Leistungsmodul mit einem leistungselektronischen Bauelement auf einer Substratplatte und leistungselektronische Schaltung mit einem solchen Leistungsmodul

Die Erfindung betrifft ein Leistungsmodul mit einem leis tungselektronischen ersten Bauelement, welches auf einer ers ten Substratplatte montiert ist. Außerdem betrifft die Erfin dung eine leistungselektronische Schaltung mit einer Vielzahl von Leistungsmodulen.

Leistungselektronische Schaltungen sind üblicherweise auf ei nen zugehörigen gegebenen Anwendungsfall anzupassen. Diese Anwendungsfälle unterscheiden sich individuell, wodurch bei der Auslegung der leistungselektronischen Schaltungen und bei deren Herstellung ein beträchtlicher Aufwand entsteht. Die individuellen Anwendungsfälle stehen insbesondere einer Auto- matisierbarkeit der Herstellung von Leistungsmodulen im Wege.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Leistungsmodul bzw. eine leistungselektronische Schaltung anzugeben, wobei sich mit dem Leistungsmodul leistungselektronische Schaltun gen mit einem verringerten Aufwand bei der Konzeption bzw. bei der Herstellung erzeugen lassen sollen, insbesondere bei Einzelanfertigungen von Leistungsmodulen bzw. geringen Stück zahlen .

Die Lösung der angegebenen Aufgabe gelingt mit dem oben ange gebenen Leistungsmodul erfindungsgemäß dadurch, dass ein leistungselektronisches zweites Bauelement, welches auf einer zweiten Substratplatte montiert ist, vorgesehen ist, wobei die erste Substratplatte, das erste Bauelement, die zweite Substratplatte und das zweite Bauelement einen Stapel

und/oder eine flächige Anordnung - gegebenenfalls der Stapel bilden. Hierdurch ist vorteilhaft eine sehr platzsparende Anordnung der leistungselektronischen Bauelemente möglich. Außerdem können jeweils ein leistungselektronisches Bauele- ment und die zugehörige Substratplatte eine leistungselektro nische Baueinheit - im Folgenden als „Grundeinheit" und damit kleinste Form des Leistungsmoduls bezeichnet - bilden, welche vormontiert werden kann, so dass das Leistungsmodul durch Stapeln und/oder Aneinanderreihen der genannten Grundeinhei ten leicht auf unterschiedliche Anwendungen angepasst werden kann. Der Verbund mehrerer Grundeinheiten, also beispielswei se der Stapel, kann dann weiterhin vormontiert werden, um leistungselektronische Schaltungen mit unterschiedlichen An zahlen der gestapelten und/oder aneinandergereihten Module aufzubauen. Durch die Verwendung eines hohen Grades an

Gleichteilen gelingt ohne größeren Aufwand vorteilhaft eine Skalierung der Leistungsmodule für unterschiedliche Anwen dungsfälle .

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Oberseite des zweiten Bauelements elektrisch mit einer Unterseite der ersten Substratplatte verbunden ist. Die Begriffe „Oberseite" und „Unterseite" sind hierbei nicht von einer Einbaulage oder Positionierung des Leistungsmoduls im Betrieb abhängig. Vielmehr handelt es sich bei den Bauelementen um oberflächenmontierte Bauelemente, wo bei diese Bauelemente gewöhnlich auf der Oberseite eines Sub strats montiert sind und zwar mit der Unterseite des Bauele ments. Somit ergibt sich unabhängig von der Einbaulage des Leistungsmoduls ein Bezugspunkt durch die Oberflächenmontage, der auch im Folgenden für die Definition von „Oberseite" und „Unterseite" dient.

Eine elektrische Verbindung der Oberseite des zweiten Bauele ments mit einer Unterseite der ersten Substratplatte hat den Vorteil, dass das verwendete Bauelement sowohl mit der ersten Substratplatte über seine Unterseite als auch mit der zweiten Substratplatte über seine Oberseite elektrisch kommunizieren kann. Mit anderen Worten kann ein Bauelement verwendet wer den, welches elektrische Kontaktflächen sowohl an seiner Oberseite als auch an seiner Unterseite aufweist. Hierdurch können insbesondere leistungselektronische Bauelemente mit vorteilhaft großflächigen Kontaktflachen kontaktiert werden, was die Leitung höherer Ströme zulässt und außerdem eine Wär meableitung von Verlustwärme verbessert.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgese hen, dass das zweite Bauelement mit dem ersten Bauelement über einen elektrischen Verbindungspfad kontaktiert. Durch Vorsehen eines solchen elektrischen Verbindungspfades ist es vorteilhaft möglich, dass das erste Bauelement und das zweite Bauelement miteinander kommunizieren. Dies ermöglicht zusätz liche Anwendungen bei der Konzeptionierung der durch das Leistungsmodul realisierten elektrischen Schaltung, da eine elektrische Verschaltung der Bauelemente auf direktem Wege möglich ist.

Vorteilhaft kann der elektrische Verbindungspfad zwischen dem ersten Bauelement und dem zweiten Bauelement als Durchkontak tierung, insbesondere als Via, ausgebildet sein. Hierdurch ist vorteilhaft eine besonders direkte Kontaktierung möglich, wobei die Bauelemente diesseits und jenseits des ersten

Schaltungsträgers also auf der Oberseite und der Unterseite der Substratplatte montiert sind. Die Durchkontaktierung führt dann zu einer elektrischen Verbindung zwischen den Bau elementen auf dem kürzest möglich Weg. Hierdurch können ver lustarm höhere Ströme zwischen den Bauelementen fließen, wodurch eine effizient arbeitende leistungselektronische Schaltung aufgebaut werden kann.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorge sehen, dass der elektrische Verbindungspfad als Halbbrücke ausgeführt ist, die einen Phasenkontakt zur Verfügung stellt. Hierdurch lässt sich beispielsweise eine leistungselektroni sche Schaltung realisieren (unter Verwendung gleichzeitig mehrerer anderer Leistungsmodule) , bei der ein Gleichstrom in einen einphasigen oder mehrphasigen Wechselstrom umgewandelt wird. Die Phasenkontakte stellen dabei eine Anschlussmöglich keit zur Verfügung, damit der Wechselstrom von dem Leistungs modul oder einer mit den Leistungsmodulen realisierten elektrischen Schaltung abgegeben werden kann. Hierdurch ist es möglich, Leistungselektronische Schaltungen mit einer ho hen Leistungsdichte pro Volumeneinheit herzustellen.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgese hen, dass zwischen der ersten Substratplatte und der zweiten Substratplatte mindestens ein Distanzstück angeordnet ist, das die erste Substratplatte und die zweite Substratplatte miteinander verbindet. Hierdurch ist es möglich, das Leis tungsmodul zusätzlich mechanisch zu stabilisieren. Außerdem können die Distanzstücke auch als Abstandhalter dienen, um eine definierte elektrische Kontaktierung der elektronischen Bauelemente zu verwirklichen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung haben die Distanzstücke elektrische Leitfähigkeitspfade und sind so realisiert, dass sie

- mechanisch stabilisierend und elektrisch leitfähig sind und/oder

- Signal- und/oder Leistungspfade abdecken und/oder darstellen,

und/oder

- Einige oder alle elektrischer Potentiale auf allen Ebenen bereitstellen

Vorteilhaft können Distanzstücke außerdem mit denselben tech nischen Effekt (en) oder teilweise den selben technischen Ef fekt (en) auch zwischen der ersten Substratplatte und einer ersten Basisplatte angeordnet werden, wobei auch das erste Bauelement auf einer Oberseite mit der ersten Basisplatte verbunden ist. Die erste Basisplatte kann dabei vorteilhaft zusätzlich als Schaltungsträger dienen.

Gemäß einer Weiterbildung der Distanzstücke kann außerdem vorgesehen werden, dass diese elektrisch leitend ausgeführt sind. Hiermit wird es vorteilhaft möglich, dass das mindes tens eine Distanzstück Leiterbahnen auf der ersten Substrat platte und der ersten Basisplatte miteinander elektrisch lei- tend verbindet. Genauso können die erste Substratplatte und die zweite Substratplatte mit den Distanzstücken elektrisch leitend verbunden werden, wobei auch hier auf den Substrat platten befindliche Leiterbahnen miteinander verbunden werden können. Elektrisch leitende Distanzstücke ermöglichen hier durch eine komplexere Verschaltung der Bauelemente unterei nander, wodurch der Gestaltungsspielraum für die Realisierung leistungselektronischer Schaltungen vorteilhaft erhöht wird. Die erfindungsgemäßen Leistungsmodule können dadurch auf engstem Raum konzipiert werden und die unterschiedlichsten elektrischen Aufgaben erfüllen.

Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die erste Basisplatte und/oder die zweite Basisplatte eine Kühlstruktur aufweist bzw. aufweisen. Hierdurch ist es mög lich, die bei leistungselektronischen Schaltungen anfallende Wärme während des Betriebs zuverlässig und schnell abzufüh ren. Durch die hohe Kompaktheit des Leistungsmoduls ist es vorteilhaft, die Kühlstrukturen direkt an die Basisplatten anzuschließen, wodurch kurze Übertragungswege für die abzu führende Wärme entstehen. Die Kühlstruktur kann beispielswei se aus einem Rippenkühler bestehen, welcher mit der entspre chenden Basisplatte verbunden ist oder mit dieser ein gemein sames Bauteil bildet (einstückige Herstellung) .

Die erfindungsgemäße Ausprägung des Leistungsmoduls hat den Vorteil, dass sich dieses Leistungsmodul mit Leistungsmodulen derselben Bauart zu leistungselektronischen Schaltungen kom binieren lässt, deren Funktion sich mit geringem Aufwand an unterschiedliche Anwendungsfälle anpassen lässt. Insbesondere kann durch Parallelschalten mehrerer Leistungsmodule erreicht werden, dass sich die durch die Leistungsmodule erzeugte leistungselektronische Schaltung an verschiedene geforderte Leistungsbereiche anpassen lässt.

Demgemäß wird die oben angegebene Aufgabe auch durch eine leistungselektronische Schaltung gelöst, in der die beschrie benen Leistungsmodule verwendet werden, wobei mehrere Leis- tungsmodule jeweils durch Zusammenschluss elektrisch verbun den sind. Die so erzeugte leistungselektronische Schaltung lässt sich aufgrund des modularen Aufbaus mit einer Vielzahl von Gleichteilen erzeugen, was den Fertigungsaufwand vorteil haft minimiert. Zusätzlich ergibt sich der Vorteil, dass auch eine Demontage der leistungselektronischen Schaltung mit ein fachen Mitteln durchgeführt werden kann. Daher können bei spielsweise defekte Leistungsmodule mit geringem Aufwand aus getauscht werden.

Eine Ausgestaltung der bereits erwähnten leistungselektroni schen Schaltung sieht vor, dass die Leistungsmodule je zwei als erstes Schaltelement und als zweites Schaltelement ausge bildete leistungselektronische Bauelemente aufweisen. Mit an deren Worten ist das eine elektronische Bauelement als erstes Schaltelement und das zweite elektronische Bauelement als zweites Schaltelement ausgebildet. Das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement sind zu einem gemeinsamen Leis tungsanschluss zusammengeschlossen, der insbesondere einen Phasenkontakt für eine Phase eines elektrischen Drehstroms ausbilden kann. Ein solcher gemeinsamer Leistungsanschluss wird auch als Halbbrücke bezeichnet. Das erste Schaltelement weist außerdem einen als Pluspol ausgeführten ersten Leis tungsanschluss und das zweite Schaltelement einen als Minus pol ausgeführten zweiten Leistungsanschluss auf. Damit ist es möglich, den Leistungsanschluss durch die Schaltelemente ab wechselnd auf den Minuspol und den Pluspol zu schalten, wodurch sich ein Wechselstrom erzeugen lässt. Die leistungs elektronische Schaltung lässt sich damit vorteilhaft als mo dular aufgebauter Frequenzumrichter betreiben.

Gemäß einer Ausgestaltung der leistungselektronischen Schal tung kann vorgesehen werden, dass die Leistungsmodule in drei Gruppen mit jeweils gleich vielen Leistungsmodulen unterteilt sind, wobei in jeder der drei Gruppen die gemeinsamen Leis tungsanschlüsse elektrisch miteinander verbunden sind und drei gemeinsame Leistungsanschlüsse mit je einem gemeinsamen Phasenkontakt ausbilden. Mit dieser Schaltung lässt sich vor- teilhaft daher ein Drei-Phasen-Drehstrom erzeugen, wobei die Zusammenschaltung der Leistungsmodule zu Gruppen auch das Schalten höherer Ströme zulässt. Dabei werden so viele Leis tungsmodule parallel geschaltet, dass der erforderliche Strom geschaltet werden kann. Damit die Leistungsmodule auch mit einer Gleichspannung versorgt werden können, müssen die ers ten Leistungsanschlüsse aller Schaltelemente elektrisch mit einander verbunden werden und einen gemeinsamen Minuspol bil den, während die zweiten Leistungsanschlüsse aller Schaltele mente ebenfalls elektrisch miteinander verbunden werden, um einen gemeinsamen Pluspol zu bilden.

Vorteilhaft kann außerdem vorgesehen sein, dass eine Reihen schaltung der Leistungsmodule vorliegt. Dafür werden die Grundeinheiten in geeigneter Weise verbunden, siehe dazu Fi gur 1, wodurch eine Reihenschaltung und somit ein Zweig eines Inverters generiert werden kann. Die Gestaltung dieser Ein heiten erfolgt dabei so, dass eine Reihenschaltung durch Sta peln in einfacher Weise realisierbar ist und dadurch große Variationsmöglichkeiten eröffnet .

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann eine Kombination aus Parallel- und Reihenschaltung vorliegen. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn zwei oder mehr Grundeinheiten gestapelt vorliegen und diese Stapel dann in einer Aneinanderreihung geschaltet werden. Durch die jeweili gen Stapel wird dann beispielsweise eine Reihenschaltung rea lisiert und durch die Aneinanderreihung der in Reihe geschal teten Stapel von Grundeinheiten wird eine Parallelschaltung realisiert .

Vorteilhaft kann auch vorgesehen werden, dass die elektrische Verbindung der gemeinsamen Leistungsanschlüsse jeweils durch eine erste elektrische Verbindung und eine zweite elektrische Verbindung ausgebildet ist. Diese Konfiguration lässt sich einfach montieren, indem die Leistungsmodule in Reihen hin tereinander angeordnet werden, wodurch sich die elektrische Verbindung automatisch ausbildet. Die leistungselektronischen Bauelemente sind vorzugsweise als Nacktchip ausgeführt. Dieser lässt sich direkt mit der Sub stratplatte kontaktieren, beispielsweise durch eine Sinter verbindung, die auch einen elektrischen Kontakt gewährleis tet. Die Substratplatte kann vorzugsweise aus einer Keramik hergestellt sein. Diese leitet den elektrischen Strom nicht, so dass gleichzeitig eine elektrische Isolation gewährleistet ist. Daher kann eine elektronische Schaltung durch Struktu rieren einer elektrisch leitenden Beschichtung auf der Sub stratplatte realisiert werden. Hierdurch werden beispielswei se Kontaktflächen zur Kontaktierung der leistungselektroni schen Bauelemente zur Verfügung gestellt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind jeweils mit den gleichen Bezugszei chen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen han delt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Kom ponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, wel che die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiter bilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Er findung ergänzbar.

Es zeigen:

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Leis tungsmoduls als Seitenansicht,

Figur 2 eine leistungselektronische Schaltung mit einer

Vielzahl von Leistungsmodulen, die gemäß Figur 1 oder ähnlich aufgebaut sein können, als vereinfach tes Blockschaltbild,

Figur 3 schematisch einen Schaltplan für eine Kontaktierung von Leistungsmodulen gemäß Figur 1 in einer leis tungselektronischen Schaltung gemäß Figur 2,

Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf einen Stapel aus zwei

Grundeinheiten und

Figur 5 einen Schnitt entlang der Linie A-A aus Figur 4.

In Figur 1 ist ein Leistungsmodul 11 dargestellt (Systemgren zen sind gestrichelt eingezeichnet) , wobei auch dargestellt ist, wie mehrere Leistungsmodule zu einer leistungselektroni schen Schaltung kombiniert werden können. Das Leistungsmodul 11 besteht aus einem ersten Bauelement 31 und einem zweiten Bauelement 32, welche jeweils als erster Transistor 44 und zweiter Transistor 45 ausgeführt sind. Diese können - insbe sondere wenn wie hier in Reihe geschaltet - eine Schaltung mit einer Halbbrücke 64 ausbilden, wobei die Schaltung in Fi gur 1 angedeutet ist und zu Figur 3 im Folgenden noch näher erläutert wird.

Das erste Bauelement 31 und das zweite Bauelement 32 sind je weils auf einer ersten Substratplatte 12 und einer zweiten Substratplatte 13 montiert. Hierbei kommen verschiedene Lei terbahnen auf der ersten Substratplatte 12 und der zweiten Substratplatte 13 zum Einsatz. Außerdem ist die zweite Sub stratplatte 13 auf einer zweiten Basisplatte 19 montiert, wo bei auch hier eine elektrische Kontaktierung stattfinden kann, wie in Figur 1 angedeutet. Das erste Bauelement 31 ist über eine erste Basisplatte 18 ebenfalls elektrisch kontak tiert .

Um eine Schaltung zu realisieren sind außerdem Distanzstücke 17, 17a vorgesehen, welche eine elektrische Kontaktierung zwischen den einzelnen Platten, d. h. der ersten Substrat platte 12, der zweiten Substratplatte 13, der ersten Basis platte 18 und der zweiten Basisplatte 19 ermöglichen. Hier- durch können Leiterbahnen, die auf diesen Platten vorgesehen sind, untereinander elektrisch kontaktiert werden. Die elekt rische Kontaktierung erfolgt über Lötverbindungen 23, von de nen Figur 1 exemplarisch nur einige mit Bezugszeichen verse hen wurden.

Die verschiedenen Leiterbahnen bilden gemäß Figur 1 einen Pluspol 46, einen Minuspol 47 und einen Phasenkontakt 48 aus. Am Pluspol 46 und Minuspol 47 kann eine Gleichspannung anlie- gen. Über den Phasenkontakt 48 lässt sich dann eine Wechsel spannung abgreifen. Das Leistungsmodul 11 gemäß Figur 1 ist somit als Umrichter zu gebrauchen. Die Funktion dieses Um richters wird zu Figur 3 noch näher erläutert.

In der ersten Substratplatte 12 ist die Halbbrücke 64 als Durchkontaktierung vorgesehen. Dies hat den Vorteil, dass das erste Bauelement 31 und das zweite Bauelement 32 auf sehr di rektem Wege miteinander kontaktiert werden können, so dass kurze elektrische Wege realisiert werden. Der Abgriff des Phasenkontakts kann dann über eine Leiterbahn auf der ersten Substratplatte 12 erfolgen.

Auf der ersten Basisplatte 18 und der zweiten Basisplatte 19 sind außerdem Kühlstrukturen 21, 22 realisiert, die als Rip penkühler ausgebildet sind. Auf diesem Wege kann die Wärme, die in dem ersten elektronischen Bauelement 31 und zweiten elektronischen Bauelement 32 entsteht, jeweils über die bei den Substratplatten 12, 13 und Basisplatten 18, 19 abgeführt werden. Die kurzen Wege ermöglichen dabei eine effektive Küh lung .

In Figur 1 lässt sich außerdem gut erkennen, dass die kleins te vorzufertigende Einheit - die Grundeinheit - zur modularen Herstellung der Leistungsmodule jeweils der Verbund einer Substratplatte 12, 13 und eines Bauelements 31, 32 und evtl, noch den Distanzstücken 17, 17a ist. Eine solche Grundein heit, hier beispielhaft ausgeführt als Chip-Keramik-Verbund (kurz CKV) lässt sich in großer Stückzahl hersteilen. Beim Stapeln dieser Grundeinheiten wird eine Reihenschaltung und/oder Parallelschaltung realisiert. Die Substratplatte kann beispielsweise aus einer Keramik bestehen, welche mit einer Vielzahl von Bauelementen bestückt wird. Anschließend kann eine Vereinzelung der jeweiligen CKV beispielsweise durch Trennen der Substratplatte erfolgen.

