包括导电的基板的、特别是用于功率电子模块的印刷电路板制造技术

本发明专利技术涉及一种印刷电路板(1a，1b，1c)，特别是用于功率电子模块(2)的印刷电路板，其包括导电的基板(3)，该基板(3)至少部分地、优选完全地由铝和/或铝合金构成，其中，在导电的基板(3)的至少一个表面(3a，3b)上设置有形式为导电层的至少一个导体表面(4a，4b)，所谓导电层优选通过印刷方法、特别优选通过丝网印刷法涂覆，其中，所述导体表面(4a，4b)直接与所述导电的基板(3)电触点接通。

【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包括导电的基板的、特别是用于功率电子模块的印刷电路板，其中，该基板至少部分地、优选完全地由铝和/或铝合金构成。另外，本专利技术涉及一种包括至少一个印刷电路板的功率电子模块以及一种用于制造印刷电路板的方法。
技术介绍
材料铝特别是在功率电子学领域具有越来越高的重要性。铝由于其较轻的重量和低廉的成本经常用作用于功率电子模块中的电子构件(例如发光二极管(LED)，绝缘栅双极晶体管(IGBT)或金属－氧化层半导体场效晶体管(MOSFET))的散热体亦或直接用作导电的导体、特别是用作汇流排或母线。铝对于这些使用目的而言不仅具有很高的导热性而且具有很高的导电性。在功率电子学领域经常使用绝缘的金属基板(英文：“insulated metal subtrate”，缩写：IMS)作为基板，该金属基板包括由铝芯，并且该金属基板由电绝缘的层或者介电层包裹。在这种情况中铝芯仅仅用于改进热传导。印制导线本身设置在绝缘层上并且与铝芯没有电触点接通。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供一种这种类型的印刷电路板，电子构件能与印刷电路板的基板可电触点接通地设置在该印刷电路板上。特别是电子构件应该可钎焊在印刷电路板的主要由铝材和/或铝合金构成的基板上，以便能够形成电子构件与基板的电触点接通。根据本专利技术，这个目的通过权利要求1的特征得以实现。在从属权利要求中对本专利技术的有益的设计加以阐述。因此根据本专利技术设定：在导电的基板的至少一个表面上设置有形式为导电层的至少一个导体表面，所述导电层优选通过印刷方法、特别优选通过丝网印刷法涂覆，其中，导体表面直接与导电的基板电触点接通。本专利技术的一个目的是：实现设置在基板上的导体表面或者印制导线与基板本身的直接电触点接通并且将所述基板用作导电体。在所提出的印刷电路板中，基本上可以由铜构成的并且可以具有25μm至125μm、优选90μm至110μm的厚度的导电的导体表面直接设置在导电的基板的一个表面上。因此可以放弃设置在基板与导体表面之间的绝缘层。通过这种方式一方面可以实现印刷电路板的简单的构造，由此还可以更加经济地制造印刷电路板。通过这种方式另一方面基板除了其用作散热设备的功能之外还可以用作印刷电路板的导电部分。这特别是在功率电子模块中和这些功率电子模块中出现高电流的情况中具有优点。根据一种特别优选的实施方式可以规定：导电的基板的至少一个表面构造成基本上平坦的。由此能够显著简化印刷电路板的制造过程。这样例如可以简单地根据需要对厚度为约1mm至3mm的传统的铝板进行裁剪、锯切或冲裁，而无须对铝板的表面进行特殊处理。在本专利技术的一种优选的实施方式中可以规定：在导电的基板的至少一个表面上设置有形式为介电层的至少一个绝缘面，所述介电层优选通过印刷方法、特别优选通过丝网印刷法涂覆。在此，所述至少一个绝缘面可以至少部分地与至少一个导体表面接界、优选将所述至少一个导体表面包围。为了防止导电的或者带电压的部分之间的电火花放电和与此相关联的短路，必须将这些部分相对彼此具有确定距离地设置。例如两个带电压的部分之间的距离或者气隙在电压差为400V的情况下根据标准DIN EN 60664-1VDE 0110-1应该为至少4mm。通过绝缘面，在击穿强度相同的情况下可以减小功率电子模块内部的至其它导电部分、例如至其它的印刷电路板的距离、例如减小到低于1mm。由此可以减小包括至少一个提出的印刷电路板的功率电子模块的结构尺寸。可以根据需设置的击穿电压来选择绝缘面的厚度。在介电层的平均击穿电压为每25μm 800V的情况下，通常100μm的厚度对于绝缘面来说就足够了。通常，可以与所采用的和例如设置在两个印刷电路板之间的IGBT的击穿电压相关联地选择介电层的厚度，并且例如为了高压应用可以如下地选择，即，实现约600V至约1700V的击穿电压。一般来说，绝缘面还可以用作用于至少一个导体表面的钎焊保护层。由此可以以这样的模式将至少一个绝缘面涂覆到基板上，使得至少一个导体表面或者多个导体表面由绝缘面包围或者围绕。为了在基板上制造至少一个绝缘面可以规定：在基板的至少一个表面上至少局部地涂覆介电层。在此可以通过印刷方法、优选通过丝网印刷法来涂覆介电的厚层膏。可以在低于约200℃的温度下将厚层膏干燥约10分钟或将其直接在窑炉中烧结。可以在大气压下在约540℃与约640℃之间的温度中在窑炉中对厚层膏进行焙烧或者烧结。也可以在低于540℃的温度中焙烧厚层膏，然而这可能对厚层膏在基板上的粘附性产生不利影响。在高于640℃焙烧厚层膏时，基板可能开始变软，这是因为铝的熔点为约660℃。为了实现厚层膏在基板上的良好的粘附，厚层膏的玻璃组分包括至少一种碱金属氧化物，例如氧化锂、氧化钠或氧化钾。因此玻璃组分在低于铝的熔点的温度下已经熔化。另外，由于含有碱金属氧化物还能提高厚层膏的膨胀系数和/或与铝的膨胀系数相匹配。所提出的印刷电路板特别适合使用在紧凑的功率电子模块中、例如强电流－多相－功率电桥或逆变器中。在这样的功率电子模块中经常使用电子开关或者形式为绝缘栅双极晶体管(英文：“insulated-gate bipolar transistor”，缩写：IGBT)的晶体管。为了连接这样的栅电极可以规定：在至少一个绝缘面上设置有形式为导电层的至少一个端子面(Anschlussflaeche)。在进一步的结果中，端子面可以与IGBT的栅端子例如通过钎焊来连接。还对如权利要求12所述的功率电子模块要求权利保护。在其从属的专利权利要求中对有益的构造加以阐述。所提出的印刷电路板可以是功率电子模块的、例如逆变器的组成部分。这样的逆变器尤其是应用在汽车领域的混合动力的或全电气的动力总成系统中，以便将直流电源(例如干电池)的直流电压变换为三相交流电动机用的三相交流电压。在此，逆变器本身可以包括六个电子开关(例如IGBT)和与此对应的自振荡二极管。通过对IGBT的栅端子的相应的控制，在此可以将连接在逆变器上的直流电压、例如在约300V至1200V的范围内的直流电压以已知的方式方法转换为三个有相位差的交流电压并输送给一个三相交流电动机。根据一种特别优选的实施方式，所提出的功率电子模块可以包括一个第一印刷电路板、一个第二印刷电路板和三个第三印刷电路板。为了第一印刷电路板可以规定：在导电的基板的至少一个表面上<本文档来自技高网...

【技术保护点】
印刷电路板(1a，1b，1c)，特别是用于功率电子模块(2)的印刷电路板，其包括导电的基板(3)，该基板(3)至少部分地、优选完全地由铝和/或铝合金构成，其特征在于：在导电的基板(3)的至少一个表面(3a，3b)上设置有形式为导电层的至少一个导体表面(4a，4b)，所谓导电层优选通过印刷方法、特别优选通过丝网印刷法涂覆，其中，所述导体表面(4a，4b)直接与所述导电的基板(3)电触点接通。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.04 AT A526/20121.印刷电路板(1a，1b，1c)，特别是用于功率电子模块(2)的
印刷电路板，其包括导电的基板(3)，该基板(3)至少部分地、优选
完全地由铝和/或铝合金构成，其特征在于：在导电的基板(3)的至
少一个表面(3a，3b)上设置有形式为导电层的至少一个导体表面(4a，
4b)，所谓导电层优选通过印刷方法、特别优选通过丝网印刷法涂覆，
其中，所述导体表面(4a，4b)直接与所述导电的基板(3)电触点接
通。
2.如权利要求1所述的印刷电路板，其特征在于：导电的基板(3)
的至少一个表面(3a，3b)构造成基本上平坦的。
3.如权利要求1或2所述的印刷电路板，其特征在于：导体表面
(4a，4b)基本上由铜构成。
4.如权利要求1至3之任一项所述的印刷电路板，其特征在于：
导体表面(4a，4b)包括由PbO-B2O3-SiO2系统构成的玻璃和/或含有
Bi2O3的玻璃。
5.如权利要求1至4之任一项所述的印刷电路板，其特征在于：
导体表面(4a，4b)具有25μm至125μm、优选90μm至110μm的厚
度。
6.如权利要求1至5之任一项所述的印刷电路板，其特征在于：
在导电的基板(3)的所述至少一个表面(3a，3b)上设置有形式为介
电层的至少一个绝缘面(5)，所述介电层优选通过印刷方法、特别优
选通过丝网印刷法涂覆。
7.如权利要求6所述的印刷电路板，其特征在于：所述至少一个
绝缘面(5)至少部分地与所述至少一个导体表面(4a，4b)接界、优
选将所述至少一个导体表面(4a，4b)包围。
8.如权利要求6或7所述的印刷电路板，其特征在于：在所述至
少一个绝缘面(5)上设置有形式为导电层的至少一个端子面(6)。
9.如权利要求1至8之任一项所述的印刷电路板，其特征在于：

\t在导电的基板(3)的所述至少一个表面(3a，3b)上设置有多个导体
表面(4a，4b)、优选六个导体表面(4a，4b)，其中，优选所述导体
表面(4a，4b)由绝缘面(5)包围。
10.如权利要求9所述的印刷电路板，其特征在于：在绝缘面(5)
上设置有多个端子面(6)、优选三个端子面(6)。
1...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·C·伯恩斯，W·图斯勒，B·黑格勒，
申请(专利权)人：AB微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT