DE102022120776A1 - Leistungswandlermodul - Google Patents

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chips
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Woochan Kim
Vivek Arora
Makoto Shibuya
Kengo Aoya
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Texas Instruments Inc
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Abstract

Ein Leistungswandlermodul beinhaltet Leistungstransistoren und ein Substrat mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt. Ein Wärmepad befindet sich auf der zweiten Oberfläche des Substrats, und das Wärmepad ist dazu ausgelegt, thermisch mit einem Kühlkörper gekoppelt zu sein. Das Leistungswandlermodul beinhaltet außerdem ein Steuermodul, das auf einer ersten Oberfläche des Substrats montiert ist. Das Steuermodul beinhaltet außerdem Steuer-IC-Chips, die mit den Leistungstransistoren gekoppelt sind. Ein erster Steuer-IC-Chip steuert eine erste Schaltebene des Leistungswandlermoduls und ein zweiter Steuer-IC-Chip steuert eine zweite Schaltebene des Leistungswandlermoduls. Abschirmungsflächen liegen über dem Substrat. Eine erste Abschirmungsfläche befindet sich zwischen dem Wärmepad und dem ersten Steuer-IC-Chip und eine zweite Abschirmungsfläche befindet sich zwischen dem Wärmepad und einem zweiten Steuer-IC-Chip.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung betrifft Leistungswandlermodule.
  • HINTERGRUND
  • In der Elektrotechnik ist Leistungswandlung der Prozess des Umwandelns elektrischer Energie von einer Form in eine andere. Ein Leistungswandlermodul ist eine elektrische Vorrichtung, die einen Leistungswandler aufweist, der elektrische Energie umwandeln kann. Einige Leistungswandler wandeln Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) um. Solche Schaltleistungswandler werden mitunter als DC-zu-AC-Leistungswandler, oder einfacher als Leistungswechselrichter, bezeichnet. Einige Leistungswandler wandeln AC in DC um, solche Leistungswandler werden als AC-zu-DC-Leistungswandler bezeichnet. Wiederum andere Leistungswandler, nämlich DC-zu-DC-Leistungswandler, wandeln eine DC-Quelle von einem Spannungspegel in einen anderen Spannungspegel um.
  • Galliumnitrid (GaN) weist eine relativ hohe Elektronenmobilität und Sättigungsgeschwindigkeit auf, die den Einsatz von GaN für Hochleistungs- und Hochtemperatur-Mikrowellenanwendungen ermöglicht. Hochleistung/Hochfrequenz-Vorrichtungen basierend auf GaN beinhalten Mikrowellenhochfrequenz-Leistungsverstärker (wie jene, die bei drahtloser Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung verwendet werden) und Hochspannungsschaltvorrichtungen für Stromnetze auf. Insbesondere kann GaN zur Fertigung von GaN-Feldeffekttransistoren (FETS) eingesetzt werden. Im Vergleich zu einem Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), weist der GaN-FET einen niedrigeren Drain-Source-Widerstand auf, wenn der GaN-FET eingeschaltet ist (RDSCON)). Außerdem weist ein GaN-FET eine niedrigere Eingangskapazität als ein MOSFET auf, sodass der GaN-FET eine schnellere Ein-/Ausschaltrate hat.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Ein erstes Beispiel betrifft ein Leistungswandlermodul. Das Leistungswandlermodul beinhaltet Leistungstransistoren und ein Substrat mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt. Ein Wärmepad befindet sich auf der zweiten Oberfläche des Substrats, und das Wärmepad ist dazu ausgelegt, thermisch mit einem Kühlkörper gekoppelt zu sein. Das Leistungswandlermodul beinhaltet außerdem ein Steuermodul, das auf der ersten Oberfläche des Substrats montiert ist. Das Steuermodul beinhaltet ein Interconnect, ausgelegt zum Bereitstellen einer Verbindung mit einem Systembus. Das Steuermodul beinhaltet außerdem Steuer-IC-Chips, die mit den Leistungstransistoren gekoppelt sind. Ein erster Steuer-IC-Chip der Steuer-IC-Chips steuert eine erste Schaltebene des Leistungswandlermoduls und ein zweiter Steuer-IC-Chip der Steuer-IC-Chips steuert eine zweite Schaltebene des Leistungswandlermoduls. Das Leistungswandlermodul umfasst ferner Abschirmungsflächen, die über der ersten Oberfläche des Substrats liegen. Die Abschirmungsflächen stellen eine erste Abschirmungsfläche, die sich zwischen dem Wärmepad und dem ersten Steuer-IC-Chip der IC-Chips befindet, und eine zweite Abschirmungsfläche der Abschirmungsflächen, die sich zwischen dem Wärmepad und einem zweiten Steuer-IC-Chip der Steuer-IC-Chips befindet, bereit.
  • Ein zweites Beispiel betrifft ein Verfahren zum Fertigen eines Leistungswandlermoduls. Das Verfahren beinhaltet Strukturieren einer Direct-Bonded-Copper(DBC)-Schicht auf einer ersten Oberfläche eines Substrats mit einem Gebiet für ein Steuermodul, wobei das Substrat ein Wärmepad auf einer zweiten Oberfläche des Substrats, die der ersten Oberfläche des Substrats gegenüberliegt, zum thermischen Koppeln des Leistungswandlermoduls mit einem Kühlkörper aufweist. Das Verfahren beinhaltet außerdem Montieren von Leistungstransistoren auf dem Substrat. Das Verfahren beinhaltet ferner Montieren von Steuer-IC-Chips, sodass sich Abschirmungsflächen zwischen den Steuer-IC-Chips und dem Wärmepad auf der zweiten Oberfläche des Substrats befinden. Dementsprechend liegt eine erste Abschirmungsfläche der Abschirmungsflächen unter einem ersten Steuer-IC-Chip der Steuer-IC-Chips, und eine zweite Abschirmungsfläche der Abschirmungsflächen liegt unter einem zweiten Steuer-IC-Chip der Steuer-IC-Chips.
  • Figurenliste
    • 1 veranschaulicht ein Querschnittsdiagramm eines Beispiels eines Leistungswandlermoduls mit Abschirmungsflächen.
    • 2 veranschaulicht ein Querschnittsdiagramm eines anderen Beispiels eines Leistungswandlermoduls mit Abschirmungsflächen.
    • 3 veranschaulicht eine dreidimensionale Ansicht (3D-Ansicht) eines Beispiels eines Leistungswandlermoduls mit Abschirmungsflächen.
    • 4 veranschaulicht ein Querschnittsdiagramm noch eines anderen Beispiels eines Leistungswandlermoduls mit Abschirmungsflächen.
    • 5A veranschaulicht ein Beispiel einer strukturierten Direct-Bonded-Copper(DBC)-Schicht für ein Leistungswandlermodul.
    • 5B veranschaulicht ein Beispiel eines Interconnect für ein Leistungswandlermodul.
    • 6 veranschaulicht ein Schaltbild eines Leistungswandlermoduls, das einen Gleichstrom(DC)-zu-DC-Wandler implementiert.
    • 7 veranschaulicht eine erste Stufe eines Verfahrens zum Fertigen eines Leistungswandlermoduls.
    • 8 veranschaulicht eine zweite Stufe eines Verfahrens zum Fertigen des Leistungswandlermoduls.
    • 9 veranschaulicht eine dritte Stufe eines Verfahrens zum Fertigen des Leistungswandlermoduls.
    • 10 veranschaulicht eine vierte Stufe eines Verfahrens zum Fertigen des Leistungswandlermoduls.
    • 11 veranschaulicht eine fünfte Stufe eines Verfahrens zum Fertigen des Leistungswandlermoduls.
    • 12 veranschaulicht eine sechste Stufe eines Verfahrens zum Fertigen des Leistungswandlermoduls.
    • 13 veranschaulicht eine siebte Stufe eines Verfahrens zum Fertigen des Leistungswandlermoduls.
    • 14 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Fertigen eines Leistungswandlermoduls.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Diese Beschreibung betrifft ein Leistungswandlermodul, das eine selektive Abschirmung für Steuer-integrierte-Schaltung(IC)-Chips beinhaltet. Das Leistungsmodul ist ein Mehrebenenschaltleistungswandler, wie etwa ein DC-zu-DC-Wandler oder ein DC-zu-AC-Wandler. Das Leistungswandlermodul ist mit Steuer-IC-Chips gefertigt, die Leistungstransistoren zum Ausgeben hoher Leistung steuern. In verschiedenen Beispielen sind die Leistungstransistoren als Galliumnitrid(GaN)-Feldeffekttransistoren (FETs) implementiert, jedoch können in anderen Beispielen andere Arten von Transistoren, wie etwa Galliumoxid(GaO)- oder Siliziumcarbid(SiC)-Transistoren eingesetzt werden. In solchen Beispielen stellt jeder der Steuer-IC-Chips einem Steuerknoten (z. B. einem Gate oder einer Basis) einer Teilmenge der Leistungstransistoren ein entsprechendes Steuersignal bereit.
  • Das Leistungswandlermodul ist in einem Formstoff, wie etwa Kunststoff, eingeschlossen. Eine erste Seite des Leistungswandlermoduls ist auf einem Systembus zur Kommunikation mit einem externen System montiert, und ein Wärmepad befindet sich auf der zweiten Seite des Leistungswandlermoduls. Das Wärmepad kann auf dem Kühlkörper montiert werden, um eine thermische Verbindung mit dem Kühlkörper (z. B. einer Kühlplatte) zu ermöglichen. Dementsprechend wird Wärme, die durch das Leistungswandlermodul erzeugt wird, zu dem Kühlkörper übertragen und abgeführt.
  • Das Leistungswandlermodul beinhaltet ein Substrat, das mit einem Keramikkern ausgebildet ist. Eine erste Oberfläche des Substrats ist strukturiert (z. B. mit einer Direct-Bonded-Copper(DBC)-Schicht), um ein Steuermodul aufzunehmen, auf dem die Steuer-IC-Chips montiert sind. Abschirmungsflächen befinden sich unterhalb der Steuer-IC-Chips, sodass sich die Abschirmungsflächen zwischen den Steuer-IC-Chips und dem Wärmepad befinden. Insbesondere ist das Leistungswandlermodul derart ausgelegt, dass eine Abschirmungsfläche der Abschirmungsflächen für jede Schaltebene des Leistungswandlermoduls dediziert ist. Dementsprechend gibt es in einem Beispiel, in dem das Leistungswandlermodul zwei Schaltebenen aufweist, mindestens zwei Abschirmungsflächen, die elektrisch voneinander isoliert sind. In einer solchen Situation liegt eine erste Abschirmungsfläche unter einem ersten Steuer-IC-Chip für eine erste Schaltebene des Leistungswandlermoduls, und eine zweite Abschirmungsfläche liegt unter einem zweiten Steuer-IC-Chip für die zweite Schaltebene des Leistungswandlermoduls. Darüber hinaus sind die Abschirmungsflächen groß genug, um unter einer Leiterbahn (oder mehreren Leiterbahnen) des Steuermoduls zu liegen. Das Einschließen der Abschirmungsflächen blockiert von dem Kühlkörper ausgehende elektromagnetische Störung (EMI), um eine Störung in durch die Steuer-IC-Chips ausgegebenen Steuersignalen zu verhindern, wodurch ermöglicht wird, dass das Leistungswandlermodul bei hohen Frequenzen (wie z. B. Frequenzen von mindestens 200 Kilohertz) und/oder hohen Slew-Raten (z. B. einer Slew-Rate von mindestens 100 Volt pro Nanosekunde) arbeitet.
  • 1 veranschaulicht ein Querschnittsdiagramm eines Beispiels eines Leistungswandlermoduls 100, das mit selektiver Abschirmung für Steuer-integrierte-Schaltung(IC)-Chips ausgebildet ist. Als ein Beispiel ist das Leistungswandlermodul 100 ein Mehrebenenschaltleistungswandler. In einigen Beispielen ist das Leistungswandlermodul 100 ein Mehrebenen-DC-zu-DC-Wandler, wie etwa ein Abwärtswandler (ein Hochsetzsteller) oder ein Aufwärtswandler (ein Tiefsetzsteller). Als ein anderes Beispiel ist das Leistungswandlermodul 100 ein Mehrebenen-AC-zu-DC-Wandler, wie etwa ein Halbbrückenleistungswandler oder ein Vollbrückenleistungswandler. In noch anderen Beispielen ist das Leistungswandlermodul 100 ein Mehrebenen-DC-zu-AC-Wandler (z. B. ein Wechselrichter). Für die veranschaulichenden Beispiele wird angenommen, dass das Leistungswandlermodul 100 ein DC-zu-DC-Wandler ist.
  • Das Leistungswandlermodul 100 ist mit einer Anzahl von K Steuer-IC-Chips 104 gefertigt, die Leistungstransistoren zum Ausgeben hoher Leistung steuern, wie etwa ein Bereich von etwa 100 Volt (V) bis etwa 700 V und einen Bereich von etwa 10 Ampere (A) bis etwa 150 A, wobei K eine ganze Zahl größer oder gleich zwei ist. In dem veranschaulichten Beispiel gibt es einen ersten Steuer-IC-Chip 108 und einen K-ten Steuer-IC-Chip 112, jedoch gibt es in anderen Beispielen mehr als zwei (2) Steuer-IC-Chips. In verschiedenen Beispielen sind die Leistungstransistoren als Galliumnitrid(GaN)-Feldeffekttransistoren (FETs) implementiert, jedoch können in anderen Beispielen auch andere Arten von Transistoren, wie etwa Galliumoxid(GaO)- oder Siliziumcarbid(SiC)-Transistoren eingesetzt werden. In solchen Beispielen stellt jeder der K Steuer-IC-Chips 104 einem Steuerknoten (z. B. einem Gate oder einer Basis) einer Teilmenge der Leistungstransistoren ein entsprechendes Steuersignal bereit.
  • Das Leistungswandlermodul 100 ist in einem Formstoff 116, wie etwa Kunststoff, eingeschlossen. Das Leistungswandlermodul 100 beinhaltet eine erste Seite 120 und eine zweite Seite 124, wobei die erste Seite 120 und die zweite Seite 124 gegenüberliegende Seiten sind. In dem veranschaulichten Beispiel ist die erste Seite 120 des Leistungswandlermoduls 100 auf einem Systembus 128 montiert. In einigen Beispielen ist der Systembus 128 ein Kommunikationsbus für ein externes System, wie etwa ein Kommunikationsbus eines Kraftfahrzeugsystems. Die zweite Seite 124 des Leistungswandlermoduls 100 ist derart montiert, dass sie in thermischer Verbindung mit einem Kühlkörper 132 steht, der alternativ auch als Kühlplatte bezeichnet wird Dementsprechend wird Wärme, die durch das Leistungswandlermodul 100 erzeugt wird, zu dem Kühlkörper 132 übertragen und abgeführt.
  • Das Leistungswandlermodul 100 beinhaltet ein Substrat 136, das mit einem Keramikkern ausgebildet ist. Das Substrat 136 beinhaltet eine erste Oberfläche 140 und eine zweite Oberfläche 144, wobei die erste Oberfläche 140 der zweiten Oberfläche 144 gegenüberliegt. Die erste Oberfläche 140 des Substrats 136 ist strukturiert (z. B. mit Direct Bonded Copper (DBC)), um ein Steuermodul 148 aufzunehmen, auf dem die K Steuer-IC-Chips 104 montiert sind. K (oder mehr) Abschirmungsflächen 152 liegen unter den K Steuer-IC-Chips104, und die Abschirmungsflächen 152 sind elektrisch voneinander isoliert. In dem veranschaulichten Beispiel gibt es eine erste Abschirmungsfläche 156 und eine K-te Abschirmungsfläche 160. Ein Wärmepad 138 (z. B. aus einer DBC-Schicht ausgebildet) ist auf die zweite Oberfläche 144 des Substrats 136 aufgebracht, um das Leistungswandlermodul 100 thermisch mit dem Kühlkörper 132 zu koppeln.
  • In verschiedenen Beispielen sind die K Abschirmungsflächen 152 unterschiedlich implementiert. In einigen Beispielen sind die K Abschirmungsflächen 152 in einem Laminatsubstrat integriert, das eine strukturierte Massefläche auf einer Oberfläche und die Abschirmungsflächen 152 auf einer anderen Oberfläche beinhaltet. In anderen Beispielen sind die Abschirmungsflächen 152 in einer auf das Substrat 136 aufgebrachten DBC-Schicht integriert, und Teile eines Interconnect sind auf den Abschirmungsflächen 152 montiert.
  • Jeder der K Steuer-IC-Chips 104 liegt über einer entsprechenden Abschirmungsfläche 152. Dementsprechend liegt der erste Steuer-IC-Chip 108 über der ersten Abschirmungsfläche 156, und der K-te Steuer-IC-Chip 112 liegt über der K-ten Abschirmungsfläche 160. Die Steuer-IC-Chips 104 sind derart montiert, dass sich die K Abschirmungsflächen 152 zwischen dem Kühlkörper 132 und den K Steuer-IC-Chips 104 befinden. Darüber hinaus beinhaltet das Steuermodul 148 eine Leiterbahn 162 (z. B. eine geschützte Leiterbahn), die über eine Drahtbondverbindung 164 elektrisch mit dem K-ten Steuer-IC-Chip 112 gekoppelt ist. In einigen Beispielen wird die Leiterbahn 162 verwendet, um den K-ten Steuer-IC-Chip 112 mit einem entsprechenden Satz von Leistungstransistoren zu koppeln. In dem veranschaulichten Beispiel liegt die Leiterbahn 162 über der K-ten Abschirmungsfläche 160.
  • Der erste Steuer-IC-Chip 108 ist durch eine Drahtbondverbindung 170 mit einem ersten Pad 168 gekoppelt, das auf der ersten Oberfläche 140 des Substrats 136 ausgebildet ist. Darüber hinaus ist ein zweites Pad 174 auf der Oberfläche 140 des Substrats 136 ausgebildet. Das zweite Pad 174 ist mit einer geneigten Säule 176 eines Interconnect, wie etwa eines Leiterrahmens, gekoppelt. Die geneigte Säule 176 ist mit einem Pad 178 des Interconnect gekoppelt, wodurch ermöglicht wird, dass das Leistungswandlermodul 100 auf dem Systembus 128 kommuniziert.
  • wie angemerkt, ist das Leistungswandlermodul 100 ein Mehrebenenleistungswandler. Jeder der K Steuer-IC-Chips 104 ist für eine bestimmte Schaltebene dediziert, um die Leistungstransistoren (oder eine Teilmenge davon) für Intervalle bestimmter Schaltebenenoperationen des Leistungswandlermoduls 100 zu steuern. Beispielsweise betrachte man ein Beispiel, in dem das Leistungswandlermodul 100 zwei (2) Schaltebenen hat, eine High-Seite und eine Low-Seite, wobei eine erste Teilmenge der Leistungstransistoren High-Side-Transistoren und eine zweite Teilmenge Low-Side-Transistoren sind. In dieser Situation gibt es zwei Steuer-IC-Chips 104, nämlich einen High-Side-Steuer-IC-Chip, wie etwa dem ersten Steuer-IC-Chip 108, und einen Low-Side-Steuer-IC-Chip, wie etwa den K-ten Steuer-IC-Chip 112. Unter Fortführung dieses Beispiels setzt der erste Steuer-IC-Chip 108 im Betrieb ein High-Side-Steuersignal während einer High-Side-Schaltebene aktiv und setzt das High-Side-Steuersignal während der Low-Side-Schaltebene nichtaktiv. Das Aktivsetzten des High-Side-Steuersignals schaltet die erste Teilmenge von Leistungstransistoren (die High-Side-Transistoren) ein, was bewirkt, dass die erste Teilmenge von Leistungstransistoren im linearen Bereich oder Sättigungsbereich arbeitet. Gleichermaßen schaltet das Nichtaktivsetzten des High-Side-Steuersignals die erste Teilmenge von Leistungstransistoren aus, was bewirkt, dass die erste Teilmenge von Leistungstransistoren im Sperrbereich arbeitet. Darüber hinaus setzt der K-te Steuer-IC-Chip 112 in diesem Beispiel ein Low-Side-Steuersignal während einer Low-Side-Schaltebene aktiv und setzt das Low-Side-Steuersignal während der High-Side-Schaltebene nichtaktiv. Aktivsetzten des Low-Side-Steuersignals schaltet die zweite Teilmenge der Leistungstransistoren (die Low-Side-Transistoren) ein, was bewirkt, dass die zweite Teilmenge von Leistungstransistoren im linearen Bereich oder Sättigungsbereich arbeitet. Gleichermaßen schaltet das Nichtaktivsetzten des Low-Side-Steuersignals die zweite Teilmenge von Leistungstransistoren aus, was bewirkt, dass die zweite Teilmenge von Leistungstransistoren im Sperrbereich arbeitet.
  • Unter Fortführung dieses Beispiels sind der erste Steuer-IC-Chip 108 und der K-te Steuer-IC-Chips 112 derart ausgelegt, dass das High-Side-Steuersignal und die Low-Side-Steuersignale komplementäre Signale sind. Dementsprechend ist das Leistungswandlermodul 100 im Betrieb derart ausgelegt, dass die erste Teilmenge von Leistungstransistoren oder der zweite Satz von Transistoren eingeschaltet ist, und es gibt keinen Zeitpunkt, zu dem sowohl die erste Teilmenge von Leistungstransistoren als auch die zweite Teilmenge von Leistungstransistoren eingeschaltet sind.
  • Die K Abschirmungsflächen 152 blockieren von dem Kühlkörper 132 ausgehende und in Richtung des Leistungswandlermoduls 100 weisende elektromagnetische Störung (EMI), wie etwa eine in einer durch einen Pfeil 182 angegebenen Richtung emanierende EMI. Als ein Beispiel wird die EMI durch eine externe Vorrichtung, wie etwa einen Hochfrequenz(HF)-Empfänger oder -Sender, der auch mit dem Kühlkörper 132 gekoppelt ist, erzeugt. Dieses Blockieren der EMI mindert die Auswirkung der EMI auf von den Steuer-IC-Chips 104 an die entsprechende Teilmenge von Leistungstransistoren gelieferte Steuersignale. Eine solche EMI kann, wenn sie nicht blockiert wird, die Steuersignale stören, was wiederum eine Ausgabe der Leistungstransistoren ändert, wodurch eine Ausgabe des Leistungswandlermoduls 100 verzerrt wird. Das Einschließen der K Abschirmungsflächen 152 mindert jedoch eine solche Störung, wodurch ein ordnungsgemäßer Betrieb des Leistungswandlermoduls 100 ermöglicht wird.
  • Wie angemerkt ist das Leistungswandlermodul 100 insbesondere ein Mehrebenenschaltleistungswandler. Mit Zunahme einer Schaltfrequenz auf etwa 200 Kilohertz (Kilohertz) und darüber und/oder Zunahme einer Slew-Rate auf einen Pegel von über 100 Volt pro Nanosekunde (V/ns) und darüber nimmt die EMI zu. Dementsprechend mindert das Einschließen der mindestens K Abschirmungsflächen 152 für die K Steuer-IC-Chips 104 die EMI, wodurch ermöglicht wird, dass das Leistungswandlermodul 100 bei höheren Frequenzen und/oder Slew-Raten arbeitet.
  • 2 veranschaulicht ein Querschnittsdiagramm eines anderen Beispiels eines Leistungswandlermoduls 200, das mit selektiver Abschirmung für Steuer-IC-Chips ausgebildet ist. Das Leistungswandlermodul 200 kann zur Implementierung des Leistungswandlermoduls 100 von 1 eingesetzt werden. Das Leistungswandlermodul 200 ist ein Mehrebenenschaltleistungswandler. In einem Beispiel ist das Leistungswandlermodul 200 ein Mehrebenen-DC-zu-DC-Wandler, wie etwa ein Abwärtswandler (ein Hochsetzsteller) oder ein Aufwärtswandler (ein Tiefsetzsteller). Als ein anderes Beispiel ist das Leistungswandlermodul 200 ein Mehrebenen-AC-zu-DC-Wandler, wie etwa ein Halbbrückenleistungswandler oder ein Vollbrückenleistungswandler. In noch anderen Beispielen ist das Leistungswandlermodul 200 ein Mehrebenen-DC-zu-AC-Wandler (z. B. ein Wechselrichter). Für die veranschaulichenden Beispiele wird angenommen, dass das Leistungswandlermodul 200 ein DC-zu-DC-Wandler ist.
  • Das Leistungswandlermodul 200 ist mit einer Anzahl von K Steuer-IC-Chips 204 gefertigt, die Leistungstransistoren zum Ausgeben hoher Leistung steuern, wie etwa ein Bereich von etwa 100 V bis etwa 700 V und einen Bereich von etwa 20 A bis etwa 250 A, wobei K eine ganze Zahl größer oder gleich zwei ist. In dem veranschaulichten Beispiel gibt es einen ersten Steuer-IC-Chip 208 und einen K-ten Steuer-IC-Chip 212, jedoch gibt es in anderen Beispielen mehr als zwei (2) Steuer-IC-Chips. In verschiedenen Beispielen sind die Leistungstransistoren als GaN-FETs implementiert, jedoch können in anderen Beispielen auch andere Arten von Transistoren, wie etwa GaO-SiC-Transistoren eingesetzt werden. In solchen Beispielen stellt jeder der K Steuer-IC-Chips 204 einem Steuerknoten (z. B. einem Gate oder einer Basis) einer Teilmenge der Leistungstransistoren ein entsprechendes Steuersignal bereit.
  • Das Leistungswandlermodul 200 ist in einem Formstoff 216, wie etwa Kunststoff, eingeschlossen. Das Leistungswandlermodul 200 beinhaltet eine erste Seite 220 und eine zweite Seite 224, wobei die erste Seite 220 und die zweite Seite 224 gegenüberliegende Seiten sind. In dem veranschaulichten Beispiel ist die erste Seite 220 des Leistungswandlermoduls 200 auf einem Systembus 228 montiert. In einigen Beispielen ist der Systembus 228 ein Kommunikationsbus für ein externes System, wie etwa ein Kommunikationsbus eines Kraftfahrzeugsystems. Die zweite Seite 224 des Leistungswandlermoduls 200 ist derart montiert, dass sie in thermischer Verbindung mit einem Kühlkörper 232 steht, der alternativ auch als Kühlplatte bezeichnet wird Dementsprechend wird Wärme, die durch das Leistungswandlermodul 200 erzeugt wird, zu dem Kühlkörper 232 übertragen und abgeführt.
  • Das Leistungswandlermodul 200 beinhaltet ein Substrat 236, das mit einem Keramikkern 240 ausgebildet ist. Der Keramikkern 240 beinhaltet eine erste Oberfläche 242 und eine zweite Oberfläche 244, wobei die erste Oberfläche 242 der zweiten Oberfläche 244 gegenüberliegt. Ein Wärmepad 248 ist auf der zweiten Oberfläche 244 des Keramikkerns 240 strukturiert. Das Wärmepad 248 ist aus einem leitenden Material (z. B. Kupfer) ausgebildet, das in thermischer Verbindung mit dem Kühlkörper 232 steht.
  • Die erste Oberfläche 242 des Keramikkerns 240 ist mit einer strukturierten DBC-Schicht 249 strukturiert, um das Montieren eines Steuermoduls 252 zu ermöglichen. Das Steuermodul 252 beinhaltet ein Laminatsubstrat 254 (z. B. eine Leiterplatte) mit einer ersten Oberfläche 256 und einer zweiten Oberfläche 260, wobei die erste Oberfläche 256 der zweiten Oberfläche 260 gegenüberliegt. Eine strukturierte Massefläche 264 befindet sich auf der ersten Oberfläche 256 des Laminatsubstrats 254. Abschirmungsflächen 266 sind auf der zweiten Oberfläche 260 des Laminatsubstrats 254 strukturiert. Dementsprechend sind die strukturierte Massefläche 264 und die Abschirmungsflächen 266 durch das Laminatsubstrat 254 beabstandet.
  • Die strukturierte Massefläche 264 beinhaltet K Pads, wobei jeder der K Steuer-IC-Chips 204 auf einem jeweiligen Pad montiert ist. Wie veranschaulicht, ist der erste Steuer-IC-Chip 208 auf einem ersten Pad 207 montiert, und der K-te Steuer-IC-Chip 212 ist auf einem K-ten Pad 272 montiert. Die Abschirmungsflächen 266 beinhalten K (oder mehr) Abschirmungsflächen, sodass jede Abschirmungsfläche elektrisch von anderen Abschirmungsflächen isoliert ist und für einen entsprechenden Steuer-IC-Chip 204 bestimmt ist. Wie veranschaulicht liegt die erste Abschirmungsfläche 276 unter dem ersten Pad 270 und dem ersten Steuer-IC-Chip 208, und eine K-te Abschirmungsfläche 278 liegt unter dem K-ten Pad 272 und dem K-ten Steuer-IC-Chip 212. Ferner verbinden Durchkontaktierungen, die sich durch das Laminatsubstrat 254 erstrecken, die strukturierte Massefläche 264 mit den Abschirmungsflächen 266. Insbesondere koppelt eine erste Durchkontaktierung 280 das erste Pad 270 mit der ersten Abschirmungsfläche 276, und eine K-te Durchkontaktierung 282 koppelt das K-te Pad 272 mit der K-ten Abschirmungsfläche 278.
  • Eine Leiterbahn 284 ist über eine Drahtbondverbindung 286 mit dem K-ten Steuer-IC-Chip 212 gekoppelt. Die Leiterbahn 284 ist auf der strukturierten Massefläche 264 des Laminatsubstrats 254 ausgebildet. In einigen Beispielen wird die Leiterbahn 284 verwendet, um den K-ten Steuer-IC-Chip 212 mit einem entsprechenden Satz von Leistungstransistoren zu koppeln. Die Leiterbahn 284 ist eine geschützte Leiterbahn, sodass die Leiterbahn 284 über der K-ten Abschirmungsfläche 278 liegt. Das heißt, die K-te Abschirmungsfläche 278 erstreckt sich über die Grenzen des K-ten Steuer-IC-Chips 212 und des K-ten Pads 272 hinaus zu einem Gebiet des Laminatsubstrats 254, das unter der Leiterbahn 284 liegt. Auf diese Weise stellt die K-te Abschirmungsfläche 278 eine Abschirmung für den K-ten Steuer-IC-Chip 212 und die mit dem K-ten Steuer-IC-Chip 212 gekoppelte Leiterbahn 284 bereit.
  • Der erste Steuer-IC-Chip 208 ist mit einem ersten Pad 288 der strukturierten DBC-Schicht 249 gekoppelt. Darüber hinaus ist ein zweites Pad 290 der strukturierten DBC-Schicht 249 mit einer geneigten Säule 292 eines Interconnect, wie etwa eines Leiterrahmens, gekoppelt. Die geneigte Säule 292 ist mit einem Pad 294 des Interconnect gekoppelt, wodurch ermöglicht wird, dass das Leistungswandlermodul 200 auf dem Systembus 228 kommuniziert.
  • Wie angemerkt, ist das Leistungswandlermodul 200 ein Mehrebenenleistungswandler. Jeder der K Steuer-IC-Chips 204 ist für eine bestimmte Schaltebene dediziert, um die Leistungstransistoren (oder eine Teilmenge davon) für Intervalle bestimmter Schaltebenenoperationen des Leistungswandlermoduls 200 zu steuern. Es wird das in 1 bereitgestellte Beispiel fortgeführt, in dem das Leistungswandlermodul 200 zwei (2) Schaltebenen hat, eine High-Seite und eine Low-Seite, wobei eine erste Teilmenge der Leistungstransistoren High-Side-Transistoren und eine zweite Teilmenge Low-Side-Transistoren sind. In dieser Situation gibt es zwei Steuer-IC-Chips 204, nämlich einen High-Side-Steuer-IC-Chip, wie etwa dem ersten Steuer-IC-Chip 208, und einen Low-Side-Steuer-IC-Chip, wie etwa den K-ten Steuer-IC-Chip 212. Unter Fortführung dieses Beispiels setzt der erste Steuer-IC-Chip 208 im Betrieb ein High-Side-Steuersignal während einer High-Side-Schaltebene aktiv und setzt das High-Side-Steuersignal während der Low-Side-Schaltebene nichtaktiv. Das Aktivsetzten des High-Side-Steuersignals schaltet die erste Teilmenge von Leistungstransistoren (die High-Side-Transistoren) ein, was bewirkt, dass die erste Teilmenge von Leistungstransistoren im linearen Bereich oder Sättigungsbereich arbeitet. Gleichermaßen schaltet das Nichtaktivsetzten des High-Side-Steuersignals die erste Teilmenge von Leistungstransistoren aus, was bewirkt, dass die erste Teilmenge von Leistungstransistoren im Sperrbereich arbeitet. Darüber hinaus setzt der K-te Steuer-IC-Chip 212 in diesem Beispiel ein Low-Side-Steuersignal während einer Low-Side-Schaltebene aktiv und setzt das Low-Side-Steuersignal während der High-Side-Schaltebene nichtaktiv. Aktivsetzten des Low-Side-Steuersignals schaltet die zweite Teilmenge der Leistungstransistoren (die Low-Side-Transistoren) ein, was bewirkt, dass die zweite Teilmenge von Leistungstransistoren im linearen Bereich oder Sättigungsbereich arbeitet. Gleichermaßen schaltet das Nichtaktivsetzten des Low-Side-Steuersignals die zweite Teilmenge von Leistungstransistoren aus, was bewirkt, dass die zweite Teilmenge von Leistungstransistoren im Sperrbereich arbeitet.
  • Unter Fortführung dieses Beispiels sind der erste Steuer-IC-Chip 208 und der K-te Steuer-IC-Chips 212 derart ausgelegt, dass das High-Side-Steuersignal und die Low-Side-Steuersignale komplementäre Signale sind. Dementsprechend ist das Leistungswandlermodul 200 derart ausgelegt, dass der erste Satz von Leistungstransistoren oder der zweite Satz von Transistoren eingeschaltet ist, und es gibt keinen Zeitpunkt, zu dem sowohl die ersten Leistungstransistoren als auch die zweiten Leistungstransistoren eingeschaltet sind.
  • Die K Abschirmungsflächen 266 blockieren von dem Kühlkörper 232 ausgehende und in Richtung des Leistungswandlermoduls 200 weisende EMI, wie etwa eine in einer durch einen Pfeil 296 angegebenen Richtung emanierende EMI. Als ein Beispiel wird die EMI durch eine externe Vorrichtung, wie etwa einen HF-Empfänger oder -Sender, der auch mit dem Kühlkörper 232 gekoppelt ist, erzeugt. Dieses Blockieren der EMI mindert eine durch das Wärmepad 248 verursachte parasitäre kapazitive Kopplung, die die von den Steuer-IC-Chips 204 an den entsprechenden Satz von Leistungstransistoren gelieferten Steuersignale stören können. Als ein Beispiel weisen Pins des Leistungswandlermoduls 200 eine parasitäre Kapazität zwischen etwa 0,02 Picofarad (pF) und etwa 37 pF auf. Sofern nichts anderes angegeben ist, bedeutet ‚etwa‘ vor einem Wert in dieser Beschreibung +/- 10 % des genannten Werts. Die EMI liegt beispielsweise aufgrund einer fehlenden Masseverbindung des Kühlkörpers 232 oder einer unzureichenden Masseverbindung des Kühlkörpers 232 vor. Eine solche EMI kann, wenn sie nicht blockiert wird, die Steuersignale stören, was wiederum eine Ausgabe der Leistungstransistoren ändert, wodurch eine Ausgabe des Leistungswandlermoduls 200 verzerrt wird. Das Einschließen der K Abschirmungsflächen 266 zusammen mit der strukturierten Massefläche 264 mindert jedoch eine solche Störung, wodurch ein ordnungsgemäßer Betrieb des Leistungswandlermoduls 200 ermöglicht wird.
  • 3 veranschaulicht verschiedene Ansichten eines Leistungswandlermoduls 300, das eine Abschirmung für ein Steuermodul 304 beinhaltet. Das Leistungswandlermodul 300 kann zur Implementierung des Leistungswandlermoduls 100 von 1 und/oder des Leistungswandlermoduls 200 von 2 eingesetzt werden. Insbesondere beinhaltet 3 eine isometrische Ansicht 310 des Leistungswandlermoduls 300, das ein Steuermodul 304, montiert auf einem Substrat 308, beinhaltet. Das Steuermodul 304 kann zur Implementierung des Steuermoduls 252 von 2 eingesetzt werden. Das Steuermodul 304 beinhaltet ein Laminatsubstrat 312, wie etwa das Laminatsubstrat 254 von 2. Das Leistungswandlermodul 300 ist von einem Formstoff 314 umgeben, wie etwa dem Formstoff 216 von 2. Zur Veranschaulichung wurden Teile des Formstoffs 314 entfernt.
  • 3 beinhaltet außerdem eine erste vergrößerte Ansicht 320 eines Gebiets 324 des Substrats 308, in dem das Laminatsubstrat 312 transparent ist, um K Abschirmungsflächen zu zeigen, und veranschaulicht eine erste Abschirmungsfläche 328, eine zweite Abschirmungsfläche 332 und eine dritte Abschirmungsfläche 336, die elektrisch voneinander isoliert sind. Das heißt, die erste Abschirmungsfläche 328, die zweite Abschirmungsfläche 332 und die dritte Abschirmungsfläche 336 befinden sich auf einer Oberfläche (z. B. einer unteren Oberfläche) des Laminatsubstrats 312. Die erste Abschirmungsfläche 328, die zweite Abschirmungsfläche 332 und die dritte Abschirmungsfläche 336 können zur Implementierung der K Abschirmungsflächen 266 von 2 eingesetzt werden.
  • 3 zeigt außerdem eine zweite vergrößerte Ansicht 338, in der Details einer Massefläche (z. B. der strukturierten Massefläche 264 von 3) und einer oberen Fläche des Laminatsubstrats 312 veranschaulicht sind. In der ersten vergrößerten Ansicht 320 und der zweiten vergrößerten Ansicht 338 sind Steuer-IC-Chips des Leistungswandlermoduls 300 auf dem Laminatsubstrat 312 montiert. Insbesondere beinhaltet das Steuermodul 304 einen Low-Side-Steuer-IC-Chip 340, der in einem über der ersten Abschirmungsfläche 328 liegenden Bereich montiert ist (wobei das Laminatsubstrat 312 in der ersten vergrößerten Ansicht 320 transparent ist), und ein High-Side-Steuer-IC-Chip 344 ist in einem über der zweiten Abschirmungsfläche 332 liegenden Gebiet montiert. Zudem kann eine isolierte Steuerung auf einem über der dritten Abschirmungsfläche 336 liegenden Gebiet montiert werden. Darüber hinaus beinhaltet die zweite vergrößerte Ansicht 338 Umrisse einer strukturierten Massefläche, wie etwa einer ersten Leiterbahn 346 in der strukturierten Massefläche, die über der ersten Abschirmungsfläche 328 liegt, und einer zweiten Leiterbahn 348, die über der zweiten Abschirmungsfläche 332 liegt. (Verdeckte) Durchkontaktierungen durch das Laminatsubstrat 312 verbinden die strukturierte Massefläche mit den Abschirmungsflächen.
