Patent EP-3955288-A1 (EP)
Title: Leistungsmodul mit einer verbindungsschicht aufweisend eine lotschicht und einen abstandshalter, elektrisches gerät mit dem leistungsmodul und verfahren zur herstellung des leistungsmoduls
Inventor: KNEISSL PHILIPP
IPC: H01L21/48
Filed: 2020-08-13
Abstract: Ein Leistungsmodul (1) umfasst eine elektrisch isolierende Schicht (2), eine erste elektrisch leitende Schicht (3), welche auf der elektrisch isolierenden Schicht (2) angeordnet ist (die Teile eines DCB- oder IMS-Substrats sein können), eine erste Lotschicht (4), welche auf der ersten elektrisch leitenden Schicht (3) angeordnet ist, und zumindest ein Leistungs-Bauelement (5), welches jeweils auf der ersten Lotschicht (4) angeordnet ist, wobei ein erster Abstandshalter (6) jeweils zwischen dem jeweiligen Leistungs-Bauelement (5) und der ersten elektrisch leitenden Schicht (3) bzw. der elektrisch isolierenden Schicht (2) angeordnet ist. Alternativ umfasst ein Leistungsmodul (1) eine Bodenplatte (15), eine zweite Lotschicht (14), welche auf der Bodenplatte (15) angeordnet ist, eine zweite elektrisch leitende Schicht (13), welche auf der zweiten Lotschicht (14) angeordnet ist, eine elektrisch isolierende Schicht (2), welche auf der zweiten elektrisch leitenden Schicht (13) angeordnet ist, eine erste elektrisch leitende Schicht (3), welche auf der elektrisch isolierenden Schicht (2) angeordnet ist (wobei die zwei elektrisch leitenden Schichten (3, 13) und die elektrisch isolierende Schicht (2) als ein DCB- oder IMS-Substrat ausgebildet sein können), eine erste Lotschicht (4), welche auf der ersten elektrisch leitenden Schicht (3) angeordnet ist, und zumindest ein Leistungs-Bauelement (5), welches jeweils auf der ersten Lotschicht (4) angeordnet ist, wobei zumindest ein zweiter Abstandshalter (16) jeweils zwischen der Bodenplatte (15) und der zweiten elektrisch leitenden Schicht (13) angeordnet ist. Das Leistungsmodul (1) kann auch sowohl den ersten als auch den zweiten Abstandshalter (6, 16) aufweisen. Der jeweilige Abstandshalter (6, 16) und die jeweilige elektrisch leitende Schicht (3, 13) können einstückig ausgebildet sein, insbesondere wobei die jeweilige elektrisch leitende Schicht (3, 13) in der Umgebung des jeweiligen Abstandshalters (6, 16) zumindest eine Vertiefung (8, 18) aufweist und wobei der jeweilige Abstandshalter (6, 16) als zumindest ein Vorsprung (9, 19) der jeweiligen elektrisch leitenden Schicht (3, 13) ausgestaltet ist, wobei je Abstandshalter (6, 16) die zumindest eine Vertiefung (8, 18) im Wesentlichen dasselbe Volumen wie der zumindest eine Vorsprung (9, 19) aufweisen kann, oder insbesondere wobei der jeweilige Abstandshalter (6, 16) durch teilweises Abtragen der jeweiligen elektrisch leitenden Schicht (3, 13) ausgebildet ist, insbesondere mittels Ätzen oder Fräsen. Alternativ kann der jeweilige Abstandshalter (6, 16) additiv auf der jeweiligen elektrisch leitenden Schicht (3, 13) ausgebildet sein, wobei der jeweilige Abstandshalter (6, 16) lötfähiges Material, lötfähig beschichtetes Material, Bonddraht, Kupfer, Kupferpaste und/oder Silber aufweist und/oder wobei der jeweilige Abstandshalter (6, 16) mittels 3D-Druck, mittels eines Beschichtungsverfahrens, insbesondere Kaltgasspritzen, oder mittels Siebdruckes ausgebildet ist. Ein elektrisches Gerät (10), insbesondere Umrichter, kann zumindest ein derartiges Leistungsmodul (1) aufweisen. Dank dem jeweiligen Abstandshalter (6, 16) kann die Dicke der jeweiligen Lotschicht (4, 14) optimiert werden, so dass sie eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit aufweist und Verspannungen auf Grund von thermischen Ausdehnungen kompensieren kann und so dass sich keine Risse bilden und die jeweilige Lotschicht (4, 14) nicht brüchig wird.