(57)【要約】  本発明は、２つの対向する平面側（１．２，１．３）と複数の電子部品（２）とを備えたプリント回路基板（１）と、ベースプレート（３）とを含んでいる、電子コンポーネント（Ｅ）に関している。本発明によれば、複数の電子部品（２）のうちの所定の数の電子部品（２）は、プリント回路基板（１）の裏平面側（１．２）に、および複数の電子部品（２）のうちのさらなる数の電子部品（２）は、プリント回路基板（１）の表平面側（１．３）にそれぞれ固定され、かつ当該プリント回路基板と導電的に接続されており、ベースプレート（３）は、プリント回路基板（１）の裏平面側（１．２）に配置された複数の電子部品（２）を収容するための少なくとも１つの第１の凹部（３．１）を有していることが想定される。さらに本発明は、そのような電子コンポーネント（Ｅ）を製造するための方法に関している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの対向する平面側（１．２，１．３）と複数の電子部品（２）とを備えたプリント回路基板（１）と、
ベースプレート（３）と、
を含んでいる電子コンポーネント（Ｅ）であって、
前記複数の電子部品（２）のうちの所定の数の電子部品（２）は、前記プリント回路基板（１）の裏平面側（１．２）に、および前記複数の電子部品（２）のうちのさらなる数の電子部品（２）は、前記プリント回路基板（１）の表平面側（１．３）にそれぞれ固定され、かつ当該平面側と導電的に接続されており、
前記ベースプレート（３）は、前記プリント回路基板（１）の前記裏平面側（１．２）に配置された前記複数の電子部品（２）を収容するための少なくとも１つの第１の凹部（３．１）を有していることを特徴とする電子コンポーネント（Ｅ）。
【請求項２】
前記複数の電子部品（２）のうちの所定の数の電子部品（２）は、はんだ付け箇所（４）を用いて、前記裏平面側（１．２）に素材結合的に固定され、前記プリント回路基板（１）と導電的に接続されている、請求項１記載の電子コンポーネント（Ｅ）。
【請求項３】
前記複数の電子部品（２）のうちのさらなる数の電子部品（２）は、導電性接着剤（７）を用いて、前記表平面側（１．３）に接着剤接続され、かつワイヤ接触接続を用いて前記プリント回路基板（１）と導電的に接続されている、請求項１または２記載の電子コンポーネント（Ｅ）。
【請求項４】
前記プリント回路基板（１）の複数の平面側（１．２，１．３）のうちの一方における前記複数の電子部品（２）のうちの１つの電子部品（２）の位置は、前記プリント回路基板（１）の対向する平面側（１．２，１．３）における、所定の電力損失を有する電子部品（２）の位置に依存している、請求項１から３までのいずれか１項記載の電子コンポーネント（Ｅ）。
【請求項５】
前記プリント回路基板（１）および前記ベースプレート（３）は、熱伝導性接着剤（８）を用いて相互に素材結合的に接続されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の電子コンポーネント（Ｅ）。
【請求項６】
前記ワイヤ接触接続は、少なくとも１つの太線ボンディングワイヤ（５）を含んでいる、請求項３から５までのいずれか１項記載の電子コンポーネント（Ｅ）。
【請求項７】
前記ワイヤ接触接続は、少なくとも１つの細線ボンディングワイヤ（６）を含んでいる、請求項３から６までのいずれか１項記載の電子コンポーネント（Ｅ）。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか１項記載の電子コンポーネント（Ｅ）を製造するための方法であって、
実装されていないプリント回路基板（１）を準備するステップと、
複数の電子部品（２）を準備するステップと、
複数の電子部品（２）を前記プリント回路基板（１）に実装するステップであって、前記複数の電子部品（２）のうちの所定の数の電子部品（２）を、裏平面側（１．２）に配置し、素材結合的に固定し、かつ前記プリント回路基板（１）と導電的に接続するステップと、
引き続き、前記複数の電子部品（２）のうちのさらなる数の電子部品（２）を、表平面側（１．３）に配置し、素材結合的に固定し、かつ前記プリント回路基板（１）と導電的に接続するステップと、
