CN114762105A - 用于高密度电子器件的部件组件和嵌入 - Google Patents

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艾伦·邓普顿
朗尼·G·琼斯
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Abstract

提供了一种高密度多部件封装，其包括第一模块互连垫和第二模块互连垫。至少两个电子部件被安装至第一模块互连垫和第二模块互连垫并且在第一模块互连垫与第二模块互连垫之间，其中，第一电子部件相对于第一模块互连垫是竖直取向的。第二电子部件相对于第二模块互连垫是竖直取向的。

Description

用于高密度电子器件的部件组件和嵌入
相关申请的交叉引用
本发明要求2020年1月17日提交的待决的美国临时申请第62/962,340号的优先权，该申请通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及用于电子部件的改进的组件。更具体地，本发明涉及嵌入式电子部件，其允许高密度的电子部件，并且其特别适合于使用宽带隙半导体材料如SiC和GaN实现的高功率电子器件。
背景技术
对改进的部件组件存在持续的需要，特别是与高功率电子器件一起使用，高功率电子器件如那些由使用宽带隙半导体材料如SiC或GaN代替硅而出现的。这些宽带隙半导体以更高的功率、以更高的频率操作，以实现允许电路的进一步小型化的更高效率的功率转换。不幸的是，使用常规技术所产生的热量难以减轻。
多层陶瓷电容器(MLCC)越来越多地用于高功率应用中，其中，它们受到高的AC电压量。在电容器中产生的所得纹波电流使得它们升温。消耗的功率(P)由等式P＝I2R定义，其中，I是电流并且R是等效串联电阻(ESR)。随着频率增加，电容器引起更多的AC电流，因此I2的增加超过ESR的减小。因为宽带隙半导体以比硅更高的频率操作，所以这变成重要的考虑因素。
在MLCC中，热量在电容器的表面处消散，在陶瓷表面处或通过外部端子消散。通常认识到，在表面处约20-25℃的自加热对于这些类型的电容器是安全条件，但是任何另外的加热可能导致热失控和MLCC的故障。内部金属电极是有效的热导体，而陶瓷电介质通常是非常好的热绝缘体。因此，增加与外部端子接触的内部电极的数量可减小ESR和自加热。这在增加电容方面也是期望的。电容(C)由以下等式定义：C＝εrε0An/t；其中εr是电介质的相对电容率；ε0是等于自由空间的电容率的常数；A是每个内部导电层的重叠面积，该每个内部导电层也称为有源物(active)；n是有源物的数目，并且t是电极之间的间隔距离或厚度。因此，一直希望在减小层间隔的同时增加层的数量和重叠区域。然而，在给定的MLCC中，减小陶瓷的有效厚度以增加电容降低了MLCC的电压处理能力。因此，将这些电容器封装在需要大电路板面积的大组件中已经变成必要的。大型组件与对电子器件小型化的持续需求相反，因此对将MLCC嵌入在电路中或者对提供具有多个MLCC的模块存在增加的兴趣，其提供可以集成到异构封装中的高密度封装。
美国专利第8,331,078号教导了设置在非铁(non-ferrous)引线框中的MLCC，其中，电容器的基底内部电极和外部端子的边缘表面垂直于安装基板。该布置赋予所得组件低ESR和低ESL。美国专利第9,875,851号教导了优化的MLCC结构，其中内部电极垂直于组件平面布置，以在kHz至MHz的频率范围内赋予3mΩ至5mΩ的低ESR。美国专利第9,905,363号教导了基于反铁电的陶瓷电介质的电容器，该电容器布置在引线框上并结合在模块封装内。
最近，美国专利第10,325,895号描述了具有电路元件(如电容器和电阻器)的半导体模块，该电路元件结合在多个金属板之间，多个金属板结合至至少一个开关元件。这两个端子电路元件在竖直于模块长度的取向上接合。电路元件在半导体模块的金属板之间竖直地取向，其中多个MLCC用于示出竖直取向的益处。
在这些现有技术教导内容中，电路元件必须作为单独的部件结合到功率电子器件模块中。在有引线的电容器的情况下，这些需要定制的组件，从成本和生产率的角度来看这是低效的。常规的表面安装组装技术是容易获得的，但是随后的模块具有相对低的封装密度。
嵌入更小的MLCC越来越受欢迎，并且在美国专利第8,720,050号描述了一些示例。
嵌入式电容器的现有技术示例需要经由至嵌入式部件的连接。近来，部件已经嵌入聚合物印刷电路板中，如美国专利专利第9,386,702号中描述的，其中过孔用于连接嵌入式部件。
在现有技术实施例中，可以通过将MLCC的内部电极平行于电路板的平面放置来嵌入MLCC。在随后的分层工艺中，在围绕零件形成空腔，然后形成电路互连穿过过孔至它们的端子。在当前实践中，通过FR4电路材料形成至端子的铜过孔。美国公布的专利申请US2019/0215950描述了多直径激光填充的孔，以解决以这种方式在电路中嵌入部件的一些限制。随着较大数目的较小部件嵌入在电路中，其变得难以配准用于过孔的激光孔且形成过孔非常耗时，因为过孔的后续镀铜也非常耗时。此工艺还要求部件具有兼容的端子，该兼容的端子典型地为用于MLCC的铜。如果在组装之前储存延长的时间，铜端子易于氧化，并且具有有限的顺应性(compliancy)。
尽管有进展，本领域仍然缺乏适合用于高功率应用(如通过使用SiC宽带隙材料所提供的)的适当的部件组件。本文提供了改进的部件组件，尤其是利用嵌入式部件(尤其是MLCC)的高密度电子器件。
发明内容
本发明涉及改进的部件组件。
更具体地，本发明涉及特别适合用于高功率应用的改进的部件组件，高功率应用如用SiC基的宽带隙半导体器件和GaN基的宽带隙半导体器件可获得的。
本发明的具体特征是结合冷却部件的能力。
如将认识到的，在包括第一模块互连垫和第二模块互连垫的高密度多部件封装中提供这些和其他实施例。至少两个电子部件被安装至所述第一模块互连垫和所述第二模块互连垫并且在所述第一模块互连垫与所述第二模块互连垫之间，其中，第一电子部件相对于所述第一模块互连垫是竖直取向的。第二电子部件相对于第二模块互连垫是竖直取向的。
在包括第一电子部件和第二电子部件的高密度多部件封装中提供了又一另外实施例。第一电子部件和第二电子部件各自包括第一外部端子和第二外部端子，其中，每个第一外部端子和每个第二外部端子包括边缘表面和侧表面。封装还包括宽带隙半导体器件，宽带隙半导体器件包括第一互连垫和第二互连垫，其中，第一互连垫电连接至第一外部端子的边缘表面并且第二互连垫电连接至第二电子部件的边缘表面。
在用于形成高密度多部件封装的方法中提供了又一另外实施例。该方法包括：
提供包括第一互连垫和第二互连垫的宽带隙半导体器件；
提供基板；
提供至少两个电子部件；以及
将两个电子部件安装在基板与宽带隙半导体器件之间，其中，两个电子部件是竖直取向的。
附图说明
图1是具有标准MLCC的封装的横截面图示，该标准MLCC表示电子部件，布置为用于电感消除。
图2是DC链路电容器的电气示意图。
图3是集成组装的电容器的图示。
图4是高密度电容器封装的图示。
图5是结合了冷却元件和其他部件的高密度封装的图示。
图6是示出了部件组件的示意性分解图。
图7是封闭的部件封装的示意图。
图8是嵌入式电路板的示意图，示出了通过多层连接的部件。
图9是电容器和集成冷却元件的堆叠的图示。
图10是具有取放垫的冷却元件的图示。
图11示出了用于展示本发明的电流流动。
图12示出了具有凹陷区域的基底。
图13示出了电绝缘约束件。
具体实施方式
本发明涉及特别适合用于高功率应用(如由宽带隙材料如SiC和GaN提供的那些)的改进的部件组件。更具体地，本发明涉及嵌入式部件，特别是MLCC，其允许在高功率应用中减少寄生效应和减少故障。
本发明的目的是提供一种高密度封装，该高密度封装使用常见的表面安装组装技术来形成部件的阵列，尤其但不限于MLCC，用于随后集成在功率模块或层叠电路板中。这种高密度封装的电性能和热性能可以通过本文描述的技术来优化，并且多个部件可以容易地结合在封装内。相对于现有技术，特别的优点是最小化或消除用于导电的贯通的过孔的必要性，由此简化生产。
将参考形成本公开的集成的、非限制性的部件的附图描述本发明。贯穿各个附图，类似的元件将相应地被编号。
本发明提供了模块解决方案和嵌入式封装，其中，部件(优选地包括MLCC)在Z方向上被组装，其中，内部电极垂直于电路板或模块的平面以及外部端子的边缘表面，与电路板或模块上的金属端子直接电接触。尽管这不是典型的表面安装组件的方向，但是这提供了优于现有技术的几个关键优点。
在本发明的实施例中，主要通过经由互连直接接触的外部端子来去除热量。这允许外部端子既充当电接口又充当热消散接口。
在本发明的实施例中，冷却通道和元件可以容易地结合到封装中，从而允许通过被动或主动方式从部件消散热。或者，可容易地将导热材料结合到封装中以促进从封装消散热。冷却通道特别适合于在美国专利第10,147,544号中描述的在高功率下使用的在多层陶瓷电容器结构中使用。
嵌入部件(优选MLCC)最小化或消除了对贯通的过孔的依赖以与这些部件形成互连，由此增加生产率。
嵌入式部件(特别是MLCC)允许部件以降低电气串联电感和电气串联电阻的方式被布置并且允许集成多个部件，如集成在封装内的传感器、电阻器和电感器。
在本发明的实施例中，电子部件(特别是MLCC)是赋予如图1所示的低等效串联电感(ESI)的布置。交变极性提供了感应回路的尺寸的减小。通过减小用于互连的金属与MLCC之间的距离而实现的最小化电路径长度也允许低ESR。在基板内的封装允许甚至更低的ESI，特别是当具有以相反极性布置的多行MLCC时。
在图1中，诸如MLCC的部件10交替地安装到安装垫12，其中，基板14上的相邻垫具有相反的极性。因此，电荷沿相反方向流动，如箭头所示，用于相邻的部件，由此提供电感性消除。
低电感是有益的，因为在宽带隙半导体应用(特别是SiC基半导体)中更高的切换电流边缘速率和更高的切换频率产生了驱动感应负载的更大的电压振铃(voltageringing)。接近开关封装放置的缓冲电容器有助于减少该振铃。将缓冲器集成在基板中进一步减少了从缓冲器到开关器件的总回路电感，从而使缓冲器的益处最大化。为了实现零电压开关(ZVS)，期望结合尽可能接近开关的缓冲电容器，并且对于给定电路，还期望在该组件中结合电阻器以减轻上述振铃。
本发明的重要方面是使更大的DC链路电容器组件与半导体集成的能力。在图2的电路图中示意性示出了DC链路。在不需要长的、连续的金属引线的情况下，可以实现更大的电容、DC链路，从而也减少与传统组件发生的热膨胀系数(CTE)不匹配相关的问题。
在图2的示意图中，如本领域技术人员将认识到的，16示出了用于高压DC链路20的一对开关18，高压DC链路20包括逆变器输出端22以及DC链路电容器24。
将参照图3描述本发明的实施例。在图3中，部件10(表示为电容器，但不限于此)与开关18集成，优选地在多开关模块区域26内集成。开关通过导电粘合剂32，优选瞬态液相烧结(TLPS)粘合剂安装到模块互连垫30。穿过可选基板36的可选过孔34提供与部件端子38的电连接，其中相邻的部件端子具有相反的极性。部件10的第一外部端子40与部件端子通过导电粘合剂以及优选地TLPS直接电接触。包括端子44的电路板42提供至附加电功能的连接。在特别优选的实施例中，部件是MLCC，其包括内部电极46，其中相邻的内部电极具有如本领域熟知的相反极性。内部电极与模块互连垫垂直，并且外部端子的独自的边缘表面48与模块互连垫平行，并且外部端子的多个侧表面50均与互连垫垂直，这在本文中被称为竖直取向。竖直取向与水平取向不同。在水平取向的部件中，侧表面50中的至少一个侧表面、并且通常外部端子的两个侧表面平行于模块互连垫。在水平取向的部件中，内部电极可以平行于模块互连垫，这被称为标准取向。可替代地，在竖直取向的部件中，内部电极可以垂直于模块互连垫，其中边缘表面垂直于模块互连垫。
如图3所示，特定特征是形成部件阵列(特别是没有引线框的MLCC)的能力。提供没有引线框的部件堆叠降低了材料成本、提高了制造效率并且降低了如电阻的内部寄生效应。
在特别优选的实施例中，模块互连垫与部件的外部端子的边缘表面直接物理接触，由此消除基板和过孔。直接物理接触在本文中被定义为在直接物理接触的元件之间仅具有导电粘合剂的接触，如将通过诸如焊料、高温导电粘合剂或瞬态液相烧结(TLPS)导电粘合剂的导电粘合剂与MLCC端子直接物理接触的模块互连垫来实现。
TLPS粘合剂是两种或更多种金属或金属合金在暴露于升高的温度之前的混合物，由此区分材料的热历史。TLPS粘合剂在暴露于升高的温度之前表现出低熔点，并且在暴露于这些温度之后表现出更高的熔点。初始熔点是低温金属或两种低温金属的合金的结果。第二熔化温度是当低温金属或合金与高温熔点金属形成新合金从而产生具有较高熔点的金属间化合物时形成的金属间化合物的熔化温度。TLPS粘合剂在待连接的金属表面之间形成冶金结合。不像不含锡/铅或铅(Pb)的焊料，TLPS不会在它们形成金属间的连接时扩散。由于高的二次回流温度，TLPS系统的返工非常困难。瞬时液相烧结是描述当两种或更多种TLPS相容材料彼此接触并升高到足以熔化低温金属的温度时所得冶金条件的方法给出的术语。为了产生TLPS方法或互连，这些金属中的至少一种是来自具有低熔点的金属家族，如锡(Sn)、铟(In)，并且第二种是来自具有高熔点的金属家族，如铜(Cu)或银(Ag)。当Sn和Cu混合时，并且温度升高，Sn和Cu形成Cu/Sn金属间化合物，所得熔点比具有低熔点的金属的熔点高。在In和Ag的情况下，当将足够的热量施加到In以引起它熔化时，它实际上扩散到Ag中，产生固溶体，该固溶体进而具有比In本身更高的熔点。TLPS将用于一般性地指代用于在两种或更多种TLPS相容金属之间产生冶金结合的方法和TLPS相容材料。TLPS提供电互连和机械互连，该电互连和机械互连可在相对低的温度(＜300℃)下形成并具有＞600℃的次级再熔化温度。这些温度由TLPS相容金属的不同组合确定。TLPS将用于一般地涉及用于产生TLPS冶金结合或互连的方法和材料。
本领域技术人员将认识到，部件(特别是MLCC)可以结合在这些封装中以执行多种功能。举例来说，通过组合封装内的多个电容器并且使这些电容器与相同的垫接触，可以实现更大的DC链路电容。预组装电容器的阵列可通过这种方式或通过单个部件的放置来结合。在图3中，封装与模块连接，但是使用相同的封装技术，可以生产如图4所示的高密度电容器封装。
在图4中，竖直定向的部件51的阵列(优选地至少其中一些是MLCC)夹在包括基底52和顶部54的封装内，其中，优选的是基底和顶部提供具有侧部53的外壳。相邻部件的外部端子的边缘表面电连接到正极连接器接片56，并且相邻连接器的外部端子的相对边缘表面电连接到负极连接器接片57，其中为了讨论的目的正极和负极是任意分配的。出于讨论的目的，假设所有部件都是MLCC，可以从图示设想大量电容性耦合，每个电容性耦合具有任何数量的MLCC，其中示出了三个单独的电容性耦合而不限于此。可替代地，可以在外壳内使用不同于MLCC的部件以实现各种电气功能。可选的绝缘螺钉58(如特氟隆
Figure BDA0003656509350000081
螺钉)可用于向封装添加机械约束或用于将封装附接到基板。柔性端子可以用于形成至部件的电附接，并且顺应性端子可以用于连接器接片。
为了清楚起见，封装60的实施例在图5中以示意图示出，而没有部件。在图5中，在封装的顶部64上示出了模块化互连垫62，以提供与模块集成的接触点，其中，模块化互连垫的布置是设计选择，并且不受本文中的附图或其他方式的具体限制。基底66还具有端子68，其中基底中的端子优选地与模块化互连垫的位置匹配，如将从本文的教导中实现的。特别的优点是能够在封装的内部、外部或任何侧面内的表面上结合辅助电路，从而增加封装的功能。在优选实施例中，封装包括冷却通道70，冷却通道70允许冷却介质进入并且优选地穿过封装以用于从封装的内部进行热消散或热调解。冷却介质优选流动，而不限于此，其中，冷却介质的流动可以是对流流动或强制流动。为了本发明的目的，强制流动被定义为如通过风扇或泵而不限于风扇或泵的类型而增强的流动。对流或对流流动被定义为不增强的流动，而是由于热梯度而流动的流动。
对于部件(特别是MLCC)的大的阵列，热消散改善了封装的寿命和功能性。在MLCC中，热主要通过热传导从内部电极通过电容器的外部端子消散。虽然在非常高的功率应用中最小化ESR是重要的，但是必须冷却MLCC以将它们保持在它们的可靠的操作温度范围内。部件(特别是MLCC)的这种布置允许冷却通道在组装期间容易地结合在封装内。这些通道可包含用于消散热或被主动冷却的被动冷却元件。当与图3所示的功率模块组合时。可能期望形成能够冷却组件和模块两者的组合封装。
代表性封装的组装阶段在图6中示出。在图6中，以分解视图示意性地示出基本组件，并且将相对于其描述组装方法。部件可以是预组装的堆叠72，以便于放置的简易性。可替代地，可以组装单独的部件74。在其中从边缘表面到边缘表面测量的长度远大于作为垂直于长度的最大尺寸测量的宽度的单个部件的情况下，优选的是在基底内使用凹陷区域73以实现如图12中示意性示出的稳定性。为了促进快速放置，部件可能需要在z方向(定义为垂直于基板)上进行封装，因此在端子上完成放置。可以采用电绝缘限制，如图13所示。
延伸穿过基底和顶部的电触点未在图6中示出，也没有结合冷却通道。如图6所示，基底76设置有根据标准实践形成于其上的导体迹线78。互连件80通过本领域已知的任何方法形成，如印刷或分配技术。这包括如丝网印刷、凹版印刷、移印和压力分配、螺旋分配和喷墨印刷的方法。预组装堆叠72或单个部件74根据本领域的标准程序放置到适当位置。然后在两个基底或基板之间形成夹层结构以形成封装。
非常优选的是，在封装的形成过程中形成的互连件在将封装的所有元件粘结在一起的过程中不流动。由于这个原因，烧结的材料互连，如瞬态液相烧结或纳米金属糊剂优选用作与这些部件的电连接的高温导电粘合剂(HTCA)。更具体地，含铜互连件是优选的，因为这些互连件可以与锡(最常见的部件端子饰面)形成瞬态相。
本发明还有利于形成嵌入式部件并且尤其是嵌入式MLCC。在本发明中，去除了对铜过孔的要求，因为使用前述的高温互连件将部件端子容易地连接至电路。为了使用相同的结合工艺形成封闭腔，可以采用高温绝缘粘合剂(HTIA)，并且为了减少可以同时固化的HTIA所需的时间，HTIA是优选的。
在图7中示意性地示出了嵌入式部件的实施例。图7所示的封闭部件封装可以是独立的部件或具有嵌入式部件的电路的一部分。使用本发明，避免了对嵌入式部件常用的激光钻孔和穿过铜过孔的连接，并且这相对于选择部件端子以提高可靠性而言赋予了一些重要的优点，如本文进一步详述的。
在图7中，预组装堆叠72或单独部件74被示出为夹在包括导体迹线78和互连件80的基底76之间。预形成的过孔82为表面迹线84提供导电性，用于随后到电路的平衡的电连接。高温绝缘粘合剂86优选地用于将封装的结构部件(如形成电隔离部分的中间层83)彼此固定，如本领域技术人员将认识到的。具体优点在于能够在组装之前形成包括适当迹线和过孔的基底。与嵌入部件之后形成过孔的技术相比，这是显著的优点。
电子部件可通过多层电路板连接，如在图8中示意性地示出的。在图8中，电路板88和90示出为在基底78之间形成电绝缘部分的层叠层，其中可以提供各种功能。
烧结的材料互连件如瞬态液相烧结或纳米金属糊剂(优选作为高温导电粘合剂(HTCA))以及高温绝缘粘合剂(HTIA)也可以用于分别形成外部电连接和非电连接。这可用于将部件组件结合到功率模块。
已经详述了本发明包装的热益处，但是如MLCC的部件在温度和功率循环过程中保持它们的机械可靠性也是重要的。在这方面，封装内的热膨胀系数不匹配是关键考虑的。为了促进稳健性，因此在封装内保持顺应性是重要的。所选的瞬态液相和纳米金属互连件不如使用金属在聚合物基质中的分散金属的传统焊料或导电粘合剂那样顺应。为了实现更顺应性的接头，优选的是部件包含顺应性柔性端子。可以使用分散在聚合物有机材料中的金属颗粒制造柔性端子。对于独立模块，也可以施加机械紧固。此外，将部件放置在z方向取向上使在较长的x-y长度取向上的热膨胀系数最小化，因为部件长度小于其宽度，因此减小了CTE不匹配的长度以及在温度循环期间产生的应力。
在更大部件的情况下，希望形成多个互连件以使连续的互连长度最小化。可通过向封装施加压缩力来减轻对通过热和功率循环维持互连接触点的担心。
本发明的具体特征是利用与部件热接触的冷却元件的能力。如图9所示，冷却元件92可通过热界面材料94与部件的外部端子的侧表面50热接触。如图10所示，冷却元件92上的拾取放置垫(pick and place pad)96提供了进一步的优点，这在制造过程中提供了便利。拾取放置垫可以是平垫特征，该平垫特征提供用于元件的拾取和放置的方法。
热界面材料(TIM)可以呈固体膜/垫、糊剂或液体材料的形式。冷却元件优选地包括用于粘附到TIM和部件的平面表面和用于增加表面积和热消散的翅片面表面。
冷却元件可以包覆模制在塑料壳体中以简化组件。模块可以用MLCC与PCB或合适的基板材料串联或并联形成，其中冷却元件用TIM附接到基板。冷却元件材料可以是提供导热性的任何材料，但优选铜或金属注射成形(MIM)材料或铝。
在模块可能暴露于振动的应用中，夹子可以用于将模块固定到PCB，其中夹子具有挤压肋或倒钩以将夹子紧密地固定在PCB板孔中并且为MLCC模块提供稳定性。
为了本发明的目的，电子部件优选地选自晶体管、电容器并且优选地MLCC、二极管、电阻器、变阻器、电感器、保险丝、集成电路、过电压放电器件、传感器、开关、静电放电抑制器、逆变器、整流器和滤波器。特别优选的晶体管是GaN基的宽带隙器件和SiC的宽带隙器件。部件优选地与功能器件是一体的，如AC/DC转换器、DC/AC逆变器、EMI/RFI滤波器、缓冲器、谐波滤波器并且特别是AC谐波滤波器。
在运行条件下，冷却介质可以是液体或气体，条件是除了缓解可以改变特性的温度偏移的程度之外，冷却介质不会显著改变部件的成分或功能。特别优选的冷却介质选自以下材料：空气；惰性气体；有机材料，特别是卤化的有机材料和优选的氯化或氟化的有机材料，特别是全卤化的有机物；以及它们的组合。
导热灌封材料可以用于封装部件以便另外地调节或分配模块内的热传递。
示例
将可商购的KEMET KONNEKTTM KC-LINKTM电容器的无引线电容器堆叠安装在不同的取向上，并且测量它们的纹波电流自加热。所有示例使用额定在650Vdc的4X3640 150nFMLCC、CKC33C604KWG的相同堆叠。从25℃的标称环境温度施加100kHz的40Arms(106Vrms)的纹波电流。在每种情况下，将芯片堆叠安装到用SAC305焊料附接在上方和下方的窄FR4PCB测试条上。不同的取向：其中示例A)内部电极垂直于PCB并且外部端子的侧表面安装至PCB；示例B)其中内部电极垂直于PCB并且平行于窄PCB的长轴并且外部端子的边缘表面安装至PCB的发明的竖直安装，称为平行安装端子；示例C)其中内部电极垂直于PCB并且垂直于窄PCB的长轴并且外部端子的边缘表面安装至PCB的发明的竖直安装，称为垂直安装端子；以及示例D)其中内部电极平行于PCB并且顶部和底部电容器的外部端子的侧表面安装至PCB的相对标准安装，称为标准取向。示例B和C是为了确保没有测试偏差，测试偏差是由于使用窄的测试条。
一旦安装，散热器被夹紧到基板上以允许热量消散。
PCB的设计、MLCC堆叠的形状/尺寸/上限值(cap value)以及散热器的配置从示例到示例保持相同，其中唯一的差异在于适应安装取向的垫的形状。
一旦安装和热固定，不同取向在不同示例中与不同的电流路径连接，并且如图11所示的取向以及在特定示例中使用的电流路径由作为电路板的设计的功能的字母指示。
在所有示例中，电流在100kHz下增加至40Arms、106Vrms。经由红外照相机监测从标称25℃环境温度的温度升高，以观察不同安装的取向示例和电流路径的加热。这些不同示例中的MLCC的最大表面温度在稳态条件下被记录并且总结在表1中。
表1：在40Arms、100kHz下的最大电容器温度。
示例 安装取向 电流路径 在40Arms下的最大电容器温度
1 标准 A至B 71℃
2 标准 A至C 71℃
3 低损耗 A至B 42℃
4 低损耗 A至C 43℃
5 端子-平行 A至C 32℃
6 端子-平行 A至D 34℃
7 端子-垂直 A至C 31℃
8 端子-垂直 A至D 32℃
与增加至42℃至43℃的比较示例3、4相比，发明的示例5至7具有显著更少的31℃至34℃的纹波电流加热。比较示例1、2具有最高纹波电流，其中加热到71℃。所施加的电流的方向对所达到的最大温度仅具有小的影响。这些系列的示例清楚地示出了发明的示例具有显著更低的纹波电流加热。这种组装方法允许对电路施加更多的功率/电流，而不会使紧密接近的电容器或其他部件过热。将MLCC以这种方式集成到模块和电路中提供改进的结构，通过该结构可以减少加热，并且这可以通过在这些组件中的传导或对流冷却来进一步改进，其中热量从部件中消散掉。本领域技术人员将认识到，通过将更多的MLCC结合到模块中或将其嵌入电路板中来放大这些效果，并且这些结果不受MLCC的任何特定情况尺寸的限制。
已经参照优选实施例描述了本发明，而不限于此。可以实现另外的实施例和改进，实施例和改进未在本文具体地陈述，但是处于如在所附权利要求书中更具体地陈述的本发明的范围内。

Claims (58)

1.一种高密度多部件封装，包括：
第一模块互连垫；以及
第二模块互连垫；
至少两个电子部件，所述至少两个电子部件安装到所述第一模块互连垫和所述第二模块互连垫并且在所述第一模块互连垫和所述第二模块互连垫之间，其中，所述至少两个电子部件中的第一电子部件相对于所述第一模块互连垫是竖直取向的，并且所述至少两个部件中的第二电子部件相对于所述第二模块互连垫是竖直取向的。
2.根据权利要求1所述的高密度多部件封装，其中，所述电子部件中的至少一个所述电子部件包括内部电极，其中，所述内部电极垂直于所述模块互连垫。
3.根据权利要求1所述的高密度多部件封装，其中，所述电子部件中的至少一个所述电子部件包括外部端子，其中，所述外部端子中的每个外部端子包括边缘表面和侧表面，其中，一个所述边缘表面安装至所述第一模块互连垫。
4.根据权利要求1所述的高密度多部件封装，进一步包括：宽带隙半导体器件，其中，所述第一互连垫和所述第二互连垫与所述宽带隙半导体器件是一体的。
5.根据权利要求1所述的高密度多部件封装，其中，所述第一电子部件和所述第二电子部件是相邻的电子部件。
6.根据权利要求5所述的高密度多部件封装，其中，所述第一电子部件是第一多层陶瓷电容器，并且所述第二电子部件是第二多层陶瓷电容器。
7.根据权利要求5所述的高密度多部件封装，其中，所述第一电子部件和所述第二电子部件具有相反的极性。
8.根据权利要求1所述的高密度多部件封装，其中，所述电子部件使用瞬态液相烧结粘合剂安装。
9.根据权利要求8所述的高密度多部件封装，其中，所述瞬态液相烧结粘合剂包括铜和锡。
10.根据权利要求1所述的高密度多部件封装，其中，所述部件端子包含顺应性柔性端子。
11.根据权利要求1所述的高密度多部件封装，其中，导电部分被接纳在所述电绝缘部分的凹部中。
12.根据权利要求1所述的高密度多部件封装，其中，至少一个所述电子部件嵌入在所述电绝缘部分中。
13.根据权利要求1所述的高密度多部件封装，其中，至少一个所述电子部件是多层陶瓷电容器。
14.根据权利要求13所述的高密度多部件封装，其中，相邻的电子部件是具有相反极性的多层陶瓷电容器。
15.根据权利要求1所述的高密度多部件封装，进一步包括：至少一个冷却部件。
16.根据权利要求15所述的高密度多部件封装，其中，所述冷却部件位于第一基板与第二基板之间。
17.根据权利要求15所述的高密度多部件封装，其中，所述冷却部件是冷却通道。
18.根据权利要求15所述的高密度多部件封装，其中，所述冷却部件包括热导体。
19.根据权利要求1所述的高密度多部件封装，进一步包括：至少一个电绝缘约束件，所述至少一个电绝缘约束件布置成将第一基板和第二基板相对于彼此固定在固定位置中。
20.一种高密度多部件封装，包括：
第一电子部件和第二电子部件，其中，所述第一电子部件和所述第二电子部件各自包括第一外部端子和第二外部端子，其中，每个所述第一外部端子和每个所述第二外部端子包括边缘表面和侧表面；以及
宽带隙半导体器件，所述宽带隙半导体器件包括第一互连垫和第二互连垫，其中，所述第一互连垫与所述第一外部端子的所述边缘表面电连接，并且所述第二互连垫与所述第二电子部件的所述边缘表面电连接。
21.根据权利要求20所述的高密度多部件封装，其中，所述第一互连垫与所述第一外部端子的所述边缘表面直接电连接，所述第二互连垫与所述第二电子部件的所述边缘表面直接电连接。
22.根据权利要求20所述的高密度多部件封装，其中，所述第一电子部件包括内部电极。
23.根据权利要求22所述的高密度多部件封装，其中，所述第一内部电极垂直于所述互连垫。
24.根据权利要求20所述的高密度多部件封装，其中，所述第一电子部件和所述第二电子部件具有相反的极性。
25.根据权利要求20所述的高密度多部件封装，进一步包括：在所述宽带隙半导体和所述第一电子部件之间的基板，其中，所述基板包括电绝缘部分和导电部分。
26.根据权利要求25所述的高密度多部件封装，其中，所述导电部分是穿过所述电绝缘部分的过孔。
27.根据权利要求26所述的高密度多部件封装，其中，所述过孔是预形成的过孔。
