DE9109292U1 - Electronic circuit arrangement - Google Patents
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Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltungsanordnung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an electronic circuit arrangement according to the preamble of claim 1.
Eine derartige elektronische Schaltungsanordnung ist aus der DE 37 23 209 Al bekannt. Diese bekannte Schaltungsanordnung weist elektrisch isolierende Substrate für zu kühlende Halbleiterelemente sowie einen elektrisch isolierenden Träger auf, der als Sammelkontaktelement ausgebildet ist. In das SammeIkontaktelement kann eine Leiterverbundstruktur eingeschlossen sein. Das bedingt einen nicht zu vernachlässigenden Herstellungsaufwand. Desweiteren bedingt diese bekannte Schaltungsanordnung deshalb einen nicht zu vernachlässigenden Herstellungsaufwand, weil das Sammelkontaktelement aus einem sockeiförmigen Unterteil und einem schaftförmigen Oberteil ein spezielles FormwerkzeugSuch an electronic circuit arrangement is known from DE 37 23 209 A1. This known circuit arrangement has electrically insulating substrates for semiconductor elements to be cooled and an electrically insulating carrier which is designed as a collective contact element. A conductor composite structure can be enclosed in the collective contact element. This requires a not insignificant manufacturing effort. Furthermore, this known circuit arrangement requires a not insignificant manufacturing effort because the collective contact element consists of a base-shaped lower part and a shaft-shaped upper part and requires a special molding tool.
erfordert. Ausserdem ist festzuhalten, dass bei dieser bekannten Schaltungsanordnung die zu den Halbleiterelementen zugehörigen Kontaktflächen auf der dem elektrisch isolierenden Träger zugewandten, d.h. nur an einer Seite des Substrates vorgesehen sind, was die Flexibilität der Anschlusstechnik zwischen Substrat und Träger beeinträchtigt.It should also be noted that in this known circuit arrangement the contact surfaces associated with the semiconductor elements are provided on the side facing the electrically insulating carrier, i.e. only on one side of the substrate, which impairs the flexibility of the connection technology between the substrate and the carrier.
Aus der DE 36 28 556 Cl ist eine Halbleiteranordnung bekannt, bei welcher mindestens ein Halbleiterelement mit Stromleiterteilen auf einer Grundplatte bzw. einem Substrat angebracht und in eine Isolierstoffmasse eingekapselt ist. Die Stromleiterteile sind als Kontaktstücke zur Druckkontaktierung ausgebildet und ragen auf der von der Grundplatte abgewandten Seite der Halbleiteranordnung aus der Isolierstoffmasse heraus. Die aus Grundplatte und Halbleiterelementen mit Stromleiterteilen in Isolierstoffkapselung gebildete Halbleiteranordnung ist zwischen einem unter der Grundplatte angeordneten Kühlkörper und einer auf den Kontaktstücken angeordneten Kontaktplatte loslösbar druckkontaktiert. Dort sind die Kontaktstücke von dem/jedem Halbleiterelement getrennt auf der Grundplatte angeordnet. Ausserdem ist dort die Druckkontaktierung der Kontaktstücke ausserhalb der Isolierstoffkapselung und ist eine allen Kontaktstücken gemeinsame Kontaktplatte vorgesehen.A semiconductor arrangement is known from DE 36 28 556 C1, in which at least one semiconductor element with current conductor parts is mounted on a base plate or a substrate and encapsulated in an insulating material. The current conductor parts are designed as contact pieces for pressure contact and protrude from the insulating material on the side of the semiconductor arrangement facing away from the base plate. The semiconductor arrangement formed from the base plate and semiconductor elements with current conductor parts in insulating material encapsulation is detachably pressure-contacted between a heat sink arranged under the base plate and a contact plate arranged on the contact pieces. In this case, the contact pieces are arranged separately from the/each semiconductor element on the base plate. In addition, the pressure contact of the contact pieces is outside the insulating material encapsulation and a contact plate common to all contact pieces is provided.
Bei elektronischen Bauelementen bzw. Anordnungen sind Isolierstoffkapselung in Form eines sog. Hartvergusses allgemein bekannt; ein solcher Hartverguss verursacht bezgl. der Funktion einer solchen Anordnung diverse Mängel, die z.B. daraus resultieren, dass durch die Schrumpfung des Vergussmaterials bei dessen Aushärtung an den im Vergussmaterial befindlichen Verbindungselementen Zugspannungen entstehen können, die im Extremfall zu einem Bruch der Verbindungselemente führen können. Ausserdem ist durch einInsulating material encapsulation in the form of so-called hard casting is generally known for electronic components or arrangements; such hard casting causes various defects in the function of such an arrangement, which result, for example, from the fact that the shrinkage of the casting material during its hardening can cause tensile stresses on the connecting elements in the casting material, which in extreme cases can lead to the connecting elements breaking. In addition, a
solches Schrumpfen des Vergussmaterials nicht sicher auszuschliessen, dass es zu einer Verbiegung des zu dem mindestens einen Halbleiterelement zugehörigen elektrisch isolierenden Substrates kommt, wodurch die Auflagefläche des Substrates auf dem Kühlkörper reduziert und folglich eine gleichmässige Kühlung des mindestens einen Halbleiterelementes zumindest beeinträchtigt oder im Extremfall verhindert wird. Ausserdem kann durch Wärmehärtung des Vergussmaterials, d.h. der Isolierstoffkapselung, nicht sicher ausgeschlossen werden, dass es zu Temperaturspannungen kommt, die sich insbes. auf temperaturempfindliche Bauelemente wie bspw. Silizium-Halbleiterelemente nachteilig auswirkt. Ausserdem legen starre metallische Verbindungselemente bzw. Kontaktstücke der oben genannten Art eine Bauelemente-Geometrie fest, die den Vorschriften bzgl. elektrischer Kriechstromfestigkeit an Luft genügen muss. Das bedeutet, dass insbes. die Abstände der Verbindungselemente zu potentialfreien Kühlflächen von Kühlkörpern ein vorgeschriebenes Mindestmass nicht unterschreiten können. Starre metallische Verbindungselemente weisen ferner den Mangel auf, dass durch sie die Induktivität der Schaltungsanordnung üblicherweise vergrössert, d.h. negativ beeinflusst wird. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die Grosse der Induktivität der Schaltungsanordnung für die bei Schaltvorgängen auftretenden Überspannungen verantwortlich ist, nachdem die induzierte Spannung bekanntermassen zur Induktivität direkt proportional ist.Such shrinkage of the encapsulation material cannot be safely ruled out, that this will lead to a bending of the electrically insulating substrate belonging to the at least one semiconductor element, whereby the contact surface of the substrate on the heat sink is reduced and consequently uniform cooling of the at least one semiconductor element is at least impaired or, in extreme cases, prevented. In addition, heat hardening of the encapsulation material, i.e. the insulating encapsulation, cannot be safely ruled out that temperature stresses will occur, which have a particularly detrimental effect on temperature-sensitive components such as silicon semiconductor elements. In addition, rigid metallic connecting elements or contact pieces of the type mentioned above define a component geometry that must meet the regulations regarding electrical tracking resistance in air. This means that in particular the distances between the connecting elements and potential-free cooling surfaces of heat sinks cannot fall below a prescribed minimum. Rigid metal connecting elements also have the disadvantage that they usually increase the inductance of the circuit arrangement, i.e. have a negative effect on it. It must be taken into account that the size of the inductance of the circuit arrangement is responsible for the overvoltages that occur during switching processes, since the induced voltage is known to be directly proportional to the inductance.
Werden die starren Verbindungselemente der bekannten, oben erwähnten Schaltungsanordnungen ihrerseits wiederum mit starren Kontaktelementen wie Stromschienen o.dgl. verbunden, so sind infolge mechanischer Abmessungstoleranzen Zugspannungen auf die starren Verbindungselemente sowie auf die Befestigung der Bauelemente nicht sicher auszuschliessen, wodurch Probleme inIf the rigid connecting elements of the known circuit arrangements mentioned above are in turn connected to rigid contact elements such as busbars or the like, tensile stresses on the rigid connecting elements and on the fastening of the components cannot be safely excluded due to mechanical dimensional tolerances, which can lead to problems in
der Zuverlässigkeit der Kontaktverbindungen hervorgerufen werden können.the reliability of the contact connections.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach ausgebildet und einfach herstellbar ist, wobei die oben erwähnten Mängel wie Zugspannungen an den Verbindungselementen, ungleichmässige Kühlung des mindestens einen Halbleiterelementes, Temperaturspannungen an temperaturempfindlichen Halbleiterelementen oder induktivitätsbedingt unzulässig hohe Überspannungen bei Schaltvorgängen vermieden werden, und bei welcher insbes. die Anschlusstechnik flexibel an die jeweiligen konstruktiven und elektrischen Notwendigkeiten einer Schaltung anpassbar ist.The invention is based on the object of creating an electronic circuit arrangement of the type mentioned at the beginning, which is simple in design and easy to manufacture, whereby the above-mentioned deficiencies such as tensile stresses on the connecting elements, uneven cooling of the at least one semiconductor element, temperature stresses on temperature-sensitive semiconductor elements or inductance-related unacceptably high overvoltages during switching processes are avoided, and in which in particular the connection technology can be flexibly adapted to the respective structural and electrical requirements of a circuit.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Gesamtheit der Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der erfindungsgemässen elektronischen Schaltungsanordnung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.This object is achieved according to the invention by the totality of the features of the characterizing part of claim 1. Further developments of the electronic circuit arrangement according to the invention are characterized in the subclaims.
Mit der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung ergeben sich die Vorteile, dass ihre Ausfallwahrscheinlichkeit, die bekanntermassen proportional ist zur Anzahl der miteinander verbundenen Bauelemente, vergleichsweise klein ist, dass sich die Halbleiterelemente thermisch nicht gegenseitig negativ beeinflussen, dass kein Isolierstoff-Hartverguss zur Anordnung gelangt, und dass insbes. die Anschlusstechnik zwischen dem/jedem Halbleiterelement und dem/jedem zugehörigen Träger für die entsprechende Schaltung des entsprechenden Halbleiterelementes flexibel an die konstruktiven und elektrischen Gegebenheiten der Schaltungsanordnung angepasst werden kann. Ausserdem ergibt sich ein kompakter Aufbau der Schaltungsanordnung mit geringer Induktivität, so dass die durch solche Induktivitäten bedingten bzw. induziertenThe circuit arrangement according to the invention has the following advantages: The probability of failure, which is known to be proportional to the number of components connected to one another, is comparatively small, the semiconductor elements do not negatively influence one another thermally, no insulating hard casting is used for the arrangement, and in particular, the connection technology between the/each semiconductor element and the/each associated carrier for the corresponding circuit of the corresponding semiconductor element can be flexibly adapted to the structural and electrical conditions of the circuit arrangement. In addition, a compact design of the circuit arrangement with low inductance is achieved, so that the inductances caused or induced by such inductances
Überspannungen bei Schaltvorgängen relativ klein sind. Ein erheblicher Vorteil wird auch darin gesehen, dass die einzelnen Elemente der Schaltungsanordnung vor ihrer endgültigen Zusammenschaltung einzeln vorprüfbar sind, bzw. dass die einzelnen Elemente der Schaltungsanordnung zum Zwecke der Reparierbarkeit der Anordnung einzeln und zeitsparend demontierbar sind bzw. funktionsgerecht zusammengebaut werden können.Overvoltages during switching operations are relatively small. A significant advantage is also seen in the fact that the individual elements of the circuit arrangement can be individually pre-tested before they are finally connected together, or that the individual elements of the circuit arrangement can be individually and quickly dismantled or reassembled in a functionally correct manner for the purpose of repairing the arrangement.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen der erfindungsgemässen elektronischen Schaltungsanordnung. Es zeigt:Further details, features and advantages emerge from the following description of embodiments of the electronic circuit arrangement according to the invention shown schematically in the drawing. It shows:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausbildung der Schaltungsanordnung,Fig. 1 shows a section through a first embodiment of the circuit arrangement,
Fig. 2 eine Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Schaltungsanordnung in Blickrichtung von vorne,Fig. 2 is a view of a second embodiment of the circuit arrangement viewed from the front,
Fig. 3 eine Ansicht einer Schaltungsanordnung von oben, undFig. 3 is a view of a circuit arrangement from above, and
Fig. 4 einen Schnitt durch eine vierte Ausführungsform der Schaltungsanordnung.Fig. 4 shows a section through a fourth embodiment of the circuit arrangement.
Fig. 1 zeigt in einer Schnittdarstellung eine elektronische Schaltungsanordnung 10 mit einem Kühlkörper 12, der mit Kühlrippen 14 ausgebildet ist. Selbstverständlich kann der Kühlkörper 12 auch beliebig anders, bspw. als ebene Kühlplatte &ogr;.dgl. ausgebildet sein. Der Kühlkörper 12 ist mit einer Kühlbzw. Auflagefläche 16 ausgebildet. Am Kühlkörper 12 ist in an sich bekannter Weise ein elektrisch isolierendes SubstratFig. 1 shows a sectional view of an electronic circuit arrangement 10 with a heat sink 12, which is designed with cooling fins 14. Of course, the heat sink 12 can also be designed in any other way, for example as a flat cooling plate or the like. The heat sink 12 is designed with a cooling or support surface 16. An electrically insulating substrate is attached to the heat sink 12 in a manner known per se.
befestigt, bei dem es sich um ein Plättchen aus einem gesinterten Keramikmaterial wie bspw. Aluminiumoxid &ogr;.dgl. handelt. Auf der dem Kühlkörper 12 zugewandten Unterseite ist das Substrat 18 mit einer Metallschicht 20 versehen, die grossflächig an der Kühl- bzw. Auflagefläche 16 des Kühlkörpers 12 anliegt, um zwischen dem Substrat 18 und dem Kühlkörper 12 eine gute gleichmässige Wärmeleitung zu bewerkstelligen. Auf der der Metallschicht 20 gegenüberliegenden Oberseite ist das Substrat 18 mit Kontaktflächen 22 versehen, die am Substrat wie die Metallschicht 20 festhaftend vorgesehen sind. Die Kontaktflächen 22 sind entlang des Umfangsrandes des Substrates 18 bzw. in der Nachbarschaft eines Halbleiterelementes 24 voneinander beabstandet vorgesehen. Das Halbleiterelement 24 ist auf der Oberseite des elektrisch isolierenden Substrates in an sich bekannter Weise fixiert. Bei dem Halbleiterelement 24 handelt es sich bspw. um ein temperaturempfindliches Silizium-Halbleiterelement o.dgl. Das Halbleiterelement 24 weist Kontaktflächen 25 auf, die mit den Kontaktflächen 22 und/oder mit den Anschlussflächen 56, 58 bzw. 60, 62 (sh. Fig. 3) mittels Bond-Drähten 26 o.dgl. kontaktiert sind.which is a plate made of a sintered ceramic material such as aluminum oxide &ogr;. the like. On the underside facing the heat sink 12, the substrate 18 is provided with a metal layer 20, which lies over a large area on the cooling or support surface 16 of the heat sink 12 in order to achieve good, even heat conduction between the substrate 18 and the heat sink 12. On the top side opposite the metal layer 20, the substrate 18 is provided with contact surfaces 22, which are provided so as to adhere firmly to the substrate like the metal layer 20. The contact surfaces 22 are provided spaced apart from one another along the peripheral edge of the substrate 18 or in the vicinity of a semiconductor element 24. The semiconductor element 24 is fixed to the top of the electrically insulating substrate in a manner known per se. The semiconductor element 24 is, for example, a temperature-sensitive silicon semiconductor element or the like. The semiconductor element 24 has contact surfaces 25 which are connected to the contact surfaces 22 and/or to the connection surfaces 56, 58 or 60, 62 (see Fig. 3) by means of bonding wires 26 or the like.
Das elektrisch isolierende Substrat 18 ist am Kühlkörper 12 thermischleitend loslösbar befestigt, was durch ein Schraubelement 28 und durch eine Mittellinie 30 mindestens eines weiteren (nicht gezeichneten) Schraubelementes angedeutet ist. Die Schraubelemente 28 weisen von den Kontaktflächen 22, des Substrates 18 einen ausreichend grossen Abstand auf, um die erforderliche Spannungsfestigkeit zu gewährleisten.The electrically insulating substrate 18 is attached to the heat sink 12 in a thermally conductive manner and can be detachably attached, which is indicated by a screw element 28 and by a center line 30 of at least one further screw element (not shown). The screw elements 28 are spaced sufficiently far from the contact surfaces 22 of the substrate 18 in order to ensure the required dielectric strength.
Am Kühlkörper 12, d.h. auf der Kühl- bzw. Auflagefläche 16 des Kühlkörpers 12 ist in einem kleinen Abstand in unmittelbarer Nähe des Substrats 18 von diesem getrennt ein elektrisch isolierender Träger 32 angeordnet, der mittels Befestigungselementen am Kühlkörper 12 loslösbar fixiert ist.On the heat sink 12, i.e. on the cooling or support surface 16 of the heat sink 12, an electrically insulating carrier 32 is arranged at a small distance in the immediate vicinity of the substrate 18, separated from the latter, which is detachably fixed to the heat sink 12 by means of fastening elements.
Von diesen Befestigungselementen, bei denen es sich bspw. ebenfalls um Schraubelemente handelt, sind in dieser Figur nur die Mittellinien 34 angedeutet. Der elektrisch isolierende Träger 32 weist Anschlussflächen 36, von denen in der Schnittdarstellung gem. Fig. 1 nur eine ersichtlich ist, sowie Leiterbahnen 38 für eine Steuerschaltung 40 auf. Bauelemente der Steuerschaltung 40 sind mit den Bezugsziffern 42, 44 und 46 bezeichnet. Der Träger 32 weist ausserdem Anschlussflächen 56, 58 von Anschlußschienen einer Schaltung 70 auf, die voneinander einen kleinen Abstand besitzen,um eine minimale Induktivität zu gewährleisten. Die beiden Anschlußschienen der Schaltung 70 sind gegeneinander mittels einer Isolierschicht 64 elektrisch isoliert.Of these fastening elements, which are also screw elements, only the center lines 34 are indicated in this figure. The electrically insulating carrier 32 has connection surfaces 36, of which only one is visible in the sectional view according to Fig. 1, as well as conductor tracks 38 for a control circuit 40. Components of the control circuit 40 are designated by the reference numbers 42, 44 and 46. The carrier 32 also has connection surfaces 56, 58 of connection rails of a circuit 70, which are a small distance apart from one another in order to ensure minimal inductance. The two connection rails of the circuit 70 are electrically insulated from one another by means of an insulating layer 64.
In Fig. 1 ist auf der linken Seite ein Verbindungselement 48 gezeichnet, durch das zwischen einer zum Halbleiterelement 24 zugeordneten Kontaktfläche 22 und einer Anschlussfläche 58 der einen Anschlußschiene der Schaltung 7 0 z.B. durch Bonden eine elektrisch leitende Verbindung hergestellt wird.In Fig. 1, a connecting element 48 is shown on the left-hand side, by means of which an electrically conductive connection is established between a contact surface 22 assigned to the semiconductor element 24 and a connection surface 58 of the one connection rail of the circuit 70, e.g. by bonding.
Die am elektrisch isolierenden und gut wärmeleitenden Substrat 18 vorgesehenen Kontaktflächen 22 und/oder die am Halbleiterelement 24 vorgesehenen Kontaktflächen 25 (sh. auch Fig. 4) sind mit den zugehörigen, am mindestens einen elektrisch isolierenden Träger 32 vorgesehenen Anschlussflächen 36; 56, 58; 60, 62 (sh. Fig. 3) mittels Verbindungselementen 48 elektrisch leitend verbunden, wobei in Fig. 1 ein loslösbares Verbindungselement 48 angedeutet ist, mit welchem durch Druckkontaktierung mittels Schraubelementen 50 zwischen der entsprechenden Kontaktfläche 22 und einer zugehörigen Anschlussfläche 36 die elektrisch leitende, induktionsarme Verbindung hergestellt ist. Die Schraubelemente 50 sind hierbei durch ein Sockelelement 52 durchgeschraubt, das bspw. vom Kühlkörper 12 elektrisch isoliert wegsteht.The contact surfaces 22 provided on the electrically insulating and good heat-conducting substrate 18 and/or the contact surfaces 25 provided on the semiconductor element 24 (see also Fig. 4) are electrically connected to the associated connection surfaces 36; 56, 58; 60, 62 (see Fig. 3) provided on at least one electrically insulating carrier 32 by means of connecting elements 48, whereby a detachable connecting element 48 is indicated in Fig. 1, with which the electrically conductive, low-induction connection is made by pressure contact using screw elements 50 between the corresponding contact surface 22 and an associated connection surface 36. The screw elements 50 are screwed through a base element 52, which protrudes, for example, in an electrically insulated manner from the heat sink 12.
Die in Fig. 2 angedeutete elektronische Schaltungsanordnung unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeichneten Ausbildung der Schaltungsanordnung 10 insbes. dadurch, dass der Träger für die Steuerschaltung 40 mit einer Steckerleiste 54 kombiniert ist, die in der Nachbarschaft des Substrates 18 angeordnet und in welche der Träger 32 zur Kontaktierung eingesteckt ist. Die Verbindungselemente 48 zwischen den zum Substrat 18 für das Halbleiterelement 24 zugehörigen Kontaktflächen 22 und den zum Träger 32 bzw. zur Steckerleiste 54 zugehörigen Anschlussflächen 36 sind bei der in Fig. 2 verdeutlichten Ausbildung der Schaltungsanordnung 10 miteinander flexibel stoffschlüssig, d.h. bspw. durch Bonden flexibler Verbindungsleitungen verbunden. In Fig. 2 wurde auf die Darstellung von Anschlußschienen &ogr;.dgl. verzichtet, was jedoch nicht bedeuten soll, dass nicht auch bei dieser Ausbildung entsprechende Anschlußschienen bzw. Schienenelemente von Schaltungen 70, 7 2 vorhanden sein können.The electronic circuit arrangement indicated in Fig. 2 differs from the design of the circuit arrangement 10 shown in Fig. 1 in particular in that the carrier for the control circuit 40 is combined with a connector strip 54 which is arranged in the vicinity of the substrate 18 and into which the carrier 32 is plugged for contacting. The connecting elements 48 between the contact surfaces 22 belonging to the substrate 18 for the semiconductor element 24 and the connection surfaces 36 belonging to the carrier 32 or the connector strip 54 are connected to one another in a flexible, materially bonded manner in the design of the circuit arrangement 10 shown in Fig. 2, i.e., for example, by bonding flexible connecting lines. In Fig. 2, reference was made to the representation of connecting rails &ogr;.dgl. omitted, which, however, does not mean that corresponding connecting rails or rail elements of circuits 70, 7 2 cannot also be present in this design.
Gleiche Einzelteile sind in den Figuren 1 und 2 mit denselben Bezugsziffern bezeichnet, so dass es sich erübrigt, in Verbindung mit Fig. 2 auf alle diese Einzelheiten noch einmal detailliert einzugehen.Identical individual parts are designated with the same reference numbers in Figures 1 and 2, so that it is unnecessary to go into all these details again in detail in connection with Figure 2.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausbildung der elektronischen Schaltungsanordnung 10, wobei aus dieser Figur in einer Ansicht von oben der Kühlkörper 12 bzw. ein auf den Kühlkörper 12 angeordnete elektrisch isolierender Träger 32 mit einzelnen Substraten 18 entsprechenden Ausnehmungen ersichtlich ist. Auf dem Träger 32 sind in einem kleinen Abstand übereinander und voneinander elektrisch isoliert Anschlussflächen 56, 58 aufweisende Anschlußschienen der Schaltung 7 0 bzw. Schienenelemente 60 und 62 der Schaltung 7 2 vorgesehen. An den einzelnen elektrisch isolierenden SubstratenFig. 3 shows a plan view of an embodiment of the electronic circuit arrangement 10, whereby this figure shows in a view from above the heat sink 12 or an electrically insulating carrier 32 arranged on the heat sink 12 with recesses corresponding to individual substrates 18. On the carrier 32, at a small distance above one another and electrically insulated from one another, connection surfaces 56, 58 having connection rails of the circuit 7 0 or rail elements 60 and 62 of the circuit 7 2 are provided. On the individual electrically insulating substrates
