DE102017210349A1 - Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte, Leiterplatte sowie Getriebesteuerungseinheit umfassend eine derartige Leiterplatte - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte, Leiterplatte sowie Getriebesteuerungseinheit umfassend eine derartige Leiterplatte Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte umfasst die Verfahrensschritte, nämlich Bereitstellen einer vorgefertigten Leiterplattenkernschicht (2), Anordnen mindestens einer elektronischen Leistungskomponente (6) an der Leiterplattenkernschicht (2), Verbinden der mindestens einen elektronischen Leistungskomponente (6) mit der Leiterplattenkernschicht (2), Bereitstellen einer Zwischenschicht (10) mit mindestens einer Aufnahmeöffnung (11), Anordnen der Zwischenschicht (10) an der Leiterplattenkernschicht (2), so dass die mindestens eine elektronische Leistungskomponente (6) in der Aufnahmeöffnung (11) angeordnet ist, Anordnen einer Leitungsschicht (4) und Verbinden der Leitungsschicht mit der Zwischenschicht (10), Verbinden der Leitungsschicht (4) mit der mindestens einen elektronischen Leistungskomponente (6).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte, eine derartige Leiterplatte sowie eine Getriebesteuerungseinheit umfassend eine derartige Leiterplatte.
  • Die US 2011/0225816 A1 offenbart eine mehrlagige Leiterplatte, an der Bauelemente angeschlossen sind. Eine Überhitzung der Leiterplatte und der damit verbundenen Bauelemente kann zu einer Beschädigung derselben führen.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Leiterplatte bereitzustellen, die eine verbesserte Wärmeabfuhr ermöglicht.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 1, eine Leiterplatte entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 5 sowie eine Getriebesteuerung ents den Merkmalen des Patentanspruchs 10 angegeben.
  • Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass eine verbesserte Wärmeabfuhr, insbesondere eine verbesserte Wärmeleitung und/oder eine verbesserte Wärmeverteilung, senkrecht zur Leiterplattenebene und parallel zur Leiterplattenebene dadurch ermöglicht ist, dass elektronische Leistungskomponenten in den Aufbau der Leiterplatte integriert und insbesondere mit einer Wärmefläche, einer sogenannten Heatslug, einer Außenseite der Leiterplatte zugewandt sind. Die elektronische Leistungskomponente ist insbesondere in die Leiterplatte integriert. Die elektronische Leistungskomponente ist bei der Leiterplatte innenliegend angeordnet, also von außerhalb nicht unmittelbar zugänglich. Insbesondere ist die Leistungskomponente in einem mehrlagigen Aufbau der Leiterplatte integriert.
  • Wärme aus einer Leiterplattenkernschicht, insbesondere einer Kernschicht, kann über die elektronische Leistungskomponente an die Außenseite der Leiterplatte unmittelbar und robust gefördert werden. Die elektronische Leistungskomponente ist in einer Aufnahmeöffnung einer Zwischenschicht aufgenommen und über Durchgangsbohrungen mit einer außenliegenden Leitungsschicht zur Wärmeübertragung verbunden. Der Wärmetransfer ist dadurch verbessert.
