EP2181570A1 - Elektrische schaltungsanordnung und verfahren zur herstellung einer elektrischen schaltungsanordnung - Google Patents

Elektrische schaltungsanordnung und verfahren zur herstellung einer elektrischen schaltungsanordnung

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EP2181570A1
EP2181570A1 EP08774954A EP08774954A EP2181570A1 EP 2181570 A1 EP2181570 A1 EP 2181570A1 EP 08774954 A EP08774954 A EP 08774954A EP 08774954 A EP08774954 A EP 08774954A EP 2181570 A1 EP2181570 A1 EP 2181570A1
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EP
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circuit
circuit device
transfer device
transfer
conductive adhesive
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08774954A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Franz
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing

Definitions

  • the invention relates to an electrical circuit arrangement having at least one first circuit device and at least one second circuit device, wherein the circuit devices are electrically connected to one another with the interposition of at least one transfer device.
  • the invention further relates to a method for producing an electrical circuit arrangement which has at least one first circuit device and at least one second circuit device, wherein at least one transfer device is arranged between the circuit devices for electrical connection of the circuit devices and the circuit devices are electrically connected to the transfer device.
  • Such circuit arrangements with two circuit devices are known, for example, as electronic devices having different functions.
  • the electronic devices generally consist of a first circuit device configured as control electronics and a second circuit device designed as power electronics.
  • the control electronics and the power electronics are designed in many cases in different circuit technologies.
  • Most electrical and mechanical connection concepts of the control electronics and power electronics provide a surface trained assembly.
  • the different assembly concepts when using circuit devices with different technologies are usually by plug, cable, stamped grid, bonds, flex circuit boards and / or other electrical connection means electrically and / or mechanically realized.
  • These conventional assembly concepts require additional space for the wiring for electrical connection of the first with the second circuit device.
  • the transfer device is electrically connected to the first circuit device by means of conductive adhesive connections and that the transfer device is electrically connected to the second circuit device by means of conductive adhesive connections and / or solder connections.
  • the two circuit devices have contact regions which are electrically connected to one another by the transfer device.
  • the transfer device has a corresponding electrical line structure which electrically connects the contact regions of the first circuit device with the correspondingly assigned contact regions of the second circuit device.
  • the transfer device also has contact areas. The contact regions of the first circuit device are electrically connected to associated contact regions of the transfer device by means of conductive adhesive connections.
  • the contact regions of the second circuit device are electrically connected to associated contact regions of the transfer device by means of conductive adhesive connections and / or solder connections.
  • the contact regions of the transfer device assigned to the contact regions of the first circuit device are connected to the contact regions of the transfer device via an electrical conduction structure of the transfer device such that the contact regions of the first circuit device are electrically connected to the associated contact regions of the second circuit device after assembly are.
  • the material of the connections of the first circuit device with the transfer device or the transfer device with the second circuit device may be different or the same. This is before the production of the respective compounds respective material for forming the compounds is preferably pasty before.
  • the transfer device is preferably designed such that it also mechanically interconnects the circuit devices, resulting in a compact and stable electrical circuit arrangement.
  • at least one further transfer device and / or at least one transfer element for the electrical and / or mechanical connection of the circuit devices is provided.
  • the transfer device has on its upper side the conductive adhesive connections for connection to the first circuit device and on its underside the conductive adhesive connections and / or solder connections for connection to the second circuit device.
  • the two sides are - regardless of the actual orientation of the transfer device - two opposite sides of the transfer device.
  • the transfer device is a transfer board or has at least one transfer board.
  • the first circuit device is a first circuit board or has at least one first circuit board.
  • the second circuit device is a second circuit board or has at least one second circuit board.
  • the first circuit device is designed in a first circuit board technology.
  • the first circuit device is preferably included in conventional technology Printed circuit board or LTCC (Low Temperature Confired Ceramic) with LTCC substrate.
  • the second circuit device is designed in a second circuit carrier technology.
  • Circuit device is preferably carried out in DCB technology (DCB: Direct Copper Bonded) with DCB substrate.
  • DCB Direct Copper Bonded
  • the first circuit device is a low-current circuit device and / or the second circuit device is a high-current circuit device.
  • a low-current circuit device is to be understood as a circuit device whose power consumption is so low that the current carrying capacity of the conductive connection medium, that is to say of the conductive adhesive, is not exceeded.
  • a high-current circuit device is to be understood as a circuit device whose power consumption - at least in at least one operating situation - is so high that the current-carrying capacity of the conductive connection medium (of the conductive adhesive and / or the solder paste) is not exceeded.
  • the conductive adhesive bonds of conductive adhesive, in particular printed conductive adhesive, are formed.
