DE102021205280A1 - Half bridge, power module and inverter for an electric drive of an electric vehicle or a hybrid vehicle - Google Patents

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Abstract

Halbbrücke (10) für einen Inverter zum Betreiben eines elektrischen Antriebs in einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug, umfassend ein Substrat, mehrere Halbleiterschaltelemente, mehrere Leistungsanschlüsse (12, 14, 16) und mehrere Signalanschlüsse (18) umfassen, wobei die Signalanschlüsse (18) derart an die Halbleiterschaltelemente elektrisch angebunden sind, dass die Halbleiterschaltelemente über die Signalanschlüsse (18) schaltbar sind, wobei die Leistungsanschlüsse (12, 14, 16) derart an die Halbleiterschaltelemente elektrisch angebunden sind, dass die Halbleiterschaltelemente eine elektrische Leistungsübertragung zwischen den Leistungsanschlüssen (12, 14, 16) zulassen oder unterbrechen, wobei das Substrat und die Halbleiterschaltelemente mit einer Vergussmasse (20) vergossen sind, die eine zum Substrat parallele erste Fläche (202) aufweist, wobei die Signalanschlüsse (18) jeweils zweiteilig mit einem ersten Abschnitt (182) und einem zweiten Abschnitt (184) ausgebildet sind, wobei der erste Abschnitt (182) aus der Vergussmasse (20) herausschaut, wobei der zweite Abschnitt (184) in einem Rahmenteil (22) vormontiert ist, welches zum Abstützen der Signalanschlüsse (18) dient, wobei der zweite Abschnitt (184) zum Zusammenfügen des Rahmenteils (22) mit der Vergussmasse (20) an den dazugehörigen zweiten Abschnitt (182) angebunden ist.Half-bridge (10) for an inverter for operating an electric drive in an electric vehicle or a hybrid vehicle, comprising a substrate, a plurality of semiconductor switching elements, a plurality of power terminals (12, 14, 16) and a plurality of signal terminals (18), the signal terminals (18) such are electrically connected to the semiconductor switching elements, that the semiconductor switching elements can be switched via the signal connections (18), the power connections (12, 14, 16) being electrically connected to the semiconductor switching elements in such a way that the semiconductor switching elements enable electrical power transmission between the power connections (12, 14 , 16) allow or interrupt, the substrate and the semiconductor switching elements being cast with a casting compound (20) which has a first surface (202) parallel to the substrate, the signal connections (18) each being in two parts with a first section (182) and a second portion (184) are formed , the first section (182) protruding from the potting compound (20), the second section (184) being preassembled in a frame part (22) which serves to support the signal connections (18), the second section (184) for Assembling the frame part (22) with the casting compound (20) is connected to the associated second section (182).

Description

Die Erfindung betrifft eine Halbbrücke, die in einem Leistungsmodul für einen Inverter eines elektrischen Antriebs eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs eingebaut ist, ein entsprechendes Leistungsmodul sowie einen entsprechenden Inverter.The invention relates to a half-bridge installed in a power module for an inverter of an electric drive of an electric vehicle or a hybrid vehicle, a corresponding power module and a corresponding inverter.

Im Stand der Technik sind reine Elektrofahrzeuge sowie Hybridfahrzeuge bekannt, welche ausschließlich bzw. unterstützend von einer oder mehreren elektrischen Maschinen als Antriebsaggregate angetrieben werden. Um die elektrischen Maschinen solcher Elektrofahrzeuge bzw. Hybridfahrzeuge mit elektrischer Energie zu versorgen, umfassen die Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge elektrische Energiespeicher, insbesondere wiederaufladbare elektrische Batterien. Diese Batterien sind dabei als Gleichspannungsquellen ausgebildet, die elektrischen Maschinen benötigen in der Regel jedoch eine Wechselspannung. Daher wird zwischen einer Batterie und einer elektrischen Maschine eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs üblicherweise eine Leistungselektronik mit einem sog. Inverter geschaltet.Purely electric vehicles and hybrid vehicles are known in the prior art, which are driven exclusively or in support of one or more electric machines as drive units. In order to supply the electric machines of such electric vehicles or hybrid vehicles with electric energy, the electric vehicles and hybrid vehicles include electric energy stores, in particular rechargeable electric batteries. These batteries are designed as DC voltage sources, but the electrical machines usually require an AC voltage. Therefore, power electronics with a so-called inverter are usually connected between a battery and an electric machine of an electric vehicle or a hybrid vehicle.

Derartige Inverter umfassen üblicherweise Halbleiterschaltelemente, die typischerweise aus Transistoren gebildet sind. Dabei ist es bekannt, die Halbleiterschaltelemente in unterschiedlichen Integrationsgraden bereitzustellen, nämlich entweder als diskrete Einzelschalter mit einem geringen Integrationsgrad, jedoch hoher Skalierbarkeit, als Leistungsmodule mit einem hohen Integrationsgrad, jedoch geringer Skalierbarkeit, sowie als Halbbrücken, die hinsichtlich Integrationsgrad und Skalierbarkeit zwischen Einzelschaltern und Halbbrücken rangieren. Jede Halbbrücke umfasst eine Highside-Schaltposition (nachfolgend: „Highside“) mit einem höheren elektrischen Potential und eine Lowside-Schaltposition (nachfolgend: „Lowside“) mit einem niedrigeren elektrischen Potential. Die Highside und die Lowside können jeweils einen oder mehrere Einzelschalter/Halbleiterschaltelemente umfassen, die parallelgeschaltet sind.Such inverters typically include semiconductor switching elements typically formed of transistors. It is known to provide the semiconductor switching elements in different degrees of integration, namely either as discrete individual switches with a low degree of integration but high scalability, as power modules with a high degree of integration but low scalability, and as half-bridges, which in terms of degree of integration and scalability between individual switches and half-bridges rank Each half-bridge includes a high-side switch position (hereinafter: "highside") with a higher electrical potential and a low-side switch position (hereinafter: "lowside") with a lower electrical potential. The high side and the low side can each include one or more individual switches/semiconductor switching elements that are connected in parallel.

In der DE 10 2006 050 291 A1 wird eine elektronische Baugruppe offenbart, die einen Halbleiterleistungsschalter und eine Halbleiterdiode umfasst. Dabei umfasst eine untere Seite des Halbleiterleistungsschalters einen auf ein Chip-Feld eines Trägerstreifens montierten Ausgangskontakt. Zudem umfasst eine obere Seite des Halbleiterleistungsschalters einen Steuerungskontakt und einen Eingangskontakt. Ein Anodenkontakt der Halbleiterdiode ist auf dem Eingangskontakt des Halbleiterleistungsschalters angeordnet und elektrisch mit diesem verbunden. Ein Kathodenkontakt der Diode wird elektrisch mit dem Ausgangskontakt des Leistungshalbleiterschalters verbunden.In the DE 10 2006 050 291 A1 discloses an electronic assembly that includes a semiconductor power switch and a semiconductor diode. In this case, a lower side of the semiconductor power switch comprises an output contact mounted on a chip pad of a leadframe. In addition, a top side of the semiconductor power switch includes a control contact and an input contact. An anode contact of the semiconductor diode is arranged on and electrically connected to the input contact of the semiconductor power switch. A cathode contact of the diode is electrically connected to the output contact of the power semiconductor switch.

Die DE 10 2006 008 632 A1 offenbart ein Leistungshalbleiterbauteil, das einen Flachleiterrahmen, mindestens ein vertikales Leistungshalbleiterbauelement und mindestens ein weiteres elektronisches Bauteil umfasst. Das vertikale Leistungshalbleiterbauelement weist eine erste Seite und eine zweite Seite auf. Mindestens eine erste Kontaktfläche und mindestens eine Steuerungskontaktfläche sind auf der ersten Seite angeordnet. Mindestens eine zweite Kontaktfläche ist auf der zweiten Seite angeordnet. Das mindestens eine weitere elektronische Bauteil ist auf der zweiten Kontaktfläche des vertikalen Leistungshalbleiterbauelements angeordnet.the DE 10 2006 008 632 A1 discloses a power semiconductor component comprising a lead frame, at least one vertical power semiconductor component and at least one further electronic component. The vertical power semiconductor component has a first side and a second side. At least one first contact area and at least one control contact area are arranged on the first side. At least one second contact area is arranged on the second side. The at least one further electronic component is arranged on the second contact surface of the vertical power semiconductor component.

Aus der DE 10 2015 012 915 A1 ist ein Halbleitermodul mit mindestens zwei Halbleiterelementen bekannt, die jeweils auf einer ersten Seite mindestens eine erste Elektrode und auf einer zweiten Seite mindestens eine zweite Elektrode aufweisen. Das erste Halbleiterelement ist über dem zweiten Halbleiterelement angeordnet. Zwischen dem ersten Halbleiterelement und dem zweiten Halbleiterelement ist eine elektrisch leitende Verbindung angeordnet. Die mindestens eine zweite Elektrode des ersten Halbleiterelements ist mit der elektrisch leitenden Verbindung mechanisch und elektrisch verbunden. Die mindestens eine erste Elektrode des zweiten Halbleiterelements ist mit der elektrisch leitenden Verbindung mechanisch und elektrisch verbunden.From the DE 10 2015 012 915 A1 discloses a semiconductor module having at least two semiconductor elements, each having at least one first electrode on a first side and at least one second electrode on a second side. The first semiconductor element is arranged over the second semiconductor element. An electrically conductive connection is arranged between the first semiconductor element and the second semiconductor element. The at least one second electrode of the first semiconductor element is mechanically and electrically connected to the electrically conductive connection. The at least one first electrode of the second semiconductor element is mechanically and electrically connected to the electrically conductive connection.

Aus der noch unveröffentlichten DE 10 2019 220 010.9 - deren Offenbarung in die vorliegende Patentanmeldung einbezogen sein soll - ist ein Leistungsmodul bekannt, bei dem die Signalanschlüsse und die Leistungsanschlüsse alle an einer gemeinsamen Seite des Substrats angeordnet sind und von einer Vergussmasse umgeben sind. Die Leistungsanschlüsse und die Signalanschlüsse sind allesamt von der gemeinsamen Seite des Substrats aus zugänglich, derart, dass sich die Leistungsanschlüsse und die Signalanschlüsse von der gemeinsamen Seite des Substrats aus gesehen durch die Vergussmasse hindurch erstrecken und aus ihrer Durchtrittsrichtung durch die Vergussmasse gesehen innerhalb einer von dem Substrat aufgespannten Grundfläche angeordnet sind.From the as yet unpublished DE 10 2019 220 010.9 - the disclosure of which is to be included in the present patent application - a power module is known in which the signal connections and the power connections are all arranged on a common side of the substrate and are surrounded by a potting compound. The power connections and the signal connections are all accessible from the common side of the substrate, such that the power connections and the signal connections extend through the potting compound, viewed from the common side of the substrate, and, viewed from their direction of passage through the potting compound, within one of the Substrate spanned base are arranged.

Aus der noch unveröffentlichten DE 10 2020 205 420.7 - deren Offenbarung in die vorliegende Patentanmeldung einbezogen sein soll - ist ein Leistungsmodul bekannt, bei dem die Leistungsanschlüsse und die Signalanschlüsse alle in einem Flachleiterrahmen ausgeformt sind. Enden der Leistungsanschlüsse und der Signalanschlüsse erstrecken sich seitlich aus der Vergussmasse und weisen jeweils eine rechtwinklige Biegung senkrecht zu einer Fläche, entlang derer sich der Flachleiterrahmen erstreckt.From the as yet unpublished DE 10 2020 205 420.7 - the disclosure of which is to be included in the present patent application - a power module is known in which the power connections and the signal connections are all formed in a leadframe. Ends of the power leads and the signal leads extend laterally from the potting compound and each have a right-angle bend perpendicularly to a surface along which the lead frame extends.

In jeder Halbbrücke sind mehrere Leistungsanschlüsse angeordnet, mittels derer DC-Eingangsströme in die Halbleiterschaltelemente eingespeist und AC-Ausgangsströme von den Halbleiterschaltelementen abgegriffen werden können. In jeder Halbbrücke sind ferner mehrere Signalanschlüsse zur Übertragung von Steuersignalen, insbesondere Gate-Signalen, vorgesehen, mittels derer die Halbleiterschaltelemente gezielt geschaltet werden, um einen Laststrom durch das jeweilige Halbleiterschaltelement durchzulassen beziehungsweise zu sperren. Auf diese Weise kann ein Stromfluss zwischen den einzelnen Leistungsanschlüssen ermöglicht bzw. verhindert werden.A plurality of power connections are arranged in each half-bridge, by means of which DC input currents can be fed into the semiconductor switching elements and AC output currents can be tapped off from the semiconductor switching elements. Each half-bridge also has a plurality of signal connections for transmitting control signals, in particular gate signals, by means of which the semiconductor switching elements are switched in a targeted manner in order to allow or block a load current through the respective semiconductor switching element. In this way, a current flow between the individual power connections can be enabled or prevented.

