Leistungsmodul, Stromrichter und Antriebsanordnung mit einem Leistungsmodul

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leistungsmodul für einen Stromrichter sowie einen Stromrichter mit einem genannten Leistungsmodul. Ferner betrifft die Erfindung eine Antriebs ^¬ anordnung zum Antreiben eines Fahrzeugs mit einem genannten Leistungsmodul.

Zum Betreiben einer elektrischen Maschine eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs wird ein Stromrichter verwendet, der Pha ^¬ senströme für die elektrische Maschine zu deren Betrieb be- reitstellt. Der Stromrichter umfasst eine Vielzahl von elektro ^¬ nischen oder elektrischen Komponenten, wie zum Beispiel Halbleiterbauelementen und elektrischen Verbindungen zwischen den Halbleiterbauelementen. Diese Komponenten erfordern einen entsprechenden Bauraum in dem Stromrichter, der ausreichend groß dimensioniert werden muss, um diese Komponenten aufzunehmen. Ein größerer Stromrichter beansprucht wiederum einen größeren Bauraum im Fahrzeug, der dann nicht mehr für andere Fahrzeugteile zur Verfügung steht. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Möglichkeit bereitzustellen, den Bauraum eines Stromrichters zu reduzieren .

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen An- sprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche .

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Leistungsmodul bereitgestellt, das eine erste Stromschiene und ein erstes Halbleiterbauelement sowie ein zweites Halbleiterbauelement aufweist. Dabei ist das erste Halbleiterbauelement flächig ausgebildet und umfasst eine erste Oberfläche mit einem ersten elektrischen Oberflächenkontaktanschluss zur Herstellung einer flächigen elektrischen Verbindung zu einem ersten Spannungspotential. Analog ist das zweite Halbleiterbauelement flächig ausgebildet und umfasst seinerseits eine erste Oberfläche mit einem ersten elektrischen Oberflächenkontaktanschluss zur Herstellung einer flächigen elektrischen Verbindung zu dem ersten Spannungspotential. Dabei sind die elektrischen Ober- flächenkontaktanschlüsse sowohl des ersten als auch des zweiten Halbleiterbauelements jeweils als ein flächig ausgedehnt ausgeführter elektrischer Kontakt ausgebildet. Die erste Strom- schiene (auf Englisch „Busbar") ist aus einem elektrisch und vorzugsweise thermisch leitenden Material ausgebildet und dient zum Weiterleiten des ersten Spannungspotentials zu dem ersten und dem zweiten Halbleiterbauelement. Dabei umfasst die erste Stromschiene eine erste Oberfläche und eine zweite, der ersten Oberfläche gegenüber liegende Oberfläche, wobei die erste und die zweite Oberfläche jeweils als eine ausgedehnte Fläche ausge ^¬ bildet sind. Auf der ersten Oberfläche der ersten Stromschiene ist das erste Halbleiterbauelement angeordnet und über den ersten elektrischen Oberflächenkontaktanschluss mit der ersten Ober- fläche der ersten Stromschiene elektrisch leitend, ausgedehnt flächig und mechanisch verbunden.

Analog ist das zweite Halbleiterbauelement auf der zweiten Oberfläche der ersten Stromschiene und vorzugsweise dem ersten Halbleiterbauelement gegenüber liegend angeordnet. Über den ersten elektrischen Oberflächenkontaktanschluss ist das zweite Halbleiterbauelement mit der ersten Stromschiene elektrisch leitend, ausgedehnt flächig und mechanisch verbunden . Dabei sind diese elektrisch leitenden flächigen Verbindungen zwischen der Stromschiene und den beiden Halbleiterbauelementen vorzugsweise auch wärmeleitend. Hierbei ist mit einer „ausgedehnt flächigen elektrischen Verbindung" mit einer elektrischen Verbindung gemeint, welche insbesondere bonddrahtfrei und somit nicht punktuell, sondern über eine ausgedehnte Kontaktfläche flächig ausgebildet ist.

Durch Ausführung der Halbleiterbauelemente und der elektrischen Verbindungen zwischen den Halbleiterbauelementen eines Strom- richters in einem Leistungsmodul ist eine Möglichkeit gegeben, den zum Anordnen dieser Komponenten in dem Stromrichter benötigten Bauraum effizient zu reduzieren. Dabei wurde erkannt, dass der Bauraum eines herkömmlichen Stromrichters unter anderem durch elektrische Verbindungen zwischen den Halbleiterbauele ^¬ menten beansprucht wird, die üblicherweise als Bondverbindungen mit zwischen den Halbleiterbauelementen verdrahteten Bonddrähten ausgeführt sind. Diese Bondverbindung erfordert in der Regel einen Bondrahmen als mechanischer Träger der Leitungsstrukturen der Bondverbindung, der einen entsprechenden Bauraum in dem Stromrichter beansprucht. Da in dem Stromrichter Komponenten wie Halbleiterbauelemente verwendet werden, die ohne eigene elek ^¬ trisch isolierende Gehäuse ausgebildet sind, ist es zudem er ^¬ forderlich, dass die Bonddrähte der Bondverbindungen einen gewissen Abstand zu denjenigen Komponenten aufweisen müssen, mit denen die Bonddrähte nicht elektrisch kontaktiert werden dürfen. Dies beansprucht ebenfalls einen entsprechend größeren Bauraum in dem Stromrichter.

Gemäß der hier beschriebenen Herangehensweise sind keine Bond ^¬ verbindungen vorgesehen, sondern es wird eine ausgedehnt flächige Oberflächenverbindung mit dünnen ausgedehnt flächig ausgeführten Stromschienen verwendet. Diese Verbindung ist eine elektromechanische direkte Verbindung, die keinen zusätzlichen Bauraum erfordert.

Zur weiteren Reduzierung des Bauraumes für einen Schaltungsträger des Stromrichters, der zum Tragen und Halten von den Halbleiterbauelementen und elektrischen Verbindungen erforderlich ist, sind die Halbleiterbauelemente direkt auf der Stromschiene angeordnet und von der Stromschiene getragen. Dabei sind die Halbleiterbauelementen auf zwei gegenüber liegende Oberflächen der Stromschiene verteilt und gegenüber liegend angeordnet, sodass elektrische Verbindungswege zwischen den Halbleiterbauelementen verkürzt sind. Dadurch ist der Bauraum in dem Leistungsmodul zusätzlich reduziert . Auf diese Weise wird ein Leistungsmodul für einen Stromrichter geschaffen, das in Summe einen geringeren Bauraum beansprucht als die Halbleiterbau- „

elemente und die elektrischen Verbindungen zwischen den Halbleiterbauelementen eines herkömmlichen Stromrichters. Folglich kann ein Stromrichter bereitgestellt werden, der einen kleinen Bauraum im Fahrzeug beansprucht.

Durch den Verzicht auf Bondverbindungen, die anfällig für Temperaturschwankungen in dem Stromrichter oder für Erschütterungen bei dem Stromrichter sind und somit eine Schwachstelle über Lebensdauerzuverlässigkeit des Stromrichters bilden, und durch Verwenden der Stromschiene, sind stabilere und zuver ^¬ lässige elektrische Verbindungen zwischen den Halbleiterbau ^¬ elementen verwirklicht. Zudem weisen die kurzen und flächigen elektrischen Verbindungswege zwischen den Halbleiterbauele ^¬ menten eine sehr niedrige parasitäre Eigeninduktivität und einen sehr kleinen Eigenwinderstand auf, was sich positiv auf Ver ^¬ lustleitung bei dem Leistungsmodul und somit bei dem Stromrichter auswirkt. Dadurch sind die elektrischen und thermischen Eigenschaften des Stromrichters verbessert.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Leistungsmodul ferner eine zweite Stromschiene zum Weiterleiten eines zweiten Spannungspotentials, die aus einem elektrisch und vorzugsweise thermisch leitenden Material ausgebildet ist und eine erste Oberfläche aufweist. Das erste Halbleiterbauelement umfasst ferner eine zweite, der ersten Oberfläche gegenüber liegende Oberfläche mit einem zweiten elektrischen Oberflächenkon- taktanschluss zur Herstellung einer flächigen elektrischen Verbindung zu dem zweiten Spannungspotential. Dabei ist das erste Halbleiterbauelement über den zweiten elektrischen Oberflä- chenkontaktanschluss mit der ersten Oberfläche der zweiten Stromschiene elektrisch leitend, ausgedehnt flächig und me ^¬ chanisch verbunden.

Dadurch, dass die erste und die zweite Stromschiene auf zwei zueinander gegenüber liegenden Oberflächen des ersten Halbleiterbauelements angeordnet sind, ist eine schichtweise über ^¬ lagernde Anordnung der ersten und der zweiten Stromschiene mit dem dazwischen liegenden ersten Halbleiterbauelement reali- siert. Da zudem die beiden Stromschienen jeweils als eine Hinleitung für einen Stromfluss zu dem ersten Halbleiterbauelement beziehungsweise als eine Rückleitung für einen Stromfluss von dem ersten Halbleiterbauelement dienen, weist das Leistungsmodul insgesamt eine niedrige parasitäre Kopplungsinduktivität in den beiden Stromschienen auf.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist zumindest eine der ersten und der zweiten Stromschiene einen ersten Bereich auf, über den die zumindest eine Stromschiene mit einer elek ^¬ trischen Einheit, wie zum Beispiel einer elektrischen Leitung, elektrisch leitend, flächig und mechanisch verbindbar ist.

Über diesen ersten Bereich der Stromschiene ist eine direkte flächige und somit niederinduktive elektrische Verbindung von dem Leistungsmodul zu einer externen elektrischen Einheit ermöglicht .

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die erste Stromschiene einen zweiten Bereich auf, über den die erste

Stromschiene mit einer Kühleinheit thermisch leitend, und vor ^¬ zugsweise auch elektrisch isolierend, ausgedehnt flächig und mechanisch verbindbar ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht, dass die Wärme, die durch Ver ^¬ lustleistungen in den Halbleiterbauelementen entsteht, über die erste Stromschiene an die Kühleinheit abgeführt und von dort der Umgebung abgegeben wird. Flächige Ausführung der Stromschiene und ausgedehnt flächige thermische Verbindungen zwischen der Stromschiene und den Halbleiterbauelementen beziehungsweise zwischen der Stromschiene und der Kühleinheit bewirken eine effiziente Kühlung der Halbleiterbauelemente und somit des Leistungsmoduls . Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst das

Leistungsmodul eine dritte Stromschiene aus einem elektrisch und vorzugsweise thermisch leitenden Material mit einer ersten Oberfläche zum Weiterleiten eines dritten Spannungspotentials. _r

Dabei weist das erste Halbleiterbauelement auf der zweiten Oberfläche einen dritten elektrischen Oberflächenkontaktan- schluss zur Herstellung einer ausgedehnt flächigen elektrischen Verbindung mit dem dritten Spannungspotential auf. Über diesen dritten elektrischen Oberflächenkontaktanschluss ist das erste Halbleiterbauelement mit der ersten Oberfläche der dritten Stromschiene elektrisch und vorzugsweise thermisch leitend, ausgedehnt flächig und mechanisch verbunden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Leistungsmodul eine vierte Stromschiene aus einem elektrisch und vorzugsweise auch thermisch leitenden Material mit einer ersten Oberfläche zum Weiterleiten des zweiten Spannungspotentials auf. Das zweite Halbleiterbauelement umfasst eine zweite, der ersten Oberfläche gegenüber liegende Oberfläche mit einem zweiten elektrischen Oberflächenkontaktanschluss zur Herstellung einer flächigen elektrischen Verbindung zu dem zweiten Spannungspotential. Dabei ist das zweite Halbleiterbauelement über den zweiten elektrischen Oberflächenkontaktanschluss mit der ersten Oberfläche der vierten Stromschiene elektrisch und vorzugsweise auch thermisch leitend, ausgedehnt flächig und mechanisch verbunden .

Die beiden zuletzt genannten Ausgestaltungen bieten den Vorteil, dass das Leistungsmodul dank der überlagerten und flächigen

Anordnung der vier Stromschienen insgesamt eine noch geringere parasitäre Verbindungsinduktivität aufweist, als wenn die Stromschienen nicht übereinander sondern nebeneinander angeordnet wären.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die zweite und die vierte Stromschiene miteinander einstückig ausgebildet. Dabei weist diese einstückig ausgebildete Stromschiene in Richtung entlang und insbesondere parallel zu den Oberflächen der Stromschiene betrachtet einen U- oder Y-förmigen Querschnitt auf. Stromschienen können in den Bereichen, die Stromanschlüsse zu externen Schaltungseinheiten bilden, stanztechnisch so geformt sein, dass alle dieser Bereiche auf einer Ebene befinden, was vorteilhaft für eventuelle weitere Fertigungsprozesse ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das erste Halbleiterbauelement als ein gehäuseloser Halbleiterschalter, wie zum Beispiel ein MOSFET-Schalter Metall-Oxid-Halbleiter- Feldeffekt-Transistor) oder ein IGBT-Schalter (Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode), ausgebildet. Vorzugsweise ist das zweite Halbleiterbauelement als eine gehäuselose Halb ^¬ leiterdiode ausgebildet. Hierbei wird ferner als ein „gehäuse- loses" Halbleiterbauelement ein so genanntes „nacktes" Halb ^¬ leiterbauelement ohne einbettendes Gehäuse bezeichnet, das als ein Nackt-Chip (auf Englisch „Bar Die") ausgebildet ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die elek- trisch leitenden, ausgedehnt flächigen und mechanischen Verbindungen zwischen den Stromschienen und den Halbleiterbauelementen als flächige Lötverbindungen, flächige Schweißverbindungen, flächige Klebeverbindungen oder flächige Sinterverbindungen ausgeführt.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Stromrichter zur Bereitstellung von zumindest einem Phasenstrom für eine elektrische Maschine bereitgestellt, der ein oben beschriebenes Leistungsmodul aufweist. Dabei sind die zweite und die vierte Stromschiene des Leistungsmoduls zum Weiterleiten des Phasenstroms an die elektrische Maschine ausgebildet und mit einer Wicklung der elektrischen Maschine elektrisch leitend verbunden . Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Antriebsanordnung zum Antreiben eines Fahrzeugs, insbesondere eines Hybrid- oder Elektrofahrzeugs , mit einer elektrischen Maschine bereitgestellt, wobei die Antriebsanordnung einen Stromrichter zur Bereitstellung von zumindest einem Phasenstrom für eine elektrische Maschine aufweist, wobei der Stromrichter ein oben beschriebenes Leistungsmodul umfasst. Dabei sind die zweite und die vierte Stromschiene des Leistungsmoduls zum Weiterleiten des Phasenstroms an die elektrische Maschine ₀

ausgebildet und mit einer Wicklung der elektrischen Maschine elektrisch leitend verbunden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des oben dargestellten Leis- tungsmoduls sind, soweit im Übrigen auf den oben genannten Stromrichter beziehungsweise auf die oben genannte Antriebs ^¬ anordnung übertragbar, auch als vorteilhafte Ausgestaltungen des Stromrichters beziehungsweise der Antriebsanordnung anzusehen. Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung bezugnehmend auf die beiliegende Zeichnung näher er ^¬ läutert. Es zeigen:

Figur 1 in einem schematischen Schaltplan einen Teil einer

Antriebsanordnung eines Fahrzeugs mit einem

Stromrichter mit Leistungsmodulen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Figur 2A, 2B in einer schematischen Darstellung zwei Ober- flächen eines ersten Halbleiterbauelements eines

Leistungsmoduls der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform;

Figur 2C, 2D in einer schematischen Darstellung zwei Ober- flächen eines zweiten Halbleiterbauelements des

Leistungsmoduls der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform; m einer schematischen Darstellung das Leis tungsmodul der in Figur 1 dargestellten Aus führungsform in einem mechanischen Aufbau.

Zunächst wird auf Figur 1 verwiesen, in der ein Teil einer Antriebsanordnung AA eines nicht dargestellten Fahrzeugs in einem schematischen Schaltplan vereinfacht dargestellt ist. Die Antriebsanordnung AA umfasst eine elektrische Maschine EM zum Vortrieb des Fahrzeugs und einen Stromrichter SR zum Bereit- stellen elektrischer Energie in Form von Phasenströmen Ip für die elektrische Maschine EM.

Die elektrische Maschine EM ist in dieser Ausführungsform als eine Synchronmaschine ausgebildet und weist drei Wicklungen WK auf. Die drei Wicklungen WK der elektrischen Maschine EM sind jeweils über eine Phasenstromleitung PL mit dem Stromrichter SR elektrisch verbunden und erhält über diese drei Phasenstromleitungen PL von dem Stromrichter SR die Phasenströme Ip.

