WO2017198446A1 - Elektronische baugruppe mit zwischen zwei schaltungsträgern befindlichen bauelement und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

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WO2017198446A1
WO2017198446A1 PCT/EP2017/060359 EP2017060359W WO2017198446A1 WO 2017198446 A1 WO2017198446 A1 WO 2017198446A1 EP 2017060359 W EP2017060359 W EP 2017060359W WO 2017198446 A1 WO2017198446 A1 WO 2017198446A1
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joining
circuit carrier
circuit
adjuvant
component
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PCT/EP2017/060359
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Peter Frühauf
Michael Hanisch
Rüdiger Knofe
Jörg Strogies
Klaus Wilke
Ulrich Wittreich
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/10—Containers; Seals characterised by the material or arrangement of seals between parts, e.g. between cap and base of the container or between leads and walls of the container
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
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    • H01L21/56—Encapsulations, e.g. encapsulation layers, coatings
    • H01L21/565—Moulds

Definitions

  • the invention relates to an electronic assembly having fol ⁇ constricting components:
  • a first circuit carrier having a first mounting side for electronic components
  • a second circuit carrier having a second mounting side for electronic components, wherein the second circuit ⁇ carrier facing the second mounting side of the first mounting side of the first circuit substrate and verbun ⁇ this is, wherein between the first circuit carrier and the second circuit carrier is closed to the outside,
  • hermetically sealed cavity is formed, and at least one electronic component, which is arranged in the Ka ⁇ vity and connected to the first mounting side and / or with the second mounting side.
  • the invention relates to a method for producing such an assembly.
  • Assemblies of the type specified are known for example from DE 10 2014 206 601 AI.
  • this encryption device is a power device, which has contact surfaces on its upper side and its underside ⁇ . With the bottom, the device is electrically lei ⁇ tend connected to a ceramic substrate.
  • a second circuit carrier in the form of a hood allows the contact on top of the construction ⁇ elements, said circuit substrate having conductive paths which allow contacting on the first circuit carrier, that is at another level.
  • the hood-shaped scarf ⁇ carrier is therefore suitable for forming a cavity in which the device between the two circuit boards can be kept, so that different wiring ⁇ levels arise.
  • the dome-shaped circuit carrier is made up of a plurality of plastically deformable layers, with layers for wiring and contacting also being provided between these layers. After the component has been mounted, this circuit carrier can be placed on the first circuit carrier and subjected to a joining force during the soldering of the contacts. At ⁇ deforms the circuit carrier, with tolerances are compensated simultaneously. The heat required for the soldering at the same time ensures that the material of the circuit substrate cures, wherein at the same time a to ⁇ sealed cavity for the device may arise. Furthermore, it is known from US 2011/0127663 AI that
  • Components can be sealed against the outside world in a well formed by a hood cavity.
  • the hood is fixed by means of a sealant on the substrate for the compo ⁇ ment, so that the cavity is hermetically sealed against the environment.
  • a thermal connec ⁇ tion material between the device and the hood vorgese ⁇ hen, so that they can absorb heat that arises in the device.
  • the object of the invention is therefore to provide an electronic assembly in which the component between two scarf ⁇ tion carriers are held and electrically contacted the aim is to improve to that effect and a method for producing such an assembly to verbes ⁇ sern to the effect that on the one hand a reliable contacting of the device is made possible and on the other hand a cost-effective production and assembly of the components is possible.
  • the joining adjuvant is thus a material which is also used for contacting the electronic component.
  • the joining adjuvant may consist of a solder or a sintered material. Typical brazing materials and Sin ⁇ terwerkstoffe the power electronics are well known in the art.
  • the measure of providing said materials, which are used in any case during assembly of the assembly, also for forming the frame terminating the cavity in a joint gap between the first circuit carrier and the second circuit carrier, has the advantage that for the formation of the Cavity during assembly of the two circuit ⁇ carrier to each other tolerance compensation is made possible.
  • the two circuit carriers each have wiring for the electrical contacting of the device and undereinan ⁇ on.
  • Wirings are any form of guidance paths; These can be achieved by structuring of metallizations on the surface of the circuit carrier as well other routing paths are formed. Guide paths can also run inside the circuit board.
  • the gap electrical contact surfaces are arranged, which are in contact with the joining adjuvant.
  • This method takes advantage advantageous that the joining adjuvant suitable for over ⁇ transmission of electric currents.
  • the electrical contact surfaces are thus part of the circuit realized by the two circuit carriers. Contact surfaces must be provided for receiving the joining adjuvant anyway, and these can advantageously be formed from the electrically conductive surface layer of the two circuit carriers.
  • the function which can be taken over by the joining adjuvant bridging the gap lies for example in a potential feedback.
  • an electrically conductive ring structure is arranged, which is connected by the joining adjuvant on one side with one of the two circuit carriers or on both sides with two circuit carriers.
  • This ring structure helps to favor the gap between the two Bridging circuit boards. This results in a residual gap at least to one of the two circuit carriers, preferably depending on a residual gap to each of the two circuit ⁇ carrier, which must be filled by the joining adjuvant.
  • less joining material is necessary for such a connection, which makes it possible in particular to bridge over a gap with a larger gap width.
  • the ring ⁇ structure itself is advantageous to manufacture easy, for example, as a stamped part made of sheet metal.
  • Yet another embodiment of the invention provides that the ring structure has the same height h as the building ⁇ part.
  • the joining is advantageously further facilitated, since the said residual gaps to the adjacent circuit carriers exactly match the spaces between the component and the circuit carriers.
  • the application of the joining auxiliary can be carried out advantageously at ⁇ example by masks, therefore, the height of the Kir ⁇ -bearing deposits for the remaining column is the same as for the device. This advantageously further simplifies the manufacturing and assembly process.
  • the ring structure is composed of a copper layer of the first circuit substrate or the second circuit carrier being formed ⁇ , wherein the ring structure has a larger height h ⁇ as an up-to said circuit substrate contact pad for the device.
  • ⁇ che heights are produced for example by structuring the copper layer of the circuit board.
  • the different height can be generated by adding additional material to the ring structure or subtracting the material for the contact pad subtractively.
  • the layer can also be made of a different material, which must be electrically conductive.
  • the production of the ring structure from this cover layer can advantageously be integrated into the structuring step used to produce the contact pads is required anyway for the device. It is advantageous therefore no additional manufacturing effort.
  • the height of the ring structure taking into account a permissible tolerance range for the assembly, is exactly the same as the total height g of the composite consisting of the component mounted on the contact pad.
  • the composite consists of the contact pad, the pressure applied to this joining adjuvant and the component so that the yet to be contacted top of Bauele ⁇ ment is on the same level as the contact ⁇ de ring structure.
  • the forming gap between the two circuit carriers thus corresponds to the joint height of an electrical connection between the component and the still to be mounted circuit board. Therefore, on this last-mentioned circuit carrier, the joining assistant for the component and the gap with the same height can be applied. This advantageously simplifies the assembly process.
  • the cavity has the design height, because the spacer prevents the two circuit carriers from approaching each other too much during the formation of the electrical connections. If, for example, the joining assistant consists of a solder, this is melted during joining, so that the circuit carriers can approach one another too much during the soldering process. When forming a sintered connection between the component and / or the joining partners, a reduction of the spacing of the joining partners also takes place due to the sintering process, wherein the spacer can limit this approach to the necessary extent. Overall, the safety and the quality of the feet ⁇ ⁇ gelogies increased since with the joining.
  • the spacers can, for example, on one of the circuit boards are pre-assembled so that they remain in the correct position during joining.
  • the same joining adjuvant is used for the gap and for an electrical connection between the component with the first circuit carrier and / or with the second circuit carrier. This simplifies the assembly preparatory measures since only one joining adjuvant has to be processed at a time. It is also possible, in particular when using a ring structure between the component and the first circuit carrier and then also in the corresponding residual gap between the ring structure and this circuit carrier, a first joining aid and between the component and in the other residual gap, a second joining adjuvant is used. Thus, only one joining adjuvant can be processed on each of the circuit carriers.
  • a contact structure made of the joining aid which is galvanically independent of the gap, is formed between the first circuit carrier and the second circuit carrier. Due to the galvanic independence, it is advantageously possible to realize an electrically independent contact not only in the gap to be closed, but also at other locations between the two circuit carriers. For example, this could be another potential feedback to another potential. Other functionalities that require a direct contact between the two circuit carriers are to be realized in this way.
  • the cavity is filled with an electrically insulating filling material.
  • an electrically insulating filling material in particular, in the case of an electronic component of the power electronics, a required insulation for increasing the dielectric strength can be achieved as a result.
  • the cavity represents the volume to be filled in addition, this volume can be suitably adapted according to the insulation requirements.
  • the above object is achieved by a method for joining a module, which is designed according to the information given above.
  • at least one electrically conductive joining adjuvant such as a solder or sintered ⁇ material used.
  • a gap which surrounds the cavity in an annular manner and which separates the first circuit carrier from the second circuit carrier is filled with the joining adjuvant, whereby the cavity is closed.
  • the joining adjuvant erfindungsge ⁇ Gurss is simultaneously produced by joining an electrically conductive conjunction between the two circuit carriers, which bridges the gap.
  • This measure is a ⁇ over transmission of electrical currents possible via this connection, whereby the already mentioned function of integration is possible that provided for forming the cavity structure is also suitable for transmitting electric currents.
  • positional tolerances and / or dimensional tolerances of the joining components consisting of the first circuit carrier, the second circuit carrier and the component are compensated in the contact structures formed with the joining aid.
  • Dimensional tolerances can occur, for example, in the joining partners themselves. In particular height tolerances are to be compensated during the joining.
  • Dimensional tolerances can also occur when the joining adjuvant is used in the form of molded parts. These are introduced during the joining process in the step to be joined elekt ⁇ compounds and electrically connected during the joining with the joining partners.
  • Positional tolerances occur when the joining partners to be joined are not exactly aligned with each other. Positional tolerances can also be the result of dimensional tolerances of the joining partners.
  • Both position tolerances as well as tolerances can advantageously be compensated during assembly since the joining adjuvant during joining anyway its geometry changed ⁇ changed. If a sintered material is used as joining adjuvant, the height of the joint connection is reduced by the sintering process. The position tolerances and / or dimensional tolerances thereby cause different heights of the once formed electrical connections. The same applies to the formation of solder joints. Once the joining adjuvant in the form of a solder is in the molten state, it can solidify depending on the tolerances with different heights. Advantageously, it is also possible to compensate for tolerances in the gap between the two circuit carriers. Bridging the tolerances does not create any stresses in the solder joint, as compensation takes place in the molten state. The same applies to the formation of sintered joints in which the tolerance compensation is compensated by a height-related loss of height, which can be greater or smaller depending on tolerance.
  • the joining adjuvant must be provided according to the invention in a correct amount, so that a tolerance compensation can take place.
  • the occurring tolerances must not exceed a total of a certain amount, so that reliable electrical connections can still be formed.
  • depots are produced which can form contact structures with a greater height than the design provided with regard to a tolerance range.
  • must be weighed, how much more joining adjuvant is ⁇ into the joints is because it comparable with an embodiment of the contact structures with the constructive intended height or tolerance due to an insufficient amount of the joint connection is urged and therefore in the assembly a buffer volume for the joining adjuvant must be available. In any case, it must be excluded that adjacent joint connections touch each other to avoid short circuits.
  • the tolerance range with respect to the height of the contact structures is +/- 20 ym to +/- 40 ym. This means that, due to tolerances, the distances between the joining partners may each be larger or smaller by the stated amount.
  • the joining adjuvant for the gap between the first circuit carrier and the second circuit carrier has the shape of a frame-shaped semi-finished joining product.
  • This can for example consist of a punching frame.
  • the dosage of the amount of the joining adjuvant is particularly easy.
  • the semi-finished joining material can be easily placed during assembly between the two circuit carriers or pre-assembled on one of the two circuit carriers.
  • the semi-finished joining can be advantageously produced with a defined height, which allows the already mentioned tolerance compensation can be set exactly. Further details of the invention are described below with reference to the drawing. Identical or corresponding drawing elements are each provided with the same stressesszei ⁇ chen and are only explained several times as far as differences arise between the individual figures. Show it:
  • An electronic assembly according to FIG. 1 has a first circuit carrier 11 and a second circuit carrier 12, an electronic component 13 being electrically contacted on contact pads 14 between these two circuit carriers.
  • a joining adjuvant 15 comes to an ⁇ set.
  • a sintered connection is formed between the component 13 and the second circuit carrier 12, and a solder connection between the component 13 and the first circuit carrier 11.
  • the choice of the joining material can also be different, game inversely with ⁇ .
  • the first circuit carrier 11 and the second circuit carrier 12 are arranged facing each other with a first mounting side 16 and a second mounting side 17, wherein a gap 18 is formed between the two circuit carriers, in which the component 13 is arranged.
  • FIG. 1 shows that the sides of the circuit carriers 11 and 12 opposite the mounting sides 16, 17 can also serve for the assembly of components.
  • the first circuit carrier 11, which is a printed circuit board, has on the opposite side further contact pads 19 on which another component 20 is provided via further
  • solder joints 21 is mounted. Besides, in the first one Circuit substrate 11 as indicated buried conductive paths 22 are provided, which connect both sides of the first circuit substrate 11 together.
  • the second circuit carrier 12 is a
  • Ceramic substrate wherein at its opposite Be ⁇ te a contact surface 23 is provided for a cooling element 24. This is particularly advantageous when the component 13 is a component of the power electronics, since a heat can be dissipated by the heat sink via the second circuit carrier.
  • FIG. 1 is to be understood by way of example here. Instead, it is also mög ⁇ Lich, for example to provide two ceramic circuit board or two printed circuit boards, or to reverse the arrangement of the ceramic substrate and the circuit board of FIG 1 ge ⁇ precisely. Of course, this also applies to the exemplary embodiments according to FIGS. 2 to 5.
  • a height H of the gap 18 is defined by spacers 25 defi ⁇ .
  • the circuit carriers 11, 12 are connected to one another via the assembled component 13 and additionally via the joining adjuvant 15, which is applied to ring-shaped contact surfaces 26 on the outer edge of the circuit carriers 11, 12.
  • This joining adjuvant thus closes the gap 18 between the circuit carriers 11, 12 to the outside and thus forms a cavity 27 in which the component 13 is accommodated and protected from environmental influences.
  • a contact structure 32 is additionally formed on further contact surfaces 28, which is galvanically separated from the annularly arranged joining adjuvant 15 on the contact surfaces 26.
  • FIG. 2 shows a similar assembly as shown in Figure 1 simplified ⁇ fanned.
  • the first circuit carrier 11 and the second circuit carrier 12 are not cut or partially This is also true for the figures 3 and 4.
  • FIG. 1 results because in the gap 18 bridging connection of the two circuit ⁇ carrier 11, 12, a frame-like ring structure 31 is introduced, which has the height h as well as the component 13.
  • each of the contact pads 14 is formed between the component 13 on the first circuit substrate 11 to the second circuit carrier and 12.
  • FIG. It should be noted that the contact surfaces 26 and the contact pads 14 have been patterned from dersel ⁇ ben copper layer, each of the Monta ⁇ geseite 16, 17 of the respective circuit board 11, is available 12th Before assembly of the entire assembly, the ring structure 31 can be fitted together with the component 13 on one of the two circuit carriers 11, 12 in order to simplify the assembly process.
  • the ring structural ⁇ structure 31 is not formed by a separate component, son ⁇ countries processed on the second circuit substrate 12 by patterning the copper layer.
  • the ring structure 31, which simultaneously forms the contact surface 26, has a greater height than the contact pads 14 for the component 13.
  • the copper layer which is not shown in the original state, corresponds to the second circuit carrier 12 with a thickness.
  • the height h of the ring structure is structured and thinned in the region of the contact pads 14 on the second circuit carrier 12.
  • the amount of thinning which can take place in ⁇ example, by milling or etching is chosen so that the total height g of the band consisting of the contact pads 14 of the second circuit substrate 12, the compo ⁇ element 13 and the intermediate joining adjuvant 15 exactly the height h the ring structure 31 corresponds. This simplifies the subsequent connection to the first circuit substrate 11 via the contact pads 14 and provided there Kunststoffflä ⁇ chen 26th
  • the additional contact structure 32 is also provided in the cavity. This is in each case constructed in exactly the same way as the frame-like connection between the two circuit carriers 11, 12. This means that in the case of FIG. 2, an intermediate piece 33 is inserted into the contact structure 32 analogously to the ring structure 31. In the case of FIG. 3, the contact surface 28 of the second circuit carrier 12 has the same height h as the ring structure 31.
  • FIG 4 shows how the assembly of the module he can follow ⁇ .
  • the auxiliary agent 15 was applied in the form of a solder material, for example by mask pressure.
  • the joining semi-finished product 34 is also annular in shape to the ring structure Ver ⁇ bond 31st
  • a further joining semi-finished product 35 is provided for contacting the cooling element 24.
  • the individual joining steps are indicated in Figure 4 by arrows, which are designated by small letters a to g and ⁇ which sequences may be performed in various. By way of example, the following joining sequences can be listed here, abcdefg,
  • the joining semi-finished products can optionally be pre-assembled to each joining partner.
  • the joining of the heat sink can also be done completely independent of the joining of the remaining assembly.
  • Solidification of the compounds, ie brazing and / or sintering, depending on which materials are used, can be carried out in two steps or in total at the end. However, if brazing material and sintered material are used, sintering and brazing must be performed in two independent joining stages.
  • the gap 18 is shown in each case before joining (state A) and after joining (state B +, B, B-). It can be seen that by joining the distance between the first circuit carrier 11 and the second circuit carrier

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektronische Baugruppe mit einem ersten und zweiten Schaltungsträger (11, 12), bei dem in einer Kavität (27) ein Bauelement (13) untergebracht ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kavität in einem sich zwischen den beiden Schaltungsträgern (11, 12) ergebenden Spalt (18) durch ein Fügehilfsstoff, wie z. B. einem Lotwerkstoff (15), ausgefüllt wird, wobei dieser aufgeschmolzen werden kann, wenn die Verbindungen zwischen dem Bauelement (13) und den Schaltungsträgern (11, 12) ausgebildet wird. Dies hat den Vorteil, dass in den Schaltungsträgern (11, 12) keine Vertiefungen für das Bauelement (13) vorgesehen werden müssen, wodurch sich die Fertigung vereinfacht und überdies bei der Montage durch den Fügehilfsstoff (15) Toleranzen ausgeglichen werden können. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Fügen einer solchen elektronischen Baugruppe.

Description

Beschreibung
Elektronische Baugruppe mit zwischen zwei Schaltungsträgern befindlichen Bauelement und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung betrifft eine elektronische Baugruppe, die fol¬ gende Komponenten aufweist:
einen ersten Schaltungsträger mit einer ersten Montageseite für elektronische Bauelemente,
einen zweiten Schaltungsträger mit einer zweiten Montageseite für elektronische Bauelemente, wobei der zweite Schaltungs¬ träger mit der zweiten Montageseite der ersten Montageseite des ersten Schaltungsträgers zugewandt und mit diesem verbun¬ den ist, wobei zwischen dem ersten Schaltungsträger und dem zweiten Schaltungsträger eine nach außen geschlossene, insbesondere hermetisch abgedichtete Kavität ausgebildet ist, und mindestens ein elektronisches Bauelement, welches in der Ka¬ vität angeordnet und mit der ersten Montageseite und/oder mit der zweiten Montageseite verbunden ist.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Baugruppe.
Baugruppen der eingangs angegebenen Art sind beispielsweise aus der DE 10 2014 206 601 AI bekannt. Bei dem in dieser Ver- öffentlichung beschriebenen Bauelement handelt es sich um ein Leistungsbauelement, welches Kontaktflächen an seiner Ober¬ seite und seiner Unterseite aufweist. Mit der Unterseite ist das Bauelement mit einem keramischen Substrat elektrisch lei¬ tend verbunden. Ein zweiter Schaltungsträger in Form einer Haube ermöglicht die Kontaktierung auf der Oberseite des Bau¬ elements, wobei dieser Schaltungsträger Leitpfade aufweist, die eine Kontaktierung auf dem ersten Schaltungsträger, also auf einer anderen Ebene ermöglichen. Der haubenförmige Schal¬ tungsträger ist daher zur Ausbildung einer Kavität geeignet, in der das Bauelement zwischen den beiden Schaltungsträgern gehalten werden kann, so dass unterschiedliche Verdrahtungs¬ ebenen entstehen. Hierbei entsteht wegen des Bedarfs der Kontaktierung auf unterschiedlichen Ebenen und auf unterschied- liehen Bauteilen ein statisch überbestimmtes System, so dass für ein zuverlässiges Kontaktieren ein Toleranzausgleich gewährleistet sein muss. Für einen Toleranzausgleich in einer ähnlich gestalteten Baugruppe wird gemäß der DE 10 2014 206 608 AI eine Lösung ange¬ geben. Der haubenförmige Schaltungsträger ist gemäß dieser Veröffentlichung aus mehreren plastisch verformbaren Lagen aufgebaut, wobei zwischen diesen Lagen auch Lagen zur Ver- drahtung und Kontaktierung vorgesehen sind. Dieser Schaltungsträger kann nach Montage des Bauelements auf den ersten Schaltungsträger aufgesetzt werden und während des Lötens der Kontaktierungen mit einer Fügekraft beaufschlagt werden. Da¬ bei verformt sich der Schaltungsträger, wobei Toleranzen gleichzeitig ausgeglichen werden. Die für das Löten erforderliche Wärme sorgt gleichzeitig dafür, dass das Material des Schaltungsträgers aushärtet, wobei gleichzeitig eine abge¬ dichtete Kavität für das Bauelement entstehen kann. Weiterhin ist es aus der US 2011/0127663 AI bekannt, dass
Bauelemente auch in einer durch eine Haube gebildetem Kavität gegen die Außenwelt abgedichtet werden können. Die Haube wird mittels eines Dichtmittels auf dem Substrat für das Bauele¬ ment befestigt, so dass die Kavität hermetisch gegen die Um- gebung abgedichtet ist. Außerdem kann ein thermisches Verbin¬ dungsmaterial zwischen dem Bauelement und der Haube vorgese¬ hen werden, so dass diese Wärme aufnehmen kann, die in dem Bauelement entsteht. Wie sich zeigt, sind die oben dargestellten Lösungen umso komplexer, je mehr Funktionen in die Schaltungsträger integriert werden sollen. Gleichzeitig wirft eine zuverlässige Kontaktierung aufgrund der statischen Überbestimmtheit der beschriebenen Systeme Probleme auf.
Die Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, eine elektronische Baugruppe, bei der das Bauelement zwischen zwei Schal¬ tungsträgern gehalten werden und elektrisch kontaktiert wer- den soll, dahingehend zu verbessern und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Baugruppe dahingehend zu verbes¬ sern, dass einerseits eine zuverlässige Kontaktierung des Bauelements ermöglicht wird und andererseits eine kostengüns- tige Herstellung und Montage der Komponenten möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch die eingangs angegebene elektroni¬ sche Baugruppe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein die Kavität ringförmig umlaufender und den ersten Schaltungsträ- ger von dem zweiten Schaltungsträger trennender Spalt von einem elektrisch leitfähigen Fügehilfsstoff ausgefüllt ist. Bei dem Fügehilfsstoff handelt es sich damit um ein Material, welches auch zur Kontaktierung des elektronischen Bauelements Verwendung findet. Insbesondere kann gemäß einer Ausgestal- tung der Erfindung der Fügehilfsstoff aus einem Lot oder einem Sinterwerkstoff bestehen. Typische Lotwerkstoffe und Sin¬ terwerkstoffe der Leistungselektronik sind im Stand der Technik allgemein bekannt. Die Maßnahme, die genannten Werkstoffe, die beim Fügen der Baugruppe ohnehin zum Einsatz kommen, auch für die Bildung des die Kavität abschließenden Rahmens in einem Fügespalt zwischen dem ersten Schaltungsträger und dem zweiten Schaltungsträger vorzusehen, hat den Vorteil, dass für die Ausbil- dung der Kavität während der Montage der beiden Schaltungs¬ träger zueinander ein Toleranzausgleich ermöglicht wird.
Hierdurch kann die statische Überbestimmtheit des Montagesys¬ tems, bestehend aus den beiden Schaltungsträgern und dem Bauelement und evtl. weiteren Bauelementen ausgeglichen werden. (Ist im Folgenden von beiden Schaltungsträgern die Rede, so ist immer der erste Schaltungsträger und der zweite Schaltungsträger gemeint) .
Die beiden Schaltungsträger weisen jeweils Verdrahtungen für die elektrische Kontaktierung des Bauelements und untereinan¬ der auf. Als Verdrahtungen sind jede Form von Leitpfaden zu verstehen; diese können durch Strukturierung von Metallisierungen auf der Oberfläche der Schaltungsträger sowie durch andere Leitpfade ausgebildet werden. Leitpfade können auch im Inneren der Schaltungsträger verlaufen. Durch Verwendung des Fügehilfsstoffs in dem Spalt zwischen den beiden Schaltungsträgern kann vorteilhaft nicht nur ein Toleranzausgleich er- folgen, sondern es ist auch möglich, den Niveauunterschied zwischen den beiden Schaltungsträgern zu überbrücken. Dies macht die Herstellung von Vertiefungen in der Oberfläche der Schaltungsträger oder eines der Schaltungsträger überflüssig, da der sich zwischen den beiden Schaltungsträgern ausbildende Spalt mittels des Fügehilfsstoffs auch überbrückt werden kann, wenn dieser im Wesentlichen genauso breit ist, wie das Bauelement hoch ist. Mit anderen Worten brauchen die Schal¬ tungsträger keine unterschiedlichen Ebenen für einen Niveauausgleich zur Verfügung zu stellen (Wenn man einmal von den Niveauunterschieden absieht, die durch die Strukturierung einer elektrisch leitfähigen Oberflächenlage auf den Schaltungsträgern entsteht) .
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Spalt elektrische Kontaktflächen angeordnet sind, die mit dem Fügehilfsstoff in Kontakt stehen. Hierbei macht man sich vorteilhaft zunutze, dass der Fügehilfsstoff zur Über¬ tragung elektrischer Ströme geeignet ist. Die elektrischen Kontaktflächen sind damit Teil der durch die beiden Schal- tungsträger verwirklichten Schaltung. Kontaktflächen müssen zur Aufnahme des Fügehilfsstoffs ohnehin vorgesehen werden, wobei diese vorteilhaft aus der elektrisch leitfähigen Oberflächenlage der beiden Schaltungsträger ausgebildet werden können. Die Funktion, die durch den dem Spalt überbrückenden Fügehilfsstoff übernommen werden kann, liegt beispielsweise in einer Potentialrückführung.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Spalt eine elektrisch leitfähige Ringstruktur angeordnet ist, die durch den Fügehilfsstoff einseitig mit einem der beiden Schaltungsträger oder beidseitig mit beiden Schaltungsträgern verbunden ist. Diese Ringstruktur hilft vorteilhaft, den Spalt zwischen den beiden Schaltungsträgern zu überbrücken. Hierdurch entsteht ein Restspalt zumindest zu einem der beiden Schaltungsträger, vorzugsweise je ein Restspalt zu jedem der beiden Schaltungs¬ träger, der durch den Fügehilfsstoff ausgefüllt werden muss. Vorteilhaft ist für eine solche Verbindung weniger Fügehilfs- stoff notwendig, was insbesondere auch die Überbrückung von einem Spalt mit größerer Spaltweite möglich macht. Die Ring¬ struktur selbst ist vorteilhaft einfach herzustellen, beispielsweise als Stanzteil aus Blech.
Eine wieder andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Ringstruktur dieselbe Höhe h aufweist wie das Bau¬ teil. Hierdurch wird vorteilhaft das Fügen weiter erleichtert, da die besagten Restspalte zu den angrenzenden Schal- tungsträgern genau mit den Zwischenräumen zwischen dem Bauelement und den Schaltungsträgern übereinstimmen. Die Aufbringung des Fügehilfsstoffs kann daher vorteilhaft bei¬ spielsweise durch Masken erfolgen, wobei die Höhe der aufzu¬ bringenden Depots für die Restspalte dieselbe ist wie für das Bauelement. Dies vereinfacht vorteilhaft den Fertigungs- und Montageprozess weiter.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ringstruktur aus einer Kupferlage des ersten Schaltungsträgers oder des zweiten Schaltungsträgers ausge¬ bildet ist, wobei die Ringstruktur eine größere Höhe h auf¬ weist als ein auf dem besagten Schaltungsträger befindliches Kontaktpad für das Bauelement. Hierbei werden unterschiedli¬ che Höhen beispielsweise durch Strukturierung der Kupferlage des Schaltungsträgers erzeugt. Die unterschiedliche Höhe kann dadurch erzeugt werden, dass die Ringstruktur durch Aufbringen zusätzlichen Materials additiv erhöht wird oder dass das Material für das Kontaktpad subtraktiv abgetragen wird. Statt aus Kupfer kann die Lage selbstverständlich auch aus einem anderen Material hergestellt sein, wobei dieses elektrisch leitfähig sein muss. Die Herstellung der Ringstruktur aus dieser Decklage kann vorteilhaft in den Strukturierungs- schritt integriert sein, der zur Herstellung der Kontaktpads für das Bauelement ohnehin erforderlich ist. Es fällt vorteilhaft daher kein zusätzlicher Fertigungsaufwand an.
Vorteilhaft ist es auch, wenn die Höhe der Ringstruktur unter Berücksichtigung eines zulässigen Toleranzbereichs für die Montage genau so groß ist, wie die Gesamthöhe g des aus dem auf dem Kontaktpad montierten Bauelement bestehenden Verbunds. Der Verbund besteht somit aus dem Kontaktpad, dem auf diesem aufgebrachten Fügehilfsstoff und dem Bauelement, so dass sich die noch zu kontaktierende Oberseite des Bauele¬ ments auf demselben Niveau befindet, wie die zu kontaktieren¬ de Ringstruktur. Der sich ausbildende Spalt zwischen den beiden Schaltungsträgern entspricht damit der Fügehöhe einer elektrischen Verbindung zwischen dem Bauelement und dem noch zu montierenden Schaltungsträger. Daher kann auf diesem letztgenannten Schaltungsträger der Fügehilfsstoff für das Bauelement und den Spalt mit derselben Höhe aufgetragen werden. Dies vereinfacht vorteilhaft das Montageverfahren. Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen werden, dass in der Ka- vität mindestens ein Abstandhalter vorgesehen ist, der die Höhe der Kavität aufweist. Hierdurch wird vorteilhaft sicher¬ gestellt, dass bei dem Fügen der beiden Schaltungsträger auftretende Toleranzen zuverlässig ausgeglichen werden. Am Ende des Fügevorgangs hat die Kavität die konstruktiv vorgesehene Höhe, weil der Abstandshalter während des Ausbildens der elektrischen Verbindungen verhindert, dass sich die beiden Schaltungsträger zu stark einander annähern. Besteht der Fü- gehilfsstoff beispielsweise aus einem Lot, wird dieses beim Fügen aufgeschmolzen, so dass sich die Schaltungsträger während des Lötprozesses zu stark aneinander annähern können. Beim Ausbilden einer Sinterverbindung zwischen dem Bauelement und/oder den Fügepartnern erfolgt aufgrund des Sintervorgangs ebenfalls eine Verringerung des Abstands der Fügepartner un- tereinander, wobei der Abstandshalter diese Annäherung auf das notwendige Maß begrenzen kann. Insgesamt erhöht sich da¬ mit beim Fügen die Sicherheit und damit die Qualität des Fü¬ geergebnisses. Die Abstandshalter können beispielsweise auf einem der Schaltungsträger vormontiert werden, damit sie beim Fügen in der richtigen Position bleiben.
Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen werden, dass für den Spalt und für eine elektrische Verbindung zwischen dem Bau¬ element mit dem ersten Schaltungsträger und/oder mit dem zweiten Schaltungsträger derselbe Fügehilfsstoff eingesetzt wird. Dies vereinfacht die montagevorbereitenden Maßnahmen, da jeweils nur ein Fügehilfsstoff verarbeitet werden muss. Möglich ist es auch, dass insbesondere bei Verwendung einer Ringstruktur zwischen Bauelement und dem ersten Schaltungsträger und dann auch in dem entsprechenden Restspalt zwischen Ringstruktur und diesem Schaltungsträger ein erster Füge- hilfsstoff und zwischen dem Bauelement und im anderen Rest- spalt ein zweiter Fügehilfsstoff Verwendung findet. So kann auf jedem der Schaltungsträger jeweils nur ein Fügehilfsstoff verarbeitet werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwischen dem ersten Schal- tungsträger und dem zweiten Schaltungsträger eine galvanisch von dem Spalt unabhängige Kontaktstruktur aus dem Fügehilfs- stoff ausgebildet ist. Durch die galvanische Unabhängigkeit ist es vorteilhaft möglich, nicht nur in dem zu schließenden Spalt, sondern auch an anderen Stellen zwischen den beiden Schaltungsträgern eine elektrisch unabhängige Kontaktierung zu verwirklichen. Beispielsweise könnte hierdurch eine andere Potentialrückführung auf ein anderes Potential erfolgen. Auch andere Funktionalitäten, die eine direkte Kontaktierung zwischen den beiden Schaltungsträgern erfordern, sind auf diesem Wege zu verwirklichen.
Zusätzlich kann vorteilhaft vorgesehen werden, dass die Kavi- tät mit einem elektrisch isolierenden Füllmaterial ausgefüllt ist. Insbesondere bei einem elektronischen Bauelement der Leistungselektronik kann hierdurch eine erforderliche Isolierung zur Erhöhung der Durchschlagfestigkeit erreicht werden. Die Kavität stellt hierbei das auszufüllende Volumen zur Ver- fügung, wobei dieses Volumen entsprechend der Isolationsanforderungen geeignet angepasst werden kann.
Weiterhin wird die oben angeführte Aufgabe durch ein Verfah- ren zum Fügen einer Baugruppe gelöst, die entsprechend der vorstehend gemachten Angaben gestaltet ist. Beim Fügen wird, wie bereits erwähnt, mindestens ein elektrisch leitfähiger Fügehilfsstoff, beispielsweise ein Lot oder ein Sinterwerk¬ stoff, eingesetzt. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass ein die Kavität ringförmig umlaufender und den ersten Schaltungsträger von dem zweiten Schaltungsträger trennender Spalt mit dem Fügehilfsstoff ausgefüllt wird, wodurch die Kavität verschlossen wird. Mit dem Fügehilfsstoff wird erfindungsge¬ mäß gleichzeitig durch Fügen eine elektrisch leitfähige Ver- bindung zwischen den beiden Schaltungsträgern hergestellt, die den Spalt überbrückt. Durch diese Maßnahme ist eine Über¬ tragung elektrischer Ströme über diese Verbindung möglich, wodurch die bereits angesprochene Funktionsintegration gelingt, dass die zur Bildung der Kavität vorgesehene Struktur gleichzeitig zur Übertragung elektrischer Ströme geeignet ist .
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass Lagetoleranzen und/oder Maßtoleranzen der aus dem ersten Schaltungsträger, dem zweiten Schaltungsträger und dem Bauelement bestehenden Fügepartner in den mit dem Fü- gehilfsstoff gebildeten Kontaktstrukturen ausgeglichen werden. Maßtoleranzen können beispielsweise bei den Fügepartnern selbst auftreten. Insbesondere Höhentoleranzen sind beim Fü- gen auszugleichen. Maßtoleranzen können aber auch auftreten, wenn der Fügehilfsstoff in Form von Formteilen verwendet wird. Diese werden beim Fügeprozess in die zu fügenden elekt¬ rischen Verbindungen eingebracht und beim Fügen elektrisch mit den Fügepartnern verbunden. Lagetoleranzen treten auf, wenn die zu fügenden Fügepartner nicht exakt zueinander ausgerichtet sind. Lagetoleranzen können auch die Folge von Maßtoleranzen der Fügepartner sein. Sowohl Lagetoleranzen als auch Maßtoleranzen können vorteilhaft während des Fügens ausgeglichen werden, da der Füge- hilfsstoff während des Fügens ohnehin seine Geometrie verän¬ dert. Wird als Fügehilfsstoff ein Sinterwerkstoff verwendet, so wird durch den Sinterprozess die Höhe der Fügeverbindung verringert. Die Lagetoleranzen und/oder Maßtoleranzen bewirken dabei unterschiedliche Höhen der einmal ausgebildeten elektrischen Verbindungen. Dasselbe gilt auch für das Ausbilden von Lötverbindungen. Sobald sich der Fügehilfsstoff in Form eines Lots im schmelzflüssigen Zustand befindet, kann dieser abhängig von den Toleranzen mit unterschiedlichen Höhen erstarren. Vorteilhaft lassen sich dabei auch Toleranzen im Spalt zwischen den beiden Schaltungsträgern ausgleichen. Die Überbrückung der Toleranzen erzeugt keine Spannun- gen in der Lötverbindung, da ein Ausgleich im schmelzflüssigen Zustand erfolgt. Ähnliches gilt auch für das Ausbilden von Sinterverbindungen, bei denen der Toleranzausgleich durch einen fügebedingten Höhenverlust aufgefangen wird, der toleranzabhängig größer oder kleiner ausfallen kann.
Der Fügehilfsstoff muss erfindungsgemäß in einer richtigen Menge vorgesehen werden, damit ein Toleranzausgleich erfolgen kann. Die auftretenden Toleranzen dürfen dabei insgesamt ein bestimmtes Maß nicht überschreiten, damit noch zuverlässige elektrische Verbindungen ausgebildet werden können.
Um dies zu gewährleisten, kann vorteilhaft vorgesehen werden, dass vor dem Fügen mit dem Fügehilfsstoff Depots hergestellt werden, die mit Rücksicht auf einen Toleranzbereich Kontakt- strukturen mit einer größeren als der konstruktiv vorgesehenen Höhe ausbilden können. Dies bedeutet, dass auch eine zu¬ verlässige Ausbildung von Kontaktstrukturen möglich ist, wenn aufgrund von Toleranzen die Abstände zwischen den Fügepart¬ nern zu groß ausfallen. Im Einzelnen muss abgewogen werden, wie viel mehr Fügehilfsstoff in die Fügeverbindungen einge¬ bracht wird, da dieser bei einer Ausbildung der Kontaktstrukturen mit der konstruktiv vorgesehenen Höhe oder toleranzbedingt mit einer zu geringen Höhe aus der Fügeverbindung ver- drängt wird und daher in der Baugruppe ein Puffervolumen für den Fügehilfsstoff zur Verfügung stehen muss. In jedem Fall muss ausgeschlossen werden, dass benachbarte Fügeverbindungen einander berühren, um Kurzschlüsse zu vermeiden.
Vorteilhaft kann vorgesehen werden, dass der Toleranzbereich hinsichtlich der Höhe der Kontaktstrukturen bei +/- 20 ym bis +/- 40 ym liegt. Dies bedeutet, dass die Abstände zwischen den Fügepartnern toleranzbedingt um den genannten Betrag je- weils größer oder kleiner ausfallen dürfen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Fügehilfsstoff für den Spalt zwischen dem ersten Schaltungsträger und dem zweiten Schaltungsträger die Form eines rahmenförmigen Fügehalbzeugs aufweist. Dieses kann beispielsweise aus einem Stanzrahmen bestehen. Vorteilhaft ist hierbei die Dosierung der Menge des Fügehilfsstoffs besonders einfach möglich. Außerdem kann das Fügehalbzeug bei der Montage einfach zwischen den beiden Schaltungsträgern platziert werden oder auf einem der beiden Schaltungsträger vormontiert werden. Auch lässt sich das Fügehalbzeug vorteilhaft mit einer definierten Höhe herstellen, wodurch sich der bereits erwähnte Toleranzausgleich exakt einstellen lässt. Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind jeweils mit den gleichen Bezugszei¬ chen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben. Es zeigen:
Figur 1 bis 3 Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
elektronischen Baugruppe im montierten Zustand jeweils in schematischem Schnitt bzw. teilwei- se aufgeschnitten, ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Montage der erfindungsgemäßen Baugruppe und verschiedene Zustände des Fügens der Baugruppe gemäß Figur 4 als Ausschnitt.
Eine elektronische Baugruppe gemäß Figur 1 weist einen ersten Schaltungsträger 11 und einen zweiten Schaltungsträger 12 auf, wobei zwischen diesen beiden Schaltungsträgern ein elektronisches Bauelement 13 auf Kontaktpads 14 elektrisch kontaktiert ist. Hierbei kommt ein Fügehilfsstoff 15 zum Ein¬ satz. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist zwischen dem Bauelement 13 und dem zweiten Schaltungsträger 12 eine Sin- terverbindung ausgebildet und zwischen dem Bauelement 13 und dem ersten Schaltungsträger 11 eine Lötverbindung. Die Wahl des Fügewerkstoffs kann jedoch auch anders ausfallen, bei¬ spielsweise umgekehrt. Auch ist es möglich, an dem Bauelement 13 beidseitig Lötverbindungen oder beidseitig Sinterverbin- düngen vorzusehen. Dies gilt entsprechend auch für die in den Figuren 2 bis 5 gezeigten Beispiele, bei denen sich alle Aussagen sowohl auf die Ausbildung von Lötverbindungen als auch auf die Ausbildung von Sinterverbindungen beziehen, soweit nicht ausdrücklich eine Bezugnahme auf nur eine Verbindungs- art vorgenommen wird.
Der erste Schaltungsträger 11 und der zweite Schaltungsträger 12 sind mit einer ersten Montageseite 16 und einer zweiten Montageseite 17 einander zugewandt angeordnet, wobei sich zwischen den beiden Schaltungsträgern ein Spalt 18 ausbildet, in dem auch das Bauelement 13 angeordnet ist. In Figur 1 ist dargestellt, dass auch die den Montageseiten 16, 17 jeweils gegenüberliegenden Seiten der Schaltungsträger 11 und 12 zur Montage von Bauteilen dienen können. Der erste Schaltungsträ- ger 11, bei dem es sich um eine Leiterplatte handelt, weist auf der gegenüberliegenden Seite weitere Kontaktpads 19 auf, auf denen ein weiteres Bauelement 20 über weitere
Lötverbindungen 21 montiert ist. Außerdem sind in dem ersten Schaltungsträger 11 wie angedeutet vergrabene Leitpfade 22 vorgesehen, die beide Seiten des ersten Schaltungsträgers 11 miteinander verbinden. Bei dem zweiten Schaltungsträger 12 handelt es sich um ein
Keramiksubstrat (DCB) , wobei an dessen gegenüberliegende Sei¬ te eine Kontaktfläche 23 für ein Kühlelement 24 vorgesehen ist. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn es sich bei dem Bauelement 13 um ein Bauelement der Leistungselektronik han- delt, da über den zweiten Schaltungsträger eine Entwärmung durch den Kühlkörper erfolgen kann.
