专利名称：集成电子部件以及用于集成电子部件的冷却装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按照独立权利要求的前序所述的集成电子部件以 及一种用于集成电子部件的冷却装置。
集成电子部件通常包括有至少一个印刷电路板、布置地印刷电路板 上的功率电子元器件以及一个至少部分i也包围住印刷电路寿反的外壳。功 率元器件的散热是有问题的。正是由于紧凑的结构形式以及在外壳里较 高的排列密度使散热更困难。按照当前技术使集成电子部件，尤其是用
于二维SMD安装("表面安装器件，，的安装)的这样的电子部件的功率 元器件通过印刷电路板进入外壳里大多由金属来散热。热流通过具有所 谓热通道的印刷电路板来改善。这是指小的孔或盲孔，它们可以借助于 激光技术或机械地用一种微型钻来产生并用于导热。为了提高导热性将 通道镀上铜。印刷电路板的一个底边直接就在功率元器件之下耦合于外 壳上，以便使热量尽可能迅速地在外壳上导出。为了评价导热情况使用 所谓的热阻抗，它在给定的损失功率时说明了在热路径的开始和终端之 间的温度差。热阻抗以K/W来测量并相加地由路径各分段的热阻抗组成， 热流必须克服此热阻抗。为了使得从印刷电路板至外壳的过渡热阻抗最 小化已知的方法是将一种糊膏状粘结剂状或薄膜状的导热介质设置在 印刷电路板和外壳之间。其不利之处在于在印刷电路板底边上不能放 置什么元部件。此外上面所述的构造引起了中间层被热通道而中断了。 这引起了关于功率元器件的布线和设置方面的布局的附加不利限制。
发明内容
在一种按照本发明的集成电子部件中 一个印刷电路板具有至少一 个由能导热的材料组成的内夹层。大的优点是从功率结构支架至外壳可 以有利地散热，这些功率结构支架设于印刷电路板上。
在一种优选的改进方案中内夹层由实心铜构成。印刷电路板特别优 选地具有二个内夹层。作为铜内夹层的有利厚度建议层厚例如为105 ILim, 210 nm或400 jim。内夹层可以优选i也禾皮结构化(蚀刻)。
功率元器件可以与内夹层通过至少一个横交垂直于印刷电路板设
置的接触孔热连接，以便将由功率元器件所产生的热量导出至内夹层 里。作为优选的接触孔可以设计成 一 种孔形4犬的通孔敷镀
(Durchkontaktierung)。其设计成垂直于印刷电路净反。在一种特别优 选的设计方案中接触孔设计成盲孔(|Ll-通道或微通道)，它优选用激光 钻出。通过一个标准印刷电路板的iii-通道例如具有热阻抗大约为200 k/w。根据要求的不同，相应数量的p-通道平行地布置于印刷电路板里。 大的优点在于在印刷电路板下側上同样也可以放置功率元器件。因此 在外壳结构和布局之间实现 一种有利的解耦，并且可以更有利地提高附 带可利用的印刷线路板面积。
为了实现从内夹层至外壳的导热优选设有一个夹紧边缘，其中热量 经过内夹层的一个横向通路被传至夹紧边缘。功率元器件在这种结构中 更为有利地不再必须是直接布置在外壳和印刷电路4反之间的一个连接 面之上，这可以在布置部件时实现附加的自由i殳计。
若印刷电路板在夹紧边缘部位里具有至少一个横交于电路板布置 的接触孔，那就可以实现特别有利的导热。为使内夹层向外实现电绝缘 优选规定了一种材料，它由填装的有机基质组成，它具有更好的导热性。 尤其可以规定一种所谓预浸胶体(Prepreg)。这是指一种粘结薄膜， 例如一种环氧树脂浸渍的并且预聚合的玻璃-粘结薄膜用于构成多层电 路板，它更为有利地具有至少为1 W/raK的导热能力。由于良好的流动 特性所有的中间腔都被无空气地装填并且形成一种优选的层连接和预 浸胶体层和内夹层的附着强度。通过这种优选的层状结构保证了在有良 好导热性的情况下同时实现电绝缘。
在一种用于集成电子部件的按照本发明的冷却装置里印刷电路板 为了将热量从功率元器件里导出至少具有一个由一种能导热材料组成 的内夹层，其中二个内夹层优选由实体铜构成。然而作为内夹层也可以 用另外的能导热材料，例如铝芯。为了使功率元器件与内夹层至外壳实 现热耦合优选构造至少一个横交于印刷电路板布置的接触孔，例如以钻 孔形式或盲孔(p-通道)形式的通孔敷镀形式。后者的优点在于在印 刷电路板的底面上也可以放置功率元器件。为了将热量从内夹层导出至 外壳优选构造了一个夹紧边缘。
总之用按照本发明的部件或按照本发明的冷却装置在匹配的器具 方案范围内提供了 一种更紧凑的结构方案，其中然而可以实现一种可比
的可靠的或甚至更好的散热。尤其是采用所建议的方案可以在印刷电路
板上有利地节省位置。按照本发明的解决方案除此之外还有如下优点 它是一种独立的冷却构思，这是因为夹紧边缘规定了冷却构思。所建议 的解决方案尤其可以应用在所有马达控制仪器中的印刷电路板技术中。
本发明的其它实施形式、方面和优点也与它们在权利要求中的组合 无关，并不局限于以下根据本发明的附图所示实施例的一般情况。 下面在剖视简图中表示了
图1: 一种集成的电子部件的一种实施形式，这电子部件具有接触 孔、 一个夹紧边缘以及一个一面装有一个功率元器件的印刷电路板；
图2:图1所示实施形式的一种备选方案，它具有)li-通道和一个二 面都装有功率元器件的印刷电路板；
图3:图1所示方案的一种备选变种方案，在一个夹紧边缘部位里 具有一个附加的接触孔；
图4:图3所示实施形式的一种备选实施形式，在夹紧边缘部位里 在电路板的二面都设有lu-通道；
图5:图3所示方案的一种变种方案，二面都设有功率元器件；
图6:图1所示实施形式的一种备选实施形式，二面都有功率元器件。
具体实施例方式
在图1至6中分别表示了一种按照本发明的集成电子部件17的备 选实施形式的剖视图。在这些附图中对于相同的元部件采用相同的附图 标记。集成的电子部件10分别包括一个印刷电路板10，尤其是一个多 层印刷电路板10,至少一个布置在印刷电路板10上的功率电子元器件 11以及一个未示出的外壳，这外壳至少部分地包围住印刷电路板10。 印刷电路板10分别具有二个由能导热材料组成的可以作有构造的内夹 层12,其中内夹层12分别由实心铜构成。功率元器件11可以与内夹层 12分别通过垂直于电路板10布置的接触孔13热耦合，其中实现了功率 元器件11的散热。为了实现从内夹层12至外壳的导热分别设有一个夹 紧边缘16，其中经过二个内夹层12至夹紧边缘16的对黄向通路18进行
散热。夹紧边缘16至少部分地包围住印刷电路板10的外边棱并且基本 成型为l)-形，具有从印刷电路IO的一个上面21和一个底面22伸出的 自由支腿20， 20'。为了使内夹层12向外实现电绝缘规定了一种由填装 的有机基质组成的材料，尤其是一种预浸胶体层(Prepreglage) 19。
在图1中为了使功率元器件ll散热设有通孔敷镀，尤其是贯通的， 垂直于电路板10布置的钻孔14形式的平行布置的接触孔13。在图1中 印刷电路板10的一面即在上面21装有一个功率元器件11。
在图2中接触孔13设计成盲孔15 (iu-通道)。通过盲孔15使功率 元器件11的热量导出至内夹层12并继续经过内夹层12的横向通路18 导出至夹紧边缘16,在那里通过能导热的有机预浸胶体层19将热量向 外导引出。这种构造可以实现有利地二面即在印刷电路板10的上面n 和下面22上都布置功率元器件11, 11、
图3表示了按图1所示实施形式的一种变型方案，它基本相当于图 l所示的构造。区别在于在图3所示的实施形式中印刷电路板10在夹 紧边缘16的部位里有一个钻孔14形式的垂直于电路纟反10布置的接触 孑L13。这种构造限于不必浮置地构造(nicht potenzialfrei verbaut) 的功率元器件11。
在图3所示方案的一种变型中在图4中的印刷电路板10在夹紧边 缘16部位里具有一种垂直于电路板10布置的各自为一个盲孔15形式 的接触孔13，它既是从电路板10的上面21,又是从电路板10的底面 22向里钻出来，并且通过盲孔实现内夹层12经过夹紧边缘16向外壳的 散热。
图5表示了图1所示实施形式的另外一种备选方案。为实现功率元 器件11至内夹层12的散热设有通孔敷镀，尤其是平行布置的接触孔13, 其形式为贯通的，垂直于电路板10布置的钻孔14。除此之外还通过另 一个设计成钻孔14的通孔敷镀沿着一个至夹紧边缘16的横向通路18 实现内夹层12至外壳的散热。用这所建议的解决方案又使从印刷电路 板10至外壳的热通过阻抗最小化，从而使印刷电路板的两面都可以装 有功率元器件ll， ir。
另外一种备选方案表示于图6中，这种方案可以实现在印刷电路板 10的上面和底面21, 22上装有功率元器件11， ir。在功率元器件ll， ll'里所产生的热量经过钻孔14形式的接触孔13被导出至内夹层12。
内夹层12至外壳的导热通过一个从内夹层12的横向通路18向一个夹 紧边缘16来进行。借助于夹紧边缘16使热通过阻抗大大降低，从而可 以使印刷电路板IO的二边都装有功率元器件11。
权利要求
1.集成的电子部件，具有至少一个印刷电路板(10)，具有至少一个布置在印刷电路板(10)上的功率电子元器件(11)以及至少部分地包围印刷电路板(10)的外壳，其特征在于，印刷电路板(10)具有至少一个由能导热的材料组成的内夹层(12)。
2. 按权利要求l所述的部件，其特征在于，所述至少一个内夹层(12) 由实体铜构成。
3. 按权利要求1或2所述的部件，其特征在于，内夹层(12)被结构化。
4. 按上述权利要求之一所述的部件，其特征在于，功率元器件 (11)与内夹层(12)可以通过至少一个垂直于印刷电路板(10)布置的接触孔(13)热耦合。
5. 按权利要求4所述的部件，其特征在于，接触孔(13 )设计成 钻孔。
6. 按权利要求4或5所述的部件，其特征在于，接触孔设计成盲 孔(15)。
7. 按上述权利要求之一所述的部件，其特征在于，设有夹紧边缘 (16)用于使热量从内夹层(U)导出至外壳。
8. 按权利要求7所述的部件，其特征在于，印刷电路板(10)在 夹紧边缘(16)范围里具有至少一个垂直于电路板(10)布置的接触孔(13) 。
9. 按上述权利要求之一所述的部件，其特征在于，设有由填装的 有机基质组成的材料用于实现内夹层U2)向外电绝缘。
10. 用于一种集成的电子部件(17)的冷却装置，具有至少一个印 刷电路板(IO)、具有至少一个布置在电路板(10)上的电子功率元器 件(ll)以及外壳，其特征在于，印刷电路板(10)具有至少一个由能 导热的材料组成的内夹层(12 )用于使热量从功率元器件(11 )里导出。
11. 按权利要求10所述的冷却装置，其特征在于，设有夹紧边缘 (16)用于使热量从内夹层(U)导出至外壳。
12. 按权利要求10或11所述的冷却装置，其特征在于，为了将功 率元器件(11)与内夹层(12)热耦合或将内夹层(12)向外壳热耦合 构造至少一个横向于电路板(10)布置的接触孔(13)。
全文摘要
本发明涉及一种集成电子部件，它具有至少一个印刷电路板(10)，具有至少一个布置在印刷电路板(16)上的功率电子元器件(11)以及一个外壳，这外壳至少部分地包围住印刷电路板(10)。建议印刷电路板(10)至少有一个由一种能导热的材料组成的内夹层(12)。本发明还涉及一种用于集成电子部件(17)的冷却装置，这电子部件(17)具有至少一个印刷电路板(10)，具有至少一个置于印刷电路板(10)上的功率电子元器件(11)以及一个外壳。
文档编号H01L23/373GK101361183SQ200780001794
公开日2009年2月4日 申请日期2007年1月2日 优先权日2005年12月30日
发明者A·里舍克, R·兰格贾恩, T·韦萨, W·纽克特 申请人:罗伯特.博世有限公司