両面実装された前記プリント回路基板（１）を、前記ベースプレート（３）と素材結合的に接続させるステップであって、前記ベースプレート（３）に、前記プリント回路基板（１）の前記裏平面側（１．２）に配置された前記複数の電子部品（２）を収容するための少なくとも１つの第１の凹部（３．１）を備えさせるステップと、を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項９】
前記所定の数の電子部品（２）は、前記裏平面側（１．２）にはんだ付けされ、前記さらなる数の電子部品（２）は、前記表平面側（１．３）に接着剤接続され、かつワイヤ接触接続を用いて前記プリント回路基板（１）と導電的に接続される、請求項８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念による、電子コンポーネントに関する。さらに本発明は、そのような電子コンポーネントを製造するための方法に関する。
【０００２】
自動車の変速機またはエンジンルーム内に組み込まれる集積化されたメカトロニクス制御部、特に制御機器のための電子コンポーネントは、複数の電子部品を有しており、これらの電子部品は、プリント回路基板上で、１つの集積回路に統合されている。プリント回路基板は、通常は片側に電子部品を実装している。
【０００３】
電子コンポーネントの製造のために、例えば、プリント回路基板の平面側に、導電性の接着剤（これは導電性接着剤とも称され、例えば導電性の充填剤を含んだエポキシ樹脂である）を被着させ、続いて、全ての電子部品を、導電性接着剤の被着された平面側に配置することが公知である。
【０００４】
電子コンポーネントの設置スペースおよび周辺温度、例えば、１５０°Ｃまでの温度への高い要求に基づいて、半導体コンポーネントとして構成された全ての電子部品が、収納されずにプリント回路基板上に配置され、ボンディングワイヤを用いて、太線ワイヤボンディング接続および／または細線ワイヤボンディング接続の形態で、電気的に接触接続される（ワイヤボンディング）。
【０００５】
ワイヤボンディングでは、電気コンポーネントの完全な機能性を保証するために、プリント回路基板の実装される平面側ならびに電子部品自体のハイレベルな清浄度が必要とされる。このことは、例えば、比較的高い電気抵抗と、低い熱伝導率とを有している導電性接着剤接続を用いて可能である。このことは、プリント回路基板上に配置される回路の機能性と共に電子コンポーネントの機能性を損なう可能性がある。
【０００６】
さらに、プロセスに起因して、半導体コンポーネントに対して付加的に、例えばセンサ、コンデンサ等の全ての受動電子部品、および例えばコイルもしくは石英のような特別部品を、導電性接着剤接続を用いて、プリント回路基板上に固定することが必要とされる。これらの受動部品は、たしかに通常ははんだ付けすることができるが、しかしながらこれは、ボンディングワイヤによって半導体コンポーネントを同時に配置する場合、上記の理由に基づいて不可能であるか、または少なくとも好ましくはない。
【０００７】
さらに、接着すべき電子部品が、例えば金または銀から製造される所定の終端部を有しているならば、それに伴って非常に高価になる。
【０００８】
その上さらに、収納されている半導体コンポーネントは、接着することができない。なぜならこれは、通常は、はんだ付け可能な部品としてのみ使用可能だからである。
【０００９】
実装されたプリント回路基板の熱的接続は、プリント回路基板の、特にベースプレートまたはハウジングを有するプリント回路基板の実装されていない平面側の、面状の接着剤接続を介して行われる。この場合、回路の全ての領域は、そこに生じる電力損失とは無関係に熱的に等価に接続される。
【００１０】
それゆえ本発明が基礎とする課題は、従来技術よりも改善された電子コンポーネントと、そのような電子コンポーネントを製造するための従来技術よりも改善された方法とを提供することにある。
【００１１】
電子コンポーネントに関しては、上記課題は、本発明により、請求項１に記載された特徴によって解決される。方法に関しては、上記課題は、本発明により、請求項８に記載された特徴によって解決される。
【００１２】
本発明の有利な構成は、従属請求項の対象である。
【００１３】
電子コンポーネントは、２つの対向する平面側と、複数の電子部品とを備えたプリント回路基板と、ベースプレートとを含んでいる。本発明によれば、複数の電子部品のうちの所定の数の電子部品は、プリント回路基板の裏平面側に、および複数の電子部品のうちのさらなる数の電子部品は、プリント回路基板の表平面側にそれぞれ固定され、かつ当該プリント回路基板と導電的に接続されており、ベースプレートは、プリント回路基板の裏平面側に配置された複数の電子部品を収容するための少なくとも１つの第１の凹部を有していることが想定される。
【００１４】
このようにして構成された電子コンポーネントは、通常の方法で実装された表平面側の部品密度を低減させる。さらに、それによって、複数の電子部品の最適な温度制御が、電力損失に依存して可能になる。この場合、ベースプレート内の凹部は、プリント回路基板の裏平面側に配置された複数の電子部品を収容するための空洞に相当する。
【００１５】
さらに、この電子コンポーネントは、様々な接続技術の組み合わせを可能にする。例えば、複数の電子部品のうちの所定の数の電子部品は、はんだ付け箇所を用いて、裏平面側に素材結合的に固定され、プリント回路基板と導電的に接続されている。複数の電子部品のうちのさらなる数の電子部品は、導電性接着剤を用いて、表平面側に接着剤接続され、かつワイヤ接触接続を用いてプリント回路基板と導電的に接続されている。
【００１６】
代替的に、複数の電子部品のうちの所定の数の電子部品は、はんだ付け箇所を用いて、表平面側にも素材結合的に固定され、プリント回路基板と導電的に接続可能である。複数の電子部品のうちのさらなる数の電子部品は、その後、裏平面側に接着剤で固定され、かつワイヤ接触接続を用いてプリント回路基板と導電的に接続される。
【００１７】
それにより、導電性接着剤を使用するにもかかわらず、さらなる電子部品を回路内にはんだ付けすることが可能となる。このことは、電力損失の少ない、収納されている半導体コンポーネントを、はんだ付けを用いて回路内に好ましい方法で集積化することを可能にする。
【００１８】
本発明の一構成によれば、プリント回路基板の複数の平面側のうちの一方における複数の電子部品のうちの１つの電子部品の位置は、プリント回路基板の対向する平面側における、所定の電力損失を有する電子部品の位置に依存することが想定される。それにより、高い電力損失を有する電子部品における高い熱損失の放出が保証される。そのような電子部品の温度制御は、これによって最適化される。
【００１９】
本発明のさらなる構成によれば、プリント回路基板およびベースプレートは、熱伝導性接着剤を用いて相互に素材結合的に接続されることが想定される。代替的に、プリント回路基板およびベースプレートは、相互にはんだ付けすることも可能である。
【００２０】
本発明の一構成によれば、ワイヤ接触接続は、少なくとも１つの太線ボンディングワイヤ、例えばアルミニウムからなる太線ボンディングワイヤを含んでいることが想定される。代替的にまたは付加的に、ワイヤ接触接続は、少なくとも１つの細線ボンディングワイヤ、例えば金からなる細線ボンディングワイヤを含んでいる。
【００２１】
説明してきた電子コンポーネントを製造するための方法は、本発明によれば、以下のステップ、すなわち、
実装されていないプリント回路基板を準備するステップと、
複数の電子部品を準備するステップと、
複数の電子部品をプリント回路基板に実装するステップであって、複数の電子部品のうちの所定の数の電子部品を、裏平面側に配置し、素材結合的に固定し、かつプリント回路基板と導電的に接続するステップと、
引き続き、複数の電子部品のうちのさらなる数の電子部品を、表平面側に配置し、素材結合的に固定し、かつプリント回路基板と導電的に接続するステップと、
両面実装されたプリント回路基板を、ベースプレートと素材結合的に接続させるステップであって、ベースプレートに、プリント回路基板の裏平面側に配置された複数の電子部品を収容するための少なくとも１つの第１の凹部を備えさせるステップと、を含んでいる。
【００２２】
本発明による方法を用いることにより、両面実装されたプリント回路基板が製造可能になる。この場合、従来技術に比べて、より多くの電子部品が、はんだ付けできるようになる。その際のはんだ付け接続は、接着剤接続よりも実質的によい低い熱抵抗を有し、それによって、複数の電子コンポーネントの機能が改善される。
