AT11628U1

AT11628U1 - Method for contacting an electronic component and a heat-conducting element

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Publication number: AT11628U1
Application number: AT0033909U
Authority: AT
Original assignee: Austria Tech & System Tech
Priority date: 2009-06-02
Filing date: 2009-06-02
Publication date: 2011-02-15
Also published as: WO2010138983A1

Abstract

im Betrieb Wärme erzeugenden elektronischen Bauteils (5) mit einem wärmeleitenden, insbesondere metallischen Element (1) , ist vorgesehen, daß der Bauteil (5) unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht (12) mit dem wärmeleitenden Element (1) verbunden wird, wobei insbesondere eine Verbindung an einer von mit Kontakten bzw. Kontaktstellen (24) des Bauteils (5) versehenen Oberfläche (6) verschiedenen Oberfläche vorgesehen wird.Darüber hinaus werden ein Verfahren zur Integration einer Komponente (13) bestehend aus einem insbesondere im Betrieb Wärme erzeugenden, elektronischen Bauteil (5) und einem damit verbundenen, wärmeleitenden, insbesondere metallischen Element (1) in eine Leiterplatte (14), sowie eine derartige Komponente und eine Leiterplatte (14), enthaltend eine derartige Komponente (13) zur Verfügung gestellt.Insgesamt läßt sich eine Komponente (13) mit verbesserter Kontaktierung und Wärmeabfuhr insbesondere bei Integration in eine Leiterplatte (14) zur Verfügung stellen.In operation, the heat generating electronic component (5) with a heat-conducting, in particular metallic element (1), it is provided that the component (5) to form an intermetallic diffusion layer (12) is connected to the heat-conducting element (1), wherein in particular a In addition, a method for integrating a component (13) consisting of a heat-generating in particular during operation, electronic component (5) and an associated, heat-conducting, in particular metallic element (1) in a printed circuit board (14), as well as such a component and a printed circuit board (14), containing such a component (13). In total, a component can be (13) with improved contacting and heat dissipation, in particular when integrated into a printed circuit board (14) provide.

Description

österreichisches Patentamt AT 11 628 U1 2011-02-15Austrian Patent Office AT 11 628 U1 2011-02-15

Beschreibung [0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Kontaktierung bzw. Verbindung eines insbesondere im Betrieb Wärme erzeugenden elektronischen Bauteils mit einem wärmeleitenden, insbesondere metallischen Element. Die vorliegende Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Verfahren zur Integration einer Komponente, bestehend aus einem insbesondere im Betrieb Wärme erzeugenden, elektronischen Bauteil und einem damit verbundenen, wärmeleitenden, insbesondere metallischen Element in eine Leiterplatte, auf eine Komponente, bestehend aus einem insbesondere im Betrieb Wärme erzeugenden, elektronischen Bauteil und einem wärmeleitenden, insbesondere metallischen Element und auf eine damit hergestellte Leiterplatte.Description [0001] The present invention relates to a method for contacting or connecting an electronic component which generates heat in particular during operation with a heat-conducting, in particular metallic element. The present invention also relates to a method for integrating a component, consisting of a particular heat-generating in operation, electronic component and an associated, heat-conducting, in particular metallic element in a printed circuit board on a component consisting of a particular in operation Heat generating, electronic component and a heat-conducting, in particular metallic element and on a printed circuit board produced therewith.

[0002] Im Zusammenhang mit der Herstellung von Leiterplatten und insbesondere der Miniaturisierung und Leistungssteigerung von elektronischen Bauteilen derselben steigt üblicherweise auch deren Verlustwärme im Betrieb. Diese zusätzliche Verlustwärme kann insbesondere bei extremen Einsatzbedingungen, wie beispielsweise unter erhöhten Temperaturen und/oder starken mechanischen Beanspruchungen durch Schwingungen, beispielsweise im Automobilbereich, zu ernsthaften Problemen vor allem im Bereich der Kontaktierung eines derartigen elektronischen Bauteils zur Leiterplatte als auch bei der Abfuhr und/oder Verteilung der durch den elektronischen Bauteil erzeugten Wärme zu einem damit verbundenen wärmeleitenden Element bzw. Kühlkörper führen.In connection with the production of printed circuit boards and in particular the miniaturization and performance of electronic components of the same usually also increases their heat loss during operation. This additional heat loss can cause serious problems, especially in the field of contacting such an electronic component to the printed circuit board as well as in the discharge and / or in extreme conditions, such as increased temperatures and / or strong mechanical stresses due to vibrations, for example in the automotive sector Distribution of the heat generated by the electronic component lead to an associated heat-conducting element or heat sink.

[0003] Bei der Einbettung derartiger, im Betrieb teilweise große Wärmemengen erzeugender Bauteile, welche insbesondere mit einem wärmeleitenden Element zu koppeln sind, ist es beispielsweise bekannt, nach einem Einbetten eines derartigen elektronischen Bauteils in einer insbesondere mehrlagigen Leiterplatte ein wärmeleitendes Element bzw. einen Kühlkörper unter Einsatz einer Löt- oder Klebeverbindung mit dem Bauteil zu kontaktieren, wobei das wärmeleitende Element ebenfalls in einer Ausnehmung der Leiterplatte integriert wird. Anstelle des Einsatzes von wärmeleitenden Elementen, welche insbesondere aus einem metallischen Element hergestellt sind, ist beispielsweise auch der Einsatz von Keramiksubstraten, von speziell geformten, eine Wärmeleitung begünstigenden Elementen bzw. Teilbereichen einer Leiterplatte oder der Einsatz von mehrlagigen Komponenten beispielsweise aus einer Kombination von leitenden und nicht leitenden Schichten bekannt.In the embedding of such, in operation partially large amounts of heat generating components, which are in particular to be coupled with a thermally conductive element, it is known, for example, after embedding such an electronic component in a particular multilayer printed circuit board, a heat-conducting element or a heat sink to contact with the component using a solder or adhesive connection, wherein the heat-conducting element is also integrated in a recess of the circuit board. Instead of the use of heat-conducting elements, which are in particular made of a metallic element, for example, the use of ceramic substrates, specially shaped, a heat conduction favoring elements or portions of a circuit board or the use of multi-layer components, for example, a combination of conductive and non-conductive layers known.

[0004] Darüber hinaus ist es bekannt, in Ausnehmungen bzw. Durchbrechungen einer Leiterplatte kühlende Bauteile bzw. Kühlkörper anzuordnen, welche mit insbesondere an der Oberfläche von Leiterplatten anzuordnenden, elektronischen Bauteilen unter Zwischenschaltung von Wärmeübergangselementen gekoppelt werden. In diesem Zusammenhang wird beispielsweise auf die DE-A 10200504 7025, die EP-A 1 592 288, die DE-A 10 331 453 oder die EP-A 1 480 269 verwiesen. Nachteilig bei diesen bekannten Ausführungsformen ist insbesondere die Tatsache, daß eine Kontaktierung des elektronischen, im Betrieb Wärme erzeugenden Bauteils mit dem Kühlkörper insbesondere bei Einsatzbedingungen unter erhöhter Temperatur und/oder unter erhöhter Vibration nicht immer zuverlässig aufrecht erhalten werden kann, und daß insbesondere durch die im wesentlichen vollständige Einbettung eines wärmeleitenden Elements bzw. Kühlkörpers in der Leiterplatte der elektronische Bauteil weitestgehend ungeschützt an der Oberfläche der Leiterplatte angeordnet werden muß.Moreover, it is known to arrange in recesses or openings of a circuit board cooling components or heat sink, which are coupled with particular to be arranged on the surface of printed circuit boards, electronic components with the interposition of heat transfer elements. In this context, reference is made, for example, to DE-A 10200504 7025, EP-A 1 592 288, DE-A 10 331 453 or EP-A 1 480 269. A disadvantage of these known embodiments is in particular the fact that a contact of the electronic, heat-generating component in operation with the heat sink, in particular under conditions of use under elevated temperature and / or increased vibration can not always be reliably maintained, and that in particular by the Substantial complete embedding of a thermally conductive element or heat sink in the circuit board of the electronic component must be arranged largely unprotected on the surface of the circuit board.

[0005] Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, ausgehend von den Verfahren der eingangs genannten Art sowie von einer aus einem Bauteil und einem Wärmeelement bestehenden Komponente sowie einer eine derartige Komponente beinhaltenden Leiterplatte die Probleme des oben genannten Standes der Technik zu vermeiden und insbesondere ein Verfahren zur Kontaktierung bzw. Verbindung eines elektronischen Bauteils mit einem wärmeleitenden Element sowie eine dadurch ausgebildete Komponente als auch ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte unter Einbettung einer derartigen Komponente dahingehend weiterzubilden, daß einerseits die Kontaktierung zwischen dem elektronischen Bauteil und dem wärmeleitenden Element verbessert wird und eine einfache Einbettung einer derartigen, aus 1/16 österreichisches Patentamt AT 11 628 U1 2011-02-15 einem elektronischen Bauteil und einem wärmeleitenden Element bestehenden Komponente in eine Leiterplatte ermöglicht wird.The present invention therefore aims to avoid the problems of the above-mentioned prior art, and in particular a starting from the method of the type mentioned above and of a component consisting of a component and a thermal element and a circuit board containing such a component Method for contacting or connecting an electronic component with a heat-conducting element and a component formed thereby as well as a method for producing a printed circuit board embedding such a component to the effect that on the one hand the contact between the electronic component and the heat-conducting element is improved and a simple embedding of such, consisting of 1/16 Austrian Patent Office AT 11 628 U1 2011-02-15 component is provided in a printed circuit board, an electronic component and a thermally conductive element component.

