电路板、电路和用于制造电路的方法技术

一种有第一电路板(2a)和第二电路板(2b)的电路。第一电路板有金属基板(14)和使金属基板在表面上电绝缘的绝缘层(8)，基板在至少一个连接区域(10a‑10d)中没有绝缘层。基板在连接区域中覆金属层(12)且半导体(30)的触点(30a)在连接区域的金属层上电接触。第二电路板有金属基板(2b)、使金属基板(24)表面上电绝缘的绝缘体(16)和绝缘体上施加的导电层(18)。绝缘体和导电层在至少一个接触区域中打通(21)且在接触区域中这样设置基板上的至少一个金属接触片(20)，即接触片与绝缘体和导电层环绕地间隔。电路中，电路板经空气间隙(28)相间隔且通过至少一个功率半导体(30)互相机械连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种电路板以及一种电路和一种制造电路、特别是用于功率半导体的电路，尤其是用于SMD(表面贴装器件)元件的电路的方法。
技术介绍
在半导体技术中，电路板通常由作为载体的绝缘材料和导电层组成，导电路径由导电层通过蚀刻成型。然而，在功率半导体的区域中还可以使电路板额外地设有金属的芯，例如铜的芯。该铜芯在双面上涂覆绝缘材料，即所谓的预浸料(Prepreg)并且因此所有面都绝缘。在此还使用在绝缘材料的表面上压印的铜箔作为导电层并且在该铜箔上同样形成导电路径。通过使所谓的μ通孔(μvias)穿过预浸料既与导电路径又与铜芯接触，由铜箔构成的导电路径部分地直接与金属芯接触。导电路径的其它部分是在电路板的表面上的信号线。然而，所谓的μ通孔的施加复杂而繁琐，因为例如必需在施加铜箔之后铣削预浸料并且将金属材料引入其中。接着蚀刻导电路径。μ通孔仅具有小的导电直径，这样使电过渡电阻和热过渡电阻都很高并且限制了冷却效果，因为只能够铣削和钻孔非常小的开口，通孔的铣削也很复杂。另一特别在LED领域中应用的技术是将铜或铝基板只用于冷却。铜或铝基板通过绝缘材料，例如预浸料完全地相对于导电路径绝缘。在铜或铝基板和导电路径之间不存在导电连接。热能穿过预浸料传导到铜或铝基板。因此，与导电路径相连的电气部件通过铜或铝基板冷却。然而，预浸料妨碍了冷却效果并且在该技术中既不能够也不期望通过铜或铝基板进行电接触。额外地，可以用导热膏在铜或铝基板下面设置散热体。
技术实现思路
提到的技术对于在汽车应用领域中的高功率半导体而言要么过于昂贵，要么不具有足够的冷却。因此，本专利技术的目的在于提出一种电路板，该电路板一方面能够简单地和廉价地制造并且另一方面对于功率半导体而言能够足够的冷却。该目的通过根据权利要求1的电路板，根据权利要求7的电路板，根据权利要求18的电路以及根据权利要求20的方法实现。已认识到，当铜板直接设有用于半导体的触点时，铜板的冷却效果能够增强。建议使用金属的基板。该金属的基板可以由铜制成。对此也可以是其合金。除此之外还可以例如为了节省重量由铝构成金属的基板并且在表面上涂覆金属，特别是用铜或者铜合金涂覆。在基板上涂覆特别是绝缘漆的绝缘层，该绝缘层使基板电绝缘。然而在连接区域中，基板不具有绝缘层。为了就此使在电路板上设置的半导体，特别是功率或高功率半导体直接与基板电接触以及热接触，建议使基板在连接区域中涂覆金属。金属的涂层可以在涂覆绝缘层之前或者在涂覆绝缘层之后形成。优选地，半导体是晶体管，优选是功率晶体管。特别地，半导体可以是具有超过10安培，优选超过50安培，特别地大于300安培的载流能力的高功率半导体。特别地使用晶体管、晶闸管、双向晶闸管或者类似物。也可以使用IGB晶体管和功率MOSFETS。该电路的根据技术方案的使用优选在整流器的领域中，特别是在汽车的电池管理领域中。特别地，优选用作在电动汽车或者混合动力汽车中的整流器。优选建议在以大于10A，优选大于50A或者大于300A的电流而工作的应用中使用。金属的涂层直接涂覆到基板上并且接着用作半导体的触点。半导体的触点在连接区域的金属的涂层上电接触。基板因此用作热的和电气的元件。通过使金属的涂层直接地用于半导体与基板的接触，保证了半导体和基板之间非常良好的热接触。基板直接用于半导体的触点的引线并且可以从绝缘层外的区域电接触。基板可以是平板部件，特别是带材或板材。半导体的触点优选是漏极触点或源极触点，其中该名称这里代表半导体的引导功率的触点。半导体的栅极触点或开关触点通常只引导经过至少两个其他触点流动的开关电流和接通的电流。半导体优选是SMD元件，该SMD元件直接平放在连接区域的金属的涂层上。半导体的不导电的区域可以平放在绝缘层上。绝缘层优选是阻焊层，例如这样涂覆该阻焊层，即连接区域不具有绝缘层。接着可以通过镀锡给连接区域涂覆金属。优选地，在金属层涂覆之前，将绝缘层压印到基板上。根据实施例，金属涂层是锡层。锡层优选大面积地，例如以在5cm2和0.5mm2之间的相应连接面上涂覆到基板上。为了机械地支承半导体并且使电接触尽可能保持不受机械的应力，建议金属的涂层基本上平面平行于绝缘层的表面。在这种情况下，包围半导体的触点的不导电的区域可以直接平放到绝缘层上。半导体通常具有大面积的漏接触区或源极触区。优选地，连接区域或者金属的涂层在其面上基本上与半导体的触点的面一致。制造过程中，于是半导体可以直接在连接区域上放置。不导电的区域，特别是半导体的边缘区域可以平放在绝缘层上并且因此使半导体的固定特别简单。还存在半导体的触点和金属涂层之间的大的接触面，这样除了良好的电接触外，还可以从半导体的触点到基板中的进行优异的热传导。如已经提到的，半导体或者半导体的触点与基板通过金属的涂层进行电接触。基板可以在自由末端上具有用于与电气电路接触的连接部。这里例如可以是，存在用于容纳接线片的孔。也可以在基板的末端上设置电缆接线套管或者压接连接件，并且这样电路板可以特别简单的电接触。在此要特别注意，要实现高的载流能力。因此优选以带有至少2.5mm2的导线横截面的导线实现与电路的接触，这样在基板末端上的接触必须具有这种大的接触面积。也至少对应于导线横截面选择基板的导线横截面，然而该基板的导线横截面优选大于连接的导线的导线
横截面。优选沿着整个外部边缘，特别是沿着基板的纵向边缘，两个或者多于两个连接区域设置为互相相邻、由绝缘层分开。特别是多于两个相互对应的连接区域设置在基板的外部边缘上。这些连接区域也可以在基板的两个远端的外侧边缘上设置。根据另一方面，建议同样具有金属的基板的电路板。金属的基板可以与根据权利要求1的电路板的金属基板相同。特别地可以使用同样的材料、同样的导体横截面和/或同样的形状因数。这可以有利于电路板的批量成产。金属的基板同样地以在至少一个表面上电绝缘地覆层。在此使用的绝缘体可以首先全面地涂覆在基板的表面上。特别是，可以使用常规的用作电路板的支架的绝缘体。这可以是塑料板。特别是将由预浸渍纤维(pre impregnated fibres,德语：Fasern)构成的所谓的预浸料层用作绝缘体。接着，在绝缘体上涂覆导电层。绝缘体和导电层可以全面地通过基板压紧。导电层可以例如是铜层。如同在制造常规的电路板中常见的，可以以已知的方式由导电层蚀刻导电路径。另外，例如像是在根据权利要求1的电路板中一样，在绝缘体和导电层上可以涂覆绝缘层，特别是绝缘涂层。这同样可以是绝缘漆、特别是阻焊剂。这可以在电路板成型之前或之后进行。如果还没有蚀刻掉，能够通过铣销或开孔打通绝缘体以及导电层，以形成与支撑板的接触区域。在此，绝缘体的窗户状的通孔可以形成接触区域。基板可以首先在接触区域中露出，以便于之后在这上面形成至少一个接触片。为了能够接触半导体，建议在接触区域中设置至少一个在基板上的金属的接触片。在此，接触片以环绕的方式与绝缘体和导电层间隔。对此，接触片可以至少从绝缘体的层面上突出。当在绝缘体上还形成额外的绝缘层，例如绝缘漆时，接触片可以基本上在绝缘层的平面中终止。为了防止接触片和导电层之间产生电接触，接触片以完全环绕
的方式与导电层间隔。因此，不同于常规的μ通孔的情况,接触片并不适用于为了冷却导电层的导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路板，所述电路板具有‑金属的基板，‑使金属的基板在表面上电绝缘的绝缘层，其中所述基板在至少一个连接区域中不具有绝缘层，其特征在于，‑所述基板在所述连接区域中以金属覆层并且‑半导体的触点在所述连接区域的金属的涂层上电接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.13 DE 102014000126.11.一种电路板，所述电路板具有-金属的基板，-使金属的基板在表面上电绝缘的绝缘层，其中所述基板在至少一个连接区域中不具有绝缘层，其特征在于，-所述基板在所述连接区域中以金属覆层并且-半导体的触点在所述连接区域的金属的涂层上电接触。2.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，所述绝缘层是阻焊层。3.根据权利要求1或2所述的电路板，其特征在于，所述绝缘层压印到基板上。4.根据前述权利要求中的任一项所述的电路板，其特征在于，所述金属的涂层是锡层。5.根据前述权利要求中的任一项所述的电路板，其特征在于，所述金属的涂层基本上平面平行于绝缘层的表面。6.根据前述权利要求中的任一项所述的电路板，其特征在于，所述触点与所述基板通过所述金属的涂层电接触并且所述基板具有用于使所述触点与电路接触的自由末端。7.一种电路板，所述电路板具有-金属的基板，-使金属的基板在表面上电绝缘的绝缘体，-在绝缘体上施加的导电层，其特征在于，-所述绝缘体以及所述导电层在至少一个接触区域中打通并且-在所述接触区域中这样设置至少一个在所述基板上的金属的接触片，即所述接触片与所述绝缘体和所述导电层以环绕的方式间隔。8.根据权利要求7所述的电路板，其特征在于，所述接触片基本上平面平行于所述导电层。9.根据权利要求7至8中任一项所述的电路板，其特征在于，所述接触片设置在所述接触区域的曝光的区域中。10.根据权利要求7至9中任一项所述的电路板，其特征在于，形成用于接纳至少两个接触片的接触区域并且所述接触区域不具有绝缘体和/或在所述接触片和所述导电层和/或绝缘层之间设置环形空间，特别是所述接触片和所述导电层的间距小于1mm，特别是小于0.5mm,优选小于0.1mm。11.根据权利要求7至10中任一项所述的电路板，其特征在于，在所述接触片与所述导电层和/或与所述绝缘体之间所存在的空间不具有填充材料和/或使用绝缘层来覆层。12.根据权利要求7至11中任一项所述的电路板，其特征在于，至少一个连接片与所述导电层电连接。13.根据权利要求7至12中任一项所述的电路板，其特征在于，所述接触片与功率半导体的源极触点或漏极触点电接触并且连接片与所述功率半导体的栅极触点电接触。14...

【专利技术属性】
技术研发人员：瓦西姆·塔扎里，西蒙·贝奇尔，弗兰克·格龙瓦尔德，
申请(专利权)人：自动电缆管理有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE