专利名称：电器件装置的制作方法
技术领域：
描述一种电器件装置，该电器件装置根据一个实施方式包括用于半导体器件的散 热装置。
背景技术：
从DE 10 2007 013 016 Al中公知有一种具有热导体的压敏电阻器件。根据一个
实施方案，在该压敏电阻器件上布置有发光二极管。
发明内容
要解决的任务在于，说明一种用于装置中的电器件的散热装置。说明有一种电器件装置，该电器件装置具有半导体器件和压敏电阻本体，其中所 述压敏电阻本体为了保护半导体器件免受静电放电损害而优选与所述半导体器件并行接 触。设置有载体作为散热装置，所述载体包含良好导热的陶瓷，并且在载体上既布置有所述 半导体器件又布置有所述压敏电阻本体。因此，所述载体用作所述半导体器件和压敏电阻 本体的共同的散热载体。该器件装置总体上形成自支持的单元。下面也将该共同的载体称 为热沉或共同的热沉。通过将半导体器件和压敏电阻本体分开地布置在共同的热沉上，通过半导体器件 与压敏电阻本体的互连为半导体器件提供免受过压、尤其是免受静电放电损害的保护，其 中半导体器件有利地即使为了该目的也不必被改进或调整。压敏电阻本体可以在不考虑半 导体的构造形式的情况下为了尽可能好地保护与压敏电阻本体电耦合的半导体器件免受 过压这一目的而被单独地制造或设计。因此，保护压敏电阻免受过压的功能允许在没有由 半导体器件的结构造成的限制的情况下被完全地充分利用。根据一个实施方式，所述热沉包含良好导热的陶瓷。作为合适的陶瓷例如可以提 出氮化铝、碳化硅、氧化铪和氧化锰。良好导热的陶瓷可以被形成为基质，在所述基质中容 纳有良好导热的填料，例如金属。因此，根据一个实施方式，在热沉的已经良好导热的陶瓷 基质中包含金属颗粒作为填料。该措施更进一步地提高热沉的总热导率。根据一个实施方，充当载体的热沉被实施为板或硬质的底座，其中半导体器件和 压敏电阻本体被安装到所述板或底座上。根据所述器件装置的一个实施方式，半导体器件和压敏电阻本体与施加在共同的 热沉上的电印制导线接触。在此，热不仅直接被半导体器件和压敏电阻本体、而且也被电印 制导线排出到热沉。这些电印制导线可以分别具有多次改变方向的走向，或者被实现为平 面的几何图案。所述印制导线可以借助于丝网印刷被施加到热沉上。根据一个实施方式，半导体器件在其位于热沉上的底侧具有外部电接触部，所述 外部电接触部与热沉上的电印制导线接触。在此优选的是，半导体器件的外部电接触部被 实施为焊球、尤其是被实施为倒装芯片接触部(Flipchipkontaktierimg)。这样的外部电接 触部显著地使得易于将半导体器件安装在热沉上。
根据一个有利的实施方式，热沉具有通孔接触部，所述通孔接触部例如与必要时 被施加在热沉上的印制导线结构连接。因此，半导体器件和/或压敏电阻本体的电接触部 可以被引导穿过热沉例如到达印刷电路板。除此之外，热沉可以包括多个相叠布置的层，例如印制导线在这些层之间延伸，所 述印制导线也可以与热沉的通孔接触部相连接。所述层可以是介电层、尤其是良好导热的
陶瓷层。根据器件装置的一个优选实施方式，压敏电阻本体包含复合材料，所述复合材料 至少由压敏电阻陶瓷和良好导热的材料组成，其中该良好导热的材料不同于压敏电阻本体 的主要为了非线性电阻函数所选的压敏电阻陶瓷。基质的合适组成例如是化合物氧化锌一 铋一锑或者氧化锌一镨。根据一个实施方式，压敏电压陶瓷被构造为主要成分或复合材料的基质，并且导 热材料被形成为该基质中的填料。良好导热的填料的示例是金属。填料优选地作为良好导热的颗粒的分布存在于压敏电阻本体中。合适的金属或合 金例如包括钨、钯、钼、银。优选地作为填料存在于压敏电阻陶瓷中的金属所具有的优点是，给压敏电阻本体 赋予较高的热导率，使得热可以从压敏电阻本体本身中被排出到热沉。也可以通过电接线 端子将在半导体器件与压敏电阻本体之间传播的热通过被实施为特别导热的压敏电阻本 体而被排出到热沉。有利的是一种实施方式，其中压敏电阻本体包含良好导热的陶瓷，该陶瓷与压敏 电阻陶瓷不同或具有比压敏电阻陶瓷更高的热导率。作为合适的陶瓷例如提出氮化铝、碳 化硅、氧化铪和氧化锰，尤其是由于它们可以与优选的压敏电阻陶瓷一例如氧化锌一良好 地烧结，而不在压敏电阻本体中形成不希望的晶体断裂。该附加的良好导热的陶瓷可以与 金属类似地作为填料存在于被实施为基质的压敏电阻陶瓷中。压敏电阻本体可以被实施为多层压敏电阻，该多层压敏电阻具有压敏电阻陶瓷层 和至少局部位于其间的内电极层的叠层。优选的是，多层压敏电阻是烧结的单片的多层器 件。作为各个层的压敏电阻陶瓷，优选地选择氧化锌作为主要部分，其中内电极可以包含 银、钯、钼、铜、镍或者这些材料的合金。根据一个实施方式，被构造为多层压敏电阻的压敏电阻本体的一个或多个层具有 氧化锆。在此优选的是，至少多层压敏电阻的位于陶瓷热沉上的基层包含氧化锆。由此可以 减小多层压敏电阻的杂散电容对陶瓷热沉和必要时存在于陶瓷热沉上的印制导线的影响。 多层压敏电阻的覆盖层也可以被实施为包含氧化锆的层。这在压敏电阻本体上布置有应当 保持不受杂散电容干扰的另一器件时可能是有利的。替代于多层压敏电阻，压敏电阻本体可以被实施为体型压敏电阻 (Bulkvaristor)。该体型压敏电阻具有唯一的压敏电阻块，在所述压敏电阻块的外侧存在 极性相反的外部接触部。但是，该压敏电阻块在内部不含金属层。根据一个实施方式，压敏电阻本体具有多个电接线端子，其中至少一个第一电接 线端子接触半导体器件。该电接线端子优选地被实施为压敏电阻本体上的金属层。该金属 层可以例如借助于丝网印刷被施加到压敏电阻本体的上侧的至少一个区域上。电接线端子 优选地是可接合的。
所述多个电接线端子可以与接触线和/或与热沉上的印制导线连接。根据器件装置的一个实施方式，压敏电阻本体的所述多个电接线端子包括至少一 个与第一电接线端子分开的第二电接线端子，该第二电接线端子使压敏电阻本体向外接 触，这意味着，压敏电阻本体与具有同半导体器件分开的第二电势的该第二电接线端子连 接。第二电接线端子例如可以是接地接线端子。在此，该第二电接线端子可以与印刷电路 板上的印制导线接触。第一电接线端子以及第二电接线端子都可以实施为金属层。压敏电阻本体的被实 施为金属层的电接线端子可以包含下列材料中的至少一个金、镍、铬、钯、锡。根据器件装置的一个实施方式，将压敏电阻本体向外接触的第二电接线端子被布 置在压敏电阻本体的底侧，即被布置在与半导体器件的安装面垂直相对的面上。第二电接 线端子可以例如被实施为焊盘。根据一个实施方式规定第二电接线端子以与第一电接线端子间隔的方式被布置 在压敏电阻本体的上侧。在此，两个接线端子都可以包括接触线，所述接触线将压敏电阻本 体与半导体器件或与地连接。根据一个实施方式规定压敏电阻本体的接触半导体器件的第一电接线端子必要 时在使用与第一电接线端子一起使用的接触线的情况下同时向外形成压敏电阻本体的接 触部。根据一个实施方式，压敏电阻本体具有至少一个内电极，所述内电极可以用于协 调压敏电阻本体的电容。内电极可以布置在叠层的层之间。所述内电极可以是接地电极， 所述接地电极通过压敏电阻或者从压敏电阻本体将过压或浪涌电流排出。内电极与压敏电 阻本体的至少一个电接线端子连接——但是在此机械接触不一定是必要的。因此，内电极 可以被“悬浮地”布置在压敏电阻本体的内部。可替代地，内电极借助于至少一个通孔接触 部一亦称过孔(Via) —与至少一个电接线端子连接。根据一个实施方式，多个内电极存在于压敏电阻本体中并且接触压敏电阻本体的 不同的电接线端子。该内电极可以被实施为悬浮或者向外接触。优选的是，内电极借助于 压敏电阻陶瓷或借助于电介质被彼此分开并且在叠层方向上具有共同的重叠面，通过所述 重叠面可以产生电容。根据一个实施方式，内电极与半导体器件的安装面垂直地延伸。优选地，在热沉中或热沉处布置有具有壳体的半导体装置。优选的是，壳体具有至 少一个与压敏电阻本体和/或与半导体器件接触的导电部分或者区域。