DE102020106407A1 - Leistungshalbleitereinrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leistungshalbleitereinrichtung mit einem Grundkörper, mit mindestens einem auf dem Grundkörper angeordneten Substrat, mit auf dem mindestens einen Substrat angeordneten Leistungshalbleiterbauelementen, mit einem auf dem Grundkörper angeordneten, thermisch leitendenden und elektrisch nicht leitenden Wärmeleitkörper und mit einer elektrisch leitenden Gleichspannungsverschienung, wobei von der Gleichspannungsverschienung, mit dieser elektrisch leitend verbundene, elektrisch leitende Verschienungsanschlusselemente in Richtung auf das mindestens eine Substrat zu verlaufen, wobei von der Gleichspannungsverschienung, mindestens ein an die Gleichspannungsverschienung thermisch leitend angekoppeltes, thermisch leitendes Wärmeleitelement in Richtung auf den Wärmeleitkörper zu verläuft, wobei die Leistungshalbleitereinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Gleichspannungsverschienung in Richtung auf den Grundkörper zu drückt und hierdurch die Verschienungsanschlusselemente gegen elektrisch leitende Leiterbahnen des mindestens einen Substrats drückt, so dass die Verschienungsanschlusselemente mit diesen Leiterbahnen des mindestens einen Substrats elektrisch leitend druckkontaktiert sind und weiterhin hierdurch das mindestens eine Wärmeleitelement gegen den Wärmeleitkörper drückt, so dass die Gleichspannungsverschienung über das mindestens eine Wärmeleitelement und den Wärmeleitkörper thermisch leitend an den Grundkörper angekoppelt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Leistungshalbleitereinrichtung mit einem Grundkörper, mit mindestens einem auf dem Grundkörper angeordneten Substrat, mit auf dem mindestens einen Substrat angeordneten und mit dem mindestens einen Substrat elektrisch leitend verbundenen Leistungshalbleiterbauelementen.
  • Aus der DE 10 2016 112 77 A1 ist eine Leistungshalbleitereinrichtung mit einem Substrat, mit auf dem Substrat angeordneten und mit dem Substrat elektrisch leitend verbundenen Leistungshalbleiterbauelementen, mit einer elektrisch leitenden Gleichspannungsverschienung und mit Kondensatoren, deren Kondensatoranschüsse mit der Gleichspannungsverschienung elektrisch leitend verbunden sind, bekannt. Die Leistungshalbleitereinrichtung weist zur Befestigung der Kondensatoren eine Kondensatorbefestigungseinrichtung auf, die Aufnahmeeinrichtungen zur Aufnahme der Kondensatoren aufweist in denen die Kondensatoren angeordnet sind, wobei von der Gleichspannungsverschienung, mit dieser elektrisch leitend verbundene, elektrisch leitende Verschienungsanschlusselemente in Richtung auf das Substrat zu verlaufen, die gegen elektrisch leitende Leiterbahnen des Substrats drücken, so dass die Verschienungsanschlusselemente mit diesen Leiterbahnen des Substrats elektrisch leitend druckkontaktiert sind. Das Substrat ist auf einem Kühlkörper angeordnet, der über das Substrat, die Leistungshalbleiterbauelemente kühlt. Nachteilig dabei ist, dass die Gleichspannungsverschienung nicht bzw. nur in einem sehr geringen Umfang von dem Kühlkörper gekühlt wird.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung eine Leistungshalbleitereinrichtung zu schaffen deren Gleichspannungsverschienung zuverlässig gekühlt wird.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Leistungshalbleitereinrichtung mit einem Grundkörper, mit mindestens einem auf dem Grundkörper angeordneten Substrat, mit auf dem mindestens einen Substrat angeordneten und mit dem mindestens einen Substrat elektrisch leitend verbundenen Leistungshalbleiterbauelementen, mit einem auf dem Grundkörper angeordneten, thermisch leitendenden und elektrisch nicht leitenden Wärmeleitkörper und mit einer elektrisch leitenden Gleichspannungsverschienung, wobei von der Gleichspannungsverschienung, mit dieser elektrisch leitend verbundene, elektrisch leitende Verschienungsanschlusselemente in Richtung auf das mindestens eine Substrat zu verlaufen, wobei von der Gleichspannungsverschienung, mindestens ein an die Gleichspannungsverschienung thermisch leitend angekoppeltes, thermisch leitendes Wärmeleitelement in Richtung auf den Wärmeleitkörper zu verläuft, wobei die Leistungshalbleitereinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Gleichspannungsverschienung in Richtung auf den Grundkörper zu drückt und hierdurch die Verschienungsanschlusselemente gegen elektrisch leitende Leiterbahnen des mindestens einen Substrats drückt, so dass die Verschienungsanschlusselemente mit diesen Leiterbahnen des mindestens einen Substrats elektrisch leitend druckkontaktiert sind und weiterhin hierdurch das mindestens eine Wärmeleitelement gegen den Wärmeleitkörper drückt, so dass die Gleichspannungsverschienung über das mindestens eine Wärmeleitelement und den Wärmeleitkörper thermisch leitend an den Grundkörper angekoppelt ist.
  • Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Leistungshalbleitereinrichtung einen Kondensator aufweist, der mit der Gleichspannungsverschienung elektrisch leitend verbunden ist, wobei die Leistungshalbleitereinrichtung zur Befestigung des Kondensators eine Kondensatorbefestigungsvorrichtung mit einer Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme des Kondensators aufweist in der zumindest ein Teil des Kondensators angeordnet ist, wobei die Leistungshalbleitereinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Kondensatorbefestigungsvorrichtung die Gleichspannungsverschienung in Richtung auf den Grundkörper zu drückt und hierdurch die Verschienungsanschlusselemente gegen die elektrisch leitenden Leiterbahnen des mindestens einen Substrats drückt, so dass die Verschienungsanschlusselemente mit diesen Leiterbahnen des mindestens einen Substrats elektrisch leitend druckkontaktiert sind und weiterhin hierdurch das mindestens eine Wärmeleitelement gegen den Wärmeleitkörper drückt, so dass die Gleichspannungsverschienung über das mindestens eine Wärmeleitelement und den Wärmeleitkörper und thermisch leitend an den Grundkörper angekoppelt ist. Durch die Kondensatorbefestigungsvorrichtung wird die Gleichspannungsverschienung zuverlässig in Richtung auf den Grundkörper zu gedrückt.
  • In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Leistungshalbleitereinrichtung ein Druckerzeugungsmittel aufweist, das Druck auf die Kondensatorbefestigungsvorrichtung in Richtung auf den Grundkörper zu ausübt, wodurch die Kondensatorbefestigungsvorrichtung die Gleichspannungsverschienung in Richtung auf den Grundkörper zu drückt. Hierdurch wird der Druck von der Leistungshalbleitereinrichtung selber auf einfache Art und Weise erzeugt.
  • In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Druckerzeugungsmittel als mindestens eine Schraube ausgebildet ist. Hierdurch ist das Druckerzeugungsmittel besonders einfach ausgebildet.
  • Es erweist sich als vorteilhaft, wenn der Wärmeleitköper als Wärmeleitpad oder als Keramikplatte ausgebildet ist. Wenn der Wärmeleitköper als Keramikplatte ausgebildet ist, dann ist der Wärmeleitköper besonders einfach ausgebildet. Wenn der Wärmeleitköper als Wärmeleitpad ausgebildet ist, dann kann eine aufgrund einer Temperaturänderung des Wärmeleitelements entstehende Änderung der Länge des Wärmeleitelements durch die elastischen Eigenschaften des Wärmeleitpads ausgeglichen werden, so dass das Wärmeleitelement bei Temperaturänderungen des Wärmeleitelements sehr zuverlässig thermisch leitend an den Wärmeleitköper angekoppelt ist.
  • Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Gleichspannungsverschienung eine elektrisch leitende Positivpotentialschiene und eine elektrisch leitende Negativpotentialschiene, die durch eine zwischen der Positivpotentialschiene und der Negativpotentialschiene angeordnete elektrisch nicht leitende Isolationsschicht voneinander elektrisch isoliert angeordnet sind, aufweist. Hierdurch wird ein kompakter Aufbau der Gleichspannungsverschienung erzielt.
