電子電路的布線結(jié)構(gòu)中電流測(cè)量的集成的制作方法
【專利摘要】一種制造具有提供指示在電子電路中流過的電流值的信息的整體形成的能力的電子電路的方法，其中該方法包括在襯底上形成導(dǎo)電布線結(jié)構(gòu)，配置布線結(jié)構(gòu)的第一段以用于貢獻(xiàn)電子電路的預(yù)定使用功能，并且配置布線結(jié)構(gòu)的第二段以用于提供根據(jù)施加刺激信號(hào)至第二段指示在電子電路中流過的電流值的信息，其中第一段的配置和配置第二段的至少一部分被同時(shí)執(zhí)行。
【專利說明】
電子電路的布線結(jié)構(gòu)中電流測(cè)量的集成

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制造電子電路的方法以及一種使用方法，該電子電路具有提供指示在該電子電路中流過的電流值的信息的能力。

【背景技術(shù)】
[0002]在電子學(xué)中，分流器是指具有限定的電阻值的電子構(gòu)件，其執(zhí)行在電子電路中電流的測(cè)量。流過分流器的電流導(dǎo)致可被測(cè)量的成比例的壓降。
[0003]傳統(tǒng)地，分流器作為獨(dú)立電子構(gòu)件被安裝到電子電路的襯底上的布線上。這消耗大量的成本、空間并包括制造過程中的高復(fù)雜性。
[0004]因此，仍存在潛在的空間以降低制造成本及簡(jiǎn)化具有電流測(cè)量能力的電子電路的處理。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]可能有必要提供以一個(gè)緊湊和高效的方式制造具有電流測(cè)量能力的電子電路的可能性。
[0006]根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，提供了一種制造具有提供指示在電子電路中流過的電流值得信息的整體形成的能力的電子電路的方法，其中該方法包括在襯底上形成導(dǎo)電布線結(jié)構(gòu)，配置布線結(jié)構(gòu)的第一段以用于貢獻(xiàn)電子電路的預(yù)定使用功能，以及配置布線結(jié)構(gòu)的第二段以用于根據(jù)向第二段施加刺激信號(hào)來提供指示在電子電路中流過的電流值的信息，其中配置第一段和配置第二段的至少一部分是被同時(shí)執(zhí)行的。
[0007]根據(jù)另一示例性實(shí)施例，提供了一種制造具有提供指示在電子電路中流過的電流值得信息的整體形成的能力的電子電路的方法，其中該方法包括在襯底上形成導(dǎo)電布線結(jié)構(gòu)，該布線結(jié)構(gòu)包括:第一段，用于貢獻(xiàn)電子電路的預(yù)定使用功能，以及至少部分同時(shí)形成的第二段，用于根據(jù)施加刺激信號(hào)至第二段來提供指示在電子電路中流過的電流值的信息，修改第二段以便于調(diào)節(jié)其歐姆電阻，并安裝提供第一段上的使用功能的功能性部件。
[0008]根據(jù)又一示例性實(shí)施例，提供了電子電路，其包括電絕緣性襯底，以及在電絕緣襯底上的導(dǎo)電布線圖案，其中布線圖案的第一段被配置為貢獻(xiàn)電子電路的預(yù)定使用功能，并且布線圖案的第二段包括分流電阻跡線，其中，用于施加刺激信號(hào)和的兩個(gè)刺激施加焊盤和用于測(cè)量分流電阻跡線的響應(yīng)的兩個(gè)刺激響應(yīng)測(cè)量焊盤被連接到分流電阻跡線，該分流電阻跡線被配置用于用于分流電阻測(cè)量的電阻測(cè)量路徑，以基于根據(jù)施加刺激信號(hào)的響應(yīng)信號(hào)確定指示在電子電路中流過的電流值的信息。
[0009]根據(jù)又一示例性實(shí)施例，提供了電子電路，該電子電路包括襯底，以及在襯底上的導(dǎo)電布線圖案，其中布線圖案的第一段被配置用于貢獻(xiàn)電子電路的預(yù)定使用功能，并且布線圖案的第二部分包括用于分流電阻測(cè)量的作為電阻測(cè)量路徑的分流電阻跡線，以基于在分流電阻跡線處測(cè)量的響應(yīng)于施加刺激信號(hào)至分流電阻跡線的響應(yīng)信號(hào)來確定指示在電子電路中流過的電流值的信息，并且其中第一段和第二段由相同的材料制成。
[0010]根據(jù)又一示例性實(shí)施例，電子電路的襯底上的現(xiàn)有的布線構(gòu)造的一段是用于根據(jù)施加刺激信號(hào)至該段來測(cè)量(通過分流電阻測(cè)量)指示電子電路中流過的電流值的信息。
[0011]示范性實(shí)施例具有的優(yōu)點(diǎn)是用于電子電路中電流測(cè)量的電子元件可以被集成在電子電路的布線結(jié)構(gòu)中，該布線結(jié)構(gòu)無論如何都需要存在以用于為電子電路的使用功能提供布線。這使得有可能也用于電流測(cè)量以協(xié)同的方式使用現(xiàn)有的布線概念，使得單獨(dú)的表面安裝的分流器件變得并非必要。因而，該電子電路可以以簡(jiǎn)單的方式、以緊湊的方式、并以一種快速的處理而制造。
[0012]在本申請(qǐng)的上下文中，術(shù)語“布線”可以特別地表示電線的系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)，用于關(guān)于環(huán)境電氣接觸電子電路，并用于使電子電路的內(nèi)部元件彼此電氣接觸。
[0013]在本申請(qǐng)的上下文中，術(shù)語“布線圖案”可以特別地表示形成電子電路的布線結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)特別平面的導(dǎo)電層。
[0014]在本申請(qǐng)的上下文中，術(shù)語“使用功能”可以特別地表示電子電路實(shí)際上滿足的功能性任務(wù)。這樣的功能性任務(wù)或使用功能可以是開關(guān)功能、電子逆變器的功能、整流功能、以及電能充電功能、控制功能等。
[0015]在本申請(qǐng)的上下文中，術(shù)語“貢獻(xiàn)使用功能”可以特別地表示，單獨(dú)的布線提供了使用功能，或者使用功能由布線與安裝在布線上或部分地或完全完整地與布線形成的功能性元件之間的結(jié)合而提供。
[0016]在本申請(qǐng)的上下文中，術(shù)語“功能性元件”可以特別地表示諸如集成電路元件、表面安裝的器件、電子芯片(例如半導(dǎo)體芯片)等的電路元件，其被配置為滿足分配給功能性元件的使用功能。
[0017]在本申請(qǐng)的上下文中，術(shù)語“刺激信號(hào)”可以特別地表示要被施加到布線的第二段作為電流測(cè)量的基礎(chǔ)的電信號(hào)。這樣的刺激信號(hào)可以是要被測(cè)量的電流或者是要被測(cè)量的電流的特征(fingerprint)。刺激信號(hào)是被供應(yīng)至分流電阻作為測(cè)量基礎(chǔ)的信號(hào)。響應(yīng)于刺激信號(hào)的施加，布線的第二段/分流電阻產(chǎn)生一個(gè)諸如壓降的響應(yīng)信號(hào)。壓降的檢測(cè)以及分流電阻的歐姆電阻值的知悉允許例如通過應(yīng)用歐姆定律推導(dǎo)出電流值。因此，刺激信號(hào)可以是要被測(cè)量的電流信號(hào)。響應(yīng)信號(hào)可以是向分流電阻施加刺激信號(hào)而產(chǎn)生的壓降。
[0018]在本申請(qǐng)的上下文中，術(shù)語“分流電阻跡線”可以特別地表示在沿襯底物理接觸的導(dǎo)電材料的平坦帶。因而，分流電阻跡線可以被配置為諸如導(dǎo)電軌、導(dǎo)電路徑或帶狀導(dǎo)體之類的導(dǎo)電跡線。這樣的導(dǎo)電跡線可以是例如可直接應(yīng)用在襯底上的帶狀的幾何形狀的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。
[0019]在本申請(qǐng)的上下文中，術(shù)語“同時(shí)”可以特別地表示“在同一時(shí)間”或“在相同的時(shí)間間隔”。然而，“同時(shí)”也表示一個(gè)及相同的配置過程，其配置第一段和第二段兩者。
[0020]在下文中，將對(duì)該方法和電子電路的進(jìn)一步示例性實(shí)施例將進(jìn)行說明。
[0021]一個(gè)示例性實(shí)施例的要旨可以看出，用于確定電流值的測(cè)量架構(gòu)可以通過使用現(xiàn)有的布線概念而實(shí)現(xiàn)而不需要單獨(dú)的電子元件或單獨(dú)的布線層。通過簡(jiǎn)單地圖案化一個(gè)或多個(gè)存在的布線層，后者的一部分可以被用作用于測(cè)量電流的參考?xì)W姆電阻探針。為了進(jìn)一步提高電流測(cè)量的精度，可以被完全體現(xiàn)為布線結(jié)構(gòu)的一部分的歐姆電阻可以被可選地調(diào)節(jié)以通過摻雜或微調(diào)(trimming)以例如修改其電阻值，直到獲得所希望的歐姆電阻的目標(biāo)值。當(dāng)導(dǎo)電布線結(jié)構(gòu)以這樣一種方式被設(shè)計(jì)，即它也可以被用來作為電流傳感器時(shí)，單獨(dú)的過程是不必要的，以便形成分流電阻。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括選擇性地修改第二段(尤其是已經(jīng)形成布線結(jié)構(gòu)后)的至少一部分，以便于調(diào)節(jié)第二段的歐姆電阻的值。因而，布線結(jié)構(gòu)或其一部分的第二段的物理和/或化學(xué)特性的微調(diào)還允許微調(diào)其電特性，特別是歐姆電阻的值。有利地，第二段可以被修改，使得第二段的參考電阻路徑/分流電阻跡線的歐姆電阻比第二段的連接的供電線路的歐姆電阻顯著地大。同時(shí)，參考電阻路徑/分流電阻跡線的歐姆電阻的值不應(yīng)當(dāng)變得太大，以避免過多地產(chǎn)生熱量。因此，這兩個(gè)邊界條件之間的適當(dāng)折衷可以在調(diào)整參考電阻路徑/分流電阻跡線的電阻值時(shí)進(jìn)行。
[0023]在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括將第二段的電阻調(diào)節(jié)至預(yù)定的目標(biāo)電阻值。例如當(dāng)制造一批電子電路，其電流測(cè)量的表現(xiàn)應(yīng)該是可預(yù)見的或重復(fù)性的。為了平衡在批量生產(chǎn)的不同的電子電路之間的個(gè)體差異，第二段的材料性質(zhì)可被調(diào)整以便獲得在每一個(gè)電子電路中的歐姆電阻的期望值。
