WO2021073966A1 - Circuit substrate for a semiconductor module, semiconductor module and method for producing a semiconductor module - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a circuit substrate for a semiconductor module, a semiconductor module and a method for producing a semiconductor module.
- Semiconductor modules with several semiconductor components typically comprise either printed circuit boards made of a glass fiber-epoxy resin composite material (FR4), which can be multi-layered, are relatively inexpensive and also both SMD (Surface Mounted Device) connection techniques and connection techniques such as press-fit as a circuit substrate or TRT (through hole technology) and are therefore versatile.
- FR4 glass fiber-epoxy resin composite material
- power semiconductor modules can also have DCB (direct copper bonded) or IMS (insulated metal substrate) substrates, which are typically only formed in one layer and have a metallic base plate, for example made of aluminum or copper, on which a dielectric layer and a wiring layer, for example is applied from copper.
- DCB direct copper bonded
- IMS insulated metal substrate
- Such substrates allow particularly good heat dissipation, but only allow the use of SMD connection techniques, since other connection techniques require complex insulation because of the electrically conductive metallic base plate and would make the connection of a heat sink more difficult.
- a circuit substrate for a semiconductor module is known from DE 102015223551 A1, in which carrier plates of different technologies are combined to form a self-supporting hybrid substrate, with a sub-carrier insert formed, for example, as a DBC substrate being embedded in a PCB substrate and pressed with it. It is an object of the present invention to provide a new circuit substrate for a semiconductor module that is particularly easy to manufacture, can be used flexibly and / or has both the advantages of a printed circuit board made of fiberglass-epoxy resin composite material and those of a metal core printed circuit board and is particularly suitable for use is suitable in power semiconductor modules. Furthermore, a method for producing a semiconductor module is to be specified.
- a circuit substrate for a semiconductor module having at least one first circuit board formed from a glass fiber-epoxy resin composite material and at least one second circuit board formed as a metal core circuit board.
- the at least one second printed circuit board is arranged in a recess in the first printed circuit board and connected to it by means of a soldered connection, in particular by means of an SMD soldered connection.
- a printed circuit board made of a glass fiber-epoxy resin composite is understood here and below to mean a printed circuit board used in semiconductor components with an electrically non-conductive carrier matrix, in particular made of FR4 material, which has one or more conductor track layers, for example made of copper.
- Such circuit boards have a fiberglass fabric embedded in the epoxy resin.
- a metal core circuit board is understood here and in the following to be a circuit board as it is also known by the designations DCB substrate or IMS and which has at least one dielectric layer applied to a metallic base plate and a conductor track layer arranged thereon.
- the fact that the second circuit board is connected to the first circuit board by means of a soldered connection can mean, for example, that a solder layer is arranged between the two circuit boards - preferably in places - to which the first and second circuit boards adjoin on opposite sides, so that the solder layer the Electrically and mechanically connects circuit boards.
- the fact that the soldered connection is an SMD soldered connection means in particular that the soldered connection is produced using SMD technology.
- the production of the soldered connection using SMD technology can include, for example, the printing of a solder paste on the first and / or the second circuit board, subsequent assembly of the circuit boards and heating of the assembled circuit boards in an oven to melt the solder paste.
- the circuit substrate has the advantage that it has the advantages of a metal core circuit board in some areas, namely where particularly effective heat dissipation is to be achieved, and in other areas it has the advantages of a circuit board made of a fiberglass-epoxy resin composite material.
- the second printed circuit board provides a substrate which is particularly suitable for equipping with power components because it enables particularly good heat dissipation.
- the first circuit board allows a particularly simple and versatile connection to further circuit boards or components arranged on the first circuit board, for example a control for power components.
- the first circuit board thus enables the use of extensive possibilities of connection technology both to the outside and to components arranged on the first circuit board.
- the circuit substrate is therefore particularly well suited for producing a power semiconductor module in which a plurality of power components must be effectively cooled and at the same time a control for the power components must be electrically connected in a simple manner.
- the first printed circuit board has a plurality of cutouts and a second printed circuit board designed as a metal core printed circuit board is arranged in each of the cutouts.
- Such a circuit substrate is particularly suitable for receiving a plurality of power components to form a power semiconductor module, for example for use in a high-voltage battery box of an electric vehicle.
- the soldered connection between the first and the second circuit board is formed in that both the at least one first circuit board and the at least one second circuit board have corresponding solder pads that are connected to one another via a solder material.
- the first circuit board and the second circuit board overlap in places, in particular in areas around the cutouts, so that, for example, an upper side of the second circuit board comes into contact with an underside of the first circuit board.
- the two circuit boards each have corresponding, i.e. matching, solder pads that are connected to one another in an SMD soldering process by means of a solder material.
- This embodiment has the advantage that the two circuit boards can be mechanically and electrically connected to one another in a particularly simple manner.
- a large number of connection points can be produced in a simple manner and connected to one another in a single soldering process.
- the at least one second circuit board designed as a metal core circuit board has an aluminum base plate on which a single-layer conductor track structure with a dielectric layer made of polymer filled with ceramic powder is arranged.
- the second printed circuit board is designed in a known manner as a so-called IMS substrate.
- IMS substrate a metal base plate
- aluminum has the advantage that the circuit substrate is inexpensive and at the same time enables good heat dissipation.
- the at least one first printed circuit board has a multi-layer conductor track structure made up of a plurality of electrically conductive and a plurality of electrically insulating layers.
- This embodiment has the advantage that the multilayer first printed circuit board allows the connections to be unbundled particularly well. This allows particularly flexible options for the layout of the circuit.
- a semiconductor module with the circuit substrate described is specified, a power component being arranged on an upper side of the at least one second printed circuit board.
- a controller for the power component can also be arranged on an upper side of the at least one first printed circuit board. If the semiconductor module has more than one power component, the controller can be designed as a controller for the plurality of power components.
- a control is in particular an electronic circuit that is designed for control - for example for switching and / or regulating the power component or the power components.
- an underside of the at least one second printed circuit board is in contact with a heat sink.
- it is in direct mechanical contact with the heat sink or is connected to the heat sink by means of a layer of thermal paste.
- the second printed circuit boards are cooled directly.
- the heat sink can be part of an air or liquid cooling system for the semiconductor module.
- the semiconductor module comprises at least one further printed circuit board, which is electrically connected to the circuit substrate via connections on the first printed circuit board.
- Fiberglass-epoxy resin composite offers particularly flexible connection technology options.
- Power components arranged on the at least one second printed circuit board are therefore only contacted via the soldered connections to the first printed circuit board.
- a method for producing a semiconductor module comprises providing at least one first printed circuit board formed from a glass fiber-epoxy resin composite material, providing at least one second printed circuit board constructed as a metal core printed circuit board and equipped with at least one power component, and arranging which comprises at least one second circuit board in a recess of the first circuit board.
- the method further comprises connecting the at least one second printed circuit board to the first printed circuit board via a soldered connection.
- the soldered connection between the first and the second circuit board is formed, for example, in that both the first circuit board and the at least one second circuit board have corresponding solder pads that are connected to one another via a solder material.
- the first printed circuit board and the second printed circuit board overlap in places, in particular in areas around the cutouts, so that an upper side of the second printed circuit board comes into contact with a lower side of the first printed circuit board.
- the two circuit boards each have corresponding, ie matching, solder pads that are connected to one another in an SMD soldering process by means of a solder material.
- the at least one power component can be fixed during the connection of the at least one second circuit board to the first circuit board via a soldered connection by means of an SMD adhesive, in particular to avoid blurring of the power component when the solder is melted or re-melted.
- the method provides a particularly simple option for providing a semiconductor module and a circuit substrate which has the advantages already described above.
- a circuit substrate for a semiconductor module comprising:
- At least one first printed circuit board made of a fiberglass-epoxy resin composite material
- At least one second printed circuit board designed as a metal core printed circuit board, the at least one second printed circuit board being arranged in a recess in the first printed circuit board and connected to it by means of a soldered connection.
- Circuit substrate according to aspect 1 or 2 wherein the solder connection is formed in that both the at least one first circuit board and the at least one second circuit board have corresponding solder pads that are connected to one another via a solder material. 4. Circuit substrate according to one of the preceding aspects, wherein the soldered connection is designed as an SMD soldered connection.
- circuit substrate according to one of the preceding aspects, wherein the at least one second printed circuit board designed as a metal core printed circuit board has an aluminum base plate on which a single-layer conductor track structure with a dielectric layer is arranged.
- circuit substrate according to one of the preceding aspects, wherein the at least one first printed circuit board has a multi-layer conductor track structure made up of a plurality of electrically conductive and a plurality of electrically insulating layers.
- the semiconductor module comprises at least one further printed circuit board which is electrically connected to the circuit substrate via connections of the first printed circuit board.
- a method of manufacturing a semiconductor module comprising:
- Fiberglass-epoxy composite formed first printed circuit board, Provision of at least one second circuit board configured as a metal core circuit board equipped with at least one power component, arranging the at least one second circuit board in a recess in the first circuit board and
- FIG. 1 shows a plan view of a semiconductor module according to an embodiment of the invention
- FIG. 2 shows a sectional view of the semiconductor module according to FIG. 1 and FIG. 3 shows a detail of FIG.
- FIG. 1 shows a plan view of a semiconductor module 1 with a housing 2 in which a circuit substrate 4 with semiconductor components 6 arranged thereon is arranged.
- the semiconductor components 6 are power semiconductor components which have relatively high power losses during operation and thus make effective heat dissipation necessary.
- the circuit substrate 4 has a first printed circuit board 8, which has a glass fiber-epoxy resin composite material with conductor track structures. Furthermore, the circuit substrate 4 has several, in the embodiment shown in FIG. 1, a total of nine, second printed circuit boards 10, which are located in recesses the first circuit board 8 are arranged and which are designed as metal core circuit boards. The semiconductor components 6 are arranged on the second printed circuit boards 10.
- the semiconductor components 6 are designed as surface-mounted components and applied to the upper sides 12 of the second printed circuit boards 10.
- the first printed circuit board 8 provides options, not shown, for making contact with the entire semiconductor module 1.
- FIGS. 2 and 3 show the semiconductor module 1 in a sectional view, FIG. 3 showing the detail D from FIG.
- the second circuit boards 10 are arranged in recesses 16 of the first circuit board 8, the second circuit boards 10 being arranged below the first circuit board 8 in such a way that the circuit boards 8, 10 overlap the upper sides in the edge regions of the recesses 16 12 of the second circuit boards 10 come to rest on undersides 14 of the first circuit board 8.
- the second circuit boards 10 have solder pads 18 which are exposed on the top side 12 of the circuit board 12.
- the first printed circuit board 8 has solder pads 20 which are exposed on its underside 14.
- the solder pads 18, 20 correspond to one another in such a way that they come to rest on one another when the second circuit boards 10 are inserted into the recesses 16 of the first circuit board 8.
- solder material is introduced between the solder pads 18, 20 and soldered in a reflow process in order to create a mechanical and electrical connection between the second printed circuit boards 10 and the first printed circuit board 8.
- the heat sink 22 has ribs around which a cooling liquid can flow for even better cooling.
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Abstract
A circuit substrate for a semiconductor module, wherein the circuit substrate comprises the following: – at least one first printed circuit board formed from a glass fiber/epoxy resin composite material, – at least one second printed circuit board embodied as a metal-core printed circuit board, wherein the at least one second printed circuit board is arranged in a cutout of the first printed circuit board and is connected to the latter by means of a soldered joint. Also described are a semiconductor module and a method for producing a semiconductor module.
Description
Beschreibung description
Schaltungssubstrat für ein Halbleitermodul, Halbleitermodul sowie Verfahren zur Herstellung eines Halbleitermoduls Circuit substrate for a semiconductor module, semiconductor module and method for producing a semiconductor module
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schaltungssubstrat für ein Halbleitermodul, ein Halbleitermodul sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleitermoduls. The present invention relates to a circuit substrate for a semiconductor module, a semiconductor module and a method for producing a semiconductor module.
Halbleitermodule mit mehreren Halbleiterbauelementen, beispielsweise Leistungsbauelementen, umfassen als Schaltungssubstrat typischerweise entweder Leiterplatten aus einem Glasfaser-Epoxidharz-Verbundwerkstoff (FR4), die mehrlagig ausgebildet sein können, verhältnismäßig preiswert sind und zudem sowohl SMD (Surface Mounted Device)-Verbindungstechniken als auch Verbindungstechniken wie Pressfit oder TRT (through hole technology) zulassen und somit vielseitig einsetzbar sind. Semiconductor modules with several semiconductor components, for example power components, typically comprise either printed circuit boards made of a glass fiber-epoxy resin composite material (FR4), which can be multi-layered, are relatively inexpensive and also both SMD (Surface Mounted Device) connection techniques and connection techniques such as press-fit as a circuit substrate or TRT (through hole technology) and are therefore versatile.
