一种方法，其包括：1)制造基板(EB1)，该基板集成至少一个电子芯片(MT、MD)，该芯片介于层压绝缘内层和/或层压导电内层之间；2)通过树脂预浸料的介电部分(PP1、PP2、PP3)将金属汇流条段(BB1、BB2、BB3)机械紧固到基板的相对的上表面和下表面上的预定的间隔开的位置；并且3)对于相对的上表面和下表面中的每一个，通过电解沉积金属层(ME)使紧固在所讨论的面上的汇流条段和电子芯片的电极互连，因此，形成包括汇流条(BBH、BBL)的电力电子电路，该汇流条形成散热器。
A Method for Integrating Power Chips and Forming Confluence Bars of Radiators
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于集成功率芯片以及形成散热器的汇流条的方法相关申请的交叉引用本专利技术要求于2016年12月19日提交的法国申请1662804的优先权，其内容(文本、附图及权利要求)通过引用并入本文。
本专利技术一般涉及电力电子领域。更具体地，本专利技术涉及一种用于集成电子功率芯片且使汇流条互连的方法，该汇流条在诸如转换器和功率模块的电力电子器件中形成散热器。本专利技术还涉及通过实施上述方法获得的电力电子器件。
技术介绍
诸如功率转换器之类的电力电子器件在诸如运输、工业、照明、供暖等许多活动领域中显著存在。随着朝向可再生且产生较少CO2排放的能源进行能量过渡，电力电子技术将进一步普及，并且将不得不应对日益增长的经济和技术限制。当前的研究和开发集中于降低成本、增加功率密度、增加可靠性、减少寄生元件和耗散能量的热传递。在现有技术中，通常使用所谓的HDI(英语为“高密度互连”)技术，以提高集成水平并减小功率电路的尺寸。通常在英语中称为“印刷电路板”的PCB印刷电路板上实施的HDI技术是建立在对构件的空间布置的优化之上，特别是通过使用称为“引线框架”的带有铜迹线电路的陶瓷带和陶瓷板以互连表面贴装部件，或者在更为先进的技术中，使用填充铜的称为“微孔”的微孔以互连嵌入部件。其使用激光钻孔以及各种焊接技术，例如钎焊、称为TLP焊接的瞬时液相焊接或金属纳米颗粒粉末烧结。然而，面对大规模生产所需的成本降低以及集成水平和紧凑性的提高，HDI技术遇到了局限性。可以实现的集成度受到通过带和微型过孔的互连所占用的空间的限制。这些通过带或电缆的互连引入了寄生电感，这些寄生电感与较高的切波频率或切换频率相互对立。然而，增加切换频率通常有利于紧凑性，尤其是在功率转换器中。减少寄生电感是必需的，以减少所产生的热、保护电路免遭潜在的破坏性过电压并且改善对电磁辐射的控制。需要高性能冷却以将有源元件和无源部件温度保持在临界值以下，从而实现热平衡并保证功率电路的可靠性。具有越来越小的面积的硅芯片以及诸如碳化硅的新功率半导体的可用性允许更高的电流密度以及切波频率的增加，这允许功率电路的更高的紧凑性。但是为此，功率电路的架构和所使用的技术应该确保电路的更高的紧凑性。但是为此，功率电路的架构和所使用的技术必须确保尽可能接近元件的耗散能量的提取。有必要优化由部件构成的热源以及由散热装置构成的散热器之间的热路径。在已知技术中，在转移至空气中或冷却液中之前，热量应该穿过不同的层，例如焊料、镀铜介电衬底、金属底板、热界面材料以及散热器的质量。
技术实现思路
现在看来有必要提出一种新技术，以制造具有优异散热性能并允许针对所应用的各种约束进行更好优化的电力电子器件。根据第一方面，本专利技术涉及一种方法，用于集成电子功率芯片和形成散热器的汇流条，以实现电力电子电路。根据本专利技术，该方法包括：-制造集成至少一个电子芯片的基板，该电子芯片介于绝缘层压内层和/或导电层压内层之间；-通过树脂预浸料的介电部，将金属汇流条段机械紧固到基板的相对的上表面和下表面上的预定的间隔开的位置；并且-对于相对的上表面和下表面中的每一个，通过金属层电沉积使紧固到所讨论的表面的金属汇流条段和电子芯片的电极互连，从而形成包括汇流条的电力电子电路，该汇流条形成散热器。根据本专利技术方法的特定特征，对基板的制造包括层压两个层压板的步骤，这两个层压板具有树脂预浸料的介电层，所述树脂预浸料的介电层包括在该介电层之间的电子芯片，并且层压板的外表面由金属箔形成。根据另一特定特征，对基板的制造包括通过机械加工去除材料的步骤，以在基板中制成至少一个腔体并使电子芯片的至少一个接触面露出。根据另一特定特征，对基板的制造包括电解沉积金属共形层的步骤。根据另一特定特征，对基板的制造包括用于以金属填充的电解沉积的步骤。根据另一特定特征，对基板的制造包括通过光刻和湿法蚀刻精确限定连接图案的步骤。根据另一方面，本专利技术涉及一种电力电子电路，其通过实施如上简述的方法而获得，用于该方法的不同制造步骤的金属是铜。根据另一方面，本专利技术涉及一种电力电子器件，其包括如上所述的至少两个电路，其中称为上部电路的第一电路堆叠在称为下部电路的第二电路上，上部电路和下部电路通过其相应的汇流条而机械且电气地连接，至少一个中央冷却液循环空间位于上部电路和下部电路之间，并且中央冷却液循环空间形成在汇流条的部段之间。根据特定特征，该器件还包括至少一个上部冷却液循环空间，其位于该装置的上部部分，并且上部冷却液循环空间形成在上部电路的上部汇流条的部段和上部介电层之间。根据另一特定特征，该装置还包括至少一个下部冷却液循环空间，其位于该装置的下部部分，并且该下部冷却液循环空间形成在下部电路的下部汇流条的部段和下部介电层之间。附图说明通过参照附图阅读以下对本专利技术的多个特定实施例的详细描述，将使本专利技术的其他优点和特征更清楚地显现，其中：图1至图13是简化剖视图，其示出了根据本专利技术的用于集成电子功率芯片以及形成散热器的汇流条的方法的步骤；并且图14和图15是示出了根据本专利技术的电力电子器件的第一实施例和第二实施例的简化剖视图，其中通过空气和冷却液进行散热。具体实施方式现在将在实现晶体管开关桥臂或半桥形式的电力电子器件或模块的范围内描述根据本专利技术的方法的特定实施例。传统上，桥支路包括上部晶体管和下部晶体管以及相关的二极管，该上部晶体管和下部晶体管分别在英语中称为“低端”和“高端”。这些器件可以连接以形成完整的开关桥，或者并联连接以通过期望的电流。通常，在本专利技术中使用印刷电路的已知且熟练掌握的制造技术，以集成电子芯片。因此，可以在根据本专利技术的方法中使用不同制造技术的组合，包括层压、光刻、金属电沉积以及湿法蚀刻。金属电沉积将特别用于电子芯片和汇流条的互连。参照图1至图13，现在详细描述在根据本专利技术的集成电子功率芯片和汇流条互连的集成方法中所涉及的不同制造步骤。图1和图2示出了制造层压板LA1的初始制造步骤，该层压板LA1由涂有导电金属箔FC1的介电层CD1形成。介电层CD1是厚的预浸料板，其通常由涂有环氧型树脂且部分聚合的编织玻璃纤维电介质组成。导电金属箔FC1通常是层压在介电层CD1上的铜箔，如图2所示。在图3的步骤中，例如呈功率晶体管MT和二极管MD的形式的部件芯片在预定位置处转移到层压板LA1的介电层CD1。这里使用未示出的指标装置来安装芯片。图4的步骤示出了带有芯片MT和MD的层压板LA1与另一层压板LA2的层压，该另一层压板LA2通过图1和图2的步骤获得。在这个阶段，介电层CD1和CD2仍然仅部分聚合。然后将芯片MT和MD夹设在层压板LA1和LA2之间，更精确地，夹设在层压板的介电层CD1和CD2之间。层压板LA1和LA2彼此之间的层压通常通过按压以及进真空层压炉处理来实现。在图5中，当从真空层压炉出来时获得了基板EB1，在基板EB1中，芯片MT和MD埋设在介电层CD中，该介电层CD完全聚合并来源于层CD1和CD2的层压。铜箔FC1和FC2构成基板EB1的相对的上表面和下表面。在图6的步骤中，通过例如借助激光进行加工而去除材料的操作在基板EB1的上表面和下表面上进行，并且腔体CA1至腔体CA5自基板的两侧制成，以使芯片MT和MD的接触面露出。在图7的步骤中，制成金属层CF，其符合基板EB1的已本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种方法，用于集成电子功率芯片和形成散热器的汇流条，以实现电力电子电路，其特征在于，所述方法包括：‑制造集成至少一个电子芯片(MT、MD)的基板(EB1)，所述电子芯片介于绝缘层压内层和/或导电层压内层之间；‑通过树脂预浸料的介电部分(PP1、PP2、PP3)，将金属汇流条段(BB1、BB2、BB3)机械地紧固到所述基板(EB1)的相对的上表面和下表面上的预定的间隔开的位置；并且‑对于所述相对的上表面和下表面中的每一个，通过金属层(ME)电沉积使紧固到所讨论的表面的所述金属汇流条段(BB1、BB2、BB3)和所述电子芯片(MT、MD)的电极互连，因此形成包括汇流条(BBH、BBL)的所述电力电子电路，所述汇流条形成散热器。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.19 FR 16628041.一种方法，用于集成电子功率芯片和形成散热器的汇流条，以实现电力电子电路，其特征在于，所述方法包括：-制造集成至少一个电子芯片(MT、MD)的基板(EB1)，所述电子芯片介于绝缘层压内层和/或导电层压内层之间；-通过树脂预浸料的介电部分(PP1、PP2、PP3)，将金属汇流条段(BB1、BB2、BB3)机械地紧固到所述基板(EB1)的相对的上表面和下表面上的预定的间隔开的位置；并且-对于所述相对的上表面和下表面中的每一个，通过金属层(ME)电沉积使紧固到所讨论的表面的所述金属汇流条段(BB1、BB2、BB3)和所述电子芯片(MT、MD)的电极互连，因此形成包括汇流条(BBH、BBL)的所述电力电子电路，所述汇流条形成散热器。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述基板(EB1)的所述制造包括层压两个层压板(LA1、LA2)的步骤，所述两个层压板具有树脂预浸料的介电层(CD1、CD2)，所述树脂预浸料的介电层在所述介电层之间包括所述电子芯片(MT、MD)，所述层压板(LA1、LA2)的所述外表面由金属箔(FC1、FC2)形成。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对所述基板(EB1)的所述制造包括通过机械加工去除材料的步骤，以在所述基板(EB1)中形成至少一个腔体(CA1至CA5)，并且使所述电子芯片(MT，MD)的至少一个接触面露出。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，对所述基板(EB1)的所述制造包括电解沉积金属共形层(CF)的步骤。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，对所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：弗里德瓦尔德·基尔，
申请(专利权)人：维迪科研究所，
类型：发明
国别省市：法国,FR
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