  • In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn das jeweilige Verschienungsanschlusselement mit der Positivpotentialschiene oder mit der Negativpotentialschiene einstückig ausgebildet ist. Hierdurch wird ein kompakter Aufbau der Leistungshalbleitereinrichtung erzielt.
  • Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das jeweilige Wärmeleitelement mit der Positivpotentialschiene oder mit der Negativpotentialschiene einstückig ausgebildet ist.
  • Hierdurch wird eine gute thermisch leitende Ankopplung des jeweiligen Wärmeleitelements an die Gleichspannungsverschienung erzielt.
  • Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Leistungshalbleitereinrichtung mehrere Wärmeleitelemente aufweist, wobei ein erster Teil der Wärmeleitelemente mit der Positivpotentialschiene einstückig ausgebildet sind und ein zweiter Teil der Wärmeleitelemente mit der Negativpotentialschiene einstückig ausgebildet sind. Hierdurch wird eine gute thermisch leitende Ankopplung des jeweiligen Wärmeleitelements an die Gleichspannungsverschienung erzielt.
  • Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das mindestens eine Wärmeleitelement als Blechelement ausgebildet ist und einen in Normalenrichtung eines dem Wärmeleitkörper zugewandten Oberflächenbereichs des Grundkörpers verlaufenden ersten Abschnitt und einen zum ersten Abschnitt gebogenen zweiten Abschnitt aufweist, der in senkrechter Richtung zur Normalenrichtung des dem Wärmeleitkörper zugewandten Oberflächenbereichs des Grundkörpers verläuft. Hierdurch wird eine sehr gute thermische Ankopplung des Wärmeleitelements an den Grundkörper erzielt.
  • Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Leistungshalbleitereinrichtung ein erstes und ein zweites Substrat aufweist, wobei der Wärmeleitkörper in senkrechter Richtung zur Normalenrichtung eines dem Wärmeleitkörper zugewandten Oberflächenbereichs des Grundkörpers zwischen dem ersten und zweiten Substrat angeordnet ist. Hierdurch wird ein symmetrischer Aufbau der Leistungshalbleitereinrichtung erzielt.
  • Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Grundkörper integraler Bestandteil eines Kühlköpers ist oder als Grundplatte, die zur Anordnung auf einen Kühlkörper vorgesehen ist, ausgebildet ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die unten stehende Figur erläutert. Dabei zeigt:
    • 1 eine Schnittansicht einer Ausbildung einer erfindungsgemäßen Leistungshalbleitereinrichtung.
  • In 1 ist eine Schnittansicht einer Ausbildung einer erfindungsgemäßen Leistungshalbleitereinrichtung 1 dargestellt.
  • Die erfindungsgemäße Leistungshalbleitereinrichtung 1 weist einen Grundkörper 2a, mindestens ein auf dem Grundkörper 2a angeordnetes Substrat 3, 3' und auf dem mindestens einen Substrat 3, 3' angeordnete und mit dem mindestens einen Substrat 3, 3' elektrisch leitend verbundene Leistungshalbleiterbauelemente 4 auf. Das mindestens eine Substrat 3, 3' kann dabei über eine zwischen dem Grundkörper 2a und dem mindestens einem Substrat 3,3' angeordnete Lot- oder Sinterschicht mit dem Grundkörper 2a stoffschlüssig verbunden sein. Alternativ kann zwischen dem mindestens einen Substrat 3 und dem Grundkörper 2a eine Wärmeleitpaste angeordnet sein. Die Leistungshalbleiterbauelemente 4 sind vorzugsweise über eine zwischen den Leistungshalbleiterbauelementen 4 und dem mindestens eine Substrat 3, 3 angeordnete Lot- oder Sinterschicht mit dem mindestens einen Substrat 3, 3 elektrisch leitend verbunden. Beim Ausführungsbeispiel weist die Leistungshalbleitereinrichtung 1 ein erstes Substrat 3 und ein zweites Substrat 3' auf.
  • Der Grundkörper 2a kann, wie z.B. bei dem Ausführungsbeispiel, integraler Bestandteil eines Kühlköpers 2 sein. Der Kühlkörper 2 kann Kühlfinnen 2b oder Kühlpins aufweisen, die sich vorzugsweise von dem Grundkörper 2a des Kühlkörper 2 weg erstrecken. Der Kühlkörper 2 kann als Luftkühlkörper oder Wasserkühlkörper ausgebildet sein. Alternativ kann der Grundkörper 2a auch als Grundplatte (ohne Kühlfinnen 2b oder Kühlpins) ausgebildet sein, die zur Anordnung auf einem Kühlkörper (z.B. Luftkühlkörper oder Wasserkühlkörper) vorgesehen ist. Der Grundkörper 2a besteht vorzugsweise aus Metall.
  • Das Substrat 3 weist einen Isolierstoffkörper 3a (z.B. Keramikkörper) und eine auf einer Hauptseite des Isolierstoffkörpers 3a angeordnete und mit dem Isolierstoffkörper 3a verbundene elektrisch leitende strukturierte erste Leitungsschicht 3b auf, die infolge ihrer Struktur elektrisch leitende Leiterbahnen 3b' ausbildet. Vorzugsweise weist das Substrat 3 eine elektrisch leitende, vorzugsweise unstrukturierte zweite Leitungsschicht 3c auf, wobei der Isolierstoffkörper 3a zwischen der strukturierten ersten Leitungsschicht 3b und der zweiten Leitungsschicht 3c angeordnet ist. Das Substrat 3 kann z.B. in Form eines Direct Copper Bonded Substrats (DCB-Substrat), eines Active Metal Brazed Substrats (AMB-Substrat) oder in Form eines Insulated Metal Substrats (IMS) vorliegen.
  • Die Leistungshalbleiterschalter 4 liegen vorzugsweise in Form von Transistoren, wie z.B. IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), oder in Form von Thyristoren vor.
  • Die Leistungshalbleitereinrichtung 1 weist weiterhin einen auf dem Grundkörper 2a angeordneten, thermisch leitendenden und elektrisch nicht leitenden Wärmeleitkörper 9 auf. Der Wärmeleitkörper 9 ist vorzugsweise über eine zwischen dem Wärmeleitkörper 9 und dem Grundkörper 2a angeordnete Klebeschicht mit dem Grundkörper 2a verbunden. Der Wärmeleitköper 9 ist vorzugsweise als Wärmeleitpad oder als Keramikplatte ausgebildet. Ein Wärmeleitpad wird auch als Gap Pad bezeichnet. Das Wärmeleitpad weist vorzugsweise ein elastisches Poylmermaterial, wie z.B. Silikon oder Silikonkautschuk, auf, und vorzugsweise ein thermisch leitendes Füllmaterial, wie z.B. Keramikpartikel, auf.
  • Die Leistungshalbleitereinrichtung 1 weist weiterhin eine elektrisch leitende Gleichspannungsverschienung 5 auf, wobei von der Gleichspannungsverschienung 5, mit der Gleichspannungsverschienung 5 elektrisch leitend verbundene, elektrisch leitende Verschienungsanschlusselemente 5a' und 5b' in Richtung auf das mindestens eine Substrat 3 bzw. 3' zu verlaufen. Die Gleichspannungsverschienung 5 weist vorzugsweise eine elektrisch leitende Positivpotentialschiene 5a und eine elektrisch leitende Negativpotentialschiene 5b, die durch eine zwischen der Positivpotentialschiene 5a und der Negativpotentialschiene 5b angeordnete elektrisch nicht leitende Isolationsschicht 5c (z.B. Kunststofffolie) voneinander elektrisch isoliert angeordnet sind, auf.
  • Von der Gleichspannungsverschienung 5 verlaufen mit der Gleichspannungsverschienung 5 elektrisch leitend verbundene, elektrisch leitende Verschienungsanschlusselemente 5a' und 5b' in Richtung auf das mindestens eine Substrat 3, 3' zu. Das jeweilige Verschienungsanschlusselement 5a' bzw. 5b' ist vorzugsweise mit der Positivpotentialschiene 5a oder mit der Negativpotentialschiene 5b einstückig ausgebildet.
  • Weiterhin verläuft von der Gleichspannungsverschienung 5, mindestens ein an die Gleichspannungsverschienung 5 thermisch leitend angekoppeltes, thermisch leitendes Wärmeleitelement 7, 7' in Richtung auf den Wärmeleitkörper 9 zu. Im einfachsten Fall kann das mindestens eine Wärmeleitelement 7, 7' an die Gleichspannungsverschienung 5 thermisch leitend angekoppelt sein, indem das mindestens eine Wärmeleitelement 7, 7 einen mechanischen Kontakt mit der Gleichspannungsverschienung 5 aufweist. Das mindestens eine Wärmeleitelement 7, 7' besteht vorzugsweise aus Metall. In 1 sind die beiden Wärmeleitelemente 7 und 7' dargestellt. Das jeweilige Wärmeleitelement 7 bzw. 7' ist vorzugsweise, wie beim Ausführungsbeispiel, mit der Positivpotentialschiene 5a oder mit der Negativpotentialschiene 5b einstückig ausgebildet. Die Leistungshalbleitereinrichtung 1 weist vorzugsweise mehrere Wärmeleitelemente 7 bzw. 7' auf, wobei ein erster Teil 7 der Wärmeleitelemente 7, 7' mit der Positivpotentialschiene 5a einstückig ausgebildet sind und ein zweiter Teil 7' der Wärmeleitelemente 7, 7' mit der Negativpotentialschiene 5b einstückig ausgebildet sind.
  • Das mindestens eine Wärmeleitelement 7, 7' ist vorzugsweise als Blechelement ausgebildet und weist einen in Normalenrichtung N eines dem Wärmeleitkörper 9 zugewandten Oberflächenbereichs 2c des Grundkörpers 2a verlaufenden ersten Abschnitt 7a,7a' und einen zum ersten Abschnitt 7a, 7a' gebogenen zweiten Abschnitt 7b,7b' auf, der in senkrechter Richtung zur Normalenrichtung N des dem Wärmeleitkörper 9 zugewandten Oberflächenbereichs 2c des Grundkörpers 2a verläuft. Der zweite Abschnitt 7b,7b' weist einen mechanischen Kontakt mit dem Wärmeleitkörper 9 auf.
  • Die Leistungshalbleitereinrichtung 1 ist derart ausgebildet, dass die Gleichspannungsverschienung 5 in Richtung auf den Grundkörper 2a zu drückt und hierdurch die Verschienungsanschlusselemente 5a', 5b' gegen elektrisch leitende Leiterbahnen 3b' des mindestens einen Substrats 3, 3' drückt, so dass die Verschienungsanschlusselemente 5a', 5b' mit diesen Leiterbahnen 3b' des mindestens einen Substrats 3,3' elektrisch leitend druckkontaktiert sind und weiterhin hierdurch das mindestens eine Wärmeleitelement 7, 7' gegen den Wärmeleitkörper 9 drückt, so dass die Gleichspannungsverschienung 5 über das mindestens eine Wärmeleitelement 7, 7 und den Wärmeleitkörper 9 thermisch leitend an den Grundkörper 2a angekoppelt ist.
  • Die Gleichspannungsverschienung 5 wird hierdurch vom Grundkörper 2a, der der Gleichspannungsverschienung 5 über den Wärmeleitkörper 9 und das mindestens eine Wärmeleitelement 7,7' Wärme entzieht, gekühlt. Bei der Erfindung werden mittels des Grundkörpers 2a somit sowohl die Leistungshalbleiterbauelemente 4 als auch die Gleichspannungsverschienung 5 gekühlt.
