Anordnung mit mindestens einem passiven Bauelement

Die Erfindung betri f ft eine Anordnung mit mindestens einem passiven Bauelement , einem ersten Substrat einem mit dem ersten Substrat elektrisch leitend verbundenen zweiten Substrat und einer Wärmesenke .

Ferner betri f ft die Erfindung einen Stromrichter mit mindestens einer derartigen Halbleiteranordnung .

Verfahren zur Herstellung einer Anordnung mit mindestens einem passiven Bauelement , einem ersten Substrat einem mit dem ersten Substrat elektrisch leitend verbundenen zweiten Substrat und einer Wärmesenke .

Derartige Anordnungen kommen beispielsweise in einem Stromrichter zum Einsatz . Unter einem Stromrichter ist beispielsweise ein Gleichrichter, ein Wechselrichter, ein Umrichter oder ein Gleichspannungswandler zu verstehen . In einem Stromrichter können passive Bauelemente wie Kondensatoren, Snubber aber auch Sensoren, unter anderem zur Ermittlung von Strömen, Spannungen oder Temperaturen, zum Einsatz kommen, die üblicherweise mit einem Substrat verbunden sind . Derartige Sensoren können beispielsweise einen Strommesswiderstand, einen sogenannten Shunt-Widerstand oder einen Negative Temperature Coef ficient Thermistor, kurz NTC, umfassen . Die passiven Bauelemente können, z . B . um genaue Messergebnisse zu erzielen, in einen stromführenden Pfad oder im Bereich einer Wärmequelle angeordnet werden, wobei eine ausreichende Entwärmung zu gewährleisten ist .

Die Of fenlegungsschri ft WO 2020/249479 Al beschreibt einen elektronischen Schaltkreis mit einem ersten und einem zweiten Schaltungsträger sowie einem ersten und einem zweiten Halbleiterbauelement . Das erste Halbleiterbauelement liegt mit einer Oberseite an einer Unterseite des ersten Schaltungsträ- gers an sowie mit einer Unterseite an einer Oberseite des zweiten Schaltungsträgers . Der erste Schaltungsträger weist eine erste Durchkontaktierung auf , welche das erste Halbleiterbauelement mit einer ersten Leiterbahn verbindet . Der erste Schaltungsträger weist eine zweite Durchkontaktierung auf , welche ein zwischen den Schaltungsträgern angeordnetes Verbindungselement mit einer weiteren Leiterbahn elektrisch verbindet .

Insbesondere bei einer derartigen planaren Aufbau- und Verbindungstechnik ist eine ausreichende Wärmeabfuhr eine Heraus forderung . Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Entwärmung für eine Anordnung der eingangs genannten Art zu ermöglichen .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anordnung mit mindestens einem passiven Bauelement , einem ersten Substrat , einem mit dem ersten Substrat elektrisch leitend verbundenen zweiten Substrat und einer Wärmesenke , wobei das erste Substrat eine erste Leiterbahn und eine zweite Leiterbahn aufweist , wobei die erste Leiterbahn über das passive Bauelement elektrisch leitend mit der zweiten Leiterbahn verbunden ist , wobei das zweite Substrat eine zweite dielektrische Materiallage umfasst und wobei das passive Bauelement über die zweite dielektrische Materiallage des zweiten Substrats elektrisch isolierend und thermisch leitend mit der Wärmesenke , welche auf einer dem ersten Substrat abgewandten Seite des zweiten Substrats angeordnet ist , verbunden ist , wobei das passive Bauelement , welches als mindestens ein Shunt-Widerstand ausgeführt ist , auf einer dem ersten Substrat zugewandten Seite des zweiten Substrats angeordnet ist , wobei das erste Substrat eine Kavität oder eine Aussparung aufweist , in welche das passive Bauelement hineinragt .

Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Anordnung mit mindestens einem passiven Bauelement , einem ersten Substrat , einem mit dem ersten Substrat elektrisch leitend verbundenen zweiten Substrat und einer Wärmesenke , wobei das erste Substrat eine erste Leiterbahn und eine zweite Leiterbahn aufweist , wobei die erste Leiterbahn über das passive Bauelement elektrisch leitend mit der zweiten Leiterbahn verbunden ist , wobei das zweite Substrat eine zweite dielektrische Materiallage umfasst und wobei das passive Bauelement über die zweite dielektrische Materiallage des zweiten Substrats elektrisch isolierend und thermisch leitend mit der Wärmesenke , welche auf einer dem ersten Substrat abgewandten Seite des zweiten Substrats angeordnet ist , verbunden ist , wobei das das passive Bauelement , welches als mindestens ein Shunt-Widerstand ausgeführt ist , auf einer dem zweiten Substrat zugewandten Seite des ersten Substrats angeordnet ist , wobei das passive Bauelement in einer Kavität des ersten Substrats angeordnet ist .

Überdies wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch einen Stromrichter mit mindestens einer derartigen Anordnung .

Darüber hinaus wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung mit mindestens einem passiven Bauelement , einem ersten Substrat , einem mit dem ersten Substrat elektrisch leitend verbundenen zweiten Substrat und einer Wärmesenke , wobei das erste Substrat eine erste Leiterbahn und eine zweite Leiterbahn aufweist , wobei über das passive Bauelement eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten Leiterbahn und der zweiten Leiterbahn hergestellt wird, wobei das zweite Substrat eine zweite dielektrische Materiallage umfasst und wobei das passive Bauelement über die zweite dielektrische Materiallage des zweiten Substrats elektrisch isolierend und thermisch leitend mit der Wärmesenke , welche auf einer dem ersten Substrat abgewandten Seite des zweiten Substrats angeordnet wird, verbunden wird, wobei das passive Bauelement , welches als mindestens ein Shunt-Widerstand ausgeführt ist , auf einer dem ersten Substrat zugewandten Seite des zweiten Substrats angeordnet wird, wobei das erste Substrat eine Kavität oder eine Aussparung aufweist , in welche das passive Bauelement hineinragt . Darüber hinaus wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Anordnung mit mindestens einem passiven Bauelement , einem ersten Substrat , einem mit dem ersten Substrat elektrisch leitend verbundenen zweiten Substrat und einer Wärmesenke , wobei das erste Substrat eine erste Leiterbahn und eine zweite Leiterbahn aufweist , wobei über das passive Bauelement eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten Leiterbahn und der zweiten Leiterbahn hergestellt wird, wobei das zweite Substrat eine zweite dielektrische Materiallage umfasst und wobei das passive Bauelement über die zweite dielektrische Materiallage des zweiten Substrats elektrisch isolierend und thermisch leitend mit der Wärmesenke , welche auf einer dem ersten Substrat abgewandten Seite des zweiten Substrats angeordnet wird, verbunden wird, wobei das das passive Bauelement , welches als mindestens ein Shunt-Widerstand ausgeführt ist , auf einer dem zweiten Substrat zugewandten Seite des ersten Substrats angeordnet wird, wobei das passive Bauelement in einer Kavität des ersten Substrats angeordnet wird .

Der Erfindung liegt unter anderem die Überlegung zugrunde , eine Entwärmung einer Anordnung mit einem passiven Bauelements , welches eine erste Leiterbahn elektrisch leitend mit einer zweiten Leiterbahn verbindet , zu verbessern, indem dieses elektrisch isolierend und thermisch leitend mit einer Wärmesenke verbunden wird . Das passive Bauelement kann unter anderem als ein Sensor, insbesondere als ein Stromsensor, z . B . ein Shunt-Widerstand, oder Temperatursensor, z . B . ein NTC, aber auch als reaktives Bauelement , z . B . ein Snubber, ausgeführt sein . Insbesondere wenn das passive Bauelement in einem stromführenden Pfad oder im Bereich einer Wärmequelle , beispielsweise eines Leistungstransistors eines Stromrichters , angeordnet ist , wird eine während des Betriebes der Anordnung entstehende Wärme , insbesondere Verlustwärme , über die Wärmesenke abgeführt . Die Wärmesenke kann unter anderem als Kühlkörper ausgeführt sein . Die erste und die zweite Leiterbahn sind auf einem ersten Substrat angeordnet , welches unter anderem als , insbesondere mehrlagige , PCB ( Printed Circuit Board) ausgeführt sein kann . Die Anordnung umfasst weiterhin ein mit dem ersten Substrat elektrisch leitend verbundenes zweites Substrat , welches eine dielektrische Materiallage umfasst und unter anderem als , insbesondere zweilagiges , DCB-Substrat ( direct bonded copper ) ausgeführt sein kann . Das passiven Bauelement kann zur Herstellung der elektrisch leitenden Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Leiterbahn auf dem ersten Substrat oder dem zweiten Substrat angeordnet sein . Die Wärmesenke ist auf einer dem ersten Substrat abgewandten Seite des zweiten Substrats angeordnet . Somit ist das mit dem ersten Substrat elektrisch leitend verbundene zweite Substrat zwischen dem ersten Substrat und der Wärmesenke angeordnet , wobei das zweite Substrat flächig auf der Wärmesenke aufliegen und mit dieser verbunden sein kann . Über die zweite dielektrische Materiallage des zweiten Substrats wird das passive Bauelement elektrisch isolierend und thermisch leitend mit der Wärmesenke verbunden . Somit wird eine während des Betriebes der Anordnung entstehende Wärme nicht nur über die erste und zweite Leiterbahn, sondern auch über die elektrisch isolierende und thermisch leitende Verbindung mit der Wärmesenke abgeführt . Durch diesen zusätzlichen Wärmepfad wird eine verbesserte Entwärmung der Anordnung erreicht .

