EP2652784A2 - Elektronische baugruppe mit verbesserter sinterverbindung - Google Patents

Elektronische baugruppe mit verbesserter sinterverbindung

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EP2652784A2
EP2652784A2 EP11788397.5A EP11788397A EP2652784A2 EP 2652784 A2 EP2652784 A2 EP 2652784A2 EP 11788397 A EP11788397 A EP 11788397A EP 2652784 A2 EP2652784 A2 EP 2652784A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
assembly according
recesses
connection
sintered
edge
Prior art date
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Ceased
Application number
EP11788397.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Wolde-Giorgis
Thomas Kalich
Erik Sueske
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2652784A2 publication Critical patent/EP2652784A2/de
Ceased legal-status Critical Current

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Definitions

  • the present invention relates to an electronic assembly having an improved sintered connection between a base part, e.g. a substrate, and an electronic component, e.g. a chip.
  • Embodiments used for a variety of purposes a wide variety of electronic components on a base part, e.g. Substrate or the like, to be fixed. It is known that the electronic components are fixed to the substrate, for example by means of soldering. It is also known to attach electronic components by means of a sintered connection on a substrate.
  • EP 0275433 B1 proposes that metal powder is introduced between an electronic component and a substrate in the form of a pre-sintered film before the sintering process. at
  • Claim 1 has the advantage that a reliability and life of the assembly with a base part, e.g. a substrate, and electronic components sintered thereto can be significantly increased.
  • the mechanical stress peaks acting on the electronic component are reduced by a geometric change at the joint between the sintered connection and the electronic component. This is inventively achieved in that a
  • Component edge remains at least partially free of the sintered connection.
  • Thermal shock resistance of the electronic assembly can be achieved.
  • the at least partially releasing the component edge of the sintered material allows a geometrically smooth transition from the sintered layer to the electronic component. There will also be a smooth transition between
  • the sintered connection comprises an edge region with a plurality of recesses which are designed to be open to an outside of the sintered connection.
  • the sintered compound has a stamp form.
  • the sintered connection comprises a plurality of circumferentially
  • closed recesses which are provided with an edge distance along an edge region of the sintered connection.
  • the open or closed recesses in the sintered connection are preferably uniform over the entire edge circumference of the
  • a form of the open and / or closed recesses is preferably semicircular or circular.
  • the shape may also be semi-oval or oval-shaped or rectangular or triangular.
  • each adjacent recesses have a distance of 50 to 300 ⁇ , preferably 100 to 250 ⁇ , more preferably 150 to 200 ⁇ and more preferably about 175 ⁇ on.
  • the recesses are semicircular or circular, the recesses preferably have a diameter of about 300 to 700 ⁇ , preferably 400 to 600 ⁇ and more preferably about 500 ⁇ .
  • Sinter connection does not reach the component edge, but ends with a certain distance in front of it.
  • the distance to the component edge is preferably equal to a dimension of the recesses in the sintered connection, e.g. the diameter.
  • the return ensures that the sintered connection does not interfere with the
  • the recess preferably has a length from the outer edge to the inside, which is equal to or greater than a height of the sintered connection and / or which is equal to or smaller than a thickness of the sintered connection.
  • the return is about 100 ⁇ .
  • At least one recess is provided in the base part, wherein the sintered connection up to reaches an edge of the recess and the electronic component projects beyond the sintered connection.
  • Sinter connection can be provided simply and flatly without recess and still a reduced voltage introduction can be achieved with temperature changes to the electronic component.
  • a component edge of the electronic component is preferably arranged such that the component edge is arranged above the recess in the base part.
  • a plurality of recesses are arranged in the base part, which are arranged adjacent to each other according to the shape of the component.
  • the plurality of recesses thus form approximately a projection of the electronic component on the base part.
  • the shape of the recesses may be circular, semicircular, oval, semi-oval or quadrangular.
  • four trenches could for example also be provided along the component edges in the case of a quadrangular electronic component, or alternatively a completely circumferential trench could be provided in the base part.
  • the sintered compound additionally comprises a planar intermediate element, which has very good electrically and thermally conductive properties, wherein sintered material is provided on both sides of the surface intermediate element.
  • the planar intermediate element is, for example, a metal foil, in particular a silver foil.
