电子模块制造技术

本发明专利技术涉及一种电子模块(1)，具有至少一个能在其上侧(10)和其下侧(9)处接触的电子组件(8，12)，该下侧(9)至少部分地平坦地贴靠在第一电路板(2)的线路结构(4)上，并且该上侧(10)至少部分地平坦地贴靠在第二电路板(14)的线路结构(16)上。一种用于制造电子模块(1)的方法包括，使至少一个电子组件(8，12)利用其上侧(10)安装在第二电路板(14)的线路结构(16)上；将至少一个间距保持件(13)安装在第二电路板(14)的线路结构(16)处；并且将第一电路板(2)的线路结构(4)安装到至少一个电子组件(8，12)的上侧(9)和至少一个间距保持件(13)上。本发明专利技术特别能应用到特别是其中具有集成有半桥的功率电子模块上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电子模块，具有至少一个能在其上侧和其下侧处接触的电子组件，该下侧至少部分地平坦地贴靠在第一电路板的线路结构上。本专利技术还涉及一种制造该电子模块的方法。本专利技术特别能应用到特别是其中具有集成的半桥的功率电子模块上。
技术介绍
在功率(电子)模块中，通向功率半导体组件或者功率半导体芯片的两个连接位置是必需的。这些连接位置通常称为芯片上侧和芯片下侧。典型地，在芯片上侧建立电连接并且产生到模块的接点或者到绝缘层上的接触面的电流。用于建立电连接的现有技术是铝制厚线，其在一侧键合到芯片上并且在另一侧键合到连接面上。还公知的是，通过铜质线键合(例如与厚线或者薄线)、短带键合和与合金线的键合建立电连接。另外其他的连接解决方案由烧结的、金属化的塑料薄膜构成，例如根据Semikron公司的所谓的“SKiN”技术。SKiN技术的特征是，通过柔性的结构化的薄膜来取代键合线，该薄膜平坦的烧结到具有固定在其上的功率电子组件的电路板上。此外，已知由薄的铜制成的焊接的汇流排。此外还公知了西门子公司的所谓的“ SiPLIT”连接技术。在公知的连接技术中不利的是，与芯片表面相连的上布线平面在应用非平面的连接技术(例如借助线键合)时很难冷却。在制造时，应用平面的连接技术、如“SKiN”或“SiPLIT”连接技术则耗费更大，特别是又基于耗费大的生产步骤如结构化或者金属化的又更昂贵。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，至少部分地克服现有技术中的缺陷并且特别是提出一种用于电子模块的能简单地实现且能高效地冷却的连接技术，特别是用于电子模块的上侧的连接技术，所述电子模块具有至少一个电子组件，特别是功率电子组件，尤其是功率半导体芯片。该目的根据独立权利要求的特征来实现。优选的实施方式特别地能从属权利要求中得出。该目的通过一种电子模块来实现，其具有至少一个能在其上侧和其下侧处接触的电子组件，该下侧至少部分地平坦地贴靠在第一电路板的线路结构上，并且该上侧至少部分地平坦地贴靠在第二电路板的线路结构上。因此，至少一个电子组件特别地布置在两个电路板之间，例如以所谓的“三明治”结构来布置。这种电子模块的优点在于，能简单和廉价地生产电路板，以及电路板能够简单地且以多种方式与电子组件连接。为此，电路板的远离至少一个电子组件的一侧能大面积地冷却，这实现了至少一个电子组件的、特别是在两侧上的特别有效的排热。所改进的冷却产生了其他优点，如隐含的对电子组件的更好的充分利用、使用更热的冷却介质如冷水等等。电子组件特别地能够是芯片式存在的组件，该组件在其上侧和其下侧处具有该组件的电接点。组件例如能够是半导体芯片，例如作为“未封装芯片(Naked Chip)”或者“裸芯片(Bare Die) ”而存在。电接点能够具有例如至少一个接触区域和/或至少一个突出的接触元件(例如至少一个接触销)。附加或者替代的能够使用封装的电子组件。特别地，第一电路板和/或第二电路板能够具有陶瓷基质。该陶瓷基质能够在一侧或者在两侧设置有相应的金属层。金属层至少在电路板的朝向至少一个电子组件的一侧是结构化的，并且因此形成线路结构或者布线平面。特别地，线路结构能够具有一个或者多个印制线路和/或接触区和/或伸出的接触元件。特别地，在朝向至少一个电子组件的一侧上的金属层能够由铜制成。特别地，第一电路板和第二电路板彼此平行地布置。一种设计方案是，至少一个电子组件是功率电子组件。为此，根据本专利技术所实现的高效冷却是特别有利的，因为来自功率电子组件的热输出特别高。一种改进方案是，至少一个功率电子组件是IGBT、功率MOSFET、功率二极管、晶闸管、三端双向可控硅开关元件(Triac)。特别地，至少一个功率电子组件作为(未封装的)功率半导体芯片来存在。还有一种设计方案是，第一电路板和/或第二电路板在其远离至少一个电子组件的一侧具有金属层。该金属层能够是非结构化的，特别是完全平坦的。由此实现了特别良好的冷却可行性和高频特性。一种改进方案是，在远离的一侧处存在的金属层是铜层。还有一种改进方案是，基质是陶瓷基质并且在两侧都设置有铜层。一种特殊的改进方案是，第一电路板和/或第二电路板是DCB电路板(直接覆铜板“Direct Bonded Cooper”，也作DBC，“Direct CooperBonded”)。第一电路板和/或第二电路板能够附加地或替换地是在远离的一侧具有铝层的IMS电路板(“绝缘金属基质”Insulated Metal Substrate)。但是第一和/或第二电路板也能够至少是DAB电路板(直接覆销板“Direct Aluminium Bonded”)、至少是AMB电路板(活性金属钎焊“Active Metal Brazing”)和/或至少是常规的FR4电路板。其他的设计方案是，至少一个电子组件、特别是半导体芯片在其上侧处具有居中的或者中央的电接点，并且第二电路板具有接触中央的电接点的金属化通孔。这明显提高了关于可用组件的灵活性，因为此时还能够使用这种具有中央接点的组件。在上侧和/或下侧处能够存在一个或者多个接点。例如电子开关、特别是断路器、例如IGBT芯片在其上侧处能够不仅具有负载接点(典型的是发射器接点)而且还具有辅助接点(例如中央栅栏或者栅栏接点)。用于相同目的的替代设计方案是，至少一个电子组件在其上侧处具有居中的或者中央的电接点，并且第二电路板具有相对应的空隙。这对于以下情况能够特别有利的，即中央的电接点不具有平坦的接触区，而是例如向上伸出。中央的电接点不需要精确居中地布置在组件上，而是能够例如与精确的中心轻微错开地布置。附加于或者替代中央的接点地，电子组件能够在其上侧处具有至少一个边缘侧的接点(例如边缘栅栏)和/或至少一个布置在边角处的接点(例如角栅栏)。特别地，配备有中央的接点的电子组件能够是电子开关、特别是断路器、例如IGBTo特别地，中央的电接点能够是控制接点、特别是栅栏接点或者“中央栅栏”。还有一种其他的设计方案是，第一电路板和第二电路板借助至少一个间距保持件(特别是借助多个间距保持件)彼此分开。这实现了两个电路板彼此间的特别精确的定位。由此的一种改进方案是，至少一个间距保持件是能导电的。因此，其能够同时用作两个电路板的导体结构之间的电连接元件。间距保持件例如能够构造成在横剖面中具有两个平行的接触面的棒状、例如长方体状的。也能够使用从这两个电路板的每一个或者其线路结构出发的间距保持件，这些间距保持件分别具有相应的较小的高度并且例如成对地接触。此外，一种设计方案是，第一电路板的安装了至少一个电子组件的线路结构具有至少一个第一子区域和至少一个与第一子区域电隔开的第二子区域，并且第一电路板的第一子区域和第二子区域通过第二电路板的安装了至少一个电子组件的线路结构电连接。这实现了至少一个电子组件的能简单实现的且多样化的电布线。因此，第一和第二电路板的线路结构组成了用于第一电子组件的布线。一种改进方案是，在第一电路板的不同子区域中，至少两个子区域处于彼此不同的电位。这能够例如通过施加直流电压或者交流电压来实现。第二电路板的线路结构也能够具有多个分开的子区域。一种改进方案是，在第二电路板的不同的子区域中，至少两个子区域处于彼此不同的电位。相对应的接点(例如负载或者强电接点、如发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子模块(1)，具有至少一个能在所述电子模块的上侧(10)和下侧(9)处接触的电子组件(8，12)，所述下侧(9)至少部分地平坦地贴靠在第一电路板(2)的线路结构(4)上，并且所述上侧(10)至少部分地平坦地贴靠在第二电路板(14)的线路结构(16)上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：米夏埃尔·莱佩纳特，龙尼·维尔纳，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE