[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

DE102022125597A1 - Leistungselektronische Anordnung und Leistungshalbleitermodul hiermit - Google Patents

Leistungselektronische Anordnung und Leistungshalbleitermodul hiermit Download PDF

Info

Publication number
DE102022125597A1
DE102022125597A1 DE102022125597.2A DE102022125597A DE102022125597A1 DE 102022125597 A1 DE102022125597 A1 DE 102022125597A1 DE 102022125597 A DE102022125597 A DE 102022125597A DE 102022125597 A1 DE102022125597 A1 DE 102022125597A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
power semiconductor
section
substrate
edge region
semiconductor component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102022125597.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Nedzad Bakija
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Original Assignee
Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semikron Elektronik GmbH and Co KG filed Critical Semikron Elektronik GmbH and Co KG
Priority to DE102022125597.2A priority Critical patent/DE102022125597A1/de
Priority to CN202311277630.9A priority patent/CN117855174A/zh
Publication of DE102022125597A1 publication Critical patent/DE102022125597A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49833—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers the chip support structure consisting of a plurality of insulating substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49838—Geometry or layout
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/564—Details not otherwise provided for, e.g. protection against moisture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
    • H01L23/60—Protection against electrostatic charges or discharges, e.g. Faraday shields
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/39—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process
    • H01L24/41—Structure, shape, material or disposition of the strap connectors after the connecting process of a plurality of strap connectors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

Leistungselektronische Anordnung und Leistungshalbleitermodul mit einem Substrat, einem Leistungshalbleiterbauelement und einer Verbindungseinrichtung, wobei das Substrat eine Normalenrichtung, eine elektrisch Isolierende Substratschicht und eine Substratleiterbahn aufweist, wobei das Leistungshalbleiterbauelement mit einer, auf einer ersten Hauptseite angeordneten, ersten Kontaktfläche auf der Substratleiterbahn angeordnet und mit dieser elektrisch leitend verbunden ist, wobei das Leistungshalbleiterbauelement eine Bauelementdicke, einen umlaufenden Randbereich mit einem umlaufenden Kantenbereich an den sich ein ebenfalls umlaufender Seitenbereich anschließt, wobei die Verbindungseinrichtung eine Kontaktleiterbahn, die einen Kontaktabschnitt und einen Schirmabschnitt aufweist, aufweist, wobei der Kontaktabschnitt mit einer zweiten Kontaktfläche, angeordnet auf der der ersten Kontaktfläche des Leistungshalbleiterbauelement gegenüberliegenden zweiten Hauptseite elektrisch leitend verbunden ist, wobei der Schirmabschnitt nicht elektrischen Leitung dient, wobei der Schirmabschnitt ausgehend vom Randbereich den Seitenbereich in dessen Normalenrichtung überragt, und hierbei mindestens 50% des Kantenbereichs überlappt und wobei eine elektrisch isolierende Isolationsschicht den Schirmabschnitt auf seiner dem Leistungshalbleiterbauelement zugewandten Seite überdeckt.

Description

  • Die Erfindung beschreibt eine leistungselektronische Anordnung mit einem Substrat, einem Leistungshalbleiterbauelement und einer Verbindungseinrichtung, wobei das Substrat eine Normalenrichtung, eine elektrisch Isolierende Substratschicht und eine Substratleiterbahn aufweist, wobei das Leistungshalbleiterbauelement mit einer, auf einer ersten Hauptseite angeordneten, ersten Kontaktfläche auf der Substratleiterbahn angeordnet und mit dieser elektrisch leitend verbunden ist, wobei das Leistungshalbleiterbauelement einen umlaufenden Randbereich mit einem umlaufenden Kantenbereich an den sich ebenfalls umlaufend ein Seitenbereich anschließt, aufweist. Die Verbindungseinrichtung weist weiterhin einen schirmenden Abschnitt auf. Die Erfindung beschreibt weiterhin ein Leistungshalbleitermodul mit einer solchen Anordnung.