Alternativ können insbesondere Leistungshalbleitermodule auch DCB (direct copper bonded)- oder IMS (insulated metal substrate)-Substrate aufweisen, die typischerweise lediglich einlagig ausgebildet sind und eine metallische Basisplatte beispielsweise aus Aluminium oder Kupfer aufweisen, auf der eine dielektrische Schicht und darauf eine Verdrahtungslage beispielsweise aus Kupfer aufgebracht ist. Derartige Substrate ermöglichen eine besonders gute Wärmeableitung, erlauben jedoch nur den Einsatz von SMD-Verbindungstechniken, da andere Verbindungstechniken wegen der elektrisch leitfähigen metallischen Basisplatte aufwändige Isolierungen notwendig machen und die Anbindung eines Kühlkörpers erschweren würden. Alternatively, in particular, power semiconductor modules can also have DCB (direct copper bonded) or IMS (insulated metal substrate) substrates, which are typically only formed in one layer and have a metallic base plate, for example made of aluminum or copper, on which a dielectric layer and a wiring layer, for example is applied from copper. Such substrates allow particularly good heat dissipation, but only allow the use of SMD connection techniques, since other connection techniques require complex insulation because of the electrically conductive metallic base plate and would make the connection of a heat sink more difficult.
Aus der DE 102015223551 A1 ist ein Schaltungssubstrat für ein Halbleitermodul bekannt, bei dem Trägerplatten unterschiedlicher Technologien zu einem selbsttragenden Hybridsubstrat kombiniert werden, wobei eine beispielsweise als DBC-Substrat ausgebildete Teilträgereinlage in ein PCB-Substrat eingebettet und mit diesem verpresst wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Schaltungssubstrat für ein Halbleitermodul anzugeben, das insbesondere einfach herstellbar ist, flexibel einsetzbar ist und/oder sowohl die Vorteile einer Leiterplatte aus Glasfaser-Epoxidharz-Verbundwerkstoff als auch die einer Metallkernleiterplatte aufweist und besonders für den Einsatz in Leistungshalbleitermodulen geeignet ist. Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleitermoduls angegeben werden. A circuit substrate for a semiconductor module is known from DE 102015223551 A1, in which carrier plates of different technologies are combined to form a self-supporting hybrid substrate, with a sub-carrier insert formed, for example, as a DBC substrate being embedded in a PCB substrate and pressed with it. It is an object of the present invention to provide a new circuit substrate for a semiconductor module that is particularly easy to manufacture, can be used flexibly and / or has both the advantages of a printed circuit board made of fiberglass-epoxy resin composite material and those of a metal core printed circuit board and is particularly suitable for use is suitable in power semiconductor modules. Furthermore, a method for producing a semiconductor module is to be specified.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. This problem is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments and developments are the subject of the subclaims.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Schaltungssubstrat für ein Halbleitermodul angegeben, wobei das Schaltungssubstrat zumindest eine aus einem Glasfaser-Epoxidharz-Verbundwerkstoff ausgebildete erste Leiterplatte und zumindest eine als Metallkern-Leiterplatte ausgebildete zweite Leiterplatte aufweist. Die zumindest eine zweite Leiterplatte ist in einer Aussparung der ersten Leiterplatte angeordnet und mit dieser mittels einer Lötverbindung, insbesondere mittels einer SMD-Lötverbindung, verbunden. According to one aspect of the invention, a circuit substrate for a semiconductor module is specified, the circuit substrate having at least one first circuit board formed from a glass fiber-epoxy resin composite material and at least one second circuit board formed as a metal core circuit board. The at least one second printed circuit board is arranged in a recess in the first printed circuit board and connected to it by means of a soldered connection, in particular by means of an SMD soldered connection.
Unter einer aus einem Glasfaser-Epoxidharz-Verbundwerkstoff ausgebildeten Leiterplatte wird hier und im Folgenden eine in Halbleiterbauteilen eingesetzte Leiterplatte mit einer elektrisch nicht leitenden Trägermatrix insbesondere aus FR4-Material verstanden, die eine oder mehrere Leiterbahnlagen beispielsweise aus Kupfer aufweist. Derartige Leiterplatten weisen ein in das Epoxidharz eingebettetes Glasfasergewebe auf. A printed circuit board made of a glass fiber-epoxy resin composite is understood here and below to mean a printed circuit board used in semiconductor components with an electrically non-conductive carrier matrix, in particular made of FR4 material, which has one or more conductor track layers, for example made of copper. Such circuit boards have a fiberglass fabric embedded in the epoxy resin.
Unter einer Metallkernleiterplatte wird hier und im Folgenden eine Leiterplatte verstanden, wie sie auch unter den Bezeichnungen DCB-Substrat oder IMS bekannt ist und die mindestens eine auf eine metallische Basisplatte aufgebrachte dielektrische Schicht sowie eine darauf angeordnete Leiterbahnlage aufweist.
Dass die zweite Leiterplatte mit der ersten Leiterplatte mittels einer Lötverbindung verbunden ist, kann beispielsweise bedeuten, dass zwischen den beiden Leiterplatten - vorzugsweise stellenweise - eine Lotschicht angeordnet ist, an welche die erste und die zweite Leiterplatte an gegenüberliegenden Seiten angrenzen, so dass die Lotschicht die Leiterplatten elektrisch und mechanisch verbindet. Dass die Lötverbindung eine SMD-Lötverbindung ist bedeutet insbesondere, dass die Lötverbindung mittels SMD-Technologie hergestellt ist. Die Herstellung der Lötverbindung mittels SMD-Technologie kann beispielsweise das Aufdrucken einer Lotpaste auf die erste und/oder die zweite Leiterplatte, nachfolgendes Zusammenfügen der Leiterplatten und Erwärmen der zusammengefügten Leiterplatten in einem Ofen zum Schmelzen der Lotpaste beinhalten. A metal core circuit board is understood here and in the following to be a circuit board as it is also known by the designations DCB substrate or IMS and which has at least one dielectric layer applied to a metallic base plate and a conductor track layer arranged thereon. The fact that the second circuit board is connected to the first circuit board by means of a soldered connection can mean, for example, that a solder layer is arranged between the two circuit boards - preferably in places - to which the first and second circuit boards adjoin on opposite sides, so that the solder layer the Electrically and mechanically connects circuit boards. The fact that the soldered connection is an SMD soldered connection means in particular that the soldered connection is produced using SMD technology. The production of the soldered connection using SMD technology can include, for example, the printing of a solder paste on the first and / or the second circuit board, subsequent assembly of the circuit boards and heating of the assembled circuit boards in an oven to melt the solder paste.
Das Schaltungssubstrat hat den Vorteil, dass es in manchen Bereichen die Vorteile einer Metallkern-Leiterplatte aufweist, nämlich dort, wo eine besonders wirksame Entwärmung erzielt werden soll, und in anderen Bereichen die Vorteile einer Leiterplatte aus einem Glasfaser-Epoxidharz-Verbundwerkstoff. The circuit substrate has the advantage that it has the advantages of a metal core circuit board in some areas, namely where particularly effective heat dissipation is to be achieved, and in other areas it has the advantages of a circuit board made of a fiberglass-epoxy resin composite material.