【００２３】
本発明による方法の一構成によれば、所定の数の電子部品は、裏平面側にはんだ付けされ、さらなる数の電子部品は、表平面側に接着剤接続され、かつワイヤ接触接続を用いてプリント回路基板と導電的に接続されることが想定される。
【００２４】
それにより、この方法では、プリント回路基板の両面実装のための様々な接続技術が相互に組み合わせ可能となる。
【００２５】
以下では、本発明を、図面に基づいてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】両面実装されたプリント回路基板を備えた電子コンポーネントの本発明による実施形態の概略的断面図
【図２】両面実装されたプリント回路基板を備えた電子コンポーネントの本発明による代替的実施形態の概略的断面図
【図３】電子コンポーネントを製造するための本発明による方法のプロセスフローチャート
【００２７】
相互に対応する部品には、全ての図面において同一の符号が付されている。
【００２８】
図１は、電子コンポーネントＥの例示的な一実施形態の断面、特に横断面を示す。
【００２９】
この電子コンポーネントＥは、自動車用の制御機器、特に変速機制御機器内への配置のために設けられている。ここでは、電子コンポーネントＥの全てのコンポーネントが示されているわけではない。
【００３０】
この電子コンポーネントＥは、例えば複数の電子部品２を備えたプリント回路基板１と、該プリント回路基板１に素材結合的に接続されたベースプレート３とを含んでいる。
【００３１】
プリント回路基板１は、基板または回路支持体を表し、複数の電子部品２の機械的な固定とそれらの電気的接続に使用される。例えば、プリント回路基板１は、電気絶縁性の、繊維強化されたプラスチックから形成されており、所定の数の導電性導体線路１．１を有している。
【００３２】
さらにプリント回路基板１は、２つの平面側１．２，１．３を有し、この場合、裏平面側１．２は、プリント回路基板１の、ベースプレート３に面する側であり、表平面側１．３は、プリント回路基板１の、ベースプレート３とは反対の側である。
【００３３】
本発明によれば、プリント回路基板１は、表平面側１．３にも、裏平面側１．２にも、複数の電子部品２を有している。換言すれば、このプリント回路基板１は、両側に実装されている。
【００３４】
本発明の実施例によれば、裏平面側１．２に、複数の電子部品２として、電気抵抗２．１と、電気キャパシタ２．２と、収納されている半導体コンポーネント２．３、例えば収納されているダイオードまたはバイポーラトランジスタとが配置されており、それぞれはんだ付け箇所４を用いて、裏平面側１．２に機械的に固定され、導体線路１．１と導電的に接続されている。
【００３５】
裏平面側１．２は、プリント回路基板１の、ベースプレート３に面する平面側であるので、ベースプレート３は、電気抵抗２．１、電気キャパシタ２．２および収納されている半導体コンポーネント２．３を収容するための第１の凹部３．１を有している。この第１の凹部３．１には、充填材料９、例えば熱伝導ペーストまたは注封材料が設けられている。
【００３６】
プリント回路基板１の裏平面側１．２の実装されていない区分と、ベースプレート３との間には、熱伝導性接着剤８が、プリント回路基板１およびベースプレート３への素材結合的な接続のために配置されている。それにより、プリント回路基板１は、ベースプレート３に付加的に熱的に接続されている。代替的に、熱伝導性接着剤８の代わりに、はんだ付け箇所４が配置されていてもよい。このベースプレート３は、例えば金属から形成されている。代替的に、ベースプレート３は、プラスチック−金属ハイブリッドとして形成されていてもよい。
【００３７】
表平面側１．３には、図示の実施例によれば、複数の電子部品２として、２つの収納されていない半導体コンポーネント２．４並びにさらなる電気抵抗２．１が配置されている。
【００３８】
観察方向で見て左方に配置された収納されていない半導体コンポーネント２．４は、太線ボンディングワイヤ５、例えばアルミニウムボンディングワイヤを用いて、導体線路１．１と導電的に接続され、さらに導電性接着剤７を用いて、表平面側１．３に素材結合的に固定されている。
【００３９】
観察方向で見て右方に配置された収納されていない半導体コンポーネント２．４は、細線ボンディングワイヤ６、例えば２つのゴールドボンディングワイヤを用いて、導体線路１．１と導電的に接続され、さらに導電性接着剤７を用いて、表平面側１．３に素材結合的に固定されている。
【００４０】
さらなる電気抵抗２．１は、導電性接着剤７を用いて、導体線路１．１とも導電的に接続され、さらに表平面側１．３にも素材結合的に固定されている。
【００４１】
図２は、電子コンポーネントＥの代替的実施例を、断面図、特に横断面で示す。
【００４２】
この電子コンポーネントＥは、前述の実施例に類似して、複数の電子部品２を備えたプリント回路基板１と、当該プリント回路基板１に素材結合的に接続されたベースプレート３とを含んでいる。
【００４３】
さらにこのプリント回路基板１は、前述の実施例に類似して、裏平面側１．２と表平面側１．３とを有する。
【００４４】
本発明の実施例によれば、裏平面側１．２に、複数の電子部品２として、２つの電気抵抗２．１と１つの電気キャパシタ２．２とが配置されており、それぞれ、はんだ付け箇所４および導電性接着剤７を用いて、導体線路１．１と導電的に接続され、さらに、裏平面側１．２に素材結合的に固定されている。
【００４５】
ベースプレート３は、ここでは２つの凹部３．１，３．２を有し、この場合第１の凹部３．１は、電気キャパシタ２．２および複数の電気抵抗２．１のうちの１つを収容している。第２の凹部３．２は、他の電気抵抗２．１を収容する。
【００４６】
裏平面側１．２の実装されていない区分と、ベースプレート３との間には、ここでも熱伝導性接着剤８が、ベースプレート３とプリント回路基板１との素材結合的な接続のために配置されている。それにより、プリント回路基板１は、付加的に、ベースプレート３と熱的に接続されている。代替的に、熱伝導性接着剤８の代わりに、はんだ付け箇所４が存在していてもよい。
【００４７】
表平面側１．３には、図示の実施例によれば、複数の電子部品２として、２つの収納されている半導体コンポーネント２．３、例えば、収納されている電界効果トランジスタおよび収納されている集積回路と、電気キャパシタ２．２と、電気抵抗２．１とが配置されている。
【００４８】
表平面側１．３に配置されている複数の電子部品２は、それぞれはんだ付け箇所４を用いて、当該表平面側１．３と素材結合的にかつ導電的に接続されている。
【００４９】
図３は、電子コンポーネントＥを製造するための本発明による方法のプロセスフローチャートを示す。
【００５０】
以下ではこの方法を、図１に示された電子コンポーネントＥに基づいてより詳細に説明する。
【００５１】
第１の方法ステップＳ１では、プリント回路基板１の裏平面側１．２に、他の電子部品２よりもそれらの電力損失が僅かである複数の電子部品２が実装される。なぜならこれらの電子部品２は、熱的に直接ベースプレート３に接続することができず、この場合に生じる熱損失を効果的に放出できないからである。
【００５２】
好ましくは、複数の電子部品２の固定および電気的接触接続のために、はんだ付けプロセスが実施される。代替的に、これらの電子部品２は、導電性接着剤を用いて、裏平面側１．２と接着剤接続され、かつ導電的にも接続することが可能である。ワイヤ接触接続（ワイヤボンディング）は、裏平面側１．２では不可能である。なぜなら、はんだ付けプロセスに基づいて表面に必要とされる清浄度が確保できなくなるからである。
【００５３】
裏平面側１．２の電子部品２の位置は、表平面側１．３の、高い電力損失を有し、それに伴って他の電子部品２よりも高い廃熱を生じる電子部品２の将来的な位置に依存して選択される。
【００５４】
第２の方法ステップＳ２では、プリント回路基板１の表平面側１．３に、導電性接着剤７が、例えばスクリーン印刷を用いて被着される。それに続いて、ワイヤ接触接続のために設けられ、かつ高い電力損失を有する全ての電子部品２が、当該表平面側１．３に接着される。
【００５５】
ここでは収納されていない複数の半導体コンポーネント２．４のうちの１つが、導電性接着剤７の硬化後に、複数の太線ボンディングワイヤ５を用いて、導体線路１．１と導電的に接続される。
【００５６】
収納されていない複数の半導体コンポーネント２．４のうちのその他は、導電性接着剤７の硬化後に、細線ボンディングワイヤ６を用いて、導体線路１．１と導電的に接続される。
【００５７】
第２の電気抵抗２．１は、既に図１において説明したように、専ら導電性接着剤７を用いて導体線路１．１と導電的に接続され、また表平面側１．３に素材結合的にも固定される。
【００５８】
表平面側１．３に導電性接着剤７を使用することによって、表平面側１．３の汚染を最小限に抑えることができ、それによって、ワイヤ接触接続のための最適な接触面が確保される。
【００５９】
第３の方法ステップＳ３では、両面実装されたプリント回路基板１が、例えば、熱伝導性接着剤８または代替的にさらなるはんだ付けプロセスを用いて、ベースプレート３に素材結合的に接続される。
【００６０】
ベースプレート３は、既に説明したように、複数の電子部品２を収容するために、裏平面側１．２に、凹部３．１を有している。それにより、電子コンポーネントＥの全高が同じままに維持され、それによって、付加的なスペースの必要性は生じない。
【００６１】
この凹部３．１は、任意に充填材料９で充填されていてもよい。この充填は、プリント回路基板１とベースプレート３との素材結合的な接続の前に行われるか、またはベースプレート３内に設けられるチャネル（ここでは図示しない）を用いて行われる。
【００６２】
充填材料９を用いることにより、プリント回路基板１上で全体的に統合された回路の熱的接続が高められる。前述したベースプレート３内のチャネルおよび／またはプリント回路基板１内のチャネルは、気泡を回避することまたは少なくとも低減することを可能にする。
【００６３】
説明した本発明による解決手段は、様々な接続技術と、任意の空間的に分離したプロセスとの組み合わせ、すなわち例えば、裏平面側１．２のはんだ付けプロセスと、表平面側１．３の導電性接着剤ならびにワイヤ接触接続との組み合わせを可能にする。さらに、プリント回路基板１上の回路の温度制御は、個々の電子部品２の電力損失に依存して可能である。換言すれば、本発明による解決手段は、熱的に関連のある領域におけるプリント回路基板１上の回路の部分的な加熱を可能にする。
【００６４】
さらに、本発明による解決手段は、プリント回路基板１の両面実装に基づいて、プリント回路基板１の平面側の部品密度の低減を可能にする。
【００６５】
さらに、導電性接着剤７の使用の代わりに、複数の電子部品２をはんだ付けすることができる。それにより、電力損失の少ない、収納されている半導体コンポーネント２．３も、はんだ付けを用いて回路内に集積化することが可能になる。機械的および化学的影響に敏感な細線ボンディングワイヤ６と太線ボンディングワイヤは保護される。なぜならそれらは、はんだ付けプロセスの後で初めて被着されるからである。それにより、従来技術よりも費用対効果の高い終端部を有するチップ抵抗およびチップコンデンサならびに特別な構成部品が使用可能になる。例えば安価な錫からなる終端部を使用することができ、この場合そのような終端部を有する部品は、高い可用性を有している。
【符号の説明】
【００６６】
１      プリント回路基板
１．１  導体線路
１．２  裏平面側
１．３  表平面側
２      電子部品
２．１  電気抵抗
２．２  電気キャパシタ
２．３  収納されている半導体コンポーネント
２．４  収納されていない半導体コンポーネント
３      ベースプレート
３．１  第１の凹部
３．２  第２の凹部
４      はんだ付け箇所
５      太線ボンディングワイヤ
６      細線ボンディングワイヤ
７      導電性接着剤
８      熱伝導性接着剤
９      充填材料
Ｅ      電子コンポーネント
Ｓ１〜Ｓ３  方法ステップ
【図１】
2018506855.tif 000003
【図２】
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【図３】
2018506855.tif 000005
【国際調査報告】
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2018506855.tif 000007
2018506855.tif 000008
2018506855.tif 000009