Eine Ansteuerelektronik umfassend eine Leiterplatte und eine Vielzahl auf dieser angeordneter elektronischer Bauteile dient zur Erzeugung der Steuersignale. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Halbbrücken bzw. Leistungsmodulen und Invertern wird für den Fall, dass die Signalanschlüsse oberseitig der Halbbrücke kontaktiert werden, ein Rahmenteil vorgesehen, an dem die Signalanschlüsse befestigt werden. Hierbei wird das vergossene Substrat, welches bereits an einen Kühlkörper angebunden ist, samt der Halbleiterschaltelemente und Leistungs- sowie Signalanschlüsse in eine im Rahmenteil ausgebildete Lücke eingeführt und dort befestigt. Montagebedingt darf hierbei die Abmessung des Kühlkörpers jedoch die Abmessung der Lücke im Rahmenteil nicht überschreiten. Dies begrenzt die Kühlleistung des Kühlkörpers und führt zu einer unzureichenden Entwärmung der Halbbrücke bzw. des Leistungsmoduls und des Inverters.Control electronics comprising a printed circuit board and a large number of electronic components arranged on it serve to generate the control signals. In the case of the half-bridges or power modules and inverters known from the prior art, if the signal connections are contacted on top of the half-bridge, a frame part is provided to which the signal connections are attached. Here, the encapsulated substrate, which is already connected to a heat sink, together with the semiconductor switching elements and power and signal connections, is inserted into a gap formed in the frame part and fastened there. Depending on the assembly, however, the dimensions of the heat sink must not exceed the dimensions of the gap in the frame part. This limits the cooling capacity of the heat sink and leads to insufficient cooling of the half-bridge or the power module and the inverter.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Halbbrücke für einen elektrischen Antrieb eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs bereitzustellen, bei der die vorstehend genannten Nachteile zumindest teilweise überwunden sind.It is an object of the invention to provide a half-bridge for an electric drive of an electric or hybrid vehicle, in which the disadvantages mentioned above are at least partially overcome.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Halbbrücke, das Leistungsmodul und den Inverter gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Patentansprüchen hervor.According to the invention, this object is achieved by the half-bridge, the power module and the inverter according to the independent patent claims. Advantageous refinements and developments of the invention emerge from the dependent patent claims.

Die Erfindung betrifft eine Halbbrücke für ein Leistungsmodul, welches in einem Inverter für einen elektrischen Antrieb eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs eingebaut ist. Das Leistungsmodul umfasst mehrere Halbbrücken, die jeweils einer der Stromphasen des ausgangsseitigen, mehrphasigen Wechselstroms entsprechen. Beispielsweise umfasst das Leistungsmodul drei Halbbrücken, wobei jede Halbbrücke einer zugehörigen Stromphase des dreiphasigen Ausgangsstroms zugeordnet ist. Der Ausgangsstrom ist ein Wechselstrom, der basierend auf einem eingangsseitigen Gleichstrom mittels gezielter Schaltvorgänge der Halbleiterschaltelemente erzeugt wird.The invention relates to a half-bridge for a power module that is installed in an inverter for an electric drive of an electric vehicle or a hybrid vehicle. The power module includes a plurality of half-bridges, each corresponding to one of the current phases of the multi-phase alternating current on the output side. For example, the power module includes three half-bridges, each half-bridge being associated with an associated current phase of the three-phase output current. The output current is an alternating current, which is generated based on a direct current on the input side by means of targeted switching operations of the semiconductor switching elements.

Die Halbbrücken umfassen jeweils ein Substrat, mehrere Halbleiterschaltelemente, Leistungsanschlüsse und Signalanschlüsse.The half-bridges each include a substrate, a plurality of semiconductor switching elements, power connections and signal connections.

Das Substrat kann beispielsweise als DBC- (Direct Bonded Copper) Substrat, als DPC- (Direct Plated Copper) Substrat, als AMB- (Active Metal Brazing) Substrat oder als IM- (Insulated Metal) Substrat ausgebildet sein. Auf dem Substrat sind einerseits die Halbleiterschaltelemente angeordnet, insbesondere Transistoren und Dioden, und andererseits die zugehörigen Leistungsanschlüsse und Signalanschlüsse. Das Substrat ist bevorzugt rechteckig ausgebildet, insbesondere als flaches, scheibenartiges Rechteck, mit je zwei gegenüberliegenden Seitenkanten. Ggf. kann das Substrat auch quadratisch ausgebildet sein.The substrate can be embodied, for example, as a DBC (direct bonded copper) substrate, as a DPC (direct plated copper) substrate, as an AMB (active metal brazing) substrate or as an IM (insulated metal) substrate. On the one hand, the semiconductor switching elements, in particular transistors and diodes, and on the other hand the associated power connections and signal connections are arranged on the substrate. The substrate is preferably of rectangular design, in particular as a flat, disk-like rectangle, each with two opposite side edges. If necessary, the substrate can also be square.

Die Halbleiterschaltelemente bilden in der Halbbrücke eine Highside und eine Lowside. Die Highside umfasst ein oder mehrere zueinander parallelgeschaltete Halbleiterschaltelemente, und ermöglicht den Stromfluss zwischen dem AC-Leistungsanschluss und dem DC-Plus-Leistungsanschluss. Die Lowside umfasst ein oder mehrere zueinander parallelgeschaltete Halbleiterschaltelemente und ermöglicht den Stromfluss zwischen dem AC-Leistungsanschluss und dem DC-Minus-Leistungsanschluss. Die Highside und die Lowside sind zueinander reihengeschaltet.The semiconductor switching elements form a high side and a low side in the half bridge. The highside comprises one or more semiconductor switching elements connected in parallel with one another and enables the current to flow between the AC power connection and the DC plus power connection. The lowside includes one or more semiconductor switching elements connected in parallel and enables the current to flow between the AC power connection and the DC minus power connection. The highside and the lowside are connected in series with each other.

Die Leistungsanschlüsse sind ihrerseits mit in den Halbleiterschaltelementen integrierten Leistungskontakten, bspw. Source-Elektroden und Drain-Elektroden, oder mit einer Erdmasse elektrisch verbunden, so dass elektrische Leistung von einem Leistungsanschluss durch ein Halbleiterschaltelement zu einem weiteren Leistungsanschluss übertragen werden kann. Über die Leistungsanschlüsse wird dabei die elektrische Versorgung des Elektromotors zum Antrieb des Elektrofahrzeugs oder des Hybridfahrzeugs gewährleistet.The power connections are in turn electrically connected to power contacts integrated in the semiconductor switching elements, for example source electrodes and drain electrodes, or to a ground, so that electrical power can be transmitted from one power connection through a semiconductor switching element to another power connection. The electrical supply of the electric motor for driving the electric vehicle or the hybrid vehicle is ensured via the power connections.

Die Signalanschlüsse dienen zum elektrischen Schalten der Halbleiterschaltelemente und sind entsprechend mit in den Halbleiterschaltelementen integrierten Signalkontakten der Halbleiterschaltelemente elektrisch verbunden. Je nach Ausbildung der Halbleiterschaltelemente kann dann durch eine Strom- oder Spannungsbeaufschlagung des Signalkontakts das Halbleiterschaltelement stromleitend bzw. stromsperrend geschaltet werden. Vorzugsweise werden auf diese Weise die Halbleiterschaltelemente gemäß einer Pulsbreitenmodulation (Engl.: Pulse-Width-Modulation, PWM) geschaltet, um einen sinusförmigen zeitlichen Verlauf der Phasenströme zu ermöglichen.The signal connections are used for electrical switching of the semiconductor switching elements and are correspondingly electrically connected to signal contacts of the semiconductor switching elements that are integrated in the semiconductor switching elements. Depending on the configuration of the semiconductor switching elements, the semiconductor switching element can then be switched to conduct or block current by applying current or voltage to the signal contact. In this way, the semiconductor switching elements are preferably switched in accordance with a pulse width modulation (Pulse Width Modulation, PWM) to enable a sinusoidal waveform of the phase currents over time.

