(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
−ベースプレート（２）と、
−前記ベースプレート（２）の第１の外面（６）に配置されている第１の基板（３）と、
−前記ベースプレート（２）の、前記第１の外面（６）とは反対側に位置する第２の外面（７）に配置されている第２の基板（４）と、
−前記第１の基板（３）及び前記第２の基板（４）を電気的に接続する少なくとも１つの電気的な接続エレメント（５）と、
−前記第１の基板（３）上又は前記第１の基板（３）内に配置されている少なくとも１つの電子コンポーネント（９）と、
−前記第２の基板（４）上又は前記第２の基板（４）内に配置されている少なくとも１つの電子コンポーネント（９）と、
−両基板（３，４）と、該両基板（３，４）の上に配置されている前記電子コンポーネント（９）と、を取り囲むように注型されているモールドケーシング（１１）と、
−前記第１の基板（３）及び／又は前記第２の基板（４）と導電的に接続されており、且つ、前記モールドケーシング（１１）から張り出して延びている、前記第１の基板（３）及び／又は前記第２の基板（４）の電気的な接触接続のための少なくとも１つのコンタクトエレメント（１３）と、
を有している回路装置（１）において、
前記モールドケーシング（１１）は、前記第１の基板（３）の領域では、該第１の基板（３）の熱膨張係数に適合されている熱膨張係数を有している第１の材料（１１．１）から作製されており、前記第２の基板（４）の領域では、該第２の基板（４）の熱膨張係数に適合されている熱膨張係数を有している第２の材料（１１．２）から作製されており、
前記ベースプレート（２）は、相互に重なって配置されている複数の層（２．１〜２．５）を有しており、該複数の層は相互に異なる熱膨張係数又は熱伝導率を有している、
ことを特徴とする、回路装置（１）。
【請求項２】
前記両基板（３，４）のうちの少なくとも一方が、ベアチップ高密度相互接続回路基板又はセラミック基板又は低温焼成セラミック基板又は高温多層セラミック基板の上に形成されているマイクロエレクトロニクスモジュールとして形成されているか、又は、パワーエレクトロニクスモジュールとして形成されている、請求項１に記載の回路装置（１）。
【請求項３】
ボンディングワイヤ、フレキシブル回路基板、耐熱性の熱可塑性回路基板又は打ち抜き格子として形成されている、電気的な接続エレメント（５）が設けられている、請求項１又は２に記載の回路装置（１）。
【請求項４】
少なくとも１つの基板（３，４）は、接着又はラミネーションによって前記ベースプレート（２）に取り付けられている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回路装置（１）。
【請求項５】
両基板（３，４）は、前記ベースプレート（２）に対して電気的に絶縁されている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回路装置（１）。
【請求項６】
前記ベースプレート（２）は少なくとも部分的に、金属、セラミック、ポリマー又は複合材料から作製されている、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回路装置（１）。
【請求項７】
前記ベースプレート（２）は、相互に重なって配置されている複数の層（２．１〜２．５）を有しており、該複数の層は相互に異なる熱膨張係数又は熱伝導率を有しており、
前記ベースプレート（２）の前記第１の外面（６）は、第１の層（２．１）の外面によって形成され、
前記ベースプレート（２）の前記第２の外面（７）は、第２の層（２．２）の外面によって形成され、
前記複数の層（２．１〜２．５）は、該複数の層（２．１〜２．５）の熱膨張係数又は熱伝導率に応じた順序で相互に重なって配置されており、
前記第１の層（２．１）の熱膨張係数又は熱伝導率は、最良のケースでは、前記第１の基板（３）の熱膨張係数又は熱伝導率と一致しており、且つ、前記第２の層（２．２）の熱膨張係数又は熱伝導率は、最良のケースでは、前記第２の基板（４）の熱膨張係数又は熱伝導率と一致している、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の回路装置（１）。
【請求項８】
前記モールドケーシング（１１）は、ポリマー及び無機の粒子から作製されており、各粒子は、少なくとも１種の金属酸化物及び／又は金属窒化物及び／又は金属炭化物及び／又は半金属酸化物及び／又は半金属窒化物及び／又は半金属炭化物から形成されている、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の回路装置（１）。
【請求項９】
前記ベースプレート（２）は、前記モールドケーシング（１１）から突出している、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の回路装置（１）。
【請求項１０】
打ち抜き格子又はフレキシブル回路基板又は熱可塑性回路基板として形成されているコンタクトエレメント（１３）が設けられている、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の回路装置（１）。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の回路装置（１）を製造するための方法において、
−前記第１の基板（３）及び前記第２の基板（４）を、前記少なくとも１つの電気的な接続エレメント（５）によって相互に電気的に接続し、
−前記第１の基板（３）及び／又は前記第２の基板（４）を、前記少なくとも１つのコンタクトエレメント（１３）と導電的に接続し、
−前記第１の基板（３）上又は前記第１の基板（３）内並びに前記第２の基板（４）上又は前記第２の基板（４）内に、それぞれ少なくとも１つの電子コンポーネント（９）を配置し、
−前記第１の基板（３）を前記ベースプレート（２）の前記第１の外面（６）に配置し、前記第２の基板（４）を前記ベースプレート（２）の前記第２の外面（７）に配置し、
−両基板（３，４）と、該両基板（３，４）の上に配置されている電子コンポーネントと、を取り囲むように、前記モールドケーシング（１１）を注型する、
ことを特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーシングに埋め込まれている２つの基板を有している回路装置と、当該回路装置の製造方法とに関する。
【０００２】
その種の回路装置は、国際公開２００９／００３７９１号から公知である。この刊行物においては、少なくとも１つの電子コンポーネントを有している第１の基板と、射出成形ケーシング又はトランスファ成形ケーシングとして形成されており、且つ、前述の基板及び少なくとも１つの別の基板が埋め込まれているケーシングと、を備えている電子モジュールが開示されている。
【０００３】
本発明が基礎とする課題は、ケーシングに埋め込まれている２つの基板を備えている、改良された回路装置を提供することである。更に本発明が基礎とする課題は、当該回路装置の製造方法を提供することである。
【０００４】
本発明によれば、装置に関する課題は請求項１の特徴部分に記載されている構成によって解決され、また方法に関する課題は請求項１２の特徴部分に記載されている構成によって解決される。
【０００５】
本発明の有利な実施の形態は従属請求項に記載されている。
【０００６】
本発明による回路装置は、ベースプレートと、ベースプレートの第１の外面に配置されている第１の基板と、ベースプレートの、第１の外面とは反対側に位置する第２の外面に配置されている第２の基板と、第１の基板及び第２の基板を電気的に接続する少なくとも１つの電気的な接続エレメントと、第１の基板上又は第１の基板内に配置されている少なくとも１つの電子コンポーネントと、第２の基板上又は第２の基板内に配置されている少なくとも１つの電子コンポーネントと、２つの基板とそれら２つの基板の上に配置されている電子コンポーネントとを取り囲むように注型されているモールドケーシングと、第１の基板及び／又は第２の基板と導電的に接続されており、且つ、モールドケーシングから張り出して延びている、第１の基板及び／又は第２の基板の電気的な接触接続のための少なくとも１つのコンタクトエレメントと、を有している。
【０００７】
本発明による回路装置によって、２つの異なる基板を１つの共通のモールドケーシングに集積させることができ、それによって有利には、それらの基板がモールドケーシングによって保護及びカプセル化され、基板上又は基板内に配置されている電子コンポーネントから生じる熱を、モールドケーシングを介して排出することができる。モールドケーシングから張り出して延びている少なくとも１つのコンタクトエレメントによって、基板の電気的な接触接続を有利にはモールドケーシングの外側から行うことができる。回路装置は有利には、その小型の構造によって構造空間を節約して形成されており、また、モールドケーシングと、そのモールドケーシングから張り出して延びている少なくとも１つのコンタクトエレメントとによって、プラグのように使用することができる。更に、同種のモールドケーシングを使用することによって、類似の又は同一のデザインの種々の回路装置を製造することができる。
【０００８】
本発明の１つの実施の形態によれば、両基板のうちの少なくとも一方が、ベアチップ高密度相互接続回路基板又はセラミック基板又は低温焼成セラミック基板又は高温多層セラミック基板の上に形成されているマイクロエレクトロニクスモジュールとして形成されているか、又は、例えばＤＣＢ（Direct Bonded Copper）基板又はパワーエレクトロニクスに適したその他の基板を基礎とするパワーエレクトロニクスモジュールとして形成されている。
【０００９】
これによって有利には、マイクロエレクトロニクスモジュール及び／又はパワーエレクトロニクスモジュールを本発明に即して１つのモールドケーシングに集積させることができる。
【００１０】
本発明の別の実施の形態によれば、ボンディングワイヤ、（例えばポリイミド製のフレキシブルなフィルムとしての）フレキシブル回路基板、耐熱性の熱可塑性回路基板又は打ち抜き格子として形成されている、電気的な接続エレメントが設けられている。
【００１１】
この種の電気的な接続エレメントは特に有利には、その形状を自身の変形性によって空間的な条件に適合させることができ、且つ、複数の基板を所要のやり方で簡単に相互に配置することができることから、本発明による回路装置の製造に適している。
【００１２】
本発明の別の実施の形態によれば、少なくとも１つの基板が、接着又はラミネーションによってベースプレートに取り付けられている。
【００１３】
これによって、基板をベースプレートにおける固定によって正確且つ永続的に位置決めすることができる。
【００１４】
本発明の別の実施の形態によれば、両基板がベースプレートに対して電気的に絶縁されている。
【００１５】
これによって、有利には回路装置における短絡が阻止される。
【００１６】
本発明の別の実施の形態によれば、ベースプレートが少なくとも部分的に、金属、セラミック、ポリマー又は複合材料から作製されている。
【００１７】
その種の材料は、特に有利には、本発明が予定する特性を備えている安定したベースプレートの製造に適している。
【００１８】
本発明の特に有利な実施の形態によれば、ベースプレートが相互に重なって配置されている複数の層を有しており、それらの層が相互に異なる熱膨張係数又は熱伝導率を有している。その際、第１の層の外面がベースプレートの第１の外面を形成しており、且つ、第２の層の外面がベースプレートの第２の外面を形成している。それらの層は、熱膨張係数又は熱伝導率に応じた順序で相互に重なって配置されており、その際、第１の層の熱膨張係数又は熱伝導率は、最善のケースでは、第１の基板の熱膨張係数又は熱伝導率と一致しており、且つ、第２の層の熱膨張係数又は熱伝導率は、最善のケースでは、第２の基板の熱膨張係数又は熱伝導率と一致している。
【００１９】
これによって、有利には、両基板の異なる熱膨張係数又は熱伝導率が補償調整され、従って、温度変化時の回路装置の機能性及び安定性が改善される。
【００２０】
本発明の別の実施の形態によれば、モールドケーシングがポリマー及び無機の粒子から作製されており、各粒子は、少なくとも１種の金属酸化物及び／又は金属窒化物及び／又は金属炭化物及び／又は半金属酸化物及び／又は半金属窒化物及び／又は半金属炭化物から形成されている。ポリマーは有利にはエポキシドの群から成るものであるが、しかしながら、その他の熱可塑性合成樹脂、熱硬化性合成樹脂又はエラストマー合成樹脂を基礎とするものであっても良い。
【００２１】
この種のモールドケーシングは、高い熱伝導率を有しており、従って特に有利には、回路装置の排熱に適している。
【００２２】
本発明の別の実施の形態によれば、ベースプレートがモールドケーシングから突出している。
【００２３】
これによって、有利には、ベースプレートを介して熱を回路装置が排出することもできる。
【００２４】
本発明の別の実施の形態によれば、打ち抜き格子、フレキシブル回路基板又は耐熱性の熱可塑性回路基板として形成されているコンタクトエレメントが設けられている。打ち抜き格子として形成されているコンタクトエレメントは例えば溶接、はんだ付け、ボンディング、焼結、焼結接着又は接着によって基板と導電的に接続されている。
【００２５】
この種のコンタクトエレメントは、変形可能であること、また空間的な要求に適合可能であることから、回路装置における使用に非常に適している。
【００２６】
本発明の別の実施の形態によれば、モールドケーシングが、第１の基板の領域では、その第１の基板の熱膨張係数に適合されている熱膨張係数を有している第１の材料から作製されており、また第２の基板の領域では、その第２の基板の熱膨張係数に適合されている熱膨張係数を有している第２の材料から作製されている。
【００２７】
これによって、有利には、モールドケーシングは両基板の異なる熱膨張係数に適合され、従って、温度変化時の回路装置の機能性及び安定性が改善される。
【００２８】
本発明による回路装置を製造するための本発明による方法では、第１の基板及び第２の基板が、少なくとも１つの電気的な接続エレメントによって相互に電気的に接続され、第１の基板及び／又は第２の基板が、少なくとも１つのコンタクトエレメントと導電的に接続され、第１の基板上又は第１の基板内並びに第２の基板上又は第２の基板内に、それぞれ少なくとも１つの電子コンポーネントが配置される。第１の基板はベースプレートの第１の外面に配置され、第２の基板はベースプレートの第２の外面に配置され、両基板と、それら両基板の上に配置されている電子コンポーネントとを取り囲むように、モールドケーシングが注型される。モールドケーシングは、トランスファ成形、圧縮成形、射出成形又はシート成形、若しくは、無圧の注型によって作製される。
【００２９】
本方法によって、上述の多数の利点を備えている回路装置を製造することができる。
【００３０】
以下では、添付の複数の図面に基づき、本発明の複数の実施例を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ベースプレートと、ベースプレート上に配置されており、且つ、相互に電気的に接続されている２つの基板の、それらベースプレート及び基板を通って延在している切断面での概略的な断面図を示す。
【図２】回路装置の第１の実施例の、ベースプレート及び基板を通って延在している切断面での概略的な断面図を示す。
【図３】回路装置の第１の実施例の、基板において延在している切断面での概略的な断面図を示す。
【図４】回路装置の第２の実施例の、ベースプレート及び基板を通って延在している切断面での概略的な断面図を示す。
【図５】回路装置の種々のコンポーネントを製造するための方法の第１の方法ステップが行われた後の回路装置のコンポーネントを示す。
【図６】回路装置の種々のコンポーネントを製造するための方法の第２の方法ステップが行われた後の回路装置のコンポーネントを示す。
【図７】回路装置の種々のコンポーネントを製造するための方法の第３の方法ステップが行われた後の回路装置のコンポーネントを示す。
【図８】回路装置の種々のコンポーネントを製造するための方法の第４の方法ステップが行われた後の回路装置のコンポーネントを示す。
【図９】回路装置の種々のコンポーネントを製造するための方法の第５の方法ステップが行われた後の回路装置のコンポーネントを示す。
【図１０】回路装置の種々のコンポーネントを製造するための方法の第６の方法ステップが行われた後の回路装置を示す。
【００３２】
全図中、相互に対応する部分については、同一の参照符号を付している。
【００３３】
図１には、一部のみが示されている回路装置１の、ベースプレート２、第１の基板３、第２の基板４及び電気的な接続エレメント５が概略的に示されている。
【００３４】
第１の基板３は、ベースプレート２の第１の外面６に配置されている。第２の基板４は、ベースプレート２の、第１の外面６とは反対側に位置する第２の外面７に配置されている。
【００３５】
電気的な接続エレメント５は、フレキシブル回路基板として、例えばポリイミド製のフレキシブルなフィルムとして、又は、ボンディングワイヤとして形成されている。電気的な接続エレメント５の第１の端部区間５．１は、第１の基板３と電気的に接続されている。電気的な接続エレメント５の第２の端部区間５．２は、第２の基板４と電気的に接続されている。電気的な接続エレメント５の中央領域５．３は、ベースプレート２及び両基板３，４の端部を外側から取り囲むように案内されている。
【００３６】
ベースプレート２は、相互に重なって配置されている５つの層２．１〜２．５から形成されており、それらの層２．１〜２．５は相互に異なる熱膨張係数を有している。ここでは、第１の層２．１の外面がベースプレート２の第１の外面６を形成している。第１の層２．１は、第１の基板３の熱膨張係数と一致する熱膨張係数を有している。第２の層２．２の外面はベースプレート２の第２の外面７を形成している。第２の層２．２は、第２の基板４の熱膨張係数と一致する熱膨張係数を有している。別の層２．３，２．４，２．５は、第１の層２．１と第２の層２．２との間に配置されており、且つ、第１の層２．１の熱膨張係数と第２の層２．２の熱膨張係数との間の値の熱膨張係数を有している。層２．１〜２．５は、それらの熱膨張係数順に配置されている。つまり、第１の基板３の熱膨張係数が第２の基板４の熱膨張係数よりも大きい場合には、層２．１〜２．５の熱膨張係数は、第１の層２．１から第２の層２．５に向かって単調に低下しているか、又は、第１の基板３の熱膨張係数が第２の基板４の熱膨張係数よりも小さい場合には、層２．１〜２．５の熱膨張係数は、第１の層２．１から第２の層２．５に向かって単調に増大している。例えば、中央の第３の層２．３は、第１の層２．１の熱膨張係数と第２の層２．２の熱膨張係数の平均値に等しい熱膨張係数を有しており、第１の層２．１と第３の層２．３との間に配置されている第４の層２．４は、第１の層２．１の熱膨張係数と第３の層２．３の熱膨張係数の平均値に等しい熱膨張係数を有しており、また、第２の層２．２と第３の層２．３との間に配置されている第５の層２．５は、第２の層２．２の熱膨張係数と第３の層２．３の熱膨張係数の平均値に等しい熱膨張係数を有している。
【００３７】
択一的な実施の形態においては、ベースプレート２が異なる数の層２．１〜２．５を有しており、それらの層はやはり相互に異なる熱膨張係数を有しており、且つ、それらの層の熱膨張係数及び両基板３，４の熱膨張係数に応じて選択されて、相互に重なって配置されている。更に層２．１〜２．５を、それらの層の熱膨張係数の代わりに、それらの層の熱伝導率及び両基板３，４の熱伝導率に応じて選択して、相互に重ねて配置することもできる。
【００３８】
更に、ベースプレート２の第１の外面６及び／又は第２の外面７に複数の基板３，４を配置することもできる、及び／又は、相互に電気的に接続されていない複数の回路をベースプレート２に配置することができる。
【００３９】
図２及び図３には、図１に示したような、ベースプレート２、両基板３，４及び電気的な接続エレメント５を備えている回路装置１の第１の実施例の概略的な断面図が示されている。図２には、ベースプレート２及び両基板３，４を通って延在している切断面での断面図が示されており、また図３には、第１の基板３において延在している切断面での断面図が示されている。
【００４０】
両基板３，４の、ベースプレート２側とは反対側の外面には、電子コンポーネント９がそれぞれ配置されている。
【００４１】
両基板３，４と、それら両基板３，４上に配置されている電子コンポーネント９とを取り囲むように、モールドケーシング１１が注型されている。モールドケーシング１１は、ポリマーと、充填材としての無機の粒子とから形成されており、各粒子は少なくとも１種の金属酸化物及び／又は金属窒化物及び／又は金属炭化物及び／又は半金属酸化物及び／又は半金属窒化物及び／又は半金属炭化物から形成されている。ポリマーは有利にはエポキシの群から成るものであるが、しかしながら、その他の熱可塑性合成樹脂、熱硬化性合成樹脂又はエラストマー合成樹脂を基礎とするものであっても良い。
【００４２】
第１の基板３及び第２の基板４はそれぞれ、ワイヤ格子として形成されているコンタクトエレメント１３と導電的に接続されている。コンタクトエレメント１３は、両基板３，４の電気的な接触接続のために、モールドケーシング１１から張り出して延びている。コンタクトエレメント１３は例えば溶接、はんだ付け、ボンディング、焼結、焼結接着又は接着によって両基板と導電的に接続されている。ベースプレート２の側方領域１２は、排熱のためにモールドケーシング１１から突出している。
【００４３】
図４には、回路装置１の第２の実施例が、図２と同様の断面図で概略的に示されている。この実施例は、モールドケーシング１１が第１の基板３の領域では、その第１の基板３の熱膨張係数に適合されている熱膨張係数を有している第１の材料１１．１から作製されており、第２の基板４の領域では、その第２の基板４の熱膨張係数に適合されている熱膨張係数を有している第２の材料１１．２から作製されている点において、図２に示した実施例とは異なっている。
【００４４】
モールドケーシング１１の第１の材料１１．１及び第２の材料１１．２は、充填材の種類及び／又は量、及び／又は、ポリマー及び／又は充填材の種々の組成によって相互に区別される。
【００４５】
図５から図１０には、回路装置１の製造方法において順次行われる各方法ステップが行われた後の、回路装置１の構成要素がそれぞれ示されている。
【００４６】
図５に示した第１の方法ステップにおいては、第１の基板３と第２の基板４とが、少なくとも１つの電気的な接続エレメント５によって相互に接続される。
【００４７】
図６に示した第２の方法ステップにおいては、第１の基板３及び第２の基板４がそれぞれ少なくとも１つのコンタクトエレメント１３と、例えば打ち抜き格子と導電的に接続される。
【００４８】
図７に示した第３の方法ステップにおいては、第１の基板３及び第２の基板４にそれぞれ電子コンポーネント９が取り付けられる。
【００４９】
図８に示した第４の方法ステップにおいては、少なくとも１つの電気的な接続エレメント５が折り曲げられる。
【００５０】
図９に示した第５の方法ステップにおいては、ベースプレート２が両基板３，４の間に挿入され、両基板３，４がベースプレート２に取り付けられる。
【００５１】
図１０に示した第６の方法ステップにおいては、両基板３，４と、それら両基板３，４の上に配置されている電子コンポーネント９とを取り囲むように、モールドケーシング１１が注型される。
【００５２】
第１から第５までの方法ステップを、別のあらゆる任意の順序で実施しても良く、また個々の方法ステップを必要に応じて省略しても良い。
【００５３】
モールドケーシング１１が、図４に示した実施例のように、異なる材料１１．１，１１．２から作製されている２つの領域を有する場合には、２つの異なる材料１１．１，１１．２が、例えば型のパーティングの上方及び下方に設けられている２つの通路を介して射出される。一緒に射出することによって、２つの材料１１．１，１１．２の界面においては、僅かな乱流が生じ、これによって２つの材料１１．１，１１．２が良好に結合される。択一的に、２つの材料１１．１，１１．２による射出成形を連続する２つの方法ステップで行っても良い。
【符号の説明】
【００５４】
１  回路装置
２  ベースプレート
２．１〜２．５  層
３  第１の基板
４  第２の基板
５  電気的な接続エレメント
５．１  第１の端部区間
５．２  第２の端部区間
５．３  中央領域
６  第１の外面
７  第２の外面
９  電子コンポーネント
１１  モールドケーシング
１１．１  第１の材料
１１．２  第２の材料
１２  側方領域
１３  コンタクトエレメント
【図１】
0006312172.tif 000002
【図２】
0006312172.tif 000003
【図３】
0006312172.tif 000004
【図４】
0006312172.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0006312172.tif 000009
【図９】
0006312172.tif 000010
【図１０】
0006312172.tif 000011