WO2010138983A1 - Method for contacting an electronic component and a heat-conducting element and for producing a printed circuit board - Google Patents

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At & S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the present invention relates to a method for contacting or connecting a heat generating in particular during operation electronic component with a heat-conducting, in particular metallic element.
  • the present invention also relates to a method for integrating a component, consisting of a particular heat-generating in operation, electronic component and an associated, heat-conducting, in particular metallic element in a printed circuit board on a component consisting of a particular in operation Heat generating, electronic component and a heat-conducting, in particular metallic element and on a printed circuit board produced therewith.
  • heat-conducting elements which are in particular made of a metallic element, for example, the use of ceramic substrates, specially shaped, a heat conduction favoring elements or portions of a circuit board or the use of multi-layer components, for example, a combination of conductive and non-conductive layers known.
  • a disadvantage of these known embodiments is in particular the fact that a contact of the electronic, heat-generating component in operation with the heat sink, in particular under conditions of use under elevated temperature and / or increased vibration can not always be reliably maintained, and that in particular by the Substantial complete embedding of a thermally conductive element or heat sink in the circuit board of the electronic component must be arranged largely unprotected on the surface of the circuit board.
  • the present invention therefore aims to avoid the problems of the above-mentioned prior art starting from the methods of the type mentioned at the outset as well as a component comprising a component and a heating element and a printed circuit board containing such a component, and in particular a method for contacting or connection of an electronic component with a thermally conductive EIe- ment and a component formed thereby as well as a method for producing a printed circuit board embedding such a component to the effect that on the one hand the contact between the electronic component and the heat-conducting element is improved and a simple Embedding such, consisting of an electronic component and a thermally conductive element component is made possible in a printed circuit board.
  • a method for contacting or connecting a particular heat-generating in operation electronic component with a heat-conducting, in particular metallic element of the type mentioned above essentially characterized in that the component is connected to form an intermetallic diffusion layer with the heat-conducting element ,
  • an intermetallic diffusion layer between the electronic component and the heat-conducting element to form alloys or connections between adjoining connecting layers, it is possible to ensure a proper and high-strength connection between the elements or components to be connected to each other ,
  • increased tensile strengths and improved resistance to destruction or impairment of the connection between the electronic component and the heat-conducting element can be achieved, for example, under varying temperature conditions or stresses and / or the occurrence of vibrations or oscillations.
  • connection of the component with the heat-conducting element to form an intermetallic diffusion layer improved heat transfer from the component to the heat-conducting element and to the external environment of the circuit board thus achievable according to the invention can, moreover, with appropriate choice of materials for the heat-conducting element as well the materials used to form the intermetallic diffusion layer may additionally be provided with electrical contact between the electronic component and the heat-conducting element likewise via the intermetallic diffusion layer.
  • the component and / or the heat-conducting element to be connected or coupled to form the intermetallic diffusion layer are each provided with at least one solder layer and that the solder layers contacted with each other and are connected to one another using ambient pressure and elevated temperature to form the intermetallic diffusion layer.
  • the solder layers After building up at least one layer of solder on to be connected to each other or to be determined Areas or surfaces of the electronic component and / or the heat-conducting element, the solder layers are contacted with each other and connected together using increased environmental pressure and elevated temperature to form the intermetallic diffusion layer.
  • the solder layers provided for forming the intermetallic diffusion layer can be provided substantially separately on areas or surfaces of both the electronic component and the heat-conducting element which are to be fixed to each other and subsequently connected together using elevated pressure and temperature to form the intermetallic diffusion layer , Alternatively, it can be provided that a corresponding number of solder layers is provided on the corresponding surface of the component or the heat-conducting element, followed by a subsequent formation of the intermetallic diffusion layer also directly contacting the respective adjacent solder layer with the component or the heat-conducting element , Thus, the formation of alloys or connections between the solder layers adjacent to one another or contacted with one another can provide the desired proper and high-strength connection between the electronic component and the heat-conducting element.
  • an approximation or tuning of, for example, the thermal expansion coefficients of the materials used can also be achieved, so that thereby also in particular at elevated
  • the at least one solder layer be made of an electrically conductive metal. selected from the group consisting of silver, gold, nickel and copper and / or tin, indium and bismuth.
  • the materials mentioned have a corresponding good or high conductivity, which are required to achieve a proper contact between the areas or surfaces to be joined together and an improved thermal conductivity, and also ensure that, especially at a comparatively low temperature when using a corresponding pressure for a corresponding period, a reliable intermetallic connection between the solder layers of the component to be joined together and heat-conducting element can be achieved.
  • a barrier layer on the mutually connected or to be fixed to each other areas or surfaces of the component and / or the heat-conducting element is applied.
  • This barrier layer prevents diffusion of the solder materials or of the elements of the resulting intermetallic compound or possibly resulting alloy into the region of the regions or surfaces of the component and / or of the heat-conducting element to be connected to one another or to one another.
  • the barrier layer of an electrically conductive metal selected from the group comprising nickel, iron or molybdenum and / or alloys containing nickel and / or iron is formed.
  • two different solder layers are respectively applied to an area to be joined or fixed to each other.
  • initiation or initiation of the diffusion process can be carried out in a targeted manner after the contacting of the regions to be joined by appropriate selection of the directly adjacent solder layers, while a progressive or more advanced connection under formation of an intermetallic diffusion layer regulated or controlled by providing a further layer of solder can be achieved.
  • the different solder layers can be selected, for example, with regard to their melting temperature, wherein, for example, in each case a solder layer of a material of low melting temperature is set at the top of the areas or surfaces to be joined, followed by a solder layer of a material of higher melting temperature and optionally improved or increased electrical conductivity is used, so that in addition during the diffusion process, for example, a eutectic alloy of the materials used for the solder layer is formed, which has a correspondingly high resistance to destruction of the compound and a correspondingly high and good in particular thermal conductivity having to be achieved contact or connection.
  • the at least one solder layer and the barrier layer be electrochemically or chemically deposited or applied.
  • the at least one solder layer and / or the barrier layer has a thickness of at least 5 nm, in particular at least 100 nm to at most 100 microns, preferably at most 20 microns (have).
  • Such layer thicknesses or thicknesses of the solder layer or solder layers to be used and / or the barrier layer are in a conventional manner in the production of printed circuit boards used areas of a layer thickness of individual elements or layers of such a circuit board, in which a to be connected to a heat-conducting member in Another consequence is to be integrated.
  • soldering at a pressure of less than 300 bar, in particular less than 250 bar and at temperatures of less than 400 0th C, in particular between 150 0 C and 250 Q C is performed.
  • temperatures used for the melt diffusion soldering it is immediately apparent that the soldering operation is carried out at temperatures which are partly are considerably below the melting temperatures of the materials used for the formation of the solder layers.
  • a A plurality of electronic components is connected to a common heat-conducting member to form a respective intermetallic diffusion layer, and that the heat-conducting member is divided after connection with the plurality of components for separating the components respectively connected to a portion of the heat-conducting member.
  • the throughput in the production of such components can be increased, in particular in connection with the production of a printed circuit board or components of which the simultaneous production of a plurality of components or units and the subsequent subdivision or separation thereof is known per se.
  • the heat-conducting element is formed by a relation to the at least one solder layer having an increased thickness, metallic layer, in particular of copper, as one wears preferred embodiment of the method according to the invention.
  • a method for integrating a component, comprising an electronic component, which generates heat in particular during operation, and a heat-conducting, in particular metallic, element connected thereto in a printed circuit board is essentially characterized by the following steps: providing a component consisting of an electronic component and an associated thermally conductive element according to a method according to the above-mentioned invention or a preferred embodiment thereof; In particular, providing a plurality of layers of a multilayer printed circuit board;
  • embedding of a component formed of an electronic component and a thermally conductive element forming an intermetallic diffusion layer may be employed be made in a corresponding recess of a previously prepared circuit board. Also in such a method, after an embedding, a contacting of contacts or contact points of the electronic component with a particular structured conductive or conductive occurs
  • Layer of the printed circuit board For structuring at least one conductive layer of the printed circuit board, it is proposed according to a preferred embodiment of the method according to the invention that structuring of at least one conductive layer of the printed circuit board is carried out by forming bores, in particular laser bores, by etching processes or the like.
  • the heat-conducting element with at least one further heat-conducting layer, in particular of metallic material, the PCB is connected.
  • an additional assembly of a printed circuit board in which a component consisting of an electronic component and a thermally conductive element associated therewith is received, wherein according to a further preferred embodiment it is proposed that in particular one of the structured conductive layers the printed circuit board is contacted with other electronic components.
  • intermetallic diffusion layer in addition to an improved heat transfer and an electrical contact between the component and the heat-conducting member may be provided which can be connected in particular subsequently with further conductive or conductive structures of a printed circuit board after embedding
  • the heat-conducting element relative to the electronic component has enlarged dimensions, as a preferred embodiment corresponds to the component of the invention.
  • a printed circuit board which contains at least one component according to the present invention or a preferred embodiment thereof.
  • Figure 1 is a schematic view of an electronic component and a heat-conducting, in particular metallic element, which are to be joined together for the production of a component according to the invention according to the inventive method, wherein in each case a barrier layer and two solder layers are applied according to the inventive method;
  • FIG. 2 is a partial schematic view showing that a plurality of components are bonded to the thermally conductive member to form an intermetallic diffusion layer;
  • FIG. 3 is a schematic view showing that the plurality of electronic components connected to the thermally conductive member are separated from each other;
  • FIG. 4 shows a schematic view of an embedding or integration of a component comprising an electronic component and a thermally conductive element connected therewith to form an intermetallic diffusion layer into a multilayer printed circuit board according to the present invention
  • 5 shows a schematic partial view of the connection of a plurality of layers of a printed circuit board according to the invention using the method according to the invention with embedding of the component according to the invention;
  • FIG. 6 shows a schematic partial view of a structuring of conductive layers of the printed circuit boards according to FIG. 5;
  • FIG. 7 shows a partial view of a further structuring of conductive layers of the printed circuit board according to the invention.
  • Fig. 8 is a partial view of a further assembly of the circuit board according to the invention with additional components.
  • a barrier layer 2 is arranged or applied to a thermally conductive element 1, which is formed for example by a corresponding thickness copper plate, then followed by two layers 3 and 4 arranged and applied from mutually different solder material are.
  • a barrier layer 7 is likewise arranged on an electronic component 5 on a surface facing away from a surface 6 on which contacts or contact points are not shown in detail for further contacting in FIG on the heat-conducting element 1, two mutually different solder layers 8 and 9 connect.
  • the thicknesses of the individual layers 2 to 4 and 7 to 9 shown in FIG. 1 are merely exemplary and not true to scale, with details of usable, possible ranges of layer thicknesses being discussed in detail below.
  • the barrier layers 2 and 7 are formed of nickel, for example.
  • the solder layers 3 and 4 and 8 and 9 to be subsequently joined together to form an intermetallic diffusion layer are formed, for example, each of silver for the layer 3 and ⁇ , and tin for the layers 4 and 9.
  • barrier layers 2 or 7 and the solder layers 3, 4 and 8 and 9 can be carried out by an electrochemical or chemical deposition or application.
  • Such an asymmetric structure of layers or solder layers before the formation of an intermetallic diffusion layer may be selected such that, for example, the barrier layer 7 and only a solder layer 8 are provided on the electronic component 5.
  • the barrier layer 2 and Lottiken 3 and 4 provided on the thermally conductive element 1.
  • the solder layer 9 is dispensed with since, according to preferred embodiments, in particular the solder layers 4 and 9 consist of the same materials.
  • solder layers 3, 4 and 8 are provided in this case on the thermally conductive element 1 in addition to the barrier layer, so that under application of elevated pressure and / or elevated temperature with simultaneous formation of the intermetallic diffusion layer, a connection to the electronic component 5 is effected by a corresponding connection with the barrier layer 7 provided thereon.
  • a change between the heat-conducting element 1 and the electronic component 5 may be provided prior to formation of the intermetallic diffusion layer.
  • Diffusion layer 12 wherein in Fig. 2, a plurality of components 5 is indicated, which are each to be connected to the heat-conducting element 1 using a common press 10.
  • the intermetallic diffusion layer 12 is formed by a eutectic silver-tin alloy, which increased and improved tensile strength and contact between the components 5 and the heat-conducting element. 1 provides.
  • the thickness of the barrier layer 2 and 7 may for example be between 100 nm and 20 ⁇ m.
  • the thicknesses of the individual solder layers 3 and 4 and 8 and 9 are in a range of about 100 nm to at most 100 microns.
  • the pressure used to form the intermetallic diffusion layers 12 is selected, for example, at most 250 bar, wherein in addition depending on materials used for the electronic component 5 temperatures between 150 0 C and 250 0 C, in particular about 220 0 C are used.
  • nickel for the barrier layer 2 or 7
  • iron or molybdenum and / or nickel and / or iron-containing alloys can be used.
  • solder layers 3 and 4 as well as 8 and 9 in particular materials or metals with different melting point can be used, wherein the adjacent layers 4 and 9 are formed of a metal lower melting point and thus higher melting ability, while, for example, the layers and 8, of materials, and particularly metals, of, for example, generally increased conductivity, such as gold or copper instead of silver.
  • the selection of the materials used for the layers 3 and 4 and 8 and 9 is also taking into account achievable by using the appropriate temperature and pressure conditions by melt diffusion alloys, which subsequently the desired contact or connection high resistance, especially high Provide dexterity and thermal conductivity.
  • each generally designated 13 components each consisting of an electronic component 5 as well as a portion of the heat-conducting element 1 connected to form the intermetallic diffusion layer 12.
  • Fig. 4 the inclusion or embedding of such a component 13 in a generally designated 14, multilayer or multilayer printed circuit board is indicated, wherein the individual, shown separately in Fig. 4 layers or layers of such a circuit board, for example, from an RCC Resin coated copper 15, a prepreg 16, a Gore or core 17 and a further RCC film 18 are formed.
  • Fig. 5 is schematically the preparation of a composite of the individual layers or layers of the multilayer printed circuit board 14 embedding the component 13 in turn using a schematic indicated press 19 and, as known per se, increased pressure and elevated temperature 20 for forming a printed circuit board indicated. From FIG. 5, the integration or embedding of the component 13, consisting of the electronic component 5 as well as the thermally conductive element 1 connected or coupled thereby to form the intermetallic diffusion layer 12, can be clearly seen.
  • a structuring takes place for a subsequent contacting of contacts or contact points of the electronic component 5 which are not shown in detail in the region of the electronic component 5, for example by the formation of laser bores 21. Furthermore, the heat-conducting element or heat sink 1 is looped back on the surface facing away from it.
  • a contacting of the electronic component 5 with the structured layer or layer takes place within the framework of a further structuring and in particular an additional structure of structured, conductive or conductive layers 22 and 23 via contact points 24.
  • the thermally conductive element formed, for example, from a copper sheet 1 also has a partial region 25 of a further heat-conducting layer, for example also made of copper, for improving heat dissipation, in particular by providing a further enlarged surface for heat dissipation. radiation is coupled.
  • FIG. 8 shows the arrangement or assembly of the structured conductive layers 22 and 23 with further components or components 26 and 27.
  • the heat-conductive member 1 which is formed of, for example, a copper sheet, optionally not only with another heat-conductive layer 25 for improving
  • Heat dissipation as indicated in Fig. 7, but also coupled to corresponding conductive or conductive structures of the circuit board, wherein the indicated in Fig. 7 further, heat-conducting layer 25 can take over an electrically conductive function simultaneously.
  • a component 13 consisting of a heat-generating electronic component 5 during operation and a heat-conducting, in particular metallic element 1 coupled or connected therewith to form an intermetallic diffusion layer 12 can be provided in a reliable manner, wherein this component 13 is particularly simple Way can be prepared in advance and separately, as indicated in Fig. 1 and 3 respectively.
  • the component 13 in a multi-layer circuit board 14 integrate, with subsequent structuring and assembly operations and contacting operations in simple and reliable way are possible and are not affected or obstructed by providing or forming the component 13.
  • intermetallic diffusion layer 12 between the component 5 and the heat-conducting element 1 can be a reliable contact between these elements of the component 13 as well as a corresponding good heat dissipation under harsh environmental conditions of, for example, elevated temperature and increased vibration or vibration, such as in the automotive sector, provide.
  • each consisting of a component 5 and a thermally conductive member 1 component 13 compatibility with different methods for the production of multilayer printed circuit boards 14 and substantially independent of assembly operations with additional components available.
  • a corresponding protection of the component 5 can be achieved while minimizing the space, for example, by dispensing with a housing for the component 5.

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Abstract

In a method for contacting or connecting an electronic component (5) generating heat, in particular during operation, to a heat-conducting, particularly metal, element (1), it is provided that the component (5) is connected to the heat-conducting element (1) to form an intermetallic diffusion layer (12), wherein in particular a connection at a surface that is different from a surface (6) provided with contacts or contact points (24) of the component (5) is provided for. In addition, a method for integrating a component (13), comprising an electronic component (5) generating heat, in particular during operation, and a heat-conducting, particularly metal, element (1) connected thereto, into a printed circuit board (14), and such a component and a printed circuit board (14), which comprises such a component (13), are provided. Overall, a component (13) having improved contacting and heat dissipation can be provided, particularly when integrated into a printed circuit board (14).

Description

Verfahren zur Kontaktierunq eines elektronischen Bauteils und eines wärmeleitenden Elements sowie zur Herstellung einer Leiterplatte Method for contacting an electronic component and a thermally conductive element and for producing a printed circuit board
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Kontaktierung bzw. Verbindung eines insbesondere im Betrieb Wärme erzeugenden elektronischen Bauteils mit einem wärmeleitenden, insbesondere metallischen Element. Die vorliegende Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Verfahren zur Integration einer Komponente, bestehend aus einem insbesondere im Betrieb Wärme erzeugenden, elektronischen Bauteil und einem damit verbundenen, wärmeleitenden, insbesondere metallischen Element in eine Leiterplatte, auf eine Komponente, bestehend aus einem insbesondere im Betrieb Wärme erzeugenden, elektronischen Bauteil und einem wärmeleitenden, insbesondere metallischen Element und auf eine damit hergestellte Leiterplatte.The present invention relates to a method for contacting or connecting a heat generating in particular during operation electronic component with a heat-conducting, in particular metallic element. The present invention also relates to a method for integrating a component, consisting of a particular heat-generating in operation, electronic component and an associated, heat-conducting, in particular metallic element in a printed circuit board on a component consisting of a particular in operation Heat generating, electronic component and a heat-conducting, in particular metallic element and on a printed circuit board produced therewith.
Im Zusammenhang mit der Herstellung von Leiterplatten und insbesondere der Miniaturisierung und Leistungssteigerung von elektronischen Bauteilen derselben steigt üblicherweise auch deren Verlustwärme im Betrieb. Diese zusätzliche Verlustwärme kann insbesondere bei extremen Einsatzbedingungen, wie beispielsweise unter erhöhten Temperaturen und/oder starken mechanischen Beanspruchungen durch Schwingungen, beispielsweise im Automobilbereich, zu ernsthaften Problemen vor allem im Bereich der Kontaktierung eines derartigen elektronischen Bauteils zur Leiterplatte als auch bei der Abfuhr und/oder Verteilung der durch den elektronischen Bauteil erzeugten Wärme zu einem damit verbundenen wärmeleitenden Element bzw. Kühlkörper führen.In connection with the production of printed circuit boards and in particular the miniaturization and performance increase of electronic components of the same usually also increases their heat loss during operation. This additional heat loss can cause serious problems, especially in the field of contacting such an electronic component to the printed circuit board as well as in the discharge and / or in extreme conditions, such as increased temperatures and / or strong mechanical stresses due to vibrations, for example in the automotive sector Distribution of the heat generated by the electronic component lead to an associated heat-conducting element or heat sink.
Bei der Einbettung derartiger, im Betrieb teilweise große Wärmemengen erzeugender Bauteile, welche insbesondere mit einem wärmeleitenden Element zu koppeln sind, ist es beispielsweise bekannt, nach einem Einbetten eines derartigen elektronischen Bauteils in einer insbesondere mehrlagigen Leiterplatte ein wärmeleitendes Element bzw. einen Kühlkörper unter Einsatz einer Löt- oder Klebeverbindung mit dem Bauteil zu kontaktieren, wobei das wärmeleitende Element ebenfalls in einer Ausnehmung der Leiterplatte integriert wird. Anstelle des Einsatzes von wärmeleitenden Elementen, welche insbesondere aus einem metallischen Element hergestellt sind, ist beispielsweise auch der Einsatz von Keramiksubstraten, von speziell geformten, eine Wärmeleitung begünstigenden Elementen bzw. Teilbereichen einer Leiterplatte oder der Einsatz von mehrlagigen Komponenten beispielsweise aus einer Kombination von leitenden und nicht leitenden Schichten bekannt.In the embedding of such, in operation partially large amounts of heat generating components, which are in particular to be coupled with a heat-conducting element, it is known, for example, after embedding such an electronic component in a particular multi-layer circuit board, a heat-conducting element or a heat sink using a To contact solder or adhesive connection with the component, wherein the heat-conducting element is also integrated in a recess of the circuit board. Instead of the use of heat-conducting elements, which are in particular made of a metallic element, for example, the use of ceramic substrates, specially shaped, a heat conduction favoring elements or portions of a circuit board or the use of multi-layer components, for example, a combination of conductive and non-conductive layers known.
Darüber hinaus ist es bekannt, in Ausnehmungen bzw. Durchbrechungen einer Leiterplatte kühlende Bauteile bzw. Kühlkörper anzuordnen, welche mit insbesondere an der Oberfläche von Leiterplatten anzuordnenden, elektronischen Bauteilen unter Zwischenschaltung von Wärmeübergangselementen gekoppelt werden. In diesem Zusammenhang wird beispielsweise auf die DE-A 102005047025, die EP-A 1 592 288, die DE-A 10 331 453 oder die EP-A 1 480 269 verwiesen. Nachteilig bei diesen bekannten Ausführungsformen ist insbesondere die Tatsache, daß eine Kontaktierung des elektronischen, im Betrieb Wärme erzeugenden Bauteils mit dem Kühlkörper insbesondere bei Einsatzbedingungen unter erhöhter Temperatur und/oder unter erhöhter Vibration nicht immer zuverlässig aufrecht erhalten werden kann, und daß insbesondere durch die im wesentlichen vollständige Einbettung eines wärmeleitenden Elements bzw. Kühlkörpers in der Leiterplatte der elektronische Bauteil weitestgehend ungeschützt an der Oberfläche der Leiterplatte angeordnet werden muß.Moreover, it is known to arrange in recesses or openings of a printed circuit board cooling components or heat sink, which are coupled to be arranged in particular on the surface of printed circuit boards, electronic components with the interposition of heat transfer elements. In this context, for example to DE-A 102005047025, EP-A 1 592 288, DE-A 10 331 453 or EP-A 1 480 269. A disadvantage of these known embodiments is in particular the fact that a contact of the electronic, heat-generating component in operation with the heat sink, in particular under conditions of use under elevated temperature and / or increased vibration can not always be reliably maintained, and that in particular by the Substantial complete embedding of a thermally conductive element or heat sink in the circuit board of the electronic component must be arranged largely unprotected on the surface of the circuit board.
Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, ausgehend von den Verfahren der eingangs genannten Art sowie von einer aus einem Bauteil und einem Wärmeelement bestehenden Komponente sowie einer eine derartige Komponente beinhaltenden Leiterplatte die Probleme des oben genannten Standes der Technik zu vermeiden und insbesondere ein Verfahren zur Kontaktierung bzw. Verbindung eines elektronischen Bauteils mit einem wärmeleitenden EIe- ment sowie eine dadurch ausgebildete Komponente als auch ein Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte unter Einbettung einer derartigen Komponente dahingehend weiterzubilden, daß einerseits die Kontaktierung zwischen dem elektronischen Bauteil und dem wärmeleitenden Element verbessert wird und eine einfache Einbettung einer derartigen, aus einem elektronischen Bauteil und einem wärmeleitenden Element bestehenden Komponente in eine Leiterplatte ermöglicht wird.The present invention therefore aims to avoid the problems of the above-mentioned prior art starting from the methods of the type mentioned at the outset as well as a component comprising a component and a heating element and a printed circuit board containing such a component, and in particular a method for contacting or connection of an electronic component with a thermally conductive EIe- ment and a component formed thereby as well as a method for producing a printed circuit board embedding such a component to the effect that on the one hand the contact between the electronic component and the heat-conducting element is improved and a simple Embedding such, consisting of an electronic component and a thermally conductive element component is made possible in a printed circuit board.
Zur Lösung dieser Aufgaben ist ein Verfahren zur Kontaktierung bzw. Verbindung eines insbesondere im Betrieb Wärme erzeugenden elektronischen Bauteils mit einem wärmeleitenden, insbesondere metallischen Element der eingangs genannten Art im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der Bauteil unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht mit dem wärmeleitenden Element verbunden wird. Durch Ausbildung bzw. Einsatz einer intermetallischen Diffusionsschicht zwischen dem elektronischen Bauteil und dem wärmeleitenden Element unter Ausbildung von Legierungen bzw. Verbindungen zwischen aneinander angrenzenden Verbindungsschichten läßt sich eine ordnungsgemäße und hochfeste Ver- bindung zwischen den miteinander zu verbindenden bzw. aneinander festzulegenden Elementen bzw. Bauteilen sicherstellen. Dabei sind gegenüber bekannten Herstellungsverfahren erhöhte Zugfestigkeiten sowie eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Zerstörung bzw. Beeinträchtigung der Verbindung zwischen dem elektronischen Bauteil und dem wärmeleitenden Element beispielsweise unter wechselnden Temperaturbedingungen bzw. -be- anspruchungen und/oder einem Auftreten von Vibrationen bzw. Schwingungen erzielbar. Es läßt somit eine zuverlässige Verbindung zwischen dem elektronischen Bauteil und dem wärmeleitenden Element zur Verfügung stellen, welche auch unter rauhen Einsatzbedingungen, beispielsweise bei Anwendungen im Automobilbereich, eine zuverlässige Abfuhr der durch den elektronischen Bauteil erzeugten Wärme während des Betriebs auf das wärmeleitende Element und in weiterer Folge nach einer Einbettung in eine Leiterplatte, wie dies nachfolgend im Detail erörtert werden wird, auf die Leiterplatte erzielen läßt. Es läßt sich insgesamt eine hochfeste Verbindung zwischen dem elektronischen Bauteil und dem wärmeleitenden Element zur Verfügung stellen, wobei durch Vorsehen der intermetallischen Diffusionsschicht auch die Wärmeleitung bzw. der Wärmeübergang zwischen dem elektronischen Bauteil und dem wärmeleitenden, insbesondere metallischen Element begünstigt bzw. verbessert wird.To solve these problems, a method for contacting or connecting a particular heat-generating in operation electronic component with a heat-conducting, in particular metallic element of the type mentioned above essentially characterized in that the component is connected to form an intermetallic diffusion layer with the heat-conducting element , By forming or using an intermetallic diffusion layer between the electronic component and the heat-conducting element to form alloys or connections between adjoining connecting layers, it is possible to ensure a proper and high-strength connection between the elements or components to be connected to each other , In this case, compared with known production methods, increased tensile strengths and improved resistance to destruction or impairment of the connection between the electronic component and the heat-conducting element can be achieved, for example, under varying temperature conditions or stresses and / or the occurrence of vibrations or oscillations. It thus makes it possible to provide a reliable connection between the electronic component and the heat-conducting element which, even under harsh operating conditions, for example in automotive applications, reliably dissipates the heat generated by the electronic component during operation onto the heat-conducting element and, subsequently, after embedding in a printed circuit board, as will be discussed in detail below, can be achieved on the circuit board. Overall, it is possible to provide a high-strength connection between the electronic component and the heat-conducting element, whereby the provision of the intermetallic diffusion layer also favors or improves the heat conduction or the heat transfer between the electronic component and the heat-conducting, in particular metallic element.
Während über die Verbindung des Bauteils mit dem wärmeleitenden Element unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht ein verbesserter Wärmetransport von dem Bauteil zu dem wärmeleitenden Element und an die Außenumgebung der Leiterplatte somit erfindungsgemäß erzielbar ist, kann darüber hinaus bei entsprechender Wahl der Materialien für das wärmeleitende Element als auch die zur Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht eingesetzten Materialien zusätzlich eine elektrische Kontaktierung zwischen dem elektronischen Bauteil und dem wärmeleitenden Element ebenfalls über die intermetallische Dif- fusionsschicht vorgesehen sein.While the connection of the component with the heat-conducting element to form an intermetallic diffusion layer improved heat transfer from the component to the heat-conducting element and to the external environment of the circuit board thus achievable according to the invention can, moreover, with appropriate choice of materials for the heat-conducting element as well the materials used to form the intermetallic diffusion layer may additionally be provided with electrical contact between the electronic component and the heat-conducting element likewise via the intermetallic diffusion layer.
Für eine gegebenenfalls erforderliche bzw. gewünschte Trennung der elektrischen Kontaktierung von der unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht zur Verfügung gestellten verbesserten Wärmeabfuhr wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfin- dungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, daß der Bauteil an einer von mit Kontakten bzw. Kontaktstellen des Bauteils versehenen Oberfläche verschiedenen Oberfläche mit dem wärmeleitenden Element verbunden wird. Derart wird insbesondere bei üblicherweise geringe Abmessungen aufweisenden Bauteilen, welche mit einer überaus hohen Anzahl von Kontakten bzw. Kontaktstellen ausgebildet sein können, sichergestellt, daß durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht unter Verbindung mit dem wärmeleitenden Element eine zuverlässige Wärmeabfuhr der durch den Bauteil erzeugten Wärme erfolgt, während unabhängig davon eine Kontaktierung mit Kontakten bzw. Kontaktstellen des elektronischen Bauteils an einer davon verschiedenen Oberfläche vorgenommen werden kann.For an optionally required or desired separation of the electrical contacting of the provided under formation of an intermetallic diffusion layer improved heat dissipation is proposed according to a preferred embodiment of the inventive method that the component at one of provided with contacts or contact points of the component surface different surface is connected to the heat-conducting element. In this way, in particular in the case of components which usually have small dimensions and which can be formed with an exceedingly high number of contacts or contact points, it is ensured that reliable dissipation of the heat generated by the component is achieved by the inventively proposed formation of an intermetallic diffusion layer in connection with the heat-conducting element Heat takes place, while independently contacting with contacts or contact points of the electronic component can be made on a different surface.
Zur Erzielung einer entsprechend zuverlässigen und festen Verbindung zwischen dem elektronischen Bauteil und dem wärmeleitenden Element wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, daß zur Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht der Bauteil und/oder das damit zu verbindende bzw. zu kop- pelnde, wärmeleitende Element jeweils mit wenigstens einer Lotschicht versehen werden und daß die Lotschichten miteinander kontaktiert und unter Anwendung von gegenüber Umgebungsbedingungen erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur zur Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht miteinander verbunden werden. Nach einem Aufbauen wenigstens einer Lotschicht auf miteinander zu verbindenden bzw. aneinander festzulegenden Bereichen bzw. Oberflächen des elektronischen Bauteils und/oder des wärmeleitenden Elements werden die Lotschichten miteinander kontaktiert und unter Anwendung von gegenüber Umgebungsbedingungen erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur unter Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht miteinander verbunden. Die zur Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht vorgesehenen Lotschichten können hiebei im wesentlichen getrennt jeweils an aneinander festzulegenden Bereichen bzw. Oberflächen sowohl des elektronischen Bauteils als auch des wärmeleitenden Elements vorgesehen werden und nachfolgend unter Anwendung von erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur zur Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht miteinander verbunden werden. Alternativ kann vorgesehen sein, daß eine entsprechende Anzahl von Lotschichten auf der entsprechenden Oberfläche des Bauteils oder des wärmeleitenden Elements vorgesehen wird, worauf in weiterer Folge neben einer Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht auch unmittelbar eine Kontaktierung der jeweils angrenzenden Lotschicht mit dem Bauteil oder dem wärmeleitenden Element erfolgt. Somit läßt sich unter Ausbildung von Legierungen bzw. Verbindungen zwischen den aneinander angren- zenden bzw. miteinander kontaktierten Lotschichten die gewünschte ordnungsgemäße und hochfeste Verbindung zwischen dem elektronischen Bauteil und dem wärmeleitenden Element zur Verfügung stellen. Durch die Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht zur Verbindung des elektronischen Bauteils mit dem wärmeleitenden Element kann darüber hinaus eine Annäherung bzw. Abstimmung beispielsweise der thermischen Ausdehnungskoeffizienten der eingesetzten Materialien erzielt werden, so daß auch dadurch insbesondere bei erhöhtenIn order to achieve a correspondingly reliable and firm connection between the electronic component and the heat-conducting element, it is proposed according to a preferred embodiment of the method according to the invention that the component and / or the heat-conducting element to be connected or coupled to form the intermetallic diffusion layer are each provided with at least one solder layer and that the solder layers contacted with each other and are connected to one another using ambient pressure and elevated temperature to form the intermetallic diffusion layer. After building up at least one layer of solder on to be connected to each other or to be determined Areas or surfaces of the electronic component and / or the heat-conducting element, the solder layers are contacted with each other and connected together using increased environmental pressure and elevated temperature to form the intermetallic diffusion layer. The solder layers provided for forming the intermetallic diffusion layer can be provided substantially separately on areas or surfaces of both the electronic component and the heat-conducting element which are to be fixed to each other and subsequently connected together using elevated pressure and temperature to form the intermetallic diffusion layer , Alternatively, it can be provided that a corresponding number of solder layers is provided on the corresponding surface of the component or the heat-conducting element, followed by a subsequent formation of the intermetallic diffusion layer also directly contacting the respective adjacent solder layer with the component or the heat-conducting element , Thus, the formation of alloys or connections between the solder layers adjacent to one another or contacted with one another can provide the desired proper and high-strength connection between the electronic component and the heat-conducting element. By forming the intermetallic diffusion layer for connecting the electronic component to the heat-conducting element, an approximation or tuning of, for example, the thermal expansion coefficients of the materials used can also be achieved, so that thereby also in particular at elevated
Temperaturbeanspruchungen die Verbindung des elektronischen Bauteils mit dem wärmeleitenden Element verbessert und dadurch die Wärmeabfuhr ebenfalls verbessert werden kann. Durch Einsatz eines Diffusionslötverfahrens bzw. Schmelzdiffusionslötverfahrens unter Anwendung von gegenüber Umgebungsbedingungen erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur zur Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht erfolgt ein Diffundieren der Materialien bzw. Bestandteile der miteinander kontaktierten Lotschichten ineinander, so daß eine hochfeste Verbindung durch die Diffusion der Lotschichten ineinander bzw. miteinander erzielbar ist. Es können hiebei intermetallische Phasen oder Legierungen zwischen den zur Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht eingesetzten Materialien auftreten bzw. erzeugt werden, wo- bei zu beachten ist, daß eine derartige Diffusion der Materialien ineinander bei Temperaturen auftritt, welche weit unterhalb der Schmelztemperaturen der für die Lotschichten jeweils eingesetzten Rohmaterialien liegen, wie dies nachfolgend im Detail noch näher erörtert werden wird.Temperature stresses improves the connection of the electronic component with the heat-conducting element and thereby the heat dissipation can also be improved. By using a diffusion soldering or Schmelzdiffusionslötverfahrens under application of ambient conditions increased pressure and elevated temperature to form the intermetallic diffusion layer diffuses the materials or components of the contacted solder layers together, so that a high-strength compound by the diffusion of the solder layers into each other or with each other is achievable. Herein, intermetallic phases or alloys may occur between the materials used to form the intermetallic diffusion layer, it being understood that such diffusion of the materials into one another occurs at temperatures well below the melting temperatures of those for the solder layers, respectively raw materials used, as will be discussed in more detail below.