  • Die Leistungshalbleitereinrichtung 1 weist im Rahmen des Ausführungsbeispiels Kondensatoren 6 auf, die mit der Gleichspannungsverschienung 5 elektrisch leitend verbunden sind. Ein erster Kondensatoranschluss 6c des jeweiligen Kondensators 6 ist mit der Positivpotentialschiene 5a und ein zweiter Kondensatoranschluss 6d des jeweiligen Kondensators 6 ist mit der Negativpotentialschiene 5b, z.B. mittels einer Löt-, Sinter- oder Schweissverbindung, elektrisch leitend verbunden. Die Leistungshalbleitereinrichtung 1 weist zur Befestigung der Kondensatoren 6 eine Kondensatorbefestigungsvorrichtung 8 mit, vorzugsweise becherförmigen, Aufnahmeeinrichtungen 8a zur Aufnahme der Kondensatoren 6 auf, wobei in der jeweiligen Aufnahmeeinrichtung 8a zumindest ein Teil des jeweiligen Kondensators 6 angeordnet ist. Es sei angemerkt, dass die Kondensatorbefestigungseinrichtung 8 auch nur eine einzige Aufnahmeeinrichtung 8a aufweisen kann, in der ein Kondensator 6 angeordnet ist. Die Kondensatorbefestigungseinrichtung 8 ist vorzugsweise aus Kunststoff, insbesondere als Kunststoffspritzgussteil, ausgebildet.
  • Die Leistungshalbleitereinrichtung 1 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Kondensatorbefestigungsvorrichtung 8 die Gleichspannungsverschienung 5 in Richtung auf den Grundkörper 2a zu drückt und hierdurch die Verschienungsanschlusselemente 5a' und 5b' gegen die Leiterbahnen 3b' des mindestens einen Substrats 3, 3' drückt, so dass die Verschienungsanschlusselemente 5a' und 5b' mit diesen Leiterbahnen 3b' des mindestens einen Substrats 3, 3' elektrisch leitend druckkontaktiert sind und weiterhin hierdurch das mindestens eine Wärmeleitelement 7, 7' gegen den Wärmeleitkörper 9 drückt, so dass die Gleichspannungsverschienung 5 über das mindestens eine Wärmeleitelement 7, 7' und den Wärmeleitkörper 9 thermisch leitend an den Grundkörper 2a angekoppelt ist.
  • Zwischen der Kondensatorbefestigungsvorrichtung 8 und der Gleichspannungsverschienung 5 ist vorzugsweise ein elastisches Verformungselement 11, z.B. aus Silikon oder Silikonkautschuk, angeordnet.
  • Die Leistungshalbleiterbauelemente 4 sind vorzugsweise elektrisch zu Halbbrückenschaltungen verschalten, die z.B. zum Gleich- und Wechselrichten von elektrischen Spannungen und Strömen verwendet werden können. Die Leistungshalbleitereinrichtung 1 weist vorzugsweise als elektrische Energiespeicher die Kondensatoren 6 auf, die eine an der Leistungshalbleitereinrichtung 1 auftretende Gleichspannung puffern. Die Kondensatoren 6 dienen somit vorzugsweise als Zwischenkreiskondensatoren, sie können jedoch auch einem anderen Zweck dienen.
  • Die Leistungshalbleitereinrichtung 1 weist vorzugsweise ein Druckerzeugungsmittel 10 auf, das Druck, auf die Kondensatorbefestigungsvorrichtung 8 in Richtung auf den Grundkörper 2a zu ausübt, wodurch die Kondensatorbefestigungsvorrichtung 8 die Gleichspannungsverschienung 5 in Richtung auf den Grundkörper 2a zu drückt, was in 1 durch einen Pfeil D dargestellt ist. Das Druckerzeugungsmittel 10 ist vorzugsweise als mindestens eine Schraube ausgebildet. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels ist die Kondensatorbefestigungsvorrichtung 8, mittels der mindestens einen Schraube 10, direkt mit dem Grundkörper 2a verschraubt. Die Kondensatorbefestigungsvorrichtung 8 kann aber z.B. auch, mittels der mindestens einen Schraube 10, indirekt über mindestens ein mechanisch zwischengeschaltetes Element, mit dem Grundkörper 2a verschraubt sein. Falls der Grundkörper 2a als Grundplatte ausgebildet ist, die auf einen Kühlkörper angeordnet ist, dann kann die Kondensatorbefestigungsvorrichtung 8, mittels der mindestens einen Schraube 10, direkt oder indirekt mit dem Kühlkörper verschraubt sein.
  • Selbstverständlich können, sofern dies nicht per se ausgeschlossen ist, die im Singular genannten Merkmale, auch mehrfach in der erfindungsgemäßen Leistungshalbleitereinrichtung vorhanden sein. Es sei insbesondere angemerkt, dass die erfindungsgemäße Leistungshalbleitereinrichtung selbstverständliche auch mehrere auf dem Grundkörper 2a angeordnete Wärmeleitkörper 9 aufweisen kann, in deren Richtung mindestens ein thermisch leitendes Wärmeleitelement 7, 7' zu verläuft. Falls auf dem Grundkörper 2a mehrere Substrate 3, 3' vorhanden sind, dann können in senkrechter Richtung zur Normalenrichtung N der den Wärmeleitkörpern 9 zugewandten Oberflächenbereichen 2c des Grundkörpers 2a die Substrate 3, 3' mit den Wärmeleitkörpern 9 alternierend angeordnet sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10201611277 A1 [0002]

Claims (12)

  1. Leistungshalbleitereinrichtung mit einem Grundkörper (2a), mit mindestens einem auf dem Grundkörper (2a) angeordneten Substrat (3,3'), mit auf dem mindestens einen Substrat (2) angeordneten und mit dem mindestens einen Substrat (3,3') elektrisch leitend verbundenen Leistungshalbleiterbauelementen (4), mit einem auf dem Grundkörper (2a) angeordneten, thermisch leitendenden und elektrisch nicht leitenden Wärmeleitkörper (9) und mit einer elektrisch leitenden Gleichspannungsverschienung (5), wobei von der Gleichspannungsverschienung (5), mit dieser elektrisch leitend verbundene, elektrisch leitende Verschienungsanschlusselemente (5a',5b') in Richtung auf das mindestens eine Substrat (3,3') zu verlaufen, wobei von der Gleichspannungsverschienung (5), mindestens ein an die Gleichspannungsverschienung (5) thermisch leitend angekoppeltes, thermisch leitendes Wärmeleitelement (7,7') in Richtung auf den Wärmeleitkörper (9) zu verläuft, wobei die Leistungshalbleitereinrichtung (1) derart ausgebildet ist, dass die Gleichspannungsverschienung (5) in Richtung auf den Grundkörper (2a) zu drückt und hierdurch die Verschienungsanschlusselemente (5a',5b') gegen elektrisch leitende Leiterbahnen (3b') des mindestens einen Substrats (3,3') drückt, so dass die Verschienungsanschlusselemente (5a',5b') mit diesen Leiterbahnen (3b') des mindestens einen Substrats (3,3') elektrisch leitend druckkontaktiert sind und weiterhin hierdurch das mindestens eine Wärmeleitelement (7,7') gegen den Wärmeleitkörper (9) drückt, so dass die Gleichspannungsverschienung (5) über das mindestens eine Wärmeleitelement (7,7') und den Wärmeleitkörper (9) thermisch leitend an den Grundkörper (2a) angekoppelt ist.