Das Substrat und die Halbleiterschaltelemente sind mit einer Vergussmasse mittels eines Spritzgussverfahrens vergossen worden, die eine zum schichtförmigen Substrat (bzw. dessen größten Flächen) parallele erste Fläche aufweist. Vorzugsweise weist die Vergussmasse eine rechteckige Form auf. Die Signalanschlüsse sind jeweils zweiteilig ausgebildet und weisen jeweils einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt auf. Der erste Abschnitt schaut aus der Vergussmasse, vorzugsweise einer zur ersten Fläche senkrechten zweiten Fläche der Vergussmasse, heraus. Der zweite Abschnitt ist in einem Rahmenteil vormontiert und fixiert, welches zum Abstützen der Signalanschlüsse dient, wenn eine Leiterplatte auf die Auflageflächen aufgesetzt wird und die Signalanschlüsse nach unten drückt. Der zweite Abschnitt ist zwecks Zusammenfügens des Rahmenteils mit der Vergussmasse an den dazugehörigen zweiten Abschnitt angebunden. Vor dem Zusammenfügen ist der erste Abschnitt vom zweiten Abschnitt räumlich getrennt, da das Rahmenteil, in dem der zweite Abschnitt vormontiert ist, von der Vergussmasse räumlich getrennt ist.The substrate and the semiconductor switching elements have been cast with a casting compound using an injection molding process, which has a first surface parallel to the layered substrate (or its largest surfaces). The potting compound preferably has a rectangular shape. The signal connections are each formed in two parts and each have a first section and a second section. The first section protrudes from the potting compound, preferably from a second surface of the potting compound perpendicular to the first surface. The second section is pre-assembled and fixed in a frame member which is used to support the signal terminals when a printed circuit board is placed on the support surfaces and presses the signal terminals down. For the purpose of joining the frame part to the casting compound, the second section is connected to the associated second section. Before being assembled, the first section is spatially separated from the second section, since the frame part, in which the second section is preassembled, is spatially separated from the casting compound.

Auf diese Weise lassen sich die vergossenen Halbbrücken ohne die zweiten Abschnitte vorfertigen und dann mit dem die zweiten Abschnitte tragenden Rahmenteil zusammenfügen. Die Halbbrücken können daher unabhängig von der konkreten Ausgestaltung der zweiten Abschnitte der Signalanschlüsse vorgefertigt werden, was die Herstellung der Halbbrücken vereinfacht. Außerdem können gleiche vorgefertigte Halbbrücken mit zweiten Abschnitten verschiedener Formen kombiniert werden. Wenn zweite Abschnitte einer bestimmten Geometrie erforderlich sind, braucht nur ein entsprechendes Rahmenteil, in dem derartige zweiten Abschnitte vormontiert sind, eingesetzt zu werden, während die vorgefertigte Halbbrücke unverändert weiterhin einsetzbar ist.In this way, the encapsulated half-bridges can be prefabricated without the second sections and then assembled with the frame part carrying the second sections. The half-bridges can therefore be prefabricated independently of the specific configuration of the second sections of the signal connections, which simplifies the production of the half-bridges. In addition, the same prefabricated half-bridges can be combined with second sections of different shapes. If second sections of a specific geometry are required, only a corresponding frame part, in which such second sections are preassembled, needs to be used, while the prefabricated half-bridge can continue to be used unchanged.

Gemäß einer Ausführungsform tritt der zweite Abschnitt durch eine im Rahmenteil ausgebildete Öffnung hindurch, sodass eine Spitze des zweiten Abschnittes nach dem Zusammenfügen des Rahmenteils mit der Vergussmasse außerhalb der Vergussmasse senkrecht zur ersten Fläche ausgerichtet ist. Diese Maßnahme begünstigt von oben kontaktierbare Signalanschlüsse und eine kompakte Bauform des Inverters.According to one embodiment, the second section passes through an opening formed in the frame part, so that a tip of the second section is aligned perpendicularly to the first surface after the frame part has been assembled with the casting compound outside of the casting compound. This measure favors signal connections that can be contacted from above and a compact design of the inverter.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Rahmenteil einen Turmkörper auf, der eine erste Wandfläche und eine zweite Wandfläche umfasst, wobei die erste Wandfläche senkrecht zur zweiten Wandfläche ausgerichtet ist, wobei sich der zweite Abschnitt durch eine auf der ersten Wandfläche angeordnete erste Wandöffnung hineinerstreckt und mit der Spitze aus einer auf der zweiten Wandfläche angeordneten zweiten Wandöffnung heraustritt. Diese Maßnahme ermöglicht eine einfache und sichere Vormontierung der zweiten Abschnitte im Rahmenteil.According to a further embodiment, the frame part has a tower body which comprises a first panel and a second panel, the first panel being oriented perpendicular to the second panel, the second section extending through a first panel opening arranged on the first panel and being connected to the Tip emerges from an arranged on the second wall surface second wall opening. This measure enables a simple and safe pre-assembly of the second sections in the frame part.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der zweite Abschnitt an einem von der Spitze abgewandten Ende ein Fußteil auf, das sich im zusammengefügten Zustand des Rahmenteils mit der Vergussmasse parallel zur ersten Fläche erstreckt. Das Fußteil ist vorzugsweise als flaches Plättchen ausgebildet, das weiter vorzugsweise rechteckig ist. Die Maßnahme ermöglicht ein einfaches Anbinden der zweiten Abschnitte an die zugehörigen ersten Abschnitte der Signalanschlüsse.According to a further embodiment, the second section has a foot part at an end facing away from the tip, which foot part extends parallel to the first surface when the frame part is in the assembled state with the casting compound. The foot part is preferably designed as a flat plate, which is more preferably rectangular. The measure enables the second sections to be easily connected to the associated first sections of the signal connections.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Fußteil des zweiten Abschnittes zwecks Zusammenfügens des Rahmenteils mit der Vergussmasse mit dem ersten Abschnitt mittels eines Schweißverfahrens, insbesondere eines Laserschweißverfahrens, verbindbar. Hierdurch ist ein einfaches und sicheres Verbinden zwischen den ersten Abschnitten und den zugehörigen zweiten Abschnitten der Signalanschlüsse bewerkstelligt.According to a further embodiment, the foot part of the second section can be connected to the first section by means of a welding process, in particular a laser welding process, for the purpose of joining the frame part to the casting compound. This brings about a simple and secure connection between the first sections and the associated second sections of the signal connections.