Zur Durchführung des Djffusionslötverfahrens bei Druck- und Temperaturbedingungen, welchen auch Bestandteile bzw. Komponenten einer Leiterplatte ohne Beeinträchtigung aussetzbar sind und zur gleichzeitigen Erzielung einer ordnungsgemäßen Verbindung bzw. Festlegung durch Diffusion der für die jeweilige(n) Lotschicht bzw. Lotschichten herangezogenen Materialien wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, daß die wenigstens eine Lotschicht aus einem elektrisch leitenden Metall, ausge- wählt aus der Gruppe, umfassend Silber, Gold, Nickel und Kupfer und/oder Zinn, Indium und Wismut gebildet wird. Die genannten Materialien weisen eine entsprechende gute bzw. hohe Leitfähigkeit auf, welche zur Erzielung einer ordnungsgemäßen Kontaktierung zwischen den miteinander zu verbindenden Bereichen bzw. Oberflächen sowie einer verbesserten ther- mischen Leitfähigkeit erforderlich sind, und stellen darüber hinaus sicher, daß insbesondere bei vergleichsweise niedriger Temperatur bei Einsatz eines entsprechenden Drucks für einen entsprechenden Zeitraum eine zuverlässige intermetallische Verbindung zwischen den Lotschichten des miteinander zu verbindenden Bauteils und wärmeleitenden Elements erzielbar ist.For carrying out the Djffusionslötverfahrens under pressure and temperature conditions, which are exposed to components and components of a circuit board without impairment and for simultaneous achievement of a proper connection or definition by diffusion of the materials used for the respective (n) solder layer or solder layers materials is according to a In a preferred embodiment of the method according to the invention, it is proposed that the at least one solder layer be made of an electrically conductive metal. selected from the group consisting of silver, gold, nickel and copper and / or tin, indium and bismuth. The materials mentioned have a corresponding good or high conductivity, which are required to achieve a proper contact between the areas or surfaces to be joined together and an improved thermal conductivity, and also ensure that, especially at a comparatively low temperature when using a corresponding pressure for a corresponding period, a reliable intermetallic connection between the solder layers of the component to be joined together and heat-conducting element can be achieved.
Um eine Diffusion der zur Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht als Lotverbindung eingesetzten Materialien in die Kontaktstellen bzw. -bereiche des miteinander zu verbindenden bzw. aneinander festzulegenden Bauteils und wärmeleitenden Elements zu verhindern, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß vor dem Aufbringen der wenigstens einen Lotschicht eine Barriereschicht auf den miteinander zu verbindenden bzw. aneinander festzulegenden Bereichen bzw. Oberflächen des Bauteils und/oder des wärmeleitenden Elements aufgebracht wird. Diese Barriereschicht verhindert eine Diffusion der Lotmaterialien bzw. der Elemente der entstehenden intermetallischen Verbindung oder gegebenenfalls entstehenden Legierung in den Bereich der miteinander zu verbindenden bzw. anein- ander festzulegenden Bereiche bzw. Oberflächen des Bauteils und/oder des wärmeleitenden Elements.In order to prevent diffusion of the materials used for forming the intermetallic diffusion layer as a solder joint into the contact points or regions of the component to be connected or fixed to each other and the heat-conducting element, it is proposed according to a further preferred embodiment that before applying the at least one Lotschicht a barrier layer on the mutually connected or to be fixed to each other areas or surfaces of the component and / or the heat-conducting element is applied. This barrier layer prevents diffusion of the solder materials or of the elements of the resulting intermetallic compound or possibly resulting alloy into the region of the regions or surfaces of the component and / or of the heat-conducting element to be connected to one another or to one another.
Zur zuverlässigen Ausbildung einer Barriereschicht unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer ausreichenden Leitfähigkeit sowie einer zuverlässigen Verbindung mit den daran anschließen- den Oberflächen des miteinander zu verbindenden bzw. aneinander festzulegenden Bauteils und wärmeleitenden Elements als auch der darüber hinaus anzuordnenden, wenigstens einen Lotschicht wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß die Barriereschicht aus einem elektrisch leitenden Metall, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend Nickel, Eisen oder Molybdän und/oder Legierungen, enthaltend Nickel und/oder Eisen gebildet wird.In order to reliably form a barrier layer while at the same time maintaining a sufficient conductivity and a reliable connection with the adjoining surfaces of the component and heat-conducting element to be connected or bonded to one another and also the at least one solder layer to be additionally arranged, according to a further preferred embodiment proposed that the barrier layer of an electrically conductive metal selected from the group comprising nickel, iron or molybdenum and / or alloys containing nickel and / or iron is formed.
Zur Unterstützung des Schmelzdiffusionsvorgangs zur Verbindung der miteinander zu verbindenden bzw. aneinander festzulegenden Bereiche, insbesondere Kontaktstellen, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß zwei unterschiedliche Lot- schichten jeweils auf einen zu verbindenden bzw. aneinander festzulegenden Bereich aufgebracht werden. Durch Anordnung bzw. Aufbringung von zwei unterschiedlichen Lotschichten kann nach der Kontaktierung der miteinander zu verbindenden Bereiche durch entsprechende Auswahl der unmittelbar aneinander anliegenden Lotschichten beispielsweise eine Initiierung bzw. Einleitung des Diffusionsvorgangs gezielt vorgenommen werden, während eine fortschreitende bzw. weitergehende Verbindung unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht geregelt bzw. gesteuert durch Vorsehen einer weiteren Lotschicht erzielbar ist. In diesem Zusammenhang können die unterschiedlichen Lotschichten beispielsweise im Hinblick auf ihre Schmelztemperatur gewählt werden, wobei beispielsweise jeweils eine Lot- schicht eines Materials niedriger Schmelztemperatur an der Oberseite der miteinander zu verbindenden Bereiche bzw. Oberflächen festgelegt wird, woran anschließend eine Lotschicht aus einem Material höherer Schmelztemperatur und gegebenenfalls verbesserter bzw. erhöhter elektrischer Leitfähigkeit eingesetzt wird, so daß darüber hinaus während des Diffusionsvorgangs beispielsweise eine eutektische Legierung der für die Lotschicht eingesetzten Materialien entsteht, welche eine entsprechend hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Zerstörung der Verbindung und eine entsprechend hohe und gute insbesondere thermische Leitfähigkeit für die zu erzielende Kontaktierung bzw. Verbindung aufweist.To support the melt diffusion process for connecting the areas to be joined or fixed to each other, in particular contact points, it is proposed according to a further preferred embodiment that two different solder layers are respectively applied to an area to be joined or fixed to each other. By arranging or applying two different solder layers, for example, initiation or initiation of the diffusion process can be carried out in a targeted manner after the contacting of the regions to be joined by appropriate selection of the directly adjacent solder layers, while a progressive or more advanced connection under formation of an intermetallic diffusion layer regulated or controlled by providing a further layer of solder can be achieved. In this context, the different solder layers can be selected, for example, with regard to their melting temperature, wherein, for example, in each case a solder layer of a material of low melting temperature is set at the top of the areas or surfaces to be joined, followed by a solder layer of a material of higher melting temperature and optionally improved or increased electrical conductivity is used, so that in addition during the diffusion process, for example, a eutectic alloy of the materials used for the solder layer is formed, which has a correspondingly high resistance to destruction of the compound and a correspondingly high and good in particular thermal conductivity having to be achieved contact or connection.
Für eine besonders zuverlässige und einfache Aufbringung der jeweils wenigstens einen Lot- schicht in mit insbesondere im Zusammenhang mit der Herstellung einer Leiterplatte geringer Dicke bzw. Schichtstärke wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, daß die wenigstens eine Lotschicht und die Barriereschicht elektrochemisch oder chemisch abgeschieden bzw. aufgebracht werden.For a particularly reliable and simple application of the at least one solder layer in particular in connection with the production of a printed circuit board of small thickness or layer thickness, it is proposed according to a further preferred embodiment of the method according to the invention that the at least one solder layer and the barrier layer be electrochemically or chemically deposited or applied.
Im Zusammenhang mit der Herstellung einer Leiterplatte, in welcher bei zunehmenderIn connection with the production of a printed circuit board in which increasing
Miniaturisierung derselben entsprechend geringe Schichtstärken der einzelnen Elemente zum Einsatz gelangen und unter Berücksichtigung einer Erzielung einer entsprechenden, widerstandsfähigen Verbindung bzw. Kontaktierung wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß die wenigstens eine Lotschicht und/oder die Barriereschicht eine Dicke von wenigstens 5 nm, insbesondere wenigstens 100 nm bis höchstens 100 μm, vorzugsweise höchstens 20 μm aufweist (aufweisen). Derartige Schichtstärken bzw. -dicken der einzusetzenden Lotschicht bzw. Lotschichten und/oder der Barriereschicht liegen in üblicher Weise bei der Herstellung von Leiterplatten eingesetzten Bereichen einer Schichtstärke einzelner Elemente bzw, Schichten einer derartigen Leiterplatte, in welche ein mit einem wärmeleitenden Element zu verbindender Bauteil in weiterer Folge zu integrieren ist.Miniaturization of the same correspondingly low layer thicknesses of the individual elements are used and in consideration of achieving a corresponding, resistant connection or contacting is proposed according to a further preferred embodiment that the at least one solder layer and / or the barrier layer has a thickness of at least 5 nm, in particular at least 100 nm to at most 100 microns, preferably at most 20 microns (have). Such layer thicknesses or thicknesses of the solder layer or solder layers to be used and / or the barrier layer are in a conventional manner in the production of printed circuit boards used areas of a layer thickness of individual elements or layers of such a circuit board, in which a to be connected to a heat-conducting member in Another consequence is to be integrated.
Zur Erzielung einer zuverlässigen Verbindung der miteinander zu kontaktierenden Bereiche oder Elemente unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß der Lötvorgang bei einem Druck von weniger als 300 bar, insbesondere weniger als 250 bar und bei Temperaturen von weniger als 400 0C, insbesondere zwischen 150 0C und 250 QC durchgeführt wird. Insbesondere unter Berücksichtigung der für das Schmelzdiffusionslöten eingesetzten Temperaturen ist unmittelbar ersichtlich, daß der Lötvorgang bei Temperaturen vorgenommen wird, welche teilweise beträchtlich unter den Schmelztemperaturen der für die Ausbildung der Lotschichten eingesetzten Materialien liegen.In order to achieve a reliable connection of the regions or elements to be contacted with each other to form an intermetallic diffusion layer is proposed according to a further preferred embodiment that the soldering at a pressure of less than 300 bar, in particular less than 250 bar and at temperatures of less than 400 0th C, in particular between 150 0 C and 250 Q C is performed. In particular, taking into account the temperatures used for the melt diffusion soldering, it is immediately apparent that the soldering operation is carried out at temperatures which are partly are considerably below the melting temperatures of the materials used for the formation of the solder layers.
Zur Steigerung der Effizienz des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kontaktierung bzw. Ver- bindung eines elektronischen Bauteils mit einem wärmeleitenden Element sowie unter Berücksichtigung der üblicherweise geringe Abmessungen aufweisenden, miteinander zu verbindenden Elemente bzw. Bauteile wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, daß eine Mehrzahl von elektronischen Bauteilen mit einem gemeinsamen wärmeleitenden Element unter Ausbildung jeweils einer inter- metallischen Diffusionsschicht verbunden wird und daß das wärmeleitende Element nach Verbindung mit der Mehrzahl von Bauteilen zur Vereinzelung der jeweils mit einem Teilbereich des wärmeleitenden Elements verbundenen Bauteile unterteilt wird. Derart läßt sich durch gleichzeitige Herstellung einer Mehrzahl von Komponenten, welche jeweils aus einem elektronischen Bauteil und einem unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht damit verbundenen wärmeleitenden Element bestehen, der Durchsatz bei der Herstellung derartiger Komponenten erhöhen, wobei insbesondere im Zusammenhang mit der Herstellung einer Leiterplatte oder Komponenten hievon die gleichzeitige Herstellung einer Mehrzahl von Komponenten bzw. Einheiten und die nachfolgende Unterteilung bzw. Vereinzelung derselben für sich gesehen bekannt ist.In order to increase the efficiency of the method according to the invention for contacting or connecting an electronic component with a thermally conductive element and taking into account the usually small dimensions, to be joined together elements or components is proposed according to a further preferred embodiment of the method according to the invention that a A plurality of electronic components is connected to a common heat-conducting member to form a respective intermetallic diffusion layer, and that the heat-conducting member is divided after connection with the plurality of components for separating the components respectively connected to a portion of the heat-conducting member. Thus, by simultaneously producing a plurality of components, each consisting of an electronic component and a thermally conductive element connected to form an intermetallic diffusion layer, the throughput in the production of such components can be increased, in particular in connection with the production of a printed circuit board or components of which the simultaneous production of a plurality of components or units and the subsequent subdivision or separation thereof is known per se.
Zur Erzielung der entsprechenden Wärmeleitfähigkeit bzw. der Bereitstellung einer ausreichenden Kühlleistung durch ein wärmeleitendes Element wird darüber hinaus vorgeschlagen, daß das wärmeleitende Element von einer gegenüber der wenigstens einen Lotschicht eine vergrößerte Dicke aufweisenden, metallischen Schicht, insbesondere aus Kupfer gebildet wird, wie dies einer weiters bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht.In order to achieve the corresponding thermal conductivity or the provision of a sufficient cooling capacity by a heat-conducting element is also proposed that the heat-conducting element is formed by a relation to the at least one solder layer having an increased thickness, metallic layer, in particular of copper, as one weiters preferred embodiment of the method according to the invention.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben ist darüber hinaus ein Verfahren zur Integration einer Komponente, bestehend aus einem insbesondere im Betrieb Wärme erzeugenden, elek- tronischen Bauteil und einem damit verbundenen, wärmeleitenden, insbesondere metallischen Element in eine Leiterplatte im wesentlichen gekennzeichnet durch folgende Schritte: Bereitstellen einer aus einem elektronischen Bauteil und einem damit verbundenen wärmeleitenden Element bestehenden Komponente nach einem Verfahren gemäß der oben genannten Erfindung oder einer bevorzugten Ausführungsform davon; Bereitstellen insbesondere einer Mehrzahl von Schichten einer mehrlagigen Leiterplatte;For solving the above-mentioned objects, moreover, a method for integrating a component, comprising an electronic component, which generates heat in particular during operation, and a heat-conducting, in particular metallic, element connected thereto in a printed circuit board is essentially characterized by the following steps: providing a component consisting of an electronic component and an associated thermally conductive element according to a method according to the above-mentioned invention or a preferred embodiment thereof; In particular, providing a plurality of layers of a multilayer printed circuit board;
Verbinden der Schichten der mehrlagigen Leiterplatte sowie der darin zu integrierenden Komponente durch Anwendung von gegenüber Umgebungsbedingungen erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur, und Strukturieren wenigstens einer leitenden Schicht der Leiterplatte zur Kontaktierung mit Kontakten des darin eingebetteten Bauteils.Bonding the layers of the multilayer printed wiring board and the component to be integrated therein by application of elevated pressure and temperature to environmental conditions, and Patterning at least one conductive layer of the circuit board for contacting contacts of the component embedded therein.
Es läßt sich somit in einfacher Weise nach einer Bereitstellung einer Komponente, welche jeweils aus einem elektronischen Bauteil und einem damit unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht verbundenen wärmeleitenden Element besteht, mit an sich bekannten Verfahrensschritten zur Herstellung einer Leiterplatte eine derartige Komponente in einfacher und zuverlässiger Weise in eine Leiterplatte integrieren und eine Kontaktierung des elektronischen Bauteils mit einer entsprechenden strukturierten, leitenden Schicht erzielen. Durch Einbetten der Komponente, welche entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren oder einer bevorzugten Ausführungsform hievon durch eine Verbindung bzw. Kontaktierung zwischen dem elektronischen Bauteil und dem wärmeleitenden Element hergestellt wurde, läßt sich eine optimierte Ableitung von während des Betriebs durch den elektronischen Bauteil erzeugter Wärme erzielen. Darüber hinaus läßt sich durch die Einbettung ein entsprechender Schutz insbesondere für den elektronischen Bauteil bereitstellen, so daß beispielsweise auf ein Gehäuse für den elektronischen Bauteil verzichtet werden kann. Darüber hinaus ergibt sich eine entsprechende Platzersparnis und auch insbesondere unter rauhen Einsatzbedingungen eine höhere Zuverlässigkeit durch die entsprechend geschützte Anordnung der aus dem elektronischen Bauteil und dem wärmeleitenden Element bestehenden Komponente. Weiters wird durch die nach der Herstellung der Verbindung bzw. Kontaktierung zwischen dem elektronischen Bauteil und dem wärmeleitenden Element erfolgende Einbettung bzw. Integrierung einer derartigen Komponente in die Leiterplatte sichergestellt, daß der zur Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht erforderliche bzw. eingesetzte Diffusions- bzw. Schmelz- diffusionslötvorgang unabhängig von bei der Herstellung einer Leiterplatte eingesetzten Ver- fahrensschritten und insbesondere beispielsweise unabhängig von an sich bekannten Lötbondverfahren zur Kontaktierung mit weiteren Bauteilen bzw. Elementen durchgeführt bzw. eingesetzt werden kann.It can thus be in a simple manner, after providing a component, each consisting of an electronic component and an associated with formation of an intermetallic diffusion layer thermally conductive element, with known method steps for producing a printed circuit board such a component in a simple and reliable manner integrate a printed circuit board and achieve a contacting of the electronic component with a corresponding structured, conductive layer. By embedding the component produced according to the method of the invention or a preferred embodiment thereof by a connection between the electronic component and the thermally conductive element, an optimized dissipation of heat generated by the electronic component during operation can be achieved. In addition, can be provided by the embedding a corresponding protection, in particular for the electronic component, so that can be dispensed, for example, a housing for the electronic component. In addition, a corresponding reduction in space and also, in particular under harsh operating conditions, a higher reliability results from the correspondingly protected arrangement of the component consisting of the electronic component and the heat-conducting element. Furthermore, the embedding or integration of such a component into the printed circuit board after the connection or contacting between the electronic component and the thermally conductive element is established ensures that the diffusion or melting point required for the formation of the intermetallic diffusion layer is or are used. diffusion soldering regardless of used in the manufacture of a circuit board process steps and in particular, for example, independently of known Lötbondverfahren for contacting with other components or elements performed or can be used.
Anstelle einer Einbettung bzw. Integrierung in eine mehrlagige Leiterplatte während eines Verbindungsvorgangs der einzelnen Schichten einer mehrlagigen Leiterplatte, wie dies oben angeführt ist, kann eine Einbettung bzw. Aufnahme einer aus einem elektronischen Bauteil und einem unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht damit verbundenen wärmeleitenden Element gebildeten Komponente auch in einer entsprechenden Ausnehmung einer bereits vorher hergestellten Leiterplatte vorgenommen werden. Auch in einem derartigen Verfahren erfolgt nach einer Einbettung eine Kontaktierung von Kontakten bzw. Kontaktstellen des elektronischen Bauteils mit einer insbesondere strukturierten leitenden bzw. leitfähigenInstead of embedding or integrating into a multilayer printed circuit board during a bonding operation of the individual layers of a multilayer printed circuit board as stated above, embedding of a component formed of an electronic component and a thermally conductive element forming an intermetallic diffusion layer may be employed be made in a corresponding recess of a previously prepared circuit board. Also in such a method, after an embedding, a contacting of contacts or contact points of the electronic component with a particular structured conductive or conductive occurs
Schicht der Leiterplatte. Zur Strukturierung wenigstens einer leitenden Schicht der Leiterplatte wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, daß eine Strukturierung wenigstens einer leitenden Schicht der Leiterplatte durch eine Ausbildung von Bohrungen, insbesondere Laserbohrungen, durch Ätzvorgänge oder dgl. vorgenommen wird.Layer of the printed circuit board. For structuring at least one conductive layer of the printed circuit board, it is proposed according to a preferred embodiment of the method according to the invention that structuring of at least one conductive layer of the printed circuit board is carried out by forming bores, in particular laser bores, by etching processes or the like.
Insbesondere zur weiteren Verbesserung der Wärmeabfuhr bzw. zur Optimierung des Wärmemanagements für elektronische Bauteile, die eine sehr hohe Verlustwärme erzeugen, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß das wärmeleitende Element mit wenigstens einer weiteren wärmeleitenden Schicht, insbesondere aus metal- lischem Material, der Leiterplatte verbunden wird. Durch Verbinden mit wenigstens einer weiteren wärmeleitenden Schicht kann eine weitere und insbesondere großflächigere Verteilung der durch den elektronischen Bauteil erzeugten bzw. abgegebenen Wärme in der Leiterplatte ermöglicht werden sowie bei Vorsehen einer derartigen zusätzlichen wärmeleitenden Schicht insbesondere an einer außen liegenden Oberfläche der Leiterplatte die Wärmeabgabe weiter verbessert bzw. unterstützt werden.In particular, to further improve the heat dissipation or to optimize the thermal management for electronic components that produce a very high heat loss, it is proposed according to a further preferred embodiment that the heat-conducting element with at least one further heat-conducting layer, in particular of metallic material, the PCB is connected. By connecting to at least one further heat-conducting layer, a further and, in particular, larger-area distribution of the heat generated or emitted by the electronic component in the printed circuit board is made possible and, when such an additional heat-conducting layer is provided, in particular on an outer surface of the printed circuit board, the heat output is further improved or supported.
Wie oben bereits angedeutet, kann eine zusätzliche Bestückung einer Leiterplatte vorgesehen sein, in welche eine Komponente, bestehend aus einem elektronischen Bauteil und einem damit verbundenen wärmeleitenden Element, aufgenommen wird, wobei gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen wird, daß insbesondere eine der strukturierten leitenden Schichten der Leiterplatte mit weiteren elektronischen Komponenten kontaktiert wird.As already indicated above, an additional assembly of a printed circuit board can be provided, in which a component consisting of an electronic component and a thermally conductive element associated therewith is received, wherein according to a further preferred embodiment it is proposed that in particular one of the structured conductive layers the printed circuit board is contacted with other electronic components.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben ist darüber hinaus eine Komponente, bestehend aus einem insbesondere im Betrieb Wärme erzeugenden, elektronischen Bauteil und einem wärmeleitenden, insbesondere metallischen Element, im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der Bauteil unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht mit dem wärmeleitenden Element verbunden ist. Es läßt sich somit, wie dies oben bereits ausführlich erörtert wurde, eine aus einem elektronischen Bauteil und einem wärmeleitenden Element bestehende Komponente zur Verfügung stellen, welche eine gute und zuverlässige Wärmeabfuhr und eine zuverlässige Aufrechterhaltung der Kontaktierung zwischen dem Bauteil und dem wärmeleitenden Element auch unter widrigen Einsatzbedingungen bereitstellt.To solve the above-mentioned objects beyond a component consisting of a particular heat during operation, electronic component and a heat-conducting, in particular metallic element, essentially characterized in that the component is connected to form an intermetallic diffusion layer with the heat-conducting element , Thus, as discussed in detail above, it is possible to provide a component consisting of an electronic component and a thermally conductive element, which also provides good and reliable heat dissipation and reliable maintenance of the contact between the component and the thermally conductive element Provides conditions of use.
Während, wie oben erwähnt, unter Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht neben einem verbesserten Wärmeübergang auch eine elektrische Kontaktierung zwischen dem Bauteil und dem wärmeleitenden Element vorgesehen werden kann, welches insbesondere in weiterer Folge mit weiteren leitenden bzw. leitfähigen Strukturen einer Leiterplatte nach einer Einbettung verbunden werden kann, wird für eine Entkopplung der Wärmeabfuhr von einer elektrischen Kontaktierung von Kontakten bzw. Kontaktstellen des elektronischen Bauteils gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß der Bauteil an einer von mit Kontakten bzw. Kontaktstellen des Bauteils versehenen Oberfläche verschiedenen Oberfläche mit dem wärmeleitenden Element verbunden ist.While, as mentioned above, forming the intermetallic diffusion layer in addition to an improved heat transfer and an electrical contact between the component and the heat-conducting member may be provided which can be connected in particular subsequently with further conductive or conductive structures of a printed circuit board after embedding , Is proposed for decoupling the heat dissipation of an electrical contact of contacts or contact points of the electronic component according to a preferred embodiment, that the component at one of Contacts or contact points of the component surface provided with different surface is connected to the heat-conducting element.
Zur Erzielung einer entsprechend guten Wärmeabfuhr und einer verbesserten Verteilung der durch den elektronischen Bauteil erzeugten Wärme auf einen größeren Teilbereich insbesondere nach einer Einbettung in einer Leiterplatte wird darüber hinaus vorgeschlagen, daß das wärmeleitende Element gegenüber dem elektronischen Bauteil vergrößerte Abmessungen aufweist, wie dies einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Komponente entspricht.In order to achieve a correspondingly good heat dissipation and an improved distribution of the heat generated by the electronic component to a larger portion, in particular after embedding in a printed circuit board is also proposed that the heat-conducting element relative to the electronic component has enlarged dimensions, as a preferred embodiment corresponds to the component of the invention.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgaben wird darüber hinaus eine Leiterplatte zur Verfügung gestellt, welche wenigstens eine Komponente gemäß der vorliegenden Erfindung oder einer bevorzugten Ausführungsform davon enthält.To achieve the objects mentioned above, a printed circuit board is also provided, which contains at least one component according to the present invention or a preferred embodiment thereof.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den beiliegenden Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to embodiments schematically illustrated in the accompanying drawings. In this show:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines elektronischen Bauteils und eines wärmeleitenden, insbesondere metallischen Elements, welche miteinander zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Komponente entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verbinden sind, wobei jeweils eine Barriereschicht und zwei Lotschichten entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgebracht sind;Figure 1 is a schematic view of an electronic component and a heat-conducting, in particular metallic element, which are to be joined together for the production of a component according to the invention according to the inventive method, wherein in each case a barrier layer and two solder layers are applied according to the inventive method;
Fig. 2 eine schematische Teilansicht, wonach eine Mehrzahl von Bauteilen mit dem wärmeleitenden Element unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht verbunden wird; Fig. 3 eine schematische Ansicht, wonach die Mehrzahl von mit dem wärmeleitenden Element verbundenen elektronischen Bauteile voneinander getrennt bzw. vereinzelt wird;FIG. 2 is a partial schematic view showing that a plurality of components are bonded to the thermally conductive member to form an intermetallic diffusion layer; FIG. FIG. 3 is a schematic view showing that the plurality of electronic components connected to the thermally conductive member are separated from each other; FIG.
Fig. 4 eine schematische Ansicht einer Einbettung bzw. Integration einer aus einem elektronischen Bauteil und einem damit unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht verbundenen wärmeleitenden Element bestehenden Komponente in eine mehrlagige Leiterplatte gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 5 eine schematische Teilansicht der Verbindung einer Mehrzahl von Lagen einer erfindungsgemäßen Leiterplatte unter Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Einbettung der erfindungsgemäßen Komponente;4 shows a schematic view of an embedding or integration of a component comprising an electronic component and a thermally conductive element connected therewith to form an intermetallic diffusion layer into a multilayer printed circuit board according to the present invention; 5 shows a schematic partial view of the connection of a plurality of layers of a printed circuit board according to the invention using the method according to the invention with embedding of the component according to the invention;
Fig. 6 eine schematische Teilansicht einer Strukturierung von leitenden Lagen der Leiterplatten gemäß Fig. 5; Fig. 7 eine Teilansicht einer weiteren Strukturierung von leitenden Lagen der erfindungsgemäßen Leiterplatte; undFIG. 6 shows a schematic partial view of a structuring of conductive layers of the printed circuit boards according to FIG. 5; FIG. 7 shows a partial view of a further structuring of conductive layers of the printed circuit board according to the invention; and
Fig. 8 eine Teilansicht einer weiteren Bestückung der erfindungsgemäßen Leiterplatte mit zusätzlichen Bauteilen. In Fig. 1 ist gezeigt, daß auf einem wärmeleitenden Element 1, welches beispielsweise von einem eine entsprechende Dicke aufweisenden Kupferblech gebildet ist, eine Barriereschicht 2 angeordnet bzw. aufgebracht ist, woran anschließend zwei Schichten 3 und 4 aus voneinander unterschiedlichem Lotmaterial angeordnet bzw. aufgebracht sind.Fig. 8 is a partial view of a further assembly of the circuit board according to the invention with additional components. In Fig. 1 it is shown that a barrier layer 2 is arranged or applied to a thermally conductive element 1, which is formed for example by a corresponding thickness copper plate, then followed by two layers 3 and 4 arranged and applied from mutually different solder material are.
In ähnlicher Weise ist auf einem elektronischen Bauteil 5 an einer von einer Oberfläche 6, an welcher in Fig. 1 nicht näher dargestellte Kontakte bzw. Kontaktstellen für eine weitere Kon- taktierung vorgesehen sind, abgewandten Oberfläche ebenfalls eine Barriereschicht 7 angeordnet, an welche ähnlich wie auf dem wärmeleitenden Element 1 zwei voneinander unter- schiedlicne Lotschichten 8 und 9 anschließen.In a similar manner, a barrier layer 7 is likewise arranged on an electronic component 5 on a surface facing away from a surface 6 on which contacts or contact points are not shown in detail for further contacting in FIG on the heat-conducting element 1, two mutually different solder layers 8 and 9 connect.
Die in Fig. 1 dargestellten Dicken der einzelnen Schichten 2 bis 4 sowie 7 bis 9 sind lediglich beispielhaft und nicht maßstabgetreu, wobei auf einsetzbare, mögliche Bereiche von Schichtdicken weiter unten im Detail eingegangen wird.The thicknesses of the individual layers 2 to 4 and 7 to 9 shown in FIG. 1 are merely exemplary and not true to scale, with details of usable, possible ranges of layer thicknesses being discussed in detail below.
Die Barriereschichten 2 bzw. 7 sind beispielsweise aus Nickel gebildet. Die miteinander in weiterer Folge unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht zu verbindenden Lotschichten 3 und 4 sowie 8 und 9 sind beispielsweise jeweils von Silber für die Schicht 3 und δ sowie Zinn für die Schicht 4 und 9 gebildet.The barrier layers 2 and 7 are formed of nickel, for example. The solder layers 3 and 4 and 8 and 9 to be subsequently joined together to form an intermetallic diffusion layer are formed, for example, each of silver for the layer 3 and δ, and tin for the layers 4 and 9.
Die Aufbringung der Barriereschichten 2 bzw. 7 sowie der Lotschichten 3, 4 sowie 8 und 9 kann durch eine elektrochemische bzw. chemische Abscheidung bzw. Aufbringung erfolgen.The application of the barrier layers 2 or 7 and the solder layers 3, 4 and 8 and 9 can be carried out by an electrochemical or chemical deposition or application.
Neben einer Aufbringung wenigstens einer Lotschicht 3 und 4 bzw. 8 und 9 sowohl auf dem wärmeleitenden Element 1 als auch auf dem Bauteil 5 kann vorgesehen sein, eine entsprechende Vielzahl von Lotschichten entweder auf dem Bauteil 5 und insbesondere auf der zum wärmeleitenden Element gerichteten Oberfläche oder auf einem entsprechenden Teilbereich des wärmeleitenden Elements 1 aufzubringen, in weiterer Folge erfolgt unter Einsatz erhöhter Temperatur und/oder erhöhten Drucks zur Ausbildung der intermetallischen Dif- fusionsschicht auch eine Verbindung bzw. Kontaktierung mit dem jeweiligen anderen Element, auf welchem ursprünglich keine oder eine geringe Anzahl der Lotschichten vorgesehen war, so daß wiederum ein Verbund bestehend aus dem elektronischen Bauteil 5 und dem wärmeleitenden Element 1 unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht zur Verfügung gestellt wird.In addition to applying at least one solder layer 3 and 4 or 8 and 9 both on the heat-conducting element 1 and on the component 5 may be provided, a corresponding plurality of solder layers either on the component 5 and in particular on the heat-conducting element facing surface or applied on a corresponding portion of the heat-conducting element 1, subsequently carried out using higher temperature and / or increased pressure to form the intermetallic Dif- fusion layer, a compound or contact with the respective other element, on which originally no or a small number the solder layers was provided, so that in turn a composite consisting of the electronic component 5 and the thermally conductive element 1 is provided to form an intermetallic diffusion layer.
Ein derartiger asymmetrischer Aufbau von Schichten bzw. Lotschichten vor der Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht kann derart gewählt sein, daß beispielsweise auf dem elektronischen Bauteil 5 die Barriereschicht 7 und lediglich eine Lotschicht 8 vorgesehen sind. Darüber hinaus sind auf dem wärmeleitenden Element 1 die Barriereschicht 2 sowie Lotschichten 3 und 4 vorgesehen. Bei dieser Ausführungsform wird im Gegensatz zu der in Fig. 1 dargestellten Anordnung auf die Lotschicht 9 verzichtet, da gemäß bevorzugten Ausführungsformen insbesondere die Lotschichten 4 und 9 aus gleichen Materialien bestehen.Such an asymmetric structure of layers or solder layers before the formation of an intermetallic diffusion layer may be selected such that, for example, the barrier layer 7 and only a solder layer 8 are provided on the electronic component 5. In addition, on the thermally conductive element 1, the barrier layer 2 and Lotschichten 3 and 4 provided. In this embodiment, in contrast to the arrangement shown in FIG. 1, the solder layer 9 is dispensed with since, according to preferred embodiments, in particular the solder layers 4 and 9 consist of the same materials.
Gemäß einer weiteren abgewandelten Ausführungsform ist auf dem elektronischen Bauteil 5 lediglich die Barriereschicht 7 vorgesehen. Zur Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht sind in diesem Fall auf dem wärmeleitenden Element 1 neben der Barriereschicht 2 Lotschichten 3, 4 und 8 vorgesehen, so daß unter Anwendung von erhöhtem Druck und/oder erhöhter Temperatur unter gleichzeitiger Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht eine Verbindung mit dem elektronischen Bauteil 5 durch eine entsprechende Verbindung mit der darauf vorgesehenen Barriereschicht 7 erfolgt.According to a further modified embodiment, only the barrier layer 7 is provided on the electronic component 5. To form the intermetallic diffusion layer 2 solder layers 3, 4 and 8 are provided in this case on the thermally conductive element 1 in addition to the barrier layer, so that under application of elevated pressure and / or elevated temperature with simultaneous formation of the intermetallic diffusion layer, a connection to the electronic component 5 is effected by a corresponding connection with the barrier layer 7 provided thereon.
Selbstverständlich kann bei einer der oben beispielhaft angegebenen asymmetrischen Anordnungen einer unterschiedlichen Anzahl von Schichten bzw. Lotschichten vor Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht ein Wechsel zwischen dem wärmeleitenden Element 1 und dem elektronischen Bauteil 5 vorgesehen sein.Of course, in one of the above-exemplified asymmetrical arrangements of a different number of layers or solder layers, a change between the heat-conducting element 1 and the electronic component 5 may be provided prior to formation of the intermetallic diffusion layer.
Wie dies insbesondere in Fig. 2 angedeutet ist, erfolgt durch Anwendung einer schematisch dargestellten Presse 10 unter Einsatz von gegenüber Umgebungsbedingungen erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur entsprechend einem Pfeil 11 eine Ausbildung einer intermetallischenAs indicated in particular in FIG. 2, by using a press 10, shown schematically, using an elevated environmental pressure and elevated temperature according to an arrow 11, a formation of an intermetallic
Diffusionsschicht 12, wobei in Fig. 2 eine Mehrzahl von Bauteilen 5 angedeutet ist, welche jeweils mit dem wärmeleitenden Element 1 unter Verwendung einer gemeinsamen Presse 10 zu verbinden sind. Bei Einsatz von Silber sowie Zinn für die Schichten 3 und 4 sowie 8 und 9 wird die intermetallische Diffusionsschicht 12 von einer eutektischen Silber-Zinn-Legierung gebildet, welche eine erhöhte und verbesserte Zugfestigkeit als auch Kontaktierung zwischen den Bauteilen 5 als auch dem wärmeleitenden Element 1 zur Verfügung stellt.Diffusion layer 12, wherein in Fig. 2, a plurality of components 5 is indicated, which are each to be connected to the heat-conducting element 1 using a common press 10. When using silver and tin for the layers 3 and 4 and 8 and 9, the intermetallic diffusion layer 12 is formed by a eutectic silver-tin alloy, which increased and improved tensile strength and contact between the components 5 and the heat-conducting element. 1 provides.
