DE102008001414A1 - Substrat-Schaltungsmodul mit Bauteilen in mehreren Kontaktierungsebenen - Google Patents

Substrat-Schaltungsmodul mit Bauteilen in mehreren Kontaktierungsebenen Download PDF

Info

Publication number
DE102008001414A1
DE102008001414A1 DE200810001414 DE102008001414A DE102008001414A1 DE 102008001414 A1 DE102008001414 A1 DE 102008001414A1 DE 200810001414 DE200810001414 DE 200810001414 DE 102008001414 A DE102008001414 A DE 102008001414A DE 102008001414 A1 DE102008001414 A1 DE 102008001414A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
components
carrier layer
component
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE200810001414
Other languages
English (en)
Inventor
Peter Kimmich
Quoc-Dat Nguyen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE200810001414 priority Critical patent/DE102008001414A1/de
Priority to PCT/EP2009/053914 priority patent/WO2009132922A2/de
Priority to US12/736,611 priority patent/US20110100681A1/en
Priority to EP09737966A priority patent/EP2272090A2/de
Priority to CN200980115077.0A priority patent/CN102017135B/zh
Publication of DE102008001414A1 publication Critical patent/DE102008001414A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3677—Wire-like or pin-like cooling fins or heat sinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/12—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates
    • H01L23/14—Mountings, e.g. non-detachable insulating substrates characterised by the material or its electrical properties
    • H01L23/142—Metallic substrates having insulating layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/072—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/4501—Shape
    • H01L2224/45012—Cross-sectional shape
    • H01L2224/45015—Cross-sectional shape being circular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45117—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/45124—Aluminium (Al) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48135—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/48137—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/4847—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond
    • H01L2224/48472—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond the other connecting portion not on the bonding area also being a wedge bond, i.e. wedge-to-wedge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01014—Silicon [Si]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01029—Copper [Cu]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01042—Molybdenum [Mo]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0105—Tin [Sn]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01052—Tellurium [Te]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01082—Lead [Pb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/014—Solder alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12041—LED
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1301—Thyristor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1301—Thyristor
    • H01L2924/13033—TRIAC - Triode for Alternating Current - A bidirectional switching device containing two thyristor structures with common gate contact
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1301—Thyristor
    • H01L2924/13034—Silicon Controlled Rectifier [SCR]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
    • H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/14—Integrated circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1901—Structure
    • H01L2924/1904—Component type
    • H01L2924/19041—Component type being a capacitor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/301—Electrical effects
    • H01L2924/30107—Inductance
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49155—Manufacturing circuit on or in base
    • Y10T29/49162—Manufacturing circuit on or in base by using wire as conductive path

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)
  • Insulated Metal Substrates For Printed Circuits (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltungsmodul mit Bauteilen, die auf einem Substrat (10) befestigt sind. Das Substrat (10) umfasst eine Trägerschicht (20) aus Metall mit einer ersten Oberfläche, wobei auf der ersten Oberfläche eine unmittelbar an die Trägerschicht (20) angrenzende erste Isolationsschicht (30) angeordnet ist. Das Substrat umfasst ferner eine unmittelbar an die erste Isolationsschicht (30) angrenzende erste Verdrahtungsschicht (40), die elektrisch leitet und auf der ersten Isolationsschicht (30) angeordnet ist. Das Substrat (10) umfasst eine erste Kontaktebene, die entlang der ersten Oberfläche verläuft, wobei zumindest eines der Bauteile in der ersten Kontaktebene elektrisch mit der Trägerschicht (20) unmittelbar verbunden ist. Die Erfindung umfasst ferner ein Herstellungsverfahren für ein erfindungsgemäßes Schaltungsmodul, bei dem ein Flächenabschnitt der Verdrahtungsschicht (40) und eines Flächenabschnitts der darunter liegenden Isolationsschicht (30) entfernt wird und in die so vorgesehene Ausnehmung ein Bauteil angeordnet wird.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Schaltungsmodul, bei dem oberflächenbefestigte elektronische Bauteile auf einem Substrat befestigt sind. Ein derartige Befestigungsstruktur ist aus dem Gebiet der oberflächenmontierten Bauteile (surface-mounted technology, SMT) bekannt.
  • Die Druckschrift DE 100 38 092 A1 beschreibt eine elektrische Baugruppe, bei der ein Chip mit einem Kühlkörper verbunden ist, wobei ein IMS-Substrat Leiterbahnen vorsieht, mit dem der Chip verbunden ist. Eine metallische Grundplatte, die den Träger des Substrats bildet, wird zwar zur thermischen Anbindung sowie zur mechanischen Stabilisierung verwendet, ist jedoch über eine Isolationsschicht von dem Chip getrennt. Somit zeigt diese Druckschrift eine Verbindungsstruktur, die ausschließlich auf Leiterplatten basiert, die durch eine Isolationsschicht von der metallischen Trägerplatte des Substrats getrennt ist. In gleicher Weise zeigt US 6,441,520 B1 einen Leistungsschaltkreis, bei dem ebenso ein IMS-Substrat (isoliertes Metallsubstrat) verwendet wird. Die auf dem IMS-Substrat vorgesehene Befestigungseinheit umfasst Bauelemente, die mit einer oberen Metallschicht des Substrats verbunden sind. Jedoch ist die Metallschicht, welche Leiterbahnen ausbildet, über eine durchgehende Isolationsschicht von der Trägerschicht getrennt; die Metall-Trägerschicht des IMS-Substrats ist somit durchgehend von einer Isolationsschicht bedeckt. Auch in diesem Dokument wird die Metall-Trägerschicht des IMS-Substrats nur zur mechanischen Stabilität und zur Wärmeableitung verwendet. Beide Dokumente zeigen ein Substrat mit einer Metallschicht, die auf der Kontaktseite des Substrats durchgehend und vollständig eine Isolationsschicht trägt.
  • IMS-Substrate (IMS – insulated metal substrate, isoliertes Metallsubstrat) werden als Leiterplatten für Leistungsbausteine verwendet, wobei eine Metall-Trägerschicht sowohl zur Wärmeableitung als auch zur Erhöhung der mechanischen Stabilität vorgesehen wird. Bei komplexeren Schaltungen, beispielsweise bei dreiphasigen Gleichrichterbrücken ergeben sich jedoch lange Leiterbahnen, da nur die oberste Schicht, d. h. die auf der Isolierschicht vorgesehene Verdrahtungsschicht, welche Leiterbahnen vorsieht, zur Verbindung der Bau elemente verwendet wird. Da auf Grund der fließenden Ströme die in der Verbindungsschicht vorgesehenen Leiterbahnen eine Mindestbreite aufweisen müssen, ergeben sich ein hoher Flächenbedarf und gleichzeitig lange Verdrahtungswege.
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Verbindungstechnik vorzusehen, die die oben genannten Nachteile vermindert.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Schaltungsmodul sowie das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ermöglichen das Anordnen von Bauteilen mit verbesserter elektromagnetischer Verträglichkeit, verringerter Blindleistung und verringertem Platzbedarf. Die Erfindung ermöglicht einen kompakteren Aufbau unter Zuhilfenahme von üblichen, kostengünstigen Substraten, die mit weitreichend bekannten Verarbeitungstechnologien verarbeitet werden können. Mit der vorliegenden Erfindung lässt sich unter Verwendung von üblichem Substrat eine weitere Kontaktebene vorsehen, die die Verdrahtung durch Leiterbahnen deutlich vereinfacht. Die verringerte Komplexität führt zu einer verringerten Blindleistung und zur Einsparung von Verdrahtungsfläche. Zudem führt die Erfindung zu einer verbesserten Wärmeableitung von Leistungsbauteilen, die erfindungsgemäß verbunden werden. Die Trägerschicht dient als mechanisch/elektrische Kontaktierungsebene sowie als Wärmesenke/Wärmeableitung. Zudem werden Bonds und andere Verbindungen, die zusätzlich zu den Leiterbahnen vorgesehen werden, eingespart. Die Bauelemente sowie die zugehörigen Anschlüsse des erfindungsgemäßen Schaltungsmoduls können gegenüber dem Stand der Technik mit größeren Freiheitsgraden und höherer Flexibilität angeordnet werden. Zudem ermöglicht die Erfindung eine Kombination von Starkstromanwendungen und Steueranwendungen auf demselben Substrat. Mit anderen Worten können Leistungsbauteile mit Steuerungs- oder Logikbauteilen auf demselben Substrat angeordnet werden. Dies erhöht zusätzlich die Integrationsdichte. Ferner ermöglicht die Erfindung das Herstellen von Kontakten zwischen Bauteilen und Substrat über eine Niedertemperatur-Sinterverbindung, wobei eine derartige Verbindung zu einer erhöhten Temperaturwechselfestigkeit führt.
  • Im Gegensatz zu substratbasierten Verbindungen gemäß dem Stand der Technik wird erfindungsgemäß die Trägerschicht eines Leistungssubstrats, welches zur Wärmeableitung und zur Erhöhung der mechanischen Stabilität aus Metall gefertigt ist, zur elektrischen Verbindung von Bauteilen verwendet. Bislang waren elektrische Bauteile über eine durchgehende Isolationsschicht von der Trägerschicht vollständig getrennt, wobei jedoch erfindungsgemäß in der Isolationsschicht, die die Trägerschicht unmittelbar bedeckt, eine Ausnehmung vorgesehen ist. Durch diese Ausnehmung wird eine erste Oberfläche der Trägerschicht freigelegt, und Raum zur Aufnahme eines Bauteils und/oder Kontaktelements zum Anschluss der Trä gerschicht vorgesehen. Um das Bauteil aufzunehmen, ist vorzugsweise an der Ausnehmung in der Isolationsschicht auch eine Ausnehmung in der darüber liegenden Verdrahtungsschicht, üblicherweise einer Kupferfolie, vorgesehen. Die Ausnehmung in der Verdrahtungsschicht ist vorzugsweise mit der Ausnehmung mit der Isolationsschicht ausgerichtet bzw. zumindest an einer Seite bündig mit dieser vorgesehen, wobei gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung die Ausnehmung in der Verdrahtungsschicht eine Fläche vorsieht, in die die Ausnehmung in der Isolationsschicht eingepasst ist, wobei sich zwischen der größeren Ausnehmung in der Verdrahtungsschicht und der Ausnehmung in der Isolationsschicht ein Rahmen bildet. Ferner können sich die Ausnehmungen entsprechen, die gleiche Maße haben, und übereinander fluchtend angeordnet sein.
  • Als Ausnehmung ist in diesem Zusammenhang ehre vollständige Aussparung der Isolationsschicht bzw. der Verdrahtungsschicht für die gesamte Dicke der Isolationsschicht bzw. Verdrahtungsschicht zu verstehen. Die an die Isolationsschicht angrenzende Oberfläche der Trägerschicht, d. h. die erste Oberfläche, bildet somit einer erste Kontaktebene, die alle damit verbundenen Bauteile elektrisch miteinander verbindet. Vorzugsweise ist für jedes Bauteil, das in der ersten Kontaktebene mit der Trägerschicht verbunden ist, eine zugehörige Ausnehmung vorgesehen. Eine zweite Kontaktebenen bildet in bekannter Weise die Verdrahtungsschicht, die auf der Isolationsschicht vorgesehen ist, wobei die Verdrahtungsschicht vorzugsweise eine Metallschicht ist, die beispielsweise mittels Ätzen strukturiert werden kann, um Leiterbahnen auszubilden. Das erfindungsgemäße Schaltungsmodul kann weitere Kontaktebenen umfassen, die von weiteren Verdrahtungsschichten gebildet werden, die jeweils auf Isolationsschichten angebracht sind. Dadurch wird eine gestapelte Anordnung von Isolationsschichten und Verdrahtungsschichten erreicht, die sich entlang einer Richtung senkrecht zur Trägerschichtebene abwechseln. Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem die Anzahl der Verdrahtungsschichten der Anzahl der Kontaktebenen entspricht, sieht das erfindungsgemäße Verwenden der Trägerschicht des Substrats als elektrischer Leiter eine zusätzliche Kontaktebene vor. Die elektrische Isolierung dieser zusätzlichen Kontaktebene kann mit bekannten Isolationselementen erreicht werden (Glimmerscheibe oder Isolationsfolie, Isolationsbuchse usw.).
  • Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform wird ein dreilagiges IMS-Substrat mit einer metallischen Trägerschicht, einer Isolationsschicht und einer Verdrahtungsschicht verwendet. Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird ein Substrat mit einer metallenen Trägerschicht und jeweils zwei einander abwechselnden Isolationsschichten bzw. Verdrahtungsschichten verwendet, wobei eine der Isolationsschichten eine der Verdrahtungsschichten von der Trägerschicht trennt. Beide Ausführungsformen können ferner Lötstopplack umfassen, der als Schicht auf die Verdrahtungsschicht bzw. die oberste Verdrahtungsschicht aufgebracht ist. Der Lötstopplack kann ferner auch auf anderen Oberflächen aufgebracht sein, beispielsweise auf einer Isolationsschicht, über der eine Aussparung der Verdrahtungsschicht vorgesehen ist, oder auf der Trägerschicht, die durch Ausnehmungen freigelegt ist.
  • Je nach Tiefe der Ausnehmung in der Verdrahtungsschicht und in der Isolationsschicht und abhängig von der Höhe des darin befindlichen Bauteils kann die Ausdehnung auch einen seitlichen Schutz für die Bauteile vorsehen, die unmittelbar auf der Trägerschicht aufgebracht sind. Als unmittelbar elektrische Verbindung wird erfindungsgemäß ein Direktkontakt zwischen Bauteil und Trägerschicht bzw. Verdrahtungsschicht bezeichnet, wobei der Direktkontakt vorzugsweise eine Lötverbindung (beispielsweise mittels Lötpaste), eine Klebeverbindung (unter Verwendung von leitendem Klebemittel) oder eine Niedertemperatur-Sinterverbindung umfasst. Hierzu umfassen die betreffenden Bauteile vorzugsweise Kontaktflächen, die sich in einer Ebene erstrecken, wobei sich die betreffende Kontaktoberfläche der Trägerschicht bzw. die betreffende Kontaktoberfläche der Verdrahtungsschicht vorzugsweise im Wesentlichen in derselben Ebene erstreckt. Die Bauteile, vorzugsweise elektrische bzw. elektronische SMD-Bauteile, umfassen somit vorzugsweise Kontaktflächen, die einen unmittelbaren Kontakt mit einer darunter liegenden Schicht, d. h. Trägerschicht oder Verdrahtungsschicht erlauben. Grundsätzlich kann zur Verbindung eines Bauteils in der ersten Kontaktebene, d. h. mit der Trägerschicht, die gleiche Verbindungstechnik verwendet werden, wie für die Verbindung in einer zweiten oder weiteren Kontaktebene, d. h. zwischen Bauteil und der Verdrahtungsschicht bzw. einer der Verdrahtungsschichten.
  • Die Trägerschicht ist vorzugsweise ein beschichtetes oder unbeschichtetes Metallblech, beispielsweise aus Kupfer, Aluminium, Messing, Stahl oder einer Kombination hiervon. Im Allgemeinen bildet die Trägerschicht eine metallische Basis, die erfindungsgemäß neben der Wärmeableitung und zu mechanischen Stabilisierung zum elektrischen Kontaktieren von Bauelementen dient.
  • Vorzugsweise ist die Isolationsschicht ein Dielektrikum, beispielsweise ein dielektrischer Kunststoff oder ein dielektrisches Polymer, ein Epoxidharz, ein faserverstärktes Polymer, ein Hartpapiermaterial, ein Keramikmaterial oder eine Kombination hiervon, beispielsweise eine mehrlagige Schicht. Vorzugsweise ist das Material trotz der elektrisch isolierenden Eigenschaften Wärme leitend, um gemäß der Wärmeerzeugung der Leistungsanwendung die Wärme an die Trägerschicht übertragen zu können. Die Trägerschicht selbst ist vorzugsweise an einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche entgegengesetzt ist, mit einer Wärmesenke verbunden, wie im Weiteren beschrieben ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Verdrahtungsschicht eine beschichtete oder unbeschichtete Metallschicht, eine Kupferschicht, eine einseitig verzinnte Kupferschicht, ein Metallblech oder eine Kombination hiervon. Wie bereits bemerkt, ist die Ver drahtungsschicht vorzugsweise strukturiert, um Leiterbahnen vorzusehen. Die Verdrahtungsschicht ist unmittelbar auf eine darunter liegende Isolationsschicht aufgebracht, vorzugsweise geklebt, wobei auch die Isolationsschicht vorzugsweise auf die darunter liegenden Schicht, d. h. eine Verdrahtungsschicht oder die Trägerschicht aufgeklebt ist. Durch die Klebeverbindung grenzen zwei miteinander verklebte Schichten unmittelbar aneinander an.
  • Ein erfindungsgemäßes Schaltungsmodul umfasst ferner vorzugsweise Bond-Verbindungen oder Lötbrücken zwischen Oberflächen von Bauteilen, die der Trägerschicht abgewandt sind, mit einer der Verdrahtungsschichten oder zur elektrischen Verbindung zwischen verschiedenen Leiterbahnen, Kontaktflächen oder Pads, die von der Verdrahtungsschicht oder von den Verdrahtungsschichten ausgebildet werden.
  • Eine Unterseite der Trägerschicht, d. h. die zweite Oberfläche, die der Isolationsschicht abgewandt ist, weist vorzugsweise eine Wärmesenke oder eine Verbindung (d. h. Kontaktfläche) für eine Wärmesenke auf. Hierzu wird vorzugsweise die zweite Oberfläche mit einem Wärme leitenden Flächenkontakt vorgesehen oder es wird eine Wärmesenke in Form eines Kühlkörpers verwendet, der eine ebene Verbindungsfläche vorsieht, die mit der zweiten Oberfläche Wärme leitend in Kontakt gebracht wird, und der ferner dazu abgewinkelte Kühlfinger vorsieht. Zwischen der zweiten Oberfläche und der Wärmesenke ist vorzugsweise eine Schicht vorgesehen, die Wärme übertragend wirkt, beispielsweise eine Schicht Glimmer, Wärmeleitpaste oder Ähnliches. Diese Schicht ist vorzugsweise elektrisch isolierend. Die Wärmesenke kann ferner über (elektrisch isolierende) Verbindungselemente mit dem Substrat, beispielsweise mit der Trägerschicht verbunden werden.
  • Zum Anbringen von Kühlkörpern auf die zweite Oberfläche der Trägerschicht wird z. B. eine elektrisch isolierende Wärmeleitpaste mit oder ohne elektrisch isolierende Kügelchen als Distanzhalter verwendet. Alternativ kann eine Wärme leitende, elektrisch isolierende Folie verwendet werden. Die Dicke der Folie bzw. die Dicke der Schicht der Wärmeleitpaste bzw. der Kügelchen ist vorzugsweise an die Spannung angepasst, die an der Trägerschicht anliegt. Hierbei sind insbesondere Durchschlageffekte zu berücksichtigen.
  • Neben den oben aufgeführten Verbindungsmöglichkeiten zur elektrischen Kontaktierung kann zusätzlich ein Stanzgitter verwendet werden, das mindestens einen Blechabschnitt vorsieht, welcher mit der Trägerschicht des Substrats oder mit einer der Verdrahtungsschichten verbunden werden kann. Das Stanzgitter umfasst somit zusammenhängende Blechabschnitte, wobei die Blechabschnitte vor der Befestigung beispielsweise über einen umlaufenden Rahmen miteinander verbunden sind. Zur Befestigung der Blechabschnitte mit dem Substrat werden diese vorzugsweise auf das Substrat aufgepresst, beispielsweise mittels eines Stempels oder einer Stanze, um so elektrischen sowie mechanischen Kontakt vorzusehen. Nach dem die Blechabschnitte derartig mit dem Substrat verbunden sind, werden alle Blechabschnitte von dem Rahmen (dam bar) durch Stanzen, Laserschneiden, Scheren oder durch andere Trenn-Verarbeitungsvorgänge getrennt. Die Blechabschnitte müssen nicht notwendigerweise alle voneinander getrennt sein, sondern können zum Teil miteinander verbunden bleiben, indem diese entsprechend zusammenhängend von dem Rahmen getrennt werden. Die zur Pressung der Blechabschnitte auf das Substrat vorgesehenen Werkzeuge können ebene Strukturen umfassen, da die Unterlage, d. h. das Substrat des daran zu befestigenden Blechabschnitts eben ist. Gegebenenfalls sind die Ebenen des Werkzeugs in verschiedenen Höhen angeordnet, beispielsweise wenn ein Blechabschnitt auf einer Verdrahtungsschicht und ein Blechabschnitt auf die tiefer gelegene Trägerschicht aufgepresst werden soll. Das Aufbringen des Stanzgitters, welches die Blechabschnitte umfasst, kann im Rahmen eines Transfermoldprozesses ausgeführt werden, so dass das bereits mit Bauteilen versehene Substrat durch den Transfermoldprozess einen effektiven Schutz der Elektronik erhält.
