WO2009132926A1 - Electrical power unit - Google Patents

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WO2009132926A1
WO2009132926A1 PCT/EP2009/053988 EP2009053988W WO2009132926A1 WO 2009132926 A1 WO2009132926 A1 WO 2009132926A1 EP 2009053988 W EP2009053988 W EP 2009053988W WO 2009132926 A1 WO2009132926 A1 WO 2009132926A1
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housing
power unit
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carrier material
electrical power
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Dietmar Saur
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • US 2002/0003308 A1 describes a semiconductor package which is provided with a substrate having a conductive connection structure which is formed on an underside of the substrate.
  • a semiconductor component is electrically connected to the substrate via lead wires or via contact elevations and an encapsulation body is provided which encapsulates the semiconductor component.
  • WO 2007/005263 A2 discloses a semiconductor die package comprising a precast substrate. The semiconductor die package is attached to the substrate using an encapsulant R. 322535 2
  • the housing 11 on the functional components 12 and optionally also on the contact lugs 14, 15 and on the bonding wires 16 and the like has a uniform component coating and thus a substantially constant material thickness or wall thickness.
  • the outer surface 11.1 of the housing 11 and thus also the molding compound thus forms a kind of relief of the housed components of the power unit 10th
  • the present technical solution describes an electrical or electronic power unit 10 having a housing 11 which is provided with a carrier material 13 and with at least one arranged on the substrate 13 component 12, wherein the housing 11 over the at least one component 12 is a substantially constant Has material thickness or material thickness.
  • known, controllable and cycle-time-optimized methods can be used, which can also be implemented for large-area superstructures.
  • the strength-optimized design of the outer surface and an optimal embedding of the bonding wires 16 is achieved by the Mouldmasse and thus a life-optimized design.

Abstract

The invention relates to an electrical power unit (10) comprising a housing (11) having a carrier material (13) and at least one component (12) arranged on said carrier material (13). The electrical power unit is characterized in that the housing (11) has a substantially constant wall thickness of the material above the at least one component (12). The invention further relates to a corresponding method.

Description

Beschreibung description
Titel Elektrische LeistungseinheitTitle Electric power unit
Die Erfindung betrifft eine elektrische Leistungseinheit mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen einerseits und ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Leistungseinheit mit den im Oberbegriff des Anspruchs 7 genannten Merkmalen andererseits.The invention relates to an electrical power unit with the features mentioned in the preamble of claim 1 on the one hand and a corresponding method for producing an electric power unit with the features mentioned in the preamble of claim 7 on the other hand.
Stand der TechnikState of the art
Eine elektrische Leistungseinheit und ein Verfahren zu deren Herstellung der eingangs genannten Art sind beispielsweise aus der US 2007/0059865 A1 bekannt. Darin ist unter anderem ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterpaketes mit einer Stützstruktur beschrieben. Hierbei wird zunächst ein Träger vorbereitet, der mit einer Vielzahl elektrischer Kontakte und vertiefter Abschnitte darauf versehen ist. Danach wird zumindest ein Elektronikbaustein auf dem Träger platziert, der mit den Kontakten elektrisch verbunden wird. Dann wird ein Prozess zur Aufbringung von Gussmasse zur Bildung einer Einkapselung durchgeführt, um den Elektronikbaustein und die elektrischen Kontakte einzukapseln und um die vertieften Abschnitte des Trägers aufzufüllen. Schließlich wird der Träger derart entfernt, dass die elektrischen Kontakte über die Einkapselung herausstehen und dass der Teil der Einkapselung, welcher die vertieften Abschnitte füllt, nach außen stehende Abschnitte bildet.An electric power unit and a method for its production of the type mentioned are known for example from US 2007/0059865 A1. Therein, inter alia, a method for producing a semiconductor package having a support structure is described. Here, a carrier is first prepared, which is provided with a plurality of electrical contacts and recessed sections on it. Thereafter, at least one electronic component is placed on the carrier, which is electrically connected to the contacts. Then, a molding compound deposition process is performed to encapsulate the electronics package and electrical contacts and fill the recessed portions of the substrate. Finally, the carrier is removed such that the electrical contacts protrude beyond the encapsulant and that the portion of the encapsulant that fills the recessed portions forms outward-facing portions.
Darüber hinaus ist in der US 2002/0003308 A1 ein Halbleiterpaket beschrieben, das mit einem Substrat mit einer leitenden Anschlussstruktur versehen ist, die an einer Unterseite des Substrats ausgebildet ist. Dabei ist ein Halbleiterbaustein mit dem Substrat über Leitungsdrähte oder über Kontakterhebungen elektrisch verbunden und ein Einkapselungskörper vorgesehen, der den Halbleiterbaustein einkapselt. Ferner ist in der WO 2007/005263 A2 ein Halbleiter-Pressformpaket veröffentlicht, das ein vorgegossenes Substrat umfasst. Das Halbleiter- Pressformpaket ist an das Substrat angefügt, wobei ein Einkapselungsmatehal R. 322535 2Moreover, US 2002/0003308 A1 describes a semiconductor package which is provided with a substrate having a conductive connection structure which is formed on an underside of the substrate. In this case, a semiconductor component is electrically connected to the substrate via lead wires or via contact elevations and an encapsulation body is provided which encapsulates the semiconductor component. Further, WO 2007/005263 A2 discloses a semiconductor die package comprising a precast substrate. The semiconductor die package is attached to the substrate using an encapsulant R. 322535 2
über dem Halbleiter-Pressformpaket angeordnet ist. Allen vorgenannten Ausführungen ist jedoch ein relativ großer Materialverbrauch an Formgussmasse bei der Herstellung des jeweiligen Gehäuses gemeinsam. Dabei werden typischerweise rechteckige oder auch quaderförmige Gehäuseformen vorgesehen, die unabhängig von dem jeweiligen Innenaufbau des Halbleiterpaketes ausgeführt sind.is arranged above the semiconductor mold package. All of the aforementioned embodiments, however, a relatively large material consumption of molding material in the production of the respective housing is common. In this case, rectangular or cuboidal housing shapes are typically provided, which are designed independently of the respective internal structure of the semiconductor package.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die erfindungsgemäße elektrische Leistungseinheit mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet demgegenüber den Vorteil, dass der Materialverbrauch an Formgussmasse zur Gehäuseherstellung im Sinne einer Material- und Kosteneinsparung optimiert ist. Dabei ist vorgesehen, dass das Gehäuse über dem zumindest einen Bauteil eine im Wesentlichen gleichbleibend dicke Materialwandung aufweist. Mit anderen Worten folgt die Topologie der Oberseite der Formgussmasse (Mouldmasse) dem inneren Aufbau der Leistungseinheit, wodurch eine gleichmäßige Wandstärke erzeugt wird. Diese Art der Gehäuseform ist sowohl gegenüber mechanischen Beanspruchungen als auch gegenüber Temperaturwechseln ausgesprochen robust, da das Gehäusematerial nicht blockartig und damit versteifend sowie wärmespeichernd wirkt, sondern vielmehr in Form eines angemessenen und zu Schutz- und Isolationszwecken ausreichenden, gleichmäßigen Materialüberzugs ausgeführt ist, der eine bauteilnahe Wärmeabfuhr sowie eine flexible Gesamtstruktur gewährleistet. Auf Grund der erzielbaren gleichmäßigen Wandstärke des Gehäuses beziehungsweise der Gussmasse (Mouldmasse) ist die Wandstärke zwischen den Komponenten und der Mould-Außenfläche gleichbleibend. Demnach sind einerseits Leistungsbausteine mit einer größeren Grundfläche mouldbar und andererseits kann auf Grund dünnerer Mouldschichten ein schnellerer Wärmeübergang an der Oberfläche des Leistungsbausteins erfolgen.The electric power unit according to the invention with the features mentioned in claim 1 offers the advantage that the material consumption is optimized to molding compound for housing production in terms of material and cost savings. It is provided that the housing over the at least one component has a substantially uniformly thick material wall. In other words, the topology of the top of the molding compound follows the internal structure of the power unit, creating a uniform wall thickness. This type of housing shape is extremely robust both to mechanical stresses and to temperature changes, since the housing material is not blocky and thus stiffening and heat-storing, but rather in the form of an adequate and sufficient for protection and insulation purposes, uniform material coating is close to a component Heat dissipation and a flexible overall structure ensures. Due to the achievable uniform wall thickness of the housing or the casting compound (molding compound), the wall thickness between the components and the mold outer surface is constant. Accordingly, on the one hand power modules with a larger footprint are moldable and on the other hand, due to thinner mold layers, a faster heat transfer can take place on the surface of the power module.
