JP2010537397A - 電気的回路装置及び電気的回路装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つの第１の回路デバイスと少なくとも１つの第２の回路デバイスを備え、前記回路デバイスが少なくとも１つのトランスファデバイスの介在接続のもとで相互に電気的に接続される電気的回路装置に関している。本発明によれば、前記トランスファデバイス（２）が導電接着接合部（３２）を介して第１の回路デバイス（１）と導電的に接続され、さらに前記トランスファデバイス（２）が導電接着型接合部（３２）及び／又は蝋付け接合部（２９）を介して第２の回路デバイス（３）と導電的に接続される。

Description

本発明は、少なくとも１つの第１の回路デバイスと少なくとも１つの第２の回路デバイスを備え、前記回路デバイスが少なくとも１つのトランスファデバイスの介在接続のもとで相互に電気的に接続される電気的回路装置に関している。

また本発明は、少なくとも１つの第１の回路デバイスと少なくとも１つの第２の回路デバイスを備え、前記デバイスの電気的な接続のために少なくとも１つのトランスファデバイスが回路デバイス間に配設され、前記トランスファデバイスによって前記回路デバイスが導電的に接続される、電気的な回路装置を製造するための方法に関している。

２つの回路デバイスを備えたこの種の回路装置は、例えば様々な機能を備えた電子的機器としても公知である。このような電子的機器は一般に、制御エレクトロニクス系として構成された第１の回路デバイスと、パワーエレクトロニクス系として構成された第２の回路デバイスからなっている。これらの制御エレクトロニクスとパワーエレクトロニクスではその多くに異なった回路技術が用いられている。これらの制御エレクトロニクスとパワーエレクトロニクスの大抵の電気的及び機械的な接合構想ではフラットに形成される取付け面が想定される。技術の異なる複数の回路デバイスが用いられている場合の様々な取付け構想は、大抵はプラグ、ケーブル、打抜き格子、ボンディング、可撓性プリント基板シート及び／又はその他の電気的接合手段、電気的及び／又は機械的接合手段などによって実現される。このような従来の取付け構想では、第１の回路デバイスと第２の回路デバイスを電気的に接続するための配線案内のための付加的な構造空間が必要となる。

発明の開示
本発明によれば、少なくとも１つのトランスファデバイスを用いた、複数の回路デバイスの容易な取付けと省スペース的な電気的接続／接触接続のために、トランスファデバイスが導電接着接合部を介して第１の回路デバイスと導電的に接続され、さらに前記トランスファデバイスが導電接着型接合部及び／又は蝋付け接合部を介して第２の回路デバイスと導電的に接続される。電気的な相互接続のために２つの回路デバイスが複数のコンタクト領域を有しており、このコンタクト領域はトランスファデバイスによって電気的に相互に接続される。それに対してトランスファデバイスは、第１の回路デバイスのコンタクト領域を第２の回路デバイスの相応に対応しているコンタクト領域に電気的に接続させる相応の電気的な配電構造を有している。この目的のためにトランスファデバイスもコンタクト領域を有している。第１の回路デバイスのコンタクト領域は、導電接着型接合部を用いてトランスファデバイスの対応するコンタクト領域に電気的に接続される。第２の回路デバイスのコンタクト領域は、トランスファデバイスの対応するコンタクト領域によって導電接着型接合部及び／又は蝋付け接合部を用いて電気的に接続される。第１の回路デバイスのコンタクト領域に対応するトランスファデバイスのコンタクト領域は、第２の回路デバイスのコンタクト領域に対応するトランスファデバイスのコンタクト領域と、トランスファデバイスの電気的な配電構造を介して相互に次のように接続される。すなわち、第１の回路デバイスのコンタクト領域が第２の回路デバイスの対応するコンタクト領域と取付けの終わった後で電気的に接続するように接続される。第１の回路デバイスないしは第２の回路デバイスとトランスファデバイスの接合材料は、異なっていてもよいし同じであってもよいが、それぞれの接続形成の前に、接続形成用の各材料がペースト状で存在すると有利である。