[0006] Zur Lösung dieser Aufgaben ist ein Verfahren zur Kontaktierung bzw. Verbindung eines insbesondere im Betrieb Wärme erzeugenden elektronischen Bauteils mit einem wärmeleitenden, insbesondere metallischen Element der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der Bauteil unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht mit dem wärmeleitenden Element verbunden wird. Durch Ausbildung bzw. Einsatz einer intermetallischen Diffusionsschicht zwischen dem elektronischen Bauteil und dem wärmeleitenden Element unter Ausbildung von Legierungen bzw. Verbindungen zwischen aneinander angrenzenden Verbindungsschichten läßt sich eine ordnungsgemäße und hochfeste Verbindung zwischen den miteinander zu verbindenden bzw. aneinander festzulegenden Elementen bzw. Bauteilen sicherstellen. Dabei sind gegenüber bekannten Herstellungsverfahren erhöhte Zugfestigkeiten sowie eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Zerstörung bzw. Beeinträchtigung der Verbindung zwischen dem elektronischen Bauteil und dem wärmeleitenden Element beispielsweise unter wechselnden Temperaturbedingungen bzw. -beanspruchungen und/oder einem Auftreten von Vibrationen bzw. Schwingungen erzielbar. Es läßt somit eine zuverlässige Verbindung zwischen dem elektronischen Bauteil und dem wärmeleitenden Element zur Verfügung stellen, welche auch unter rauhen Einsatzbedingungen, beispielsweise bei Anwendungen im Automobilbereich, eine zuverlässige Abfuhr der durch den elektronischen Bauteil erzeugten Wärme während des Betriebs auf das wärmeleitende Element und in weiterer Folge nach einer Einbettung in eine Leiterplatte, wie dies nachfolgend im Detail erörtert werden wird, auf die Leiterplatte erzielen läßt. Es läßt sich insgesamt eine hochfeste Verbindung zwischen dem elektronischen Bauteil und dem wärmeleitenden Element zur Verfügung stellen, wobei durch Vorsehen der intermetallischen Diffusionsschicht auch die Wärmeleitung bzw. derWärmeüber-gang zwischen dem elektronischen Bauteil und dem wärmeleitenden, insbesondere metallischen Element begünstigt bzw. verbessert wird.To solve these problems, a method for contacting or connecting a particular heat-generating in operation electronic component with a thermally conductive, in particular metallic element of the type mentioned is essentially characterized in that the component to form an intermetallic diffusion layer with the heat-conducting Element is connected. By forming or using an intermetallic diffusion layer between the electronic component and the heat-conducting element to form alloys or connections between adjoining connecting layers, a proper and high-strength connection can be ensured between the elements or components to be connected to each other. In this case, compared to known manufacturing methods increased tensile strengths and improved resistance to destruction or impairment of the connection between the electronic component and the heat-conducting element, for example under changing temperature conditions or stresses and / or an occurrence of vibrations or vibrations can be achieved. It thus makes it possible to provide a reliable connection between the electronic component and the heat-conducting element which, even under harsh operating conditions, for example in automotive applications, reliably dissipates the heat generated by the electronic component during operation to the heat-conducting element and further Follow after embedding in a circuit board, as will be discussed in detail below, can be achieved on the circuit board. Overall, it is possible to provide a high-strength connection between the electronic component and the heat-conducting element, wherein the provision of the intermetallic diffusion layer also favors or improves the heat conduction or heat transfer between the electronic component and the heat-conducting, in particular metallic element.

[0007] Während über die Verbindung des Bauteils mit dem wärmeleitenden Element unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht ein verbesserter Wärmetransport von dem Bauteil zu dem wärmeleitenden Element und an die Außenumgebung der Leiterplatte somit erfindungsgemäß erzielbar ist, kann darüber hinaus bei entsprechender Wahl der Materialien für das wärmeleitende Element als auch die zur Ausbildung der" intermetallischen Diffusionsschicht eingesetzten Materialien zusätzlich eine elektrische Kontaktierung zwischen dem elektronischen Bauteil und dem wärmeleitenden Element ebenfalls über die intermetallische Diffusionsschicht vorgesehen sein.While on the connection of the component with the thermally conductive element to form an intermetallic diffusion layer improved heat transfer from the component to the heat-conducting element and to the outside of the circuit board thus inventively achievable, can also with appropriate choice of materials for the heat-conducting Element as well as the training for the " In addition, an electrical contact between the electronic component and the heat-conducting element can also be provided via the intermetallic diffusion layer.

[0008] Für eine gegebenenfalls erforderliche bzw. gewünschte Trennung der elektrischen Kontaktierung von der unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht zur Verfügung gestellten verbesserten Wärmeabfuhr wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, daß der Bauteil an einer von mit Kontakten bzw. Kontaktstellen des Bauteils versehenen Oberfläche verschiedenen Oberfläche mit dem wärmeleitenden Element verbunden wird. Derart wird insbesondere bei üblicherweise geringe Abmessungen aufweisenden Bauteilen, welche mit einer überaus hohen Anzahl von Kontakten bzw. Kontaktstellen ausgebildet sein können, sichergestellt, daß durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht unter Verbindung mit dem wärmeleitenden Element eine zuverlässige Wärmeabfuhr der durch den Bauteil erzeugten Wärme erfolgt, während unabhängig davon eine Kontaktierung mit Kontakten bzw. Kontaktstellen des elektronischen Bauteils an einer davon verschiedenen Oberfläche vorgenommen werden kann.For an optionally required or desired separation of the electrical contacting of the provided under formation of an intermetallic diffusion layer provided improved heat dissipation is proposed according to a preferred embodiment of the method according to the invention that the component provided at one of with contacts or contact points of the component Surface different surface is connected to the heat-conducting element. In this way, in particular in the case of components which usually have small dimensions and which can be formed with an exceedingly high number of contacts or contact points, it is ensured that reliable dissipation of the heat generated by the component is achieved by the inventively proposed formation of an intermetallic diffusion layer in connection with the heat-conducting element Heat takes place, while independently contacting with contacts or contact points of the electronic component can be made on a different surface.

[0009] Zur Erzielung einer entsprechend zuverlässigen und festen Verbindung zwischen dem elektronischen Bauteil und dem wärmeleitenden Element wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, daß zur Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht der Bauteil und/oder das damit zu verbindende bzw. zu koppelnde, wärmeleitende Element jeweils mit wenigstens einer Lotschicht versehen werden und daß die Lotschichten miteinander kontaktiert und unter Anwendung von gegenüber Umge- 2/16 österreichisches Patentamt AT 11 628 U1 2011-02-15 bungsbedingungen erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur zur Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht miteinander verbunden werden. Nach einem Aufbauen wenigstens einer Lotschicht auf miteinander zu verbindenden bzw. aneinander festzulegenden Bereichen bzw. Oberflächen des elektronischen Bauteils und/oder des wärmeleitenden Elements werden die Lotschichten miteinander kontaktiert und unter Anwendung von gegenüber Umgebungs-bedingungen erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur unter Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht miteinander verbunden. Die zur Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht vorgesehenen Lotschichten können hiebei im wesentlichen getrennt jeweils an aneinander festzulegenden Bereichen bzw. Oberflächen sowohl des elektronischen Bauteils als auch des wärmeleitenden Elements vorgesehen werden und nachfolgend unter Anwendung von erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur zur Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht miteinander verbunden werden. Alternativ kann vorgesehen sein, daß eine entsprechende Anzahl von Lotschichten auf der entsprechenden Oberfläche des Bauteils oder des wärmeleitenden Elements vorgesehen wird, worauf in weiterer Folge neben einer Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht auch unmittelbar eine Kontaktierung der jeweils angrenzenden Lotschicht mit dem Bauteil oder dem wärmeleitenden Element erfolgt. Somit läßt sich unter Ausbildung von Legierungen bzw. Verbindungen zwischen den aneinander angrenzenden bzw. miteinander kontaktierten Lotschichten die gewünschte ordnungsgemäße und hochfeste Verbindung zwischen dem elektronischen Bauteil und dem wärmeleitenden Element zur Verfügung stellen. Durch die Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht zur Verbindung des elektronischen Bauteils mit dem wärmeleitenden Element kann darüber hinaus eine Annäherung bzw. Abstimmung beispielsweise der thermischen Ausdehnungskoeffizienten der eingesetzten Materialien erzielt werden, so daß auch dadurch insbesondere bei erhöhten Temperaturbeanspruchungen die Verbindung des elektronischen Bauteils mit dem wärmeleitenden Element verbessert und dadurch die Wärmeabfuhr ebenfalls verbessert werden kann. Durch Einsatz eines Diffusionslötverfahrens bzw. Schmelzdiffusionslötverfahrens unter Anwendung von gegenüber Umgebungsbedingungen erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur zur Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht erfolgt ein Diffundieren der Materialien bzw. Bestandteile der miteinander kontaktierten Lotschichten ineinander, so daß eine hochfeste Verbindung durch die Diffusion der Lotschichten ineinander bzw. miteinander erzielbar ist. Es können hiebei intermetallische Phasen oder Legierungen zwischen den zur Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht eingesetzten Materialien auftreten bzw. erzeugt werden, wobei zu beachten ist, daß eine derartige Diffusion der Materialien ineinander bei Temperaturen auftritt, welche weit unterhalb der Schmelztemperaturen der für die Lotschichten jeweils eingesetzten Rohmaterialien liegen, wie dies nachfolgend im Detail noch näher erörtert werden wird.To achieve a correspondingly reliable and firm connection between the electronic component and the heat-conducting element is proposed according to a preferred embodiment of the method according to the invention that for forming the intermetallic diffusion layer of the component and / or thus to be connected or to be coupled, thermally conductive Element are each provided with at least one solder layer and that the solder layers contacted with each other and are connected using application conditions to increased environmental pressure and elevated temperature to form the intermetallic diffusion layer. After building up at least one solder layer on to be joined or to be determined areas or surfaces of the electronic component and / or the heat-conducting element, the solder layers are contacted and using under ambient conditions increased pressure and elevated temperature to form the intermetallic diffusion layer connected with each other. The solder layers provided for forming the intermetallic diffusion layer can be provided substantially separately on areas or surfaces of both the electronic component and the heat-conducting element which are to be fixed to each other and subsequently connected together using elevated pressure and temperature to form the intermetallic diffusion layer , Alternatively, it can be provided that a corresponding number of solder layers is provided on the corresponding surface of the component or the heat-conducting element, followed by a subsequent formation of the intermetallic diffusion layer also directly contacting the respective adjacent solder layer with the component or the heat-conducting element , Thus, the formation of alloys or connections between the adjacent or contacted with each other solder layers, the desired proper and high-strength connection between the electronic component and the heat-conducting element can be provided. Due to the formation of the intermetallic diffusion layer for connecting the electronic component to the heat-conducting element, an approximation or tuning, for example, the thermal expansion coefficient of the materials used can be achieved, so that also characterized in particular at elevated temperature stresses the connection of the electronic component with the heat-conducting element improved and thereby the heat dissipation can also be improved. By using a diffusion soldering or Schmelzdiffusionslötverfahrens under application of ambient conditions increased pressure and elevated temperature to form the intermetallic diffusion layer diffuses the materials or components of the contacted solder layers together, so that a high-strength compound by the diffusion of the solder layers into each other or with each other is achievable. Herein, intermetallic phases or alloys may occur between the materials used to form the intermetallic diffusion layer, it being understood that such diffusion of the materials into one another occurs at temperatures well below the melting temperatures of the raw materials used for the solder layers, respectively as will be discussed in more detail below.