[0024]在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括修改第二段的材料或化學(xué)成分。特別地，第一段的材料和分流電阻跡線的材料可以僅關(guān)于摻雜劑濃度不同。注入諸如金屬原子或離子之類的導(dǎo)電顆?？梢栽试S減小歐姆電阻，而注入半導(dǎo)電或電絕緣的顆?？梢栽试S增加歐姆電阻。
[0025]特別地，修改該材料成分可以通過選擇性地?fù)诫s第二段和/或通過注入或擴(kuò)散顆粒選擇性地進(jìn)入第二段來完成。顆粒僅選擇性注入第二段或其部分可以通過使用適當(dāng)?shù)难谀H露出電子電路的表面的顆粒要被注入的一部分得到保證。
[0026]在一個(gè)實(shí)施例中，該方法可以附加地或可替代地包括在結(jié)構(gòu)上選擇性地微調(diào)第二段。在此上下文中，術(shù)語“微調(diào)”可以特別地表示改變第二段或其部分的物理尺寸，特別是通過去除其材料的部分，或通過向其加入(特別是導(dǎo)電的)材料。特別地，第一段的材料和第二段的分流電阻跡線可以是相同的，并且第一段和分流電阻跡線/第二段可以僅有關(guān)其物理尺寸而不同。因?yàn)椴季€結(jié)構(gòu)的歐姆電阻的值還取決于它的結(jié)構(gòu)特性，諸如導(dǎo)電路徑的長(zhǎng)度和橫截面，添加(例如通過沉積)或(例如通過蝕刻)移除材料允許選擇性地增加或減少電阻的值。
[0027]在一個(gè)實(shí)施例中，配置第二段包括整體地形成作為布線結(jié)構(gòu)的第二段的一部分的分流電阻。特別地，用于電流測(cè)量的分流電阻可以形成布線結(jié)構(gòu)的組成部分。更具體地，該方法可以包括配置形成第二段的導(dǎo)電材料的圖案化平面層的一部分作為用于分流電阻測(cè)量的電阻測(cè)量路徑來確定指示根據(jù)施加刺激信號(hào)在電子電路中流過的電流的值的信息。因此，相對(duì)于傳統(tǒng)的方法，示例性實(shí)施例形成了作為電子電路的布線的一部分的分流電阻，并且因此無需安裝諸如襯底或布線上的表面安裝的器件之類的單獨(dú)的功能性元件。與此相反，分流電阻可以根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例被形成為單片集成的布線部分。
[0028]在一個(gè)實(shí)施例中，分流電阻的形成和第一段的配置中的至少一部分是被同時(shí)執(zhí)行的。因而，分流電阻跡線可以由連續(xù)的導(dǎo)電層的圖案化過程形成，并且因此無需單獨(dú)的過程。
[0029]在一個(gè)實(shí)施例中，配置第一段和布線結(jié)構(gòu)的第二段包括將導(dǎo)電材料的單個(gè)平面層同時(shí)圖案化到第一段和第二段。例如，諸如金屬層(例如，由銅或鋁制成)之類的導(dǎo)電層可以被沉積為在平面襯底上的平面層，并且可以隨后通過執(zhí)行蝕刻和光刻工藝被圖案化。在這樣的實(shí)施例中，包括用于施加刺激信號(hào)和用于檢測(cè)測(cè)量信號(hào)的連接焊盤的整個(gè)分流電阻可以被形成為單一平面的金屬化層的部分。
[0030]在可替代實(shí)施例中，形成及配置布線結(jié)構(gòu)的第一段和第二段包括沉積多個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(其可被嵌入在電絕緣的或半導(dǎo)電基體)并將它們圖案化至第一段和第二段。因而，沉積并圖案化用于實(shí)現(xiàn)至少部分的使用功能的多個(gè)金屬化層可被協(xié)同用于形成分流電阻。這可能涉及到形成橫向?qū)щ娊Y(jié)構(gòu)(諸如層)以及垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)(諸如通孔)。
[0031]在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括通過模塑結(jié)構(gòu)封裝沉積和圖案化的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的至少一部分。因而，電子電路可以包括封裝第一段的至少部分與第二段的至少部分的模塑結(jié)構(gòu)。模塑結(jié)構(gòu)(其也可以被表示為封裝結(jié)構(gòu))可以用作電子電路的封裝元件。在本申請(qǐng)的上下文中，術(shù)語“封裝”可以特別地表示電子電路元件被安置或容納在封裝中。反過來，封裝可以表示為一個(gè)殼體(例如塑料、玻璃或陶瓷材料的殼體)，其包含電子電路元件。這種封裝可以提供防沖擊和腐蝕的保護(hù)，可以容納電子芯片的觸點(diǎn)引腳或引線和/或可以消除由正常操作的電子電路元件所產(chǎn)生的熱量。
[0032]在一個(gè)實(shí)施例中，第一段被配置用于提供預(yù)定使用功能本身/自己，或用作電氣接觸當(dāng)被安裝到第一段上時(shí)實(shí)際上提供使用功能的電子功能性元件的電子耦合結(jié)構(gòu)。這樣的功能性元件例如可以是電子芯片或任何其它電子表面安裝器件。當(dāng)這樣的功能性元件被電連接到第一段，第一段和功能性元件之間的交互提供了使用功能?？商娲?，第一段可以提供使用功能本身。在該情況下，需要用于提供使用功能的電子電路是第一段本身的部分。
[0033]在一個(gè)實(shí)施例中，電子電路被配置用于使用供電信號(hào)，例如供電電壓(其也可以表示為操作電壓Vdd)，用于對(duì)第一段進(jìn)行供電并且也作為要被施加到第二段的刺激信號(hào)。換言之，由分流電阻所測(cè)量的電流也可以是被直接或間接安裝在布線結(jié)構(gòu)上的一個(gè)或多個(gè)電子芯片的供電電流。當(dāng)供電電壓被施加到分流電阻時(shí)，過電流可立即通過第二段被檢測(cè)至IJ。根據(jù)檢測(cè)到過電流，預(yù)定的結(jié)果可以被觸發(fā)。例如，相應(yīng)的控制單元可以隨后調(diào)節(jié)電流，使得該電流被降低，或電子電路可以被關(guān)掉。
[0034]在一個(gè)實(shí)施例中，第二段提供電流測(cè)量功能無需表面安裝器件。通過在布線集成分流電阻，重量、成本和電子電路的尺寸可以被減小，并且可以避免將外部表面安裝器件附接到襯底上所引起的質(zhì)量問題。
[0035]在一個(gè)實(shí)施例中，整個(gè)布線圖案被形成為在襯底上的單一平面的圖案化層。一個(gè)相應(yīng)的實(shí)施例示于圖7至圖9，并且是非常緊湊以及在結(jié)構(gòu)上非常簡(jiǎn)單的。
[0036]在可替代實(shí)施例中，布線圖案被形成為多個(gè)平面圖案化層，通包括垂直延伸到該些層以連接它們的至少一個(gè)通孔。對(duì)應(yīng)實(shí)施例示于圖2至圖6，并允許三維甚至復(fù)雜的電子元件的集成。
[0037]在一個(gè)實(shí)施例中，襯底和布線結(jié)構(gòu)形成直接銅鍵合(DCB)器件和直接鋁鍵合(DAB)器件的部分。特別地，可以使用DCB襯底，其包括直接在銅層與另一銅層之間的陶瓷(或其它電絕緣的材料)板。DCB襯底提供了用于在一個(gè)銅側(cè)安裝一個(gè)或多個(gè)電子芯片以及用于形成圖案化相應(yīng)的銅層以形成布線結(jié)構(gòu)的恰當(dāng)基礎(chǔ)。還通過使用DAB襯底，這一目標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)。DCB和DAB器件或襯底是市售的，并且因此允許的安裝和圖案化問題的成本有效的解決方案。
[0038]在一個(gè)實(shí)施例中，分流電阻跡線或布線跡線形成布線水平的第一區(qū)，該布線水平還包括形成第二段的部分的第二區(qū)。在這樣的實(shí)施例中，第一區(qū)和第二區(qū)兩者可以形成在同一平面上。因此，電子電路可以在垂直方向被緊湊地制造。
[0039]在一個(gè)實(shí)施例中，電子電路包括安裝在第一段的一個(gè)或多個(gè)電子芯片(諸如半導(dǎo)體芯片)以用于提供使用功能。在一個(gè)實(shí)施例中，電子芯片包括由一組由開關(guān)、二極管、半橋和逆變器組成的組的至少一個(gè)集成電路元件。電子芯片的集成電路元件可以因此是開關(guān)(諸如金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)、IGBT等)、半橋(即逆變器臂，具有兩個(gè)開關(guān)和相應(yīng)的二極管)、全橋和三相逆變器(即六個(gè)開關(guān)和相應(yīng)的二極管)。
[0040]在一個(gè)實(shí)施例中，電子電路被配置為由用于汽車應(yīng)用的電源模塊和微機(jī)電系統(tǒng)組成的組之一。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)電子芯片可以被用作在微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)中的傳感器或致動(dòng)器，例如作為壓力傳感器或加速度傳感器。在另一實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)電子芯片可以被用作例如用于在汽車領(lǐng)域的功率應(yīng)用的半導(dǎo)體芯片，并且可以例如具有至少一個(gè)集成的絕緣柵雙極晶體管(IGBT)和/或至少一個(gè)集成的二極管。該電子電路可以特別地構(gòu)造為用于車輛發(fā)動(dòng)機(jī)(諸如混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī))的控制模塊。
[0041]至于電子電路的電子芯片的半導(dǎo)體襯底，可以優(yōu)選使用硅襯底?？商鎿Q地，氧化硅或其它絕緣體襯底可以被提供。另外，也可以實(shí)現(xiàn)鍺襯底或II1-V族半導(dǎo)體材料。例如，示例性實(shí)施例可以以GaN或SiC技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。用于封裝、模塑或包裝，也可以使用塑料材料或陶瓷材料。此外，示例性實(shí)施例可以利用標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體處理技術(shù)，諸如適當(dāng)?shù)奈g刻技術(shù)(包括各向同性和各向異性蝕刻技術(shù)，特別是等離子體蝕刻，干蝕刻，濕蝕刻)，圖案化技術(shù)(這可能涉及光刻掩模)，沉積技術(shù)(諸如化學(xué)氣相沉積(CVD)、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)、原子層沉積(ALD)、濺射等)。
