带有在多个接触平面中的元器件的基板电路模块制造技术

本发明专利技术涉及一种带有多个固定在基板（１０）上的元器件的电路模块。所述基板（１０）包括一个由金属制成的带有第一个表面的支撑层（２０），其中在第一个表面上设置了一个直接与支撑层（２０）相邻的第一个绝缘层（３０）。此外，所述基板（１０）还包括一个直接与第一个绝缘层（３０）相邻的第一个布线层（４０），所述第一个布线层能导电并且设置在第一个绝缘层（３０）上。所述基板（１０）包括第一个接触平面，该接触平面沿着第一个表面延伸，其中在第一个接触平面中的至少一个所述元器件与支撑层（２０）直接电连接。本发明专利技术还包括一种用于依据本发明专利技术的电路模块的制造方法，在该方法中，将布线层（４０）的部分表面和位于其下面的绝缘层的部分表面去除，并且将一个元器件设置在这样设置的孔中。

【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模块，在此模块中，表面固定的电子元器件固定在一个基 板上。一种如此的固定结构由表面安装元器件(surface-mountedtechnology，SMT)的领域已知。
技术介绍
文献DE 100 38 092 Al描述了一种电气组件，在该组件中，将一个集成电路片与 一个散热体连接，其中一个IMS (绝缘金属基板式)基板提供了导体线路，所述集成电路 片与该IMS-基板相连。一个构成基板支撑体的金属底板虽然用于热连接以及机械稳定， 但是通过一个绝缘层与集成电路片隔开。因此该文献示出了一种连接结构，该连接结构 仅以电路板为基础，该电路板通过一个绝缘层和所述基板的金属支撑板隔开。以同样的 方法，US 6,441,520B1示出了一种功率开关电路，在该功率开关电路中同样使用了一个 IMS基板(绝缘金属基板)。在IMS基板上设置的固定单元包括与基板的上面的金属层 相连的元器件。但是所述构成导体线路的金属层通过一个连续的绝缘层与支撑层隔开； 所述IMS基板的金属支撑层因此被一个绝缘层连续地覆盖。在这篇文献中，所述IMS基 板的金属支撑层只用于机械稳定和热传导。两篇文献都示出了一种带有金属层的基板， 该金属层在基板的整个接触面上连续地支撑着一个绝缘层。IMS基板(IMS-insulated metal substrate，绝缘金属基板)用作功率组件的电路板，其中金属支撑层不仅设计用来散热而且也设计用来提高机械稳定性。但对于复杂的 电路，例如对于三相整流桥产生很长的导体线路，因为只有最上面的一层，即设置在绝 缘层上的提供了导体线路的布线层，用来连接元器件。由于流过的电流在连接层中设置 的导体线路必须具有一个最小宽度，因此产生了很高的面积需求和同时产生了很长的布 线路径。
技术实现思路
因此本专利技术的任务是，设计一种避免上述缺点的连接技术。依据本专利技术的电路模块以及依据本专利技术的制造方法是能够以改善的电磁兼容 性、降低的无功功率和减少的空间需求来布置元器件。本专利技术借助于通常的、生产成本 低的且能用广泛已知的加工工艺进行加工的基板，实现了更加紧凑的结构。通过本专利技术 在使用通常基板的情况下可提供另一个接触平面，该接触平面明显地简化了通过导体线 路的布线。复杂性的降低导致无功功率的减少和布线面积的节约。此外本专利技术改善了依 据本专利技术连接的功率元器件的散热。所述支撑层用作机械/电气接触平面以及用作散热 器/散热装置。此外，节省了除导体线路之外要设置的压焊件以及其它连接件。相对于 现有技术，可以以更高的自由度和更高的灵活性设置依据本专利技术的电路模块的元器件以 及相应的接头。此外本专利技术使得能够在同一个基板上将强电应用和控制应用相结合。换 句话说，带有控制或者逻辑元器件的功率元器件可以设置在同一个基板上。这还提高了集成密度。此外本专利技术还使得能够通过低温烧结连接制造元器件和基板之间的接触件， 其中这种连接提高了温度变化抵抗能力。与根据现有技术的基于基板的连接相比，依据本专利技术，所述的功率基板的支撑 层用于元器件之间的电连接，该功率基板由金属制成并且用来散热和提高机械稳定性。 直到现在，电气元器件通过连续的绝缘层与支撑层完全隔开，但依据本专利技术在直接覆盖 所述支撑层的绝缘层中设有一个孔。通过该孔使所述支撑层的第一个表面露出，并提供 了用来容纳与支撑层连接的元器件和/或接触元件的空间。为了容纳元器件，优选在 绝缘层中的孔处，在位于该绝缘层上面的布线层中也设置一个孔，所述布线层通常是铜 箔。孔在布线层中的孔优选与绝缘层中的孔对准或者说设置成至少与绝缘层在一侧对 齐，其中根据本专利技术的一种优选实施方式，所述布线层中的孔提供了一个表面，所述绝 缘层中的孔适合装配到该表面中，其中在布线层中的较大的孔与绝缘层中的孔之间形成 一个框架。此外，拥有相同尺寸的孔可以相互对应，并且上下重叠对准地布置。就这点而言，作为孔可以理解为绝缘层或者布线层的一个对于绝缘层或者布线 层的整个厚度来说的完全空白。所述支撑层与绝缘层相邻的表面，即所述第一个表面， 因此构成了将所有与之相连的元器件相互电连接的第一个接触平面。优选为每个在第一 个接触平面中与支撑层相连的元器件，设置一个相应的孔。所述设置在绝缘层上的布线 层按已知的方法构成了第二个接触平面，其中布线层优选是一个金属层，该金属层例如 可以借助于蚀刻被结构化，用来形成导体线路。依据本专利技术的电路模块可以包括其它的 接触平面，该接触平面由分别设置在绝缘层上的其它布线层构成。由此实现了绝缘层和 布线层的堆叠布置，这些绝缘层和布线层沿垂直于支撑层平面的方向交替设置。与布 线层的数量与接触层的数量相符的现有技术相比，依据本专利技术将基板的支撑层用作电导 体，这提供了一个附加的接触平面。该附加的接触平面的电绝缘可以通过已知的绝缘元 件来实现(云母片或者绝缘箔、绝缘轴衬，等等)。根据第一种优选实施方式，使用一个带有一个金属支撑层、一个绝缘层和一个 布线层的三层IMS基板。根据第二种实施方式，使用一个带有一个金属支撑层和相互交 替的绝缘层以及布线层，其中一个所述绝缘层将一个所述布线层与所述支撑层隔开。此 外，两种实施方式可以包括阻焊膜，该阻焊膜作为涂层设置在所述布线层或者最上面的 布线层上。此外阻焊膜还可以设置在另外的表面上，例如设置在在其上设有布线层空白 的绝缘层上，或者设置在通过孔露出的支撑层上。根据在布线层中和绝缘层中的孔的深度并且取决于位于其中的元器件的高度， 孔也可以为直接设置在支撑层上的元器件提供侧向保护。依据本专利技术将在元器件和支撑 层或者布线层之间的直接接触称为直接电连接，其中直接接触优选包括焊接(例如通过 焊膏)、粘接(在使用导电粘合剂的条件下)或者低温烧结焊接。对此，涉及的元器件 优选包括在平面中延伸的接触面，其中，涉及的支撑层的接触表面或者涉及的布线层的 接触表面优选基本上在同一个平面中延伸。元器件优选是电气或者电子SMD元器件因 此优选包括允许与一个位于元器件下面的层(即支撑层或者布线层)直接接触的接触面。 原则上可以使用与用于在第二个或其它的接触平面中(即在元器件与所述布线层或者所 述多个布线层中的一层之间)连接相同的连接技术，用来在第一个接触平面中连接元器 件，即，将元器件与支撑层连接。所述支撑层优选是一个有镀层的或者无镀层的金属片，该金属片例如由铜、 铝、黄铜、钢或者它们的组合制成。通常，所述支撑层构成一个金属基底，依据本发 明，该金属基底除了用来散热和机械稳定之外还用来进行元器件的电接触。优选地，所述绝缘层是一种绝缘材料，例如一种绝缘的塑料或者绝缘的聚合 物、环氧树脂、纤维强化聚合物、压层纸材料、陶瓷材料或者它们的组合，例如是一个 多层式材料层。优选地，尽管所述材料具有电绝缘的特性，但仍能导热，以便能根据功 率使用时的热量产生情况将热量传递到支撑层。优选地，将支撑层本身在与第一个表面 相反的第二个表面上和一个散热器相连，如接下来所描述的。根据一种优选实施方式，布线层包括一种有镀层的或者无镀层的金属层、铜 层、单面镀锌的铜层、金属片或者它们的组合。如已经说明的那样，优选使布线层结构 化，用来提供导体线路。所述布线层直接设置优选是粘贴在位于它下面的绝缘层上，其 中所述绝缘层也优选粘贴在位于它下面的层本文档来自技高网...

【技术保护点】
用来连接固定在基板（１０）上的元器件（６０、６２）的电路模块，其特征在于，所述基板（１０）包括：　　一个由金属制成的带有第一个表面的支撑层（２０），其中在第一层表面上设置了一个与所述支撑层（２０）直接相邻的第一个绝缘层（３０），和一个直接与所述第一个绝缘层（３０）相邻的第一个布线层（４０），该布线层能导电并且设置在所述第一个绝缘层上，　　其中，所述基板（１０）包括第一个接触平面，该接触平面沿着所述第一个表面延伸；而且在所述绝缘层（３０）和所述布线层中设有至少一个孔（５０ａ、５０ｂ），该孔能容纳至少一个元器件（６０；６２）或者接触元件，并且所述支撑层（２０）能将在第一个接触平面中的至少一个所述元器件（６０；６２）与所述支撑层（２０）直接电连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：P基米希，QD恩古延，
申请(专利权)人：罗伯特博世有限公司，
类型：发明
国别省市：DE