[0010] Zur Durchführung des Diffusionslötverfahrens bei Druck- und Temperaturbedingungen, welchen auch Bestandteile bzw. Komponenten einer Leiterplatte ohne Beeinträchtigung aus-setzbar sind und zur gleichzeitigen Erzielung einer ordnungsgemäßen Verbindung bzw. Festlegung durch Diffusion der für die jeweilige(n) Lotschicht bzw. Lotschichten herangezogenen Materialien wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, daß die wenigstens eine Lotschicht aus einem elektrisch leitenden Metall, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend Silber, Gold, Nickel und Kupfer und/oder Zinn, Indium und Wismut gebildet wird. Die genannten Materialien weisen eine entsprechende gute bzw. hohe Leitfähigkeit auf, welche zur Erzielung einer ordnungsgemäßen Kontaktierung zwischen den miteinander zu verbindenden Bereichen bzw. Oberflächen sowie einer verbesserten thermischen Leitfähigkeit erforderlich sind, und stellen darüber hinaus sicher, daß insbesondere bei vergleichsweise niedriger Temperatur bei Einsatz eines entsprechenden Drucks für einen entsprechenden Zeitraum eine zuverlässige intermetallische Verbindung zwischen den Lotschichten des miteinander zu verbindenden Bauteils und wärmeleitenden Elements erzielbar ist.To carry out the diffusion soldering at pressure and temperature conditions, which also components or components of a printed circuit board can be exposed without impairment and for simultaneous achievement of a proper connection or definition by diffusion of the respective (n) solder layer or solder layers used materials is proposed according to a preferred embodiment of the method according to the invention that the at least one solder layer of an electrically conductive metal selected from the group consisting of silver, gold, nickel and copper and / or tin, indium and bismuth is formed. The materials mentioned have a corresponding good or high conductivity, which are required to achieve a proper contact between the areas or surfaces to be joined together and an improved thermal conductivity, and also ensure that, especially at relatively low temperature when used a corresponding pressure for a corresponding period of time a reliable intermetallic connection between the solder layers of the component to be joined together and heat-conducting element can be achieved.

[0011] Um eine Diffusion der zur Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht als Lotverbindung eingesetzten Materialien in die Kontaktstellen bzw. -bereiche des miteinander zu verbindenden bzw. aneinander festzulegenden Bauteils und wärmeleitenden Elements zu verhindern, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß vor dem Aufbringen der wenigstens einen Lotschicht eine Barriereschicht auf den miteinander zu verbin- 3/16 österreichisches Patentamt AT 11 628 U1 2011-02-15 denden bzw. aneinander festzulegenden Bereichen bzw. Oberflächen des Bauteils und/oder des wärmeleitenden Elements aufgebracht wird. Diese Barriereschicht verhindert eine Diffusion der Lotmaterialien bzw. der Elemente der entstehenden intermetallischen Verbindung oder gegebenenfalls entstehenden Legierung in den Bereich der miteinander zu verbindenden bzw. aneinander festzulegenden Bereiche bzw. Oberflächen des Bauteils und/oder des wärmeleitenden Elements.In order to prevent diffusion of the materials used to form the intermetallic diffusion layer as a solder joint in the contact points or areas of the component to be joined or each other and thermally conductive element is proposed according to a further preferred embodiment, that prior to application the at least one solder layer is applied a barrier layer to the areas or surfaces of the component and / or the heat-conducting element which are to be connected to one another or to be fixed to each other. This barrier layer prevents diffusion of the solder materials or of the elements of the resulting intermetallic compound or possibly resulting alloy into the region of the regions or surfaces of the component and / or of the heat-conducting element to be connected or fixed to one another.

[0012] Zur zuverlässigen Ausbildung einer Barriereschicht unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer ausreichenden Leitfähigkeit sowie einer zuverlässigen Verbindung mit den daran anschließenden Oberflächen des miteinander zu verbindenden bzw. aneinander festzulegenden Bauteils und wärmeleitenden Elements als auch der darüber hinaus anzuordnenden, wenigstens einen Lotschicht wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß die Barriereschicht aus einem elektrisch leitenden Metall, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend Nickel, Eisen oder Molybdän und/oder Legierungen, enthaltend Nickel und/oder Eisen gebildet wird.For the reliable formation of a barrier layer while maintaining a sufficient conductivity and a reliable connection with the adjoining surfaces of the component to be bonded together or heat-conductive element as well as to be arranged beyond, at least one solder layer is according to a further preferred Embodiment proposed that the barrier layer of an electrically conductive metal selected from the group comprising nickel, iron or molybdenum and / or alloys containing nickel and / or iron is formed.

[0013] Zur Unterstützung des Schmelzdiffusionsvorgangs zur Verbindung der miteinander zu verbindenden bzw. aneinander festzulegenden Bereiche, insbesondere Kontaktstellen, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß zwei unterschiedliche Lotschichten jeweils auf einen zu verbindenden bzw. aneinander festzulegenden Bereich aufgebracht werden. Durch Anordnung bzw. Aufbringung von zwei unterschiedlichen Lotschichten kann nach der Kontaktierung der miteinander zu verbindenden Bereiche durch entsprechende Auswahl der unmittelbar aneinander anliegenden Lotschichten beispielsweise eine Initiierung bzw. Einleitung des Diffusionsvorgangs gezielt vorgenommen werden, während eine fortschreitende bzw. weitergehende Verbindung unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht geregelt bzw. gesteuert durch Vorsehen einer weiteren Lotschicht erzielbar ist. In diesem Zusammenhang können die unterschiedlichen Lotschichten beispielsweise im Hinblick auf ihre Schmelztemperatur gewählt werden, wobei beispielsweise jeweils eine Lotschicht eines Materials niedriger Schmelztemperatur an der Oberseite der miteinander zu verbindenden Bereiche bzw. Oberflächen festgelegt wird, woran anschließend eine Lotschicht aus einem Material höherer Schmelztemperatur und gegebenenfalls verbesserter bzw. erhöhter elektrischer Leitfähigkeit eingesetzt wird, so daß darüber hinaus während des Diffusionsvorgangs beispielsweise eine eutektische Legierung der für die Lotschicht eingesetzten Materialien entsteht, welche eine entsprechend hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Zerstörung der Verbindung und eine entsprechend hohe und gute insbesondere thermische Leitfähigkeit für die zu erzielende Kontaktierung bzw. Verbindung aufweist.In order to support the melt diffusion process for connecting the areas to be joined or fixed to each other, in particular contact points, it is proposed according to a further preferred embodiment that two different solder layers are respectively applied to an area to be bonded or to each other. By arranging or applying two different solder layers, for example, initiation or initiation of the diffusion process can be carried out selectively after contacting the regions to be joined by appropriate selection of the directly juxtaposed solder layers, while a progressing or further connecting to form an intermetallic diffusion layer regulated or controlled by providing a further layer of solder can be achieved. In this context, the different solder layers can be selected, for example, with respect to their melting temperature, for example, each one solder layer of a material of low melting temperature is set at the top of the areas or surfaces to be joined together, then followed by a solder layer of a material of higher melting temperature and optionally improved or increased electrical conductivity is used, so that in addition during the diffusion process, for example, a eutectic alloy of the materials used for the solder layer is formed, which has a correspondingly high resistance to destruction of the compound and a correspondingly high and good in particular thermal conductivity for having achieving contact or connection.

[0014] Für eine besonders zuverlässige und einfache Aufbringung der jeweils wenigstens einen Lotschicht in mit insbesondere im Zusammenhang mit der Herstellung einer Leiterplatte geringer Dicke bzw. Schichtstärke wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, daß die wenigstens eine Lotschicht und die Barriereschicht elektrochemisch oder chemisch abgeschieden bzw. aufgebracht werden.For a particularly reliable and simple application of each at least one solder layer in particular in connection with the production of a printed circuit board of small thickness or thickness is proposed according to a further preferred embodiment of the method according to the invention that the at least one solder layer and the barrier layer electrochemically or chemically deposited or applied.

[0015] Im Zusammenhang mit der Herstellung einer Leiterplatte, in welcher bei zunehmender Miniaturisierung derselben entsprechend geringe Schichtstärken der einzelnen Elemente zum Einsatz gelangen und unter Berücksichtigung einer Erzielung einer entsprechenden, widerstandsfähigen Verbindung bzw. Kontaktierung wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß die wenigstens eine Lotschicht und/oder die Barriereschicht eine Dicke von wenigstens 5 nm, insbesondere wenigstens 100 nm bis höchstens 100 pm, vorzugsweise höchstens 20 pm aufweist (aufweisen). Derartige Schichtstärken bzw. -dicken der einzusetzenden Lotschicht bzw. Lotschichten und/oder der Barriereschicht liegen in üblicher Weise bei der Herstellung von Leiterplatten eingesetzten Bereichen einer Schichtstärke einzelner Elemente bzw. Schichten einer derartigen Leiterplatte, in welche ein mit einem wärmeleitenden Element zu verbindender Bauteil in weiterer Folge zu integrieren ist.In connection with the production of a printed circuit board, in which with increasing miniaturization thereof correspondingly low layer thicknesses of the individual elements are used and taking into account achieving a corresponding, resistant connection or contacting is proposed according to a further preferred embodiment that the at least a solder layer and / or the barrier layer has a thickness of at least 5 nm, in particular at least 100 nm to at most 100 pm, preferably at most 20 pm. Such layer thicknesses or thicknesses of the solder layer or solder layers to be used and / or the barrier layer are in the usual manner in the production of printed circuit boards used areas of a layer thickness of individual elements or layers of such a circuit board, in which a to be connected to a heat-conducting member in Another consequence is to be integrated.

[0016] Zur Erzielung einer zuverlässigen Verbindung der miteinander zu kontaktierenden Bereiche oder Elemente unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht wird gemäß einer 4/16 österreichisches Patentamt AT 11 628 U1 2011-02-15 weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß der Lötvorgang bei einem Druck von weniger als 300 bar, insbesondere weniger als 250 bar und bei Temperaturen von weniger als 400 °C, insbesondere zwischen 150 °C und 250 °C durchgeführt wird. Insbesondere unter Berücksichtigung der für das Schmelzdiffusionslöten eingesetzten Temperaturen ist unmittelbar ersichtlich, daß der Lötvorgang bei Temperaturen vorgenommen wird, welche teilweise beträchtlich unter den Schmelztemperaturen der für die Ausbildung der Lotschichten eingesetzten Materialien liegen.In order to achieve a reliable connection of the areas or elements to be contacted with each other to form an intermetallic diffusion layer is further proposed according to a preferred embodiment that the soldering at a pressure of less than 300 bar, in particular less than 250 bar and at temperatures of less than 400 ° C, in particular between 150 ° C and 250 ° C is performed. In particular, taking into account the temperatures used for melt diffusion soldering, it is immediately apparent that the soldering operation is carried out at temperatures which are in some cases considerably below the melting temperatures of the materials used for the formation of the solder layers.

[0017] Zur Steigerung der Effizienz des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kontaktierung bzw. Verbindung eines elektronischen Bauteils mit einem wärmeleitenden Element sowie unter Berücksichtigung der üblicherweise geringe Abmessungen aufweisenden, miteinander zu verbindenden Elemente bzw. Bauteile wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, daß eine Mehrzahl von elektronischen Bauteilen mit einem gemeinsamen wärmeleitenden Element unter Ausbildung jeweils einer intermetallischen Diffusionsschicht verbunden wird und daß das wärmeleitende Element nach Verbindung mit der Mehrzahl von Bauteilen zur Vereinzelung der jeweils mit einem Teilbereich des wärmeleitenden Elements verbundenen Bauteile unterteilt wird. Derart läßt sich durch gleichzeitige Herstellung einer Mehrzahl von Komponenten, welche jeweils aus einem elektronischen Bauteil und einem unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht damit verbundenen wärmeleitenden Element bestehen, der Durchsatz bei der Herstellung derartiger Komponenten erhöhen, wobei insbesondere im Zusammenhang mit der Herstellung einer Leiterplatte oder Komponenten hievon die gleichzeitige Herstellung einer Mehrzahl von Komponenten bzw. Einheiten und die nachfolgende Unterteilung bzw. Vereinzelung derselben für sich gesehen bekannt ist.To increase the efficiency of the method according to the invention for contacting or connecting an electronic component with a thermally conductive element and taking into account the usually small dimensions having to be joined together elements or components is proposed according to a further preferred embodiment of the method according to the invention a plurality of electronic components are bonded to a common heat conductive member to form an intermetallic diffusion layer, respectively, and that the heat conductive member is subdivided after being connected to the plurality of components to singulate the components respectively connected to a portion of the heat conductive member. Thus, by simultaneously producing a plurality of components, each consisting of an electronic component and a thermally conductive element connected to form an intermetallic diffusion layer, the throughput in the production of such components can be increased, in particular in connection with the production of a printed circuit board or components of which the simultaneous production of a plurality of components or units and the subsequent subdivision or separation thereof is known per se.

[0018] Zur Erzielung der entsprechenden Wärmeleitfähigkeit bzw. der Bereitstellung einer ausreichenden Kühlleistung durch ein wärmeleitendes Element wird darüber hinaus vorgeschlagen, daß das wärmeleitende Element von einer gegenüber der wenigstens einen Lotschicht eine vergrößerte Dicke aufweisenden, metallischen Schicht, insbesondere aus Kupfer gebildet wird, wie dies einer weiters bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht.To achieve the appropriate thermal conductivity or the provision of sufficient cooling capacity by a thermally conductive element is also proposed that the heat-conducting element from a relative to the at least one solder layer has an increased thickness, metallic layer, in particular made of copper, such as this corresponds to a further preferred embodiment of the method according to the invention.

[0019] Zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben ist darüber hinaus ein Verfahren zur Integration einer Komponente, bestehend aus einem insbesondere im Betrieb Wärme erzeugenden, elektronischen Bauteil und einem damit verbundenen, wärmeleitenden, insbesondere metallischen Element in eine Leiterplatte im wesentlichen gekennzeichnet durch folgende Schritte: [0020] Bereitstellen einer aus einem elektronischen Bauteil und einem damit verbundenen wärmeleitenden Element bestehenden Komponente nach einem Verfahren gemäß der oben genannten Erfindung oder einer bevorzugten Ausführungsform davon; [0021] Bereitstellen insbesondere einer Mehrzahl von Schichten einer mehrlagigen Leiterplatte; [0022] Verbinden der Schichten der mehrlagigen Leiterplatte sowie der darin zu integrierenden Komponente durch Anwendung von gegenüber Umgebungsbedingungen erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur; und Strukturieren wenigstens einer leitenden Schicht der Leiterplatte zur Kontaktierung mit Kontakten des darin eingebetteten Bauteils.To solve the above-mentioned objects, moreover, a method for integrating a component, consisting of a particular heat-generating in operation, electronic component and an associated, heat-conducting, in particular metallic element in a printed circuit board essentially characterized by the following steps: Providing a component consisting of an electronic component and a thermally conductive element connected thereto by a method according to the above-mentioned invention or a preferred embodiment thereof; In particular, providing a plurality of layers of a multilayer printed circuit board; Bonding the layers of the multilayer printed wiring board and the component to be integrated therein by application of increased environmental pressure and temperature; and patterning at least one conductive layer of the circuit board to contact contacts of the component embedded therein.

[0023] Es läßt sich somit in einfacher Weise nach einer Bereitstellung einer Komponente, welche jeweils aus einem elektronischen Bauteil und einem damit unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht verbundenen wärmeleitenden Element besteht, mit an sich bekannten Verfahrensschritten zur Herstellung einer Leiterplatte eine derartige Komponente in einfacher und zuverlässiger Weise in eine Leiterplatte integrieren und eine Kontaktierung des elektronischen Bauteils mit einer entsprechenden strukturierten, leitenden Schicht erzielen. Durch Einbetten der Komponente, welche entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren oder einer bevorzugten Ausführungsform hievon durch eine Verbindung bzw. Kontaktierung zwischen dem elektronischen Bauteil und dem wärmeleitenden Element hergestellt wurde, läßt 5/16 österreichisches Patentamt AT 11 628 U1 2011-02-15 sich eine optimierte Ableitung von während des Betriebs durch den elektronischen Bauteil erzeugter Wärme erzielen. Darüber hinaus läßt sich durch die Einbettung ein entsprechender Schutz insbesondere für den elektronischen Bauteil bereitstellen, so daß beispielsweise auf ein Gehäuse für den elektronischen Bauteil verzichtet werden kann. Darüber hinaus ergibt sich eine entsprechende Platzersparnis und auch insbesondere unter rauhen Einsatzbedingungen eine höhere Zuverlässigkeit durch die entsprechend geschützte Anordnung der aus dem elektronischen Bauteil und dem wärmeleitenden Element bestehenden Komponente. Weiters wird durch die nach der Herstellung der Verbindung bzw. Kontaktierung zwischen dem elektronischen Bauteil und dem wärmeleitenden Element erfolgende Einbettung bzw. Integrierung einer derartigen Komponente in die Leiterplatte sichergestellt, daß der zur Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht erforderliche bzw. eingesetzte Diffusions- bzw. Schmelzdiffusionslötvorgang unabhängig von bei der Herstellung einer Leiterplatte eingesetzten Verfahrensschritten und insbesondere beispielsweise unabhängig von an sich bekannten Lötbondverfahren zur Kontaktierung mit weiteren Bauteilen bzw. Elementen durchgeführt bzw. eingesetzt werden kann.It can thus be in a simple manner for a provision of a component, which consists of an electronic component and an associated with the formation of an intermetallic diffusion layer thermally conductive element, with known method steps for producing a printed circuit board such a component in a simple and reliably integrate into a printed circuit board and achieve a contacting of the electronic component with a corresponding structured, conductive layer. By embedding the component produced according to the method of the invention or a preferred embodiment thereof by a connection or contacting between the electronic component and the heat-conducting element, an optimized one is possible Derive heat generated during operation by the electronic component. In addition, can be provided by the embedding a corresponding protection, in particular for the electronic component, so that can be dispensed, for example, a housing for the electronic component. In addition, a corresponding reduction in space and also, in particular under harsh operating conditions, a higher reliability results from the correspondingly protected arrangement of the component consisting of the electronic component and the heat-conducting element. Furthermore, the embedding or integration of such a component in the printed circuit board, which takes place after the connection or contacting between the electronic component and the thermally conductive element, ensures that the diffusion or melt diffusion soldering process required or used to form the intermetallic diffusion layer is independent of process steps used in the manufacture of a printed circuit board and in particular, for example, independently of known Lötbondverfahren for contacting with other components or elements can be performed or used.

[0024] Anstelle einer Einbettung bzw. Integrierung in eine mehrlagige Leiterplatte während eines Verbindungsvorgangs der einzelnen Schichten einer mehrlagigen Leiterplatte, wie dies oben angeführt ist, kann eine Einbettung bzw. Aufnahme einer aus einem elektronischen Bauteil und einem unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht damit verbundenen wärmeleitenden Element gebildeten Komponente auch in einer entsprechenden Ausnehmung einer bereits vorher hergestellten Leiterplatte vorgenommen werden. Auch in einem derartigen Verfahren erfolgt nach einer Einbettung eine Kontaktierung von Kontakten bzw. Kontaktstellen des elektronischen Bauteils mit einer insbesondere strukturierten leitenden bzw. leitfähigen Schicht der Leiterplatte.Instead of embedding or integrating in a multilayer printed circuit board during a connecting process of the individual layers of a multilayer printed circuit board, as stated above, an embedding or recording of an electronic component and a thermally conductive to form an intermetallic diffusion layer Element formed component can also be made in a corresponding recess of a printed circuit board previously prepared. Also in such a method, after an embedding, contacting of contacts or contact points of the electronic component takes place with a conductive or conductive layer of the printed circuit board, in particular a structured one.

[0025] Zur Strukturierung wenigstens einer leitenden Schicht der Leiterplatte wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, daß eine Strukturierung wenigstens einer leitenden Schicht der Leiterplatte durch eine Ausbildung von Bohrungen, insbesondere Laserbohrungen, durch Ätzvorgänge oderdgl. vorgenommen wird.For structuring at least one conductive layer of the circuit board is proposed according to a preferred embodiment of the method according to the invention that structuring of at least one conductive layer of the circuit board by forming holes, in particular laser bores, by etching or the like. is made.

[0026] Insbesondere zur weiteren Verbesserung der Wärmeabfuhr bzw. zur Optimierung des Wärmemanagements für elektronische Bauteile, die eine sehr hohe Verlustwärme erzeugen, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß das wärmeleitende Element mit wenigstens einer weiteren wärmeleitenden Schicht, insbesondere aus metallischem Material, der Leiterplatte verbunden wird. Durch Verbinden mit wenigstens einer weiteren wärmeleitenden Schicht kann eine weitere und insbesondere großflächigere Verteilung der durch den elektronischen Bauteil erzeugten bzw. abgegebenen Wärme in der Leiterplatte ermöglicht werden sowie bei Vorsehen einer derartigen zusätzlichen wärmeleitenden Schicht insbesondere an einer außen liegenden Oberfläche der Leiterplatte die Wärmeabgabe weiter verbessert bzw. unterstützt werden.In particular, to further improve the heat dissipation and to optimize the thermal management of electronic components that generate a very high heat loss, it is proposed according to a further preferred embodiment that the heat-conducting element with at least one further heat-conducting layer, in particular of metallic material, the circuit board is connected. By connecting to at least one further heat-conducting layer, a further and, in particular, larger-area distribution of the heat generated or emitted by the electronic component in the printed circuit board is made possible and, when such an additional heat-conducting layer is provided, in particular on an outer surface of the printed circuit board, the heat output is further improved or supported.

[0027] Wie oben bereits angedeutet, kann eine zusätzliche Bestückung einer Leiterplatte vorgesehen sein, in welche eine Komponente, bestehend aus einem elektronischen Bauteil und einem damit verbundenen wärmeleitenden Element, aufgenommen wird, wobei gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen wird, daß insbesondere eine der strukturierten leitenden Schichten der Leiterplatte mit weiteren elektronischen Komponenten kontaktiert wird.As already indicated above, an additional assembly of a printed circuit board may be provided, in which a component consisting of an electronic component and an associated thermally conductive element, is added, it being proposed according to a further preferred embodiment that in particular one of structured conductive layers of the printed circuit board is contacted with other electronic components.

[0028] Zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben ist darüber hinaus eine Komponente, bestehend aus einem insbesondere im Betrieb Wärme erzeugenden, elektronischen Bauteil und einem wärmeleitenden, insbesondere metallischen Element, im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der Bauteil unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht mit dem wärmeleitenden Element verbunden ist. Es läßt sich somit, wie dies oben bereits ausführlich erörtert wurde, eine aus einem elektronischen Bauteil und einem wärmeleitenden Element bestehende Komponente zur Verfügung stellen, welche eine gute und zuverlässige Wärmeabfuhr und eine zuverlässige Aufrechterhaltung der Kontaktierung zwischen dem Bauteil und dem 6/16 österreichisches Patentamt AT 11 628 U1 2011-02-15 wärmeleitenden Element auch unter widrigen Einsatzbedingungen bereitstellt.To solve the above-mentioned objects is also a component consisting of a particular heat-generating in operation, electronic component and a heat-conducting, in particular metallic element, essentially characterized in that the component to form an intermetallic diffusion layer with the heat-conducting Element is connected. Thus, as has already been discussed in detail above, it is possible to provide a component comprising an electronic component and a thermally conductive element, which provides good and reliable heat dissipation and reliable maintenance of the contact between the component and the Austrian Patent Office AT 11 628 U1 2011-02-15 heat-conducting element even under adverse operating conditions.

[0029] Während, wie oben erwähnt, unter Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht neben einem verbesserten Wärmeübergang auch eine elektrische Kontaktierung zwischen dem Bauteil und dem wärmeleitenden Element vorgesehen werden kann, welches insbesondere in weiterer Folge mit weiteren leitenden bzw. leitfähigen Strukturen einer Leiterplatte nach einer Einbettung verbunden werden kann, wird für eine Entkopplung der Wärmeabfuhr von einer elektrischen Kontaktierung von Kontakten bzw. Kontaktstellen des elektronischen Bauteils gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß der Bauteil an einer von mit Kontakten bzw. Kontaktstellen des Bauteils versehenen Oberfläche verschiedenen Oberfläche mit dem wärmeleitenden Element verbunden ist.While, as mentioned above, forming the intermetallic diffusion layer in addition to an improved heat transfer and an electrical contact between the component and the heat-conducting member may be provided, which in particular subsequently with further conductive or conductive structures of a printed circuit board after embedding can be connected is proposed for a decoupling of the heat dissipation of an electrical contact of contacts or contact points of the electronic component according to a preferred embodiment, that the component at one of contacts provided with contacts or contact points of the component surface with the thermally conductive element is.

[0030] Zur Erzielung einer entsprechend guten Wärmeabfuhr und einer verbesserten Verteilung der durch den elektronischen Bauteil erzeugten Wärme auf einen größeren Teilbereich insbesondere nach einer Einbettung in einer Leiterplatte wird darüber hinaus vorgeschlagen, daß das wärmeleitende Element gegenüber dem elektronischen Bauteil vergrößerte Abmessungen aufweist, wie dies einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Komponente entspricht.To achieve a correspondingly good heat dissipation and an improved distribution of the heat generated by the electronic component to a larger portion, especially after embedding in a circuit board is also proposed that the heat-conducting element relative to the electronic component has increased dimensions, as a preferred embodiment of the component according to the invention corresponds.

[0031] Zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben wird darüber hinaus eine Leiterplatte zur Verfügung gestellt, welche wenigstens eine Komponente gemäß der vorliegenden Erfindung oder einer bevorzugten Ausführungsform davon enthält.To achieve the objects mentioned above, a printed circuit board is also provided, which contains at least one component according to the present invention or a preferred embodiment thereof.

[0032] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den beiliegenden Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen: [0033] Fig. 1 eine schematische Ansicht eines elektronischen Bauteils und eines wärmeleiten den, insbesondere metallischen Elements, welche miteinander zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Komponente entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verbinden sind, wobei jeweils eine Barriereschicht und zwei Lotschichten entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebracht sind; [0034] Fig. 2 eine schematische Teilansicht, wonach eine Mehrzahl von Bauteilen mit dem wärmeleitenden Element unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht verbunden wird; [0035] Fig. 3 eine schematische Ansicht, wonach die Mehrzahl von mit dem wärmeleitendenThe invention will be explained in more detail with reference to embodiments schematically illustrated in the accompanying drawings. 1 shows a schematic view of an electronic component and a heat-conducting, in particular metallic element, which are to be joined together to produce a component according to the invention according to the method of the invention, wherein in each case one barrier layer and two solder layers corresponding to the invention Methods are applied; Fig. 2 is a partial schematic view in which a plurality of components are bonded to the thermally conductive member to form an intermetallic diffusion layer; Fig. 3 is a schematic view, according to which the plurality of with the heat-conducting

Element verbundenen elektronischen Bauteile voneinander getrennt bzw. vereinzelt wird; [0036] Fig. 4 eine schematische Ansicht einer Einbettung bzw. Integration einer aus einem elektronischen Bauteil und einem damit unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht verbundenen wärmeleitenden Element bestehenden Komponente in eine mehrlagige Leiterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung; [0037] Fig. 5 eine schematische Teilansicht der Verbindung einer Mehrzahl von Lagen einer erfindungsgemäßen Leiterplatte unter Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Einbettung der erfindungsgemäßen Komponente; [0038] Fig. 6 eine schematische Teilansicht einer Strukturierung von leitenden Lagen derElement connected electronic components separated or isolated; Figure 4 is a schematic view of an embedding or integration of a component consisting of an electronic component and a thermally conductive element connected therewith to form an intermetallic diffusion layer into a multilayer printed circuit board according to the present invention; 5 shows a schematic partial view of the connection of a plurality of layers of a printed circuit board according to the invention using the method according to the invention with embedding of the component according to the invention; FIG. 6 shows a schematic partial view of a structuring of conductive layers of FIG

Leiterplatten gemäß Fig. 5; [0039] Fig. 7 eine Teilansicht einer weiteren Strukturierung von leitenden Lagen der erfin dungsgemäßen Leiterplatte; und [0040] Fig. 8 eine Teilansicht einer weiteren Bestückung der erfindungsgemäßen Leiterplatte mit zusätzlichen Bauteilen.Printed circuit boards according to FIG. 5; 7 shows a partial view of a further structuring of conductive layers of the circuit board according to the invention; and [0040] FIG. 8 shows a partial view of a further assembly of the printed circuit board according to the invention with additional components.

[0041] In Fig. 1 ist gezeigt, daß auf einem wärmeleitenden Element 1, welches beispielsweise von einem eine entsprechende Dicke aufweisenden Kupferblech gebildet ist, eine Barriereschicht 2 angeordnet bzw. aufgebracht ist, woran anschließend zwei Schichten 3 und 4 aus voneinander unterschiedlichem Lotmaterial angeordnet bzw. aufgebracht sind. 7/16 österreichisches Patentamt AT 11 628 U1 2011-02-15 [0042] In ähnlicher Weise ist auf einem elektronischen Bauteil 5 an einer von einer Oberfläche 6, an welcher in Fig. 1 nicht näher dargestellte Kontakte bzw. Kontaktstellen für eine weitere Kontaktierung vorgesehen sind, abgewandten Oberfläche ebenfalls eine Barriereschicht 7 angeordnet, an welche ähnlich wie auf dem wärmeleitenden Element 1 zwei voneinander unterschiedliche Lotschichten 8 und 9 anschließen.In Fig. 1 it is shown that a barrier layer 2 is arranged or applied to a thermally conductive element 1, which is formed for example by a corresponding thickness having copper sheet, then followed by two layers 3 and 4 arranged from mutually different solder material or are applied. In a similar manner, on an electronic component 5 on one of a surface 6, on which in Fig. 1, not shown in detail contacts or contact points for further contacting are provided, remote surface also arranged a barrier layer 7, to which, similar to the thermally conductive element 1, two mutually different solder layers 8 and 9 connect.

[0043] Die in Fig. 1 dargestellten Dicken der einzelnen Schichten 2 bis 4 sowie 7 bis 9 sind lediglich beispielhaft und nicht maßstabgetreu, wobei auf einsetzbare, mögliche Bereiche von Schichtdicken weiter unten im Detail eingegangen wird.The thicknesses of the individual layers 2 to 4 and 7 to 9 shown in FIG. 1 are merely exemplary and not to scale, with details of usable, possible ranges of layer thicknesses being discussed in detail below.

[0044] Die Barriereschichten 2 bzw. 7 sind beispielsweise aus Nickel gebildet. Die miteinander in weiterer Folge unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht zu verbindenden Lotschichten 3 und 4 sowie 8 und 9 sind beispielsweise jeweils von Silber für die Schicht 3 und 8 sowie Zinn für die Schicht 4 und 9 gebildet.The barrier layers 2 and 7 are formed for example of nickel. The solder layers 3 and 4 and 8 and 9 which are to be subsequently joined together to form an intermetallic diffusion layer are formed, for example, respectively by silver for the layers 3 and 8 and tin for the layers 4 and 9.

[0045] Die Aufbringung der Barriereschichten 2 bzw. 7 sowie der Lotschichten 3, 4 sowie 8 und 9 kann durch eine elektrochemische bzw. chemische Abscheidung bzw. Aufbringung erfolgen.The application of the barrier layers 2 and 7 and the solder layers 3, 4 and 8 and 9 can be carried out by an electrochemical or chemical deposition or application.

[0046] Neben einer Aufbringung wenigstens einer Lotschicht 3 und 4 bzw. 8 und 9 sowohl auf dem wärmeleitenden Element 1 als auch auf dem Bauteil 5 kann vorgesehen sein, eine entsprechende Vielzahl von Lotschichten entweder auf dem Bauteil 5 und insbesondere auf der zum wärmeleitenden Element gerichteten Oberfläche oder auf einem entsprechenden Teilbereich des wärmeleitenden Elements 1 aufzubringen. In weiterer Folge erfolgt unter Einsatz erhöhter Temperatur und/oder erhöhten Drucks zur Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht auch eine Verbindung bzw. Kontaktierung mit dem jeweiligen anderen Element, auf welchem ursprünglich keine oder eine geringe Anzahl der Lotschichten vorgesehen war, so daß wiederum ein Verbund bestehend aus dem elektronischen Bauteil 5 und dem wärmeleitenden Element 1 unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht zur Verfügung gestellt wird.In addition to an application of at least one solder layer 3 and 4 or 8 and 9 both on the heat-conducting element 1 and on the component 5 may be provided, a corresponding plurality of solder layers either on the component 5 and in particular on the heat-conducting element directed surface or on a corresponding portion of the heat-conducting member 1 to apply. Subsequently, using elevated temperature and / or increased pressure to form the intermetallic diffusion layer, a connection or contacting with the respective other element, on which originally no or a small number of the solder layers was provided, so that in turn a composite consisting of the electronic component 5 and the heat-conducting member 1 is provided to form an intermetallic diffusion layer.

[0047] Ein derartiger asymmetrischer Aufbau von Schichten bzw. Lotschichten vor der Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht kann derart gewählt sein, daß beispielsweise auf dem elektronischen Bauteil 5 die Barriereschicht 7 und lediglich eine Lotschicht 8 vorgesehen sind. Darüber hinaus sind auf dem wärmeleitenden Element 1 die Barriereschicht 2 sowie Lotschichten 3 und 4 vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform wird im Gegensatz zu der in Fig. 1 dargestellten Anordnung auf die Lotschicht 9 verzichtet, da gemäß bevorzugten Ausführungsformen insbesondere die Lotschichten 4 und 9 aus gleichen Materialien bestehen.Such an asymmetric structure of layers or solder layers before the formation of an intermetallic diffusion layer may be selected such that, for example, the barrier layer 7 and only a solder layer 8 are provided on the electronic component 5. In addition, the barrier layer 2 and solder layers 3 and 4 are provided on the heat-conducting element 1. In this embodiment, in contrast to the arrangement shown in FIG. 1, the solder layer 9 is dispensed with since, according to preferred embodiments, in particular the solder layers 4 and 9 consist of the same materials.

[0048] Gemäß einer weiteren abgewandelten Ausführungsform ist auf dem elektronischen Bauteil 5 lediglich die Barriereschicht 7 vorgesehen. Zur Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht sind in diesem Fall auf dem wärmeleitenden Element 1 neben der Barriereschicht 2 Lotschichten 3, 4 und 8 vorgesehen, so daß unter Anwendung von erhöhtem Druck und/oder erhöhter Temperatur unter gleichzeitiger Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht eine Verbindung mit dem elektronischen Bauteil 5 durch eine entsprechende Verbindung mit der darauf vorgesehenen Barriereschicht 7 erfolgt.According to a further modified embodiment, only the barrier layer 7 is provided on the electronic component 5. To form the intermetallic diffusion layer 2 solder layers 3, 4 and 8 are provided in this case on the thermally conductive element 1 in addition to the barrier layer, so that under application of elevated pressure and / or elevated temperature with simultaneous formation of the intermetallic diffusion layer, a connection to the electronic component 5 is effected by a corresponding connection with the barrier layer 7 provided thereon.

[0049] Selbstverständlich kann bei einer der oben beispielhaft angegebenen asymmetrischen Anordnungen einer unterschiedlichen Anzahl von Schichten bzw. Lotschichten vor Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht ein Wechsel zwischen dem wärmeleitenden Element 1 und dem elektronischen Bauteil 5 vorgesehen sein.Of course, in one of the above-exemplified asymmetric arrangements of a different number of layers or solder layers before forming the intermetallic diffusion layer, a change between the heat-conducting member 1 and the electronic component 5 may be provided.

[0050] Wie dies insbesondere in Fig. 2 angedeutet ist, erfolgt durch Anwendung einer schematisch dargestellten Presse 10 unter Einsatz von gegenüber Umgebungsbedingungen erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur entsprechend einem Pfeil 11 eine Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht 12, wobei in Fig. 2 eine Mehrzahl von Bauteilen 5 angedeutet ist, welche jeweils mit dem wärmeleitenden Element 1 unter Verwendung einer gemeinsamen Presse 10 zu verbinden sind. Bei Einsatz von Silber sowie Zinn für die Schichten 3 und 4 sowie 8 und 9 wird die intermetallische Diffusionsschicht 12 von einer eutektischen Silber-Zinn-Legierung gebildet, welche eine erhöhte und verbesserte Zugfestigkeit als auch Kontaktierung zwischen 8/16 österreichisches Patentamt AT 11 628 U1 2011-02-15 den Bauteilen 5 als auch dem wärmeleitenden Element 1 zur Verfügung stellt.As indicated in particular in Fig. 2, carried out by applying a press 10 shown schematically using ambient conditions increased pressure and elevated temperature corresponding to an arrow 11, a formation of an intermetallic diffusion layer 12, wherein in Fig. 2 is a plurality of Components 5 is indicated, which are each to be connected to the heat-conducting element 1 using a common press 10. When using silver and tin for the layers 3 and 4, and 8 and 9, the intermetallic diffusion layer 12 is formed by a eutectic silver-tin alloy, which increased and improved tensile strength and contact between 8/16 Austrian Patent Office AT 11 628 U1 2011-02-15 the components 5 and the heat-conducting element 1 provides.

