專利名稱：帶有在多個(gè)接觸平面中的元器件的基板電路模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電路模塊，在此模塊中，表面固定的電子元器件固定在一個(gè)基 板上。一種如此的固定結(jié)構(gòu)由表面安裝元器件(surface-mountedtechnology，SMT)的領(lǐng)
域已知。
背景技術(shù)：
文獻(xiàn)DE 100 38 092 Al描述了一種電氣組件，在該組件中，將一個(gè)集成電路片與 一個(gè)散熱體連接，其中一個(gè)IMS (絕緣金屬基板式)基板提供了導(dǎo)體線路，所述集成電路 片與該IMS-基板相連。一個(gè)構(gòu)成基板支撐體的金屬底板雖然用于熱連接以及機(jī)械穩(wěn)定， 但是通過(guò)一個(gè)絕緣層與集成電路片隔開(kāi)。因此該文獻(xiàn)示出了一種連接結(jié)構(gòu)，該連接結(jié)構(gòu) 僅以電路板為基礎(chǔ)，該電路板通過(guò)一個(gè)絕緣層和所述基板的金屬支撐板隔開(kāi)。以同樣的 方法，US 6,441,520B1示出了一種功率開(kāi)關(guān)電路，在該功率開(kāi)關(guān)電路中同樣使用了一個(gè) IMS基板(絕緣金屬基板)。在IMS基板上設(shè)置的固定單元包括與基板的上面的金屬層 相連的元器件。但是所述構(gòu)成導(dǎo)體線路的金屬層通過(guò)一個(gè)連續(xù)的絕緣層與支撐層隔開(kāi)； 所述IMS基板的金屬支撐層因此被一個(gè)絕緣層連續(xù)地覆蓋。在這篇文獻(xiàn)中，所述IMS基 板的金屬支撐層只用于機(jī)械穩(wěn)定和熱傳導(dǎo)。兩篇文獻(xiàn)都示出了一種帶有金屬層的基板， 該金屬層在基板的整個(gè)接觸面上連續(xù)地支撐著一個(gè)絕緣層。IMS基板(IMS-insulated metal substrate，絕緣金屬基板)用作功率組件的電路
板，其中金屬支撐層不僅設(shè)計(jì)用來(lái)散熱而且也設(shè)計(jì)用來(lái)提高機(jī)械穩(wěn)定性。但對(duì)于復(fù)雜的 電路，例如對(duì)于三相整流橋產(chǎn)生很長(zhǎng)的導(dǎo)體線路，因?yàn)橹挥凶钌厦娴囊粚樱丛O(shè)置在絕 緣層上的提供了導(dǎo)體線路的布線層，用來(lái)連接元器件。由于流過(guò)的電流在連接層中設(shè)置 的導(dǎo)體線路必須具有一個(gè)最小寬度，因此產(chǎn)生了很高的面積需求和同時(shí)產(chǎn)生了很長(zhǎng)的布 線路徑。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的任務(wù)是，設(shè)計(jì)一種避免上述缺點(diǎn)的連接技術(shù)。依據(jù)本發(fā)明的電路模塊以及依據(jù)本發(fā)明的制造方法是能夠以改善的電磁兼容 性、降低的無(wú)功功率和減少的空間需求來(lái)布置元器件。本發(fā)明借助于通常的、生產(chǎn)成本 低的且能用廣泛已知的加工工藝進(jìn)行加工的基板，實(shí)現(xiàn)了更加緊湊的結(jié)構(gòu)。通過(guò)本發(fā)明 在使用通?；宓那闆r下可提供另一個(gè)接觸平面，該接觸平面明顯地簡(jiǎn)化了通過(guò)導(dǎo)體線 路的布線。復(fù)雜性的降低導(dǎo)致無(wú)功功率的減少和布線面積的節(jié)約。此外本發(fā)明改善了依 據(jù)本發(fā)明連接的功率元器件的散熱。所述支撐層用作機(jī)械/電氣接觸平面以及用作散熱 器/散熱裝置。此外，節(jié)省了除導(dǎo)體線路之外要設(shè)置的壓焊件以及其它連接件。相對(duì)于 現(xiàn)有技術(shù)，可以以更高的自由度和更高的靈活性設(shè)置依據(jù)本發(fā)明的電路模塊的元器件以 及相應(yīng)的接頭。此外本發(fā)明使得能夠在同一個(gè)基板上將強(qiáng)電應(yīng)用和控制應(yīng)用相結(jié)合。換 句話說(shuō)，帶有控制或者邏輯元器件的功率元器件可以設(shè)置在同一個(gè)基板上。這還提高了集成密度。此外本發(fā)明還使得能夠通過(guò)低溫?zé)Y(jié)連接制造元器件和基板之間的接觸件， 其中這種連接提高了溫度變化抵抗能力。與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的基于基板的連接相比，依據(jù)本發(fā)明，所述的功率基板的支撐 層用于元器件之間的電連接，該功率基板由金屬制成并且用來(lái)散熱和提高機(jī)械穩(wěn)定性。 直到現(xiàn)在，電氣元器件通過(guò)連續(xù)的絕緣層與支撐層完全隔開(kāi)，但依據(jù)本發(fā)明在直接覆蓋 所述支撐層的絕緣層中設(shè)有一個(gè)孔。通過(guò)該孔使所述支撐層的第一個(gè)表面露出，并提供 了用來(lái)容納與支撐層連接的元器件和/或接觸元件的空間。為了容納元器件，優(yōu)選在 絕緣層中的孔處，在位于該絕緣層上面的布線層中也設(shè)置一個(gè)孔，所述布線層通常是銅 箔?？自诓季€層中的孔優(yōu)選與絕緣層中的孔對(duì)準(zhǔn)或者說(shuō)設(shè)置成至少與絕緣層在一側(cè)對(duì) 齊，其中根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述布線層中的孔提供了一個(gè)表面，所述絕 緣層中的孔適合裝配到該表面中，其中在布線層中的較大的孔與絕緣層中的孔之間形成 一個(gè)框架。此外，擁有相同尺寸的孔可以相互對(duì)應(yīng)，并且上下重疊對(duì)準(zhǔn)地布置。就這點(diǎn)而言，作為孔可以理解為絕緣層或者布線層的一個(gè)對(duì)于絕緣層或者布線 層的整個(gè)厚度來(lái)說(shuō)的完全空白。所述支撐層與絕緣層相鄰的表面，即所述第一個(gè)表面， 因此構(gòu)成了將所有與之相連的元器件相互電連接的第一個(gè)接觸平面。優(yōu)選為每個(gè)在第一 個(gè)接觸平面中與支撐層相連的元器件，設(shè)置一個(gè)相應(yīng)的孔。所述設(shè)置在絕緣層上的布線 層按已知的方法構(gòu)成了第二個(gè)接觸平面，其中布線層優(yōu)選是一個(gè)金屬層，該金屬層例如 可以借助于蝕刻被結(jié)構(gòu)化，用來(lái)形成導(dǎo)體線路。依據(jù)本發(fā)明的電路模塊可以包括其它的 接觸平面，該接觸平面由分別設(shè)置在絕緣層上的其它布線層構(gòu)成。由此實(shí)現(xiàn)了絕緣層和 布線層的堆疊布置，這些絕緣層和布線層沿垂直于支撐層平面的方向交替設(shè)置。與布 線層的數(shù)量與接觸層的數(shù)量相符的現(xiàn)有技術(shù)相比，依據(jù)本發(fā)明將基板的支撐層用作電導(dǎo) 體，這提供了一個(gè)附加的接觸平面。該附加的接觸平面的電絕緣可以通過(guò)已知的絕緣元 件來(lái)實(shí)現(xiàn)(云母片或者絕緣箔、絕緣軸襯，等等)。根據(jù)第一種優(yōu)選實(shí)施方式，使用一個(gè)帶有一個(gè)金屬支撐層、一個(gè)絕緣層和一個(gè) 布線層的三層IMS基板。根據(jù)第二種實(shí)施方式，使用一個(gè)帶有一個(gè)金屬支撐層和相互交 替的絕緣層以及布線層，其中一個(gè)所述絕緣層將一個(gè)所述布線層與所述支撐層隔開(kāi)。此 外，兩種實(shí)施方式可以包括阻焊膜，該阻焊膜作為涂層設(shè)置在所述布線層或者最上面的 布線層上。此外阻焊膜還可以設(shè)置在另外的表面上，例如設(shè)置在在其上設(shè)有布線層空白 的絕緣層上，或者設(shè)置在通過(guò)孔露出的支撐層上。根據(jù)在布線層中和絕緣層中的孔的深度并且取決于位于其中的元器件的高度， 孔也可以為直接設(shè)置在支撐層上的元器件提供側(cè)向保護(hù)。依據(jù)本發(fā)明將在元器件和支撐 層或者布線層之間的直接接觸稱為直接電連接，其中直接接觸優(yōu)選包括焊接(例如通過(guò) 焊膏)、粘接(在使用導(dǎo)電粘合劑的條件下)或者低溫?zé)Y(jié)焊接。對(duì)此，涉及的元器件 優(yōu)選包括在平面中延伸的接觸面，其中，涉及的支撐層的接觸表面或者涉及的布線層的 接觸表面優(yōu)選基本上在同一個(gè)平面中延伸。元器件優(yōu)選是電氣或者電子SMD元器件因 此優(yōu)選包括允許與一個(gè)位于元器件下面的層(即支撐層或者布線層)直接接觸的接觸面。 原則上可以使用與用于在第二個(gè)或其它的接觸平面中(即在元器件與所述布線層或者所 述多個(gè)布線層中的一層之間)連接相同的連接技術(shù)，用來(lái)在第一個(gè)接觸平面中連接元器 件，即，將元器件與支撐層連接。
所述支撐層優(yōu)選是一個(gè)有鍍層的或者無(wú)鍍層的金屬片，該金屬片例如由銅、 鋁、黃銅、鋼或者它們的組合制成。通常，所述支撐層構(gòu)成一個(gè)金屬基底，依據(jù)本發(fā) 明，該金屬基底除了用來(lái)散熱和機(jī)械穩(wěn)定之外還用來(lái)進(jìn)行元器件的電接觸。優(yōu)選地，所述絕緣層是一種絕緣材料，例如一種絕緣的塑料或者絕緣的聚合 物、環(huán)氧樹(shù)脂、纖維強(qiáng)化聚合物、壓層紙材料、陶瓷材料或者它們的組合，例如是一個(gè) 多層式材料層。優(yōu)選地，盡管所述材料具有電絕緣的特性，但仍能導(dǎo)熱，以便能根據(jù)功 率使用時(shí)的熱量產(chǎn)生情況將熱量傳遞到支撐層。優(yōu)選地，將支撐層本身在與第一個(gè)表面 相反的第二個(gè)表面上和一個(gè)散熱器相連，如接下來(lái)所描述的。根據(jù)一種優(yōu)選實(shí)施方式，布線層包括一種有鍍層的或者無(wú)鍍層的金屬層、銅 層、單面鍍鋅的銅層、金屬片或者它們的組合。如已經(jīng)說(shuō)明的那樣，優(yōu)選使布線層結(jié)構(gòu) 化，用來(lái)提供導(dǎo)體線路。所述布線層直接設(shè)置優(yōu)選是粘貼在位于它下面的絕緣層上，其 中所述絕緣層也優(yōu)選粘貼在位于它下面的層上，即一個(gè)布線層或者所述支撐層上。通過(guò) 粘接，兩個(gè)相互粘合的層直接相鄰。此外，依據(jù)本發(fā)明的電路模塊優(yōu)選還包括元器件的背對(duì)支撐層的表面與所述布 線層中的一層之間的壓焊連接件或焊橋，或者包括由所述布線層或者多個(gè)所述布線層形 成的接觸面或焊盤(pán)，用來(lái)在不同導(dǎo)體線路之間進(jìn)行電連接。支撐層的底面，即背對(duì)絕緣層的第二個(gè)表面，優(yōu)選具有一個(gè)散熱器或者用于散 熱器的一個(gè)連接件(即接觸面)。對(duì)此，優(yōu)選給所述第二個(gè)表面提供一個(gè)導(dǎo)熱的表面接 觸件或者使用一個(gè)散熱體形式的散熱器，該散熱體提供了一個(gè)平的連接面，該連接面與 第二個(gè)表面建立導(dǎo)熱接觸，而且該散熱體還提供與該第二個(gè)表面成角度的冷卻指。在第 二個(gè)表面和散熱器之間優(yōu)選設(shè)置了用來(lái)傳遞熱量的層，例如一層云母、導(dǎo)熱膏或者類似 物。這一層優(yōu)選是電絕緣的。散熱器還可以通過(guò)(電絕緣的)連接元件與基板，例如與 支撐層相連接。為了將散熱體安裝在支撐層的第二個(gè)表面上，例如使用電絕緣的帶有或者沒(méi)有 電絕緣小球的導(dǎo)熱膏作為隔片。作為替代方案，可以使用一種導(dǎo)熱的、電絕緣的箔片。 箔片的厚度或者導(dǎo)熱膏層更確切地說(shuō)小球?qū)拥暮穸葍?yōu)選與施加在支撐層上的電壓相匹 配。在此需特別注意擊穿效應(yīng)。除了上面列舉的用于電接觸的連接方案之外，另外可以使用一個(gè)沖壓格柵，該 沖壓格柵至少提供一個(gè)可以與基板的支撐層或者與一個(gè)布線層相連接的片段。因此所述 沖壓格柵包含相關(guān)聯(lián)的片段，其中，這些片段在固定前例如經(jīng)過(guò)一個(gè)環(huán)形的框架彼此連 接。為了將片段與基板固定，優(yōu)選將片段壓緊在基板上，例如通過(guò)沖頭或者沖模來(lái)實(shí) 現(xiàn)，用來(lái)提供電的以及機(jī)械的接觸。在片段和基板如此相連之后，通過(guò)沖壓、激光切 割、剪切或者通過(guò)其他的分離加工過(guò)程將所有的片段從框架(中筋連桿)中分離。所述 片段不是必然地必須所有都相互分離，而是通過(guò)相應(yīng)相關(guān)聯(lián)地將片段從框架中分離，可 以一部分相互保持連接。為了將片段壓在基板上而設(shè)計(jì)的工具可以包含平的結(jié)構(gòu)，因?yàn)?需將片段固定在其上的底座即基板是平的。必要時(shí)將工具的平面設(shè)置在不同的高度，例 如當(dāng)要將一個(gè)片段壓緊在一個(gè)布線層上以及將一個(gè)片段壓緊在更深的支撐層上時(shí)。包含 片段的沖壓格柵的施加，可以在傳遞成型工藝的過(guò)程內(nèi)實(shí)施，以便已經(jīng)具有元器件的基 板通過(guò)傳遞成型工藝得到對(duì)有效的電子器件的保護(hù)。
沖壓格柵可以設(shè)計(jì)成由金屬片制成，例如有鍍層或者無(wú)鍍層的鋼片、銅片、黃 銅片或者類似的。在電路模塊中設(shè)置的元器件優(yōu)選構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，更確切地說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)控制 裝置的功率輸出級(jí)，或者構(gòu)成DC-DC轉(zhuǎn)換器，更確切地說(shuō)DC-DC轉(zhuǎn)換器的功率輸出 級(jí)。所述電路模塊的元器件優(yōu)選構(gòu)成一個(gè)三相系統(tǒng)，例如用于三相交流電系統(tǒng)的一個(gè)全 波整流器或者一個(gè)用于帶有三個(gè)MOSFET對(duì)的全波控制裝置的相應(yīng)的三相輸出級(jí)?？梢?在支撐層和布線層之間提供電源電勢(shì)，其中布線層、支撐層和位于其間的絕緣層可以構(gòu) 成一個(gè)通常三層式基板。基板可以裝備一個(gè)或者多個(gè)全波的三相控制裝置。此外，電路 模塊的元器件可以作為帶有四個(gè)MOSFET的橋電路使用，其中要么發(fā)動(dòng)機(jī)輸出電壓，要 么輸入電壓施加在橋電路彼此相對(duì)的連接處之間?？梢酝ㄟ^(guò)支撐層，至少一個(gè)布線層并 且必要時(shí)借助于壓焊連接件來(lái)設(shè)置在橋電路中的各個(gè)連接。本發(fā)明的構(gòu)思此外由一種依據(jù)本發(fā)明的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，在此方法中，提供一個(gè)帶 有支撐層、一個(gè)位于其上面的絕緣層和一個(gè)位于絕緣層上面的布線層的基板；并且孔對(duì) 所述絕緣層和布線層進(jìn)行加工，以便去除布線層和絕緣層的部分面積來(lái)提供所述孔。在 位于上面的層(例如一個(gè)或者多個(gè)布線層)中的孔優(yōu)選與從絕緣層去除的部分表面相對(duì) 應(yīng)。為了提供孔而去除相應(yīng)的部分表面的步驟例如包括對(duì)所有位于支撐層上面的絕緣 層和布線層進(jìn)行激光加工或者銑加工。接著，依據(jù)本發(fā)明設(shè)置至少一個(gè)元器件，即一個(gè) 電氣或者電子元器件，其中將元器件放置在孔中并且固定在那里。通過(guò)在元器件的表面 接觸件和支撐層相應(yīng)露出的部分表面之間建立直接電連接，將元器件固定在支撐層上。 通過(guò)電連接同時(shí)建立機(jī)械連接和導(dǎo)熱連接。所述部分表面是第一個(gè)表面的一部分，第一 個(gè)接觸平面在該第一個(gè)表面中延伸。與依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的基板結(jié)構(gòu)相比，所述第一個(gè)接觸 平面提供了 一個(gè)附加的電連接平面。能與SMD(表面貼裝器件)共存的電氣元器件的結(jié)構(gòu)形式適合作為依據(jù)本發(fā)明 嵌入所述孔中并且與支撐層相連的或者設(shè)置在一個(gè)用于電接觸的布線層上的元器件，所 述結(jié)構(gòu)形式例如為功率輸出級(jí)、功率元件、MOSFET、IGBT、二極管、分流電阻、電容 器特別是陶瓷電容器、SMD感應(yīng)線圈、電氣連接元件如表面安裝的插頭或插座以及類似 的。高功率元件特別適用，該高功率元件的熱量(尤其)由所述絕緣層通過(guò)與支撐層相 連或者直接通過(guò)支撐層散出。除了支撐層之外其它的散熱器也適用，例如以熱傳遞的方 式設(shè)置在電氣元器件的背對(duì)支撐層的一面上的散熱體。所述設(shè)置在元器件上的散熱體， 可以是與設(shè)置在支撐層上的散熱體相同，或者與之不同。例如由金屬、石墨或者陶瓷制 成且具有用于將熱量釋放到周圍環(huán)境中的相應(yīng)展開(kāi)形狀的散熱體適合作為用于固定在元 器件上或者支撐層上的散熱體。如同設(shè)置在支撐層上的散熱體一樣，設(shè)置在元器件上的 散熱體也可以通過(guò)帶有或者沒(méi)有不能傳導(dǎo)的小球的絕緣導(dǎo)熱膏作為隔片，或者通過(guò)一個(gè) 絕緣的導(dǎo)熱箔片電絕緣地固定。


本發(fā)明的實(shí)施例在附圖中示出并且在接下來(lái)的描述中進(jìn)行詳細(xì)的介紹。附圖中圖1示出一個(gè)依據(jù)本發(fā)明的裝配有元器件的電路模塊的剖面圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了一個(gè)帶有基板10的電路模塊，該基板10提供一個(gè)由金屬制成的支 撐層20、一個(gè)電絕緣的絕緣層30和一個(gè)導(dǎo)電的布線層40，通過(guò)結(jié)構(gòu)化提供導(dǎo)體線路和/ 或焊盤(pán)或者說(shuō)電接觸面(未示出)。所述支撐層20是連續(xù)的，相反地，位于它上面的絕 緣層30具有依據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)孔50a，在該孔50a中支撐層20的第一個(gè)表面被露出， 而且一個(gè)元器件60通過(guò)接觸元件70a與支撐層20建立電接觸。另一個(gè)孔50b同樣提供 了支撐層20的第一個(gè)表面的被露出的接觸面，其中在孔50b中將一個(gè)片段80壓在支撐層 20上。該片段80曾經(jīng)在制造過(guò)程中是一個(gè)沖壓格柵而且在制造時(shí)被從沖壓格柵的剩余部 分，特別是從一個(gè)沖壓框架中分離。所述布線層40同樣具有中斷處，其中這些中斷處用 來(lái)結(jié)構(gòu)化并且由此用來(lái)形成在布線層中的導(dǎo)體線路和接觸焊盤(pán)。與支撐層20連接的元器件60設(shè)置在第一個(gè)接觸平面中，而第二個(gè)元器件62與 由布線層40構(gòu)成的第二個(gè)接觸平面連接。對(duì)此，元器件62如元器件60 —樣也具有接觸 面64a、b，這些接觸面與布線層40的兩個(gè)不同的接觸焊盤(pán)或者導(dǎo)體線路接觸。與元器件 62相比，元器件60具有一個(gè)連續(xù)的接觸面70a，以致于與元器件62相比只實(shí)現(xiàn)了一處接 觸過(guò)渡，但為了使能夠良好地傳輸熱量，通過(guò)連續(xù)的面和相對(duì)大的面積在元器件60和支 撐層20之間提供阻力很小的熱量傳遞。在圖1所示的接觸面64a、b、70a不是終止于相 應(yīng)元器件的外周，而在一個(gè)未示出的例子中接觸面終止于元器件底面即朝向基板的元器 件表面的棱邊。因此接觸面70a與支撐層20—起構(gòu)成第一個(gè)接觸平面，接觸元件64a、 b與布線層40 —起構(gòu)形成第二個(gè)接觸平面，其中上面的接觸面66a、b、c和壓焊絲68a、 b—起提供了第三個(gè)接觸平面。原則上可以在兩個(gè)元器件之間設(shè)置壓焊連接件，如同例如 通過(guò)接觸面66a、b和壓焊線68a所示。此外也可以在元器件的一個(gè)接觸面和第二個(gè)接觸 平面(布線層40)之間設(shè)置壓焊連接件，如在圖1中例如通過(guò)接觸面66c、壓焊絲68b和 布線層40的接觸焊盤(pán)42所示。通過(guò)將由(軟)金屬制成的壓焊絲壓緊在接觸面上形成 壓焊連接件，即例如通過(guò)將鋁或者金線壓緊在相應(yīng)的接觸面上或者壓緊在布線層40的接 觸焊盤(pán)上。另一種沒(méi)有示出的可能的壓焊連接件是在元器件的上接觸面和支撐層20之間 的連接件，所述元器件的上接觸面設(shè)置在元器件的背對(duì)基板的一面。對(duì)此，在絕緣層30 中以及在布線層40中設(shè)置一個(gè)依據(jù)本發(fā)明的孔，為了在那里使支撐層20的第一個(gè)表面露 出，而且為了例如通過(guò)將壓焊絲壓在支撐層20上提供與支撐層20的電連接。原則上除 了上面描述的通過(guò)與元器件接觸面的壓焊連接件來(lái)連接元器件之外，也可以通過(guò)壓焊連 接件來(lái)設(shè)置與支撐層20或者與布線層40的連接。當(dāng)例如要接觸布線層40的一個(gè)接觸焊 盤(pán)或支撐層20時(shí)，為了使強(qiáng)電流的傳輸成為可能，使用優(yōu)選采用更粗的壓焊絲直徑以及 多根壓焊絲的壓焊連接件。例如可以在圖1中片段80與支撐層20接觸的位置上設(shè)置這 樣的連接，或者也可以在圖1中另一片段82與由布線層40形成的接觸焊盤(pán)相接觸的位置 設(shè)置這樣的連接。布線層40 (或者多個(gè)布線層)的接觸焊盤(pán)可以通過(guò)一個(gè)或者多根壓焊 絲與布線層40的另一個(gè)接觸焊盤(pán)或者與支撐層20 (在一個(gè)露出的位置)連接。此外，在圖1中示出了一個(gè)散熱體90，該散熱體通過(guò)一個(gè)傳遞熱量的連接件， 例如一個(gè)電絕緣的傳遞熱量的箔片或者絕緣的導(dǎo)熱膏92與支撐層20的與第一個(gè)表面相反 的第二個(gè)表面連接。所述支撐層20的第二個(gè)表面在基板10的底面并且由此在支撐層20的底面延伸，與之相反地，第一個(gè)表面在支撐層20的朝向絕緣層30的一面上延伸。原則上在圖1中所示的尺寸不是按正確比例，而是為了更好地展示部分被強(qiáng)烈 放大。特別地，支撐層20的厚度優(yōu)選大于絕緣層30的厚度而且大于布線層40的厚度。 各個(gè)層的厚度是根據(jù)所期望的支撐層20的剛度、絕緣層30的耐壓強(qiáng)度和在布線層40中 的電流加載而定。與元器件60和62相比，散熱體90被強(qiáng)烈縮小地示出而且應(yīng)只是象征 性地示出散熱的合適位置。優(yōu)選地，散熱體通過(guò)第二個(gè)表面的大部分與支撐層20連接， 特別在與元器件(特別是直接設(shè)置在支撐層20上的元器件)的接觸面相對(duì)的位置上。固 定在基板10上的元器件，在圖1中例如通過(guò)附圖標(biāo)記60和62所示，可以是相同大小或 者不同大小，可以在朝向支撐層20的一面上具有不同大小或者相同大小的接觸面而且可 以產(chǎn)生尤其以不同的程度產(chǎn)生熱量。優(yōu)選地，在工作時(shí)釋放大量熱量的那些元器件與支 撐層20連接，例如MOSFET輸出級(jí)晶體管或者IGBT輸出級(jí)晶體管或者功率整流器，與 之相反地，釋放很少熱量的元器件如電容器或者線圈優(yōu)先固定在布線層40中的一層上或 者所述布線層40上。此外，釋放大量熱量的元器件，為了改善熱量輻射，可以在背對(duì)支 撐層20的一面上具有一個(gè)散熱體，例如對(duì)于元器件60在設(shè)置接觸面66b和c的位置上， 其中散熱體接頭伸進(jìn)到接觸面66b和c的位置。元器件的整個(gè)底面優(yōu)選作為接觸層使用， 以便通過(guò)元器件的底面的外棱邊形成接觸面的邊界。當(dāng)使用高功率MOSFET或者IGBT作為元器件60時(shí)，接觸面66b和C優(yōu)選不是 相同大小，而是構(gòu)成陽(yáng)極、陰極、發(fā)射極或者集電極接頭的接觸面與其它接觸面相比明 顯擴(kuò)大。較小的接觸面在這種情況下相當(dāng)于控制接頭，即基極接頭或者柵極接頭。與之 相應(yīng)的，在控制接頭和布線層40之間的壓焊連接件采用相對(duì)較細(xì)的壓焊絲和數(shù)目很少的 壓焊絲來(lái)實(shí)施，與之相對(duì)地，較大的表面在壓焊連接時(shí)優(yōu)選通過(guò)較粗的壓焊絲連接，其 中也優(yōu)選使用數(shù)目較大的壓焊絲。因此，在連接高功率接頭(例如陽(yáng)極、陰極、集電極 或者發(fā)射極接頭)時(shí)，可以使用數(shù)目較大的壓焊絲，例如多于兩根，例如四根，這些壓 焊絲比用于連接控制接頭的壓焊絲具有更粗的壓焊絲直徑。為了連接高功率接頭，代替 具有圓形的(或者方形的)橫截面的壓焊絲，也可以使用具有呈長(zhǎng)形延伸的橫截面的壓焊 絲或者說(shuō)金屬片，這樣的壓焊絲或者說(shuō)金屬片的截面由于很寬的形狀相當(dāng)于大量更粗的 壓焊絲，或者比多根壓焊絲的總橫截面更大。原則上為了形成依據(jù)本發(fā)明的基板10，可以從位于支撐層20上面的層中銑出孔 或者用其他的方法去除，例如通過(guò)激光。根據(jù)另一種示例性實(shí)施方式，在位于支撐層20 上面的層與支撐層20連接(粘接/壓緊)之前并且在彼此連接之前給位于支撐層20上面 的層配備穿過(guò)整個(gè)層厚的孔，例如通過(guò)沖壓、切割或者類似方法。該例子可應(yīng)用于這樣 的電路模塊，在這些電路模塊中，所述一個(gè)或多個(gè)布線層40和所述一個(gè)或多個(gè)絕緣層30 在設(shè)置所有的孔之后也相關(guān)聯(lián)，例如對(duì)于孔的外邊緣相當(dāng)于去除的表面的布局就是這種 情況，其中在孔的邊緣內(nèi)部沒(méi)有保留材料。所述布線層40可以通過(guò)光刻和蝕刻進(jìn)行結(jié)構(gòu) 化。總的來(lái)說(shuō)，依據(jù)本發(fā)明設(shè)有至少部分被布置并固定在孔中的無(wú)源元件或電元 件，以便在那里直接與支撐層20電連接、機(jī)械連接和導(dǎo)熱連接。除了所列舉的元器件， 也可以孔將用于電接觸的接觸元件至少部分地布置在孔中。因此依據(jù)本發(fā)明，具有電 功能的組成部分應(yīng)理解為元器件。電功能可以很簡(jiǎn)單，例如為支撐層20提供插塞式接頭或者焊接頭，或者可以很復(fù)雜，例如強(qiáng)電的接通，如提供MOSFET、可控硅整流器、 TRIAC或者IGBT那樣。
權(quán)利要求
1.用來(lái)連接固定在基板(10)上的元器件(60、62)的電路模塊，其特征在于，所述基 板(10)包括一個(gè)由金屬制成的帶有第一個(gè)表面的支撐層(20)，其中在第一層表面上設(shè)置了一個(gè) 與所述支撐層(20)直接相鄰的第一個(gè)絕緣層(30)，和一個(gè)直接與所述第一個(gè)絕緣層(30) 相鄰的第一個(gè)布線層(40)，該布線層能導(dǎo)電并且設(shè)置在所述第一個(gè)絕緣層上，其中，所述基板(10)包括第一個(gè)接觸平面，該接觸平面沿著所述第一個(gè)表面延伸； 而且在所述絕緣層(30)和所述布線層中設(shè)有至少一個(gè)孔(50a、50b),該孔能容納至少一 個(gè)元器件(60 ； 62)或者接觸元件，并且所述支撐層(20)能將在第一個(gè)接觸平面中的至少 一個(gè)所述元器件(60 ； 62)與所述支撐層(20)直接電連接。
2.按權(quán)利要求1的電路模塊，其特征在于，所述電路模塊還包括第二個(gè)絕緣層和第二 個(gè)布線層，其中，在所述第一個(gè)布線層(40)上設(shè)置第二個(gè)絕緣層(30)，該第二個(gè)絕緣層 直接與所述第一個(gè)布線層(40)相鄰，并且所述第二個(gè)布線層(40)設(shè)置在所述第二個(gè)絕緣 層上，該第二個(gè)布線層直接與所述第二個(gè)絕緣層(30)相鄰。
3.按權(quán)利要求1或2的電路模塊，其特征在于，所述至少一個(gè)孔(50a、b)延伸穿過(guò)所 述電路模塊的所有絕緣層(30)和布線層(40)，其中所述電路模塊包括所述元器件(60、 62)而且至少一個(gè)所述元器件(60 ； 62)設(shè)置在所述至少一個(gè)孔(50a、50b)中并且在所述 孔(50a、b)中與所述支撐層(20)直接電連接。
4.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的電路模塊，其特征在于，所述元器件包括在平面中延伸 的多個(gè)接觸面(70a; 64a、b)，而且至少一個(gè)所述元器件通過(guò)所述接觸面(70)固定在所 述支撐層(20)上，其中所述接觸面(70a)提供相應(yīng)的元器件(60 ； 62)和所述支撐層(20) 之間的直接電連接，或者所述接觸面(64a、b)在第二個(gè)接觸平面中提供所述相應(yīng)的元器 件(60; 62)和所述第一個(gè)布線層(40)之間的直接電連接，該第二個(gè)接觸平面沿著所述第 一個(gè)布線層(40)延伸。
5.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的電路模塊，其特征在于，所述支撐層(20)由一種材料制 成，該材料包括銅、鋁、鋼，或者它們的組合；所述絕緣層(30)由一種材料制成，該 材料包括絕緣材料、絕緣聚合物，環(huán)氧樹(shù)脂，纖維強(qiáng)化聚合物、層壓紙材料、陶瓷材 料、導(dǎo)熱材料或者它們的組合；而且所述布線層(40)包括銅層、單面鍍鋅銅層、金屬 片，或者它們的組合，其中所述基板(10)包括一種IMS基板(10)或者另一種多層基板 (10)。
6.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的電路模塊，其特征在于，所述元器件(60、62)是電氣或 者電子元器件而且包括至少一個(gè)MOSFET、至少一個(gè)IGBT、至少一個(gè)分流器、至少一 個(gè)電容器、至少一個(gè)陶瓷電容器、至少一個(gè)感應(yīng)線圈、至少一個(gè)未封裝的組成元件、至 少一個(gè)已封裝的組成元件和/或至少一個(gè)受冷卻的組成元件，該受冷卻的組成元件通過(guò) 焊接、粘接、低溫?zé)Y(jié)連接和一個(gè)相應(yīng)的散熱體相連，其中，至少一個(gè)所述元器件作為 功率元器件(60 ； 62)，至少一個(gè)所述元器件是表面安裝元器件(60 ； 62)，至少一個(gè)所述 元器件直接通過(guò)焊接、粘接，或者低溫?zé)Y(jié)連接與所述支撐層(20)或與直接設(shè)置在元器 件(60 ； 62)下面的布線層(40)電連接，或者至少一個(gè)所述元器件直接通過(guò)該元器件的一 個(gè)背對(duì)基板(10)的表面借助于壓焊連接件(68a、b)或者焊橋與所述支撐層(20)或者所 述布線層(40)電連接。
7.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的電路模塊，其特征在于，所述支撐層(20)包括與所述第 一個(gè)表面相反的第二個(gè)表面，而且所述電路模塊包括一個(gè)與所述第二個(gè)表面以熱傳遞的 方式連接的散熱器(90)，或者一個(gè)導(dǎo)熱的表面接觸件(92)，該表面接觸件(92)構(gòu)成所述 第二個(gè)表面的至少一個(gè)部分。
8.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的電路模塊，其特征在于，所述電路模塊還包括至少一個(gè) 片段(80，82)，該片段由有鍍層或者無(wú)鍍層的鋼片、銅片、黃銅片或者金屬片制成的而 且與所述支撐層(20)或者所述布線層(40)的一個(gè)背對(duì)所述支撐層(20)的表面通過(guò)壓裝 接觸而相連。
9.按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的電路模塊，其特征在于，所述元器件(60、62)包括至少 兩個(gè)MOSFET對(duì)，其中每個(gè)MOSFET對(duì)包括兩個(gè)通過(guò)串聯(lián)連接件連接的功率MOSFET， 每對(duì)的所述功率MOSFET分配給不同的電壓半波，而且所述串聯(lián)連接件包括一個(gè)抽頭， 該抽頭構(gòu)成了對(duì)稱的電壓供給裝置的一個(gè)電極。
10.基于基板的電路的制造方法，包括提供一個(gè)帶有由金屬制成的支撐層(20)的基板(10)，在所述支撐層上直接設(shè)置一個(gè) 電絕緣的絕緣層(30)，其中所述基板(10)的導(dǎo)電的布線層直接設(shè)置在絕緣層(30)上；孔通過(guò)去除所述布線層(40)的部分表面和所述絕緣層(30)的部分表面，提供一個(gè)孔 (50a、b)，所述孔在所述絕緣層(30)和所述布線層(40)的整個(gè)厚度上延伸；在所述孔(50a、b)中布置至少一個(gè)電氣或者電子元器件(60、62)；以及將所述元器件(60、62)通過(guò)元器件的表面接觸件(70a)與所述支撐層(20)已通過(guò)去 除露出的部分表面直接電連接而固定在所述支撐層(20)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有多個(gè)固定在基板(10)上的元器件的電路模塊。所述基板(10)包括一個(gè)由金屬制成的帶有第一個(gè)表面的支撐層(20)，其中在第一個(gè)表面上設(shè)置了一個(gè)直接與支撐層(20)相鄰的第一個(gè)絕緣層(30)。此外，所述基板(10)還包括一個(gè)直接與第一個(gè)絕緣層(30)相鄰的第一個(gè)布線層(40)，所述第一個(gè)布線層能導(dǎo)電并且設(shè)置在第一個(gè)絕緣層(30)上。所述基板(10)包括第一個(gè)接觸平面，該接觸平面沿著第一個(gè)表面延伸，其中在第一個(gè)接觸平面中的至少一個(gè)所述元器件與支撐層(20)直接電連接。本發(fā)明還包括一種用于依據(jù)本發(fā)明的電路模塊的制造方法，在該方法中，將布線層(40)的部分表面和位于其下面的絕緣層的部分表面去除，并且將一個(gè)元器件設(shè)置在這樣設(shè)置的孔中。
文檔編號(hào)H01L25/065GK102017135SQ200980115077
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2009年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月28日
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