Die Wahl des Materials der Schaltungsträger muss auf den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden. Figur 1 ist hier beispielhaft zu verstehen. Anstelle dessen ist es auch mög¬ lich, beispielsweise zwei keramische Schaltungsträger oder auch zwei Leiterplatten vorzusehen, oder die Anordnung des keramischen Substrats und der Leiterplatte gemäß Figur 1 ge¬ nau umzukehren. Dies gilt selbstverständlich auch für die Ausführungsbeispiele gemäß den Figuren 2 bis 5.
Eine Höhe H des Spalts 18 wird durch Abstandhalter 25 defi¬ niert. Die Schaltungsträger 11, 12 sind über das montierte Bauelement 13 und zusätzlich über den Fügehilfsstoff 15 mit- einander verbunden, der am äußeren Rand der Schaltungsträger 11, 12 auf ringförmig umlaufenden Kontaktflächen 26 aufgebracht ist. Dieser Fügehilfsstoff verschließt damit den Spalt 18 zwischen den Schaltungsträgern 11, 12 nach außen und bildet so eine Kavität 27, in der das Bauelement 13 unterge- bracht und vor Umwelteinflüssen geschützt ist. In der Kavität 27 ist zusätzlich eine Kontaktstruktur 32 auf weiteren Kontaktflächen 28 ausgebildet, welche galvanisch von dem ringförmig angeordneten Fügehilfsstoff 15 auf den Kontaktflächen 26 getrennt ist.
In Figur 2 ist eine ähnliche Baugruppe wie in Figur 1 verein¬ facht dargestellt. Der erste Schaltungsträger 11 und der zweite Schaltungsträger 12 sind nicht geschnitten bzw. teil- weise aufgeschnitten dargestellt, im Wesentlichen aber ähnlich aufgebaut wie in Figur 1. Dies gilt im Übrigen auch für die Figuren 3 und 4. Ein Unterschied ergibt sich beim ersten Schaltungsträger gemäß Figur 2, da dieser Bohrungen 29 auf- weist, über die ein Füllmaterial 30 aus einem Dielektrikum eingefüllt werden kann. Dieses erhöht die elektrische Durch¬ schlagfestigkeit in der Kavität, in der das Bauelement 13 un¬ tergebracht ist. Ein weiterer Unterschied zu Figur 1 ergibt sich, da in die den Spalt 18 überbrückende Verbindung der beiden Schaltungs¬ träger 11, 12 eine rahmenartige Ringstruktur 31 eingebracht ist, die ebenso wie das Bauelement 13 die Höhe h aufweist. Das Füllmaterial 15 ist daher jeweils nur in den Restspalten jeweils oberhalb und unterhalb der Ringstruktur 31 einge¬ bracht und jeweils mit den Kontaktflächen 26 verbunden. Damit ist die zu überbrückende Höhe im Restspalt jeweils oberhalb und unterhalb der Ringstruktur 31 genauso groß wie die Füge¬ verbindung, die sich zwischen dem Bauelement 13 jeweils zu den Kontaktpads 14 auf dem ersten Schaltungsträger 11 und dem zweiten Schaltungsträger 12 ergibt. Dabei ist zu bemerken, dass die Kontaktflächen 26 und die Kontaktpads 14 aus dersel¬ ben Kupferlage strukturiert wurden, die jeweils an der Monta¬ geseite 16, 17 des jeweiligen Schaltungsträgers 11, 12 zur Verfügung steht. Vor der Montage der gesamten Baugruppe kann die Ringstruktur 31 zusammen mit dem Bauelement 13 auf einem der beiden Schaltungsträger 11, 12 bestückt werden, um den Montageprozess zu vereinfachen. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 wird die Ringstruk¬ tur 31 nicht durch ein gesondertes Bauteil ausgebildet, son¬ dern auf dem zweiten Schaltungsträger 12 durch Strukturieren der Kupferlage prozessiert. Hierbei weist die Ringstruktur 31, die gleichzeitig die Kontaktfläche 26 bildet, eine größe- re Höhe auf, als die Kontaktpads 14 für das Bauelement 13.
Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die im ursprünglichen Zustand nicht näher dargestellte Kupferlage auf dem zweiten Schaltungsträger 12 mit einer Dicke entspre- chend der Höhe h der Ringstruktur strukturiert wird und im Bereich der Kontaktpads 14 auf dem zweiten Schaltungsträger 12 abgedünnt werden. Der Betrag der Abdünnung, welche bei¬ spielsweise durch Fräsen oder Ätzen erfolgen kann, wird so gewählt, dass die Gesamthöhe g des Verbands bestehend aus den Kontaktpads 14 des zweiten Schaltungsträgers 12, dem Bauele¬ ment 13 und dem dazwischenliegenden Fügehilfsstoff 15 genau der Höhe h der Ringstruktur 31 entspricht. Dies vereinfacht die anschließende Verbindung mit dem ersten Schaltungsträger 11 über die dort vorgesehenen Kontaktpads 14 bzw. Kontaktflä¬ chen 26.
In den Figuren 2 und 3 ist in der Kavität jeweils auch die zusätzliche Kontaktstruktur 32 vorgesehen. Diese ist jeweils genauso aufgebaut, wie die rahmenartige Verbindung zwischen den beiden Schaltungsträgern 11, 12. Dies bedeutet, dass analog zu der Ringstruktur 31 im Falle der Figur 2 ein Zwischenstück 33 in die Kontaktstruktur 32 eingefügt wird. Im Falle der Figur 3 weist die Kontaktfläche 28 des zweiten Schal- tungsträgers 12 dieselbe Höhe h auf, wie die Ringstruktur 31.
In Figur 4 ist dargestellt, wie die Montage der Baugruppe er¬ folgen kann. Zu erkennen ist, dass auf die Kontaktflächen 26 und das Kontaktpad 14 des ersten Schaltungsträgers 11 der Fü- gehilfsstoff 15 in Form eines Lotmaterials beispielsweise durch Maskendruck aufgetragen wurde. Auf die Kontaktpads 14 und Kontaktflächen 26 des zweiten Schaltungsträgers 12 soll der Fügehilfsstoff 15 in Form eines Sintermaterials aufge¬ bracht werden, wobei dieser in Form von Fügehalbzeugen 34 vorliegt. Zu erkennen ist, dass das Fügehalbzeug 34 zur Ver¬ bindung der Ringstruktur 31 ebenfalls ringförmig ausgebildet ist. Außerdem ist ein weiteres Fügehalbzeug 35 zur Kontaktie- rung des Kühlelements 24 vorgesehen. Die einzelnen Fügeschritte sind in Figur 4 durch Pfeile angedeutet, wobei diese mit Kleinbuchstaben a bis g bezeichnet sind und in verschie¬ denen Reihenfolgen durchgeführt werden können. Beispielhaft können hier folgende Fügefolgen aufgeführt werden, a b c d e f g,
b a c d e f g,
d a c b f g e,
e c b a d g f, wobei auch anderen Folgen möglich sind. Es zeigt sich, dass die Fügehalbzeuge wahlweise an jeden Fügepartner vormontiert werden können. Das Fügen des Kühlkörpers kann auch völlig unabhängig vom Fügen der restlichen Baugruppe erfolgen. Ein Verfestigen der Verbindungen, also Löten und/oder Sintern, je nachdem welche Materialien zum Einsatz kommen, kann in zwei Schritten oder insgesamt am Ende durchgeführt werden. Wenn Lotwerkstoff und Sinterwerkstoff verwendet wird, muss ein Sintern und ein Löten jedoch in zwei unabhängigen Fügeschrit- ten durchgeführt werden.
