專利名稱：用于開關(guān)電流的電子裝置和該電子裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種用于開關(guān)電流的電子裝置和用于制造該電子裝置的制造方法，并且尤其是涉及一種被構(gòu)造為在車輛中使用的電子裝置。
背景技術(shù)：
例如在通過電起動機起動內(nèi)燃機時，通常在例如汽車中的電線路中流動有高達1000安培的電流。高達1000安培的高電流一般僅僅短時地作為電流尖峰存在。但是較長時間流動的處于30安培范圍內(nèi)的電流并不少見。為了開關(guān)這樣的負載電流，通常使用電磁繼電器。、
最近，電磁繼電器越來越多地被功率半導(dǎo)體代替，這在用于將功率半導(dǎo)體用在配電器中的構(gòu)造和連接技術(shù)方面導(dǎo)致新的技術(shù)挑戰(zhàn)。公知的是，將覆殼體(gehaust)的半導(dǎo)體作為SMD (Surface Mounted Device,表面安裝設(shè)備)部件焊接到電路板上。在此，將SMD/THT (Through Hole Technology，通孔技木)標準エ藝用于制造。但是，經(jīng)封裝的半導(dǎo)體的安裝空間需求是大的。另外，半導(dǎo)體的熱循環(huán)穩(wěn)定性是有限的，并且在半導(dǎo)體中產(chǎn)生的熱必須通過電路板或印制電路板被導(dǎo)出。盡管使用熱過孔或嵌體，但是具有足夠可靠性的這種布置僅僅適用于具有高達85°C溫度的安裝空間。另ー方面，曾提出將裸露的半導(dǎo)體、即所謂的裸晶片半導(dǎo)體焊接和接合到陶瓷襯底上。接觸部和/或匯流排被用塑料包封，并且被保持在殼體中。可用作為配電器的引線框與電路板之間的連接例如通過接合線進行。在此，為了導(dǎo)出熱，在襯底下設(shè)置大的冷卻體，該冷卻體具有多個柱狀突起，以便擴大其表面。由此可以實現(xiàn)裸露半導(dǎo)體的高的熱循環(huán)。但是，冷卻體需要許多空間并且必須被周圍空氣充分冷卻。這導(dǎo)致大的裝置，該裝置通過多個高成本的和昂貴的接合連接與激勵電子設(shè)備和引導(dǎo)負載電流的不同電流線路連接。冷卻體利用周圍空氣的冷卻尤其是在車輛的引擎室中由于在那里充滿的高溫而成為問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所基于的任務(wù)在于，提供一種用于開關(guān)電流的可靠和耐久的電子裝置和一種該電子裝置的相應(yīng)制造方法。該任務(wù)通過具有權(quán)利要求I的特征的電子裝置以及通過具有權(quán)利要求16的特征的制造方法來解決。有利的實施方式在從屬權(quán)利要求中描述。、
根據(jù)ー個實施方式，用于尤其是在車輛中開關(guān)電流的電子裝置包括功率半導(dǎo)體，其可被激勵以用于在至少兩個狀態(tài)之間切換；襯底，其具有與所述功率半導(dǎo)體兼容的熱機械特性，在所述襯底上在ー側(cè)上布置有所述功率半導(dǎo)體；以及匯流排，其布置在所述襯底的另ー側(cè)上以用于傳導(dǎo)電流，其中所述襯底和所述匯流排彼此耦合為使得提供導(dǎo)熱連接，從而可以將熱從所述功率半導(dǎo)體導(dǎo)出到匯流排。
因此，可以通過經(jīng)由匯流排的導(dǎo)熱來冷卻功率半導(dǎo)體，這尤其對于配電器殼體中和/或發(fā)動機艙中的電子裝置而言是有利的，因為在那里由于非常熱的空氣和少的氣流而不可能進行簡單的空氣冷卻。此外，通過將匯流排用作為電流線路和熱線路，可以高度縮小該電子裝置，并且可以節(jié)省諸如額外的冷卻體之類的零件。根據(jù)ー個有利的實施方式，襯底包括陶瓷。因此，可以在與功率半導(dǎo)體具有類似膨脹系數(shù)的陶瓷上進行功率半導(dǎo)體的高的熱循環(huán)。功率半導(dǎo)體尤其是可以循環(huán)到大致170° C的高溫，由此得出匯流排中的良好的熱沉降。根據(jù)ー個有利的實施方式，所述襯底和所述匯流排通過導(dǎo)熱層彼此耦合。因此，可以容易和有效地通過這樣優(yōu)化的導(dǎo)熱連接將熱導(dǎo)出。優(yōu)選地，導(dǎo)熱層包括導(dǎo)熱粘合劑、導(dǎo)熱膏或者含硅樹脂墊。
所述匯流排要么直接要么間接地與功率半導(dǎo)體電連接。在間接連接的情況下，功率半導(dǎo)體例如與電路板連接，并且該電路板又與匯流排連接。根據(jù)另一有利的實施方式，所述電子裝置包括電路板，其中所述襯底和所述功率半導(dǎo)體形成功率模塊，該功率模塊與該電路板電連接。因此可以根據(jù)常規(guī)エ藝在電路板上形成不同電路，該電路板例如用作電橋，由此簡化和標準化了電子裝置的構(gòu)造。優(yōu)選地，在所述電路板與所述襯底之間布置匯流排。根據(jù)另一有利的實施方式，所述電路板具有用于通過連接線路與功率模塊電連接的連接接觸部。因此，可以通過標準化焊接エ藝將該功率模塊和該電路板彼此電連接。根據(jù)另一有利的實施方式，所述電子裝置包括用于測量至少ー個連接線路上的電壓降的測量設(shè)備。例如，連接線路上的電壓降可以用作為用于測量由該裝置所承載的電流的測量參量。為此，電路板上的微控制器測量例如被模壓為引線框引腳的連接線路上的電壓降，并且確定與該電壓降成比例的電流。根據(jù)另一有利的實施方式，匯流排通過連接線路、例如焊片與電路板電連接。因此，匯流排用于給電路板供給電流，該電路板又與功率模塊電連接。根據(jù)ー個有利的實施方式，提供兩個匯流排，其中另外的匯流排布置在襯底的一側(cè)上，并且該襯底和該另外的匯流排彼此耦合為使得提供導(dǎo)熱連接，從而可以將熱從該功率半導(dǎo)體排出到另外的匯流排。因此，可以更有效地排出熱。根據(jù)另一有利的實施方式，提供兩個匯流排，其中另外的匯流排布置在襯底的另一側(cè)上的第一匯流排旁邊。因此，可以更有效地排出熱。第一匯流排和第二(另外的)匯流排尤其是分別在朝向該另ー匯流排的側(cè)通過連接線路與電路板連接，并且電流引導(dǎo)被構(gòu)造為使得匯流排中的一個匯流排用作輸送電流的匯流排并且另一匯流排用作排出電流的匯流排。因此，兩個匯流排不僅用于導(dǎo)熱，而且還用作電流回路的一部分。在另一有利的實施方式中，所述電子裝置包括布置在電路板上的激勵邏輯。因此，功率半導(dǎo)體和激勵邏輯分開，由此還可以分開激勵電流回路和負載電流回路。根據(jù)另一有利的實施方式，電子裝置的制造方法包括下列步驟將可激勵的功率半導(dǎo)體安裝在襯底的ー側(cè)上，該襯底具有與該功率半導(dǎo)體兼容的熱機械特性；以及將優(yōu)選具有導(dǎo)熱層的匯流排布置在襯底的另ー側(cè)上，使得該匯流排和該襯底彼此耦合為以便提供導(dǎo)熱連接。因此，可以有利地以多個簡單步驟來制造小并且良好排熱的電子裝置。本發(fā)明的另外的有利特征在對實施例的詳細描述中以及在權(quán)利要求書中公開。


下面根據(jù)示出下列內(nèi)容的附圖詳細地描述本發(fā)明。圖I示意性地示出根據(jù)ー個實施方式的電子裝置。圖2示出流程圖，該流程圖示出根據(jù)另ー實施方式的用于制造電子裝置的制造方法的步驟。
圖3示出功率模塊的俯視圖和側(cè)視圖。
圖4示出構(gòu)成根據(jù)另ー實施方式的電子裝置的一部分的電路板。圖5示出匯流排在電路板上如何布置。圖6示出匯流排的側(cè)視圖。圖7示出電路板上的匯流排，其中這些匯流排之一具有導(dǎo)熱層。圖8示出根據(jù)另ー實施方式的電子裝置。圖9示出圖8的電子裝置的側(cè)視圖。圖10A、10B和IOC示出根據(jù)另ー實施方式的電子裝置的俯視圖、側(cè)視圖、以及旋轉(zhuǎn)90°的側(cè)視圖。圖11示出具有焊片的匯流排的示例。圖12A和12B示出根據(jù)另ー實施方式的電子裝置。圖13和14根據(jù)另ー實施方式以俯視圖和側(cè)視圖示出另ー電子裝置。
具體實施例方式下面參考附圖詳細地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。在此，在不同的圖中分別用相同或相似的附圖標記來表示相同或相應(yīng)的元件。參考用于開關(guān)尤其是車輛的車載電網(wǎng)中的電流的電子裝置來詳細描述本發(fā)明的將在下面詳述的優(yōu)選實施方式。但是應(yīng)當注意，下面的描述僅僅包含示例并且不應(yīng)被看成是限制本發(fā)明。圖I示意性地示出用于開關(guān)電流、尤其是負載電流的電子裝置的元件，并且例如可以用在車輛中。圖I中的電子裝置100包括功率半導(dǎo)體6、襯底5和匯流排3。功率半導(dǎo)體6例如是裸露半導(dǎo)體并且可以焊接和/或接合到襯底5上。功率半導(dǎo)體6例如可以由后面描述的激勵邏輯來激勵，以便在至少兩個狀態(tài)之間切換。例如，功率半導(dǎo)體6被構(gòu)造為簡單的開關(guān)并且閉合或打開電流回路。在此，例如在車輛中使用時可能出現(xiàn)高的負載電流，這可能導(dǎo)致功率半導(dǎo)體中的溫度的強烈升高。功率半導(dǎo)體或負載開關(guān)例如可以被實現(xiàn)為功率M0SFET，如在專利申請DE 102007 062 955中所描述的那樣。在高負載電流的情況下適用由多個功率MOSFET構(gòu)成的并聯(lián)電路，使得負載電流的僅僅部分分別流經(jīng)功率M0SFET。當然，也可以替代于金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)而使用可通過低柵極電壓以最小延遲開關(guān)的其他場效應(yīng)晶體管。由于高電流產(chǎn)生的高溫可能導(dǎo)致熱致張力，也就是說，功率半導(dǎo)體可能膨脹。因此，提供具有與功率半導(dǎo)體6兼容的熱機械特性的襯底5。如圖I所示，功率半導(dǎo)體6布置在襯底的上側(cè)上。例如，功率半導(dǎo)體6可以通過焊接和接合固定在襯底5上。由于襯底具有與功率半導(dǎo)體兼容的熱機械特性，即在溫度提高(或溫度減小)的情況下在形狀改變方面與功率半導(dǎo)體6的表現(xiàn)類似，因此可以由于襯底和半導(dǎo)體的不同熱膨脹而避免功率半導(dǎo)體6的損壞。優(yōu)選地使用金屬陶瓷襯底或具有印制導(dǎo)線的陶瓷襯底作為襯底，其中該襯底具有與功率半導(dǎo)體類似的或相應(yīng)的膨脹系數(shù)或熱膨脹系數(shù)。例如，膨脹系數(shù)可以相差大致20%，并且由于不同的熱機械特性而因此總是在大多數(shù)情況下避免功率半導(dǎo)體6的損壞。由于陶瓷不是最優(yōu)的熱導(dǎo)體，因此優(yōu)選使用O. 3至Imm厚、優(yōu)選O. 63mm的薄層作為襯底。如圖I所示，匯流排3布置在襯底5的下側(cè)上。匯流排3用于輸送或?qū)С鲐撦d電流并且因此可以構(gòu)成電流回路的一部分。匯流排3也可以是引線框的一部分或者車輛中的配電器系統(tǒng)的一部分。例如，匯流排3由具有大致Imm厚度的經(jīng)沖壓的銅片構(gòu)成。