18 sind Halbleiterelemente angeordnet, die mittels flexibler Verbindungselemente 48 stoffschlüssig mit zugehörigen Anschlussflächen 36; 56, 58; 60, 62 kontaktiert sind. Durch die flächige Ausbildung der Substrate 18 bzw. ihrer Kontaktflächen 22, sowie der Anschlussflächen 36; 56, 58; 60, 6 2 am mindestens einen elektrisch isolierenden Träger 32 ergibt sich der bereits mehrfach erwähnte Vorteil einer flexiblen Anschlusstechnik, die an die konstruktiven und elektrischen Notwendigkeiten der entsprechenden Schaltungsanordnung 10 wunschgemäss anpassbar ist. Desgleichen ist es -wie ohne weiteres ersichtlich ist- einfach möglich, die einzelnen Elemente der Schaltungsanordnung 10 zu Reparaturzwecken einzeln demontieren zu können, bzw. demontierte Elemente durch ungebrauchte neue bzw. funktionstüchtige Elemente zu ersetzen und diese zeitsparend in die Schaltungsanordnung 10 funktionsgerecht einzubauen. Auf einen Hartverguss kann also verzichtet werden. Im Bedarfsfall kann zumindest partiell flächig ein Weichverguss vorhanden sein.18 semiconductor elements are arranged, which are materially connected to the associated connection surfaces 36; 56, 58; 60, 62 by means of flexible connecting elements 48. The flat design of the substrates 18 or their contact surfaces 22, as well as the connection surfaces 36; 56, 58; 60, 62 on at least one electrically insulating carrier 32 results in the already mentioned advantage of a flexible connection technology, which can be adapted to the structural and electrical requirements of the corresponding circuit arrangement 10 as desired. Likewise, as is readily apparent, it is easy to dismantle the individual elements of the circuit arrangement 10 individually for repair purposes, or to replace dismantled elements with unused new or functional elements and to install these in the circuit arrangement 10 in a time-saving manner. Hard casting can therefore be dispensed with. If necessary, a soft casting can be present at least partially over the surface.
Fig. 4 zeigt in einem vergrösserten Maßstab eine weitere Ausführungsform der Schaltungsanordnung 10, wobei der Kühlkörper 12 sowie elektrisch isolierende Träger 32 nur abschnittweise angedeutet sind. Auf der Kühl- bzw. Auflagefläche 16 des Kühlkörpers 12 ist in an sich bekannter Weise ein elektrisch isolierendes Substrat 18 thermisch leitend angeordnet. Zu diesem Zweck ist das elektrich isolierende Substrat 18 an seiner Unterseite mit einer Metallschicht 20 ausgebildet, mit welcher das Substrat 18 grossflächig am Kühlkörper 12 anliegt. Auf der Oberseite weist das elektrisch isolierende Substrat 18 fest haftende Metallschichten auf, welche zum Halbleiterelement 24 zugehörige Kontaktflächen 22 bilden. Das Halbleiterelement 24 weist Kontaktflächen 25 auf. Zwei Kontaktflächen 25 sind mittels Bonddrähten 26 mit zum Halbleiterelement 24 zugehörigen Kontaktflächen 22 elektrischFig. 4 shows a further embodiment of the circuit arrangement 10 on an enlarged scale, whereby the heat sink 12 and electrically insulating supports 32 are only indicated in sections. An electrically insulating substrate 18 is arranged in a thermally conductive manner on the cooling or support surface 16 of the heat sink 12 in a manner known per se. For this purpose, the electrically insulating substrate 18 is formed on its underside with a metal layer 20, with which the substrate 18 rests against the heat sink 12 over a large area. On the upper side, the electrically insulating substrate 18 has firmly adhering metal layers, which form contact surfaces 22 belonging to the semiconductor element 24. The semiconductor element 24 has contact surfaces 25. Two contact surfaces 25 are electrically connected by means of bonding wires 26 to contact surfaces 22 belonging to the semiconductor element 24.
leitend verbunden. Die auf der rechten Seite gezeichnete Kontaktfläche 22, d.h. die zum rechts abschnittweise angedeuteten Träger 32 benachbarte Kontaktfläche 22 ist mittels eines flexiblen Verbindungselementes 48 induktionsarm mit einer am Träger 32 vorgesehenen Anschlussfläche 36 elektrisch leitend verbunden. Entsprechend ist die auf der linken Seite gezeichnete und zum Halbleiterelement 24 zugehörige Kontaktfläche 22 mittels eines Verbindungselementes 48 mit einer Anschlussfläche 56 einer Schaltung 70 induktionsarm kontaktiert. Die Anschlussfläche 56 ist an einer ersten Anschlußschiene vorgesehen, die mittels eines Trägers 32 von einer Anschlussflächen 58 aufweisenden zweiten Anschlußschiene elektrisch isoliert ist. Anstelle eines Trägers 32 kann selbstverständlich zwischen den die Anschlussflächen 56, aufweisenden Schienenelementen der Schaltung 7 0 auch eine Isolierschicht 64 (sh. Fig. 1) vorgesehen sein. An der Schaltung 70 ist ein zur Glättung von Spannungsspitzen vorgesehenes kapazitives Schaltungselement 74 vorgesehen.conductively connected. The contact surface 22 shown on the right-hand side, i.e. the contact surface 22 adjacent to the carrier 32 indicated in sections on the right, is electrically conductively connected with a low induction to a connection surface 36 provided on the carrier 32 by means of a flexible connecting element 48. Accordingly, the contact surface 22 shown on the left-hand side and associated with the semiconductor element 24 is contacted with a low induction to a connection surface 56 of a circuit 70 by means of a connecting element 48. The connection surface 56 is provided on a first connection rail, which is electrically insulated by means of a carrier 32 from a second connection rail having connection surfaces 58. Instead of a carrier 32, an insulating layer 64 (see Fig. 1) can of course also be provided between the rail elements of the circuit 70 having the connection surfaces 56. A capacitive circuit element 74 is provided on the circuit 70 to smooth out voltage peaks.
Aus Fig. 4 ist auch ersichtlich, dass die Kontaktflächen 25 des Halbleiterelementes 24 auch direkt mittels eines Verbindungselementes 48 mit einer zugehörigen Anschlussfläche 36 der Schaltung 40 elektrisch leitend verbunden sein können.It can also be seen from Fig. 4 that the contact surfaces 25 of the semiconductor element 24 can also be electrically connected directly by means of a connecting element 48 to an associated connection surface 36 of the circuit 40.
In Fig. 4 ist mit der Bezugsziffer 76 ein Isoliermaterial bezeichnet, das zumindest das Halbleiterelement 24 und die zugehörigen Abschnitte der Verbindungselemente 4 8 und der Bonddrähte 26 bedeckt. Bei dem Isoliermaterialk 7 6 handelt es sich vorzugsweise um ein nachgiebiges Isoliermaterial 76, das an der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung 10 derart vorgesehen ist, dass es sein Volumen druckfrei ungehindert verändern kann. Das Isoliermaterial 76 kann auch ein Isolierlack &ogr;.dgl. sein. Von Wichtigkeit ist nur, dass die Verbindungselemente 26, 46 zugspannungsfrei sind.In Fig. 4, reference number 76 designates an insulating material which covers at least the semiconductor element 24 and the associated sections of the connecting elements 48 and the bonding wires 26. The insulating material 76 is preferably a flexible insulating material 76 which is provided on the circuit arrangement 10 according to the invention in such a way that it can change its volume without pressure and without hindrance. The insulating material 76 can also be an insulating varnish or the like. The only important thing is that the connecting elements 26, 46 are free of tensile stress.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9109292U DE9109292U1 (en) | 1991-02-20 | 1991-02-20 | Electronic circuit arrangement |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9109292U DE9109292U1 (en) | 1991-02-20 | 1991-02-20 | Electronic circuit arrangement |
| DE4105152A DE4105152A1 (en) | 1991-02-20 | 1991-02-20 | Electronic circuit mounted onto heat sink for efficient cooling - has elements interconnected by bridging strips and uses common base of electrical insulating material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE9109292U1 true DE9109292U1 (en) | 1991-10-10 |
Family
ID=25901162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE9109292U Expired - Lifetime DE9109292U1 (en) | 1991-02-20 | 1991-02-20 | Electronic circuit arrangement |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9109292U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4234022A1 (en) * | 1992-10-09 | 1994-04-14 | Telefunken Microelectron | Layered circuit with power resistor(s) - has extra ceramic carrier layer in heat conductive contact with power resistor |
| FR2715001A1 (en) * | 1994-01-12 | 1995-07-13 | Fujitsu Ltd | Hybrid integrated circuit module. |
-
1991
- 1991-02-20 DE DE9109292U patent/DE9109292U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4234022A1 (en) * | 1992-10-09 | 1994-04-14 | Telefunken Microelectron | Layered circuit with power resistor(s) - has extra ceramic carrier layer in heat conductive contact with power resistor |
| FR2715001A1 (en) * | 1994-01-12 | 1995-07-13 | Fujitsu Ltd | Hybrid integrated circuit module. |
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