  • Das Stanzgitter kann aus einem Blech vorgesehen sein, beispielsweise einem beschichteten oder unbeschichteten Stahlblech, Kupferblech, Messingblech oder Ähnlichem.
  • Vorzugsweise bilden die in dem Schaltungsmodul vorgesehenen Bauteile eine Motoransteuerung bzw. die Leistungsendstufe einer Motoransteuerung oder einen DC-DC-Wandler bzw. eine Leistungsendstufe eines DC-DC-Wandlers. Vorzugsweise bilden die Bauteile des Schaltungsmoduls ein dreiphasiges System, beispielsweise einen Vollwellengleichrichter für ein dreiphasiges Drehstromsystem oder eine entsprechende dreiphasige Endstufe zur Vollwellenansteuerung mit drei MOSFET-Paaren. Das Spannungsversorgungspotenzial kann zwischen der Trägerschicht und der Verdrahtungsschicht vorgesehen sein, wobei die Verdrahtungsschicht, die Trägerschicht und eine dazwischen liegende Isolationsschicht ein übliches dreilagiges Substrat bilden können. Ein Substrat kann mit einer oder mit mehreren vollwertigen Dreiphasenansteuerungen ausgestattet werden. Ferner können Bauteile des Schaltungsmoduls als Brückenschaltung mit vier MOSFETs verwendet werden, wobei zwischen sich gegenüber liegenden Verbindungsstellen der Brückenschaltung entweder eine Ausgangs-Motorspannung anliegt oder eine Eingangsspannung anliegt. Die jeweiligen Verbindungen in der Brückenschaltung können durch die Trägerschicht, mindestens eine Verdrahtungsschicht und gegebenenfalls mit Bond-Verbindungen vorgesehen werden.
  • Das der Erfindung zu Grunde liegende Konzept wird ferner von einem erfindungsgemäßen Verfahren umgesetzt, bei dem ein Substrat mit einer Trägerschicht, einer darüber liegenden Isolationsschicht und einer über der Isolationsschicht liegenden Verdrahtungsschicht vorgesehen wird, und die Isolationsschicht und die Verdrahtungsschicht bearbeitet werden, um zum Vorsehen der Ausnehmungen Flächenabschnitte der Verdrahtungsschicht und der Isolationsschicht zu entfernen. Die Ausnehmungen in darüber liegenden Schichten (z. B. Ver drahtungsschicht(en)) entsprechen vorzugsweise dem Flächenabschnitt, der aus der Isolationsschicht entfernt wird. Der Schritt des Entfernens der jeweiligen Flächenabschnitte, um so die Ausnehmungen vorzusehen, umfasst beispielsweise Lasern oder Fräsen aller Isolationsschichten und Verdrahtungsschichten, die über der Trägerschicht liegen. Daraufhin wird erfindungsgemäß mindestens ein Bauteil angeordnet, d. h. ein elektrisches oder elektronisches Bauteil, wobei das Bauteil in die Ausnehmungen platziert wird und dort befestigt wird. Das Bauteil wird auf der Trägerschicht befestigt, indem eine unmittelbare elektrische Verbindung hergestellt wird zwischen einem Flächenkontakt des Bauteils und einem entsprechend freigelegten Oberflächenabschnitt der Trägerschicht. Über die elektrische Verbindung wird gleichzeitig eine mechanische Verbindung und eine Wärme leitende Verbindung hergestellt. Der Oberflächenabschnitt ist ein Abschnitt der ersten Oberfläche, in der die erste Kontaktebene verläuft. Die erste Kontaktebene ist die Kontaktebene, die im Vergleich zu Substratstrukturen nach dem Stand der Technik eine zusätzliche elektrische Verbindungsebene vorsieht.
  • Als Bauteile, die erfindungsgemäß in die Ausnehmungen eingefügt und mit der Trägerschicht verbunden werden, oder die auf eine der Verdrahtungsschichten zur elektrischen Kontaktierung aufgebracht werden, eignen sich SMD-fähige Bauarten von elektrischen Bauelementen wie Leistungsendstufen, Leistungskomponenten, MOSFETs, IGBTs, Dioden, Shunt-Widerstände, Kondensatoren, insbesondere Keramikkondensatoren, SMD-Induktivitäten, elektrische Verbindungselemente, wie oberflächenmontierte Stecker oder Buchsen, und Ähnliches. Insbesondere eignen sich Hochleistungsbauteile, deren Wärme (unter anderem) durch die Isolationsschicht über die Verbindung mit der Trägerschicht oder unmittelbar über die Trägerschicht abgeleitet wird. Neben der Trägerschicht eignen sich auch weitere Wärmesenken, beispielsweise Kühlkörper, die auf der Seite eines elektrischen Bauteils Wärme übertragend angebracht werden, die der zur Trägerschicht hingewandten Seite entgegengesetzt ist. Die Kühlkörper, die auf dem Bauteil angeordnet sind, können die gleichen Kühlkörper sein, die an der Trägerschicht angebracht sind, oder können sich von diesen unterscheiden. Als Kühlkörper zur Befestigung auf einem Bauteil oder auf der Trägerschicht eignen sich beispielsweise Kühlkörper aus Metall, Graphit oder Keramik, die eine entsprechende raumgreifende Form zur Abgabe der Wärme in die Umgebung aufweisen. Ebenso wie die an die Trägerschicht angebrachten Kühlkörper können auch auf die Bauteile angebrachte Kühlkörper mittels isolierender Wärmeleitpaste, mit oder ohne nichtleitenden Kügelchen als Distanzhalter, oder mittels einer isolierenden wärmeleitenden Folie elektrisch isoliert befestigt werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Es zeigt
  • 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes mit Bauteilen bestücktes Schaltungsmodul.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Die 1 zeigt ein Schaltungsmodul mit einem Substrat 10, das eine aus Metall vorgesehene Trägerschicht 20, eine elektrisch isolierende Isolationsschicht 30 und eine elektrisch leitende Verdrahtungsschicht 40, durch Strukturierung Leiterbahnen und/oder Pads bzw. elektrische Kontaktflächen (nicht dargestellt), vorsieht. Die Trägerschicht 20 ist durchgängig, wohingegen die darüber liegende Isolationsschicht 30 eine erste erfindungsgemäße Ausnehmung 50a aufweist, in der die erste Oberfläche der Trägerschicht 20 freigelegt ist und ein Bauteil 60 mit der Trägerschicht 20 über Kontaktelemente 70a in elektrischem Kontakt steht. Eine zweite Ausnehmung 50b sieht ebenso eine freigelegte Kontaktfläche der ersten Oberfläche der Trägerschicht 20 vor, wobei in dem Abschnitt 50b ein Blechabschnitt 80 auf die Trägerschicht 20 aufgepresst ist. Der Blechabschnitt 80 war während des Herstellungsvorgangs ein Stanzgitter und wurde von dem Rest des Stanzgitters, insbesondere von einem Stanzrahmen, während der Herstellung getrennt. Die Verdrahtungsschicht 40 weist ebenso Unterbrechungen auf, wobei diese zur Strukturierung und somit zur Ausbildung von Leiterbahnen und Kontaktpads in der Verdrahtungsschicht dienen.
  • Während das mit der Trägerschicht 20 verbundene Bauelement 60 in der ersten Kontaktebene angeordnet ist, ist ein zweites Bauelement 62 mit der zweiten Kontaktebene verbunden, die von der Verdrahtungsschicht 40 gebildet wird. Hierzu weist das Bauteil 62 wie auch Bauteil 60 Kontaktflächen 64a, b auf, die mit zwei verschiedenen Kontaktpads oder Leiterbahnen der Verdrahtungsschicht 40 in Kontakt stehen. Das Bauteil 60 weist im Vergleich zum Bauteil 62 eine durchgängige Kontaktfläche 70a auf, so dass im Gegensatz zu Bauteil 62 nur ein Kontaktübergang realisiert wird, wobei jedoch durch die durchgängige Fläche und den relativ großen Flächeninhalt ein Wärmeübergang mit geringem Widerstand zwischen Bauteil 60 und Trägerschicht 20 vorgesehen wird, um einen guten Wärmetransport zu ermöglichen. Die in der 1 dargestellten Kontaktflächen 64a, b, 70a schließen nicht mit dem äußeren Umfang des entsprechenden Bauelements ab, wobei in einem nicht dargestellten Beispiel die Kontaktflächen mit den Kanten der Bauteilunterseite, d. h. der zum Substrat hingerichteten Bauteiloberfläche, abschließen. Somit bildet die Kontaktfläche 70a eine erste Kontaktebene, zusammen mit der Trägerschicht 20, die Kontaktelemen te 64a, b eine zweite Kontaktebene mit der Verdrahtungsschicht 40, wobei obere Kontaktflächen 66a, b, c, zusammen mit Bondingdrähten 68a, b eine dritte Kontaktebene vorsehen. Prinzipiell kann eine Bondingverbindung zwischen zwei Bauelementen vorgesehen werden, wie es mit den Kontaktflächen 66a, b und dem Bondingdraht 68a beispielhaft dargestellt ist. Ferner kann die Bondingverbindung auch zwischen einer Kontaktfläche eines Bauelements und der zweiten Kontaktebene (Verdrahtungsschicht 40) vorgesehen werden, wie es in 1 beispielhaft durch die Kontaktfläche 66c, den Bondingdraht 68b und das Kontaktpad 42 der