In Figur 5 ist der Spalt 18 jeweils vor dem Fügen (Zustand A) und nach dem Fügen (Zustand B+, B, B-) dargestellt. Es ist zu erkennen, dass durch das Fügen sich der Abstand zwischen dem ersten Schaltungsträger 11 und dem zweiten Schaltungsträger
12 verringert. Die konstruktiv vorgesehene Höhe H der Kavität ist im Zustand B eingezeichnet. Allerdings kann toleranzbe¬ dingt und aufgrund der Mindestanforderungen an die elektrischen Verbindungen auch eine größere Höhe, höchstens H+ ent- stehen, wie dies im Zustand B+ eingezeichnet ist. Die minimal mögliche Höhe ist mit H- eingezeichnet und bildet sich im Zu¬ stand B- nach der Montage aus . Die Höhen H+ und H- ergeben sich aus dem zulässigen Toleranzbereich t für die Höhe der sich aus dem Fügehilfsstoff 15 ausbildenden elektrischen Ver- bindungen.
In Figur 5 ist exemplarisch davon ausgegangen worden, dass sich unterschiedliche Höhen H für den Spalt 18 ergeben, wo¬ durch der Toleranzbereich t ausgenutzt wird. Hierbei handelt es sich um ein Beispiel für eine Lagetoleranz. Selbstverständlich können auch Maßtoleranzen, die in Figur 5 nicht dargestellt werden, zu unterschiedlich hohen Kontakten aus dem Fügehilfsstoff 15 führen, wobei auch in diesem Fall der Toleranzbereich t nicht überschritten werden darf (nicht dargestellt) .

Claims

Patentansprüche
1. Elektronische Baugruppe, aufweisend
• einen ersten Schaltungsträger (11) mit einer ersten Mon- tageseite (16) für elektronische Bauelemente,
• einen zweiten Schaltungsträger (12) mit einer zweiten Montageseite (17) für elektronische Bauelemente, wobei der zweite Schaltungsträger (12) mit der zweiten Montageseite (17) der ersten Montageseite (16) des ersten Schaltungsträgers (11) zugewandt und mit diesem verbun¬ den ist, wobei zwischen dem ersten Schaltungsträger (11) und dem zweiten Schaltungsträger (16) eine nach außen geschlossenen Kavität (27) ausgebildet ist,
• mindestens ein elektronisches Bauelement (13) in der Ka- vität (27) angeordnet, welches mit der ersten Montage¬ seite (16) und/oder mit der zweiten Montageseite (17) verbunden ist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass ein die Kavität (27) ringförmig umlaufender und den ers- ten Schaltungsträger (11) von dem zweiten Schaltungsträger (17) trennender Spalt (18) von einem elektrisch leitfähigen Fügehilfsstoff (15) ausgefüllt ist.
2. Baugruppe nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der Fügehilfsstoff (15) aus einem Lot oder einem Sinterwerkstoff besteht.
3. Baugruppe nach einem der voranstehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass in dem Spalt (18) elektrische Kontaktflächen (26) ange¬ ordnet sind, die mit dem Fügehilfsstoff (15) in Kontakt ste¬ hen .
4. Baugruppe nach einem der voranstehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass in dem Spalt (18) eine elektrisch leitfähige Ringstruk¬ tur (31) angeordnet ist, die durch den Fügehilfsstoff (15) einseitig und/oder beidseitig mit dem ersten Schaltungsträger (11) und/oder mit dem zweiten Schaltungsträger (12) verbunden ist .
5. Baugruppe nach Anspruch 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Ringstruktur (31) dieselbe Höhe h aufweist, wie das Bauelement (13) und auf demselben Niveau wie das Bauelement
(13) angeordnet ist.
6. Baugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Ringstruktur (31) aus einer Kupferauflage des ersten Schaltungsträgers (11) oder des zweiten Schaltungsträgers (12) ausgebildet ist, wobei die Ringstruktur (31) eine größe¬ re Höhe h aufweist, als ein auf dem besagten Schaltungsträger befindliches Kontaktpad (14) für das Bauelement (13).
7. Baugruppe nach Anspruch 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Höhe h der Ringstruktur unter Berücksichtigung eine zulässigen Toleranzbereiches für die Montage genau so groß ist, wie die Gesamthöhe g eines aus dem auf dem Kontaktpad
(14) montierten Bauelement (13) bestehenden Verbundes.
8. Baugruppe nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass in der Kavität (27) mindestens ein Abstandhalter (25) vorgesehen ist, der die Höhe H der Kavität aufweist.
9. Baugruppe nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass für den Spalt (18) und für eine elektrische Verbindung des Bauelements mit dem ersten Schaltungsträger (11) und/oder mit dem zweiten Schaltungsträger (12) derselbe Fügehilfsstoff
(15) eingesetzt ist.
10. Baugruppe nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der in dem Spalt (18) angeordnete Fügehilfsstoff (15) als elektrische Potentialrückführung ausgebildet ist.
11. Baugruppe nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass zwischen dem ersten Schaltungsträger (11) und dem zweiten Schaltungsträger (12) eine galvanisch von dem Spalt unabhängige Kontaktstruktur (32) aus dem Fügehilfsstoff ausgebil- det ist.
12. Baugruppe nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass die Kavität mit einem elektrisch isolierenden Füllmate- rial ausgefüllt ist.
13. Verfahren zu Fügen einer Baugruppe nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei zum Fügen ein elektrisch leitfähiger Fügehilfssoff (15) eingesetzt wird,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass
• ein die Kavität (13) ringförmig umlaufender und den ersten Schaltungsträger (11) von dem zweiten Schaltungsträger (12) trennender Spalt (18) mit dem Fügehilfsstoff (15) ausgefüllt wird und
• mit dem Fügehilfsstoff (15) durch Fügen eine elektrisch leitfähige Verbindung hergestellt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass Lagetoleranzen und/oder Maßtoleranzen der aus dem ersten Schaltungsträger (11), dem zweiten Schaltungsträger (12) und dem Bauelement (13) bestehenden Fügepartner in den mit dem Fügehilfsstoff (15) gebildeten Kontaktstrukturen ausgeglichen werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass vor dem Fügen mit dem Fügehilfsstoff (15) Depots herge¬ stellt werden, die mit Rücksicht auf einen Toleranzbereich t Kontaktstrukturen mit einer größeren als der konstruktiv vorgesehenen Höhe ausbilden können.
16. Verfahren nach Anspruch 15,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der Toleranzbereich t hinsichtlich der Höhe der Kontaktstrukturen bei +/- 20 bis +/- 40 ym liegt.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass der Fügehilfsstoff (15) die Form eines rahmenförmigen Fügehalbzeugs (34) aufweist.
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