有利にはトランスファデバイスは、回路デバイスが相互に機械的にも接続されるように構成される。その場合にはコンパクトで安定した電気的な回路装置が得られる。さらに本発明の別の有利な構成によれば、少なくとも１つのさらなるトランスファデバイス及び／又は少なくとも１つのトランスファ素子が回路デバイスの電気的及び／又は機械的接続のために設けられる。

本発明のさらに別の有利な構成によれば、トランスファデバイスの上側に第１の回路デバイスとの接続のための導電接着型接合部が設けられ、トランスファデバイスの下側に第２の回路デバイスとの接続のための導電接着型接合部及び／又は蝋付け接合部が設けられる。前記上側と下側は、トランスファデバイスの実際の配向方向に依存することなく、当該トランスファデバイスの相互に対向する２つの側である。

有利には、前記トランスファデバイスは、トランスファ基板であるか又は少なくとも１つのトランスファ基板を有している。この場合トランスファデバイスはｎ個（ｎ＝１，２，３…）の層で形成されている。

前記第１の回路デバイスは、回路基板であるか又は少なくとも１つの回路基板を有している。この場合第１の回路デバイスはｍ個（ｍ＝１，２，３…）の層で形成される。

本発明のさらに別の構成によれば、前記第２の回路デバイスは、第２の回路基板であるか又は少なくとも１つの第２の回路基板を有している。この場合第２の回路デバイスはｏ個（ｏ＝１，２，３…）の層で形成される。

本発明の別の構成によれば、第１の回路デバイスは第１の回路支持体技法で形成される。この場合有利には前記第１の回路デバイスがプリント基板を用いた従来技法か又はＬＴＣＣ（Low Temperature Confired Ceramic）基板を用いたＬＴＣＣ技法で形成される。

さらに有利には、前記第２の回路デバイスは第２の回路支持体技法で形成される。この場合有利には前記第２の回路デバイスはＤＣＢ（Direct Copper Bonded）基板を用いたＤＣＢ技法で形成される。

特に第１の回路デバイスは低電流回路デバイスであり、及び／又は第２の回路デバイスは高電流回路デバイスである。前記低電流回路デバイスとは本願との関係においてはその消費電力が導電性接続媒体、つまり導電性接着剤の電流耐性を上回らない範囲で低いものと理解されたい。また前記高電流回路デバイスとは本願との関係においてはその消費電力が（少なくとも１つの作動状況において）導電性接続媒体（導電性接着剤及び／又は蝋付けペースト）の電流耐性を上回らない範囲で高いものと理解されたい。

有利には前記導電接着型接合部は、導電性接着剤、特にプリントされた導電性接着剤によって形成されている。この導電性接着剤は第１の回路デバイスとトランスファデバイスの電気的な接続のために、有利には第１の回路デバイスのコンタクト領域及び／又はトランスファデバイスのコンタクト領域にプリントされ、さらに第２の回路デバイスとトランスファデバイスの電気的な接続のために、有利には第２の回路デバイスのコンタクト領域及び／又はトランスファデバイスのコンタクト領域にプリントされる。

さらに有利には前記蝋付け接合部は、蝋付けペースト、特にプリントされた蝋付けペーストによって形成されている。この場合トランスファデバイス及び第２の回路デバイスの取付け前に、トランスファデバイス及び／又は第２の回路デバイスのコンタクト領域に蝋付けペーストがプリントされ、引き続き相互に蝋付けされる。

有利には、２つの回路デバイスとトランスファデバイスが電気的に絶縁された充填材料（アンダーフィル）を用いて相互に機械的に接合され、それによって電気的な回路装置が電気的な回路モジュールとして形成される。この種のアンダーフィルはＳＭＤ技術から公知である。

本発明の方法によれば、トランスファデバイスが導電性接着剤を用いて第１の回路デバイスと導電的に接合され、さらに前記トランスファデバイスが導電接着型接合部及び／又は蝋付け接合部を用いて第２の回路デバイスと導電的に接合される。有利には２つの回路デバイスを備えた回路装置のための以下の製造ステップが実施される。すなわち、
トランスファデバイスの第２の側に蝋付けペーストをプリントするステップと、
トランスファデバイスを第２の回路デバイスに蝋付けし、引き続き第１の機能テストを実施するステップと、
トランスファデバイスの第１の側に導電性接着剤をプリントするステップと、
トランスファデバイスと第２の回路デバイスからなるシステム（中間モジュール）に第１の回路デバイスを接着し、引き続き回路装置全体の機能テストを実施するステップと、
モジュールの機械的安定性を高めるために充填材料（アンダーフィル）を充填するステップが実施される。

第１の回路デバイス、第２の回路デバイス、及びトランスファデバイスを示した図 蝋付けペーストのプリントされたトランスファデバイス トランスファデバイスとこれに蝋付けされた第２の回路デバイスからなる中間モジュールを示した図 その上側で導電性接着剤がプリントされている図３に示した第２の回路デバイスとトランスファデバイスからなる中間モジュールを示した図 第１の回路デバイスとトランスファデバイスと第２の回路デバイスから形成された電気的回路装置を示した図 機械的安定性のためのアンダーフィルと共に図５の回路装置を示した図 冷却体と回路装置の熱的コンタクトを表した図

次に本発明を図面に基づき以下の明細書で詳細に説明する。

図１には、回路装置４に対する電気的な接続形成前の第１の回路デバイスとトランスファデバイス２と第２の回路デバイス３が示されている。

第１の回路デバイス１は、ｍ個の層（ここでは前記ｍ＝４）からなる第１の回路基板５によって形成されている。その上側６には第１の回路デバイス１の下側と同じように複数の電気的な構成素子８、特に電子素子が配設されており、第１の回路デバイス１の導体線路９（一部のみ描写）と接触接続している。第１の回路デバイス１の種々異なる上下の層は、図には示されていない、バイアスとして形成される貫通コンタクトによって電気的にコンタクト形成される。第１の回路デバイス１は、その下側に複数のコンタクト領域１０を有しており、これらのコンタクト領域１０は、取付けられた回路装置のもとで第１の回路デバイス１とトランスファデバイス２のコンタクト形成のために用いられる。第１の回路デバイスは低電流回路デバイス１１として構成されている。

トランスファデバイス２は、ｎ個の層（ここでは前記ｎ＝２）からなるトランスファ基板１２によって形成されており、このトランスファ基板１２は上側１３として形成されている第１の側１３と、下側１４として形成されている第２の側１４にそれぞれコンタクト領域１５を有している。このコンタクト領域１５は、トランスファデバイス２の導体線路１６を用いて相互に電気的に接続されている。この接続とは、上側１３でのコンタクト領域１５間の接続と、下側１４でのコンタクト領域１５間の接続と、上側１３及び下側１４のコンタクト領域１５間の接続を指す。トランスファデバイス２の上側１３のコンタクト領域１５は、次のように配設されている。すなわちこれらのコンタクト領域１５が取付けポジションにおいて第１の回路デバイス１の下側に割当てられているコンタクト領域１０と重なるように配設されている。

第２の回路デバイス３は、ｏ個の層からなる第２の回路基板１７によって形成されており、この場合前記"ｏ"は１である。この第２の回路デバイス３はその上側１８に電気的な構成素子１９、特に電子素子を有している。第２の回路デバイス３の下側２０は、当該実施例では電気的な構成素子１９を持たず、例えば図７に示されている冷却体２１の熱的コンタクトのために用いることが可能である。第２の回路デバイス３の電気的な構成素子１９は、第２の回路デバイス３の上側１８のコンタクト領域２２と、導体線路２３を用いて電気的にコンタクト形成される。第２の回路デバイス３のコンタクト領域２２は、次のように配設される。すなわち該コンタクト領域が取付け位置においてトランスファデバイス２の下側１４のコンタクト領域１５と重なるように配設されている。第２の回路デバイス３のコンタクト領域２２とトランスファデバイス２下側１４のコンタクト領域１５を用いて、第２の回路デバイス３とトランスファデバイス２は、回路装置４の取り付けのもとで相互に電気的にコンタクト形成される。第２の回路デバイス３は高電流回路デバイス２４である。

