Titel

Elektronikmodul

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Elektronikmodul, einen Inverter umfassend das Elektronikmodul und eine Entwärmungsvorrichtung, insbesondere enthalten im Elektronikmodul gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.

Aus der DE 10 2015 223 602 A1 der Anmelderin ist ein Leistungsmodul für einen Elektromotor bekannt, welches wenigstens eine Halbleiterschalter-Halbbrücke aufweist.

Offenbarung der Erfindung

Erfindungsgemäß weist das Elektronikmodul der eingangs genannten Art eine Entwärmungsvorrichtung, insbesondere in Form eines Wärmespreizelements, auf, wobei die Entwärmungsvorrichtung ein Gehäuse aufweist, das einen Hohlraum für ein Fluid, insbesondere Kältemittel, umschließt. Das Gehäuse ist wenigstens teilweise oder vollständig durch ein Halbleitermaterial gebildet wobei die Entwärmungsvorrichtung, insbesondere über das Gehäuse, mit zumindest einem Bereich eines zumindest einseitig bestückten Schaltungsträger wärmeleiten bzw. thermisch verbunden ist, insbesondere stoffschlüssig verbunden ist. Der Schaltungsträger weist, insbesondere auf zumindest einer ihrer Hauptseiten, eine erste elektronische Schaltung auf, umfassend zumindest ein elektrisches und/oder elektronisches Bauelement. Bevorzugt weist das Halbleitermaterial Silizium und/oder Germanium und/oder Siliziumcarbid auf oder ist aus einem oder einer Auswahl der vorgenannten Halbleiter gebildet. In dem Halbleitermaterial ist zumindest ein weiteres elektrisches und/oder elektronisches Bauelement und/oder eine zweite elektronische Schaltung des Elektronikmodules ausgebildet

Vorteilhaft weist das Elektronikmodul mittels der beschriebenen Entwärmungsvorrichtung ein hohes Entwärmungsvermögen auf. Auf diese Weise können auch Elektronikmodule höherer Leistungsklassen sehr einfach und effizient umgesetzt werden. Ferner ist das Halbleitermaterial der Entwärmungsvorrichtung zeitgleich als Träger eines elektrischen und/oder elektronischen Bauelementes bzw. einer zweiten elektronischen Schaltung genutzt. Dabei kann das elektrische und/oder elektronische Bauelement zumindest teilweise oder vollkommen aus dem Halbleitermaterial gebildet sein - ebenso zumindest Teile der zweiten elektronischen Schaltung. Vorteilhaft können hierbei die bekannten und etablierten Prozesse zur funktionalen Strukturierung und Ausbildung der teilweise oder vollkommen aus dem Halbleitermaterial angedachten Halbleiterfunktionsstrukturen zur Anwendung kommen. Damit eignet sich die Umsetzung des Elektronikmodules auch im Rahmen einer Serienfertigung mit hohen Stückzahlen. Das Elektronikmodul kann in beschriebener Weise besonders klein und kompakt ausgeführt werden, da einzelne oder mehrere Schaltungsfunktionen lokal günstig im Bereich der Entwärmungsvorrichtung verlagert sind. Aufgrund der unmittelbaren Nähe zum Kühlfluid ist das Halbleitermaterial und damit auch das zumindest eine weitere elektrische und/oder elektronische Bauelement und/oder die zweite elektronische Schaltung optimal entwärmbar.

Im Falle von Leistungselektronik als Teil der ersten elektronischen Schaltung entfallen so durch die Materialgleichheit oder die Materialähnlichkeit zwischen Leistungshalbleiterbauelementen der ersten Schaltung und der Entwärmungsvorrichtung, insbesondere als Wärmesenke oder Wärmespreizelement, zueinander verschiedene Temperaturausdehnungen. Vorteilhaft kann das Elektronikmodul so besonders dauerhaft und langlebig gebildet sein.

Die Entwärmungsvorrichtung ist bevorzugt ausgebildet, an einem Ort der Entwärmungsvorrichtung, insbesondere über ein Außenflächenbereich des Gehäuses, Verlustwärme aufzunehmen und die Verlustwärme an einem von dem Ort beabstandeten anderen Ort wieder abzugeben.

Bevorzugt weist die Entwärmungsvorrichtung eine zum stoffschlüssigen Verbinden mit einer Wärmequelle, bevorzugt einem Leistungshalbleiter ausgebildete Wärmekontaktfläche auf, und eine zum wärmeleitfähigen Verbinden mit einer Wärmesenke, insbesondere Kühlkörper ausgebildete Wärmeabgabefläche auf.

Die Entwärmungsvorrichtung ist bevorzugt flach ausgebildet, wobei die Wärmekontaktfläche und die Wärmeabgabefläche sich zueinander parallel erstrecken. Vorteilhaft kann die Entwärmungsvorrichtung so flach und platzsparend ausgebildet sein, und die Verlustwärme von wenigstens einem Leistungshalbleiter, oder mehreren Leistungshalbleitern aufnehmen und lateral innerhalb der Entwärmungsvorrichtung verteilen.

Die Entwärmungsvorrichtung ist weiter bevorzugt zum Wärmespreizen ausgebildet, wobei die Entwärmungsvorrichtung, insbesondere Wärmespreizelement, ausgebildet ist, Verlustwärme an einem Ort einer Wärmekontaktfläche aufzunehmen, und die Verlustwärme räumlich, bevorzugt überwiegend lateral, innerhalb der Entwärmungsvorrichtung zu verteilen.

Vorteilhaft kann so ein Hot-Spot, insbesondere eine lokale Temperaturerhöhung, an einem elektrischen und/oder elektronischen Bauelement, insbesondere einem Leistungshalbleiter, vermieden werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Elektronikmodules ist das weitere elektrische und/oder elektronische Bauelement und/oder die zweite elektronische Schaltung innerhalb der Entwärmungsvorrichtung mit der ersten elektronischen Schaltung auf dem Schaltungsträger elektrisch kontaktiert. Mit der elektrischen Kontaktierung ist eine funktional zusammenhängende elektronische Schaltung ausgebildet. Für die elektrische Kontaktierung weisen der Schaltungsträger und die Entwärmungsvorrichtung entsprechende äußere Anschlusskontakte auf, welche jeweils mit den Schaltungsteilen auf dem Schaltungsträger bzw. innerhalb des Halbleitermaterials der Entwärmungsvorrichtung elektrisch verbunden sind. Insbesondere ist ein solcher Anschlusskontakt lokal im Bereich der Wärmkontaktfläche der Entwärmungsvorrichtung ausgebildet, weiter insbesondere in einem der Wärmekontaktfläche zugewandten unbestückten Fläche des Schaltungsträgers. Die elektrische Verbindung der jeweiligen äußeren Anschlusskontakte erfolgt dann beispielsweise zusammen mit der thermischen Verbindung von Schaltungsträger und Entwärmungsvorrichtung, wobei der Anschlusskontakt in der Verbundanordnung übereinander und zueinander zugewandt angeordnet sind. Insgesamt ist auf diese Weise die vorteilhafte Möglichkeit geschaffen, eine ansonsten auf einen Schaltungsträger anzuordnende elektronische Schaltung aufzutrennen. Durch eine lokale Neuplatzierung des aufgeteilten Schaltungsteiles innerhalb des Halbleitermaterials der Entwärmungsvorrichtung als neue Trägerstruktur, kann die Bestückungsfläche des Schaltungsträgers vorteilhaft reduziert werden unter Beibehaltung der gleichen Elektronikfunktion. Neben der damit erreichbaren Kompaktheit des Elektronikmoduls, kann dieses auch aufwandsgünstig bereitgestellt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Gehäuseaußenfläche der Entwärmungsvorrichtung, insbesondere die zuvor genannte Wärmekontaktfläche, selbst als der Schaltungsträger der ersten elektronischen Schaltung ausgebildet. In diesem Fall ist auf der Außenfläche eine Leiterstruktur aufgebracht, beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, aus Silber oder einer Silberlegierung, aus Platin oder einer Platinlegierung, aus Gold oder einer Goldlegierung und/oder aus einem anderen bekannten elektrischem Leitmaterial. Ferner sind auf der Gehäuseaußenfläche elektrische und/oder elektronische Bauelemente angeordnet und mit der Leiterstruktur elektrisch verbunden unter Ausbildung der zweiten elektronischen Schaltung. Eine elektrische Verbindung zu dem weiteren elektrischen und/oder elektronischen Bauelement und/oder zur zweiten elektronischen Schaltung erfolgt insbesondere durch Vias als elektrisch leitfähige Verbindungskanäle. Im Falle von Silizium als dem Halbleitermaterial sind die Verbindungskanäle in Form von Through Silicon Vias ausgebildet.

Besondere Vorteile ergeben sich bei einer Ausführungsform des Elektronikmodules, bei welcher die Entwärmungsvorrichtung zumindest einen Kondensator, einen Widerstand, ein aktives Bauelement oder einen Sensor als das weitere elektrische und/oder elektronische Bauelement und/oder als Teil der zweiten elektronischen Schaltung umfasst. Zu deren Ausbildung innerhalb des Halbleitermaterials sind bekannte Techniken aus der Halbleiterfertigung bekannt. Somit kann vorteilhaft auf bewährte Fertigungsstandards zurückgegriffen werden.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Elektronikmodules ist dieses als Kommutierzelle für einen Inverter ausgebildet, wobei die erste elektronische Schaltung zumindest eine Halbleiterschalter-Halbbrücke umfasst und die Entwärmungsvorrichtung den Zwischenkreiskondensator der Kommutierzelle als das weitere elektrische und/oder elektronische Bauelement oder als Teil der zweiten elektronischen Schaltung umfasst. Dabei können auch höhere Leistungen durch die Kommutierzelle umgesetzt werden, da sowohl der auf dem Schaltungsträger angeordnete Schaltungsteil als auch der in der Entwärmungsvorrichtung enthaltene Schaltungsteil effektiv entwärmt werden können.

Der Zwischenkreiskondensator ist dabei in dem Halbleitermaterial der Entwärmungsvorrichtung der Zwischenkreiskondensator angeordnet und/oder ausgebildet. Der Zwischenkreiskondensator ist bevorzugt ein Halbleiterkondensator.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Zwischenkreiskondensator eine Mehrzahl oder Vielzahl Grabenkondensatoren, insbesondere Tiefgrabenkondensatoren, auf. Der Tiefgrabenkondensator ist bevorzugt ein STI - Kondensator (STI = Shallow-Trench-Insulator). Vorteilhaft kann der Zwischenkreiskondensator so in dem Halbleitermaterial der Entwärmungsvorrichtung räumlich integriert sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Kondensator eine Vielzahl von Elektroden auf, welche jeweils mehrere übereinander angeordnete Schichten durchdringen. Die Kapazität des Kondensators ist dabei zwischen der Elektrode und wenigstens einer dazu benachbarten Schicht der übereinander angeordneten Schichten gebildet, die von der bereits erwähnten Elektrode durchdrungen sind. Vorteilhaft kann der Kondensator so kompakt und aufwandsgünstig in dem Halbleitermaterial der Entwärmungsvorrichtung ausgebildet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Zwischenkreiskondensator in einer Aussparung in dem Gehäuse der Entwärmungsvorrichtung ausgebildet Vorteilhaft kann der Zwischenkreiskondensator zusammen mit der Entwärmungsvorrichtung eine kubische Form, insbesondere quaderförmige Form, aufweisen. Der Zwischenkreiskondensator bildet so vorteilhaft einem Volumenanteil in dem Quader.

Der Zwischenkreiskondensator kann in einer anderen bevorzugten Ausführungsform ein keramischer Kondensator sein. Bevorzugt bildet der keramische Kondensator einen Volumenanteil in der Entwärmungsvorrichtung.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist in dem Halbleitermaterial der Entwärmungsvorrichtung wenigstens ein Sensor ausgebildet. Vorteilhaft kann der Sensor so aufwandsgünstig in dem Halbleitermaterial integriert sein und so nahe und mit einem geringen Wärmeübergangswiderstand an den wärmeerzeugenden Komponenten, insbesondere Halbleiterschalter oder den Zwischenkreiskondensator, angeordnet sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform des Elektronikmodules ist der in der Entwärmungsvorrichtung ausgebildete Hohlraum geschlossen. Vorteilhaft kann so mittels der Entwärmungsvorrichtung eine Vapor-Chamber, eine Heatpipe oder ein Thermosiphon gebildet sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Entwärmungsvorrichtung, insbesondere das Gehäuse eine an einer Gehäuseinnenwand des Gehäuses ausgebildete, und zu dem Hohlraum hingewandte offenporige Struktur, insbesondere Mikrostruktur auf, welche ausgebildet ist, das Fluid in der Struktur zu halten und/oder in der Struktur führend zu transportieren und/oder zu bewegen. Die Struktur ist beispielsweise durch einen offenporigen Schaum, und/oder Röhren gebildet. Vorteilhaft kann die Entwärmungsvorrichtung so weitgehend, oder vollständig lageunabhängig arbeiten.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die offenporige Struktur eine Kapillar- Struktur. Vorteilhaft kann die Kapillar-Struktur, insbesondere Docht-Struktur oder Wick-Struktur, das Fluid mittels Kapillarkraft von der Wärmequelle bis hin zu einer Wärmesenke innerhalb des Hohlraums führen.

Die Entwärmungsvorrichtung weist bevorzugt eine Wärmeaufnahmefläche, und eine insbesondere dazu parallel ausgebildete Wärmeabgabefläche auf. Die Entwärmungsvorrichtung ist ausgebildet, an der Wärmeaufnahmefläche das Fluid zu verdampfen, und an der Wärmeabgabefläche, insbesondere Wärmesenke, zu kondensieren. Die Entwärmungsvorrichtung ist weiter bevorzugt ausgebildet, das kondensierte Fluid mittels der offenporigen Struktur zu der Wärmeaufnahmefläche zurückzuführen. Vorteilhaft kann so ein geschlossener Verdampfungs-Kondensationskreislauf in der Entwärmungsvorrichtung gebildet sein. Die Entwärmungsvorrichtung kann so vorteilhaft die an der Wärmequelle gebildete Wärme, insbesondere in dem Halbleitermaterial selbst erzeugte Verlustwärme spreizen, und/oder unmittelbar quer zu einer flachen Erstreckung der Entwärmungsvorrichtung zu dem Fluid in dem Hohlraum hinleiten.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Fluid ein Kältemittel. Das Kältemittel ist bevorzugt zum Sieden und Rekondensieren ausgebildet. Vorteilhaft kann das Kältemittel so beim Sieden Verlustwärme aufnehmen, und beim Rekondensieren in den flüssigen Zustand die Verlustwärme wieder abgeben. Vorteilhaft kann so Wärmeleitung oder Wärmespreizung in einem Hohlraum der Entwärmungsvorrichtung durch eine Verdampfungsenthalpie und eine Bewegung des Kältemittels in dem Hohlraum der Entwärmungsvorrichtung gebildet sein.

Bevorzugt weist das Kältemittel eines oder eine Auswahl der Kältemittel Propan und/oder Butan, Ammoniak, Wasser, Methanol, Ethanol, oder Kohlendioxid auf. Vorteilhaft kann das Kältemittel so ozonfreundlich ausgebildet sein. In einer anderen Ausführungsform weist das Kältemittel wenigstens ein halogeniertes, bevorzugt chloriertes und/oder fluoriertes Alkan oder Alken, insbesondere ein Hydro-Fluor-Alken auf, auch Hydro-Fluor-Olefin genannt.

In einer anderen Ausführungsform ist das Kältemittel durch Wasser, oder Alkohol gebildet. Vorteilhaft kann das Kältemittel so aufwandsgünstig bereitgestellt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform des Elektronikmodules ist das Gehäuse mit einer insbesondere zum Fluidführen ausgebildeten Wärmesenke wärmeleitfähig verbunden. Die Wärmesenke ist beispielsweise eine Aluminium- Wärmesenke, welche ausgebildet ist, in einen Fluidkreislauf, insbesondere einen Kühlkreislauf eines Fahrzeugs, insbesondere Elektrofahrzeugs, eingebunden zu werden. Vorteilhaft kann das Elektronikmodul so aufwandsgünstig gekühlt werden, und einen besonders geringen Wärmeübergangswiderstand von dem Schaltungsträger, bis hin zum Fluid der Aluminium-Wärmesenke aufweisen.

Weiter vorteilhaft kann so mittels der Entwärmungsvorrichtung, welches selbst aus Halbleitermaterial gebildet ist, ein besonders effizienter Wärmeübergang und eine gute Wärmespreizung und Wärmeverteilung zwischen den zu entwärmenden Schaltungsteilen selbst und der fluidführenden, insbesondere kühlwasserführenden Wärmesenke gebildet sein.

Die Erfindung betrifft auch eine Entwärmungsvorrichtung, insbesondere der vorbeschriebenen Art. Die Entwärmungsvorrichtung, insbesondere Wärmespreizelement, weist ein aus einem wenigstens einem Halbleitermaterial gebildetes oder dieses aufweisende Gehäuse auf, das einen Hohlraum umschließt. Der Hohlraum ist mit einem Kältemittel wenigstens teilweise angefüllt. Das Gehäuse weist bevorzugt eine offenporige Struktur, insbesondere Kapillarstruktur und/oder Mikrokanäle, oder eine Wick-Struktur auf, die an einer Gehäusewand des Gehäuses ausgebildet und in dem Hohlraum angeordnet ist oder in den Hohlraum weist. In dem Halbleitermaterial ist dabei zumindest ein elektrisches und/oder elektronisches Bauelement und/oder eine elektronische Schaltung ausgebildet.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Entwärmungsvorrichtung ist das elektrische und/oder elektronische Bauelement und/oder die elektronische Schaltung außerhalb des Hohlraumes angeordnet. Damit besteht keine Gefahr eines galvanischen Kontaktes mit dem Kühlfluid. Zur Sicherstellung einer Potentialtrennung kann das Halbleitermaterial auch eine Isolationsschicht umfassen, welche eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen und/oder elektronischen Bauelement und/oder der elektronischen Schaltung mit dem Kühlfluid unterbindet. In einer bevorzugten Ausführungsform der Entwärmungsvorrichtung weist die Entwärmungsvorrichtung einen elektrischen Außenanschlusskontakt auf, insbesondere an einer Außenfläche des Gehäuses, welcher mit dem elektrischen und/oder elektronischen Bauelement und/oder der elektronischen Schaltung elektrisch verbunden ist und derart ausgebildet ist, das elektrische und/oder elektronische Bauelement und/oder die elektronische Schaltung mit einer weiteren Schaltung eines Schaltungsträgers elektrisch zu verbinden, welcher mit der Entwärmungsvorrichtung zur Entwärmung thermisch verbindbar ist.

Die Erfindung betrifft auch einen Inverter mit wenigstens einem Elektronikmodul der vorbeschriebenen Art, insbesondere in Form einer Kommutierzelle. Der Inverter weist für jede Phase des Inverters wenigstens eine Kommutierzelle auf.

Weiter bevorzugt weist der Inverter einen Treiber für die wenigstens eine Halbleiterschalter-Halbbrücke der Kommutierzelle auf.

Die Erfindung betrifft auch ein Elektrofahrzeug mit einem Inverter der vorbeschriebenen Art, und mit einer elektrischen Antriebsmaschine. Die Antriebsmaschine weist wenigstens drei Phasen, fünf Phasen, oder sechs Phasen, oder ein Vielfaches von drei Phasen, und für jede Phase wenigstens eine Statorspule auf. Der Inverter ist ausgebildet die elektrische Maschine, insbesondere die Statorspulen des Stators zum Erzeugen eines magnetischen Drehfeldes zu bestromen.

Die Erfindung wird nun im Folgenden anhand von Figuren und weiteren Ausführungsbeispielen beschrieben. Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten ergeben sich aus einer Kombination der in den abhängigen Ansprüchen und in den Figuren beschriebenen Merkmale.

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Elektronikmodules als Kommutierzelle bzw. Inverter, welcher ein kältemittelgefüllte Entwärmungsvorrichtung, insbesondere Wärmespreizelement, aufweist, das ausgebildet ist, von einer mit der Entwärmungsvorrichtung verbundenen Halbleiterschalter-Halbbrücke Verlustwärme aufzunehmen und die Verlustwärme an eine fluidführende Wärmesenke abzugeben, wobei die Entwärmungsvorrichtung aus einem Halbleitermaterial gebildet ist oder ein solches umfasst und einen

Halbleiterkondensator, insbesondere ein Tiefgrabenkondensator, aufweist, der in dem Halbleitermaterial ausgebildet ist.

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Elektronikmodul als Kommutierungszelle bzw. übergeordnet als Inverter 1 . Der Inverter 1 weist eine Entwärmungsvorrichtung 2, insbesondere Wärmespreizelement auf. Die Entwärmungsvorrichtung 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Halbleitermaterial, insbesondere Silizium, gebildet. Die Entwärmungsvorrichtung 2 weist einen Hohlraum 5 auf, welcher von zwei, die Entwärmungsvorrichtung 2 bildenden Schalen 3 und 4 umschlossen ist. An den Schalen 3 und 4, welche in diesem Ausführungsbeispiel jeweils als Halbschalen ausgebildet, und beispielsweise durch Verlöten oder Verbünden, insbesondere Reibschweißen oder Ultraschallverschweißen, miteinander verbunden sind, ist jeweils eine Mikrostruktur, insbesondere eine Wick-Struktur oder eine Kapillar- Struktur, ausgebildet, welche ausgebildet ist, ein Kältemittel 7, welches in dem Hohlraum 5 aufgenommen ist, zu transportieren und/oder durch Oberflächenvergrößerung zu verdampfen.

Die Kapillar-Struktur 6 ist beispielsweise mittels Grabenätzen, oder mittels eines Lasers erzeugt.

Der Inverter 1 umfasst auch eine Wärmesenke 8, welche in diesem Ausführungsbeispiel als keramisch ausgebildete Wärmesenke gebildet ist. Denkbar ist auch eine Wärmesenke aus Kupfer oder einer Kupferlegierung oder aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Die Wärmesenke 8 umschließt einen Hohlraum 10, in den Finnen hineinragen. Eine Finne 11 ist beispielhaft bezeichnet. Zusätzlich oder unabhängig von den Finnen können an dem Kühlkörper 8 Stege ausgebildet sein. Die Finnen und/oder die Stege, welche in dem Hohlraum 10 ausgebildet sind, sind jeweils ausgebildet, Verlustwärme oberflächenvergrößernd an ein in dem Hohlraum 10 fließendes Fluid, beispielsweise Kühlwasser, zu leiten.

Die Entwärmungsvorrichtung 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel mittels einer insbesondere elektrisch isolierend und/oder wärmeleitfähig ausgebildeten Schicht 9, in diesem Ausführungsbeispiel einer Mehrlagenschicht, mit der Wärmesenke 8 verbunden. Die wärmeleitfähige Schicht 9 ist beispielsweise durch ein DCB-Substrat (DCB = Direct-Copper-Bonded) oder AMB-Substrat (AMB = Active-Metal-Brazed) gebildet, und kann so mit der Entwärmungsvorrichtung 2 und mit der Wärmesenke 8 in diesem Ausführungsbeispiel verlötet oder versintert sein. Die zum Fluidführen, insbesondere Kühlwasserführen ausgebildete Wärmesenke 8 kann so von der Entwärmungsvorrichtung 2, insbesondere Wärmespreizelement, galvanisch getrennt sein.

Die Entwärmungsvorrichtung 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel flach ausgebildet, und bildet beispielsweise über die Halbschale 3 einen Schaltungsträger bzw. ein Substrat für einen Teil einer elektronischen Schaltung, in diesem Ausführungsbeispiel eine Kommutierzelle des Inverters 1.

Ferner ist insbesondere in dem Halbleitermaterial der Entwärmungsvorrichtung 2 und insbesondere in der Halbschale 3, welche in diesem Ausführungsbeispiel auch den Schaltungsträger für die zuvor genannte elektronische Schaltung bildet, ein Zwischenkreiskondensator 12 ausgebildet. Der Zwischenkreiskondensator 12 ist in dem Halbleitermaterial der Entwärmungsvorrichtung 2 beispielsweise als Tiefgrabenkondensator ausgebildet. Der Tiefgrabenkondensator umfasst eine Vielzahl von insbesondere geätzten oder mittels eines Lasers erzeugten Tiefgrabenstrukturen, welche jeweils ausgebildet sind, zu dem diese umgebenden Halbleitermaterialien eine elektrische Kapazität auszubilden.

Mit der Entwärmungsvorrichtung 2, insbesondere der den Schaltungsträger bildenden Halbschale 3, sind in diesem Ausführungsbeispiel elektrisch leitfähige Schichten insbesondere stoffschlüssig verbunden, welche jeweils eine Umverdrahtungsstruktur für eine elektronische Schaltung, in diesem Ausführungsbeispiel die Halbleiterschalter-Halbbrücke und weitere elektronische Komponenten des Inverters 1 , bilden.

Der Inverter 1 umfasst eine Halbleiterschalter-Halbbrücke umfassend einen High- Side-Transistor 17, und einen Low-Side-Transistor 18. Der High-Side-Transistor 17 ist mittels eines Lotmittels oder Sintermittels 22 mit einer elektrisch leitfähigen Schicht 13 verbunden. Der Low-Side-Transistor 18 ist mittels eines Lotmittels 22 mit einer elektrisch leitfähigen Schicht 15 verbunden. Die elektrisch leitfähigen Schichten 13 und 15 sind mit der Entwärmungsvorrichtung 2, insbesondere der Gehäuseschale 3, verlötet oder versintert. Die elektrisch leitfähigen Schichten bilden eine Umverdrahtungsstruktur, die Bestandteil der Entwärmungsvorrichtung 2 sein können. Auf diese Weise ist eine mittelbare stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Halbleiterschalter und der Entwärmungsvorrichtung 2 gebildet.

Der Inverter 1 umfasst auch einen Treiber 19, insbesondere Gate-Treiber für die Halbleiterschalter-Halbbrücke, umfassend die Halbleiterschalter 17 und 18. Der Treiber 19 ist mittels einer elektrisch leitfähigen Schicht 16 mit der Halbschale 3 der Entwärmungsvorrichtung 2 verbunden. Ein Bond-Draht 24, welcher den Treiber 19 mit einem Gate-Anschluss des Low-Side-Halbleiterschalters 18 verbindet, ist beispielhaft dargestellt.

Der Inverter 1 , insbesondere die Kommutierzelle des Inverters 1 , weist auch einen Stromsensor 20 auf, welcher ausgebildet ist, einen Ausgangsstrom der Halbleiterschalter-Halbbrücke zu erfassen, und ein den erfassten Strom repräsentierendes Stromsignal zu erzeugen, und dieses an den Treiber 19 zu senden. Der Stromsensor 20 ist beispielsweise durch einen Shunt-Widerstand gebildet, oder durch einen Magnetfeldsensor, welcher ausgebildet ist, einen in einer Stromschiene 14 fließenden Phasenstrom der Kommutierzelle zu erfassen. Die Stromschiene 14 ist beispielsweise mittels Verlöten oder Versintern mit der Entwärmungsvorrichtung 2 verbunden.

Der Inverter 1 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel auch einen Temperatursensor 21 , welcher ausgebildet und angeordnet ist, eine Temperatur der Halbleiterschalter-Halbbrücke zu erfassen. Der Temperatursensor 21 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit der elektrisch leitfähigen Schicht 13 mittels eines Lotmittels 22 stoffschlüssig verbunden. Der Temperatursensor 21 ist beispielsweise durch einen NTC-Widerstand (NTC = Negative-Temperature- Coefficient) gebildet.

Zusätzlich oder unabhängig von dem Temperatursensor 21 kann der Inverter 1 einen in der Entwärmungsvorrichtung 2, insbesondere dem Halbleitermaterial der Entwärmungsvorrichtung 2, ausgebildeten Temperatursensor 23 aufweisen. Der Temperatursensor 23 ist beispielsweise mittels Kathodischen Zerstäubens, auch Sputtern genannt, - oder CVD (CVD = Chemical-Vapor-Deposition) - in dem Halbleitermaterial der Entwärmungsvorrichtung 2 erzeugt. Der Temperatursensor 22 ist so ausgebildet, in unmittelbarer Nähe der Halbleiterschalter-Halbbrücke, insbesondere der Transistoren 17 und 18, eine Temperatur zu erfassen.

Der Zwischenkreiskondensator 12 kann platzsparend und aufwandsgünstig in dem Halbleitermaterial der Entwärmungsvorrichtung 2 ausgebildet sein, und so Bestandteil der Entwärmungsvorrichtung 2 sein. Der Temperatursensor 23 kann Bestandteil Entwärmungsvorrichtung 2 sein.

Die Transistoren der Halbleiterschalter-Halbbrücke sind beispielsweise als Feldeffekttransistor, als IGBT (IGBT = Insulated-Gate-Bipolar-Transistor), oder als HEMT-Transistor (HEMT = High-Electron-Mobility-Transistor), oder ein Silizium-Carbid-Transistor ausgebildet.

Der Treiber 19 ist beispielsweise ein CMOS-Treiber, insbesondere ASIC (ASIC = Application-Specific-Integrated-Circuit), SIP (SIP = System- In- Package), ein Mikrocontroller oder ein Mikroprozessor. Der Treiber 19 ist beispielsweise auf einem SOI-Substrat (SOI = Silicon-On-Insulator) ausgebildet.

Die Halbleiterschalter 17 und 18 sind beispielsweise als gehäuseloser Halbleiterschalter, insbesondere Bare-Die, ausgebildet.

Neben der Ausführung in Form einer Kommutierzelle bzw. dem Inverter 1 kann das Elektronikmodul auch andere Elektronikfunktionen und/oder andere Schaltungsbestandteile umfassen. Demzufolge kann die Aufteilung einer funktionalen Schaltung in einen auf der Gehäuseaußenfläche der Entwärmungsvorrichtung 2, insbesondere eine Wärmekontaktfläche, angeordneten Schaltungsteil und einen innerhalb des Halbleitermaterials der Entwärmungsvorrichtung angeordneten und/oder ausgebildeten Schaltungsteils ganz anwendungsspezifisch verschieden erfolgen. Auch kann anstelle der Gehäuseaußenfläche der Entwärmungsvorrichtung 2 als Trägerstruktur alternativ ein separater Schaltungsträger innerhalb des Elektronikmoduls gestellt sein, welcher mit der Gehäuseaußenfläche der Entwärmungsvorrichtung thermisch und mit dem Schaltungsteil innerhalb des Halbleitermaterials der Entwärmungsvorrichtung 2 auch elektrisch verbunden ist