  • the planar intermediate element has an edge region with open recesses (stamp form) and / or the intermediate element comprises a multiplicity of circumferentially closed ones
  • the sintered compound comprises silver.
  • the starting material for the sintered compound is preferably a paste comprising metal colloids and stabilizing components.
  • the stabilizing constituents are then burned out with application of temperature, so that the metal colloids come into direct contact with one another and with the material of the adjacent joining partners.
  • the material of the joining partners is on the one hand preferably a component, for example silicon, and the material of the other joining partner is preferably a metal, in particular copper or copper alloys. According to the invention, it is thus prevented that a sintered connection runs along an entire circumference of a component edge of an electronic component.
  • the sintered compound for example, a
  • Stamp structure as an edge region or a hole structure near the edge region, wherein the component edge is above the hole structure. Further alternatively, a return can be provided in the sintered connection to the electronic component.
  • the invention can be used in all electronic assemblies, which electronic components on a base by means of
  • Rectifier diode in which a silicon chip is fixed on a copper substrate by means of sintering.
  • a base part in addition to substrates and a stamped grid can be used.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of an electronic
  • Figure 2 is a schematic plan view of that shown in Figure 1
  • FIG. 3 shows an enlarged partial sectional view of the sintered connection of FIG. 2
  • FIG. 4 shows a schematic plan view of a sintered connection according to a second exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 5 shows an enlarged partial sectional view of the sintered connection of FIG
  • FIG. 6 shows a schematic view of an electronic assembly according to a third exemplary embodiment of the invention
  • Figure 7 is a schematic sectional view of an electronic
  • Figure 9 is a schematic sectional view of an electronic circuit
  • FIG. 10 is a schematic plan view of the assembly of FIG. 9.
  • the electronic subassembly 1 of the first exemplary embodiment comprises a substrate as base part 2 as well as an electronic component 3, e.g. a chip. Between the base part 2 and the electronic component 3, e.g. a chip. Between the base part 2 and the electronic component 3, e.g. a chip.
  • a sintered connection 4 is formed.
  • the sintered connection 4 is shown in detail in FIGS. 2 and 3.
  • the sintered connection 4 has an edge region 42 with a plurality of recesses 5, so that the edge region of the sintered connection 4 has a stamp structure.
  • the recesses 5 are in this embodiment, outwardly open recesses, which are uniform along the edge circumference of
  • the recesses 5 have a Semicircular shape with a diameter 41 on.
  • the diameter 41 is preferably in a range of 300 to 700 ⁇ .
  • a straight part of the outer edge region 42 is provided between respectively adjacent open recesses 5.
  • the rectilinear portion has a length 43, which is preferably between 50 to 300 ⁇ . The length 43 of the rectilinear portion is at most equal to the length of a maximum diameter of the recesses 5
  • Edge region 42 can be arranged. As can further be seen from FIG. 1, the recesses 5 are formed through the entire thickness 40 of the sintered connection 4.
  • a distance 31 of a component edge 30 of the electronic component 3 is smaller than the thickness 40 of FIG.
  • the distance 31 preferably corresponds to half the diameter of the recesses. 5
  • the transition is made geometrically gentler by the provision of the plurality of identical recesses 5, so that no local voltage peaks, in particular on the electronic component 3, can occur.
  • the sintered connection comprises silver in order to establish an electrical contact between the base part 2 and the electronic component 3.
  • the sintered joint 4 may also be formed such that the rectilinear portion of the outermost edge portion 42 is directly on the component edge 30, that is, the distance 31 is zero.
  • This embodiment has the same advantages according to the invention, but is somewhat more difficult to produce, since the outermost edge region 42 must lie exactly at the component edge 30.
  • Embodiment a circumferential hole structure, in which a plurality of closed recesses 50 is provided.
  • the closed recesses 50 are uniform along the edge region 42 of
  • Adjacent recesses 50 in this case have a distance 51 which is at most as large as a
  • Diameter 41 of the closed recesses 50 Diameter 41 of the closed recesses 50.
  • a second distance 52 between the recesses 50 and the edge region 42 of the sintered connection 4 is smaller than the diameter 41 of the closed recess 50, but larger than the distance 51 between two adjacent recesses 50th
  • the sintered connection 4 can be arranged at a not shown electronic component 3, as shown in the first embodiment, with a distance 31 between the component edge and the outermost edge region 42.
  • the component edge 30 can also lie over the closed recesses 50, preferably the component edge lies exactly on the midpoints M of the closed recesses 50.
  • FIG. 6 shows an electronic assembly 1 according to a third embodiment
  • the electronic component 3 has a double-sided, sintered connection, each with a sintered connection 4, 4 on a surface of the electronic component 3.
  • the sintered connections 4, 4 of the third exemplary embodiment have the circumferential hole structure with closed recesses 50 shown in FIG.
  • the sintered connections 4 are at a distance 31 from the
  • Component edge 30 reset.
  • the two sintered connections 4 are the same. It should, however, be noted that different sintered connections may also be provided, such as the sintered connection with open recesses 5 shown in the first exemplary embodiment.
  • FIGS. 7 and 8 show an electronic subassembly 1 according to a fourth exemplary embodiment of the invention, again having identical or functionally identical parts with the same reference numerals as in the first embodiment Embodiment are designated.
  • a two-sided sintered connection of the electronic component 3 is provided in the fourth embodiment.
  • the sintered connection 4, 4 in this case has a circumferential recess 45, which from an outermost
  • Edge region 42 is set back by a length 46.
  • the recess 45 has a height 47 which is smaller than half the thickness 40 of the sintered connection 4.
  • the sintered connection 4 of the fourth embodiment has a step-shaped edge shape, wherein by the recess 45, the
  • Component edge 30 is free.
  • the outermost edge region 42 lies at a height with an end face 3a of the electronic component 3.
  • the height 47 of the recess 45 is at least 30 ⁇ .
  • the depth 46 of the recess 45 is between 200 and 700 ⁇ .
  • the electronic module 1 of the fifth exemplary embodiment has recesses 6 in the base part 2.
  • a multiplicity of circular recesses 6 are provided in the base part 2 along the circumference of the electronic component 3.
  • the sintered connection 4 extends to the edge of the recesses 6.
  • the component edge 30 lies on the midpoints M of the circular recesses 6. Otherwise, this corresponds
  • Sinter connections 4 both on one side of an electronic component 3 or on two sides, as described in the third and fourth embodiments, may be provided. Also, any combinations of the disclosed sintered connections 4 in a two-sided arrangement are possible. Furthermore, it is possible that in all the described embodiments additionally a metallic foil as an intermediate element in the sintered connection. 4 is introduced, wherein the sintered connection is then provided on both sides of the metallic foil. Preferably, in all of the described embodiments, sintered connections are used which comprise silver and can be applied in paste form.

Landscapes

  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Baugruppe, umfassend ein Basisteil (2), insbesondere ein Substrat, wenigstens ein elektronisches Bauelement (3), insbesondere einen Chip, welches auf dem Basisteil (2) angeordnet ist, und eine Sinterverbindung (4), welche das elektronische Bauelement (3) mit dem Basisteil (2) verbindet, wobei die Sinterverbindung (4) flächig zwischen dem Basisteil (2) und dem elektronischen Bauelement (3) ausgebildet ist, und wobei eine Bauelementkante (3) zumindest teilweise frei von der Sinterverbindung (4) ist.

Description

Beschreibung Titel
Elektronische Baugruppe mit verbesserter Sinterverbindung Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Baugruppe mit einer verbesserten Sinterverbindung zwischen einem Basisteil, z.B. einem Substrat, und einem elektronischen Bauelement, z.B. einem Chip.