[0051] Die Dicke der Sperr- bzw. Barriereschicht 2 und 7 kann beispielsweise zwischen 100 nm und 20 pm liegen. Die Dicken der einzelnen Lotschichten 3 und 4 sowie 8 und 9 liegen in einem Bereich von etwa 100 nm bis höchstens 100 pm.The thickness of the barrier layer 2 and 7 may for example be between 100 nm and 20 pm. The thicknesses of the individual solder layers 3 and 4 and 8 and 9 are in a range of about 100 nm to at most 100 pm.

[0052] Der zur Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschichten 12 eingesetzte Druck wird beispielsweise mit höchstens 250 bar gewählt, wobei darüber hinaus insbesondere in Abhängigkeit von für den elektronischen Bauteil 5 eingesetzten Materialien Temperaturen zwischen 150 °C und 250 °C, insbesondere etwa 220 °C zur Anwendung gelangen.The pressure used to form the intermetallic diffusion layers 12, for example, selected at most 250 bar, moreover, in particular, depending on the materials used for the electronic component 5 temperatures between 150 ° C and 250 ° C, in particular about 220 ° C to Application reach.

[0053] Anstelle von Nickel für die Barriereschicht 2 bzw. 7 können beispielsweise Eisen oder Molybdän und/oder Nickel und/oder Eisen enthaltende Legierungen verwendet werden.Instead of nickel for the barrier layer 2 or 7, for example, iron or molybdenum and / or nickel and / or iron-containing alloys may be used.

[0054] Für die Lotschichten 3 bzw. 4 als auch 8 bzw. 9 können insbesondere Materialien bzw. Metalle mit unterschiedlichem Schmelzpunkt eingesetzt werden, wobei die aneinander angrenzenden Schichten 4 und 9 aus einem Metall geringeren Schmelzpunkts und somit höherer Schmelzfähigkeit gebildet werden, während beispielsweise die Schichten 3 und 8 von Materialien und insbesondere Metallen einer beispielsweise allgemein erhöhten Leitfähigkeit, wie beispielsweise Gold oder Kupfer anstelle von Silber gebildet werden.For the solder layers 3 and 4 as well as 8 and 9, in particular materials or metals with different melting point can be used, wherein the adjacent layers 4 and 9 are formed of a metal lower melting point and thus higher melting, while, for example the layers 3 and 8 are formed of materials and in particular metals of, for example, generally increased conductivity, such as gold or copper instead of silver.

[0055] Darüber hinaus erfolgt die Auswahl der für die Schichten 3 und 4 sowie 8 und 9 eingesetzten Materialien auch unter Berücksichtigung der unter Einsatz der entsprechenden Temperatur- und Druckbedingungen durch Schmelzdiffusion erzielbaren Legierungen, welche in weiterer Folge die angestrebte Kontaktierung bzw. Verbindung hoher Widerstandsfähigkeit, insbesondere hoher Zugfertigkeit und Wärmeleitfähigkeit zur Verfügung stellen.In addition, the selection of the materials used for the layers 3 and 4, and 8 and 9 also takes into account taking into account achievable by using the appropriate temperature and pressure conditions by melt diffusion alloys, which subsequently the desired contact or high resistance compound , in particular high Zugfertigkeit and provide thermal conductivity.

[0056] Nach der Herstellung einer Kontaktierung bzw. Verbindung der Mehrzahl von elektronischen Bauteilen 5 mit dem wärmeleitenden Element 1, welches insbesondere von einem Kupferblech entsprechender Dicke gebildet wird, erfolgt eine Unterteilung bzw. Vereinzelung der jeweils allgemein mit 13 bezeichneten Komponenten, welche jeweils aus einem elektronischen Bauteil 5 sowie einem unter Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht 12 damit verbundenen Teilbereich des wärmeleitenden Elements 1 bestehen.After the production of a contact or connection of the plurality of electronic components 5 with the heat-conducting element 1, which is formed in particular of a copper sheet of appropriate thickness, there is a subdivision or separation of the respectively generally designated 13 components, each consisting of an electronic component 5 as well as a part of the heat-conducting element 1 connected to form the intermetallic diffusion layer 12.

[0057] In Fig. 4 ist die Aufnahme bzw. Einbettung einer derartigen Komponente 13 in einer allgemein mit 14 bezeichneten, mehrlagigen bzw. mehrschichtigen Leiterplatte angedeutet, wobei die einzelnen, in Fig. 4 getrennt voneinander dargestellten Schichten bzw. Lagen einer derartigen Leiterplatte beispielsweise von einer RCC-Folie (resin coated copper) 15, einem Prepreg 16, einem Core bzw. Kern 17 sowie einerweiteren RCC-Folie 18 gebildet sind.In Fig. 4, the inclusion or embedding of such a component 13 in a generally designated 14, multilayer or multilayer printed circuit board is indicated, wherein the individual, in Fig. 4 separately shown layers or layers of such a circuit board, for example from a RCC (resin coated copper) 15, a prepreg 16, a core or core 17 and another RCC film 18 are formed.

[0058] In Fig. 4 ist angedeutet, daß entsprechend den Abmessungen der Komponente 13 die einzelnen Schichten bzw. Lagen 16 bis 18 mit entsprechenden Ausnehmungen versehen sind.In Fig. 4 it is indicated that according to the dimensions of the component 13, the individual layers or layers 16 to 18 are provided with corresponding recesses.

[0059] In Fig. 5 ist schematisch die Herstellung eines Verbunds der einzelnen Schichten bzw. Lagen der mehrlagigen Leiterplatte 14 unter Einbettung der Komponente 13 wiederum unter Anwendung einer schematischen angedeuteten Presse 19 und, wie an sich bekannt, erhöhten Drucks und erhöhter Temperatur 20 zur Ausbildung einer Leiterplatte angedeutet. Aus Fig. 5 ist die Integration bzw. Einbettung der Komponente 13, bestehend aus dem elektronischen Bauteil 5 sowie dem damit unter Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht 12 verbundenen bzw. gekoppelten wärmeleitenden Element 1 deutlich ersichtlich.In Fig. 5 is schematically the preparation of a composite of the individual layers or layers of the multilayer printed circuit board 14 with the embedding of the component 13 in turn using a schematic indicated press 19 and, as is known, increased pressure and elevated temperature 20 for Formation of a printed circuit board indicated. From FIG. 5, the integration or embedding of the component 13, consisting of the electronic component 5 as well as the thermally conductive element 1 connected or coupled thereby to form the intermetallic diffusion layer 12, can be clearly seen.

[0060] Gemäß der Darstellung in Fig. 6 erfolgt für eine nachfolgende Kontaktierung von nicht näher dargestellten Kontakten bzw. Kontaktstellen des elektronischen Bauteils 5 eine Strukturierung im Bereich des elektronischen Bauteils 5 beispielsweise durch Ausbildung von Laserbohrungen 21. Weiters erfolgt ein Rückschleifen des wärmeleitenden Elements bzw. Kühlkörpers 1 an der davon abgewandten Oberfläche.According to the representation in FIG. 6, a structuring in the region of the electronic component 5, for example by formation of laser bores 21, takes place for a subsequent contacting of contacts or contact points of the electronic component 5, which are not shown in detail. Further, the thermally conductive element is looped back Heat sink 1 on the surface facing away from it.

[0061] Im Bereich der Laserbohrungen 21 erfolgt, wie dies in Fig. 7 angedeutet ist, im Rahmen einer weitergehenden Strukturierung und insbesondere eines zusätzlichen Aufbaus von strukturierten, leitenden bzw. leitfähigen Schichten 22 und 23 eine Kontaktierung des elektronischen Bauteils 5 mit der strukturierten Schicht bzw. Lage über Kontaktstellen 24. 9/16 österreichisches Patentamt AT 11 628 U1 2011-02-15 [0062] Aus Fig. 7 ist darüber hinaus ersichtlich, daß das wärmeleitende, beispielsweise aus einem Kupferblech 1 gebildete Element darüber hinaus mit einem Teilbereich 25 einerweiteren wärmeleitenden Schicht, beispielsweise ebenfalls aus Kupfer zur Verbesserung der Wärmeableitung, insbesondere durch Bereitstellung einer weiteren vergrößerten Fläche zur Wärmeab-strahlung gekoppelt ist.In the region of the laser bores 21, as is indicated in FIG. 7, a contacting of the electronic component 5 with the structured layer takes place in the context of further structuring and in particular an additional structure of structured, conductive or conductive layers 22 and 23 In addition, it can be seen from FIG. 7 that the thermally conductive element formed, for example, from a copper sheet 1 also has a partial area 25. FIG a further heat-conducting layer, for example also of copper to improve the heat dissipation, in particular by providing a further enlarged surface for heat radiation is coupled.

[0063] In Fig. 8 ist die Anordnung bzw. Bestückung der strukturierten leitenden bzw. leitfähigen Schichten 22 und 23 mit weiteren Bauteilen bzw. Komponenten 26 und 27 angedeutet.In Fig. 8, the arrangement or assembly of the structured conductive or conductive layers 22 and 23 with other components or components 26 and 27 is indicated.

[0064] Gewünschtenfalls kann neben der unter Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht 12 zur Verfügung gestellten verbesserten Wärmeabfuhr zwischen dem elektronischen Bauteil 5 und dem wärmeleitenden Element 1 bei Auswahl entsprechender Materialien insbesondere für das wärmeleitenden Element 1 auch eine elektrische Kontaktierung unter Einsatz der intermetallischen Diffusionsschicht 12 zur Verfügung gestellt werden. In diesem Fall wird das wärmeleitende Element 1, welches beispielsweise von einem Kupferblech gebildet ist, gegebenenfalls nicht nur mit einer weiteren wärmeleitenden Schicht 25 zur Verbesserung der Wärmeableitung, wie dies in Fig. 7 angedeutet ist, sondern auch mit entsprechenden leitenden bzw. leitfähigen Strukturen der Leiterplatte gekoppelt, wobei die in Fig. 7 angedeutete weitere, wärmeleitende Schicht 25 gleichzeitig eine elektrisch leitende Funktion übernehmen kann.If desired, in addition to the provided under formation of the intermetallic diffusion layer 12 improved heat dissipation between the electronic component 5 and the thermally conductive element 1 with selection of appropriate materials in particular for the heat-conducting member 1 and an electrical contact using the intermetallic diffusion layer 12 is available be put. In this case, the heat-conductive member 1 formed of, for example, a copper sheet is optionally not only provided with another heat-conductive layer 25 for improving heat dissipation, as indicated in FIG. 7, but also with corresponding conductive structures Coupled circuit board, wherein the indicated in Fig. 7 further, heat-conducting layer 25 can take over an electrically conductive function simultaneously.

[0065] Es läßt sich somit in zuverlässiger Weise eine Komponente 13 bestehend aus einem im Betrieb wärmeerzeugenden elektronischen Bauteil 5 und einem damit unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht 12 gekoppelten bzw. verbundenen, wärmeleitenden, insbesondere metallischen Element 1 zur Verfügung stellen, wobei diese Komponente 13 in besonders einfacher Weise vorab und getrennt hergestellt werden kann, wie dies in Fig. 1 bzw. 3 angedeutet ist.It can thus be in a reliable manner a component 13 consisting of a heat-generating in operation electronic component 5 and a coupled to form an intermetallic diffusion layer 12 or connected, heat-conducting, in particular metallic element 1 available, said component 13th can be prepared in a particularly simple manner in advance and separately, as indicated in Fig. 1 and 3 respectively.

[0066] Nach der Herstellung einer derartigen Komponente 13 läßt sich in ebenso einfacher und zuverlässiger Weise die Komponente 13 in eine mehrlagige Leiterplatte 14 integrieren, wobei nachfolgende Strukturierungs- und Bestückungsvorgänge sowie Kontaktierungsvorgänge in einfacher und zuverlässiger Weise möglich sind und durch Vorsehen bzw. Ausbilden der Komponente 13 nicht beeinflußt bzw. behindert werden.After the preparation of such a component 13 can be in a simple and reliable manner, the component 13 in a multilayer printed circuit board 14 integrate, with subsequent structuring and assembly operations and contacting operations are possible in a simple and reliable manner and by providing or forming the Component 13 is not affected or hindered.

[0067] Durch die Bereitstellung der intermetallischen Diffusionsschicht 12 zwischen dem Bauteil 5 und dem wärmeleitenden Element 1 läßt sich eine zuverlässige Kontaktierung zwischen diesen Elementen der Komponente 13 als auch eine entsprechende gute Wärmeabfuhr unter rauhen Umgebungsbedingungen von beispielsweise erhöhter Temperatur als auch erhöhten Schwingungen bzw. Vibrationen, wie beispielsweise im Automobilbereich, zur Verfügung stellen.By providing the intermetallic diffusion layer 12 between the component 5 and the heat-conducting element 1 can be a reliable contact between these elements of the component 13 as well as a corresponding good heat dissipation under harsh environmental conditions of, for example, elevated temperature and increased vibration or vibration , such as in the automotive sector.

[0068] Weiters läßt sich durch die getrennte Herstellung der jeweils aus einem Bauteil 5 und einem wärmeleitenden Element 1 bestehenden Komponente 13 eine Kompatibilität mit unterschiedlichen Verfahren zur Herstellung von mehrlagigen Leiterplatten 14 und im wesentlichen unabhängig von Bestückungsvorgängen mit zusätzlichen Komponenten zur Verfügung stellen.Furthermore, can be provided by the separate production of each consisting of a component 5 and a thermally conductive member 1 component 13 compatibility with different methods for the production of multilayer printed circuit boards 14 and substantially independent of mounting operations with additional components available.

[0069] Durch die Einbettung insbesondere des Bauteils 5 in die mehrlagige Leiterplatte 14 läßt sich ein entsprechender Schutz des Bauteils 5 bei gleichzeitiger Platzminimierung, beispielsweise durch Verzicht auf ein Gehäuse für den Bauteil 5 erzielen.By embedding particular of the component 5 in the multilayer printed circuit board 14, a corresponding protection of the component 5 can be achieved while minimizing the space, for example, by dispensing with a housing for the component 5.

[0070] Darüber hinaus läßt sich durch die getrennte Herstellung der Komponente 13, welche jeweils aus einem Bauteil 5 sowie einem damit verbundenen bzw. gekoppelten, wärmeleitenden Element 1 besteht, nach der Fertigstellung der Komponente 13 eine Überprüfung der einzelnen Komponente 13 vornehmen, so daß insbesondere ein Ausschuß an fertiggestellten, jedoch nicht ordnungsgemäß funktionsfähigen Leiterplatten reduziert werden kann, welche beispielsweise eine nicht ordnungsgemäße Kontaktierung eines Bauteils 5 mit einem wärmeleitenden Element 1 oder Kühlkörper aufweisen. 10/16In addition, can be made by the separate preparation of the component 13, each consisting of a component 5 and a connected or coupled, thermally conductive element 1, after the completion of the component 13, a review of the individual component 13, so that In particular, a committee can be reduced to finished, but not properly functioning printed circuit boards, which, for example, have an improper contacting of a component 5 with a heat-conducting element 1 or heat sink. 10/16

Claims

Austrian Patent Office AT 11 628 U1 2011-02-15 Claims 1. A method for contacting or connecting an electronic component which generates heat in particular during operation with a thermally conductive, in particular metallic element, characterized in that the component (5) forms an intermetallic diffusion layer (12) is connected to the heat-conducting element (1).

2. The method according to claim 1, characterized in that the component (5) at one of contacts or contact points (24) of the component (5) provided surface (6) different surface with the thermally conductive element (1) is connected.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that for forming the intermetallic diffusion layer (12) of the component (5) and / or to be connected or to be coupled, thermally conductive element (1) each with at least one solder layer (3 , 4, 8, 9) and that the solder layers (3, 4, 8, 9) are contacted with each other and bonded to each other using environmental pressure and elevated temperature to form the intermetallic diffusion layer (12).

4. The method of claim 1, 2 or 3, characterized in that the at least one solder layer (3, 4, 8, 9) made of an electrically conductive metal selected from the group comprising silver, gold, nickel and copper and / or Tin, indium and bismuth is formed.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that prior to the application of the at least one solder layer (3, 4, 8, 9), a barrier layer (2, 7) to be joined together or to be determined areas or surfaces of the component (5) and / or the heat-conducting element (1) is applied.

6. The method according to claim 5, characterized in that the barrier layer (2, 7) of an electrically conductive metal selected from the group comprising nickel, iron or molybdenum and / or alloys containing nickel and / or iron is formed.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that two different solder layers (3, 4, 8, 9) are respectively applied to a surface to be bonded or to be determined.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the at least one solder layer (3, 4, 8, 9) and / or the barrier layer (2, 7) is electrochemically or chemically deposited or applied.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the at least one solder layer (3, 4, 8, 9) and / or the barrier layer (2, 7) has a thickness of at least 5 nm, in particular at least 100 nm at most 100 pm, preferably at most 20 pm.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the soldering process at a pressure of less than 300 bar, in particular less than 250 bar and at temperatures of less than 400 ° C, in particular between 150 ° C and 250 ° C. is carried out.

11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that a plurality of electronic components (5) with a common heat-conducting element (1) to form a respective intermetallic diffusion layer (12) is connected and that the heat-conducting element (1) is subdivided after connection with the plurality of components (5) for separating the components (5) respectively connected to a partial region of the heat-conducting element (1). 11/16 Austrian Patent Office AT 11 628 U1 2011-02-15

12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the heat-conducting element (1) from an opposite the at least one solder layer (3, 4, 8, 9) has an increased thickness, metallic layer, in particular made of copper ,

13. A method for integrating a component consisting of a particular heat-generating in operation, electronic component and an associated, heat-conducting, in particular metallic element in a printed circuit board, characterized by the following steps: providing one of an electronic component (5) and an associated thermally conductive element (1) existing component (13) according to a method according to any one of claims 1 to 12; Providing, in particular, a plurality of layers (15, 16, 17, 18) of a multilayer printed circuit board (14); Bonding the layers (15, 16, 17, 18) of the multilayer printed circuit board (14) and the component (13) to be integrated therein by application of increased environmental pressure and temperature; and patterning at least one conductive layer (15) of the circuit board to contact contacts of the component (5) embedded therein.

14. The method according to claim 13, characterized in that a structuring of at least one conductive layer (15) of the printed circuit board (14) by forming holes, in particular laser bores (21), by etching processes or the like. is made.

15. The method according to claim 13 or 14, characterized in that the heat-conducting element (1) with at least one further heat-conducting layer (25), in particular of metallic material, the circuit board (14) is connected.

16. The method according to any one of claims 13 to 15, characterized in that in particular one of the structured conductive layers (15, 18, 22, 23) of the printed circuit board (14) with further electronic components (26,27) is contacted.

17 component, consisting of a particular heat-generating in operation, electronic component and a heat-conducting, in particular metallic element, characterized in that the component (5) to form an intermetallic diffusion layer (12) is connected to the heat-conducting element (1).

18. Component according to claim 17, characterized in that the component (5) at one of contacts or contact points (24) of the component (5) provided surface (6) different surface with the heat-conducting element (1) is connected.

19. Component according to claim 17 or 18, characterized in that the heat-conducting element (1) relative to the electronic component (5) has enlarged dimensions.

20. Printed circuit board, comprising at least one component according to claim 17,18 or 19. See 4 sheet drawings 12/16