功率电子组件及其产生方法与流程

功率电子组件及其产生方法


背景技术：

1.在许多功率电子应用中，功率半导体部件的有效冷却是可实现的功率输出的限制因素。另外，较小的封装尺寸必须驱动更多的电流，从而使问题恶化。嵌入在功率电子组件中的功率半导体部件用于切换电流和/或驱动负载，并且因此生成大量的热损耗。从嵌入在功率电子组件中的功率半导体部件的暴露的管芯焊盘传播的热能通常被耗散到散热器。在大多数情况下，热界面材料用于为功率电子组件提供充足的电绝缘。然而，典型的热界面材料是不良热导体，其在功率电子组件外的热传递路径中造成瓶颈。
2.因此，需要一种具有改进的热性能的功率电子组件和一种用于产生这种功率电子组件的方法。


技术实现要素：

3.根据功率电子组件的实施例，所述功率电子组件包括：板，所述板包括层合到电绝缘层上或层合在所述电绝缘层之间的多个金属层；以及功率器件，所述功率器件嵌入在所述板中并且被配置为切换负载电流，其中，所述板的第一金属层在所述板的第一侧处提供电接触部，其中，所述板的第二金属层在所述板的与所述第一侧相对的第二侧处提供热接触部，其中，所述板的第三金属层位于所述第一金属层与所述功率器件之间，并且被配置为分配由所述功率器件切换的所述负载电流，其中，所述板的第四金属层位于所述第二金属层与所述功率器件之间，并且被配置作为用于在所述负载电流的切换期间由所述功率器件生成的热的主要导热路径，其中，所述板的第一电绝缘层将所述第四金属层与所述第二金属层分开，使得所述第四金属层与所述第二金属层电隔离但是热连接到所述第二金属层。
4.根据产生功率电子组件的方法的实施例，所述方法包括：将多个金属层层合到电绝缘层上或层合在所述电绝缘层之间，以形成板；以及将功率器件嵌入所述板中，所述功率器件被配置为切换负载电流，其中，所述板的第一金属层在所述板的第一侧处提供电接触部，其中，所述板的第二金属层在与所述板的与所述第一侧相对的第二侧处提供热接触部，其中，所述板的第三金属层位于所述第一金属层与所述功率器件之间，并且被配置为分配由所述功率器件切换的所述负载电流，其中，所述板的第四金属层位于所述第二金属层与所述功率器件之间，并且被配置作为用于在所述负载电流的切换期间由所述功率器件生成的热的主要导热路径，其中，所述板的第一电绝缘层将所述第四金属层与所述第二金属层分开，使得所述第四金属层与所述第二金属层电隔离但是热连接到所述第二金属层。
5.本领域技术人员在阅读以下具体实施方式并且查看附图时将认识到附加特征和优点。
附图说明
6.附图中的要素不一定相对于彼此成比例。类似的附图标记表示对应的类似零部件。各种所示实施例的特征可以组合，除非它们彼此排斥。实施例在附图中描绘，并且在以下的描述中详细描述。
7.图1示出了功率电子组件的实施例的截面图。
8.图2a至图2i示出了在产生工艺的实施例的不同阶段期间的功率电子组件。
9.图3至图10示出了功率电子组件的附加的实施例的相应的截面图。
具体实施方式
10.本文描述的实施例提供了具有改进的热性能的功率电子组件和用于产生这样的功率电子组件的方法。所述功率电子组件包括嵌入在诸如pcb(印刷电路板)的多层板中的一个或多个功率器件。板的至少一个中间金属层被配置作为用于在负载电流的切换期间由嵌入式功率器件生成的热的主要导热路径。板的电绝缘层将形成主要导热路径的中间金属层与板的相邻最外金属层电隔离。相邻最外金属层在板的一侧处提供热接触部，并且电绝缘层将中间金属层热连接到相邻最外金属层。电绝缘层具有比典型的热界面材料更高的热导率，从而减少了功率电子组件外的热传递路径的瓶颈。