Das Aufbaukonzept bietet nach der Montage die Möglichkeit, den relevanten Bauraum hermetisch zu verschließen (s. Figur 1, hier kann umlaufend eine Abdichtung erfolgen) . Eine Ab richtung würde dann den Spalt zwischen den Basisplatten 18,

19 überbrücken, wodurch der Bauraum entstünde (nicht darge stellt) . Dadurch können Vorteile für die Isolationsstrategie (insbesondere Vakuum und Gase) und den Einsatz in kritischen Umgebungsbedingungen (insbesondere bei Feuchte, Schadgas usw.) generiert werden. Das Aufbaukonzept bietet auch die Möglichkeit der Integration von Sensoren (nicht dargestellt) für z.B. Temperatur und Strom.

In Figur 2 ist dargestellt, wie mehrere Leistungsmodule 11 gemäß Figur 1 zu einer leistungselektronischen Schaltung 42 kombiniert werden können. Fünf Leistungsmodule 11 sind je weils in einer Reihe 43 konfiguriert, wobei insgesamt sechs Reihen vorgesehen sind. Wie Figur 1 zu entnehmen ist, ergibt sich eine Kontaktierungsmöglichkeit für beide, also das erste Bauelement 31 und das zweite Bauelement 32, die in Figur 2 für jedes Leistungsmodul 11 realisiert ist und in Figur 3 schematisch als Schaltbild dargestellt ist.

In Figur 3 ist ein Kondensator 15 zur Komplettierung der Schaltung dargestellt. Dies dient der Vereinfachung der Dar stellung, wobei alternativ auch eine Vielzahl parallel ge schalteter Kondensatoren zum Einsatz kommen kann. Der Konden sator 15 gemäß Figur 3 ist lediglich schematisch dargestellt. Genauso verhält es sich mit der ersten Substratplatte 12 und der zweiten Substratplatte 13 sowie den auf diesen montierten leistungselektronischen Bauelementen, die durch einen ersten Transistor 44 und einen zweiten Transistor 45 ausgebildet sind. Der erste Transistor 44 ist mit seiner Source-Elektrode an den auch als High-Side bezeichneten Pluspol 46 angeschlos sen, während der zweite Transistor 45 mit seiner Drain- Elektrode an den auch als Low-Side bezeichneten Minuspol 47 angeschlossen ist. Die Drain-Elektrode des ersten Transistors 44 und die Source-Elektrode des zweiten Transistors 45 sind miteinander verbunden, wobei hierdurch eine Halbbrücke 64 mit einem Phasenkontakt 48 entsteht. Zur Ansteuerung des Leis tungsmoduls 11 ist der Kondensator 15 mit einer Treiberschal tung 49 versehen.

Die Treiberschaltung 49 gemäß Figur 3 ist nur schematisch dargestellt, um deren Funktion im Grundsatz zu beschreiben. Die Treiberschaltung weist eine Controllerfunktion C auf so wie eine Sensorfunktion S. Die Controllerfunktion wird durch Kontaktleitungen 51 als Schnittstelle zu den Gate-Elektroden des ersten Transistors 44 und des zweiten Transistors 45 ge währleistet. Damit kann die Treiberschaltung beide Transisto ren als Schalter intelligenter ansteuern. Die für diese Funk tion notwendigen Informationen werden durch die Sensorfunkti on S zur Verfügung gestellt. Die Sensorfunktion wird über Signalleitungen 52 gewährleistet, mit denen ein Stromfluss vor und hinter dem Kondensator 15 sowie vor und hinter dem Phasenkontakt 48 in der Halbbrücke 64 abgegriffen werden kann .

Der Kondensator 15 ist mit dem Pluspol 46 und dem Minuspol 47 verbunden und erfüllt damit eine Glättungsfunktion, die für einen mehrphasigen Betrieb der leistungselektronischen Schal tung 42 gemäß Figur 1 erforderlich ist.

Wie in Figur 2 zu erkennen ist, ist die leistungselektroni sche Schaltung 42 gemäß Figur 2 modular aufgebaut. Mittels der durch die Leistungsmodule 11 gemäß Figur 3 realisierten Schaltung können diese in drei Gruppen jeweils gemeinsam ver wendet werden, um aus einer am gemeinsamen Pluspol 46p und am gemeinsamen Minuspol 47m anliegenden Gleichspannung eine dreiphasige Wechselspannung zu erzeugen, die an den gemeinsa- men Phasenkontakten 48a, 48b, 48c abgegriffen werden kann.

Die Höhe des zu schaltenden maximalen Stroms bestimmt, wie viele der Leistungsmodule 11 pro Phase zum Einsatz kommen müssen. Gemäß Figur 2 handelt es sich um jeweils zehn Leis tungsmodule 11 pro Phase. Damit ist für jedes der Leistungs module 11 eine Schaltung gemäß Figur 3 realisiert, wobei jede Gruppe von Leistungsmodulen 11 parallelgeschaltet ist.

Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf eine beispielhafte Ausfüh rungsform der Erfindung, die ein Leistungsmodul 11 von oben zeigt. Zu erkennen ist die obere Grundeinheit eines Stapels, umfassend eine Substratplatte 12, 13 darauf Lötverbindungen 23, die das Bauelement 31, beispielsweise einen Leistungschip 50, umgeben. Der Leistungschip 50 ist beispielsweise als Drain Elektrode nutzbar, in der hier gezeigten Darstellung ist er umgeben von vier Distanzstücken 17, die zur Potential rückführung genutzt werden. Die Potentialrückführung dient dazu, dass alle elektrischen Anschlüsse - auch als „Potentia le" bezeichnet - der montierten Halbleiter-Bauelemente in je der Ebene, oben und unten, vorhanden, also abgreifbar und kontaktierbar, sind. Damit ist die volle Funktionalität in jeder Verdrahtungsebene verfügbar, so dass das Stapeln und/oder das Aneinanderreihen der „Grundeinheiten" möglich ist .

Die „Grundeinheiten" bilden Einheitszellen und werden als vorgefertigte, isoliert geprüfte Einheiten zu einem Gesamt system zusammengefügt. Durch die dadurch ermöglichte variable Bestückung ergibt sich bei der Montage eine maximale Flexibi lität gepaart mit einer maximalen Flächennutzung, die je nach Bedarf durch Stapeln und/oder Aneinanderreihen der Grundein heiten die vorhandene Fläche nutzt.

Darüber hinaus hat ist die Fertigung der Grundeinheiten mas senfertigungstauglich mit all den Vorteilen, die Massenferti gung bringt. In Figur 4 ist auch die Schnittebene A-A gezeigt. Eine Dar stellung des Schnitts durch diese Ebene A-A ist in Figur 5 gezeigt . Figur 5 stellt einen Stapel zweier Grundeinheiten dar, die beispielsweise ein Leistungsmodul 11 bilden. Jede dieser Grundeinheiten umfasst jeweils ein Bauelement 31,32, eine Substratplatte 12,13, diverse Lötverbindungen 23 und Distanz stücke 17. Die Distanzstücke 17 dienen neben der mechanischen Stabilisierung optional auch zur Potentialrückführung, wie oben beschrieben.

Bezugszeichenliste

11 Leistungsmodul

12 erste Substratplatte

13 zweite Substratplatte

15 Kondensator

16 Durchkontaktierung

17 Distanzstück

18 erste Basisplatte

19 zweite Basisplatte

20 Kontaktstruktur

21 Kühlstruktur

22 Kühlstruktur

23 Lötverbindung

31 erstes Bauelement

32 zweites Bauelement

42 leistungselektronische Schaltung

44 erster Transistor

45 zweiter Transistor

46 Pluspol

47 Minuspol

48 Phasenkontakt

49 Treiberschaltung

50 Leistungschip

51 Kontaktleitung

52 Signalleitung

64 Halbbrücke