[0042]在一個(gè)實(shí)施例中，提供了包括襯底上的導(dǎo)電布線結(jié)構(gòu)的操作電子電路的方法，其中電子電路的導(dǎo)電布線結(jié)構(gòu)的一部分適于貢獻(xiàn)電子電路的預(yù)定使用功能，其中該方法包括通過使用導(dǎo)電布線結(jié)構(gòu)的所述部分確定指示在電子電路中流過的電流的信息。這樣的操作方法可以與本文所述的任何其它實(shí)施例相結(jié)合。
[0043]上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)從下面的描述和所附的權(quán)利要求結(jié)合附圖將變得顯而易見，其中相同的部件或元件通過相同的附圖標(biāo)記表示。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0044]附圖被包括以提供對(duì)示范性實(shí)施例的進(jìn)一步理解并構(gòu)成說明書的一部分，圖示示例性實(shí)施例。
[0045]在附圖中:
[0046]圖1是根據(jù)具有集成到布線結(jié)構(gòu)中的電流測(cè)量能力的示例性實(shí)施例的電子電路的示意圖。
[0047]圖2示出了圖1的電子電路的布局的橫截面圖。
[0048]圖3不出了根據(jù)不例性實(shí)施例的電子電路的橫截面圖。
[0049]圖4示出圖3的電子電路的平面圖。
[0050]圖5和圖6不出了根據(jù)與圖3類似不例性實(shí)施例的電子電路的橫截面圖，但不出出于電阻調(diào)整的目的修改其布線的區(qū)的性質(zhì)之后的電子電路。
[0051]圖7是根據(jù)具有集成到作為布線結(jié)構(gòu)的單個(gè)圖案化層的電流測(cè)量能力的另一個(gè)示例性實(shí)施例的電子電路的一部分的平面圖。
[0052]圖8和圖9示出了根據(jù)與圖7類似的示例性實(shí)施例的電子電路的平面圖，但示出出于電阻調(diào)整的目的修改其布線的區(qū)的性質(zhì)之后的電子電路。
[0053]圖10顯示了一種根據(jù)示例性實(shí)施例的制造具有提供指示在電子電路中流過的電流值的整體形成的能力的電子電路的方法的框圖。
[0054]圖11是在其中分流電阻被提供為表面安裝器件的常規(guī)電子電路的立體圖。

【具體實(shí)施方式】
[0055]圖中的說明是示意性的。
[0056]在以細(xì)節(jié)描述進(jìn)一步的示例性實(shí)施例前，本發(fā)明人的一些基本的考慮將基于已經(jīng)發(fā)展的提供給具有電流測(cè)量能力的電子器件成本高效及緊湊的制造的示例性實(shí)施例進(jìn)行總結(jié)。
[0057]作為過載保護(hù)和/用于調(diào)節(jié)電子電路，測(cè)量流經(jīng)電子電路的電流量是有利的。
[0058]以往，如圖11所示，在電子電路1150的制造之后，單獨(dú)的分流電阻構(gòu)件1100被安裝到要被保護(hù)或調(diào)節(jié)的電子電路1150的導(dǎo)電觸點(diǎn)1102上。導(dǎo)電觸點(diǎn)1102依次被連接到導(dǎo)電結(jié)構(gòu)1104。
[0059]然而，這種傳統(tǒng)的概念是麻煩的，因?yàn)樗枰苑至麟娮铇?gòu)件1100的形式的單獨(dú)的表面安裝器件，并且還需要單獨(dú)的具有相應(yīng)的時(shí)間和資源支出以及附加的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的安裝過程。
[0060]根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，在電子電路的導(dǎo)電性測(cè)量路徑通過適配或協(xié)同使用布線/布局而被實(shí)現(xiàn)，用于實(shí)現(xiàn)該電子電路無論如何都存在該布線/布局。通過這種架構(gòu)，有可能通過一個(gè)分流電阻測(cè)量方法來測(cè)量在電子電路的正常操作期間在電子電路中流過的電流。
[0061]為了進(jìn)一步提高測(cè)量精度，有可能通過與布線的材料不同的化學(xué)成分的顆粒的特定注入或擴(kuò)散，在形成電路設(shè)計(jì)之后選擇性地修改導(dǎo)電測(cè)量路徑。通過采取該措施，導(dǎo)電測(cè)量路徑的電特性可被精確地改變以適應(yīng)它，如果必要或需要，用于分流電阻測(cè)量方法使用它。
[0062]此外，有可能通過導(dǎo)電測(cè)量路徑尺寸的附加調(diào)整(例如機(jī)械方法、激光微調(diào)等)來提高測(cè)量精度。
[0063]圖1是根據(jù)具有集成到布線結(jié)構(gòu)102中的電流測(cè)量能力的示例性實(shí)施例的電子電路100的示意圖。電子電路100的范圍由圖1中的虛線示出?？商娲炯軜?gòu)，根據(jù)示例性實(shí)施例的電子電路100可以包括另外的元件(諸如附加的電子芯片或其它表面安裝的器件，電流源104等)，或電子電路100的某些所示元件可以被布置遠(yuǎn)離電子電路100 (諸如控制器106)。
[0064]電子電路100可以包括電絕緣襯底108，其可以是例如印刷電路板(PCB)的玻璃纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹脂層壓板(諸如，由本領(lǐng)域技術(shù)人員稱為FR4的組合物)或可替代地是直接銅鍵合(DCB)襯底的陶瓷板(其中兩個(gè)相對(duì)的主表面均是陶瓷板，可覆蓋有銅板)。所有以下提到的元件都安裝在電絕緣襯底108上。
[0065]在電絕緣性襯底108上，形成了布線圖案102。它可以通過(可選地沉積及)圖案化電絕緣性襯底108上的一個(gè)或多個(gè)金屬層來制造。
[0066]在所示的實(shí)施例中，布線圖案102被分成三個(gè)段。
[0067]配線圖案102的第一段110被配置用于結(jié)合安裝在且被電連接到布線圖案102的第一段110的電子芯片112提供關(guān)于諸如混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的控制之類的汽車應(yīng)用的開關(guān)功能。為了這個(gè)目的，電子芯片112可以包括絕緣柵雙極晶體管(IGBT)作為集成電路元件。
[0068]配線圖案102的第二段114包括分流電阻跡線116，其是導(dǎo)電材料的帶狀的跡線，并具有精確定義的歐姆電阻的值以作為用于電流測(cè)量任務(wù)的分流電阻。第二段114還包括兩個(gè)刺激施加焊盤118、119，用于施加作為刺激信號(hào)的操作電流到分流電阻跡線116，該電流由用于為電子電路100的所有元件供應(yīng)以電能的外部電流源104提供。此外，第二段114包括兩個(gè)刺激響應(yīng)測(cè)量焊盤120、122，用于當(dāng)施加刺激信號(hào)時(shí)測(cè)量分流電阻跡線116的響應(yīng)信號(hào)。該響應(yīng)信號(hào)可以是流經(jīng)電阻分流電阻跡線116的電流所導(dǎo)致的壓降。該壓降可以由電壓計(jì)124來測(cè)量。
[0069]布線結(jié)構(gòu)102的第三段126用作將控制器106安裝及電耦合到電子電路100中的基礎(chǔ)。所測(cè)量的壓降可以被提供給控制器106?？刂破?06可以基于所檢測(cè)的壓降以及知道分流電阻跡線116的歐姆電阻而計(jì)算出流過電子電路100的電流值?？刂破?06可以依據(jù)電流值的測(cè)定結(jié)果來控制圖1的布置。例如，控制器106可以將所測(cè)量的電流值與預(yù)定閾值進(jìn)行比較。如果所測(cè)量的電流超過該閾值，這可由控制器106解釋為過電流，使得控制器106可控制電流源104以減少供給到電子電路100的電流量。
[0070]圖2示出了根據(jù)在圖1的電子電路100可以被實(shí)施的布局的橫截面圖。
[0071]圖2特別圖示了布線結(jié)構(gòu)102包括通過圖案化沉積的或已經(jīng)存在的連續(xù)的金屬層形成的平面段200。此外，布線結(jié)構(gòu)102包括以將不同高度水平的平面段200連接到彼此的通孔202的形式的垂直段。平面段200與通孔202均用于提供電子芯片112的線路連接，并且它們無論如何都存在。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，還協(xié)同使用這些線路連接以用于形成電子電路100的電流測(cè)量部分，尤其是分流電阻跡線116。
[0072]圖2中還圖示了電子電路100的下層可以基于直接銅鍵合(DCB)襯底204而形成。DCB襯底204是由具有都覆蓋有各自的銅層的兩個(gè)相對(duì)的主表面的電絕緣襯底108構(gòu)成。較低的銅層被標(biāo)以附圖標(biāo)記206，而上部的銅層已被圖案化以形成標(biāo)以附圖標(biāo)記120、122,200的布線元件。如可以進(jìn)一步取自圖2，在電絕緣襯底108上形成的所有電路元件已經(jīng)被例如適當(dāng)?shù)乃芰匣蛱沾刹牧系膬蓚€(gè)子段所封裝，由此形成封裝電子電路100的各個(gè)元件的模塑結(jié)構(gòu)208。
[0073]在下文中，參照?qǐng)D3至圖6，將描述關(guān)于如何分流電阻跡線116的電特性可以進(jìn)行調(diào)整，以滿足關(guān)于它的歐姆電阻值的預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)。圖3示出了與圖2所示非常相似的電子電路100的一部分的橫截面圖。圖4示出了圖3的電子電路100的平面圖。圖5和圖6示出了根據(jù)與圖3類似但示出在修改它的分流電阻跡線116以用于調(diào)節(jié)其歐姆電阻值之后的相應(yīng)電子電路100的示例性實(shí)施例的電子電路100的橫截面視圖。
[0074]圖5示出了模塑結(jié)構(gòu)208的上部已經(jīng)例如通過刻蝕被移除。掩模500已經(jīng)被應(yīng)用到所得到的表面，但是露出分流電阻跡線116的中心部分。接著，諸如原子的顆?？梢员蛔⑷敕至麟娮枸E線116的暴露表面上，見附圖標(biāo)記502。注入的材料可以選擇性地改善或惡化分流電阻跡線116的導(dǎo)電特性，由此允許減小或增大其歐姆電阻值。
[0075]附加或可替代地，分流電阻跡線116的機(jī)械微調(diào)是可能的，以調(diào)整它的歐姆電阻值，如可從圖6提取的。為了該目的，它可以再次以掩模500覆蓋電子電路100的表面的部分。然后，分流電阻跡線116的暴露的中心部分可以通過蝕刻去除。這將局部使得分流電阻跡線116變薄，由此增加其歐姆電阻值?？商娲兀鐖D6中虛線所示，也可能向分流電阻跡線116添加導(dǎo)電材料(例如通過合適的沉積工藝)，由此降低它的歐姆電阻值。
[0076]圖7是根據(jù)具有集成到由導(dǎo)電材料的單個(gè)圖案化的連續(xù)層形成的布線結(jié)構(gòu)102中的電流測(cè)量能力也提供了諸如混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)控制之類的使用功能(電子電路100的相應(yīng)部分沒有示出)的另一個(gè)示例性實(shí)施例的電子電路100的一部分的平面圖。
[0077]圖7顯示了單一的連續(xù)的導(dǎo)電層已經(jīng)被圖案化在這種情況下是印刷電路板的襯底的電絕緣襯底108上。該布線的一部分被配置作為分流電阻跡線116。在操作中，電流流動(dòng)的方向被表示為附圖標(biāo)記700。分流電阻跡線116用作測(cè)量路徑，并且可以以定義的長(zhǎng)度和寬度來形成。它在開始和終結(jié)處被連接到刺激施加焊盤118、119和刺激響應(yīng)測(cè)量焊盤120、122。包括其焊盤118、119、120、122的分流電阻跡線116被全部形成在一個(gè)并且相同的金屬化層中。
[0078]圖8和圖9示出了根據(jù)與圖7類似但示出在出于電阻調(diào)節(jié)的目的修改其布線結(jié)構(gòu)102的部分的特性之后的相應(yīng)電子電路100的電子電路100的橫截面圖。
[0079]根據(jù)圖8，分流電阻跡線116已受到類似于圖5中的注入過程，以局部地通過引入諸如在分流電阻跡線116中的金屬原子之類的導(dǎo)電顆粒而降低電阻。
[0080]根據(jù)圖9，分流電阻跡線116已受到類似于圖6中的橫向減薄過程以局部地增加分流電阻跡線116的電阻。空隙空間形成分流電阻跡線116的材料已被去除，已被填充有電絕緣材料900。此外，導(dǎo)電顆粒被選擇性地引入到刺激施加焊盤118、119中，以便局部地降低那里的電阻。
[0081]圖10顯示了一種根據(jù)示例性實(shí)施例的制造具有提供指示在電子電路100中流過的電流值的信息的整體形成的能力的電子電路100的方法的框圖1000。
[0082]在塊1010，導(dǎo)電層被沉積在絕緣襯底上。在隨后的框1020中，沉積的導(dǎo)電層被圖案化，以形成被配置成用于安裝絕緣柵雙極晶體管(IGBT)芯片的第一段，并同時(shí)形成被配置作為分流電阻的第二段。換言之，進(jìn)行單一的共同圖案化過程以用于在相同時(shí)間基于相同的導(dǎo)電層形成第一段和段。在塊1030，IGBT芯片被安裝在第一段并且被連接到供電壓源。在隨后的塊1040，選擇性地將第二段機(jī)械地微調(diào)，以調(diào)節(jié)分流電阻值。第二段可在塊1050被連接到供電壓源。在塊1060，第二段被連接到電流檢測(cè)器，用于當(dāng)供電電壓被施加到IGBT芯片和分流電阻兩者時(shí)測(cè)量電流值。
[0083]應(yīng)當(dāng)注意的是，術(shù)語“包括”不排除其它元素或特征，并且“一”(a)或“一個(gè)”(an)并不排除多個(gè)。此外，在與不同實(shí)施例關(guān)聯(lián)描述的元件可以被組合。還應(yīng)當(dāng)注意的是，參考標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制權(quán)利要求的范圍。此外，本申請(qǐng)的范圍并不旨在被限制為在說明書中描述的過程、機(jī)器、制造、物質(zhì)成分，手段，方法和步驟的【具體實(shí)施方式】。因此，所附權(quán)利要求書旨在在其范圍內(nèi)包括此類過程、機(jī)器、制造、物質(zhì)成分、手段、方法或步驟。
【權(quán)利要求】
1.一種制造電子電路的方法，所述電子電路具有提供指示在所述電子電路中流過的電流的值的信息的整體形成的能力，所述方法包括: ?在襯底上形成導(dǎo)電的布線結(jié)構(gòu)； ?配置所述布線結(jié)構(gòu)的第一段，用于貢獻(xiàn)所述電子電路的預(yù)定使用功能；以及 ?配置所述布線結(jié)構(gòu)的第二段，用于根據(jù)向所述第二段施加刺激信號(hào)而提供指示在所述電子電路中流過的所述電流的所述值的信息； ?其中所述第一段的所述配置和所述第二段的所述配置中的至少一部分被同時(shí)執(zhí)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法包括選擇性地修改所形成的第二段的至少一部分以便于調(diào)節(jié)所述第二段的歐姆電阻的值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述方法包括修改所述第二段的至少一部分的材料成分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述方法包括通過選擇性地?fù)诫s所述第二段的至少一部分以及選擇性地將顆粒擴(kuò)散進(jìn)入所述第二段的至少一部分中的至少一個(gè)來修改所述材料成分。