Gemäß einer weiteren Ausführung sind die zweiten Abschnitte der Signalanschlüsse durch Umspritzen mit einem Gussmaterial in einem Spritzgussverfahren im Rahmenteil vormontiert. Alternativ oder zusätzlich sind die zweiten Abschnitte durch Einstecken in zugehörige Öffnungen im Rahmenteil vormontiert. Diese Maßnahmen ermöglichen eine besonders einfache und sichere Vormontierung der zweiten Abschnitte im Rahmenteil.According to a further embodiment, the second sections of the signal connections are preassembled in the frame part by overmolding with a cast material in an injection molding process. As an alternative or in addition, the second sections are preassembled by being inserted into associated openings in the frame part. These measures enable the second sections to be preassembled in the frame part in a particularly simple and reliable manner.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Leistungsmodul mit mehreren vorstehend beschriebenen Halbbrücken, wobei das Rahmenteil bezogen auf alle Halbbrücken einteilig ausgebildet ist. Ferner betrifft die Erfindung einen Inverter für einen elektrischen Antrieb eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs mit einem solchen Leistungsmodul. Daraus ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Halbbrücke beschriebenen Vorteile auch für das erfindungsgemäße Leistungsmodul und den erfindungsgemäßen Inverter.The invention also relates to a power module with a plurality of half-bridges described above, the frame part being formed in one piece with respect to all half-bridges. Furthermore, the invention relates to an inverter for an electric drive of an electric vehicle or a hybrid vehicle with such a power module. The advantages already described in connection with the half-bridge according to the invention also result for the power module according to the invention and the inverter according to the invention.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beispielhaft erläutert.The invention is explained below by way of example using the embodiments shown in the figures.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Perspektivansicht einer Halbbrücke gemäß einer Ausführungsform, wobei die Halbbrücke auf einem Kühlkörper aufgebracht und mit einem Rahmenteil zum Abstützen einer Leiterplatte versehen ist;
  • 2 eine weitere schematische Perspektivansicht der Halbbrücke aus 1;
  • 3 eine schematische Perspektivansicht eines Leistungsmoduls mit mehreren Halbbrücken aus 1;
  • 4 eine schematische Perspektivansicht des Rahmenteils;
  • 5 eine schematische Perspektivansicht des Leistungsmoduls, wobei die Leiterplatte an den Halbbrücken angebracht ist.
Show it:
  • 1 a schematic perspective view of a half-bridge according to an embodiment, wherein the half-bridge on a heat sink per applied and provided with a frame part for supporting a circuit board;
  • 2 Another schematic perspective view of the half-bridge 1 ;
  • 3 1 shows a schematic perspective view of a power module with multiple half-bridges 1 ;
  • 4 a schematic perspective view of the frame part;
  • 5 12 is a schematic perspective view of the power module with the circuit board attached to the half-bridges.

Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbare Komponenten sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Diese Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbaren Komponenten sind hinsichtlich ihrer technischen Merkmale identisch ausgeführt, sofern sich aus der Beschreibung nicht explizit oder implizit etwas anderes ergibt.Identical objects, functional units and comparable components are denoted by the same reference symbols across the figures. These objects, functional units and comparable components are designed to be identical in terms of their technical features, unless the description explicitly or implicitly states otherwise.

1 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer Halbbrücke 10, die für ein Leistungsmodul 50 bestimmt ist, welches in einem Inverter für einen elektrischen Antrieb eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs verwendet wird. Die Halbbrücke 10 umfasst ein Substrat (nicht gezeigt), das vorzugsweise ein mehrschichtiges Substrat wie Direct-Bonded-Copper (DBC)-Substrat ist und eine erste Metalllage, eine zweite Metalllage und eine dazwischen angeordnete Isolierlage umfasst. Die Halbbrücke 10 umfasst mehrere Halbleiterschaltelemente (nicht gezeigt), die auf dem Substrat, vorzugsweise auf der ersten Metalllage des mehrschichtigen Substrats, angebracht sind. Das Substrat ist unterseitig, vorzugsweise mit der zweiten Metalllage, an einen Kühlkörper 24, vorzugsweise eine Kühlplatte 241, angebunden. Unterhalb der Kühlplatte 241 ist eine Kühlstruktur 243 mit mehreren Finnen (Pin-Fin-Struktur) ausgebildet, wobei zwischen den Finnen eine Vielzahl von Kühlkanälen zum Durchströmen mit einem Kühlmedium (etwa Kühlwasser) ausgeformt sind. 1 Fig. 12 shows a schematic perspective view of a half-bridge 10 intended for a power module 50 used in an inverter for electric propulsion of an electric vehicle or a hybrid vehicle. The half-bridge 10 includes a substrate (not shown), which is preferably a multi-layer substrate, such as a direct bonded copper (DBC) substrate, and includes a first metal layer, a second metal layer, and an insulating layer disposed therebetween. The half-bridge 10 comprises a plurality of semiconductor switching elements (not shown) mounted on the substrate, preferably on the first metal layer of the multi-layer substrate. The substrate is connected to a cooling body 24, preferably a cooling plate 241, on the underside, preferably with the second metal layer. A cooling structure 243 with a plurality of fins (pin-fin structure) is formed below the cooling plate 241, a multiplicity of cooling channels for a cooling medium (for example cooling water) to flow through being formed between the fins.

Die Halbbrücke 10 umfasst ferner mehrere Leistungsanschlüsse 12, 14, 16 und Signalanschlüsse 18. Die Leistungsanschlüsse 12, 14, 16 weisen positive DC-Leistungsanschlüsse 14 und negative DC-Leistungsanschlüsse 12 zum Einspeisen von DC-Eingangsströmen, die von einer DC-Stromquelle, etwa einer Batterie, erzeugt sind. Zusätzlich sind AC-Leistungsanschlüsse 16 zum Abgeben von AC-Phasenströmen an einen elektrischen Antrieb eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs vorgesehen. Die Signalanschlüsse 18 dienen zur Übertragung von Steuersignalen, insbesondere Gate-Signalen, vorgesehen, mittels derer die Halbleiterschaltelemente gezielt geschaltet werden, um einen Laststrom durch das jeweilige Halbleiterschaltelement durchzulassen beziehungsweise zu sperren. Auf diese Weise kann ein Stromfluss zwischen den einzelnen Leistungsanschlüssen 12, 14, 16 ermöglicht bzw. verhindert werden. Die Ansteuerung der Halbleiterschaltelemente erfolgt mittels einer Ansteuerelektronik, die aus einer Vielzahl auf einer Leiterplatte 24 (siehe 5) angebrachter elektronischer Bauteile besteht.The half-bridge 10 further includes a plurality of power terminals 12, 14, 16 and signal terminals 18. The power terminals 12, 14, 16 have positive DC power terminals 14 and negative DC power terminals 12 for feeding DC input currents from a DC power source, such as a battery. In addition, AC power terminals 16 are provided for supplying AC phase currents to an electric drive of an electric vehicle or hybrid vehicle. The signal connections 18 are provided for the transmission of control signals, in particular gate signals, by means of which the semiconductor switching elements are switched in a targeted manner in order to allow or block a load current through the respective semiconductor switching element. In this way, a current flow between the individual power terminals 12, 14, 16 can be enabled or prevented. The semiconductor switching elements are actuated by means of control electronics, which consist of a large number on a printed circuit board 24 (see 5 ) attached electronic components.

