbar 19th a first end portion 194 and a second end portion 196 on. Both end sections 194 , 196 are by means of a solder layer 15a , 15b at the top 122 the conductor layer 12 tied up.

Zwischen dem ersten und zweiten Endabschnitt 194, 196 ist ebenfalls ein Luftspalt 192 gebildet, der, wie in 6 gezeigt, vertikal direkt unterhalb der Schweißstelle 17, an der die zweite Stromschiene 20 mit der ersten Stromschiene 19 verbunden ist, angeordnet ist.Between the first and second end sections 194 , 196 is also an air gap 192 formed who, as in 6th shown vertically directly below the weld 17th on which the second busbar 20th with the first busbar 19th is connected, is arranged.

Die erfindungsgemäße Leiterplatte 10, 11 kann für ein Leistungsmodul, insbesondere für 48V-, 400V- und/oder 800V-Anwendungen in einem Elektrofahrzeug und/oder einem Hybridfahrzeug verwendet werden. Aufgrund des Luftspaltes innerhalb der ersten Stromschiene 18, 19 ist die Wärmespreizung der Leiterplatte 10, 11 verbessert. Die Funktionalität des halbleiterbasierten Leistungsmoduls ist daher sichergestellt.The circuit board according to the invention 10 , 11 can be used for a power module, in particular for 48V, 400V and / or 800V applications in an electric vehicle and / or a hybrid vehicle. Because of the air gap within the first busbar 18th , 19th is the heat spread of the circuit board 10 , 11 improved. The functionality of the semiconductor-based power module is therefore ensured.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

10, 1110, 11

LeiterplatteCircuit board

1212

LeiterschichtConductor layer

122122

OberseiteTop

1313

LötschichtSolder layer

1414th

IsolierschichtInsulating layer

15a15a

erste Lötschichtfirst solder layer

15b15b

zweite Lötschichtsecond solder layer

1616

TrägerschichtCarrier layer

1717th

SchweißstelleWelding point

18, 1918, 19

erste Stromschienefirst busbar

182, 192182, 192

Spaltgap

184184

oberer Abschnittupper section

186186

unterer Abschnittlower section

194194

erster Endabschnittfirst end section

196196

zweiter Endabschnittsecond end section

198198

mittlerer Abschnittmiddle section

189, 199189, 199

OberseiteTop

2020th

zweite Stromschienesecond busbar

2222nd

KühlkörperHeat sink

2424

WärmeleiterschichtThermal conductor layer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

• DE 10056832 A1 [0004]DE 10056832 A1 [0004]

Claims (10)