  • Die DE 10 2011 078 811 B3 offenbart ein leistungselektronisches System und ein zugehöriges Herstellungsverfahren mit einer Kühleinrichtung, mit einer Mehrzahl von Submodulen, jedes mit einem ersten flächigen Isolierstoffkörper, genau einer hiermit stoffschlüssigen verbundenen ersten Leiterbahnen, genau einem auf dieser Leiterbahn angeordneten Leistungsschalter, mindestens einer internen Verbindungseinrichtung aus einer alternierenden Schichtfolge mindestens einer elektrisch leitenden und mindestens einer elektrisch isolierenden Folie, wobei mindestens eine elektrisch leitende Schicht mindestens eine zweite Leiterbahn ausbildet und mit externen Anschlusselementen. Die Submodule sind hierbei stoff- oder kraftschlüssig und voneinander beabstandet mit ihrer ersten Hauptfläche auf der Kühleinrichtung angeordnet. Mindestens eine zweite Leiterbahn bedeckt erste Leiterbahnen zweier Submodule zumindest teilweise, verbindet diese elektrisch miteinander und überdeckt einen Zwischenraum zwischen den Submodulen
  • Die DE 10 2015 116 165 A1 offenbart Verfahren zur Herstellung einer leistungselektronische Schalteinrichtung vorgestellt. Hierbei wird ein Leistungshalbleiterbauelement auf einem ersten Bereich einer Leiterbahn eines Substrats angeordnet. Anschließend wird eine Isolationsfolie mit einer Aussparung bereitgestellt, wobei ein zu dieser Aussparung benachbarter Überlappungsbereich der Isolationsfolie dazu ausgebildet ist einen Randbereich des Leistungshalbleiterbauelements zu überdecken. Danach folgt das Anordnen der Isolationsfolie auf dem Substrat mit angeordnetem Leistungshalbleiterbauelement derart, dass das Leistungshalbleiterbauelement in seinem Randbereich allseits von dem Überdeckungsbereich der Isolationsfolie überdeckt wird, wobei ein weiterer Abschnitt der Isolationsfolie Teile einer der Leiterbahnen überdeckt. Abschließend wird die Verbindungseinrichtung angeordnet.
  • Ein ständiger Mangel bei derartigen Systemen bzw. Schalteinrichtungen ist die elektrische Isolation zwischen verschiedenen Potentialen des Leistungshalbleiterbauelements.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine leistungselektronische Anordnung und ein Leistungshalbleitermodul zu schaffen, wobei die elektrische Isolation zwischen verschiedenen Potentialen des Leistungshalbleiterbauelements und damit verbundener Leiterbahnen eines Substrats bzw. damit verbundener Verbindungseinrichtungen verbessert ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine leistungselektronische Anordnung mit einem Substrat, einem Leistungshalbleiterbauelement und einer Verbindungseinrichtung, wobei das Substrat eine Normalenrichtung, eine elektrisch Isolierende Substratschicht und eine Substratleiterbahn aufweist, wobei das Leistungshalbleiterbauelement mit einer, auf einer ersten Hauptseite angeordneten, ersten Kontaktfläche auf der Substratleiterbahn angeordnet und mit dieser elektrisch leitend verbunden ist, wobei das Leistungshalbleiterbauelement eine Bauelementdicke, einen umlaufenden Randbereich mit einem umlaufenden Kantenbereich an den sich ein ebenfalls umlaufender Seitenbereich anschließt, wobei die Verbindungseinrichtung eine Kontaktleiterbahn, die einen Kontaktabschnitt und einen Schirmabschnitt aufweist, aufweist, wobei der Kontaktabschnitt mit einer zweiten Kontaktfläche, angeordnet auf der der ersten Kontaktfläche des Leistungshalbleiterbauelement gegenüberliegenden zweiten Hauptseite elektrisch leitend verbunden ist, wobei der Schirmabschnitt nicht elektrischen Leitung dient, wobei der Schirmabschnitt ausgehend vom Randbereich den Seitenbereich in dessen Normalenrichtung überragt, und hierbei mindestens 50% des Kantenbereichs überlappt und wobei eine elektrisch isolierende Isolationsschicht den Schirmabschnitt auf seiner dem Leistungshalbleiterbauelement zugewandten Seite überdeckt.
  • Es kann vorteilhaft sein, wenn die Verbindungseinrichtung in Normalenrichtung des Substrats betrachtet oberhalb der Kontaktleiterbahn eine Isolationslage und oberhalb dieser eine Verbindungsleiterbahn aufweist, wobei der Kontaktabschnitt der Kontaktleiterbahn mit der Verbindungsleiterbahn mittels Durchkontaktierungen durch die Isolationslage hindurch elektrisch leitend verbunden ist. Hierbei kann es weiterhin vorteilhaft sein, wenn die Isolationsschicht bis an die Isolationslage heranreicht oder diese den Schirmabschnitt, vorzugsweise umlaufend, überlappt.
  • Es kann bevorzugt sein, wenn der Schirmbereich den umlaufenden Kantenbereich auf mindestens 50%, bevorzugt auf mindestens 80% und insbesondere bevorzugt auf 100% seiner Gesamtlänge überlappt.
  • Auch kann es bevorzugt sein, wenn der Schirmbereich den umlaufenden Kantenbereich überall dort überlappt, wo die zweite Kontaktfläche unmittelbar an den Randbereich angrenzt.
  • Es ist besonders vorteilhaft, wenn eine minimale Überlappungsausdehnung des Schirmabschnitts in einer Normalenrichtung des Seitenbereichs das 0,5-fache, bevorzugt das 2-fache und besonders bevorzugt das 10-fache der Bauelementdicke beträgt.
  • Auch ist besonders vorteilhaft, wenn eine maximale Überlappungsausdehnung des Schirmbereichs größer oder gleich einer minimalen Überlappungsausdehnung ist und in Normalenrichtung des umlaufenden Seitenbereichs das 5-fache, bevorzugt das 10-fache und besonders bevorzugt das 25-fache der Bauelementdicke beträgt.
  • Es kann bevorzugt sein, wenn die Isolationsschicht ausgebildet ist als eine, bevorzugt elastisch ausgebildete, Lackschicht oder als eine Beschichtung aus einem Gießharz, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoff, oder als eine Folie, insbesondere eine Kunststofffolie jeweils bevorzugt mit einer Durchschlagfestigkeit von mehr als 500 kV/m, insbesondere von mehr als 1000 kV/m, oder bevorzugt mit einem spezifischen Widerstand von mehr als 109 Ω/m, insbesondere von mehr als 1010 Ω/m.
  • Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Leistungshalbleitermodul mit einer derartigen leistungselektronischen Anordnung und mit einem Gehäuse, wobei die leistungselektronische Anordnung von dem Gehäuse rahmenartig umschlossen ist.
  • Bevorzugt weist das Leistungshalbleitermodul einer Mehrzahl von Lastanschlusseinrichtungen auf. Ebenso bevorzugt weist das Leistungshalbleitermodul einer Druckeinrichtung zur Druckeinleitung auf die leistungselektrische Anordnung zur kraftschlüssigen Verbindung auf einer Kühleinrichtung auf.
  • Selbstverständlich können, sofern dies nicht per se oder explizit ausgeschlossen ist, die im Singular genannten Merkmale, insbesondere das Leistungshalbleiterbauelement oder die Substratleiterbahnen, auch mehrfach in der erfindungsgemäßen leistungselektronischen Anordnung oder dem Leistungshalbleitermodul vorhanden sein.
  • Es versteht sich, dass die verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung, gleichgültig ob sie im Rahmen der Beschreibung der leistungselektronischen Anordnung oder des Leistungshalbleitermoduls offenbart sind, einzeln oder in beliebigen Kombinationen realisiert sein können, um Verbesserungen zu erreichen. Insbesondere sind die vorstehend und im Folgenden genannten und erläuterten Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Weitere Erläuterungen der Erfindung, vorteilhafte Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den 1 bis 6 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung oder von jeweiligen Teilen hiervon.
    • 1 zeigt verschiedene Ansichten einer ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen leistungselektronischen Anordnung.
    • 2 zeigt verschiedene Ansichten einer zweiten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen leistungselektronischen Anordnung.
    • 3 und 4 zeigen Teilansichten weiterer Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen leistungselektronischen Anordnung.
    • 5 und 6 zeigen verschieden Ansichten eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls.
  • 1 zeigt verschiedene Ansichten einer ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen leistungselektronischen Anordnung 1. In der ersten Ansicht ist ein Schnitt durch die leistungselektronische Anordnung 1 entlang einer Linie B-B der dritten Ansicht, derjenigen des Leistungshalbleiterbauelements 3 dargestellt. Die zweite Ansicht zeigt einem Schnitt entlang einer Linie A-A der dritten Ansicht durch das Leistungshalbleiterbauelement 3 der leistungselektronischen Anordnung 1. Diese dritte Ansicht zeigt eine Draufsichte auf das Leistungshalbleiterbauelement 3 der leistungselektronischen Anordnung 1. Die vierte Ansicht zeigt eine Draufsicht auf eine Verbindungseinrichtung 4 der leistungselektronischen Anordnung 1, während die fünfte Ansicht diese Verbindungseinrichtung 4 von unten betrachtet zeigt.
  • Diese erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen leistungselektronischen Anordnung 1 weist ein fachübliches Substrat 2 mit einer elektrisch isolierenden Substratschicht 20, beispielhaft ausgebildet als ein Industriekeramik mit einer Dicke von 300 µm, auf. Hierauf angeordnet sind eine Mehrzahl von Substratleiterbahnen 22,24. Das Substrat 2 weist eine hier in z-Richtung reichende Normalenrichtung N1 auf.
  • Weiterhin dargestellt ist ein Leistungshalbleiterbauelement 3, hier ohne Beschränkung der Allgemeinheit ein IGBT mit einer ersten und einer zweiten Hauptseite, deren Abstand die Bauelementdicke 322 des Leistungshalbleiterbauelements 3 definiert. Auf der ersten Hauptseite und dem Substrat 2 zugewandt ist eine erste Kontaktfläche 32, hier die Kollektorkontaktfläche angeordnet. Mit dieser ersten Kontaktfläche 32 ist das Leistungshalbleiterbauelement 3 auf einer der Substratleiterbahnen 22 angeordnet und fachüblich elektrisch leitend mit dieser verbunden. Auf der zweiten, der ersten gegenüberliegenden, Hauptseite des Leistungshalbleiterbauelements 3 ist zentral angeordnet eine Gatekontaktfläche 36 angeordnet. Diese umschließenden und von der Gatekontaktfläche 36 elektrisch isoliert ist eine zweite Kontaktfläche 34, hier eine Emitterkontaktfläche angeordnet. Diese reicht allseitig bis zu einem umlaufenden Randbereich 300 des Leistungshalbleiterbauelements 3. In diesem Randbereich 300 können fachüblich, aber nicht dargestellt Potentialringstrukturen angeordnet sein. An den umlaufenden Randbereich 300 schließt sich ein umlaufender Kantenbereich 310 an. An diesen Kantbereich 310 schließt sich ein umlaufender Seitenbereich 320 an, der die beiden Hauptseiten miteinander verbindet. Dieser Seitenbereich 320 weist je Seite eine Normalenrichtung N2 auf, die senkrecht auf derjenigen des Substrats 2 steht.
  • Weiterhin dargestellt ist ein Teil, nämlich eine Kontaktleiterbahn 40, einer Verbindungseinrichtung 4. Diese Kontaktleiterbahn 40 selbst ist hier ausgebildet aus einem Kontaktabschnitt 400 und einem Schirmabschnitt 410. Der Kontaktabschnitt 400 ist auf der zweiten Kontaktfläche 34 des Leistungshalbleiterbauelements 3 angeordnet und mit dieser fachüblich, hier stoffschlüssig, elektrisch leitend verbunden. An einer Seite vollständig und an zwei anliegenden Seiten teilweise schließt sich seitlich an diesen Kontaktabschnitt 400 der Schirmabschnitt 410 unmittelbar und einstückig an. Der Schirmabschnitt 410 überdeckt somit den in negativer Normalenrichtung N1 des Substrats darunter angeordneten Randbereich 300 des Leistungshalbleiterbauelements 3. Der Schirmabschnitt 410 ist nicht direkt, nur mittels des Kontaktabschnitts 400, elektrisch leitend mit dem Leistungshalbleiterbauelement 3 verbunden und dient auch nicht der Stromleitung im Betrieb der leistungselektronischen Anordnung 1. Der Schirmabschnitt 410 überlappt den Kantenbereich 310 in Normalenrichtung N2 des umlaufenden Seitenbereichs 320. Genauer gesagt, überlappt hier der Schirmabschnitt 410 an der oben genannten Seite den Kantenbereich 310 vollständig und an den zwei anliegenden Seiten teilweise, jeweils in Normalenrichtung N2 der jeweiligen Seite des Seitenbereichs 320. Durch diese Überlappung werden mindestens 50%, hier ca. 70% des umlaufenden Kantenbereichs 310, genauer von dessen Gesamtlänge, durch den Schirmabschnitt 410 überlappt.
  • Die Dimension der Überlappung des Schirmabschnitts 410 in Normalenrichtung N2 des Seitenbereichs 320 bemessen, also eine Überlappungsausdehnung 412, beträgt in diesem Ausführungsbeispiel das 5-fache der Bauelementdicke 322.
  • Der Schirmabschnitt 410 weist weiterhin eine, nur teilweise dargestellte, Isolationsschicht 5 auf, die nicht nur dessen dem Leistungshalbleiterbauelement 3 zugewandte Seite bedeckt, sondern auch noch den Seitenbereich dieses Schirmabschnitts 410. In dieser Ausgestaltung reicht die Isolationsschicht 5 vom Rand des Schirmabschnitts 410 nicht bis an den Kontaktabschnitt 400 heran, sondern weist eine geringere Breite, eine Isolationsschichtbreite 514, auf. Allerdings kann es auch vorteilhaft sein, insbesondere wenn kein weiteres Isolationsmittel zwischen Schirmbereich 410 und Leistungshalbleiterbauelement 3 angeordnet ist, dass die Isolationsschichtbreite 514 einer Schirmabschnittsbreite 414 entspricht. Die Isolationsschicht 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet als eine elastische Lackschicht mit einer Durchschlagfestigkeit von ca. 600 kV/m.
  • 2 zeigt verschiedene Ansichten einer zweiten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen leistungselektronischen Anordnung 1. In der ersten Ansicht ist ein Schnitt durch die leistungselektronische Anordnung 1 entlang einer Linie A-A der dritten Ansicht, derjenigen des Leistungshalbleiterbauelements 3 dargestellt. Die zweite Ansicht zeigt einem Schnitt entlang einer Linie B-B der dritten Ansicht durch das Leistungshalbleiterbauelement 3 der leistungselektronischen Anordnung 1. Diese dritte Ansicht zeigt eine Draufsichte auf das Leistungshalbleiterbauelement 3 der leistungselektronischen Anordnung 1. Die vierte und fünfte Ansicht zeigt eine virtuelle Draufsicht auf eine Verbindungseinrichtung 4, genauer auf deren Kontaktleiterbahn 40, der leistungselektronischen Anordnung 1, wobei jeweils aus Gründen der Übersichtlichkeit unterschiedliche Merkmale dargestellt sind. Die Ansichten drei bis fünf erfolgen jeweils in negative Normalenrichtung N1 des Substrats 2.
  • Diese zweite Ausgestaltung weist das gleiche Substrat 2 auf wie die erste. Das Leistungshalbleiterbauelement 3 ist hier wiederum ein auf einer Substratleiterbahn 22 angeordneter IGBT, allerdings nicht mit einem Zentralgate, sondern mit einem Eckgate, d.h. die Gatekontaktfläche 36 ist in einer Ecke, diesseits des Randbereichs 300, des Leistungshalbleiterbauelements 3 angeordnet.
  • Die zweite Kontaktfläche 34, die Emitterkontaktfläche, grenzt somit im Bereich dieses Eckgates nicht an den Randbereich 300 des Leistungshalbleiterbauelements 3 an. Der Schirmbereich 410 der Kontaktleiterbahn 40 überlappt den umlaufenden Kantenbereich 310 überall dort, wo die zweite Kontaktfläche 34 unmittelbar an den Randbereich 300 angrenzt, also nicht im Bereich des Eckgates. Der Rand-, Kanten- und Seitenbereich ist im Übrigen analog zur Beschreibung in 1 ausgebildet. Ebenso ist der Kontaktabschnitt 400 in analoger Weise auf der zweiten Kontaktfläche 34 angeordnet und verbunden. Die Überlappungsausdehnung 412 beträgt in diesem Ausführungsbeispiel wiederum rein beispielhaft das 5-fache der Bauelementdicke 322.
  • Die Verbindungseinrichtung 4 weist in Normalenrichtung N1 des Substrats 2 betrachtet, oberhalb der Kontaktleiterbahn 40 eine Isolationslage 42 und oberhalb dieser eine Verbindungsleiterbahn 44 auf, wobei der Kontaktabschnitt 400 der Kontaktleiterbahn 40 mit der Verbindungsleiterbahn 44 mittels Durchkontaktierungen 46 durch die Isolationslage 42 hindurch elektrisch leitend verbunden ist.
  • Der Schirmabschnitt 410 weist weiterhin eine Isolationsschicht 5 auf, die nicht nur dessen dem Leistungshalbleiterbauelement 3 zugewandte Seite bedeckt, sondern auch einen ersten Unterabschnitt 510 der den Seitenbereich dieses Schirmabschnitts 410 überdeckt und einen zweiten, an den ersten unmittelbar anschließenden, Unterabschnitt, der auf der Isolationslage 42 angeordnet ist, aufweist. Dieser zweite Unterabschnitt der Isolationsschicht 5 überlappt somit den Schirmabschnitt 410 in Normalenrichtung N2 des Seitenbereichs 320.
  • In dieser Ausgestaltung reicht die Isolationsschicht 5 auch in Richtung des Kontaktabschnitts 400 über den Schirmabschnitt 410 hinaus und bedeckt somit den äußeren Rand des Kontaktabschnitts 400.
  • Ausgebildet ist diese Isolationsschicht 5, ohne Beschränkung der Allgemeinheit, als eine Beschichtung aus einem Gießharz, genauer einem thermoplastischen Kunststoff, mit einem spezifischen Widerstand von 1010 Ω/m.
  • 3 und 4 zeigen Teilansichten weiterer Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen leistungselektronischen Anordnung 1, wobei jeweils der Rand des Schirmabschnitts 410 konturiert ist. 3 zeigt in einer ersten Ansicht das Leistungshalbleiterbauelement 3, in einer zweiten und dritten Ansicht eine virtuelle Draufsicht auf eine Kontaktleiterbahn 40, der leistungselektronischen Anordnung 1, wobei jeweils aus Gründen der Übersichtlichkeit unterschiedliche Merkmale dargestellt sind. Alle Ansichten erfolgen jeweils in negativer Normalenrichtung N1 des Substrats 2.
  • Hier befindet sich der Rand des Schirmabschnitts 410 in Normalenrichtung N2 des Seitenbereichs 320 betrachtet neben dem Leistungshalbleiterbauelement 3. Der Schirmabschnitt 410 überlappt somit den umlaufenden Kantenbereich 310 auf 100% seiner Gesamtlänge.
  • 4 zeigt in einer ersten und zweiten Ansicht eine virtuelle Draufsicht auf eine Kontaktleiterbahn 40, der leistungselektronischen Anordnung 1, wobei jeweils aus Gründen der Übersichtlichkeit unterschiedliche Merkmale dargestellt sind. Beide Ansichten erfolgen jeweils in negativer Normalenrichtung N1 des Substrats 2.
  • Hier befindet sich der Rand des Schirmabschnitts 410 in Normalenrichtung N2 des Seitenbereichs 320 betrachtet nur teilweise neben dem Leistungshalbleiterbauelement 3. Die Strukturierung des Randes des Schirmabschnitts 410 erfolgt mäanderartig in Normalenrichtung N1 des Substrats 2 betrachtete oberhalb des Kantenbereichs 310 des Leistungshalbleiterbauelements 3 und gibt diesen quasi partiell frei. Dennoch überlappt der Schirmabschnitt 410 durch diese Ausgestaltung den Kantenbereich 310 auf mehr als 50%.
  • 5 und 6 zeigen verschieden Ansichten eines erfindungsgemäßen Leistungshalbleitermoduls 10. Dargestellt ist hierbei eine Kühleinrichtung 8, genauer eine Flüssigkeitskühleinrichtung. Auf deren Kühlfläche ist das rahmenartige Gehäuse 6 des Leistungshalbleitermodul 10 angeordnet. Dieses Gehäuse 6 umschließt die leistungselektronische Anordnung 1 allseitig. Diese leistungselektronische Anordnung 1 ist ausgestaltet wie unter 2 beschrieben und als fachübliche Halbbrückenschaltung ausgebildet.
  • Weiterhin dargestellt ist in 5 ein Lastanschlusselement, hier eines der beiden Gleichspannungsanschlusselement 70 des Leistungshalbleitermoduls 10. In 6 sind beide Gleichspannungsanschlusselement 70,74 und ein Wechselspannungsanschlusselement 76 dargestellt. Zwischen den Gleichspannungsanschlusselementen ist noch ein Isolationsfolie 72 angeordnet. 6 zeigt weiterhin eine Druckeinrichtung 60,62 zur kraftschlüssigen, mechanischen Verbindung des Substrats 2 der leistungselektronische Anordnung 1 mit der Kühlfläche der Kühleinrichtung 8.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102011078811 B3 [0002]
    • DE 102015116165 A1 [0003]

Claims (11)

  1. Leistungselektronische Anordnung (1) mit einem Substrat (2), einem Leistungshalbleiterbauelement (3) und einer Verbindungseinrichtung (4), wobei das Substrat (2) eine Normalenrichtung (N1), eine elektrisch Isolierende Substratschicht (20) und eine Substratleiterbahn (22) aufweist, wobei das Leistungshalbleiterbauelement (3) mit einer auf einer ersten Hauptseite angeordneten ersten Kontaktfläche (32) auf der Substratleiterbahn (22) angeordnet und mit dieser elektrisch leitend verbunden ist, wobei das Leistungshalbleiterbauelement (3) eine Bauelementdicke (322), einen umlaufenden Randbereich (300) mit einem umlaufenden Kantenbereich (310) an den sich ein ebenfalls umlaufender Seitenbereich (320) anschließt, wobei die Verbindungseinrichtung (4) eine Kontaktleiterbahn (40), die einen Kontaktabschnitt (400) und einen Schirmabschnitt (410) aufweist, aufweist, wobei der Kontaktabschnitt (400) mit einer zweiten Kontaktfläche (34), angeordnet auf der der ersten Kontaktfläche (32) des Leistungshalbleiterbauelement (3) gegenüberliegenden zweiten Hauptseite elektrisch leitend verbunden ist, wobei der Schirmabschnitt (410) nicht elektrischen Leitung dient, wobei der Schirmabschnitt (410) ausgehend vom Randbereich (300) den Seitenbereich (320) in dessen Normalenrichtung (N2) überragt und hierbei mindestens 50% des Kantenbereichs (310) überlappt und wobei eine elektrisch isolierende Isolationsschicht (5) den Schirmabschnitt (410) auf seiner dem Leistungshalbleiterbauelement (3) zugewandten Seite überdeckt.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Verbindungseinrichtung (4) in Normalenrichtung (N1) des Substrats (2) betrachtet, oberhalb der Kontaktleiterbahn (40) eine Isolationslage (42) und oberhalb dieser eine Verbindungsleiterbahn (44) aufweist, wobei der Kontaktabschnitt (400) der Kontaktleiterbahn (40) mit der Verbindungsleiterbahn (44) mittels Durchkontaktierungen (46) durch die Isolationslage (42) hindurch elektrisch leitend verbunden ist.
  3. Anordnung nach Anspruch 2, wobei die Isolationsschicht (5) bis an die Isolationslage (42) heranreicht oder diese den Schirmabschnitt (410), vorzugsweise umlaufend, überlappt.
  4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schirmabschnitt (410) den umlaufenden Kantenbereich (310) auf mindestens 50%, bevorzugt auf mindestens 80% und insbesondere bevorzugt auf 100% seiner Gesamtlänge überlappt.
  5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schirmabschnitt (410) den umlaufenden Kantenbereich (310) überall dort überlappt, wo die zweite Kontaktfläche (34) unmittelbar an den Randbereich (300) angrenzt.
  6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine minimale Überlappungsausdehnung (412) des Schirmabschnitt (410) in einer Normalenrichtung (N2) des umlaufenden Seitenbereichs (320) das 0,5-fache, bevorzugt das 2-fache und besonders bevorzugt das 10-fache der Bauelementdicke (322) beträgt.
  7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine maximale Überlappungsausdehnung (412) des Schirmabschnitts (410) größer oder gleich einer minimalen Überlappungsausdehnung ist und in Normalenrichtung (N2) des umlaufenden Seitenbereichs (320) das 5-fache, bevorzugt das 10-fache und besonders bevorzugt das 25-fache der Bauelementdicke (322) beträgt.
  8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Isolationsschicht (5) ausgebildet ist als eine bevorzugt elastisch ausgebildete Lackschicht oder als eine Beschichtung aus einem Gießharz, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoff, oder als eine Folie, insbesondere eine Kunststofffolie jeweils bevorzugt mit einer Durchschlagfestigkeit von mehr als 500 kV/m, insbesondere von mehr als 1000 kV/m, oder bevorzugt mit einen spezifischen Widerstand von mehr als 109 Ω/m, insbesondere von mehr als 1010 Ω/m.
  9. Leistungshalbleitermodul (10) mit einer leistungselektronischen Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit einem Gehäuse (6), wobei die leistungselektronische Anordnung (1) von dem Gehäuse (6) rahmenartig umschlossen ist.
  10. Leistungshalbleitermodul (10) nach Anspruch 9, mit einer Mehrzahl von Lastanschlusseinrichtungen (70,74,76).
  11. Leistungshalbleitermodul (10) nach Anspruch 9 oder 10, mit einer Druckeinrichtung zur Druckeinleitung auf die leistungselektrische Anordnung (1) zur kraftschlüssigen Verbindung auf einer Kühleinrichtung (8).