Gleiches gilt in analoger Weise für das Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Leistungseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 7. In diesem Zusammenhang können insbesondere bekannte, herkömmliche und R. 322535 3The same applies analogously to the method for producing an electric power unit with the features of claim 7. In this connection, in particular known, conventional and R. 322535 3
beherrschbare Prozesse beziehungsweise Verfahren zur Herstellung der elektrischen Leistungseinheit angewendet werden.controllable processes or methods for producing the electric power unit are applied.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche.Advantageous developments emerge from the features of the dependent claims.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Gehäuse mittels einer Formmasse, insbesondere Gussmasse oder Spritzgussmasse, hergestellt ist. Mittels Formmasse respektive Gussmasse, insbesondere mit festigenden und elektrisch isolierenden Eigenschaften, lassen sich Gehäuse in Massenfertigung auf einfache Weise herstellen, wobei eine optimierte Gestaltung der Außenfläche hinsichtlich der mechanischen Festigkeit je Anwendungsfall erreichbar ist. Ferner kann eine optimierte Einbettung der Leitungsdrähte (Bonds) über die Gussmasse (Mouldmasse) und somit eine lebensdaueroptimierte Gestaltung erzielt werden.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the housing is produced by means of a molding compound, in particular casting compound or injection molding compound. By means of molding compound or casting compound, in particular with strengthening and electrically insulating properties, housings can be produced in mass production in a simple manner, wherein an optimized design of the outer surface in terms of mechanical strength per application can be achieved. Furthermore, an optimized embedding of the wires (bonds) over the casting compound (molding compound) and thus a life-optimized design can be achieved.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Gehäuse mit einem, insbesondere umlaufenden und/oder erhabenen, Rahmen versehen ist. Der Rahmen gewährleistet insbesondere bei einem mechanisch belastenden Verwendungszweck eine erhöhte mechanischeIn a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the housing is provided with a, in particular circumferential and / or raised, frame. The frame ensures an increased mechanical, in particular for a mechanically demanding use
Festigkeit des Gehäuses und trägt dadurch zu einer Erhöhung der Lebensdauer der Baugruppe bei.Strength of the housing and thereby contributes to an increase in the life of the assembly.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Trägermaterial als Keramiksubstrat, DBC-Struktur, als Kupferblech, als Leiterbahn oder dergleichen ausgeführt ist, wobei je nach Anwendungsfall und Einsatzzweck die geeignetste Trägervariante Verwendung finden kann. Unter DBC wird eine spezielle Halbleiter-Struktur verstanden, die als Direct Bonded Copper bezeichnet wird und eine enge elektrische sowie thermische Verbindung des jeweiligen Bauteils über Kupfer ermöglicht.According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the carrier material is designed as a ceramic substrate, DBC structure, as a copper sheet, as a conductor or the like, depending on the application and purpose of the most suitable carrier variant can be used. By DBC is meant a special semiconductor structure, which is referred to as Direct Bonded Copper and allows a close electrical and thermal connection of the respective component via copper.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das zumindest eine Bauteil als Leistungshalbleiter ausgebildet ist. Zu den Leistungshalbleiter zählen beispielsweise Bauelemente wie ein Leistungstransistor, Leistungsthyristor, Leistungsdioden oder R. 322535 4According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the at least one component is designed as a power semiconductor. The power semiconductors include, for example, components such as a power transistor, power thyristor, power diodes or R. 322535 4
Bauteilkombinationen daraus. Aufgrund ihrer verhältnismäßig kleinen Baugrößen trotz einer relativ großen Leistungsfähigkeit sind derartige Bauelemente hervorragend für die Schaffung kompakter Funktionseinheiten geeignet, welche typischerweise in einem Gehäuse aus Formgussmasse gekapselt sind.Component combinations thereof. Because of their relatively small size, despite relatively high performance, such devices are eminently suitable for providing compact functional units which are typically encapsulated within a molded casting housing.
Entsprechend eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels der Erfindung ist es vorgesehen, dass das zumindest eine Bauteil mit wenigstens einem elektrisch leitenden Abschnitt des Trägermaterials verbunden ist. Dabei können elektrisch leitende Verbindungen beispielsweise mittels einer Löt-, Schweiß- oder Sintertechnik hergestellt werden. In diesem Zusammenhang ist auch der Begriff Bonden, Drahtbonden oder Chipbonden gebräuchlich.According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the at least one component is connected to at least one electrically conductive portion of the carrier material. In this case, electrically conductive connections can be produced for example by means of a soldering, welding or sintering technique. In this context, the term bonding, wire bonding or chip bonding is common.
Die Vorteile der abhängigen Ansprüche 2 bis 6 gelten in analoger Weise auch für die Merkmale der abhängigen Verfahrensansprüche 7 bis 12.The advantages of the dependent claims 2 to 6 apply in an analogous manner to the features of the dependent method claims 7 to 12.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß den Merkmalen der weiteren Ansprüche werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass insoweit eine Beschränkung der Erfindung erfolgt; diese umfasst vielmehr alle Abwandlungen, Änderungen und Äquivalente, die im Rahmen der Ansprüche möglich sind. Es zeigen:The invention and advantageous embodiments according to the features of the further claims are explained in more detail below with reference to the embodiments illustrated in the drawings, without limiting the invention so far occurs; rather, it encompasses all modifications, changes and equivalents that are possible within the scope of the claims. Show it:
Figur 1 eine elektrische Leistungseinheit, insbesondere Leistungsbaustein, nach Anspruch 1 mit einem Trägermaterial vom Typ DBC (Direct Bonded Copper), daran aufgelöteten Leistungstransistoren und einem die daraus entstehende Baueinheit umgebenden Gehäuse in einer schematischen Darstellung;1 shows an electrical power unit, in particular power module, according to claim 1 with a carrier material of the type DBC (Direct Bonded Copper), soldered thereto power transistors and a housing resulting from the resulting housing in a schematic representation;
Figur 2 eine weitere elektrische Leistungseinheit, insbesondere2 shows another electric power unit, in particular
Leistungsbaustein, nach Anspruch 1 mit einem Trägermaterial, daran aufgelöteten Leistungstransistoren und einem diese Komponenten umgebenden Gehäuse in einer perspektivischen Darstellung; und R. 322535 5Power module, according to claim 1 with a carrier material, soldered thereto power transistors and a surrounding these components housing in a perspective view; and R. 322535 5
Figur 3 die elektrische Leistungseinheit, insbesondere Leistungsbaustein, nach Figur 2 mit beschichteten Bonddrähten in einer weiteren perspektivischen Darstellung;FIG. 3 shows the electrical power unit, in particular power module, according to FIG. 2 with coated bonding wires in a further perspective view;
Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention
Gemäß Figur 1 ist in einer schematischen Seitenansicht eine elektrische, insbesondere elektronische, Leistungseinheit 10 gezeigt. Die Leistungseinheit 10 ist mit einem Gehäuse 11 versehen, das eine Anzahl Funktionsbauteile 12, insbesondere Leistungshalbleiter, umfasst. Die Funktionsbauteile 12 sind auf einem Trägermaterial 13 angeordnet, das als Direct Bonded Copper (DBC) bezeichnet wird und im Wesentlichen einen dreischichtigen Aufbau aufweist. Eine erste, den Funktionsbauteilen 12 zugewandte Schicht 13.1 ist mit Kupfer gebildet, während eine daran angrenzende, mittlere Schicht 13.2 alsAccording to FIG. 1, an electrical, in particular electronic, power unit 10 is shown in a schematic side view. The power unit 10 is provided with a housing 11 which comprises a number of functional components 12, in particular power semiconductors. The functional components 12 are arranged on a carrier material 13, which is referred to as direct bonded copper (DBC) and essentially has a three-layer structure. A first, the functional components 12 facing layer 13.1 is formed with copper, while an adjoining, middle layer 13.2 than
Keramikebene ausgeführt ist. Eine dritte Schicht 13.3, die zwischen der mittleren Schicht 13.2 und dem Gehäuse 11 angeordnet ist, besteht wiederum aus Kupfer und bildet in der Regel als Bodenwandung respektive Grundplatte einen Teil des Gehäuses 11. Neben den auf der ersten Schicht 13.1 mit ihrer Unterseite aufgelöteten Leistungshalbleitern, insbesondere Leistungstransistoren, sind Kontaktfahnen für Leistungsanschlüsse 14 sowie Kontaktfahnen für Signalanschlüsse 15 vorgesehen. Die Leistungshalbleiter 12 sind untereinander beziehungsweise mit einem Abschnitt der ersten Schicht 13.1 des Trägermaterials 13 über so genannte Bonddrähte 16 elektrisch leitend verbunden, über welche Ansteuersignale für die Halbleiter 12 geleitet werden können. Wesentlich ist hierbei, dass das Gehäuse 11 an den Funktionsbauteilen 12 und gegebenenfalls auch an den Kontaktfahnen 14;15 sowie an den Bonddrähten 16 und dergleichen einen gleichmäßigen Bauteilüberzug und damit eine im Wesentlichen gleichbleibende Materialdicke beziehungsweise Wandstärke aufweist. Eine in diesem Zusammenhang gegebene Außenfläche 11.1 des Gehäuses 11 und damit auch der Formmasse bildet demnach eine Art Relief der eingehäusten Komponenten der Leistungseinheit 10.Ceramic level is executed. A third layer 13.3, which is arranged between the middle layer 13.2 and the housing 11, again consists of copper and forms as a bottom wall respectively base plate a part of the housing 11. In addition to the soldered on the first layer 13.1 with its bottom power semiconductors, in particular power transistors, contact lugs for power terminals 14 and contact lugs for signal terminals 15 are provided. The power semiconductors 12 are electrically conductively connected to each other or to a portion of the first layer 13.1 of the carrier material 13 via so-called bonding wires 16, via which drive signals for the semiconductors 12 can be conducted. It is essential here that the housing 11 on the functional components 12 and optionally also on the contact lugs 14, 15 and on the bonding wires 16 and the like has a uniform component coating and thus a substantially constant material thickness or wall thickness. A given in this context the outer surface 11.1 of the housing 11 and thus also the molding compound thus forms a kind of relief of the housed components of the power unit 10th
Leistungseinheiten 10 respektive Leistungshalbleiter der vorab erwähnten Art werden häufig in Steuergeräten oder Steuereinheiten zum Schalten und R. 322535 6Power units 10 and power semiconductors of the type mentioned above are often used in control units or control units for switching and R. 322535 6
Erzeugen von Drehfeldern oder zur Ansteuerung von Aktuatoren eingesetzt. Die Leistungshalbleiter benötigen dabei überwiegend eine thermische Anbindung an einen Kühlbereich, um die anfallende Verlustleistung beziehungsweise den im Betriebsfall entstehenden Temperaturhub zu begrenzen. Hierzu können beispielsweise Kühlbänke des Gehäuses 11 , eine Anbindung an Gehäuseteile oder auch eine aktive Kühlung des Gehäuses 11 mit einem Medium, zum Beispiel Wasser, Luft, Öl oder dergleichen, vorgesehen werden. Die Leistungshalbleiter sind hierbei, wie eingangs bereits erwähnt, häufig gekapselt, um eine einfache und robuste Weiterverarbeitung zu ermöglichen. Hierzu sind unterschiedliche Varianten möglich. So werden die Leistungshalbleiter beispielsweise auf eine DBC, ein Keramiksubstrat oder auf ein Kupferblech aufgebracht. Zu den gängigen Verbindungstechniken zählen beispielsweise Löten, Sintern oder Bonden, wobei letzteres überwiegend zur Herstellung der elektrischen Verbindungen zwischen der DBC und den Halbleitern dient. Diese DBC kann dann direkt auf eine Grundplatte aufgebracht werden. Alternativ wird die DBC als eine Einheit mit einem Kunststoffrahmen mit Stanzgitter und anschließender Passivierung, zum Beispiel mittels eines Gels, ausgeführt. Weiterhin kann die DBC mit einem Stanzgitter versehen werden, dass mittels Löttechnik aufgebracht wird, um anschließend gemouldet zu werden. Bekannt sind derartig eingehäuste Leistungsbausteine zum Beispiel unter dem Begriff TO (Transistor Single Outline)-Gehäuse. DBC steht für Direct Bonded Copper und ist eine spezielle Halbleiter-Struktur, die eine enge elektrische und thermische Verbindung über Kupfer ermöglicht. Auf dem DBC-Substrat können mit einfachen Mitteln großflächige, metallische Leiterbahnen-Strukturen erstellt werden, wobei die Isolation der Leistungshalbleiter zum Kühlkörper hin mit einem DBC-Keramiksubstrat realisiert ist.Generation of rotating fields or used to control actuators. In this case, the power semiconductors predominantly require a thermal connection to a cooling area in order to limit the resulting power loss or the temperature deviation arising during operation. For this purpose, for example, cooling banks of the housing 11, a connection to housing parts or an active cooling of the housing 11 with a medium, for example water, air, oil or the like, are provided. The power semiconductors are here, as already mentioned, often encapsulated to allow easy and robust further processing. For this purpose, different variants are possible. For example, the power semiconductors are applied to a DBC, a ceramic substrate or a copper sheet. Common joining techniques include, for example, soldering, sintering or bonding, the latter being used predominantly to make the electrical connections between the DBC and the semiconductors. This DBC can then be applied directly to a base plate. Alternatively, the DBC is designed as a unit with a plastic frame with stamped grid and subsequent passivation, for example by means of a gel. Furthermore, the DBC can be provided with a stamped grid, which is applied by means of soldering, in order to be subsequently molded. Such a packaged power modules are known, for example, under the term TO (transistor single outline) housing. DBC stands for Direct Bonded Copper and is a special semiconductor structure that allows a close electrical and thermal connection via copper. On the DBC substrate large-area, metallic interconnect structures can be created with simple means, the isolation of the power semiconductor is realized to the heat sink out with a DBC ceramic substrate.
In Figur 2 ist eine weitere elektrische Leistungseinheit 10, insbesondere Leistungsbaustein, im Wesentlichen von ihrer Unterseite in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Der Leistungsbaustein ist entsprechend der Ausführung nach Figur 1 ebenfalls mit Kontaktfahnen 14;15 für Leistungsund Steueranschlüsse versehen sowie mit einer Grundplatte ausgestattet, die als Anbindungsfläche an einen Kühler ausgebildet ist. Im Übrigen entspricht die Ausführungsform nach Figur 2 dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel. R. 322535 7FIG. 2 shows a further electrical power unit 10, in particular power module, essentially in a perspective view from its underside. The power module is also provided according to the embodiment of Figure 1 with contact lugs 14, 15 for power and control connections and equipped with a base plate, which is designed as a connection surface to a radiator. Incidentally, the embodiment of Figure 2 corresponds to the previous embodiment. R. 322535 7
In Figur 3 ist die Leistungseinheit 10 nach Figur 2 im Wesentlichen von ihrer Oberseite in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Hierbei ist die überzugsartige Topologie der Gussmasse (Mouldmasse) ersichtlich. Für eine erhöhte mechanische Festigkeit ist das Gehäuse 11 mit einem umlaufenden, erhabenen Rahmen 17, insbesondere erhabene Mouldmasse, versehen. Darüber hinaus ist die übrige Topologie in puncto Wärmeübergang und Festigkeit optimiert, was beispielhaft anhand der mit Gussmasse überzogenen Bonddrähte 16 verdeutlicht wird. Die Gestaltung der Topologie kann hierbei entsprechend dem jeweiligen Belastungsfall optimal gestaltet werden.In FIG. 3, the power unit 10 according to FIG. 2 is shown substantially from its upper side in a perspective view. In this case, the coating-like topology of the casting compound (molding compound) can be seen. For increased mechanical strength, the housing 11 is provided with a peripheral, raised frame 17, in particular raised mold mass. In addition, the rest of the topology is optimized in terms of heat transfer and strength, which is exemplified by the casting-coated bonding wires 16. The design of the topology can be optimally designed according to the respective load case.
Zusammenfassend beschreibt die vorliegende technische Lösung eine elektrische oder elektronische Leistungseinheit 10 mit einem Gehäuse 11 , das mit einem Trägermaterial 13 und mit zumindest einem auf dem Trägermaterial 13 angeordneten Bauteil 12 versehen ist, wobei das Gehäuse 11 über dem zumindest einen Bauteil 12 eine im Wesentlichen konstante Materialdicke oder auch Materialstärke aufweist. Daraus ergibt sich eine kosten- und herstellungsoptimierte Gehäuseform, die sich sowohl bei mechanischen als auch bei temperaturbedingten Belastungen durch eine robuste Bauform auszeichnet. Ferner lassen sich im Rahmen des Fertigungsprozesses bekannte, beherrschbare und zykluszeitoptimierte Verfahren einsetzen, die auch für großflächige Aufbauten realisierbar sind. Neben der festigkeitsoptimierten Gestaltung der Außenfläche wird auch eine optimale Einbettung der Bonddrähte 16 durch die Mouldmasse und somit eine lebendaueroptimierte Gestaltung erzielt. In summary, the present technical solution describes an electrical or electronic power unit 10 having a housing 11 which is provided with a carrier material 13 and with at least one arranged on the substrate 13 component 12, wherein the housing 11 over the at least one component 12 is a substantially constant Has material thickness or material thickness. This results in a cost and production optimized housing shape, which is characterized by a robust design both in mechanical and in temperature-related loads. Furthermore, in the context of the manufacturing process, known, controllable and cycle-time-optimized methods can be used, which can also be implemented for large-area superstructures. In addition to the strength-optimized design of the outer surface and an optimal embedding of the bonding wires 16 is achieved by the Mouldmasse and thus a life-optimized design.

Claims

R. 322535 8Ansprüche R. 322535 8 claims
1. Elektrische Leistungseinheit (10) mit einem Gehäuse (11 ), das mit einem Trägermaterial (13) und mit zumindest einem auf dem Trägermaterial (13) angeordneten Bauteil (12) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11 ) über dem zumindest einen Bauteil (12) eine im Wesentlichen gleichbleibende Materialwandung aufweist.Anspruch [en] An electric power unit (10) having a housing (11) provided with a carrier material (13) and with at least one component (12) arranged on the carrier material (13), characterized in that the housing (11) overlies at least one component (12) has a substantially constant material wall.
2. Elektrische Leistungseinheit (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11 ) mittels einer Formmasse, insbesondere Gussmasse oder Spritzgussmasse, hergestellt ist.2. Electrical power unit (10) according to claim 1, characterized in that the housing (11) by means of a molding compound, in particular cast or injection molding compound is prepared.
3. Elektrische Leistungseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11 ) mit einem, insbesondere umlaufenden und/oder erhabenen, Rahmen (17) versehen ist.3. Electrical power unit (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the housing (11) with a, in particular circumferential and / or raised frame (17) is provided.
4. Elektrische Leistungseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (13) als Keramiksubstrat, DBC-Struktur, als Kupferblech oder als Leiterbahn ausgeführt ist.4. Electrical power unit (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the carrier material (13) is designed as a ceramic substrate, DBC structure, as a copper sheet or as a conductor track.
5. Elektrische Leistungseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Bauteil (12) als Leistungshalbleiter ausgebildet ist.5. Electrical power unit (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one component (12) is designed as a power semiconductor.
6. Elektrische Leistungseinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Bauteil (12) mit wenigstens einem elektrisch leitenden Abschnitt des Trägermaterials (13) verbunden ist.6. Electrical power unit (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one component (12) with at least one electrically conductive portion of the carrier material (13) is connected.
7. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Leistungseinheit (10) mit einem Gehäuse (11 ), das ein Trägermaterial (13) und zumindest ein auf dem Trägermaterial (13) angeordnetes Bauteil (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11 ) über dem zumindest einen Bauteil (12) mit einer im Wesentlichen gleichbleibenden Wandstärke hergestellt wird. R. 322535 97. A method for producing an electrical power unit (10) having a housing (11), which has a carrier material (13) and at least one on the carrier material (13) arranged component (12), characterized in that the housing (11) via the at least one component (12) is produced with a substantially constant wall thickness. R. 322535 9
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11 ) mittels einer Formmasse, insbesondere Gussmasse oder Sphtzgussmasse, hergestellt wird.8. The method according to claim 7, characterized in that the housing (11) by means of a molding compound, in particular cast or Sphtzgussmasse, is prepared.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11 ) mit einem, insbesondere umlaufenden und/oder erhabenen, Rahmen (17) hergestellt wird.9. The method according to any one of claims 7 or 8, characterized in that the housing (11) with a, in particular circumferential and / or raised frame (17) is produced.
10. Verfahren nach einer der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (13) als Keramiksubstrat, als DBC-Struktur, als10. The method according to any one of claims 7 to 9, characterized in that the carrier material (13) as a ceramic substrate, as a DBC structure, as
Kupferblech oder als Leiterbahn ausgeführt wird.Copper sheet or as a conductor track is executed.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Bauteil (12) als Leistungshalbleiter ausgebildet wird.11. The method according to any one of claims 7 to 10, characterized in that the at least one component (12) is designed as a power semiconductor.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Bauteil (12) mit wenigstens einem elektrisch leitenden Abschnitt des Trägermaterials (13) verbunden wird. 12. The method according to any one of claims 7 to 11, characterized in that the at least one component (12) with at least one electrically conductive portion of the carrier material (13) is connected.
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