11.本文描述的功率电子组件允许使用标准模制功率封装，同时避免了处理和互连薄功率半导体芯片(管芯)的挑战。功率电子组件提供了电和热领域的清楚分离，并且在热能源与外部散热器之间提供了更短和更宽的路径。形成主要导热路径的板的中间金属层在热能传播通过电绝缘层之前提供更好的(横向)热能扩散，该电绝缘层在中间金属层与板的相邻最外金属层之间提供分离。形成主要导热路径的板的中间金属层可以比板的其他金属层中的一个、一些或所有更厚，以便增加热效率。该板可以包括另一中间金属层，该另一中间金属层被配置为分配由嵌入在该板中的每个功率器件切换的负载电流。该中间金属层也可以比板的其他金属层中的一个、一些或所有更厚，以便减小电阻和对应的i2r损耗。该功率电子组件还通过从组件板的表面去除需要较厚焊膏的功率器件而实现pcb表面上的精细间距smt(表面安装技术)。这种选择为相同pcb面积上的更多表面安装器件(smd)提供了附加的空间。在阅读以下具体实施方式并且查看附图时可以实现附加的优点。
12.图1示出了功率电子组件100的实施例的截面图。功率电子组件100包括多层板102。多层板102具有层合到电绝缘层112、114、116上或层合在电绝缘层112、114、116之间的多个金属层104、106、108、110。在一个实施例中，多层板102是多层pcb。根据该实施例，可以从一个或多个铜片层刻蚀金属层104、106、108、110的导电迹线、焊盘和/或其他特征，以形成层合到非导电衬底的电绝缘层112、114、116上和/或层合在非导电衬底的电绝缘层112、114、116之间的金属层104、106、108、110，所述非导电衬底例如为fr-4玻璃环氧树脂、聚酰亚胺、bt-环氧树脂(其为环氧树脂和双马来酰亚胺-三嗪(bt)树脂的混合物)等。金属层104、106、108、110可以具有相同的厚度，或可以不具有相同的厚度，并且电绝缘层112、114、116可以包括相同的电绝缘材料，或可以不包括相同的电绝缘材料。
13.功率电子组件100还包括嵌入在板102中并且被配置为切换负载电流的一个或多个功率器件118。为了便于说明，图1中示出了单一功率器件118。一般地，功率电子组件100可以包括嵌入在板102中并且被配置为切换负载电流的单一功率器件118或多于一个的功率器件118。附加的器件可以嵌入在板102中。例如，控制电路(例如，中央处理单元(cpu)、微处理器、图形处理单元(gpu)、数字信号处理器(dsp)、人工智能(ai)加速器、图像处理器、网络或分组处理器、协处理器、多核处理器、前端处理器、基带处理器等)可以嵌入在板102中。单独地或组合地，诸如栅极驱动器、电平移位器、存储器、电容器、电感器等的其他电子器件
可以嵌入在板102中。例如，在多相电压调节器的情况下，多个功率级可以嵌入在板102中，每个功率级具有由功率开关、对应的栅极驱动器和控制器形成的半桥或全桥。在其他情况下，电子系统的一些部件可以位于板102的外面。
14.在每种情况下，板102的第一金属层104在板102的第一侧120处提供电接触部。其可以包括一个或多个电接触部122以及附加的电接触部124，一个或多个电接触部122用于电流流入和流出嵌入在板中的每个功率器件118，附加的电接触部124用于信号路由。板102可以附接或安装到外部电子部件126(例如，控制板、一个或多个smd等)。附接/安装到板102的外部电子部件126具有用于连接到板102的对应电接触部122、124的电接触部128、130。外部电子部件126的电接触部128、130通过导电材料132(例如，焊料凸块、铜柱、金属夹、引线接合等)连接到板102的对应电接触部122、124。
15.板102的第二金属层106在板102的与第一侧120相对的第二侧134处提供热接触部。热能经由第二金属层106在板102的第二侧134处排出。诸如空气或液体冷却散热器、电子控制单元(ecu)外壳等的外部冷却结构136可以附接或安装到由板102的第二侧134处的第二金属层106提供的热接触部。由外部冷却结构136从板102的第二侧134处的热接触部吸收的并且由第二金属层106提供的热能在图1中由宽的面向下的箭头指示。
16.板102的第三金属层108位于第一金属层104与功率器件118之间。板的第三金属层108被配置为分配由功率器件118切换的负载电流。负载电流在图1中被标记为“电流流动”和“电流分配”。
17.板102的第四金属层110位于第二金属层106与功率器件118之间。板102的第四金属层110被配置作为用于在负载电流的切换期间由功率器件118生成的热的主要导热路径。如本文所使用的，短语“主要导热路径”意味着引出由嵌入在板102中的功率器件118生成的热的50％以上的热路径。
18.板102的第一电绝缘层112将第四金属层110与第二金属层106分开，使得第四金属层110与第二金属层106电隔离但是热连接到第二金属层106。在一个实施例中，板102是pcb，并且板102的第一电绝缘层112是具有被选择为使第四金属层110与第二金属层106电隔离的厚度的、浸渍有树脂的玻璃纤维层。例如，浸渍有树脂的玻璃纤维层可以具有在50μm至500μm范围内的厚度，更特别地，可以具有在50μm至100μm范围内的厚度。
19.板102的第一电绝缘层112的厚度可以被选择为在板102的第四金属层110与板102的第二金属层106之间提供足够的电隔离，但是不能太厚以致不必要地增加第一电绝缘层112的热阻。这样，板102的第一电绝缘层112提供了足够的电绝缘，而对热阻的影响最小。板102的第一电绝缘层112的厚度取决于若干因素，例如功率器件118生成的热能的量、第一电绝缘层112两端的电压、第一电绝缘层112的成分等。
20.在一个实施例中，板102的第一电绝缘层112包括与板102的其他电绝缘层114、116不同的材料。第一电绝缘层112可以由具有比板102的其他电绝缘层114、116更高的热导率的材料制成。在一个实施例中，板102的第一电绝缘层112的热导率为至少2w/mk，并且板102的其他电绝缘层114、116均具有小于2w/mk的热导率。例如，第一电绝缘层112可以由tc1203制成，该tc1203是由namics公司提供的高热导率薄膜，并且具有高击穿电压和高粘合强度。tc1203具有约3w/mk的热导率。板的其他电绝缘层114、116可以由标准pcb层合材料制成，标准pcb层合材料例如fr-4，fr-4是玻璃增强环氧树脂层合材料、聚酰亚胺、bt-环氧树脂等。
这种标准的低成本pcb层合材料具有在约0.6w/mk至1.2w/mk范围内的热导率。
21.在板102的与主要导热路径的相对侧120处的电绝缘层116对于信号路由比热耗散更重要，因此对于该电绝缘层116，诸如tc1203的相对高热导率材料不是必需的。具有在大约2w/mk至6w/mk或甚至更高的范围内的相对热导率并且可以适合于在板102的具有主要导热路径的一侧134处的第一电绝缘层112的其他材料可以包括但不限于氧化铝(al2o3)、氮化铝(aln)、氧化铍(beo)等。
22.当沿着板102的水平中心线a-a’观察时，板102可以具有对称的构造。这意味着，板102的第一金属层104和第二金属层106可以具有相同的厚度，板102的第三金属层108和第四金属层110可以具有相同的厚度，并且板102的分别将第二金属层106和第四金属层110与第一金属层104和第三金属层108分开的电绝缘层112、116可以具有相同的厚度。
23.在另一实施例中，当沿着板102的水平中心线a-a’观察时，板102可以不具有对称构造。这意味着，板102的第一金属层104和第二金属层106可以具有相同的厚度，或可以不具有相同的厚度，板102的第三金属层108和第四金属层110可以具有相同的厚度，或可以不具有相同的厚度，和/或板102的分别将第二金属层106和第四金属层110与第一金属层104和第三金属层108分开的电绝缘层112、116可以具有相同的厚度，或可以不具有相同的厚度。
24.在一个实施例中，板102的第四金属层110比板的第一金属层104和第二金属层106都厚。板102的第一金属层104用于信号路由并且接触到外部电子部件126。限制板102的第一金属层104的厚度改进了较小间距的部件可以安装/附接到板102的第一侧120的容易性。
25.板102的第二金属层106用于接触外部冷却结构136以从板102去除热能。因此，板102的第二金属层106仅需要足够厚以在板102的第二侧134处提供金属到金属接触部，并且不需要相对厚的金属化。
