(57)【要約】本発明は、重なり合って設けられる複数の印刷配線板層を持つ印刷配線板（４）に関する。本発明によれば、印刷配線板層が、それぞれ１７０℃以上のガラス転移温度を持つ基材から形成され、印刷配線板層が電気絶縁基材上へ設けられる少なくとも１つの熱伝導層（１９〜２４）をそれぞれ持ち、印刷配線板層に対して直角にｚ方向に延びる複数のビア（１６，１７，１８）が設けられ、これらのビア（１６，１７，１８）が異なる印刷配線板層の熱伝導層（１９〜２４）を接続して、ビア（１６，１７，１８）と印刷配線板層の熱伝導層（１９〜２４）が、一番上の印刷配線板層から一番下の印刷配線板層への熱伝導ブリッジを形成している。  本発明は更に車両に使用するための制御装置（１）及び制御装置（１）の使用に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重なり合って設けられる複数の印刷配線板層を持つ印刷配線板（４）であって、印刷配線板層が、それぞれ１７０℃以上のガラス転移温度を持つ基材から形成され、印刷配線板層が電気絶縁基材上へ設けられる少なくとも１つの熱伝導層（１９〜２４）をそれぞれ持ち、印刷配線板層に対して直角にｚ方向に延びる複数のビア（１６，１７，１８）が設けられ、これらのビア（１６，１７，１８）が異なる印刷配線板層の熱伝導層（１９〜２４）を接続して、ビア（１６，１７，１８）と印刷配線板層の熱伝導層（１９〜２４）が、一番上の印刷配線板層から一番下の印刷配線板層への熱伝導ブリッジを形成していることを特徴とする、印刷配線板。
【請求項２】
基材がセラミック小片を含むガラス繊維補強プラスチックであることを特徴とする、請求項１に記載の印刷配線板。
【請求項３】
少なくとも１つの印刷配線板層のすべての熱伝導層（１９〜２４）の全表面が、その上にある印刷配線板層のすべての熱伝導層（１９〜２４）の全表面より大きいことを特徴とする、請求項１又は２に記載の印刷配線板。
【請求項４】
若干のビア（１６）が、一番上の印刷配線板層の少なくとも１つの熱伝導層（１９）をその下にある印刷配線板層の少なくとも１つの熱伝導層（２０〜２４）と接続する第１の盲ビアであり、かつ／又は若干のビア（１７）が、一番下の印刷配線板層（２４）の少なくとも１つの熱伝導層をその上にある印刷配線板層の少なくとも１つの熱伝導層（１９〜２４）と接続する第２の盲ビアであり、かつ／又は若干のビア（１８）が、少なくとも２つの異なる印刷配線板層のそれぞれの熱伝導層（１９〜２４）を接続する埋込みビアであることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の印刷配線板。
【請求項５】
第１の盲ビア（１６）及び／又は第２の盲ビア（１７）及び／又は埋込みビア（１８）が微小ビアであることを特徴とする、請求項４に記載の印刷配線板。
【請求項６】
印刷配線板層に対して直角にｚ方向（ｚ）に印刷配線板層へ、第１の盲ビア（１６）及び／又は第２の盲ビア（１７）を受入れるため１００μｍ〜１５０μｍの範囲にある直径を持つ切欠き、及び埋込みビア（１８）を受入れるため少なくとも２５０μｍの直径を持つ切欠きが設けられていることを特徴とする、請求項４又は５に記載の印刷配線板。
【請求項７】
印刷配線板層の熱伝導層（１９〜２４）及び／又はビア（１６，１７，１８）の壁（１６．１，１７．１，１８．１）が銅から製造されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の印刷配線板。
【請求項８】
印刷配線板層の熱伝導層（１９〜２４）及び／又はビア（１６，１７，１８）の壁（１６．１，１７．１，１８．１）に、ニッケル、パラジウム及び金の層順序を持つ多機能付加金属被覆が設けられていることを特徴とする、請求項７に記載の印刷配線板。
【請求項９】
一番上の印刷配線板層に少なくとも１つの能動電気部品（６）が設けられ、かつ／又は一番上の印刷配線板層に少なくとも１つの受動電気部品（７）が設けられていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の印刷配線板。
【請求項１０】
一番下の印刷配線板層の下に冷却体（３）が設けられ、第１の熱伝導接着剤層（５）が一番下の印刷配線板層に冷却体（３）を結合し、印刷配線板（４）の最大撓みが第１の熱伝導接着剤層（５）の層厚より小さいことを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の印刷配線板。
【請求項１１】
印刷配線板（４）が、冷却体（３）から遠い方の側で、注型材料（１５）により完全に包囲され、少なくとも１つの電気部品（６，７）が完全に注型材料（１５）内に設けられていることを特徴とする、請求項１０に記載の印刷配線板。
【請求項１２】
先行する請求項の１つに記載の重なり合って設けられる複数の印刷配線板層を持つ印刷配線板（４）を含む、車両に使用するための制御装置。
【請求項１３】
集積される機械−電気式変速機制御装置として請求項１２に記載の制御装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】    本発明は、重なり合って設けられる複数の印刷配線板層を持つ印刷配線板に関する。
【背景技術】
【０００２】  自動車技術において変速機、機関又は制動システムのような部品がますます電子制御されていることは、従来技術から一般に公知である。このため制御電子装置及びセンサ又は弁のような付属電子部品を変速機、機関又は制動システムへ統合することによって形成可能な集積メカトロニック制御装置が存在し、分散電子装置とも称される。即ち制御電子装置と付属する電子部品は、変速機、機関又は制動システム外の別個の保護される電子装置空間に収容されていない。制御電子装置及び付属する電子部品を環境の影響や機械的、熱的及び化学的ストレスに対して保護するため、これらは、付加的に重要な遮蔽機能を果たす特別なハウジングへ挿入されている。【０００３】  このような集積メカトロニック制御装置の通常の構造は、中央制御装置の種々の電子部品を含むセラミック基板から構成されている。中央制御装置への周辺部品の結合を可能にするために、アルミニウム太線ボンディング接続部のようなボンディング接続部により、セラミック基板が剛性又は可撓性印刷配線板又は打抜き格子に接続されている。更に回路支持体を備えた電子装置空間全体が、ボンディング接続部、導線及び部品を湿気その他の環境の影響に対して保護するため、シリコーンゲルで被覆される。【０００４】  集積メカトロニック制御装置を変速機制御モジュールとして使用する際、このモジュールが変速機油溜めに収容され、従って油及びそれに含まれる導電性汚染物により包囲されている。これは、変速機ハウジング及び／又は取付けられる部品の製造過程及び／又は不十分な洗浄過程からの歯摩耗、切削残余による汚れである。このような汚れ、損傷及び導体条片短絡又はボンディング短絡に対して必要な保護を行うため、金属、非金属又は金属被覆ハウジング蓋としての覆いが、変速機制御モジュールのハウジング底板へ取付けられて、気密に密閉される。【０００５】  このような変速機制御装置を実現するため、特にハウジングへ入れられない半導体備品が使用され、導体接着技術により、回路支持体としてのセラミック基板に取付けられ、金線及びアルミニウム線による線ボンディング技術を介して回路支持体の方へ電気的に接触せしめられる。セラミック回路支持体はいわゆる厚膜回路又は低温共融解セラミック（ＬＴＣＣ）として構成されている。両方のセラミック回路支持体技術では、導体条片が銀含有ペーストによりスクリーン捺染法で形成される。更に例えばニッケル、パラジウム及び金の相順序による次のいわゆるめっき過程によって、回路支持体の導体条片上に多機能最終表面が実現されて、ろう付け技術、銀接着、金線又はアルミニウム線による線ボンディングに適している。これらのセラミック回路支持体技術は、変速機における高い使用温度に適している。【０００６】  回路の放熱のために、セラミック回路支持体は熱伝導接着剤により金属基板又はハウジング部分に接着されている。【０００７】  更にセラミック基板の代わりに印刷配線板を含む技術的解決策が存在する。【０００８】  ハウジングのない半導体部品を銀接着及び線ボンディングにより印刷配線板上に取付けることは、チップオンボード（ＣＯＢ）と称される。その際半導体部品は、部品へ個々に塗布される単一のいわゆ���“グロブトップ”により、湿気のような環境の影響に対して保護される。グロブトップ材料はポリマ樹脂、典型的に印刷配線板の熱膨張に熱膨張を合わされている酸化珪素のような充填材を含むエポキシ樹脂であり、グロブトップ材料は高い弾性係数を持っている。チップオンボンド使用は適度の信頼性及び例えば−４０℃〜８５℃の温度要求のために設計されている。これに反し変速機制御装置は、−４０℃〜１６０℃の典型的な使用温度範囲及びそれ以上の温度を持っている。このような使用温度に対しての使用は知られていない。【０００９】  更に従来技術から、いわゆる熱ビアを介して部品の放熱が行われることは公知である。“ベアダイ”とも称されるハウジングなしの半導体部品を印刷配線板回路支持体へ取付ける際、ハウジングなし半導体部品として構成される部品は、受動部品とともに、印刷配線板の表面へ導電接着されるかろう付けされる。部品と回路支持体との電気的接触は、ボンディング線結合部により行われる。部品特に能動部品の損失熱を導出するために、標準印刷配線板技術いわゆる多層技術では、熱ビアと称されて機械的に穴あけされる貫通接触部が使用される。熱ビアの使用は、ハウジング収容部品及びハウジングなし部品に対して行われる。その際熱の流れは、熱ビアを介して印刷配線板の下側へ行われる。印刷配線板の下側に設けられる銅パッドが、伝熱接着材を介して冷却体へ熱を伝達する。【００１０】  ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００７０３２５３５号明細書は、ハウジング内部空間とハウジング外にある部品との電気接続部としてハウジング蓋及び多層印刷配線板を持つ電子モジュールを記載している。多層印刷配線板は、中央制御電子装置の電気部品用の回路支持体であり、同時に集積メカトロニック変速機制御装置用底板への熱的結合部である。印刷配線板は、底板への熱結合部及びハウジング外にある部品への電子的結合用のビアを持っている。【００１１】  集積変速機制御装置では、ただし取付け制御装置としての制御装置の構造でも、回路支持体上の電子部品及び電子部品と印刷配線板上の導体条片との接続個所又は電子部品自体の間の接続個所への熱負荷及び振動負荷が、非常に大きい。従って印刷配線板を変速機制御用制御装置の要求に合わせることが必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】  本発明の基礎になっている課題は、従来技術に対して改善された、重なり合って設けられる複数の印刷配線板層を持つ印刷配線板を提示し、この印刷配線板が改善された機能特性を持ち、同時に僅かな費用で経済的に製造可能であるようにすることである。特に印刷配線板が、特に車両への適用において高い温度、化学的及び機械的負荷に対する要求を、従来技術から公知の解決策よりよく満たすようにする。更に本発明の基礎になっている課題は、従来技術に対して改善された車両用制御装置及び制御装置の使用を提示することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】  これらの課題は、本発明によれば、印刷配線板に関しては請求項１に示される特徴によって、制御装置に関しては請求項１２に示される特徴によって、制御装置の使用に関しては請求項１３に示される特徴によって解決される。【００１４】  本発明の有利な構成は従属請求項の対象である。【００１５】  印刷配線板は重なり合って設けられる複数の印刷配線板層を持っている。【００１６】  本発明によれば、印刷配線板層が、それぞれ１７０℃以上のガラス転移温度を持つ基材から形成され、印刷配線板が電気絶縁基材上へ設けられる少なくとも１つの熱伝導層をそれぞれ持ち、印刷配線板層に対して直角にｚ方向に延びる複数のビアが設けられ、これらのビアが異なる印刷配線板層の熱伝導層を接続して、ビアと印刷配線板層の熱伝導層が、一番上の印刷配線板層から一番下の印刷配線板層への熱伝導ブリッジを形成している。その際熱伝導層が同時に電気導体として役立つ。【００１７】  特に印刷配線板は、車両用変速機制御装置として使用するためいわゆるベアダイ取付けを持つ高密度相互接続（ＨＤＩ）印刷配線板である。【００１８】  層切換え接触子とも称されるビア（垂直相互接続アクセス）により、多層印刷配線板の少なくとも２つの印刷配線板層を接続する垂直な貫通接触部が表される。【００１９】  約１５０μｍより小さい直径を持つ貫通接触される孔として構成されているビアは微小ビアと称される。【００２０】  多層印刷配線板の一番上又は一番下の印刷配線板層を少なくとも１つの内部印刷配線板層と接続する貫通接続部を持つ盲穴として構成されるビアは、盲ビアと称される。【００２１】  多層印刷配線板の内部に設けられて少なくとも２つの内部印刷配線板層を接続するビアは、埋込みビアと称される。【００２２】  印刷配線板を通る熱伝達の改善に用いられるビアは、熱ビアとも称される。【００２３】  熱ビアは、熱を放出する能動部品例えばハウジングなしの半導体部品が設けられている印刷配線板の放熱に特に使用される。【００２４】  その際ビアは熱ビアとして作用し、これらのビアを経て異なる印刷配線板層による熱を放出できるので、印刷配線板の本発明による構成の結果、印刷配線板が高い使用温度のために設計され、集積メカトロニック的な使用に適している。【００２５】  本発明による印刷配線板の特に有利な構成によれば、基材がセラミック小片を含むガラス繊維補強プラスチックである。これらの基材は簡単かつ安価に使用可能である。回路支持体構造の統一は原理的に可能であり、更に一層大きい回路支持体形状が実現可能であるけれども、丸み、角及び他の形状を持つ非常に特殊な形状も形成可能である。【００２６】  少なくとも１つの印刷配線板層のすべての熱伝導層の全表面が、その上にある印刷配線板層のすべての熱伝導層の全表面より大きいのがよい。ビア及び熱伝導層により形成される熱伝導ブリッジは、少なくとも１つの印刷配線板層からその下にある印刷配線板層へ拡張される。なぜならば、少なくとも１つの印刷配線板層のすべての熱伝導層の全表面は、その上にある印刷配線板層のすべての熱伝導層の全表面より大きいからである。それにより、熱伝達にとって有効な面積が有利に増大され、印刷配線板の熱抵抗が減少される。なぜならば、熱抵抗は熱伝達のために有効な面積の逆数値に少なくともほぼ比例しているからである。【００２７】  その代わりに又はそれに加えて、印刷配線板の特に好ましい構成によれば、ｚ方向に対して直角な熱伝導層の表面の大きさが、一番上の印刷配線板層から一番下の印刷配線板層へ単調に増大している。【００２８】  これらの表面の単調な増大とは、１つの印刷配線板層からすぐその下にある印刷配線板層へ表面の大きさがそれぞれ増大するか又は変わらないけれども減少しないことを意味する。【００２９】  それによる熱伝達にとって有効な面積は、ｚ方向に上から下へ次第に増大されることができる。こうして特に非常に小さい能動電気部品が効果的に放熱される。【００３０】  これは、コンパクトに形成されてそれに応じた小さい電気部品を持つ印刷配線板特にいわゆるＨＤＩ（高密度相互接続）印刷配線板の放熱のために特に有利である。なぜならば、小さい電気部品のすぐ下には比較的少ないビアしか設けることができず、従って熱伝達のために有効な面積の本発明による増大が特に効果的だからである。【００３１】  本発明の好ましい構成では、若干のビアが、一番上の印刷配線板層の少なくとも１つの熱伝導層をその下にある印刷配線板層の少なくとも１つの熱伝導層と接続する第１の盲ビアである。それにより一番上の印刷配線板層からその下にある印刷配線板層への熱接触が有利に行われる。特に第１の盲ビアは微小ビアとして構成することができ、それはＨＤＩ印刷配線板にとって有利である。【００３２】  更に若干のビアが、一番下の印刷配線板層の少なくとも１つの熱伝導層をその上にある印刷配線板層の少なくとも１つの熱伝導層と接続する第２の盲ビアであるのがよい。これは、印刷配線板の内部から一番下の印刷配線板層への熱伝導を可能にし、この一番下の印刷配線板層を経て熱を外部へ放出することができる。第２の盲ビアも微小ビアとして構成でき、ＨＤＩ印刷配線板の場合特に有利である。【００３３】  更に若干のビアが、少なくとも２つの異なる印刷配線板層のそれぞれの熱伝導層（１９〜２４）を接続する埋込みビアであるのがよい。それにより印刷配線板の内部を通って熱を有利に導くことができ、埋込みビアの配置、大きさ及び構成を印刷配線板の形状に合わせることができる。【００３４】  第１の盲ビア及び／又は第２の盲ビア及び／又は埋込みビアが微小ビアであるので、できるだけ多くのビアを小さい面積に設けることができる。【００３５】  少なくとも１つのビアがなるべくスリーブ状に構成されている。このことは、それがスリーブ状中空体として構成されていることを意味する。ビアのスリーブ状構成は印刷配線板の重量を有利に減少し、その製造のために必要な材料消費従って材料価格を減少する。【００３６】  本発明の有利な展開によれば、印刷配線板層に対して直角にｚ方向に印刷配線板層へ、第１の盲ビア及び／又は第２の盲ビアを受入れるため１００μｍ〜１５０μｍの範囲にある直径を持つ切欠き、及び埋込みビアを受入れるため少なくとも２５０μｍの直径を持つ切欠きが設けられている。従って印刷配線板はいわゆる高密度相互接続技術（ＨＤＩ技術）による印刷配線板である。多層ＨＤＩ印刷配線板は、標準印刷配線���に比べて、ビアを受入れるために一層小さい穴直径を持っていることを特徴としている。従って面積当たり一層多数のビアが可能である。その結果、高められる電流容量のほかに、特に改善される放熱が行われる。【００３７】  有利な展開によれば、印刷配線板の熱伝導層及び／又はビアの壁が銅から製造されている。その結果、本発明による印刷配線板は、ペーストとして印刷法で塗布される電気導体を持つセラミック基板に比べて、電流容量が高められるという特徴を持っている。【００３８】  印刷配線板は特に変速機制御装置のために使用可能であり、このため印刷配線板は制御装置に集積されている。印刷配線板の高い電流容量のため、１５Ａ〜５０Ａの範囲及びそれ以上の大きい電流を持つポンプ又は機関の駆動装置が実現可能である。【００３９】  セラミック回路支持体にこのような電流容量を実現するための導体構造が特別基板により非常に費用をかけて特にいわゆる“直接銅ボンディング法”で製造可能な公知の解決に対して、銅から形成される熱伝導層及び／又は導体条片に基く印刷配線板は、特に高い電流容量を示す。熱伝導層は銅から特に簡単に種々の層厚で形成可能であるので、これらの層厚は必要な使用及び必要な電流容量に特に簡単に合わせることができる。銅層の厚さは例えば３５μｍ及び７０μｍであるが、２００μｍ〜４００μｍのもっと大きい銅層厚さも形成可能で使用可能である。印刷配線板のこの構成のため、セラミックの回路支持体に比べてずっと高い電流容量が実現可能であり、電流容量は１００Ａ以上の範囲まで可能である。更に印刷配線板及び／又は銅から成るビアの壁の構成のため、印刷配線板の放熱用銅の良好な熱伝導特性が利用される。【００４０】  有利なように、更に印刷配線板層の熱伝導層及び／又はビアの壁に、例えばニッケル、パラジウム及び金の層順序を持つ多機能付加金属被覆が設けられている。それにより、受動部品と共にハウジングなしの半導体部品を印刷配線板に設けること、即ちいわゆる裸ダイ装備が可能である。このため熱伝導層及び／又はビアの壁の銅外面への付加金属被覆が設けられ、付加金属被覆は同時にろう付け技術、銀導電接着及び例えば金線及び／又はアルミニウム線によるボンディングのような結合技術による取付け技術に適している。【００４１】  印刷配線板の製造過程の上述した最適化及び印刷配線板外層の付加金属被覆によって、特に金及び／又はアルミニウム線ボンディング接続のために高い信頼度が得られる。【００４２】  印刷配線板の一番上の印刷配線板層に少なくとも１つの能動電気部品が設けられ、かつ／又は一番上の印刷配線板層に少なくとも１つの受動電気部品が設けられている。それによりビア及び熱伝導層により形成される熱伝導ブリッジを、少なくとも１つの電気部品から放出される熱を導出するために有利に使用することができる。【００４３】  この場合なるべく第２の熱伝導接着剤層が設けられて、少なくとも１つの能動電気部品を一番上の印刷配線板層に結合するので、少なくとも１つの能動電気部品及び／又は受動電気部品が、一番上の印刷配線板層上に簡単に熱伝導するように固定される。【００４４】  更に一番上の印刷配線板層が、少なくとも１つの電気部品に近い熱伝導層を持ち���この熱伝導層の表面が少なくとも１つの能動電気部品の熱伝導層に近い側の表面より大きいのがよい。それにより一番上の印刷配線板層が、少なくとも１つの能動電気部品に接する熱伝導層を持ち、この熱伝導層により、少なくとも１つの電気部品から放出される熱を吸収することができる。更にこの熱伝導層は、少なくとも１つの電気部品の熱伝導層に近い側の表面に比べて大きくされており、それにより少なくとも１つの電気部品から放出される熱が、この熱伝導層の大きい方の表面へ分布され、一番上の印刷配線板層の熱容量が有利に増大される。【００４５】  特に好ましい展開によれば、一番下の印刷配線板層の下に冷却体が設けられ、第１の熱伝導接着剤層が一番下の印刷配線板層に冷却体を結合する。【００４６】  印刷配線板から熱を特に効率よく放出できるようにするため、第１の熱伝導接着剤層の厚さはできるだけ小さく、特に１００μｍより小さくなければならない。印刷配線板の全面にわたるこのような層厚は、印刷配線板の最大撓みが第１の熱伝導接着剤層の層厚より小さい時にのみ、実現される。これは、例えばすべての面における均一な銅分布のように、適切な層構造及びレイアウト最適化によって行われる。【００４７】  冷却体は、例えば熱伝導板として例えばアルミニウムから製造される熱伝導板として構成することができる。第１の熱伝導接着剤層により冷却体が一番下の印刷配線板層に簡単に熱伝導するように固定される。【００４８】  目的にかなった展開では、印刷配線板が、冷却体から遠い方の側で、注型材料により完全に包囲され、少なくとも１つの電気部品が完全に注型材料内に設けられている。その結果、回路支持体全体が外部の機械的、熱的及び化学的影響に対して保護される、という利点が生じる。特に注型材料がシリコーンゲル及び／又はシリコーンラックなので、いわゆる軟かい注型体が生じる。このように軟かい注型体は、小さい弾性係数で熱膨張が大きいという点ですぐれ、従って高い温度でも回路支持体を保護するのに適している。【００４９】  更に回路支持体の特に良好な電気的、熱的及び機械的特性を得るため、導体条片が少なくとも１００μｍの導体条片幅を持ち、かつ／又は誘電体層が少なくとも５０μｍの層厚を持っているのがよい。特に原理的な印刷配線板層構造、導体条片幅及び導体条片間隔の寸法、銅層の間の誘電体層厚さの寸法、およびビアの穴径の適切な適合によって、印刷配線板の信頼性及び寿命に対する要求が満たされる。【００５０】  要約すれば、部品から印刷配線板を通って冷却体又は支持体板への放熱が特に有効であり、高い外部温度でも印刷配線板の機能が保証されるように、特に印刷配線板層の構造、印刷配線板材料の選択及び個々の層におけるビアの組合わせが選ばれるように、印刷配線板及び制御装置が最適化されている。集積される変速機制御装置及び取付け変速機制御装置において使用するため、非常に高くかつ一部非常に特別な要求が、回路支持体自体としての印刷配線板に、しかし回路支持体へのハウジングなし部品の装備にも課される。【００５１】  これらの要求は、既に述べたように、回路支持体、部品及び接続個所の非常に長い作動時間の間１７０℃より高い使用温度、高い加工熱負荷及び高い反復負��である。更に特にボンディング接続を使用する際、電気部品と印刷配線板との接続個所に対して、非常に高い信頼性の要求がある。存在する油蒸気も、制御装置の作動及びその中に存在する電気部品付き印刷配線板に影響を及ぼしてはならず、印刷配線板は高周波振動に対して抵抗力があり、１００Ａまで又はそれ以上の電流で負荷可能でなければならない。【００５２】  これらの要求は、本発明による解決策及びその構成により満たされる。【００５３】  本発明の実施例が図面により以下に詳細に説明される。【００５４】  すべての図において、互いに一致する部分は同じ符号を付けられている。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】  集積されたメカトロニック変速機制御装置として使用するための本発明による制御装置の断面図を概略的に示す。
【図２】  図１による制御装置の一部の詳細図を概略的に示す。
【図３】  能動電気部品及び複数のビアを持つ多層印刷配線板の銅骨格の斜視図を概略的に示す。
【図４】  図３に示す印刷配線板の一部の縦断面を概略的に示す。
【図５】  図１及び図２の盲ビア及び４つの埋込みビアの一部を持つ印刷配線板の図３に示す骨格の一部の斜視図を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００５６】  図１及び２は、図示しない車両用の集積メカトロニック変速機制御装置として使用するための本発明による制御装置１を、断面図及び制御装置１の一部の詳細図で示す。
【００５７】  このいわゆる分散電子装置は、変速機への制御電子装置及び例えばセンサ又は弁のような付属電子部品の集積によって形成可能である。その際制御電子装置及び付属する電子部品は、変速機外の別個の保護される電子装置空間に存在するのではない。制御電子装置及び付属する電子部品を環境の影響及び機械的、熱的及び化学的負荷に対して保護するために、これらは遮蔽機能も果たすハウジング２へ挿入されている。更に制御装置１の作動中に生じる損失熱を導出する冷却体３が設けられている。
【００５８】  制御電子装置及び付属する電子部品は、ＨＤＩ印刷配線板として構成されている。多層印刷配線板４は、明確には示してないがｚ方向に積層される複数の印刷配線板層を含み、第１の熱伝導接着剤層５により冷却体３に伝熱結合されてこれに取付けられている。印刷配線板４の最大撓みは、第１の熱伝導層５の層厚より小さい。
【００５９】  印刷配線板４の一番上の層上に、半導体として構成される能動電気部品６と、半導体として構成される受動電気部品７が設けられ、図３〜５に詳細に示す第２の熱伝導層８により、印刷配線板４の一番上の層に取付けられている。
【００６０】  特に周辺の電気部品を制御装置１へ取付けるのを可能にするため、制御装置１の電気的接触のため、印刷配線板４がボンディング線９〜１１により打抜き格子１２及び可撓導体箔１３，１４に接続されている。ボンディング線９〜１１はアルミニウム線ボンディング接続部又は金線ボンディング接続部として構成されている。
【００６１】  制御電子装置、付属する電子部品及びボンディング接続部を機械的、化学的及び熱的影響に対して保護するため、これらはハウジング２内で電気絶縁注型材料１５により完全に包囲され、注型材料１５は、大きい熱膨張と小さい弾性係数の点ですぐれ従って高い温度でも制御装置１の部品を保護するのに適しているシリコーンゲルから成る注型材として形成されている。注型材料１５の使用によって、更にハウジングなしの電気部品６，７を使用することができる。
【００６２】  特に注型材料によって、すべての電気接続部の高い安定性、油蒸気、高周波振動及び衝撃に対する部品の抵抗が実現される。
【００６３】  一番上の印刷配線板層を内部の印刷配線板層と熱的及び電気的に結合するため、第１の盲ビア１６が設けられ、一番下の印刷配線板層を内部印刷配線板層に熱的及び電気的に結合するため、第２の盲ビア１７が設けられ、これらのビアは貫通接続部を持つ盲穴として形成されている。
【００６４】  内部印刷配線板層の熱的及び電気的結合のため埋込みビア１８が設けられている。
【００６５】  盲ビア１６，１７及び埋込みビア１８は、印刷配線板４による熱伝達の改善、特に熱を放出する能動電気部品６のため印刷配線板４の放熱に用いられる。
【００６６】  個々の印刷配線板層の間の熱伝導を行うため、各印刷配線板層はそれぞれ１つの熱伝導層１９〜２４を持っている。熱伝導層１９〜２４は図４に詳細に示されている。熱伝導のため、異なる印刷配線板層の熱伝導層１９〜２４は、盲ビア１６，１７及び埋込みビア１８により互いに接続されて、盲ビア１６，１７と埋込みビア１８と熱伝導層１９〜２４が一番上の印刷配線板層から一番下の印刷配線板層へ熱伝導ブリッジを形成するようにしている。
【００６７】  盲ビア１６，１７及び埋込みビア１８は垂直な熱伝導の改善に役立つ。更に図示しないやり方で、放熱のために金属インレイ特に銅インレイを使用することができる。
【００６８】  導線インダクタンスの減少及び／又は電流容量の増大のために、接続用に複数の盲ビア１６，１７及び埋込みビア１８が印刷配線板４へ入れられている。
【００６９】  盲ビア１６，１７及び埋込みビア１８により、複数層の印刷配線板４にある導体条片面を交代することが可能である。これは特に複雑な回路の良好な解体に関して大いに有利である。
【００７０】  盲ビア１６，１７は１００μｍ〜１５０μｍの直径を持ち、埋込みビア１８は少なくとも２５０μｍの直径を持っている。従って少なくとも盲ビア１６，１７が、なるべくレーザにより形成されるいわゆる微小ビアである。
【００７１】  盲ビア１６，１７及び埋込みビア１８の高い密度の配置のため、印刷配線板４はいわゆるＨＤＩ（高密度相互接続）印刷配線板である。
【００７２】  図示した実施例では、多層印刷配線板４は、複数の盲ビア１６，１７を持つ外側印刷配線板層即ちそれぞれ１つのいわゆる微小ビア層を持っている。微小ビア層の間で印刷配線板４の芯範囲に、複数の中間層なるべく４つ又は６つの中間層が設けられて、埋込みビア１８により熱的に接続されている。
【００７３】  車両の変速機に１７０℃以上の高い温度が現れる場合にも制御装置１の機能を保証するため、印刷配線板層は、１７０℃以上のガラス転移温度を持つ基材から形成されている。
【００７４】  基材は電気絶縁性であり、熱伝導層１９〜２４は基材に塗布されている。基材は、セラミック材料を添加されているガラス繊維補強プラスチックである。更に基材は、−４０℃〜＋１５０℃の２０００以上のサイクルで極めてよい周期抵抗力を持ち、非常に小さい熱膨張を持つ点ですぐれている。３０ｐｐｍ／Ｋ〜４０ｐｐｍ／Ｋのｚ方向熱膨張を得るため、基材に充填材特にセラミック小片が添加される。付属する熱伝導層１９〜２４を含む基材は、少なくとも５０μｍの層厚を持っている。形成される導体条片は少なくとも１００μｍの導体条片幅を持っている。
【００７５】  熱伝導層１９〜２４及び図３〜５に詳細に示される盲ビア１６，１７及び埋込みビア１８の壁１６．１，１７．１，１８．１は、銅から形成されるか又は銅から成る層で被覆されている。
【００７６】  更に印刷配線板４に、ハウジングなしの能動部品即ち能動電気部品６を受動電気部品７と共に設けるのを可能にするため、熱伝導層１９〜２４の外側銅表面に、図示しないやり方で付加金属被覆が設けられている。この付加金属被覆を形成するため、例えば無電流過程で例えばニッケル、パラジウム及び金がこの層順序で被覆される。この付加又は最終金属被覆により、印刷配線板４上へのハウジングなしの電気部品の取付け過程特にろう付け及び銀導電接着、及び電気部品６，７と印刷配線板との電気接触過程なるべく線ボンディング技術及び／又はろう付けのためのフリップチップで技術が、特に確実に又は初めて可能になる。線ボンディングは特に金線及び／又はアルミニウム線で行われる。
【００７７】  制御装置１において、ハウジングなしの能動電気部品及び受動電気部品７のみが使用されるのがよい。印刷配線板４との機械的及び電気的接触のためこの印刷配線板へろう付けされるハウジング付き部品は使用されない。なぜならば、印刷配線板は、ハウジングのため、部品により発生される熱をよく放熱しないからである。ハウジングなしの能動電気部品６は、特に銀導電接着剤から形成される第２の熱伝導接着剤層８による機械的接触のために、一番上の印刷配線板上に接着される。印刷配線板４への電気的接触はボンディング線２５により行われる。
【００７８】  図３は、重なり合って設けられる６つの印刷配線板層、一番上の印刷配線板層に設けられる能動電気部品６及び複数のビア１６，１７，１８を持つ印刷配線板４の銅骨格の斜視図を示す。既に述べたように、印刷配線板４はＨＤＩ印刷配線板である。
【００７９】  印刷配線板層はそれぞれ１つの平らな熱伝導層１９〜２４を持っている。熱伝導層１９〜２４は、互いに平行にｚ方向に対して直角な面に設けられ、それぞれ電気絶縁基材へ塗布され、かつ銅から製造されている。
【００８０】  印刷配線板層の電気絶縁基材は、セラミック小片を入れられたガラス繊維補強エポキシ樹脂であり、使用されるガラス繊維補強エポキシ樹脂は印刷配線板層に関係していてもよい。それにより使用されるエポキシ樹脂を、印刷配線板内のそれぞれの印刷配線板層の位置及び／又はその使用に有利に合わせることができる。
【００８１】  電気絶縁基材は、熱伝導層１９〜２４とビア１６，１７，１８との間の空間を満たしているが、図３には示されていない。従って図３に示されている印刷配線板４の部分はその銅骨格とみなされる。
【００８２】  能動電気部品６は特にハウジングなしの半導体チップであり、作動中に熱を放出する。能動電気部品６は、第２の熱伝導接着剤層８例えば銀導電接着剤層により、一番上の印刷配線板層に結合されている。
【００８３】  一番下の印刷配線板層の下に、印刷配線板４からの熱を吸収するアルミニウムから成る熱伝導板として構成される冷却体３が設けられている。冷却体３は、第１の熱伝導接着剤層５により、一番下の印刷配線板層に結合されている。第１の熱伝導接着剤層５は、例えばセラミック小片を満たされるシリコーン接着剤として構成可能である。
【００８４】  図４は、図３に示される印刷配線板４の縦断面の一部を示す。
【００８５】  一番上の印刷配線板層は、上側に、能動電気部品６の下側に面する第１の熱伝導層１９を持ち、この熱伝導層１９の表面は、能動電気部品６の下側の表面より大きい。第１の熱伝導層１９は、見易くするため区分として示され、各区分は正方形であり、能動電気部品６の下に設けられて微小ビアとして構成される第１の盲ビア１６を持っている。
【００８６】  第１の盲ビア１６は、一番上の印刷配線板層の下に設けられている第２の印刷配線板層の第２の熱伝導層２０の方へ第１の熱伝導層１９を通る盲穴である。それぞれの第１のビア１６はｚ方向の周りに回転対称に形成され、第２の熱伝導層２０の方へ少し円錐状に先細になっている。第１の盲ビア１６の壁１６．１は銅から製造され、第１の熱伝導層１９を第２の熱伝導層２０に結合している。第１の盲ビア１６は、図示した実施例では、その上端でそれぞれ約１５０μｍの直径を持ち、例えば約５００μｍの間隔で設けられている。
【００８７】  第２の熱伝導層２０の表面は第１の熱伝導層１９の表面より大きく、例えば約２倍の大きさである。第２の熱伝導層２０の下には第３の熱伝導層２１が設けられ、その下には第４の熱伝導層２２が設けられ、その下には第５の熱伝導層２３が設けられ、それぞれ第３、第４及び第５の印刷配線板層に属している。この実施例では、第２、第３、第４及び第５の熱伝導層２０，２１，２２、及び２３はそれぞれ同じ大きさであるが、別の実施例では上から下へ増大していてもよい。
【００８８】  第２の熱伝導層２０から第５の熱伝導層２３まで、複数の埋込みビア１８が延びている。埋込みビア１８は、銅から成る壁１８．１を持つ円筒状中空体として形成され、第２、第３、第４及び第５の熱伝導層２０，２１，２２及び２３を互いに接続している。埋込みビアは特に約２５０μｍの直径を持っている。
【００８９】  第５の熱伝導層２３の下には一番下の印刷配線板層が設けられて、下側に冷却体３に面する第６の熱伝導層２４を持っている。第６の熱伝導層２４は、第２の盲ビア１７を介して第５の熱伝導層２３に接続されている。第２の盲ビア１７は第１の盲ビア１６と同じように形成され、即ち第６の熱伝導層２４を通って第１の熱伝導層２３へ至りかつ第６の熱伝導層２４を第５の熱伝導層２３に接続する銅から成る壁１７．１を持つ盲穴として形成されている。
【００９０】  第６の熱伝導層２４の表面より第５の熱伝導層２３の表面が大きく、例えば２〜３倍の大きさである。第６の熱伝導層２４に面する冷却体３の表面は、この第６の熱伝導層２４の表面と少なくとも同じ大きさである。
【００９１】  図５は、第１の盲ビア１６、第２の盲ビア１７及び４つの埋込みビア１８の一部を持つ印刷配線板４の図３に示される骨格の一部の斜視図を示す。図５は、特に埋込みビア１８が第１及び第２の盲ビア１６，１７に対してｘ方向及びｙ方向にずれて設けられていることを示す。
【００９２】  印刷配線板技術の上述した適当な最適化によって、即ち最適化される材料、導体条片幅、導体条片間隔、多機能端部表面、誘電体の層厚の適切な寸法を持つ特有の印刷配線板構造、ビア１６，１７，１８及びこれらのために必要な穴の直径の最適化される選択、及び印刷配線板基材の使用と共に強固なデザインによって、過度の要求に対する多層の特にＨＤＩ印刷配線板解決策を持つ集積変速機制御装置の特有の構造が実現可能である。
【符号の説明】
【００９３】１        制御装置
２        ハウジング
３        冷却体
４        印刷配線板
５        第１の熱伝導接着剤層
６        能動電気部品
７        受動電気部品
８        第２の熱伝導接着剤層
９        ボンディング線
１０      ボンディング線
１１      ボンディング線
１２      打抜き格子
１３      導体箔
１４      導体箔
１５      注型材料
１６      ビア、第１の盲ビア
１７      ビア、第２の盲ビア
１７．１  壁
１８      ビア、埋込みビア
１８．１  壁
１９      熱伝導層
２０      熱伝導層
２１      熱伝導層
２２      熱伝導層
２３      熱伝導層
２４      熱伝導層
２５      ボンディング線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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