襯底5和匯流排3彼此這樣耦合，使得提供導(dǎo)熱連接，從而可以將熱從功率半導(dǎo)體6排出到匯流排。具體而言,在功率半導(dǎo)體6中，由高電流產(chǎn)生的熱通過襯底5主要通過熱傳導(dǎo)被輸送給匯流排3，熱從匯流排那里可以進一歩通過配電器系統(tǒng)被排出。在此合適的是，使用導(dǎo)電以及導(dǎo)熱良好的材料、例如銅作為匯流排的材料。應(yīng)當注意，在將功率半導(dǎo)體直接連接到匯流排上吋，半導(dǎo)體材料和匯流排材料的不同的熱機械特性、例如膨脹系數(shù)導(dǎo)致在功率半導(dǎo)體6中可能產(chǎn)生裂縫。這導(dǎo)致減小的熱循環(huán)能力，因為在幾次溫度提高以后要么功率半導(dǎo)體6與襯底5之間的連接解除、要么功率半導(dǎo)體6在其他方面受到損傷。為了連接功率半導(dǎo)體6和匯流排3，需要可延展的含鉛焊劑——這可能導(dǎo)致環(huán)境保護問題——或者昂貴的鑰焊板。具有鑰焊板的無鉛焊劑尤其是在多次熱循環(huán)的情況下可能容易碎裂。此外，針對汽車應(yīng)用，匯流排由于防腐蝕而應(yīng)該鍍錫。但是在鍍錫的接觸側(cè)上不能接合，從而必須使用高成本制造的部分鍍錫的匯流排。通過將襯底5夾在中間來繞過這些問題，使得不存在功率半導(dǎo)體6與匯流排3之間的直接連接。為了改善匯流排3與襯底5之間的熱傳導(dǎo)，可以在它們之間安裝導(dǎo)熱層。該導(dǎo)熱層例如包括導(dǎo)熱粘合剤、導(dǎo)熱膏或含硅樹脂墊。這僅僅是導(dǎo)熱層的幾個示例，并且對于專業(yè)人員公知有其他材料和層，利用所述其他材料和層可以將例如由陶瓷制成的襯底和例如由銅制成的匯流排彼此耦合為使得提供良好的導(dǎo)熱性。另外應(yīng)當注意，由于襯底5中的不導(dǎo)電的陶瓷，不提供在功率半導(dǎo)體6與匯流排5之間的通過襯底5的電線路。但是匯流排3和功率半導(dǎo)體6可以通過襯底5中的印制導(dǎo)線或者其他導(dǎo)電連接彼此連接在襯底上和/或襯底旁。圖2示出根據(jù)另ー實施方式的具有電子裝置的制造方法的步驟的流程圖。在此，在第一步驟SI中，將可激勵的功率半導(dǎo)體安裝在襯底、例如襯底5的ー側(cè)上，該襯底具有與該功率半導(dǎo)體兼容的熱機械特性。然后，在第二步驟S2中，將優(yōu)選具有導(dǎo)熱層的匯流排布置在襯底的另ー側(cè)上，使得該匯流排和該襯底彼此耦合為使得提供導(dǎo)熱連接。因此，可以通過幾個簡單步驟來制造如圖I所示的電子裝置。下面將要描述的更特殊的電子裝置也可以通過添加另外的制造步驟通過擴展在此所述的電子裝置來制造。例如，可以利用通孔接觸來提供可簡單地與功率半導(dǎo)體下方的匯流排和襯底連接的電路板。
圖3以俯視圖和側(cè)視圖示出如何能夠?qū)⒐β拾雽?dǎo)體6布置在襯底5上的示例，其中還示出了連接線路4和7。由襯底和功率半導(dǎo)體構(gòu)成的組合在下面稱為功率模塊，其中圖3所示的功率模塊具有兩個功率半導(dǎo)體。在圖3中的俯視圖中，襯底5被構(gòu)造成不導(dǎo)電的——例如陶瓷——襯底5a，并且具有印制導(dǎo)線5b。印制導(dǎo)線5b (灰色)與電連接線路4和7連接。在焊接エ藝中，在襯底5的側(cè)處將引線框與焊接引腳連接，使得連接線路4 (連接腳)表示所謂的引線框引腳，這些引線框引腳與例如陶瓷上的所印刷的印制導(dǎo)線連接。功率半導(dǎo)體6被焊接和接合在襯底上，并且如圖3所示，在襯底上的功率半導(dǎo)體6與印制導(dǎo)線5b之間的連接線路7被構(gòu)造成接合線。下面參考圖4詳細描述被構(gòu)造為與上述功率半導(dǎo)體、襯底和匯流排一起使用的電路板。圖4的電路板I可以在下面描述的電子裝置中用作基板。