(57)【要約】  本発明は、素子を支持する少なくとも１つの導電基板を有し、当該導電基板が機械的な保護手段により包囲されている形式の電子ユニットに関する。導電基板（２）は、機械的保護手段（１３）としての成形コンパウンド（１２）により包囲されており、固有剛性とバネ弾性を有する少なくとも１つの電気接続導体（７）とコンタクトしており、接続導体（７）は少なくとも部分的に成形コンパウンド（１２）の中に埋め込まれている。本発明は上記電子ユニットの製造方法にも関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子を支持する少なくとも１つの導電基板を有し、当該導電基板が機械的な保護手段により包囲されている、電子ユニットにおいて、前記導電基板（２）は、前記機械的保護手段（１３）としての成形コンパウンド（１２）により包囲されており、固有剛性とバネ弾性を有する少なくとも１つの電気接続導体（７）とコンタクトしており、前記接続導体（７）は少なくとも部分的に前記成形コンパウンド（１２）の中に埋め込まれている、ことを特徴とする電子ユニット。
【請求項２】
導電基板（２）の外面は熱放散のために少なくとも部分的に前記成形コンパウンド（１２）からはみ出している、請求項１記載のユニット。
【請求項３】
前記導電基板（２）の外面または側面は、熱放散のために少なくとも部分的に前記成形コンパウンド（１２）からはみ出した基体（１８）、特にベースプレート（１９）上に配置されている、請求項１または２記載のユニット。
【請求項４】
互いに距離を置いて配置された少なくとも２つの導電基板（２）を有しており、前記接続導体（７）は当該導電基板（２）の間に配置されており、両方の導電基板（２）に電気的に接続されている、請求項１から３のいずれか１項記載のユニット。
【請求項５】
前記接続導体（７）の少なくとも一部分は電気端子として前記成形コンパウンド（１２）から突き出ている、請求項１から４のいずれか１項記載のユニット。
【請求項６】
前記導電基板（２）はプリント基板である、請求項１から５のいずれか１項記載のユニット。
【請求項７】
前記接続導体（７）は予荷重により前記導電基板（２）に当接している、請求項１から６のいずれか１項記載のユニット。
【請求項８】
前記接続導体（７）は焼結接合（１５）を介して前記導電基板（２）と焼結されている、請求項１から７のいずれか１項記載のユニット。
【請求項９】
前記焼結接合（１５）は低温焼結接合（１６）である、請求項１から８のいずれか１項記載のユニット。
【請求項１０】
前記導電基板（２）は低温同時焼結セラミックス（ＬＴＣＣ）（３）である、請求項１から９のいずれか１項記載のユニット。
【請求項１１】
素子を支持する少なくとも１つの導電基板を有し、当該導電基板が機械的保護手段により包囲されている、電子ユニットを製造する方法において、
ａ）前記導電基板を成型ツール内に配置するステップと、
ｂ）電気接続導体が予荷重により少なくとも部分的に前記導電基板と接触コンタクトするように、前記導電基板の対向位置に固有剛性およびバネ弾性を有する電気接続導体を配置するステップと
ｃ）このようにして得られた構造を成型コンパウンドでモールドし、機械的保護手段を形成するステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記ステップａ）の前に、前記接続導体との焼結のために、前記導電基板上に低温で焼結する金属、特に銀ナノパウダーおよび／またはニッケルおよび／またはパラジウムおよび／または金を用いてコンタクト部を形成する、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記焼結を前記成形コンパウンドによるインサート成形の間および／または前記成形コンパウンドを加熱する間に行う、請求項１１または１２記載の方法。
【請求項１４】
前記導電基板をモールドする前に基体、特に熱伝導性のベースプレートと接続する、および／または前記ベースプレートの上にもしくは前記ベースプレートに接して配置する、請求項１１から１３のいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
モールドする前に２つの導電基板を互いに対向位置に配置し、前記２つの導電基板を少なくとも部分的に同時にコンタクトさせるために、前記２つの導電基板の間に前記接続導体を配置する、請求項１１から１４のいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
前記成形ツールを閉じるときに、前記接続導体の予荷重を少なくとも１つの導電基板に印加する、請求項１１から１５のいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素子を支持する少なくとも１つの導電基板を有し、導電基板が機械的保護手段によって包囲されている形式の電子ユニットに関する。本発明はさらにこの電子ユニットの製造方法に関する。
【０００２】
先行技術
電子ユニットは保護のためにハウジング内に格納される。特にハイブリッド技術では、コストのかかる実装プロセスにより取付けおよびボンディングされた基板が既製のハウジングの中に挿入される。このために一般には、ベースプレートへの基板の接着、ハウジングの取付け、基板のボンディング、基板のゲル化、蓋の取付けもしくはハウジングの一体取付けが順に行われる。これに関しては、製造コストが比較的高く、垂直統合性が高いことが不利である。これらはそれぞれ莫大なコストに結びついている。また、与えられたハウジング形状で達成される寸法が不都合に大きい。
【０００３】
本発明の課題は、小さなスペースで保護ハウジング内にできる限りの回路密度を達成する簡単に低コストで製造可能な電子ユニットを提供することである。その際特に回路部材の良好な排熱も達成されるべきである。
【０００４】
発明の概要
このために、素子を支持する少なくとも１つの導電基板を有する電子ユニットであって、前記導電基板が機械的保護手段によって包囲されている形式のものを提案する。導電基板は機械的保護手段として成形コンパウンドを用いて包囲されており、固有剛性およびバネ弾性を有する少なくとも１つの電気接続導体がこの導電基板にコンタクトしている。接続導体（例えばリードフレーム）を成形コンパウンド中に埋め込むことにより、接続導体を正しい位置に不動に配置することができる。導電基板そのものは機械的保護手段として成形コンパウンドを用いて包囲されるので、先行技術から公知のような別個のハウジングは全く不要である。
【０００５】
別の実施形態では、導電基板の外面は熱放散のために少なくとも部分的に成形コンパウンドからはみ出している。成形コンパウンドから外面がはみ出していることにより回路装置の排熱が非常に簡単に可能になる。この場合、熱放散は電子ユニットのはみ出た外面の周囲の空気と導電基板とを通して起きる。先行技術で知られているような熱放散のための特別のハウジングは不要である。
【０００６】
別の実施形態では、導電基板の外面または側面は、熱放散のために少なくとも部分的に成形コンパウンドからはみ出た基体、特にベースプレート上に配置されている。ベースプレートまたは基体上に配置することにより、この基体へのまたはこの基体を介した大面積の放熱が可能である。基体が熱を非常に良く伝える材料から、例えば金属からできている場合には特にそうである。基体を成形コンパウンドからはみ出させて配置すれば、特別の製造コストを要さずに、電子ユニットの特に良好な排熱が可能である。
【０００７】
別の実施形態では、少なくとも２つの導電基板が互いに距離を置いて配置されている。これらの導電基板の間には接続導体が配置されており、両方の導電基板と電気的に接続されている。このようにして特にパッキング密度の高い電子ユニットが得られる。その際、導電基板の間に接続導体を配置し、さらに両方の導電基板とコンタクトさせることにより、非常に簡単で特にコストの低い多重コンタクトが保証される。２つの導電基板は平行またはほぼ平行に配置すると有利である。その際、接続導体は導電基板の間のほぼ中央に配置される。それでもこの構造により非常に良好な排熱が可能である。
【０００８】
接続導体の少なくとも一部分は電気端子として成形コンパウンドから突き出ていると有利である。こうすることで、非常に簡単な多重コンタクトが実現されるだけでなく、同時に電子ユニットに対するプラグコネクタの機能も組み込まれる。したがって、例えば多ピンコネクタのような追加部品は不要である。
【０００９】
別の実施形態では、導電基板はプリント基板である。プリント基板は先行技術において周知である。プリント基板は取付けおよびユニットへの組み込みが非常に簡単である。
【００１０】
別の実施形態では、接続導体は予荷重により導電基板に当接している。接続導体は予荷重により導電基板とコンタクトする目的で設計されているので、弾性的な接続導体とすることで導電基板とのコンタクトを行うことができる。予荷重は導電基板と接続導体の互いに対する空間的配置によって非常に簡単に生じる。
【００１１】
有利な実施形態では、接続導体は焼結接合を介して導電基板に焼結されており、電気的および機械的に導電基板に接続されている。特に信頼性と極限条件下での使用という観点から、接続導体と導電基板の機械的な固定と電気的なコンタクトには、焼結材料の相互拡散によって実現される焼結接合が特に有利である。あまり要求の厳しくない使用場面では、上記のように純粋に機械的なバネコンタクトでコンタクトを行ってもよいが、温度が頻繁に変わり、温度の帯域幅も広く、例えば機械的な荷重（揺れなど）を受ける使用場面では、高い動作信頼性を達成するには焼結接合が特に有利である。
【００１２】
上記の焼結接合は特に有利には低温焼結接合である。低温焼結接合は、低温で焼結する金属、例えば銀ナノパウダーを介して生じさせることのできる焼結接合である。なお、銀ナノパウダーは、典型的にはおよそ２００℃の温度で、コンタクトさせるべき焼結部の間の相互拡散により機械的な接合を達成する。ここで理想的には、インサート、つまり接続導体および／または導電基板は、銀の相互拡散を促進し、ひいては機械的な固定を促進するために、それぞれのコンタクト部においてニッケルおよび／または金でコーティングされる。コンタクト部は選択的にニッケルおよび／またはパラジウムおよび／または金および／またはこれらの金属の合金でコーティングされていてもよい。
【００１３】
有利な実施形態では、導電基板は低温同時焼結セラミックス（ＬＴＣＣ）である。低温同時焼結セラミックスの場合、導電基板は例えばいわゆる厚膜技術の場合とは違ってたった１回のプロセスで生成される（同時焼結）複数の層で形成されている。まさに、このような複合モジュールをハウジングに入れるのには先行技術ではかなりコストがかかり、比較的大きなハウジングを要する。その場合、排熱は複雑な構造のハウジングでなければ達成できない。これらの欠点は本発明の実施形態によって解決される。
【００１４】
さらに、素子を支持する少なくとも１つの導電基板を有し、導電基板が機械的保護手段により包囲されている形式の電子ユニットを製造する方法を提案する。この方法では、以下のステップが実行される。
ａ）導電基板を成形ツール内に配置する
ｂ）導電基板の対向位置に固有剛性およびバネ弾性を有する電気接続導体を配置する。その際、接続導体が予荷重により少なくとも部分的に導電基板と接触コンタクトするようにする。
ｃ）このようにして得られた構造を成形コンパウンドでモールドし、機械的保護手段を形成する。
【００１５】
このように導電基板は成形ツール内に配置され、その後成形ツールでモールドが行われる。これに関連して、接続導体は導電基板の対向位置に配置される。その際、接続導体は導電基板と接触コンタクトする、それも接続導体と導電基板の間のコンタクトが行われるべき位置で接触コンタクトする。この構造ができたら、このようにして得られた導電基板と接続導体の構造をモールドして機械的保護手段を形成するために、成形コンパウンドが成形ツールに注入される。つまり、先行技術の場合とは違い、別個の部材として既にあるハウジングの中に挿入されるのではない。機械的保護手段（最も広い意味では、新しく形成されるハウジング）は上記構造を成形コンパウンドでモールドしたときに出来上がる。
【００１６】
好ましくは、上記の流れの前に、接続導体の領域を焼結するために、低温焼結金属、特に銀ナノパウダーおよび／またはニッケルおよび／またはパラジウムおよび／または金ないし金属の化合物を用いて導電基板上にコンタクト部が形成される。
【００１７】
上記領域の焼結は成形コンパウンドによるインサート成形中および／または成形コンパウンドの加熱中に行われると有利である。焼結には特別な方法ステップは必要ない。すなわち、焼結はモールドが実施される温度範囲内で行われる低温焼結である。成形コンパウンドは例えばおよそ３００℃の温度を有しているが、焼結はおよそ２００℃の温度で既に始まる。
【００１８】
有利な実施形態では、導電基板はモールドされる前に基体、特に熱伝導性のベースプレートに接続される、および／またはこのベースプレート上に配置される。これにより簡単に排熱ができる。特に有利な実施形態では、高いパッキング密度を達成するために、モールド前に２つの導電基板が互いに対向位置に配置される。その際、２つの導電基板の間には、２つの導電基板を少なくとも部分的に同時にコンタクトさせるために接続導体が配置される。もちろん、プラグコネクタを形成するために、接続導体を少なくとも部分的に成形コンパウンドから突き出させて配置してもよい。
【００１９】
２つより多くの、例えば３つ、４つまたはそれ以上の導電基板をそれぞれ対向位置に配置する実施形態ももちろん可能である。この場合、これら導電基板の間には、対向する導電基板を少なくとも部分的に同時にコンタクトさせるためにそれぞれ１つの接続導体が配置される。またその際、外部コンタクトのために、それぞれの接続導体を成形コンパウンドから突き出させて配置してもよい。可能な範囲で最善の排熱がなされるように、最も放熱を必要とする導電基板はこのようなスタックのそれぞれ上面と下面に配置される。こうすることで、最も放熱を必要とする導電基板を少なくとも部分的に成形コンパウンドからはみ出させたり、ベースプレートとともに少なくとも部分的に成形コンパウンドからはみ出た形で形成することができる。
【００２０】
別の特に有利な実施形態では、成形ツールを閉じるときに接続導体の予荷重が少なくとも１つの導電基板に印加される。つまり、接続導体が少なくとも１つの導電基板に固定的でなく当接し、成形ツールが閉じて接続導体と導電基板との相対的位置が変わると、すなわち距離が短くなると、接続導体と導電基板の間の確実なコンタクトを生じさせる予荷重が生じるということである。このようにして所望の予荷重が生じる。
【００２１】
他の有利な実施形態は個々の従属請求項および従属請求項の組合せから得られる。このようにして所望の予荷重が生じる。
【００２２】
以下において、本発明を１つの実施例に基づいて詳しく説明する。ただし、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】２つの導電基板とこれら２つの導電基板の間に配置された接続導体とを備え、プラグコネクタとして形成された電子ユニットを示す。
【００２４】
発明の実施形態
図には、実質的に平行に並んで配置された２つの導電基板２を備えた、すなわち低温同時焼結セラミックス（ＬＴＣＣ）３を備えた電子ユニット１が示されている。導電基板の上には素子４が、例えば半導体５が配置されている。これらの素子は導電基板２上にはんだ付け、または例えばワイヤボンディング６によりボンディングされている。導電基板２はここでは互いに距離を置いて面平行に配置されており、導電基板２の間には、例えば少なくとも部分的にリードフレーム８の形態で形成された接続導体７が配置されている。
接続導体７は導電基板２とのコンタクトのためにバネ弾性を有するコンタクトバネ９を有している。コンタクトバネ９は有利には例えば打ち抜きと成形によって接続導体７に一体形成されている。コンタクトバネ９は、導電基板２の互いに対する距離のため、予荷重によって各導電基板２のコンタクト部１０に当接する。コンタクト部１０の領域では、導電基板２上に低温焼結する金属が、特に銀ナノパウダーおよび／またはニッケルおよび／またはパラジウムおよび／または金が塗布されている。このような金属はコンタクト部１０と接触コンタクトするコンタクトバネ９の端部１１にも塗布すると有利である。電子ユニット１は、導電基板２と接続導体７とからなる前記構造を成形コンパウンド１２でモールドすることで形成されている。導電基板２とその中に埋め込まれた接続導体７を保護する手段１３はモールドによってできるハウジング１４として形成される。そのために独立した部材としての別個のハウジングは不要である。成形コンパウンド１２を用いたモールドにより、コンタクトバネ９とコンタクト部１０の領域に熱が侵入するので、そこで低温焼結金属が焼結接合１５を形成する。焼結接合１５は有利には低温焼結接合１６である。したがって、コンタクト部１０によってコンタクトバネ９の間の、ひいては接続導体７との良好な電気的コンタクトが行われるだけでなく、それぞれの導電基板２への接続導体７の機械的な固定、すなわちコンタクトバネ９を介した固定も行われる。この実施形態は特に例えば揺れのような機械的荷重に対して非常に動作信頼性が高い。導電基板２は背面１７で基体１８、すなわち熱伝導性材料２０からなるベースプレート１９の上に載っている。熱伝導性材料２０は冷えると成形コンパウンド１２からはみ出る。それも載置された導電基板２とは反対側の面２１がはみ出る。これにより、付加的な冷却部材またはそれぞれの使用場面に合わせて特別に形成された別個のハウジングを要さずに、電子ユニット１を非常に良好に排熱することができるので、有利なことに動作信頼性が向上する。図示されている電子ユニット１は、（図示されていない）成形ツールによって非常に簡単かつ低コストに製造が可能である。特に、モールドの最中ないし成形ツールを閉じたときに、接続導体７ないしそのコンタクトバネ９を導電基板２ないしそのコンタクト部１０に当接させる上で述べた予荷重が形成されるようにした場合には、非常に簡単かつ低コストに製造が可能である。さらに、接続導体７により、すなわち、接続導体７を少なくとも部分的に成形コンパウンド１２から突き出すように配置することにより、電子ユニット１の電気的接続２２を生じさせることができる。これにより、非常に有利かつ低コストに、先行技術から公知の追加のコンタクト手段、例えば多ピンコネクタを省くことができる。このようにして、特にマイクロハイブリッド回路技術の分野において、低コストで著しく動作信頼性の高い電子ユニットを製造することができる。
【図１】
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【国際調査報告】
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