DE102013111286A1

DE102013111286A1 - Wärmeableitungsstruktur für eine Multilayer-Platine und Verfahren zur Herstellung dieser Struktur

Info

Publication number: DE102013111286A1
Application number: DE102013111286.2A
Authority: DE
Inventors: Yoshimichi Hara; Toshihisa Yamamoto; Takahiro Yamanaka; Kouji Kameyama; Yuuji Kobayashi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-10-23
Filing date: 2013-10-14
Publication date: 2014-04-24
Also published as: CN103781274A; JP2014086535A; US20140111944A1

Abstract

Eine Wärmeableitungsstruktur weist eine Multilayer-Platine (12) und einen Wärmeableiter (14) zum ableiten von Wärme, welche in einer elektronischen Vorrichtung (Qa, Qb, Qc, Qd), welche in der Multilayer-Platine (12) inkorporiert ist, auf. Die Multilayer-Platine (12) hat mehrere Basisabschnitte (121 bis 125), welche zusammengeschichtet sind und aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt sind. Der Basisabschnitt (121 bis 125), der zwischen der elektronischen Vorrichtung (Qa, Qb, Qc, Qd) und dem Wärmeableiter (14) platziert ist, hat keinen Zwischenschicht-Verbindungsleiter (L1 bis L5), welcher aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt ist und als eine elektrisch isolierende Schicht zum Vorsehen einer elektrischen Isolierung zwischen der elektronischen Vorrichtung (Qa, Qb, Qc, Qd) und dem Wärmeableiter vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Wärmeableitungsstruktur, welche eine Multilayer-Platine und einen Wärmeableiter (heat dissipator) hat, und sie bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Herstellen der Wärmeableitungsstruktur.
Die JP-A-2004-158545 offenbart eine Multilayer-Platine für eine effiziente Ableitung von Wärme einer Halbleitervorrichtung unter geringen Kosten. Die Multilayer-Platine hat eine Wärmeableitungsplatte auf beiden Seiten, und die Wärmeableitungsplatte ist von der Halbleitervorrichtung isoliert.
In einer Wärmeableitungsstruktur für eine Halbleitervorrichtung (beispielsweise ein MOSFET) einer Motortreiberschaltung bzw. Motorbetriebsschaltung, ist eine Oberflächen-Montagevorrichtung (SMD = Surface-Mount-Device) an einer Vorderseite einer Platine montiert bzw. angebracht, und ein Wärmeableiter ist in Kontakt mit einer Rückseite der Platine, um Wärme abzuleiten. Nachteile dieser Struktur sind, dass Vorrichtungen nicht auf der Rückseite der Platine angebracht werden können, und dass eine Wärmeableitungseffizienz aufgrund der Tatsache verschlechtert ist, dass Wärme durch die Platine abgeleitet wird.
Um diese Nachteile zu beseitigen, kann eine Oberflächen-Montagevorrichtung mit einer Wärmeableitungsoberfläche an der Rückseite der Platine angebracht werden, und der Wärmeableiter kann in Kontakt mit der Wärmeableitungsoberfläche der Oberflächen-Montagevorrichtung durch einen Wärmeleiter platziert werden. Wenn jedoch mehrere Oberflächen-Montagevorrichtungen auf der Rückseite der Platine angebracht werden, kann die Dicke der Oberflächen-Montagevorrichtung von der Rückseite der Platine unterschiedlich zueinander sein. In einem solchen Fall müssen die Wärmeableiter verschiedene Dicken haben, um eine flache Oberfläche zu bilden, wo der Wärmeableiter angebracht ist. Weiterhin müssen, da der Wärmeableiter im Allgemeinen eine elektrische Leitfähigkeit hat, die Wärmeableiter elektrische Isolierungen zwischen dem Wärmeableiter und den Oberflächen-Montagevorrichtungen vorsehen. Demnach gibt es eine Notwendigkeit, unter Berücksichtigung nicht nur der Wärmeableitung durch den dicksten Wärmeableiter sondern auch die elektrische Isolierung durch den dünnsten Wärmeableiter, zu entwickeln. Dies kann zu einer Verwendung eines hochleistungsfähigen Wärmeleiters führen, welcher im Allgemeinen teuer ist.
Die Multilayer-Platine, welche in der JP-A-2004-158545 offenbart ist, kann einer ähnlichen Tatsache zu der obenstehend diskutierten begegnen.
Hinsichlich des Obigen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wärmeableitungsstruktur für eine Multilayer-Platine und ein Verfahren zum Herstellen der Wärmeableitungsstruktur zum Verbessern der Wärmeableitungseffizienz durch ein Dünnen oder Entfernen eines Wärmeleiters vorzusehen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist eine Wärmeableitungsstruktur eine Multilayer-Platine und einen Wärmeableiter auf. Die Multilayer-Platine hat eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche entgegengesetzt zu der ersten Oberfläche in einer geschichteten Richtung bzw. Schichtrichtung. Der Wärmeableiter ist an der ersten Oberflächenseite der Multilayer-Platine platziert. Die Multilayer-Platine weist eine elektronische Vorrichtung, eine elektrisch isolierende Schicht und mehrere Basisabschnitte auf, welche aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt sind. Die elektronische Vorrichtung ist in wenigstens einem der Basisabschnitte inkorporiert. Die isolierende Schicht und die Basisabschnitte sind zusammengeschichtet, um die Multilayer-Platine in einer solchen Art und Weise zu bilden, dass ein erster der Basisabschnitte die erste Oberfläche der Multilayer-Platine definiert und dass die isolierende Schicht die zweite Oberfläche der Multilayer-Platine definiert. Jeder der Basisabschnitte hat einen Zwischenschicht-Verbindungsleiter, welcher sich dort hindurch in der geschichteten Richtung erstreckt. Der Zwischenschicht-Verbindungsleiter ist aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt und mit der elektronischen Vorrichtung verbunden. Wenigstens einer der Basisabschnitte hat ein leitfähiges Muster, welches mit dem Zwischenschicht-Verbindungsleiter verbunden ist. Die isolierende Schicht hat keinen Zwischenschicht-Verbindungsleiter und ist zwischen der elektronischen Vorrichtung und dem Wärmeableiter in der geschichteten Richtung platziert.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist ein Verfahren zum Herstellen einer Wärmeableitungsstruktur für eine Multilayer-Platine einen Vorbereitungsschritt bzw. Bereitstellschritt, einen Inkorporierschritt, einen Schichtungsschritt, einen Anwendungsschritt und einen Montageschritt auf. Der Bereitstellungsschritt weist ein Bereitstellen einer elektrisch isolierenden Schicht und mehrerer Basisabschnitte, welche aus elektrisch isolierendem Material gefertigt sind, auf. Der Bereitstellungsschritt weist weiterhin ein Bilden eines Durchgangslochs in jedem der Basisabschnitte und ein Füllen des Durchgangslochs mit elektrisch leitfähigem Material auf. Der Bereitstellungsschritt weist weiterhin ein Bilden eines leitfähigen Musters auf wenigstens einem der Basisabschnitte auf. Der Inkorporierschritt weist ein Inkorporieren einer elektrischen Vorrichtung in Basisabschnitten auf. Der Schichtungsschritt weist ein Schichten der isolierenden Schicht und der Basisabschnitte zusammen in einer geschichteten Richtung auf, um eine geschichtete Struktur zu bilden derart, dass eine äußerste Oberfläche der geschichteten Struktur durch die isolierende Schicht begrenzt bzw. definiert ist und derart, dass der wenigstens eine der Basisabschnitte zwischen der elektronischen Vorrichtung und der isolierenden Schicht platziert ist. Der Anwendungsschritt weist ein Anwenden von Wärme und Druck auf die geschichtete Struktur unter Verwendung einer Pressvorrichtung bzw. Pressmaschine auf, so dass die isolierende Schicht und die Basisabschnitte zusammen in die Multilayer-Platine gebondet werden. Der Montageschritt weist ein Montieren bzw. Anbringen eines Wärmeableiters an der Seite der isolierenden Schicht der Multilayer-Platine auf.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist ein Verfahren zur Herstellung einer Wärmeableitungsstruktur für eine Multilayer-Platine einen Bereitstellungsschritt, einen Inkorporierschritt, einen Schichtungsschritt, einen Anordnungsschritt und einen Anwendungsschritt auf. Der Bereitstellungsschritt weist ein Bereitstellen einer elektrisch isolierenden Schicht und mehrerer Basisabschnitte, welche aus elektrisch isolierendem Material gefertigt sind, auf. Der Bereitstellungsschritt weist weiterhin ein Bilden eines Durchgangslochs in jedem der Basisabschnitte und ein Füllen des Durchgangslochs mit elektrisch leitfähigem Material auf. Der Bereitstellungsschritt weist weiterhin ein Bilden eines leitfähigen Musters auf wenigstens einem der Basisabschnitte auf. Der Inkorporierschritt weist ein Inkorporieren einer elektrischen Vorrichtung in den Basisabschnitten auf. Der Schichtungsschritt weist ein Schichten der isolierenden Schicht und der Basisabschnitte zusammen in einer geschichteten Richtung auf, um eine geschichtete Struktur zu bilden derart, dass eine äußerste Oberfläche der geschichteten Struktur durch die isolierende Schicht begrenzt bzw. definiert ist und derart, dass der wenigstens eine der Basisabschnitte zwischen der elektronischen Vorrichtung und der isolierenden Schicht platziert ist. Der Anordnungsschritt weist ein Anordnen der geschichteten Struktur zwischen einer Leiterplatine und einem Wärmeableiter in der geschichteten Richtung in einer solchen Art und Weise auf, dass der Wärmeableiter auf der Seite der isolierenden Schicht der geschichteten Struktur platziert ist. Der Anwendungsschritt weist ein Anwenden von Wärme und Druck durch die Leiterplatine und den Wärmeableiter unter Verwendung einer Pressvorrichtung bzw. Pressmaschine auf.
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile werden offensichtlicher werden aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen. In den Zeichnungen sind:
1 ein Diagramm, welches eine Querschnittsansicht einer Wärmeableitungsstruktur für eine Multilayer-Platine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
2 ein Diagramm, welches eine Treiberschaltung, welche durch die Multilayer-Platine vorgesehen ist, veranschaulicht;
3 ein Diagramm, welches einen Basisabschnitt-Bildungsvorgang gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
4 ein Diagramm, welches einen Schichtungsvorgang gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
5 ein Diagramm, welches eine erste Prozedur bzw. einen erste Vorgang eines Wärme- und Druck-Anwendungsvorgangs gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
6 ein Diagramm, welches einen zweiten Vorgang des Wärme- und Druck-Anwendungsvorgangs gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
7 ein Diagramm, welches einen Wärmeableiter-Anbringvorgang gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht;
8 ein Diagramm, welches einen Wärmeableiter-Bondingvorgang gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
9 ein Diagramm, welches eine Querschnittsansicht einer Wärmeableitungsstruktur für eine Multilayer-Platine gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
10 ein Diagramm, welches einen Schichtungsvorgang gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulicht;
11 ein Diagramm, welches einen Wärme- und Druck-Anwendungsvorgang gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulicht;
12 ein Diagramm, welches eine Querschnittsansicht einer Wärmeableitungsstruktur für eine Multilayer-Platine gemäß einer Modifikation der dritten Ausführungsform veranschaulicht;
13 ein Diagramm, welches eine Querschnittsansicht einer Wärmeableitungsstruktur für eine Multilayer-Platine gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform veranschaulicht; und
14 ein Diagramm, welches eine Querschnittsansicht einer Wärmeableitungsstruktur für eine Multilayer-Platine gemäß einer anderen Modifikation der dritten Ausführungsform veranschaulicht.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden untenstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen. Über die Ausführungsformen hinweg bedeutet „verbunden” „elektrisch verbunden”, soweit nicht explizit anderweitig bezeichnet.
(Erste Ausführungsform)
Eine Wärmeableitungsstruktur 10 gemäß einer erste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist untenstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 beschrieben. Wie in 1 gezeigt ist, weist die Wärmeableitungsstruktur 10 eine Leiterplatine 11, eine Multilayer-Platine 12, einen Wärmeleiter 13 und einen Wärmeableiter 14 auf.
Die Leiterplatine 11 hat leitfähige Muster und elektronische Komponenten, welche mit den leitfähigen Muster verbunden sind. Gemäß der ersten Ausführungsform ist die Leiterplatine 11 konfiguriert, so dass sie eine elektrische 3-Phasen(beispielsweise U-Phase, V-Phase und W-Phase)-Drehmaschine 20, welche in 2 gezeigt ist, steuert. Beispielsweise weist die Leiterplatine 11 eine Steuerschaltung 30, Widerstände Ru, Rv und Rw, Kondensatoren Cu, Cv und Cw, Halbleitervorrichtungen Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 und Q6 und Halbleitervorrichtungen Q11, Q12, Q13, Q14 und Q15 auf. Es wird festgehalten, dass wenigstens eine der Halbleitervorrichtungen Q bis Q6 als elektronische Vorrichtung in der Multilayer-Platine 12 inkorporiert ist. Gemäß der ersten Ausführungsform sind die Halbleitervorrichtungen Q1 und Q2 in der Multilayer-Platine 12 inkorporiert und in 1 jeweils als „Qa” und „Qb” bezeichnet. Auf die Halbleitervorrichtungen Q1 und Q2 wird hierin jeweils manchmal Bezug genommen als die „Halbleitervorrichtungen Qa und Qb”.
Die sich drehende elektrische Maschine bzw. elektrische Drehmaschine 20 ist eine Drehmaschine, welche einen sich drehenden Abschnitt (beispielsweise Welle) hat. Ein Beispiel der elektrischen Drehmaschine 20 kann einen Generator, einen Motor und einen Generator bzw. eine Lichtmaschine aufweisen. Die Steuerschaltung 30 sendet Betriebssignale bzw. Antriebssignale (beispielsweise Pulsweiten-Modulationssignale) zu den Halbleitervorrichtungen Q1 bis Q6, um AN- und AUS-Operationen der Halbleitervorrichtungen Q1 bis Q6 zu steuern. Aufgrund dieser Steuerung wird elektrische Leistung, welche von einer elektrischen Leistungsquelle E über eine Filterschaltung, welche mit einer Spule Le und einem Kondensator Ce konstruiert ist, umgewandelt und an die elektrische Drehmaschine 20 ausgegeben. Beispielsweise kann die Leistungsquelle E eine Batterie (insbesondere eine sekundäre Zelle) oder eine Brennstoffzelle sein. Wenn die Leistungsquelle E eine sekundäre Zelle ist, kann Energie, welche in der elektrischen Drehmaschine 20 wiedergewonnen wird, in der Leistungsquelle E durch eine Diode gespeichert werden.
Die Multilayer-Platine 12 hat Basisabschnitte, leitfähige Muster und Zwischenschicht-Verbindungsleiter, welche unter Wärme und Druck miteinander verbunden werden. Gemäß der ersten Ausführungsform hat die Multilayer-Platine 12 fünf Basisabschnitte 121, 122, 123, 124 und 125, welche aufeinander geschichtet sind. Jeder der Basisabschnitte 121, 122, 123, 124 und 125 ist aus einem elektrisch isolierenden Material (beispielsweise thermoplastischem Harz) gefertigt. Jeder der Basisabschnitte 121, 122, 123, 124 und 125 kann eine beliebige Dicke haben. Beispielsweise können einige oder alle der Basisabschnitte 121, 122, 123, 124 und 125 dieselbe Dicke haben. Alternativ können einige oder alle der Basisabschnitte 121, 122, 123, 124 und 125 unterschiedliche Dicken haben. Weiterhin kann wenigstens einer der Basisabschnitte 121, 122, 123, 124 und 125 eine Multilayer-Struktur haben, welche mit dünneren Basisabschnitten gebildet ist, welche aufeinander geschichtet sind. Beispiele der Multilayer-Platine 12 können eine bedruckte Verdrahtungsplatine und eine PALA(Patterned Prepreg Lay Up Process)-Platine aufweisen („PALAP” ist eine eingetragene Marke der DNSO Corporation).
Wie in 1 gezeigt ist, sind die Halbleitervorrichtungen Qa und Qb in dem Basisabschnitt 123 aufgenommen. Eine anfängliche Dicke des Basisabschnitts 123 ist gewählt, so dass die Dicke des Basisabschnitts 123 im Wesentlichen gleich zu der Dicke der Halbleitervorrichtungen Qa und Qb nach einem Wärme- und Druck-Anwendungsvorgang sein kann. Das „im Wesentlichen gleich zu” umfasst eine Herstellungstoleranz, welche mit dem Wärme- und Druck-Anwendungsvorgang verbunden ist.
Wie in 3 gezeigt ist, hat jeder der Basisabschnitte 121, 122, 123 und 124 ein Durchgangsloch 12b, welches mit einem elektrisch leitfähigen Material 12a gefüllt ist. Weiterhin hat jeder der Basisabschnitte 122 und 124 ein leitfähiges Muster 12c, welches aus einem elektrisch leitfähigen Material gefertigt ist. Es wird angemerkt, dass der Basisabschnitt 125 kein Durchgangsloch 12b hat, welches mit dem leitfähigen Material 12a gefüllt ist. Wenn die Basisabschnitte 121, 122, 123, 124 und 125 durch den Wärme- und Druck-Anwendungsvorgang zusammengebondet werden, werden die leitfähigen Materialien 12a und die leitfähigen Muster 12c miteinander verbunden, um die Zwischenschicht-Verbindungsleiter L1, L2, L3, L4 und L5 zu bilden.
Die Leiterplatine 11 und die Multilayer-Platine 12 bilden eine Treiberschaltung bzw. Antriebsschaltung zum Treiben bzw. Betreiben der elektrischen Drehmaschine 20. Wie durch eine unterbrochene Linie in 2 angezeigt ist, sieht die Multilayer-Platine 12 einen Teil der Treiberschaltung, welche einer Phase (d. h. der U-Phase) der elektrischen Drehmaschine 20 entspricht, vor. Wie voranstehend erwähnt ist, sind die Halbleitervorrichtungen Q1 und Q2 in der Multilayer-Platine 12 inkorporiert. Beispielsweise sind gemäß der ersten Ausführungsform die Halbleitervorrichtungen Q1 und Q2 MOS-FETs. Eine Freilauf-Diode (Fly Back Diode, Free Wheeling Diode) ist parallel mit einem Eingangsanschluss (d. h. der Drain) und einem Ausgangsanschluss (d. h. der Source) jeder der Halbleitervorrichtungen Q1 und Q2 verbunden. Beispielsweise kann die Diode eine parasitäre Diode jeder der Halbleitervorrichtungen Q1 und Q2 sein. Alternativ kann die Diode eine separate Diode sein und dann mit den Halbleitervorrichtungen Q1 und Q2 verbunden sein.
Der Wärmeleiter 13 ist zwischen der Multilayer-Platine 12 (spezifisch dem Basisabschnitt 125) und dem Wärmeableiter 14 zwischenliegend angeordnet. Der Wärmeleiter 13 verringert den thermischen Widerstand durch ein Füllen eines schmalen Spalts bzw. kleinen Spalts an einer Grenzfläche bzw. Grenzschicht zwischen der Multilayer-Platine 12 und dem Wärmeableiter 14. Gemäß der ersten Ausführungsform ist der Wärmeleiter 13 aus einem wärmeleitenden Gel gebildet. Alternativ kann der Wärmeleiter 13 aus einem wärmeleitenden Fett, einem wärmeleitenden Klebstoff, einer wärmeleitenden Folie oder dergleichen gebildet sein. Wenn ein Abstand zwischen der Multilayer-Platine 12 und dem Wärmeableiter 14 kleiner wird, wird der thermische Widerstand kleiner. In anderen Worten gesagt wird, wenn die Dicke des Wärmeleiters 13 kleiner wird, der thermische Widerstand kleiner. Demnach ist es zu bevorzugen, dass die Dicke des Wärmeleiters 13 so klein wie möglich ist. Der Wärmeableiter 14 leitet Wärme nach außen ab. Beispielsweise kann der Wärmeableiter eine Wärmeableitungsplatte, eine Wärmeableitungsfinne oder dergleichen sein. Der Wärmeableiter 14 kann als ein Wärmeleiter verwendet werden, um Wärme mit einer externen Vorrichtung wie beispielsweise einem Kühler oder einem Heizer (nicht gezeigt) auszutauschen.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen der Wärmeableitungsstruktur 10 untenstehend unter Bezugnahme auf die 3 bis 7 beschrieben. Das Verfahren weist einen Basisabschnitt-Bildungsvorgang, einen Schichtungsvorgang, den Wärme- und Druck-Anwendungsvorgang und einen Wärmeableiter-Anbringvorgang auf.
(Basisabschnitt-Bildungsvorgang)
In dem Basisabschnitt-Bildungsvorgang werden die Basisabschnitte 121 bis 125 gebildet, wie in 3 gezeigt ist. Das leitfähige Muster 12c wird auf einer Seite oder beiden Seiten oder einem oder allen der Basisabschnitte 121 bis 124 gebildet, und das Durchgangsloch 12b wird an einer vorbestimmten Position jedes der Basisabschnitte 121 bis 124 gebildet. Jedes Durchgangsloch 12b wird mit dem leitfähigen Material 12a gefüllt. Weiterhin wird ein Aufnahmeloch 12d in dem Basisabschnitt 123 gebildet.
In einem Beispiel der 3 hat der Basisabschnitt 121 das Durchgangsloch 12b, das mit dem leitfähigen Material 12a gefüllt ist, hat jedoch nicht das leitfähige Muster 12c. Jeder der Basisabschnitte 122 und 124 hat sowohl das leitfähige Muster 12c als auch das Durchgangsloch 12b, welches mit dem leitfähigen Material 12a gefüllt ist. Die Größe des leitfähigen Musters 12c, welches an dem Basisabschnitt 124 gebildet ist, kann vergrößert werden, um die Wärmeableitungseffizienz zu verbessern. Die Größe und die Anzahl der Durchgangslöcher 12b kann zwischen den Basisabschnitten 121 bis 124 unterschiedlich sein. Ebenso kann die Position, bei welcher das Durchgangsloch 12b gebildet wird, zwischen den Basisabschnitten 121 bis 124 unterschiedlich sein. Alternativ kann die Größe, die Anzahl und die Position der Durchgangslöcher 12b zwischen einigen oder allen der Basisabschnitte 121 bis 124 dieselbe sein. Im Gegensatz zu den Basisabschnitten 121 bis 124 hat der Basisabschnitt 125 entweder das leitfähige Muster 12c oder das Durchgangsloch 12b, welches mit dem leitfähigen Material 12a gefüllt ist, nicht. Demnach dient der Basisabschnitt 125 als eine elektrisch isolierende Schicht.
(Schichtungsvorgang)
Dann werden in dem Schichtungsvorgang, wie in 4 gezeigt ist, die Halbleitervorrichtungen Qa und Qb in den Aufnahmelöchern 12d des Basisabschnitts 123 platziert. Alternativ können die Halbleitervorrichtungen Qa und Qb in den Aufnahmelöchern 12d des Basisabschnitts 123 in dem Basisabschnitt-Bildungsvorgang vor dem Schichtungsvorgang platziert werden. Dann werden die Basisabschnitte 121, 122, 123, 124 und 125 aufeinander in dieser Reihenfolge geschichtet, um eine geschichtete Struktur zu bilden.
(Wärme- und Druck-Anwendungsvorgang)
Dann wird der Wärme und Druck-Anwendungsvorgang durchgeführt. Der Wärme- und Druckanwendungsvorgang weist einen ersten Arbeitsschritt und einen zweiten Arbeitsschritt auf. In dem ersten Arbeitsschritt werden, wie in 5 gezeigt ist, Wärme und Druck auf die geschichtete Struktur durch eine Verwendung von Spannvorrichtungen J1 und J2 einer Pressvorrichtung bzw. einer Pressmaschine ausgeübt. In einem Beispiel der 5 ist die geschichtete Struktur zwischen den Spannvorrichtungen J1 und J2 platziert und dann werden die Spannvorrichtungen J1 und J2 jeweils in Richtung D1 und D2 bewegt, um Wärme und Druck auf die geschichtete Struktur auszuüben. Die Richtungen D1 und D2 sind zueinander entgegengesetzt in einer geschichteten Richtung bzw. Schichtrichtung der geschichteten Struktur. Alternativ können Wärme und Druck auf die geschichtete Struktur durch ein Bewegen einer der Spannvorrichtungen J1 und J2 in eine Richtung in Richtung der anderen der Spannvorrichtungen J1 und J2 während eines Festhaltens der anderen der Spannvorrichtungen J1 und J2 ausgeübt werden. Die Anwendung von Wärme und Druck auf die geschichtete Struktur verursacht, dass die Basisabschnitte 121 bis 125 zusammengebondet werden und verursacht auch, dass die leitfähigen Materialien 12a, die leitfähigen Muster 12c und die Halbleitervorrichtungen Qa und Qb miteinander verbunden werden, um die Zwischenschicht-Verbindungsleiter L1 bis L5, welche in den 1 und 2 gezeigt sind, zu bilden. Demnach wird in dem ersten Vorgang des Wärme- und Druck-Anwendungsvorgangs die geschichtete Struktur in die Multilayer-Platine 12 gebildet. Die Multilayer-Platine 12 hat eine erste Oberfläche, welche durch den Basisabschnitt 125 definiert bzw. begrenzt ist, und eine zweite Oberfläche, welche durch den Basisabschnitt 121 definiert ist.
In dem zweiten Arbeitsschritt bzw. der zweiten Prozedur des Wärme- und Druck-Anwendungsvorgangs wird, wie in 6 gezeigt ist, die Leiterplatine 11 auf der ersten Oberfläche der Multilayer-Platine 12 platziert. Dann wird Wärme und Druck auf die Leiterplatine 11 und die Multilayer-Platine 12 durch ein Verwenden der Spannvorrichtungen J1 und J2 angewandt. In einem Beispiel der 6 sind die Leiterplatine 11 und die Multilayer-Platine 12 zwischen den Spannvorrichtungen J1 und J2 platziert, und dann werden die Spannvorrichtungen J1 und J2 jeweils in die entgegengesetzten Richtungen D1 und D2 bewegt, um Wärme und Druck auf die Leiterplatine 11 und die Multilayer-Platine 12 anzuwenden bzw. auszuüben. Alternativ kann Wärme und Druck auf die Leiterplatine 11 und die Multilayer-Platine 12 ausgeübt werden durch ein Bewegen einer der Spannvorrichtungen J1 und J2 in eine Richtung in Richtung der anderen Spannvorrichtungen J1 und J2, während die andere der Spannvorrichtungen J1 und J2 fixiert wird. Die Anwendung von Wärme und Druck auf die Leiterplatine 11 und die Multilayer-Platine 12 verursacht, dass die leitfähigen Muster auf der Leiterplatine 11 mit den Zwischenschicht-Verbindungsleitern L1 bis L5 und den leitfähigen Muster 12c der Multilayer-Platine 12 verbunden werden. Demnach werden in dem zweiten Vorgang des Wärme- und Druck-Anwendungsvorgangs die Leiterplatine 11 und die Multilayer-Platine 12 aneinander gefügt bzw. miteinander verbunden.
(Wärmeableiter-Anbringvorgang)
Dann wird in dem Wärmeableiter-Anbringvorgang wie in 7 gezeigt ist, der Wärmeableiter 14 an der ersten Oberfläche der Multilayer-Platine 12 angebracht. Besonders wird, wie durch einen Pfeil D3 angezeigt ist, der Wärmeleiter 13 zwischen dem Wärmeableiter 14 und der ersten Oberfläche der Multilayer-Platine 12 in der geschichteten Richtung zwischenliegend angeordnet. Wie vorangehend erwähnt ist, ist es zu bevorzugen, dass die Dicke des Wärmeleiters 13 so klein wie möglich ist, um den thermischen Widerstand zu verringern.
Als nächstes werden Vorteile der ersten Ausführungsform beschrieben.
In der Wärmeableitungsstruktur 10 sind die Halbleitervorrichtungen Qa und Qb in der Multilayer-Platine 12 in einer solchen Art und Weise inkorporiert, dass der Basisabschnitt 125 der Multilayer-Platine 12 zwischen dem Wärmeableiter 14 und den Halbleitervorrichtungen Qa und Qb zwischenliegend angeordnet ist. Da der Basisabschnitt 125 keinen Zwischenschicht-Verbindungsleiter hat, dient der Basisabschnitt 125 als elektrisch isolierende Schicht, um eine elektrische Isolierung zwischen dem Wärmeableiter 14 und den Halbleitervorrichtungen Qa und Qb vorzusehen. Da der Basisabschnitt 125 als eine elektrisch isolierende Schicht dient, kann der Abstand zwischen der Multilayer-Platine 12 und dem Wärmeableiter 14 verringert werden (d. h. die Dicke des Wärmeleiters 13, welcher zwischen der Multilayer-Platine 12 und dem Wärmeableiter 14 zwischenliegend angeordnet ist, kann verringert werden). Demzufolge kann der thermische Widerstand verringert werden und die Wärmeableitungseffizienz kann verbessert werden.
Wie in den 1 und 3 bis 6 gezeigt ist, hat der Basisabschnitt 124 benachbart zu dem Basisabschnitt 125 das leitfähige Muster 12c auf der nahen Seite zu dem Wärmeableiter 14. Demnach wird Wärme, welche durch die Halbleitervorrichtungen Qa und Qb erzeugt wird, leicht zu dem Wärmeableiter 14 durch das leitfähige Muster 12c des Basisabschnitts 124, dem Basisabschnitt 125 und dem Wärmeableiter 113 übertragen. Demnach kann die Wärmeableitungseffizienz verbessert werden. Die Wärmeableitungseffizienz kann weiter verbessert werden durch ein Erhöhen der Fläche des leitfähigen Musters 12c des Basisabschnitts 124.
Die Halbleitervorrichtungen Qa und Qb sind in den Aufnahmelöchern 12d des Basisabschnitts 123 der Multilayer-Platine 12 aufgenommen. Demnach können die Halbleitervorrichtungen Qa und Qb vor einem Schaden während des Wärme- und Druck-Anwendungsvorgangs geschützt werden. In der ersten Ausführungsform sind die Aufnahmelöcher 12d in demselben Basisabschnitt (d. h. dem Basisabschnitt 123) der Multilayer-Platine 12 gebildet. Alternativ können die Aufnahmelöcher 12d in unterschiedlichen Basisabschnitten der Multilayer-Platine 12 gebildet werden, so dass die Halbleitervorrichtungen Qa und Qb in verschiedenen Basisabschnitten der Multilayer-Platine 12 inkorporiert werden können.
Die anfängliche Dicke des Basisabschnitts 123 wird gewählt, so dass die Dicke des Basisabschnitts 123 im Wesentlichen gleich zu der Dicke der Halbleitervorrichtungen Qa und Qb nach dem Wärme- und Druck-Anwendungsvorgang sein kann. Demnach gibt es keine Notwendigkeit, das Aufnahmeloch 12d in den anderen Basisabschnitten zu bilden, so dass die Herstellungskosten verringert werden können. Alternativ kann die anfängliche Dicke des Basisabschnitts 123 gewählt werden, so dass die Dicke des Basisabschnitts 123 kleiner sein kann als die Dicke der Halbleitervorrichtungen Qa und Qb nach dem Wärme- und Druck-Anwendungsvorgang. In diesem Fall wird ein anderes Aufnahmeloch 12d in dem Basisabschnitt benachbart zu dem Basisabschnitt 123 in einer solchen Art und Weise gebildet, dass die Aufnahmelöcher 12d miteinander kommunizieren können, um ein einzelnes großes Aufnahmeloch 12d zu bilden, wo jede der Halbleitervorrichtungen Qa und Qb aufgenommen wird.
Das Verfahren zum Herstellen der Wärmeableitungsstruktur 10 weist den Basisabschnitt-Bildungsvorgang, den Schichtungsvorgang, den Wärme- und Druck-Anwendungsvorgang und den Wärmeableiter-Montagevorgang auf. In dem Basisabschnitt-Bildungsvorgang wird das leitfähige Muster 12c auf einer Seite oder beiden Seiten von einigen oder allen der Basisabschnitte 121 bis 124 gebildet, und das Durchgangsloch 12b wird an der vorbestimmten Position jedes der Basisabschnitte 121 bis 124 gebildet. Jedes Durchgangsloch 12b wird mit dem leitfähigen Material 12a gefüllt. Dann werden in dem Schichtungsvorgang die Basisabschnitte 121 bis 125 aufeinander in dieser Reihenfolge geschichtet, um die Schichtstruktur zu bilden. Der Basisabschnitt 123 inkorporiert die Halbleitervorrichtungen Qa und Qb darin. Der Basisabschnitt 124 ist zwischen den Basisabschnitten 123 und 125 platziert und hat das leitfähige Muster 12c auf der nahen Seite zu dem Basisabschnitt 125. Der Basisabschnitt 125 hat weder das leitfähige Muster 12c noch das Durchgangsloch 12b, welches mit dem leitfähigen Material 12a gefüllt ist. Dann werden in dem Wärme- und Druck-Anwendungsvorgang Wärme und Druck auf die geschichtete Struktur durch Verwenden der Pressmaschine angewandt bzw. ausgeübt, so dass die Basisabschnitte 121 bis 125 in die Multilayer-Platine 12 zusammengebondet werden können. Dann wird in dem Wärmeableiter-Anbringvorgang bzw. -Montagevorgang der Wärmeableiter 14 an einer Seite (d. h. der ersten Oberfläche, welche durch den Basisabschnitt 125 definiert ist) der Multilayer-Platine 12 durch den Wärmeleiter 13 angebracht. Demnach kann in der Wärmeableitungsstruktur 10, welche durch das Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform hergestellt ist, der Basisabschnitt 125, welcher als eine elektrische Isolierschicht dient, zwischen dem Wärmeleiter 13 und die Halbleitervorrichtungen Qa und Qb zwischenliegend angeordnet werden. Demnach kann die Wärmeableitungseffizienz durch ein Verringern der Dicke des Wärmeleiters 13 verbessert werden, so dass der Abstand zwischen der Multilayer-Platine 12 und dem Wärmeableiter 14 verringert werden kann.
In dem Wärme- und Druck-Anwendungsvorgang werden, nachdem die Leiterplatine 11 auf die Multilayer-Platine 12 in der geschichteten Richtung geschichtet ist, Wärme und Druck auf die Leiterplatine 11 und die Multilayer-Platine 12 unter Verwendung der Pressmaschine ausgeübt. Demnach können die Leiterplatine 11 und die Multilayer-Platine 12 sicher miteinander verbunden werden.
(Zweite Ausführungsform)
Eine Wärmeableitungsstruktur 110 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist untenstehend unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. Ein Unterschied zwischen der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform ist wie folgt.
In der Wärmeableitungsstruktur 10 gemäß der ersten Ausführungsform ist der Wärmeableiter 14 an dem Basisabschnitt 125 der Multilayer-Platine 12 durch den Wärmeleiter 13 angebracht. Im Gegensatz ist in der Wärmeableitungsstruktur 110 gemäß der zweiten Ausführungsform der Wärmeableiter 14 direkt an dem Basisabschnitt 125 der Multilayer-Platine 12 ohne den Wärmeleiter 13 angebracht, so dass der Wärmeableiter 14 in Kontakt mit dem Basisabschnitt 125 sein kann.
Ein Verfahren zum Herstellen der Wärmeableitungsstruktur 110 weist den Basisabschnitt-Bildungsvorgang, den Schichtungsvorgang, den ersten Arbeitsschritt des Wärme- und Druck-Anwendungsvorgangs und einen Wärmeableiter-Bonding-Vorgang auf. Das heißt, dass in der zweiten Ausführungsform der zweite Arbeitsschritt des Wärme- und Druck-Anwendungsvorgangs nicht durchgeführt wird, und der Wärmeableiter-Bonding-Vorgang anstelle des Wärmeableiter-Anbringvorgangs durchgeführt wird. Der Wärmeableiter-Bonding-Vorgang ist untenstehend beschrieben.
(Wärmeableiter-Bonding-Vorgang)
In dem Wärmeableiter-Bonding-Vorgang wird, wie in 8 gezeigt ist, die Leiterplatine 11 auf der zweiten Oberfläche (d. h. im Basisabschnitt 121) der Multilayer-Platine 12 platziert, und der Wärmeableiter 14 wird auf der ersten Oberfläche (d. h. im Basisabschnitt 125) der Multilayer-Platine 12 platziert. Dann werden Wärme und Druck auf die Leiterplatine 11, die Multilayer-Platine 12 und den Wärmeableiter 14 unter Verwendung der Spannvorrichtungen 11 und 12 der Druckmaschine ausgeübt. Während des Wärmeableiter-Bonding-Vorgangs wird eine Grenzfläche bzw. Grenzschicht des Basisabschnitts 125 mit dem Wärmeableiter 14 geschmolzen und gegen den Wärmeableiter 14 gedrückt, so dass der Basisabschnitt 125 und der Wärmeableiter 14 zusammengebondet werden können. Demnach kann die Wärmeableitungsstruktur 110 hergestellt werden.
Die zweite Ausführungsform kann nahezu dieselben Vorteile wie obenstehend für die erste Ausführungsform beschrieben haben. Weiterhin kann die zweite Ausführungsform den folgenden Vorteil haben.
Das Verfahren zum Herstellen der Wärmeableitungsstruktur 110 weist den Basisabschnitt-Bildungsvorgang, den Schichtungsvorgang, den Wärme- und Druck-Anwendungsvorgang und den Wärmeableiter-Bonding-Vorgang auf. Bei dem Basisabschnitt-Bildungsvorgang wird das leitfähige Muster 12c auf einer Seite oder beiden Seiten von einigen oder allen Basisabschnitten 121 bis 124 gebildet, und das Durchgangsloch 12b wird an der vorbestimmten Position jedes der Basisabschnitte 121 bis 124 gebildet. Jedes Durchgangsloch 12b wird mit dem leitfähigen Material 12a gefüllt. Dann werden in dem Schichtungsvorgang die Basisabschnitte 121 bis 125 aufeinander in dieser Reihenfolge geschichtet, um die Schichtstruktur zu bilden. Der Basisabschnitt 123 inkorporiert die Halbleitervorrichtung Qa und Qb darin. Der Basisabschnitt 124 ist zwischen den Basisabschnitten 123 und 125 platziert und hat das leitfähige Muster 12c auf der nahen Seite zu dem Basisabschnitt 125. Der Basisabschnitt 125 hat weder das leitfähige Muster 12c noch das Durchgangsloch 12b, welches mit dem leitfähigen Material 12a gefüllt ist. Dann werden in dem Wärme- und Druck-Anwendungsvorgang Wärme und Druck auf die geschichtete Struktur durch ein Verwenden der Pressmaschine ausgeübt, so dass die Basisabschnitte 121 bis 125 in die Multilayer-Platine 12 zusammengebondet werden können. Dann wird in dem Wärmeableiter-Bonding-Vorgang der Wärmeableiter 14 direkt an einer Seite (d. h. der ersten Oberfläche, welche durch den Basisabschnitt 125 definiert ist) der Multilayer-Platine 12 durch ein thermisches Druckbonden angebracht. Demnach kann in der Wärmeableitungsstruktur 110, welche durch das Verfahren gemäß der zweiten Ausführungsform hergestellt wird, der Basisabschnitt 125, welcher als eine elektrisch isolierende Schicht dient, zwischen dem Wärmeableiter 14 und die Halbleitervorrichtungen Qa und Qb zwischenliegend angeordnet werden. Demnach kann eine elektrische Isolierung zwischen dem Wärmeableiter 14 und den Halbleitervorrichtungen Qa und Qb durch den Basisabschnitt 125 vorgesehen werden. Zusätzlich kann, da der Basisabschnitt 125 der Multilayer-Platine 12 in Kontakt mit dem Wärmeableiter 14 ist, die Wärmeableitungseffizienz weiterhin verbessert werden.
(Dritte Ausführungsform)
Eine Wärmeableitungsstruktur 210 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist untenstehend unter Bezugnahme auf die 9 bis 11 beschrieben. Ein Unterschied zwischen der ersten Ausführungsform und der dritten Ausführungsform ist, dass mehrere Multilayer-Platinen zwischen der Leiterplatine 11 und dem Wärmeableiter 14 platziert werden.
Beispielsweise weist gemäß der dritten Ausführungsform, wie in 9 gezeigt, die Wärmeableitungsstruktur 210 zwei Multilayer-Platinen 12A und 12B zusätzlich zu der Leiterplatine 11, dem Wärmeleiter 13 und dem Wärmeableiter 14 auf. Jede der Multilayer-Platinen 12A und 12B ist in derselben Art und Weise wie die Multilayer-Platine 12 der ersten Ausführungsform strukturiert. Die Multilayer-Platinen 12A und 12B sind Seite an Seite in einer nichtgeschichteten Richtung rechtwinklig zu der geschichteten Richtung zwischen der Leiterplatine 11 und dem Wärmeableiter 14 angeordnet.
Gemäß der dritten Ausführungsform sind die Halbleitervorrichtungen Q1 und Q2 in der Multilayer-Platine 12A inkorporiert und in 9 jeweils als „Qa” und „Qb” bezeichnet. Weiterhin sind die Halbleitervorrichtungen Q3 und Q4 in der Multilayer-Platine 12B inkorporiert und in 9 jeweils als „Qc” und „Qd” bezeichnet. Demnach wird auf die Halbleitervorrichtungen Q1, Q2, Q3 und Q4 hierin nachstehend jeweils Bezug genommen als die „Halbleitervorrichtungen Qa, Qb, Qc und Qd”.
Die Leiterplatine 11 und die Multilayer-Platinen 12A und 12B bilden eine Treiberschaltung zum Betreiben der elektrischen Drehmaschine 20. Jede der Multilayer-Platinen 12A und 12B sieht einen Teil der Treiberschaltung entsprechend der Phase einer elektrischen Drehmaschine 20 vor. Beispielsweise sieht gemäß der dritten Ausführungsform die Multilayer-Platine 12A einen Teil (d. h. einen Teil, welcher durch eine unterbrochene Linie in 2 angezeigt ist) der Treiberschaltung vor, welcher der U-Phase der elektrischen Drehmaschine bzw. Rotationsmaschine 20 entspricht, vor, und die Multilayer-Platine 12B sieht einen Teil (d. h. einen Teil, welcher durch eine 2-gepunktete strichpunktierte Linie in 2 angezeigt ist) der Treiberschaltung vor, welcher der V-Phase der elektrischen Drehmaschine 20 entspricht. Die Multilayer-Platine 12A hat die Zwischenschicht-Verbindungsleiter L1, L2, L3, L4 und L5, und die Multilayer-Platine 12B hat Zwischenschicht-Verbindungsleiter L6, L7, L8, L9 und L10.
Wie in 10 gezeigt ist, kann eine Höhe H1 der Multilayer-Platine 12A unterschiedlich von einer Höhe H2 der Multilayer-Platine 12B beispielsweise aufgrund einer Differenz in der Dicke des Basisabschnitts sein, welche durch eine Herstellungstoleranz verursacht wird. Ähnlich kann, wenn die Anzahl von Basisabschnitten zwischen den Multilayer-Platinen 12A und 12B unterschiedlich ist, die Höhe H1 der Multilayer-Platine 12A unterschiedlich von der Höhe H2 der Multilayer-Platine 12B sein. Auch wenn die Höhe H1 der Multilayer-Platine 12A unterschiedlich von der Höhe H2 der Multilayer-Platine 12B ist, kann die Wärmeableitungsstruktur 210 durch nahezu dasselbe Herstellungsverfahren, wie es in der ersten Ausführungsform beschrieben ist, hergestellt werden.
Besonders werden in dem zweiten Arbeitsschritt des Wärme- und Druck-Anwendungsvorgangs, wie in 11 gezeigt ist, die Multilayer-Platinen 12A und 12B Seite an Seite in der nichtgeschichteten Richtung zwischen Spannvorrichtungen J1 und J2 der Pressmaschine angeordnet, und dann werden die Spannvorrichtungen J1 und J2 in die entgegengesetzten Richtungen D1 und D2 bewegt, um Wärme und Druck auf die Multilayer-Platinen 12A und 12B auszuüben. Als ein Ergebnis werden die Multilayer-Platinen 12A und 12B in der geschichteten Richtung komprimiert bzw. zusammengedrückt, so dass die Höhen H1 und H2 der Multilayer-Platinen 12A und 12B gleich zueinander werden können. In einem Beispiel der 11 ist die Multilayer-Platine 12B mehr zusammengedrückt als die Multilayer-Platine 12A in der geschichteten Richtung. Weiterhin wird der Basisabschnitt 125, welcher als elektrisch isolierende Schicht dient, von jeder der Multilayer-Platinen 12A und 12B abgeflacht. Demnach wird der Abstand zwischen dem Wärmeableiter 14 und dem Basisabschnitt 125 von jeder der Multilayer-Platinen 12A und 12B (d. h. die Dicke des Wärmeleiters 13) verringert, so dass die Wärmeableitungseffizienz verbessert werden kann.
Anstelle des obigen zweiten Arbeitsschritts des Wärme- und Druck-Anwendungsvorgangs kann der Wärmeableiter-Bonding-Vorgang, wie in der zweiten Ausführungsform beschrieben, durchgeführt werden. Besonders sind, wie durch eine zweigepunktete strichpunktierte Linie in 11 angezeigt ist, die Multilayer-Platinen 12A und 12B Seite an Seite in der nichtgeschichteten Richtung zwischen der Leiterplatine und dem Wärmeableiter 14 in der geschichteten Richtung angeordnet, und dann werden Wärme und Druck unter Verwendung der Spannvorrichtungen J1 und J2 ausgeübt. Bei einer solchen Herangehensweise wird der Wärmeableiter 14 direkt an dem Basisabschnitt 125 jeder der Multilayer-Platinen 12A und 12B ohne den Wärmeleiter 13 gebondet, so dass der Wärmeableiter 14 in Kontakt mit dem Basisabschnitt 125 sein kann. Demnach kann die Wärmeableitungseffizienz weiter verbessert werden.
Die dritte Ausführungsform kann nahezu dieselben Vorteile wie obenstehend für die erste Ausführungsform oder die zweite Ausführungsform beschrieben haben. Weiterhin kann die dritte Ausführungsform die folgenden Vorteile haben.
Die mehreren Multilayer-Platinen 12A und 12B sind Seite an Seite in der nichtgeschichteten Richtung zwischen der Leiterplatine 11 und dem Wärmeleiter 13 oder dem Wärmeableiter 14 angeordnet. Demnach wird Wärme, welche in den Multilayer-Platinen 12A und 12B erzeugt wird, direkt an den Wärmeableiter 14 abgeleitet oder indirekt an den Wärmeableiter 14 durch den Wärmeleiter 13 abgeleitet.
In dem Wärme- und Druck-Anwendungsvorgang werden, nachdem die Leiterplatine 11 auf die Multilayer-Platinen 12A und 12B in der geschichteten Richtung geschichtet sind, Wärme und Druck auf die Leiterplatine 11 und die Multilayer-Platinen 12A und 12B unter Verwendung der Pressmaschine ausgeübt. Demnach können die Leiterplatine 11 und die Multilayer-Platinen 12A und 12B sicher miteinander verbunden werden.
In dem Wärme- und Druck-Anwendungsvorgang werden die Multilayer-Platinen 12A und 12B Seite an Seite in der nichtgeschichteten Richtung angeordnet und Wärme und Druck werden auf die Multilayer-Platinen 12A und 12B ausgeübt. Bei einer solchen Herangehensweise werden, auch wenn die Höhen der Multilayer-Platinen 12A und 12B vor dem Wärme- und Druck-Anwendungsvorgang unterschiedlich voneinander sind, die Höhen der Multilayer-Platinen 12A und 12B im Wesentlichen gleich zueinander nach dem Wärme- und Druck-Anwendungsvorgang. Demnach wird der Abstand zwischen dem Wärmeableiter 14 und dem Basisabschnitt 125 jeder der Multilayer-Platinen 12A und 12B (d. h. die Dicke des Wärmeleiters 13) verringert, so dass die Wärmeableitungseffizienz verbessert werden kann.
Bei dem Wärmeableiter-Bonding-Vorgang sind bzw. werden die Multilayer-Platinen 12A und 12B Seite an Seite in der nichtgeschichteten Richtung zwischen der Leiterplatine 11 und dem Wärmeableiter in der geschichteten Richtung angeordnet, und dann werden Wärme und Druck unter Verwendung der Pressmaschine ausgeübt. Bei einer solchen Herangehensweise wird der Wärmeableiter 14 direkt an den Basisabschnitt 125 jeder der Multilayer-Platinen 12A und 12B ohne den Wärmeleiter 13 gebondet, so dass der Wärmeableiter 14 in Kontakt mit dem Basisabschnitt 125 sein kann. Demnach kann die Wärmeableitungseffizienz weiter verbessert werden.
(Modifikationen bzw. Abwandlungen)
Während die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf Ausführungsformen davon beschrieben worden ist, muss verstanden werden, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung ist vorgesehen, um verschiedene Abwandlungen und äquivalente Anordnungen innerhalb des Gedankens und Umfangs der vorliegenden Offenbarung zu umfassen.
12 zeigt eine Abwandlung der dritten Ausführungsform. Wie in 12 gezeigt ist, kann die Wärmeableitungsstruktur 210 einen gemeinsamen Basisabschnitt 125 haben, welcher von mehreren Multilayer-Platinen gemeinsam verwendet wird. Offensichtlich kann die Wärmeableitungsstruktur 210, welche in 12 gezeigt ist, durch nahezu dasselbe Verfahren hergestellt werden, wie in der dritten Ausführungsform beschrieben. Besonders werden der Schichtungsvorgang und der erste Arbeitsschritt des Wärme- und Druck-Anwendungsvorgangs ohne den Basisabschnitt 125 durchgerührt. Dann werden in dem zweiten Arbeitsschritt des Wärme- und Druck-Anwendungsvorgangs die Multilayer-Platinen 12A und 12B mit Ausnahme des Basisabschnitts 125 auf dem gemeinsamen Basisabschnitt 125 platziert und Seite an Seite in der nichtgeschichteten Richtung zwischen den Spannvorrichtungen J1 und J2 angeordnet. Dann werden die Spannvorrichtungen J1 und J2 bewegt, um Wärme und Druck auszuüben. Bei einer solchen Herangehensweise kann die Anzahl von Herstellungsvorgängen verringert werden verglichen damit, wenn jede der Multilayer-Platinen 12A und 12B einen individuellen Basisabschnitt 125 hat. In 12 ist der Wärmeleiter 13 zwischen dem gemeinsamen Basisabschnitt und dem Wärmeableiter 14 angeordnet. Alternativ kann der Wärmeleiter 13, wie in der zweiten Ausführungsform beschrieben, entfernt werden.
13 zeigt eine Abwandlung der ersten Ausführungsform. Wie in 13 gezeigt ist, kann die Wärmeableitungsstruktur 10 keine Leiterplatine 11 haben. Offensichtlich kann die Wärmeableitungsstruktur 10, welche in 13 gezeigt ist, durch nahezu dasselbe Verfahren wie in der ersten Ausführungsform beschrieben hergestellt werden. In 13 ist der Wärmeleiter 13 zwischen dem Basisabschnitt 125 und dem Wärmeableiter 14 zwischenliegend angeordnet. Alternativ kann der Wärmeleiter 13, wie in der zweiten Ausführungsform beschrieben, entfernt werden.
14 zeigt eine Abwandlung der dritten Ausführungsform. Wie in 14 gezeigt ist, kann bzw. mag die Wärmeableitungsstruktur 210 keine Leiterplatine 11 haben. Offensichtlich kann die Wärmeableitungsstruktur 210, welche in 14 gezeigt ist, durch nahezu dasselbe Verfahren wie in der dritten Ausführungsform beschrieben hergestellt werden. In 14 ist der Wärmeleiter 13 zwischen dem gemeinsamen Basisabschnitt 125 und dem Wärmeableiter 14 zwischenliegend angeordnet. Alternativ kann der Wärmeleiter 13, wie in der zweiten Ausführungsform beschrieben, entfernt werden.
In der dritten Ausführungsform hat jede der Multilayer-Platinen 12A und 12B der Wärmeableitungsstruktur 210 dieselbe Struktur. Alternativ kann jede der Multilayer-Platinen 12A und 12B eine unterschiedliche Struktur haben.
In der dritten Ausführungsform weist die Wärmeableitungsstruktur 210 zwei Multilayer-Platinen 12A und 12B auf. Alternativ kann die Wärmeableitungsstruktur 210 drei oder mehr Multilayer-Platinen unabhängig davon aufweisen, ob jede Multilayer-Platine dieselbe oder eine unterschiedliche Struktur hat.
Die Anzahl der geschichteten Basisabschnitte der Multilayer-Platine ist nicht auf fünf beschränkt. In der Praxis kann die obere Grenze für die Anzahl der geschichteten Basisabschnitte der Multilayer-Platine einige zehn von Lagen (beispielsweise 50) sein.
Die elektronische Vorrichtung, welche in der Multilayer-Platine 12 inkorporiert ist, ist nicht auf die Schaltvorrichtung Qa–Qd beschränkt. Zusätzlich oder anstelle der Schaltvorrichtung kann ein anderer Typ von elektronischer Vorrichtung in der Multilayer-Platine 12 inkorporiert sein. Beispiele für eine elektronische Vorrichtung, welche in der Multilayer-Platine 12 inkorporiert sind, können eine Diode, ein Halbleiter-Relais, ein IC, ein Widerstand, einen Kondensator und eine Spule (d. h. Induktivität oder Drossel) aufweisen bzw. umfassen. Ebenso kann die Anzahl von elektronischen Vorrichtungen, welche in der Multilayer-Platine 12 inkorporiert ist, nicht auf eine bestimmte Anzahl beschränkt sein.
Ein Kühler und/oder Heizer kann anstelle von oder zusätzlich zu dem Wärmeableiter 14 verwendet werden. Bei einer solchen Herangehensweise kann die Temperatur der elektronischen Vorrichtung, welche in der Multilayer-Platine 12 inkorporiert ist, direkt gesteuert bzw. geregelt werden, so dass die elektronische Vorrichtung bei Temperaturen gehalten werden kann, welche geeignet für den Betrieb der elektronischen Vorrichtung sind. Beispielsweise kann der Kühler ein flüssiges Kühlmittel (beispielsweise Wasser oder Öl) und ein Rohr, durch welches das flüssige Kühlmittel strömt, aufweisen. Es ist zu bevorzugen, dass der Heizer in Kaltklima-Regionen verwendet wird.
Eine Last, welche durch die Antriebsschaltung bzw. Treiberschaltung, welche durch die Multilayer-Platine 12 vorgesehen ist, gesteuert bzw. geregelt wird, ist nicht auf elektrische 3-Phasen-Drehmaschine 20 beschränkt. Beispielsweise kann die Last eine Einzel-Phasen- oder 6-Phasen- elektrische Drehmaschine sein. Ebenso kann die Last anders als eine elektrische Drehmaschine sein.
Der erste Arbeitsschritt des Wärme- und Anwendungsvorgangs und des Wärmeableiter-Bonding-Vorgangs kann zu derselben Zeit durchgeführt werden. Beispielsweise wird der Wärmeableiter 14 auf dem Basisabschnitt 125 der geschichteten Struktur platziert und dann werden Wärme und Druck auf die geschichtete Struktur und den Wärmeableiter 14 durch ein Verwenden der Spannvorrichtungen J1 und J2 angewandt. Bei solch einer Herangehensweise wird, während die geschichtete Struktur in die Multilayer-Platine 12 zusammengebondet wird, der Basisabschnitt 125 an den Wärmeableiter 14 gebondet, so dass die Multilayer-Platine 12 und der Wärmeableiter 14 miteinander verbunden werden können. Demnach kann die Anzahl von Herstellungsvorgängen verringert werden. In diesem Fall kann die Leiterplatine 11 auf dem Basisabschnitt 122 der geschichteten Struktur platziert werden, und/oder der Wärmeleiter 13 kann zwischen dem Wärmeableiter 14 und dem Basisabschnitt 125 der geschichteten Struktur platziert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2004-158545 A [0002, 0005]

Claims

Wärmeableitungsstruktur, die Folgendes aufweist: eine Multilayer-Platine (12), welche eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche entgegengesetzt der ersten Oberfläche in einer Schichtrichtung hat; und ein Wärmeableiter (14), welcher auf der Seite der ersten Oberfläche der Multilayer-Platine (12) platziert ist, wobei die Multilayer-Platine (12) eine elektronische Vorrichtung (Qa, Qb, Qc, Qd), eine elektrisch isolierende Schicht (125) und eine Mehrzahl von Basisabschnitten (121 bis 124), welche aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt sind, aufweist, wobei die elektronische Vorrichtung (Qa, Qb, Qc, Qd) in der Mehrzahl von Basisabschnitten (121 bis 124) inkorporiert ist, wobei die isolierende Schicht (125) und die Mehrzahl von Basisabschnitten (121 bis 124) zusammengeschichtet sind, um die Multilayer-Platine (12) in einer solchen Art und Weise zu bilden, dass ein erster der Mehrzahl von Basisabschnitten die erste Oberfläche der Multilayer-Platine (12) definiert, und dass die isolierende Schicht (125) die zweite Oberfläche der Multilayer-Platine (12) definiert, wobei jeder der Mehrzahl von Basisabschnitten (121 bis 124) einen Zwischenschicht-Verbindungsleiter (L1 bis L5) hat, welcher sich dort hindurch in der Schichtrichtung erstreckt, wobei der Zwischenschicht-Verbindungsleiter (L1 bis L5) aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt ist und mit der elektronischen Vorrichtung (Qa, Qb, Qc, Qd) verbunden ist, wobei wenigstens einer der Mehrzahl von Basisabschnitten (121 bis 124) ein leitfähiges Muster hat, welches mit dem Zwischenlagen-Verbindungsleiter (L1 bis L5) verbunden ist, und wobei die isolierende Schicht (125) keinen Zwischenschicht-Verbindungsleiter (L1 bis L5) hat, und zwischen der elektronischen Vorrichtung (Qa, Qb, Qc, Qd) und dem Wärmeableiter (14) in der Schichtrichtung platziert ist.
Wärmeableitungsstruktur nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine der Mehrzahl von Basisabschnitten (121 bis 124) benachbart zu der isolierenden Schicht (125) platziert ist und das leitfähige Muster an einer Grenzfläche mit der isolierenden Schicht (125) hat.
Wärmeableitungsstruktur nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin aufweisend: eine Leiterplatine (11) welche an der Seite der zweiten Oberfläche der Multilayer-Platine (12) platziert ist.
Wärmeableitungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die elektronische Vorrichtung (Qa, Qb, Qc, Qd) in einem Aufnahmeloch (12d) aufgenommen ist, welches durch wenigstens einen der Mehrzahl von Basisabschnitten (121 bis 124) begrenzt ist.
Wärmeableitungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die elektronische Vorrichtung (Qa, Qb, Qc, Qd) in einem zweiten der Mehrzahl von Basisabschnitten (121 bis 124) inkorporiert ist, und eine Dicke der elektronischen Vorrichtung (Qa, Qb, Qc, Qd) im Wesentlichen gleich zu einer Dicke des zweiten der Mehrzahl von Basisabschnitten (121 bis 124) in der Schichtrichtung ist.
Wärmeableitungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Wärmeableiter (14) in Kontakt mit der isolierenden Schicht (125) der Multilayer-Platine (12) ist.
Wärmeableitungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiterhin aufweisend: einen Wärmeleiter (13), welcher zwischen dem Wärmeableiter (14) und der isolierenden Schicht (125) der Multilayer-Platine (12) platziert ist.
Wärmeableitungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiterhin aufweisend: eine Mehrzahl von Multilayer-Platinen (12A, 12B), welche die Multilayer-Platine (12) aufweist, wobei die Mehrzahl von Multilayer-Platinen (12A, 12B) Seite an Seite in einer Nicht-Schichtrichtung rechtwinklig zu der Schichtrichtung angeordnet sind.
Wärmeableitungsstruktur nach Anspruch 8, wobei die isolierende Schicht (125) einer ersten der Mehrzahl von Multilayer-Platinen an der isolierenden Schicht (125) einer zweiten der Mehrzahl von Multilayer-Platinen angefügt ist.
Verfahren zum Herstellen einer Wärmeableitungsstruktur für eine Multilayer-Platine (12), wobei das Verfahren Folgendes aufweist: einen Schritt des Bereitstellens einer elektrisch isolierenden Schicht (125) und einer Mehrzahl von Basisabschnitten (121 bis 124), welche aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt sind, wobei der Bereitstellungsschritt ein Bilden eines Durchgangslochs in jedem der Mehrzahl von Basisabschnitten (121 bis 124) und ein Füllen des Durchgangslochs mit einem elektrisch leitfähigen Material aufweist, wobei der Bereitstellungsschritt weiterhin ein Bilden eines leitfähigen Musters an wenigstens einem der Mehrzahl von Basisabschnitten (121 bis 124) aufweist; einen Schritt des Inkorporierens einer elektronischen Vorrichtung (Qa, Qb, Qc, Qd) in der Mehrzahl von Basisabschnitten (121 bis 124); einen Schritt des Schichtens der isolierenden Schicht (125) und der Mehrzahl von Basisabschnitten (121 bis 124) zusammen in einer Schichtrichtung, um eine geschichtete Struktur zu bilden derart, dass eine äußerste Oberfläche der geschichteten Struktur durch die isolierende Schicht (125) definiert ist und derart, dass der wenigstens eine der Mehrzahl von Basisabschnitten zwischen der elektronischen Vorrichtung (Qa, Qb, Qc, Qd) und der isolierenden Schicht (125) platziert ist, einen Schritt des Anwendens von Wärme und Druck auf die geschichtete Struktur durch ein Verwenden einer Pressmaschine (J1, J2), so dass die isolierende Schicht (125) und die Mehrzahl von Basisabschnitten (121 bis 124) in die Multilayer-Platine (12) zusammengebondet werden; und einen Schritt des Anbringens eines Wärmeableiters (14) auf der Seite der isolierenden Schicht (125) der Multilayer-Platine (12).
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Anwendungsschritt ein Platzieren einer Leiterplatine (11) auf einer Seite der Multilayer-Platine (12) entgegengesetzt der Seite der isolierenden Schicht (125) und ein Anwenden von Wärme und Druck auf die Leiterplatine (11) und die Multilayer-Platine (12) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Anbringschritt durchgeführt wird, nachdem die Leiterplatine (11) platziert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Anbringschritt ein direktes Anbringen des Wärmeableiters (14) an die isolierende Schicht (125) der Multilayer-Platine (12) durch ein thermisches Druck-Bonden aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Anbringschritt ein Platzieren eines Wärmeleiters (13) zwischen dem Wärmeableiter (14) und der isolierenden Schicht (125) der Multilayer-Platine (12) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, weiterhin aufweisend: einen Schritt des Bereitstellens einer Mehrzahl von Multilayer-Platinen (12A, 12B), welche die Multilayer-Platine (12) aufweisen, wobei der Anbringschritt ein Anordnen der Mehrzahl von Multilayer-Platinen (12A, 12B) Seite an Seite in einer Nicht-Schichtrichtung rechtwinklig zu der Schichtrichtung und ein Anbringen des Wärmeableiters (14) an der Seite der isolierenden Schicht (125) jeder der Mehrzahl von Multilayer-Platinen (12A, 12B) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei der Bereitstellungsschritt ein Bereitstellen einer Mehrzahl von Sätzen aufweist, wobei jeder Satz die Mehrzahl von Basisabschnitten (121 bis 124) hat, wobei der Inkorporierschritt ein Inkorporieren der elektronischen Vorrichtung (Qa, Qb, Qc, Qd) in jedem Satz aufweist, und wobei der Schichtungsschritt ein Schichten der isolierenden Schicht (125) und der Mehrzahl von Sätzen zusammen in der Schichtrichtung aufweist, um die geschichtete Struktur zu bilden.
Verfahren zum Herstellen einer Wärmeableitungsstruktur für eine Multilayer-Platine (12), wobei das Verfahren Folgendes aufweist: einen Schritt des Bereitstellens einer elektrisch isolierenden Schicht (125) und einer Mehrzahl von Basisabschnitten (121 bis 124), welche aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt sind, wobei der Bereitstellungsschritt ein Bilden eines Durchgangslochs (12b) in jedem der Mehrzahl von Basisabschnitten (121 bis 124) und ein Füllen des Durchgangslochs (12b) mit einem elektrisch leitfähigen Material aufweist, wobei der Bereitstellungsschritt weiterhin ein Bilden eines leitfähigen Musters (12c) an wenigstens einem der Mehrzahl von Basisabschnitten (121 bis 124) aufweist; einen Schritt des Inkorporierens einer elektronischen Vorrichtung (Qa, Qb, Qc, Qd) in der Mehrzahl von Basisabschnitten (121 bis 124); einen Schritt des Schichtens der isolierenden Schicht (125) und der Mehrzahl von Basisabschnitten (121 bis 124) zusammen in einer Schichtrichtung, um eine geschichtete Struktur zu bilden derart, dass eine äußerste Oberfläche der geschichteten Struktur durch die isolierende Schicht (125) definiert ist und derart, dass der wenigstens eine der Mehrzahl von Basisabschnitten zwischen der elektronischen Vorrichtung (Qa, Qb, Qc, Qd) und der isolierenden Schicht (125) platziert ist, einen Schritt des Anordnens der geschichteten Struktur zwischen einer Leiterplatine (11) und einem Wärmeableiter (14) in der Schichtrichtung in einer solchen Art und Weise, dass der Wärmeableiter (14) an der Seite der isolierenden Schicht (125) der geschichteten Struktur platziert ist; und einen Schritt des Anwendens von Wärme und Druck auf die geschichtete Struktur durch die Leiterplatine (11) und den Wärmeableiter (14) durch ein Verwenden einer Pressmaschine (J1, J2).
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Anordnungsschritt ein Platzieren eines Wärmeleiters (13) zwischen dem Wärmeableiter (14) und der isolierenden Schicht (125) der geschichteten Struktur aufweist.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, weiterhin aufweisend: einen Schritt des Bereitstellens einer Mehrzahl von geschichteten Strukturen einschließlich der geschichteten Struktur, wobei der Anordnungsschritt ein Anordnen der Mehrzahl von geschichteten Strukturen Seite an Seite in einer Nicht-Schichtrichtung rechtwinklig zu der Schichtrichtung zwischen der Leiterplatine (11) und dem Wärmeableiter (14) aufweist, und wobei der Anwendungsschritt ein Anwenden der Wärme und des Drucks auf die Mehrzahl von geschichteten Strukturen durch die Leiterplatine (11) und den Wärmeableiter (14) durch ein Verwenden der Pressmaschine aufweist.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei der Bereitstellungsschritt ein Bereitstellen einer Mehrzahl von Sätzen aufweist, wobei jeder Satz die Mehrzahl von Basisabschnitten (121 bis 124) hat, wobei der Inkorporierschritt ein Inkorporieren der elektronischen Vorrichtung (Qa, Qb, Qc, Qd) in jedem Satz aufweist, und wobei der Schichtungsschritt ein Schichten der isolierenden Schicht (125) und der Mehrzahl von Sätzen zusammen in der Schichtrichtung aufweist, um die geschichtete Struktur zu bilden.