  • Die Herstellung der Leiterplatte ist dadurch verbessert, dass eine vorgefertigte Leiterplattenkernschicht bereitgestellt wird, die eine Kernschicht mit zwei gegenüberliegend angeordneten Leitungsschichten, insbesondere Kupferfolien, aufweist. Die Kupferfolien sind insbesondere gebohrt, plattiert und geätzt. An der Leiterplattenkernschicht wird die mindestens eine elektronische Leistungskomponente, insbesondere ein oberflächenmontiertes (SMD-)Bauelement angeordnet und mit der Leiterplattenkernschicht, insbesondere durch Löten, verbunden. Die Wärmefläche der elektronischen Leistungskomponente ist der Kernschicht abgewandt. Die Zwischenschicht mit der mindestens einen Aufnahmeöffnung wird an der Leiterplattenkernschicht derart angeordnet, dass die elektronische Leistungskomponente in der Aufnahmeöffnung angeordnet ist. Die mindestens eine Aufnahmeöffnung ist insbesondere ausgestanzt. Auf die Zwischenschicht wird eine weitere Leitungsschicht angeordnet und mit der Zwischenschicht, insbesondere durch Laminieren, verbunden. Das Laminieren erfolgt dadurch, dass die außenliegende Leitungsschicht und die Zwischenschicht durch Aufbringen eines Anpressdrucks und einer Laminiertemperatur während einer Anpressdauer angedrückt werden. Für eine Verbindung der Leitungsschicht mit der darunterliegenden elektronischen Leistungskomponente können im Bereich der elektronischen Leistungskomponente mehrere Durchgangsbohrungen in die Leitungsschicht, insbesondere durch Laserbohren, eingebracht sein. Die Durchgangsbohrungen können mit einem Wärmeleitmaterial, insbesondere Kupfer, gefüllt sein, um eine Wärmeübertragung von der elektronischen Leistungskomponente zu der außenliegenden Leitungsschicht zu ermöglichen. Das Verbinden der Leitungsschicht mit der elektronischen Leistungskomponente erfolgt insbesondere in einem Galvanikschritt. Die elektronische Leistungskomponente kann mit der Leitungsschicht auch durch Löten verbunden werden.
  • Ein Verfahren nach Anspruch 2 ermöglicht eine effektive Bauraumnutzung an der Leiterplatte. Die beidseitige Anbringung der elektronischen Leistungskomponente an der Leiterplattenkernschicht kann zeitlich parallel, insbesondere in einem einzigen Arbeitsschritt, oder sequentiell erfolgen. Insbesondere ist es möglich, dass zunächst eine erste Fläche der Leiterplattenkernschicht mit einer oder mehreren Leistungskomponenten bestückt wird und anschließend eine zweite, der ersten Fläche gegenüberliegende Fläche der Leiterplattenkernschicht bestückt wird.
  • Ein Verfahren nach Anspruch 3 ermöglicht eine zuverlässige Herstellung von Durchgangsbohrungen mit kleinem Durchmesser. Insbesondere ist es möglich, eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen innerhalb einer begrenzten Fläche in einer beliebigen Anordnung vorzusehen.
  • Ein Verfahren gemäß Anspruch 4 ermöglicht eine zuverlässige, insbesondere fehlerunanfällige Herstellung der Leiterplatte.
  • Die Verwendung von elektronischen Leistungskomponenten gemäß Anspruch 6 ermöglicht eine vorteilhafte Verbindung an der Leiterplattenkernschicht mit geschwungenen Verbindungsdrähten, so genannten Wingleads, wobei die Heatslug der Leiterplattenkernschicht abgewandt angeordnet sein kann. Die Heatslug bildet einen Kühlkörper des aktiven Bauelements.
  • Eine Leiterplatte gemäß Anspruch 7 ermöglicht eine verbesserte Wärmeabgabe an die außenliegende Leitungsschicht.
  • Eine Leiterplatte gemäß Anspruch 8 ermöglicht eine zusätzlich verbesserte Wärmeabgabe in einer Ebene parallel zur Leiterplattenebene. Insbesondere dient die Zwischenschicht selbst als Wärmeleitungsschicht. Vorteilhaft ist, wenn die Zwischenschicht, die auch als Prepreg bezeichnet wird, eine thermische Leitfähigkeit von mindestens 300 W/(m*K) aufweist.
  • Eine Leiterplatte gemäß Anspruch 9 gewährleistet eine zuverlässige Wärmeübertragung von der in der Aufnahmeöffnung angeordneten Leistungskomponente in die Zwischenschicht. Die Leiterplatte ist thermisch und mechanisch robust und ermöglicht insbesondere eine erhöhte Wärmeabfuhr Eine Getriebesteuerungseinheit gemäß Anspruch 10 ist insbesondere für den Einsatz im Automobil, insbesondere für elektrisch angetriebene Automobile, geeignet.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigen:
    • 1 eine in einem ersten Verfahrensschritt bereitgestellte Leiterplattenkernschicht zum Herstellen einer Leiterplatte,
    • 2 an der Leiterplattenkernschicht gemäß 1 angeordnete elektronische Leistungskomponenten gemäß einem weiteren Verfahrensschritt,
    • 3 eine Explosionsdarstellung der Leiterplattenkernschicht gemäß 2 mit Zwischenschichten und Leitungsschichten vor einem Laminierschritt,
    • 4 eine gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte, vierlagige Leiterplatte gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
    • 5 eine 4 entsprechende Darstellung einer sechslagigen Leiterplatte gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
    • 6 eine 5 entsprechende Darstellung einer Leiterplatte gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel mit einem zusätzlichen Kühlkörper, und
    • 7 eine 5 entsprechende Darstellung einer Leiterplatte gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, bei der die elektronische Leistungskomponente mit der außenliegenden Leitungsschicht durch Löten verbunden ist.
  • Nachfolgend wird anhand der 1 bis 4 ein Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte 1 näher erläutert. In einem ersten, in 1 gezeigten Verfahrensschritt wird eine vorgefertigte Leiterplattenkernschicht 2 bereitgestellt. Die Leiterplattenkernschicht 2 weist eine innenliegende Kernschicht 3 auf, die zwischen zwei Leitungsschichten 4 angeordnet ist. Die Leitungsschichten 4 sind insbesondere als KupferFolie ausgeführt. Die Leitungsschichten 4 sind mit der Kernschicht 3 zu der Leiterplattenkernschicht 2 verbunden. Die Leiterplattenkernschicht 2 bildet eine teilgefertigte Leiterplatte, die insbesondere in einem vorgelagerten Fertigungsschritt in großen Stückzahlen standardisiert bereitgestellt wird. Dieser Vorfertigungsschritt kann kosteneffizient durchgeführt werden.
  • Die Leiterplattenkernschicht 2 weist mindestens eine Durchkontaktierung 5, ein sogenanntes Via auf. Die Durchkontaktierung 5 bildet eine vertikale elektrische Verbindung der an der Kernschicht 3 gegenüberliegend angeordneten Leitungsschichten 4. Es können auch mehrere Durchkontaktierungen 5 an der Leiterplattenkernschicht 2 vorgesehen sein.
  • Die Leiterplattenkernschicht 2 ist insbesondere gebohrt, plattiert und/oder geätzt.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt wird mindestens eine elektronische Leistungskomponente 6, gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Leistungskomponenten 6, an der Leiterplattenkernschicht angeordnet und damit verbunden. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die elektronischen Leistungskomponenten 6 beidseitig an der Leiterplattenkernschicht 2 angeordnet. Die elektronischen Leistungskomponenten 6 weisen jeweils mindestens ein Verbindungselement 7 in Form eines sogenannten Wingleads auf, mit dem die elektronische Leistungskomponente 6 unmittelbar an der Leitungsschicht 4 der Leiterplattenkernschicht 2 durch Löten verbunden ist. Die elektronischen Leistungskomponenten 6 sind gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel standardisierte SMD-Leistungskomponenten, die insbesondere eine Bauhöhe HL aufweisen, die höchstens 1 mm beträgt. Die Bauhöhe HL ist in Dickenrichtung 8 der Leiterplatte 1 orientiert.
  • Die elektronische Leistungskomponente ist gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel als TO252-Bauelement ausgeführt. Alternativ sind auch andere Ausführungen möglich, wie insbesondere ein TDSN08-Bauelement. Die elektronischen Leistungskomponenten 6 können mit der Leiterplattenkernschicht 2 auch durch Kleben oder ein galvanisches Verbindungsverfahren verbunden sein.
  • Die elektronische Leistungskomponente 6 ist als sogenannte Heatslug-up-Komponente ausgeführt. Das bedeutet, dass eine Wärmefläche 9 an einer Oberseite der elektronischen Leistungskomponente 6 angeordnet ist. Die Heatslug 9 ist insbesondere der Unterseite der elektrischen Leistungskomponente 6, mit der die Leistungskomponente 6 an der Leitungsschicht 4 befestigt ist, gegenüberliegend angeordnet. Die Heatslug 9 ist der Leitungsschicht 4 der Leiterplattenkernschicht 2 gegenüberliegend angeordnet.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt werden Zwischenschichten 10 bereitgestellt, die jeweils mindestens eine Aufnahmeöffnung 11 aufweisen. Die Zwischenschichten 10 werden derart auf der Leiterplattenkernschicht 2 angeordnet, so dass die elektronischen Leistungskomponenten 6 in jeweils einer Aufnahmeöffnung 11 angeordnet sind. Die Aufnahmeöffnungen 11 werden insbesondere durch Stanzen in die Zwischenschicht eingebracht. Das Ausstanzen der Aufnahmeöffnungen 11 in den Zwischenschichten 10 kann standardisiert und automatisiert durchgeführt werden. Die die Größe der Aufnahmeöffnungen 11 ist insbesondere an die Größe der aufzunehmenden Leistungskomponenten 6 angepasst. Die Aufnahmeöffnung 11 ist durchgängig ausgeführt, erstreckt sich also entlang der Dickenrichtung 8 über die gesamte Dicke der Zwischenschicht 10.
  • Die Zwischenschicht 10 ist insbesondere als sogenanntes Prepreg ausgeführt und umfasst eine mit Reaktionsharzen vorimprägnierte textile Faser-Matrix. Dadurch, dass die Zwischenschichten 10 selbst eine erhöhte Wärmeleitung ermöglichen, ist die Wärmespreizung innerhalb der Leiterplatte verbessert.
  • Die Zwischenschichten 10 weisen jeweils eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 300 W/(m*K) auf.
  • An einer der Leiterplattenkernschicht 2 gegenüberliegend angeordneten Außenseite der Zwischenschicht 10 ist jeweils eine weitere Leitungsschicht 4 in Form einer Kupferfolie vorgesehen. Die Leiterplatte 1 ist vierlagig ausgeführt, weist also vier Leitungsschichten 4 auf. Dieser mehrlagige Verbund wird, wie in 3 dargestellt, durch eine Beaufschlagung mit einem Anpressdruck p in Dickenrichtung 8 unter Temperatureinfluss während einer Anpressdauer angepresst. Dieser Herstellungsschritt wird als Laminieren bezeichnet.
  • In einem nachfolgenden Schritt werden die elektronischen Leistungskomponenten 6 mit der an der Außenseite der Zwischenschicht 10 angeordneten Leitungsschicht 4 verbunden. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Verbindung dadurch, dass zunächst mehrere Durchgangsbohrungen 12, insbesondere durch Laserstrahlbohren, erzeugt und mit Kupfermaterial gefüllt werden. Die gefüllten Durchgangsbohrungen 12 bilden Mikro-Verbindungen, die auch als µVia bekannt sind.
  • Die Zwischenschicht 10 weist eine Schichtdicke DZ auf, die höchstens 150 µm größer ist als die Bauhöhe HL der elektronischen Leistungskomponente 6. Dadurch ist gewährleistet, dass ein maximaler Überstand der Zwischenschicht 10 in Dickenrichtung 8 an der elektronischen Leistungskomponente 6 höchstens 150 µm, insbesondere höchstens 120 µm, und insbesondere 100 µm beträgt. Dieser maximal zulässige Überstand in Dickenrichtung 8 gewährleistet, dass der nachfolgende Laminierprozess, also das zuverlässige Verbinden des mehrlagigen Verbunds zu der Leiterplatte 1, fehlerfrei durchführbar ist. Insbesondere ist die nachfolgende Verbindung der Heatslug 9 mit der außenliegenden Leitungsschicht 4 zuverlässig möglich. Um die Wärmeübertragung von der Heatslug 9 an die außenliegenden Leitungsschichten 4 zu verbessern, ist es vorteilhaft, wenn die Heatslug 9 zumindest anteilig Kupfer aufweist.
  • Dadurch, dass an der Leiterplattenkernschicht 2 beidseitig eine Zwischenschicht 10 und außenliegende Leitungsschichten 4 angeordnet sind, ist die Durchkontaktierung 5 als innenliegende Durchkontaktierung, als sogenannte Buried Via ausgeführt. Zusätzlich weist die Leiterplatte 1 eine die beiden außenliegenden Leitungsschichten 4 verbindende Durchkontaktierung 13 auf.
  • Die Wärmeübertragung von der Heatslug 9 an die Leitungsschicht 4 kann durch die Anzahl und die Größe der Durchgangsbohrungen 12 beeinflusst werden. Insbesondere ist es vorteilhaft, einen geringen Lochabstand zwischen zwei benachbarten Durchgangsbohrungen 12 zu wählen, um die integrale, also effektive, Wärmeleitungsfläche zu erhöhen. Der Lochabstand wird auch als Pitch bezeichnet und beträgt insbesondere höchstens 200 µm, insbesondere höchstens 180 µm, und insbesondere höchstens 150 µm. Dadurch ist die Wärmeleitung zusätzlich erhöht. Durch die Anordnung der Durchgangsbohrungen ist eine gezielte, in der Fläche geführte Wärmeleitung möglich.
  • Dadurch, dass die elektronischen Leistungskomponenten 6 in die Leiterplatte 1 integriert, insbesondere eingebettet sind, sind thermische Spannungen reduziert. Eine mechanische Beanspruchung der Lötstellen ist reduziert. Mechanische Spannungen werden vorteilhaft aufgenommen und abgebaut. Die mechanische und thermische Belastbarkeit der Leiterplatte ist erhöht.
  • Um die Wärmeleitung von der elektronischen Leistungskomponente 6 auf die Zwischenschicht 10 zu verbessern, können Füllstoffe vorgesehen sein, die verbleibende Zwischenräume zwischen der elektronischen Leistungskomponente 6 in der Aufnahmeöffnung 11 und der Zwischenschicht 10 schließen.
  • In einem alternativen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel sind als elektronische Leistungskomponenten standardisierte Bauelemente verwendet, die als sogenannte Heatslug-Down-Komponenten ausgeführt sind. Das bedeutet, dass das Heatslug auf der der Leiterplattenkernschicht zugewandten Unterseite der elektronischen Leistungskomponente angeordnet ist. Zur Herstellung einer derartigen Leiterplatte 1 können die elektronischen Leistungskomponenten auf einer Basisfolie mit Trägerfolie gelötet sein. Die Trägerfolie stabilisiert die bereits gelötete Folie, die im späteren Herstellungsverfahren wieder entfernt wird. Die weiteren Herstellungsschritte, insbesondere das Bereitstellung der aufgestanzten Zwischenschichten und das Laminieren der Lagen zu der Leiterplatte 1 ist mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren identisch.
  • Um an den außenliegenden Leitungsschichten 4 eine Leiterbahnstruktur aufzubringen, können Ätzprozesse vorgesehen sein.
  • Die Wärmeleitung ist insbesondere durch die Anpassung der Lagendicken der Leitungsschichten 4 unmittelbar beeinflussbar. Grundsätzlich gilt, dass die Wärmeleitung umso größer ist, je höher die Lagendicke der Kupferfolien ist.
  • Es ist auch denkbar, eine zusätzliche Wärmesenke zu verwenden, die anstelle oder zusätzlich zu einer elektronischen Leistungskomponente 6 in einer Aufnahmeöffnung 11 angeordnet und in der Leiterplatte 1 eingebettet sein kann. Als Wärmesenke kann beispielsweise ein Kupfer-Inlay oder ein aufgelötetes Metall-Element verwendet werden. Ein derartiges Element kann auch zur Stromleitung und/oder Stromführung verwendet werden.
  • Es ist möglich, die Leiterplatte an eine Wärmesenke direkt im Bereich der elektronischen Leistungskomponente oder seitlich versetzt dazu thermisch anzubinden. Bei einer seitlich versetzten Anordnung erfolgt dann die Wärmeleitung zunächst über die Leitungsschichten 4 in einer Ebene parallel zur Leiterplatte, also senkrecht zur Dickenrichtung 8. Die Leiterplatte 8 kann an die Wärmesenke unmittelbar angedrückt oder über ein thermisch leitfähiges Ausgleichselement thermisch angebunden werden.
  • Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 5 eine weitere Ausführungsform der Leiterplatte beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen, wie bei der ersten Ausführungsform, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten a.
  • Die Leiterplatte 1a entspricht im Wesentlichen der Leiterplatte gemäß dem vorherigen Ausführungsbeispiel, wobei zwei zusätzliche, außenliegende Leitungsschichten 4 vorgesehen sind. Die Leiterplatte 1a ist sechslagig ausgeführt.
  • Die Leiterplatte 1a weist zwei innenliegende Durchkontaktierungen 5 auf, die jeweils die beiden innenliegenden bzw. die beiden mittleren Leitungsschichten 4 miteinander verbinden. Eine durchgängige Durchkontaktierung 13 dient zum Verbinden der beiden außenliegenden Leitungsschichten 4. Eine thermische Anbindung der außenliegenden Leitungsschichten 4 ist bei der Leiterplatte 1a über zusätzliche µVias gewährleistet. Die µVias können beispielsweise unmittelbar im Bereich der elektronischen Leistungskomponente und deren Heatslug 9 angeordnet sein. Dies ist für die in 5 oben angeordnete Leistungskomponente 6 gezeigt. Es ist auch denkbar, die Wärme entlang der mittleren Leitungsschicht 4 zu führen und mittels in der Leiterplattenebene beabstandet angeordnete µVias in die außenliegende Leitungsschicht 4 zu führen, wie dies anhand der 5, unten angeordneten Leistungskomponente 6 gezeigt ist.
  • Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 6 eine weitere Ausführungsform einer Leiterplatte beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen, wie bei den vorherigen Ausführungsformen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten b.
  • Die Leiterplatte 1b ist sechslagig ausgeführt. Ein Unterschied gegenüber der vorher beschriebenen Leiterplatte besteht darin, dass die Heatslug 9 der elektronischen Leistungskomponente 6 unmittelbar mit der mittleren Leitungsschicht 4 verbunden ist. Eine thermische Anbindung an die jeweils außenliegende Leitungsschicht 4 erfolgt mittels µVias.
  • Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass im Bereich der in 6, oben angeordneten elektronischen Leistungskomponente 6 ein externer Kühlkörper 14 zur aktiven Kühlung als Wärmesenke angeordnet ist. Die Wärmeabfuhr ist dadurch zusätzlich verbessert.
  • Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 7 eine weitere Ausführungsform der Leiterplatte beschrieben. Konstruktiv identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen, wie bei den vorherigen Ausführungsformen, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird. Konstruktiv unterschiedliche, jedoch funktionell gleichartige Teile erhalten dieselben Bezugszeichen mit einem nachgestellten c.
  • Die Leiterplatte 1c ist sechslagig ausgeführt. Die Heatslug 9 der elektronischen Leistungskomponenten 6 sind jeweils unmittelbar mit den benachbarten Leitungsschichten 4 durch Löten verbunden. Eine Kontaktierung mittels Durchgangsbohrungen im Bereich der Heatslug ist entbehrlich. Die thermische Anbindung der jeweils mittleren Leitungsschichten 4 mit den jeweils außenliegenden Leitungsschichten 4 ist über Durchgangsbohrungen 12 gewährleistet.
  • Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine Leiterplatte miniaturisiert hergestellt werden kann und insbesondere eine erhöhte Leistungsdichte ermöglicht. Die Zuverlässigkeit und Robustheit der Leiterplatte sind erhöht. Die Wärmeableitung, insbesondere die Spreizung der Wärme, ist verbessert. Eine derartige Leiterplatte eignet sich insbesondere für eine Anwendung im automobilen Umfeld, insbesondere bei robusten Umgebungsbedingungen, wie sie bei elektromotorisch angetriebenen Automobilien vorherrschen. Die erfindungsgemäße Leiterplatte kann beispielsweise in eine Getriebesteuerung eines elektromotorisch angetriebenen Automobils integriert werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1, 1a, 1b, 1c
    Leiterplatte
    2
    Leiterplattenkernschicht
    3
    Kernschicht
    4
    Leitungsschicht
    5
    innenliegende Durchkontaktierung
    6
    elektronische Leistungskomponente
    7.
    Verbindungselement
    8
    Dickenrichtung
    9
    Wärmefläche/Heatslug
    10
    Zwischenschicht
    11
    Aufnahmeöffnung
    12
    Durchgangsbohrung
    13
    Durchkontaktierung
    14
    Kühlkörper
  • 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
    • US 2011/0225816 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Leiterplatte umfassend die Verfahrensschritte - Bereitstellen einer vorgefertigten Leiterplattenkernschicht (2), - Anordnen mindestens einer elektronischen Leistungskomponente (6) an der Leiterplattenkernschicht (2), - Verbinden der mindestens einen elektronischen Leistungskomponente (6) mit der Leiterplattenkernschicht (2), - Bereitstellen einer Zwischenschicht (10) mit mindestens einer Aufnahmeöffnung (11), - Anordnen der Zwischenschicht (10) an der Leiterplattenkernschicht (2), so dass die mindestens eine elektronische Leistungskomponente (6) in der Aufnahmeöffnung (11) angeordnet ist, - Anordnen einer Leitungsschicht (4) und Verbinden der Leitungsschicht mit der Zwischenschicht (10), - Verbinden der Leitungsschicht (4) mit der mindestens einen elektronischen Leistungskomponente (6).
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Leiterplattenkernschicht (2) beidseitig jeweils mindestens eine elektronische Leistungskomponente (6) und eine Zwischenschicht (10) angeordnet und verbunden werden.
  3. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Durchgangsbohrungen (12) in der Leitungsschicht (4) vorgesehen sind, die insbesondere mittels eines Laserstrahlverfahrens erzeugt werden.
  4. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (10) mit einem maximal zulässigen Überstand in Dickenrichtung (8) an der elektronischen Leistungskomponente (6) angeordnet ist, wobei der maximal zulässige Überstand höchstens 150 µm, insbesondere höchstens 120 µm, und insbesondere höchstens 100 µm beträgt.
  5. Leiterplatte hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.
  6. Leiterplatte gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Leistungskomponente (6) als aktives Bauelement, insbesondere in Form eines TO252- oder TDSN08-Bauelements ausgeführt ist.
  7. Leiterplatte gemäß Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch einen Lochabstand zwischen zwei benachbarten Durchgangsbohrungen (12) von höchstens 200 µm, insbesondere höchstens 180 µm, und insbesondere höchstens 150 µm.
  8. Leiterplatte gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (10) eine thermische Leitfähigkeit von mindestens 300 W/(m*K) aufweist.
  9. Leiterplatte gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zwischenschicht (10) mindestens ein Füllstoff zur Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit integriert ist.
  10. Getriebesteuerungseinheit umfassend eine Leiterplatte (1; 1a; 1b; 1c) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11632860B2 (en) 2019-10-25 2023-04-18 Infineon Technologies Ag Power electronic assembly and method of producing thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110225816A1 (en) 2010-03-16 2011-09-22 Cheng-Hsien Chou Method of manufacturing a multilayer printed circuit board with a built-in electronic device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110225816A1 (en) 2010-03-16 2011-09-22 Cheng-Hsien Chou Method of manufacturing a multilayer printed circuit board with a built-in electronic device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11632860B2 (en) 2019-10-25 2023-04-18 Infineon Technologies Ag Power electronic assembly and method of producing thereof
US11903132B2 (en) 2019-10-25 2024-02-13 Infineon Technologies Ag Power electronic assembly having a laminate inlay and method of producing the power electronic assembly

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