26.因此，板102的第一金属层104和第二金属层106可以比板102的第三金属层108和第四金属层110薄。例如，板102的第四金属层110和/或第三金属层108可以具有在第一金属层104的厚度和/或第二金属层106的厚度的2.1倍至4.3倍的范围内的厚度。在铜作为板102的金属层104、106、108、110的情况下，第一金属层104和第二金属层106可以均具有在35μm至70μm范围内的厚度，并且第四金属层110和/或第三金属层108可以具有在75μm至150μm范围内的厚度。其他金属/金属合金可以用于板102的金属层104、106、108、110，并且可以对板102的金属层104、106、108、110实施其他厚度范围。
27.根据图1所示的实施例，在板102的一侧120处提供用于功率器件118的主要电路径，并且在板102的相对侧134处提供用于在负载电流的切换期间由功率器件生成的热的主要导热路径。而且，在板102的第二侧134与外部冷却结构136之间不使用热界面材料，从而降低了板102与外部冷却结构136之间的界面处的热阻。
28.嵌入在功率电子组件100的板102中的功率器件118可以是切换负载电流或驱动负载的任何类型的功率器件。例如，功率器件118可以是具有单侧或双侧冷却的模制无引线封装、具有单侧或双侧冷却的模制鸥翼形封装、具有单侧或双侧冷却的模制多芯片封装、诸如电感器或电容器封装的无源封装、smd、层合嵌体、嵌入封装、或者甚至是没有包封的未封装/裸露半导体管芯(芯片)、或焊接在引线框架上的预组装管芯。
29.功率器件118可以包括预封装的半导体部件，预封装的半导体部件具有一个或多
个半导体管芯138，每个半导体管芯138具有诸如功率mosfet(金属氧化物半导体场效应晶体管)、igbt(绝缘栅双极型晶体管)、hemt(高电子迁移率晶体管)等的一个或多个功率晶体管、功率二极管、栅极驱动器、电平移位器电路等，其可以在嵌入衬底102中之前被完全测试，并且例如利用镀覆微过孔、镀覆通孔、盲过孔或利用焊接而电连接和热连接到在部件周围构建的衬底。在一个实施例中，衬底是具有对应半导体管芯138附接到其的管芯焊盘140和用于提供到半导体管芯138的各种端子144、146、148的电连接的引线142的引线框架。根据功率器件118的类型，每个半导体管芯138可以被装入诸如模制化合物、层合物等的材料150中，或者不被装入而是作为未封装/裸露管芯而嵌入在板102中。可以提供附加的导电结构(例如，金属夹152、接合引线154、管芯附接材料156等)以完成功率器件118内的电和/或结构连接。在金属夹152的情况下，金属夹152在半导体管芯138的排出大部分的热能的一侧(例如，在垂直功率mosfet的情况下，在漏极侧)处提供冷却。功率半导体器件118可以具有标准或非标准引脚输出/引线构造。功率电子组件100可以被翻转，以便具有顶侧冷却而不是图1中所示的底侧冷却。
30.图2a至图2i示出了在生产的不同阶段期间功率电子组件100的相应截面图。根据图2a至图2i所示的实施例，多层板102是pcb，并且采用标准pcb处理。
31.图2a示出了嵌入在通常称为预浸材料的核或半固体粘合剂200内的功率器件118，以及布置在核/半固体粘合剂200的上表面和下表面上的铜层/铜箔202、204。该工艺通常被称为敷层(layup)。
32.图2b示出了第一层合工艺之后的板102。在层合工艺期间施加热和压力，熔化并固化核/半固体粘合剂200中的环氧树脂，以形成板102的中间电绝缘层114，同时压力将铜层/铜箔202、204分别接合到中间电绝缘层114的上表面和下表面。
33.图2c示出了在中间电绝缘层114中形成开口206之后的板102。中间电绝缘层114中的开口206暴露功率器件118两侧处的接触焊盘。可以使用掩模刻蚀、激光钻孔等在中间电绝缘层114中形成开口206。
34.图2d示出了镀覆工艺之后的板102。镀覆工艺用金属208填充形成在中间电绝缘层114中的开口206，以在铜层/铜箔202、204与功率器件118的对应接触焊盘之间形成电连接。在铜的情况下，电化学沉积(ecd)可以用作镀覆工艺。根据用于板102的金属的类型，可以使用其他类型的镀覆或沉积工艺。
35.图2e示出了在结构化工艺之后的板102。该结构化工艺对至少下铜层/铜箔204进行图案化或结构化，以形成电迹线/图案，以支持去往和来自功率器件118的电流流动和信号布线。经图案化的下铜层/铜箔204形成了板102的第三金属层108。上铜层/铜箔202可以被图案化或可以不被图案化，并且形成板102的第四金属层110。因此，板102的第四金属层110可以是连续的金属结构或被分割成单独的区段。
36.图2f示出了第二敷层工艺之后的板102。第二敷层工艺可以类似于上面结合图2a描述的第一敷层工艺，第二敷层工艺涉及将相应的预浸材料层210、212放置在板102的第三金属层108和第四金属层110上，并且将附加的相应的铜层/铜箔214、216布置在预浸材料层210、212的相对侧上。
37.图2g示出了第二层合工艺之后的板102。如上面结合图2b所解释的，第二层合工艺产生中间电绝缘层116，中间电绝缘层116将板102的第一金属层104与形成在电绝缘层116
上的铜层/铜箔214分开。第二层合工艺还产生中间电绝缘层112，中间电绝缘层112将板102的第二金属层106与形成在电绝缘层112上的铜层/铜箔216分开。
38.图2g还示出了例如通过激光钻孔、刻蚀等形成在中间电绝缘层116中的开口218，中间电绝缘层116将板102的第一金属层104与形成在电绝缘层116上的铜层/铜箔214分开。中间电绝缘层116中的开口218暴露了板的第三金属层108的将形成电连接区域。
39.图2h示出了第二镀覆工艺之后的板102。镀覆工艺可以类似于上面结合图2d描述的镀覆工艺，用金属220填充形成在中间电绝缘层116中的开口218，以在下铜层/铜箔210与板102的第三金属层108之间形成期望的电连接，该中间电绝缘层116将板102的第一金属层104与形成在电绝缘层116上的铜层/铜箔214分开。
40.图2i示出了第二结构化工艺之后的板102。第二结构化工艺可以类似于上面结合图2e描述的结构化工艺，对至少下铜层/铜箔210进行图案化或结构化以形成电迹线/图案，以支持进入板102和从板102出来的电流流动和信号布线。经图案化的下铜层/铜箔210形成了板102的第一金属层104。上铜层/铜箔212可以被图案化或可以不被图案化，并且形成板102的第二金属层106。功率电子组件100的取向与图1中所示的取向相反(翻转)，使得功率电子组件100具有顶侧冷却而不是底侧冷却。
41.图3示出了功率电子组件300的另一实施例的截面图。图3所示的功率电子组件300的实施例类似于图1所示的功率电子组件100的实施例。然而，不同之处在于，金属夹152没有从功率器件118的包封材料150中暴露。相反，金属夹152的顶侧由包封材料150覆盖。可以通过在覆盖金属夹152的顶侧的包封材料150的区域中进行激光钻孔、机械钻孔等来形成到金属夹152的顶侧的连接。根据该实施例，功率器件118具有底侧冷却而不是顶侧冷却。
42.图4示出了功率电子组件400的另一实施例的截面图。图4所示的功率电子组件400的实施例类似于图3所示的功率电子组件300的实施例。然而，不同之处在于，金属夹152在金属夹152的顶侧的区域中例如通过对包封材料150的激光钻孔、等离子体刻蚀、喷水等而在顶侧上从包封材料150部分地暴露。根据该实施例，功率器件118具有底侧冷却，并且在从金属夹152的顶侧去除包封材料150的区域中还具有顶侧冷却。
43.图5示出了功率电子组件500的另一实施例的截面图。与图1、图2i、图3和图4中所示的实施例类似，功率电子组件500具有来自板102的一侧134处的功率器件118的主要导热路径以及去往和来自板120的相对侧120处的功率器件118的电路径。并且类似于图1、图2i和图4中所示的实施例，功率器件118的金属夹152的顶侧部分地从金属夹152的顶侧上的包封材料150暴露，使得功率器件118具有顶侧和底侧冷却。然而，不同之处在于，功率器件118是有引线封装而不是无引线封装。有引线封装具有围绕封装周边的小引脚，小引脚通常穿过pcb并且焊接在pcb的背侧(通孔)上，或者直接焊接到pcb的正侧(表面安装)。无引线封装约束了封装之下的接触点而不是在周边上的接触点。