電気的な構成素子８，１９は、少なくとも部分的に電子的な構成素子、特にＳＭＤ構成部材である。第１の回路デバイス１は、取付け完成された回路装置４の内部において制御エレクトロニクス２５を形成し、第２の回路デバイス３は取付け完成された回路装置４においてパワーエレクトロニクス２６を形成している。それに応じて第１の回路デバイス１の電気的構成素子８は、制御エレクトロニクス２５の素子と第２の回路デバイス３の電気的構成素子１９とパワーエレクトロニクス２６のパワー構成素子である。この第２の回路デバイス３の電気的構成素子１９は少なくとも部分的に相応の電気的端子を備えたパワー半導体ではない。

以下の明細書では図２〜図７に基づいて、第１の回路デバイス１とトランスファデバイス２と第２の回路デバイス３からなる回路装置４の取付けの経過を説明する。この取付けによって図６及び図７に示されているような三次元的多層回路装置２７として形成された回路装置４が得られる。この取付け経過は以下の通りである。
１．トランスファデバイス２の下側１４に蝋付けペースト２８をプリントする。図２にはそのコンタクト領域１５の下側１４に蝋付けペースト２８がプリントされている相応のトランスファデバイス２が示されている。
２．トランスファデバイス２に第２の回路デバイス３を蝋付けする。図３には、トランスファデバイス２と第２の回路デバイス３のコンタクト領域１５，２２、並びに蝋付けペースト２８で形成された蝋付け接合部２９を介して相互に電気的にコンタクト形成されるデバイス２，３が示されている。この場合これらのデバイス２，３から中間モジュール３０が形成される。トランスファデバイス２と第２の回路デバイス３の第１のコンタクト形成に続いて当該中間モジュール３０の第１の機能テストが実施され得る。
３．トランスファデバイス２上側１３のコンタクト領域への導電性接着剤３１のプリント。図４には図３中に示されているモジュール３０が示されており、ここではトランスファデバイス２上側１３のコンタクト領域１５に、図には示されていない第１の回路デバイス１との電気的なコンタクト形成のための導電性接着剤３１がプリントされる。
４．第１の回路デバイス１とモジュール３０の電気的なコンタクト形成のための導電性接着剤３１を用いた第１の回路デバイス１とモジュール３０の接着。図５には第１の回路デバイス１とトランスファデバイス２と第２の回路デバイス３からなる本発明による回路装置４が示されている。図３及び図４に示されているモジュール３０に対して、第１の回路デバイス１のコンタクト領域１０がトランスファデバイス２のコンタクト領域１５との電気的なコンタクト形成のために相互に接着される。第１の回路デバイス１上側６の構成素子８は、ボンディング接続手段３３を用いて導体線路９とコンタクトする。

三次元的多層回路装置２７として形成されている回路装置４の機械的安定性を高めるために、第１の回路デバイス１と第２の回路デバイス３の間にトランスファデバイス２を少なくとも部分的に囲繞する電気的に絶縁されたアンダーフィル３４が埋込まれる。この種のアンダーフィル３４は例えばＳＭＤ表面実装技術の分野で公知である。引き続き回路装置４の最終的な機能テストが行われる。

アンダーフィル３４の埋込みの後では、三次元的多層回路装置２７がケーシング内に組み込まれ、回路装置４の外部とのコンタクト形成が実施可能となる。その際回路デバイス１，３の少なくとも１つが有利には熱伝導性ペースト３５を介して冷却体２１と熱的にコンタクト形成される（図７）。

有利には以下の実施形態が挙げられる。すなわち、
プリント基板／基板５，１２，１７として例えばＳＴＤ基板、ＬＴＣＣ（Low Temperature Confired Ceramic）基板、ＤＣＢ（Direct Copper Bonded）基板、従来のプリント基板などである。

さらに以下の利点も得られる。すなわち、
−例えばプラグ、ケーブル、打込み格子、ボンディング手段、可撓性プリント基板などスペースを要する接続要素が不要
−特に制御エレクトロニクスとパワーエレクトロニクス２５，２６相互間の接続に対する導電接着接合型取付け方式と蝋付け接合型取付け方式の統合。

この場合高電流領域ないしパワーエレクトロニクス２６に対しては蝋付け接合２９が用いられ、低電流領域ないし制御エレクトロニクス２５に対しては導電接着接合３２が用いられる。

蝋付け接合による取付けと接着接合による取付けの統合は、トランスファデバイス２を用いることによって実現可能となる。この場合トランスファデバイス２は以下の目的を担っている。すなわち、
−第１及び第２の回路デバイス１，３の電気的なコンタクト形成（配線構成）
−第１の回路デバイス１と第２の回路デバイス３の間の熱的絶縁（これは特に高電流回路デバイス２４と低電流回路デバイス１１に対して利点となる）
−第１と第２の回路デバイスの間の材料緊張の補償調整
−導電接着接合領域３２と蝋付け接合領域２９の分離、この場合付加的に導電性接着剤３１ないしアンダーフィル３４を用いることができる。

特に有利にはまず各デバイス（第１の回路デバイス１，トランスファデバイス２，第２の回路デバイス３）がそれぞれの技術（従来のプリント基板、ＬＴＣＣ基板、ＤＢＣ基板）で処理され、その場合１つの大きな基板に組み込まれる各デバイス１，２，３毎に検査が行われ、その後で個別化することが可能である。

代替的に図示の２つの回路デバイス１，３とトランスファデバイス２を備えた回路装置４の代わりに、３以上の回路デバイスを備えた回路装置４も可能である。その場合には少なくとも２つのトランスファデバイスによって電気的な相互接続／コンタクト形成がなされる。その際有利には一方のトランスファデバイスの導電接着接合部だけは蝋付け接合部として形成される。

Claims (10)

1. 少なくとも１つの第１の回路デバイスと少なくとも１つの第２の回路デバイスを備え、
   前記回路デバイスが少なくとも１つのトランスファデバイスの介在接続のもとで相互に電気的に接続される電気的回路装置において、
   前記トランスファデバイス（２）が導電接着接合部（３２）を介して第１の回路デバイス（１）と導電的に接続され、さらに前記トランスファデバイス（２）が導電接着型接合部（３２）及び／又は蝋付け接合部（２９）を介して第２の回路デバイス（３）と導電的に接続されるように構成されていることを特徴とする電気的回路装置。
2. 前記トランスファデバイス（２）は当該トランスファデバイスの上側（１３）に第１の回路デバイス（１）との接続のための導電接着型接合部（３２）を有し、さらに前記トランスファデバイスの下側（１４）に第２の回路デバイス（２）との接続のための導電接着型接合部（３２）及び／又は蝋付け接合部（２９）を有している、請求項１記載の電気的回路装置。
3. 前記トランスファデバイス（２）は、トランスファ基板（１２）であるか又は少なくとも１つのトランスファ基板（１２）を有している、請求項１または２記載の電気的回路装置。
4. 前記第１の回路デバイス（１）は、回路基板（５）であるか又は少なくとも１つの回路基板（５）を有している、請求項１から３いずれか１項記載の電気的回路装置。
5. 前記第２の回路デバイス（３）は、第２の回路基板（１７）であるか又は少なくとも１つの第２の回路基板（１７）を有している、請求項１から４いずれか１項記載の回路装置。
6. 前記第１の回路デバイス（１）は第１の回路支持体技法で形成される、請求項１から５いずれか１項記載の回路装置。
7. 前記第２の回路デバイス（３）は、第２の回路支持体技法で形成される、請求項１から６いずれか１項記載の回路装置。
8. 前記導電接着型接合部（３２）は、導電性接着剤（３１）、特にプリントされた導電性接着剤（３１）によって形成されている、請求項１から７いずれか１項記載の回路装置。
9. 前記蝋付け接合部（２９）は、蝋付けペースト（２８）、特にプリントされた蝋付けペースト（２８）によって形成されている、請求項１から８いずれか１項記載の回路装置。
10. 少なくとも１つの第１の回路デバイスと少なくとも１つの第２の回路デバイスを備え、前記デバイスの電気的な接続のために少なくとも１つのトランスファデバイスが回路デバイス間に配設され、前記トランスファデバイスによって前記回路デバイスが導電的に接続される、電気的な回路装置を製造するための方法において、
    前記トランスファデバイスを、導電性接着剤を用いて第１の回路デバイスと導電的に接合し、さらに前記トランスファデバイスを、導電接着型接合部及び／又は蝋付け接合部を用いて第２の回路デバイスと導電的に接合させるようにしたことを特徴とする方法。

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