为了改进功率，提出了一种具有第一电路载体和第二电路载体(6，8)以及第一半导体组件和第二半导体组件(9，10)的电子电路(7)。第一半导体组件(9)利用上侧抵靠在第一电路载体(6)的下侧处并且利用下侧抵靠在第二电路载体(8)的上侧处。第一电路载体(6)具有第一通孔(11)，该第一通孔将第一半导体组件(9)与第一印制导线连接。第一电路载体(6)具有第二通孔(13)，该第二通孔将布置在电路载体之间的连接元件(14)与另外的印制导线电连接。经由第一连接元件(14)在电路载体之间建立材料配合的连接。第二半导体组件(10)抵靠在第一电路载体(6)的下侧处并且与第一印制导线或第二印制导线电连接。电路(7)具有第三电路载体(17)，其中，第二半导体组件(10)的下侧抵靠在第三电路载体(17)的上侧处。第一电路载体(6)的横向热膨胀系数大于或等于第二电路载体(8)的横向热膨胀系数且大于或等于第三电路载体(17)的横向热膨胀系数。膨胀系数。膨胀系数。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电子电路和用于制造电子电路的方法
[0001]本专利技术涉及一种电子电路，具有第一电路载体和第二电路载体以及功率电子的第一半导体组件，该第一半导体组件具有抵靠在第一电路载体的下侧处的上侧和抵靠在第二电路载体的上侧处的下侧。该电路还具有第三电路载体和第二半导体组件。本专利技术还涉及用于制造电子电路的相应方法。
技术介绍
[0002]在功率电子领域中，半导体组件，例如开关元件通常采用功率模块的形式，也称为Powermodule，或者采用分立封装的形式。半导体组件在此借助特定的引线接合技术接触并且功率模块例如借助焊接、弹簧连接或压接固定在电路载体处。
[0003]通过使用接合引线限制了通过半导体组件的最大允许电流密度。此外，会出现寄生电感，寄生电感限制了开关元件可实现的开关速度。
技术实现思路
[0004]在此背景下，本专利技术的目的是提供一种用于具有至少一个功率电子半导体组件的电子电路的改进概念，通过该概念改进电路的开关行为，以便提高最大可实现电流密度和开关速度。
[0005]根据改进的概念，该目的通过根据独立权利要求所述的电子电路和用于制造电子电路的方法来实现。有利的改进方案和另外的实施方式是从属权利要求的内容。
[0006]根据改进的概念的第一个独立方面提出了一种电子电路，该电子电路具有第一电路载体、第二电路载体、第三电路载体、第一功率电子半导体组件和第二半导体组件。第一半导体组件具有抵靠在第一电路载体的下侧处的上侧和抵靠在第二电路载体的上侧处的下侧。第一电路载体具有第一通孔，第一通孔将第一半导体组件的上侧与第一电路载体的第一印制导线电连接。第一电路载体具有第二通孔，第二通孔将布置在第一电路载体的下侧与第二电路载体的上侧之间的第一连接元件与第一电路载体的第二印制导线电连接。第一连接元件在第二电路载体的上侧与第一电路载体的下侧之间建立材料配合的、特别是电的连接，或者经由第一连接元件在第二电路载体的上侧与第一电路载体的下侧之间建立材料配合的、特别是电的连接。第二半导体组件的上侧抵靠在第一电路载体的下侧处并且与第一印制导线或第二印制导线电连接。
[0007]在此，电子电路具有第三电路载体。第二半导体组件的下侧抵靠在第三电路载体的上侧处。特别地，第二半导体组件的下侧与第三电路载体的上侧电连接。
[0008]关于第二电路载体的以上实施方案和必要时其他的实施方案类似地适用于第三电路载体。
[0009]根据至少一个实施方式，第二电路载体和第三电路载体布置在一个平面中，即特别是具有至第一电路载体相同的间距。
[0010]电路载体或半导体组件的上侧与电路载体或半导体组件的相应下侧相对置。此
外，术语“上侧”和“下侧”各自不代表关于相应部件的可能的空间取向的限制。这些概念是示意性选择的并且基于的布置为，在该布置中从上到下布置为，首先是第一电路载体，然后是半导体组件并且然后是第二电路载体且必要时为另外的电路载体。
[0011]半导体组件的一侧抵靠在电路载体的一侧处特别能够理解为，半导体组件的相应的一侧在电路载体的相应的一侧的接触区域中与该侧平面平行或基本上平面平行地取向并且平面地抵靠在该侧处。平面的连接材料，例如粘合剂、焊料或烧结材料，能够位于半导体组件的相应的一侧与电路载体的相应的一侧之间，或者这两个侧直接、例如共晶地彼此连接。特别地，在相应的半导体组件与相关的电路载体之间没有接合引线。
[0012]半导体组件能够与第一电路载体连接，特别是借助芯片接合，芯片接合也能够被称为管芯接合。芯片接合特别应理解为与引线接合相反，并且例如能够是借助于焊接或烧结连接、粘合连接和/或共晶连接而实现的连接。例如，共晶连接也能够被称为共晶焊接或合金化。相应地也适用于第一半导体组件与第二电路载体的连接以及必要时适用于第二半导体组件与第三电路载体的连接。
[0013]第一半导体组件是功率电子半导体组件能够被理解为，例如，在此第一半导体组件是适用在功率电子应用中的半导体组件，特别是在用于利用开关电子组件转换电能的应用中。
[0014]例如，第二半导体组件同样能够是功率电子的半导体组件。
[0015]功率电子的半导体组件的实例是双向触发二极管、双向可控硅、功率晶体管，特别是双极功率晶体管、功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)或IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、晶闸管，例如GTO晶闸管(可关断晶闸管)、功率二极管或功率电容器。
[0016]第一电路载体特别能够是多层电路载体，即特别是具有两个、三个或多个导电层的电路载体。第一印制导线和第二印制导线特别是在第一电路载体中彼此电流分离。这表明，当单独考虑第一电路载体时，即特别是在没有安装组件的情况下，第一印制导线和第二印制导线彼此电流分离。在此，第一印制导线和第二印制导线能够是相同导电层的一部分或分别是不同导电层的一部分。
[0017]第一连接元件特别是导电的连接体，例如用于焊接或烧结连接的连接体。在此，连接体例如由焊接材料或烧结材料组成。特别地，第一连接元件不包含接合引线。
[0018]通过以所述方式将至少两个电路载体与至少两个半导体组件组合，能够避免在功率电子电路中的封装模块化构造。
[0019]功率模块通常包含电路载体和布置在电路载体上的多个功率半导体。各个功率半导体也借助接合引线彼此电连接。电路载体和功率半导体位于封闭的壳体中，该壳体能够经由接触元件耦合至另外的电路载体或汇流排。
[0020]根据改进的概念，特别是避免了这种接合引线连接以及在功率模块的壳体与另外的电路载体之间的单独的接触元件。
[0021]由此，避免了由于结合引线引起的寄生电感，并且能够充分利用可用的半导体组件的性能潜力，特别是电负载能力和开关速度。特别地，最大可用电流密度不再受接合引线的相对较小的导线横截面的限制。由此还防止开关时间受到寄生电感的限制。
[0022]特别是通过芯片表面与电路载体的直接且平面的连接实现了更高的载流能力。出于同样的原因，得出更好的热连接和相应改进的散热。
[0023]在此，第一电路载体的横向热膨胀系数大于或等于第二电路载体的横向热膨胀系数且大于或等于第三电路载体的横向热膨胀系数。
[0024]在此，电路载体的横向热膨胀系数能够理解为横向膨胀的变化，即在预定的温度变化的情况下，相应的电路载体的长度变化和/或宽度的变化，特别是与预定的起始温度相关。
[0025]因为第二电路载体的横向热膨胀系数大于第一电路载体的横向热膨胀系数并且电子电路的运行温度总是低于接缝温度，在该接缝温度下电路载体经由连接元件彼此连接，所以通过冷却获得第二电路载体朝向冷却体的凸曲率。相应地，第二电路载体与冷却体的热接触最好在第二电路载体的中心区域中，并且随着运行温度的升高而附加地改进，因为凸曲率降低直到达到接合温度。这对应于最佳热连接。
[0026]通过根据改进的概念的布置，还能够实现电子电路的特别紧凑的结构和因此更好的集成，特别是更小的空间需求。
[0027]根据至少一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电子电路，具有：第一电路载体和第二电路载体(6，8)；功率电子的第一半导体组件(9)，具有抵靠在所述第一电路载体(6)的下侧处的上侧，以及具有抵靠在所述第二电路载体(8)的上侧处的下侧；以及第二半导体组件(10)；其特征在于，所述第一电路载体(6)具有第一通孔(11)，所述第一通孔将所述第一半导体组件(9)的上侧与所述第一电路载体(6)的第一印制导线电连接；所述第一电路载体(6)具有第二通孔(13)，所述第二通孔将布置在所述第一电路载体(6)的下侧与所述第二电路载体(8)的上侧之间的第一连接元件(14)与所述第一电路载体(6)的第二印制导线电连接；经由所述第一连接元件(14)，材料配合的连接在所述第二电路载体(8)的上侧与所述第一电路载体(6)的下侧之间建立；所述第二半导体组件(10)的上侧抵靠在所述第一电路载体(6)的下侧处并且与所述第一印制导线或与所述第二印制导线电连接；所述电路(7)具有第三电路载体(17)；所述第二半导体组件(10)的下侧抵靠在所述第三电路载体(17)的上侧处；并且所述第一电路载体(6)的横向热膨胀系数大于或等于所述第二电路载体(8)的横向热膨胀系数且大于或等于所述第三电路载体(17)的横向热膨胀系数。2.根据权利要求1所述的电子电路，其特征在于，所述第一电路载体(6)具有第三通孔(16)，所述第三通孔将所述第二半导体组件(10)的上侧与所述第二印制导线电连接。3.根据权利要求1或2之一所述的电子电路，其特征在于，所述第一电路载体(6)具有第四通孔(18)，所述第四通孔将布置在所述第一电路载体(6)的下侧与所述第三电路载体(17)的上侧之间的第二连接元件(20)与所述第一电路载体(6)的所述第一印制导线或第三印制导线电连接；以及经由所述第二连接元件(20)，材料配合的连接在所述第三电路载体(17)的上侧与所述第一电路载体(6)的下侧之间建立。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电子电路，其特征在于，所述电路(7)具有冷却体(21)，所述第二电路载体(8)布置在所述冷却体上。5.根据权利要求4所述的电子电路，其特征在于，所述电路(7)具有夹持装置(22，23，23')，以便经由在所述第一电路载体(6)上的力作用将所述第二电路载体(8)按压到所述冷却体(21)上。6.根据权利要求1至5中任一项所述的电子电路，其特征在于，所述第一半导体组件(9)和/或所述第二半导体组件(10)被设计为功率电子开关元件。7.根据权利要求1至6中任一项所述的电子电路，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：
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