28.根据权利要求20所述的高密度多部件封装，其中，所述第一互连垫与所述第一外部端子直接电接触。
29.根据权利要求20所述的高密度多部件封装，其中，所述第一电子部件或所述第二电子部件中的至少一个是多层陶瓷电容器。
30.根据权利要求20所述的高密度多部件封装，进一步包括：与所述宽带隙器件相对的基板，其中，所述基板包括与所述第一电子部件的所述第二外部端子的所述边缘电接触的导电部分。
31.根据权利要求20所述的高密度多部件封装，其中，所述宽带隙器件选自SiC基器件和GaN基器件。
32.根据权利要求31所述的高密度多部件封装，进一步包括：硅基半导体。
33.根据权利要求20所述的高密度多部件封装，进一步包括：至少一个冷却部件。
34.根据权利要求33所述的高密度多组件封装，其中，所述冷却部件位于第一基板与第二基板之间。
35.根据权利要求33所述的高密度多组件封装，其中，所述冷却部件是冷却通道。
36.根据权利要求20所述的高密度多部件封装，其中，所述冷却部件包括热导体。
37.一种用于形成高密度多部件封装的方法，包括：
提供包括第一互连垫和第二互连垫的宽带隙半导体器件；
提供基板；
提供至少两个电子部件；以及
将所述两个电子部件安装在所述基板与所述宽带隙半导体器件之间，其中，所述两个电子部件是竖直取向的。
38.根据权利要求37所述的用于形成高密度多部件封装的方法，其中，所述至少两个电子部件的第一电子部件包括内部电极和与至少一个内部电极电接触的外部端子，其中，所述外部端子包括边缘表面和侧表面。
39.根据权利要求38所述的用于形成高密度多部件封装的方法，其中，所述边缘表面与所述第一互连垫电连接。
40.根据权利要求39所述的用于形成高密度多部件封装的方法，其中，所述边缘表面与所述第一互连垫直接电连接。
41.根据权利要求38所述的用于形成高密度多部件封装的方法，其中，所述内部电极垂直于所述第一互连垫。
42.根据权利要求37所述的用于形成高密度多部件封装的方法，所述第一电子部件和所述第二电子部件是相邻的电子部件。
43.根据权利要求42所述的用于形成高密度多部件封装的方法，其中，所述第一电子部件是第一多层陶瓷电容器，并且所述第二电子部件是第二多层陶瓷电容器。
44.根据权利要求42所述的用于形成高密度多部件封装的方法，其中，所述第一电子部件和所述第二电子部件具有相反的极性。
45.根据权利要求37所述的用于形成高密度多部件封装的方法，其中，所述电子部件使用瞬态液相烧结粘合剂安装。
46.根据权利要求45所述的用于形成高密度多部件封装的方法，其中，所述瞬态液相烧结粘合剂包括铜和锡。
47.根据权利要求37所述的用于形成高密度多部件封装的方法，进一步包括：形成顺应性柔性端子。
48.根据权利要求37所述的用于形成高密度多部件封装的方法，包括：将所述第一电子部件插入所述基板的凹部中。
49.根据权利要求37所述的用于形成高密度多部件封装的方法，其中，至少一个所述电子部件是多层陶瓷电容器。
50.根据权利要求49所述的用于形成高密度多部件封装的方法，其中，相邻的电子部件是具有相反极性的多层陶瓷电容器。
51.根据权利要求37所述的用于形成高密度多部件封装的方法，进一步包括：在所述宽带隙半导体和所述第一电子部件之间的基板，其中，所述基板包括电绝缘部分和导电部分。
52.根据权利要求51所述的用于形成高密度多部件封装的方法，其中，至少一个所述电子部件嵌入在所述电绝缘部分中。
53.根据权利要求51所述的用于形成高密度多部件封装的方法，其中，所述导电部分是穿过所述电绝缘部分的过孔。
54.根据权利要求53所述的用于形成高密度多部件封装的方法，其中，所述过孔是预形成的过孔。
55.根据权利要求37所述的用于形成高密度多部件封装的方法，进一步包括：至少一个冷却部件。
56.根据权利要求55所述的用于形成高密度多部件封装的方法，其中，所述冷却部件位于第一基板与第二基板之间。
57.根据权利要求55所述的用于形成高密度多部件封装的方法，其中，所述冷却部件是冷却通道。
58.根据权利要求55所述的用于形成高密度多部件封装的方法，其中，所述冷却部件包括热导体。
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