(57)【要約】【課題】簡単な設計でかつ該設計を容易に製造することができる可能性を持って、電力構成要素によって発生された熱の良好な熱放散を可能にするエレクトロニクスユニット及びその製造方法を提供する。【解決手段】低い融点の金属ユニットを有し、その上に絶縁層が配位されており、絶縁層の上に導電体トラック系が配置されておりかつ導電体トラック系の上に電力構成要素が配置されているエレクトロニクスユニットにおいて、絶縁層が焼結された電気絶縁ポリマー層（３）であり、該層上に貴金属充填材を有する焼結されたガラスフリットからなる導電体トラック系が配置されている。【選択図】　　　図１
2004048013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低い融点の金属支持体を有し、その上に絶縁層が配置されており、該絶縁層の上に導電体トラック系が配置されておりかつ導電体トラック系の上に電力構成要素が配置されているエレクトロニクスユニットにおいて、絶縁層が焼結された電気絶縁ポリマー層（３）であり、該層上に貴金属充填材を有する焼結されたガラスフリットからなる導電体トラック系が配置されていることを特徴とするエレクトロニクスユニット。
【請求項２】
貴金属充填材が銀充填材又は銀を含有する充填材である、請求項１記載のエレクトロニクスユニット。
【請求項３】
ガラスフリットが低融点のガラスフリットである、請求項１又は２記載のエレクトロニクスユニット。
【請求項４】
支持体（１）がアルミニウム、又はアルミニウム合金からなる、請求項１から３までのいずれか１項記載のエレクトロニクスユニット。
【請求項５】
支持体（１）が冷却リブ（２）を有する、請求項１から４までのいずれか１項記載のエレクトロニクスユニット。
【請求項６】
電力構成要素が電力半導体素子（８）及び／又は駆動構成要素である、請求項１から５までのいずれか１項記載のエレクトロニクスユニット。
【請求項７】
電気及び／又は電子構成要素が導電体トラック系上に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のエレクトロニクスユニット。
【請求項８】
電力構成要素及び／又は電気及び／又は電子構成要素がはんだ付け及び／又はボンディングにより導電体トラック系に導電結合されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のエレクトロニクスユニット。
【請求項９】
電気絶縁ポリマー（３）が約２０μｍ以上の厚さを有する、請求項１から８までのいずれか１項記載のエレクトロニクスユニット。
【請求項１０】
焼結ポリマーからなるもう１つの絶縁層が導電体トラック系上及び電力構成要素上に配置されており、かつ貴金属充填材を有する焼結ガラスフリットからなる別のもう１つの導電体トラック系と絶縁層上に配置されており、かつ、別の電力構成要素が別の導電体トラック系上に配置されている、請求項１から９までのいずれか１項記載のエレクトロニクスユニット。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか１項記載のエレクトロニクスユニットを製造する方法において、電気絶縁ポリマー（３）を支持体（１）に施し、乾燥しかつ熱処理で焼結し、導電体トラック系をポリマー層（３）に貴金属充填材を有する低融点のガラスフリットからなるペースト系としてに施し、乾燥しかつ熱処理で焼結し、かつ次いで電力構成要素を導電的に導電体トラック系に配置することを特徴とする、エレクトロニクスユニットの製造方法。
【請求項１２】
ポリマー層（３）を焼結するため及び導電体トラック系を焼結するための熱処理を共通の焼結法として実施する、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
ポリマー層（３）及び／又は導電体トラック系のための乾燥プロセスを約１５０℃の温度で実施する、請求項１１又は１２記載の方法。
【請求項１４】
ポリマー層（３）のための熱処理を約２００℃の温度で実施する、請求項１１から１３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
ポリマー層（３）を焼結する熱処理を約１時間実施する、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
請求項１から１０までのいずれか１項記載のエレクトロニクスユニットを製造する方法において、電気絶縁ポリマー層と、該ポリマー層上に配置されかつペースト系として、貴金属充填材を有する低融点のガラスフリットからなる導電体トラック系とからなる層アセンブリをフレキシブルな支持体に施しかつ乾燥し、層アセンブリを支持体上のポリマーと一緒に支持体上に載るように施し、かつフレキシブルな支持体を層アセンブリから切り離し、かつ層アセンブリを熱処理において支持体上に焼結させることを特徴とする、エレクトロニクスユニットの製造方法。
【請求項１７】
ポリマー層（３）を焼結するため及び／又は層系を焼結するため又は層アセンブリを焼結するための温度プロセスを、約４５０℃〜５５０℃、有利には約５００℃の温度で実施する請求項１１から１６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１８】
電力構成要素及び／又は電気及び／又は電気構成要素をはんだ付け及び／又はボンディング及び／又は付着性ボンディングに導電体トラック系上に導電配置する、請求項１１から１７までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低い低融点の金属支持体を有し、その上に絶縁層が配置されており、絶縁層の上に導電体トラック系が配置されておりかつ導電体トラック系の上に電力構成要素が配置されているエレクトロニクスユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
前記のようなエレクトロニクスユニットに関しては、熱伝導性ペースト又は熱伝導性接着剤のような熱貫流媒体によって、ヒートシンクとして使用される支持体に熱的に結合されるべき導電体トラック系のために公知である。この場合には、熱貫流媒体中の熱伝達及びマント内の熱伝達両者も、電力構成要素によって発生される熱の放散のために考慮されねばならない。熱貫流媒体はエレクトロニクスユニットの熱抵抗の大部分を構成するので、達成することができる熱放散は、精密なエレクトロニクスのためには著しく不十分であるように制限される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の課題は、簡単な設計でかつ該設計を容易に製造することができる可能性を持って、電力構成要素によって発生された熱の良好な熱放散を可能にするエレクトロニクスユニット及びその製造方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
エレクトロニクスユニットに関しては、前記課題は、絶縁層が焼結された電気絶縁ポリマー層であり、該層上に貴金属充填材を有する焼結されたガラスフリットからなる導電体トラック系が配置されていることにより解決される。
【０００５】
この実施態様は、電力構成要素によって発生される熱が精密エレクトロニクスのために要求されるように電力構成要素から支持体への及び支持体から環境への熱伝達を生じる。
【０００６】
この場合には、ポリマー層及び導電体トラック系を、如何なる問題を伴わずに支持体の平坦な表面にだけでなく、また三次元的表面にも配置することができる。この場合には、ポリマー層及び導電体トラック系は、傾斜部及び包囲された領域のような種々の面上を看過することができ、かつ適当な方法で、電力構成要素は支持体上の広く異なる地点に配置することもできる。
【０００７】
この層系内の層は、直接的に又は転写法で少ない数の操作で支持体に施すことができる。
【０００８】
支持体表面に対する如何なる前処理、例えば化学的前処理も不必要である。
【０００９】
貴金属充填材は、銀充填材又は銀を含有する充填材であるのが有利である。
【００１０】
ガラスフリットが、特に支持体の材料の融点よりもかなり低い融点を有する、低融点のガラスフリットである場合には、ガラスフリットは何らの問題なく支持体上に焼結させることができる。
【００１１】
金属支持体は、有利には６００℃未満の融点を有する材料からなる。この場合には、支持体がアルミニウム又はアルミニウム合金からなっていれば、該支持体は容易に製造されかつ高熱伝導性である。
【００１２】
支持体は、環境に対する熱放散性を増大するために冷却リブを有していてもよい。
【００１３】
電力構成要素は、電力半導体素子及び／又は駆動素子又は駆動エレクトロニクスであってよい。
【００１４】
更にまた、電気及び／又は電子構成要素は、回路を完成するために、導電体トラック系上に配置されていてもよい。
【００１５】
厚膜の形である導電体トラック系は、電力構成要素及び／又は電気及び／又は電子構成要素をはんだ付け及び／又はボンディングにより導電体トラック系に導電結合することを可能にする。
【００１６】
電気絶縁ポリマー層は、有利には約２０μｍ以上の厚さを有する。この場合には、ポリマー層は可能な限り均質であるべきであり、かつ細孔又は気泡を有するべきでない。
【００１７】
支持体の狭い領域上に広範囲の電子部品を配置することを可能にするために、焼結ポリマーからなるもう１つの絶縁層を導電体トラック系及び電力構成要素上に配置し、かつ貴金属充填材を有する焼結ガラスフリットからなるもう１つの導電体トラック系を別の絶縁層上に配置し、かつ更に電力構成要素を別の導電体トラック系上に配置する。
【００１８】
ポリマー層及び導電体トラック系からなる別の層系も、同じ方法で施すことができる。
【００１９】
方法においては、前記課題は、電気絶縁ポリマーを支持体に施し、乾燥しかつ熱処理で焼結し、導電体トラック系をポリマー層に貴金属充填材を有する低融点のガラスフリットからなるペースト系としてに施し、乾燥しかつ熱処理で焼結し、かつ次いで電力構成要素を導電的に導電体トラック系に配置することにより解決される。
【００２０】
この場合には、焼結プロセスを、ポリマー層が焼却されず、但しポリマーベース材料の化学的／物理的特性が維持されるように制御する。従ってこの場合には、ポリマー層の絶縁特性が維持されるだけでなく、導電体トラック系の導電性も発生される。
【００２１】
ポリマー層及び導電体トラック系は、特にスクリーン及び印刷法を使用することにより、容易にかつ低コストで印刷することができる。
【００２２】
操作の数を減少させるために、ポリマー層を焼結するため及び導電体トラック系を焼結するための熱処理を、連結焼結プロセスとして実施することができる。
【００２３】
ポリマー層及び／又は導電体トラック系のための乾燥工程は、約１５０℃の温度で実施するのが有利である。
【００２４】
該工程において、溶剤はポリマー層及び導電体トラック系の材料から蒸発することができる。
【００２５】
ポリマー層を焼結するための熱処理は、有利には約２００℃の温度で実施しかつ約１時間継続する。
【００２６】
転写法を使用して簡単な方法で層系を施すためには、電気絶縁ポリマー層、及びポリマー層の上に配置されかつ非金属充填物を有する低融点ガラスフリットから構成されたペースト系からなる導電体トラック系をフレキシブルな支持体に施しかつ乾燥し、該層アセンブリをポリマー層と一緒に支持体上に、それが支持体に載るように施し、かつフレキシブルな支持体を層アセンブリから分離し、該層アセンブリを熱処理で支持体上に焼結させることができる。
【００２７】
ポリマー層を焼結させるため及び／又は層系を焼結させるため又は層アセンブリを焼結させるための熱処理を制御した方法で約４５０℃〜５５０℃、有利には約５００℃で実施すれば、その後ポリマー層及びその絶縁特性は維持され、一方導電体トラック系の材料は導電性になる。
【００２８】
電力構成要素及び／又は電気及び／又は電子構成要素は、簡単にはんだ付け及び／又はボンディング及び／又は導電性接着ボンディングにより導電体トラック系に導電配置することができる。
【００２９】
【実施例】
本発明の１実施例は図示されており、以下に詳細に説明する。唯一の図面は、エレクトロニクスユニットの断面図である。
【００３０】
図示されたエレクトロニクスユニットは、アルミニウムからなる支持体１を有し、該支持体はその面の一方に冷却リブ２を備えている。
【００３１】
２０μｍの厚さを有する電気絶縁ポリマー層３を、スクリーン印刷により印刷しかつ冷却リブ２の反対側の表面に焼結する。
【００３２】
次いで、３つの導電体トラック４、５及び６を有しかつ銀充填材を有するガラスフリットからなる導電体トラック系を、ペースト系としてポリマー層３上に印刷しかつ引き続き焼結させ、その際抵抗層７をポリマー層３上の導電体トラック６の１つの領域内に印刷する。
【００３３】
電力半導体素子８を導電体トラック５上に配置しかつボンディングワイヤ９を介して導電体トラック４に接続する。
【００３４】
ＳＭＤの形である電子部品１０を、その第１の接触表面１１によって導電体トラック５にはんだ付けし、かつその第２の接触表面１２によって導電体トラック６にはんだ付けする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるエレクトロニクスユニットの１実施例の断面図である。
【符号の説明】
１　支持体、　２　冷却リブ、　３　ポリマー層、　４、５及び６　導電体トラック導電体トラック系、　７　抵抗層、　９　ボンディングワイヤ、　８　電力半導体素子、　１０　電子部品、　１１　第１の接触表面、　１２　第２の接触表面
【図１】
2004048013.tif 000003