电子模块的制作方法

本发明涉及一种具有多层印刷电路板、电子器件和热沉的电子模块。

背景技术：

电子模块存在能够将在电子器件运行中产生的热量通过印刷电路板散发到热沉的问题。热沉为了散热良好通常由金属构成。为了热传导，在表示热阻的印刷电路板中设置热通孔接触（英语：通孔），该热通孔接触在待冷却的电子器件下方从该电子器件向热沉的方向延伸。热通孔接触是穿过印刷电路板并填充有导热材料（通常为铜）的孔。热通孔接触通常对信号传输没有贡献，而是专门用于热传导。为了确保热沉和印刷电路板之间的电绝缘，在热沉和印刷电路板之间设置有电绝缘层。该电绝缘层非常薄地实施，以便实现尽可能低的热阻。

电绝缘层是（寄生）小电容，其大小取决于厚度、面积大小和所用材料。高频电磁辐射可以通过该寄生电容传输到热沉（例如其中布置有电子模块的金属壳体）并且从那里发射。电磁辐射的水平或强度取决于例如在车辆中的金属壳体的接地的质量或可靠性。

值得期望的是，由于电子模块的设计而不管电子模块在金属壳体中的后续电连接的质量和/或电子模块在客户处的安装，已经能够抑制或减少电磁辐射的产生。

技术实现要素：

本发明的目的是说明一种电子模块，其在功能上和/或结构上得到改进，使得降低或消除电磁干扰辐射的风险。

该目的通过根据权利要求1的特征的电子模块实现。有利的设计方案由从属权利要求中得出。

为了实现该目的，提出一种电子模块，该模块包括多层印刷电路板、电子器件、热沉和多个热通孔接触。多层印刷电路板包括导电外层和至少一个导电内层。电子器件布置在外层上并与外层电连接。热沉经由电绝缘层热连接到多层印刷电路板上。在电子器件运行中产生的热量可以通过多个热通孔接触散发到热沉上。在此，所述多个热通孔接触不具有与外层的电连接。

在根据本发明的电子模块中，在多层印刷电路板的上侧上，在其上布置有电子器件的导电外层与热通孔接触之间实现电隔离。由此可以减少或避免经由热沉或金属壳体的电磁干扰辐射，电子模块与该金属壳体连接。

适宜的是，所述多个热通孔接触包括在截面图中布置在外层的面之外的第一组通孔接触。特别地，第一组通孔接触的多个通孔接触可以延伸到绝缘层的界面，在该界面上布置有外层。换句话说，多层印刷电路板的外层没有在印刷电路板的整个表面上构造，而是至少留出印刷电路板的以下区域，在该区域中设有第一组通孔接触。以这种方式“结构化”的外层可以在制造印刷电路板的范围内通过减法或加法实现。

根据另一种设计方案，所述多个热通孔接触包括在截面图中布置在外层下方的第二组通孔接触。在该设计方案中可以规定，外层在第二组通孔接触的热通孔接触区域中具有留空。由此避免了外层和第二组通孔接触的通孔接触之间的电接触。外层的留空可以在制造印刷电路板的范围内通过减法或加法产生。

还可以规定，第一组通孔接触的多个通孔接触的自由端和/或第二组通孔接触的通孔接触在绝缘层的界面上或下用绝缘材料、特别是阻焊剂来覆盖，其中在该界面上布置有外层。由此确保了，如果外层超出第二组通孔接触的通孔接触，则外层和热通孔接触之间不存在电接触，也就是说，在该区域中没有留空。通过避免外层和第二组通孔接触的通孔接触之间的电接触，减少或避免电磁干扰辐射。

另一种适宜的设计方案规定，所述多个热通孔接触中的至少一部分与分别具有参考电位的至少一个内层和/或另外的外层电连接。通过专门用于热传输的热通孔接触与参考电位（例如地电位）连接，由于外层到内层的电容过渡可以大大衰减高频干扰辐射。还确保了在印刷电路板的宽度上的良好热分布。

此外适宜的是，所述多个热通孔接触中的至少一部分至少与最靠近外层的内层电连接。由此借助相互电并且因此热连接的热通孔接触确保了在印刷电路板宽度上的良好热分布。特别地，由此已经可以直接在电子器件下方引起热的分布，其中最接近外层的内层首先参与热传递而不是外层。

总之，本发明基于以下考虑：印刷电路板的两个电绝缘层相对于彼此构成电容。因此，高频振荡可以从一个电绝缘层电容性地传输到另一个导电层。已知的解决方案试图将电绝缘层的电容值保持为非常小，以便减少到热沉的电容传输。然而，这通常导致从电绝缘层到热沉的热传递的变差。通过将与热通孔接触电连接的层中的至少一个与参考电位、例如接地连接的方式，可以大大地衰减外层和内层之间的高频振荡的电容传输。由此几乎短路了高频振荡到壳体的传输。在所提出的布置中，因此可以优化从电绝缘层到热沉的热传递。

附图说明

下面根据附图中的实施例更详细地描述本发明。其中：

图1示出了根据本发明的电子模块的示意性横截面图示；并且

图2示出了图1中用ii标出的区域的放大视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的电子模块1的横截面图。电子模块1包括多层印刷电路板10。在本实施例中，印刷电路板10实施为四层印刷电路板，即印刷电路板10包括四个导电层。层数也可以大于4。

印刷电路板10包括印刷电路板芯13，其中导电层分别设置在印刷电路板芯13的两侧。印刷电路板10从上向下包括（结构化的）外层11、外层11的绝缘层11s、（结构化的）内层12（第一或最靠近外层11的内层）、内层12的绝缘层12s、印刷电路板芯13、绝缘层14s、（结构化的）内层14、外层15的绝缘层15s、（结构化的）外层15。这种多层印刷电路板的制造对于本领域技术人员而言是充分公知的，因此在此省略了对生产过程的详细描述。

电子器件20、例如功率半导体开关模块或元件布置在印刷电路板10的外层11的一个面上。电子器件20例如通过焊接与外层11电连接。外层11通常是电子模块1的电路的组成部分。外层11占据比位于其下面的绝缘层11s的面积更小的面积。这例如可以通过用于将外层11施加到绝缘层上的减法或加法来实现。相应的方法对于本领域技术人员而言是充分公知的，因此省略了详细描述。

印刷电路板10以另外的（其他）外层15经由电绝缘层35与热沉30连接。热沉30例如是承担热沉功能的冷却表面或壳体部件并且由良好导热材料、例如金属构成。电绝缘层35，也称为tim（热绝缘构件），如此薄地实施，使得从印刷电路板10到热沉30的热传递足够好。、

在电子器件20运行中产生的热量通过多个热通孔接触40散发到热沉30。热通孔接触40的数量设置和/或布置考虑了以下事实：特别地，印刷电路板芯13具有相对高的热阻，该热阻以干扰的方式阻碍了沿外层15的方向并且到热沉30上的散热。

在本实施例中，出于说明的目的，热通孔接触40的数量被细分为两组。在实际实现中，如果仅设置通孔接触40中的一组（即第一组或第二组）就足够了。举例来说，在图1中所示的截面图中，两个第一组41,42的通孔接触40布置在外层11的面之外。由于这种布置，第一组41,42的通孔接触40不具有与外层11的电连接。

第一组41的通孔接触40与第一组42的通孔接触40的区别在于，第一组41的通孔接触40延伸到绝缘层11s的界面11g，在该界面11g上布置有外层11。因为外层11没盖住通孔接触40的自由端并且因此与突出于绝缘层s的界面11g的第一组41的通孔接触40没有任何电接触，所以不必采取单独的绝缘措施。

相反，第一组42的通孔接触40的自由端未被引导到绝缘层11s的界面11g。更确切地说，所述自由端在界面11g下方（替代地：上方）用绝缘材料44、例如阻焊剂来覆盖。在第二组43通孔接触的通孔接触40中也设置了该做法，所述第二组43通孔接触的通孔接触40在根据图1的截面图中布置在外层11的下方。

这种事实情况在图2中以放大的方式示出，其中图2图解了图1中用ii标出的区域。从该图中可以良好地看出，第二组43的通孔接触40没有达到界面11g，而是在界面11g和通孔接触40的自由端之间形成的区域由绝缘材料44填充。

第一组41,42的通孔接触40和/或第二组43的通孔接触至少与最靠近外层11的内层12电连接。可选地，第一组41,42的通孔接触40和/或第二组43的通孔接触也与内层14和/或外层15电连接。内层12，以及可选地内层14和/或外层15具有参考电位。

通过印刷电路板10的至少一个内层12,14与相邻于热沉30的外层15的电连接，可以实现沿宽度方向（即在页面平面上从左向右）的热分布。

对于本领域技术人员显而易见的是，表述“内层12和/或内层14和/或外层15具有参考电位”不应理解为内层12和/或14仅加载参考电位。其实是，相应内层12和/或14的相应导轨结构与参考电位、例如地电位连接，其中这些导轨结构于是具有与热通孔接触40的电连接。为了传导信号，导轨结构的其他部分可以加载其他电压电位。

在所提出的电子模块中，包括用于电子器件20的大的固定面（焊接面）的外层11在热沉30的方向上没有与热通孔接触的直接电连接和热连接。热传递通过外层11的薄绝缘层11s来实现。最靠近外层11的内层12直接与参考电位连接。与该内层12电连接并且因此热连接的热通孔接触40于是将热量从内层12沿着热沉30的方向传输，其中以已知的方式从电绝缘层35到热沉30进行热传递。

热阻的减小可以如所描述那样通过以下方式实现，即通孔接触40不仅与内层12电连接而且与另外的内层14和可选地与外层15电连接，其中这些层（或相应的导轨结构）于是与参考电位连接。

原则上，电子模块1可以设计成，使得仅设置第一组41或42的通孔接触的通孔接触40。通过附加设置第二组43的热通孔接触40，得到散热的进一步改进。

通过在印刷电路板10的施加了电子器件20的那一侧（所谓的装配侧）上实现电绝缘层，可以减小经由热沉30的电磁干扰辐射。特别是，现有的高频辐射已经大大衰减。

所描述的实现方案附加地改进了esd敏感度。在esd脉冲放电到表示热沉的金属壳体上的情况下，通过双重屏障（从金属壳体到印刷电路板的绝缘过渡以及从印刷电路板到一个或多个器件的绝缘过渡）大大降低了高的峰值电压（能量），并且因此避免了一个或多个器件的危害或损坏。