Leiterplatte (10, 11) für ein Leistungsmodul (50), umfassend: - eine Leiterschicht (12); - eine Trägerschicht (16); und - eine Isolierschicht (14), die zwischen der Leiterschicht (12) und der Trägerschicht (16) angeordnet ist; wobei eine erste Stromschiene (18, 19) an einer von der Trägerschicht (16) abgewandten Oberseite (122) der Leiterschicht (12) elektrisch leitend befestigt ist, , wobei die Leiterplatte (10, 11) mit einem zwischen einer zweiten Stromschiene (20), die an einer von der Leiterschicht (12) abgewandten Seite der ersten Stromschiene (18, 19) mit dieser kontaktiert ist, und der Leiterschicht (12) fließenden Strom beaufschlagbar ist, wobei die erste Stromschiene (18, 19) derart geformt ist, um einen Spalt (182, 192) zwischen der zweiten Stromschiene (18, 19) und der Leiterschicht (12) zu bilden.A printed circuit board (10, 11) for a power module (50) comprising: - a conductor layer (12); - A carrier layer (16); and - An insulating layer (14) which is arranged between the conductor layer (12) and the carrier layer (16); wherein a first busbar (18, 19) is attached in an electrically conductive manner to an upper side (122) of the conductor layer (12) facing away from the carrier layer (16), the printed circuit board (10, 11) having an between a second busbar (20) , which is in contact with the first busbar (18, 19) on a side of the first busbar (18, 19) facing away from the conductive layer (12), and current flowing can be applied to the conductive layer (12), the first busbar (18, 19) being shaped to to form a gap (182, 192) between the second busbar (18, 19) and the conductor layer (12). Leiterplatte (10) nach Anspruch 1, wobei die erste Stromschiene (18) eine Bogenform mit einem oberen Abschnitt (184) und einem mit dem oberen Abschnitt (184) verbundenen unteren Abschnitt (186) aufweist, wobei der untere Abschnitt (186) an der Oberseite (122) der Leiterschicht (12) befestigt ist, wobei der Spalt (182) zwischen dem oberen und unteren Abschnitt (184, 186) angeordnet ist.PCB (10) after Claim 1 wherein the first busbar (18) has an arc shape with an upper section (184) and a lower section (186) connected to the upper section (184), the lower section (186) at the top (122) of the conductor layer ( 12), with the gap (182) located between the upper and lower sections (184, 186). Leiterplatte (10) nach Anspruch 2, wobei die Bogenform eine U-Form (181) oder eine V-Form umfasst.PCB (10) after Claim 2 wherein the arch shape comprises a U-shape (181) or a V-shape. Leiterplatte (11) nach Anspruch 1, wobei die erste Stromschiene (19) eine Brückenform mit zwei Endabschnitten (194, 196) und einem zwischen den Endabschnitten (194, 196) angeordneten mittleren Abschnitt (198) aufweist, wobei zumindest einer der beiden Endabschnitte (194, 196) an der Oberseite (122) der Leiterschicht (12) befestigt ist, wobei der Spalt (192) zwischen den beiden Endabschnitten (194, 196) angeordnet ist.PCB (11) after Claim 1 wherein the first busbar (19) has a bridge shape with two end sections (194, 196) and a middle section (198) arranged between the end sections (194, 196), with at least one of the two end sections (194, 196) at the top (122) of the conductor layer (12) is attached, the gap (192) being arranged between the two end sections (194, 196). Leiterplatte (10, 11) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zweite Stromschiene (20) an einer von der Leiterschicht (12) abgewandten Oberseite (189, 199) der ersten Stromschiene (18, 19) elektrisch leitend befestigt ist.Printed circuit board (10, 11) according to one of the preceding claims, wherein the second busbar (20) is attached in an electrically conductive manner to a top side (189, 199) of the first busbar (18, 19) facing away from the conductor layer (12). Leiterplatte (10, 11) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Verbindungsstelle (17) zwischen der ersten Stromschiene (18, 19) und der zweiten Stromschiene (20) von der Leiterschicht (12) aus betrachtet über dem Spalt (182, 192) angeordnet ist.Circuit board (10, 11) according to one of the preceding claims, wherein a connection point (17) between the first busbar (18, 19) and the second busbar (20) viewed from the conductor layer (12) over the gap (182, 192) is arranged. Leiterplatte (10, 11) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Leiterplatte (10) unterseitig mit einem Kühlkörper (22) verbunden ist.Circuit board (10, 11) according to one of the preceding claims, wherein the circuit board (10) is connected on the underside to a heat sink (22). Leiterplatte (10, 11) nach Anspruch 7, wobei eine Wärmeleiterschicht (24) zwischen dem Kühlkörper (22) und der Trägerschicht (16) der Leiterplatte (10) anageordnet ist.PCB (10, 11) according to Claim 7 , wherein a heat conducting layer (24) is arranged between the heat sink (22) and the carrier layer (16) of the printed circuit board (10). Leistungsmodul, insbesondere für ein Fahrzeug, vorzugsweise ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug, umfassend eine Leiterplatte (10, 11) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Power module, in particular for a vehicle, preferably an electric vehicle or a hybrid vehicle, comprising a circuit board (10, 11) according to one of the Claims 1 to 8th . Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte (10, 11) für ein Leistungsmodul (50), umfassend: - Bereitstellen einer Leiterschicht (12); - Bereitstellen einer Trägerschicht (16); - Anordnen einer Isolierschicht (14) zwischen der Leiterschicht (12) und der Trägerschicht (16); - Befestigen einer ersten Stromschiene (18, 19) an einer von der Trägerschicht (16) abgewandten Oberseite (122) der Leiterschicht (12), wobei die Leiterplatte (10, 11) mit einem zwischen einer zweiten Stromschiene (20), die an einer von der Leiterschicht (12) abgewandten Seite der ersten Stromschiene (18, 19) mit dieser kontaktiert ist, und der Leiterschicht (12) fließenden Strom beaufschlagbar ist, wobei die erste Stromschiene (18, 19) derart geformt ist, um einen Spalt (182, 192) zwischen der zweiten Stromschiene (18, 19) und der Leiterschicht (12) zu bilden.A method for manufacturing a printed circuit board (10, 11) for a power module (50), comprising: - providing a conductor layer (12); - Providing a carrier layer (16); - Arranging an insulating layer (14) between the conductor layer (12) and the carrier layer (16); - Fastening a first busbar (18, 19) on a top side (122) of the conductor layer (12) facing away from the carrier layer (16), the printed circuit board (10, 11) being connected to a second busbar (20) connected to a the side of the first busbar (18, 19) facing away from the conductor layer (12) is in contact with the latter, and current flowing through the conductor layer (12) can be acted upon, the first busbar (18, 19) being shaped to form a gap (182 , 192) between the second busbar (18, 19) and the conductor layer (12).

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