DE102022125597.2A 2022-10-05 2022-10-05 Leistungselektronische Anordnung und Leistungshalbleitermodul hiermit Pending DE102022125597A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022125597.2A DE102022125597A1 (de) 2022-10-05 2022-10-05 Leistungselektronische Anordnung und Leistungshalbleitermodul hiermit
CN202311277630.9A CN117855174A (zh) 2022-10-05 2023-09-28 功率电子布置和具有该功率电子布置的功率半导体模块

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022125597.2A DE102022125597A1 (de) 2022-10-05 2022-10-05 Leistungselektronische Anordnung und Leistungshalbleitermodul hiermit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022125597A1 true DE102022125597A1 (de) 2024-04-11

Family

ID=90355187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022125597.2A Pending DE102022125597A1 (de) 2022-10-05 2022-10-05 Leistungselektronische Anordnung und Leistungshalbleitermodul hiermit

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN117855174A (de)
DE (1) DE102022125597A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008017454A1 (de) 2008-04-05 2009-12-31 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul mit hermetisch dichter Schaltungsanordnung und Herstellungsverfahren hierzu
DE102011078811B3 (de) 2011-07-07 2012-05-24 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungselektronisches System mit einer Kühleinrichtung
DE102012222012A1 (de) 2012-11-30 2014-06-18 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitereinrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Leistungshalbleitereinrichtung
DE102015116165A1 (de) 2015-09-24 2017-03-30 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung einer leistungselektronischen Schalteinrichtung und leistungselektronische Schalteinrichtung
EP3273474A1 (de) 2016-07-22 2018-01-24 SEMIKRON Elektronik GmbH & Co. KG Leistungselektronische schalteinrichtung, anordnung hiermit und verfahren zur herstellung der schalteinrichtung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008017454A1 (de) 2008-04-05 2009-12-31 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul mit hermetisch dichter Schaltungsanordnung und Herstellungsverfahren hierzu
DE102011078811B3 (de) 2011-07-07 2012-05-24 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungselektronisches System mit einer Kühleinrichtung
DE102012222012A1 (de) 2012-11-30 2014-06-18 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitereinrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Leistungshalbleitereinrichtung
DE102015116165A1 (de) 2015-09-24 2017-03-30 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung einer leistungselektronischen Schalteinrichtung und leistungselektronische Schalteinrichtung
EP3273474A1 (de) 2016-07-22 2018-01-24 SEMIKRON Elektronik GmbH & Co. KG Leistungselektronische schalteinrichtung, anordnung hiermit und verfahren zur herstellung der schalteinrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
CN117855174A (zh) 2024-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3143849B1 (de) Schaltungsanordnung für kraftfahrzeuge und verwendung einer schaltungsanordnung
DE102017115883A1 (de) Leistungselektronisches Submodul mit Gleich- und Wechselspannungsanschlusselementen und Anordnung hiermit
DE102020111574B3 (de) Leistungselektronische Anordnung mit Gleichspannungsverbindungselement und Verfahren zur Herstellung
DE102018114691A1 (de) Leistungshalbleitereinrichtung mit einem Gehäuse und Verfahren zur Herstellung einer Leistungshalbleitereinrichtung
DE102015116165A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer leistungselektronischen Schalteinrichtung und leistungselektronische Schalteinrichtung
DE102019109275A1 (de) Halbleitervorrichtung
WO2015062901A1 (de) Kondensatoranordnung und verfahren zum betreiben einer kondensatoranordnung
DE102013113143B4 (de) Leistungshalbleitereinrichtung
EP0450122B1 (de) Kondensatorbatterie mit niederinduktiver Verschaltung
DE102020127036A1 (de) Verbindungsanordnung und Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsanordnung
EP3642858A1 (de) Zwischenkreiskondensator
WO2020239335A1 (de) Deckelbaugruppe für ein zellgehäuse einer prismatischen batteriezelle mit anschlusskontakten für eine heizeinrichtung, batteriezelle sowie hochvoltbatterie
EP3557614A1 (de) Leistungsmodul mit einem leistungselektronischen bauelement auf einer substratplatte und leistungselektronische schaltung mit einem solchen leistungsmodul
DE102022125597A1 (de) Leistungselektronische Anordnung und Leistungshalbleitermodul hiermit
EP3223592A2 (de) Elektronische steuereinheit zum betrieb eines elektromotors mit einem bremswiderstand
DE102020106406A1 (de) Leistungshalbleitermodul
DE102021203704A1 (de) Halbbrücke, Leistungsmodul und Inverter für einen elektrischen Antrieb eines Elektrofahrzeugs oder eines Hybridfahrzeugs
DE102020122784B4 (de) Leistungselektronische Schalteinrichtung mit einem dreidimensional vorgeformten Isolationsformkörper und Verfahren zu deren Herstellung
DE102007026768A1 (de) Druckkontaktiertes dreiphasiges Stromrichtermodul
DE102020216111A1 (de) Inverter
DE102022111579A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer leistungselektronischen Schalteinrichtung und leistungselektronische Schalteinrichtung
DE102021125216B4 (de) Leistungshalbleitermodul mit einer Gleichspannungsanschlusseinrichtung
DE102019201292A1 (de) Leistungselektronikanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug, sowie Verfahren zum Herstellen einer solchen Leistungselektronikanordnung
DE102019115498B4 (de) Leistungselektronisches Submodul mit Gleich- und Wechselpotentialanschlussflächen und Anordnung hiermit
DE102021103046B4 (de) Leistungselektronikanordnung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Herstellung einer Leistungselektronikanordnung für ein Kraftfahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R086 Non-binding declaration of licensing interest
R016 Response to examination communication