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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einem Substrat und einem Leiterelement.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Bekannt sind Schaltungsanordnungen, die durch Bereitstellen eines Leiterbahnmusters auf einer Seite eines Substrats und Fixieren eines plattenförmigen Leiterelements (auch als „Stromschiene“ oder dergleichen bezeichnet) an der anderen Seite des Substrats erhalten werden (siehe zum Beispiel nachstehendes Patentdokument Nr. 1).
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VORBEKANNTE TECHNISCHE DOKUMENTE
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PATENTDOKUMENTE
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Patentdokument Nr. 1:
JP 2003-164040A -
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABEN
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Bei einer im obigen Patentdokument 1 offenbarten Schaltungsanordnung muss zwecks Montieren eines elektronischen Bauelements an dem Leiterelement in dem Substrat eine Bohrung (Durchgangsbohrung 22 im obigen Patentdokument 1) ausgebildet werden, durch die das elektronische Bauelement hindurch verläuft, und dementsprechend verkleinert sich die Bestückungsfläche (die Fläche eines Abschnitts, an dem ein elektronisches Bauelement montiert oder ein Leiterbahnmuster ausgebildet werden kann) des Substrats.
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Der vorliegenden Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung bereitzustellen, mit welcher die Bestückungsfläche eines Substrats vergrößert werden kann.
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MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
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Die Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung gelöst, die ein elektronisches Bauelement mit mehreren Anschlüssen, ein Leiterelement, auf welchem das elektronische Bauelement angebracht ist, wobei mindestens einer der Anschlüsse des elektronischen Bauelements elektrisch mit dem Leiterelement verbunden ist, und ein Substrat aufweist, das mit einem Leiterbahnmuster versehen ist, mit dem ein anderer Anschluss oder andere Anschlüsse des elektronischen Bauelements elektrisch verbunden sind, wobei das Substrat an einer Fläche des Leiterelements fixiert ist, die einer Fläche des Leiterelements gegenüberliegt, auf welcher das elektronische Bauelement angebracht ist.
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Bei der oben beschriebenen Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist es nicht notwendig, eine Durchgangsbohrung zum Hindurchführen eines elektronischen Bauelements durch das Substrat auszubilden, da das Substrat an der Fläche des Leiterelements fixiert ist, die der Fläche des Leiterelements gegenüberliegt, an welcher das elektronische Bauelement angebracht ist, und dementsprechend ist es möglich, die Bestückungsfläche des Substrats zu vergrößern.
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Das Leiterelement überlappt zumindest einen Teil eines der anderen Anschlüsse des elektronischen Bauelements nicht.
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Wenn das Leiterelement zumindest einen Teil eines der anderen Anschlüsse des elektronischen Bauelements auf diese Weise nicht überlappt, lässt sich dieser Anschluss einfach mit dem Substrat verbinden. So ist es auch möglich, die Komplikation einer Struktur zu vermeiden, bei der das Substrat an der Fläche fixiert ist, die der Fläche des Leiterelements gegenüberliegt, auf welcher das elektronische Bauelement angebracht ist.
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Die Schaltungsanordnung weist ein Zwischenelement zum Verbinden des anderen Anschlusses oder der anderen Anschlüsse des elektronischen Bauelements mit dem Leiterbahnmuster des Substrats auf.
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Durch die Verwendung eines solchen Zwischenelements wird es möglich, die anderen Anschlüsse des elektronischen Bauelements einfach elektrisch mit dem Leiterbahnmuster des Substrats zu verbinden.
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Die Schaltungsanordnung weist ein Wärmeableitelement auf, das sich in direktem oder indirektem Kontakt mit der Fläche des Leiterelements befindet, an welcher das elektronische Bauelement angebracht ist.
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Das Wärmeableitelement kann an der Fläche des Leiterelements fixiert sein, auf der das elektronische Bauelement angebracht ist. Da sich auf dieser Flächenseite kein Substrat befindet, gibt es beispielsweise kaum Einschränkungen hinsichtlich der Form und Größe des Wärmeableitelements. Somit lässt sich dessen Effizienz bei der Wärmeableitung erhöhen.
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In dem Wärmeableitelement ist auf der Seite des Leiterelements ein Aufnahmeraum zum Aufnehmen des elektronischen Bauelements ausgebildet.
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Dadurch lässt sich verhindern, dass das elektronische Bauelement dem Wärmeableitelement in den Weg kommt.
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Das elektronische Bauelement und das Wärmeableitelement befinden sich in direktem oder indirektem Kontakt miteinander.
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Dadurch wird es möglich, in dem elektronischen Bauelement erzeugte Wärme effektiv über das Wärmeableitelement abzuleiten (eine Struktur auszubilden, bei welcher nicht der gesamte Raum zwischen dem elektronischen Bauelement und dem Wärmeableitelement eine Luftschicht ist).
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EFFEKT DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Bestückungsfläche (die bestückbare Fläche) eines Substrats zu vergrößern, das eine Schaltungsanordnung bildet.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Querschnittsansicht einer Schaltungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine teilweise aufgeschnittene vertikale Querschnittsansicht eines Teils der Schaltungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (ein Wärmeableitelement ist weggelassen).
- 3 ist eine Draufsicht auf die Schaltungsanordnung, bei der das Wärmeableitelement weggelassen wurde, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (Draufsicht auf einen Abschnitt unterhalb des Substrats).
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Nachstehend wird anhand der Zeichnungen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingehend beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass sich in der nachstehenden Beschreibung, sofern nichts anderes angegeben ist, „Flächenrichtung“ auf eine Richtung entlang eines Substrats und entlang plattenförmiger Leiterelemente 20 bezieht, und „Höhenrichtung“ (vertikale Richtung) sich auf eine senkrecht zur Flächenrichtung verlaufende Richtung bezieht. Es sei angemerkt, dass diese Richtungen zur Beschreibung benutzt werden und eine Richtung, in der eine Schaltungsanordnung 1 installiert sein kann, nicht einschränken.
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Die Schaltungsanordnung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anhand von 1 bis 3 beschrieben. Die Schaltungsanordnung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist elektronische Bauelemente 10, ein Leiterelement 20 und ein Substrat 30 auf.
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Die elektronischen Bauelemente 10 sind an einer oberen Fläche (nachfolgend auch als „Auflagefläche 20a“ bezeichnet) des Leiterelements 20 angebracht und weisen einen Hauptkörper 11 und mehrere Anschlüsse auf. Bei der vorliegenden Ausführungsform lassen sich die Anschlüsse des elektronischen Bauelements 10 in elektrisch mit dem Leiterelement 20 verbundene Anschlüsse und elektrisch mit einem auf dem Substrat 30 ausgebildeten Leiterbahnmuster 31 (Verdrahtungsbild) verbundene Anschlüsse unterscheiden bzw. klassifizieren. Die Anschlüsse können insbesondere in einen elektrisch mit einem ersten Leiter 21 des Leiterelements 20 verbundenen Anschluss, einen elektrisch mit einem zweiten Leiter 22 des Leiterelements 20 verbundenen Anschluss und elektrisch mit dem auf dem Substrat 30 ausgebildeten Leiterbahnmuster 31 verbundene Anschlüsse klassifiziert werden, die später noch genau beschrieben werden. Nachfolgend wird der elektrisch mit dem ersten Leiter 21 verbundene Anschluss als „erster Anschluss 12“, der elektrisch mit dem zweiten Leiter 22 verbundene Anschluss als „zweiter Anschluss 13“ und der elektrisch mit dem auf dem Substrat 30 ausgebildeten Leiterbahnmuster 31 verbundene Anschluss als „dritter Anschluss 14“ bezeichnet.
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Ein Beispiel für ein solches elektronisches Bauelement 10 ist ein FET (Transistor). In diesem Fall ist der erste Anschluss 12 ein Gate-Anschluss, der zweite Anschluss 13 ein Source-Anschluss und der dritte Anschluss 14 ein Drain-Anschluss. Ein Source-Anschluss, bei dem es sich um den ersten Anschluss 12 handelt, und ein Gate-Anschluss, bei dem es sich um den dritten Anschluss 14 handelt, befinden sich auf einer Seite des FET (Transistors), bei dem es sich gemäß der vorliegenden Ausführungsform um das elektronische Bauelement 10 handelt, und ein Drain-Anschluss, bei dem es sich um den zweiten Anschluss 13 handelt, befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite. Die Anschlüsse befinden sich unterhalb des Hauptkörpers 11. Ein Teil der Anschlüsse liegt insbesondere an der unteren Fläche des Hauptkörpers 11 frei.
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Es sei angemerkt, dass zwecks besserer Verständlichkeit der Beschreibung davon ausgegangen wird, dass das nachfolgend beschriebene elektronische Bauelement 10 einen ersten Anschluss 12, einen zweiten Anschluss 13 und einen dritten Anschluss 14 aufweist. Die Anzahl der Anschlüsse jedes Typs bei dem elektronischen Bauelement 10 muss jedoch nicht eins sein. Es können auch mehrere solche elektronischen Bauelemente 10 bereitgestellt sein.
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Die Leiterelemente 20 sind plattenförmige Elemente, die als Auflagen zum Anbringen des elektronischen Bauelements 10 dienen. Die Leiterelemente 20 werden beispielsweise durch Pressen in einer vorgegebenen Form ausgebildet. Die Leiterelemente 20 werden auch als „Stromschienen“ (Stromschienenplatten) oder dergleichen bezeichnet. Die Leiterelemente 20 bilden eine Schaltung, die sich von der Schaltung unterscheidet (elektrisch davon unabhängig ist), die von dem auf dem Substrat 30 ausgebildeten Leiterbahnmuster 31 gebildet wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform bilden die Leiterelemente 20 Stromleitungen, und das auf dem Substrat 30 ausgebildete Leiterbahnmuster 31 bildet eine Signalleitung. Das heißt, durch Ein-/Ausschalten des FET, bei dem es sich um das elektronische Bauelement 10 handelt, über das Leiterbahnmuster 31 wird die Versorgung der von den Leiterelementen 20 gebildeten Stromleitungen mit Strom gesteuert.
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Die Leiterelemente 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weisen den ersten Leiter 21 und den zweiten Leiter 22 auf, die in einem voneinander getrennten Zustand an dem Substrat 30 fixiert sind. Das heißt, der erste Leiter 21 und der zweite Leiter 22 sind elektrisch nicht direkt miteinander verbunden. Ein später noch beschriebenes Wärmeableitelement 50, ein (nicht gezeigtes) Gehäuse zum Aufnehmen der Schaltungsanordnung 1 und dergleichen erhalten einen Zustand aufrecht, in dem sich der erste Leiter 21 und der zweite Leiter 22 in einer vorgegebenen Positionsbeziehung (einem getrennten Zustand) befinden. Der erste Anschluss 12 des elektronischen Bauelements 10 ist wie oben beschrieben elektrisch mit dem ersten Leiter 21 verbunden. Der zweite Anschluss 13 des elektronischen Bauelements 10 ist elektrisch mit dem zweiten Leiter 22 verbunden. Es sei angemerkt, dass der Anzahl elektronischer Bauelemente 10 entsprechend auch mehrere erste Leiter 21 und mehrere zweite Leiter 22 verwendet werden können.
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Das elektronische Bauelement 10 (der Hauptkörper 11) ist derart montiert, dass es von dem ersten Leiter 21 bis zum zweiten Leiter 22 reicht, die mit einem Spalt dazwischen angeordnet sind. Der erste Anschluss 12 ist mit dem ersten Leiter 21 und der zweite Anschluss 13 mit dem zweiten Leiter 22 verbunden. Der dritte Anschluss 14 des elektronischen Bauelements 10 ist auf derselben Seite wie der erste Anschluss 12 angeordnet. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der erste Leiter 21 des Leiterelements 20 mit einer Einkerbung 211 versehen, die durch Herausschneiden eines Abschnitts des ersten Leiters 21 erhalten wird, und diese Einkerbung 211 und der erste Anschluss 14 überlappen einander bei Betrachtung in Höhenrichtung. Insbesondere verlaufen Seitenränder des ersten Leiters 21 und des zweiten Leiters 22, die einander gegenüberliegen, in etwa parallel zueinander, und ein Abschnitt des ersten Leiters 21 ist in einer von dem zweiten Leiter 22 wegführenden Richtung ausgeschnitten (bildet in Draufsicht eine vertiefte Form), und die Einkerbung 211, bei der es sich um den ausgeschnittenen Teil handelt, und der dritte Anschluss 14 überlappen einander. Das heißt, das Leiterelement 20 (der erste Leiter 21) ist im Bereich des dritten Anschlusses 14 ausgespart bzw. überlappt einen Teil desselben nicht, und der dritte Anschluss 14 wird nicht von dem Leiterelement 20 bedeckt, sondern liegt frei (siehe 3). Das Leiterelement 20 (der erste Leiter 21) ist zwar bei der vorliegenden Ausführungsform im gesamten Bereich des dritten Anschlusses 14 ausgespart, kann jedoch auch einen Abschnitt des dritten Anschlusses 14 überlappen, ohne die übrigen Abschnitte davon zu überlappen. Wie später beschrieben wird, da der dritte Anschluss 14 elektrisch mit dem Anschlussverbindungsabschnitt verbunden ist, eine Struktur bevorzugt, bei der der dritte Anschluss 14 und das Leiterelement 20 einander mindestens auf der Seite des Anschlussverbindungsabschnitts nicht überlappen. Es sei angemerkt, dass, wenn eine solche Struktur eingesetzt wird und ein Abschnitt des dritten Anschlusses 14 und das Leiterelement 20 (der erste Leiter 21) einander überlappen, beide voneinander isoliert sind, damit ein Kurzschluss vermieden wird.
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Das Substrat 30 ist mit einem Leiterbahnmuster 31 versehen (zur besseren Verständlichkeit der Zeichnungen sind in 1 und 2 nur Abschnitte gezeigt), das aus einer leitenden Dünnschicht hergestellt ist. Das Leiterbahnmuster 31 ist mit dem dritten Anschluss 14 verbunden, welcher der Gate-Anschluss des FET ist, wobei der FET ein Schaltelement ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist auf einer Seite 30a (unteren Fläche) des Substrats 30 ein solches Leiterbahnmuster 31 ausgebildet.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Substrat 30 an der unteren Fläche (der der Auflagefläche 20a gegenüberliegenden Fläche; nachfolgend wird die untere Fläche auch als „gegenüberliegende Fläche 20b“ bezeichnet) des Leiterelements 20 fixiert. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die andere Seite 30b (untere Fläche) des Substrats 30 über eine isolierende Haftschicht 33 stoffschlüssig mit der gegenüberliegenden Fläche 20b des Leiterelements 20 verbunden. Das heißt, die andere Fläche 30b, bei der es sich um die Fläche handelt, welche der einen mit dem Leiterbahnmuster 31 versehenen Seite 30a gegenüberliegt, dient als Verbindungsfläche.
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Der dritte Anschluss 14 des elektronischen Bauelements 10 und das auf dem Substrat 30 ausgebildete Leiterbahnmuster 31 sind über ein Zwischenelement 40 elektrisch miteinander verbunden. Das Zwischenelement 40 ist bei der vorliegenden Ausführungsform mit einem vorderen Ende des dritten Anschlusses 14 verbunden, das in Flächenrichtung verläuft, und weist eine lineare Form auf, die in Höhenrichtung verläuft. Ein Ende des Zwischenelements 40 ist mit dem dritten Anschluss 14 verbunden, und das andere Ende verläuft durch eine Durchgangsbohrung 32, die in dem Substrat 30 ausgebildet ist. Das andere Ende des Zwischenelements 40, das durch die Durchgangsbohrung 32 verläuft, ist über ein leitendes Material wie Lot mit dem Leiterbahnmuster 31 verbunden.
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Das Leiterelement 20 ist wie oben beschrieben mit der Einkerbung 211 versehen, und somit ist aufgrund dieser Einkerbung das Leiterelement 20 im Bereich des dritten Anschlusses 14 ausgespart, d. h., das Leiterelement 20 und der dritte Anschluss 14 überlappen einander nicht. Daher kann das Zwischenelement 40 durch die Einkerbung 211 hindurch verlaufend angeordnet werden, und der dritte Anschluss 14 und das Zwischenelement 40 lassen sich einfach verbinden.
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Das Wärmeableitelement 50 befindet sich in direktem oder indirektem Kontakt mit der Auflagefläche 20a des Leiterelements 20. Das Wärmeableitelement 50 ist insbesondere direkt oder indirekt mit einem Bereich der Auflagefläche 20a des Leiterelements 20 verbunden, in dem das elektronische Bauelement 10 und das Wärmeableitelement 50 einander nicht überlappen. Bevorzugt wird dazwischen ein Isoliermaterial 51 mit hervorragender Wärmeleitfähigkeit angeordnet.
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Das Wärmeableitelement 50 ist auf der gleichen Seite des Leiterelements 20 vorgesehen wie das elektronische Bauelement 10, und somit muss verhindert werden, dass das elektronische Bauelement 10 dem Wärmeableitelement 50 in den Weg kommt. Das Wärmeableitelement 50 ist bei der vorliegenden Ausführungsform mit einem Aufnahmeraum 52 versehen, bei dem es sich um eine Vertiefung handelt, die von unten aus nach oben hin vertieft ist (der untere Abschnitt ist offen), und mindestens ein Abschnitt des elektronischen Bauelements 10 (Hauptkörper 11) tritt in diesen Aufnahmeraum 52 ein. Darüber hinaus befindet sich der Abschnitt des Wärmeableitelements 50, an dem kein Aufnahmeraum 52 ausgebildet ist, in direktem oder indirektem Kontakt mit der Auflagefläche 20a des Leiterelements 20, und daher wird von den elektronischen Bauelementen 10 oder den anderen Bauelementen erzeugte Wärme von dem Wärmeableitelement 50 über das Leiterelement 20 abgeleitet.
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Die elektronischen Bauelemente 10 und das Wärmeableitelement 50 befinden sich vorzugsweise in direktem oder indirektem Kontakt miteinander. Das ist so, damit in diesem Fall von den elektronischen Bauelementen 10 erzeugte Wärme auf das Wärmeableitelement 50 übertragen wird, ohne dass sie durch das Leiterelement 20 geleitet wird. Wie in 1 gezeigt ist, wird vorzugsweise eine Struktur eingesetzt, bei der sich die elektronischen Bauelemente 10 und eine Innenwandfläche des Aufnahmeraums 52, der in dem Wärmeableitelement 50 ausgebildet ist, in direktem oder indirektem Kontakt miteinander befinden. Eine Struktur, bei der sich die elektronischen Bauelemente 10 und das Wärmeableitelement 50 über eine gewisse Materialart in indirektem Kontakt miteinander befinden, ist einer Struktur vorzuziehen, bei der sich die elektronischen Bauelemente 10 und das Wärmeableitelement 50 in direktem Kontakt miteinander befinden. Da eine Luftschicht eine Wärmeübertragung dazwischen unterbindet, wird vorzugsweise ein Übertragungsmaterial 60 von hervorragender Wärmeleitfähigkeit dazwischen angeordnet. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sich in diesem Fall die Effizienz bei der Wärmeableitung erhöht, wenn das Übertragungsmaterial 60 wie oben beschrieben dazwischen angeordnet ist, da selbst dann eine hauchdünne Luftschicht vorhanden ist, wenn eine Struktur eingesetzt wird, bei der sich die elektronischen Bauelemente 10 und das Wärmeableitelement 50 in direktem Kontakt miteinander befinden.
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Es sei angemerkt, dass auch eine Ausgestaltung gewählt werden kann, bei der kein Wärmeableitelement 50 (und kein isolierendes Material 51) vorgesehen ist. Bei einer solchen Ausgestaltung ist es möglich, eine gewisse Wärmeableitleistung über das Leiterelement 20 bereitzustellen.
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Wie oben beschrieben ist, ist das Substrat 30 bei der Ausführungsform 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform an der Fläche des Leiterelements 20 fixiert, die der Fläche des Leiterelements 20 gegenüberliegt, an welcher das elektronische Bauelement 10 angebracht ist, und damit ist es nicht erforderlich, Durchgangsbohrungen oder dergleichen zum Hindurchführen der elektronischen Bauelemente 10 durch das Substrat 30 auszubilden, und dementsprechend ist es möglich, die Bestückungsfläche des Substrats 30 zu vergrößern.
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Vorstehend wurde zwar eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt, und es versteht sich, dass verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, ohne dass vom Gedanken der vorliegenden Erfindung abgewichen wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltungsanordnung
- 10
- elektronisches Bauelement (Transistor)
- 11
- Hauptkörper
- 12
- erster Anschluss (Source-Anschluss)
- 13
- zweiter Anschluss (Drain-Anschluss)
- 14
- dritter Anschluss (Gate-Anschluss)
- 20
- Leiterelement
- 20a
- Auflagefläche
- 20b
- gegenüberliegende Fläche
- 21
- erster Leiter
- 211
- Einkerbung
- 22
- zweiter Leiter
- 30
- Substrat
- 30a
- eine Seite
- 30b
- andere Seite
- 31
- Leiterbahnmuster
- 40
- Zwischenelement
- 50
- Wärmeableitelement
- 51
- isolierendes Material
- 52
- Aufnahmeraum
- 60
- Übertragungsmaterial
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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