44.在图5中，从包封材料150的周边突出的功率器件118的引线或引脚502使用焊料或另一类型的联结材料506连接到板102的第三金属层108的相应段504、504’，相应段504、504’运送去往和来自功率器件118的电流和信号。板102的第三金属层108的一个段504被配置为将负载电流运送到功率器件118。板102的第三金属层108的另一段504’可以被配置为将诸如栅极信号的开关控制信号运送到功率器件118。板102的第三金属层108可以包括附加段504”，附加段504”被配置为将负载电流运送远离功率器件118，并且通过板102的电绝
缘层116中的一个与被配置为将负载电流运送到功率器件118的段504电隔离。根据该实施例，板102还包括诸如镀覆通孔(pth)的垂直结构508，其用于将形成功率器件118的主要导热路径的板102的第四金属层110电连接到第三金属层108的被配置为将负载电流运送远离功率器件118的段504”。该连接可以用于一些电布线，例如漏极/集电极或源极/发射极连接。
45.图6示出了功率电子组件600的另一实施例的截面图。图6所示的功率电子组件600的实施例类似于图5所示的功率电子组件500的实施例。然而，不同之处在于，从包封材料150的周边突出的有引线功率器件118的引线或引脚502连接到板102的第三金属层108的相应段504、504’，相应段504、504’通过在板组件的镀覆工艺期间形成的相应镀覆过孔602向和从功率器件118运送电流和信号。例如，镀覆过孔602可以在图2d所示的镀覆工艺期间形成，但是是在有引线功率器件118而不是图2d所示的无引线的情况下。图6所示的功率电子组件600可以包括或可以不包括如图6中的虚线矩形所指示的垂直结构508，该垂直结构508用于将形成功率器件118的主要导热路径的板102的第四金属层110电连接到第三金属层108的被配置为将负载电流运送远离功率器件118的段504”。
46.图7示出了功率电子组件700的另一实施例的截面图。图7所示的功率电子组件700的实施例类似于图6所示的功率电子组件600的实施例。然而，不同之处在于，通过焊料或另一联结材料702而不是镀覆微过孔或机械钻孔的盲孔来实施功率器件118的金属夹152的暴露顶侧与板102的形成用于功率器件118的主要导热路径的第四金属层110之间的连接。
47.图8示出了功率电子组件800的另一实施例的截面图。与图1、图2i和图3至图7所示的实施例类似，功率电子组件800具有来自板102的一侧134处的功率器件118的主要导热路径以及去往和来自板120的相对侧120处的功率器件118的电路径。然而，不同之处在于，在功率器件118的背侧处暴露的引线802、804从包封材料150横向突出，并且板102包括镀覆通孔806，镀覆通孔806被钻孔通过被配置为运送去往或来自功率器件118的负载电流的引线802的暴露部分。由镀覆通孔806提供的连接可以用于一些电布线，例如漏极/集电极或源极/发射极连接。
48.图9示出了功率电子组件900的另一实施例的截面图。与图1、图2i和图3至图8中所示的实施例类似，功率电子组件900具有来自板102的一侧134处的功率器件118的主要导热路径以及去往和来自板120的相对侧120处的功率器件118的电路径。不同之处在于，功率器件118被实现为层合嵌体902。层合嵌体902可以使用标准pcb工艺形成，并且包括嵌入在层合衬底904中的一个或多个半导体管芯138。通过在功率器件嵌体902的产生期间形成在层合衬底904的相对侧上的相应的镀覆微过孔、镀覆通孔和/或盲过孔906以及对应的镀覆金属迹线908、910、912形成到嵌入在层合衬底904中的每个半导体管芯138的端子144、146、148的电连接。功率器件嵌体902进而在板产生工艺期间嵌入板102中。
49.图10示出了功率电子组件1000的另一实施例的截面图。与图1、图2i和图3至图9中所示的实施例类似，功率电子组件1000具有来自板102的一侧134处的功率器件118的主要导热路径以及去往和来自板120的相对侧120处的功率器件118的电路径。不同之处在于，功率器件118被实现为未封装或裸露管芯1002。通过作为板产生工艺的一部分形成的相应的镀覆微过孔、镀覆通孔和/或盲过孔1002提供到每个未封装/裸露管芯1002的一侧处的端子146、148的电连接。例如在板产生工艺期间可以通过诸如焊料的管芯附接材料1004提供到
每个未封装/裸露管芯1002的相对侧处的端子144的电连接，并且该电连接排出由未封装/裸露管芯1002生成的大部分的热(＞50％)。在板产生工艺之前，可以将诸如引线框架的管芯焊盘的金属块1006预附接到未封装/裸露管芯1002的该端子144，或者金属块1006可以作为板产生工艺的一部分(例如，通过对布置在预浸材料上的厚铜层/铜箔进行图案化)来形成。在另一选择中，未封装/裸露管芯1002可以预焊接在金属块/引线框架上，并且该组件被附接到引线框架/铜块以形成模块，该模块然后被嵌入pcb内部。利用这种选择，可以通过将每个未封装/裸露管芯1002焊接/扩散焊接在引线框架上、将组件切割/切片成单一器件并且然后测试这些器件来产生模块。未封装/裸露管芯1002此时不受诸如模制化合物、pcb、层合物等的包封剂的保护。
50.在每种情况下，板102可以包括将金属块1006连接到板102的第三金属层108的段504”的镀覆通孔806，段504”被配置为将负载电流运送远离未封装/裸露管芯1002。该连接可以用于一些电布线，例如漏极/集电极或源极/发射极连接。
51.尽管本公开不限于此，但以下编号的示例展示了本公开的一个或多个方面。
52.示例1。一种功率电子组件，包括：板，所述板包括层合到电绝缘层上或层合在所述电绝缘层之间的多个金属层；以及功率器件，所述功率器件嵌入在所述板中并且被配置为切换负载电流，其中，所述板的第一金属层在所述板的第一侧处提供电接触部，其中，所述板的第二金属层在所述板的与所述第一侧相对的第二侧处提供热接触部，其中，所述板的第三金属层位于所述第一金属层与所述功率器件之间，并且被配置为分配由所述功率器件切换的所述负载电流，其中，所述板的第四金属层位于所述第二金属层与所述功率器件之间，并且被配置作为用于在所述负载电流的切换期间由所述功率器件生成的热的主要导热路径，其中，所述板的第一电绝缘层将所述第四金属层与所述第二金属层分开，使得所述第四金属层与所述第二金属层电隔离但是热连接到所述第二金属层。
53.示例2。根据示例1所述的功率电子组件，其中，所述第四金属层比所述第一金属层和所述第二金属层都厚。
54.示例3。根据示例1或2所述的功率电子组件，其中，所述第四金属层具有在所述第一金属层的厚度和/或所述第二金属层的厚度的2.1倍至4.3倍的范围内的厚度。
55.示例4。根据示例1至3中任一示例所述的功率电子组件，其中，所述第一金属层和所述第二金属层均具有在35μm至70μm范围内的厚度，并且其中，所述第四金属层具有在75μm至150μm范围内的厚度。
56.示例5。根据示例1至4中任一示例所述的功率电子组件，其中，所述板的所述第一电绝缘层是浸渍有树脂的玻璃纤维层，并且具有被选择为使所述第四金属层与所述第二金属层电隔离的厚度。
57.示例6。根据示例5所述的功率电子组件，其中，所述浸渍有树脂的玻璃纤维层具有在50μm至500μm范围内的厚度。
58.示例7。根据示例5所述的功率电子组件，其中，所述浸渍有树脂的玻璃纤维层具有在50μm至100μm范围内的厚度。
59.示例8。根据示例1至7中任一示例所述的功率电子组件，其中，所述板的所述第一电绝缘层包括与所述板的其他电绝缘层不同的材料。
60.示例9。根据示例1至8中任一示例所述的功率电子组件，其中，所述板的所述第一
电绝缘层具有大于其他电绝缘层的热导率的热导率，其中，所述板的所述第一电绝缘层的所述热导率为至少2w/mk，并且其中，所述板的所述其他电绝缘层均具有小于2w/mk的热导率。
61.示例10。根据示例1至9中任一示例所述的功率电子组件，其中，所述第三金属层包括被配置为将所述负载电流运送到所述功率器件的第一段和被配置为将所述负载电流运送远离所述功率器件的第二段，其中，所述第一段与所述第二段电隔离，并且其中，所述板还包括将所述第四金属层电连接到所述第三金属层的所述第二段的垂直结构。
62.示例11。一种产生功率电子组件的方法，所述方法包括：将多个金属层层合到电绝缘层上或层合在所述电绝缘层之间，以形成板；以及将功率器件嵌入所述板中，所述功率器件被配置为切换负载电流，其中，所述板的第一金属层在所述板的第一侧处提供电接触部，其中，所述板的第二金属层在与所述板的与所述第一侧相对的第二侧处提供热接触部，其中，所述板的第三金属层位于所述第一金属层与所述功率器件之间，并且被配置为分配由所述功率器件切换的所述负载电流，其中，所述板的第四金属层位于所述第二金属层与所述功率器件之间，并且被配置作为用于在所述负载电流的切换期间由所述功率器件生成的热的主要导热路径，其中，所述板的第一电绝缘层将所述第四金属层与所述第二金属层分开，使得所述第四金属层与所述第二金属层电隔离但是热连接到所述第二金属层。
63.示例12。根据示例11所述的方法，还包括：形成比所述第一金属层和所述第二金属层都厚的所述第四金属层。
64.示例13。根据示例11或12所述的方法，其中，所述第四金属层具有在所述第一金属层的厚度和/或所述第二金属层的厚度的2.1倍至4.3倍的范围内的厚度。
65.示例14。根据示例11至13中任一示例所述的方法，其中，所述第一金属层和所述第二金属层均具有在35μm至70μm范围内的厚度，并且其中，所述第四金属层具有在75μm至150μm范围内的厚度。
66.示例15。根据示例11至14中任一示例所述的方法，其中，所述板的所述第一电绝缘层是浸渍有树脂的玻璃纤维层，并且具有被选择为将所述第四金属层与所述第二金属层电隔离的厚度。
67.示例16。根据示例15所述的方法，其中，所述浸渍有树脂的玻璃纤维层具有在50μm至500μm范围内的厚度。
68.示例17。根据示例15所述的方法，其中，所述浸渍有树脂的玻璃纤维层具有在50μm至100μm范围内的厚度。
69.示例18。根据示例11至17中任一示例所述的方法，还包括：由与所述板的其他电绝缘层不同的材料形成所述板的所述第一电绝缘层。
70.示例19。根据示例11至18中任一示例所述的方法，其中，所述板的所述第一电绝缘层具有大于其他电绝缘层的热导率的热导率，其中，所述板的所述第一电绝缘层的所述热导率为至少2w/mk，并且其中，所述板的所述其他电绝缘层均具有小于2w/mk的热导率。
71.示例20。根据示例11至19中任一示例所述的方法，其中，所述第三金属层包括被配置为将所述负载电流运送到所述功率器件的第一段和被配置为将所述负载电流运送远离所述功率器件的第二段，其中，所述第一段与所述第二段电隔离，所述方法还包括：在所述板中形成垂直结构，所述垂直结构将所述第四金属层电连接到所述第三金属层的所述第二
段。
72.诸如“第一”、“第二”等术语用于描述各种元件、区域、区段等，并且也不旨在是限制性的。在整个说明书中，类似的术语指类似的元件。
73.如本文所用，术语“具有”、“包含”、“包括”等是开放式术语，其指示所述元件或特征的存在，但不排除附加的元件或特征。冠词“一”和“所述”旨在包括复数以及单数，除非上下文另有明确指示。
74.应当理解，除非另外特别指出，否则本文所述的各种实施例的特征可彼此组合。
75.尽管在本文经示出和描述了具体实施例，但是本领域普通技术人员将理解，在不偏离本发明的范围的情况下，各种替代和/或等同实施方式可以替换所示出和描述的具体实施例。本申请旨在覆盖本文讨论的具体实施例的任何修改或变化。因此，本发明仅由权利要求及其等同物限制。