Lagen hade med sig 2–2 från den första semifinalen i Göteborg. I returen i Norrbotten på tisdagen var det Frölunda som började bäst och fick två tidiga chanser genom Linus Nässén (friläge) och Joel Lundqvist (styrning).
Till på köpet drog Luleå på sig tre raka utvisningar i perioden. Frölundas Max Friberg hade öppet mål under det första numerära överläget, men fick inte träff på pucken.
De två andra utvisningar dödade Luleå på ett bra sätt och såg till att komma in i matchen. Men de riktigt stora chanserna fick hemmalaget inte till.
– Vi har dödat utvisningarna bra. Nu får vi se det som en momentum-boost och göra en bra offensiv andra period, säger Mario Kempe till SVT i första periodpausen.
Utdelning i form av mål kom för bägge lagen i den andra perioden. Luleå hade ett powerplay med sig från den första perioden och redan efter 30 sekunder gjorde Erik Gustafsson 1–0 med ett skot från blålinjen.
Den trenden skulle hålla i sig. Skott från blå och mycket trafik framför målet.
Frölunda kvitterade på det sättet efter Filip Johanssons skott 7.33 in i perioden och mindre än två minuter styrde Joel Lundqvist in ledningsmålet för bortalaget.
Luleås replik? Ett Jesper Sellgren från blålinjen som betydde 2–2 efter 12.25.
Sedan turades lagen om att träffa stolpen. Mats Rosselli-Olsen styrde pucken i virket i en farlig kontring.
Efter fint förarbete av Brendan Shinnimin träffade Konstantin Komarek stolpen med sin styrning och Jack Connolly träffade också målramen i powerplay några minuter senare.
Men Luleå Hockey fick sista ordet i andra perioden och det var en riktig fräckis Isac Brännström bjöd på med 41 sekunder kvar av perioden. Han dribblade bort Filip Hasa fullständigt i ena tekningscirkeln och avslutade med en backhand högt i nättaket.
Hemmaledningen höll inte särskilt länge i den tredje perioden. Joonas Rask fick inte ut pucken ur egen zon och den gick till Petteri Lindbohm som gjorde 3–3 på ännu ett backskott från blålinjen.
Sedan tog Frölunda över och dominerade tredje perioden. Joel Lundqvist hade några fina lägen och det kändes som att bortalaget skulle göra nästa mål.
Men den tredje perioden slutade mållös och matchen gick till förlängning. Där var det spel tre mot tre i max tio minuter.
Mario Kempe blev utvisad för en interference i offensiv zon 2.19 in i förlängningen. Luleå klarade av utvisningen, men Frölunda hade de flesta chanserna i sudden death. Jacob Nilsson och Andreas Borgman hade de bästa, men semifinalen fick avgöras med straffar.
I den långa straffläggningen hade Frölunda en chans att avgöra och Luleå tre. Brendan Shinnimin tog chansen i den åttonde omgången och fintade bort Lasse Johansson. Luleå Hockey är i CHL-final och får spela den på hemmaplan.
Matchfakta
CHL-semifinal 2:2
Luleå Hockey–Frölunda 4–3 efter straffar (0–0, 3–2, 0–1, 0–0, 3–2)
Andra perioden: 1–0 (0.30) Erik Gustafsson (Juhani Tyrväinen) i spel fem mot fyra, 1–1 (7.33) Filip Johansson (Filip Hasa, Nicklas Lasu), 1–2 (10.10) Joel Lundqvist (Patrik Carlsson), 2–2 (12.25) Jesper Sellgren (Linus Fröberg), 3–2 19.19 Isac Brännström (Julius Honka, Juhani Tyrväinen).
Tredje perioden: 3–3 (2.52) Petteri Lindbohm.
Avgörande straff: Brendan Shinnimin.