  2. Leistungshalbleitereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungshalbleitereinrichtung (1) einen Kondensator (6) aufweist, der mit der Gleichspannungsverschienung (5) elektrisch leitend verbunden ist, wobei die Leistungshalbleitereinrichtung (1) zur Befestigung des Kondensators (6) eine Kondensatorbefestigungsvorrichtung (8) mit einer Aufnahmeeinrichtung (8a) zur Aufnahme des Kondensators (6) aufweist in der zumindest ein Teil des Kondensators (6) angeordnet ist, wobei die Leistungshalbleitereinrichtung (1) derart ausgebildet ist, dass die Kondensatorbefestigungsvorrichtung (8) die Gleichspannungsverschienung (5) in Richtung auf den Grundkörper (2a) zu drückt und hierdurch die Verschienungsanschlusselemente (5a',5b') gegen die elektrisch leitenden Leiterbahnen (3b') des mindestens einen Substrats (2) drückt, so dass die Verschienungsanschlusselemente (5a',5b') mit diesen Leiterbahnen (3b') des mindestens einen Substrats (3,3') elektrisch leitend druckkontaktiert sind und weiterhin hierdurch das mindestens eine Wärmeleitelement (7,7') gegen den Wärmeleitkörper (9) drückt, so dass die Gleichspannungsverschienung (5) über das mindestens eine Wärmeleitelement (7,7') und den Wärmeleitkörper (9) thermisch leitend an den Grundkörper (2a) angekoppelt ist.
  3. Leistungshalbleitereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungshalbleitereinrichtung ein Druckerzeugungsmittel (10) aufweist, das Druck auf die Kondensatorbefestigungsvorrichtung (8) in Richtung auf den Grundkörper (2a) zu ausübt, wodurch die Kondensatorbefestigungsvorrichtung (8) die Gleichspannungsverschienung (5) in Richtung auf den Grundkörper (2a) zu drückt.
  4. Leistungshalbleitereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckerzeugungsmittel (10) als mindestens eine Schraube ausgebildet ist.
  5. Leistungshalbleitereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeleitköper (9) als Wärmeleitpad oder als Keramikplatte ausgebildet ist.
  6. Leistungshalbleitereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichspannungsverschienung (5) eine elektrisch leitende Positivpotentialschiene (5a) und eine elektrisch leitende Negativpotentialschiene (5b), die durch eine zwischen der Positivpotentialschiene (5a) und der Negativpotentialschiene (5b) angeordnete elektrisch nicht leitende Isolationsschicht (5c) voneinander elektrisch isoliert angeordnet sind, aufweist.
  7. Leistungshalbleitereinrichtung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Verschienungsanschlusselement (5a',5b') mit der Positivpotentialschiene (5a) oder mit der Negativpotentialschiene (5b) einstückig ausgebildet ist.
  8. Leistungshalbleitereinrichtung nach Anspruch 6 oder Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Wärmeleitelement (7,7') mit der Positivpotentialschiene (5a) oder mit der Negativpotentialschiene (5b) einstückig ausgebildet ist.
  9. Leistungshalbleitereinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungshalbleitereinrichtung (1) mehrere Wärmeleitelemente (7,7') aufweist, wobei ein erster Teil (7) der Wärmeleitelemente (7,7') mit der Positivpotentialschiene (5a) einstückig ausgebildet sind und ein zweiter Teil (7') der Wärmeleitelemente (7,7') mit der Negativpotentialschiene (5b) einstückig ausgebildet sind.
  10. Leistungshalbleitereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Wärmeleitelement (7,7') als Blechelement ausgebildet ist und einen in Normalenrichtung (N) eines dem Wärmeleitkörper (9) zugewandten Oberflächenbereichs (2c) des Grundkörpers (2a) verlaufenden ersten Abschnitt (7a,7a') und einen zum ersten Abschnitt (7a,7a') gebogenen zweiten Abschnitt (7b,7b') aufweist, der in senkrechter Richtung zur Normalenrichtung (N) des dem Wärmeleitkörper (9) zugewandten Oberflächenbereichs (2c) des Grundkörpers (2a) verläuft.
  11. Leistungshalbleitereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungshalbleitereinrichtung (1) ein erstes und ein zweites Substrat (3,3') aufweist, wobei der Wärmeleitkörper (9) in senkrechter Richtung zur Normalenrichtung (N) eines dem Wärmeleitkörper (9) zugewandten Oberflächenbereichs (2c) des Grundkörpers (2a) zwischen dem ersten und zweiten Substrat (3,3') angeordnet ist.
  12. Leistungshalbleitereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2a) integraler Bestandteil eines Kühlköpers (2) ist oder als Grundplatte, die zur Anordnung auf einem Kühlkörper vorgesehen ist, ausgebildet ist.
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