壳体支承压敏电阻 本体，其中半导体器件和压敏电阻本体与壳体的导电部分并联。壳体的导电部分例如可以 实施为金属层、例如印制导线。壳体的导电部分优选地包含铝或铜。根据一个实施方式，壳体具有至少一个导热区域，所述导热区域与压敏电阻本体 和半导体器件的共同的载体或共同的热沉热耦合。由此可以通过壳体将由压敏电阻本体或 由共同的载体所接收的热排出。在此，壳体的该导热区域可以具有良好导热的材料，例如良 好导热的陶瓷或金属。根据器件装置的一个有利的实施方式，该器件装置附加地具有热敏电阻，所述热 敏电阻与半导体器件连接。根据热敏电阻的电阻/温度特征曲线，热敏电阻有助于对半导 体器件的控制电流的调节，使得该半导体器件可以被节约地运行。根据一个实施方式，热敏 电阻被安装在压敏电阻本体上，但是不是必须如此。相反地，热敏电阻可以在共同的载体或共同的热沉上布置在压敏电阻本体附近，或者与载体分开地布置在共同的壳体中。热敏电 阻可以与分析单元连接，所述分析单元将热敏电阻的所测量的值用于调节馈送给半导体器 件的电流。对控制电流的调节进行为使得LED不经受浪涌电流或者在尽可能恒定的交变电 流下运行。半导体器件可以选自大量的器件。半导体器件可以是光电器件一例如LED、电容器 或多层电容器、具有PTC或NTC特性的热敏电阻或多层热敏电阻、二极管或放大器。无论如 何，压敏电阻本体都能够节约地保护与其接触的半导体器件免受过压损害，并且甚至能够 根据本文献中所描述的一些实施方式将热从半导体器件中排出。作为半导体器件的LED优选地由下列材料中的一种或多种组成磷化镓(GaP)、 氮化镓(GaN)、磷砷化镓(GaAsP)、磷化铝镓铟(AWalnP)、磷化铝镓(AWaP)、砷化铝镓 (AlGaAs )、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝(AlN)、氮化铝镓铟(AWaInN)、硒化锡(ZnSe )。具有共同的陶瓷热沉的器件装置所具有的优点是，可以作为单个产品市售。
根据下面的实施例和附图进一步阐述所述主题。图1示出器件装置的示意性俯视图，其中半导体器件和压敏电阻本体安装在共同 的热沉上并且根据第一方案彼此互连。图2示出以图1中的俯视图示出的压敏电阻本体的截面图。图3示出根据图1的示意性俯视图，不同在于压敏电阻本体借助于多个底侧接触 部与不同的印制导线接触并且具有至少一个内电极。图4至6示出压敏电阻本体的不同实施方式。图7示出器件装置的透视图。图8示出具有壳体或壳体中的器件装置的图。
具体实施例方式图1示出光电器件装置的俯视图，其中半导体器件1一在此为LED、以及压敏电阻 本体2彼此分开地布置在共同的导热陶瓷载体3上。在该示例中，LED在上侧具有阳极接 线端子7a和接地接线端子7b。接线端子7a和7b分别包括接合焊盘以及接触线，该接触线 与施加在陶瓷热沉上的印制导线8相连接。与LED 1的接线端子接触的印制导线被成形为 使得这些印制导线分别与压敏电阻本体2的电接线端子相连接。压敏电阻本体2在上侧具有被实施为接合焊盘的第一电接线端子4a，例如阳极接 线端子。该压敏电阻本体在下侧具有第二电接线端子4b (从该图的角度不可见)，例如接地 接线端子。压敏电阻本体2的与印制导线8连接的第二电接线端子4b可以被实施为接合 焊盘或者优选地被实施为倒装芯片接触部。图2示出图1中所示的压敏电阻本体2的截面图。分别作为层示出上侧的第一电 接线端子如以及下侧的第二电接线端子4b。第二电接线端子4b优选地为接地接线端子。 根据一个优选的实施方式，压敏电阻本体2或压敏电阻芯片具有以下尺寸
长度200 μ m +/-10% 宽度200 μ m +/"10%厚度100 μ +/"10%ο图3与图1不同地示出具有安装在下侧的彼此间隔开的第一电接线端子如和第 二电接线端子4b的压敏电阻本体2。这些电接线端子如和4b中的每个都与印制导线8接 触。但是压敏电阻本体2的这些电接线端子接触不同的彼此电绝缘的印制导线。通过借助 于在压敏电阻本体中所包含的压敏电阻陶瓷所产生的压敏电阻和内电极5，电接线端子如 和4b在压敏电阻本体受到过压或变为导电时彼此连接。在此，虽然示出了“悬浮”在压敏 电阻本体中的内电极5 (虚线框)，但是该内电极不是一定必要的。内电极5的具有或不具 有与所述内电极5和电接线端子接触的通孔接触部的布置根据所需的电压极限来确定，其 中从所述电压极限起，压敏电阻本体变为导电的，以便将过压从半导体器件中排出或者将 过压排出到半导体器件。替代于安装在下侧的电接线端子如和4b，压敏电阻芯片可以具有安装在侧面的 电接线端子。无论如何，电接线端子优选地都分别形成例如由包含镍和/或锡(Sn)的材料 构成的封闭层。压敏电阻本体或压敏电阻芯片的被实施为层的外部接触部的层厚度可以处 于0.9至3. Ιμπι之间。图4示出利用图3以俯视图示出的压敏电阻本体的截面图。压敏电阻本体2包括 压敏电阻陶瓷层的叠层，在这些压敏电阻陶瓷层之间布置有内电极5。在压敏电阻本体的下 侧布置有平面的接触盘如和4b，这些接触盘实现与陶瓷热沉3上的相应印制导线8的平面 连接。图5示出根据图4的压敏电阻本体2，不同之处在于，安装在下侧的接触盘如和 4b分别由从压敏电阻本体的下侧伸出一部分的平面接触盘和半球形接触盘组成，所述平面 接触盘和半球形接触盘相叠设置。在此，平面接触盘被直接施加到压敏电阻本体上，并且半 球形接触盘被施加到相应的平面接触盘的下侧。图6示出在上侧具有第一电接线端子如的压敏电阻本体2，该第一电接线端子如 例如为从压敏电阻本体2的上侧伸出一部分的平面接触盘的形式，该平面接触盘例如借助 于接触线直接地或者间接地借助于印制导线8与半导体器件的相应的同极性的电接线端 子7a—例如阳极接线端子一接触。在压敏电阻本体2的下侧的电接线端子4b的构造方面， 利用该图示出的压敏电阻本体与前面图的压敏电阻本体没有不同。但是这些下侧的电接线 端子可以以不同的方式向外接触。例如，两个下侧的电接线端子4b都可以与陶瓷热沉上的 接地接线端子接触。除此之外，图6示出垂直于陶瓷热沉的平面延伸的通孔接触部6，以及与电接线端 子如或4b连接的内电极5。在此，第一通孔接触部6将上侧的电接线端子如与第一内电 极连接。另外的通孔接触部6将第二内电极与压敏电阻本体2的多个下侧的电接线端子4b 连接。以这种方式不同地与通孔接触部相连接的内电极借助于压敏电阻陶瓷彼此去耦。因 此，仅在存在于第一电极性的内电极5与第二极性的内电极5之间的压敏电阻陶瓷变为导 电时，第一电极性的内电极5才应当实现与第二极性的内电极5的电连接。通孔接触部6可以被形成为用导电材料一例如金属一填充的钻孔。在此所示的压敏电阻本体的全部实施方式都可以具有由作为基质的压敏电阻陶 瓷以及导热良好的填料一例如金属珠或金属颗粒一构成的复合材料。如果涉及多层压敏电 阻本体，则至少一个层或多个层包含导热良好的填料。
图7以透视图示出光电器件装置。除了示意性地利用图3所示的该装置的电器件 之间的互连之外，还示出通孔接触部9，该通孔接触部9可以将压印在陶瓷热沉上的印制导 线8与另外的印刷电路板(未示出)或者外部的电路布置电连接。图8示出之前在该文献中所描述的实施方式中的光电器件装置，其中该器件装置 附加地具有带有凹陷或凹坑15的壳体10。陶瓷热沉3位于该凹陷的底部上。该陶瓷热沉 可以具有一个或多个通孔接触部9，所述通孔接触部9将压敏电阻本体2的接地接线端子与 壳体的接地接线端子14连接。可替代地，陶瓷热沉3可以被压印有印制导线8，使得印制导 线8将压敏电阻本体2的接地接线端子与壳体的接地接线端子14连接。施加在陶瓷热沉3上的半导体器件1在上侧借助于接触线与壳体的第一导电部分 12连接。在上侧，压敏电阻本体2借助于接触线与壳体的第二导电部分13连接。壳体10 的第一导电部分、第二导电部分以及用作接地接线端子14的第三导线部分借助于绝缘体 13彼此电去耦。在半导体器件是LED的情况下有利的是，凹陷15在其暴露于LED的光的表面上具 有反射涂层。由此可以增大该器件装置的总的光输出耦合。壳体的用作地的导电部分14 例如可以由金属一如铜或铝一构成。尤其是优选如下金属该金属以小电阻导电并且为了 改善的光输出耦合而具有高反射率。优选地，压敏电阻本体2、压敏电阻本体2和半导体器件1的共同的热沉与壳体的 良好导热区域机械连接，但是无论如何都与壳体的所述良好导热区域热耦合，由此壳体10 可以将由该共同的热沉所接收的源自压敏电阻本体2和/或半导体器件1或者由它们发出 的热进一步向外排出。附图标记列表
1半导体器件2压敏电阻本体3载体或热沉4a压敏电阻本体的第一电接线端子4b压敏电阻本体的第二电接线端子5压敏电阻本体中的内电极6压敏电阻本体的通孔接触部7a半导体器件的第一电接线端子7b半导体器件的第二电接线端子8载体上或载体中的印制导线9载体的通孔接触部10壳体11壳体的第一导电部分12壳体的第二导电部分13绝缘层14壳体的第三导电部分
权利要求
1.一种电器件装置，具有半导体器件(1)和压敏电阻本体(2)，所述压敏电阻本体(2) 为了保护所述半导体器件免受静电放电损害而与所述半导体器件接触，其中所述半导体器 件和所述压敏电阻本体布置在共同的载体(3)上，该载体(3)包含良好导热的陶瓷。
2.根据权利要求1所述的器件装置，其中载体(3)的良好导热的陶瓷包括下列材料中 的至少一个氮化铝、氮化镓、碳化硅、氧化铪、氧化锰。
3.根据权利要求1或2所述的器件装置，其中载体(3)作为基质包含良好导热的陶瓷 并且作为填料包含金属。
4.根据前述权利要求之一所述的器件装置，其中载体(3)被实施为板。
5.根据前述权利要求之一所述的器件装置，其中载体(3)具有彼此电去耦的印制导线(8)。
6.根据权利要求5所述的器件装置，其中半导体器件(1)和压敏电阻本体(2)与印制 导线(8)接触。
7.根据权利要求5或6所述的器件装置，其中压敏电阻本体(2)在其朝向载体(3)那 侧具有外部电接触部(3a，北)，所述外部电接触部(3a，北)接触至少一个印制导线(8)。
8.根据前述权利要求之一所述的器件装置，其中压敏电阻本体(2)与半导体器件(1)并联。
9.根据前述权利要求之一所述的器件装置，其中压敏电阻本体(2)具有至少一个内电 极(5)。
10.根据前述权利要求之一所述的器件装置，其中压敏电阻本体(2)具有至少一个外 部电接触部(4a，4b)以及至少一个内电极(5)，其中所述内电极借助于至少一个通孔接触 部(6)与外部接触部连接。
11.根据前述权利要求之一所述的器件装置，其中压敏电阻本体(2)包含复合材料，所 述复合材料至少由作为基质的压敏电阻陶瓷和作为填料的良好导热的材料组成。
12.根据前述权利要求之一所述的器件装置，其中载体(3)与安装在其上的半导体器 件(1)和压敏电阻本体(2 ) 一起被集成在壳体(10 )中，其中所述壳体具有与所述载体连接 的导热区域，所述导热区域与所述载体热耦合。
13.根据前述权利要求之一所述的器件装置，其中压敏电阻本体(2)包括单片的多层 压敏电阻。
14.根据前述权利要求之一所述的器件装置，其中半导体器件(1)选自如下器件光 电器件、LED、电容器、多层电容器、热敏电阻、多层热敏电阻、二极管、放大器。
15.根据前述权利要求之一所述的器件装置，附加地具有热敏电阻，所述热敏电阻根 据其电阻/温度特征曲线有助于对所述半导体器件(1)的控制电流的调节。
全文摘要
描述有一种电器件装置，该电器件装置具有半导体器件(1)和压敏电阻本体(2)，所述压敏电阻本体(2)为了保护所述半导体器件免受静电放电损害而与所述半导体器件接触。所述半导体器件和所述压敏电阻本体布置在共同的载体(3)上，该载体(3)包含良好导热的陶瓷。
文档编号H01C1/084GK102105949SQ200980128583
公开日2011年6月22日 申请日期2009年5月14日 优先权日2008年5月21日
发明者佩西纳 A., 恩格尔 G., 费克廷格 T. 申请人:埃普科斯股份有限公司