  • the conductive adhesive is for electrical connection of the first circuit device with the transfer device preferably to the contact areas of the first
  • Circuit device and / or the transfer device and for the electrical connection of the second circuit device with the transfer device preferably printed on the contact areas of the second circuit device and / or the transfer device.
  • solder joints of solder paste in particular printed solder paste, are formed.
  • the contact regions of the transfer device and / or the second Circuit device printed with solder paste and then soldered together.
  • the two circuit devices and the transfer device are mechanically interconnected by means of an electrically insulating filling material (underfill), so that the electrical circuit arrangement is designed as an electrical circuit module.
  • underfill is known from SMD technology.
  • the method according to the invention is characterized in that the transfer device is electrically connected to the first circuit device by means of conductive adhesive and that the transfer device is electrically connected to the second circuit device by means of conductive adhesive connections and / or solder connections.
  • the following production steps preferably result for a circuit arrangement with two circuit devices:
  • FIG. 1 shows a first circuit device, a second one
  • FIG. 3 shows an intermediate module of transfer device and second circuit device soldered thereto
  • Circuit device and transfer device whose upper side is printed with conductive adhesive
  • FIG. 5 shows an electrical system formed from the first circuit device, the transfer device and the second circuit device
  • FIG. 6 shows the circuit arrangement of Figure 5 with an underfill for mechanical stabilization
  • FIG. 1 shows a first circuit device 1, a transfer device 2 and a second circuit device 3 before an electrical connection to a circuit arrangement 4.
  • This circuit arrangement 4 is in particular part of an electrical device.
  • electrical components 8 On the upper side 6 as well as on the lower side 7 of the first circuit device 1 electrical components 8, in particular electronic components are arranged and contacted with (only partially shown) conductor tracks 9 of the first circuit device 1.
  • the different layers of the first circuit device 1 are electrically contacted with each other by means not shown, formed as vias through holes.
  • the first circuit means On its underside 7, the first circuit means
  • the first circuit device is designed as a low-current circuit device 11.
  • the contact regions 15 are electrically connected to one another by means of conductor tracks 16 of the transfer device 2.
  • the connections are connections between the contact areas 15 on the upper side 13, connections between the contact areas 15 on the
  • the contact areas 15 on the upper side 13 of the transfer device 2 are arranged so that they are arranged in a mounting position congruent with associated contact areas 10 on the underside 8 of the first circuit device 1.
  • Circuit device 3 is in this embodiment free of electrical components 19 and can be used, for example, for the thermal contacting of a heat sink 21 shown in Figure 7.
  • the electrical components 19 of the second circuit device 3 are electrically connected to one another and to contact regions 22 on the upper side 18 of the second circuit device 3 by means of conductor tracks 23.
  • the contact regions 22 of the second circuit device 3 are arranged so that they coincide in a mounting position with the contact regions 15 on the underside
  • the second circuit device 3 is a high-current circuit device 24.
  • the electrical components 8, 19 are - at least partially - electronic components, in particular SMD components.
  • the first circuit device 1 forms within the assembled circuit 4 an electronic control unit 25 and the second circuit device 3 forms in the assembled circuit 4 power electronics 26. Accordingly, the electrical components 8 of the first circuit device 1 elements of the control electronics 25 and the electrical components 19 of second circuit device 3 power components of the power electronics 26.
  • These electrical components 19 of the second circuit device 3 are at least partially not hopped power semiconductors with corresponding electrical connections.
  • Multilayer circuit arrangement 27 formed circuit arrangement 4, which is shown in Figures 6 and 7. The assembly process looks like this:
  • Figure 3 shows the one another via the contact areas 15, 22 of the
  • Figure 4 shows the module 30 shown in Figure 3, in which the contact areas 15 on the upper side 13 of the transfer device 2 with conductive adhesive 31 for electrical contact with the not shown first circuit device 1 is printed.
  • FIG. 5 shows the circuit arrangement 4 consisting of the first circuit device 1, the transfer device 2 and the second circuit device 3. Opposite the module 30 shown in Figures 3 and 4 are the contact areas 10 of the first
  • Circuit device bonded to the contact areas 15 of the transfer device 2 for electrical contacting with each other.
  • the components 8 on the upper side 6 of the first circuit arrangement 1 are contacted by means of bonds 33 with the conductor tracks 9.
  • an electrically insulating underfill 34 is introduced between the first circuit device 1 and the second circuit device 3.
  • Such an underfill 34 is known, for example, from the surface mounting of the SMD technique. Subsequently, a final functional test of the circuit 4 can take place.
  • the three-dimensional multi-layer circuit arrangement 27 can be installed in a housing and the outer
  • circuit devices 1, 3 are made.
  • at least one of the circuit devices 1, 3 is preferably brought into thermal contact with a heat sink 21 via heat-conducting paste 35 (FIG. 7).
  • the following embodiments result: As printed circuit boards / circuit boards 5, 12, 17, all subracks are suitable, such as, for example: STD substrate, low-temperature baked-in ceramics (LTCC: Low Temperature Confused Ceramic), DCB substrate (DCB: direct copper bonded), conventional printed circuit boards.
  • LTCC Low Temperature Confused Ceramic
  • DCB substrate direct copper bonded
  • solder connections 29 for the high-current range or the power electronics 26 and the conductive adhesive connection 32 for the low-current range or the control electronics 25 are used.
  • the transfer device 2 assumes the following tasks:
  • Circuit device 1, transfer device 2 and second circuit device 3) in its respective technique (conventional circuit board, LTCC, DBC, ...) processed, each device 1, 2, 3 built up in a large substrate, tested and then isolated ,
  • the circuit arrangement 4 can also have more than two circuit devices which are electrically connected to one another by at least two transfer devices. Preferably, only the
  • Conductors of a transfer device designed as solder joints are soldered joints.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltungsanordnung (4) mit mindestens einer ersten Schaltungseinrichtung (1) und mindestens einer zweiten Schaltungseinrichtung (3), wobei die beiden Schaltungseinrichtungen (1, 3) unter Zwischenschaltung mindestens einer Transfereinrichtung (2) elektrisch miteinander verbunden sind. Es ist vorgesehen, dass die Transfereinrichtung (2) mit der ersten Schaltungseinrichtung (1) mittels Leitklebeverbindungen (32) elektrisch verbunden ist und dass die Transfereinrichtung (2) mit der zweiten Schaltungseinrichtung (3) mittels Leitklebeverbindungen (32) und/oder Lotverbindungen (29) elektrisch verbunden ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer entsprechenden elektrischen Schaltungsanordnung (1).

Description

Elektrische Schaltungsanordnung und Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schaltungsanordnung
Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltungsanordnung mit mindestens einer ersten Schaltungseinrichtung und mindestens einer zweiten Schaltungseinrichtung, wobei die Schaltungseinrichtungen unter Zwischenschaltung mindestens einer Transfereinrichtung elektrisch miteinander verbunden sind.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schaltungsanordnung, die mindestens eine erste Schaltungseinrichtung und mindestens eine zweite Schaltungseinrichtung aufweist, wobei zur elektrischen Verbindung der Schaltungseinrichtungen zwischen den Schaltungseinrichtungen mindestens eine Transfereinrichtung angeordnet und die Schaltungseinrichtungen mit der Transfereinrichtung elektrisch verbunden werden.
Stand der Technik
Derartige Schaltungsanordnungen mit zwei Schaltungseinrichtungen sind zum Beispiel als elektronische Geräte unterschiedlicher Funktion bekannt. Die elektronischen Geräte bestehen im Allgemeinen aus einer als Steuerelektronik ausgebildeten ersten Schaltungseinrichtung und einer als Leistungselektronik ausgebildeten zweiten Schaltungseinrichtung. Die Steuerelektronik und die Leistungselektronik sind in vielen Fällen in unterschiedlichen Schaltungstechnologien ausgeführt. Die meisten elektrischen und mechanischen Verbindungskonzepte der Steuerelektronik und Leistungselektronik sehen eine flächig ausgebildete Montage vor. Die unterschiedlichen Montagekonzepte bei Verwendung von Schaltungseinrichtungen mit unterschiedlichen Technologien werden meist durch Stecker, Kabel, Stanzgitter, Bonds, Flex-Leiterplatten und/oder sonstige elektrische Verbindungsmittel elektrisch und/oder mechanisch realisiert. Diese herkömmlichen Montagekonzepte benötigen zusätzlichen Bauraum für die Leitungsführung zur elektrischen Verbindung der ersten mit der zweiten Schaltungseinrichtung.
Offenbarung der Erfindung
Zur einfachen Montage und zur platzsparenden elektrischen Verbindung/Kontaktierung der Schaltungseinrichtungen mittels mindestens einer Transfereinrichtung ist vorgesehen, dass die Transfereinrichtung mit der ersten Schaltungseinrichtung mittels Leitklebeverbindungen elektrisch verbunden ist und dass die Transfereinrichtung mit der zweiten Schaltungseinrichtung mittels Leitklebeverbindungen und/oder Lotverbindungen elektrisch verbunden ist. Zur elektrischen Verbindung miteinander weisen die beiden Schaltungseinrichtungen Kontaktbereiche auf, die durch die Transfereinrichtung elektrisch miteinander verbunden werden. Dazu besitzt die Transfereinrichtung eine entsprechende elektrische Leitungsstruktur, die die Kontaktbereiche der ersten Schaltungseinrichtung mit den entsprechend zugeordneten Kontaktbereichen der zweiten Schaltungseinrichtung elektrisch verbindet. Zu diesem Zweck weist auch die Transfereinrichtung Kontaktbereiche auf. Die Kontaktbereiche der ersten Schaltungseinrichtung sind mit zugeordneten Kontaktbereichen der Transfereinrichtung mittels Leitklebeverbindungen elektrisch verbunden. Die Kontaktbereiche der zweiten Schaltungseinrichtung sind mit zugeordneten Kontaktbereichen der Transfereinrichtung mittels Leitklebeverbindungen und/oder Lotverbindungen elektrisch verbunden. Die den Kontaktbereichen der ersten Schaltungseinrichtung zugeordneten Kontaktbereiche der Transfereinrichtung sind mit den den Kontaktbereichen der zweiten Schaltungseinrichtung zugeordneten Kontaktbereichen der Transfereinrichtung über eine elektrische Leitungsstruktur der Transfereinrichtung so miteinander verbunden, dass die Kontaktbereiche der ersten Schaltungseinrichtung mit den zugeordneten Kontaktbereichen der zweiten Schaltungseinrichtung nach der Montage elektrisch verbunden sind. Das Material der Verbindungen der ersten Schaltungseinrichtung mit der Transfereinrichtung beziehungsweise der Transfereinrichtung mit der zweiten Schaltungseinrichtung kann unterschiedlich oder gleich sein. Vor der Herstellung der jeweiligen Verbindungen liegt das jeweilige Material zur Ausbildung der Verbindungen vorzugsweise Pastenförmig vor.
Bevorzugt ist die Transfereinrichtung so ausgebildet, dass sie die Schaltungseinrichtungen auch mechanisch miteinander verbindet, wobei eine kompakte und stabile elektrische Schaltungsanordnung entsteht. Zusätzlich ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung mindestens eine weitere Transfereinrichtung und/oder mindestens ein Transferelement zur elektrischen und/oder mechanischen Verbindung der Schaltungseinrichtungen vorgesehen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Transfereinrichtung auf ihrer Oberseite die Leitklebeverbindungen zur Verbindung mit der ersten Schaltungseinrichtung und auf ihrer Unterseite die Leitklebeverbindungen und/oder Lotverbindungen zur Verbindung mit der zweiten Schaltungseinrichtung aufweist. Die beiden Seiten sind - unabhängig von der tatsächlichen Ausrichtung der Transfereinrichtung - zwei einander gegenüberliegende Seiten der Transfereinrichtung.
Mit Vorteil ist vorgesehen, dass die Transfereinrichtung eine Transferplatine ist oder mindestens eine Transferplatine aufweist. Die Transfereinrichtung ist dabei n-lagig ausgebildet mit n = 1 , 2, 3... .
Weiterhin ist mit Vorteil vorgesehen, dass die erste Schaltungseinrichtung eine erste Schaltungsplatine ist oder mindestens eine erste Schaltungsplatine aufweist. Die erste Schaltungseinrichtung ist m-lagig ausgebildet mit m = 1 , 2, 3... .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Schaltungseinrichtung eine zweite Schaltungsplatine ist oder mindestens eine zweite Schaltungsplatine aufweist. Die zweite Schaltungseinrichtung ist o- lagig ausgebildet mit o = 1 , 2, 3... .
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Schaltungseinrichtung in einer ersten Schaltungsträgertechnik ausgeführt ist. Die erste Schaltungseinrichtung ist bevorzugt in herkömmlicher Technik mit Leiterplatte oder in LTCC-Technik (Low Temperature Confired Ceramic) mit LTCC-Substrat ausgeführt.
Weiterhin ist mit Vorteil vorgesehen, dass die zweite Schaltungseinrichtung in einer zweiten Schaltungsträgertechnik ausgeführt ist. Die zweite
Schaltungseinrichtung ist bevorzugt in DCB-Technik (DCB: Direct Copper Bonded) mit DCB-Substrat ausführt.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die erste Schaltungseinrichtung eine Niederstrom-Schaltungseinrichtung und /oder die zweite Schaltungseinrichtung eine Hochstrom-Schaltungseinrichtung ist. Unter einer Niederstrom- Schaltungseinrichtung ist im Zusammenhang mit dieser Anmeldung eine Schaltungseinrichtung zu verstehen, deren Leistungsaufnahme so niedrig ist, dass die Stromtragfähigkeit des leitenden Verbindungsmediums, also des Leitklebers, nicht überschritten wird. Unter einer Hochstrom- Schaltungseinrichtung ist im Zusammenhang mit dieser Anmeldung eine Schaltungseinrichtung zu verstehen, deren Leistungsaufnahme - zumindest in mindestens einer Betriebssituation - so hoch ist, dass die Stromtragfähigkeit des leitenden Verbindungsmediums (des Leitklebers und/oder der Lotpaste) nicht überschritten wird.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Leitklebeverbindungen von Leitkleber, insbesondere aufgedrucktem Leitkleber, gebildet sind. Der Leitkleber wird zur elektrischen Verbindung der ersten Schaltungseinrichtung mit der Transfereinrichtung vorzugweise auf die Kontaktbereiche der ersten
Schaltungseinrichtung und/oder der Transfereinrichtung und zur elektrischen Verbindung der zweiten Schaltungseinrichtung mit der Transfereinrichtung vorzugweise auf die Kontaktbereiche der zweiten Schaltungseinrichtung und/oder der Transfereinrichtung aufgedruckt.
Schließlich ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Lotverbindungen von Lotpaste, insbesondere aufgedruckter Lotpaste, gebildet sind. Dabei werden vor der Montage der Transfereinrichtung und der zweiten Schaltungseinrichtung die Kontaktbereiche der Transfereinrichtung und/oder der zweiten Schaltungseinrichtung mit Lotpaste bedruckt und anschließend miteinander verlötet.
Mit Vorteil sind die beiden Schaltungseinrichtungen und die Transfereinrichtung mittels eines elektrisch isolierenden Füllmaterials (Underfill) mechanisch miteinander verbunden, sodass die elektrische Schaltungsanordnung als elektrisches Schaltungsmodul ausgebildet ist. Ein derartiges Underfill ist aus der SMD-Technik bekannt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Transfereinrichtung mit der ersten Schaltungseinrichtung mittels Leitkleber elektrisch verbunden wird und dass die Transfereinrichtung mit der zweiten Schaltungseinrichtung mittels Leitklebeverbindungen und/oder Lotverbindungen elektrisch verbunden wird. Bevorzugt ergeben sich folgende Herstellungsschritte für eine Schaltungsanordnung mit zwei Schaltungseinrichtungen:
- Bedrucken der Transfereinrichtung mit Lotpaste auf seiner zweiten Seite
- Verlöten der Transfereinrichtung mit der zweiten Schaltungseinrichtung, wobei anschließend ein erster Funktionstest durchgeführt werden kann,
- Bedrucken der ersten Seite der Transfereinrichtung mit Leitkleber,
- Verkleben des Systems (Zwischenmoduls) aus Transfereinrichtung und zweiter Schaltungseinrichtung mit der ersten Schaltungseinrichtung, wobei anschließend ein Funktionstest der gesamten Schaltungsanordnung durchgeführt werden kann und
- Einbringen eines Füllmaterials (Underfills) um die mechanische Stabilität des Moduls zu erhöhen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Dazu zeigen: Figur 1 eine erste Schaltungseinrichtung, eine zweite
Schaltungseinrichtung und eine Transfereinrichtung,
Figur 2 die mit Lotpaste bedruckte Transfereinrichtung,
Figur 3 ein Zwischenmodul aus Transfereinrichtung und mit dieser verlöteten zweiten Schaltungseinrichtung,
Figur 4 das in Figur 3 gezeigte Zwischenmodul aus zweiter
Schaltungseinrichtung und Transfereinrichtung, deren Oberseite mit Leitkleber bedruckt ist,
Figur 5 eine aus der ersten Schaltungseinrichtung, der Transfereinrichtung und der zweiten Schaltungseinrichtung gebildete elektrische
Schaltungsanordnung,
Figur 6 die Schaltungsanordnung der Figur 5 mit einem Underfill zur mechanischen Stabilisierung und
Figur 7 eine thermische Kontaktierung der Schaltungsanordnung an einem
Kühlkörper.
Ausführungsform(en) der Erfindung
Die Figur 1 zeigt eine erste Schaltungseinrichtung 1 , eine Transfereinrichtung 2 und eine zweite Schaltungseinrichtung 3 vor einem elektrischen Verbinden zu einer Schaltungsanordnung 4. Diese Schaltungsanordnung 4 ist insbesondere Teil eines Elektrogeräts.
Die erste Schaltungseinrichtung 1 wird von einer m-lagig ausgebildeten ersten Schaltungsplatine 5 mit m = 4 gebildet. Auf der Oberseite 6 wie auch auf der Unterseite 7 der ersten Schaltungseinrichtung 1 sind elektrische Bauelemente 8, insbesondere elektronische Bauelemente angeordnet und mit (nur teilweise dargestellten) Leiterbahnen 9 der ersten Schaltungseinrichtung 1 kontaktiert. Die unterschiedlichen Lagen der ersten Schaltungseinrichtung 1 sind untereinander mittels nicht dargestellten, als Vias ausgebildeten Durchkontaktierungen elektrisch kontaktiert. An ihrer Unterseite 7 weist die erste Schaltungseinrichtung
1 mehrere Kontaktbereiche 10 auf, die bei der montierten Schaltungsanordnung zur Kontaktierung der ersten Schaltungseinrichtung 1 mit der Transfereinrichtung
2 dienen. Die erste Schaltungseinrichtung ist als Niederstrom- Schaltungseinrichtung 11 ausgebildet.
Die Transfereinrichtung 2 wird von einer n-lagig ausgebildeten Transferplatine 12 mit n = 2 gebildet, die auf ihrer als Oberseite 13 ausgebildeten ersten Seite 13 und ihrer als Unterseite 14 ausgebildeten zweiten Seite 14 jeweils Kontaktbereiche 15 aufweist. Die Kontaktbereiche 15 sind mittels Leiterbahnen 16 der Transfereinrichtung 2 miteinander elektrisch verbunden. Die Verbindungen sind Verbindungen zwischen den Kontaktbereichen 15 auf der Oberseite 13, Verbindungen zwischen den Kontaktbereichen 15 auf der
Unterseite 14 und Verbindungen zwischen Kontaktbereichen 15 der Oberseite
13 und der Unterseite 14. Die Kontaktbereiche 15 auf der Oberseite 13 der Transfereinrichtung 2 sind so angeordnet, dass sie in einer Montageposition deckungsgleich mit zugeordneten Kontaktbereichen 10 auf der Unterseite 8 der ersten Schaltungseinrichtung 1 angeordnet sind.
Die zweite Schaltungseinrichtung 3 wird von einer o-lagig ausgebildeten zweiten Schaltungsplatine 17 gebildet, wobei o = 1 ist. Die zweite Schaltungseinrichtung
3 weist auf ihrer Oberseite 18 elektrische Bauelemente 19, insbesondere elektronische Bauelemente, auf. Eine Unterseite 20 der zweiten
Schaltungseinrichtung 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel frei von elektrischen Bauelementen 19 und kann zum Beispiel zur thermischen Kontaktierung eines in Figur 7 gezeigten Kühlkörpers 21 genutzt werden. Die elektrischen Bauelemente 19 der zweiten Schaltungseinrichtung 3 sind untereinander und mit Kontaktbereichen 22 auf der Oberseite 18 der zweiten Schaltungseinrichtung 3 mittels Leiterbahnen 23 elektrisch kontaktiert. Die Kontaktbereiche 22 der zweiten Schaltungseinrichtung 3 sind so angeordnet, dass sie in einer Montageposition deckungsgleich mit den Kontaktbereichen 15 auf der Unterseite
14 der der Transfereinrichtung 2 angeordnet sind. Mittels der Kontaktbereiche 22 der zweiten Schaltungseinrichtung 3 und der Kontaktbereiche 15 auf der Unterseite 14 der Transfereinrichtung 2 werden die zweite Schaltungseinrichtung 3 und die Transfereinrichtung 2 bei montierter Schaltungsanordnung 4 miteinander elektrisch kontaktiert. Die zweite Schaltungseinrichtung 3 ist eine Hochstrom-Schaltungseinrichtung 24.
Die elektrischen Bauelemente 8, 19 sind - zumindest teilweise - elektronische Bauelemente, insbesondere SMD-Bauteile. Die erste Schaltungseinrichtung 1 bildet innerhalb der fertig montierten Schaltungsanordnung 4 eine Steuerelektronik 25 und die zweite Schaltungseinrichtung 3 bildet in der fertig montierten Schaltungsanordnung 4 ein Leistungselektronik 26. Dementsprechend sind die elektrischen Bauelemente 8 der ersten Schaltungseinrichtung 1 Elemente der Steuerelektronik 25 und die elektrischen Bauelemente 19 der zweiten Schaltungseinrichtung 3 Leistungsbauelemente der Leistungselektronik 26. Diese elektrischen Bauelemente 19 der zweiten Schaltungseinrichtung 3 sind zumindest Teilweise nicht gehauste Leistungshalbleiter mit entsprechenden elektrischen Anschlüssen.
In den Figuren 2 bis 7 wird im Folgenden ein Montageablauf einer Montage der Schaltungsanordnung 4 aus der ersten Schaltungseinrichtung 1 , der Transfereinrichtung 2 und der zweiten Schaltungseinrichtung 3 beschrieben. Durch die Montage entsteht eine als dreidimensionale
Multilagenschaltungsanordnung 27 ausgebildete Schaltungsanordnung 4, die in den Figuren 6 und 7 dargestellt ist. Der Montageablauf sieht wie folgt aus:
1. Bedrucken der Unterseite 14 der Transfereinrichtung 2 mit Lotpaste 28. Die Figur 2 zeigt eine entsprechende Transfereinrichtung 2, deren Kontaktbereiche 15 auf der Unterseite 14 mit Lotpaste 28 bedruckt sind.
2. Verlöten der Transfereinrichtung 2 mit der zweiten Schaltungseinrichtung 3. Die Figur 3 zeigt die miteinander über die Kontaktbereiche 15, 22 der
Transfereinrichtung 2 und der zweiten Schaltungseinrichtung 3, sowie eine aus der Lotpaste 28 gebildete Lotverbindung 29 elektrisch kontaktierte Einrichtungen 2, 3. Dabei entsteht ein Zwischenmodul 30 aus diesen Einrichtungen 2, 3. Anschließend an diese erste Kontaktierung der Transfereinrichtung 2 mit der zweiten Schaltungseinrichtung 3 kann ein erster Funktionstest dieses Moduls 30 durchgeführt werden.
3. Bedrucken der Kontaktbereiche 15 auf der Oberseite 13 der Transfereinrichtung 2 mit Leitkleber 31. Die Figur 4 zeigt das in Figur 3 gezeigte Modul 30, bei dem die Kontaktbereiche 15 auf der Oberseite 13 der Transfereinrichtung 2 mit Leitkleber 31 zur elektrischen Kontaktierung mit der nicht gezeigten ersten Schaltungseinrichtung 1 bedruckt ist.
4. Verkleben des Moduls 30 mit der ersten Schaltungseinrichtung 1 mittels Leitkleber 31 zur elektrischen Kontaktierung des Moduls 30 mit der ersten Schaltungseinrichtung 1. Die Figur 5 zeigt die Schaltungsanordnung 4 bestehend aus der ersten Schaltungseinrichtung 1 , der Transfereinrichtung 2 und der zweiten Schaltungseinrichtung 3. Gegenüber dem in den Figuren 3 und 4 gezeigten Modul 30 sind die Kontaktbereiche 10 der ersten
Schaltungseinrichtung mit den Kontaktbereichen 15 der Transfereinrichtung 2 zur elektrischen Kontaktierung miteinander verklebt. Die Bauelemente 8 auf der Oberseite 6 der ersten Schaltungsanordnung 1 werden mittels Bondverbindungen 33 mit den Leiterbahnen 9 kontaktiert.
Zur Erhöhung der mechanischen Stabilität der als dreidimensionalen Multilagen- Schaltungsanordnung 27 ausgebildeten Schaltungsanordnung 4 wird zwischen die erste Schaltungseinrichtung 1 und die zweite Schaltungseinrichtung 3 ein die Transfereinrichtung 2 zumindest teilweise umgebender, elektrisch isolierender Underfill 34 eingebracht. Ein derartiger Underfill 34 ist zum Beispiel aus der Oberflächenmontage der SMD-Technik bekannt. Anschließend kann ein endgültiger Funktionstest der Schaltungsanordnung 4 erfolgen.
Nach dem Einbringen des Underfills 34 kann die dreidimensionale Multilagen- Schaltungsanordnung 27 in ein Gehäuse eingebaut und die äußere
Kontaktierung der Schaltungsanordnung 4 vorgenommen werden. Dabei wird mindestens eine der Schaltungseinrichtungen 1 , 3 vorzugsweise über Wärmeleitpaste 35 in thermischen Kontakt mit einem Kühlkörper 21 gebracht (Figur 7). Es ergeben sich folgende Ausführungsformen: Als Leiterplatten/Platinen 5, 12, 17 eignen sich alle Baugruppenträger, wie zum Beispiel: STD-Substrat, Niedertemperatur Einbrandkeramiken (LTCC: Low Temperature Confired Ceramic), DCB-Substrat (DCB: Direct Copper Bonded), herkömmliche Leiterplatten.
Weiterhin ergeben sich folgende Vorteile:
- Entfall von platzraubenden Verbindungselementen wie zum Beispiel Stecker, Kabel, Stanzgitter, Bonds, Flex-Leiterplatten.
- Vereinigung von Lot- und Leitklebermontage um insbesondere eine Steuer- und eine Leistungselektronik 25, 26 miteinander zu verbinden.
Hierbei werden Lotverbindungen 29 für den Hochstrombereich beziehungsweise die Leistungselektronik 26 und die Leitklebeverbindung 32 für den Niederstrombereich beziehungsweise die Steuerelektronik 25 verwendet.
Die Vereinigung der Technik einer Lot- und einer Klebemontage wird durch die Verwendung der Transfereinrichtung 2 ermöglicht. Dabei übernimmt die Transfereinrichtung 2 folgende Aufgaben:
- die elektrische Kontaktierung („Verdrahtung") der ersten und der zweiten Schaltungseinrichtung 1 , 3
- die thermische Trennung der ersten und der zweiten Schaltungseinrichtung 1 , 3, was insbesondere für eine Hochstrom- Schaltungseinrichtung 24 und eine Niederstrom-Schaltungseinrichtung 11 von Vorteil ist
- ein Ausgleich von Materialspannungen zwischen erster und zweiter Schaltungseinrichtung und - ein Trennen der Bereiche der Lotverbindung 29 von den Bereichen der Leitklebeverbindung 32, wobei zusätzlich der Leitkleber 31 beziehungsweise Underfill 34 eingebracht werden kann.
Besonders bevorzugt wird zunächst jede der Einrichtungen (erste
Schaltungseinrichtung 1 , Transfereinrichtung 2 und zweite Schaltungseinrichtung 3) in seiner jeweiligen Technik (herkömmliche Leiterplatte, LTCC, DBC, ...) prozessiert, wobei jede Einrichtung 1 , 2, 3 für sich in einem großen Substrat aufgebaut, getestet und anschließend vereinzelt werden kann.
Alternativ zu der gezeigten Schaltungsanordnung 4 mit zwei Schaltungseinrichtungen 1 , 3 und einer Transfereinrichtung 2 kann die Schaltungsanordnung 4 auch mehr als zwei Schaltungseinrichtungen aufweisen, die durch mindestens zwei Transfereinrichtungen miteinander elektrisch verbunden/kontaktiert werden. Vorzugsweise sind dabei nur die
Leitverbindungen einer Transfereinrichtung als Lotverbindungen ausgebildet.

Claims

Ansprüche
1. Elektrische Schaltungsanordnung mit mindestens einer ersten Schaltungseinrichtung und mindestens einer zweiten Schaltungseinrichtung, wobei die Schaltungseinrichtungen unter Zwischenschaltung mindestens einer Transfereinrichtung elektrisch miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Transfereinrichtung (2) mit der ersten Schaltungseinrichtung (1 ) mittels Leitklebeverbindungen (32) elektrisch verbunden ist und dass die Transfereinrichtung (2) mit der zweiten Schaltungseinrichtung (3) mittels Leitklebeverbindungen (32) und/oder Lotverbindungen (29) elektrisch verbunden ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Transfereinrichtung (2) auf ihrer Oberseite (13) die Leitklebeverbindungen (32) zur Verbindung mit der ersten Schaltungseinrichtung (1 ) und auf ihrer Unterseite (14) die Leitklebeverbindungen (32) und/oder Lotverbindungen (29) zur Verbindung mit der zweiten Schaltungseinrichtung (2) aufweist.
3. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transfereinrichtung (2) eine Transferplatine (12) ist oder mindestens eine Transferplatine (12) aufweist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schaltungseinrichtung (1 ) eine erste Schaltungsplatine (5) ist oder mindestens eine erste Schaltungsplatine (5) aufweist.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schaltungseinrichtung (3) eine zweite Schaltungsplatine (17) ist oder mindestens eine zweite Schaltungsplatine (17) aufweist.
6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schaltungseinrichtung (1 ) in einer ersten Schaltungsträgertechnik ausgeführt ist.
7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schaltungseinrichtung (3) in einer zweiten Schaltungsträgertechnik ausgeführt ist.
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitklebeverbindungen (32) von Leitkleber (31 ), insbesondere von aufgedrucktem Leitkleber (31 ), gebildet sind.
9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lotverbindungen (29) von Lotpaste (28), insbesondere aufgedruckter Lotpaste (28), gebildet sind.
10. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schaltungsanordnung, die mindestens eine erste Schaltungseinrichtung und mindestens eine zweite Schaltungseinrichtung aufweist, wobei zur elektrischen Verbindung der Schaltungseinrichtungen zwischen den Schaltungseinrichtungen mindestens eine Transfereinrichtung angeordnet und die Schaltungseinrichtungen mit der Transfereinrichtung elektrisch verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Transfereinrichtung mit der ersten Schaltungseinrichtung mittels Leitkleber elektrisch verbunden wird und dass die Transfereinrichtung mit der zweiten Schaltungseinrichtung mittels Leitklebeverbindungen und/oder Lotverbindungen elektrisch verbunden wird.
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