WO2023094663A1 - Electronics module - Google Patents

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WO2023094663A1
WO2023094663A1 PCT/EP2022/083522 EP2022083522W WO2023094663A1 WO 2023094663 A1 WO2023094663 A1 WO 2023094663A1 EP 2022083522 W EP2022083522 W EP 2022083522W WO 2023094663 A1 WO2023094663 A1 WO 2023094663A1
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WO
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electronic
circuit
heat dissipation
electrical
housing
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/083522
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German (de)
French (fr)
Inventor
Samuel Vasconcelos Araujo
Christian Egger
Walter Von Emden
Marco Lorenz
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/427—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3738—Semiconductor materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids

Definitions

  • the invention relates to an electronic module, an inverter comprising the electronic module and a cooling device, in particular contained in the electronic module according to the preamble of the independent claims.
  • the applicant's DE 10 2015 223 602 A1 discloses a power module for an electric motor which has at least one semiconductor switch half-bridge.
  • the electronics module of the type mentioned at the outset has a heat dissipation device, in particular in the form of a heat spreader element, the heat dissipation device having a housing which encloses a cavity for a fluid, in particular a refrigerant.
  • the housing is at least partially or completely formed by a semiconductor material, with the heat dissipation device being thermally conductive or thermally connected, in particular via the housing, to at least one area of a circuit carrier that is equipped at least on one side, in particular is materially bonded.
  • the circuit carrier has, in particular on at least one of its main sides, a first electronic circuit comprising at least one electrical and/or electronic component.
  • the semiconductor material preferably has silicon and/or germanium and/or silicon carbide or is formed from one or a selection of the aforementioned semiconductors. At least one further electrical and/or electronic component and/or a second electronic circuit of the electronic module is formed in the semiconductor material
  • the electronic module advantageously has a high heat dissipation capacity by means of the heat dissipation device described.
  • the semiconductor material of the cooling device is used at the same time as a carrier of an electrical and/or electronic component or a second electronic circuit.
  • the electrical and/or electronic component can be formed at least partially or entirely from the semiconductor material—as can at least parts of the second electronic circuit.
  • the known and established processes for the functional structuring and formation of the functional semiconductor structures that are intended to be partially or completely made of the semiconductor material can advantageously be used here. This means that the implementation of the electronic module is also suitable for series production with large quantities.
  • the electronics module can be made particularly small and compact in the manner described, since one or more circuit functions are locally relocated in the area of the heat dissipation device. Due to the immediate proximity to the cooling fluid, the semiconductor material and thus also the at least one further electrical and/or electronic component and/or the second electronic circuit can be optimally cooled.
  • the electronics module can be made particularly durable and long-lasting.
  • the heat dissipation device is preferably formed at a location of the heat dissipation device, in particular over an outer surface area of the Housing to absorb heat loss and give off the heat loss at a different location spaced from the site again.
  • the heat dissipation device preferably has a heat contact surface designed for integral connection to a heat source, preferably a power semiconductor, and a heat dissipation surface designed for thermally conductive connection to a heat sink, in particular a heat sink.
  • the heat dissipation device is preferably of flat design, with the heat contact surface and the heat dissipation surface extending parallel to one another.
  • the heat dissipation device can be flat and space-saving, and it can absorb the heat loss from at least one power semiconductor or a plurality of power semiconductors and distribute it laterally within the heat dissipation device.
  • the heat dissipation device is further preferably designed for heat spreading, wherein the heat dissipation device, in particular heat spreader element, is designed to absorb heat loss at a location on a heat contact surface and to distribute the heat loss spatially, preferably predominantly laterally, within the heat dissipation device.
  • a hot spot in particular a local temperature increase, on an electrical and/or electronic component, in particular a power semiconductor, can advantageously be avoided.
  • the further electrical and/or electronic component and/or the second electronic circuit within the heat dissipation device makes electrical contact with the first electronic circuit on the circuit carrier.
  • a functionally coherent electronic circuit is formed with the electrical contact.
  • the circuit carrier and the heat dissipation device have corresponding external connection contacts, which are each electrically connected to the circuit parts on the circuit carrier or within the semiconductor material of the heat dissipation device.
  • such a connection contact is formed locally in the area of the heat contact surface of the heat dissipation device, further in particular in an unequipped area of the circuit carrier facing the thermal contact area.
  • connection contacts then takes place, for example, together with the thermal connection of the circuit carrier and the cooling device, the connection contacts being arranged one above the other and facing one another in the composite arrangement.
  • this creates the advantageous possibility of separating an electronic circuit that would otherwise be arranged on a circuit carrier.
  • the mounting area of the circuit carrier can advantageously be reduced while retaining the same electronic function.
  • it can also be provided in a cost-effective manner.
  • a housing outer surface of the heat dissipation device in particular the aforementioned heat contact surface, is itself designed as the circuit carrier of the first electronic circuit.
  • a conductor structure is applied to the outer surface, for example made of copper or a copper alloy, silver or a silver alloy, platinum or a platinum alloy, gold or a gold alloy and/or another known electrically conductive material.
  • electrical and/or electronic components are arranged on the outer surface of the housing and are electrically connected to the conductor structure, forming the second electronic circuit.
  • An electrical connection to the further electrical and/or electronic component and/or to the second electronic circuit is made in particular by vias as electrically conductive connection channels. If silicon is used as the semiconductor material, the connecting channels are in the form of through silicon vias.
  • the cooling device has at least one capacitor, a resistor, an active component or a sensor as the further electrical and/or electronic component and/or as part of the second electronic circuit includes.
  • Known techniques from semiconductor manufacture are known for their formation within the semiconductor material. It is thus advantageously possible to fall back on tried-and-tested manufacturing standards.
  • this is designed as a commutation cell for an inverter, with the first electronic circuit comprising at least one semiconductor switch half-bridge and the cooling device comprising the intermediate circuit capacitor of the commutation cell as the further electrical and/or electronic component or as part of the second electronic circuit .
  • higher power levels can also be converted by the commutation cell, since both the circuit section arranged on the circuit carrier and the circuit section contained in the heat dissipation device can be effectively cooled.
  • the intermediate circuit capacitor is arranged and/or formed in the semiconductor material of the cooling device of the intermediate circuit capacitor.
  • the intermediate circuit capacitor is preferably a semiconductor capacitor.
  • the intermediate circuit capacitor has a plurality or multiplicity of trench capacitors, in particular deep trench capacitors.
  • STI Shallow Trench Insulator
  • the intermediate circuit capacitor can thus be spatially integrated in the semiconductor material of the heat dissipation device.
  • the capacitor has a multiplicity of electrodes, which each penetrate through a plurality of layers arranged one above the other.
  • the capacitance of the capacitor is formed between the electrode and at least one adjacent layer of the layers arranged one above the other, through which the electrode already mentioned passes.
  • the capacitor can be formed compactly and inexpensively in the semiconductor material of the heat dissipation device.
  • the intermediate circuit capacitor is formed in a cutout in the housing of the heat dissipation device.
  • the intermediate circuit capacitor can have a cubic shape, in particular a cuboid shape, together with the heat dissipation device. The intermediate circuit capacitor thus advantageously forms a volume fraction in the cuboid.
  • the intermediate circuit capacitor can be a ceramic capacitor.
  • the ceramic capacitor preferably forms a volume fraction in the heat dissipation device.
  • At least one sensor is formed in the semiconductor material of the heat dissipation device.
  • the sensor can be integrated in the semiconductor material with low outlay and can be arranged so close and with a low heat transfer resistance to the heat-generating components, in particular semiconductor switches or the intermediate circuit capacitor.
  • the cavity formed in the cooling device is closed.
  • a vapor chamber, a heat pipe or a thermosiphon can thus advantageously be formed by means of the heat dissipation device.
  • the heat dissipation device in particular the housing, has an open-pored structure, in particular a microstructure, formed on an inner wall of the housing and facing the cavity, which is designed to hold the fluid in the structure and/or guide it in the structure transport and/or move.
  • the structure is formed, for example, by an open-pore foam and/or tubes.
  • the heat dissipation device can work largely or completely independently of its position.
  • the open-pored structure is a capillary structure.
  • the capillary structure in particular wick structure or Wick structure that conduct fluid by capillary action from the heat source to a heat sink within the cavity.
  • the heat dissipation device preferably has a heat absorbing surface and a heat dissipation surface, which is in particular parallel thereto.
  • the cooling device is designed to evaporate the fluid on the heat absorbing surface and to condense it on the heat dissipation surface, in particular the heat sink.
  • the cooling device is further preferably designed to return the condensed fluid to the heat absorbing surface by means of the open-pored structure. In this way, a closed evaporation-condensation circuit can advantageously be formed in the cooling device.
  • the heat dissipation device can thus advantageously spread the heat generated at the heat source, in particular heat loss generated in the semiconductor material itself, and/or conduct it directly across a flat extension of the heat dissipation device to the fluid in the cavity.
  • the fluid includes a refrigerant.
  • the refrigerant is preferably designed for boiling and recondensing.
  • the refrigerant can thus absorb lost heat during boiling and release the lost heat again during recondensation into the liquid state.
  • heat conduction or heat spread in a cavity of the heat dissipation device can be formed by an enthalpy of vaporization and a movement of the refrigerant in the cavity of the heat dissipation device.
  • the refrigerant preferably has one or a selection of the refrigerants propane and/or butane, ammonia, water, methanol, ethanol or carbon dioxide.
  • the refrigerant can be made ozone-friendly.
  • the refrigerant has at least one halogenated, preferably chlorinated and/or fluorinated alkane or alkene, in particular a hydrofluoroalkene, also called hydrofluoroolefin.
  • the coolant is water or alcohol.
  • the refrigerant can thus be provided in a cost-effective manner.
  • the housing is connected in a thermally conductive manner to a heat sink designed in particular for guiding fluid.
  • the heat sink is, for example, an aluminum heat sink, which is designed to be integrated into a fluid circuit, in particular a cooling circuit of a vehicle, in particular an electric vehicle.
  • the electronics module can thus be cooled with little effort and have a particularly low heat transfer resistance from the circuit carrier to the fluid of the aluminum heat sink.
  • a particularly efficient heat transfer and good heat spread and heat distribution between the circuit parts to be cooled and the fluid-carrying, in particular cooling-water-carrying, heat sink can be formed by means of the heat dissipation device, which itself is made of semiconductor material.
  • the invention also relates to a heat dissipation device, in particular of the type described above.
  • the heat dissipation device in particular a heat spreader element, has a housing which is formed from or has at least one semiconductor material and which encloses a cavity.
  • the cavity is at least partially filled with a refrigerant.
  • the housing preferably has an open-pored structure, in particular a capillary structure and/or microchannels, or a Wick structure, which is formed on a housing wall of the housing and is arranged in the cavity or points into the cavity.
  • At least one electrical and/or electronic component and/or an electronic circuit is formed in the semiconductor material.
  • the electrical and/or electronic component and/or the electronic circuit is/are arranged outside of the cavity. There is thus no risk of galvanic contact with the cooling fluid.
  • the semiconductor material can also include an insulating layer, which prevents an electrical connection between the electrical and/or electronic component and/or the electronic circuit with the cooling fluid.
  • the heat dissipation device has an electrical external connection contact, in particular on an outer surface of the housing, which is electrically connected to the electrical and/or electronic component and/or the electronic circuit and is designed in such a way that the electrical and/or electronic To electrically connect the component and/or the electronic circuit to a further circuit of a circuit carrier, which can be thermally connected to the heat dissipation device for heat dissipation.
  • the invention also relates to an inverter with at least one electronic module of the type described above, in particular in the form of a commutation cell.
  • the inverter has at least one commutation cell for each phase of the inverter.
  • the inverter has a driver for the at least one semiconductor switch half-bridge of the commutation cell.
  • the invention also relates to an electric vehicle with an inverter of the type described above and with an electric drive machine.
  • the prime mover has at least three phases, five phases, or six phases, or a multiple of three phases, and at least one stator coil for each phase.
  • the inverter is designed to energize the electrical machine, in particular the stator coils of the stator, to generate a rotary magnetic field.
  • Figure 1 shows an embodiment of the electronics module as a commutation cell or inverter, which has a refrigerant-filled heat dissipation device, in particular a heat spreader element, which is designed to absorb heat loss from a semiconductor switch half bridge connected to the heat dissipation device and to emit the heat loss to a fluid-carrying heat sink, the heat dissipation device from a Semiconductor material is formed or includes such and a
  • Semiconductor capacitor in particular a deep trench capacitor, which is formed in the semiconductor material.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an electronic module as a commutation cell or as a higher-ranking inverter 1 .
  • the inverter 1 has a cooling device 2, in particular a heat spreader element.
  • the cooling device 2 is formed from a semiconductor material, in particular silicon.
  • the cooling device 2 has a cavity 5 which is enclosed by two shells 3 and 4 forming the cooling device 2 .
  • a microstructure, in particular a Wick structure or a capillary structure, is formed on the shells 3 and 4, which in this exemplary embodiment are each designed as half-shells and are connected to one another, for example by soldering or bonding, in particular friction welding or ultrasonic welding. which is designed to transport a refrigerant 7, which is accommodated in the cavity 5, and/or to evaporate it by increasing the surface area.
  • the capillary structure 6 is produced, for example, by means of trench etching or by means of a laser.
  • the inverter 1 also includes a heat sink 8, which in this exemplary embodiment is formed as a ceramic heat sink.
  • a heat sink made of copper or a copper alloy or of aluminum or an aluminum alloy is also conceivable.
  • the heat sink 8 encloses a cavity 10 into which fins protrude.
  • a fin 11 is designated as an example.
  • webs can be formed on the heat sink 8 .
  • the fins and/or the webs, which are formed in the cavity 10, are each formed to conduct heat loss to a fluid flowing in the cavity 10, for example cooling water, in a manner that increases the surface area.
  • the cooling device 2 is designed in particular to be electrically insulating and/or thermally conductive Layer 9, in this embodiment a multi-layer film, connected to the heat sink 8.
  • the heat sink 8 designed to carry fluid, in particular to carry cooling water, can thus be electrically isolated from the cooling device 2, in particular a heat spreader element.
  • the heat dissipation device 2 is flat in this exemplary embodiment and forms, for example, a circuit carrier or a substrate for a part of an electronic circuit via the half-shell 3, in this exemplary embodiment a commutation cell of the inverter 1.
  • an intermediate circuit capacitor 12 is formed in particular in the semiconductor material of the cooling device 2 and in particular in the half-shell 3, which in this exemplary embodiment also forms the circuit carrier for the aforementioned electronic circuit.
  • the intermediate circuit capacitor 12 is formed in the semiconductor material of the heat dissipation device 2, for example as a deep trench capacitor.
  • the deep trench capacitor comprises a multiplicity of deep trench structures, in particular etched or produced by means of a laser, which are each designed to form an electrical capacitance with respect to the semiconductor materials surrounding them.
  • electrically conductive layers are in particular cohesively connected to the cooling device 2, in particular the half-shell 3 forming the circuit carrier, each of which forms a rewiring structure for an electronic circuit, in this exemplary embodiment the semiconductor switch half-bridge and other electronic components of the inverter 1.
  • the inverter 1 comprises a semiconductor switch half-bridge comprising a high-side transistor 17 and a low-side transistor 18.
  • the high-side transistor 17 is electrically conductive by means of a solder or sintering agent 22 Layer 13 connected.
  • the low-side transistor 18 is connected to an electrically conductive layer 15 by means of a solder 22 .
  • the electrically conductive layers 13 and 15 are soldered or sintered to the cooling device 2, in particular the housing shell 3.
  • the electrically conductive layers form a rewiring structure that can be part of the cooling device 2 . In this way, an indirect materially bonded connection is formed between the semiconductor switch and the heat dissipation device 2 .
  • the inverter 1 also includes a driver 19, in particular a gate driver for the semiconductor switch half-bridge, comprising the semiconductor switches 17 and 18.
  • the driver 19 is connected to the half-shell 3 of the cooling device 2 by means of an electrically conductive layer 16.
  • a bonding wire 24, which connects the driver 19 to a gate terminal of the low-side semiconductor switch 18, is shown as an example.
  • the inverter 1 in particular the commutation cell of the inverter 1 , also has a current sensor 20 which is designed to detect an output current of the semiconductor switch half-bridge and to generate a current signal representing the detected current and to send this to the driver 19 .
  • the current sensor 20 is formed, for example, by a shunt resistor or by a magnetic field sensor which is designed to detect a phase current of the commutation cell flowing in a busbar 14 .
  • the busbar 14 is connected to the heat dissipation device 2 by soldering or sintering, for example.
  • the inverter 1 also includes a temperature sensor 21 which is designed and arranged to detect a temperature of the semiconductor switch half-bridge.
  • the temperature sensor 21 is cohesively connected to the electrically conductive layer 13 by means of a solder 22 .
  • the inverter 1 in the cooling device 2, in particular the semiconductor material Heat dissipation device 2, formed temperature sensor 23 have.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • the temperature sensor 22 is designed in such a way that it detects a temperature in the immediate vicinity of the semiconductor switch half-bridge, in particular the transistors 17 and 18 .
  • the intermediate circuit capacitor 12 can be embodied in the semiconductor material of the heat dissipation device 2 in a space-saving and cost-effective manner, and can thus be a component of the heat dissipation device 2 .
  • the temperature sensor 23 can be part of the cooling device 2 .
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • SIP System-In-Package
  • the semiconductor switches 17 and 18 are designed, for example, as semiconductor switches without a housing, in particular bare die.
  • the electronic module can also include other electronic functions and/or other circuit components.
  • a functional circuit can be divided into a circuit part arranged on the outer surface of the heat dissipation device 2, in particular a thermal contact surface, and a circuit part arranged and/or formed within the semiconductor material of the heat dissipation device, depending on the specific application.
  • a separate circuit carrier can be provided inside the electronic module. which is thermally connected to the housing outer surface of the heat dissipation device and also electrically connected to the circuit part within the semiconductor material of the heat dissipation device 2

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Abstract

The invention relates to an electronics module comprising at least one circuit carrier that is populated at least on one side, on which a first electronic circuit of the electronics module is formed. At least regions of the circuit carrier are thermally connected to a cooling device for cooling an electrical and/or electronic component of the first electronic circuit arranged on the circuit carrier. The cooling device has a housing which surrounds an, in particular closed, hollow space for a fluid, in particular coolant. The housing is at least partially or entirely formed by a semiconductor material, in particular based on silicon, wherein at least one further electrical and/or electronic component and/or a second electronic circuit of the electronics module is formed in the semiconductor material.

Description

Beschreibung Description
Titel title
Elektronikmodul electronics module
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung betrifft ein Elektronikmodul, einen Inverter umfassend das Elektronikmodul und eine Entwärmungsvorrichtung, insbesondere enthalten im Elektronikmodul gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche. The invention relates to an electronic module, an inverter comprising the electronic module and a cooling device, in particular contained in the electronic module according to the preamble of the independent claims.
Aus der DE 10 2015 223 602 A1 der Anmelderin ist ein Leistungsmodul für einen Elektromotor bekannt, welches wenigstens eine Halbleiterschalter-Halbbrücke aufweist. The applicant's DE 10 2015 223 602 A1 discloses a power module for an electric motor which has at least one semiconductor switch half-bridge.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of Invention
Erfindungsgemäß weist das Elektronikmodul der eingangs genannten Art eine Entwärmungsvorrichtung, insbesondere in Form eines Wärmespreizelements, auf, wobei die Entwärmungsvorrichtung ein Gehäuse aufweist, das einen Hohlraum für ein Fluid, insbesondere Kältemittel, umschließt. Das Gehäuse ist wenigstens teilweise oder vollständig durch ein Halbleitermaterial gebildet wobei die Entwärmungsvorrichtung, insbesondere über das Gehäuse, mit zumindest einem Bereich eines zumindest einseitig bestückten Schaltungsträger wärmeleiten bzw. thermisch verbunden ist, insbesondere stoffschlüssig verbunden ist. Der Schaltungsträger weist, insbesondere auf zumindest einer ihrer Hauptseiten, eine erste elektronische Schaltung auf, umfassend zumindest ein elektrisches und/oder elektronisches Bauelement. Bevorzugt weist das Halbleitermaterial Silizium und/oder Germanium und/oder Siliziumcarbid auf oder ist aus einem oder einer Auswahl der vorgenannten Halbleiter gebildet. In dem Halbleitermaterial ist zumindest ein weiteres elektrisches und/oder elektronisches Bauelement und/oder eine zweite elektronische Schaltung des Elektronikmodules ausgebildet According to the invention, the electronics module of the type mentioned at the outset has a heat dissipation device, in particular in the form of a heat spreader element, the heat dissipation device having a housing which encloses a cavity for a fluid, in particular a refrigerant. The housing is at least partially or completely formed by a semiconductor material, with the heat dissipation device being thermally conductive or thermally connected, in particular via the housing, to at least one area of a circuit carrier that is equipped at least on one side, in particular is materially bonded. The circuit carrier has, in particular on at least one of its main sides, a first electronic circuit comprising at least one electrical and/or electronic component. The semiconductor material preferably has silicon and/or germanium and/or silicon carbide or is formed from one or a selection of the aforementioned semiconductors. At least one further electrical and/or electronic component and/or a second electronic circuit of the electronic module is formed in the semiconductor material
Vorteilhaft weist das Elektronikmodul mittels der beschriebenen Entwärmungsvorrichtung ein hohes Entwärmungsvermögen auf. Auf diese Weise können auch Elektronikmodule höherer Leistungsklassen sehr einfach und effizient umgesetzt werden. Ferner ist das Halbleitermaterial der Entwärmungsvorrichtung zeitgleich als Träger eines elektrischen und/oder elektronischen Bauelementes bzw. einer zweiten elektronischen Schaltung genutzt. Dabei kann das elektrische und/oder elektronische Bauelement zumindest teilweise oder vollkommen aus dem Halbleitermaterial gebildet sein - ebenso zumindest Teile der zweiten elektronischen Schaltung. Vorteilhaft können hierbei die bekannten und etablierten Prozesse zur funktionalen Strukturierung und Ausbildung der teilweise oder vollkommen aus dem Halbleitermaterial angedachten Halbleiterfunktionsstrukturen zur Anwendung kommen. Damit eignet sich die Umsetzung des Elektronikmodules auch im Rahmen einer Serienfertigung mit hohen Stückzahlen. Das Elektronikmodul kann in beschriebener Weise besonders klein und kompakt ausgeführt werden, da einzelne oder mehrere Schaltungsfunktionen lokal günstig im Bereich der Entwärmungsvorrichtung verlagert sind. Aufgrund der unmittelbaren Nähe zum Kühlfluid ist das Halbleitermaterial und damit auch das zumindest eine weitere elektrische und/oder elektronische Bauelement und/oder die zweite elektronische Schaltung optimal entwärmbar. The electronic module advantageously has a high heat dissipation capacity by means of the heat dissipation device described. In this way, electronic modules of higher performance classes can also be implemented very easily and efficiently. Furthermore, the semiconductor material of the cooling device is used at the same time as a carrier of an electrical and/or electronic component or a second electronic circuit. In this case, the electrical and/or electronic component can be formed at least partially or entirely from the semiconductor material—as can at least parts of the second electronic circuit. The known and established processes for the functional structuring and formation of the functional semiconductor structures that are intended to be partially or completely made of the semiconductor material can advantageously be used here. This means that the implementation of the electronic module is also suitable for series production with large quantities. The electronics module can be made particularly small and compact in the manner described, since one or more circuit functions are locally relocated in the area of the heat dissipation device. Due to the immediate proximity to the cooling fluid, the semiconductor material and thus also the at least one further electrical and/or electronic component and/or the second electronic circuit can be optimally cooled.
Im Falle von Leistungselektronik als Teil der ersten elektronischen Schaltung entfallen so durch die Materialgleichheit oder die Materialähnlichkeit zwischen Leistungshalbleiterbauelementen der ersten Schaltung und der Entwärmungsvorrichtung, insbesondere als Wärmesenke oder Wärmespreizelement, zueinander verschiedene Temperaturausdehnungen. Vorteilhaft kann das Elektronikmodul so besonders dauerhaft und langlebig gebildet sein. In the case of power electronics as part of the first electronic circuit, there are no different temperature expansions due to the same material or material similarity between the power semiconductor components of the first circuit and the heat dissipation device, in particular as a heat sink or heat spreader. Advantageously, the electronics module can be made particularly durable and long-lasting.
Die Entwärmungsvorrichtung ist bevorzugt ausgebildet, an einem Ort der Entwärmungsvorrichtung, insbesondere über ein Außenflächenbereich des Gehäuses, Verlustwärme aufzunehmen und die Verlustwärme an einem von dem Ort beabstandeten anderen Ort wieder abzugeben. The heat dissipation device is preferably formed at a location of the heat dissipation device, in particular over an outer surface area of the Housing to absorb heat loss and give off the heat loss at a different location spaced from the site again.
Bevorzugt weist die Entwärmungsvorrichtung eine zum stoffschlüssigen Verbinden mit einer Wärmequelle, bevorzugt einem Leistungshalbleiter ausgebildete Wärmekontaktfläche auf, und eine zum wärmeleitfähigen Verbinden mit einer Wärmesenke, insbesondere Kühlkörper ausgebildete Wärmeabgabefläche auf. The heat dissipation device preferably has a heat contact surface designed for integral connection to a heat source, preferably a power semiconductor, and a heat dissipation surface designed for thermally conductive connection to a heat sink, in particular a heat sink.
Die Entwärmungsvorrichtung ist bevorzugt flach ausgebildet, wobei die Wärmekontaktfläche und die Wärmeabgabefläche sich zueinander parallel erstrecken. Vorteilhaft kann die Entwärmungsvorrichtung so flach und platzsparend ausgebildet sein, und die Verlustwärme von wenigstens einem Leistungshalbleiter, oder mehreren Leistungshalbleitern aufnehmen und lateral innerhalb der Entwärmungsvorrichtung verteilen. The heat dissipation device is preferably of flat design, with the heat contact surface and the heat dissipation surface extending parallel to one another. Advantageously, the heat dissipation device can be flat and space-saving, and it can absorb the heat loss from at least one power semiconductor or a plurality of power semiconductors and distribute it laterally within the heat dissipation device.
Die Entwärmungsvorrichtung ist weiter bevorzugt zum Wärmespreizen ausgebildet, wobei die Entwärmungsvorrichtung, insbesondere Wärmespreizelement, ausgebildet ist, Verlustwärme an einem Ort einer Wärmekontaktfläche aufzunehmen, und die Verlustwärme räumlich, bevorzugt überwiegend lateral, innerhalb der Entwärmungsvorrichtung zu verteilen. The heat dissipation device is further preferably designed for heat spreading, wherein the heat dissipation device, in particular heat spreader element, is designed to absorb heat loss at a location on a heat contact surface and to distribute the heat loss spatially, preferably predominantly laterally, within the heat dissipation device.
Vorteilhaft kann so ein Hot-Spot, insbesondere eine lokale Temperaturerhöhung, an einem elektrischen und/oder elektronischen Bauelement, insbesondere einem Leistungshalbleiter, vermieden werden. In this way, a hot spot, in particular a local temperature increase, on an electrical and/or electronic component, in particular a power semiconductor, can advantageously be avoided.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Elektronikmodules ist das weitere elektrische und/oder elektronische Bauelement und/oder die zweite elektronische Schaltung innerhalb der Entwärmungsvorrichtung mit der ersten elektronischen Schaltung auf dem Schaltungsträger elektrisch kontaktiert. Mit der elektrischen Kontaktierung ist eine funktional zusammenhängende elektronische Schaltung ausgebildet. Für die elektrische Kontaktierung weisen der Schaltungsträger und die Entwärmungsvorrichtung entsprechende äußere Anschlusskontakte auf, welche jeweils mit den Schaltungsteilen auf dem Schaltungsträger bzw. innerhalb des Halbleitermaterials der Entwärmungsvorrichtung elektrisch verbunden sind. Insbesondere ist ein solcher Anschlusskontakt lokal im Bereich der Wärmkontaktfläche der Entwärmungsvorrichtung ausgebildet, weiter insbesondere in einem der Wärmekontaktfläche zugewandten unbestückten Fläche des Schaltungsträgers. Die elektrische Verbindung der jeweiligen äußeren Anschlusskontakte erfolgt dann beispielsweise zusammen mit der thermischen Verbindung von Schaltungsträger und Entwärmungsvorrichtung, wobei der Anschlusskontakt in der Verbundanordnung übereinander und zueinander zugewandt angeordnet sind. Insgesamt ist auf diese Weise die vorteilhafte Möglichkeit geschaffen, eine ansonsten auf einen Schaltungsträger anzuordnende elektronische Schaltung aufzutrennen. Durch eine lokale Neuplatzierung des aufgeteilten Schaltungsteiles innerhalb des Halbleitermaterials der Entwärmungsvorrichtung als neue Trägerstruktur, kann die Bestückungsfläche des Schaltungsträgers vorteilhaft reduziert werden unter Beibehaltung der gleichen Elektronikfunktion. Neben der damit erreichbaren Kompaktheit des Elektronikmoduls, kann dieses auch aufwandsgünstig bereitgestellt werden. In a preferred embodiment of the electronics module, the further electrical and/or electronic component and/or the second electronic circuit within the heat dissipation device makes electrical contact with the first electronic circuit on the circuit carrier. A functionally coherent electronic circuit is formed with the electrical contact. For the electrical contacting, the circuit carrier and the heat dissipation device have corresponding external connection contacts, which are each electrically connected to the circuit parts on the circuit carrier or within the semiconductor material of the heat dissipation device. In particular, such a connection contact is formed locally in the area of the heat contact surface of the heat dissipation device, further in particular in an unequipped area of the circuit carrier facing the thermal contact area. The electrical connection of the respective outer connection contacts then takes place, for example, together with the thermal connection of the circuit carrier and the cooling device, the connection contacts being arranged one above the other and facing one another in the composite arrangement. Overall, this creates the advantageous possibility of separating an electronic circuit that would otherwise be arranged on a circuit carrier. By locally repositioning the divided circuit part within the semiconductor material of the heat dissipation device as a new carrier structure, the mounting area of the circuit carrier can advantageously be reduced while retaining the same electronic function. In addition to the compactness of the electronic module that can be achieved in this way, it can also be provided in a cost-effective manner.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Gehäuseaußenfläche der Entwärmungsvorrichtung, insbesondere die zuvor genannte Wärmekontaktfläche, selbst als der Schaltungsträger der ersten elektronischen Schaltung ausgebildet. In diesem Fall ist auf der Außenfläche eine Leiterstruktur aufgebracht, beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, aus Silber oder einer Silberlegierung, aus Platin oder einer Platinlegierung, aus Gold oder einer Goldlegierung und/oder aus einem anderen bekannten elektrischem Leitmaterial. Ferner sind auf der Gehäuseaußenfläche elektrische und/oder elektronische Bauelemente angeordnet und mit der Leiterstruktur elektrisch verbunden unter Ausbildung der zweiten elektronischen Schaltung. Eine elektrische Verbindung zu dem weiteren elektrischen und/oder elektronischen Bauelement und/oder zur zweiten elektronischen Schaltung erfolgt insbesondere durch Vias als elektrisch leitfähige Verbindungskanäle. Im Falle von Silizium als dem Halbleitermaterial sind die Verbindungskanäle in Form von Through Silicon Vias ausgebildet. In a preferred embodiment, a housing outer surface of the heat dissipation device, in particular the aforementioned heat contact surface, is itself designed as the circuit carrier of the first electronic circuit. In this case, a conductor structure is applied to the outer surface, for example made of copper or a copper alloy, silver or a silver alloy, platinum or a platinum alloy, gold or a gold alloy and/or another known electrically conductive material. Furthermore, electrical and/or electronic components are arranged on the outer surface of the housing and are electrically connected to the conductor structure, forming the second electronic circuit. An electrical connection to the further electrical and/or electronic component and/or to the second electronic circuit is made in particular by vias as electrically conductive connection channels. If silicon is used as the semiconductor material, the connecting channels are in the form of through silicon vias.
Besondere Vorteile ergeben sich bei einer Ausführungsform des Elektronikmodules, bei welcher die Entwärmungsvorrichtung zumindest einen Kondensator, einen Widerstand, ein aktives Bauelement oder einen Sensor als das weitere elektrische und/oder elektronische Bauelement und/oder als Teil der zweiten elektronischen Schaltung umfasst. Zu deren Ausbildung innerhalb des Halbleitermaterials sind bekannte Techniken aus der Halbleiterfertigung bekannt. Somit kann vorteilhaft auf bewährte Fertigungsstandards zurückgegriffen werden. Particular advantages result from an embodiment of the electronic module in which the cooling device has at least one capacitor, a resistor, an active component or a sensor as the further electrical and/or electronic component and/or as part of the second electronic circuit includes. Known techniques from semiconductor manufacture are known for their formation within the semiconductor material. It is thus advantageously possible to fall back on tried-and-tested manufacturing standards.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Elektronikmodules ist dieses als Kommutierzelle für einen Inverter ausgebildet, wobei die erste elektronische Schaltung zumindest eine Halbleiterschalter-Halbbrücke umfasst und die Entwärmungsvorrichtung den Zwischenkreiskondensator der Kommutierzelle als das weitere elektrische und/oder elektronische Bauelement oder als Teil der zweiten elektronischen Schaltung umfasst. Dabei können auch höhere Leistungen durch die Kommutierzelle umgesetzt werden, da sowohl der auf dem Schaltungsträger angeordnete Schaltungsteil als auch der in der Entwärmungsvorrichtung enthaltene Schaltungsteil effektiv entwärmt werden können. In an advantageous embodiment of the electronic module, this is designed as a commutation cell for an inverter, with the first electronic circuit comprising at least one semiconductor switch half-bridge and the cooling device comprising the intermediate circuit capacitor of the commutation cell as the further electrical and/or electronic component or as part of the second electronic circuit . In this case, higher power levels can also be converted by the commutation cell, since both the circuit section arranged on the circuit carrier and the circuit section contained in the heat dissipation device can be effectively cooled.
Der Zwischenkreiskondensator ist dabei in dem Halbleitermaterial der Entwärmungsvorrichtung der Zwischenkreiskondensator angeordnet und/oder ausgebildet. Der Zwischenkreiskondensator ist bevorzugt ein Halbleiterkondensator. In this case, the intermediate circuit capacitor is arranged and/or formed in the semiconductor material of the cooling device of the intermediate circuit capacitor. The intermediate circuit capacitor is preferably a semiconductor capacitor.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Zwischenkreiskondensator eine Mehrzahl oder Vielzahl Grabenkondensatoren, insbesondere Tiefgrabenkondensatoren, auf. Der Tiefgrabenkondensator ist bevorzugt ein STI - Kondensator (STI = Shallow-Trench-Insulator). Vorteilhaft kann der Zwischenkreiskondensator so in dem Halbleitermaterial der Entwärmungsvorrichtung räumlich integriert sein. In a preferred embodiment, the intermediate circuit capacitor has a plurality or multiplicity of trench capacitors, in particular deep trench capacitors. The deep trench capacitor is preferably an STI capacitor (STI=Shallow Trench Insulator). Advantageously, the intermediate circuit capacitor can thus be spatially integrated in the semiconductor material of the heat dissipation device.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Kondensator eine Vielzahl von Elektroden auf, welche jeweils mehrere übereinander angeordnete Schichten durchdringen. Die Kapazität des Kondensators ist dabei zwischen der Elektrode und wenigstens einer dazu benachbarten Schicht der übereinander angeordneten Schichten gebildet, die von der bereits erwähnten Elektrode durchdrungen sind. Vorteilhaft kann der Kondensator so kompakt und aufwandsgünstig in dem Halbleitermaterial der Entwärmungsvorrichtung ausgebildet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Zwischenkreiskondensator in einer Aussparung in dem Gehäuse der Entwärmungsvorrichtung ausgebildet Vorteilhaft kann der Zwischenkreiskondensator zusammen mit der Entwärmungsvorrichtung eine kubische Form, insbesondere quaderförmige Form, aufweisen. Der Zwischenkreiskondensator bildet so vorteilhaft einem Volumenanteil in dem Quader. In a preferred embodiment, the capacitor has a multiplicity of electrodes, which each penetrate through a plurality of layers arranged one above the other. The capacitance of the capacitor is formed between the electrode and at least one adjacent layer of the layers arranged one above the other, through which the electrode already mentioned passes. Advantageously, the capacitor can be formed compactly and inexpensively in the semiconductor material of the heat dissipation device. In a preferred embodiment, the intermediate circuit capacitor is formed in a cutout in the housing of the heat dissipation device. Advantageously, the intermediate circuit capacitor can have a cubic shape, in particular a cuboid shape, together with the heat dissipation device. The intermediate circuit capacitor thus advantageously forms a volume fraction in the cuboid.
Der Zwischenkreiskondensator kann in einer anderen bevorzugten Ausführungsform ein keramischer Kondensator sein. Bevorzugt bildet der keramische Kondensator einen Volumenanteil in der Entwärmungsvorrichtung. In another preferred embodiment, the intermediate circuit capacitor can be a ceramic capacitor. The ceramic capacitor preferably forms a volume fraction in the heat dissipation device.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist in dem Halbleitermaterial der Entwärmungsvorrichtung wenigstens ein Sensor ausgebildet. Vorteilhaft kann der Sensor so aufwandsgünstig in dem Halbleitermaterial integriert sein und so nahe und mit einem geringen Wärmeübergangswiderstand an den wärmeerzeugenden Komponenten, insbesondere Halbleiterschalter oder den Zwischenkreiskondensator, angeordnet sein. In a preferred embodiment, at least one sensor is formed in the semiconductor material of the heat dissipation device. Advantageously, the sensor can be integrated in the semiconductor material with low outlay and can be arranged so close and with a low heat transfer resistance to the heat-generating components, in particular semiconductor switches or the intermediate circuit capacitor.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Elektronikmodules ist der in der Entwärmungsvorrichtung ausgebildete Hohlraum geschlossen. Vorteilhaft kann so mittels der Entwärmungsvorrichtung eine Vapor-Chamber, eine Heatpipe oder ein Thermosiphon gebildet sein. In a preferred embodiment of the electronics module, the cavity formed in the cooling device is closed. A vapor chamber, a heat pipe or a thermosiphon can thus advantageously be formed by means of the heat dissipation device.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Entwärmungsvorrichtung, insbesondere das Gehäuse eine an einer Gehäuseinnenwand des Gehäuses ausgebildete, und zu dem Hohlraum hingewandte offenporige Struktur, insbesondere Mikrostruktur auf, welche ausgebildet ist, das Fluid in der Struktur zu halten und/oder in der Struktur führend zu transportieren und/oder zu bewegen. Die Struktur ist beispielsweise durch einen offenporigen Schaum, und/oder Röhren gebildet. Vorteilhaft kann die Entwärmungsvorrichtung so weitgehend, oder vollständig lageunabhängig arbeiten. In a preferred embodiment, the heat dissipation device, in particular the housing, has an open-pored structure, in particular a microstructure, formed on an inner wall of the housing and facing the cavity, which is designed to hold the fluid in the structure and/or guide it in the structure transport and/or move. The structure is formed, for example, by an open-pore foam and/or tubes. Advantageously, the heat dissipation device can work largely or completely independently of its position.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die offenporige Struktur eine Kapillar- Struktur. Vorteilhaft kann die Kapillar-Struktur, insbesondere Docht-Struktur oder Wick-Struktur, das Fluid mittels Kapillarkraft von der Wärmequelle bis hin zu einer Wärmesenke innerhalb des Hohlraums führen. In a preferred embodiment, the open-pored structure is a capillary structure. Advantageously, the capillary structure, in particular wick structure or Wick structure that conduct fluid by capillary action from the heat source to a heat sink within the cavity.
Die Entwärmungsvorrichtung weist bevorzugt eine Wärmeaufnahmefläche, und eine insbesondere dazu parallel ausgebildete Wärmeabgabefläche auf. Die Entwärmungsvorrichtung ist ausgebildet, an der Wärmeaufnahmefläche das Fluid zu verdampfen, und an der Wärmeabgabefläche, insbesondere Wärmesenke, zu kondensieren. Die Entwärmungsvorrichtung ist weiter bevorzugt ausgebildet, das kondensierte Fluid mittels der offenporigen Struktur zu der Wärmeaufnahmefläche zurückzuführen. Vorteilhaft kann so ein geschlossener Verdampfungs-Kondensationskreislauf in der Entwärmungsvorrichtung gebildet sein. Die Entwärmungsvorrichtung kann so vorteilhaft die an der Wärmequelle gebildete Wärme, insbesondere in dem Halbleitermaterial selbst erzeugte Verlustwärme spreizen, und/oder unmittelbar quer zu einer flachen Erstreckung der Entwärmungsvorrichtung zu dem Fluid in dem Hohlraum hinleiten. The heat dissipation device preferably has a heat absorbing surface and a heat dissipation surface, which is in particular parallel thereto. The cooling device is designed to evaporate the fluid on the heat absorbing surface and to condense it on the heat dissipation surface, in particular the heat sink. The cooling device is further preferably designed to return the condensed fluid to the heat absorbing surface by means of the open-pored structure. In this way, a closed evaporation-condensation circuit can advantageously be formed in the cooling device. The heat dissipation device can thus advantageously spread the heat generated at the heat source, in particular heat loss generated in the semiconductor material itself, and/or conduct it directly across a flat extension of the heat dissipation device to the fluid in the cavity.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Fluid ein Kältemittel. Das Kältemittel ist bevorzugt zum Sieden und Rekondensieren ausgebildet. Vorteilhaft kann das Kältemittel so beim Sieden Verlustwärme aufnehmen, und beim Rekondensieren in den flüssigen Zustand die Verlustwärme wieder abgeben. Vorteilhaft kann so Wärmeleitung oder Wärmespreizung in einem Hohlraum der Entwärmungsvorrichtung durch eine Verdampfungsenthalpie und eine Bewegung des Kältemittels in dem Hohlraum der Entwärmungsvorrichtung gebildet sein. In a preferred embodiment, the fluid includes a refrigerant. The refrigerant is preferably designed for boiling and recondensing. Advantageously, the refrigerant can thus absorb lost heat during boiling and release the lost heat again during recondensation into the liquid state. Advantageously, heat conduction or heat spread in a cavity of the heat dissipation device can be formed by an enthalpy of vaporization and a movement of the refrigerant in the cavity of the heat dissipation device.
Bevorzugt weist das Kältemittel eines oder eine Auswahl der Kältemittel Propan und/oder Butan, Ammoniak, Wasser, Methanol, Ethanol, oder Kohlendioxid auf. Vorteilhaft kann das Kältemittel so ozonfreundlich ausgebildet sein. In einer anderen Ausführungsform weist das Kältemittel wenigstens ein halogeniertes, bevorzugt chloriertes und/oder fluoriertes Alkan oder Alken, insbesondere ein Hydro-Fluor-Alken auf, auch Hydro-Fluor-Olefin genannt. The refrigerant preferably has one or a selection of the refrigerants propane and/or butane, ammonia, water, methanol, ethanol or carbon dioxide. Advantageously, the refrigerant can be made ozone-friendly. In another embodiment, the refrigerant has at least one halogenated, preferably chlorinated and/or fluorinated alkane or alkene, in particular a hydrofluoroalkene, also called hydrofluoroolefin.
In einer anderen Ausführungsform ist das Kältemittel durch Wasser, oder Alkohol gebildet. Vorteilhaft kann das Kältemittel so aufwandsgünstig bereitgestellt sein. In einer bevorzugten Ausführungsform des Elektronikmodules ist das Gehäuse mit einer insbesondere zum Fluidführen ausgebildeten Wärmesenke wärmeleitfähig verbunden. Die Wärmesenke ist beispielsweise eine Aluminium- Wärmesenke, welche ausgebildet ist, in einen Fluidkreislauf, insbesondere einen Kühlkreislauf eines Fahrzeugs, insbesondere Elektrofahrzeugs, eingebunden zu werden. Vorteilhaft kann das Elektronikmodul so aufwandsgünstig gekühlt werden, und einen besonders geringen Wärmeübergangswiderstand von dem Schaltungsträger, bis hin zum Fluid der Aluminium-Wärmesenke aufweisen.In another embodiment, the coolant is water or alcohol. Advantageously, the refrigerant can thus be provided in a cost-effective manner. In a preferred embodiment of the electronics module, the housing is connected in a thermally conductive manner to a heat sink designed in particular for guiding fluid. The heat sink is, for example, an aluminum heat sink, which is designed to be integrated into a fluid circuit, in particular a cooling circuit of a vehicle, in particular an electric vehicle. Advantageously, the electronics module can thus be cooled with little effort and have a particularly low heat transfer resistance from the circuit carrier to the fluid of the aluminum heat sink.
Weiter vorteilhaft kann so mittels der Entwärmungsvorrichtung, welches selbst aus Halbleitermaterial gebildet ist, ein besonders effizienter Wärmeübergang und eine gute Wärmespreizung und Wärmeverteilung zwischen den zu entwärmenden Schaltungsteilen selbst und der fluidführenden, insbesondere kühlwasserführenden Wärmesenke gebildet sein. Further advantageously, a particularly efficient heat transfer and good heat spread and heat distribution between the circuit parts to be cooled and the fluid-carrying, in particular cooling-water-carrying, heat sink can be formed by means of the heat dissipation device, which itself is made of semiconductor material.
Die Erfindung betrifft auch eine Entwärmungsvorrichtung, insbesondere der vorbeschriebenen Art. Die Entwärmungsvorrichtung, insbesondere Wärmespreizelement, weist ein aus einem wenigstens einem Halbleitermaterial gebildetes oder dieses aufweisende Gehäuse auf, das einen Hohlraum umschließt. Der Hohlraum ist mit einem Kältemittel wenigstens teilweise angefüllt. Das Gehäuse weist bevorzugt eine offenporige Struktur, insbesondere Kapillarstruktur und/oder Mikrokanäle, oder eine Wick-Struktur auf, die an einer Gehäusewand des Gehäuses ausgebildet und in dem Hohlraum angeordnet ist oder in den Hohlraum weist. In dem Halbleitermaterial ist dabei zumindest ein elektrisches und/oder elektronisches Bauelement und/oder eine elektronische Schaltung ausgebildet. The invention also relates to a heat dissipation device, in particular of the type described above. The heat dissipation device, in particular a heat spreader element, has a housing which is formed from or has at least one semiconductor material and which encloses a cavity. The cavity is at least partially filled with a refrigerant. The housing preferably has an open-pored structure, in particular a capillary structure and/or microchannels, or a Wick structure, which is formed on a housing wall of the housing and is arranged in the cavity or points into the cavity. At least one electrical and/or electronic component and/or an electronic circuit is formed in the semiconductor material.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Entwärmungsvorrichtung ist das elektrische und/oder elektronische Bauelement und/oder die elektronische Schaltung außerhalb des Hohlraumes angeordnet. Damit besteht keine Gefahr eines galvanischen Kontaktes mit dem Kühlfluid. Zur Sicherstellung einer Potentialtrennung kann das Halbleitermaterial auch eine Isolationsschicht umfassen, welche eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen und/oder elektronischen Bauelement und/oder der elektronischen Schaltung mit dem Kühlfluid unterbindet. In einer bevorzugten Ausführungsform der Entwärmungsvorrichtung weist die Entwärmungsvorrichtung einen elektrischen Außenanschlusskontakt auf, insbesondere an einer Außenfläche des Gehäuses, welcher mit dem elektrischen und/oder elektronischen Bauelement und/oder der elektronischen Schaltung elektrisch verbunden ist und derart ausgebildet ist, das elektrische und/oder elektronische Bauelement und/oder die elektronische Schaltung mit einer weiteren Schaltung eines Schaltungsträgers elektrisch zu verbinden, welcher mit der Entwärmungsvorrichtung zur Entwärmung thermisch verbindbar ist. In a preferred embodiment of the cooling device, the electrical and/or electronic component and/or the electronic circuit is/are arranged outside of the cavity. There is thus no risk of galvanic contact with the cooling fluid. To ensure potential isolation, the semiconductor material can also include an insulating layer, which prevents an electrical connection between the electrical and/or electronic component and/or the electronic circuit with the cooling fluid. In a preferred embodiment of the heat dissipation device, the heat dissipation device has an electrical external connection contact, in particular on an outer surface of the housing, which is electrically connected to the electrical and/or electronic component and/or the electronic circuit and is designed in such a way that the electrical and/or electronic To electrically connect the component and/or the electronic circuit to a further circuit of a circuit carrier, which can be thermally connected to the heat dissipation device for heat dissipation.
Die Erfindung betrifft auch einen Inverter mit wenigstens einem Elektronikmodul der vorbeschriebenen Art, insbesondere in Form einer Kommutierzelle. Der Inverter weist für jede Phase des Inverters wenigstens eine Kommutierzelle auf. The invention also relates to an inverter with at least one electronic module of the type described above, in particular in the form of a commutation cell. The inverter has at least one commutation cell for each phase of the inverter.
Weiter bevorzugt weist der Inverter einen Treiber für die wenigstens eine Halbleiterschalter-Halbbrücke der Kommutierzelle auf. More preferably, the inverter has a driver for the at least one semiconductor switch half-bridge of the commutation cell.
Die Erfindung betrifft auch ein Elektrofahrzeug mit einem Inverter der vorbeschriebenen Art, und mit einer elektrischen Antriebsmaschine. Die Antriebsmaschine weist wenigstens drei Phasen, fünf Phasen, oder sechs Phasen, oder ein Vielfaches von drei Phasen, und für jede Phase wenigstens eine Statorspule auf. Der Inverter ist ausgebildet die elektrische Maschine, insbesondere die Statorspulen des Stators zum Erzeugen eines magnetischen Drehfeldes zu bestromen. The invention also relates to an electric vehicle with an inverter of the type described above and with an electric drive machine. The prime mover has at least three phases, five phases, or six phases, or a multiple of three phases, and at least one stator coil for each phase. The inverter is designed to energize the electrical machine, in particular the stator coils of the stator, to generate a rotary magnetic field.
Die Erfindung wird nun im Folgenden anhand von Figuren und weiteren Ausführungsbeispielen beschrieben. Weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten ergeben sich aus einer Kombination der in den abhängigen Ansprüchen und in den Figuren beschriebenen Merkmale. The invention is now described below with reference to figures and further exemplary embodiments. Further advantageous embodiment variants result from a combination of the features described in the dependent claims and in the figures.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Elektronikmodules als Kommutierzelle bzw. Inverter, welcher ein kältemittelgefüllte Entwärmungsvorrichtung, insbesondere Wärmespreizelement, aufweist, das ausgebildet ist, von einer mit der Entwärmungsvorrichtung verbundenen Halbleiterschalter-Halbbrücke Verlustwärme aufzunehmen und die Verlustwärme an eine fluidführende Wärmesenke abzugeben, wobei die Entwärmungsvorrichtung aus einem Halbleitermaterial gebildet ist oder ein solches umfasst und einenFigure 1 shows an embodiment of the electronics module as a commutation cell or inverter, which has a refrigerant-filled heat dissipation device, in particular a heat spreader element, which is designed to absorb heat loss from a semiconductor switch half bridge connected to the heat dissipation device and to emit the heat loss to a fluid-carrying heat sink, the heat dissipation device from a Semiconductor material is formed or includes such and a
Halbleiterkondensator, insbesondere ein Tiefgrabenkondensator, aufweist, der in dem Halbleitermaterial ausgebildet ist. Semiconductor capacitor, in particular a deep trench capacitor, which is formed in the semiconductor material.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Elektronikmodul als Kommutierungszelle bzw. übergeordnet als Inverter 1 . Der Inverter 1 weist eine Entwärmungsvorrichtung 2, insbesondere Wärmespreizelement auf. Die Entwärmungsvorrichtung 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Halbleitermaterial, insbesondere Silizium, gebildet. Die Entwärmungsvorrichtung 2 weist einen Hohlraum 5 auf, welcher von zwei, die Entwärmungsvorrichtung 2 bildenden Schalen 3 und 4 umschlossen ist. An den Schalen 3 und 4, welche in diesem Ausführungsbeispiel jeweils als Halbschalen ausgebildet, und beispielsweise durch Verlöten oder Verbünden, insbesondere Reibschweißen oder Ultraschallverschweißen, miteinander verbunden sind, ist jeweils eine Mikrostruktur, insbesondere eine Wick-Struktur oder eine Kapillar- Struktur, ausgebildet, welche ausgebildet ist, ein Kältemittel 7, welches in dem Hohlraum 5 aufgenommen ist, zu transportieren und/oder durch Oberflächenvergrößerung zu verdampfen. FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an electronic module as a commutation cell or as a higher-ranking inverter 1 . The inverter 1 has a cooling device 2, in particular a heat spreader element. In this exemplary embodiment, the cooling device 2 is formed from a semiconductor material, in particular silicon. The cooling device 2 has a cavity 5 which is enclosed by two shells 3 and 4 forming the cooling device 2 . A microstructure, in particular a Wick structure or a capillary structure, is formed on the shells 3 and 4, which in this exemplary embodiment are each designed as half-shells and are connected to one another, for example by soldering or bonding, in particular friction welding or ultrasonic welding. which is designed to transport a refrigerant 7, which is accommodated in the cavity 5, and/or to evaporate it by increasing the surface area.
Die Kapillar-Struktur 6 ist beispielsweise mittels Grabenätzen, oder mittels eines Lasers erzeugt. The capillary structure 6 is produced, for example, by means of trench etching or by means of a laser.
Der Inverter 1 umfasst auch eine Wärmesenke 8, welche in diesem Ausführungsbeispiel als keramisch ausgebildete Wärmesenke gebildet ist. Denkbar ist auch eine Wärmesenke aus Kupfer oder einer Kupferlegierung oder aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Die Wärmesenke 8 umschließt einen Hohlraum 10, in den Finnen hineinragen. Eine Finne 11 ist beispielhaft bezeichnet. Zusätzlich oder unabhängig von den Finnen können an dem Kühlkörper 8 Stege ausgebildet sein. Die Finnen und/oder die Stege, welche in dem Hohlraum 10 ausgebildet sind, sind jeweils ausgebildet, Verlustwärme oberflächenvergrößernd an ein in dem Hohlraum 10 fließendes Fluid, beispielsweise Kühlwasser, zu leiten. The inverter 1 also includes a heat sink 8, which in this exemplary embodiment is formed as a ceramic heat sink. A heat sink made of copper or a copper alloy or of aluminum or an aluminum alloy is also conceivable. The heat sink 8 encloses a cavity 10 into which fins protrude. A fin 11 is designated as an example. In addition to or independently of the fins, webs can be formed on the heat sink 8 . The fins and/or the webs, which are formed in the cavity 10, are each formed to conduct heat loss to a fluid flowing in the cavity 10, for example cooling water, in a manner that increases the surface area.
Die Entwärmungsvorrichtung 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel mittels einer insbesondere elektrisch isolierend und/oder wärmeleitfähig ausgebildeten Schicht 9, in diesem Ausführungsbeispiel einer Mehrlagenschicht, mit der Wärmesenke 8 verbunden. Die wärmeleitfähige Schicht 9 ist beispielsweise durch ein DCB-Substrat (DCB = Direct-Copper-Bonded) oder AMB-Substrat (AMB = Active-Metal-Brazed) gebildet, und kann so mit der Entwärmungsvorrichtung 2 und mit der Wärmesenke 8 in diesem Ausführungsbeispiel verlötet oder versintert sein. Die zum Fluidführen, insbesondere Kühlwasserführen ausgebildete Wärmesenke 8 kann so von der Entwärmungsvorrichtung 2, insbesondere Wärmespreizelement, galvanisch getrennt sein. In this exemplary embodiment, the cooling device 2 is designed in particular to be electrically insulating and/or thermally conductive Layer 9, in this embodiment a multi-layer film, connected to the heat sink 8. The thermally conductive layer 9 is formed, for example, by a DCB substrate (DCB = Direct Copper Bonded) or AMB substrate (AMB = Active Metal Brazed), and can thus be combined with the heat dissipation device 2 and the heat sink 8 in this exemplary embodiment be soldered or sintered. The heat sink 8 designed to carry fluid, in particular to carry cooling water, can thus be electrically isolated from the cooling device 2, in particular a heat spreader element.
Die Entwärmungsvorrichtung 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel flach ausgebildet, und bildet beispielsweise über die Halbschale 3 einen Schaltungsträger bzw. ein Substrat für einen Teil einer elektronischen Schaltung, in diesem Ausführungsbeispiel eine Kommutierzelle des Inverters 1. The heat dissipation device 2 is flat in this exemplary embodiment and forms, for example, a circuit carrier or a substrate for a part of an electronic circuit via the half-shell 3, in this exemplary embodiment a commutation cell of the inverter 1.
Ferner ist insbesondere in dem Halbleitermaterial der Entwärmungsvorrichtung 2 und insbesondere in der Halbschale 3, welche in diesem Ausführungsbeispiel auch den Schaltungsträger für die zuvor genannte elektronische Schaltung bildet, ein Zwischenkreiskondensator 12 ausgebildet. Der Zwischenkreiskondensator 12 ist in dem Halbleitermaterial der Entwärmungsvorrichtung 2 beispielsweise als Tiefgrabenkondensator ausgebildet. Der Tiefgrabenkondensator umfasst eine Vielzahl von insbesondere geätzten oder mittels eines Lasers erzeugten Tiefgrabenstrukturen, welche jeweils ausgebildet sind, zu dem diese umgebenden Halbleitermaterialien eine elektrische Kapazität auszubilden. Furthermore, an intermediate circuit capacitor 12 is formed in particular in the semiconductor material of the cooling device 2 and in particular in the half-shell 3, which in this exemplary embodiment also forms the circuit carrier for the aforementioned electronic circuit. The intermediate circuit capacitor 12 is formed in the semiconductor material of the heat dissipation device 2, for example as a deep trench capacitor. The deep trench capacitor comprises a multiplicity of deep trench structures, in particular etched or produced by means of a laser, which are each designed to form an electrical capacitance with respect to the semiconductor materials surrounding them.
Mit der Entwärmungsvorrichtung 2, insbesondere der den Schaltungsträger bildenden Halbschale 3, sind in diesem Ausführungsbeispiel elektrisch leitfähige Schichten insbesondere stoffschlüssig verbunden, welche jeweils eine Umverdrahtungsstruktur für eine elektronische Schaltung, in diesem Ausführungsbeispiel die Halbleiterschalter-Halbbrücke und weitere elektronische Komponenten des Inverters 1 , bilden. In this exemplary embodiment, electrically conductive layers are in particular cohesively connected to the cooling device 2, in particular the half-shell 3 forming the circuit carrier, each of which forms a rewiring structure for an electronic circuit, in this exemplary embodiment the semiconductor switch half-bridge and other electronic components of the inverter 1.
Der Inverter 1 umfasst eine Halbleiterschalter-Halbbrücke umfassend einen High- Side-Transistor 17, und einen Low-Side-Transistor 18. Der High-Side-Transistor 17 ist mittels eines Lotmittels oder Sintermittels 22 mit einer elektrisch leitfähigen Schicht 13 verbunden. Der Low-Side-Transistor 18 ist mittels eines Lotmittels 22 mit einer elektrisch leitfähigen Schicht 15 verbunden. Die elektrisch leitfähigen Schichten 13 und 15 sind mit der Entwärmungsvorrichtung 2, insbesondere der Gehäuseschale 3, verlötet oder versintert. Die elektrisch leitfähigen Schichten bilden eine Umverdrahtungsstruktur, die Bestandteil der Entwärmungsvorrichtung 2 sein können. Auf diese Weise ist eine mittelbare stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Halbleiterschalter und der Entwärmungsvorrichtung 2 gebildet. The inverter 1 comprises a semiconductor switch half-bridge comprising a high-side transistor 17 and a low-side transistor 18. The high-side transistor 17 is electrically conductive by means of a solder or sintering agent 22 Layer 13 connected. The low-side transistor 18 is connected to an electrically conductive layer 15 by means of a solder 22 . The electrically conductive layers 13 and 15 are soldered or sintered to the cooling device 2, in particular the housing shell 3. The electrically conductive layers form a rewiring structure that can be part of the cooling device 2 . In this way, an indirect materially bonded connection is formed between the semiconductor switch and the heat dissipation device 2 .
Der Inverter 1 umfasst auch einen Treiber 19, insbesondere Gate-Treiber für die Halbleiterschalter-Halbbrücke, umfassend die Halbleiterschalter 17 und 18. Der Treiber 19 ist mittels einer elektrisch leitfähigen Schicht 16 mit der Halbschale 3 der Entwärmungsvorrichtung 2 verbunden. Ein Bond-Draht 24, welcher den Treiber 19 mit einem Gate-Anschluss des Low-Side-Halbleiterschalters 18 verbindet, ist beispielhaft dargestellt. The inverter 1 also includes a driver 19, in particular a gate driver for the semiconductor switch half-bridge, comprising the semiconductor switches 17 and 18. The driver 19 is connected to the half-shell 3 of the cooling device 2 by means of an electrically conductive layer 16. A bonding wire 24, which connects the driver 19 to a gate terminal of the low-side semiconductor switch 18, is shown as an example.
Der Inverter 1 , insbesondere die Kommutierzelle des Inverters 1 , weist auch einen Stromsensor 20 auf, welcher ausgebildet ist, einen Ausgangsstrom der Halbleiterschalter-Halbbrücke zu erfassen, und ein den erfassten Strom repräsentierendes Stromsignal zu erzeugen, und dieses an den Treiber 19 zu senden. Der Stromsensor 20 ist beispielsweise durch einen Shunt-Widerstand gebildet, oder durch einen Magnetfeldsensor, welcher ausgebildet ist, einen in einer Stromschiene 14 fließenden Phasenstrom der Kommutierzelle zu erfassen. Die Stromschiene 14 ist beispielsweise mittels Verlöten oder Versintern mit der Entwärmungsvorrichtung 2 verbunden. The inverter 1 , in particular the commutation cell of the inverter 1 , also has a current sensor 20 which is designed to detect an output current of the semiconductor switch half-bridge and to generate a current signal representing the detected current and to send this to the driver 19 . The current sensor 20 is formed, for example, by a shunt resistor or by a magnetic field sensor which is designed to detect a phase current of the commutation cell flowing in a busbar 14 . The busbar 14 is connected to the heat dissipation device 2 by soldering or sintering, for example.
Der Inverter 1 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel auch einen Temperatursensor 21 , welcher ausgebildet und angeordnet ist, eine Temperatur der Halbleiterschalter-Halbbrücke zu erfassen. Der Temperatursensor 21 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit der elektrisch leitfähigen Schicht 13 mittels eines Lotmittels 22 stoffschlüssig verbunden. Der Temperatursensor 21 ist beispielsweise durch einen NTC-Widerstand (NTC = Negative-Temperature- Coefficient) gebildet. In this exemplary embodiment, the inverter 1 also includes a temperature sensor 21 which is designed and arranged to detect a temperature of the semiconductor switch half-bridge. In this exemplary embodiment, the temperature sensor 21 is cohesively connected to the electrically conductive layer 13 by means of a solder 22 . The temperature sensor 21 is formed, for example, by an NTC resistor (NTC=Negative Temperature Coefficient).
Zusätzlich oder unabhängig von dem Temperatursensor 21 kann der Inverter 1 einen in der Entwärmungsvorrichtung 2, insbesondere dem Halbleitermaterial der Entwärmungsvorrichtung 2, ausgebildeten Temperatursensor 23 aufweisen. Der Temperatursensor 23 ist beispielsweise mittels Kathodischen Zerstäubens, auch Sputtern genannt, - oder CVD (CVD = Chemical-Vapor-Deposition) - in dem Halbleitermaterial der Entwärmungsvorrichtung 2 erzeugt. Der Temperatursensor 22 ist so ausgebildet, in unmittelbarer Nähe der Halbleiterschalter-Halbbrücke, insbesondere der Transistoren 17 und 18, eine Temperatur zu erfassen. In addition to or independently of the temperature sensor 21, the inverter 1 in the cooling device 2, in particular the semiconductor material Heat dissipation device 2, formed temperature sensor 23 have. The temperature sensor 23 is produced in the semiconductor material of the cooling device 2, for example by means of cathodic atomization, also known as sputtering—or CVD (CVD=Chemical Vapor Deposition). The temperature sensor 22 is designed in such a way that it detects a temperature in the immediate vicinity of the semiconductor switch half-bridge, in particular the transistors 17 and 18 .
Der Zwischenkreiskondensator 12 kann platzsparend und aufwandsgünstig in dem Halbleitermaterial der Entwärmungsvorrichtung 2 ausgebildet sein, und so Bestandteil der Entwärmungsvorrichtung 2 sein. Der Temperatursensor 23 kann Bestandteil Entwärmungsvorrichtung 2 sein. The intermediate circuit capacitor 12 can be embodied in the semiconductor material of the heat dissipation device 2 in a space-saving and cost-effective manner, and can thus be a component of the heat dissipation device 2 . The temperature sensor 23 can be part of the cooling device 2 .
Die Transistoren der Halbleiterschalter-Halbbrücke sind beispielsweise als Feldeffekttransistor, als IGBT (IGBT = Insulated-Gate-Bipolar-Transistor), oder als HEMT-Transistor (HEMT = High-Electron-Mobility-Transistor), oder ein Silizium-Carbid-Transistor ausgebildet. The transistors of the semiconductor switch half-bridge are designed, for example, as field effect transistors, as IGBTs (IGBT=Insulated Gate Bipolar Transistor), or as HEMT transistors (HEMT=High Electron Mobility Transistor), or a silicon carbide transistor .
Der Treiber 19 ist beispielsweise ein CMOS-Treiber, insbesondere ASIC (ASIC = Application-Specific-Integrated-Circuit), SIP (SIP = System- In- Package), ein Mikrocontroller oder ein Mikroprozessor. Der Treiber 19 ist beispielsweise auf einem SOI-Substrat (SOI = Silicon-On-Insulator) ausgebildet. The driver 19 is, for example, a CMOS driver, in particular an ASIC (ASIC=Application Specific Integrated Circuit), SIP (SIP=System-In-Package), a microcontroller or a microprocessor. The driver 19 is formed, for example, on an SOI substrate (SOI=Silicon-On-Insulator).
Die Halbleiterschalter 17 und 18 sind beispielsweise als gehäuseloser Halbleiterschalter, insbesondere Bare-Die, ausgebildet. The semiconductor switches 17 and 18 are designed, for example, as semiconductor switches without a housing, in particular bare die.
Neben der Ausführung in Form einer Kommutierzelle bzw. dem Inverter 1 kann das Elektronikmodul auch andere Elektronikfunktionen und/oder andere Schaltungsbestandteile umfassen. Demzufolge kann die Aufteilung einer funktionalen Schaltung in einen auf der Gehäuseaußenfläche der Entwärmungsvorrichtung 2, insbesondere eine Wärmekontaktfläche, angeordneten Schaltungsteil und einen innerhalb des Halbleitermaterials der Entwärmungsvorrichtung angeordneten und/oder ausgebildeten Schaltungsteils ganz anwendungsspezifisch verschieden erfolgen. Auch kann anstelle der Gehäuseaußenfläche der Entwärmungsvorrichtung 2 als Trägerstruktur alternativ ein separater Schaltungsträger innerhalb des Elektronikmoduls gestellt sein, welcher mit der Gehäuseaußenfläche der Entwärmungsvorrichtung thermisch und mit dem Schaltungsteil innerhalb des Halbleitermaterials der Entwärmungsvorrichtung 2 auch elektrisch verbunden ist In addition to being in the form of a commutation cell or the inverter 1, the electronic module can also include other electronic functions and/or other circuit components. As a result, a functional circuit can be divided into a circuit part arranged on the outer surface of the heat dissipation device 2, in particular a thermal contact surface, and a circuit part arranged and/or formed within the semiconductor material of the heat dissipation device, depending on the specific application. Alternatively, instead of the outer housing surface of the heat dissipation device 2 as the carrier structure, a separate circuit carrier can be provided inside the electronic module. which is thermally connected to the housing outer surface of the heat dissipation device and also electrically connected to the circuit part within the semiconductor material of the heat dissipation device 2

Claims

Ansprüche Expectations
1 . Elektronikmodul umfassend zumindest einen zumindest einseitig bestückten Schaltungsträger, auf welchem eine erste elektronische Schaltung des Elektronikmodules ausgebildet ist, wobei der Schaltungsträger zumindest bereichsweise mit einer Entwärmungsvorrichtung thermisch verbunden ist zur Entwärmung eines auf dem Schaltungsträger angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Bauelementes der ersten elektronischen Schaltung, und wobei die Entwärmungsvorrichtung ein Gehäuse (3, 4) aufweist, welches einen insbesondere geschlossenen Hohlraum (5) für ein Fluid (7), insbesondere Kältemittel, umschließt, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3, 4) wenigstens teilweise oder vollständig durch ein Halbleitermaterial gebildet ist, insbesondere auf Basis von Silizium, wobei in dem Halbleitermaterial zumindest ein weiteres elektrisches und/oder elektronisches Bauelement (12) und/oder eine zweite elektronische Schaltung des Elektronikmodules ausgebildet ist. 1 . Electronics module comprising at least one circuit carrier which is equipped at least on one side and on which a first electronic circuit of the electronics module is formed, the circuit carrier being thermally connected at least in regions to a cooling device for cooling an electrical and/or electronic component of the first electronic circuit arranged on the circuit carrier, and wherein the cooling device has a housing (3, 4) which encloses an in particular closed cavity (5) for a fluid (7), in particular a refrigerant, characterized in that the housing (3, 4) is at least partially or completely surrounded by a semiconductor material is formed, in particular based on silicon, at least one further electrical and/or electronic component (12) and/or a second electronic circuit of the electronic module being formed in the semiconductor material.
2. Elektronikmodul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das weitere elektrische und/oder elektronische Bauelement und/oder die zweite elektronische Schaltung innerhalb der Entwärmungsvorrichtung mit der ersten elektronischen Schaltung auf dem Schaltungsträger elektrisch kontaktiert ist unter Ausbildung einer funktional zusammenhängenden elektronischen Schaltung. 2. Electronic module according to claim 1, characterized in that the further electrical and/or electronic component and/or the second electronic circuit is electrically contacted within the cooling device with the first electronic circuit on the circuit carrier, forming a functionally coherent electronic circuit.
3. Elektronikmodul nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gehäuseaußenfläche der Entwärmungsvorrichtung, insbesondere eine Wärmekontaktfläche, als der Schaltungsträger der ersten elektronischen Schaltung ausgebildet ist und auf der Gehäuseaußenfläche eine elektrische Leiterstruktur aufgebracht und zumindest ein elektrisches und/oder elektronisches Bauelement angeordnet ist, welches unter Ausbildung der ersten elektronischen Schaltung mit der Leiterstruktur elektrisch verbunden ist. Elektronikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entwärmungsvorrichtung zumindest einen Kondensator, einen Widerstand, ein aktives Bauelement oder einen Sensor als das weitere elektrische und/oder elektronische Bauelement und/oder als Teil der zweiten elektronischen Schaltung umfasst Elektronikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektronikmodul als Kommutierzelle für einen Inverter ausgebildet ist, wobei die erste elektronische Schaltung zumindest eine Halbleiterschalter- Halbbrücke umfasst und die Entwärmungsvorrichtung den Zwischenkreiskondensator der Kommutierzelle als das weitere elektrische und/oder elektronische Bauelement oder als Teil der zweiten elektronischen Schaltung umfasst Elektronikmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkreiskondensator (12) als ein Halbleiter- Kondensator ausgebildet ist, insbesondere als eine Mehrzahl oder Vielzahl von Grabenkondensatoren, beispielsweise als Tiefgrabenkondensatoren. Elektronikmodul nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkreiskondensator (12) eine Vielzahl mehrere übereinander angeordnete Schichten durchdringende Elektroden aufweist, wobei eine Kapazität des Zwischenkreiskondensators (12) zwischen der Elektrode und wenigstens einer dazu benachbarten Schicht der übereinander angeordneten Schichten gebildet ist. 17 Elektronikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entwärmungsvorrichtung (2) eine zu dem Hohlraum (5) hin gewandte offenporige Struktur (6) aufweist, welche ausgebildet ist, das Fluid in der Struktur (6) zu halten und/oder führend zu transportieren. Elektronikmodul Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die offenporige Struktur (6) eine Kapillar-Struktur ist Elektronikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel (7) durch Aufnahme von Verlustwärme zum Sieden und zur Abgabe der Verlustwärme durch Rekondensieren ausgebildet ist. Elektronikmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3, 4) mit einer insbesondere zum Fluidführen ausgebildeten Wärmesenke (8) wärmeleitfähig verbunden ist. Inverter (1) mit wenigstens einem Elektronikmodul, insbesondere als Kommutierzelle (2, 12, 17, 18) nach einem der Ansprüche 4 bis 11 , wobei der Inverter (1) für jede Phase wenigstens eine Kommutierzelle (2, 12, 17, 18) aufweist. Entwärmungsvorrichtung, insbesondere für eine Kommutierzelle gemäß den Ansprüche 4 bis 11 , wobei die Entwärmungsvorrichtung (2) ein aus einem wenigstens einem Halbleitermaterial, insbesondere auf Basis von Silizium, gebildeten oder dieses aufweisendes Gehäuse (3, 4) aufweist, das einen Hohlraum (5) umschließt, wobei der Hohlraum (5) mit einem Kältemittel (7) wenigstens teilweise angefüllt ist, wobei das Gehäuse eine offenporige Struktur (6), insbesondere Kapillarstruktur und/oder Mikrokanäle, oder eine Wick-Struktur aufweist, die an einer Gehäusewand des Gehäuses (3, 4) 18 ausgebildet und in dem Hohlraum (5) angeordnet ist, und wobei in dem Halbleitermaterial zumindest ein elektrisches und/oder elektronisches Bauelement und/oder eine elektronische Schaltung ausgebildet ist. Entwärmungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische und/oder elektronische Bauelement und/oder die elektronische Schaltung außerhalb des Hohlraumes angeordnet ist. Entwärmungsvorrichtung nach den Ansprüchen 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Entwärmungsvorrichtung einen elektrischen Außenanschlusskontakt aufweist, insbesondere an einer Außenfläche des Gehäuses, welcher mit dem elektrischen und/oder elektronischen Bauelement und/oder der elektronischen Schaltung elektrisch verbunden ist und derart ausgebildet ist, das elektronische Bauelement und/oder die elektronische Schaltung mit einer weiteren Schaltung eines Schaltungsträgers elektrisch zu verbinden, welcher mit der Entwärmungsvorrichtung zur Entwärmung thermisch verbindbar ist. 3. Electronic module according to one of claims 1 or 2, characterized in that an outer housing surface of the cooling device, in particular a heat contact surface, is designed as the circuit carrier of the first electronic circuit and on the outer housing surface an electrical Applied conductor structure and at least one electrical and / or electronic component is arranged, which is electrically connected to form the first electronic circuit with the conductor structure. Electronic module according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling device comprises at least one capacitor, a resistor, an active component or a sensor as the further electrical and/or electronic component and/or as part of the second electronic circuit Claims, characterized in that the electronics module is designed as a commutation cell for an inverter, the first electronic circuit comprising at least one semiconductor switch half-bridge and the cooling device comprising the intermediate circuit capacitor of the commutation cell as the further electrical and/or electronic component or as part of the second electronic circuit comprises electronic module according to claim 5, characterized in that the intermediate circuit capacitor (12) is designed as a semiconductor capacitor, in particular as a plurality or multiplicity of trench capacitors, for example as deep trench capacitors. Electronic module according to one of Claims 5 or 6, characterized in that the intermediate circuit capacitor (12) has a large number of electrodes penetrating a plurality of layers arranged one above the other, a capacitance of the intermediate circuit capacitor (12) being formed between the electrode and at least one layer of the layers arranged one above the other which is adjacent thereto is. 17 electronic module according to any one of the preceding claims, characterized in that the heat dissipation device (2) to the cavity (5) facing open-pored structure (6) which is designed to keep the fluid in the structure (6) and / or leading to transport. Electronics module according to claim 8, characterized in that the open-pored structure (6) is a capillary structure. Electronics module according to one of the preceding claims, characterized in that the refrigerant (7) is designed to boil by absorbing lost heat and to release the lost heat by recondensing . Electronics module according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (3, 4) is thermally conductively connected to a heat sink (8) designed in particular for carrying fluid. Inverter (1) with at least one electronic module, in particular as a commutation cell (2, 12, 17, 18) according to one of Claims 4 to 11, the inverter (1) having at least one commutation cell (2, 12, 17, 18) for each phase having. Heat dissipation device, in particular for a commutation cell according to Claims 4 to 11, wherein the heat dissipation device (2) has a housing (3, 4) formed from at least one semiconductor material, in particular based on silicon, or having it, which has a cavity (5) encloses, the cavity (5) being at least partially filled with a refrigerant (7), the housing having an open-pored structure (6), in particular a capillary structure and/or microchannels, or a Wick structure which is attached to a housing wall of the housing ( 3, 4) 18 is formed and is arranged in the cavity (5), and wherein at least one electrical and/or electronic component and/or an electronic circuit is formed in the semiconductor material. Cooling device according to Claim 13, characterized in that the electrical and/or electronic component and/or the electronic circuit is/are arranged outside of the cavity. Heat dissipation device according to claims 13 or 14, characterized in that the heat dissipation device has an electrical external connection contact, in particular on an outer surface of the housing, which is electrically connected to the electrical and/or electronic component and/or the electronic circuit and is designed in such a way that to electrically connect the electronic component and/or the electronic circuit to a further circuit of a circuit carrier, which can be thermally connected to the heat dissipation device for heat dissipation.
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