Das passive Bauelement ist auf einer dem ersten Substrat zugewandten Seite des zweiten Substrats angeordnet . Durch eine derartige Anordnung wird der thermische Widerstand zur Wärmesenke verringert , sodass eine verbesserte thermische Kontaktierung erzielt wird, was , beispielsweise bei höheren Leistungen von Stromrichtern, die bei mehr als 150 kW, insbesondere bei mehr als 750 kW liegen können, die Messgenauigkeit verbessert und eine lange Lebensdauer ermöglicht .

Das erste Substrat weist eine Kavität oder eine Aussparung auf , in welche das passive Bauelement hineinragt . Durch eine Kavität oder eine Aussparung wird der Abstand zwischen dem ersten Substrat , insbesondere PCB, und dem zweiten Substrat , insbesondere DCB, verringert , was den erforderlichen Bauraum reduziert . Ferner wird bei einer Anbindung eines Halbleiterelements , beispielsweise eines vertikalen Leistungstran- sistors , an das erste Substrat über eine weitere DCB wird die Verwendung eines gemeinsamen Kühlkörpers mit einer ebenen Oberfläche ermöglicht . Da passive Bauelemente , wie Shunt- Widerstände , üblicherweise die Dicke eines derartigen Halbleiterelements überschreiten und dieser Höhenunterschied durch eine Kavität oder eine Aussparung ausgleichbar ist .

Alternativ ist das passive Bauelement auf einer dem zweiten Substrat zugewandten Seite des ersten Substrats angeordnet . Eine derartige Anordnung ermöglicht einen geringen Verdrahtungswiderstand zum passiven Bauelement und eine ausreichende thermische Kontaktierung zur Wärmesenke .

Das passive Bauelement ist in einer Kavität des ersten Substrats angeordnet . Ein Abstand des zweiten Substrats zum ersten Substrat ist durch die Tiefe der Kavität einstellbar . Bei einer Anbindung eines Halbleiterelements , beispielsweise eines vertikalen Leistungstransistors , an das erste Substrat über eine weitere DCB wird die Verwendung eines gemeinsamen Kühlkörpers mit einer ebenen Oberfläche ermöglicht . Da passive Bauelemente , wie Shunt-Widerstände , üblicherweise die Dicke eines derartigen Halbleiterelements überschreiten und dieser Höhenunterschied durch eine Kavität oder eine Aussparung ausgleichbar ist .