Insbesondere stellt die zweite Leiterplatte ein Substrat zur Verfügung, das besonders zur Bestückung mit Leistungsbauelementen geeignet ist, weil es eine besonders gute Entwärmung ermöglicht. Die erste Leiterplatte hingegen erlaubt eine besonders einfache und vielseitige Anbindung an weitere Leiterplatten oder auf der ersten Leiterplatte angeordnete Bauelemente, beispielsweise eine Steuerung für Leistungsbauelemente. Die erste Leiterplatte ermöglicht somit den Einsatz umfangreicher Möglichkeiten der Anschlusstechnik sowohl nach außen als auch zu auf der ersten Leiterplatte angeordneten Bauteilen. In particular, the second printed circuit board provides a substrate which is particularly suitable for equipping with power components because it enables particularly good heat dissipation. The first circuit board, on the other hand, allows a particularly simple and versatile connection to further circuit boards or components arranged on the first circuit board, for example a control for power components. The first circuit board thus enables the use of extensive possibilities of connection technology both to the outside and to components arranged on the first circuit board.
Somit ist das Schaltungssubstrat besonders gut zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls geeignet, bei dem eine Mehrzahl von Leistungsbauelementen wirksam entwärmt werden muss und gleichzeitig eine Steuerung für die Leistungsbauelemente auf einfache Weise elektrisch angebunden werden muss.
Gemäß einer Ausführungsform weist die erste Leiterplatte eine Mehrzahl von Aussparungen auf und in jeder der Aussparungen ist eine als Metallkern-Leiterplatte ausgebildete zweite Leiterplatte angeordnet. The circuit substrate is therefore particularly well suited for producing a power semiconductor module in which a plurality of power components must be effectively cooled and at the same time a control for the power components must be electrically connected in a simple manner. According to one embodiment, the first printed circuit board has a plurality of cutouts and a second printed circuit board designed as a metal core printed circuit board is arranged in each of the cutouts.
Ein derartiges Schaltungssubstrat ist besonders geeignet zur Aufnahme mehrerer Leistungsbauelemente zur Bildung eines Leistungshalbleitermoduls beispielsweise zur Anwendung in einer Hochvoltbatteriebox eines Elektrofahrzeugs. Such a circuit substrate is particularly suitable for receiving a plurality of power components to form a power semiconductor module, for example for use in a high-voltage battery box of an electric vehicle.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Lötverbindung zwischen der ersten und der zweiten Leiterplatte dadurch ausgebildet, dass sowohl die zumindest eine erste Leiterplatte als auch die zumindest eine zweite Leiterplatte korrespondierende Lotpads aufweisen, die über ein Lotmaterial miteinander verbunden sind. According to one embodiment, the soldered connection between the first and the second circuit board is formed in that both the at least one first circuit board and the at least one second circuit board have corresponding solder pads that are connected to one another via a solder material.
Bei dieser Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die erste Leiterplatte und die zweite Leiterplatte stellenweise überlappen, insbesondere in Bereichen rund um die Aussparungen, sodass beispielsweise eine Oberseite der zweiten Leiterplatte mit einer Unterseite der ersten Leiterplatte in Kontakt kommt. Im Kontaktbereich weisen die beiden Leiterplatten jeweils korrespondierende, d.h. aufeinanderpassende, Lotpads auf, die in einem SMD-Lötprozess mittels eines Lotmaterials miteinander verbunden werden. In this embodiment, it is provided that the first circuit board and the second circuit board overlap in places, in particular in areas around the cutouts, so that, for example, an upper side of the second circuit board comes into contact with an underside of the first circuit board. In the contact area, the two circuit boards each have corresponding, i.e. matching, solder pads that are connected to one another in an SMD soldering process by means of a solder material.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die beiden Leiterplatten auf besonders einfache Weise mechanisch und elektrisch miteinander verbunden werden können. Insbesondere können auf einfache Weise eine Vielzahl von Verbindungspunkten hergestellt und in einem einzigen Lötprozess miteinander verbunden werden. This embodiment has the advantage that the two circuit boards can be mechanically and electrically connected to one another in a particularly simple manner. In particular, a large number of connection points can be produced in a simple manner and connected to one another in a single soldering process.
Gemäß einer Ausführungsform weist die zumindest eine als Metallkern-Leiterplatte ausgebildete zweite Leiterplatte eine Aluminium-Basisplatte auf, auf der eine einlagige Leiterbahnstruktur mit einer dielektrischen Schicht aus mit Keramikpulver gefülltem Polymer angeordnet ist. According to one embodiment, the at least one second circuit board designed as a metal core circuit board has an aluminum base plate on which a single-layer conductor track structure with a dielectric layer made of polymer filled with ceramic powder is arranged.
Bei dieser Ausführungsform ist die zweite Leiterplatte in bekannter Weise als sogenanntes IMS-Substrat ausgebildet. Die Verwendung einer Metall-Basisplatte
beispielsweise Aluminium hat den Vorteil, dass das Schaltungssubstrat gleichzeitig kostengünstig ist und dazu eine gute Entwärmung ermöglicht. In this embodiment, the second printed circuit board is designed in a known manner as a so-called IMS substrate. The use of a metal base plate For example, aluminum has the advantage that the circuit substrate is inexpensive and at the same time enables good heat dissipation.
Gemäß einer Ausführungsform weist die zumindest eine erste Leiterplatte eine mehrlagige Leiterbahnstruktur aus mehreren elektrisch leitenden und mehreren elektrisch isolierenden Schichten auf. According to one embodiment, the at least one first printed circuit board has a multi-layer conductor track structure made up of a plurality of electrically conductive and a plurality of electrically insulating layers.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die mehrlagig ausgebildete erste Leiterplatte eine besonders gute Entflechtung der Anschlüsse erlaubt. Dies erlaubt besonders flexible Möglichkeiten für die Layoutgestaltung der Schaltung. This embodiment has the advantage that the multilayer first printed circuit board allows the connections to be unbundled particularly well. This allows particularly flexible options for the layout of the circuit.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Halbleitermodul mit dem beschriebenen Schaltungssubstrat angegeben, wobei auf einer Oberseite der zumindest einen zweiten Leiterplatte ein Leistungsbauelement angeordnet ist. According to one aspect of the invention, a semiconductor module with the circuit substrate described is specified, a power component being arranged on an upper side of the at least one second printed circuit board.
Auf einer Oberseite der zumindest einen ersten Leiterplatte kann zudem eine Steuerung für das Leistungsbauelement angeordnet sein. Weist das Halbleitermodul mehr als ein Leistungsbauelement auf, kann die Steuerung als Steuerung für die Mehrzahl von Leistungsbauelementen ausgebildet sein. Eine Steuerung ist dabei insbesondere eine elektronische Schaltung, die zur Steuerung - beispielsweise zum Schalten und/oder Regeln des Leistungsbauelements bzw. der Leistungsbauelemente - ausgebildet ist. A controller for the power component can also be arranged on an upper side of the at least one first printed circuit board. If the semiconductor module has more than one power component, the controller can be designed as a controller for the plurality of power components. A control is in particular an electronic circuit that is designed for control - for example for switching and / or regulating the power component or the power components.
Gemäß einer Ausführungsform steht eine Unterseite der zumindest einen zweiten Leiterplatte in Kontakt mit einem Kühlkörper. Insbesondere steht sie in direktem mechanischen Kontakt mit dem Kühlkörper oder ist mittels einer Schicht aus Wärmeleitpaste mit dem Kühlkörper verbunden. According to one embodiment, an underside of the at least one second printed circuit board is in contact with a heat sink. In particular, it is in direct mechanical contact with the heat sink or is connected to the heat sink by means of a layer of thermal paste.
Bei dieser Ausführungsform wird eine besonders gute Entwärmung der Leistungsbauelemente dadurch erreicht, dass die zweiten Leiterplatten direkt gekühlt werden. Der Kühlkörper kann Teil einer Luft- oder Flüssigkeitskühlung des Halbleitermoduls sein.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Halbleitermodul zumindest eine weitere Leiterplatte, die mit dem Schaltungssubstrat elektrisch über Anschlüsse der ersten Leiterplatte verbunden ist. In this embodiment, particularly good cooling of the power components is achieved in that the second printed circuit boards are cooled directly. The heat sink can be part of an air or liquid cooling system for the semiconductor module. According to one embodiment, the semiconductor module comprises at least one further printed circuit board, which is electrically connected to the circuit substrate via connections on the first printed circuit board.
Bei dieser Ausführungsform wird vorteilhaft ausgenutzt, dass die erste Leiterplatte aufgrund ihrer Ausbildung als Leiterplatte aus einem In this embodiment it is advantageously used that the first circuit board due to its design as a circuit board from a
Glasfaser-Epoxidharz-Verbundwerkstoff besonders flexible Möglichkeiten der Anschlusstechnik bietet. Fiberglass-epoxy resin composite offers particularly flexible connection technology options.
Auf der zumindest einen zweiten Leiterplatte angeordnete Leistungsbauelemente werden somit lediglich über die Lötverbindungen zur ersten Leiterplatte kontaktiert. Power components arranged on the at least one second printed circuit board are therefore only contacted via the soldered connections to the first printed circuit board.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleitermoduls angegeben, das das Bereitstellen zumindest einer aus einem Glasfaser-Epoxidharz-Verbundwerkstoff ausgebildeten ersten Leiterplatte, das Bereitstellen zumindest einer als Metallkern-Leiterplatte ausgebildeten, mit zumindest einem Leistungsbauelement bestückten zweiten Leiterplatte sowie das Anordnen der zumindest einen zweiten Leiterplatte in einer Aussparung der ersten Leiterplatte umfasst. Ferner umfasst das Verfahren das Verbinden der zumindest einen zweiten Leiterplatte mit der ersten Leiterplatte über eine Lötverbindung. According to one aspect of the invention, a method for producing a semiconductor module is specified, which comprises providing at least one first printed circuit board formed from a glass fiber-epoxy resin composite material, providing at least one second printed circuit board constructed as a metal core printed circuit board and equipped with at least one power component, and arranging which comprises at least one second circuit board in a recess of the first circuit board. The method further comprises connecting the at least one second printed circuit board to the first printed circuit board via a soldered connection.
Die Lötverbindung zwischen der ersten und der zweiten Leiterplatte wird beispielsweise dadurch ausgebildet, dass sowohl die erste Leiterplatte als auch die zumindest eine zweite Leiterplatte korrespondierende Lotpads aufweisen, die über ein Lotmaterial miteinander verbunden werden. The soldered connection between the first and the second circuit board is formed, for example, in that both the first circuit board and the at least one second circuit board have corresponding solder pads that are connected to one another via a solder material.
Dazu ist es bei einer Ausgestaltung vorgesehen, dass die erste Leiterplatte und die zweite Leiterplatte stellenweise überlappen, insbesondere in Bereichen rund um die Aussparungen, sodass eine Oberseite der zweiten Leiterplatte mit einer Unterseite der ersten Leiterplatte in Kontakt kommt. Im Kontaktbereich weisen die beiden Leiterplatten jeweils korrespondierende, d.h. aufeinanderpassende, Lotpads auf, die in einem SMD-Lötprozess mittels eines Lotmaterials miteinander verbunden werden.
Dabei kann das zumindest eine Leistungsbauelement während des Verbindens der zumindest einen zweiten Leiterplatte mit der ersten Leiterplatte über eine Lötverbindung mittels eines SMD-Klebstoffs fixiert werden, insbesondere um ein Verschwimmen des Leistungsbauelements bei einem Aufschmelzen oder erneuten Aufschmelzen des Lots zu vermeiden. For this purpose, it is provided in one embodiment that the first printed circuit board and the second printed circuit board overlap in places, in particular in areas around the cutouts, so that an upper side of the second printed circuit board comes into contact with a lower side of the first printed circuit board. In the contact area, the two circuit boards each have corresponding, ie matching, solder pads that are connected to one another in an SMD soldering process by means of a solder material. The at least one power component can be fixed during the connection of the at least one second circuit board to the first circuit board via a soldered connection by means of an SMD adhesive, in particular to avoid blurring of the power component when the solder is melted or re-melted.
Das Verfahren stellt eine besonders einfache Möglichkeit zur Bereitstellung eines Halbleitermoduls sowie eines Schaltungssubstrats zur Verfügung, das die bereits weiter oben beschriebenen Vorteile aufweist. The method provides a particularly simple option for providing a semiconductor module and a circuit substrate which has the advantages already described above.
Im folgenden Text sind weitere Aspekte der vorliegenden Offenbarung beschrieben, wobei die einzelnen Aspekte nummeriert sind, um die Bezugnahme auf Merkmale anderer Aspekte zu erleichtern. Additional aspects of the present disclosure are described in the following text, with individual aspects being numbered to facilitate reference to features of other aspects.
1 . Schaltungssubstrat für ein Halbleitermodul, wobei das Schaltungssubstrat folgendes aufweist: 1 . A circuit substrate for a semiconductor module, the circuit substrate comprising:
- zumindest eine aus einem Glasfaser-Epoxidharz-Verbundwerkstoff ausgebildete erste Leiterplatte, - At least one first printed circuit board made of a fiberglass-epoxy resin composite material,
- zumindest eine als Metallkern-Leiterplatte ausgebildete zweite Leiterplatte, wobei die zumindest eine zweite Leiterplatte in einer Aussparung der ersten Leiterplatte angeordnet und mit dieser mittels einer Lötverbindung verbunden ist. At least one second printed circuit board designed as a metal core printed circuit board, the at least one second printed circuit board being arranged in a recess in the first printed circuit board and connected to it by means of a soldered connection.
2. Schaltungssubstrat nach Aspekt 1 , wobei die erste Leiterplatte eine Mehrzahl von Aussparungen aufweist und in jeder der Aussparungen eine als Metallkern-Leiterplatte ausgebildete zweite Leiterplatte angeordnet ist. 2. The circuit substrate according to aspect 1, wherein the first printed circuit board has a plurality of cutouts and a second printed circuit board designed as a metal core printed circuit board is arranged in each of the cutouts.
3. Schaltungssubstrat nach Aspekt 1 oder 2, wobei die Lötverbindung dadurch ausgebildet ist, dass sowohl die zumindest eine erste Leiterplatte als auch die zumindest eine zweite Leiterplatte korrespondierende Lotpads aufweisen, die über ein Lotmaterial miteinander verbunden sind.
4. Schaltungssubstrat nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei die Lötverbindung als SMD-Lötverbindung ausgebildet ist. 3. Circuit substrate according to aspect 1 or 2, wherein the solder connection is formed in that both the at least one first circuit board and the at least one second circuit board have corresponding solder pads that are connected to one another via a solder material. 4. Circuit substrate according to one of the preceding aspects, wherein the soldered connection is designed as an SMD soldered connection.
5. Schaltungssubstrat nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei die zumindest eine als Metallkern-Leiterplatte ausgebildete zweite Leiterplatte eine Aluminium-Basisplatte aufweist, auf der eine einlagige Leiterbahnstruktur mit einer dielektrischen Schicht angeordnet ist. 5. Circuit substrate according to one of the preceding aspects, wherein the at least one second printed circuit board designed as a metal core printed circuit board has an aluminum base plate on which a single-layer conductor track structure with a dielectric layer is arranged.
6. Schaltungssubstrat nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei die zumindest eine erste Leiterplatte eine mehrlagige Leiterbahnstruktur aus mehreren elektrisch leitenden und mehreren elektrisch isolierenden Schichten aufweist. 6. Circuit substrate according to one of the preceding aspects, wherein the at least one first printed circuit board has a multi-layer conductor track structure made up of a plurality of electrically conductive and a plurality of electrically insulating layers.
7. Halbleitermodul mit einem Schaltungssubstrat nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei auf einer Oberseite der zumindest einen zweiten Leiterplatte ein Leistungsbauelement angeordnet ist. 7. A semiconductor module with a circuit substrate according to one of the preceding aspects, wherein a power component is arranged on a top side of the at least one second printed circuit board.
8. Halbleitermodul nach Aspekt 7, wobei auf einer Oberseite der zumindest einen ersten Leiterplatte eine Steuerung für das Leistungsbauelement angeordnet ist. 8. The semiconductor module according to aspect 7, wherein a controller for the power component is arranged on a top side of the at least one first printed circuit board.
9. Halbleitermodul nach Aspekt 7 oder 8, wobei eine Unterseite der zumindest einen zweiten Leiterplatte in Kontakt mit einem Kühlkörper steht. 9. The semiconductor module according to aspect 7 or 8, wherein an underside of the at least one second printed circuit board is in contact with a heat sink.
10. Halbleitermodul nach einem der Aspekte 7 bis 9, wobei das Halbleitermodul zumindest eine weitere Leiterplatte umfasst, die mit dem Schaltungssubstrat elektrisch über Anschlüsse der ersten Leiterplatte verbunden ist. 10. The semiconductor module according to one of aspects 7 to 9, wherein the semiconductor module comprises at least one further printed circuit board which is electrically connected to the circuit substrate via connections of the first printed circuit board.
11. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitermoduls, das folgendes aufweist: 11. A method of manufacturing a semiconductor module, comprising:
- Bereitstellen zumindest einer aus einem - Provide at least one of one
Glasfaser-Epoxidharz-Verbundwerkstoff ausgebildeten ersten Leiterplatte,
- Bereitstellen zumindest einer als Metallkern-Leiterplatte ausgebildeten, mit zumindest einem Leistungsbauelement bestückten zweiten Leiterplatte, - Anordnen der zumindest einen zweiten Leiterplatte in einer Aussparung der ersten Leiterplatte und Fiberglass-epoxy composite formed first printed circuit board, Provision of at least one second circuit board configured as a metal core circuit board equipped with at least one power component, arranging the at least one second circuit board in a recess in the first circuit board and
- Verbinden der zumindest einen zweiten Leiterplatte mit der ersten Leiterplatte mittels einer Lötverbindung. - Connecting the at least one second printed circuit board to the first printed circuit board by means of a soldered connection.
12. Verfahren nach Aspekt 11 , wobei das zumindest eine Leistungsbauelement während des Verbindens der zumindest einen zweiten Leiterplatte mit der ersten Leiterplatte mittels der Lötverbindung mittels eines SMD-Klebstoffs fixiert wird. 12. The method according to aspect 11, wherein the at least one power component is fixed by means of an SMD adhesive during the connection of the at least one second circuit board to the first circuit board by means of the soldered connection.
Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Embodiments of the invention are described below by way of example with reference to schematic drawings.
Figur 1 zeigt in Draufsicht ein Halbleitermodul gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; FIG. 1 shows a plan view of a semiconductor module according to an embodiment of the invention;
Figur 2 zeigt eine Schnittansicht des Halbleitermoduls gemäß Figur 1 und Figur 3 zeigt ein Detail der Figur 2. FIG. 2 shows a sectional view of the semiconductor module according to FIG. 1 and FIG. 3 shows a detail of FIG.
Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Halbleitermodul 1 mit einem Gehäuse 2, in dem ein Schaltungssubstrat 4 mit darauf angeordneten Halbleiterbauelementen 6 angeordnet ist. Bei den Halbleiterbauelementen 6 handelt es sich um Leistungshalbleiterbauelemente, die im Betrieb verhältnismäßig hohe Verlustleistungen aufweisen und somit eine wirksame Entwärmung erforderlich machen. FIG. 1 shows a plan view of a semiconductor module 1 with a housing 2 in which a circuit substrate 4 with semiconductor components 6 arranged thereon is arranged. The semiconductor components 6 are power semiconductor components which have relatively high power losses during operation and thus make effective heat dissipation necessary.
Das Schaltungssubstrat 4 weist eine erste Leiterplatte 8 auf, die einen Glasfaser-Epoxidharz-Verbundwerkstoff mit Leiterbahnstrukturen aufweist. Ferner weist das Schaltungssubstrat 4 mehrere, in der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform insgesamt neun, zweite Leiterplatten 10 auf, die in Aussparungen
der ersten Leiterplatte 8 angeordnet sind und die als Metallkern-Leiterplatten ausgebildet sind. Die Halbleiterbauelemente 6 sind auf den zweiten Leiterplatten 10 angeordnet. The circuit substrate 4 has a first printed circuit board 8, which has a glass fiber-epoxy resin composite material with conductor track structures. Furthermore, the circuit substrate 4 has several, in the embodiment shown in FIG. 1, a total of nine, second printed circuit boards 10, which are located in recesses the first circuit board 8 are arranged and which are designed as metal core circuit boards. The semiconductor components 6 are arranged on the second printed circuit boards 10.
Die Halbleiterbauelemente 6 sind als oberflächenmontierte Bauelemente ausgebildet und auf den Oberseiten 12 der zweiten Leiterplatten 10 aufgebracht. Die erste Leiterplatte 8 stellt nicht gezeigte Möglichkeiten zu Kontaktierung des gesamten Halbleitermoduls 1 zur Verfügung. The semiconductor components 6 are designed as surface-mounted components and applied to the upper sides 12 of the second printed circuit boards 10. The first printed circuit board 8 provides options, not shown, for making contact with the entire semiconductor module 1.
Die Figuren 2 und 3 zeigen das Halbleitermodul 1 in einer Schnittansicht, wobei Figur 3 das Detail D aus Figur 2 zeigt. FIGS. 2 and 3 show the semiconductor module 1 in a sectional view, FIG. 3 showing the detail D from FIG.
In der Schnittansicht ist erkennbar, dass die zweiten Leiterplatten 10 in Aussparungen 16 der ersten Leiterplatte 8 angeordnet sind, wobei die zweiten Leiterplatten 10 derart unterhalb der ersten Leiterplatte 8 angeordnet sind, dass in Randbereichen der Aussparungen 16 die Leiterplatten 8, 10 überlappen uns die Oberseiten 12 der zweiten Leiterplatten 10 an Unterseiten 14 der ersten Leiterplatte 8 zu liegen kommen. In the sectional view it can be seen that the second circuit boards 10 are arranged in recesses 16 of the first circuit board 8, the second circuit boards 10 being arranged below the first circuit board 8 in such a way that the circuit boards 8, 10 overlap the upper sides in the edge regions of the recesses 16 12 of the second circuit boards 10 come to rest on undersides 14 of the first circuit board 8.
Dies ist insbesondere im Detail in Figur 3 erkennbar. In den überlappenden Bereichen weisen die zweiten Leiterplatten 10 Lotpads 18 auf, die an der Oberseite 12 der Leiterplatte 12 freiliegen. Die erste Leiterplatte 8 weist Lotpads 20 auf, die an ihrer Unterseite 14 freiliegen. Die Lotpads 18, 20 korrespondieren derart zueinander, dass sie beim Einfügen der zweiten Leiterplatten 10 in die Aussparungen 16 der ersten Leiterplatte 8 aufeinander zu liegen kommen. This can be seen in particular in detail in FIG. In the overlapping areas, the second circuit boards 10 have solder pads 18 which are exposed on the top side 12 of the circuit board 12. The first printed circuit board 8 has solder pads 20 which are exposed on its underside 14. The solder pads 18, 20 correspond to one another in such a way that they come to rest on one another when the second circuit boards 10 are inserted into the recesses 16 of the first circuit board 8.
Zur Verbindung der zweiten Leiterplatten 10 mit der ersten Leiterplatte 8 wird ein Lotmaterial zwischen den Lotpads 18, 20 eingebracht und in einem Reflow-Prozess verlötet, um eine mechanische und elektrische Verbindung zwischen den zweiten Leiterplatten 10 und der ersten Leiterplatte 8 zu schaffen. To connect the second printed circuit boards 10 to the first printed circuit board 8, a solder material is introduced between the solder pads 18, 20 and soldered in a reflow process in order to create a mechanical and electrical connection between the second printed circuit boards 10 and the first printed circuit board 8.
Die zweiten Leiterplatten 10, die in der gezeigten Ausführungsform als IMS-Substrate ausgebildet sind, stehen an ihrer metallischen Unterseite 13 mit
einem Kühlkörper 22 des Halbleitermoduls 1 in Kontakt. In der gezeigten Ausführungsform weist der Kühlkörper 22 Rippen auf, die für eine noch bessere Entwärmung von einer Kühlflüssigkeit umspült werden können.
The second printed circuit boards 10, which are designed as IMS substrates in the embodiment shown, stand with their metallic underside 13 a heat sink 22 of the semiconductor module 1 in contact. In the embodiment shown, the heat sink 22 has ribs around which a cooling liquid can flow for even better cooling.
Claims
1. Schaltungssubstrat (4) für ein Halbleitermodul (1 ), wobei das Schaltungssubstrat (4) folgendes aufweist: 1. A circuit substrate (4) for a semiconductor module (1), the circuit substrate (4) having the following:
- eine aus einem Glasfaser-Epoxidharz-Verbundwerkstoff ausgebildete erste Leiterplatte(8), - A first printed circuit board (8) formed from a glass fiber-epoxy resin composite material,
- zumindest eine als Metallkern-Leiterplatte ausgebildete zweite Leiterplatte- At least one second printed circuit board designed as a metal core printed circuit board
(10), wobei die zumindest eine zweite Leiterplatte (10) in einer Aussparung (16) der ersten Leiterplatte (8) angeordnet und mit dieser mittels einer Lötverbindung verbunden ist, wobei die zumindest eine zweite Leiterplatte (10) derart unterhalb der ersten Leiterplatte (8) angeordnet ist, dass in Randbereichen der Aussparungen (16) die Leiterplatten (8, 10) überlappen und eine Oberseite (12) der zumindest einen zweiten Leiterplatte (10) an einer Unterseite (14) der ersten Leiterplatte (8) zu liegen kommt, wobei die zumindest eine zweite Leiterplatte (10) in den überlappenden Bereichen Lotpads (18) aufweist, die an der Oberseite (12) der Leiterplatte (10) freiliegen, und die erste Leiterplatte (8) Lotpads (20) aufweist, die an ihrer Unterseite (14) freiliegen, wobei die Lotpads (18, 20) derart zueinander korrespondieren, dass sie beim Einfügen der zumindest einen zweiten Leiterplatte (10) in die Aussparungen (16) der ersten Leiterplatte (8) aufeinander zu liegen kommen. (10), wherein the at least one second circuit board (10) is arranged in a recess (16) of the first circuit board (8) and is connected to it by means of a soldered connection, the at least one second circuit board (10) in this way below the first circuit board ( 8) is arranged so that the circuit boards (8, 10) overlap in the edge regions of the recesses (16) and a top side (12) of the at least one second circuit board (10) comes to rest on an underside (14) of the first circuit board (8) , wherein the at least one second circuit board (10) has solder pads (18) in the overlapping areas, which are exposed on the upper side (12) of the circuit board (10), and the first circuit board (8) has solder pads (20) on its The underside (14) are exposed, the solder pads (18, 20) corresponding to one another in such a way that they come to rest on one another when the at least one second circuit board (10) is inserted into the recesses (16) of the first circuit board (8).
2. Schaltungssubstrat (4) nach Anspruch 1 , wobei die erste Leiterplatte (8) eine Mehrzahl von Aussparungen (16) aufweist und in jeder der Aussparungen (16) eine als Metallkern-Leiterplatte ausgebildete zweite Leiterplatte (10) angeordnet ist. 2. The circuit substrate (4) according to claim 1, wherein the first circuit board (8) has a plurality of recesses (16) and a second circuit board (10) designed as a metal core circuit board is arranged in each of the recesses (16).
3. Schaltungssubstrat (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lötverbindung als SMD-Lötverbindung ausgebildet ist.
3. circuit substrate (4) according to any one of the preceding claims, wherein the solder connection is designed as an SMD solder connection.
4. Schaltungssubstrat (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine als Metallkern-Leiterplatte ausgebildete zweite Leiterplatte (10) eine Aluminium-Basisplatte aufweist, auf der eine einlagige Leiterbahnstruktur mit einer dielektrischen Schicht angeordnet ist. 4. Circuit substrate (4) according to one of the preceding claims, wherein the at least one second circuit board (10) designed as a metal core circuit board has an aluminum base plate on which a single-layer conductor track structure with a dielectric layer is arranged.
5. Schaltungssubstrat (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Leiterplatte (8) eine mehrlagige Leiterbahnstruktur aus mehreren elektrisch leitenden und mehreren elektrisch isolierenden Schichten aufweist. 5. circuit substrate (4) according to any one of the preceding claims, wherein the first printed circuit board (8) has a multi-layer conductor track structure made of several electrically conductive and several electrically insulating layers.
6. Halbleitermodul (1) mit einem Schaltungssubstrat (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf einer Oberseite (12) der zumindest einen zweiten Leiterplatte (10) ein Leistungsbauelement (6) angeordnet ist. 6. Semiconductor module (1) with a circuit substrate (4) according to one of the preceding claims, wherein a power component (6) is arranged on a top side (12) of the at least one second printed circuit board (10).
7. Halbleitermodul (1 ) nach Anspruch 6, wobei auf einer Oberseite der ersten Leiterplatte (8) eine Steuerung für das Leistungsbauelement angeordnet ist. 7. The semiconductor module (1) according to claim 6, wherein a controller for the power component is arranged on a top side of the first printed circuit board (8).
8. Halbleitermodul (1) nach Anspruch 6 oder 7, wobei eine Unterseite (13) der zumindest einen zweiten Leiterplatte (10) in Kontakt mit einem Kühlkörper (22) steht. 8. The semiconductor module (1) according to claim 6 or 7, wherein an underside (13) of the at least one second printed circuit board (10) is in contact with a heat sink (22).
9. Halbleitermodul (1 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei das Halbleitermodul (1) zumindest eine weitere Leiterplatte umfasst, die mit dem Schaltungssubstrat (4) elektrisch über Anschlüsse der ersten Leiterplatte (8) verbunden ist. 9. The semiconductor module (1) according to any one of claims 6 to 8, wherein the semiconductor module (1) comprises at least one further circuit board which is electrically connected to the circuit substrate (4) via connections of the first circuit board (8).
10. Verfahren zur Herstellung eines Halbleitermoduls (1), das folgendes aufweist: 10. A method for producing a semiconductor module (1), which has the following:
- Bereitstellen einer aus einem Glasfaser-Epoxidharz-Verbundwerkstoff ausgebildeten ersten Leiterplatte (8), - Provision of a first printed circuit board (8) formed from a fiberglass-epoxy resin composite material,
- Bereitstellen zumindest einer als Metallkern-Leiterplatte ausgebildeten, mit zumindest einem Leistungsbauelement (6) bestückten zweiten Leiterplatte (10),
- Anordnen der zumindest einen zweiten Leiterplatte (10) in einer Aussparung (16) der ersten Leiterplatte (8), wobei die zumindest eine zweite Leiterplatte (10) derart unterhalb der ersten Leiterplatte (8) angeordnet ist, dass in Randbereichen der Aussparungen (16) die Leiterplatten( 8, 10) überlappen und eine Oberseite (12) der zumindest einen zweiten Leiterplatte (10) an einer Unterseite (14) der ersten Leiterplatte (8) zu liegen kommt, wobei die zumindest eine zweite Leiterplatte (10) in den überlappenden Bereichen Lotpads (18) aufweist, die an der Oberseite (12) der Leiterplatte (12) freiliegen, und die erste Leiterplatte (8) Lotpads (20) aufweist, die an ihrer Unterseite (14) freiliegen, wobei die Lotpads (18, 20) derart zueinander korrespondieren, dass sie beim Einfügen der zumindest einen zweiten Leiterplatte (10) in die Aussparung (16) der ersten Leiterplatte (8) aufeinander zu liegen kommen, und - Provision of at least one second printed circuit board (10) designed as a metal core printed circuit board and equipped with at least one power component (6), - Arranging the at least one second circuit board (10) in a recess (16) of the first circuit board (8), the at least one second circuit board (10) being arranged below the first circuit board (8) in such a way that in edge regions of the recesses (16 ) overlap the circuit boards (8, 10) and an upper side (12) of the at least one second circuit board (10) comes to rest on an underside (14) of the first circuit board (8), the at least one second circuit board (10) in the overlapping areas has solder pads (18) which are exposed on the upper side (12) of the circuit board (12), and the first circuit board (8) has solder pads (20) which are exposed on its underside (14), wherein the solder pads (18, 20) correspond to one another in such a way that they come to rest on one another when the at least one second circuit board (10) is inserted into the recess (16) of the first circuit board (8), and
- mechanisches und elektrisches Verbinden der zumindest einen zweiten Leiterplatte (10) mit der ersten Leiterplatte (8) mittels einer Lötverbindung durch Einbringen eines Lotmaterials zwischen den Lotpads (18, 20) und Verlöten in einem Reflow-Prozess. - Mechanical and electrical connection of the at least one second circuit board (10) to the first circuit board (8) by means of a soldered connection by introducing a solder material between the solder pads (18, 20) and soldering in a reflow process.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das zumindest eine Leistungsbauelement (6) während des Verbindens der zumindest einen zweiten Leiterplatte (10) mit der ersten Leiterplatte (8) mittels der Lötverbindung mittels eines SMD-Klebstoffs fixiert wird.
11. The method according to claim 10, wherein the at least one power component (6) is fixed during the connection of the at least one second circuit board (10) to the first circuit board (8) by means of the soldered connection by means of an SMD adhesive.
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Legal Events
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121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 20789555 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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NENP | Non-entry into the national phase |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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