專利名稱：電子模塊以及制造這種電子模塊的方法
電子模塊以及制造這種電子模塊的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及按照獨(dú)立權(quán)利要求的前序部分所述的一種電子模塊、 以及包含這種模塊的電動(dòng)機(jī)和一種用于制造這種電子模塊的方法。
背景技術(shù)：
利用DE 103 52 079 Al公知一種具有被布置在變速箱外殼之內(nèi)的 電子模塊的電動(dòng)機(jī)。在這種情況下，以?shī)A層結(jié)構(gòu)構(gòu)造電子模塊，其中， 在作為第一導(dǎo)電村底的引線框架(Stanzgitter)與第二導(dǎo)電襯底之間 布置電子功率器件。該功率器件通過(guò)其上表面和下表面直接與兩個(gè)導(dǎo) 電襯底相連接，其中第一襯底與第二襯底借助釬焊或者導(dǎo)電膠粘劑相 連接。這種夾層結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)在于，在僅使用一個(gè)功率器件的情況下， 或者在使用不同高度的多個(gè)功率器件的情況下，只能以非常大的工作 量互相平行地對(duì)準(zhǔn)這兩個(gè)村底，或不是非?？煽康貥?gòu)造半導(dǎo)體器件與 這兩個(gè)襯底之間的觸點(diǎn)接通。

發(fā)明內(nèi)容
具有獨(dú)立權(quán)利要求的特征的本發(fā)明裝置和本發(fā)明制造方法具有以 下優(yōu)點(diǎn)通過(guò)構(gòu)造具有較小基面的第二襯底，可以將功率器件在第二 襯底旁邊固定在第一襯底上。由此可以將第二襯底直接布置在第一襯 底上，而具有不同高度的構(gòu)件不用位于兩個(gè)襯底之間。由此可以降傳 電子模塊的整體結(jié)構(gòu)高度，并可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)襯底的精確平行對(duì)準(zhǔn)。在 這種情況下，朝水平方向在第二村底旁邊，可將功率器件直接釬焊到 第一襯底上。
功率器件在這種情況下不具有自己的塑料殼體，以致可以借助釬 焊或者膠粘將這些功率器件固定在第一村底上。在此，器件的背面直 接與村底相連接。為此可以使用其中采用具有功率器件的第一襯底的 并合模具(Fuegeform)。
如果例如將所謂的芯片粘接(Die-Attach)工藝用于將功率器件 焊接到引線框架條(Lead frame)上，則不需要自己的并合模具，由 此筒化了制造工藝。
有利地將電絕緣的膠粘劑用于第 一襯底與第二襯底之間的連接，
以致確保即使在兩個(gè)村底之間的微小間距的情況下也沒(méi)有不期望的 泄漏電流流過(guò)。
為了進(jìn)行電觸點(diǎn)接通，于是借助接合線(Bond-Draht)相互連接 這兩個(gè)襯底。有利地借助接合線將功率器件也與第一襯底和/或第二襯 底電氣接觸。
優(yōu)選地將具有基體和成形(anformen)在其上的附件(Fortsatz) 的金屬引線框架用作第一襯底。至少部分地將這些附件構(gòu)造為例如具 有鉆孔的固定元件，借助該鉆孔可以在制造工藝中將引線框架固定在 并合模具中。
在一種優(yōu)選的擴(kuò)展方案中，第二襯底被構(gòu)造為混合陶瓷，該混合 陶瓷在安裝到第一襯底上之前已裝備有不同的電子構(gòu)件。在此，可以 以大卡片(Gross-Karte)的形式非常成本有利地制造第二襯底，由此 可以同時(shí)并行實(shí)現(xiàn)一系列工序。
在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，功率器件被構(gòu)造為晶體管、尤其是被 構(gòu)造為沒(méi)有自己的塑料殼體的功率MOSFET或者IGBT。由此可以非常緊 湊地構(gòu)造電子模塊，其中，借助隨后噴射的塑料體來(lái)保護(hù)所有電子構(gòu) 件。同樣也可以成本有利地將二極管用作功率器件。
為了可以有效地從電子模塊中散出在功率器件中所產(chǎn)生的熱量， 相對(duì)于第二 (邏輯)襯底對(duì)稱地布置了功率器件。為此，優(yōu)選地將邏 輯襯底布置在第一村底的中心，并且功率器件對(duì)稱地圍繞第二襯底分 布。
電子模塊對(duì)于作為電動(dòng)機(jī)的控制電子裝置的應(yīng)用是特別有利的， 因?yàn)橥ㄟ^(guò)電氣和機(jī)械接口在電子模塊中的緊湊的連接可以將該電子模 塊直接布置在電動(dòng)機(jī)的集電器(Kollektor)和位置傳感器的區(qū)域中。 通過(guò)將碳刷附加地集成到電子模塊中，可以通過(guò)振動(dòng)的去耦來(lái)顯著降 低噪聲產(chǎn)生。通過(guò)將電子模塊殼體構(gòu)造為所噴射的塑料體，電子模塊 是一種在機(jī)械上穩(wěn)定的單元，可以將該單元自行裝栽地非常易變地安 裝在電子電動(dòng)機(jī)的變速箱外殼之內(nèi)。
特別有利的是，在距第二村底的間距恒定的唯一的水平平面中， 將引線框架布置在塑料體之內(nèi)。 一方面，引線框架作為唯一的平整的 平面可以較簡(jiǎn)單地被制造，另一方面由此筒化了第二襯底和功率器件
在第一襯底(引線框架)上的固定。
借助本發(fā)明的制造方法，可以非常成本有利地制造緊湊的電子模 塊，該電子模塊尤其是適于用作電動(dòng)機(jī)中的控制電子裝置。如果在引 線框架的基體的對(duì)應(yīng)于第二村底的平面圖的區(qū)域中沒(méi)有器件被布置在 引線框架上，則可以在距引線框架的間距非常微小的區(qū)域中將第二襯 底精確校準(zhǔn)地粘貼在該引線框架上。由于借助接合線實(shí)現(xiàn)了電連接， 所以可以以有利的方式將絕緣膠粘劑用于連接這兩個(gè)襯底，該膠粘劑 可以在另一工藝步驟中被硬化。在將塑料體噴射為電子模塊的殼體時(shí)， 由塑料體非?？煽康匕鼑鷥蓚€(gè)村底，因?yàn)樵谶@兩個(gè)襯底之間沒(méi)有小的 空腔必須被噴射。
在安裝電子模塊期間，用于將電子模塊與電動(dòng)機(jī)相連接的、成形 在引線框架上的固定裝置可以同時(shí)被用于固定在并合裝置中。由此可 以將構(gòu)件(尤其是功率半導(dǎo)體)精確地和可靠地固定在第一襯底上。


在附圖中示出了本發(fā)明裝置的實(shí)施例，并且在以下說(shuō)明中詳細(xì)闡
述本發(fā)明裝置的實(shí)施例。其中
圖l示出了電子模塊的示意性截面圖，
圖2示出了相對(duì)應(yīng)模塊的俯視圖，和
圖3示出了具有電子模塊的示意性裝置的電子電動(dòng)機(jī)。
具體實(shí)施例方式
在圖1中，以沿著圖2的線I-I的截面，示出了被構(gòu)造為電子模 塊10的電子單元10的示意性結(jié)構(gòu)。作為第一下襯底16，借助沖壓、 彎曲和壓印，利用不同的段20來(lái)成形例如由銅片制成的引線框架14。 在引線框架14上，布置了二極管24或者例如功率MOSFET 28的晶體 管26作為功率器件22。在此，功率器件22具有不同的結(jié)構(gòu)高度23。 作為第二上襯底18，布置了具有被構(gòu)造為印制導(dǎo)線34形式的金屬涂層 32的陶資襯底30。在第二襯底18的背向引線框架14的涂層32上， 布置了諸如微處理器42、位置傳感器44和SMD構(gòu)件46的電子器件40， 這些電子器件40共同構(gòu)成了用于控制電動(dòng)機(jī)12的邏輯部分48。在安 裝第二襯底18之前，借助SMD工藝或者倒裝芯片(Flip-Chip)技術(shù)，
將電子器件40安放到該第二襯底18上。于是借助電絕緣的膠粘劑36, 將第二襯底18直接與第一襯底16相連接，其中，在兩個(gè)襯底16、 18 之間不布置器件40。第一村底16具有上表面38,該上表面38至少在 第二襯底18靠近的整個(gè)區(qū)域39上面恰好在水平平面37中延伸。功率 器件22固定地被釬焊在引線框架14上，其中這些功率器件22的下基 準(zhǔn)面50包括焊料52在內(nèi)直接靠近引線框架14。
圖2示意性示出了第一襯底16對(duì)于第二襯底18的相對(duì)布局。被 構(gòu)造為引線框架14的第一襯底16具有各個(gè)段20，這些段20借助(虛 線的)絕緣桿(Dam-Bar) 60相互連接，使得引線框架14作為相關(guān)聯(lián) 的部分首先可以與第二襯底18相連接，并隨后可以利用塑料體62擠 壓包封。該塑料體62尤其是可以借助低壓環(huán)氧物質(zhì)以傳遞模塑 (Transfer-Molding)工藝來(lái)制造。在此，被構(gòu)造為引線框架14的第 一襯底16由基體54組成，該基體54在完成制造電子模塊10之后完 全位于塑料體62之內(nèi)。與其它電動(dòng)機(jī)構(gòu)件64構(gòu)成了電氣和機(jī)械接口 58的附件56被成形在基體54上。附件56在此被構(gòu)造為電子模塊10 的固定元件66。這些固定元件66例如具有鉆孔68，利用這些鉆孔68 也可以在電子模塊10的制造過(guò)程期間將第一襯底16固定在并合模具 中。第二襯底18具有小于第一襯底16的基體54的基面19 第二村底 18在下基體54的中間區(qū)域39中被固定在該下基體54上。在第二襯底 18的外周長(zhǎng)70之外，功率器件22在外部邊緣區(qū)55中固定地被釬焊在 第一村底16上，由此水平相鄰于第二襯底18地布置功率器件22。電 子模塊10例如具有與第二襯底18點(diǎn)對(duì)稱布置的四個(gè)功率器件22。借 助接合線74將功率器件22相互間相連接，并將功率器件22與第二襯 底18相連接，其中，也關(guān)于第二襯底18對(duì)稱地布置電連接72。在此， 接合線74在功率器件22的上側(cè)76觸點(diǎn)接通。于是，示意性表明的塑 料體62利用功率器件22和接合線74完整地包圍了第二襯底18和第 一襯底16的基體54。在此，塑料體62被測(cè)量來(lái)使得可以在噴射該塑 料體62之后借助沖壓來(lái)除去絕緣桿60，以便各個(gè)段20不再導(dǎo)通地相 互連接。引線框架14的各種附件56突出塑料體62。附件56中的部分 被構(gòu)造為用于電流連接和信號(hào)連接的插針80，其它附件56被構(gòu)造為針 對(duì)外部電氣部件64的電接觸部位82。兩個(gè)其它的附件56被構(gòu)造為彈 簧夾84,與轉(zhuǎn)子軸90的集電器88共同作用的碳刷86被布置在這些彈
簧夾84上。另一附件56被構(gòu)造為屏蔽元件相對(duì)于電磁干擾的電氣和 機(jī)械鏈環(huán)82。
在圖3中示出了變速器驅(qū)動(dòng)單元11,其中將具有轉(zhuǎn)子軸90的電動(dòng) 機(jī)12在該轉(zhuǎn)子軸90的整個(gè)長(zhǎng)度上放置在殼體92中。在轉(zhuǎn)子軸90上 放置與第二變速元件95相耦合的第一變速元件94，并且將傳動(dòng)力矩轉(zhuǎn) 發(fā)給從動(dòng)小齒輪(Abtriebsritzel ),該從動(dòng)小齒輪例如驅(qū)動(dòng)汽車中 的窗玻璃或者可開(kāi)式車頂。為了進(jìn)行供電，將與碳刷88處于滑動(dòng)連接 的集電器88布置在轉(zhuǎn)子軸90上，這些碳刷88通過(guò)彈簧夾84與電子 模塊IO相連接。導(dǎo)電的引線框架14的附件56作為自由端突出所噴射 的塑料體62，并構(gòu)成了彈簧夾84，以及構(gòu)成了用于電氣以及機(jī)械觸點(diǎn) 接通沒(méi)有詳細(xì)示出的部件64的電連接82。電子模塊10除了在笫二襯 底18上的引線框架14之外還具有諸如微處理器42的各種電子器件 40，或者具有與轉(zhuǎn)子軸90上的位置傳感器45共同作用的位置檢測(cè)傳 感器44。在已徑向地在殼體92中釆用變速構(gòu)件94、 95以及轉(zhuǎn)子軸90 之后，具有集成的彈簧夾84的導(dǎo)電引線框架14對(duì)于轉(zhuǎn)子軸90徑向地 被安裝到殼體92中。為了在澆注在塑料體62中的位置傳感器44與被 布置在轉(zhuǎn)子軸90上的位置傳感器45 (例如磁環(huán)45)之間達(dá)到最小間 距，以微小的間距相對(duì)于位置傳感器45直接徑向地布置塑料體62。在 此，電子模塊10被壓入或者(借助鉆孔68)被用螺栓固定在殼體92 中。可替換地，電子模塊IO可以被澆注或者通過(guò)第二殼體部分來(lái)夾緊。
應(yīng)注意，在附圖中所示出的實(shí)施例方面，各個(gè)特征相互間的多種 多樣的組合可能性是可能的。因此，可以將電子器件40的選擇與相對(duì) 應(yīng)的應(yīng)用相匹配。代替被構(gòu)造為接口 58的附件56，也可以將這些附件 56與相對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)構(gòu)件64或者與外部電氣部件成一體地被構(gòu)造。導(dǎo) 電引線框架14的制造不限于沖壓。本發(fā)明裝置優(yōu)選地應(yīng)用在電變速驅(qū) 動(dòng)裝置中，尤其是窗玻璃和可開(kāi)式車頂?shù)膽?yīng)用?？墒牵鶕?jù)本發(fā)明的 電子模塊IO也可以被用于EC電動(dòng)機(jī)、閥門齒輪傳動(dòng)裝置或者點(diǎn)火線 圏。
權(quán)利要求
1.尤其是用于控制電動(dòng)機(jī)(12)的電子模塊(10)，該電子模塊(10)具有帶有基體(54)的第一導(dǎo)電襯底(16)并且具有至少一個(gè)功率器件，第二導(dǎo)電襯底(18)被固定在該第一導(dǎo)電襯底(16)上，所述至少一個(gè)功率器件被布置在第一襯底(16)上，并且第二襯底(18)在背向第一襯底(16)的側(cè)(32)上裝備有其它構(gòu)件(40)，其特征在于，所述第二襯底(18)具有小于第一襯底(16)的基體(54)的基面(19)，并且所述功率器件(22)在第二襯底(18)的外周長(zhǎng)(70)之外、在該外周長(zhǎng)旁邊被固定在第一襯底(16)上。
2. 按照權(quán)利要求1所述的電子模塊(10)，其特征在于，尤其是 在使用并合模具的情況下，功率器件(22)被焊接或者導(dǎo)電地粘貼在 第一村底(16)上。
3. 按照權(quán)利要求1或2之一所述的電子模塊(10)，其特征在于， 功率器件(22)借助芯片粘接工藝與第一襯底(16)導(dǎo)電連接。
4. 按照上述權(quán)利要求之一所述的電子模塊(10),其特征在于， 第二襯底(18)電絕緣地被粘接到第一襯底(l6)上。
5. 按照上述權(quán)利要求之一所述的電子模塊(10)，其特征在于， 功率器件(22)之間相互間的電連接(72)和/或與第二襯底和/或與 第一襯底(16)的電連接(72)被構(gòu)造為接合線(74)。
6. 按照上述權(quán)利要求之一所述的電子模塊(10),其特征在于，、 第一襯底(16)被構(gòu)造為具有成形在其上的固定元件(66)的引線框 架(14)，所述固定元件(66)同時(shí)可用于在并合模具中固定引線框 架(14)。
7. 按照上述權(quán)利要求之一所述的電子模塊(10),其特征在于， 第二襯底(18)被構(gòu)造為混合陶資(17)，在該混合陶資(17)上， 作為電子構(gòu)件(40)布置了用于電動(dòng)機(jī)(12)的轉(zhuǎn)子軸(90)的微處 理器(42)和/或控制邏輯電路(48)和位置傳感裝置(44)，并且以 SMD技術(shù)或者倒裝芯片技術(shù)可變地借助釬焊技術(shù)或者導(dǎo)電粘接技術(shù)可 裝備有電子構(gòu)件HO)。
8. 按照上述權(quán)利要求之一所述的電子模塊(10)，其特征在于， 功率器件(22)被構(gòu)造為沒(méi)有殼體的棵芯片元件，尤其是被構(gòu)造為功 率MOSFET ( 28 )。
9. 按照上述權(quán)利要求之一所述的電子模塊(10)，其特征在于， 關(guān)于第二襯底(18)近似對(duì)稱地將功率器件(")布置在基體(54) 的邊緣區(qū)(55)中。
10. 按照上述權(quán)利要求之一所述的電子模塊(10)、尤其是點(diǎn)火線 圈的點(diǎn)火模塊，其特征在于，功率器件(22)和用于進(jìn)行電流測(cè)量的 分流器正好被焊接或者導(dǎo)電地粘貼在第一襯底(16)上。
11. 電動(dòng)機(jī)(12)，其具有按照上述權(quán)利要求之一所述的電子模塊 (10)，其特征在于，第一村底(16)的基體(54)和第二襯底(18)與塑料體(62 ) —起被擠壓包封，使得成形在基體(54 )上的附件(56 ) 突出塑料體(62)，以便構(gòu)成用于連接其它電動(dòng)機(jī)構(gòu)件(64)的電氣 和/或機(jī)械接口 (58)。
12. 按照上述權(quán)利要求之一所述的電動(dòng)機(jī)(12)，其特征在于，第 一襯底(16)朝第二襯底(18)具有平的表面(38),該表面(38) 至少在塑料體(62)之內(nèi)連貫地在唯一的水平平面(37)中延伸。
13. 用于制造尤其是按照上述權(quán)利要求之一所述的電子模塊(10) 的方法，其特征在于以下驟-在具有基體(54)和成形在其上的外部附件(56)的第一襯底 (16)、尤其是引線框架(14)上，功率器件(")、尤其是晶體管 (26 )和/或二極管(")被焊接或者導(dǎo)電地貼在基體(54 )的外部邊 緣區(qū)(55)上，-具有小于第一襯底(16)的基體(54)的基面(19)的第二襯 底(l8)、尤其是混合陶瓷(17)事先裝備有電子構(gòu)件(40)，并且 電絕緣地被粘接到第一襯底(16)的空閑區(qū)域(39)上，-借助加熔爐工藝來(lái)硬化這樣形成的合成物，-此后，在功率器件(22)之間相互間和/或通向第一和/或第二 襯底(16， 18)制造電接合連接(74)，-圍繞第一村底(16)的基體(54)，與第二襯底(18) —起來(lái) 噴射塑料體(62)，使得附件(56)自由突出塑料體(62)。
14、按照權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，為了焊接或者粘 貼功率器件(22)和/或?yàn)榱藢⒌诙r底(18)粘貼到第一襯底(16) 上，該第一襯底(16)被放入并合裝置中，并且尤其是借助成形在第 一襯底U6)上的固定裝置(66)、優(yōu)選為鉆孔(68)將該第一襯底 (16)固定在并合裝置上。
15.按照權(quán)利要求13或14所述的方法，其特征在于，借助芯片粘 接工藝，功率器件(22)導(dǎo)電地與第一襯底(16)相連接。
全文摘要
電子模塊(10)、以及包含這種電子模塊(10)的電動(dòng)機(jī)(12)和這種電子模塊(10)的制造方法，該電子模塊(10)具有帶有基體(54)的第一導(dǎo)電襯底(16)并且具有至少一個(gè)功率器件，第二導(dǎo)電襯底(18)被固定在該第一導(dǎo)電襯底(16)上，所述至少一個(gè)功率器件被布置在第一襯底(16)上，并且第二襯底(18)在背向第一襯底(16)的側(cè)(32)上裝備有其它構(gòu)件(40)，其中，第二襯底(18)具有小于第一襯底(16)的基體(54)的基面(19)，并且功率器件(22)在第二襯底(18)的外周長(zhǎng)(70)之外(在該外周長(zhǎng)旁邊)被固定在第一襯底(16)上。
文檔編號(hào)H01L25/07GK101351882SQ200680049576
公開(kāi)日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2006年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月28日
發(fā)明者K·沃爾夫, S·霍農(nóng), T·科斯特, W·費(fèi)勒 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司