Das Substrat, die Halbleiterschaltelemente sowie die Leistungs- und Signalanschlüsse 12, 14, 16, 18 sind mit einer Vergussmasse 20 mittels eines Spritzgussverfahrens vergossen. Die Vergussmasse 20 ist vorzugsweise rechteckig und weist eine zum mehrschichtigen Substrat parallele erste Fläche 202 (siehe 2) sowie eine dazu senkrechte zweite Fläche 204 auf. Die Leistungsanschlüsse 12, 14, 16 und die Signalanschlüsse 18 schauen aus der zweiten Fläche 204 heraus und sind außerhalb der Vergussmasse 20 nach oben senkrecht zur ersten Fläche 202 gebogen. Somit sind die Leistungs- und Signalanschlüsse 12, 14, 16, 18 von oben kontaktierbar.The substrate, the semiconductor switching elements and the power and signal connections 12, 14, 16, 18 are cast with a casting compound 20 using an injection molding process. The potting compound 20 is preferably rectangular and has a first surface 202 parallel to the multi-layer substrate (see FIG 2 ) and a second surface 204 perpendicular thereto. The power connections 12 , 14 , 16 and the signal connections 18 protrude from the second surface 204 and are bent upwards outside of the potting compound 20 perpendicularly to the first surface 202 . Thus, the power and signal connections 12, 14, 16, 18 can be contacted from above.

Die Signalanschlüsse 18 umfassen jeweils einen ersten Abschnitt 182 und einen zweiten Abschnitt 184. Die jeweiligen ersten Abschnitte 182 erstrecken sich von der zweiten Fläche 204 heraus, wie in 2 gezeigt. Die jeweiligen zweiten Abschnitte 184 sind ursprünglich nicht mit den ersten Abschnitten 182 verbunden, sondern in einem Rahmenteil 22 vormontiert und gehaltert. Die zweiten Abschnitte 184 umfassen jeweils eine Spitze 186, ein Fußteil 188 und einen stufenförmigen Zwischenabschnitt zwischen der Spitze 186 und dem Fußteil 188. Das Fußteil 188 ist hier beispielhaft als rechteckiges Plättchen ausgebildet. Der stufenförmige Zwischenabschnitt ist in eine auf einer ersten Wandfläche 2242 eines Turmkörpers 224 ausgebildete erste Öffnung hineingeführt und erstreckt sich von einer auf einer zweiten Wandfläche 2244 des Turmkörpers 224 ausgebildeten zweiten Öffnung heraus. Die erste Wandfläche 2242 ist, wie in 1 gezeigt, senkrecht zur ersten Fläche 202 der Vergussmasse 20 ausgerichtet, wobei die zweite Wandfläche 2244 senkrecht zur ersten Wandfläche 2242 ausgerichtet ist. Vorzugsweise umfassen die jeweiligen zweiten Abschnitte 184 zusätzlich ein Schulterteil 185, das zwischen der zweiten Wandfläche 2244 und der Spitze 186 angeordnet ist.The signal terminals 18 each include a first portion 182 and a second portion 184. The respective first portions 182 extend out from the second surface 204, as shown in FIG 2 shown. The respective second sections 184 are not originally connected to the first sections 182 but are pre-assembled and held in a frame part 22 . The second sections 184 each include a tip 186, a foot part 188 and a stepped intermediate section between the tip 186 and the foot part 188. The foot part 188 is designed here, for example, as a rectangular platelet. The stepped intermediate portion is inserted into a first opening formed on a first wall surface 2242 of a tower body 224 and extends out from a second opening formed on a second wall surface 2244 of the tower body 224 . The first panel 2242 is, as in 1 shown oriented perpendicular to the first surface 202 of the potting compound 20 , with the second wall surface 2244 being oriented perpendicular to the first wall surface 2242 . Preferably, the respective second sections 184 additionally include a shoulder portion 185 disposed between the second panel 2244 and the tip 186 .

Wie in 3 schematisch gezeigt umfasst das gesamte Leistungsmodul 50 mehrere Halbbrücken 10A, 10B. Vorzugsweise bilden die Halbbrücken 10A, 10B mehrere Gruppen, beispielsweise drei, sechs, neun oder zwölf Gruppen. Jede Gruppe ist einem Phasenstrom des mehrphasigen Ausgangsstroms zugeordnet und umfasst wiederum zumindest eine, hier beispielhaft zwei Halbbrücken 10A, 10B, die parallelgeschaltet sind. Durch Wahl der Anzahl der in jeder Gruppe angeordneten Halbbrücken 10A, 10B kann der maximal durch die jeweilige Gruppe tragbare Phasenstrom entsprechend angepasst bzw. skaliert werden.As in 3 shown schematically, the entire power module 50 comprises a plurality of half-bridges 10A, 10B. The half-bridges 10A, 10B preferably form a number of groups, for example three, six, nine or twelve groups. Each group is assigned to a phase current of the multiphase output current and in turn includes at least one half-bridge, in this case two half-bridges 10A, 10B connected in parallel. By selecting the number of half-bridges 10A, 10B arranged in each group, the maximum phase current that can be carried by the respective group can be adapted or scaled accordingly.

Das Rahmenteil 22 wird zum Aufbauen des Leistungsmoduls 50 mit der Vergussmasse 20 zusammengefügt. Hierbei werden die ersten Abschnitte 182 und die zweiten Abschnitte 184 (bzw. deren Fußteile 188) miteinander in Verbindung gebracht. Vorzugsweise werden die Fußteile 188 mittels Schweißens, insbesondere Laserschweißens, an die aus der zweiten Fläche 204 der Vergussmasse 20 herausschauenden ersten Abschnitten 182 angebunden. Die Anzahl der zweiten Abschnitte 184 bzw. der Fußteile 188 entspricht der Anzahl der ersten Abschnitte 182. Nach dem Zusammenfügen ist das Rahmenteil 22 derart relativ zur Vergussmasse 20 positioniert, dass zum einen die Spitzen 186 senkrecht zur ersten Fläche 202 der Vergussmasse 20 ausgerichtet sind, und zum anderen das Rahmenteil 22 auf der Kühlplatte 241 aufliegt.The frame part 22 is joined together with the casting compound 20 to build up the power module 50 . Here, the first sections 182 and the second sections 184 (or their foot parts 188) are connected to one another. The foot parts 188 are preferably connected to the first sections 182 protruding from the second surface 204 of the casting compound 20 by means of welding, in particular laser welding. The number of second sections 184 or foot parts 188 corresponds to the number of first sections 182. After assembly, the frame part 22 is positioned relative to the casting compound 20 such that, on the one hand, the tips 186 are aligned perpendicular to the first surface 202 of the casting compound 20, and on the other hand the frame part 22 rests on the cooling plate 241 .

4 zeigt das Rahmenteil 22 in einer Einzeldarstellung in Perspektivansicht. Das Rahmenteil 22 ist bezogen auf die verschiedenen Gruppen der Halbbrücken 10A, 10B (siehe 3) einteilig ausgebildet. Im Rahmenteil 222 sind drei offene Zwischenräume ausgebildet, in denen die jeweiligen Gruppen der Halbbrücken 10A, 10B angeordnet sind. Benachbarte Zwischenräume sind durch einen Balken 227 voneinander getrennt. Mehrere Wölbungen 230 sind in den Randbereichen des Rahmenteils 22 angeordnet. Die Wölbungen 230 dienen dazu, in einem montierten Zustand des Leistungsmoduls 50 bzw. des Inverters jeweils eine Schraube abzudecken, mittels derer der Kühlkörper 24 an einem Invertergehäuse befestigt wird. Um die geforderten Luft- und Kriechstrecken einzuhalten und den Inverter möglichst kompakt aufzubauen. Vorzugsweise sind die Wölbungen 230 kreisförmig ausgebildet. 4 shows the frame part 22 in an individual representation in a perspective view. The frame part 22 is related to the different groups of half-bridges 10A, 10B (see 3 ) formed in one piece. Three open intermediate spaces are formed in the frame part 222, in which the respective groups of the half-bridges 10A, 10B are arranged. Adjacent spaces are separated from each other by a bar 227 . Several bulges 230 are arranged in the edge areas of the frame part 22 . The bulges 230 serve to cover a screw in each case in an assembled state of the power module 50 or the inverter, by means of which the heat sink 24 is fastened to an inverter housing. In order to comply with the required air and creepage distances and to construct the inverter as compactly as possible. The bulges 230 are preferably circular in shape.

Gemäß einer Ausführungsform werden die zweiten Abschnitte 184 der Signalanschlüsse 18 jeweils mittels Einsteckens in den entsprechenden Turmkörper 224 am Rahmenteil 22 befestigt und vormontiert. Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die zweiten Abschnitte 184 der Signalanschlüsse 18 jeweils mittels eines Spritzgussverfahren mit einem Gussmaterial, aus welchem das Rahmenteil 22 gebildet wird, umspritzt und dadurch im Rahmenteil 22 vormontiert und gehaltert.According to one embodiment, the second sections 184 of the signal connections 18 are each attached to the frame part 22 by being plugged into the corresponding tower body 224 and are preassembled. According to a further embodiment, the second sections 184 of the signal connections 18 are each encapsulated by means of an injection molding process with a casting material from which the frame part 22 is formed and are thereby preassembled and held in the frame part 22 .

Gemäß einer Ausführungsform weist das Rahmenteil 22 weist mehrere Aufnahmen 244, 246 zum Anordnen von Temperatursensoren 244 und/oder Stromsensoren 246 auf. Wie in 4 beispielhaft gezeigt, sind die ersten Aufnahmen 246 für Stromsensoren bevorzugt trapezförmig ausgebildet, während die Aufnahmen 244 für Temperatursensoren z. B. ellipsenförmig sind. Zusätzliche Signalanschlüsse 19 sind an einem Brückenteil 236 des Rahmenteils 22 angeordnet, wobei das Brückenteil 236 sich über die Länge des Rahmenteils 22 erstreckt. Gemäß einer Ausführungsform werden die zusätzlichen Signalanschlüsse 19 jeweils mittels Einsteckens in eine am Rahmenteil 22 ausgebildeten Aussparung befestigt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die zusätzlichen Signalanschlüsse 19 am Rahmenteil 22 befestigt, indem die Signalanschlüsse 19 in einem Spritzgussverfahren mit einem Gussmaterial, aus welchem das Rahmenteil 22 gebildet wird, umspritzt werden.According to one embodiment, the frame part 22 has a plurality of receptacles 244, 246 for arranging temperature sensors 244 and/or current sensors 246. As in 4 shown as an example, the first receptacles 246 for current sensors are preferably trapezoidal, while the receptacles 244 for temperature sensors z. B. are elliptical. Additional signal terminals 19 are arranged on a bridge part 236 of the frame part 22, the bridge part 236 extending over the length of the frame part 22. According to one embodiment, the additional signal connections 19 are each attached by being plugged into a recess formed on the frame part 22 . According to a further embodiment, the additional signal connections 19 are fastened to the frame part 22 by overmoulding the signal connections 19 with a casting material, from which the frame part 22 is formed, in an injection molding process.

5 zeigt perspektivisch die Halbbrücke 10 aus 1, wobei die Leiterplatte 25 auf die Signalanschlüsse 18 aufgepresst oder gelötet werden. Hierbei werden die Spitzabschnitte 186 der Signalanschlüsse 18 jeweils durch eine in der Leiterplatte 25 ausgebildete Öffnung hindurchgeführt. Im montierten Zustand der Leiterplatte 25 liegt diese auf Auflagenstellen im Inverter auf und wird befestigt. Die Schulterteile 185 der Signalanschlüsse 18 sind im Turmkörper 224 befestigt und werden dadurch abgestützt. 5 shows the half-bridge 10 in perspective 1 , The printed circuit board 25 being pressed or soldered onto the signal connections 18 . Here, the pointed portions 186 of the signal terminals 18 are each passed through an opening formed in the printed circuit board 25 . In the assembled state of the printed circuit board 25, it rests on support points in the inverter and is fastened. The shoulder portions 185 of the signal terminals 18 are fixed in the tower body 224 and are supported thereby.

BezugszeichenlisteReference List

10, 10A, B10, 10A, B
Halbbrückehalf bridge
12, 1412, 14
DC-LeistungsanschlüsseDC power connections
1616
AC-LeistungsanschlüsseAC power connections
1818
Signalanschlüssesignal connections
182182
erster Abschnittfirst section
184184
zweiter Abschnittsecond part
185185
Schulterteilshoulder part
186186
SpitzeTop
188188
Fußteilfootboard
2020
Vergussmassepotting compound
202202
erste Flächefirst face
204204
zweite Flächesecond surface
2222
Rahmenteilframe part
224224
Turmkörpertower body
22422242
erste Wandflächefirst wall surface
22442244
zweite Wandflächesecond wall surface
227227
Balkenbar
230230
Wölbungcamber
236236
Brückenteilbridge part
2424
Kühlkörperheatsink
241241
Kühlplattecooling plate
243243
Kühlstrukturcooling structure
244244
Temperatursensortemperature sensor
246246
Aufnahmen für StromsensorenRecordings for current sensors
2525
Leiterplattecircuit board
5050
Leistungsmodulpower module

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

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  • DE 102020205420 [0008]DE 102020205420 [0008]

Claims (9)

Halbbrücke (10) für einen Inverter zum Betreiben eines elektrischen Antriebs in einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug, umfassend ein Substrat, mehrere Halbleiterschaltelemente, mehrere Leistungsanschlüsse (12, 14, 16) und mehrere Signalanschlüsse (18) umfassen, wobei die Signalanschlüsse (18) derart an die Halbleiterschaltelemente elektrisch angebunden sind, dass die Halbleiterschaltelemente über die Signalanschlüsse (18) schaltbar sind, wobei die Leistungsanschlüsse (12, 14, 16) derart an die Halbleiterschaltelemente elektrisch angebunden sind, dass die Halbleiterschaltelemente eine elektrische Leistungsübertragung zwischen den Leistungsanschlüssen (12, 14, 16) zulassen oder unterbrechen, wobei das Substrat und die Halbleiterschaltelemente mit einer Vergussmasse (20) vergossen sind, die eine zum Substrat parallele erste Fläche (202) aufweist, wobei die Signalanschlüsse (18) jeweils zweiteilig mit einem ersten Abschnitt (182) und einem zweiten Abschnitt (184) ausgebildet sind, wobei der erste Abschnitt (182) aus der Vergussmasse (20) herausschaut, wobei der zweite Abschnitt (184) in einem Rahmenteil (22) vormontiert ist, welches zum Abstützen der Signalanschlüsse (18) dient, wobei der zweite Abschnitt (184) zum Zusammenfügen des Rahmenteils (22) mit der Vergussmasse (20) an den dazugehörigen zweiten Abschnitt (182) angebunden ist.Half-bridge (10) for an inverter for operating an electric drive in an electric vehicle or a hybrid vehicle, comprising a substrate, a plurality of semiconductor switching elements, a plurality of power terminals (12, 14, 16) and a plurality of signal terminals (18), the signal connections (18) being electrically connected to the semiconductor switching elements in such a way that the semiconductor switching elements can be switched via the signal connections (18), the power connections (12, 14, 16) being electrically connected to the semiconductor switching elements in such a way that the semiconductor switching elements transmit electrical power allow or interrupt between the power terminals (12, 14, 16), wherein the substrate and the semiconductor switching elements are cast with a casting compound (20) which has a first surface (202) parallel to the substrate, the signal connections (18) each being formed in two parts with a first section (182) and a second section (184). are, the first section (182) protruding from the potting compound (20), the second section (184) being preassembled in a frame part (22) which serves to support the signal connections (18), the second section (184) is connected to the associated second section (182) for joining the frame part (22) with the casting compound (20). Halbbrücke (10) nach Anspruch 1, wobei der zweite Abschnitt (184) durch eine im Rahmenteil (22) ausgebildete Öffnung hindurchtritt, sodass eine Spitze (186) des zweiten Abschnittes (184) nach dem Zusammenfügen des Rahmenteils (22) mit der Vergussmasse (20) außerhalb der Vergussmasse (20) senkrecht zur ersten Fläche (202) ausgerichtet ist.Half bridge (10) to claim 1 , wherein the second section (184) passes through an opening formed in the frame part (22), so that a tip (186) of the second section (184) after the assembly of the frame part (22) with the casting compound (20) outside of the casting compound (20 ) is oriented perpendicular to the first surface (202). Halbbrücke (10) nach Anspruch 2, wobei das Rahmenteil (22) einen Turmkörper (224) aufweist, der eine erste Wandfläche (2242) und eine zweite Wandfläche (2244) umfasst, wobei die erste Wandfläche (2242) senkrecht zur zweiten Wandfläche (2244) ausgerichtet ist, wobei sich der zweite Abschnitt (184) durch eine auf der ersten Wandfläche (2242) angeordnete erste Wandöffnung (2246) hinein- und mit der Spitze (186) aus einer auf der zweiten Wandfläche (2244) angeordneten zweiten Wandöffnung (2248) herauserstreckt.Half bridge (10) to claim 2 , the frame member (22) having a tower body (224) comprising a first panel (2242) and a second panel (2244), the first panel (2242) being oriented perpendicular to the second panel (2244), the second portion (184) extending in through a first wall opening (2246) located on the first panel (2242) and with the tip (186) extending out of a second wall opening (2248) located on the second panel (2244). Halbbrücke (10) nach Anspruch 2 oder 3, wobei der zweite Abschnitt (184) an einem von der Spitze (186) abgewandten Ende ein Fußteil (188) aufweist, das sich im zusammengefügten Zustand des Rahmenteils (22) mit der Vergussmasse (20) parallel zur ersten Fläche (202) erstreckt.Half bridge (10) to claim 2 or 3 , wherein the second section (184) has a foot part (188) at an end remote from the tip (186) which extends parallel to the first surface (202) when the frame part (22) is in the assembled state with the casting compound (20). Halbbrücke (10) nach Anspruch 4, wobei der erste Abschnitt (182) aus einer senkrecht zur ersten Fläche (202) verlaufenden zweiten Fläche (204) der Vergussmasse (20) herausschaut, sodass das Fußteil (188) des zweiten Abschnittes (184) zwecks Zusammenfügens des Rahmenteils (22) mit der Vergussmasse (20) mit dem ersten Abschnitt (182) verbindbar ist.Half bridge (10) to claim 4 , wherein the first section (182) protrudes from a second surface (204) of the potting compound (20) running perpendicularly to the first surface (202), so that the foot part (188) of the second section (184) for the purpose of joining the frame part (22) with the casting compound (20) can be connected to the first section (182). Halbbrücke (10) nach Anspruch 5, wobei das Fußteil (188) des zweiten Abschnittes (184) zwecks Zusammenfügens des Rahmenteils (22) mit der Vergussmasse (20) mit dem ersten Abschnitt (182) mittels eines Schweißverfahrens, insbesondere eines Laserschweißverfahrens, verbindbar ist.Half bridge (10) to claim 5 , wherein the foot part (188) of the second section (184) can be connected to the first section (182) by means of a welding process, in particular a laser welding process, for the purpose of joining the frame part (22) to the casting compound (20). Halbbrücke (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die zweiten Abschnitte (184) der Signalanschlüsse (18) durch Umspritzen mit einem Gussmaterial in einem Spritzgussverfahren, oder durch Einstecken in zugehörige Öffnungen im Rahmenteil (22) vormontiert sind.Half bridge (10) after one of Claims 1 until 6 , wherein the second sections (184) of the signal connections (18) are preassembled by overmolding with a cast material in an injection molding process, or by being inserted into associated openings in the frame part (22). Leistungsmodul (50), umfassend mehrere Halbbrücken (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Rahmenteil (22) bezogen auf alle Halbbrücken (10) einteilig ausgebildet ist.Power module (50) comprising a plurality of half-bridges (10) according to one of Claims 1 until 7 , wherein the frame part (22) is formed in one piece with respect to all half-bridges (10). Inverter für einen elektrischen Antrieb eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs, umfassend ein Leistungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Inverter for an electric drive of an electric vehicle or a hybrid vehicle, comprising a power module according to one of Claims 1 until 8th .
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