  • Das Leistungswandlermodul 300 beinhaltet Leistungstransistoren. Insbesondere beinhaltet das Leistungswandlermodul 300 Low-Side-Leistungstransistoren 350 und High-Side-Leistungstransistoren 354. Die Low-Side-Leistungstransistoren 350 werden durch den Low-Side-Steuer-IC-Chip 340 des Steuermoduls 304 gesteuert und die High-Side-Leistungstransistoren 354 werden durch den High-Side-Steuer-IC-Chip 344 des Steuermoduls 304 gesteuert. In einigen Beispielen sind die Low-Side-Leistungstransistoren 350 und die High-Side-Leistungstransistoren 354 als GaN-FETs, wie etwa N-Kanal-GaN-FETs, implementiert. In anderen Beispielen können Transistoren wie SiC-FETs oder GaO-FETs als Low-Side-Leistungstransistoren 350 und High-Side-Leistungstransistoren 354 eingesetzt werden. In noch anderen Beispielen sind die Low-Side-Leistungstransistoren 350 und die High-Side-Leistungstransistoren 354 als Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) implementiert. In noch anderen Beispielen sind die Low-Side-Leistungstransistoren 350 und die High-Side-Leistungstransistoren 354 als Bipolartransistoren (BJTs) implementiert. Das Leistungswandlermodul 300 beinhaltet außerdem Entkopplungskondensatoren 358. Die Entkopplungskondensatoren 358 sind auf dem Substrat 308 des Leistungswandlermoduls 300 montiert.
  • 3 beinhaltet außerdem eine vierte Ansicht 360, die das Leistungswandlermodul 300 veranschaulicht, wobei ein Wärmepad 364 an den Formstoff 314 angeklebt ist. Das Wärmepad 364 kann zur Implementierung des Wärmepads 248 von 2 eingesetzt werden und ist dazu ausgelegt, mit einem Kühlkörper (z. B. dem Kühlkörper 232 von 2) gekoppelt zu sein.
  • Wie veranschaulicht, ist das Leistungswandlermodul 300 derart gefertigt, dass Abschirmungsflächen, wie etwa die erste Abschirmungsfläche 328, die zweite Abschirmungsfläche 332 oder die dritte Abschirmungsfläche 336, unter dem Low-Side-Steuer-IC-Chip 340 und dem High-Side-Steuer-IC-Chip 344 liegen. Dementsprechend blockieren die erste Abschirmungsfläche 328, die zweite Abschirmungsfläche 332 und die dritte Abschirmungsfläche 336 in Situationen, in denen das Leistungswandlermodul 300 mit einem Systembus (z. B. dem Systembus 228 von 2) verbunden ist und über das Wärmepad 364 thermisch mit dem Kühlkörper gekoppelt ist, eine von dem Kühlkörper ausgehende EMI, um eine Auswirkung der EMI auf einen Betrieb des Steuermoduls 304 zu mindern.
  • 4 veranschaulicht ein Querschnittsdiagramm eines anderen Beispiels eines Leistungswandlermoduls 400, das mit selektiver Abschirmung für Steuer-IC-Chips ausgebildet ist. Das Leistungswandlermodul 400 kann zur Implementierung des Leistungswandlermoduls 100 von 1 eingesetzt werden. Das Leistungswandlermodul 400 ist ein Mehrebenenschaltleistungswandler. In einem Beispiel ist das Leistungswandlermodul 400 ein Mehrebenen-DC-zu-DC-Wandler, wie etwa ein Abwärtswandler (ein Hochsetzsteller) oder ein Aufwärtswandler (ein Tiefsetzsteller). Als ein anderes Beispiel ist das Leistungswandlermodul 400 ein Mehrebenen-AC-zu-DC-Wandler, wie etwa ein Halbbrückenleistungswandler oder ein Vollbrückenleistungswandler. In noch anderen Beispielen ist das Leistungswandlermodul 400 ein Mehrebenen-DC-zu-AC-Wandler (z. B. ein Wechselrichter). Für die veranschaulichenden Beispiele wird angenommen, dass das Leistungswandlermodul 400 ein DC-zu-DC-Wandler ist.
  • Das Leistungswandlermodul 400 ist mit einer Anzahl von K Steuer-IC-Chips 404 gefertigt, die Leistungstransistoren zum Ausgeben hoher Leistung steuern, wie etwa ein Bereich von etwa 100 V bis etwa 700 V und einen Bereich von etwa 20 A bis etwa 250 A, wobei K eine ganze Zahl größer oder gleich zwei (2) ist. In dem veranschaulichten Beispiel gibt es einen ersten Steuer-IC-Chip 408 und einen K-ten Steuer-IC-Chip 412, jedoch gibt es in anderen Beispielen mehr als zwei (2) Steuer-IC-Chips. In verschiedenen Beispielen sind die Leistungstransistoren als GaN-FETs implementiert, jedoch können in anderen Beispielen auch andere Arten von Transistoren, wie etwa GaO-SiC-Transistoren eingesetzt werden. In solchen Beispielen stellt jeder der K Steuer-IC-Chips 404 einem Steuerknoten (z. B. einem Gate oder einer Basis) einer Teilmenge der Leistungstransistoren ein entsprechendes Steuersignal bereit.
  • Das Leistungswandlermodul 400 ist in einem Formstoff 416, wie etwa Kunststoff, eingeschlossen. Das Leistungswandlermodul 400 beinhaltet eine erste Seite 420 und eine zweite Seite 424, wobei die erste Seite 420 und die zweite Seite 424 gegenüberliegende Seiten sind. In dem veranschaulichten Beispiel ist die erste Seite 420 des Leistungswandlermoduls 400 auf einem Systembus 428 montiert. In einigen Beispielen ist der Systembus 428 ein Kommunikationsbus für ein externes System, wie etwa ein Kommunikationsbus eines Kraftfahrzeugsystems. Die zweite Seite 424 des Leistungswandlermoduls 400 ist derart montiert, dass sie in thermischer Verbindung mit einem Kühlkörper 432 steht, der alternativ auch als Kühlplatte bezeichnet wird Dementsprechend wird Wärme, die durch das Leistungswandlermodul 400 erzeugt wird, zu dem Kühlkörper 432 übertragen und abgeführt.
  • Das Leistungswandlermodul 400 beinhaltet ein Substrat 436, das mit einem Keramikkern 440 ausgebildet ist. Der Keramikkern 440 beinhaltet eine erste Oberfläche 442 und eine zweite Oberfläche 444, wobei die erste Oberfläche 442 der zweiten Oberfläche 444 gegenüberliegt. Ein Wärmepad 446 befindet sich auf der zweiten Oberfläche 444 des Keramikkerns 440. Das Wärmepad 446 ist aus einem leitenden Material (z. B. Kupfer) ausgebildet, das in thermischer Verbindung mit dem Kühlkörper 432 steht.
  • Die erste Oberfläche 442 des Keramikkerns 440 weist eine strukturierte DBC-Schicht 448 auf, um das Montieren der K Steuer-IC-Chips 404 eines Steuermoduls 452 zu ermöglichen. Insbesondere ist ein Interconnect 454 (z. B. ein Leiterrahmen) auf der strukturierten DBC-Schicht 448 montiert, und die K Steuer-IC-Chips 404 sind auf dem Interconnect 454 montiert. Das heißt, in dem Leistungswandlermodul 400 sind die K Steuer-IC-Chips 404 des Steuermoduls 452 auf dem Interconnect 454 montiert, das wiederum auf der strukturierten DBC-Schicht 448 montiert ist.
  • Die strukturierte DBC-Schicht 448 beinhaltet K (oder mehr) Abschirmungsflächen, die elektrisch voneinander isoliert sind, wobei ein Teil des Interconnect 454 auf einer entsprechenden Abschirmungsfläche montiert ist. Der erste Steuer-IC-Chip 408 ist auf einem ersten Pad 458 des Interconnect 454 montiert, und der K-te Steuer-IC-Chip 412 ist auf einem K-ten Pad 462 des Interconnect 454 montiert. Das erste Pad 458 des Interconnect 454 liegt über einer ersten Abschirmungsfläche 466 der strukturierten DBC-Schicht 448 und ein K-tes Pad 462 des Interconnect 454 liegt über einer K-ten Abschirmungsfläche 470 der strukturierten DBC-Schicht 448.
  • Ferner, in einem veranschaulichten Beispiel, eine Leiterbahn 474 (z. B. eine geschützte Leiterbahn) des Interconnect 454. Die Leiterbahn 474 befindet sich über der K-ten Abschirmungsfläche 470 der strukturierten DBC-Schicht 448. Dementsprechend erstreckt sich die K-te Abschirmungsfläche 470 über die Grenzen des K-ten Steuer-IC-Chips 412 hinaus zu einem Gebiet, das unter der Leiterbahn 474 liegt. Darüber hinaus ist die Leiterbahn 474 elektrisch von der K-ten Abschirmungsfläche 470 isoliert. In einigen Beispielen trennt eine Formmasse (oder ein anderes elektrisch isolierendes Material) die Leiterbahn 474 von der K-ten Abschirmungsfläche 470. Auf diese Weise stellt die K-te Abschirmungsfläche 470 eine Abschirmung für den K-ten Steuer-IC-Chip 412 und die mit dem K-ten Steuer-IC-Chip 412 gekoppelte Leiterbahn 474 bereit.
  • Der erste Steuer-IC-Chip 408 ist mittels einer Drahtbondverbindung 476 mit dem ersten Pad 458 des Interconnect 454 gekoppelt. Darüber hinaus ist ein Pad 478 der strukturierten DBC-Schicht 448 mit einer geneigten Säule 482 des Interconnect 454 gekoppelt. Die geneigte Säule 482 ist mit einem Pad 484 des Systembus 428 gekoppelt, wodurch ermöglicht wird, dass das Leistungswandlermodul 400 auf dem Systembus 428 kommuniziert.
  • Wie angemerkt, ist das Leistungswandlermodul 400 ein Mehrebenenleistungswandler. Jeder der K Steuer-IC-Chips 404 ist für eine bestimmte Schaltebene dediziert, um die Leistungstransistoren (oder eine Teilmenge davon) für Intervalle bestimmter Schaltebenenoperationen des Leistungswandlermoduls 400 zu steuern. Es wird das in 1 bereitgestellte Beispiel fortgeführt, in dem das Leistungswandlermodul 400 zwei (2) Schaltebenen hat, eine High-Seite und eine Low-Seite, wobei eine erste Teilmenge der Leistungstransistoren High-Side-Transistoren und eine zweite Teilmenge Low-Side-Transistoren sind. In dieser Situation gibt es zwei Steuer-IC-Chips 404, nämlich einen High-Side-Steuer-IC-Chip, wie etwa dem ersten Steuer-IC-Chip 408, und einen Low-Side-Steuer-IC-Chip, wie etwa den K-ten Steuer-IC-Chip 412. Unter Fortführung dieses Beispiels setzt der erste Steuer-IC-Chip 408 im Betrieb ein High-Side-Steuersignal während einer High-Side-Schaltebene aktiv und setzt das High-Side-Steuersignal während der Low-Side-Schaltebene nichtaktiv. Das Aktivsetzten des High-Side-Steuersignals schaltet die erste Teilmenge von Leistungstransistoren (die High-Side-Transistoren) ein, was bewirkt, dass die erste Teilmenge von Leistungstransistoren im linearen Bereich oder Sättigungsbereich arbeitet. Gleichermaßen schaltet das Nichtaktivsetzten des High-Side-Steuersignals die erste Teilmenge von Leistungstransistoren aus, was bewirkt, dass die erste Teilmenge von Leistungstransistoren im Sperrbereich arbeitet. Darüber hinaus setzt der K-te Steuer-IC-Chip 412 in diesem Beispiel ein Low-Side-Steuersignal während einer Low-Side-Schaltebene aktiv und setzt das Low-Side-Steuersignal während der High-Side-Schaltebene nichtaktiv. Aktivsetzten des Low-Side-Steuersignals schaltet die zweite Teilmenge der Leistungstransistoren (die Low-Side-Transistoren) ein, was bewirkt, dass die zweite Teilmenge von Leistungstransistoren im linearen Bereich oder Sättigungsbereich arbeitet. Gleichermaßen schaltet das Nichtaktivsetzten des Low-Side-Steuersignals die zweite Teilmenge von Leistungstransistoren aus, was bewirkt, dass die zweite Teilmenge von Leistungstransistoren im Sperrbereich arbeitet.
  • Unter Fortführung dieses Beispiels sind der erste Steuer-IC-Chip 408 und der K-te Steuer-IC-Chips 412 derart ausgelegt, dass das High-Side-Steuersignal und die Low-Side-Steuersignale komplementäre Signale sind. Dementsprechend ist das Leistungswandlermodul 400 derart ausgelegt, dass der erste Satz von Leistungstransistoren oder der zweite Satz von Transistoren eingeschaltet ist, und es gibt keinen Zeitpunkt, zu dem sowohl die ersten Leistungstransistoren als auch die zweiten Leistungstransistoren eingeschaltet sind.
  • Die K Abschirmungsflächen auf der strukturierten DBC-Schicht 448 blockieren von dem Kühlkörper 432 ausgehende und in Richtung des Leistungswandlermoduls 400 weisende EMI, wie etwa eine in einer durch einen Pfeil 496 angegebenen Richtung emanierende EMI. Als ein Beispiel wird die EMI durch eine externe Vorrichtung, wie etwa einen HF-Empfänger oder -Sender, der auch mit dem Kühlkörper 432 gekoppelt ist, erzeugt. Dieses Blockieren der EMI mindert eine durch das Wärmepad 446 verursachte parasitäre kapazitive Kopplung, die die von den Steuer-IC-Chips 404 an den entsprechenden Satz von Leistungstransistoren gelieferten Steuersignale stören können. Als ein Beispiel weisen Pins des Leistungswandlermoduls 200 eine parasitäre Kapazität zwischen etwa 0,06 pF und etwa 38 pF auf. Dieses Blockieren der EMI mindert die Auswirkung der EMI auf von den Steuer-IC-Chips 404 an den entsprechenden Satz von Leistungstransistoren gelieferte Steuersignale. Die EMI liegt beispielsweise aufgrund einer fehlenden Masseverbindung des Kühlkörpers 432 oder einer unzureichenden Masseverbindung des Kühlkörpers 432 vor. Eine solche EMI kann, wenn sie nicht blockiert wird, die Steuersignale stören, was wiederum eine Ausgabe der Leistungstransistoren ändert, wodurch eine Ausgabe des Leistungswandlermoduls 400 verzerrt wird. Das Einschließen der K Abschirmungsflächen zusammen mit der strukturierten DBC-Schicht 448 mindert jedoch eine solche Störung, wodurch ein ordnungsgemäßer Betrieb des Leistungswandlermoduls 400 ermöglicht wird.
  • Im Vergleich zu dem Leistungswandlermodul 200 von 2 weist das Leistungswandlermodul 400 das Steuermodul 252, das das Laminatsubstrat 254 beinhaltet, nicht auf. Stattdessen sind die Steuer-IC-Chips 404 des Steuermoduls 452 auf dem Interconnect 454 montiert, das wiederum auf der strukturierten DBC-Schicht 448 montiert ist. Dementsprechend weist das Leistungswandlermodul 400 geringere Implementierungskosten als das Leistungswandlermodul 200 auf Kosten einer reduzierten Fähigkeit zum Blockieren der EMI auf.
  • 5A veranschaulicht eine strukturierte DBC-Schicht 500 für ein Leistungswandlermodul, die zur Implementierung der strukturierten DBC-Schicht 448 von 4 eingesetzt werden kann. 5B veranschaulicht ein Interconnect 510 für das Leistungswandlermodul, das auf der strukturierten DBC-Schicht 500 von 5A montiert werden kann.
  • Die strukturierte DBC-Schicht 500, wie in 5A veranschaulicht, weist eine erste Abschirmungsfläche 514, eine zweite Abschirmungsfläche 518 und eine dritte Abschirmungsfläche 522 auf, die elektrisch voneinander isoliert sind. Wie in 5B veranschaulicht, beinhaltet das Interconnect 510 ein erstes Pad 526, ein zweites Pad 530 und ein drittes Pad 534. Das Interconnect 510 weist einen auf dem ersten Pad 526 montierten Low-Side-Steuer-IC-Chip 538 und einen auf dem zweiten Pad 530 montierten High-Side-Steuer-IC-Chip 542 auf. Das Interconnect 510 ist derart angeordnet, dass das erste Pad 526 über der ersten Abschirmungsfläche 514 der in 5A veranschaulichten strukturierten DBC-Schicht 500 liegt, das zweite Pad 530 über der zweiten Abschirmungsfläche 518 der in 5A veranschaulichten strukturierten DBC-Schicht 500 liegt und das dritte Pad 534 über der dritten Abschirmungsfläche 522 von 5A liegt.
  • Das Interconnect 510 beinhaltet Leistungstransistoren, die darauf montiert sind, nämlich Low-Side-Leistungstransistoren 550 und High-Side-Leistungstransistoren 554. Die Low-Side-Leistungstransistoren 550 werden durch den Low-Side-Steuer-IC-Chip 538 gesteuert und die High-Side-Leistungstransistoren 554 werden durch den High-Side-Steuer-IC-Chip 542 gesteuert. In einigen Beispielen sind die Low-Side-Leistungstransistoren 550 und die High-Side-Leistungstransistoren 554 als GaN-FETs, wie etwa N-Kanal-GaN-FETs, implementiert. In anderen Beispielen können Transistoren wie SiC-FETs oder GaO-FETs als Low-Side-Leistungstransistoren 550 und High-Side-Leistungstransistoren 554 eingesetzt werden. In noch anderen Beispielen sind die Low-Side-Leistungstransistoren 550 und die High-Side-Leistungstransistoren 554 als MOSFETs implementiert. In noch anderen Beispielen sind die Low-Side-Leistungstransistoren 550 und die High-Side-Leistungstransistoren 554 als BJTs implementiert.
  • Wie veranschaulicht, sind die strukturierte DBC-Schicht 500 und das Interconnect 510 des Leistungswandlermoduls derart gefertigt, dass eine Abschirmungsfläche, wie etwa die erste Abschirmungsfläche 514, die zweite Abschirmungsfläche 518 oder die dritte Abschirmungsfläche 522, unter Steuer-IC-Chips, einschließlich des Low-Side-Steuer-IC-Chips 538 und des High-Side-Steuer-IC-Chips 542, liegen. Dementsprechend blockieren die erste Abschirmungsfläche 514, die zweite Abschirmungsfläche 518 und die dritte Abschirmungsfläche 522 in Situationen, in denen das Leistungswandlermodul mit einem Systembus (z. B. dem Systembus 428 von 4) verbunden thermisch mit dem Kühlkörper gekoppelt ist, eine von dem Kühlkörper ausgehende EMI, um eine Auswirkung der EMI auf einen Betrieb des Leistungswandlermoduls zu mindern.
  • 6 veranschaulicht ein vereinfachtes Schaltbild eines Leistungswandlermoduls 600. Das Leistungswandlermodul 600 ist als ein DC-zu-DC-Leistungswandler veranschaulicht. Zudem kann das Leistungswandlermodul 600 zur Implementierung des Leistungswandlermoduls 100 von 1, des Leistungswandlermoduls 200 von 2, des Leistungswandlermoduls 300 von 3 und/oder des Leistungswandlermoduls 400 von 4 eingesetzt werden.
  • Das Leistungswandlermodul 600 beinhaltet einen ersten High-Side-Transistor 604 und einen zweiten High-Side-Transistor 608. Der erste High-Side-Transistor 604 und der zweite High-Side-Transistor 608 entsprechen den High-Side-Leistungstransistoren 354 von 3. Das Leistungswandlermodul 600 beinhaltet außerdem einen ersten Low-Side-Transistor 612 und einen zweiten Low-Side-Transistor 616. Der erste Low-Side-Transistor 612 und der zweite Low-Side-Transistor entsprechen den Low-Side-Leistungstransistoren 350 von 3. Das Leistungswandlermodul 600 beinhaltet einen Entkopplungskondensator 620, der einem oder mehreren der Entkopplungskondensatoren 358 von 3 entspricht. In dem veranschaulichten Beispiel, wird angenommen, dass der erste High-Side-Transistor 604, der zweite High-Side-Transistor 608, der erste Low-Side-Transistor 612 und der zweite Low-Side-Transistor 616 GaN-FETs sind. In anderen Beispielen können jedoch andere Arten von Transistoren, wie etwa SiC-FETs und GaO-FETs, MOSFETs oder BJTs, eingesetzt werden.
  • Der erste High-Side-Transistor 604 und der zweite High-Side-Transistor 608 beinhalten einen Steuerknoten 622 (z. B. ein Gate oder eine Basis), der ein High-Side-Steuersignal von einem High-Side-Steuer-IC-Chip 640 empfängt. In einigen Beispielen sind das an den Steuerknoten 622 des ersten High-Side-Transistors 604 und den Steuerknoten 622 des zweiten High-Side-Transistors 608 gelieferte High-Side-Steuersignal synchron. Gleichermaßen beinhalten der erste Low-Side-Transistor 612 und der zweite Low-Side-Transistor 616 beinhalten einen Steuerknoten 632 (z. B. ein Gate oder eine Basis), der ein Low-Side-Steuersignal von einem Low-Side-Steuer-IC-Chip 642 empfängt. In einigen Beispielen sind das an den Steuerknoten 632 des ersten Low-Side-Transistors 612 und den zweiten Low-Side-Transistor 616 gelieferte Low-Side-Steuersignal synchron. Zudem sind in einigen Beispielen das an den Steuerknoten 622 des ersten High-Side-Transistors 604 und des zweiten High-Side-Transistors 608 gelieferte High-Side-Steuersignal komplementär zu dem an den Steuerknoten 632 des ersten Low-Side-Transistors 612 und des zweiten Low-Side-Transistors 616 gelieferte Low-Side-Steuersignal.
  • Der High-Side-Steuer-IC-Chip 640 und der Low-Side-Steuer-IC-Chip 642 sind auf einem Steuermodul 643 (z. B. dem Steuermodul 148 von 1) montiert und können zur Implementierung von Steuer-IC-Chips, wie etwa der Steuer-IC-Chips 104 von 1, eingesetzt werden. Dementsprechend liegen der High-Side-Steuer-IC-Chip 640 und der Low-Side-Steuer-IC-Chip 642 über Abschirmungsflächen (z. B. den Abschirmungsflächen 152 von 1), um eine von einem Kühlkörper (z. B. dem Kühlkörper 132 von 1) ausgehende EMI zu blockieren.
  • Das Leistungswandlermodul 600 beinhaltet einen positiven DC-Eingangsanschluss 644 und einen negativen DC-Eingangsanschluss 646. Das Leistungswandlermodul 600 beinhaltet außerdem einen DC-Ausgangsanschluss 648. Der DC-Ausgangsanschluss 648 ist mit einer Last 650 gekoppelt, die extern zu dem Leistungswandlermodul 600 ist. Der positive DC-Eingangsanschluss 644 ist mit einem ersten Eingangsknoten 652 des Leistungswandlermoduls 600 gekoppelt. Der negative DC-Eingangsanschluss 646 ist mit einem zweiten Eingangsknoten 656 des Leistungswandlermoduls 600 gekoppelt. Darüber hinaus ist der DC-Ausgangsanschluss 648 mit einem Ausgangsknoten 660 des Leistungswandlermoduls 600 gekoppelt.
  • Ein erster Knoten des Entkopplungskondensators 620 ist mit einem ersten Eingangsknoten 652 des Leistungswandlermoduls 600 gekoppelt und ein zweiter Knoten des Entkopplungskondensators 620 ist mit dem zweiten Eingangsknoten 656 gekoppelt. Der erste High-Side-Transistor 604 und der zweite High-Side-Transistor 608 beinhalten einen Eingangsknoten 664 (z. B. einen Drain oder Kollektor), der mit dem ersten Eingangsknoten 652 gekoppelt ist. Der erste High-Side-Transistor 604 und der zweite High-Side-Transistor 608 beinhalten einen Ausgangsknoten 668 (z. B. eine Source oder einen Emitter), der mit dem ersten Ausgangsknoten 660 gekoppelt ist.
  • Der erste Low-Side-Transistor 612 und der zweite Low-Side-Transistor 616 beinhalten einen Eingangsknoten 672 (z. B. einen Drain oder Kollektor), der mit dem Ausgangsknoten 660 des Leistungswandlermoduls 600 gekoppelt ist. Der erste Low-Side-Transistor 612 und der zweite Low-Side-Transistor 616 beinhalten einen Ausgangsknoten 676 (z. B. eine Source oder einen Emitter), der mit dem negativen DC-Eingangsanschluss 646 gekoppelt ist.
  • Im Betrieb fließt Strom in einem Strompfad 680, der durch den Entkopplungskondensator 620, den ersten High-Side-Transistor 604, den zweiten High-Side-Transistor 608, den ersten Low-Side-Transistor 612 und den zweiten Low-Side-Transistor 660 verläuft. Der Strompfad 680 bildet eine Schleife. Sind jedoch, wie veranschaulicht, der erste High-Side-Transistor 604, der zweite High-Side-Transistor 608, der erste Low-Side-Transistor 612 und der zweite Low-Side-Transistor 616 gleichzeitig eingeschaltet (z. B. im linearen oder Sättigungsbereich arbeitend), entsteht ein Pfad geringen Widerstands (z. B. nahe eines Kurzschlusses) zwischen dem positiven DC-Eingangsanschluss 644 und dem negativen DC-Eingangsanschluss 646. Ein solcher Pfad geringen Widerstands kann eine mit dem positiven DC-Eingangsanschluss 644 und dem negativen DC-Eingangsanschluss 646 gekoppelte Energiequelle (z. B. eine Batterie) beschädigen. Daher sind, wie angemerkt, das durch den High-Side-Steuer-IC-Chip 640 bereitgestellte High-Side-Steuersignal und das durch den Low-Side-Steuer-IC-Chip 642 bereitgestellte Low-Side-Steuersignal komplementär, wodurch gewährleistet wird, dass zu jedem gegebenen Zeitpunkt die Low-Side-Leistungstransistoren (z. B. der erste Low-Side-Transistor 612 und der zweite Low-Side-Transistor 616) oder die High-Side-Leistungstransistoren (z. B. der erste High-Side-Transistor 604 und der zweite High-Side-Transistor 608) ausgeschaltet sind (im Sperrbereich arbeitend). Ohne Abschirmungsflächen
    (z. B. die Abschirmungsflächen 152 von 1) kann jedoch eine von einem Kühlkörper ausgehende EMI das durch den High-Side-Steuer-IC-Chip 640 bereitgestellte High-Side-Steuersignal oder das durch den Low-Side-Steuer-IC-Chip 642 bereitgestellte Low-Side-Steuersignal verzerren. In einigen Situationen kann eine solche Verzerrung dazu führen, dass die Low-Side-Leistungstransistoren (z. B. der erste Low-Side-Transistor 612 und der zweite Low-Side-Transistor 616) und die High-Side-Leistungstransistoren (z. B. der erste High-Side-Transistor 604 und der zweite High-Side-Transistor 608) gleichzeitig ausgeschaltet sind, wodurch der oben erwähnte Pfad geringen Widerstands verursacht wird. Jedoch blockiert das Einschließen der Abschirmungsflächen diese von dem Kühlkörper ausgehende EMI, um eine Störung des durch den High-Side-Steuer-IC-Chip 640 bereitgestellten High-Side-Steuersignals und des durch den Low-Side-Steuer-IC-Chip 642 bereitgestellten Low-Side-Steuersignal zu mindern, um einen ordnungsgemäßen Betrieb des Leistungswandlermoduls 600 zu ermöglichen.
  • 7-13 veranschaulichen Stufen eines Verfahrens zum Fertigen eines Leistungswandlermoduls, wie etwa des Leistungswandlermoduls 100 von 1, des Leistungswandlermoduls 200 und/oder des Leistungswandlermoduls 300 von 3. Das Verfahren von 7-13 veranschaulicht, wie Abschirmungsflächen für Steuer-IC-Chips eines Steuermoduls für das Leistungswandlermodul bereitgestellt werden.
  • Wie in 7 veranschaulicht, wird bei 700 in einer ersten Stufe ein Substrat 800 mit einer strukturierten DBC-Schicht 804 ausgebildet. Das Substrat 800 kann zur Implementierung des Substrats 136 von 1 und/oder des Substrats 236 von 1 eingesetzt werden. Wie in 8 veranschaulicht, wird in einer zweiten Stufe bei 710 die strukturierte DBC-Schicht 804 geätzt, um Montageposition für Leistungstransistoren (z. B. die Low-Side-Leistungstransistoren 350 und die High-Side-Leistungstransistoren 354 von 3) bereitzustellen. Wie in 9 veranschaulicht, werden in einer dritten Stufe bei 720 Verbindungszuleitungen 808 (von denen nur einige bezeichnet sind) für ein Interconnect auf der strukturierten DBC-Schicht 804 ausgebildet. Darüber hinaus werden die Leistungstransistoren 812 auf dem Substrat 800 montiert.
  • Wie in 10 veranschaulicht, werden in einer vierten Stufe bei 730 Entkopplungskondensatoren 816 auf den Zuleitungen 808 montiert. Darüber hinaus wird in einer vierten Stufe Lot 820 auf das Substrat 800 aufgebracht, um das Montieren eines Steuermoduls zu ermöglichen. Wie in 11 veranschaulicht, wird in einer fünften Stufe bei 740 das Steuermodul 824 auf dem Lot 820 montiert. Das Steuermodul 824 kann zur Implementierung des Steuermoduls 148 von 1, des Steuermoduls 252 von 2 und/oder des Steuermoduls 304 von 3 eingesetzt werden. Dementsprechend werden durch Montieren des Steuermoduls 824 auch auf dem Steuermodul 304 für das Leistungswandlermodul montierte Steuer-IC-Chips montiert.
  • Wie in 12 veranschaulicht, werden in einer sechsten Stufe bei 750 Drahtbondverbindungen 828 (von denen nur einige bezeichnet sind) angebracht, um verschiedene Komponenten des Leistungswandlermoduls zu koppeln. Solche Drahtbondverbindungen 828 koppeln auf dem Steuermodul 824 montierte Komponenten (z. B. Steuer-IC-Chips) mit den Leistungstransistoren 812. Wie in 13 veranschaulicht, wird in einer siebten Stufe bei 760 ein Formstoff 832 aufgebracht, um das Leistungswandlermodul zu bilden. Der Formstoff 832 kann zur Implementierung des Formstoffes 116 von 1 eingesetzt werden.
  • 14 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 900 zum Fertigen eines Leistungswandlermoduls, wie etwa des Leistungswandlermoduls 100 von 1, des Leistungswandlermoduls 200 von 2, des Leistungswandlermoduls 300 von 3, des Leistungswandlermoduls 400 von 4 und/oder des Leistungswandlermoduls von 5A und 5B. Bei 910 wird eine DBC-Schicht auf einer ersten Oberfläche eines Substrats (z. B. des Substrats 136 von 1) mit einem Gebiet für ein Steuermodul (z. B. das Steuermodul 148 von 1) strukturiert. Das Substrat beinhaltet ein Wärmepad (z. B. das Wärmepad 248 von 2 oder das Wärmepad 446 von 4) auf einer zweiten Oberfläche (gegenüber der ersten Oberfläche) des Substrats zum thermischen Koppeln des Leistungswandlermoduls mit einem Kühlkörper (z. B. dem Kühlkörper 132 von 1). Bei 915 werden Leistungstransistoren (z. B. die Low-Side-Leistungstransistoren 350 und die High-Side-Leistungstransistoren 354 von 3 oder die Low-Side-Leistungstransistoren 550 und die High-Side-Leistungstransistoren 554 von 5B) auf dem Substrat montiert.
  • Bei 920 werden Steuer-IC-Chips (z B. die K Steuer-IC-Chips 104 von 1) auf einem Gebiet montiert, das über dem Steuermodul liegt. Die Steuer-IC-Chips werden derart montiert, dass sich Abschirmungsflächen (z. B. die K Abschirmungsflächen 266 von 1) zwischen den Steuer-IC-Chips und dem Wärmepad auf der zweiten Oberfläche des Substrats befinden. Dementsprechend liegt eine erste Abschirmungsfläche der Abschirmungsflächen unter einem ersten Steuer-IC der Steuer-IC-Chips, und eine zweite Abschirmungsfläche der Abschirmungsflächen liegt unter einem zweiten Steuer-IC der Steuer-IC-Chips. Ferner liegen die erste Abschirmungsfläche und/oder die zweite Abschirmungsfläche in einigen Beispielen unter einer Leiterbahn (z. B. einer geschützten Leiterbahn) des Steuermoduls.
  • In einigen Beispielen sind die Steuer-IC-Chips auf einem Laminatsubstrat des Steuermoduls montiert. In solchen Situationen sind die Steuer-IC-Chips auf Pads einer strukturierten Massefläche auf einer ersten Oberfläche des Laminatsubstrats montiert, und die Abschirmungsflächen befinden sich auf einer zweiten Oberfläche des Laminatsubstrats. In anderen Beispielen beinhaltet das Steuermodul kein Laminatsubstrat. In einer solchen Situation sind die Abschirmungsflächen auf der strukturierten DBC-Schicht der ersten Oberfläche des Substrats ausgebildet, und Pads eines Interconnect sind auf der strukturierten DBC-Schicht montiert. In diesen Beispielen sind die Steuer-IC-Chips auf den Pads des Interconnect montiert.
  • Bei 925 werden die Steuer-IC-Chips mit den Leistungstransistoren gekoppelt (z. B. über Drahtbondverbindungen und/oder Leiterbahnen). Bei 930 wird Formstoff auf das Leistungswandlermodul aufgebracht, um zu ermöglichen, dass das Leistungswandlermodul mit einem Systembus (z B. dem Systembus 128) verbunden und thermisch mit dem Kühlkörper gekoppelt wird.
  • Innerhalb des Schutzumfangs der Ansprüche sind Modifikationen der beschriebenen Ausführungsformen sowie andere Ausführungsformen möglich.

Claims (20)

  1. Leistungswandlermodul, das Folgendes umfasst: Leistungstransistoren; ein Substrat mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, wobei sich ein Wärmepad auf der zweiten Oberfläche des Substrats befindet, und das Wärmepad dazu ausgelegt ist, thermisch mit einem Kühlkörper gekoppelt zu sein; ein Steuermodul, das auf der ersten Oberfläche des Substrats montiert ist, wobei das Steuermodul Folgendes umfasst: ein Interconnect, ausgelegt zum Bereitstellen einer Verbindung mit einem Systembus; und Steuer-IC-Chips, die mit den Leistungstransistoren gekoppelt sind, wobei ein erster Steuer-IC-Chip der Steuer-IC-Chips eine erste Schaltebene des Leistungswandlermoduls steuert und ein zweiter Steuer-IC-Chip der Steuer-IC-Chips eine zweite Schaltebene des Leistungswandlermoduls steuert; und Abschirmungsflächen, die über der ersten Oberfläche des Substrats liegen, wobei die Abschirmungsflächen eine erste Abschirmungsfläche, die sich zwischen dem Wärmepad und dem ersten Steuer-IC-Chip der IC-Chips befindet, und eine zweite Abschirmungsfläche der Abschirmungsflächen, die sich zwischen dem Wärmepad und einem zweiten Steuer-IC-Chip der Steuer-IC-Chips befindet, bereitstellen.
  2. Leistungswandlermodul nach Anspruch 1, wobei das Steuermodul eine Leiterbahn umfasst und die erste Abschirmungsfläche oder die zweite Abschirmungsfläche unter der Leiterbahn liegt.
  3. Leistungswandlermodul nach Anspruch 2, wobei das Steuermodul ferner eine Drahtbondverbindung umfasst, die mit dem ersten Steuer-IC-Chip der Steuer-IC-Chips gekoppelt ist und mit der Leiterbahn gekoppelt ist.
  4. Leistungswandlermodul nach Anspruch 2, wobei das Steuermodul ferner ein Laminatsubstrat mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt, umfasst, wobei sich eine strukturierte Massefläche auf der ersten Oberfläche des Laminatsubstrats befindet und die Steuer-IC-Chips auf der strukturierten Massefläche montiert sind.
  5. Leistungswandlermodul nach Anspruch 4, wobei die zweite Oberfläche des Laminatsubstrats über der ersten Oberfläche des Substrats liegt.
  6. Leistungswandlermodul nach Anspruch 5, wobei sich die Abschirmungsflächen auf der zweiten Oberfläche des Laminatsubstrats befinden.
  7. Leistungswandlermodul nach Anspruch 6, wobei das Laminatsubstrat ferner Durchkontaktierungen umfasst, die die strukturierte Massefläche mit den Abschirmungsflächen koppeln.
  8. Leistungswandlermodul nach Anspruch 1, ferner umfassend eine strukturierte Direct-Bonded-Copper(DBC)-Schicht, die dahingehend strukturiert ist, die Abschirmungsflächen bereitzustellen.
  9. Leistungswandlermodul nach Anspruch 8, wobei das Interconnect auf der strukturierten DBC-Schicht montiert ist und das Interconnect Pads zum Montieren der Steuer-IC-Chips des Steuermoduls umfasst.
  10. Leistungswandlermodul nach Anspruch 9, wobei das Interconnect eine Leiterbahn umfasst und die erste Abschirmungsfläche oder die zweite Abschirmungsfläche unter der Leiterbahn liegt.
  11. Leistungswandlermodul nach Anspruch 1, wobei die Abschirmungsflächen eine von dem Kühlkörper ausgehende elektromagnetische Störung blockieren.
  12. Leistungswandlermodul nach Anspruch 1, wobei die Leistungstransistoren Galliumnitrid(GaN)-Feldeffekttransistoren (FETs) oder Siliziumcarbid(SiC)-FETs sind.
  13. Leistungswandlermodul nach Anspruch 1, wobei das Substrat einen Keramikkern umfasst.
  14. Leistungswandlermodul nach Anspruch 1, wobei das Leistungswandlermodul ein Gleichstrom(DC)-zu-Wechselstrom(AC)-Leistungswandlermodul oder ein DC-zu-DC-Leistungswandler ist.
  15. Leistungswandlermodul nach Anspruch 1, wobei Pins des Leistungswandlermoduls eine parasitäre Kapazität zwischen etwa 0,02 Picofarad (pF) und etwa 38 pF aufweisen.
  16. Verfahren zum Fertigen eines Leistungswandlermoduls, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Strukturieren einer Direct-Bonded-Copper(DBC)-Schicht auf einer ersten Oberfläche eines Substrats mit einem Gebiet für ein Steuermodul, wobei das Substrat ein Wärmepad auf einer zweiten Oberfläche des Substrats, die der ersten Oberfläche des Substrats gegenüberliegt, zum thermischen Koppeln des Leistungswandlermoduls mit einem Kühlkörper aufweist; Montieren von Leistungstransistoren auf dem Substrat; Montieren von Steuer-integrierte-Schaltung(IC)-Chips, sodass sich Abschirmungsflächen zwischen den Steuer-IC-Chips und dem Wärmepad auf der zweiten Oberfläche des Substrats befinden, sodass eine erste Abschirmungsfläche der Abschirmungsflächen unter einem ersten Steuer-IC-Chip der Steuer-IC-Chips liegt und eine zweite Abschirmungsfläche der Abschirmungsflächen unter einem zweiten Steuer-IC-Chip der Steuer-IC-Chips liegt.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Steuer-IC-Chips auf Pads einer strukturierten Massefläche auf einer ersten Oberfläche eines Laminatsubstrats montiert werden und sich die Abschirmungsflächen auf einer zweiten Oberfläche des Laminatsubstrats befinden, wobei die zweite Oberfläche des Laminatsubstrats der ersten Oberfläche des Laminatsubstrats gegenüberliegt.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei sich eine Leiterbahn auf der ersten Oberfläche des Laminatsubstrats befindet und die erste Abschirmungsfläche der Abschirmungsflächen unter der Leiterbahn liegt.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Abschirmungsflächen auf der strukturierten DBC-Schicht der ersten Oberfläche des Substrats ausgebildet werden.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Leistungstransistoren Galliumnitrid(GaN)-Feldeffekttransistoren (FETs) sind.
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