Die Dicke der Sperr- bzw. Barriereschicht 2 und 7 kann beispielsweise zwischen 100 nm und 20 μm liegen. Die Dicken der einzelnen Lotschichten 3 und 4 sowie 8 und 9 liegen in einem Bereich von etwa 100 nm bis höchstens 100 μm.The thickness of the barrier layer 2 and 7 may for example be between 100 nm and 20 μm. The thicknesses of the individual solder layers 3 and 4 and 8 and 9 are in a range of about 100 nm to at most 100 microns.
Der zur Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschichten 12 eingesetzte Druck wird beispielsweise mit höchstens 250 bar gewählt, wobei darüber hinaus insbesondere in Abhängigkeit von für den elektronischen Bauteil 5 eingesetzten Materialien Temperaturen zwischen 150 0C und 250 0C, insbesondere etwa 220 0C zur Anwendung gelangen.The pressure used to form the intermetallic diffusion layers 12 is selected, for example, at most 250 bar, wherein in addition depending on materials used for the electronic component 5 temperatures between 150 0 C and 250 0 C, in particular about 220 0 C are used.
Anstelle von Nickel für die Barriereschicht 2 bzw. 7 können beispielsweise Eisen oder Molybdän und/oder Nickel und/oder Eisen enthaltende Legierungen verwendet werden. Für die Lotschichten 3 bzw. 4 als auch 8 bzw. 9 können insbesondere Materialien bzw. Metalle mit unterschiedlichem Schmelzpunkt eingesetzt werden, wobei die aneinander angrenzenden Schichten 4 und 9 aus einem Metall geringeren Schmelzpunkts und somit höherer Schmelzfähigkeit gebildet werden, während beispielsweise die Schichten 3 und 8 von Materialien und insbesondere Metallen einer beispielsweise allgemein erhöhten Leitfähigkeit, wie beispielsweise Gold oder Kupfer anstelle von Silber gebildet werden.Instead of nickel for the barrier layer 2 or 7, for example, iron or molybdenum and / or nickel and / or iron-containing alloys can be used. For the solder layers 3 and 4 as well as 8 and 9, in particular materials or metals with different melting point can be used, wherein the adjacent layers 4 and 9 are formed of a metal lower melting point and thus higher melting ability, while, for example, the layers and 8, of materials, and particularly metals, of, for example, generally increased conductivity, such as gold or copper instead of silver.
Darüber hinaus erfolgt die Auswahl der für die Schichten 3 und 4 sowie 8 und 9 eingesetzten Materialien auch unter Berücksichtigung der unter Einsatz der entsprechenden Temperatur- und Druckbedingungen durch Schmelzdiffusion erzielbaren Legierungen, welche in weiterer Folge die angestrebte Kontaktierung bzw. Verbindung hoher Widerstandsfähigkeit, insbesondere hoher Zugfertigkeit und Wärmeleitfähigkeit zur Verfügung stellen.In addition, the selection of the materials used for the layers 3 and 4 and 8 and 9 is also taking into account achievable by using the appropriate temperature and pressure conditions by melt diffusion alloys, which subsequently the desired contact or connection high resistance, especially high Provide dexterity and thermal conductivity.
Nach der Herstellung einer Kontaktierung bzw. Verbindung der Mehrzahl von elektronischen Bauteilen 5 mit dem wärmeleitenden Element 1 , welches insbesondere von einem Kupferblech entsprechender Dicke gebildet wird, erfolgt eine Unterteilung bzw. Vereinzelung der jeweils allgemein mit 13 bezeichneten Komponenten, welche jeweils aus einem elektronischen Bauteil 5 sowie einem unter Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht 12 damit verbundenen Teilbereich des wärmeleitenden Elements 1 bestehen.After the production of a contact or connection of the plurality of electronic components 5 with the heat-conducting element 1, which is formed in particular by a copper sheet of appropriate thickness, there is a subdivision or separation of each generally designated 13 components, each consisting of an electronic component 5 as well as a portion of the heat-conducting element 1 connected to form the intermetallic diffusion layer 12.
In Fig. 4 ist die Aufnahme bzw. Einbettung einer derartigen Komponente 13 in einer allgemein mit 14 bezeichneten, mehrlagigen bzw. mehrschichtigen Leiterplatte angedeutet, wobei die einzelnen, in Fig. 4 getrennt voneinander dargestellten Schichten bzw. Lagen einer derartigen Leiterplatte beispielsweise von einer RCC-Folie (resin coated copper) 15, einem Prepreg 16, einem Gore bzw. Kern 17 sowie einer weiteren RCC-Folie 18 gebildet sind.In Fig. 4, the inclusion or embedding of such a component 13 in a generally designated 14, multilayer or multilayer printed circuit board is indicated, wherein the individual, shown separately in Fig. 4 layers or layers of such a circuit board, for example, from an RCC Resin coated copper 15, a prepreg 16, a Gore or core 17 and a further RCC film 18 are formed.
In Fig. 4 ist angedeutet, daß entsprechend den Abmessungen der Komponente 13 die einzelnen Schichten bzw. Lagen 16 bis 18 mit entsprechenden Ausnehmungen versehen sind.In Fig. 4 it is indicated that according to the dimensions of the component 13, the individual layers or layers 16 to 18 are provided with corresponding recesses.
In Fig. 5 ist schematisch die Herstellung eines Verbunds der einzelnen Schichten bzw. Lagen der mehrlagigen Leiterplatte 14 unter Einbettung der Komponente 13 wiederum unter Anwendung einer schematischen angedeuteten Presse 19 und, wie an sich bekannt, erhöhten Drucks und erhöhter Temperatur 20 zur Ausbildung einer Leiterplatte angedeutet. Aus Fig. 5 ist die Integration bzw. Einbettung der Komponente 13, bestehend aus dem elektronischen Bauteil 5 sowie dem damit unter Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht 12 verbundenen bzw. gekoppelten wärmeleitenden Element 1 deutlich ersichtlich.In Fig. 5 is schematically the preparation of a composite of the individual layers or layers of the multilayer printed circuit board 14 embedding the component 13 in turn using a schematic indicated press 19 and, as known per se, increased pressure and elevated temperature 20 for forming a printed circuit board indicated. From FIG. 5, the integration or embedding of the component 13, consisting of the electronic component 5 as well as the thermally conductive element 1 connected or coupled thereby to form the intermetallic diffusion layer 12, can be clearly seen.
Gemäß der Darstellung in Fig. 6 erfolgt für eine nachfolgende Kontaktierung von nicht näher dargestellten Kontakten bzw. Kontaktstellen des elektronischen Bauteils 5 eine Strukturierung im Bereich des elektronischen Bauteils 5 beispielsweise durch Ausbildung von Laserbohrungen 21. Weiters erfolgt ein Rückschleifen des wärmeleitenden Elements bzw. Kühlkörpers 1 an der davon abgewandten Oberfläche.According to the illustration in FIG. 6, a structuring takes place for a subsequent contacting of contacts or contact points of the electronic component 5 which are not shown in detail in the region of the electronic component 5, for example by the formation of laser bores 21. Furthermore, the heat-conducting element or heat sink 1 is looped back on the surface facing away from it.
Im Bereich der Laserbohrungen 21 erfolgt, wie dies in Fig. 7 angedeutet ist, im Rahmen einer weitergehenden Strukturierung und insbesondere eines zusätzlichen Aufbaus von strukturierten, leitenden bzw. leitfähigen Schichten 22 und 23 eine Kontaktierung des elektronischen Bauteils 5 mit der strukturierten Schicht bzw. Lage über Kontaktstellen 24.In the region of the laser bores 21, as is indicated in FIG. 7, a contacting of the electronic component 5 with the structured layer or layer takes place within the framework of a further structuring and in particular an additional structure of structured, conductive or conductive layers 22 and 23 via contact points 24.
Aus Fig. 7 ist darüber hinaus ersichtlich, daß das wärmeleitende, beispielsweise aus einem Kupferblech 1 gebildete Element darüber hinaus mit einem Teilbereich 25 einer weiteren wärmeleitenden Schicht, beispielsweise ebenfalls aus Kupfer zur Verbesserung der Wärmeableitung, insbesondere durch Bereitstellung einer weiteren vergrößerten Fläche zur Wärme- abstrahlung gekoppelt ist.Moreover, from FIG. 7 it can be seen that the thermally conductive element formed, for example, from a copper sheet 1 also has a partial region 25 of a further heat-conducting layer, for example also made of copper, for improving heat dissipation, in particular by providing a further enlarged surface for heat dissipation. radiation is coupled.
\n Fig. 8 ist die Anordnung bzw. Bestückung der strukturierten leitenden bzw. leitfähigen Schichten 22 und 23 mit weiteren Bauteilen bzw. Komponenten 26 und 27 angedeutet.FIG. 8 shows the arrangement or assembly of the structured conductive layers 22 and 23 with further components or components 26 and 27.
Gewünschtenfalls kann neben der unter Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht 12 zur Verfügung gestellten verbesserten Wärmeabfuhr zwischen dem elektronischen Bauteil 5 und dem wärmeleitenden Element 1 bei Auswahl entsprechender Materialien insbesondere für das wärmeleitenden Element 1 auch eine elektrische Kontaktierung unter Einsatz der intermetallischen Diffusionsschicht 12 zur Verfügung gestellt werden. In diesem Fall wird das wärmeleitende Element 1 , welches beispielsweise von einem Kupferblech gebildet ist, gegebenenfalls nicht nur mit einer weiteren wärmeleitenden Schicht 25 zur Verbesserung derIf desired, in addition to the provided under formation of the intermetallic diffusion layer 12 improved heat dissipation between the electronic component 5 and the heat-conducting member 1 with selection of appropriate materials in particular for the heat-conducting member 1 and an electrical contact using the intermetallic diffusion layer 12 are provided. In this case, the heat-conductive member 1, which is formed of, for example, a copper sheet, optionally not only with another heat-conductive layer 25 for improving
Wärmeableitung, wie dies in Fig. 7 angedeutet ist, sondern auch mit entsprechenden leitenden bzw. leitfähigen Strukturen der Leiterplatte gekoppelt, wobei die in Fig. 7 angedeutete weitere, wärmeleitende Schicht 25 gleichzeitig eine elektrisch leitende Funktion übernehmen kann.Heat dissipation, as indicated in Fig. 7, but also coupled to corresponding conductive or conductive structures of the circuit board, wherein the indicated in Fig. 7 further, heat-conducting layer 25 can take over an electrically conductive function simultaneously.
Es läßt sich somit in zuverlässiger Weise eine Komponente 13 bestehend aus einem im Betrieb wärmeerzeugenden elektronischen Bauteil 5 und einem damit unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht 12 gekoppelten bzw. verbundenen, wärmeleitenden, insbesondere metallischen Element 1 zur Verfügung stellen, wobei diese Komponente 13 in besonders einfacher Weise vorab und getrennt hergestellt werden kann, wie dies in Fig. 1 bzw. 3 angedeutet ist.Thus, a component 13 consisting of a heat-generating electronic component 5 during operation and a heat-conducting, in particular metallic element 1 coupled or connected therewith to form an intermetallic diffusion layer 12 can be provided in a reliable manner, wherein this component 13 is particularly simple Way can be prepared in advance and separately, as indicated in Fig. 1 and 3 respectively.
Nach der Herstellung einer derartigen Komponente 13 läßt sich in ebenso einfacher und zuverlässiger weise die Komponente 13 in eine mehrlagige Leiterplatte 14 integrieren, wobei nachfolgende Strukturierungs- und Bestückungsvorgänge sowie Kontaktierungsvorgänge in einfacher und zuverlässiger Weise möglich sind und durch Vorsehen bzw. Ausbilden der Komponente 13 nicht beeinflußt bzw. behindert werden.After the preparation of such a component 13 can be in a simple and reliable way, the component 13 in a multi-layer circuit board 14 integrate, with subsequent structuring and assembly operations and contacting operations in simple and reliable way are possible and are not affected or obstructed by providing or forming the component 13.
Durch die Bereitstellung der intermetallischen Diffusionsschicht 12 zwischen dem Bauteil 5 und dem wärmeleitenden Element 1 läßt sich eine zuverlässige Kontaktierung zwischen diesen Elementen der Komponente 13 als auch eine entsprechende gute Wärmeabfuhr unter rauhen Umgebungsbedingungen von beispielsweise erhöhter Temperatur als auch erhöhten Schwingungen bzw. Vibrationen, wie beispielsweise im Automobilbereich, zur Verfügung stellen.By providing the intermetallic diffusion layer 12 between the component 5 and the heat-conducting element 1 can be a reliable contact between these elements of the component 13 as well as a corresponding good heat dissipation under harsh environmental conditions of, for example, elevated temperature and increased vibration or vibration, such as in the automotive sector, provide.
