DE102011088285A1 - Elektronische vorrichtung - Google Patents

Elektronische vorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102011088285A1
DE102011088285A1 DE102011088285A DE102011088285A DE102011088285A1 DE 102011088285 A1 DE102011088285 A1 DE 102011088285A1 DE 102011088285 A DE102011088285 A DE 102011088285A DE 102011088285 A DE102011088285 A DE 102011088285A DE 102011088285 A1 DE102011088285 A1 DE 102011088285A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
substrate
housing
resin
electronic device
layer
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.)
Granted
Application number
DE102011088285A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102011088285B4 (de
Inventor
Masato Kirigaya
Yuichiro Fukaya
Naohisa Yamaguchi
Kazunari Hashimoto
Tetsuya Ooishi
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.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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 Denso Corp filed Critical Denso Corp
Publication of DE102011088285A1 publication Critical patent/DE102011088285A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102011088285B4 publication Critical patent/DE102011088285B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/0058—Laminating printed circuit boards onto other substrates, e.g. metallic substrates
    • H05K3/0061—Laminating printed circuit boards onto other substrates, e.g. metallic substrates onto a metallic substrate, e.g. a heat sink
    • 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
    • H01L23/3675—Cooling facilitated by shape of device characterised by the shape of the housing
    • 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
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3731—Ceramic materials or glass
    • 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
    • H01L25/16—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits
    • H01L25/162—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different main groups of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. forming hybrid circuits the devices being mounted on two or more different substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20845—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for automotive electronic casings
    • H05K7/20854—Heat transfer by conduction from internal heat source to heat radiating structure
    • 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
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump 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
    • H01L2224/16221—Disposition the bump 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
    • H01L2224/16225—Disposition the bump 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
    • H01L2224/26—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
    • H01L2224/47—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
    • H01L2224/73—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
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • 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
    • H01L24/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
    • 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
    • H01L2924/0132—Binary Alloys
    • H01L2924/01322—Eutectic Alloys, i.e. obtained by a liquid transforming into two solid phases
    • 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
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/191—Disposition
    • H01L2924/19101—Disposition of discrete passive components
    • H01L2924/19107—Disposition of discrete passive components off-chip wires
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0201—Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
    • H05K1/0203—Cooling of mounted components
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09—Shape and layout
    • H05K2201/09818—Shape or layout details not covered by a single group of H05K2201/09009 - H05K2201/09809
    • H05K2201/0999—Circuit printed on or in housing, e.g. housing as PCB; Circuit printed on the case of a component; PCB affixed to housing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combinations Of Printed Boards (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)
  • Non-Metallic Protective Coatings For Printed Circuits (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)

Abstract

Eine elektronische Vorrichtung (1) enthält ein Gehäuse (200) aus Metall, ein Keramiksubstrat (100), wenigstens einen Halbleiterchip (500), wenigstens ein Harzmehrschichtsubstrat (101), wenigstens ein schwach heizendes Element (600) und einen Kleber (400) mit Wärmeleitfähigkeit und elektrischer Isolationseigenschaft. Das Keramiksubstrat (100) ist auf der einen Oberflächenseite des Gehäuses (200) angeordnet, wobei eine Hauptoberfläche des Keramiksubstrats (100) dem Gehäuse (200) gegenüberliegt oder zu diesem weist. Der Chip (500) ist auf der anderen Hauptoberfläche des Keramiksubstrats (100) in einem Bare-Chip-Zustand angeordnet und erzeugt im Betrieb Wärme. Das Harzmehrschichtsubstrat (101) ist an der einen Oberflächenseite des Gehäuses (200) angeordnet, wobei eine Hauptoberfläche des Harzmehrschichtsubstrats (101) dem Gehäuse (200) gegenüberliegt. Das schwach heizende Element (600) ist auf der anderen Hauptoberfläche des Harzmehrschichtsubstrats (101) angeordnet und erzeugt im Betrieb weniger Wärme als der Chip (500). Das Keramiksubstrat (100) und das Harzmehrschichtsubstrat (101) werden beide durch den Kleber (400) an der einen Oberflächenseite des Gehäuses (200) klebend angebracht und festgelegt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Vorrichtung, die erhalten wird durch Anordnen zweier Substrate an oder in einem Gehäuse mit einem stark heizenden Element, welches relativ viel Wärme erzeugt und auf einem der zwei Substrate angeordnet ist, und einem schwach heizenden Element, welches weniger Wärmeerzeugung hat als das stark heizende Element und auf dem anderen der beiden Substrate angeordnet ist. Diese elektronische Vorrichtung wird beispielsweise in einer elektronischen Steuereinheit (ECU) für ein Fahrzeug verwendet.
  • Eine elektronische Vorrichtung dieser Art ist beispielsweise in der JP-A-H11-163490 beschrieben worden. Diese bekannte Vorrichtung wird erhalten durch Anordnen eines Untersubstrats mit einem Metallsubstrat, auf dem ein stark heizendes Element angeordnet ist, und eines Hauptsubstrats mit einem Kunststoff- oder Harzsubstrat, auf dem ein schwach heizendes Element angeordnet ist, auf einem Kühlkörper, der als ein Gehäuse dient. In diesem Fall wird das Untersubstrat an dem Kühlkörper mittels eines isolierenden Klebers oder eines speziellen Halterahmens befestigt, und das Hauptsubstrat wird an dem Kühlkörper über eine isolierende Schicht mittels einer Befestigungsschraube festgelegt.
  • Jedoch wird bei der genannten bekannten elektronischen Vorrichtung die isolierende Schicht oder Folie zwischen dem Hauptsubstrat und dem Kühlkörper verwendet, und der isolierende Kleber wird zwischen dem Untersubstrat und dem Kühlkörper verwendet. Folglich nehmen die Materialkosten zu. Weiterhin hat aufgrund des Vorhandenseins der isolierenden Schicht oder Folie zwischen dem Hauptsubstrat und dem Kühlkörper die Vorrichtung eine verschlechterte Wärmeabführleistung, wenn ein Element auf dem Hauptsubstrat angeordnet wird, welches vergleichsweise hohe Wärmeenergie abgibt.
  • Die vorliegende Erfindung soll wenigstens einen der genannten Nachteile beseitigen. Das heißt, es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektronische Vorrichtung bereitzustellen, die erhalten wird durch Anordnen zweier Substrate an oder in eifern Gehäuse mit einem stark heizenden Element auf einem Substrat der beiden Substrate und mit einem schwach oder weniger heizenden Element, welches weniger Wärme als das stark heizende Element erzeugt, auf dem anderen der beiden Substrate, wobei die elektronische Vorrichtung eine ausgezeichnete Wärmeabführleistung und einen preiswerten Aufbau haben soll.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine elektronische Vorrichtung geschaffen, welche aufweist: ein Gehäuse, ein Keramiksubstrat, wenigstens einen Halbleiterchip, wenigstens ein Harzmehrschichtsubstrat und einen Kleber. Das Gehäuse ist aus Metall. Das Keramiksubstrat ist auf der einen Oberflächenseite des Gehäuses angeordnet, wobei eine Hauptoberfläche des Keramiksubstrats zu dem Gehäuse weist. Der Halbleiterchip ist auf der anderen Hauptoberfläche des Keramiksubstrats in einem Bare-Chip-Zustand angeordnet und erzeugt im Betrieb Wärme. Das Harzmehrschichtsubstrat ist auf der einen Oberflächenseite des Gehäuses angeordnet, wobei eine Hauptoberfläche des Harzmehrschichtsubstrats zu dem Gehäuse weist. Das Harzmehrschichtsubstrat wird erhalten durch Stapeln einer Mehrzahl von Schichten aus Harz, so dass ein innerer Abschnitt und wenigstens eine äußere Oberfläche des Harzmehrschichtsubstrats eine Verdrahtung aufweisen. Das schwach heizende Element ist auf der anderen Hauptoberfläche des Harzmehrschichtsubstrats angeordnet und erzeugt im Betrieb weniger Wärme als der wenigstens eine Halbleiterchip. Der Kleber ist wärmeleitend und elektrisch isolierend. Das Keramiksubstrat und das Harzmehrschichtsubstrat sind beide an der einen Oberflächenseite des Gehäuses durch den Kleber klebend aneinandergefügt und befestigt.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung.
  • Es zeigt:
  • 1 eine vereinfachte Außenansicht, wie eine elektronische Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung an einem Motorblock angebracht ist;
  • 2 eine vereinfachte perspektivische Ansicht eines Gehäuses der elektronischen Vorrichtung von 1;
  • 3 eine vereinfachte perspektivische Ansicht des inneren Aufbaus der elektronischen Vorrichtung von 1;
  • 4 eine Schnittteilansicht entlang Linie IV-IV in 3;
  • 5 eine Schnittteilansicht entlang Linie V-V in 3;
  • 6 eine Schnittteilansicht entlang Linie VI-VI in 3;
  • 7 eine Schnittansicht, welche vereinfacht den Aufbau einer Verbindung eines ersten Harzmehrschichtsubstrats, eines Gehäuses und eines Verbinders bei der Ausführungsform zeigt;
  • 8 eine Schnittansicht, welche vereinfacht den Verbindungszustand eines Bonddrahts mit ersten und zweiten Harzmehrschichtsubstraten bei der Ausführungsform zeigt;
  • 9 eine Schnittansicht, welche vereinfacht den Rand oder Umfang einer Vertiefung im Gehäuse bei der Ausführungsform zeigt;
  • 10 eine vergrößerte Schnittansicht, welche vereinfacht eine Peripherie oder einen Umfang eines Vorsprungs bei der elektronischen Vorrichtung in der Ausführungsform zeigt;
  • 11(a) eine schematische Draufsicht auf einen Modus oder Zustand der Harzmehrschichtsubstrate bei der Ausführungsform; und
  • 11(b) eine Schnittansicht von 11(a), welche den einen Modus oder Zustand der Harzmehrschichtsubstrate zeigt.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, wobei in der Zeichnung in den einzelnen Figuren durchgängig gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche oder äquivalente Teile zu bezeichnen.
  • 2 zeigt ein Gehäuse 200 mit einem Kleber 400, der klebend Substrate 100, 101, 102 (werden nachfolgend näher beschrieben) mit dem Gehäuse 200 verbindet. In 2 ist der Kleber 400 gerastert dargestellt. 3 zeigt einen Zustand, bei dem verschiedene Bauteile an dem Gehäuse 200 an- bzw. in das Gehäuse 200 eingebaut sind.
  • Wie in 1 gezeigt, ist eine elektronische Vorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform als eine ECU an einem Motorblock 2 eines Fahrzeugs angebracht, um ein Einsatzbeispiel zu zeigen. Die elektronische Vorrichtung 1 umfasst im Wesentlichen das Gehäuse 200, Bauteile oder Bestandteile wie die Substrate 100, 102, 102 an oder in dem Gehäuse 200, eine Abdeckung 3 am Gehäuse 200 zum Abdecken und Schützen der Bauteile im Inneren des Gehäuses 200 und einen Verbinder 300, der die elektrische Verbindung mit den Bauteilen in dem Gehäuse 200 und der Außenseite der Vorrichtung 1 vornimmt.
  • Die Abdeckung 3 ist aus Metall, beispielsweise aus einem Aluminiumtiefzieh- oder -druckgussteil. Weiterhin ist eine Steckerbuchse 4 von außen her an dem Verbinder 300 anbringbar, und über diese Steckerbuchse 3 wird die elektronische Vorrichtung 1 mit externen Vorrichtungen verbunden, beispielsweise verschiedenen Sensoren und Stellgliedern im Motor, Anzeigen im Instrumentenbrett etc. Folglich werden diese externen Vorrichtungen von der elektronischen Vorrichtung 1 gesteuert und/oder versorgen diese mit Signalen. Wie in 1 gezeigt, ist die Anzahl von Verbindern 300 und Steckerbuchsen 4 den Bedürfnissen entsprechend frei wählbar; im gezeigten Ausführungsbeispiel von 1 sind drei Verbinder 300 und entsprechend drei zugehörige Steckerbuchsen 4 vorhanden.
  • Gemäß 2 ist das Gehäuse 200 plattenartig ausgebildet und hat im Wesentlichen eine Rechteckform. Eine Oberflächenseite des Gehäuses 200 ist die Seite einer Anordnungsoberfläche 201, auf der die Substrate 100, 101, 102 etc angebracht werden. Wie in 2 gezeigt, ist die Anordnungsoberfläche 201 als eine unebene Fläche mit Vertiefungen 203, 204 und einer oder mehrerer Durchgangsöffnungen 205 ausgebildet. Das Gehäuse 200 ist ebenfalls aus Metall, beispielsweise aus Aluminium oder aus einem Metall auf Eisenbasis. In der vorliegenden Ausführungsform sei das Gehäuse 200 als Aluminiumdruckguss- oder Aluminiumtiefziehteil gebildet.
  • Eine Anbringöffnung 202 zum Anbringen des Gehäuses 200 am Motorblock 2 des Fahrzeugs ist im Gehäuse 200 ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform sind vier Anbringöffnungen 202 an den jeweiligen vier Eckteilen des rechteckförmigen plattenartigen Gehäuses 200 vorhanden.
  • Wie in 1 gezeigt, wird jeweils eine Schraube 5 in diese Anbringöffnung 202 eingeführt und damit das Gehäuse 200 mit dem Motorblock 2 verschraubt. Damit ist das Gehäuse 200, d. h. die elektronische Vorrichtung 1, am Motorblock 2 festgelegt. Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist ein Bereich des Gehäuses 200, wo die Anbringöffnung 202 ausgebildet ist, in Richtung des Motorblocks 2 vorspringend ausgebildet, so dass die Abdeckung 3 beabstandet von dem Motorblock 2 liegt (1).
  • Gemäß 3 sind ein Keramiksubstrat 100, ein erstes Harzmehrschichtsubstrat 101 und ein zweites Harzmehrschichtsubstrat 102 auf der einen Oberflächenseite des Gehäuses 200, d. h. der Anordnungsoberfläche 201, angeordnet. Die Anzahl der jeweiligen Substrate richtet sich nach den Einsatzbedingungen bzw. -erfordernissen.
  • Diese Substrate 100, 101, 102 sind auf der Anordnungsoberfläche 201 des Gehäuses 200 angebracht, wobei jeweils eine ihrer Hauptoberflächen zu der Anordnungsoberfläche 201 des Gehäuses 200 weist. Alle Substrate 100, 101 und 102 werden an der Anordnungsoberfläche 201 des Gehäuses 200 durch den Kleber 400 (siehe 2) festgeklebt, der thermische Leitfähigkeit einerseits und elektrische Isolationseigenschaften andererseits hat.
  • Wie in 2 gezeigt, ist das Keramiksubstrat 100 an der Anordnungsoberfläche 201 durch den Kleber 400 befestigt, wobei seine gesamte eine Hauptoberfläche ein Anheft- oder Verklebungsbereich ist. Die Harzmehrschichtsubstrate 101, 102 sind durch den Kleber 400 mit Teilen ihrer einen Hauptoberflächen, genauer gesagt, mit den Umfängen ihrer einen Hauptoberflächen, als Anheft- oder Verklebungsbereiche befestigt.
  • Gemäß 2 ist ein Bereich oder eine Fläche der Anordnungsoberfläche 201 gegenüberliegend den nicht verklebten Bereichen der einen Hauptoberflächen der Harzmehrschichtsubstrate 101, 102 in Form von Vertiefungen 203, 203 ausgebildet, welche zur Aufnahme des Verbinders 300 und Bauteilen 700, 800 (werden noch näher beschrieben) zurückspringend sind. Die Vertiefungen 203, 204 springen von den einen Hauptoberflächen der Harzmehrschichtsubstrate 101, 102 zurück.
  • Die Vertiefung 203, welche dem nicht verklebten Bereich der einen Hauptoberfläche des ersten Harzmehrschichtsubstrats 101 gegenüberliegt, sei als erste Vertiefung 203 bezeichnet, und die Vertiefung 204, welche dem nicht verklebten Bereich der einen Hauptoberfläche des zweiten Harzmehrschichtsubstrats 202 gegenüberliegt, sei als zweite Vertiefung 204 bezeichnet. Die Harzmehrschichtsubstrate 101, 102 sind an der Anordnungsoberfläche 201 angeordnet und verklebt, um diese Vertiefungen 203, 204 abzudecken und zu verschließen.
  • Für den Kleber 400 besteht keine besondere Einschränkung, solange er ein Medium ist, welches Klebeeigenschaften hat und sowohl thermisch leitend als auch elektrisch isolierend ist. Der Kleber kann beispielsweise ein Silikonkleber mit einem keramischen Füllstoff, beispielsweise Aluminiumoxid, sein. Die Verklebung durch einen solchen Kleber 400 erfolgt durch dessen Aufbringung und Aushärtung.
  • Die 4 bis 6 zeigen die Ausgestaltung der Verbindung zwischen den Substraten 100, 101, 102 und dem Gehäuse 200 über den oben genannten Kleber sowie den Anordnungszustand verschiedener Bauteile und Elemente an den Substraten 100, 101, 102.
  • Das Keramiksubstrat 100 ist eine Platine aus beispielsweise Aluminiumoxid und kann ein Mehrschichtsubstrat oder ein einschichtiges Substrat sein. Falls das Substrat 100 ein Mehrschichtsubstrat ist, kann ein üblicherweise verwendetes Substrat mit Verdrahtungen in seinem Inneren und seinem Äußeren durch Aufeinanderstapeln entsprechender Schichten oder Lagen aus Keramik für das Substrat 100 verwendet werden.
  • Gemäß 4 ist beispielsweise wenigstens ein Halbleiterchip 500 auf der anderen Hauptoberfläche des Keramiksubstrats 100 in einem sogenannten Bare-Chip-Zustand angebracht. Der Halbleiterchip 500 kann eine Drahtbondierungspackung oder Flip-Chip-Packung haben. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind das Keramiksubstrat 100 und der Halbleiterchip 500 über ein Befestigungsmaterial 501, beispielsweise ein Lot, miteinander verbunden, und der Chip 500 und das Substrat 10 werden elektrisch miteinander über wenigstens einen Bonddraht 502 verbunden.
  • Dieser Halbleiterchip 500 ist ein Heizelement insofern, als er im Betrieb Wärme erzeugt, und arbeitet als eine Leistungsvorrichtung, beispielsweise als Metalloxidhalbleiter (MOS)-Transistor oder Diode. Wie in den 3 und 4 gezeigt, ist ein Dichtmaterial 503 auf die andere Hauptoberfläche des Keramiksubstrats 100 aufgebracht, um den Halbleiterchip 500 abzudecken oder zu vergießen. Dieses Dichtmaterial 503 kann ein üblicherweise verwendetes Material, beispielsweise ein Silikongel, sein und schützt den Halbleiterchip 500.
  • Falls das Keramiksubstrat 100 ein Mehrschichtsubstrat ist, wird dieses Mehrschichtsubstrat anstelle des üblichen metallischen Substrats als Substrat verwendet und der Halbleiterchip 500 (als stark heizendes Element) wird hierauf angeordnet. Folglich kann eine Zunahme der Substratgröße eingedämmt werden, falls eine Schaltung mit großen Abmessungen gebildet wird.
  • Das erste Harzmehrschichtsubstrat 101 und das zweite Harzmehrschichtsubstrat 102 sind beides mehrschichtige Verdrahtungssubstrate oder Platinen aus einem Harz, beispielsweise Epoxyharz. Insbesondere kann ein üblicherweise verwendetes Substrat mit innen liegenden Verdrahtungen und äußeren Verdrahtungen als Ergebnis des Stapelns von Schichten aus Harz, beispielsweise PALAP (eingetragene Marke), oder ein sogenanntes Build-up-Substrat für die Harzmehrschichtsubstrate 101, 102 verwendet werden.
  • Ein schwach heizendes Element 600, welches weniger Wärme im Betrieb als der Halbleiterchip 500 erzeugt, ist auf der anderen Hauptoberfläche des ersten Harzmehrschichtsubstrats 101 angeordnet. Dieses schwach heizende Element oder diese schwach heizenden Elemente 600 ist bzw. sind üblicherweise verwendete Bauteile für Oberflächenanordnung (surface mounting), welche durch beispielsweise Löten oder einen elektrisch leitfähigen Kleber oberflächenmontiert werden.
  • Für die schwach heizenden Elemente 600 können IC-Chips, Chipkondensatoren, SOP-Bauteile (small outline package) und QFP-Bauteile (quad flat package) verwendet werden.
  • Eine oberflächenmontierbares Bauteil (nicht gezeigt) kann an einer Position der einen Hauptoberflächenseite dieses ersten Harzmehrschichtsubstrats 101 in Entsprechung zu der ersten Vertiefung 203 angeordnet werden. In der vorliegenden Ausführungsform und wie in 3 gezeigt, ist der Verbinder 300 an der Position der einen Hauptoberflächenseite des ersten Harzmehrschichtsubstrats 101 entsprechend der ersten Vertiefung 203 angeordnet.
  • 7 zeigt den Aufbau an einer Schnittebene im Substrat 101, des Gehäuses 200 und des Verbinders 300 entlang der Dickenrichtung des ersten Harzmehrschichtsubstrats 101.
  • Wie aus den 3 und 7 hervorgeht, wird der Verbinder 300 erhalten durch Bereitstellen einer Mehrzahl von Stiften 301 aus elektrisch leitfähigem Metall, welche in einem Hauptkörperteil 302 aus Harz oder Kunststoff eingebettet sind und hiervon vorstehen. Der Verbinder 300 stellt eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Harzmehrschichtsubstrat 101 und der Außenseite der Vorrichtung 1 dar.
  • Wie in den 2 und 7 gezeigt, verläuft die Durchgangsöffnung 205 durch die erste Vertiefung 203 der Anordnungsoberfläche 201 des Gehäuses 200. Diese Durchgangsöffnung 205 ist eine Öffnung, welche das Gehäuse 200 von der Anordnungsoberfläche 201 zu einer Oberfläche an der gegenüberliegenden Seite der Vertiefung 203 durchtritt. Das erste Harzmehrschichtsubstrat 101 ist auf der Anordnungsoberfläche 201 angebracht, um die erste Vertiefung 203 und die Durchgangsöffnung 205 mit ihrer einen Hauptoberfläche gegenüberliegend der Anordnungsoberfläche 201 abzudecken.
  • Der Verbinder 300 ist an dem ersten Harzmehrschichtsubstrat 101 von der Seite des Gehäuses 200 her angebracht, wobei der Hauptkörperteil 302 in die Durchgangsöffnung 205 eingesetzt ist. Genauer gesagt, der Stift (die Stifte) 301 werden in den Verbinder 300 jeweils durch eine Öffnung 101a in dem ersten Harzmehrschichtsubstrat 101 von der einen Hauptoberflächenseite des ersten Harzmehrschichtsubstrats 101 her eingeführt.
  • Der Stift 301 wird durch ein Lot 101b in dieser Öffnung 101a festgelegt, so dass das erste Mehrschichtsubstrat 101 und der Verbinder 300 elektrisch miteinander verbunden sind. Beispielsweise kann ein Lot ohne Blei (Pb) oder ein eutektisches Lot für dieses Lot 101b verwendet werden, also üblicherweise verwendete Lote.
  • Der Hauptkörperteil 302 des Verbinders 300 steht von der Innenseite des Gehäuses 200 zu dessen Außenseite durch die Durchgangsöffnung 205 vor. Die Steckerbuchse 4 (siehe 1) ist mit diesem vorstehenden Teil des Hauptkörperteils 302 beispielsweise in Passverbindung (Steckverbindung). Insbesondere (allerdings in der Zeichnung nicht gezeigt) haben die Verbinder 300, 4 einen allgemein verwendeten Aufbau derart, dass ein Endabschnitt des Stifts 301 an der dem ersten Harzmehrschichtsubstrat 101 abgewandten Seite von dem vorstehenden Teil des Hauptkörperteils 302 frei liegt, und auf diesen frei liegenden Abschnitt des Stifts 301 wird ein entsprechendes Kontaktgegenstück der Steckerbuchse 4 aufgesteckt, so dass die Verbinder 300, 4 elektrisch miteinander verbunden sind.
  • Wenigstens eine Mutter 303 aus Metall ist durch Einsatzgießen oder dergleichen im Hauptkörperteil 302 des Verbinders 300 aufgenommen. Diese Mutter 303 dient zum Verschrauben des Hauptkörperteils 302 mit dem ersten Harzmehrschichtsubstrat 101, wobei diese Mutter 303 (bevorzugt eine Mehrzahl hiervon) an jedem beliebigen Bereich des Hauptkörperteils 302 vorgesehen werden kann.
  • In der vorliegenden Ausführungsform und wie in 7 gezeigt ist ein Teil des Hauptkörperteils 302 ein Zwischenabschnitt 302a, der ein Bereich ist, der sich um die Durchgangsöffnung 205 erstreckt und zwischen der Anordnungsoberfläche 201 und dem ersten Harzmehrschichtsubstrat 101 liegt.
  • Die Mutter 303 (die Muttern 303) ist (sind) in diesem Zwischenabschnitt 302a angeordnet, und eine Schraubverbindung zwischen Verbinder 300 und erstem Harzmehrschichtsubstrat 101 erfolgt damit an diesem Zwischenabschnitt 302a. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Zwischenabschnitt 302a dünnwandiger als derjenige Bereich des Hauptkörperteils 302, der in die Durchgangsöffnung 205 eingesetzt ist.
  • Die Mutter 303 wird – wie bereits erwähnt – bevorzugt durch Einsatzgießen beim Bilden des Hauptkörperteils 203 aus einem für den Verbinder geeigneten Harz oder Kunststoff mit eingegossen, wobei Beispiele für ein geeignetes Harz oder einen geeigneten Kunststoff PPS (Polyphenylensulfid) oder PBT (Polybutylenterephthalat) sind.
  • Wie in 7 gezeigt, werden das erste Harzmehrschichtsubstrat 101 und der Hauptkörperteil 302 durch Metallschrauben 304 verschraubt, welche jeweils in die Mutter 303 durch das erste Harzmehrschichtsubstrat 101 hindurch eingeschraubt sind. Wenn die Schraube 304 ein Außengewinde hat und eine Innenfläche der Mutter 303 ein Innengewinde ist, um ein Beispiel zu nennen, kann das erste Mehrschichtsubstrat 101 und der Hauptkörperteil 302 des Verbinders 300 über eine Schraubverbindung zwischen Schraube 302 und Mutter 303 verbunden werden.
  • Wie oben beschrieben, ist das erste Harzmehrschichtsubstrat 101 durch eine Klebung mittels des Klebers 400 an der Anordnungsoberfläche 201 des Gehäuses 200 festgelegt. Weiterhin ist bei der vorliegenden Ausführungsform der Zwischenabschnitt 302a des Hauptkörperteils 302 durch einen Kleber 401 an der Anordnungsoberfläche 201 des Gehäuses 200 verklebt. Ein Kleber aus einem Silikonharz kann beispielsweise für diesen Kleber 401 zum Verkleben und Bonden des Verbinders verwendet werden.
  • Wie in 7 gezeigt, ist ein Vorsprung 305 vorgesehen, der in Richtung des Gehäuses 200 vorsteht und an dem Zwischenabschnitt 302a ausgebildet ist, um mit dem Gehäuse 200 verklebt zu werden, wobei eine Vertiefung 206 für einen Eingriff mit dem Vorsprung 305 am Gehäuse 200 vorgesehen ist.
  • Die Formgebungen für den Vorsprung 305 und die Vertiefung 206 sind nicht speziell vorgeschrieben, beispielsweise ist eine V-Form oder U-Form im Querschnitt gesehen denkbar. Anstelle einer ebenen oder geradflächigen Ausbildung der Flächen von Vorsprung 305 und Vertiefung 206 kann auch eine unregelmäßige Oberflächenformgebung gewählt werden. In der vorliegenden Ausführungsform hat gemäß 2 die Vertiefung 206 die Form einer umlaufenden Vertiefung, welche trogartig die Durchgangsöffnung 205 umgibt, und (in 2 nicht dargestellt) der Vorsprung 305 hat die Form einer umlaufenden Wand oder Rippe entsprechend der Vertiefung 206.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform steht in dem Bereich, wo das erste Harzmehrschichtsubstrat 101 und der Hauptkörperteil 302 des Verbinders 300 mittels der Schraubverbindung zwischen Schraube 304 und Mutter 303 festgelegt sind, ein vorderer Endabschnitt der Schraube 304 von dem Hauptkörperteil 302 vor und weist damit in Richtung Anordnungsoberfläche 201 des Gehäuses 200.
  • Ein Bereich an der Anordnungsoberfläche 201, der dem vorderen Endabschnitt der Schraube 304 gegenüberliegt, ist als vertiefter Abschnitt 207 ausgebildet, der von dem umgebenden Bereich zurückspringt. Ein thermisch leitfähiger Kleber 402 ist in diesem vertieften Abschnitt 207 angeordnet, und die Schraube 304 und das Gehäuse 200 sind über diesen thermisch leitfähigen Kleber 402 miteinander verklebt.
  • Ein Stoff ähnlich dem Kleber 400 zum Verkleben der Substrate 100 bis 102 mit dem Gehäuse 200 kann beispielsweise für diesen thermisch leitfähigen Kleber 402 verwendet werden. Jedoch benötigt der thermisch leitfähige Kleber 402 letztendlich nur eine ausgezeichnete thermische Leitfähigkeit; die elektrische Leitfähigkeit bzw,. die elektrischen Isolationseigenschaften sind sekundär. Somit kann für den Kleber 402 ein Werkstoff mit oder ohne elektrische Isolationseigenschaften verwendet werden oder die Verbindung kann über eine Lötstelle erfolgen.
  • Der Aufbau bestehend aus der Verbindung des ersten Harzmehrschichtsubstrats 101, des Gehäuses 200 und des Verbinders 300 wird wie folgt hergestellt. Zunächst wird der Stift (werden die Stifte) 301 des Verbinders 300 in die Öffnung (die Öffnungen) 101a des ersten Harzmehrschichtsubstrats 101 eingeführt, und das erste Harzmehrschichtsubstrat 101 und der Verbinder 300 werden über die Schraube (die Schrauben) 304 verschraubt.
  • In dem ersten Harzmehrschichtsubstrat 101 ist eine entsprechende Durchgangsöffnung ausgebildet, in welche die Schraube 304 eingeführt wird. Während der Verschraubung wird der Stift 301 in die Öffnung 101a eingeführt, und das Substrat 101 und der Verbinder 300 werden durch die Verschraubung miteinander in Kontakt gebracht, wobei die Durchgangsöffnung im ersten Harzmehrschichtsubstrat 101 und die Mutter 303 zunächst in Fluchtung zueinander gebracht werden.
  • Nach der Verschraubung wird der Stift 301 mit dem ersten Harzmehrschichtsubstrat 101 durch eine Lötverbindung verbunden. Dieses Löten erfolgt bevorzugt durch ein Reflow-Verfahren, welches ein üblicherweise verwendetes Verfahren zur Verwendung eines Stifts eines Verbinders mit einem Verdrahtungssubstrat oder einer Platine ist. Im Ergebnis ist der Stift 301 durch das Lot 101b in der Öffnung 101a festgelegt. (Es versteht sich, dass in der voranstehenden und in der nachfolgenden Beschreibung die singuläre Verwendung von beispielsweise „Stift 301”, „Schraube 304” etc. sich äquivalent auf die zeichnerisch dargestellte Mehrzahl von Stiften, Schrauben etc. bezieht.) Danach wird das erste Harzmehrschichtsubstrat 101 zusammen mit dem Verbinder 300 an der Anordnungsoberfläche 201 des Gehäuses 200 mittels des Klebers 400 angebracht und befestigt. Auf oben beschriebene Weise wird die Einheit bestehend aus erstem Harzmehrschichtsubstrat 101, Gehäuse 200 und Verbinder 300 gebildet.
  • Wie weiter oben beschrieben, ist das zweite Harzmehrschichtsubstrat 102 ebenfalls an der Anordnungsoberfläche 201 des Gehäuses 200 angebracht, wobei seine eine Hauptoberfläche zu dem Gehäuse 200 weist. Wie in 3 gezeigt, ist das wenigstens eine schwach heizende Element 600 auf der anderen Hauptoberfläche des zweiten Harzmehrschichtsubstrats 102 angebracht. Dieses schwach heizende Element 600 muss nicht in allen Fällen vorhanden sein.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform sind gemäß den 3, 5 und 6 die Durchsteckbefestigungsbauteile 700, 800 an der einen Hauptoberfläche des zweiten Harzmehrschichtsubstrats 102 auf Seiten des Gehäuses 200 angeordnet.
  • Die Durchsteckbefestigungsbauteile 700, 800 sind (elektrische und/oder elektronische) Bauteile, welche mittels Durchgangsöffnungen in zugehörigen Platinen oder Substraten zu befestigen sind und umfassen hierfür nach außen vorstehende Leiter 701, 801. Die Bauteile 700, 800 sind gemeinsam verwendete Bauteile, welche an dem zweiten Harzmehrschichtsubstrat 102 mittels einer Durchsteckanordnung verwendet werden, wobei die Leiter 701, 801 in Öffnungen oder Löcher 102a des zweiten Harzmehrschichtsubstrats 102 eingesetzt sind.
  • In dem Beispiel der 2, 5 und 6 sind als Durchsteckbefestigungsbauteile ein Elektrolytkondensator 700 und eine Spule 800 verwendet. Die Leiter 701, 801 dieser Durchsteckbefestigungsbauteile oder mittels Durchgangsöffnungen zu befestigender Bauteile 700, 800 sind in die Löcher 102a des zweiten Harzmehrschichtsubstrats 102 eingeführt, um durch ein Lot 102b elektrisch und mechanisch mit dem Substrat 102 verbunden zu werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind die Bauteile 700, 800 an der einen Hauptoberflächenseite des zweiten Harzmehrschichtsubstrats 102 angebracht. Die oben beschriebene zweite Vertiefung 204 ist auf Seiten der Anordnungsoberfläche 201 des Gehäuses 200 ausgebildet, und die Bauteile 700, 800, die von einer Hauptoberfläche des zweiten Harzmehrschichtsubstrats 102 vorstehen, sind in dieser zweiten Vertiefung 204 aufgenommen.
  • Wie in den 5 und 6 gezeigt, sind in dieser zweiten Vertiefung 204 die Bauteile 700, 800 mit dem Gehäuse 200 durch einen Kleber 404 für diese Bauteile befestigt. Dieser Kleber 404 für die Bauteile 700, 800 ist ein üblicherweise verwendeter Kleber aus beispielsweise Silikonharz.
  • Wie in 3 dargestellt, werden in der elektronischen Vorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform die Harzmehrschichtsubstrate 101, 102, die durch den Kleber 400 mit dem Gehäuse 200 verbunden bzw. an diesem befestigt sind, weiterhin durch Verstärkungsschrauben 900 festgehalten oder festgeklemmt. Folglich wird eine noch bessere Befestigung der Substrate 101, 102 am Gehäuse 200 möglich. Diese Klemmschrauben 900 zur Verstärkung der Befestigung oder zum Festklemmen der Substrate müssen jedoch nicht notwendigerweise vorhanden sein.
  • Wie in den 3 bis 6 gezeigt, sind in der elektronischen Vorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform das Keramiksubstrat 100, das erste Harzmehrschichtsubstrat 101 und das zweite Harzmehrschichtsubstrat 102 elektrisch untereinander durch Bonddrähte 110 aus beispielsweise Aluminium verbunden.
  • Die Bonddrähte 110 werden durch ein allgemein bekanntes Drahtbondverfahren gebildet. Folglich sind die Substrate 100 bis 102 und die sich auf den Substraten 100 bis 102 befindlichen Bauteile elektrisch untereinander verbunden und sind weiterhin über den Verbinder 300 elektrisch mit der Außenseite der Vorrichtung 1 in Verbindung.
  • Die einzelnen Bonddrähte 110 werden mit Kontaktfeldern 111, 112, 113 für eine Drahtbondierung verbunden, die sich auf der anderen Hauptoberfläche der jeweiligen Substrate 100 bis 102 befinden. Das Drahtbondierkontaktfeld 111 des Keramiksubstrats 100 ist beispielsweise ein übliches Kontaktfeld aus Kupfer (Cu). Das Drahtbondierkontaktfeld 112 des ersten Harzmehrschichtsubstrats 101 und das Drahtbondierkontaktfeld 113 des zweiten Harzmehrschichtsubstrats 102 sind übliche Kontaktfelder, die erhalten werden durch Durchführen einer Au/Ni-Plattierung oder Au/Pd/Ni-Plattierung auf Cu, wenn eine direkte Drahtbondierung mit dem Draht 110 erfolgt. Die Kontaktfelder 112, 113 sind übliche Kontaktfelder, welche erhalten werden durch eine Preflux-Behandlung von Cu, wenn sich ein Anschlussteil 115 (siehe 8) zwischen dem Draht 110 und den Kontaktfeldern 112, 113 befindet.
  • Gemäß 8 ist das Anschlussteil 115 aus Metall durch ein Lot 114 mit dem Kontaktfeld 112 auf dem ersten Harzmehrschichtsubstrat 101 bzw. dem Kontaktfeld 113 des zweiten Harzmehrschichtsubstrats 102 befestigt. Der Bonddraht 110 wird dann an diesem Anschlussteil 114 befestigt.
  • Das Anschlussteil 115 wird abhängig von experimentellen Ergebnissen oder Untersuchungsergebnissen verwendet, und das Anschlussteil 115 ist ein plattenförmiges Material mit einer ebenen Form im Wesentlichen gleich derjenigen Form der Kontaktfelder 112, 113.
  • Was das Keramiksubstrat 100 betrifft, so wird eine Drahtbondierung auf dem Kontaktfeld 111 aus dem Cu-System oder Ag-System durchgeführt. Experimente und Untersuchungen haben gezeigt, dass es kein Problem mit der Verbindung beim Drahtbondieren auf dem Keramiksubstrat 100 gibt.
  • Was jedoch die Harzmehrschichtsubstrate 101, 102 betrifft, werden dort die Kontaktfelder 112, 113 erhalten durch eine Plattierung von Cu mit Nickel oder Gold, und dann wird eine Drahtbondierung auf dieser Nickel- oder Goldplattierung durchgeführt. In diesem Fall kann, wie Experimente und Untersuchungen gezeigt haben, eine Korrosion am Verbindungsabschnitt in einer Hochtemperaturumgebung bei hoher Feuchtigkeit verursacht werden (z. B. bei 85°C und 85% relativer Luftfeuchtigkeit), und die Verbindungsfestigkeit wird dadurch verringert.
  • Obgleich die Plattierungsbedingungen geeignet eingestellt werden können, ist es schwierig, präzise die Plattierungsbedingungen zu handhaben, und die präzise Handhabung der Bedingungen ist mit Blick auf die Herstellungsausbeute nachteilig. Folglich ist es vorteilhaft, wenn das Anschlussteil 115 aus einem Metall mit annähernd gleichen linearen Ausdehnungskoeffizienten (annähernd 15 ppm/°C) zu den Harzmehrschichtsubstraten 101, 102 auf die Kontaktfelder 112, 113 der Harzmehrschichtsubstrate 101, 102 gelötet wird und dass die Drahtbondierung dann auf diesem Anschlussteil 115 erfolgt. Insbesondere kann für die Anschlussteile 115 eine Eisen/Nickel-Legierung, beispielsweise 42-Alloy, verwendet werden.
  • Im Ergebnis wird die Haltefestigkeit der Drahtbondierung bei der obigen hohen Temperatur und der hohen Luftfeuchtigkeit nicht verringert. Mittels dieses Anschlussteils 115 kann somit eine Drahtbondierbarkeit unter Verwendung des Anschlussteils 115 sichergestellt werden, ohne dass Abhängigkeit von den Oberflächenzuständen der Kontaktfelder 112, 113 auf den Harzmehrschichtsubstraten 101, 102 vorliegt.
  • Es erübrigt sich zu sagen, dass, solange die oben beschriebenen Plattierungsbedingungen für die Kontaktfelder 112, 113 richtig gesteuert werden können, die Anschlussteile 115 nicht zwingend notwendig sind und eine Drahtbondierung direkt auf den Kontaktfeldern 112, 113 erfolgen kann.
  • Wie in den 4 und 6 gezeigt, kann bei der vorliegenden Ausführungsform auf der Seite der Anordnungsoberfläche 201 des Gehäuses 200 ein Bereich des Gehäuses 200, an welchem das Keramiksubstrat 100 angeklebt wird, niedriger liegen als ein Bereich des Gehäuses 200, auf welchen das erste Harzmehrschichtsubstrat 101 gesetzt wird, und ein Bereich des Gehäuses 200, auf den das zweite Harzmehrschichtsubstrat 102 gesetzt wird.
  • Somit kann auf der Anordnungsoberfläche 201 des Gehäuses 200 der Verklebungsbereich des Keramiksubstrats 100 weiter relativ zur Außenseite versetzt sein als die Verklebungsbereiche der Harzmehrschichtsubstrate 101, 102. Dieser Aufbau wird nachfolgend als Aufbau mit einem Höhenunterschied zwischen dem Keramiksubstrat und dem Harzmehrschichtsubstrat bezeichnet.
  • Als Ergebnis dieses Aufbaus mit dem Höhenunterschied zwischen Keramiksubstrat und Harzmehrschichtsubstrat ist bei der elektronischen Vorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform gemäß den 4 und 6 eine Oberfläche des Dichtmaterials 503, welches den Halbleiterchip 500 auf der anderen Hauptoberfläche des Keramiksubstrats 100 bedeckt, tiefer angeordnet als der Verklebungsbereich des ersten Harzmehrschichtsubstrats 101 auf der Anordnungsoberfläche 201 und der Verklebungsbereich des zweiten Harzmehrschichtsubstrats 102 auf der Anordnungsoberfläche 201.
  • Durch diese Ausgestaltung wird, wenn das Dichtmaterial 503 zum Schutz des blank angeordneten Halbleiterchips 500 auf das Keramiksubstrat 100 aufgebracht wird, eine Struktur geschaffen, die geeignet ist, zu verhindern, dass das Dichtmaterial 503 zur Seite des ersten Harzmehrschichtsubstrats 101 oder zur Seite des zweiten Harzmehrschichtsubstrats 102 austritt. Somit ist ein Rahmenkörper, der dieses Austreten des Dichtmaterials 503 verhindern soll, unnötig, und die Vorrichtung 1 kann kostengünstiger hergestellt werden.
  • Falls kein Bedarf besteht, kann auf das Dichtmaterial 503 verzichtet werden. Jedoch sollte der Halbleiterchip 500 mit dem Dichtmaterial 503 zumindest bedeckt sein, wenn ein Halbleiterchip 500 vom sogenannten Bare-Chip-Typ verwendet wird. Falls hier eine geringe oder gar keine Wahrscheinlichkeit vorliegt, dass das Dichtmaterial 503 zur Seite der Harzmehrschichtsubstrate 101, 102 austreten kann, muss die obige Ausgestaltung mit dem Höhenunterschied zwischen Keramiksubstrat und Harzmehrschichtsubstrat nicht zwingend vorhanden sein.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform ist gemäß den 2 und 3 bis 6 eine Vertiefung 210 zum Begrenzen des Austritts des Klebers 400 aus dem Sollklebebereich heraus auf dem Bereich der Anordnungsoberfläche 201 des Gehäuses 200 ausgebildet, wo das erste Harzmehrschichtsubstrat 101 zu verkleben ist, sowie auf dem Bereich der Anordnungsoberfläche 20, wo das zweite Harzmehrschichtsubstrat 102 zu verkleben ist. Diese Vertiefung 210 ist im Nahbereich, d. h. am Umfangsteil von Endabschnitten der Klebebereiche der Harzmehrschichtsubstrate 101, 102 ausgebildet.
  • Wie gestrichelt in 9 dargestellt, kann, falls diese Vertiefung 210 nicht vorgesehen wäre, der Kleber 400 wesentlich aus dem gewünschten Verklebungsbereich heraus austreten. Durch Ausbilden der Vertiefung 210 kann jedoch überschüssiger Kleber 400 zum Zeitpunkt der Verklebung der ersten und zweiten Harzmehrschichtsubstrate 101, 102 in der Vertiefung 210 aufgenommen werden. Folglich kann ein Heraustreten des Klebers 400 in der in 9 gestrichelt dargestellten Weise verhindert werden.
  • Verschiedene Formen, beispielsweise eine U-Form oder V-Form, können für die Form der Vertiefung 210 verwendet werden. Falls es unwahrscheinlich ist, dass überschüssiger Kleber 400 zum Zeitpunkt der Anbringung der ersten und zweiten Harzmehrschichtsubstrate 101, 102 austritt, kann das Gehäuse 200 ohne diese Vertiefungen 210 oder nur mit Teilen hiervon gebildet werden.
  • Wie in 2 gezeigt, sind auf der Anordnungsoberfläche 201 des Gehäuses 200 Vorsprünge 220 zur Positionierung des ersten Harzmehrschichtsubstrats 101 und zur Positionierung des zweiten Harzmehrschichtsubstrats 102 ausgebildet.
  • Wie in 10 gezeigt, weisen das erste Harzmehrschichtsubstrat 101 und das zweite Harzmehrschichtsubstrat 102 entsprechend Löcher oder Bohrungen 221 für ihre Positionierung an Positionen entsprechend dem Vorsprung 220 auf. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Löcher 221 zur Positionierung Durchgangsöffnungen, welche die Substrate 101 und 102 in Dickenrichtung durchtreten. Die Vorsprünge 220 werden in die Öffnungen 221 eingesetzt, so dass die Harzmehrschichtsubstrate 101, 102 relativ zum Gehäuse 200 ausgerichtet und gehalten sind.
  • Wenn daher die ersten und zweiten Harzmehrschichtsubstrate 101, 102 auf das Bett des Klebers 400 gesetzt werden, gelangen der Vorsprung 220 und das Loch 221 (die Vorsprünge 220 und die Löcher 221) in Eingriff miteinander, und eine Fehlausrichtung der Harzmehrschichtsubstrate 101, 102 kann damit vermieden werden. Wenn es kein Problem einer möglichen Fehlausrichtung der Harzmehrschichtsubstrate 101, 102 gibt, kann auf die Vorsprünge 220 und die Löcher 221 verzichtet werden.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform haben, wie oben beschrieben, das erste Harzmehrschichtsubstrat 101 und das zweite Harzmehrschichtsubstrat 102 beide Klebebereiche, wo ein Teil von, insbesondere Umfangsteile, ihrer einen Hauptoberflächen mit dem Gehäuse 200 über den Kleber 400 verklebt werden. Die Substrate 101, 102 enthalten nicht verklebte Bereiche, wo der Kleber 400 nicht vorhanden ist und welche innerhalb dieser Verklebungsbereiche liegen.
  • Zwischen dem Gehäuse 200 und den Harzmehrschichtsubstraten 101, 102 in 11 verteilt sich der Kleber 400 idealerweise über den gesamten Sollverklebungsbereich, und eine korrekte Verklebung ist sichergestellt. Wenn sich der Kleber 400 nicht über den Sollverklebungsbereich verteilt, kann die Klebeeigenschaft unzureichend werden.
  • Was den Aufbau von 11 betrifft, so ist bezüglich des ersten Harzmehrschichtsubstrats 101 eine Durchgangsöffnung 120 für eine Kleberbestätigung in einem Randbereich des Verklebungsbereichs des ersten Harzmehrschichtsubstrats 101 ausgebildet, welche das erste Harzmehrschichtsubstrat 101 in dessen Dickenrichtung durchtritt, und für das zweite Harzmehrschichtsubstrat 102 ist auf ähnliche Weise eine Durchgangsöffnung 120 für eine Kleberbestätigung im Randbereich des Verklebungsbereichs des zweiten Harzmehrschichtsubstrats 102 im zweiten Harzmehrschichtsubstrat 102 ausgebildet, welche dieses in Dickenrichtung von einer Hauptoberfläche zur anderen Hauptoberfläche durchtritt.
  • Wenn die ersten und zweiten Harzmehrschichtsubstrate 101, 102 auf dem Kleber 400 aufgesetzt werden, kann der Kleber 400 visuell durch diese Durchgangsöffnung 120 festgestellt werden. Unter Verwendung der Ausgestaltung von 11 kann, wenn der Kleber 400 in der Durchgangsöffnung 120 zum Zeitpunkt der Anordnung der Substrate 101, 102 auf dem Kleber 400 sichtbar ist/wird, sichergestellt werden, dass der Kleber 400 sich ausreichend bis zu dem Randbereich des Verklebungsbereichs hin verteilt hat.
  • Wenn umgekehrt der Kleber 400 nicht oder nur teilweise in der Durchgangsöffnung 120 sichtbar ist/wird, kann festgestellt werden, dass sich der Kleber 400 nicht ausreichend bis in die Randbereiche des Verklebungsbereichs verteilt hat. Somit kann zum Zeitpunkt der Anordnung der Harzmehrschichtsubstrate 101, 102 auf dem Kleber durch diese Durchgangsöffnung 120 bestätigt werden, ob sich der Kleber 400 bis zu dem gewünschten bzw. notwendigen Bereich hin verteilt hat. Wenn die Bestätigung einer hinreichenden Verteilung oder Ausbreitung des Klebers 400 nicht zwingend notwendig ist, kann auf die Durchgangsöffnung 120 für die visuelle Bestätigung des Klebers 400 verzichtet werden. Die Feststellung ja/nein des Klebers in der Durchgangsöffnung 120 ist automatisierbar, z. B. über eine Videoüberwachung mit Auswerteelektronik.
  • Die elektronische Vorrichtung gemäß der bisher beschriebenen Ausführungsform wird auf folgende Weise hergestellt. Zunächst werden das Keramiksubstrat 100, auf dem der wenigstens eine Halbleiterchip 500 angeordnet ist, das erste Harzmehrschichtsubstrat 101, auf dem das wenigstens eine schwach heizende Element 600 und der Verbinder 300 angeordnet sind, und das zweite Harzmehrschichtsubstrat 102, auf dem sich die Bauteile 700, 800 befinden, zusammengebaut und bereitgestellt. Diese Substrate 100, 101, 102 werden auf der Anordnungsoberfläche 201 des Gehäuses angeklebt und befestigt. Die Details der Anbringung des ersten Harzmehrschichtsubstrats 101 wurden oben beschrieben.
  • Nachdem die Substrate 100 bis 102 untereinander durch die Bonddrähte 110 verbunden worden sind, werden das Keramiksubstrat 100 und damit der wenigstens eine Halbleiterchip 500 mit dem Dichtmaterial 503 bedeckt oder vergossen. Danach ist nach Anbringung der Abdeckung 3 am Gehäuse 200 die elektronische Vorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform fertiggestellt.
  • Bei dieser elektronischen Vorrichtung 1 sind die drei Substrate, d. h. das Keramiksubstrat 100, das erste Harzmehrschichtsubstrat 101 und das zweite Harzmehrschichtsubstrat 102, an der Anordnungsoberfläche 201 des Gehäuses 200 über den Kleber 400 mit thermischer Leitfähigkeit und elektrischer Isolationseigenschaft angeheftet und befestigt. Folglich kann die Wärme von diesen drei Substraten 100 bis 102 über den Kleber 400 wirksam auf das Gehäuse 200 abgeführt werden. Damit ist eine herkömmliche Isolationsschicht zwischen Substrat und Gehäuse unnötig. Somit kann durch die vorliegende Ausführungsform eine elektronische Vorrichtung geschaffen werden, welche ausgezeichnete Wärmeabführeigenschaften und preiswerten Aufbau hat.
  • Bei der elektronischen Vorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform sind das zweite Harzmehrschichtsubstrat 102, auf dem die in den Durchgangsöffnungen zu befestigenden Bauteile 700, 800 angeordnet sind, und das Gehäuse 200 nicht nur durch eine Klebung miteinander verbunden, sondern die besagten Bauteile 700, 800 und das Gehäuse 200 sind auch in der zweiten Vertiefung 204 miteinander verklebt. Selbst wenn daher Vibrationen auf die Vorrichtung 1 einwirken, können die drei Bauteile, d. h. das Gehäuse 200, das zweite Harzmehrschichtsubstrat 102 und die Bauteile 700, 800 quasi als eine Einheit vibrieren. Von daher kann sich nicht ohne Weiteres eine Phasendifferenz in der Vibration zwischen diesen drei Bauteilen aufbauen.
  • Aus diesem Grund können die Leiter 701, 801 der Bauteile 700, 800, welche in das zweite Harzmehrschichtsubstrat 102 eingesetzt sind, nicht ohne Weiteres brechen; auch bleiben die jeweiligen Lötverbindungen stabil. Im Ergebnis kann die vorliegende Ausführungsform eine elektronische Vorrichtung 1 schaffen, welche ausgezeichnete Vibrationsbeständigkeit hat.
  • Bei der elektronischen Vorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform kann ein relativ viel Wärme erzeugendes Element bestehend aus zwei oder mehr schwach heizenden Elementen 600 auf dem ersten Harzmehrschichtsubstrat 101 unmittelbar über dem Kleber 400 angeordnet werden. Da der Kleber 400 auch eine ausgezeichnete thermische Leitfähigkeit hat, ist diese Anordnung vorteilhaft, da die Wärmeabführleistung verbessert ist.
  • Bei der elektronischen Vorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform ist gemäß 7 die Mutter 303 durch Einsatzgießen quasi einstückig mit dem Hauptkörperteil 302 des Verbinders 300 ausgebildet, und der Verbinder 300 wird unter Verwendung dieser Mutter 303 mit dem ersten Harzmehrschichtsubstrat 101 schraubverbunden. Folglich kann ein Verbinder 300 geschaffen werden, der mit dem ersten Harzmehrschichtsubstrat 101 ohne Verwendung eines separaten Flansches verschraubbar ist, wie dies bisher der Fall war.
  • Bei der elektronischen Vorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform ist der Stift 301 in die Öffnung 101a im ersten Harzmehrschichtsubstrat 101 eingesetzt und angelötet, und zwar aus Richtung der einen Hauptoberfläche des ersten Harzmehrschichtsubstrats 101 her, wobei der Hauptkörperteil 302 des Verbinders 300 in die Durchgangsöffnung 205 des Gehäuses 200 eingesetzt ist. Weiterhin ist die Mutter 303 an dem Zwischenabschnitt 302a vorgesehen, der ein Teil des Hauptkörperteils 302 des Verbinders 300 ist, und an diesem Zwischenabschnitt 302a wird somit die Schraubverbindung durchgeführt.
  • Wenn daher eine Kraft in einer Richtung aufgebracht wird, in der der Hauptkörperteil 302 des Verbinders 300 von dem ersten Harzmehrschichtsubstrat 101 getrennt werden würde, beispielsweise bei Motorvibrationen oder beim Aufstecken der Steckerbuchse 4, wird diese Kraft auf das erste Harzmehrschichtsubstrat 101 in einer Richtung aufgebracht, in der das Substrat 101 auf die Anordnungsoberfläche 201 des Gehäuses 200 gedrückt wird. Folglich hat die Vorrichtung 1 den Vorteil, dass das erste Harzmehrschichtsubstrat 101 nicht ohne Weiteres klappern kann, und auf den Stift 301 wirkende Belastungen nehmen nicht zu.
  • Das erste Harzmehrschichtsubstrat 101 ist mit der Anordnungsoberfläche 201 des Gehäuses 200 durch den Kleber 400 verklebt. Folglich vibrieren das erste Harzmehrschichtsubstrat 101 und das Gehäuse 200 quasi einteilig, da Substrat 101 und Gehäuse 200 untereinander verbunden und festgelegt sind, so dass auf den Stift 301 des Verbinders 300 wirkende Belastungen vermindert oder unterbunden werden.
  • Wie in 7 gezeigt, ist bei der vorliegenden Ausführungsform der Vorsprung 305 an dem Verklebungsbereich des Zwischenabschnitts 302a des Hauptkörperteils 302 des Verbinders 300 mit dem Gehäuse 200 ausgebildet, und dieser Vorsprung 305 ist in der Vertiefung 206 auf Seiten des Gehäuses 200 in Eingriff und hier verklebt. Folglich ist der Verklebungsbereich zwischen Zwischenabschnitt 302a und Gehäuse 200 erhöht, so dass eine Erhöhung der Verklebungsfestigkeit erzielt wird.
  • Wie in 7 gezeigt, verbindet bei der vorliegenden Ausführungsform die Schraube 304 das erste Harzmehrschichtsubstrat 101 und den Verbinder 300. Der vertiefte Abschnitt 207 ist in dem Bereich der Anordnungsoberfläche 201 ausgebildet, zu dem der vordere Endabschnitt der Schraube 304 weist, und der thermisch leitfähige Kleber 402 wird in diesem vertieften Abschnitt 207 angeordnet, um die Schraube 304 und das Gehäuse 200 miteinander zu verbinden.
  • Folglich ist die Verbindung zwischen Gehäuse 200, erstem Harzmehrschichtsubstrat 101 und Verbinder 300 durch den thermisch leitfähigen Kleber 402 verstärkt. Weiterhin kann Wärme von dem ersten Harzmehrschichtsubstrat 101 von der Schraube 304 über den thermisch leitfähigen Kleber 402 an das Gehäuse 200 abgegeben werden, so dass eine Wärmeabstrahlleistung verbessert ist.
  • Beim Verfahren zur Ausbildung der verbundenen Einheit aus erstem Harzmehrschichtsubstrat 101, Gehäuse 200 und Verbinder 300 gemäß 7 wird zunächst der Verbinder 300 an dem ersten Harzmehrschichtsubstrat 101 angebracht, und dann wird diese Baugruppe am Gehäuse 200 angebracht. Umgekehrt kann der Verbinder 300 an dem ersten Harzmehrschichtsubstrat 101 angebracht werden, nachdem der Verbinder 300 am Gehäuse 200 angebaut worden ist.
  • Die Anbringung des Verbinders 300 vorab an dem ersten Harzmehrschichtsubstrat 101 verbessert jedoch die Handhabbarkeit bei der Bearbeitung, da der Stift 301 des Verbinders 300 in der Öffnung 101a für den Verbinder besser positioniert und damit einfacher einführbar wird.
  • Abwandlungen der obigen Ausführungsform werden nachfolgend beschrieben. Bei der obigen Ausführungsform sind die Bauteile 700, 800 an einer Hauptoberfläche des zweiten Harzmehrschichtsubstrats 102 auf Seiten des Gehäuses 200 angeordnet. Falls möglich, können diese Bauteile 700, 800 auch auf der anderen Hauptoberflächenseite des zweiten Harzmehrschichtsubstrats 102 angeordnet werden.
  • Der Verbinder 300 ist mit dem ersten Harzmehrschichtsubstrat 101 verbunden, welches als ein Verdrahtungssubstrat dient. Die Ausgestaltung der Verbindung des Verbinders 300 mittels der Mutter 303 kann genauso gut bei einem einschichtigen Harzsubstrat oder Keramiksubstrat angewendet werden, und nicht nur bei einem Harzmehrschichtsubstrat, solange es sich um ein Verdrahtungssubstrat handelt.
  • Der Verbinder 300 ist an einer Hauptoberflächenseite des ersten Harzmehrschichtsubstrats 101 gegenüber der Anordnungsoberfläche 201 des Gehäuses 200 angebracht. Wenn möglich, kann der Verbinder 300 an der anderen Hauptoberflächenseite des Substrats 101 angebracht werden, welches die gegenüberliegende Seite hiervon ist. Auch in diesem Fall kann die oben beschriebene Schraubverbindung unter der Verwendung der Mutter 303 auf ähnliche Weise angewendet werden.
  • In der obigen Ausführungsform sind zwei Harzmehrschichtsubstrate, d. h. das erste Harzmehrschichtsubstrat 101 und das zweite Harzmehrschichtsubstrat 102, vorgesehen. Wenn möglich oder notwendig, kann das zweite Harzmehrschichtsubstrat 102 entfernt werden, und nur ein Substrat 101 kann als Harzmehrschichtsubstrat verwendet werden, wobei dann die Bauteile des Substrats 102 auf Seiten des Substrats 101 angebracht werden.
  • Insoweit zusammenfassend kann die elektronische Vorrichtung 1 der beschriebenen Ausführungsform wie folgt beschrieben werden:
    Eine elektronische Vorrichtung 1 enthält ein Gehäuse 200, ein Keramiksubstrat 100, wenigstens einen Halbleiterchip 500, ein Harzmehrschichtsubstrat 101, wenigstens ein wenig Wärme erzeugendes Element 600 und einen Kleber 400. Das Gehäuse 200 ist aus Metall. Das Keramiksubstrat 100 ist an einer Oberflächenseite des Gehäuses 200 angeordnet, wobei eine Hauptoberfläche des Keramiksubstrats 100 zu dem Gehäuse 200 weist. Der wenigstens eine Halbleiterchip 500 ist auf der anderen Hauptoberfläche des Keramiksubstrats 100 beispielsweise in einem Bare-Chip-Zustand angeordnet und erzeugt im Betrieb Wärme. Das Harzmehrschichtsubstrat 101 ist auf der einen Oberflächenseite des Gehäuses 200 angeordnet, wobei eine Hauptoberfläche des Harzmehrschichtsubstrats 101 zu dem Gehäuse 200 weist. Das Harzmehrschichtsubstrat 101 wird erhalten aus einem Stapel einer Mehrzahl von Harzschichten, so dass ein innerer Bereich und wenigstens eine äußere Oberfläche des Harzmehrschichtsubstrats 101 eine Verdrahtung aufweisen. Das im Betrieb wenig Wärme erzeugende Element 600 ist auf der anderen Hauptoberfläche des Harzmehrschichtsubstrats 101 angeordnet und erzeugt im Betrieb weniger Wärme als das wenigstens eine Halbleiterelement oder eine Halbleiterchip 500. Der Kleber 400 ist wärmeleitend und hat elektrische Isolationseigenschaft. Das Keramiksubstrat 100 und das Harzmehrschichtsubstrat 101 sind beide an der einen Oberflächenseite des Gehäuses 200 durch den Kleber verklebt und festgelegt.
  • Folglich sind sowohl das Keramiksubstrat 100 als auch das Harzmehrschichtsubstrat 101 klebend an einer Seite des Gehäuses 200 über den Kleber 400 festgelegt, der thermische Leitfähigkeit und elektrische Isolationseigenschaften hat. Im Ergebnis kann Wärme von den Substraten 100 und 101 wirksam über den Kleber 400 auf das Gehäuse 200 abgeführt werden. Folglich ist eine herkömmliche Isolationsschicht zwischen Substrat und Gehäuse unnötig. Somit kann eine elektronische Vorrichtung geschaffen werden, welche ausgezeichnete Wärmeabführeigenschaften und preiswerten Aufbau hat.
  • Die elektronische Vorrichtung 1 kann weiterhin wenigstens einen Bonddraht 110 aus Aluminium oder einem ähnlichen geeigneten Material aufweisen, der das Keramiksubstrat 100 und das Harzmehrschichtsubstrat 101 verbindet.
  • Die elektronische Vorrichtung 1 kann weiterhin wenigstens ein Drahtbondierkontaktfeld 112 aufweisen, welches sich auf dem Harzmehrschichtsubstrat 101 befindet, wobei ein Anschlussteil 115 aus Metall auf diesem Kontaktfeld 112 angelötet sein kann. Der Bonddraht 110 kann dann mit dem Anschlussteil 115 verbunden, d. h. dort angebondet werden.
  • Folglich ist die Drahtbondierbarkeit unter Verwendung des Anschlussteils 115 sichergestellt, ohne dass auf einen Oberflächenzustand des Kontaktfelds 112 auf dem Harzmehrschichtsubstrat 101 Rücksicht genommen werden muss.
  • Die elektronische Vorrichtung 1 kann weiterhin ein Dicht- oder Vergussmaterial 503 aufweisen, welches auf der anderen Hauptoberfläche des Keramiksubstrats 100 angeordnet wird, um den wenigstens einen Halbleiterchip 500 abzudecken. Ein Bereich des Gehäuses 200 auf der einen Oberflächenseite, wo das Keramiksubstrat 100 festgeklebt ist, kann tiefer liegen als ein Bereich des Gehäuses 200 auf der einen Oberflächenseite, wo das Harzmehrschichtsubstrat 101 festgeklebt ist, und zwar in Vertikalrichtung des Gehäuses 200 gesehen. Das Dichtmaterial 503 kann tiefer als der Bereich des Gehäuses 200 zu liegen kommen, wo das Harzmehrschichtsubstrat 101 angeklebt ist, ebenfalls wieder in Vertikalrichtung des Gehäuses 200 gesehen.
  • Folglich schützt das Dichtmaterial 503 den Halbleiterchip 500 vom Bare-Chip-Typ auf dem Keramiksubstrat 100, wobei weiterhin verhindert ist, dass das Dichtmaterial 503 in Richtung des Harzmehrschichtsubstrats 101 austritt.
  • Das Gehäuse 200 kann eine Vertiefung 210 in einem Bereich des Gehäuses 200 auf seiner einen Oberflächenseite haben, wo das Harzmehrschichtsubstrat 101 angeklebt ist. Die Vertiefung 210 kann den Austritt des Klebers 400 begrenzen oder unterbinden.
  • Folglich sammelt sich zum Zeitpunkt des Verbindens des Harzmehrschichtsubstrats 101 überflüssiger Kleber 400 in der Vertiefung 210. Ein unkontrolliertes seitliches Austreten des Klebers 400 kann damit verhindert werden.
  • Das Gehäuse 200 kann an seiner einen Oberflächenseite wenigstens einen Vorsprung 220 aufweisen. Das Harzmehrschichtsubstrat 101 kann wenigstens eine Öffnung oder ein Loch 221 an einer Position entsprechend dem Vorsprung 220 aufweisen. Der Vorsprung 220 wird in die Öffnung 221 eingesetzt, so dass die Ausrichtung des Harzmehrschichtsubstrats 101 relativ zu dem Gehäuse 200 festgelegt ist.
  • Wenn daher das Harzmehrschichtsubstrat 101 auf die Schicht des Klebers 400 aufgelegt wird, kann eine Fehlausrichtung des Harzmehrschichtsubstrats 101 verhindert werden.
  • Ein Teil der einen Hauptoberfläche des Harzmehrschichtsubstrats 101 kann einen Verklebungsbereich aufweisen, wo das Harzmehrschichtsubstrat 101 über den Kleber 400 mit dem Gehäuse 200 verklebt ist. Das Harzmehrschichtsubstrat 101 kann weiterhin in dem Verklebungsbereich eine Durchgangsöffnung oder ein Loch 120 aufweisen. Die Durchgangsöffnung 120 durchtritt das Harzmehrschichtsubstrat 101 von der einen Hauptoberfläche zur anderen Hauptoberfläche in Dickenrichtung des Substrats 101.
  • Wenn daher das Harzmehrschichtsubstrat 101 auf den Kleber 400 gesetzt wird, kann, wenn der Kleber 400 durch die Öffnung 120 sichtbar ist, verifiziert werden, dass sich der Kleber 400 ausreichend bis in den Rand des Verklebungsbereichs ausgebreitet hat. Umgekehrt, wenn der Kleber 400 durch die Öffnung 120 nicht oder nur teilweise sichtbar ist, kann verifiziert werden, dass sich der Kleber 400 nicht ausreichend bis zum Rand des Verklebungsbereichs ausgebreitet hat. Durch diese Öffnung 120 kann daher bestimmt werden, ob sich ausreichend Kleber 400 bis zu einer gewünschten Stelle ausgebreitet hat.
  • Das Keramiksubstrat 100 kann ein Mehrschichtsubstrat sein, welches erhalten wird durch Stapeln einer Mehrzahl von Schichten aus Keramik, so dass ein innerer Bereich und wenigstens eine äußere Oberfläche des Keramiksubstrats eine Verdrahtung aufweisen.
  • Folglich ist ein Substrat, auf dem der wenigstens eine Halbleiterchip 500, d. h. ein stark heizendes Element, angeordnet ist, ein Keramikmehrschichtsubstrat. Im Ergebnis kann bei der Ausbildung eines Schaltkreises großen Maßstabs auf diesem Substrat vermieden werden, dass die Substratgröße zunimmt, wie dies bei einem Einschichtsubstrat der Fall wäre.
  • Weitere Vorteile und Abwandlungen ergeben sich dem Fachmann auf diesem Gebiet aus der obigen Beschreibung und mit Blick auf die Ansprüche und deren Äquivalente, welche den eigentlichen Rahmen der vorliegenden Erfindung definieren.
  • Auf die Offenbarungsgehalte der beiden zeitgleichen Patentanmeldungen 102011088292.8 und 102011088279.0 derselben Anmelderin wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung ausdrücklich und vollinhaltlich Bezug genommen.
  • 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
    • JP 163490 A [0002]

Claims (8)

  1. Eine elektronische Vorrichtung (1), aufweisend: ein Gehäuse (200) aus Metall; ein Keramiksubstrat (100), das an einer Oberflächenseite des Gehäuses (200) angeordnet ist, wobei eine Hauptoberfläche des Keramiksubstrats (100) zu dem Gehäuse (200) weist; wenigstens einen Halbleiterchip (500), der auf der anderen Hauptoberfläche des Keramiksubstrats (100) in einem Bare-Chip-Zustand angeordnet ist und im Betrieb Wärme erzeugt; wenigstens ein Harzmehrschichtsubstrat (101), das auf der einen Oberflächenseite des Gehäuses (200) angeordnet ist, wobei eine Hauptoberfläche des Harzmehrschichtsubstrats (101) zu dem Gehäuse (200) weist, wobei das Harzmehrschichtsubstrat (101) erhalten wird durch Stapeln einer Mehrzahl von Schichten aus Harz, so dass ein innerer Abschnitt und wenigstens eine äußere Oberfläche des Harzmehrschichtsubstrats (101) eine Verdrahtung aufweisen; wenigstens ein schwach heizendes Element (600), das auf der anderen Hauptoberfläche des Harzmehrschichtsubstrats (101) angeordnet ist und im Betrieb weniger Wärme erzeugt als der wenigstens eine Halbleiterchip (500); und einen Kleber (400), der wärmeleitend und elektrisch isolierend ist, wobei das Keramiksubstrat (100) und das Harzmehrschichtsubstrat (101) beide an der einen Oberflächenseite des Gehäuses (200) durch den Kleber (400) klebend aneinandergefügt und befestigt sind.
  2. Die elektronische Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend wenigstens einen Bonddraht (110) aus Aluminium, der elektrisch das Keramiksubstrat (100) und das Harzmehrschichtsubstrat (101) verbindet.
  3. Die elektronische Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, weiterhin aufweisend: wenigstens ein Drahtbondkontaktfeld (112), welches auf dem Harzmehrschichtsubstrat (101) angeordnet ist; und ein Anschlussteil (115), das aus Metall gefertigt ist und auf das Kontaktfeld (112) gelötet ist, wobei der Bonddraht (110) mit dem Anschlussteil (115) verbunden ist.
  4. Die elektronische Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin aufweisend ein Dichtmaterial (503), das auf der anderen Hauptoberfläche des Keramiksubstrats (100) angeordnet ist, um den Halbleiterchip (500) abzudecken, wobei: ein Bereich des Gehäuses (200) an seiner einen Oberflächenseite, wo das Keramiksubstrat (100) klebend angebracht ist, in einer Vertikalrichtung des Gehäuses (200) gesehen tiefer liegt als ein Bereich des Gehäuses (200) auf der einen Oberflächenseite, auf der das Harzmehrschichtsubstrat (101) klebend angeordnet ist; und das Dichtmaterial (503) ebenfalls in Vertikalrichtung des Gehäuses (200) gesehen tiefer als der Bereich des Gehäuses (200) liegt, wo das Harzmehrschichtsubstrat (101) klebend angeordnet ist.
  5. Die elektronische Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: das Gehäuse (200) eine Vertiefung (210) in einem Bereich des Gehäuses (200) an der einen Oberflächenseite aufweist, wo das Harzmehrschichtsubstrat (101) klebend angeordnet ist; und die Vertiefung (210) den Austritt des Klebers (400) zu beschränken vermag.
  6. Die elektronische Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: das Gehäuse (200) wenigstens einen Vorsprung (220) an seiner einen Oberflächenseite aufweist; das Harzmehrschichtsubstrat (101) wenigstens eine Öffnung (221) an einer Position entsprechend dem Vorsprung (220) aufweist; und der Vorsprung (220) in die Öffnung (221) einsetzbar ist, so dass eine Position des Harzmehrschichtsubstrats (101) relativ zu dem Gehäuse (200) bestimmt ist.
  7. Die elektronische Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei. ein Teil der einen Hauptoberfläche des Harzmehrschichtsubstrats (101) einen Verklebungsbereich aufweist, in welchem das Harzmehrschichtsubstrat (101) durch den Kleber (400) klebend mit dem Gehäuse (200) verbunden ist; das Harzmehrschichtsubstrat (101) weiterhin eine Durchgangsöffnung (120) in dem Verklebungsbereich aufweist; und die Durchgangsöffnung (120) das Harzmehrschichtsubstrat (101) von der einen Hauptoberfläche zur anderen Hauptoberfläche hiervon in Dickenrichtung des Harzmehrschichtsubstrats (101) durchtritt.
  8. Die elektronische Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Keramiksubstrat (100) ein Mehrschichtsubstrat ist, welches erhalten wird durch Stapeln einer Mehrzahl von Schichten aus Keramik, so dass ein Innenabschnitt und wenigstens eine Außenfläche des Keramiksubstrats (100) eine Verdrahtung enthalten.
DE102011088285.5A 2010-12-14 2011-12-12 Elektronische vorrichtung Active DE102011088285B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010-278210 2010-12-14
JP2010278210A JP2012129305A (ja) 2010-12-14 2010-12-14 電子装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102011088285A1 true DE102011088285A1 (de) 2012-06-14
DE102011088285B4 DE102011088285B4 (de) 2020-02-13

Family

ID=46144862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011088285.5A Active DE102011088285B4 (de) 2010-12-14 2011-12-12 Elektronische vorrichtung

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2012129305A (de)
DE (1) DE102011088285B4 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5991190B2 (ja) * 2012-12-20 2016-09-14 株式会社デンソー 電子装置
JP5846181B2 (ja) * 2013-04-22 2016-01-20 株式会社デンソー 電子制御装置
JP7238330B2 (ja) * 2018-10-18 2023-03-14 富士電機株式会社 半導体装置及び半導体装置の製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11163490A (ja) 1997-11-27 1999-06-18 Mitsubishi Electric Corp 電子装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61224336A (ja) * 1985-03-28 1986-10-06 Nec Kansai Ltd 混成集積回路装置
JPH0432566U (de) * 1990-07-13 1992-03-17
CN1214185A (zh) * 1996-01-25 1999-04-14 西门子公司 控制装置,特别是机动车的控制装置
JP2005217247A (ja) * 2004-01-30 2005-08-11 Clarion Co Ltd 放熱体、放熱構造体及び電子機器
JP4293004B2 (ja) * 2004-02-04 2009-07-08 株式会社デンソー 放電灯点灯装置
JP4289252B2 (ja) * 2004-08-03 2009-07-01 株式会社デンソー 電子装置の放熱構造
JP2007201283A (ja) * 2006-01-27 2007-08-09 Denso Corp 電子制御装置及び電子制御装置の筐体
JP2008141122A (ja) * 2006-12-05 2008-06-19 Denso Corp 樹脂モールド電子部品及びその製造方法
DE102008040290A1 (de) * 2008-07-09 2010-01-14 Robert Bosch Gmbh Hybridschaltungsstruktur mit keramischen Schaltungsträgern
JP2010147116A (ja) * 2008-12-17 2010-07-01 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11163490A (ja) 1997-11-27 1999-06-18 Mitsubishi Electric Corp 電子装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012129305A (ja) 2012-07-05
DE102011088285B4 (de) 2020-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112018000108B4 (de) Halbleiterverpackung mit einer doppelseitigen Wärmeableitungsstruktur und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102005040058B4 (de) Leistungshalbleitermodul und Verfahren zur Herstellung desselben
DE102006056363B4 (de) Halbleitermodul mit mindestens zwei Substraten und Verfahren zur Herstellung eines Halbleitermoduls mit zwei Substraten
DE10054962B4 (de) Leistungsmodul
EP0931346B1 (de) Mikroelektronisches bauteil in sandwich-bauweise
DE10056832B4 (de) Halbleiterbauteil-Moduleinheit
DE102007057533B4 (de) Kühlkörper, Verfahren zur Herstellung eines Kühlkörpers und Leiterplatte mit Kühlkörper
DE112016005794B4 (de) Schaltungsanordnung und elektrischer Anschlusskasten
DE10107711A1 (de) Elektronische Steuereinheit mit einer Verbindung zwischen zwei Leiterplatten
DE102007037297A1 (de) Schaltungsträgeraufbau mit verbesserter Wärmeableitung
DE102008023457A1 (de) Elektronische Steuervorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer elektronischen Steuervorrichtung
DE112016005508B4 (de) Halbleitereinrichtung
DE102011085170A1 (de) Steuermodul mit verklebter Trägerplatte
DE102011088292B4 (de) Elektronische vorrichtung
DE102013227003A1 (de) Elektronisches Steuermodul und Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Steuermoduls
DE102014207039B4 (de) Elektronische Steuereinheit
DE19722357C1 (de) Steuergerät
DE102007021073B4 (de) Verfahren zum Herstellen einer Schaltungsanordnung
WO2014122021A1 (de) Laserbauelement und verfahren zu seiner herstellung
DE102014201227A1 (de) Halbleitervorrichtung und verfahren zum herstellen derselben
DE102018205243A1 (de) Elektronikmodul zur Leistungssteuerung und Verfahren zum Herstellen eines Elektronikmoduls zur Leistungssteuerung
DE102008019797A1 (de) Kühlanordnung und Umrichter
DE102011088285B4 (de) Elektronische vorrichtung
DE102011088279B4 (de) Elektronische Vorrichtung und Verfahren zur deren Herstellung
DE102008039921B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Geräts mit diskretem Bauelement

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20140912

R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final