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述方法包括在結(jié)構(gòu)上選擇性地微調(diào)所述第二段的至少一部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中配置所述第二段包括形成作為所述布線結(jié)構(gòu)的所述第二段的部分的分流電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一段的所述配置和所述分流電阻的所述形成的至少一部分被同時(shí)執(zhí)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中配置所述布線結(jié)構(gòu)的所述第一段和所述第二段包括將導(dǎo)電材料的單個(gè)平面層同時(shí)地圖案化到所述第一段和所述第二段中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中配置所述布線結(jié)構(gòu)的所述第一段和所述第二段包括將多個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)同時(shí)地沉積及圖案化到所述第一段和所述第二段中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括通過模塑結(jié)構(gòu)來封裝所沉積及圖案化的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的至少一部分。
11.一種制造電子電路的方法，所述電子電路具有提供指示在所述電子電路中流過的電流的值的信息的整體形成的能力，所述方法包括: ?在襯底上形成導(dǎo)電的布線結(jié)構(gòu)，所述布線結(jié)構(gòu)包括第一段以及至少部分地同時(shí)形成的第二段，所述第一段用于貢獻(xiàn)所述電子電路的預(yù)定使用功能，所述第二段用于根據(jù)向所述第二段施加刺激信號(hào)而提供指示在所述電子電路中流過的所述電流的所述值的信息； ?修改所述第二段，以便于調(diào)節(jié)所述第二段的歐姆電阻；以及 ?安裝功能性元件，提供所述第一段的所述使用功能。
12.—種電子電路,包括: ?電絕緣襯底； ?在所述電絕緣性襯底上的導(dǎo)電布線圖案； ?其中所述布線圖案的第一段被配置用于貢獻(xiàn)所述電子電路的預(yù)定使用功能，以及所述布線圖案的第二段包括分流電阻跡線，其中用于施加刺激信號(hào)的兩個(gè)刺激施加焊盤和用于測(cè)量所述分流電阻跡線對(duì)所述刺激信號(hào)的響應(yīng)的兩個(gè)刺激響應(yīng)測(cè)量焊盤被連接到所述分流電阻跡線，所述分流電阻跡線被配置作為用于分流電阻測(cè)量的電阻測(cè)量路徑，以基于根據(jù)施加所述刺激信號(hào)所測(cè)量的所述響應(yīng)信號(hào)來確定指示在所述電子電路中流過的電流的值的信息。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電子電路，其中所述電子電路被配置用于使用供電信號(hào)以用于對(duì)所述第一段進(jìn)行供電，所述供電信號(hào)也作為要被施加到所述第二段的所述刺激信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電子電路，其中所述第一段的材料和所述分流電阻跡線的材料僅有關(guān)于摻雜劑濃度而不同。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電子電路，其中整個(gè)所述布線圖案被形成作為在所述襯底上的單一平面的圖案化導(dǎo)電層。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電子電路，其中所述布線圖案被形成作為多個(gè)平面圖案化層，所述多個(gè)平面圖案化層包括至少一個(gè)垂直于所述層延伸的通孔。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電子電路，包括封裝所述第一段的至少部分和所述布線圖案的所述第二段的至少部分的模塑結(jié)構(gòu)。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電子電路，其中所述分流電阻跡線形成布線水平的第一區(qū)，所述布線水平還包括形成所述第二段的部分的第二區(qū)。
19.一種電子電路,包括: ?襯底； ?在所述襯底上的導(dǎo)電布線圖案； ?其中所述布線圖案的第一段被配置用于貢獻(xiàn)所述電子電路的預(yù)定使用功能，以及所述布線圖案的第二段包括作為用于分流電阻測(cè)量的電阻測(cè)量路徑的分流電阻跡線，來基于在所述分流電阻處所測(cè)量的響應(yīng)于向所述分流電阻跡線施加刺激信號(hào)的響應(yīng)信號(hào)，確定指示在所述電子電路中流過的電流的值的信息； ?其中所述第一段和所述第二段由相同的材料制成。
20.一種使用在電子電路的襯底上的存在的布線結(jié)構(gòu)的段的方法，用于通過分流電阻的測(cè)量根據(jù)向所述段施加刺激信號(hào)而測(cè)量指示在所述電子電路中流過的電流的值的信息。
【文檔編號(hào)】G01R19/00GK104133098SQ201410182761
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月3日
【發(fā)明者】M·格魯貝爾, A·凱斯勒 申請(qǐng)人:英飛凌科技股份有限公司