例如，激勵邏輯12可以布置在電路板I上。激勵邏輯12可以包括微控制器或其他類型的控制芯片并且用于激勵功率半導(dǎo)體，使得功率半導(dǎo)體的開關(guān)狀態(tài)可以由激勵邏輯12來選擇。因此，也可以將負載電流和控制電流隔離，其中控制電流流經(jīng)激勵邏輯并且負載電流流經(jīng)上述匯流排和功率半導(dǎo)體。此外，圖4中的電路板I具有多個連接接觸部14和16。連接接觸部14被設(shè)置用于到上述功率模塊的連接線路。連接接觸部16被設(shè)置用于到上述匯流排的連接線路。這些連接接觸部可以被構(gòu)造成通孔接觸，使得可以簡單地連接連接線路。但是連接接觸部也可以是上面例如焊接有連接線路的連接區(qū)。如下面所述那樣，匯流排可以具有焊片作為連接線路，所述焊片與連接接觸部16連接。圖5示出兩個匯流排3和9布置在電路板I上的俯視圖。如參考圖4所描述的那樣，圖6所示的連接線路19例如接觸匯流排3和9的焊片以及連接接觸部16。在此，匯流排3例如可以用作為輸送電流的匯流排并且匯流排9用作為排出電流的匯流排。 在圖7中，示出如圖5所示的相同電路板I和匯流排3和9。附加地，在匯流排3上設(shè)置有導(dǎo)熱層10，該導(dǎo)熱層10是所謂的熱界面，以便改善如在圖3中所述的功率模塊到匯流排的熱連接。如已經(jīng)參考圖I詳述的那樣，導(dǎo)熱層10可以包括導(dǎo)熱粘合剤、導(dǎo)熱膏或含硅樹脂墊。下面參考圖8描述根據(jù)一個實施方式的具有電路板的電子裝置。在圖8中，圖3中所述的包括襯底5和功率半導(dǎo)體6的功率模塊布置在圖5(不具有導(dǎo)熱層)或圖7 (具有導(dǎo)熱層)的匯流排3上。功率模塊例如可以如通孔部件那樣裝配。在焊軸エ藝中，電路板I、匯流排3和功率模塊被彼此連接，并且然后可以被安裝或包封在優(yōu)選由塑料制成的殼體11中。圖8中還示出了電子裝置200中的電流(細箭頭)和熱流(粗箭頭)。具體而言，在圖8所示的功率半導(dǎo)體6的接通狀態(tài)下，電流通過匯流排3，也就是說，電流通過匯流排3被饋送到電子裝置200中。然后，電流通過匯流排3的至少ー個焊片流到電路板I上。從那里，電流僅僅在ー短段上流經(jīng)電路板I并且然后通過圖3所示的功率模塊的連接線路4流 到襯底的金屬化部(例如印制導(dǎo)線)上(參見粗箭頭)。電流的導(dǎo)出通過功率半導(dǎo)體的源極側(cè)上的連接線路通過電路板I和匯流排9的焊片進行。如圖8所示，電流尤其是通過連接線路8流回到電路板I并且從那里通過匯流排9的焊片流到匯流排9上。如圖8所示，功率模塊的連接線路和匯流排的焊片彼此靠近，以便實現(xiàn)這二者的良好電連接。為清楚起見，在電路板I上未示出印制導(dǎo)線或?qū)w結(jié)構(gòu)。在圖8的電子裝置200中，例如通過陶瓷和導(dǎo)熱層進行功率半導(dǎo)體到輸送電流的匯流排3上(粗箭頭)以及從那里到線路組中或者到配電器的與匯流排3導(dǎo)熱地連接的匯流排中的熱連接。如圖8所示，匯流排3布置在電路板I與襯底5之間，使得連接線路是可良好地達到的并且容易地與相應(yīng)接觸部連接或焊接在一起。但是也可以設(shè)想，電路板I安裝在功率模塊和匯流排3之上，使得功率模塊處于電路板I與匯流排3之間。另外，電子裝置200具有測量設(shè)備以用于測量功率模塊與電路板之間的連接線路中的至少一條上的、即引線框引腳上的電壓降。該電壓降可以有利地用作用于測量由該裝置承載的電流的測量參量。為此，可以作為激勵邏輯的一部分的微控制器在電路板上測量引線框引腳上的電壓降，并且確定與該電壓降成比例的電流。例如，這樣的連接線路(在此 被構(gòu)造成引線框引腳)可以由材料CnSn6制成。由于該材料具有非常小的溫度系數(shù)(銅的1/6)，因此與溫度基本無關(guān)的并因此精確的電流測量是可能的。因此，ー個或多個連接線路可以代替附加的測量分流。圖9示出已參考圖8描述的電子裝置200的側(cè)視圖。在圖9中,相同的附圖標記表示與圖8相同的元件。尤其是示出了電路板I,其具有激勵邏輯以及印制導(dǎo)線2。輸送電流和導(dǎo)熱的匯流排3與焊片一起示出。輸送電流的連接線路4與襯底5上的焊盤焊接在一起，其中襯底可以具有在側(cè)視圖中未示出的所印刷的印制導(dǎo)線。功率半導(dǎo)體6通過接合線7與襯底5的印制導(dǎo)線連接。輸送電流的連接線路8 (引線框引腳)與襯底上的焊盤焊接在一起并且在另ー側(cè)上與電路板連接。在襯底5與匯流排3之間示出導(dǎo)熱層10。另外，示出在電路板I的印制導(dǎo)線上的具有焊片的匯流排9，由此匯流排9與連接線路8電連接。在圖IOA至IOC中示出另ー實施方式的電子裝置。圖IOA示出電子裝置300的俯視圖，并且圖IOB和IOC示出側(cè)視圖。該電子裝置具有三個擁有焊片的匯流排3、9a和9b，其中中間的匯流排3用于輸送電流，并且該電流進一歩通過連接線路4被帶到襯底上。電流導(dǎo)出通過匯流排9a和9b進行。圖11中示出用在電子裝置300中的匯流排的ー個示例。在該特殊實施方式中，可以被構(gòu)造為到電池的集電弓(BUgel)的外部附加匯流排30被提供在襯底上并且利用旋擰連接和墊片31與中間的匯流排3連接。該外部匯流排30被延長為使得其位于功率模塊的中心，固定該匯流排并且附加地排出熱。電流從外部匯流排30流到匯流排3并且從那里通過連接線路4流到襯底5上并且通過另外的連接線路流到電路板I上的匯流排9a和9b上。熱通過如圖10所示存在于每個匯流排與襯底之間的導(dǎo)熱層10流動，使得熱可以通過匯流排被導(dǎo)出。在被構(gòu)造為雙繼電器的電子裝置300的情況下，襯底與電路板之間的連接線路全部被布置在ー側(cè)上，這簡化了制造并且在后面還將參考圖12A和12B描述。圖12A和12B示出根據(jù)ー個特定實施方式的電子裝置。在此再次示出匯流排3和匯流排9，其中匯流排3和匯流排9分別在朝向另ー匯流排的側(cè)與電路板I連接。因此，如圖12A所示，ー個或多個功率模塊處的連接線路(引線框)的連接接觸部僅須在ー側(cè)上提供。這簡化了制造エ藝。圖12B所示的功率模塊中的示例性電流通過圖12B中的箭頭來示出，其中匯流排3表示輸送電流的匯流排并且匯流排9表示排出電流的匯流排。從匯流排到電路板上的印制導(dǎo)線的電流在圖12A中通過箭頭來示出，并且從電路板上的印制導(dǎo)線到功率半導(dǎo)體的電流在圖12B中通過箭頭來示出。具體而言，如圖12A所示，負載電流被從匯流排3輸送給中間的印制導(dǎo)線2a，從那里，連接線路將電流分配給分別具有兩個功率半導(dǎo)體的兩個所示襯底(圖12B)。然后，電流通過連接線路流回到電路板上的印制導(dǎo)線2b，其中印制導(dǎo)線2b通過例如焊片與排出電流的匯流排9連接，使得電流可以通過匯流排9流出。因此，電子裝置400的在圖12A和12B中所示的布置允許具有四個功率半導(dǎo)體的緊湊和節(jié)省空間的裝置，所述功率半導(dǎo)體分別開關(guān)由匯流排3輸送的電流的1/4。圖13和14示出根據(jù)另ー特定實施方式的電子裝置500。在此再次示出匯流排3和匯流排9，其中所述匯流排通過由至少ー個功率半導(dǎo)體6和襯底5構(gòu)成的功率模塊彼此電連接。在圖13中，匯流排3示出為輸送電流的匯流排(細箭頭19a)并且另一匯流排9示出為排出電流的匯流排(細箭頭1%)。例如，匯流排3通過連接線路與襯底5上的印制導(dǎo)線連接并且該印制導(dǎo)線又與襯底5上的功率半導(dǎo)體6連接。匯流排3的功率半導(dǎo)體6又通過連接線路18與匯流排9電連接。圖14中示出該布置的側(cè)視圖。因此，可以通過圖13所示的功率模塊中斷或關(guān)斷從匯流排3到匯流排9的電流。在圖13所示的示例中，功率半導(dǎo)體6分布在多個匯流排上，以便相應(yīng)地優(yōu)化通過匯流排的排熱，這由箭頭50來示出。根據(jù)電流的大小，也可以設(shè)置匯流排3和/或匯流排9上的僅僅ー個功率半導(dǎo)體或者設(shè)置多個功率半導(dǎo)體。如參考前面的實施方式所述的那樣，位于電路板上的激勵邏輯通過連接線路與至少ー個功率模塊電連接以用于激勵該功率模塊。如上面在電子裝置100、200、300、400和500的情形下所描述的那樣，這些裝置能
夠排出功率半導(dǎo)體的熱的形式的功率損耗，而不需要空氣對流，這在車輛的配電器中由于低的或小的空氣對流而是特別有利的。這尤其是通過功率半導(dǎo)體到匯流排的良好熱連接來實現(xiàn)。使用處于此間的襯底導(dǎo)致高達170° C的高熱循環(huán)能力，由此提高裝置的壽命及其可靠性。因為不需要附加的冷卻體，因此還可以減小裝置的安裝空間和重量。在將陶瓷用作襯底的情況下，可以使用標準焊接エ藝來將功率半導(dǎo)體和匯流排與電路板連接。因此，可以實現(xiàn)多個優(yōu)點，這些優(yōu)點尤其是對于功率半導(dǎo)體在車輛電子設(shè)備中的應(yīng)用或者具有有限空氣冷卻的其他應(yīng)用領(lǐng)域具有重大意義。專業(yè)人員還從前面的描述中獲悉，可以實施本發(fā)明的所示裝置和方法的不同修改和變型而不脫離本發(fā)明的范圍。另外，本發(fā)明參考特定示例來描述，但是這些示例僅僅應(yīng)當用于更好地理解本發(fā)明，而不應(yīng)限制本發(fā)明。專業(yè)人員還立刻認識到，可以使用許多不同的元素組合來實施本發(fā)明。因此，本發(fā)明的真實范圍由下面的權(quán)利要求書來表征。
權(quán)利要求
1.一種用于尤其是在車輛中開關(guān)電流的電子裝置，包括 功率半導(dǎo)體(6)，其能被激勵以用于在至少兩個狀態(tài)之間切換； 襯底(5)，其具有與功率半導(dǎo)體(6)兼容的熱機械特性，在所述襯底上在一側(cè)上布置功率半導(dǎo)體(6);以及 匯流排(3)，其布置在襯底(5)的另一側(cè)上以用于傳導(dǎo)電流，其中襯底(5)和匯流排(3)彼此耦合為使得提供導(dǎo)熱連接，從而能夠?qū)釓墓β拾雽?dǎo)體(6)導(dǎo)出到匯流排(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電子裝置，其中襯底(5)是包含陶瓷的襯底(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電子裝置，其中襯底(5)和匯流排(3)通過導(dǎo)熱層(10)彼此耦合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子裝置，其中導(dǎo)熱層(10)包括導(dǎo)熱粘合劑、導(dǎo)熱膏或者含硅樹脂墊。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4之一所述的電子裝置，其中匯流排(3)與功率半導(dǎo)體(6)電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5之一所述的電子裝置，還包括電路板(1)，其中襯底(5)和功率半導(dǎo)體(6)形成與電路板(I)電連接的功率模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子裝置，其中匯流排(3)布置在電路板(I)與襯底(5)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電子裝置，其中電路板(I)具有連接接觸部(14，16)以用于通過連接線路與所述功率模塊電連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子裝置，還包括用于測量所述連接線路中的至少一條上的電壓降的測量設(shè)備。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9之一所述的電子裝置，其中匯流排(3)通過焊片與電路板(I)電連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至10之一所述的電子裝置，還包括另外的匯流排(9，30)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電子裝置，其中另外的匯流排(30)布置在襯底(5)的一側(cè)上，并且襯底(5)和另外的匯流排(30)彼此耦合為使得提供導(dǎo)熱連接，從而能夠?qū)釓墓β拾雽?dǎo)體(6)導(dǎo)出到另外的匯流排(30)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電子裝置，其中另外的匯流排(9)在襯底(5)的另一側(cè)上布置在匯流排(3)旁邊。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13之一所述的電子裝置，其中匯流排(3)和另外的匯流排(9)電連接，并且電流引導(dǎo)被構(gòu)造為使得匯流排之一用作為輸送電流的匯流排，并且另一個用作為排出電流的匯流排。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14之一所述的電子裝置，其中在匯流排(3，9)的每一個上布置有具有至少一個功率半導(dǎo)體(6)的襯底(5)。
16.根據(jù)權(quán)利要求6至15之一所述的電子裝置，還包括布置在電路板(I)上的激勵邏輯(12)。
17.一種電子裝置的制造方法，包括步驟 將能激勵的功率半導(dǎo)體(6)安裝在襯底(5)的一側(cè)上，所述襯底(5)具有與功率半導(dǎo)體(6)兼容的熱機械特性；以及 將匯流排(30)布置在襯底(5)的另一側(cè)上，使得匯流排(30)和襯底(5)彼此耦合為以便提供導(dǎo)熱連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可靠和耐久的用于開關(guān)電流的電子裝置及其制造方法。這樣的電子裝置包括功率半導(dǎo)體，其能被激勵以用于在至少兩個狀態(tài)之間切換；襯底，其具有與功率半導(dǎo)體兼容的熱機械特性，在所述襯底上在一側(cè)上布置功率半導(dǎo)體；匯流排，其布置在襯底的另一側(cè)上以用于傳導(dǎo)電流，其中襯底和匯流排彼此耦合為使得提供導(dǎo)熱連接，從而能夠?qū)釓墓β拾雽?dǎo)體導(dǎo)出到匯流排。
文檔編號H01L23/495GK102668070SQ201080051636
公開日2012年9月12日 申請日期2010年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月15日
發(fā)明者C.豪斯佩格爾, M.J.奧爾, M.沃特貝格 申請人:利薩·德雷克塞邁爾有限責任公司