Der Stromrichter SR ist in dieser Ausführungsform als eine B6-Brückenschaltung ausgebildet und umfasst drei weitgehend identisch ausgebildeten, zueinander in einer Parallelschaltung angeordneten Halbbrücken HB zwischen einer positiven Strom- Versorgungsleitung SL1 und einer negativen Stromversorgungsleitung SL2.

Jede der drei Halbbrücken HB umfasst jeweils zwei Leistungsmodule LM, die jeweils auf einen positivspannungsseitigen Strompfad (auf Englisch „high-side") und somit zwischen der positiven

Stromversorgungsleitung SL1 und einer der Phasenstromleitung PL beziehungsweise auf einen negativspannungsseitigen Strompfad (auf Englisch „low-side") und somit zwischen einer der Pha ^¬ senstromleitung PL und der negativen Stromversorgungsleitung SL2 verteilt angeordnet sind. Die beiden Leistungsmodule LM je ^¬ weiliger Halbbrücke HB sind miteinander über einen Mittenan- schluss MA und mit einer der drei Phasenstromleitungen PL elektrisch verbunden. Der Stromrichter SR kann weitere Schaltungskomponenten, wie zum Beispiel Zwischenkreiskondensator, aufweisen, welche in einer einem Fachmann bekannten Weise zu einer allgemeinen Funktion des Stromrichters erforderlich sind, aber für eine Beschreibung der Erfindung nicht unbedingt relevant sind und daher hier nicht näher beschrieben werden.

Die Leistungsmodule LM weisen jeweils einen ersten Stromanschluss ASl und einen zweiten Stromanschluss AS2 zur elektrischen Verbindung zu der positiven, der negativen Stromversorgungsleitung SL1, SL2 beziehungsweise den Phasenstromleitungen PL auf . Über den ersten Stromanschluss AS1 sind die im positiven

Strompfad angeordneten Leistungsmodule LM mit der positiven Stromversorgungsleitung SL1 elektrisch verbunden. Über den zweiten Stromanschluss AS2 sind diese Leistungsmodule LM jeweils mit einer der Phasenstromleitungen PL elektrisch verbunden.

Die im negativen Strompfad angeordneten Leistungsmodule LM sind über den ersten Stromanschluss AS1 mit dem jeweiligen zweiten Stromanschluss AS2 der im positiven Strompfad angeordneten Leistungsmodule LM der jeweiligen Halbrücke HB und der jeweiligen Phasenstromleitung PL elektrisch verbunden. Über den zweiten Stromanschluss AS2 sind die jeweiligen zweiten Leistungsmodule LM mit der negativen Stromversorgungsleitung SL2 elektrisch verbunden . Die Leistungsmodule LM der drei Halbbrücken HB sind zueinander weitgehend identisch ausgebildet. Zur besseren Verständlichkeit wird daher nahfolgend nur eins der Leistungsmodule LM bei ^¬ spielhaft näher beschrieben. Das Leistungsmodul LM umfasst jeweils einen normal leitenden n-Kanal-IGBT-Schalter als ein erstes Halbleiterbauelement Hl und eine Freilaufdiode als ein zweites Halbleiterbauelement H2 in einer Parallelschaltung. Der IGBT-Schalter Hl umfasst einen Kollektoranschluss C, einen Emitteranschluss E und einen Gateanschluss G. Dabei ist der Kollektoranschluss C über eine erste elektrische Verbindung Vll mit dem ersten Stromanschluss AS1 elektrisch verbunden. Der Emitteranschluss E ist über eine zweite elektrische Verbindung V12 mit dem zweiten Stromanschluss AS2 elektrisch verbunden. Der Gateanschluss G ist über eine dritte elektrische Verbindung V13 mit einem Signalanschluss AS3 elektrisch verbunden, wobei über diesen Signalanschluss AS3 jeweils ein Steuersignal an dem Gateanschluss G zu Ansteuern des IGBT-Schalters Hl bereitge ^¬ stellt wird.

Aus Figur 1 ist ersichtlich, dass der Stromrichter SR durch abwechselndes Ein- und Ausschalten der sechs IGBT-Schalter Hl der drei Halbleiterbrücken HB mittels der Steuersignale einen von einer in Figur nicht dargestellten elektrischen Energiequelle über die Stromversorgungsleitungen SL1, SL2 bereitgestellten Gleichstrom in einer dem Fachmann bekannten Weise in drei Phasenströmen IP umwandelt und diese Phasenströme IP über die drei Phasenstromleitungen PL in die Wicklungen WK der elektrischen Maschine EM zum deren Betrieb einspeist.

Die Freilaufdiode H2 umfasst einen Kathodenanschluss K und einen Anodenanschluss A. Dabei ist der Kathodenanschluss K über eine erste elektrische Verbindung V21 mit dem ersten Stromanschluss AS1 elektrisch verbunden. Der Anodenanschluss A ist über eine zweite elektrische Verbindung V22 mit dem zweiten Stromanschluss AS2 elektrisch verbunden.

Die Freilaufdiode H2 dient zum Abführen parasitärer Indukti ^¬ onsströme aus der elektrischen Maschine EM an die Stromversorgungsleitungen SL1, SL2, die während des Betriebs der elektrischen Maschine EM in den Wicklungen WK entstehen.

Ein mechanischer Aufbau der Leistungsmodule LM, insbesondere die schaltungstechnische Anordnung des IGBT-Schalters Hl und der Freilaufdiode H2 der jeweiligen Leistungsmodule LM sowie elektrische Verbindungen zwischen dem IGBT-Schalter Hl und der Freilaufdiode H2 und zu dem jeweiligen ersten und dem zweiten Stromanschluss AS1, AS2 sowie dem Steuersignalanschluss AS3, wird nachfolgend anhand von Figuren 2A, 2B, 2C, 2D und 3 näher beschrieben . Zunächst wird auf Figuren 2A, 2B, 2C, 2D verwiesen, die jeweils eine Oberseite, also eine erste Oberfläche Oll, und eine Un ^¬ terseite, nämlich eine zweite Oberfläche 012, des IGBT-Schalters Hl und eine Oberseite, also eine erste Oberfläche 021, und eine Unterseite, nämlich eine zweite Oberfläche 022, der Frei ^¬ laufdiode H2 in jeweiliger Draufsicht schematisch darstellen.

Dabei sind der IGBT-Schalter Hl und die Freilaufdiode H2 unter anderem zur Reduzierung des erforderlichen Bauraumes des

Stromrichters SR als gehäuselose „nackte" Halbleiterbauelemente ausgeführt .

Der IGBT-Schalter Hl weist - wie in Figur 2A ersichtlich - auf der ersten Oberfläche Oll einen ersten elektrischen Oberflä- chenkontaktanschluss KU auf, der den in Figur 1 dargestellten Kollektoranschluss C des IGBT-Schalters Hl ausbildet. Auf der zweiten, der ersten Oberfläche Oll gegenüber liegenden Oberfläche 012 weist der IGBT-Schalter Hl - wie in Figur 2B er- sichtlich - einen zweiten elektrischen Oberflächenkontaktanschluss K12 als den in Figur 1 dargestellten Emitteranschluss E und einen dritten elektrischen Oberflächenkontaktanschluss K13 als den in Figur 1 dargestellten Gateanschluss G auf. Die Freilaufdiode H2 weist - wie in Figur 2C ersichtlich - auf der ersten Oberfläche 021 einen ersten elektrischen Oberflä- chenkontaktanschluss K21 auf, der den in Figur 1 dargestellten Kathodenanschluss K der Freilaufdiode H2 ausbildet. Auf der zweiten, der ersten Oberfläche 021 gegenüber liegenden Ober- fläche 022 weist die Freilaufdiode H2 - wie in Figur 2D er ^¬ sichtlich - einen zweiten elektrischen Oberflächenkontaktanschluss K22 als den in Figur 1 dargestellten Anodenanschluss A auf . Die Oberflächenkontaktanschlüsse KU, K12, K13 beziehungsweise K21, K22 des IGBT-Schalters Hl und der Freilaufdiode H2 sind ausgedehnt flächig ausgeführt, sodass diese die nahezu gesamten Oberflächen Oll, 012 beziehungsweise 021, 022 des IGBT-Schalters Hl und der Freilaufdiode H2 abdecken.

Nachfolgend wird auf Figur 3 verwiesen, die einen mechanischen Aufbau des Leistungsmoduls LM samt einer ersten Kühleinheit KEl und einer zweiten Kühleinheit KE2 in einer schematischen Querschnittdarstellung senkrecht zur Oberfläche Oll des

IGBT-Schalters Hl des Leistungsmoduls LM zeigt.

Gemäß Figur 3 ist das Leistungsmodul LM zwischen der ersten und der zweiten Kühleinheit KE1, KE2 angeordnet und umfasst eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Stromschiene SSI, SS2, SS3 und SS4 sowie einen in Figuren 2A und 2B dargestellten IGBT-Schalter Hl und eine in Figuren 2C und 2D dargestellte Freilaufdiode H2, welche zueinander schichtweise überlagernd angeordnet sind.

Dabei sind die erste elektrische Verbindung Vll von dem IGBT- Schalter Hl zu dem ersten Stromanschluss AS1 und die erste elektrische Verbindung V21 von der Freilaufdiode H2 zu dem ersten Stromanschluss AS1 des Leistungsmoduls LM mittels der ersten Stromschiene SSI realisiert. Die erste Stromschiene SSI weist dabei eine erste Oberfläche 031 und eine zweite, der ersten Oberfläche 031 gegenüber liegende Oberfläche 032 auf. Auf der ersten Oberfläche 031 der ersten Stromschiene SSI ist der IGBT-Schalter Hl mit dessen ersten Oberfläche Oll der ersten Stromschiene SSI zugewandt angeordnet. Dabei ist der erste Oberflächenkontaktanschluss K21 also der Kollektoranschluss C des IGBT-Schalters Hl über eine Lötverbindung LV mit der ersten Stromschiene SSI elektrisch und thermisch leitend und mechanisch verbunden. Auf der zweiten Oberfläche 032 der ersten Stromschiene SSI ist die Freilaufdiode H2 mit deren ersten Oberfläche 021 der ersten Stromschiene SSI zugewandt und dem IGBT-Schalter Hl gegenüber liegend angeordnet. Dabei ist der erste Oberflächen ^¬ kontaktanschluss K21 beziehungsweise der Kathodenanschluss K der Freilaufdiode H2 ebenfalls über eine Lötverbindung LV mit der ersten Stromschiene SSI elektrisch und thermisch leitend und mechanisch verbunden.

Ein freiliegender Teil der ersten Stromschiene SSI ist in Richtung zu der ersten Kühleinheit KE1 hin abgeboben und weist in Blickrichtung des Betrachters dieser Figur betrachtet, einen U-förmigen Querschnitt auf und umfasst einen freiliegenden Endbereich SB11 und einen vergleichsweise näher zu der ersten Kühleinheit KE1 befindlichen Mittelbereich SB12. Über den Mittelbereich SB12 ist die erste Stromschiene SSI mit einer ersten Oberfläche 071 der ersten Kühleinheit KE1 mittels einer dielektrischen Wärmeleitpaste WP thermisch leitend und elek- trisch isolierend und mechanisch verbunden. Der Endbereich SB11 der ersten Stromschiene bildet den ersten Stromanschluss AS1 des Leistungsmoduls LM aus, über den die erste Stromschiene SSI mit der positiven Stromversorgungsleitung SL1 beziehungsweise einer der Phasenstromleitung PL elektrisch verbunden wird und über den ein erstes, an der positiven Stromversorgungsleitung SL1 anliegendes Spannungspotential Φ1 an dem jeweiligen ersten Ober- flächenkontaktanschluss KU, K21 des IGBT-Schalters Hl und der Freilaufdiode H2 angelegt wird.

Die zweite Stromschiene SS2 ist auf der zweiten Oberfläche 012 des IGBT-Schalters Hl angeordnet und weist eine erste Oberfläche 041 und eine zweite, der ersten Oberfläche 041 gegenüber liegende Oberfläche 042 auf. Über die erste Oberfläche 041 ist die zweite Stromschiene SS2 mit dem zweiten Oberflächenkontaktanschluss K12 und somit mit dem Emitteranschluss E des IGBT-Schalters Hl mittels einer Lötverbindung LV elektrisch und thermisch leitend und mechanisch verbunden. Über die zweite Oberfläche 042 ist die zweite Stromschiene SS2 mit der zweiten Kühleinheit KE2 mittels einer weiteren dielektrischen Wärmeleitpaste WP thermisch leitend aber elektrisch isolierend und mechanisch verbunden.

Die dritte Stromschiene SS3 ist ebenfalls auf der zweiten Oberfläche 012 des IGBT-Schalters Hl angeordnet und weist eine erste Oberfläche 051 und eine zweite, der ersten Oberfläche 051 gegenüber liegende Oberfläche 052 auf. Dabei ist die dritte

Stromschiene SS3 über die erste Oberfläche 051 mit dem dritten Oberflächenkontaktanschluss K13 beziehungsweise dem Gatean- schluss G des IGBT-Schalters Hl mittels einer Lötverbindung LV elektrisch und thermisch leitend und mechanisch verbunden. Über die zweite Oberfläche 052 ist die dritte Stromschiene SS3 mit der zweiten Kühleinheit KE2 mittels einer dielektrischen Wärmeleitpaste thermisch leitend aber elektrisch isolierend und mechanisch verbunden. Ein freiliegender, nicht mit dem IGBT-Schalter Hl abgedeckter Bereich der dritten Stromschiene SS3 ist von der zweiten Kühleinheit KE2 weggehend gebogen und weist einen freiliegenden Endabschnitt, der den Signalanschluss AS3 des Leistungsmoduls LM ausbildet, an dem das Steuersignal zum Ansteuern des IGBT-Schal- ters Hl angelegt wird.

Die vierte Stromschiene SS4 ist auf der zweiten Oberfläche 022 der Freilaufdiode H2 angeordnet und weist eine erste Oberfläche 061 und eine zweite, der ersten Oberfläche 061 gegenüber liegende Oberfläche 062 auf. Dabei ist die vierte Stromschiene SS4 über die erste Oberfläche 061 mit dem zweiten Oberflächenkontakt- anschluss K22 beziehungsweise dem Anodenanschluss A der Frei ^¬ laufdiode H2 mittels einer Lötverbindung LV elektrisch und thermisch leitend und mechanisch verbunden.

Freiliegende und nicht von dem IGBT-Schalter Hl oder der Freilaufdiode H2 abgedeckte Bereiche der zweiten und der vierten Stromschiene SS2, SS4 sind sich aufeinander zubewegend abgeboben und weisen j eweils einen Endabschnitt SB21 , SB41, die miteinander über eine Lötverbindung LV elektrisch verbunden sind und somit einen gemeinsamen Endbereich ausbilden. Dieser gemeinsame Endbereich bildet den zweiten Stromanschluss AS2 des Leistungs ^¬ moduls LM aus, über den die zweite und die vierte Stromschiene SS2, SS4 mit einer der Phasenstromleitungen PL beziehungsweise der negativen Stromversorgungsleitung SL2 elektrisch verbunden werden. Alternativ können die zweite und die vierte Stromschiene SS2, SS4 einstückig ausgebildet sein. Die erste Kühleinheit KE1 ist auf der vierten Stromschiene SS4 angeordnet und mit der zweiten Oberfläche 062 der vierten Stromschiene SS4 über eine erste Oberfläche 071 und mittels zum Beispiel einer weiteren Wärmeleitpaste WP thermisch leitend aber elektrisch isolierend und mechanisch verbunden. Die erste Kühl- einheit KE1 ist auf einer zweiten, der ersten Oberfläche 071 gegenüber liegenden Oberfläche 072 mit oberflächenvergrößernden Kühlrippen KR versehen, welche die von dem Leistungsmodul LM aufgenommene Wärme effizienter in die Umgebung abführen können. Die zweite Kühleinheit KE2 ist auf der zweiten und der dritten Stromschiene SS2, SS3 angeordnet und mit der zweiten Oberfläche 042 der zweiten Stromschiene SS2 und der zweiten Oberfläche 052 der dritten Stromschiene SS3 über eine erste Oberfläche 081 und mittels zum Beispiel einer weiteren Wärmeleitpaste WP thermisch leitend aber elektrisch isolierend und mechanisch verbunden. Die zweite Kühleinheit KE2 weist auf einer zweiten, der ersten Oberfläche 081 gegenüber liegenden Oberfläche 082 oberflä ^¬ chenvergrößernde Kühlrippen KR auf, welche die von dem Leis- tungsmodul LM aufgenommene Wärme effizienter in die Umgebung abführen können.