Weiters läßt sich durch die getrennte Herstellung der jeweils aus einem Bauteil 5 und einem wärmeleitenden Element 1 bestehenden Komponente 13 eine Kompatibilität mit unterschiedlichen Verfahren zur Herstellung von mehrlagigen Leiterplatten 14 und im wesentlichen unabhängig von Bestückungsvorgängen mit zusätzlichen Komponenten zur Verfügung stellen.Furthermore, can be provided by the separate production of each consisting of a component 5 and a thermally conductive member 1 component 13 compatibility with different methods for the production of multilayer printed circuit boards 14 and substantially independent of assembly operations with additional components available.
Durch die Einbettung insbesondere des Bauteils 5 in die mehrlagige Leiterplatte 14 läßt sich ein entsprechender Schutz des Bauteils 5 bei gleichzeitiger Platzminimierung, beispielsweise durch Verzicht auf ein Gehäuse für den Bauteil 5 erzielen.By embedding particular of the component 5 in the multilayer printed circuit board 14, a corresponding protection of the component 5 can be achieved while minimizing the space, for example, by dispensing with a housing for the component 5.
Darüber hinaus läßt sich durch die getrennte Herstellung der Komponente 13, welche jeweils aus einem Bauteil 5 sowie einem damit verbundenen bzw. gekoppelten, wärmeleitenden Element 1 besteht, nach der Fertigstellung der Komponente 13 eine Überprüfung der einzelnen Komponente 13 vornehmen, so daß insbesondere ein Ausschuß an fertiggestellten, jedoch nicht ordnungsgemäß funktionsfähigen Leiterplatten reduziert werden kann, welche beispielsweise eine nicht ordnungsgemäße Kontaktierung eines Bauteils 5 mit einem wärme- leitenden Element 1 oder Kühlkörper aufweisen. In addition, can be made by the separate preparation of the component 13, each consisting of a component 5 and a connected or coupled, heat-conducting element 1, after the completion of the component 13, a review of the individual component 13, so that in particular a Committee can be reduced to finished, but not properly functioning printed circuit boards, which, for example, have an improper contacting of a component 5 with a heat-conducting element 1 or heat sink.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Kontaktierung bzw. Verbindung eines insbesondere im Betrieb Wärme erzeugenden elektronischen Bauteils (5) mit einem wärmeleitenden, insbesondere metallischen Element (1), dadurch gekennzeichnet, daß der Bauteil (5) unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht (12) mit dem wärmeleitenden Element (1) verbunden wird.1. A method for contacting or connecting a particular in operation heat generating electronic component (5) with a heat-conducting, in particular metallic element (1), characterized in that the component (5) to form an intermetallic diffusion layer (12) with the heat-conducting Element (1) is connected.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Bauteil (5) an einer von mit Kontakten bzw. Kontaktstellen (24) des Bauteils (5) versehenen Oberfläche (6) verschiedenen Oberfläche mit dem wärmeleitenden Element (1) verbunden wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the component (5) at one of contacts or contact points (24) of the component (5) provided surface (6) different surface with the thermally conductive element (1) is connected.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht (12) der Bauteil (5) und/oder das damit zu verbindende bzw. zu koppelnde, wärmeleitende Element (1) jeweils mit wenigstens einer Lotschicht (3, 4, 8, 9) versehen werden und daß die Lotschichten (3, 4, 8, 9) miteinander kontaktiert und unter Anwendung von gegenüber Umgebungsbedingungen erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur zur Ausbildung der intermetallischen Diffusionsschicht (12) miteinander verbunden werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that for forming the intermetallic diffusion layer (12) of the component (5) and / or to be connected or to be coupled, thermally conductive element (1) each with at least one solder layer (3 , 4, 8, 9) and that the solder layers (3, 4, 8, 9) are contacted with each other and bonded to each other using environmental pressure and elevated temperature to form the intermetallic diffusion layer (12).
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Lotschicht (3, 4, 8, 9) aus einem elektrisch leitenden Metall, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend Silber, Gold, Nickel und Kupfer und/oder Zinn, Indium und Wismut gebildet wird.4. The method of claim 1, 2 or 3, characterized in that the at least one solder layer (3, 4, 8, 9) made of an electrically conductive metal selected from the group comprising silver, gold, nickel and copper and / or Tin, indium and bismuth is formed.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen der wenigstens einen Lotschicht (3, 4, 8, 9) eine Barriereschicht (2, 7) auf den miteinander zu verbindenden bzw. aneinander festzulegenden Bereichen bzw. Oberflächen des Bauteils (5) und/oder des wärmeleitenden Elements (1) aufgebracht wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that prior to the application of the at least one solder layer (3, 4, 8, 9) a barrier layer (2, 7) on the mutually connected or to be determined areas or Surface of the component (5) and / or the heat-conducting element (1) is applied.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Barriereschicht (2, 7) aus einem elektrisch leitenden Metall, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend Nickel, Eisen oder Molybdän und/oder Legierungen enthaltend Nickel und/oder Eisen gebildet wird.6. The method according to claim 5, characterized in that the barrier layer (2, 7) of an electrically conductive metal selected from the group comprising nickel, iron or molybdenum and / or alloys containing nickel and / or iron is formed.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei unterschiedliche Lotschichten (3, 4, 8, 9) jeweils auf eine zu verbindende bzw. aneinander festzulegende Oberfläche aufgebracht werden.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that two different solder layers (3, 4, 8, 9) are respectively applied to a surface to be bonded or to be determined.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Lotschicht (3, 4, 8, 9) und/oder die Barriereschicht (2, 7) elektrochemisch oder chemisch abgeschieden bzw. aufgebracht wird (werden). 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the at least one solder layer (3, 4, 8, 9) and / or the barrier layer (2, 7) is electrochemically or chemically deposited or applied.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Lotschicht (3, 4, 8, 9) und/oder die Barriereschicht (2, 7) eine Dicke von wenigstens 5 nm, insbesondere wenigstens 100 nm bis höchstens 100 μm, vorzugsweise höchstens 20 μm aufweist (aufweisen).9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the at least one solder layer (3, 4, 8, 9) and / or the barrier layer (2, 7) has a thickness of at least 5 nm, in particular at least 100 nm at most 100 microns, preferably at most 20 microns (have).
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Lötvorgang bei einem Druck von weniger als 300 bar, insbesondere weniger als 250 bar und bei Temperaturen von weniger als 400 0C, insbesondere zwischen 150 0C und 250 0C durchgeführt wird.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the soldering process at a pressure of less than 300 bar, in particular less than 250 bar and at temperatures of less than 400 0 C, in particular between 150 0 C and 250 0 C. is carried out.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von elektronischen Bauteilen (5) mit einem gemeinsamen wärmeleitenden Element (1) unter Ausbildung jeweils einer intermetallischen Diffusionsschicht (12) verbunden wird und daß das wärmeleitende Element (1) nach Verbindung mit der Mehrzahl von Bauteilen (5) zur Ver- einzelung der jeweils mit einem Teilbereich des wärmeleitenden Elements (1) verbundenen Bauteile (5) unterteilt wird.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that a plurality of electronic components (5) with a common heat-conducting element (1) to form a respective intermetallic diffusion layer (12) is connected and that the heat-conducting element (1) is divided after connection with the plurality of components (5) for the separation of each of a portion of the heat-conducting member (1) connected to components (5).
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeleitende Element (1) von einer gegenüber der wenigstens einen Lotschicht (3, 4, 8, 9) eine vergrößerte Dicke aufweisenden, metallischen Schicht, insbesondere aus Kupfer gebildet wird.12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the heat-conducting element (1) from an opposite the at least one solder layer (3, 4, 8, 9) has an increased thickness, metallic layer, in particular made of copper ,
13. Verfahren zur Integration einer Komponente bestehend aus einem insbesondere im Betrieb Wärme erzeugenden, elektronischen Bauteil (5) und einem damit verbundenen, wärme- leitenden, insbesondere metallischen Element (1) in eine Leiterplatte (14), gekennzeichnet durch folgende Schritte:13. A method for integrating a component consisting of a heat generating in particular during operation, electronic component (5) and an associated, heat-conducting, in particular metallic element (1) in a printed circuit board (14), characterized by the following steps:
Bereitstellen einer aus einem elektronischen Bauteil (5) und einem damit verbundenen wärmeleitenden Element (1) bestehenden Komponente (13) nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12; Bereitstellen insbesondere einer Mehrzahl von Schichten (15, 16, 17, 18) einer mehrlagigenProviding a component (13) consisting of an electronic component (5) and a thermally conductive element (1) connected thereto by a method according to one of claims 1 to 12; In particular, providing a plurality of layers (15, 16, 17, 18) of a multilayer
Leiterplatte (14);Printed circuit board (14);
Verbinden der Schichten (15, 16, 17, 18) der mehrlagigen Leiterplatte (14) sowie der darin zu integrierenden Komponente (13) durch Anwendung von gegenüber Umgebungsbedingungen erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur; und Strukturieren wenigstens einer leitenden Schicht (15) der Leiterplatte zur Kontaktierung mitBonding the layers (15, 16, 17, 18) of the multilayer printed circuit board (14) and the component (13) to be integrated therein by application of increased environmental pressure and temperature; and patterning at least one conductive layer (15) of the circuit board for contacting
Kontakten des darin eingebetteten Bauteils (5). Contacts of the embedded component (5).
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Strukturierung wenigstens einer leitenden Schicht (15) der Leiterplatte (14) durch eine Ausbildung von Bohrungen, insbesondere Laserbohrungen (21), durch Ätzvorgänge oder dgl. vorgenommen wird.14. The method according to claim 13, characterized in that a structuring of at least one conductive layer (15) of the printed circuit board (14) by a formation of holes, in particular laser bores (21), by etching or the like. Is made.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeleitende Element (1 ) mit wenigstens einer weiteren wärmeleitenden Schicht (25), insbesondere aus metallischem Material, der Leiterplatte (14) verbunden wird.15. The method according to claim 13 or 14, characterized in that the heat-conducting element (1) with at least one further heat-conducting layer (25), in particular of metallic material, the circuit board (14) is connected.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ins- besondere eine der strukturierten leitenden Schichten (15, 18, 22, 23) der Leiterplatte (14) mit weiteren elektronischen Komponenten (26, 27) kontaktiert wird.16. The method according to any one of claims 13 to 15, characterized in that in particular one of the structured conductive layers (15, 18, 22, 23) of the printed circuit board (14) with further electronic components (26, 27) is contacted.
17. Komponente, bestehend aus einem insbesondere im Betrieb Wärme erzeugenden, elektronischen Bauteil (5) und einem wärmeleitenden, insbesondere metallischen Element (1), dadurch gekennzeichnet, daß der Bauteil (5) unter Ausbildung einer intermetallischen Diffusionsschicht (12) mit dem wärmeleitenden Element (1) verbunden ist.17 component, consisting of a particular heat-generating in operation, electronic component (5) and a heat-conducting, in particular metallic element (1), characterized in that the component (5) to form an intermetallic diffusion layer (12) with the heat-conducting element (1) is connected.
18. Komponente nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Bauteil (5) an einer von mit Kontakten bzw. Kontaktstellen (24) des Bauteils (5) versehenen Oberfläche (6) ver- schiedenen Oberfläche mit dem wärmeleitenden Element (1) verbunden ist.18. Component according to claim 17, characterized in that the component (5) is connected to a surface provided with contacts or contact points (24) of the component (5) surface (6) with the heat-conducting element (1) ,
19. Komponente nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeleitende Element (1 ) gegenüber dem elektronischen Bauteil (5) vergrößerte Abmessungen aufweist.19. Component according to claim 17 or 18, characterized in that the heat-conducting element (1) relative to the electronic component (5) has enlarged dimensions.
20. Leiterplatte, beinhaltend wenigstens eine Komponente gemäß Anspruch 17, 18 oder 19. 20. Printed circuit board, comprising at least one component according to claim 17, 18 or 19.
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