Eine weitere Aus führungs form sieht vor, dass das passive Bauelement als Sensor ausgeführt ist , wobei die Anordnung zumindest einen Anschluss zur Kontaktierung des Sensors umfasst . Beispielsweise ist der Sensor als Shunt-Widerstand ausgeführt , welcher Zeranin, Manganin, Konstantan, I saohm enthält . Durch die zusätzliche thermische Anbindung über das zweite Substrat an die Wärmesenke wird eine verbesserte Entwärmung erreicht , sodass eine hohe Messgenauigkeit und lange Lebensdauer erzielbar sind . Eine weitere Aus führungs form sieht vor, dass das passive Bauelement auf einer dem zweiten Substrat abgewandten Seite des ersten Substrats angeordnet ist . Die thermische Anbindung an die Wärmesenke über das zweite Substrat kann beispielsweise über metallische Durchkontaktierungen durch das erste Substrat erfolgen . Für das passive Bauelement sind unter anderem diskrete Standard-SMD-Komponenten verwendbar . Eine derartige Anordnung ist einfach und kostengünstig realisierbar .

Eine weitere Aus führungs form sieht vor, dass das passive Bauelement über einen ersten Kontakt elektrisch leitend mit der ersten Leiterbahn und über einen zweiten Kontakt elektrisch leitend mit der zweiten Leiterbahn verbunden ist , wobei das passive Bauelement einen zwischen dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt angeordneten Aktivteil aufweist , über welchen das passive Bauelement thermisch leitend mit einer ersten Metallisierung des zweiten Substrats verbunden ist . Durch eine derartige Anordnung wird eine sehr gute thermische Anbindung des passiven Bauelements an die Wärmesenke erreicht .

Eine weitere Aus führungs form sieht vor, dass die thermisch leitende Verbindung des Aktivteils des passiven Bauelements mit der ersten Metallisierung des zweiten Substrats durch eine stof f schlüssige Verbindung hergestellt ist . Eine derartige Stof f schlüssige Verbindung ist unter anderem durch Löten, Sintern oder durch einen thermisch leitfähigen Kleber herstellbar . Durch eine derartige stof f schlüssige Verbindung wird eine optimierte thermische Anbindung des passiven Bauelements an die Wärmesenke erreicht .

Eine weitere Aus führungs form sieht vor, dass die erste Leiterbahn und die zweite Leiterbahn j eweils über mindestens ein VIA mit dem zweiten Substrat verbunden sind, wobei das passive Bauelement einen Aktivteil aufweist und wobei die VIAs innerhalb einer senkrechten Pro ektions fläche des Aktivteils des passive Bauelements verlaufend angeordnet sind . Ein VIA (vertical interconnect access ) kann unter anderem eine zumindest teilweise metallische Durchkontaktierung sein, welche z . B . Metallisierungen unterschiedlicher Lagen eines Substrats miteinander verbindet . Durch eine derartige Anordnung wird ein geringerer Abstand zwischen den VIAs erreicht . Aus I solationsgründen kann es erforderlich sein, dass die VIAs vom zweiten Substrat bedeckt sind . Durch einen geringeren Abstand der VIAs wird ein kompakteres zweites Substrat ermöglicht , was sich positiv auf die Kosten für die Anordnung auswirkt .

Eine weitere Aus führungs form sieht vor, dass das passive Bauelement eine im Wesentlichen C- förmige Querschnittskontur aufweist , wobei Kontakte des passiven Bauelements , welche mit der ersten und zweiten Leiterbahn verbunden sind, aufeinander zuweisend angeordnet sind . Insbesondere sind durch eine derartige C- förmige Querschnittskontur mit der ersten und zweiten Leiterbahn verbundene Kontakte des passiven Bauelements aufeinander zuweisend ausgeführt . Beispielsweise weist das passive Bauelement ein unterbrochen umlaufendes Profil auf , wobei Kontakte auf einer Außenfläche des unterbrochen umlaufenden Profils angeordnet und im Bereich der Unterbrechung mit der j eweiligen Leiterbahn verbunden sind . Dadurch wird ein geringerer Abstand zwischen den VIAs der j eweiligen Leiterbahnen erreicht .

Eine weitere Aus führungs form sieht vor, dass eine erste Breite des zweiten Substrats kleiner als eine zweite Breite des passiven Bauelements ist . Durch ein derartiges Substrat werden die Kosten für die Anordnung gesenkt .

Eine weitere Aus führungs form sieht vor, dass das passive Bauelement , insbesondere vollständig, vergossen ist . Beispielsweise ist zwischen de ersten und dem zweiten Substrat ein Vergussmaterial angeordnet , in welchem das passive Bauelement eingebettet ist .

Eine weitere Aus führungs form sieht mindestens ein Halbleiterelement vor, welches elektrisch leitend mit dem passiven Bauelement verbunden ist , und ein drittes Substrat , welches über das Halbleiterelement mit dem ersten Substrat verbunden ist , wobei das Halbleiterelement und das dritte Substrat auf einer dem zweiten Substrat zugewandten Seite des ersten Substrats angeordnet sind, wobei das dritte Substrat eine dritte dielektrische Materiallage umfasst und wobei das Halbleiterelement über die dritte dielektrische Materiallage des dritten Substrats elektrisch isolierend und thermisch leitend mit der Wärmesenke verbunden ist . Das Halbleiterelement kann unter anderem als vertikaler Leistungstransistor , insbesondere als Insulated-Gate-Bipolar-Transistor ( IGBT ) , ausgeführt sein . Das zweite Substrat und das dritte Substrat sind insbesondere mit einer gemeinsamen Wärmesenke verbunden . Das passive Bauelement , welches beispielsweise als mindestens ein Shunt-Widerstand ausgeführt ist , und das mit dem mindestens einen Shunt-Widerstand verbundene Halbleiterelement können unter anderem Teil eines Stromrichters sein . Durch eine derartige Anordnung können der Shunt-Widerstand und das Halbleiterelement ef fektiv gekühlt werden, sodass auch bei höheren Leistungen des Stromrichters auf ein separates Shunt-Modul verzichtet werden kann .

Eine weitere Aus führungs form sieht vor, dass das zweite Substrat dicker als das dritte Substrat ausgeführt ist . Da insbesondere diskrete Shunt-Widerstände üblicherweise in ihrer Höhe deutlich die Dicke des Halbleiterelements überschreiten, kann ein Höhenausgleich, insbesondere bei geringer Shunt- Dicke , über eine derartige Lagendickenanpassung der j eweiligen dielektrischen Materiallagen erfolgen, sodass die Verwendung eines gemeinsamen Kühlkörpers mit einer ebenen Oberfläche ermöglicht wird .

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Aus führungsbeispiele näher beschrieben und erläutert .

Es zeigen : FIG 1 eine schematische Querschnittsdarstellung einer ersten Aus führungs form einer Anordnung mit einem passiven Bauelement ,

FIG 2 eine schematische Querschnittsdarstellung einer zweiten Aus führungs form einer Anordnung mit einem passiven Bauelement ,

FIG 3 eine schematische Querschnittsdarstellung einer dritten Aus führungs form einer Anordnung mit einem passiven Bauelement ,

FIG 4 eine schematische Darstellung einer vierten Aus führungs form einer Anordnung mit passiven Bauelementen in einer Draufsicht ,

FIG 5 eine schematische Querschnittsdarstellung einer fünften Aus führungs form einer Anordnung mit einem passiven Bauelement ,

FIG 6 eine schematische Querschnittsdarstellung einer sechsten Aus führungs form einer Anordnung mit einem passiven Bauelement ,

FIG 7 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Anordnung mit einem passiven Bauelement und einem Halbleiterelement ,

FIG 8 eine schematische Darstellung eines Stromrichters .

Bei den im Folgenden erläuterten Aus führungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Aus führungs formen der Erfindung . Bei den Aus führungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Aus führungs formen j eweils einzelne , unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung j eweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind . Des Weiteren sind die beschriebenen Aus führungs formen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar .

Gleiche Bezugs zeichen haben in den verschiedenen Figuren die gleiche Bedeutung .

FIG 1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer ersten Aus führungs form einer Anordnung 2 mit einem passiven Bauelement 4 , das auf einem ersten Substrat 6 kontaktiert ist . Das erste Substrat 6 , das als PCB ( Printed Circuit Board) ausgeführt ist , umfasst eine erste Leiterbahn 8 und eine zweite Leiterbahn 10 , wobei die erste Leiterbahn 8 über das passive Bauelement 4 , welches über eine stof f schlüssige Verbindung, insbesondere eine Löt- oder Sinterverbindung, elektrisch leitend mit der zweiten Leiterbahn 10 verbunden ist . Ferner umfasst das erste Substrat 6 beispielhaft drei erste dielektrische Materiallagen 12 , welche beispielsweise aus FR4 hergestellt sind . Die erste Leiterbahn 8 und die zweite Leiterbahn 10 umfassen j eweils parallel geschaltete Metallisierungen 14 , insbesondere Kupfermetallisierungen, welche auf den ersten dielektrischen Materiallagen 12 angeordnet sind, wodurch eine höhere Stromtragfähigkeit erreicht wird . Die Parallelschaltung erfolgt j eweils über VIAs 16 (vertical interconnect access ) , welche die Metallisierungen 14 elektrisch leitend verbinden . Darüber hinaus sind die Leiterbahnen 8 , 10 des ersten Substrats 6 über die VIAs 16 mit Abstandshalteelementen 18 verbunden, welche eine elektrisch und thermisch leitfähige Verbindung zu einem zweiten Substrat 20 herstellen . Das Abstandshalteelementen 18 , welches auch Umsteiger genannt wird, ist stof f schlüssig, beispielsweise durch eine Löt- oder Sinterverbindung, mit dem ersten Substrat 6 und dem zweiten Substrat 20 verbunden . Somit sind die erste Leiterbahn 8 und die zweite Leiterbahn 10 , auf welchen das passive Bauelement 4 verbunden ist , j eweils über VIAs 16 mit zweiten Substrat 20 verbunden . Das zweite Substrat 20 ist als DCB-Substrat ( direct bonded copper ) ausgeführt und umfasst eine zweite dielektrische Materiallage 22 , welche zwischen einer ersten Metallisierung 24 und einer zweiten Metallisierung 26 angeordnet ist , wobei die erste Metallisierung 24 über die zweite dielektrische Materiallage 22 mit der zweiten Metallisierung 26 elektrisch isolierend und thermisch leitend verbunden ist . Die zweite dielektrische Materiallage 22 kann unter anderem einen keramischen Werkstof f , beispielsweise Aluminiumnitrid oder Aluminiumoxid, einen organischen Werkstof f , beispielsweise ein Polyamid, oder einen mit einem keramischen Werkstof f gefüllten organischen Werkstof f , enthalten . Die erste Metallisierung 24 und die zweite Metallisierung 26 sind aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt . Auf einer dem ersten Substrat 6 abgewandten Seite des zweiten Substrats 20 ist eine , Wärmesenke 28 , welche als Kühlkörper ausgeführt ist , angeordnet . Die Wärmesenke 28 ist stof f schlüssig, beispielsweise durch eine Löt- oder Sinterverbindung, mit der zweiten Metallisierung 26 des zweiten Substrats 20 verbunden, sodass das passive Bauelement 4 über die zweite dielektrische Materiallage 22 des zweiten Substrats 20 elektrisch isolierend und thermisch leitend mit der Wärmesenke 28 verbunden ist .

Das passive Bauelement 4 , welches auf einer dem zweiten Substrat 20 abgewandten Seite des ersten Substrats 6 angeordnet ist , umfasst einen ersten Kontakt 4a, über welchen das passive Bauelement 4 elektrisch leitend mit der ersten Leiterbahn 8 verbunden ist , und einen zweiten Kontakt 4b, über welchen das passive Bauelement 4 elektrisch leitend mit der zweiten Leiterbahn 10 verbunden ist . Darüber hinaus weist das passive Bauelement 4 einen Aktivteil 4c auf . Beispielhaft ist das passive Bauelement 4 als Sensor, insbesondere als Stromsensor, z . B . ein Shunt-Widerstand, oder Temperatursensor, z . B . ein NTC, ausgeführt . Zumindest der Aktivteil 4c des Sensors ist aus einer Legierung hergestellt , welche unter anderem Zeranin, Manganin, Konstantan, I saohm oder einen Kaltleiter wie Platin enthalten kann . FIG 2 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer zweiten Aus führungs form einer Anordnung 2 mit einem passiven Bauelement 4 . Die VIAs 16 , welche die Leiterbahnen 8 , 10 , auf welchen das passive Bauelement 4 verbunden ist , mit dem zweiten Substrat 20 verbinden, sind innerhalb einer senkrechten Proj ektions fläche 30 des Aktivteils 4c des passive Bauelements 4 verlaufend angeordnet , wodurch sich, im Vergleich zur Ausgestaltung in FIG 1 , ein geringerer Abstand d zwischen den VIAs 6 der j eweiligen Leiterbahnen 8 , 10 ergibt . Da die VIAs 16 aus I solationsgründen vom zweiten Substrat 20 bedeckt sein müssen, wird durch den geringeren Abstand d ein kompakteres zweites Substrat 20 ermöglicht . Insbesondere ist eine erste Breite bl des zweiten Substrats 20 geringer als eine zweite Breite b2 des passiven Bauelements 4 . Die weitere Ausführung der Anordnung 2 in FIG 2 entspricht der in FIG 1 .

