CN101427371A - 电子部件模块 - Google Patents

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Abstract

一种电子部件模块，具有至少一个多层的第一电路支承体组件(21，22；31，32；41，42)和冷却装置(23，33，43)，其中冷却装置(23，33，43)与电路支承体组件(21，22；31，32；41，42)的上侧接触，其中冷却装置(23，33，43)被构建为：使得在电子部件模块(2，3，4)工作中产生的废热能够在关于电路支承体组件(21，22；31，32；41，42)的设置的横向方向上通过冷却装置(23，33，43)散发。

Description

电子部件模块
技术领域
本发明涉及一种带有至少一个多层的电路支承体组件的电子部件模块。
背景技术
在部件技术中，总是努力使得这些部件模块一方面应当效率越来越高，而另一方面这些部件模块应当越来越小。新材料、工艺技术以及装配技术方案能够实现具有更快的开关循环和更为紧凑的构型的电子元件。在这种小型化中出现的一个问题是，将这种部件模块工作时出现的废热散发。这种部件模块的紧凑性以不同的方式来实现，其中着重是多层的电路支承体组件，因为通过将面积重新分布在第三维度中可以极大地减小通常的二维电路板。通常，引出损耗热的问题源自以下情况：对于电路支承体组件可用的电绝缘材料仅仅能够实现有限的热传导。
针对具有损耗的电器件的散热的材料技术和工艺技术解决方案尤其是在功率电子学中已公开。在WO 2004/045016 A2中公开了一种使用LTCC(低温共烧陶瓷)的多层陶瓷衬底的复合结构，其中在该陶瓷衬底之下构建了金属支承体，并且功率部件安装在该陶瓷衬底的上侧上。通过陶瓷衬底，构建了金属热通孔，这些通孔引导至金属支承体，以便能够在垂直方向上将所产生的废热散发。
另一热耦合可以如下实现：将功率部件直接安装到电路支承体的开口中的金属支承体上。这种扩展方案在US 2003/0062185 A1和US2004/0222433 A1中被公开。
在陶瓷电路支承体和金属冷却体之间的连接在此例如可以通过粘合连接、钎焊连接来建立或者在将陶瓷共烧(Cofiring)期间中建立。然而，这些解决方案是对部件(例如发光二极管)的二维布置而设计的，并且所产生的废热实际上仅仅垂直于金属支承体的平面向下散发。
对于四层的、耐热的电路支承体，也可以设计为，考虑LTCC技术，该技术实际上能够实现无限的层数，以及热通孔和被冲压的窗。此外，可能的是，将机械和电复合结构中的多个陶瓷电路支承体通过所谓的球栅阵列(Ball-Grid-Array)彼此堆叠为三维的模块。然而，在这些模块中，并不能够容易地实现器件的冷却。
此外，在已知的部件模块中，由于热在其中的垂直散发，所以多个电路支承体组件彼此不可能堆叠。
发明内容
因此，本发明的任务是，实现一种电子部件模块，其可以被紧凑地构建，并且能够实现更好的散热。
该任务通过一种具有根据权利要求1所述的特征的电子部件模块来解决。
根据该解决方案的电子部件模块包括至少一个多层的第一电路支承体组件和冷却装置，其中冷却装置与电路支承体组件的上侧接触，特别是尽可能大面积地接触，并且被构建为使得在电子部件模块工作中产生的废热可以在关于电路支承体组件的设置和取向的横向方向上通过冷却装置散发。该扩展方案一方面能够实现带有多层的电路支承体组件的紧凑的部件模块，其中所产生的废热可以通过改进的方案被散发。由此，不再进行热的垂直散发，而是进行水平的散发，其中必须构建通孔来保持与金属支承体的接触。废热散发的这种方案能够实现电路支承体组件的、关于电子部件模块的紧凑的类似立方体的构型的改善的可堆叠性。在多层的电路支承体组件侧面将废热横向向外引出也能够实现元件的更为有效和更为高效的散热。为了保持在电路支承体组件和散热器之间的热阻尽可能小，对于冷却装置优选的是使用一种具有尽可能大的热传导能力的材料。
优选的是，冷却装置在横向方向上至少在电路支承体组件的一个侧面上延伸超出电路支承体组件的范围。由此，可以实现有效的散发和与电子部件模块的壳体的简单接触。
冷却装置至少局部板状地构建。由此，可以实现与电子电路支承体组件的比较大面积的接触。
优选的是，冷却装置至少局部构建为电子部件模块的壳体的侧壁。由此，可以实现非常紧凑的布置。
可以设计的是，至少一个多层的电路支承体组件具有至少一个隔离层、一个器件层和一个印制导线层。所提及的层可以关于它们的彼此的布置而改变，以及可以关于它们的数量而改变。可以设计的是，在层序列中，器件层接在绝缘层之后，而印制导线层接在器件层之后。也可以设计的是，印制导线层是最上层，随后跟随有器件层以及随后是绝缘层。也可以设计的是，在器件层和印制导线层之间构建另一绝缘层。在印制导线层的与器件层或者必要时存在的另外的绝缘层背离的侧上可以优选地设置冷却装置。此外，另外的冷却装置也可以接在绝缘层之后，由此电路支承体组件两侧地(上和下)分别设置有冷却装置用于横向散热。
优选的是，在第一电路支承体组件和第二电路支承体组件之间构建有中间层，特别是绝缘的中间层，并且在电路支承体组件的与该中间层背离的上侧上分别设置冷却装置。印制导线层优选地与中间层邻接，并且冷却装置有利地与绝缘层邻接。
在中间层的对置的侧上可以分别设置电路支承体组件，电路支承体组件针对层布置和层的数量可以相同地构建，或者也可以不同地构建。
冷却装置优选在它们的边缘区域上在电路支承体组件的侧面彼此相连，特别是通过导热的间隔元件相连。该连接可以优选通过垂直取向的间隔元件来构建，这些间隔元件特别是导热地构建。由此，可以实现一种电子部件模块，该电子部件模块在中间层的对置的侧上分别具有多层的电路支承体，其中电路支承体组件在它们的暴露的上侧、特别是基本上水平的上侧上至少局部地分别与冷却装置相连。冷却装置直接地位于该上侧上。这种三明治状的布置能够实现部件模块的非常紧凑的实现形式，该部件模块保证了更好的散热，其中所述三明治状的布置在堆叠中具有：冷却装置，特别是冷却层；接在其后的多层的第一电路支承体组件；随后的中间层；随后又是多层的第二电路支承体组件；以及最后又是冷却装置。此外，这种三明治状结构可以任意多次地彼此堆叠。
然而，冷却装置、电路支承体组件以及中间层的任意其他的堆叠顺序也是可能的。
冷却层在电路支承体组件的露出的上侧上的布置以及特别是其中水平的冷却装置在垂直方向上通过间隔元件相连的实现形式，能够实现冷却装置同时是电子部件模块的壳体。
在此，也可以设计的是，中间层、特别是PCB衬底或者DCB(直接铜接合氮化铝衬底)衬底同样被散热地构建。例如可以设计的是，中间层具有金属芯、特别是铝芯或者铜芯。当存在借助模制引线框架技术(Molded-Lead-Frame-Technik)的连接时，所示的发明证明是特别有利的。在此，可以以模制引线框架技术实施包括有中间层、电路支承体组件以及冷却装置的单个的或者所有元件。在这种实施形式中，电路支承体组件的所有层可以至少局部地也空间弯曲地构建，由此不仅绝缘层而且器件层以及印制导线层都可以空间弯曲。由此，任意器件都可以通过其基本上所有的暴露的面来冷却。于是，也可以设计的是，较厚的印制导线或者金属深冲件(例如铝深冲件或者铜深冲件)可以被至少局部地以塑料来压力注塑包封，并且这些扩展方案以及普遍化最后仅仅取决于在电子部件模块中的电流和热负载的总和以及绝缘强度。由此，可以实现将电流引导和冷却集成。此外，电路支承体组件的外侧形成了包括任意的冷却肋的壳体，并且具有嵌体模型(Inlay-Mold)用于绝缘，然而其中可以实现后面的层的热耦合。与浇铸实施形式相比，在这种三明治状扩展方案中也可以实现的是，不设置电路支承体组件与中间层的粘合。在冷却装置中优选地可以设置如下区段：该区段同时构建为插头或者插座用于冷却装置的电接触。
优选的是，冷却装置中的至少一个和/或中间层中的至少一个和/或电路支承体组件中的至少一个可以以模制引线框架技术来构建。
优选的是，冷却装置至少局部地由金属构建，并且有利地构建为金属板。
冷却装置优选至少局部地作为中间层设置在第一电路支承体组件和多层的第二电路支承体组件之间。由此，可以通过冷却装置实现两个电路支承体组件的横向冷却。此外，进一步可以改善结构的紧凑性。
可以设置至少一个第三电路支承体组件，其与另一冷却装置接触，其中与第一和第二电路支承体组件接触的冷却装置通过至少一个间隔元件与另一冷却装置相连。
优选的是，在第三电路支承体组件和第一或第二电路支承体组件之间构建至少一个球栅阵列和/或至少一个弹性接触部和/或至少一个可插接的杆作为电接触部。由此，在元件热膨胀时也可以保证可靠的接触。未设置在共同的中间层或者冷却装置的对置侧上的电路支承体组件的电接触由此可以以多种方式来实现。根据制造技术可以实现尽可能最好的电接触。
优选的是，在冷却装置中构建穿通的电接触部，特别是通孔，用于使两个电路支承体组件彼此接触，其中电接触部与冷却装置绝缘。
优选的是，至少一个电路支承体组件具有多个LTCC层，这些层优选具有集成的器件。由此，电子部件模块的三维的堆叠形状能够以紧凑和类似立方体的方式实现，并且以金属-陶瓷-复合结构的散热方案来实现。
优选的是，将用于电子部件模块的外部电接触的插接连接部安装到冷却装置中。当至少一个冷却装置是电子部件模块的壳体壁时，这是特别有利的。该壳体壁可以是主散热器。
优选的是，间隔元件电绝缘地构建，并且通过这种间隔元件相连的冷却装置优选可以置于不同的电势上。可以设计的是，电子部件模块的电接触向外通过至少两个位于不同的电势的冷却装置来实现或者构建。
优选的是，至少在冷却装置的边缘区域上构建有冷却肋。
优选的是，冷却装置在横向方向上延伸，并且由此在电路支承体组件的侧面延伸超出间隔元件的位置。这意味着，垂直取向的间隔元件从冷却装置的边缘区域朝向电路支承体组件的方向插入，使得在水平方向上构建有冷却装置的自由端部。在冷却装置的这些边缘区域上可以优选地构建冷却肋。所产生的废热的散发由此可以被进一步改进。
其他的有利的实施形式由以下借助示意图进一步阐述的实施例中得到。
附图说明
以下将借助示意图详细地阐述本发明的实施例。其中：
图1示出了根据本发明的电子部件模块的第一实施例的截面图；
图2示出了根据本发明的电子部件模块的第二实施例的截面图；
图3示出了根据本发明的电子部件模块的第三实施例的截面图；
图4示出了根据本发明的电子部件模块的第四实施例的截面图；
图5示出了根据本发明的电子部件模块的第五实施例的截面图；
图6示出了根据本发明的电子部件模块的第六实施例的截面图；
图7示出了电子部件模块的第七实施例的截面图；
图8示出了电子部件模块的第八实施例的截面图；以及
图9示出了电子部件模块的第九实施例的截面图。
具体实施方式
在附图中，相同的或者功能相同的要素设置有相同的参考标记。
在图1中示出了部件模块系统1的第一实施例的截面图，该系统包括三个电子部件模块2、3和4。第一电子部件模块2包括多层的第一电路支承体组件21和多层的第二电路支承体组件22。在两个电路支承体组件21和22之间是中间层或者设置有中间层23，该中间层在该实施例中构建为金属板。该中间层23构建为用于冷却电子部件模块2，并且以下被称为冷却装置23或者冷却层。这种冷却装置23由此被构建为与电路支承体组件21和22的上侧通过平面的区域直接彼此靠置。通过这种设置，特别是在横向方向(x方向)可以构建冷却装置23与电路支承体组件21和22之间的比较大的接触区域，由此可以实现改进的散热。特别地，这种平面的接触区域在x-z平面(垂直于图平面)的整个面积区域上延伸。
在该实施例中，多层的第一电路支承体组件21具有三个垂直地相叠设置的LTCC层21a至21c。在LTCC层21a至21c中构建有未被具体表示的部件和印制导线。如可以看到的那样，在层21c上设置了集成电路21d，该集成电路定位在凹进部分21e中，该凹进部分构建在层21a以及层21b中。在所示的实施例中，设置在冷却装置23的对置的侧上的多层的第二电路支承体组件22同样包括三个LTCC层22a至22c，这些层同样构建为LTCC-玻璃陶瓷。在此，在层22c上也设置了集成电路22d，该集成电路定位在层22a和22b的凹进部分22e中。
如从图1的视图中可以看到的那样，冷却装置23在x方向延伸，并且由此在整个部件模块系统1的横向或者水平方向上延伸超出两个电路支承体组件21和22的范围。为了使两个电路支承体组件21和22电接触，在冷却装置23中构建电接触的通孔23a、23b、23c和23d。然而，这些为了电接触而设置的通孔23a至23d与冷却装置23电绝缘。在该实施例中，冷却装置23也在垂直于图平面走向的平面(x-z平面)中延伸超出两个电路支承体组件21和22的范围。然而，也可以设计为，冷却装置仅仅在所示的截面图的右边或者左边在横向方向(x方向)上延伸超出电路支承体组件23和22的构型。
通过冷却装置23可以将电子部件模块2工作时产生的废热侧向(x方向)地向外传导，特别是在电路支承体组件21和22的侧面在横向方向上散发。在三维的视图中，这种横向散热于是在x-z平面中是可能的，因为冷却装置23也优选在z方向(垂直于图平面)上相应地延伸。
如图1所示，部件模块系统1具有设置在第一电子部件模块2之下的第二电子部件模块3，该模块类似于第一电子部件模块2地构建。该部件模块3也具有两个多层的电路支承体组件31和32，它们在该实施例中分别也包括三个LTCC层31a、31b、31c或者32a、32b和32c，它们构建为LTCC玻璃陶瓷层。这里也设置冷却装置33作为支承体，其中电路支承体组件31和32以上侧在对置的侧上与冷却装置33邻接。
在LTCC层31c或者32c中分别设置有集成电路31d或者32d。这里也为此分别在设置于其上的层中构建有凹进部分31e和32e。为了使在冷却装置33的对置的侧上设置的电路支承体组件31和32电接触，在冷却装置33中构建有垂直通孔33a、33b、33c和33d形式的电接触部。这些通孔33a至33d也与金属冷却装置33电绝缘地设置。
为了使第一电子部件模块2与第二电子部件模块3电连接，在所示的实施形式中构建有所谓的球栅阵列61和62，这些阵列与LTCC层22a或31a的上侧或者外侧22f和31f接触。
类似于电子部件模块2和3地构建了部件模块系统1的第三电子部件模块4。第三电子部件模块4在y方向上设置在第二电子部件模块3之下，使得通过部件模块系统1构建紧凑的类似立方体的造型的三维堆叠形状，该系统具有金属-陶瓷复合结构的散热方案。
第三电子部件模块4也包括中央的金属的、板状的冷却装置43，其中在该冷却装置43的对置的侧上构建有多层的电路支承体组件41和42。在此，电路支承体组件41和42也分别具有三个LTCC-玻璃陶瓷层41a、41b、41c或42a、42b、42c。集成电路41d或42d设置在LTCC层41c和42c上。为此，凹进部分41e或42e又构建在位于其上的层41a、41b或42a、42b中。在此，为了使两个电路支承体组件41和42电接触，也在冷却装置43中构建了通孔43a、43b、43c和43d形式的电接触部，它们是电绝缘的。
两个冷却装置33和43被构建为在它们的大小上相应于冷却装置23。
在冷却装置23、33和43的边缘区域上分别构建有间隔元件51和52，以建立冷却装置23和33或33和43之间的连接。每个间隔元件51和52都具有芯区域51a或52a，该芯区域被护层元件51b或52b包围。芯区域51a、52a可以构建为孔。为了部件模块系统1的元件的安装和固定，可以设置有螺旋连接，其中螺杆可以插入这些孔以及在冷却装置23、33和43的边缘区域上同样构建以及示出的孔中。
然而也可以为，例如通过铆钉连接来构建连接。在芯区域51a和52a中，于是插入铆接元件或者螺栓。
间隔元件51和52被导热地构建，并且设置用于将部件模块系统1中产生的废热横向散发。如从图1的视图中可以看到的那样，间隔元件51和52在x方向上定位，使得它们基本上与冷却层23、33和43的侧边缘齐平地设置。
第二电子部件模块3也通过球栅阵列63和64与第三电子部件模块4电接触，这些球栅阵列构建在相应的层32a和41a的上侧32f和41f上。
此外，电接触部以球栅阵列65和66的形式设置在层42a的外侧或者上侧42f上，以便必要时能够实现与另一电子部件模块接触或者甚至与另一部件模块系统接触。通过借助球栅阵列61至66的接触，可以平衡由于元件的热失配而产生的机械应力，也就是说，这些元件具有明显不同的热膨胀系数。
通过使所产生的废热侧向散发以及冷却装置23、33和43超出电路支承体组件21、22、31、32、41和42的范围的构型，可以结合侧面地设置于这些电路支承体组件21、22、31、32、41和42的间隔元件51和52来实现有效的散热方案。然而，此外也可以实现整个部件模块系统1的非常紧凑的构型。
相应的电路支承体组件21、22、31、32、41和42的陶瓷LTCC层的数目和设置可以以多种方式不同于图1所示的实施例，并且也可以完全不同地设置和构思。重要的是，冷却装置23、33和43定位和构建为使得可以实现横向的冷却方案。
陶瓷LTCC层21a至21c、22a至22c、31a至31c、32a至32c、41a至41c以及43a至43c实现为电路的支承体，其中该电路例如可以通过丝网印刷的印制导线来制造。例如可以通过粘合连接或者钎焊连接或者通过烧结工艺而将电路支承体组件21、22、31、32、41和42施加到相应的冷却装置23、33和43上。冷却装置23、33和43的金属材料被选择或者作为合金或者复合材料制造，使得该材料一方面针对所需的温度窗与所提及的层的陶瓷热匹配，并且另一方面具有尽可能高的导热能力。这种相互的匹配的例子可以在如下的实现方式中看到，其中电路支承体组件21、22、31、32、41和42的层如已经阐述的那样构建为LTCC玻璃陶瓷层，并且冷却装置23、33和43由铜-钼复合原料构建。这种铜-钼复合原料优选具有8ppm/K的膨胀系数以及200W/mK至300W/mK的导热性。膨胀系数在此选择为非常接近所使用的LTCC陶瓷的膨胀系数。
可以设计为，图1中所示的电子部件模块系统1设置在(未示出的)壳体中。为了从该壳体中散热，可以在壳体和至少一个冷却装置23、33和43和/或至少一个间隔元件51、52之间构建导热的接触部。于是可以设计为，例如图1中右边的垂直边缘区域靠置在壳体的内壁上，其中该边缘区域由冷却装置23、33和43的边缘以及间隔元件51和52的边缘构成。部件模块系统1可以拧紧在壳体上。在部件模块系统1和壳体之间也可以构建多个接触部用于散热。
除了在根据图1的实施例中实现的球栅阵列61至66之外，也可以通过弹性接触或者通过可插接的多管脚连接器(Stiftleisten)来设计电接触，如在所谓的双列直插(Dual-In-Line，DIL)壳体中可以实现的那样，这些弹性接触或者多管脚连接器捕获可能存在的热失配。此外，对于弹性接触或者多管脚连接器所需的在各个平面之间的较大的垂直距离(y方向)对于在相邻的平面之间有大的电势差的情况也用于更好的电绝缘。替代球栅阵列61至66，例如也可以设置接合线。
如果在电路支承体组件之间的电压距离(Spannungsabstand)进一步增大，则可以设计为，至少一个绝缘膜(例如由Kapton构成)设置到所产生的中间区域中。这例如在根据图2的截面图的部件模块系统1的构型中示出。部件模块系统1的该实施例对应于根据图1的构型，并且因此出于清楚的原因仅仅示出了上级元件的参考标记，这些上级元件的详细的构型已经在针对图1的阐述中详细说明。
与根据图1的构型不同，图2中的实施形式具有绝缘膜7，该膜设置在第二电子部件模块3和第三电子部件模块4之间。在该实施例中构建为Kapton膜的该绝缘膜7特别是设置在多层的电路支承体组件32和多层的电路支承体组件41之间。如在此可以看到的那样，该绝缘膜7与电路支承体组件32的LTCC层32a间隔地定位，并且也与电路支承体组件41的LTCC层41a间隔地定位。
此外，膜7具有冲裁部或者凹进部分71和72，以便能够使球栅阵列63和64或者替代的电连接穿过。如可以看到的那样，凹进部分71和72被设计为使得球栅阵列63和64与绝缘膜7间隔地设置。在水平方向(x方向)上，绝缘膜7延伸超出电路支承体组件32和41的范围。
然而，也可以设计为，绝缘膜7具有如下选择的大小：使得绝缘膜7仅仅在水平方向上在球栅阵列63和64之间延伸。在这种构型中，绝缘膜7置于电路支承体组件32和41之间的间隙中。绝缘膜在此可以松散地置于该间隙中。通过该绝缘膜7可以延长电路支承体组件32和41之间的空气隙，使得可以防止从电路支承体组件32的LTCC层至电路支承体组件41的LTCC层的飞弧。附加地或者替代地，这种绝缘膜7也可以设置在电路支承体组件22和31之间。绝缘膜7也可以固定在电路支承体组件32或41之一上，例如粘合在其上。也可以设计为，绝缘膜7固定在间隔元件52上。
在图3中示出了带有多个电子部件模块2、3和4’的部件模块系统1的另一实施例的截面图。与根据图1和图2的实施形式不同，在该实现形式中，电子部件模块4’构建有只有唯一的多层电路支承体组件41’。该电路支承体组件41’设置在冷却装置8上，该冷却装置8构建为最下面的散热层。该冷却装置8实现为整个部件模块系统1的主散热器，并且不但在水平方向而且在垂直方向都设计为比冷却装置23和33具有更大的尺寸。在下侧8a上未装配冷却片或者金属的冷却装置8，并且由此没有电子器件或者元件或者电路支承体。特别地，冷却装置8在此可以用作整个部件模块系统1的壳体的壳体壁。
如从图3的视图中可以看到的那样，在该冷却装置8中构建了穿通的凹进部分81，插接连接装置9安装在该凹进部分中。插接连接装置9具有固定地设置在凹进部分81中的插接元件9a，该元件可以从外部到达，并且插接元件9b可以引入其中。由此，可以实现外部的电接触。在集成到冷却装置8中的插接元件9a上安装(特别是钎焊)有电接触部91、92和93，这些接触部与电路支承体组件41’的LTCC层41a’电连接。也可以设计为，在冷却装置23和33中构建有凹进部分，于是较大的插接元件9a可以延伸通过这些凹进部分，并且至电子部件模块2和3的相应的电路支承体组件的电接触是可能的。
也可以设计为，在冷却装置8的下侧8a未装配的情况下，可以进行至另一冷却体的全面的连接，或者进行例如至部件模块系统1的未被示出的壳体的壳体底部的完全的连接，该壳体底部于是用作另外的冷却体。
各个平面或者各个电子部件模块2至4或者2至4’可以以不同的功能和功能性构建。这样，例如可以设计为，具有较高电压和电流的功率电子器件与控制功能(控制器)以及数字元件在空间上隔离，由此可以防止不希望的或者破坏性的相互作用。例如，这在根据图2的实施形式中被实现。
在根据图4的截面图中示出了电子部件模块系统1的另一扩展方案。与根据图3的实施形式不同，在此间隔元件51和52电绝缘地构建，由此能够实现的是，冷却装置23’和33’可以位于不同的电势上。特别地，护层元件51b和52b由电绝缘材料构建。如果将导电零件设置为连接元件，则在芯区域51a和52a中的连接也由电绝缘材料构建，或者至少电绝缘。通过使用这种电绝缘的间隔元件51和52以及必要时使用附加的壳体，冷却装置23’、33’和8’可以分别置于电路技术上有利的电势上。由此，这些冷却装置附加地也可以用作至用电器的引导电流的连接，其中该用电器通过例如焊接的或者硬钎焊的线缆10a和10b连接。此外，电连接可以通过插接连接来实现。在此，冷却装置可以构建为使得它承担插座或者插头的功能。
为了能够实现线缆10a和10b的这种电接触，在根据图4的扩展方案中设计为，将间隔元件51和52在x方向上朝着电子部件模块2、3和4’的电路支承体组件方向推移。冷却层23’、33’和8’因此具有自由的边缘区域，因为间隔元件51和52在横向方向上不再与冷却装置23’、33’和8’齐平地设置。
在图5中以截面图示出了带有多个电子部件模块2、3和4’的部件模块系统的另一实施例。在根据图4的构型中由于间隔元件的电绝缘而可能出现的、间隔元件51和52的热阻的劣化可以通过如根据图5的扩展方案中所实现的对流冷却来降低。为此，在根据图5的扩展方案中设计了，水平取向的冷却片或者冷却装置23”、33”’和8”在水平方向(x方向)上进一步伸出间隔元件51和52的位置。此外，可以在冷却装置23”的延长的边缘区域23e和23g上构建附加的冷却凸起部23f和23h。类似地，这通过在冷却装置33”的延长的边缘区域33e和33g上构建多个冷却凸起部33f和33h来实现。相应地，这在冷却装置8”中实现，其中冷却凸起部82a和83a构建在水平延长的边缘区域82和83上。在所示的实施例中，冷却凸起部23f、23h、33f、33h、82a和83a在垂直方向(y方向)上向上取向。然而，这仅仅是示例性的，并且这些冷却凸起部也可以垂直向下或者也可以在其他方向取向。
通过设置这些冷却凸起部23f、23h、33f、33h、82a和83a，可以实现冷却装置23”、33”和8”的表面增大，并由此可以改善在横向或者水平方向的散热。
在图6所示的截面图中示出了部件模块系统1的另一实施形式。在该实施形式中，冷却装置23”’、33”’和8”彼此间隔地设置。冷却装置23”’、33”’盆状地构建，并且例如可以实现为铸件。由此，在该扩展方案中，间隔元件集成到相应的冷却层23”’和33”’中。由此，可以在堆叠时构建防尘和防溅水的多层壳体。在衔接处设置有密封环12a和12b。这些密封环12a和12b例如可以由铝、铜、Viton、塑料等等构成。此外，在组装之后，通过液相或者气相涂层(例如聚对二甲苯(Parylene))的密封同样是可能的。冷却肋23f和23h的构建也可以延伸超出冷却装置23”’的整个上侧。在此，例如也可以设置螺旋连接用于安装部件模块，其中这里也可以将螺旋元件旋入孔(例如图1中的芯区域51、52a)中，其中可以在冷却装置8”中构建相应的螺纹。
通过将损耗热从各单个平面在横向方向上散发，实现了可堆叠性以及紧凑的构型。各平面在模块的芯区域中电通孔敷镀(durchkontaktieren)，而热接触在空间分上离地在周边区域中进行。该周边区域同时具有起稳定作用的机械功能，并且甚至形成了完整的壳体。自然，带有间隔元件的结构也可以以相反的方式中央地设置并且被电路支承体包围，然而部分功能、如壳体的功能就不再被提供。导热的间隔元件可以与水平的金属支承体(冷却层)拧合，使得每个平面在模块连接到一起之前可以被单个地测试。此外，循环的冷却剂可以流过间隔元件和平面，以使得温度均匀，或者主动地降低温度。冷却剂例如可以按照用于提高热容量的“热管”原理来经历相变。
在图7所示的截面图中，示出了带有电子部件模块2”的部件模块系统1的另一实施形式。部件模块2”具有多层的第一电路支承体组件21’和多层的第二电路支承体组件22”。在此，在第一电路支承体组件21’和第二电路支承体组件22”之间有绝缘的中间层24。在电路支承体组件21’和22”的与该中间层24背离的上侧上分别设置有冷却装置25和26。多层的第一电路支承体组件21’在所示的实施形式中包括两个绝缘层21a’和21c’、嵌入其中的器件层21b’以及印制导线层21d’。印制导线层21d’与中间层24邻接。绝缘层21a’和21c’以及中间层24不包含所示的通孔敷镀(所谓的通孔Via)用于使设置在两侧的层电接触。这些通孔例如也能够实现冷却装置25的电接触，以便能够实现外部的接触，当电流引导未能由印制导线层21d’承担或者不应当由其承担时，同样实现如通过冷却装置25的电流引导。
类似于第一电路支承体组件21’地构建了第二电路支承体组件22”。第二电路支承体组件也具有两个绝缘层22b”和22d”，在它们之间构建了器件层22c”。在绝缘层22b”和中间层24之间构建了印制导线层22a”，除了绝缘层22b”和22d”以及器件层22c”之外该印制导线层与第二电路支承体组件22”关联。与下部的绝缘层22d”邻接地设置有另外的冷却装置26。
这种构造不仅可以以LTCC技术实现，而且也可以以传统的技术实现。器件层21b’和22c”于是由SMD部件或者接线的部件构成。朝向冷却装置25和26的绝缘层或者与这些冷却装置邻接的绝缘层21a’和22d”’实施为具有高导热性的电绝缘的隔离物。朝向印制导线层21d’和22a”的绝缘层21c’或者22b”通过施加到印制导线层21d’和22a”上的钎焊停止漆(Loetstopp-Lack)来实现。中间层24通过例如FR4或者FR5材料构成的印刷电路板来形成。印刷电路板也可以实施为柔性的电路板，其也称为柔性板。此外，可以设计为借助模制引线框架技术来实现中间层24、印制导线层21d’和22a”以及绝缘层21a’、21c’或者22b”和22d”。
在所说明的实施形式中，除了冷却装置25和26之外，中间层24和/或一个或多个绝缘层21a’、21c’、22b”和22d”可以以机械的方式支承，或者有利于部件模块系统1的机械坚固性。
冷却装置25和26优选在其边缘区域上在电路支承体组件21’和22”侧面彼此相连，特别是通过导热的间隔元件彼此相连。该连接优选可以通过未示出的垂直取向的间隔元件来构建，这些间隔元件特别是导热地构建。通过所说明的构型，可以实现如下的电子部件模块2”：该电子部件模块在中间层24的彼此对置的侧上分别具有多层的电路支承体组件21’和22”，其中电路支承体组件21’和22”在其暴露的上侧上、特别是基本上在水平的上侧上至少局部地分别与冷却装置25和26相连。冷却装置25和26直接位于这些上侧上。
在图8所示的截面图中示出了部件模块系统1的另一实施形式。该实施形式对应于图7中所示的实施形式，然而具有间隔元件51’，该间隔元件垂直取向，并且同时用作散热器，并且由此能够实现两个冷却装置25和26的散热。在间隔元件51上构建有多个冷却肋51c’，这些冷却肋基本上水平取向，并且背离电路支承体组件21’和22”地延伸。
在图9所示的截面图中示出了部件模块系统1的另一实施形式。如从图9的视图中可以看到的那样，冷却装置25’包含用于冷却介质的通道25a’。随后构建有中间层24，其实现与位于其下的印制导线层21d’的电绝缘。在器件层21b’的两侧上设置有绝缘层21a’和21c’，它们防止了不希望的电连接。所提及的层21a’至21d’与电路支承体组件2”’关联。与图7和8所示的部件模块系统1的实施形式不同，现在器件层21b’的散热通过两个设置在两侧的冷却装置25’和26’进行。
在所有的实施形式中，冷却装置也可以在水平方向上不同地设计，并且具有不同的构型。特别是为了能够将另外的电子元件设置到部件模块系统中，在冷却装置中也可以设置一个或多个凹进部分。于是，也可以设计为，附加地在部件模块系统1中设置有点火变压器，使得部件模块系统1例如可以用于气体放电灯驱动。电子镇流器或者灯驱动设备也可以设置在该系统中。然而也可以设计为，这种部件模块系统1构建用于汽车技术领域，并且例如设计用于发动机控制。
在这些实施形式中示例性地将集成电路构建在LTCC层上。附加地或者替代集成电路，也可以设置其他部件，例如功率晶体管、电阻或者发光二极管。将这些集成电路设置在靠置于冷却装置的LTCC层上的优点是，无需穿过位于其上的LTCC层的通孔敷镀。此外，通过该构型可以实现至冷却装置的更好的散热。就此而言，较大的横向靠置的面可以实现特别有效的水平散热，而无需附加的通孔，因为电路支承体组件直接连接至冷却装置。

Claims (19)

1.一种电子部件模块，具有至少一个多层的第一电路支承体组件(21，22；31，32；41，42)和冷却装置(23，33，43)，其特征在于，冷却装置(23，33，43)与电路支承体组件(21，22；31，32；41，42)的上侧接触，其中冷却装置(23，33，43)被构建为：使得在电子部件模块(2，3，4)工作中产生的废热能够在关于电路支承体组件(21，22；31，32；41，42)的设置的横向方向上通过冷却装置(23，33，43)散发。
2.根据权利要求1所述的电子部件模块，其特征在于，冷却装置(23，33，43)在横向方向上至少在电路支承体组件(21，22；31，32；41，42)的一个侧面上延伸超出电路支承体组件(21，22；31，32；41，42)的范围。
3.根据权利要求1或2所述的电子部件模块，其特征在于，冷却装置(23，33，43)至少局部板状地构建。
4.根据上述权利要求中的任一项所述的电子部件模块，其特征在于，冷却装置(23，33，43；8)至少局部构建为电子部件模块(2，3，4；2’；4’)的壳体的侧壁。
5.根据上述权利要求中的任一项所述的电子部件模块，其特征在于，在第一电路支承体组件(21，22；31，32；41，42)和第二电路支承体组件(21，22；31，32；41，42)之间构建中间层(23，33，43；24)，特别是绝缘的中间层，并且在电路支承体组件(21，22；31，32；41，42)的与该中间层(23，33，43；24)背离的上侧上分别设置有冷却装置(23，33，43)。
6.根据权利要求5所述的电子部件模块，其特征在于，至少一个多层的电路支承体组件(21，22；31，32；41，42；21’；22”)具有至少一个绝缘层(21a’，21c’；22b”，22d”)、至少一个器件层(21b’，22c”)以及至少一个印制导线层(21d’，22a”)。
7.根据权利要求6所述的电子部件模块，其特征在于，印制导线层(21d’，22a”)与中间层(24)邻接，并且冷却装置(23，33，43；25，26；25’，26’)与绝缘层(21a’，21c’；22b”，22d”)邻接。
8.根据权利要求5至7中的任一项所述的电子部件模块，其特征在于，冷却装置(23；33；43；23’；23”；23’’’；8；8’，8”)在边缘区域上在电路支承体组件(21，22；31，32；41，42；22’；41’)的侧面彼此相连，特别是通过导热的间隔元件(51，51’；52)相连。
9.根据上述权利要求中的任一项所述的电子部件模块，其特征在于，冷却装置(23，33，43)至少局部地由金属构建。
10.根据上述权利要求中的任一项所述的电子部件模块，其特征在于，冷却装置(23，33，43)至少局部地作为中间层设置在第一电路支承体组件(21，22；31，32；41，42)和第二电路支承体组件(21，22；31，32；41，42)之间。
11.根据权利要求9所述的电子部件模块，其特征在于，设置至少一个第三电路支承体组件(21，22；31，32；41，42)，所述第三电路支承体组件与另一冷却装置(23，33，43)接触，其中与第一电路支承体组件(21，22；31，32；41，42)和第二电路支承体组件(21，22；31，32；41，42)接触的冷却装置(23，33，43)通过至少一个间隔元件(51，52)与另一冷却装置(23，33，43)相连。
12.根据权利要求11所述的电子部件模块，其特征在于，在第三电路支承体组件(21，22；31，32；41，42)和第一电路支承体组件(21，22；31，32；41，42)或第二电路支承体组件(21，22；31，32；41，42)之间构建球栅阵列(61至66)和/或弹性接触部和/或可插接的杆作为电接触部。
13.根据权利要求10至12中的任一项所述的电子部件模块，其特征在于，在冷却装置(23；33；43；23’；23”；23'''；8；8”)中构建穿通的电接触部(23a至23d；33a至33d；43a至43d)，用于使彼此相叠设置的电路支承体组件(21，22；31，32；41，42；22’；41’)接触，其中电接触部(23a至23d；33a至33d；43a至43d)与冷却装置(23；33；43；23’；23”；23'''；8；8”)绝缘。
14.根据权利要求10至12中的任一项所述的电子部件模块，其特征在于，至少一个电路支承体组件(21，22；31，32；41，42；22’；41’)具有多个LTCC层(21a至21c；22a至22c；31a至31c；32a至32c；41a至41c；42a至42c；22a’至22c’；41a’至41c’)，这些层具有集成的器件。
15.根据权利要求11所述的电子部件模块，其特征在于，将插接连接(9)引入冷却装置(23；33；43；23’；23”；23'''；8；8”)中，用于电子部件模块(2，3，4；2’；4’)的外部电接触。
16.根据权利要求8或11所述的电子部件模块，其特征在于，间隔元件(51，52)电绝缘地构建，并且通过间隔元件(51，52)相连的冷却装置(23；33；43；23’；23”；23'''；8；8”)能够置于不同的电势上。
17.根据权利要求16所述的电子部件模块，其特征在于，部件模块的电接触向外通过至少两个位于不同电势的冷却装置(23；33；43；23’；23”；23'''；8；8”)来实现。
18.根据上述权利要求中的任一项所述的电子部件模块，其特征在于，至少在冷却装置(23；33；43；23’；23”；23'''；8；8”)的边缘区域上构建有冷却肋(23f，23h；33f，33h；82a，83a)。
19.根据上述权利要求中的任一项所述的电子部件模块，其特征在于，至少一个电路支承体组件(21，22；31，32；41，42；21’，22’；22”；41’)和/或至少一个中间层(24)和/或至少一个冷却装置(23；33；43；23’；23”；23'''；25，26；25’，26’；8；8”)以模制引线框架技术来构建。
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