CN117203760A - 具有电路载体、半导体芯片和散热器的电子组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子组件(1)，包括至少一个电路载体(10a，10b，10c)、至少一个半导体芯片(20a，20b)和至少一个散热器(30)，‑其中，电子组件(1)具有包括主平面(P)的面状的基本形状，‑其中，至少一个电路载体(10a，10b，10c)平行于主平面(P)定向并承载一个或多个半导体芯片(20a，20b)，电路载体与半导体芯片面状地连接，‑其中，至少一个散热器(30)布置在面状的电子组件(1)的第一边缘区域(R1)中，‑并且其中，在至少一个半导体芯片(20a，20b)的区域和第一边缘区域(R1)之间至少一个电路载体(10a，10b，10c)具有至少一个厚层导体线路(11，13，16)，该厚层导体线路是主散热路径(H)的一部分，主散热路径(H)基本上平行于主平面(P)延伸。本发明还涉及具有这种电子器件组件(1)的装置。

Description

具有电路载体、半导体芯片和散热器的电子组件

本发明涉及一种具有至少一个电路载体、至少一个半导体芯片和至少一个散热器的电子组件，其中所述电子组件用于安装一个上级装置中。此外，本发明涉及一种具有这种电子组件的装置。

从现有技术中已知许多不同的电子组件，其中一个或多个半导体芯片布置在电路载体上，并且提供散热器以排出在运行过程中产生的热量。特别是在功率电子的电子组件中，半导体芯片的有效散热是一个巨大的挑战，因为功率密度越来越高，因此必须在越来越小的空间中可靠地将越来越多的热量散发到环境中，以避免组件过热。

根据现有技术，功率电子组件通常以水平层序列构造。更具体地说，在这种情况下，散热器大面积地连接到平面电路载体上，并且该电路载体在其相对侧依次地与施加在其上的半导体芯片以面连接。在这种结构中，散热器、电路载体和半导体芯片的主表面彼此平行，并且给出了垂直于这些主表面的主散热路径。这种传统水平结构的一个优点是，通过半导体芯片与电路载体以及电路载体与散热器的面连接，可以实现有效的传热，并且在电路载体的厚度相应较小且面积较大的情况下，也提供了通过电路载体的有效热传导。同时可以达到良好的介电强度。

根据现有技术，这种大面积耦合的水平结构的缺点是，当安装到上级的装置中时，这样的电子组件需要在安装平面内相对较大的横向安装空间。这是因为散热方向垂直于层面，释放的热量必须向该方向的外界环境释放。因此，散热器必须在其整个外表面上可接近外部环境，以便例如被冷却气流流过。因此，在这种类型的结构中，最小的面积要求通常由散热器或电路载体的基础面积规定，这取决于这些元件中的哪一个具有较大的基础面积。通常，负载接头和控制线路需要额外的安装区域。然而，在许多应用中，可用的总安装空间是有限的。例如，在控制柜中，只有数量有限的插槽(每个插槽的大小都有限)可用于安装此类组件。特别是在具有功率电子组件的器件中，由于这种组件的功率以及由此释放的热量越来越大，因此很难在保持很小的安装空间的同时实现可靠的散热。

因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种克服上述缺点的电子组件。特别是提供一种电子组件，该组件在上级装置的安装平面内具有相对较小的空间要求，并且仍然可以有效地散热。另一个要解决的技术问题是提供具有这种电子组件的上级装置。

这些技术问题由权利要求1中描述的电子组件和权利要求14中描述的装置来解决。

本发明的电子组件具有电路载体、至少一个半导体芯片和至少一个散热器。电子组件具有带有主平面的面状的基本形状，并尤其设计用于安装到上级的装置中。所述至少一个电路载体基本上平行于所述主平面定向，并且承载一个或多个半导体芯片，所述半导体芯片与电路载体面状地连接。在面状的电子组件的第一边缘区域中布置至少一个散热器。所述至少一个电路载体在所述至少一个半导体芯片的区域和所述第一边缘区域之间具有至少一个厚层导体线路(或称为厚层电路)，所述厚层导体线路是主散热路径的一部分，所述主散热路径基本上平行于所述电子组件的主平面。

在电子组件包括多个电路载体的实施例中，所有存在的电路载体应平行于主平面定向。然后，与相应电路载体面状地连接的半导体芯片也平行于该主平面定向。因此总体上形成了具有一个或多个面状的电路载体和一个或多个面状的半导体芯片的三明治状的层结构。至少一个散热器布置在该多层结构的边缘区域。由此，由散热器促成的向外部环境的散热主要发生在第一边缘区域中，而不是在组件的整个表面上。不应排除散热器的部分延伸到组件表面的较大部分。然而，与向外部环境散热相关的器件(例如，散热片，冷却腹板，冷却鳍，冷却针或类似结构)应集中在第一边缘区域，以便向环境散热的主要部分发生在此。

为了将散热器释放到周围环境的热量引导到散热器区域，在组件内形成上述主散热路径。与本发明基本相关重要的是，该主散热路径基本上平行于组件的主平面，而不是像所描述的现有技术那样垂直于层结构。所述主散热路径也可以由多个子路径组成，特别是当组件具有多个半导体芯片时，每个半导体芯片的热量必须传递到共用的散热器。然而，配属各自的半导体芯片的子路径随后可以汇入共同的散热路径。重要的是，这个共同的散热路径主要在组件的主平面内延伸。此外，在这种情况下不应排除单个子路径(在半导体芯片旁边的区域中)以及由此形成的共同的散热路径具有较小的局部子区段，该局部子区段具有垂直于主平面的热流方向。就本发明而言唯一重要的是，散热的上级或者说主要方向(即散热的净传输方向)由所述主平面内的总体主要方向分量来表征。原则上不应排除在净传送方向和主平面之间的小角度，例如至高为10°。

主散热路径在主平面内的方向由此实现：即相应电路载体在给定半导体芯片和各自配属的散热器之间的相关区域中具有厚层导体线路。厚层导体线路通常被理解为层厚至少为300μm的导体线路。层厚是垂直于主平面的导体线路的尺寸。特别地，这样的层厚度可以在1毫米以上，例如在1毫米和4毫米之间的有利范围内。这种厚层导体线路可以特别地由金属材料形成，例如铜、铝、钼或一种或多种上述金属的合金。通常特别优选铜基厚层导体线路。

具体地说，现有的半导体芯片中的每一个通过这样的厚层导体线路连接到相关联的散热器。通过该相关联的厚层导体线路形成了导热路径，该导热路径将各自的半导体芯片的区域与相关联的散热器的区域导热连接起来，并且平行于主平面(即在各自的电路载体的平面内)。由于该导体线路的特别高的层厚，因此在主平面内实现了有效的热传输，使得在半导体芯片区域产生的热可以有效地传递到第一边缘区域，并在那里从散热器释放到外部环境。

组件中总共可以有几个这样的厚层导体线路。除了作为热路径的功能外，这些厚层导体线路还可以用于各自半导体芯片的电连接。然而，这并不是强制性的。因此，这种理论上可能的双重功能可以用于现有厚层导体线路的全部或一部分—取决于电气连接的需要。然而，有利的是，现有电路载体中的至少一个实现了双重功能，因为它实现了相关半导体芯片的电连接和散热。

本发明的设计的一个主要优点是，由于位于主平面内的散热路径，使得能够安装到一个上级的装置中，其中电子组件从该装置的一个基础载体上突起(或者说与该基础载体保持一定距离)。换句话说，电子组件的主平面不像现有技术那样平行于装置的安装平面定向，而是远离所属的安装位置地延伸，特别是以垂直或倾斜的角度。通过位于组件平面内的散热路径，该布置允许有效的散热，确切而言通过散热器进行有效的散热，散热器特别位于组件的边缘区域，该边缘区域远离安装位置。通过这种突伸远离安装位置的组件定向，安装位置在安装平面内只需要相对较小的面积。另一方面，由厚层导体线路创建的散热路径保证了向外部环境的有效散热。因此，通过本发明的结构，即使使用很高的功率等级，也可以在上级装置中实现一个或多个此类组件的非常紧凑的布置。

按照本发明的装置具有基础载体和一个或多个按照本发明的电子组件。由基础载体定义安装平面，其子区域形成为相应分配的电子组件的安装位置。相应的电子组件以这样一种方式从基础载体突起，即电子组件的主平面与基础载体的安装平面形成至少30°的角度。特别地，相应的电子组件基本上垂直于基础载体。上级装置的优点类似于本发明的组件的已经描述的优点。

本发明的有利设计和进一步发展可从依赖于权利要求1的权利要求和以下描述中获得。在这种情况下，所描述的电子组件和上级装置的设计通常可以有利地相互组合。

特别是，散热器可以形成与第一主表面成至少30°角的散热表面。特别有利的是，该散热表面基本上垂直于组件的主平面。然而，这个散热表面不理解为散热器的平坦的表面，而是一个包络面，排放到环境的热流垂直地通过该包络面。特别是在该区域中有利的是，散热器不是平坦设计的，而是具有增加表面的结构，例如散热片、散热桥、散热鳍、散热针或类似的结构，以改善向环境的散热。例如，散热器可以具有多个散热片，这些散热片特别平行于组件的主平面延伸，从而将热量进一步沿主散热路径的方向引导。作为这种平行散热片的替代，散热器也可以设计成具有倾斜的以及尤其也自身分叉的散热结构的星形散热片。

通常有利的是，电子组件可以设计为功率电子组件。在这种情况下，至少有一个现有的半导体芯片被设计成功率电子器件。在这种功率组件中，本发明在安装平面中的小的空间要求和仍然允许的有效散热方面的优点特别有效。例如，可以使用功率二极管和/或IGBT(具有隔离栅极电极的双极性晶体管)作为功率器件，但也可以使用从现有技术中基本已知的其他功率器件。

根据一个有利的实施例，电子组件可以具有设置在同一电路载体上的多个半导体芯片。这些半导体芯片可以相对于主散热路径并排或相继布置，这两种布置变体的组合也是可能的。通过相关联的厚层导体线路，多个这样的半导体芯片也可以在适当的情况下相互电连接。例如，可以实现功率二极管和IGBT之间的共发射极电路。作为备选或补充，多个器件也可以通过一个或多个厚层导体线路以半桥或全桥的方式相互电连接，同时形成共同的散热路径。

通常有利的是，至少一个厚层导体线路热耦合到关联的散热器。特别地，这种热耦合被设计成使得在各自的半导体芯片和关联的散热器之间，整个主要的散热路径通过关联的厚层导体线路延伸。

在该实施例中特别优选的是，现有厚层导体线路中的至少一个与散热器的热连接由大面积绝缘层促成。在这种情况下，“大面积”应被理解为具有至少与相关厚层导体线路的面积相同的面积的绝缘层。厚层导体线路的面积通常可以大于例如1cm²，特别是在至少5cm²的范围内。厚层导体线路的宽度通常可以在1厘米或更大的范围内。这种尺寸有利保证了到散热器特别有效的热量输送。

如果至少在散热路径上的任何一点上通过大面积绝缘层进行耦合，则可以在散热器和(必要时也电连接到半导体芯片的)厚层导体线路之间实现电绝缘。根据电子组件的电压等级，可以使用不同的绝缘层厚度。例如，层厚度可以小于1mm，特别是在25μm至500μm之间的范围内。这样的层厚可以实现高的耐压强度。由于相对较大的面积，尽管电绝缘材料的热导率通常相当低，但同时可以实现有效的热耦合。这种电绝缘耦合层的合适材料通常是有机聚合物，特别是聚酰亚胺或环氧化物，它们也可能具有来自其他材料的填料，特别是用于调节期望热膨胀系数的陶瓷填料。

一般而言，这样的大面积绝缘层可以例如设置在电路载体的厚层导体线路和散热器的平面状的侧部元件之间。然而，作为替代，这样的大面积绝缘层也可以位于电路载体内，以实现两个重叠的厚层导体线路之间的电解耦。然后，这些厚层导体线路之一可以连接到半导体芯片，而另一个可以连接到散热器，其中通过绝缘层实现散热器和半导体芯片之间的电绝缘，但由于绝缘层的大面积和低的层厚度而具有相对良好的热耦合。

因此，至少一个电路载体可以包括基于塑料的介电层。特别是，它可以是多层电路载体的内层，该内层尤其三明治式地被导电层包围，特别是被厚层导体线路包围。例如，杜邦公司以ODBC(organic direct-bond copper)的名称提供这种具有聚酰亚胺基介电层的电路载体。与具有陶瓷介电层的电路载体相比，这种有机厚铜衬底具有这样的优点：有机层比陶瓷层更好很多地补偿由于大的导体线路厚度而产生的机械应力。因此，可以使用具有上述很高的层厚度的导体线路，而不会在操作过程中导致电路载体中的与应力相关的断裂或裂纹。介电层不必仅由有机塑料组成，但可以有利地基于这种材料。特别是，它可以是由有机聚合物和一种或多种其他成分组成的复合材料构成。

根据一个替代的有利实施例，至少一个电路载体也可以由金属的引线框架形成。在此，它也可以是特别优选的铜基的引线框架。引线框架被理解为所谓的连接框架，即框架或梳状形式的可焊金属的线路载体。这种引线框架的结构可以特别地通过冲压或激光加工来产生。引线框架尤其可以具有用于相应半导体芯片的平面连接区域和用于与相关散热器的进一步热连接的另一平面连接区域。在此，也存在以单个窄桥形式存在的厚的导体线路，其除了电连接外、还导致通过在组件平面内的散热路径使相关半导体芯片散热。为了在散热器和半导体芯片之间进行电绝缘，至少在用于散热器的连接点区域内，这样的引线框架也可以设置有相应的电绝缘层。

对于电子组件的各个层的结构，特别是各个层的数量和顺序以及其中存在的子元件的数量，也可以有不同的有利实施变体。

因此，通常有利的是，至少一个半导体芯片可以在第一表面上与第一电路载体面状地连接，并且在对置的第二表面上与第二电路载体面状地连接或与金属片面状地连接。换句话说，电路载体以三明治形式嵌入两个导热结构之间，这两个导热结构分别以在组件平面内的主散热方向进行散热。因此，通过本实施例，实现了半导体芯片的特别有效的两侧散热，其中在两侧平行于芯片平面进行热的继续传输。当然，多个这样的半导体芯片也可以以适当的方式三明治式地嵌入两个这样的导热元件之间。

在具有半导体芯片的三明治式嵌入的实施例中特别有利的是，第一电路载体与第二电路载体或金属片之间的距离至少为5μm。特别有利的是，该距离在25μm至400μm的范围内。该距离足够大，以确保相对金属元件之间具有足够高的介电强度，并且足够小，以实现半导体芯片具有足够好的两侧热耦合。

此外，在本实施例中，当第一电路载体和第二电路载体或金属片之间的间隙被电绝缘填料填充时，它是特别有利的。因此，可以有利地避免电压击穿，并且可以补偿各个元件之间的机械应力。在此作为这种材料的可以有利地使用基于硅酮的材料，典型的是底填充材料和模塑材料，如Globtop。可选地，这样的聚合物材料可以再次填充以填料，以设置热膨胀系数的预定值，并以这种方式有利地保持半导体芯片与电路载体或金属片之间的热诱导的应力较低。

作为上述半导体芯片的三明治式嵌入的备选或补充，至少一个内部电路载体在其每个主表面上可以与一个或多个相关的半导体芯片面状地连接。通过这种方式，也相对内部电路载体形成三明治结构。该实施例可以特别有利地与前一实施例结合，从而总共有半导体芯片的两个平面，其分别在两侧(通过一个公共的内部电路载体和一个单独的外部电路载体)散热。这种由总共至少五层组成的巨无霸三明治式结构尤其相对内部电路载体基本对称地构造。

在该实施例中特别有利的是，内部电路载体在其横截面中朝向电子组件的第一边缘区域增厚。这样，内部电路载体与散热器的热连接可以进一步改善。例如，内部电路载体可以具有T形轮廓，其中在T形轮廓的横梁区域内实现与散热器的热连接。

根据另一种普遍有利的实施变体，散热器可以被分成至少两个机械分离的部分元件。这些部分元件之间的分界线尤其可以居中地穿过组件的主平面。特别地，在前面描述的三明治状层结构中，可以将散热器的分离的部分元件分配给三明治的每一半。通过这种方式，可以有效地降低散热器区域内(或散热器与相邻元件之间)的热诱导的机械应力。

但是作为备选或补充还可行的是，如此分割散热器，使得分界线垂直于组件的主平面。具体地，散热器可以这样分为头部元件和具有两个侧部的另一元件，其中头部元件设置在第一边缘区域中，侧部平行于主平面延伸并在一定程度上包裹层结构的其余元件。

一般来说，独立于散热器的确切结构和散热器，散热器和至少一个厚层导体之间的间隙也可以用填料填充。作为备选或补充，可以在组件内使用用于机械解耦的其他措施，例如，通过作为填料的金属泡沫，通过各个元件之间的弹簧以及通过各个厚层导体之间的分支，或者通过形成堆栈，其中厚层导体线路的总厚度由几个子层组成。

根据该装置的示例性实施例，基础载体可以平行于开关柜的后壁延伸，或者也可以通过该后壁本身形成。相应地，该装置可以是开关装置和/或控制装置，其可以特别设计用于控制电驱动器。例如，它可以是用于工业应用的控制装置，特别是用于具有一个或多个根据本发明的电子组件的工业制造设备。单独电子组件优选地至少部分地涉及功率模块(例如变频器模块)，其用于模块化地安装到装置的安装平面中。为此，相应的电子组件可以具有相应的接头元件，例如，用于插入基础载体上的插槽的可插拔引脚。除了已经描述的元件之外，上级装置还可以可选地具有冷却装置、壳体和/或一个或多个汇流排。

以下参考附图借助一些优选实施例来描述本发明，在附图中：

图1示出了根据现有技术的电子组件的示意图，

图2示出了根据本发明的第一个实施例的电子组件的示意纵截面，

图3示出了图2的内部厚层导体线路的俯视图，

图4和图5示出了基于该发明的进一步示例的电气组件的示意纵截面，图6示出了图5的第三电路载体的俯视图，并且

图7至图9示出了用于该电子组件中散热器结构的其他变体。

在附图中相同或功能相同的元件标以相同的附图标记。

图1示出了典型的普通功率电子组件的基本结构的现有技术电子组件的示意剖面图。因此，在此两个半导体芯片20与电路载体10面连接，并且在其外侧用灌封剂25灌封。电路载体10在其相对的主表面上与散热器30相连，该散热器30具有用于向外部环境散热的散热片。因此，总共给出了一个面状的电子组件1，其主平面在xy平面中。主散热路径H的方向垂直于该平面，即在z方向上。为了确保向暴露于外部的一侧散热，根据现有技术，这样的组件被平地安装在上级装置的安装位置110中。换句话说，安装平面也位于xy平面内，并且主散热路径H基本上垂直于安装平面。因此，对于xy平面中的安装位置110产生了相对较大的横向面积要求。所需的安装空间的大小通常甚至大于此处所示元件的横向尺寸，因为通常必须在xy平面内为负载接头和控制线路提供额外的空间，其为了清晰起见此处未详细说明。总体而言，这样一个水平结构的电子模块在上级的装置的安装平面内需要很大的安装空间。

图2示出了根据本发明的第一示例的电子组件1。示出了垂直于整体上面状构造的电子组件的主平面P的示意纵截面。所示的电子组件包括三个电路载体10a，10b和10c，每个电路载体的主表面平行于主平面P。它们夹层状堆叠。两个外部电路载体10a和10c分别配备有两个半导体芯片，即在本例中，分别配备功率二极管21和IGBT22。在本例中，两个外部电路载体10a和10c由多层厚铜衬底形成。因此，它们具有由铜制成的厚层导体线路11和13，原则上，其它金属材料也可用于厚层导体线路。特别是，x方向上的单个导体线路的厚度可以至少为1mm。在本例中，两个电路载体10a和10c中的每一个具有内部厚层11和外部厚层13，并且在两者之间具有有机介电层12。整个电路载体结构可以类似于所谓的杜邦ODBC基底。因此，在每个电路载体10a和10c上的两个半导体芯片21、22被布置在内部厚层导体线路11上，并且通过例如钎焊、烧结、扩散钎焊或粘接与之连接。因此，一方面建立了电接触，另一方面提供了热连接。在示出的示例中，功率二极管21和所属的IGBT22通过按照共发射极电路类型的相应内部厚层导体线路11连接。所述IGBT的其余触点连接到所属的接头元件22b，其中两个在此处未示出的y方向上先后依次排列，并且可以设计为引脚，用于插入到上级的装置中。各个功率二极管21的第二触点通过连接元件21a连接到内部第二电路载体10b的中心的厚层导体线路16。IGBT22还通过相关的连接元件22a耦合到中心厚层导体线路16。

这样，所有四个半导体芯片20、21热耦合到平行于主平面P的厚层导体线路11和16。内部的厚层导体线路11又通过相应电路载体的薄的介电层热耦合到相应的外部的厚层导体线路13。因此，由于良好的热导率，可以在z方向上实现热传输，并且在半导体芯片工作期间产生的废热可以在组件的第一边缘区域R1的方向上排出。在该第一边缘区域R1中，设置了散热器30。例如，该散热器具有多个散热片，这些散热片也可以平行于主平面延伸。散热器的(包络)外表面代表一个散热面E，主散热路径H通过该散热面E，用于向外部环境散热。总体而言，该主散热路径基本上平行于组件的主平面P。这是通过在z方向上通过厚层导体线路11、13和16从各自半导体芯片的区域向散热器传输热量来实现的。因此，产生多个子路径H_i，这些子路径在单个厚层导体线路内延伸，并且分别基本上沿z方向延伸。因此形成了平行于主平面的净散热方向。然而，例如当热从各自的半导体芯片21、22分别排出到相邻的厚层导体线路11和16时，或者当热从内部厚层导体线路11通过介电层12传递到相邻的外部厚层导体线路13时，并不排除在局部也发生在x方向上的传热。

结合本发明重要的是，净散热方向H平行于主平面P。通过这种方式，可以将电气组件竖起安装到上级装置中，即借助在其狭窄的第二边缘区域R2中的连接。仅在图2中极其示意性地示出了基础载体100的一部分，该基础载体100是上级装置的一部分，并且具有用于组件1的安装空间110。所述的竖起布置使得安装位置110在沿xy平面延伸的安装平面G内只占用相对较小的横向区域。然而，通过所描述的z方向的散热(通过厚层导体线路促成)，实现了离开基体的热量传输，从而实现了向外部环境的有效散热。例如，可以通过插入引脚22b来实现与基础载体100的连接。

在图2的示例中，多个半导体芯片21、22以多层三明治的方式嵌入在总共三个电路载体10a、10b、10c之间。然而，这对于实现本发明的优点并不是绝对必要的。唯一重要的是，至少对于半导体芯片利用所属的电路载体的至少一个厚层导体线路实现平行于组件平面的热传递，并且因而实现远离在上级装置中的安装位置110的热传递。

图2的示例中的三明治结构的优点是，单个半导体芯片可以通过其两侧耦合到相邻的厚层导体线路11，16而更有效地散热。这些重叠的厚层导体线路11和16之间的距离d有利地至少为10μm，以避免电压击穿。所形成的间隙可以用此处未示出的电绝缘填料填充。

在图3中，示意性地俯视示出了图2的示例的内部的厚层导体线路11的一个，其上设置有功率二极管21和IGBT 22。此外示出用于连接到中心厚层导体线路的相关连接元件21a、22a以及IGBT的附加接头元件22b的位置。剖切线II-II对应于图2的横截面的位置。在本例中，两个半导体芯片21、22在z方向上是相邻的，使得它们相对于主散热路径是先后相继布置的。

在公共电路载体10a上的这两个半导体芯片的布置只作为示例来理解。还可以使用不同类型和数量的芯片的其他拓扑和布线，其中多个芯片也可以堆叠，并且可以有额外的导体线路。也可以使用多层导体线路来实现低电感结构。可选地，通过半导体材料的电贯通接触也可以以通孔(Vias)的形式存在，以促进芯片的电连接。

图4示出了根据本发明的另一个示例的电子组件1的示意纵截面。半导体芯片21、22的基本布置及其在总共三个电路载体10a、10b、10c之间的嵌入类似于图2的示例。与之差异在于，两个外部电路载体10a和10c基本上由厚层导体线路11的材料形成。例如，它们可以设计成铜的引线框架。这里，取代图2中的外部厚层导体线路的是，散热器除了相对图2中很大程度上采用的头部30a之外，还具有两个平行于厚层导体线路11延伸的面状的侧部30b。厚层导体线路11和散热器的侧部30b之间的热传输在此由绝缘层40促成，使得散热器与导体线路电绝缘。然而，由于绝缘层40的大表面积和低的层厚度，依然实现了与散热器的侧部元件的良好热连接，从而实现了与组件的主平面P平行的有效主散热路径H。

图5示出了根据本发明的另一个示例的电子组件1的示意纵截面。组件的层结构和散热器的结构与之前图4的示例相似。两个电路载体10a和10c中的每一个也都配备有功率二极管21和IGBT 22，然而，这两个元件在此处未示出的y方向上相邻地布置，因此在图5的剖面图中，每个电路载体只可见一个元件。图6的俯视图说明了两个元件21和22是如何相对于主散热方向z在各自的电路载体(例如，在本例中是第三电路载体10c)上并排布置的。

图7示出了根据本发明的另一个示例的电子组件1的示意纵截面。在本例中，结构与图4的示例大体相似。这里的主要区别是散热器由两个部分元件31a和31b组成。两部分元件的连接通过位于yz平面内的耦合层50促成，该耦合层50适于降低两部分元件之间的热诱导的机械应力。

图8示出了根据本发明的另一个示例的电子组件1的示意纵截面。在本例中，结构与图5和图6的示例大体相似。主要区别在于，与图7的示例类似，散热器由两个部分元件31a和31b组成。与图7例不同的是，内部第二电路载体在散热器头部的方向上不是强烈的T形扩展，而是向边缘区域R1上略微加厚。因此，为了实现与中心厚层导体线路16的良好热耦合，散热器的两个部分元件在该区域中各具有一个附加的阶梯。

图9示出了根据本发明的另一个示例的电子组件1的示意纵截面。在此结构也与图5和图6的示例大致相似。在这种情况下，散热器的结构以这样一种方式变化，即额外地分成头部30a和与之独立的部分元件30c，其中部分元件30c具有U形截面轮廓并包围层结构的其余元件。散热器的部分元件30c和头部30a之间的导热连接在此通过由导热膏构成的耦合层50实现。面状的侧部通过绝缘层40连接到相邻的厚层导体线路。这种类型的散热器的划分也有助于降低电子组件1内的热诱导的机械应力。

所示出的用于半导体芯片的布置、各个电路载体的构造和散热器的构造的各种实施例可以自然地相互组合，并且本发明不限于所示出的实施例。所有示例都说明了如何通过在组件层内创建有效的散热路径来实现在上级装置的紧凑安装空间中节省空间的竖起安装的一般设计。

附图标记清单

1 电子组件

10 电路载体

10a 第一电路载体

10b 第二电路载体或金属板

10c 第三电路载体

11 内部的厚层导体线路

12 有机介电层

13 外部的厚层导体线路

16 中心的厚层导体线路

20 半导体芯片

21 功率二极管

21a 接头元件

22 IGBT

22a 接头元件

22 引脚

25 灌封剂

30 散热片

30a 头部

30b 平面的侧部

30c U形部分元件

31a 第一部分元件

31b 第二部分元件

40 绝缘层

50 耦合层

100 基础载体

110 安装位置

d 距离

e 散热平面

G安装平面

H主散热路径

H_i子路径

P电子组件的主平面

R1电子组件的第一边缘区域

R2第二边缘区域

x，y，z笛卡尔坐标

Claims (14)

1.一种电子组件(1)，包括至少一个电路载体(10a，10b，10c)、至少一个半导体芯片(20a，20b)和至少一个散热器(30)，

-其中，电子组件(1)具有包括主平面(P)的面状的基本形状，

-其中，至少一个电路载体(10a，10b，10c)平行于主平面(P)定向并承载一个或多个半导体芯片(20a，20b)，电路载体与半导体芯片面状地连接，

-其中，至少一个散热器(30)布置在面状的电子组件(1)的第一边缘区域(R1)中，

-并且其中，在至少一个半导体芯片(20a，20b)的区域和第一边缘区域(R1)之间至少一个电路载体(10a，10b，10c)具有至少一个厚层导体线路(11，13，16)，该厚层导体线路是主散热路径(H)的一部分，其中，至少一个厚层导体线路(11，13，16)与散热器(30)热耦合并且具有至少300μm的层厚，并且其中主散热路径(H)平行于主平面(P)并从至少一个半导体芯片(20a，20b)到第一边缘区域(R1)中的散热器(30)延伸，并且其中，至少一个半导体芯片与厚层导体线路(11，13，16)电连接且导热连接。

2.根据权利要求1所述的电子组件(1)，其被构造为功率电子组件，并且具有至少一个功率电子器件作为半导体芯片，尤其是具有至少一个功率二极管(21)和/或IGBT(22)。

3.根据权利要求1或2所述的电子组件(1)，其在同一电路载体(10a，10c)上具有多个半导体芯片(21，22)，这些芯片相对于主散热路径(H)并排地和/或先后相继地布置。

4.根据前述权利要求之一所述的电子组件(1)，其中，至少一个厚层导体线路(11，13，16)与散热器的热连接由大面积绝缘层(12，40)促成。

5.根据前述权利要求之一所述的电子组件(1)，其中，至少一个电路载体(10a，10c)包括由电绝缘塑料制成的介电层(12)。

6.根据权利要求1至4之一所述的电子组件(1)，其中，至少一个电路载体(10a，10b，10c)由金属的引线框架形成。

7.根据前述权利要求之一所述的电子组件(1)，其中，至少一个半导体芯片(21，22)在第一表面上与第一电路载体(10a)面状地连接，并在第二表面上与第二电路载体或金属板(10b)面状地连接。

8.根据权利要求7所述的电子组件(1)，其中，第一电路载体(10a)和第二电路载体或金属板(10b)之间的距离(d)至少为5μm。

9.根据权利要求7或8所述的电子组件(1)，其中，在第一电路载体(10a)和第二电路载体或金属板(10b)之间的间隙、以及必要时在其和可选的第三电路载体(10c)之间的间隙用电绝缘填料填充。

10.根据前述权利要求之一所述的电子组件(1)，其中，至少一个内部电路载体(10b)在其两个主表面的每一个主表面上与一个或多个所属的半导体芯片(21，22)面状连接，从而产生三明治式的结构。

11.根据权利要求10所述的电子组件(1)，其中，至少一个内部电路载体(10b)在其横截面中在电子组件(1)的第一边缘区域(R1)的方向上加厚。

12.根据前述权利要求之一所述的电子组件(1)，其中，散热器被分成至少两个机械分离的部分元件(31a，31b)。

13.根据前述权利要求之一的电子组件(1)，其中，在散热器(30)和至少一个厚层导体线路(11，13，16)之间的间隙用填料填充。

14.一种装置，其具有基础载体(100)和至少一个根据前述权利要求之一所述电子组件(1)，

-其中，基础载体(100)定义了安装平面(G)，其中一部分区域形成为用于电子组件(1)的安装空间(110)，

-其中，电子组件(1)从基础载体(100)突起，使得电子组件(1)的主平面(P)与基础载体的安装平面(G)形成至少30°的角度，特别是约90°的角度。