FIG 3 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer dritten Aus führungs form einer Anordnung 2 mit einem passiven Bauelement 4 , welches eine im Wesentlichen C- förmige Quer- schnittskontur aufweist . Die Kontakte 4a, 4b des passiven Bauelements 4 , welche mit der ersten und zweiten Leiterbahn 8 , 10 verbunden sind, sind aufeinander zuweisend angeordnet . Insbesondere ist das passive Bauelement 4 als ein unterbrochen umlaufendes Profil ausgeführt , wobei die Kontakte 4a, 4b auf einer Außenfläche angeordnet und im Bereich der Unterbrechung mit der j eweiligen Leiterbahn 8 , 10 verbunden sind . Dadurch wird ein geringerer Abstand d zwischen den VIAs 6 der j eweiligen Leiterbahnen 8 , 10 ermöglicht . Insbesondere ist eine erste Breite bl des zweiten Substrats 20 geringer als eine zweite Breite b2 des passiven Bauelements 4 . Die weitere Aus führung der Anordnung 2 in FIG 3 entspricht der in FIG 2 .

FIG 4 zeigt eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungs form einer Anordnung 2 mit passiven Bauelementen 4 in einer Draufsicht . Die beispielhaft zwei passiven Bauelemente 4 sind als Shunt-Widerstände ausgeführt und auf einer dem ersten Substrat 6 zugewandten Seite des zweiten Substrats 20 angeordnet . Ferner umfasst die Anordnung 2 Anschlüsse 32 , 34 zur Kontaktierung der Shunt-Widerstände . Der erste Anschluss 32 ist über eine erste Anschlussleitung 36 mit einer ersten Sensor-Leitung 38 verbunden, während der zweite Anschluss 34 über eine zweite Anschlussleitung 40 mit einer zweiten Sensor-Leitung 42 verbunden ist . Die Anschlussleitungen 36 , 38 sind innerhalb einer senkrechten Proj ektions fläche 30 der Aktivteile 4c der passiven Bauelemente 4 verlaufend angeordnet . Um Bauraum einzusparen, können die Anschlussleitungen 36 , 38 optional übereinander in zwei unterschiedlichen Lagen des PCB übereinander zu führen . Die Sensor-Leitungen 38 sind Teil der ersten Metallisierung 24 des zweiten Substrats 20 und über Abstandshalteelemente 18 mit der j eweiligen Leiterbahn 8 , 10 des ersten Substrats 6 verbunden . Die weitere Aus führung der Anordnung 2 in FIG 4 entspricht der in FIG 1 .

FIG 5 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer fünften Aus führungs form einer Anordnung 2 mit einem passiven Bauelement 4 , wobei das passive Bauelement 4 auf einer dem ersten Substrat 6 zugewandten Seite des zweiten Substrats 20 angeordnet ist . Das erste Substrat 6 weist eine Kavität 44 auf , in welche das passive Bauelement 4 hineinragt . Die Anordnung umfasst ein Vergussmaterial 46 , welches die Kavität 44 aus füllt und in welches das passive Bauelement 4 eingebettet ist . Die weitere Aus führung der Anordnung 2 in FIG 5 entspricht der in FIG 4 .

FIG 6 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer sechsten Aus führungs form einer Anordnung 2 mit einem passiven Bauelement 4 , wobei das passive Bauelement 4 auf einer dem ersten Substrat 6 zugewandten Seite des zweiten Substrats 20 angeordnet ist . Das erste Substrat 6 weist eine Aussparung 48 auf , in welche das passive Bauelement 4 hineinragt . Die Anordnung umfasst ein Vergussmaterial 46 , welches die Aussparung 48 aus füllt und in welches das passive Bauelement 4 eingebettet ist . Eine Abdeckung 50 verschließt die Aussparung 48 auf einer dem passiven Bauelement 4 gegenüberliegenden Seite des ersten Substrats 6 . Die Abdeckung 50 ist vor dem Vergießen temporär oder dauerhaft dichtend, insbesondere stof fschlüssig, an das erste Substrat 6 angebracht und ist optional nach dem Aushärten des Vergussmaterials 46 entfernbar . Die weitere Aus führung der Anordnung 2 in FIG 6 entspricht der in FIG 5 .

FIG 7 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Anordnung 2 mit einem passiven Bauelement 4 und einem Halbleiterelement 52 . Das passive Bauelement 4 ist auf einer dem zweiten 20 zugewandten Seite des ersten Substrats 6 angeordnet . Über den zwischen dem ersten Kontakt 4a und dem zweiten Kontakt 4b angeordneten Aktivteil 4c ist das passive Bauelement 4 thermisch leitend mit der ersten Metallisierung 24 des zweiten Substrats 20 verbunden . Die thermisch leitende Verbindung des Aktivteils 4c des passiven Bauelements 4 mit der ersten Metallisierung 24 des zweiten Substrats 20 wird durch eine stof f schlüssige Verbindung 54 hergestellt , wobei die Stof f schlüssige Verbindung 54 unter anderem durch Löten, Sintern oder durch einen thermisch leitfähigen Kleber hergestellt werden kann . Über die stof f schlüssige Verbindung 54 ist das passiven Bauelement 4 thermisch an die Wärmesenke 28 angebunden . Ferner sind keine Abstandshalteelemente 18 erforderlich, wodurch DGB-Fläche eingespart wird .

Das Halbleiterelement 52 ist elektrisch leitend mit dem passiven Bauelement 4 verbunden ist , Das Halbleiterelement 52 ist beispielhaft als vertikaler Leistungstransistor , insbesondere als Insulated-Gate-Bipolar-Transistor ( IGBT ) , ausgeführt . Insbesondere ist das Halbleiterelement 52 als Low Side Schalter einer Halbbrücke für einen Stromrichter konfiguriert , welcher kollektorseitig über das als Shunt-Widerstand ausgebildete passiven Bauelement 4 mit einem AG-Anschluss verbunden ist .

Ferner umfasst die Anordnung 2 ein drittes Substrat 56 , welches über das Halbleiterelement 52 und ein Abstandshalteelement 18 mit dem ersten Substrat 6 verbunden ist , wobei das Halbleiterelement 52 und das dritte Substrat 56 auf einer dem zweiten Substrat 20 zugewandten Seite des ersten Substrats 6 angeordnet sind . Das dritte Substrat 20 umfasst eine dritte dielektrische Materiallage 58 , wobei das Halbleiterelement 52 über die dritte dielektrische Materiallage 58 des dritten Substrats 56 elektrisch isolierend und thermisch leitend mit einer gemeinsamen Wärmesenke 28 verbunden .

Die gemeinsame Wärmesenke 28 weist eine ebene Oberfläche 60 auf . Da diskrete Shunt-Widerstände üblicherweise in ihrer Höhe deutlich die Halbleiterdicke überschreiten, wird dieser Höhenunterschied durch eine PCB-seitige Kavität 44 ausgeglichen . Das als Shunt-Widerstand ausgeführte passive Bauelement 4 wird in der Kavität 44 des ersten Substrats 6 angeordnet . Der Shunt-Widerstand und das Halbleiterelement 52 werden j eweils in Vergussmaterial 46 eingebettet . Zusätzlich oder alternativ kann der Höhenausgleich, insbesondere bei geringer Shunt-Dicke , über eine Lagendickenanpassung der zweiten dielektrischen Materiallage 22 bzw . der dritten dielektrische Materiallage 58 dahingehend erfolgen, dass eine erste Dicke dl der zweiten dielektrischen Materiallage 22 geringer gewählt wird als eine zweite Dicke d2 der dritten dielektrische Materiallage 58 .

FIG 8 zeigt eine schematische Darstellung eines Stromrichters 62 , welcher beispielhaft eine Anordnung 2 umfasst .