Verdrahtungsschicht 40 dargestellt ist. Die Bondingverbindung wird durch Aufpressen von Drähten aus (weichem) Metall auf die Kontaktfläche hergestellt, d. h. beispielsweise durch Aufpressen von Aluminium oder Golddrähten auf die jeweiligen Kontaktflächen bzw. auf das Kontaktpad der Verdrahtungsschicht 40. Eine weitere, nicht dargestellte Möglichkeit der Bondingverbindung ist die Verbindung zwischen einer oberen Kontaktfläche eines Bauteils, die auf der von dem Substrat abgewandten Seite eines Bauteils vorgesehen ist, und der Trägerschicht 20. Hierzu wird eine erfindungsgemäße Ausnehmung in der Isolationsschicht 36 sowie in der Verdrahtungsschicht 40 vorgesehen, um dort die erste Oberfläche der Trägerschicht 20 freizulegen, und um beispielsweise durch Aufpressen von Bondingdrähten auf die Trägerschicht 20 eine elektrische Verbindung mit der Trägerschicht 20 vorzusehen. Grundsätzlich kann neben der oben beschriebenen Anbindung von Bauelementen durch Bondingverbindungen mit Kontaktflächen von Bauelementen auch eine Anschlussverbindung mit der Trägerschicht 20 oder mit der Verdrahtungsschicht 40 durch eine Bondingverbindung vorgesehen werden. Wenn beispielsweise ein Kontaktpad der Verdrahtungsschicht 40 oder die Trägerschicht 20 kontaktiert werden soll, werden Bondingverbindungen eingesetzt, vorzugsweise mit einem stärkeren Drahtdurchmesser, und mit einer Mehrzahl von Drähten, um einen hohen Stromübergang zu ermöglichen. Eine derartige Verbindung kann beispielsweise an der Stelle von 1 vorgesehen werden, an der der Blechabschnitt 80 die Trägerschicht 20 kontaktiert, oder kann dort vorgesehen werden, wo in 1 ein weiterer Blechabschnitt 82 ein von der Verdrahtungsschicht 40 ausgebildetes Kontaktpad kontaktiert. Ein Kontaktpad der Verdrahtungsschicht 40 (oder der Verdrahtungsschichten) kann über einen oder mehrere Bondingdrähte mit einem weiteren Kontaktpad einer Verdrahtungsschicht 40 oder mit der Trägerschicht 20 (an einer freigelegten Stelle) verbunden sein.
  • In der 1 ist ferner ein Kühlkörper 90 dargestellt, der über eine Wärme übertragende Verbindung, beispielsweise eine elektrisch isolierende Wärme übertragende Folie oder isolierende Wärmeleitpaste 92 mit einer zweiten Oberfläche der Trägerschicht 20 verbunden ist, die der ersten Oberfläche entgegengesetzt ist. Die zweite Oberfläche der Trägerschicht 20 erstreckt sich an der Unterseite des Substrats 10 und somit an der Unterseite der Trägerschicht 20, wohingegen sich die erste Oberfläche auf der Seite der Trägerschicht 20 erstreckt, die zu der Isolationsschicht 30 hingewandt ist.
  • Grundsätzlich sind die in 1 dargestellten Abmessungen nicht maßstabsgetreu sondern zur besseren Darstellung teilweise stark vergrößert. Insbesondere ist die Dicke der Trägerschicht 20 vorzugsweise größer als die Dicke der Isolationsschicht 30 und größer als die Dicke der Verdrahtungsschicht 40. Die jeweiligen Schichtdicken richten sich nach der erwünschten Steifigkeit der Trägerschicht 20, der Durchschlagsfestigkeit der Isolationsschicht 30 und der Strombeaufschlagung in der Verdrahtungsschicht 40. Im Vergleich zu den Bauteilen 60 und 62 ist der Kühlkörper 90 stark verkleinert dargestellt und soll nur symbolhaft eine geeignete Stelle der Wärmeableitung darstellen. Vorzugsweise ist ein Kühlkörper über den Großteil der zweiten Oberfläche mit der Trägerschicht 20 verbunden, insbesondere an Stellen, die Kontaktflächen von Bauteilen (insbesondere von unmittelbar auf der Trägerschicht 20 angeordneten Bauteilen) gegenüberliegen. Die auf dem Substrat 10 befestigten Bauelemente, in 1 beispielhaft mit den Bezugszeichen 60 und 62 dargestellt, können gleich groß oder verschieden groß sein, können auf der zur Trägerschicht 20 hingewandten Seite unterschiedlich große oder gleich große Kontaktflächen aufweisen und können insbesondere in verschiedenem Maße Wärme erzeugen. Vorzugsweise werden diejenigen Bauelemente, welche in starkem Maße im Betrieb Wärme abgeben, mit der Trägerschicht 20 verbunden, beispielsweise MOSFET-Endstufentransistoren oder IGBT-Endstufentransistoren oder Leistungsgleichrichter, wohingegen Bauteile mit geringer Wärmeabgabe wie Kondensatoren oder Spulen vorzugsweise auf einer der Verdrahtungsschichten 40 oder auf der Verdrahtungsschicht 40 befestigt sind. Bauelemente mit starker Wärmeabgabe können ferner zur Verbesserung der Wärmeabstrahlung einen Kühlkörper auf der Seite aufweisen, die der Trägerschicht 20 abgewandt ist, beispielsweise bei Bauteil 60 an der Stelle, an der die Kontaktflächen 66b und c vorgesehen sind, wobei ein Kühlkörperanschluss an die Stelle der Kontaktflächen 66b und c tritt. Vorzugsweise wird die gesamte Unterseite von Bauteilen als Kontaktschicht verwendet, so dass die Kontaktflächen von den Außenkanten der Unterseite der Bauteile begrenzt ist.
  • Wenn als Bauelement 60 ein Hochleistungs-MOSFET oder IGBT verwendet wird, so sind die Kontaktflächen 66b und c vorzugsweise nicht gleich groß, sondern diejenige Kontaktfläche, welche den Anoden-, Kathoden-, Emitter- oder Kollektoranschluss darstellt, ist im Vergleich zu der anderen Kontaktfläche deutlich vergrößert. Die kleinere Kontaktfläche entspricht in diesem Fall dem Steueranschluss, d. h. dem Basisanschluss oder dem Gateanschluss. Dementsprechend sind die Bondingverbindungen zwischen dem Steueranschluss und der Verdrahtungsschicht 20 mit vergleichsweise dünnen Drähten ausgeführt und einer geringen Anzahl von Bondingdrähten, wohingegen die größere Fläche vorzugsweise mit stärkeren Drähten bei einer Bondingverbindung angeschlossen wird, wobei auch vorzugsweise eine höhere Anzahl von Drähten verwendet wird. Bei der Einbindung von Hochleistungsanschlüssen (beispielsweise Anoden-, Kathoden-, Kollektor- oder Emitteranschlüssen) kann somit eine höhere Anzahl von Drähten, beispielsweise mehr als zwei, beispielsweise vier, verwendet werden, die einen stärkeren Drahtdurchmesser aufweisen als Drähte, die zur Anbindung von Steueranschlüssen verwendet werden. Zur Anbindung von Hochleistungsanschlüssen können ferner anstatt Drähten mit kreisförmigem (oder quadratischem) Querschnitt auch Drähte bzw. Bleche mit einem lang gestreckten Querschnitt verwendet werden, deren Querschnitt auf Grund der breiten Form einer Vielzahl von stärkeren Bondingdrähten entspricht oder größer als der Gesamtquerschnitt von mehreren Bondingdrähten ist.
  • Grundsätzlich kann zur Ausbildung eines erfindungsgemäßen Substrats 10 die Ausnehmung aus den über den Trägerschichten 20 liegenden Schichten herausgefräst oder auf andere Weise entfernt werden, beispielsweise durch Lasern. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung werden die über der Trägerschicht 20 liegenden Schichten vor der Verbindung (Verklebung/Verpressung) mit der Trägerschicht 20 und vor der Verbindung untereinander mit durch die gesamte Schichtdicke reichende Ausnehmungen versehen, beispielsweise durch Stanzen, Schneiden oder Ähnliches. Dieses Beispiel ist für Schaltungsmodule einsetzbar, bei denen die Verdrahtungsschicht(en) 40 und die Isolationsschicht(en) 30 auch nach dem Vorsehen aller Ausnehmungen zusammenhängend sind, beispielsweise bei Layouts, bei denen die äußere Umrandung der Ausnehmung auch der Fläche entspricht, die entfernt wird, wobei kein Material innerhalb der Umrandung der Ausnehmung verbleibt. Die Verdrahtungsschichten 40 können mittels Fotolithografie und Ätzen strukturiert werden.
  • Generell sind erfindungsgemäß passive oder elektrische Bauteile vorgesehen, in der Ausnehmung zumindest zum Teil angeordnet und befestigt zu werden, um dort unmittelbar mit der Trägerschicht 20 elektrisch, mechanisch und Wärme leitend verbunden zu werden. Neben den aufgeführten Bauteilen können auch Kontaktelemente zur elektrischen Kontaktierung zumindest zum Teil in der Ausnehmung angeordnet werden. Daher soll erfindungsgemäß als Bauteil eine Komponente verstanden werden, die eine elektrische Funktion aufweist. Die elektrische Funktion kann einfach sein, z. B. Vorsehen eines Steck- oder Lötanschlusses für die Trägerschicht 20, oder kann komplex sein, z. B. Schalten eines starken Stroms, wie es ein MOSFET, Thyristor, TRIAC, oder IGBT vorsieht.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 10038092 A1 [0002]
    • - US 6441520 B1 [0002]

Claims (10)

  1. Schaltungsmodul zur Verbindung von Bauteilen (60, 62), die zur Befestigung auf einem Substrat (10) vorgesehen sind, wobei das Substrat (10) umfasst: eine Trägerschicht (20) aus Metall mit einer ersten Oberfläche, wobei auf ersten Oberfläche ein unmittelbar an die Trägerschicht (20) angrenzende erste Isolationsschicht (30) angeordnet ist, und eine unmittelbar an die erste Isolationsschicht (30) angrenzende erste Verdrahtungsschicht (40), die elektrisch leitet und auf der ersten Isolationsschicht (30) angeordnet ist, wobei das Substrat (10) eine erste Kontaktebene umfasst, die entlang der ersten Oberfläche verläuft; und zumindest eine Ausnehmung (50a, b) in der Isolationsschicht (30) und der Verdrahtungsschicht vorgesehen ist, die eingerichtet ist, zumindest ein Bauteil (60; 62) oder Kontaktelement aufzunehmen, und die Trägerschicht (20) eingerichtet ist, das zumindest eine Bauteil (60; 62) in der ersten Kontaktebene mit der Trägerschicht (20) unmittelbar elektrisch zu verbinden.
  2. Schaltungsmodul nach Anspruch 1, die ferner eine zweite Isolationsschicht und eine zweite Verdrahtungsschicht umfasst, wobei auf der ersten Verdrahtungsschicht (40) eine zweite Isolationsschicht (30) angeordnet ist, die unmittelbar an die ersten Verdrahtungsschicht (40) angrenzt, und auf der zweiten Isolationsschicht (30) die zweite Verdrahtungsschicht 40) angeordnet ist, die unmittelbar an die zweite Isolationsschicht (30) angrenzt.
  3. Schaltungsmodul nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich die zumindest eine Ausnehmung (50a, b) durch alle Isolationsschichten (30) und Verdrahtungsschichten (40) des Schaltungsmoduls hindurch erstreckt, wobei das Schaltungsmodul die Bauteile (60, 62) umfasst und zumindest eines der Bauteile (60; 62) in der zumindest einen Ausnehmung (50a, b) angeordnet ist und in der Ausnehmung (50a, b) mit der Trägerschicht (20) unmittelbar elektrisch verbunden ist.
  4. Schaltungsmodul nach einen der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bauteile Kontaktflächen (70a; 64a, b) umfassen, sich in einer Ebene erstrecken und zumindest eines der Bauteile über die Kontaktflächen (70a) an der Trägerschicht (20) befestigt ist, wobei die Kontaktflächen (70a) eine unmittelbare elektrische Verbindung zwischen dem jeweiligen Bauteil (60; 62) und der Trägerschicht (20) vorsehen, oder die Kontaktflächen (64a, b) eine unmittelbare elektrische Verbindung zwischen dem Bauteil (60; 62) und der ersten Verdrahtungsschicht (40) in einer zweiten Kontaktebene vorsehen, die entlang der ersten Verdrahtungsschicht (40) verläuft.
  5. Schaltungsmodul nach einen der vorangehenden Ansprüche, wobei die Trägerschicht (20) aus einem Material vorgesehen ist, das umfasst: Kupfer, Aluminium, Stahl, oder eine Kombination hiervon; die Isolationsschicht (30) aus einem Material vorgesehen ist, das umfasst: ein Dielektrikum, ein dielektrisches Polymer, ein Epoxydharz, ein faserverstärktes Polymer, ein Hartpapiermaterial, ein Keramikmaterial, einem Wärme leitenden Material oder eine Kombination hiervon; und die Verdrahtungsschicht (40) umfasst: eine Kupferschicht, eine einseitig verzinnte Kupferschicht, ein Metallblech, oder eine Kombination hiervon, wobei das Substrat (10) ein IMS-Substrat (10) oder ein anderes Vielfachlagen-Substrat (10) umfasst.
  6. Schaltungsmodul nach einen der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bauteile (60, 62) elektrische oder elektronische Bauteile sind und umfassen: zumindest einen MOSFET, zumindest einen IGBT, zumindest einen Shunt, zumindest einen Kondensator, zumindest einen Keramikkondensator, zumindest eine Induktivität, zumindest ein unverpacktes Bauelement, zumindest ein verpacktes Bauelement, und/oder zumindest ein gekühltes Bauelement, das mittels einer Lötverbindung, Klebeverbindung, Niedertemperatur-Sinterverbindung mit einem zugehörigen Kühlkörper verbunden ist, wobei zumindest eines der Bauteile als Leistungs-Bauteil (60; 62) ausgelegt ist, zumindest eines der Bauteile ein oberflächenmontiertes Bauteil (60; 62) ist, zumindest eines der Bauteile unmittelbar über eine Lötverbindung, Klebeverbindung, oder eine Niedertemperatur-Sinterverbindung mit der Trägerschicht (20) oder der unmittelbar unter dem Bauteil (60; 62) vorgesehenen Verdrahtungsschicht (40) in elektrischem Kontakt steht, oder zumindest eines der Bauteile unmittelbar über eine von dem Substrat (10) weg weisenden Oberfläche des Bauteils mittels einer Bond-Verbindung (68a, b) oder Lötbrücke mit der Trägerschicht (20) oder der Verdrahtungsschicht (40) elektrisch verbunden ist.
  7. Schaltungsmodul nach einem der vorangehende Ansprüche, wobei die Trägerschicht (20) eine zweite Oberfläche umfasst, die der ersten Oberfläche entgegengesetzt ist, und das Schaltungsmodul eine Wärmesenke (90), die mit der zweiten Oberfläche wärmeübertragend verbunden ist, oder einen Wärme leitenden Flächenkontakt (92), der zumindest einen Teil der zweiten Oberfläche bildet, umfasst.
  8. Schaltungsmodul nach einem der vorangehende Ansprüche, das ferner zumindest einen Blechabschnitt (80, 82) der aus beschichtetem oder unbeschichtetem Stahlblech, Kupferblech, Messingblech oder Metallblech besteht und der mit der Trägerschicht (20) oder einer von der Trägerschicht (20) weg weisenden Oberfläche der Verdrahtungsschicht (40) über eine Aufpresskontaktierung verbunden ist.
  9. Schaltungsmodul nach einem der vorangehende Ansprüche, wobei die Bauteile (60, 62) mindestens zwei MOSFET-Paare umfassen, wobei jedes MOSFET-Paar zwei über eine serielle Verbindung verbundene Leistungs-MOSFETs umfasst, die Leistungs-MOSFETs jedes Paars unterschiedlichen Spannungshalbwellen zugeordnet sind, und die serielle Verbindung eine Anzapfung umfasst, die einen Pol einer symmetrischen Spannungsversorgung bildet.
  10. Verfahren zum Herstellen einer Substrat basierten Schaltung, umfassend: Vorsehen eines Substrats (10) mit einer Trägerschicht (20) aus Metall, auf der unmittelbar eine elektrisch isolierenden Isolationsschicht (30) angeordnet ist, wobei eine elektrisch leitende Verdrahtungsschicht des Substrats (10) unmittelbar auf der Isolationsschicht (30) vorgehen ist; Vorsehen einer Ausnehmung (50a, b), die sich über die gesamte Dicke der Isolationsschicht (30) und der Verdrahtungsschicht (40) erstreckt durch Entfernen eines Flächenabschnitts der Verdrahtungsschicht (40) und eines Flächenabschnitts der Isolationsschicht (30); Anordnen mindestens eines elektrischen oder elektronischen Bauteils (60, 62) in der Ausnehmung (50a, b); und Befestigen des Bauteils (60, 62) auf der Trägerschicht (20) durch unmittelbares elektrisches Verbinden eines Flächenkontakts (70a) des Bauteils mit einem Oberflächenabschnitt der Trägerschicht (20), der durch das Entfernen freigelegt wurde.
DE200810001414 2008-04-28 2008-04-28 Substrat-Schaltungsmodul mit Bauteilen in mehreren Kontaktierungsebenen Withdrawn DE102008001414A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200810001414 DE102008001414A1 (de) 2008-04-28 2008-04-28 Substrat-Schaltungsmodul mit Bauteilen in mehreren Kontaktierungsebenen
PCT/EP2009/053914 WO2009132922A2 (de) 2008-04-28 2009-04-02 Substrat-schaltungsmodul mit bauteilen in mehreren kontaktierungsebenen
US12/736,611 US20110100681A1 (en) 2008-04-28 2009-04-02 Substrate-mounted circuit module having components in a plurality of contacting planes
EP09737966A EP2272090A2 (de) 2008-04-28 2009-04-02 Substrat-schaltungsmodul mit bauteilen in mehreren kontaktierungsebenen
CN200980115077.0A CN102017135B (zh) 2008-04-28 2009-04-02 带有在多个接触平面中的元器件的基板电路模块