Elektronische Baugruppen werden im Stand der Technik in vielfältigen
Ausgestaltungen auf verschiedenste Einsatzzwecke verwendet. Hierbei müssen verschiedenste elektronische Bauelemente auf einem Basisteil, z.B. Substrat oder Ähnlichem, fixiert werden. Hierbei ist es bekannt, dass die elektronischen Bauelemente beispielsweise mittels Löten am Substrat fixiert werden. Es ist ferner bekannt, elektronische Bauelemente mittels einer Sinterverbindung auf einem Substrat zu befestigen. Hierbei schlägt die EP 0275433 B1 vor, dass Metallpulver vor dem Sintervorgang in Form einer vorgesinterten Folie zwischen ein elektronisches Bauelement und ein Substrat eingebracht wird. Bei
Sinterverbindungen hat sich jedoch herausgestellt, dass bei einem Fügeprozess stabilisierende Bestandteile des Sintergrundstoffs bei einer
Temperaturbeaufschlagung ausgebrannt werden. Durch den Unterschied zwischen Raum- und Fügetemperatur, der Steifigkeit der Sinterverbindung und der stark unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Chip und Substrat können jedoch sehr hohe mechanische bzw. thermomechanische Spannungen in das elektronische Bauelement eingeleitet werden. Dadurch kann es
insbesondere bei thermischen Belastungen zu einem sogenannten
"Muschelbruch" am elektronischen Bauteil kommen, bei dem Teilbereiche der Oberfläche des elektronischen Bauelements herausgebrochen werden. Dies kann jedoch zu sehr kurzer Lebensdauer derartiger elektronischer Baugruppen führen. Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße elektronische Baugruppe mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Baugruppe mit einem Basisteil, z.B. einem Substrat, und daran angesinterten elektronischen Bauelementen signifikant gesteigert werden kann. Erfindungsgemäß werden die auf das elektronische Bauelement wirkenden mechanischen Spannungsspitzen durch eine geometrische Veränderung an der Fügestelle zwischen der Sinterverbindung und dem elektronischen Bauelement verringert. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass eine
Bauelementkante zumindest teilweise frei von der Sinterverbindung verbleibt. Durch diese Maßnahme kann eine deutlich verbesserte
Temperaturwechselbeständigkeit der elektronischen Baugruppe erreicht werden. Das zumindest teilweise Freilassen der Bauelementkante von dem Sintermaterial ermöglicht einen geometrisch sanften Übergang von der Sinterschicht auf das elektronische Bauelement. Ebenfalls wird ein sanfter Übergang zwischen
Sinterverbindung und dem Basisteil erreicht. Lokale Spannungsspitzen, welche eine Bruchspannung des elektronischen Bauelements überschreiten würden, werden verringert, indem sie über einen größeren Flächenbereich verteilt werden.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Vorzugsweise umfasst die Sinterverbindung einen Randbereich mit einer Vielzahl von Ausnehmungen, welche zu einer Außenseite der Sinterverbindung offen gestaltet sind. Hierdurch wird eine Randkontaktzone zwischen der
Sinterverbindung und dem elektronischen Bauelement und/oder dem
elektronischen Basisteil deutlich vergrößert. Die Sinterverbindung weist dabei eine Briefmarkenform auf.
Alternativ umfasst die Sinterverbindung eine Vielzahl von umlaufend
geschlossenen Ausnehmungen, welche mit einem Randabstand entlang eines Randbereichs der Sinterverbindung vorgesehen sind. Die offenen oder geschlossenen Ausnehmungen in der Sinterverbindung sind vorzugsweise gleichmäßig entlang des gesamten Randumfangs der
Sinterverbindung vorgesehen. Eine Form der offenen und/oder geschlossenen Ausnehmungen ist dabei vorzugsweise halbkreisförmig bzw. kreisförmig.
Alternativ kann die Form auch halbovalförmig oder ovalförmig oder rechteckig oder dreieckig sein.
Besonders bevorzugt weisen jeweils benachbarte Ausnehmungen einen Abstand von 50 bis 300 μηι, vorzugsweise 100 bis 250 μηι, besonders bevorzugt 150 bis 200 μηι und weiter bevorzugt ca. 175 μηι auf.
Wenn die Ausnehmungen halbkreisförmig bzw. kreisförmig sind, weisen die Ausnehmungen vorzugsweise einen Durchmesser von ca. 300 bis 700 μηι, vorzugsweise 400 bis 600 μηι und besonders bevorzugt ca. 500 μηι auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die
Bauelementkante vollständig frei von der Sinterverbindung. D.h., die
Sinterverbindung reicht nicht bis zur Bauelementkante, sondern endet mit einem gewissen Abstand davor. Der Abstand zur Bauelementkante ist dabei vorzugsweise gleich einem Maß der Ausnehmungen in der Sinterverbindung, z.B. dem Durchmesser.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Sinterverbindung am Randbereich einen umlaufenden, an der zum Bauelement gerichteten Seite der Sinterverbindung vorgesehenen Rücksprung auf. Der Rücksprung stellt dabei sicher, dass die Sinterverbindung nicht mit der
Bauelementkante in Kontakt kommt. Diese Ausführungsform ist dabei sehr einfach und kostengünstig herstellbar.
Der Rücksprung weist dabei vorzugsweise eine Länge von der Außenkante nach innen auf, welche gleich oder größer als eine Höhe der Sinterverbindung ist und/oder welche gleich oder kleiner als eine Dicke der Sinterverbindung ist. Besonders bevorzugt beträgt der Rücksprung dabei ca. 100 μηι.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Alternative der Erfindung ist im Basisteil wenigstens eine Ausnehmung vorgesehen, wobei die Sinterverbindung bis an einen Rand der Ausnehmung heranreicht und das elektronische Bauelement über die Sinterverbindung vorsteht. Hierdurch kann insbesondere die
Sinterverbindung einfach und flächig ohne Ausnehmung vorgesehen werden und trotzdem eine reduzierte Spannungseinleitung bei Temperaturänderungen am elektronischen Bauelement erreicht werden. Dabei ist vorzugsweise eine Bauelementkante des elektronischen Bauelements derart angeordnet, dass die Bauelementkante über der Ausnehmung im Basisteil angeordnet ist.
Vorzugsweise sind im Basisteil eine Vielzahl von Ausnehmungen angeordnet, welche benachbart zueinander entsprechend der Form des Bauelements angeordnet sind. Die Vielzahl der Ausnehmungen bilden somit ungefähr eine Projektion des elektronischen Bauelements auf dem Basisteil. Die Form der Ausnehmungen kann dabei kreisförmig, halbkreisförmig, oval, halboval oder viereckig sein. Alternativ könnten auch beispielsweise bei einem viereckigen elektronischen Bauelement vier Gräben entlang den Bauteilkanten vorgesehen sein oder alternativ ein komplett umlaufender Graben im Basisteil vorgesehen sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst die Sinterverbindung zusätzlich ein flächiges Zwischenelement, welches elektrisch und thermisch sehr gut leitende Eigenschaften aufweist, wobei Sintermaterial zu beiden Seiten des flächen Zwischenelements vorgesehen ist. Das flächige Zwischenelement ist beispielsweise eine Metallfolie, insbesondere eine Silberfolie. Besonders bevorzugt weist das flächige Zwischenelement einen Randbereich mit offenen Ausnehmungen auf (Briefmarkenform) und/oder das Zwischenelement umfasst eine Vielzahl von umlaufend geschlossenen
Ausnehmungen, welche mit etwas Abstand zum Randbereich des
Zwischenelements angeordnet sind.
Weiter bevorzugt umfasst die Sinterverbindung Silber. Das Ausgangsmaterial für die Sinterverbindung ist vorzugsweise eine Paste, welche Metallkolloide sowie stabilisierende Bestandteile aufweist. Die stabilisierenden Bestandteile werden dann unter Temperaturbeaufschlagung ausgebrannt, so dass die Metallkolloide untereinander und mit dem Material der angrenzenden Fügepartner in direkten Kontakt kommen. Das Material der Fügepartner ist einerseits vorzugsweise ein Bauelement, z.B. Silizium, und das Material des anderen Fügepartners ist vorzugsweise ein Metall, insbesondere Kupfer bzw. Cu-Legierungen. Erfindungsgemäß wird somit verhindert, dass eine Sinterverbindung entlang eines gesamten Umfangs einer Bauelementkante eines elektronischen Bauteils verläuft. Hierbei kann die Sinterverbindung beispielsweise eine
Briefmarkenstruktur als Randbereich aufweisen oder eine Lochstruktur nahe dem Randbereich, wobei die Bauelementkante über der Lochstruktur liegt. Weiter alternativ kann ein Rücksprung in der Sinterverbindung zum elektronischen Bauelement vorgesehen sein.
Die Erfindung kann bei allen elektronischen Baugruppen eingesetzt werden, welche elektronische Bauelemente auf einem Basisteil mittels
Sinterverbindungen fixieren. Ein Einsatzbeispiel ist beispielsweise eine
Gleichrichterdiode, bei der ein Siliziumchip auf einem Kupfersubstrat mittels Sinterverbindung fixiert wird. Als Basisteil kann neben Substraten auch ein Stanzgitter verwendet werden.
Zeichnungen
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht einer elektronischen
Baugruppe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 2 eine schematische Draufsicht auf die in Figur 1 gezeigte
Sinterverbindung,
Figur 3 eine vergrößerte Teilausschnittsansicht der Sinterverbindung von Figur 2,
Figur 4 eine schematische Draufsicht auf eine Sinterverbindung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, Figur 5 eine vergrößerte Teilschnittsansicht der Sinterverbindung von
Figur 4,
Figur 6 eine schematische Ansicht einer elektronischen Baugruppe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 7 eine schematische Schnittansicht einer elektronischen
Baugruppe gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 8 eine vergrößerte Darstellung der elektronischen Baugruppe gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 9 eine schematische Schnittansicht einer elektronischen
Baugruppe gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Figur 10 eine schematische Draufsicht der Baugruppe von Figur 9.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 eine elektronische Baugruppe 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, umfasst die elektronische Baugruppe 1 des ersten Ausführungsbeispiels ein Substrat als Basisteil 2 sowie ein elektronisches Bauelement 3, z.B. einen Chip. Zwischen dem Basisteil 2 und dem
elektronischen Bauelement 3 ist eine Sinterverbindung 4 ausgebildet. Die Sinterverbindung 4 ist im Detail in den Figuren 2 und 3 gezeigt. Wie
insbesondere aus Figur 2 ersichtlich ist, weist die Sinterverbindung 4 einen Randbereich 42 mit einer Vielzahl von Ausnehmungen 5 auf, so dass der Randbereich der Sinterverbindung 4 eine Briefmarkenstruktur aufweist. Die Ausnehmungen 5 sind in diesem Ausführungsbeispiel nach außen offene Ausnehmungen, welche gleichmäßig entlang des Randumfangs der
Sinterverbindung 4 angeordnet sind. Die Ausnehmungen 5 weisen eine Halbkreisform mit einem Durchmesser 41 auf. Der Durchmesser 41 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 300 bis 700 μηι. Wie weiter aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist, ist ferner ein geradliniger Teil des äußeren Randbereichs 42 zwischen jeweils benachbarten offenen Ausnehmungen 5 vorgesehen. Der geradlinige Teil weist eine Länge 43 auf, welche vorzugsweise zwischen 50 bis 300 μηι liegt. Die Länge 43 des geradlinigen Teils ist dabei maximal gleich lang wie ein maximaler Durchmesser der Ausnehmungen 5. Hierdurch wird
sichergestellt, dass eine ausreichende Anzahl von Ausnehmungen 5 am
Randbereich 42 angeordnet werden kann. Wie weiter aus Figur 1 ersichtlich ist, sind die Ausnehmungen 5 durch die gesamte Dicke 40 der Sinterverbindung 4 ausgebildet.
Wie weiter aus Figur 1 ersichtlich ist, ist ein Abstand 31 einer Bauelementkante 30 des elektronischen Bauelements 3 kleiner als die Dicke 40 der
Sinterverbindung 4. Der Abstand 31 entspricht vorzugsweise der Hälfte des Durchmessers der Ausnehmungen 5.
Durch die Briefmarkenstruktur des Randbereichs 42 der Sinterverbindung 4 kann somit eine verbesserte Temperaturwechselbeständigkeit der elektronischen Baugruppe 1 erreicht werden. Der Übergang wird durch das Vorsehen der Vielzahl von gleichen Ausnehmungen 5 geometrisch sanfter gestaltet, so dass keine lokalen Spannungsspitzen, insbesondere am elektronischen Bauelement 3, auftreten können. Die Sinterverbindung umfasst Silber, um einen elektrischen Kontakt zwischen Basisteil 2 und elektronischem Bauelement 3 herzustellen.
Es sei angemerkt, dass die Sinterverbindung 4 auch derart ausgebildet sein kann, dass der geradlinige Teil des äußersten Randbereichs 42 direkt an der Bauelementkante 30 liegt, d.h., der Abstand 31 beträgt Null. Diese Ausgestaltung hat die gleichen erfindungsgemäßen Vorteile, ist jedoch etwas schwieriger herzustellen, da der äußerste Randbereich 42 genau an der Bauelementkante 30 liegen muss.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 4 und 5 eine elektronische Baugruppe 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet. Wie aus Figur 4 ersichtlich ist, weist die Sinterverbindung 4 des zweiten
Ausführungsbeispiels eine umlaufende Lochstruktur auf, bei der eine Vielzahl von geschlossenen Ausnehmungen 50 vorgesehen ist. Die geschlossenen Ausnehmungen 50 sind gleichmäßig entlang des Randbereichs 42 der
Sinterverbindung 4 angeordnet. Einander benachbarte Ausnehmungen 50 weisen dabei einen Abstand 51 auf, welcher maximal so groß ist wie ein
Durchmesser 41 der geschlossenen Ausnehmungen 50. Ein zweiter Abstand 52 zwischen den Ausnehmungen 50 und dem Randbereich 42 der Sinterverbindung 4 ist dabei kleiner als der Durchmesser 41 der geschlossenen Ausnehmung 50, jedoch größer als der Abstand 51 zwischen zwei benachbarten Ausnehmungen 50.
Die Sinterverbindung 4 kann dabei an einem nicht gezeigten elektronischen Bauelement 3, wie im ersten Ausführungsbeispiel gezeigt, mit einem Abstand 31 zwischen der Bauelementkante und dem äußersten Randbereich 42 angeordnet sein. Alternativ kann die Bauelementkante 30 auch über den geschlossenen Ausnehmungen 50 liegen, vorzugsweise liegt die Bauelementkante genau auf den Mittelpunkten M der geschlossenen Ausnehmungen 50.
Figur 6 zeigt eine elektronische Baugruppe 1 gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel der Erfindung. Beim dritten Ausführungsbeispiel weist das elektronische Bauelement 3 eine doppelseitige, gesinterte Verbindung mit jeweils einer Sinterverbindung 4, 4 an einer Oberfläche des elektronischen Bauelements 3 auf. Die Sinterverbindungen 4, 4 des dritten Ausführungsbeispiels weisen die in Figur 4 gezeigte, umlaufende Lochstruktur mit geschlossenen Ausnehmungen 50 auf. Die Sinterverbindungen 4 sind dabei um einen Abstand 31 von der
Bauelementkante 30 zurückgesetzt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden Sinterverbindungen 4 gleich ausgebildet. Es sei jedoch angemerkt, dass auch unterschiedliche Sinterverbindungen vorgesehen sein können, wie beispielsweise die im ersten Ausführungsbeispiel gezeigte Sinterverbindung mit offenen Ausnehmungen 5.
In den Figuren 7 und 8 ist eine elektronische Baugruppe 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei wiederum gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet sind. Wie beim dritten Ausführungsbeispiel ist beim vierten Ausführungsbeispiel eine zweiseitige Sinterverbindung des elektronischen Bauelements 3 vorgesehen. Die Sinterverbindung 4, 4 weist dabei einen umlaufenden Rücksprung 45 auf, welcher von einem äußersten
Randbereich 42 um eine Länge 46 zurückversetzt ist. Der Rücksprung 45 weist eine Höhe 47 auf, welche kleiner als die Hälfte der Dicke 40 der Sinterverbindung 4 ist. Somit weist die Sinterverbindung 4 des vierten Ausführungsbeispiels eine stufenförmige Randform auf, wobei durch den Rücksprung 45 die
Bauelementkante 30 frei ist. Der äußerste Randbereich 42 liegt dabei auf einer Höhe mit einer Stirnseite 3a des elektronischen Bauelements 3. Die Höhe 47 des Rücksprungs 45 beträgt dabei wenigstens 30 μηι. Die Tiefe 46 des Rücksprungs 45 beträgt zwischen 200 und 700 μηι.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 9 und 10 eine elektronische Baugruppe 1 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben, wobei wiederum gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bezeichnet sind.
Im Unterschied zu den vorherigen Ausführungsbeispielen weist die elektronische Baugruppe 1 des fünften Ausführungsbeispiels Ausnehmungen 6 im Basisteil 2 auf. Wie aus Figur 10 ersichtlich ist, sind dabei entlang des Umfangs des elektronischen Bauelements 3 eine Vielzahl von kreisförmigen Ausnehmungen 6 im Basisteil 2 vorgesehen. Die Sinterverbindung 4 reicht dabei bis an den Rand der Ausnehmungen 6. Die Bauelementkante 30 liegt auf den Mittelpunkten M der kreisförmigen Ausnehmungen 6. Ansonsten entspricht dieses
Ausführungsbeispiel den vorhergehenden Ausführungsbeispielen, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.
Zu allen beschriebenen Ausführungsbeispielen sei angemerkt, dass die
Sinterverbindungen 4 sowohl einseitig an einem elektronischen Bauelement 3 oder auch zweiseitig, wie im dritten und vierten Ausführungsbeispiel beschrieben, vorgesehen sein können. Auch sind beliebige Kombinationen der offenbarten Sinterverbindungen 4 bei einer zweiseitigen Anordnung möglich. Ferner ist es möglich, dass bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen zusätzlich noch eine metallische Folie als Zwischenelement in die Sinterverbindung 4 eingebracht ist, wobei die Sinterverbindung dann zu beiden Seiten der metallischen Folie vorgesehen ist. Vorzugsweise werden bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen Sinterverbindungen verwendet, welche Silber umfassen und in Pastenform aufgetragen werden können.

Claims

Ansprüche
1. Elektronische Baugruppe, umfassend:
ein Basisteil (2), insbesondere ein Substrat,
wenigstens ein elektronisches Bauelement (3), insbesondere einen
Chip, welches auf dem Basisteil (2) angeordnet ist, und
eine Sinterverbindung (4), welche das elektronische Bauelement (3) mit dem Basisteil (2) verbindet,
wobei die Sinterverbindung (4) flächig zwischen dem Basisteil (2) und dem elektronischen Bauelement (3) ausgebildet ist, und wobei eine Bauelementkante (3) zumindest teilweise frei von der Sinterverbindung (4) ist.
2. Baugruppe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Sinterverbindung (4) einen Randbereich (42) mit einer Vielzahl von Ausnehmungen (5) aufweist, welche als offene Ausnehmungen gebildet sind.
3. Baugruppe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Sinterverbindung (4) eine Vielzahl von umlaufend geschlossenen
Ausnehmungen (50) aufweist, welche mit einem Randabstand (52) entlang einem Randbereich (42) der Sinterverbindung angeordnet sind.
4. Baugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Randabstand (52) der geschlossenen Ausnehmungen (50) vom äußeren Randbereich (42) größer ist als ein Abstand (51) zwischen benachbarten geschlossenen Ausnehmungen (50).
5. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (5, 50) gleichmäßig entlang des gesamten Randumfangs angeordnet sind.
6. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die offenen Ausnehmungen (5) halbkreisförmig oder dreieckig oder teilkreisförmig sind, oder
dass die geschlossenen Ausnehmungen (50) halbkreisförmig oder teilkreisförmig oder kreisförmig sind.
7. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Abstand (43; 51) zwischen zwei benachbarten Ausnehmungen (5, 50) gleich oder kleiner als ein Durchmesser der Ausnehmungen ist.
8. Baugruppe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Sinterverbindung (4) am Randbereich an einer zum elektronischen
Bauelement (3) gerichteten Seite einen Rücksprung (45) aufweist.
9. Baugruppe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der
Rücksprung (45) eine Länge (46) aufweist, welche gleich oder größer als eine Höhe (47) des Rücksprungs ist und/oder welche gleich oder kleiner als eine Dicke (40) der Sinterverbindung ist.
10. Baugruppe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rücksprung (45) vollständig umlaufend am Randbereich der
Sinterverbindung vorgesehen ist.
1 1. Baugruppe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Basisteil (2) wenigstens eine Ausnehmung (6) vorgesehen ist und die
Sinterverbindung (4) bis an die Ausnehmungen (6) im Basisteil (2) heranreicht und das elektronische Bauelement (3) über die
Sinterverbindung (4) vorsteht.
12. Baugruppe nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass ein
äußerster Randbereich (42) der Sinterverbindung (4) über der
Ausnehmung (6) im Basisteil (2) angeordnet ist.
13. Baugruppe nach Anspruch 1 1 oder 12, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Ausnehmungen (6), welche benachbart zueinander entsprechend einer äußeren Form des elektronischen Bauelements (3) angeordnet sind.
14. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Bauelementkante (30) des elektronischen Bauelements (3) vollständig frei von der Sinterverbindung (4) ist.
15. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Sinterverbindung (4) ein flächiges
Zwischenelement umfasst, welches elektrisch und thermisch gut leitende Eigenschaften aufweist und Sintermaterial an beiden Seiten des
Zwischenelements vorgesehen sind.
16. Baugruppe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Form des Zwischenelements einer späteren Form der Sinterverbindung (4) entspricht.
17. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Sinterverbindung (4) Silber umfasst.
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