CN115397090A - 齿形板 - Google Patents

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U·梅迪茨
M·莫斯托菲扎德
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Abstract

一种电子器件(100)包括：载体板(104)、具有腔(110)并且被布置在载体板(104)中的金属嵌体(108)、至少部分地布置在腔(110)中并且嵌入载体板(104)中的至少一个电子部件(112)、以及在载体板(104)的齿形边缘(119)处的电接触部(116)。

Description

齿形板
技术领域
各种实施例总体上涉及电子器件和一种电子装置。
背景技术
封装体通常可以指具有延伸出包封材料的电连接结构的包封的电子部件。例如，封装体可以连接到外围电子设备、例如安装在印刷电路板上和/或与散热器连接，并且可以经由连接器连接到更大的系统。
封装成本是行业的重要驱动因素。与此相关的是性能、尺寸和可靠性。不同的封装解决方案多种多样，必须满足特定应用的需求。
还已知将电子部件表面安装和/或嵌入载体板、例如印刷电路板上和/或中。
发明内容
可能需要一种具有高可靠性和高性能的紧凑型电子器件。
根据本公开的第一方面的一个示例性实施例，提供了一种电子器件，其中，所述电子器件包括载体板、具有腔并且被布置在载体板中的金属嵌体、至少部分地设置在腔中并且嵌入载体板中的至少一个电子部件以及在载体板的齿形边缘处的电接触部。
根据本公开的第二方面的一个示例性实施例，提供了一种电子器件，其中，所述电子器件包括载体板、嵌入和/或安装在载体板上的至少一个电子部件以及在载体板的齿形边缘处的电接触部，其中，齿形边缘的至少一部分沿载体板中的开口的内周的至少一部分布置。
根据又一示例性实施例，提供了一种电子装置，其包括第一电子器件和第二电子器件，其中，第一电子器件和第二电子器件彼此堆叠，并且第一电子器件和第二电子器件中的一个或两个是或被配置为具有上述特征的电子器件。
根据本公开的第一方面的一个示例性实施例，一个或多个电子部件(例如至少一个功率半导体芯片)可以容纳在金属嵌体的腔中，金属嵌体又嵌入载体板中，其中，在载体板的齿形边缘处的电接触部可以在电子器件(特别是嵌入其中的电子部件)和外围电子设备(例如电子装置的堆叠的另外的电子器件)之间建立电连接。通过这样的设计，所述至少一个电子部件可以以可靠且紧凑的方式安装在载体板内，并通过金属嵌体被机械保护。同时，金属嵌体可有助于所述至少一个电子部件的电连接和/或在电子器件或电子装置的操作期间由电子部件产生的热量的去除。通过在齿形边缘处提供相应的载体板的电接触部，可以促进实现电子器件和电子装置的紧凑设计，并且可以在电子装置的堆叠的电子器件之间建立短而可靠的电连接。通过提到的短的电连接，可以高效地抑制信号损失和发热，这可以实现优异的机械、电和热可靠性。提供具有电接触部的齿形边缘可以使多个SMD型连接器更小并且可以减小相应的载体板的尺寸，从而有助于电子器件的紧凑性。
根据本公开的第二方面的一个示例性实施例，可以提供一种载体板，其具有嵌入和/或表面安装的一个或多个电子部件并且具有一个或多个内部齿形边缘，用于经由布置在这样的至少一个内部齿形边缘处的电接触部建立电连接。因此，可以在载体板(特别是安装在其中和/或其上的至少一个电子部件)与外围电子设备(例如，堆叠的其它载体板)之间建立具有极短且可灵活选择的电流路径的电连接。例如，开口(例如通孔)可以形成在这种载体板的任何期望的区域中并且可以部分地或完全地由具有电接触部的齿形边缘限界。为了将分配的载体板的这种电接触部连接到另一个堆叠的载体板的电迹线或焊盘，在内部齿形边缘与迹线或焊盘之间的界面处提供导电接触结构(例如焊料材料)可能就足够了。有利地，一个或多个内部齿形边缘可以形成在载体板的任何期望的区域中(例如在载体板的功能上未使用的区域中)，以使得电连接路径短并且使得分配的载体板小。通过将这种载体板的电接触部设置为内部齿形边缘，可以促进实现电子器件和电子装置的特别紧凑的设计，并且可以在电子装置的堆叠的电子器件之间建立短且可靠的电连接。通过所提到的非常短且可灵活限定的连接，可以将信号损失和发热保持在非常低的水平，这可以促进实现出色的性能和可靠性。
进一步示例性实施例的描述
在下文中，将说明电子器件和电子装置的进一步的示例性实施例。
在本申请的上下文中，术语“载体板”可以特别地表示用作机械支撑结构而在其中和/或其上安装一个或多个部件的支撑结构。换句话说，载体板可以实现机械支撑功能。附加地或替代地，载体板也可以实现电连接功能。载体板可以包括或由单个部件、经由包封或其它封装部件连接的多个部件或载体板的子组件组成。优选地，载体部分可以是平坦的片状体。特别地，载体板可以是或可以包括板状电子安装基座、例如印刷电路板(PCB)。
在本申请的上下文中，术语“金属嵌体”可以特别地表示布置在载体板的内部并且由单个部件或多个部件组成的金属嵌体。特别地，金属嵌体可以是包括或由诸如铜或铝的金属材料构成的片状体。例如，金属嵌体可以是或包括引线框架、金属块(例如由铜制成)等。
在本申请的上下文中，术语“腔”可以表示金属嵌体中的开口，其用作用于容纳其电子部件的容纳空间。特别地，腔可以是在底侧和侧向由金属嵌体的金属材料限界的凹部或盲孔。然而，腔也可能是金属嵌体中的通孔，其部分地或完全地容纳电子部件。
在本申请的上下文中，术语“部件”可以特别地包括集成在载体板内和/或组装在载体板上的构件或结构体。例如，这样的部件可以是电子部件或不具有电子功能的部件，例如冷却块(例如由金属制成)或者甚至是电绝缘体(例如由陶瓷制成的块)。
在本申请的上下文中，术语“电子部件”可以特别地包括半导体芯片(尤其是功率半导体芯片)、有源电子器件(例如晶体管)、无源电子器件(例如电容或电感或欧姆电阻)、传感器(例如麦克风、光传感器或气体传感器)、致动器(例如扬声器)和微机电系统(MEMS)。特别地，电子部件可以是在其表面部分中具有至少一个集成电路元件(例如二极管或晶体管)的半导体芯片。电子部件可以是裸露的裸片或者可以已经被封装或包封。根据示例性实施例实施的半导体芯片可以例如以硅技术、氮化镓技术、碳化硅技术等形成。然而，电子部件也可以是无源部件，例如电容器、电感器和/或欧姆电阻。
在本申请的上下文中，术语“电接触部”可以特别地表示导电结构，例如水平和/或垂直延伸的迹线或焊盘，其可以被配置用于在载体板内和/或载体板之间建立电连接。
在本申请的上下文中，术语“齿形边缘”可以特别地表示有助于对载体板进行限界并且包括具有交替的侧向隆起和凹谷的表面型廓的载体板的倾斜或垂直边缘，其中，电接触部可以形成在表面型廓的各个子区段处。特别地，齿形边缘可以是或可以包括形成相应的载体板的外部边界的一部分的外部齿形边缘。例如，这种外部齿形边缘可以沿着载体板的周围部分或周边的部分或整个布置。附加地或替代地，齿形边缘可以是或可以包括形成相应的载体板的内部边界的一部分并且被载体板的材料完全周向地围绕的内部齿形边缘。例如，这种内部齿形边缘可以沿着界定载体板中的开口(例如通孔或盲孔)的周围部分或周边的部分或整个布置。
在本申请的上下文中，术语“彼此堆叠的电子器件”可以特别地表示特别是在垂直方向上安装在彼此顶部上的两个或更多个电子器件。特别地，所述电子器件中的一个、一些或全部可以是平坦的和板形的，可选地包括一个或多个表面安装部件。堆叠的电子器件之间的电连接可以通过导电连接介质、例如焊料材料、烧结材料和/或粘合剂(特别是导电粘合剂)建立。
在一个实施例中，齿形边缘的至少一部分沿着载体板的外周的至少一部分布置。在相应的载体板的外部侧向表面处的齿形边缘处提供电接触部可以以节省空间的方式提供可靠的电连接。附加或替代于一个或多个外部齿形边缘，齿形边缘的至少一部分可以沿着载体板中的开口的内周的至少一部分布置。载体板设置有至少一个外部齿形边缘和/或至少一个内部齿形边缘可以实现与多个电接触部的紧凑电连接。
在一个实施例中，齿形边缘包括多个交替的侧向凹口和侧向突起。这种交替的凹口和突起(例如，波浪形的或波形的)序列可以形成在相应的载体板的倾斜或甚至垂直的外部侧壁或内部侧壁处。
在一个实施例中，凹口包括或由载体板的弯曲的垂直表面区域、特别是凹入弯曲的垂直表面区域限定。这种设计可以促进焊料(或另一种导电接触结构)选择性地流入凹口中。这可以使得凹口处的电接触部被导电接触结构的可流动材料正确润湿，并且因此可以允许形成可靠的电连接。描述性地讲，毛细管效应可以促进导电接触结构的材料自给自足地流动到期望的位置。凹口可在其整个表面或仅在其表面的子部分处具有金属化部。例如，凹口也可以具有包括至少一个无源表面部分和至少一个金属化表面部分的表面。
在一个实施例中，突起包括平坦垂直表面区域或由平坦垂直表面区域限定。然而，其它设计也是可能的。特别地，相应的突起可以包括至少一个平坦的和/或至少一个非平坦的(例如凸和/或凹)表面或表面部分。
在一个实施例中，电接触部仅形成在侧向凹口处。流入凹口的导电接触结构的可流动材料此时可以自动润湿电接触部以建立电耦合。
在一个实施例中，侧向突起没有电接触部，例如可以是介电性的。描述性地讲，突起可以在空间上分离，因此在相邻的凹口处的不同电接触部可以以可靠的方式彼此电解耦。在不同的实施例中，突起可以具有完全介电的表面、或部分介电和部分金属化的表面。例如，也在突起的区域中提供金属化部可以提高稳定性。然而，突起的这种金属化部区域可以与相邻的凹口电绝缘(特别是分离和/或被钝化)。
在一个实施例中，电接触部的至少一部分形成在齿形边缘的垂直表面部分上。特别地，齿形边缘的垂直表面部分可以覆盖有或衬有金属涂层，从而创建电接触部。
在一个实施例中，电接触部的另一部分仅形成在齿形边缘的紧邻相应的凹口的一个或两个相反的水平表面部分上。因此，相应的载体板的与齿形边缘的相应的凹口相邻的底部和/或顶部表面可以设有或可以不设有形成相应的电接触部的金属涂层。
在一个实施例中，所述至少一个电子部件包括由至少一个功率部件(特别是至少一个半导体功率芯片)、至少一个有源部件(特别是至少一个晶体管芯片)、以及至少一个无源部件(特别是至少一个电容器部件)组成的组中的至少一个。例如，表面安装或嵌入相应的载体板中的这种电子部件可以电耦合到齿形边缘处的电接触部，因此可以电连接到电接触部，并且可选地还可以电连接到另一个电子器件的另一个堆叠的载体板的部件。
在一个实施例中，电子器件被配置用于提供或有助于电子逆变器功能(特别是三相逆变器功能)。描述性地讲，这种逆变器可以向电动发动机提供电能。为此目的，电子逆变器可以包括被配置为晶体管开关(特别地实施为场效应晶体管芯片)的多个电子部件，这些电子部件协作用于将直流电(DC)转换为交流电(AC)以供应给AC电动机。例如，电子器件的三对晶体管开关可以为三相交流电发动机提供供电电流。
在一个实施例中，齿形边缘处的电接触部基本上与载体板处于相同的垂直高度处。因此，平坦的载体板可以基本上在电接触部也以共面方式所处的平面内延伸。这通过一个载体板的齿形边缘处的电接触部与另一载体板的平坦的导电迹线或焊盘以及它们之间的导电连接结构协作，简化了堆叠的载体板之间的电连接。
在一个实施例中，载体板是印刷电路板(PCB)、特别是基于FR4的印刷电路板和基于绝缘金属衬底(IMS)的印刷电路板中的一个。基于FR4的印刷电路板可以包括包含环氧树脂和玻璃纤维的介电基质。绝缘金属衬底可以包括被薄的电介质层(例如基于环氧树脂的层)和金属层(特别是铜)覆盖的金属基板(铝可以因为其低密度而被使用)。
在一个实施例中，电子装置包括将在齿形边缘处的电接触部特别是与另一个载体板的导电迹线或焊盘电耦合的导电接触结构。特别地，导电接触结构可以在一个载体板的齿形边缘处的电接触部与堆叠于该载体板的另一载体板的电接触部之间创建电连接。导电接触结构还可以经由齿形边缘处的电接触部将一个电子器件的至少一个电子部件与另一个电子器件电连接、例如与所述另一个电子器件的至少一个电子部件电连接。
在一个实施例中，导电接触结构是焊料结构。因此，连接介质例如可以是焊接结构，特别是用于扩散焊接的焊接结构。也可以使用焊膏，例如在回流焊接方面。或者，可以使用烧结结构(例如包括银烧结材料)或粘合剂(特别是导电胶)。
在一个实施例中，电子装置包括安装在第一电子器件(其可以包括发热的功率半导体芯片)上的冷却单元、例如散热器。因此，电子装置可以包括与第一电子器件物理连接、特别是与其载体板物理连接的冷却体、特别是散热器。因此，第一电子器件(优选地具有嵌入的至少一个电子部件的电子器件，其可以是功率半导体芯片)的载体板可以与这样的散热器或任何其它类型的冷却单元(例如气体或液体冷却单元)连接。例如，这样的散热器可以包括可以连接到第一电子器件的载体板的导热板(例如金属板)。多个散热片可以从导热板延伸，用于促进从第一电子器件到环境的热传递。冷却体和载体板可以例如通过导电连接介质、例如焊料连接。
在一个实施例中，冷却单元(例如，散热器)安装在第一电子器件上，而不与第一电子器件的齿形边缘处的电接触部物理接触。因此，当沿着电子装置传播时电信号行进所沿的电路径可以可靠地与热量可从一个或多个电子部件朝向电子装置的环境去除所沿的热路径解耦。
在一个实施例中，第二电子器件具有开口，冷却单元(例如散热器)的一部分延伸穿过该开口，从而与安装在第二电子器件上以覆盖开口的至少一部分的第一电子器件接触。例如，图1至图4中示出了这样的实施例。在这样的配置中，第一电子器件可以附接到第二电子器件的一个主表面，第二电子器件具有中心开口(特别是通孔)，其可以由附接的第一电子器件部分或全部封闭。为了建立从第一电子器件到冷却单元(例如散热器)的可靠的散热路径，冷却单元可以部分地被引导通过第二电子器件中的开口，并且因此可以与第一电子器件直接物理接触。在这样的配置中，第一电子器件的一个主表面可以连接到散热器和第二电子器件这两者。这种架构同时提供了出色的热性能和高度紧凑的设计。优选地，外部齿形边缘可以在第一电子器件中预知并且可以围绕延伸通过第二电子器件的开口。
在一个实施例中，第一电子器件布置在第二电子器件和冷却单元(例如散热器)之间。例如，这样的实施例在图5至图11中示出。例如，第一电子器件的一个主表面可以连接到散热器，而第一电子器件的相反的另一个主表面可以连接到第二电子器件。因此，电信号可以在第一电子器件的一侧上传输，而热量可以沿着第一电子器件的另一侧被去除。
在一个实施例中，第二电子器件具有至少一个开口，第一电子器件的至少一个表面安装的电子部件的至少一部分延伸到该开口中。仍参考前述实施例，第一电子器件的一个或多个表面安装的电子部件(例如，连接器、分流器等)可以在载体板的第一电子器件与第二电子器件连接的主表面处突出超过其载体板。为此目的，可以在第二电子器件的载体板处预知一个或多个开口(特别是通孔或盲孔)，第一电子器件的表面安装的部件可以被引导通过该开口。这确保了电子装置的紧凑设计和短的电连接路径。
在一个实施例中，导电接触结构被配置用于将第一电子器件和第二电子器件中的一个的齿形边缘处的电接触部与第一电子器件和第二电子器件中的另一个的水平导电迹线电耦合。一个电子器件的齿形边缘处的垂直电接触部与另一电子器件的水平导电迹线或焊盘之间的这种电连接可以仅通过将一点可流动的连接介质(例如焊料)施加到垂直电接触部和水平迹线之间的界面来实现。
在一个实施例中，第一电子器件是功率板并且第二电子器件是电容器板、特别是被配置为向电动机供应电能的电子装置的电容器板。这种电子装置可以提供逆变器功能、特别是用于电动发动机的三相逆变器功能。被配置为功率板的第一电子器件可以包括嵌入和/或表面安装的功率半导体芯片、例如场效应晶体管芯片，其在逆变器操作方面提供切换功能。被配置为电容器板的第二电子器件可以包括与功率板协作的嵌入和/或表面安装的无源电容器部件。
在一个实施例中，所述至少一个部件包括至少一个功率部件和驱动器部件。例如，功率部件可以是半导体功率部件、例如晶体管芯片(例如可以是场效应晶体管芯片和/或双极晶体管芯片)或二极管芯片。驱动器部件可以是用于控制功率部件的逻辑芯片或控制器芯片。所述部件的至少一部分可以是有源芯片。
在一个实施例中，所述至少一个部件包括至少一个无源部件。因此，除了至少一个有源芯片之外，还可以提供一个或多个无源部件，例如电容、欧姆电阻、电感等。
有源部件可以是能够向电路提供或传递能量的元件或器件(例如晶体管)。无源部件可以是不需要任何外部电源来操作并且能够在电路中以电压或电流的形式存储能量的器件(例如电容)。
优选地，相应的载体板包括印刷电路板。在其它实施例中，载体板包括金属板或引线框架。然而，载体板也可以包括由中心电绝缘导热层(例如陶瓷层)以及其两个相反的主表面上覆盖的相应的导电层(例如铜层或铝层，其中相应的导电层可以是连续的或图案化的层)组成的堆叠体。特别地，载体板可以是直接铜接合(DCB)衬底或直接铝接合(DAB)衬底。然而，载体板也可以被配置为活性金属钎焊(AMB)衬底。
优选地，至少一个电子部件是功率半导体芯片。例如，相应的功率半导体应用可以由芯片实现，其中，这种功率半导体芯片的集成电路元件可以包括至少一个晶体管(特别是场效应晶体管，例如MOSFET(金属氧化物半导体场)效应晶体管或双极晶体管、例如IGBT(绝缘栅双极晶体管))、至少一个二极管等。所述至少一个电子部件还可以包括控制器电路、驱动器电路等。这些和/或其它电路中的一个或多个可以集成到一个半导体芯片中，或者分别单独地集成在不同的芯片中。特别地，可以制造实现半桥功能、全桥功能等的电子器件或电子装置。在另一个实施例中，所述至少一个电子部件可以是逻辑裸片。
在一个实施例中，电子器件或电子装置被配置为功率转换器，特别是AC/DC功率转换器和DC/DC功率转换器中的一个。然而，其它电子应用，例如逆变器等也是可能的。
作为半导体芯片的衬底或晶片，可以使用半导体衬底、特别是硅衬底。替代地，可以提供氧化硅或另一绝缘体衬底。也可以实施锗衬底或III-V-半导体材料。例如，示例性实施例可以以GaN或SiC技术实施。
此外，示例性实施例可以利用标准半导体处理技术，例如适当的蚀刻技术(包括各向同性和各向异性蚀刻技术，特别是等离子体蚀刻、干法蚀刻、湿法蚀刻、激光去除)、图案化技术(可能涉及光刻掩模)、沉积技术(例如化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、原子层沉积(ALD)、溅射等)。
结合附图，从以下描述和所附权利要求中，上述和其它目的、特征和优点将变得显而易见，其中相同或相似的部分或元件由相同或相似的附图标记表示。
附图说明
所包括的用以提供对示例性实施例的进一步理解并且构成说明书的一部分的附图示出了示例性实施例。
在附图中：
图1示出了根据一个示例性实施例的电子装置的三维视图。
图2示出了根据图1的电子装置的另一个三维视图。
图3示出了根据图1和图2的电子装置的第一电子器件的剖视图。
图4示出了指示根据图1至图3的电子装置的电子功能的电路图。
图5示出了根据另一个示例性实施例的电子装置的三维视图。
图6示出了根据图5的电子装置的另一个三维视图。
图7示出了根据图5和图6的电子装置的侧视图。
图8示出了类似于图5至图7的电子装置的三维视图，但是在第二电子器件处具有内部齿形边缘。
图9示出了根据图8的电子装置的内部齿形边缘的详细视图。
图10示出了根据又一示例性实施例的电子装置的三维视图。
图11示出了根据图10的电子装置的另一个三维视图。
图12示出了根据一个示例性实施例的用于电子装置的电子器件的三维视图。
图13示出了电子装置的三维视图，其中，根据图12的电子器件安装在另一个电子器件上。
具体实施方式
附图中的图示是示意性的而不是按比例的。
在将参考附图更详细地描述示例性实施例之前，将基于已经开发的示例性实施例来总结一些一般性考虑。
可用于驱动应用的电路是包括向电动机提供电能的三个MOSFET半桥的三相逆变器。驱动应用的一个示例是电动滑板车。传统上，用于这种系统的逆变器板可以是使用基于FR4或IMS的PCB和分立部件(例如功率MOSFET和无源部件)的结构。在这种情况下，制造商必须根据相应应用的特定需求和系统要求定制创建他们自己的个性化逆变器解决方案。芯片制造商可以提供用于构建定制的系统解决方案的分立部件。这种方法很麻烦。
根据示例性实施例，可以提供整个或部分系统解决方案，其可以作为整体装配到最终应用中，例如电动滑板车，以向电动机供应电能。这种方法的优点是减少了逆变器或其它电子应用的设计和开发工作，这可能获得更快的开发时间。
有利地，根据示例性实施例的相应的电子器件和电子装置可以使用相应载体板的一个或多个齿形边缘(其可以是外部齿形边缘和/或齿形孔、即内部齿形边缘)(特别是用于替代SMD端子的至少一部分)。特别是内部齿形边缘可以具有提供超短电连接路径的优点，从而使得欧姆损耗以及热负载小并且信号质量高。此外，这可以有利地减少能量消耗。当将一个或多个齿形边缘的方法与至少一个电子部件嵌入金属嵌体(例如引线框架)的腔中的嵌入架构相结合且金属嵌体又集成在电子器件的载体板中时，可以在热性能、机械性能和电气性能方面实现优异的性能。
优选地，可以将电子装置的两个堆叠的电子器件的两个载体板布置成使得齿(例如具有镀覆的顶部和底部的通孔元件)不接触附接到电子器件中的一个的用于散热目的的散热器或其它冷却单元。在一个实施例中，也可以在盲过孔架构中实施齿或齿形边缘，即在一侧不连接。
更特别地，示例性实施例涉及一种被配置为三相MOSFET功率设备的电子装置，用于经由齿形连接结构减小PCB尺寸。
在一个实施例中，可以被配置为功率板的具有齿形边缘的第一电子器件可以与可以被配置为电容器板的第二电子器件堆叠，例如在其间具有焊接连接。
在一个实施例中，功率板可以焊接在电容器板的顶部上。在另一个实施例中，功率板可以焊接在电容器板的底部上。
在实施例中，电容器板可以在中心具有开口，用于引导冷却单元(例如散热器)通过所述开口并且用于使冷却单元与功率板接触(并由此热耦合)。优选地，散热器可以直接与功率板接合。散热器的表面积可以小于功率板的表面积，以使散热器(或任何其它冷却单元)远离功率板的齿(或齿形边缘)。
在一个优选实施例中，电容器板中的一个或多个内部齿可以用于连接控制信号。附加性地或替代性地，还可以在功率板中提供一个或多个内部齿。在一个实施例中，电容器板中的一个或附加的开口可以提供附加的接触点。
图1示出了根据一个示例性实施例的电子装置140从顶侧观看的三维视图，并且附加地示出了图示齿形边缘119的构造的细节166。图2示出了根据图1的电子装置140从底侧观看的另一个三维视图。图3示出了根据图1和图2的电子装置140的第一电子器件100的剖视图(未示出表面安装部件)。图4示出了指示根据图1至图3的电子装置140的电子功能的电路图150。
更具体地，图1至图4的实施例涉及包括第一电子器件100和第二电子器件102的电子装置140。如图1中可见，第一电子器件100和第二电子器件102堆叠在彼此顶部上。更具体地，第一电子器件100例如通过焊接安装在第二电子器件102的上主表面上。第一电子器件100和第二电子器件102之间的机械连接也可以在它们之间建立导电连接，如下文进一步详细描述的那样。
第一电子器件100的内部构造在图3中详细示出，外部构造在图1中示出。如图3的剖视图中所示，第一电子器件100包括具有嵌入的金属嵌体108的多层层合型载体板104(例如六层板)。如图所示，具有腔110的引线框架型金属嵌体108嵌入载体板104的电绝缘层152和导电层154的层合堆叠体中。此外，金属过孔156在载体板104的内部建立垂直电连接。例如，电绝缘层152可以由FR4、即具有玻璃纤维的环氧树脂制成。导电层154和过孔156可以由铜制成。载体板104的顶侧和底侧可以部分地覆盖有阻焊剂158。描述性地讲，载体板104可以实施为具有嵌入式引线框架的印刷电路板。
图3示出了以机械保护方式布置在引线框架型金属嵌体108的腔110内的电子部件112。因此，电子部件112也嵌入载体板104中。电子部件112可以是半导体功率芯片、例如MOSFET芯片。尽管在图3中仅示出了一个电子部件112，但多个(例如六个)电子部件112可以嵌入载体板104中。在电子装置140的操作期间由电子部件112产生的热量可以由高导热金属嵌体108移除。可选地，电子部件112的焊盘也可以通过导电金属嵌体108和/或过孔156电耦合。因此，所描述的金属嵌体108可以有助于作为一个整体的电子装置140的机械、电气和/或热可靠性。
尽管图3中未示出，但第一电子器件100可包括多个表面安装部件，如图1所示。这种表面安装部件可以包括电连接器部件160和分流部件162。例如，SMD型连接器部件160可以建立到电容器的电连接(特别是提供来自电容器的输入电压)并且可以连接到例如电容器板。例如，(在该示例中)三个连接器部件160中的每一个可以被分配给由电子装置140服务的电动机的三个相中的相应一个。尽管在图1中示出了多个SMD型分流部件162，但在其它实施例中也可以省略它们(例如当使用电流相位传感器时)。此外，电接口构件164可以安装在第一电子器件100的载体板104的上主表面上。例如，电接口构件164可以与可选的控制板(可以是电容器板或单独的电路板)或栅极驱动器(未显示)连接。
第二电子器件102的载体板106例如可以是具有多个电子部件114的FR4型印刷电路板(PCB)。如图1所示，部件114的至少一部分可以表面安装在载体板106上。附加地或替代地，载体板106可以包括一个或多个嵌入式部件114(未示出)。例如，部件114可以是无源部件、例如电容器部件。
可从图1中的细节166中看出，载体板104包括在载体板104的外部齿形边缘119处的垂直电接触部116。邻近于电接触部116，载体板106包括水平导电迹线130。通过将诸如焊料的导电连接介质施加到电接触部116和导电迹线130之间的界面区域，载体板104和载体板106可以经由齿形边缘119电耦合。如图1所示，齿形边缘119沿载体板104的整个外周布置，但除了无接触部的拐角外。再次参考细节166，齿形边缘119包括多个交替的侧向凹口122和侧向突起124。如图所示，在载体板104的齿形边缘119处的电接触部116与平坦载体板104基本位于相同的垂直高度，即在其侧壁处。相应地，靠近齿形边缘119的载体板106的导电迹线130基本上与平坦载体板106位于相同的垂直高度。因此，仅将平坦载体板104安装在平坦载体板106上并提供诸如焊料的导电接触结构就可以在第一电子器件100和第二电子器件102之间建立多个电连接(参见图13中的附图标记126)。因此，所提到的导电接触结构126可以被配置用于将第一电子器件100的齿形边缘119处的电接触部116与第二电子器件102的水平导电迹线130电耦合。
如图2最佳所示，电子装置140包括散热器128，其安装在第一电子器件100的底表面上，用于去除由部件112产生的热量。作为散热器128的替代方式，可以实施另一个冷却单元(例如空气或水冷却单元)。为了保持电连接完好，散热器128可以安装在第一电子器件100上，而不与第一电子器件100的齿形边缘119处的电接触部116物理接触。为了实现第一电子器件100和散热器128之间的直接物理接触，第二电子器件102具有通孔形式的中心开口，散热器128的一部分延伸穿过该中心开口。因此，第二电子器件102可为环形形状。因此，散热器128可以通过电容器板中的切口直接冷却功率板。因此，散热器128与安装在第二电子器件102上而覆盖第二电子器件102的整个开口的第一电子器件100接触。
为了设计载体板104，可以实施基于PCB的制造工艺。基于PCB的制造工艺可以允许经由引线框架型金属嵌体108(也可以包括一个或多个金属块)中的腔110将电子部件112(特别是实施为MOSFET)集成到基于PCB的载体板104中。与传统的分立方法相比，通过使逆变器实现更高的功率密度和出色的切换特性，可以允许实现整体改进的系统。板区域的一部分可以专门用于表面安装器件(SMD)功率端子，以连接另一载体板106(其可表示为电容器板)。
在所示的三相MOSFET功率嵌体布置方式中，与传统方法相比，经由齿形连接可以实现PCB尺寸的减小。有利地，具有齿形边缘119的功率板型第一电子器件100焊接在电容器板型第二电子器件102的顶部上，以在齿形边缘119处建立板到板的电连接。
进一步有利地，电容器板在中心具有开口，用于引导散热器128从中穿过并与第一电子器件100直接物理接触。因此，散热器128直接与功率板接合，从而能够同时实现高效散热与紧凑的垂直设计。有利地，散热器128的水平表面区域可以小于功率板的水平表面区域以使得散热器128远离所述齿。
有利地，沿着载体板104的外周的主要部分提供外部齿形边缘119可以减少在电子装置140内和/或在电子装置140与其外围电子设备之间传导信号所需的连接器160的数量。此外，齿形边缘119的设置可以减小载体板104在水平平面中的PCB面积，并且可以由此使电子装置140更紧凑并且电路径更短。
现在参考图4，电子装置140被配置用于提供电子逆变器功能。被实施为场效应晶体管芯片的六个电子部件112被连接以形成三个半桥，用于将端子168之间提供的直流电(DC)转换为三个电感器170处的交流电(AC)，以将电能供应给三相AC电机。描述性地讲，其具有功率部件112的第一电子器件100用作功率板，其具有无源部件114的第二电子器件102用作电容器板，以构成被配置为向例如电动滑板车(未示出)的电动机供应电能的电子装置140。然而，其它示例性实施例也可以实现其它电子功能。
图5示出了根据另一个示例性实施例的电子装置140从底侧观看的三维视图。图6示出了根据图5的电子装置140从顶侧观看的另一个三维视图。图7示出了根据图5和图6的电子装置140的侧视图。
图8示出了类似于图5至图7的电子装置140的三维视图，但在第二电子器件102处具有内部齿形边缘120。图9示出了根据图8的电子装置140的第二电子器件102的内部齿形边缘120的详细视图。
图5至图9的实施例中所示的许多特征对应于图1至图4的实施例，因此为了简洁起见，参考上述描述。以下对图5至图9的实施例的描述集中于这些实施例与前述实施例的不同之处。
在根据图5至图9的实施例中，第二电子器件102包括可以再次实施为印刷电路板的载体板106。无源(特别是电容器型)电子部件114可以嵌入平坦载体板106中并且未在图5至图9中示出。
在图5至图9的实施例中，第一电子器件100夹在第二电子器件102和散热器128之间。换句话说，散热器128、第一电子器件100和第二电子器件102是垂直堆叠的，其中第一电子器件100被布置在器件堆叠的中心。第一电子器件100的上主表面与第二电子器件102的下主表面连接。第一电子器件100的下主表面与散热器128连接。然而，由于第一电子器件100包括多个表面安装部件(参见图6和图7中的附图标记160、162、164和图8中的附图标记160、162)，所以第二电子器件102的载体板106设置有多个小通孔。第一电子器件100的表面安装部件160、162(和164，如果存在的话)中的每个被分别引导通过第二电子器件102中的所述通孔中的相应一个。因此，第二电子器件102具有多个开口，第一电子器件100的表面安装电子部件160、162(和164，如果存在的话)的部分延伸到所述开口中。因此，可以获得高度紧凑的电子装置140。
现在参考图8和图9的实施例，第二电子器件102包括位于载体板106的内部齿形边缘120处的电接触部118。在所示的实施例中，齿形边缘120中的每个沿着载体板106中的相应开口(其可以是通孔或盲孔)的内周布置。因此，第二电子器件102设置有沿着延伸通过载体板106的内部开口形成的多个内部齿形边缘120。参考图8和图9，齿形孔或齿形边缘120中的每个包括多个交替的侧向凹口122和侧向突起124。凹口122中的每个由凹入弯曲的垂直表面区域限定。突起124由平坦垂直介电表面区域限定。如图所示，电接触部118形成在侧向凹口122处，而侧向突起124没有电接触部118，因此是电绝缘的。然而，电接触部118的一部分形成在齿形边缘120的垂直表面部分上，而电接触部118的另一部分形成在齿形边缘120的水平表面部分上。
在根据图5至图9的实施例中，第一电子器件100和第二电子器件102之间的电连接通过第一电子器件100的外部齿形边缘119(其可以如或类似于图1至图4所示地配置和连接)和在图8和图9的实施例中附加地通过第二电子器件104的内部齿形边缘120(如图9所示配置和连接)来实现。
在图5至图9的实施例中，具有齿形边缘119的第一电子器件100或功率板可以焊接在第二电子器件102或电容器板的底部上。电容器板具有开口(小于图1至图4的实施例中的单个开口)以允许功率板的顶侧表面安装部件160、162(和164，如果存在的话)延伸穿过开口。此外，根据图5至图9，散热器128直接与功率板接合，从而确保高效地散热。优选地，散热器128的表面区域小于功率板的表面区域，以使得散热器128远离齿形边缘119的齿。
电容器板中的内部齿被预知为根据图8和图9的内部齿形边缘120，而不是使用插头连接器来连接附加的栅极驱动器板(未示出)等。内部齿形边缘120可以用于例如连接控制信号。例如，可以在电容器板上安装栅极驱动器电路。
图10示出了根据又一示例性实施例的电子装置140从顶侧观看的三维视图。图11示出了根据图10的电子装置140从底侧观看的另一个三维视图。图10和图11的实施例与图8和图9的实施例类似，因此参见上述描述。下面，将描述所述实施例之间的差异。
根据图10和图11，第一电子器件100不具有齿形边缘119、即在其外部垂直侧壁处不具有电接触部116。换句话说，根据图10和图11，在功率板边缘上不存在齿，因此散热器128可以与功率板具有相同的尺寸或者甚至可以大于功率板。因此，图10和图11的实施例可以构造成具有优异的热性能。
然而，图10和图11的实施例的第二电子器件102具有大量内部齿形边缘120。因此，电容器板上的附加开口根据图10和图11提供了附加接触点。由于足够多的接触点可以以这种方式提供，所以功率板上的边缘齿可以省略。在用附图标记180表示的区域中，可以创建信号连接，从而可以连接相应的内部齿用于信号传输。在用附图标记182表示的区域中，可以创建功率连接，从而可以连接相应的内部齿以传输电功率(例如与直流电的供应有关)。
因此，图10和图11的实施例将所有齿分配给电容器板，没有分配给功率板。单独的控制板(未示出)也可以设置有内部和/或外部齿形边缘。
如同图5至图9中那样，散热器128也在图10和图11的实施例中直接接合功率板。
图12示出了根据一个示例性实施例的用于电子装置140的第一电子器件100的三维视图。图13示出了所述电子装置140的三维视图，其中根据图12的第一电子器件100安装在第二电子器件102上。
特别地，图13示出了导电接触结构126，其被实施为焊料结构，将第一电子器件100的载体板104的两个相反侧上的齿形边缘119处的电接触部116与第二电子器件102的载体板106的上主表面上的水平迹线130电耦合。
应当注意，术语“包括”不排除其它元件或特征，并且“一个”或“一”不排除多个。此外，可以组合结合不同实施例描述的元件。还应注意，附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。此外，本申请的范围不旨在限于说明书中描述的过程、机器、制造、物质组成、装置、方法和步骤的特定实施例。因此，所附权利要求旨在将这些过程、机器、制造、物质组成、装置、方法或步骤包括在它们的范围内。

Claims (20)

1.一种电子器件(100)，其中，所述电子器件(100)包括：
·载体板(104)；
·金属嵌体(108)，其具有腔(110)并且被布置在载体板(104)中；
·至少一个电子部件(112)，其至少部分地布置在腔(110)中并且嵌入载体板(104)中；和
·电接触部(116)，其在载体板(104)的齿形边缘(119)处。
2.一种电子器件(102)，其中，所述电子器件(102)包括：
·载体板(106)；
·至少一个电子部件(114)，其嵌入和/或安装在载体板(106)中；和
·电接触部(118)，其在载体板(106)的齿形边缘(120)处，其中，齿形边缘(120)的至少一部分沿着载体板(106)中的开口的内周的至少一部分布置。
3.根据权利要求1或2所述的电子器件(100、102)，其中，所述齿形边缘(119、120)的至少一部分沿着载体板(104、106)的外周的至少一部分布置。
4.根据权利要求1所述的电子器件(100)，其中，所述齿形边缘(119)的至少一部分沿着载体板(104)中的开口的内周的至少一部分布置。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的电子器件(100、102)，其中，所述齿形边缘(119、120)包括多个交替的侧向凹口(122)和侧向突起(124)。
6.根据权利要求5所述的电子器件(100、102)，其中，所述电子器件包括以下特征中的至少一个：
凹口(122)包括弯曲的垂直表面区域，特别是凹入弯曲的垂直表面区域；
突起(124)包括平坦的垂直表面区域；
电接触部(116、118)形成在侧向凹口(122)的至少一部分处；
侧向突起(124)的至少一部分没有电接触部(116、118)。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的电子器件(100、102)，其中，所述电接触部(116、118)的至少一部分形成在齿形边缘(119、120)的垂直表面部分上。
8.根据权利要求7所述的电子器件(100、102)，其中，所述电接触部(116、118)的另一部分仅形成在齿形边缘(119、120)的一个或两个相反的水平表面部分上。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的电子器件(100、102)，其中，所述至少一个电子部件(112、114)包括由至少一个功率部件、特别是至少一个半导体功率芯片；至少一个有源部件；以及至少一个无源部件、特别是至少一个电容器部件组成的组中的至少一个。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的电子器件(100、102)，其中，所述电子器件包括以下特征中的至少一个：
电子器件(100、102)被配置用于提供或有助于电子逆变器功能；
齿形边缘(119、120)处的电接触部(116、118)与载体板(104、106)处于大致相同的垂直高度；
载体板(104、106)是印刷电路板、特别是基于绝缘金属衬底的印刷电路板。
11.一种电子装置(140)，包括：
·第一电子器件(100)；和
·第二电子器件(102)；
·其中，第一电子器件(100)和第二电子器件(102)彼此堆叠；和
·其中，第一电子器件(100)和第二电子器件(102)中的至少一个被配置为根据权利要求1-10中任一项所述的电子器件(100、102)。
12.根据权利要求11所述的电子装置(140)，其中，所述电子装置(140)包括电耦合处于齿形边缘(119、120)处的电接触部(116、118)的导电接触结构(126)。
13.根据权利要求12所述的电子装置(140)，其中，所述导电接触结构(126)是焊料结构。
14.根据权利要求11-13中任一项所述的电子装置(140)，其中，所述电子装置(140)包括安装在第一电子器件(100)上的冷却单元、特别是散热器(128)。
15.根据权利要求14所述的电子装置(140)，其中，所述冷却单元安装在第一电子器件(100)上，而不与第一电子器件(100)的齿形边缘(119)处的电接触部(116)物理接触。
16.根据权利要求14或15所述的电子装置(140)，其中，所述第二电子器件(102)具有开口，所述冷却单元的一部分延伸穿过所述开口而与安装在第二电子器件(102)上以覆盖开口的至少一部分的第一电子器件(100)接触。
17.根据权利要求14或15所述的电子装置(140)，其中，所述第一电子器件(100)布置在第二电子器件(102)与冷却单元之间。
18.根据权利要求17所述的电子装置(140)，其中，所述第二电子器件(102)具有至少一个开口，第一电子器件(100)的至少一个表面安装的电子部件(160、162、164)的至少一部分延伸到所述至少一个开口中。
19.根据权利要求12-18中任一项所述的电子装置(140)，其中，所述导电接触结构(126)被配置用于将在第一电子器件(100)和第二电子器件(102)中的一个的齿形边缘(119、120)处的电接触部(116、118)与第一电子器件(100)和第二电子器件(102)中的另一个的水平导电迹线(130)电耦合。
20.根据权利要求11-19中任一项所述的电子装置(140)，其中，所述第一电子器件(100)是功率板，所述第二电子器件(102)是电容器板，特别是被配置用于向电动机供应电能的电子装置(140)的电容器板。
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