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200810001414 DE102008001414A1 (de) 2008-04-28 2008-04-28 Substrat-Schaltungsmodul mit Bauteilen in mehreren Kontaktierungsebenen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102008001414A1 true DE102008001414A1 (de) 2009-10-29

Family

ID=40718836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200810001414 Withdrawn DE102008001414A1 (de) 2008-04-28 2008-04-28 Substrat-Schaltungsmodul mit Bauteilen in mehreren Kontaktierungsebenen

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20110100681A1 (de)
EP (1) EP2272090A2 (de)
CN (1) CN102017135B (de)
DE (1) DE102008001414A1 (de)
WO (1) WO2009132922A2 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7847375B2 (en) 2008-08-05 2010-12-07 Infineon Technologies Ag Electronic device and method of manufacturing same
DE102010034143A1 (de) 2010-08-12 2012-02-16 Thomas Hofmann Träger für elektronische und elektrische Bauelemente
DE102014000126A1 (de) * 2014-01-13 2015-07-16 Auto-Kabel Management Gmbh Leiterplatte, Schaltung und Verfahren zur Herstellung einer Schaltung
CN113056965A (zh) * 2018-09-26 2021-06-29 西门子股份公司 用于组装电气设备的方法和相关联的电气设备
DE102013214899B4 (de) 2013-07-30 2023-11-16 Valeo Eautomotive Germany Gmbh Leistungselektronikanordnung

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5579234B2 (ja) * 2012-08-30 2014-08-27 三菱電機株式会社 電子回路部品の冷却構造及びそれを用いたインバータ装置
US8872328B2 (en) 2012-12-19 2014-10-28 General Electric Company Integrated power module package
JP2015076442A (ja) * 2013-10-07 2015-04-20 ローム株式会社 パワーモジュールおよびその製造方法
EP3018710B1 (de) * 2014-11-10 2020-08-05 Nxp B.V. Anordnung von Halbleiterbauelementen
US11104282B2 (en) * 2016-03-10 2021-08-31 Autonetworks Technologies, Ltd. Circuit assembly
CN107342275A (zh) * 2016-04-29 2017-11-10 台达电子工业股份有限公司 基板、功率模块封装及图案化的绝缘金属基板的制造方法
US9960127B2 (en) 2016-05-18 2018-05-01 Macom Technology Solutions Holdings, Inc. High-power amplifier package
US10134658B2 (en) 2016-08-10 2018-11-20 Macom Technology Solutions Holdings, Inc. High power transistors
JP6769646B2 (ja) * 2016-11-22 2020-10-14 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 半導体装置
JP2018195717A (ja) * 2017-05-17 2018-12-06 富士電機株式会社 半導体モジュール、半導体モジュールのベース板および半導体装置の製造方法
JP6852649B2 (ja) * 2017-10-24 2021-03-31 株式会社オートネットワーク技術研究所 回路構成体及び回路構成体の製造方法
CN111341750B (zh) * 2018-12-19 2024-03-01 奥特斯奥地利科技与系统技术有限公司 包括有导电基部结构的部件承载件及制造方法
CN114927485A (zh) * 2022-04-29 2022-08-19 杭州阔博科技有限公司 一种元器件的导电储热传热方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10038092A1 (de) 2000-08-04 2002-02-14 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur elektrischen Verbindung eines Halbleiterbauelements mit einer elektrischen Baugruppe
US6441520B1 (en) 1998-08-24 2002-08-27 International Rectifier Corporation Power module

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4993148A (en) * 1987-05-19 1991-02-19 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of manufacturing a circuit board
JPH0812801B2 (ja) * 1988-01-11 1996-02-07 株式会社日立製作所 ハイブリットｉｃ用基板とそれを用いたハイブリットｉｃ及びその装置
KR100307465B1 (ko) * 1992-10-20 2001-12-15 야기 추구오 파워모듈
US5328079A (en) * 1993-03-19 1994-07-12 National Semiconductor Corporation Method of and arrangement for bond wire connecting together certain integrated circuit components
KR960705354A (ko) * 1993-10-12 1996-10-09 폴 와인스타인 모서리가 연결가능한 금속 팩키지(Edge connectable metal package)
JP3051011B2 (ja) * 1993-11-18 2000-06-12 株式会社東芝 パワ−モジュ−ル
JPH0955459A (ja) * 1995-06-06 1997-02-25 Seiko Epson Corp 半導体装置
JP3540471B2 (ja) * 1995-11-30 2004-07-07 三菱電機株式会社 半導体モジュール
US5723906A (en) * 1996-06-07 1998-03-03 Hewlett-Packard Company High-density wirebond chip interconnect for multi-chip modules
US6323549B1 (en) * 1996-08-29 2001-11-27 L. Pierre deRochemont Ceramic composite wiring structures for semiconductor devices and method of manufacture
CA2275972A1 (en) * 1996-12-30 1998-07-09 Peter H. Farmer Ceramic composite wiring structures for semiconductor devices and method of manufacture
US5999415A (en) * 1998-11-18 1999-12-07 Vlsi Technology, Inc. BGA package using PCB and tape in a die-down configuration
FR2801763B1 (fr) * 1999-11-30 2002-02-15 Sagem Module electronique de puissance et procede de fabrication d'un tel module
JP4756200B2 (ja) * 2000-09-04 2011-08-24 Ｄｏｗａメタルテック株式会社 金属セラミックス回路基板
US6867493B2 (en) * 2000-11-15 2005-03-15 Skyworks Solutions, Inc. Structure and method for fabrication of a leadless multi-die carrier
KR100432715B1 (ko) * 2001-07-18 2004-05-24 엘지전자 주식회사 방열부재를 갖는 인쇄회로기판 및 그 제조방법
US6633005B2 (en) * 2001-10-22 2003-10-14 Micro Mobio Corporation Multilayer RF amplifier module
DE102004027186B3 (de) * 2004-06-03 2005-10-20 Eupec Gmbh & Co Kg Steuerkreis für ein elektrisches Modul
TWI237372B (en) * 2004-06-29 2005-08-01 Advanced Semiconductor Eng Leadframe for multi-chip package and method for manufacturing the same
US7547964B2 (en) * 2005-04-25 2009-06-16 International Rectifier Corporation Device packages having a III-nitride based power semiconductor device
JP2007158279A (ja) * 2005-12-09 2007-06-21 Hitachi Ltd 半導体装置及びそれを用いた電子制御装置
JP2007305962A (ja) * 2006-05-12 2007-11-22 Honda Motor Co Ltd パワー半導体モジュール

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6441520B1 (en) 1998-08-24 2002-08-27 International Rectifier Corporation Power module
DE10038092A1 (de) 2000-08-04 2002-02-14 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur elektrischen Verbindung eines Halbleiterbauelements mit einer elektrischen Baugruppe

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7847375B2 (en) 2008-08-05 2010-12-07 Infineon Technologies Ag Electronic device and method of manufacturing same
DE102010034143A1 (de) 2010-08-12 2012-02-16 Thomas Hofmann Träger für elektronische und elektrische Bauelemente
DE102013214899B4 (de) 2013-07-30 2023-11-16 Valeo Eautomotive Germany Gmbh Leistungselektronikanordnung
DE102014000126A1 (de) * 2014-01-13 2015-07-16 Auto-Kabel Management Gmbh Leiterplatte, Schaltung und Verfahren zur Herstellung einer Schaltung
US9648742B2 (en) 2014-01-13 2017-05-09 Auto-Kabel Management Gmbh Printed circuit board, circuit and method for producing a circuit
CN113056965A (zh) * 2018-09-26 2021-06-29 西门子股份公司 用于组装电气设备的方法和相关联的电气设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN102017135A (zh) 2011-04-13
EP2272090A2 (de) 2011-01-12
WO2009132922A3 (de) 2009-12-30
WO2009132922A2 (de) 2009-11-05
US20110100681A1 (en) 2011-05-05
CN102017135B (zh) 2014-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008001414A1 (de) Substrat-Schaltungsmodul mit Bauteilen in mehreren Kontaktierungsebenen
DE102014116383B4 (de) Halbleitergehäuse umfassend ein transistor-chip-modul und ein treiber-chip-modul sowie verfahren zu dessen herstellung
DE102005036116B4 (de) Leistungshalbleitermodul
DE102008036112B4 (de) Leistungshalbleitermodul, leistungshalbleiteranordnung und verfahren zum herstellen eines leistungshalbleitermoduls
DE10306643B4 (de) Anordnung in Druckkontaktierung mit einem Leistungshalbleitermodul
DE102015110653A1 (de) Doppelseitiges Kühl-Chipgehäuse und Verfahren zum Herstellen desselben
DE102006034679A1 (de) Halbleitermodul mit Leistungshalbleiterchip und passiven Bauelement sowie Verfahren zur Herstellung desselben
EP0805494A2 (de) Halbleiterleistungsmodul hoher Packungsdichte in Mehrschichtbauweise
DE102007012154A1 (de) Halbleitermodul mit Halbleiterchips und Verfahren zur Herstellung desselben
DE112007000183T5 (de) Hochleistungsmodul mit offener Rahmenbaugruppe
DE102011088218B4 (de) Elektronisches Leistungsmodul mit thermischen Kopplungsschichten zu einem Entwärmungselement und Verfahren zur Herstellung
EP1008231A2 (de) Leistungsmodul mit einer aktive halbleiterbauelemente und passive bauelemente aufweisenden schaltungsanordnung sowie herstellungsverfahren hierzu
DE102014010373A1 (de) Elektronisches Modul für ein Kraftfahrzeug
DE102016214607B4 (de) Elektronisches Modul und Verfahren zu seiner Herstellung
WO2009030562A1 (de) Verfahren zur herstellung und kontaktierung von elektronischen bauelementen mittels einer substratplatte, insbesondere dcb-keramik-substratplatte
DE102017120747A1 (de) SMD-Gehäuse mit Oberseitenkühlung
EP3529832B1 (de) Leistungsmodul
WO2017093116A1 (de) Elektronisches leistungsmodul
WO2021069324A1 (de) Elektronische baugruppe, insbesondere für elektrofahrzeuge oder hybridfahrzeuge
DE10217214B4 (de) Kühlanordnung für eine Schaltungsanordnung
WO2020249409A1 (de) Flexible leiterplatte mit thermisch leitender verbindung zu einer wärmesenke
DE102006001188A1 (de) Anordnung zur Kühlung von Leistungsbauelementen auf Leiterplatten und Verfahren zur Herstellung derselben
DE19735074A1 (de) Leistungsmodul
DE102018204553B4 (de) Leistungselektronikmodul für Kraftfahrzeuganwendungen
DE102022208360A1 (de) Leistungsmodul und verfahren zur montage eines leistungsmoduls

Legal Events

Date Code Title Description
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination