特表 2020-515035 パワーチップおよびヒートシンクを形成するバスバーの集積のための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】特表2020-515035(P2020-515035A)

(43)【公表日】2020年5月21日

(54)【発明の名称】パワーチップおよびヒートシンクを形成するバスバーの集積のための方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/36 20060101AFI20200424BHJP

   H01L 23/473 20060101ALI20200424BHJP

   H01L 25/07 20060101ALI20200424BHJP

   H01L 25/18 20060101ALI20200424BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20200424BHJP

   H05K 7/06 20060101ALI20200424BHJP

【ＦＩ】

   H01L23/36 C

   H01L23/46 Z

   H01L25/04 C

   H05K7/20 D

   H05K7/06 C

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2019-533043(P2019-533043)

(86)(22)【出願日】2017年12月6日

(85)【翻訳文提出日】2019年8月7日

(86)【国際出願番号】FR2017053408

(87)【国際公開番号】WO2018115625

(87)【国際公開日】20180628

(31)【優先権主張番号】1662804

(32)【優先日】2016年12月19日

(33)【優先権主張国】FR

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT

(71)【出願人】

【識別番号】518403447

【氏名又は名称】アンスティテュ ヴェデコム

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】キエル， フリートバルト

【テーマコード（参考）】

5E322

5F136

【Ｆターム（参考）】

5E322AA01

5E322AB11

5F136BA30

5F136BB03

5F136CB07

5F136CB08

5F136DA27

5F136EA13

5F136FA03

5F136FA52

(57)【要約】

パワーチップおよびヒートシンクを形成するバスバーの集積のための方法。方法は、１）絶縁性のおよび／または導電性の積層された内部層の間に含まれる少なくとも１つの電子チップ（ＭＴ、ＭＤ）を集積するプレフォーム（ＥＢ１）を製造することと、２）樹脂プリプレグ（ＰＰ１、ＰＰ２、ＰＰ３）の誘電体部分を用いて、プレフォームの対向する上下の面上の所定の間隔を置いた位置に金属バスバーセグメント（ＢＢ１、ＢＢ２、ＢＢ３）を機械的に固定することと、３）対向する上下の面の各々について、対象とする面に固定されたバスバーセグメントおよび電子チップの電極を相互接続するために金属層（ＭＥ）を電着させ、それにより、ヒートシンク（ＢＢ_Ｈ、ＢＢ_Ｌ）を形成するバスバーを備える電子パワー回路を形成することと、を含む。
【選択図】図１３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子パワー回路を製造するために、電子パワーチップおよびヒートシンクを形成するバスバーを集積する方法であって、前記方法は、
絶縁性のおよび／または導電性の積層された内部層の間に含まれる少なくとも１つの電子チップ（ＭＴ、ＭＤ）を集積するプレフォーム（ＥＢ１）を製造することと、
樹脂プリプレグ（ＰＰ１、ＰＰ２、ＰＰ３）の誘電体部分を用いて、前記プレフォーム（ＥＢ１）の対向する上下の面上の所定の間隔を置いた位置に金属バスバーセグメント（ＢＢ１、ＢＢ２、ＢＢ３）を機械的に固定することと、
−前記対向する上下の面の各々について、対象とする前記面に固定されたバスバーセグメント（ＢＢ１、ＢＢ２、ＢＢ３）と前記電子チップ（ＭＴ、ＭＤ）の電極とを相互接続するために金属層（ＭＥ）を電着させ、それにより、ヒートシンクを形成するバスバー（ＢＢ_Ｈ、ＢＢ_Ｌ）を備える前記電子パワー回路を形成することと、
を含むことを特徴とする、方法。

【請求項2】

前記プレフォーム（ＥＢ１）を製造することは、間に前記電子チップ（ＭＴ、ＭＤ）を備える樹脂（ＣＤ１、ＣＤ２）のプリプレグ誘電体層を有する２つの積層体（ＬＡ１、ＬＡ２）を積層するためのステップを含み、前記積層体（ＬＡ１、ＬＡ２）の外面は、金属板（ＦＣ１、ＦＣ２）から形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記プレフォーム（ＥＢ１）を製造することは、機械加工によって材料を除去し、少なくとも１つのキャビティ（ＣＡ１からＣＡ５）を前記プレフォーム（ＥＢ１）内に製造し、前記電子チップ（ＭＴ、ＭＤ）の少なくとも１つの接触面を解放するためのステップを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記プレフォーム（ＥＢ１）を製造することは、金属のコンフォーマル層（ＣＦ）を電着させるためのステップを含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記プレフォーム（ＥＢ１）を製造することは、金属充填材を電着させるためのステップを含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記プレフォーム（ＥＢ１）を製造することは、フォトリソグラフィおよびウェットエッチングによって接続パターンを正確に画定するためのステップを含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

電子パワー回路であって、
前記電子パワー回路は、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法を実施することによって得られ、前記方法のさまざまな製造ステップに用いられる金属は銅であることを特徴とする、電子パワー回路。

【請求項8】

電子パワーデバイスであって、
前記電子パワーデバイスは、請求項７に記載の回路を少なくとも２つ備え、第１のいわゆる上部回路（ＢＣ_ＨＳ）は、第２のいわゆる下部回路（ＢＣ_ＬＳ）上に積み重ねられ、前記上部回路（ＢＣ_ＨＳ）および前記下部回路（ＢＣ_ＬＳ）は、それぞれのバスバー（ＢＢ_Ｈ、ＢＢ_Ｌ）によって機械的および電気的に接続され、前記電子パワーデバイスは、前記上部回路（ＢＣ_ＨＳ）と前記下部回路（ＢＣ_ＬＳ）との間に位置する少なくとも１つの中央冷却液体循環空間（ＣＣ_１、ＣＣ_２）を備え、前記中央冷却液体循環空間（ＣＣ_１、ＣＣ_２）は、前記バスバー（ＢＢ_Ｈ、ＢＢ_Ｌ）のセグメント（ＢＢ１_Ｈ、ＢＢ２_Ｈ、ＢＢ３_Ｈ；ＢＢ１_Ｌ、ＢＢ２_Ｌ、ＢＢ３_Ｌ）の間に形成されていることを特徴とする、電子パワーデバイス。

【請求項9】

前記電子パワーデバイスは、前記デバイス（ＥＭ２）の上部分内に位置する少なくとも１つの上部冷却液体循環空間（ＣＨ_１、ＣＨ_２）をさらに備え、前記上部冷却液体循環空間（ＣＨ_１、ＣＨ_２）は、前記上部回路（ＢＣ_ＨＳ）の上部バスバー（ＢＢ_Ｈ）のセグメント（ＢＢ１_Ｈ、ＢＢ２_Ｈ、ＢＢ３_Ｈ）と上部誘電体層（ＤＬ_ＨＳ）との間に形成されていることを特徴とする、請求項８に記載の電子パワーデバイス。

【請求項10】

前記電子パワーデバイスは、前記デバイス（ＥＭ２）の下部分内に位置する少なくとも１つの下部冷却液体循環空間（ＣＬ_１、ＣＬ_２）をさらに備え、前記下部冷却液体循環空間（ＣＬ_１、ＣＬ_２）は、前記下部回路（ＢＣ_ＬＳ）の下部バスバー（ＢＢ_Ｌ）のセグメント（ＢＢ１_Ｌ、ＢＢ２_Ｌ、ＢＢ３_Ｌ）と下部誘電体層（ＤＬ_ＬＳ）との間に形成されていることを特徴とする、請求項８または９に記載の電子パワーデバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、２０１６年１２月１９日に出願された仏国出願第１６６２８０４号の優先権を主張し、その内容（明細書、図面および請求項）は、参照によって本明細書に組み込まれる。

【0002】

本発明は、概して、パワーエレクトロニクスの分野に関するものである。より詳しくは、本発明は、電子パワーチップを集積し、ヒートシンクを形成するバスバーを相互接続する方法および電子パワーデバイス、例えばコンバータおよびパワーモジュールに関するものである。本発明はまた、上述した方法を実施することによって得られる電子パワーデバイスに関するものである。

【背景技術】

【0003】

電子パワーデバイス、例えばパワーコンバータは、多くの分野、例えば輸送、工業、照明、加熱などにおいて非常に用いられる。最小の二酸化炭素を排出する再生可能エネルギー源に向かう所望のエネルギー移行に伴い、パワーエレクトロニクスは、さらに普及するように求められ、増加する経済および技術の制約を満たさなければならない。

【0004】

現在の研究開発は、コスト削減、パワー密度の増加、信頼性の増加、浮遊素子の減少および消散エネルギーの熱伝達に焦点を合わせている。

【0005】

現在の技術では、いわゆるＨＤＩ（高密度相互接続）技術を用いて、集積のレベルを増加し、パワー回路のサイズを減少することが典型的である。印刷回路基板（ＰＣＢ）上で一般的に実施されるＨＤＩ技術は、特に、表面実装部品を相互接続するために「リードフレーム」と呼ばれる銅線の回路、または、より高度な技術では、埋設された部品を相互接続するために銅で充填された「マイクロビア」を支えるテープおよびセラミックプレートを用いて、部品の空間的埋め込みを最適化することに基づく。レーザードリルは、複数の溶接技術、例えばろう付け、移行液相（ＴＬＰ）溶接または金属ナノ粒子粉末焼結と同様に用いられる。

【0006】

しかしながら、大量生産のために必要であるコスト削減ならびに集積および小型化のレベルの増加に直面するとき、ＨＤＩ技術は、その限界にぶつかる。得られ得る集積のレベルは、テープおよびマイクロビアの相互接続によって占められる空間によって制限される。テープまたはケーブルの相互接続は、より高いカットオフまたはスイッチング周波数で互いに対向する浮遊インダクタンスを導く。しかし、スイッチング周波数の増加は、一般的に、特にパワーコンバータにおける小型化に有利である。浮遊インダクタンスを減少することもまた、発生する熱を減少し、潜在的に破壊的な過電圧から回路を保護し、電磁放射の支配を改良するために必要である。

【0007】

高性能の冷却は、能動素子および受動素子の温度を臨界値未満に保ち、熱平衡を達成し、パワー回路の信頼性を保証するために必要である。ますます小さい表面を有するシリコンチップおよび新規なパワー半導体、例えば炭化ケイ素の利用可能性によって、より高い電流密度およびカットオフ周波数の増加が可能になり、これにより、パワー回路のさらなる小型化が可能になる。しかし、そのために、パワー回路の構造および用いられる技術によって、部品のできるだけ近くで消散エネルギーを抽出できなければならない。部品から構成される熱源と放熱手段によって形成されるヒートシンクとの間の熱経路を最適化することが必要である。

【0008】

周知技術では、熱は、空気または冷却液体に伝達される前に、複数の層、例えば、溶接、銅メッキの誘電体基板、金属ベースプレート、熱伝導材料および多量の放熱体を通過しなければならない。

【0009】

今日、より大きな放熱性能レベルを有する電子パワーデバイスを製造し、適用されるさまざまな制約に対してより良好な最適化を可能にするための新技術を提供することが必要と考えられる。

【発明の概要】

【0010】

第１の態様によれば、本発明は、電子パワー回路を製造するために、電子パワーチップおよびヒートシンクを形成するバスバーを集積する方法に関するものである。本発明によれば、方法は、
−絶縁性のおよび／または導電性の積層された内部層の間に含まれる少なくとも１つの電子チップを集積するプレフォームを製造することと、
−樹脂プリプレグの誘電体部分を用いて、プレフォームの対向する上下の面上の所定の間隔を置いた位置に金属バスバーセグメントを機械的に固定することと、
−対向する上下の面の各々について、対象とする面に固定されたバスバーセグメントおよび電子チップの電極を相互接続するために金属層を電着させ、それにより、ヒートシンクを形成するバスバーを備える電子パワー回路を形成することと、を含む。

【0011】

本発明の方法の１つの特定の特徴によれば、プレフォームを製造することは、間に電子チップを備える樹脂のプリプレグ誘電体層を有する２つの積層体を積層するためのステップを含み、積層体の外面は、金属板から形成されている。

【0012】

他の特定の特徴によれば、プレフォームを製造することは、機械加工によって材料を除去し、少なくとも１つのキャビティをプレフォーム内に製造し、電子チップの少なくとも１つの接触面を解放するためのステップを含む。

【0013】

さらに他の特定の特徴によれば、プレフォームを製造することは、金属のコンフォーマル層を電着させるためのステップを含む。

【0014】

他の特定の特徴によれば、プレフォームを製造することは、金属充填材を電着させるためのステップを含む。

【0015】

他の特定のステップによれば、プレフォームを製造することは、フォトリソグラフィおよびウェットエッチングによって接続パターンを正確に画定するためのステップを含む。

【0016】

他の態様によれば、本発明は、簡潔に上述されている方法を実施することによって得られる電子パワー回路に関するものであり、方法のさまざまな製造ステップに用いられる金属は銅である。

【0017】

さらに他の態様によれば、本発明は、上述した回路を少なくとも２つ備える電子パワーデバイスに関するものであり、第１のいわゆる上部回路は、第２のいわゆる下部回路上に積み重ねられ、上部回路と下部回路とは、それぞれのバスバーによって機械的および電気的に接続され、少なくとも１つの中央冷却液体循環空間は、上部回路と下部回路との間に位置し、中央冷却液体循環空間は、バスバーのセグメントの間に形成されている。

【0018】

１つの特定の特徴によれば、デバイスは、デバイスの上部分内に位置する少なくとも１つの上部冷却液体循環空間をさらに備え、上部冷却液体循環空間は、上部回路の上部バスバーのセグメントと上部誘電体層との間に形成されている。

【0019】

他の特定の特徴によれば、デバイスは、デバイスの下部分内に位置する少なくとも１つの下部冷却液体循環空間をさらに備え、下部冷却液体循環空間は、下部回路の下部バスバーのセグメントと下部誘電体層との間に形成されている。

【0020】

本発明の他の特徴および効果は、本発明のいくつかの特定の実施形態の下記の詳細な説明を添付の図面を参照しながら読むと、より明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明に係る電子パワーチップおよびヒートシンクを形成するバスバーを集積する方法のステップを示す簡略断面図である。

【図2】本発明に係る電子パワーチップおよびヒートシンクを形成するバスバーを集積する方法のステップを示す簡略断面図である。

【図3】本発明に係る電子パワーチップおよびヒートシンクを形成するバスバーを集積する方法のステップを示す簡略断面図である。

【図4】本発明に係る電子パワーチップおよびヒートシンクを形成するバスバーを集積する方法のステップを示す簡略断面図である。

【図5】本発明に係る電子パワーチップおよびヒートシンクを形成するバスバーを集積する方法のステップを示す簡略断面図である。

【図6】本発明に係る電子パワーチップおよびヒートシンクを形成するバスバーを集積する方法のステップを示す簡略断面図である。

【図7】本発明に係る電子パワーチップおよびヒートシンクを形成するバスバーを集積する方法のステップを示す簡略断面図である。

【図8】本発明に係る電子パワーチップおよびヒートシンクを形成するバスバーを集積する方法のステップを示す簡略断面図である。

【図9】本発明に係る電子パワーチップおよびヒートシンクを形成するバスバーを集積する方法のステップを示す簡略断面図である。

【図10】本発明に係る電子パワーチップおよびヒートシンクを形成するバスバーを集積する方法のステップを示す簡略断面図である。

【図11】本発明に係る電子パワーチップおよびヒートシンクを形成するバスバーを集積する方法のステップを示す簡略断面図である。

【図12】本発明に係る電子パワーチップおよびヒートシンクを形成するバスバーを集積する方法のステップを示す簡略断面図である。

【図13】本発明に係る電子パワーチップおよびヒートシンクを形成するバスバーを集積する方法のステップを示す簡略断面図である。

【図14】空気によって、および、冷却液体によって放熱される、本発明に係る電子パワーデバイスの第１実施形態を示す簡略断面図である。

【図15】空気によって、および、冷却液体によって放熱される、本発明に係る電子パワーデバイスの第２実施形態を示す簡略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本発明による方法の１つの特定の実施形態は、以下、トランジスタスイッチのブリッジアームまたはハーフブリッジアームの形のデバイスまたは電子パワーモジュールの製造のコンテクストで記載される。従来、ブリッジアームは、それぞれ「ローサイド」および「ハイサイド」と呼ばれる上部トランジスタおよび下部トランジスタならびに関連付けられたダイオードを備える。この種のデバイスは、完全なスイッチングブリッジを形成するように関連付けられ得る、または、所望の電流を通すために並列に関連付けられ得る。

【0023】

一般的に、本発明では、周知かつ十分習得されたプリント回路製造技術が、電子チップの集積のために用いられる。それゆえ、本発明の方法では、積層、フォトリソグラフィ、金属電着およびウェットエッチングを備える複数の製造技術の組合せを用いることができる。金属電着は、特に、電子チップおよびバスバーの相互接続のために用いられる。

【0024】

以下、図１から図１３を参照し、本発明による、電子パワーチップを集積し、バスバーを相互接続する方法に含まれるさまざまな製造ステップを説明する。

【0025】

図１および図２は、導電性金属板ＦＣ１を支える誘電体層ＣＤ１から構成される積層体ＬＡ１を製造するための最初のステップを示す。

【0026】

誘電体層ＣＤ１は、典型的には、エポキシおよび部分的に重合されたタイプの樹脂で被覆されている織りガラス繊維から作られる誘電体から構成されるプリプレグの厚板である。図２に示すように、導電性金属板ＦＣ１は、典型的には、誘電体層ＣＤ１上に積層された銅板である。

【0027】

図３のステップにおいて、素子チップは、例えば、パワートランジスタＭＴおよびダイオードＭＤの形で、所定の位置において積層体ＬＡ１の誘電体層ＣＤ１上に担持される。図示しないインデックス手段が、チップの配置のためにここで用いられる。

【0028】

図４のステップは、チップＭＴおよびＭＤを支えている積層体ＬＡ１と、図１および図２のステップによって得られた他の積層体ＬＡ２と、の積層を示す。この段階で、誘電体層ＣＤ１およびＣＤ２は、まだ部分的にしか重合していない。次に、チップＭＴおよびＭＤは、積層体ＬＡ１とＬＡ２との間に、より詳しくは積層体の誘電体層ＣＤ１とＣＤ２との間にサンドイッチされる。積層体ＬＡ１とＬＡ２との互いに対する積層は、典型的には、押圧および真空積層炉内の通過によって得られる。

【0029】

真空積層炉を出るとすぐに、図５において、完全に重合し、層ＣＤ１およびＣＤ２の積層から生じる誘電体層ＣＤ内にチップＭＴおよびＭＤが埋設されたプレフォームＥＢ１が得られる。銅板ＦＣ１およびＦＣ２は、プレフォームＥＢ１の上下の対向面を構成する。

【0030】

図６のステップにおいて、機械加工による、例えばレーザーによる材料除去動作は、プレフォームＥＢ１の上下の面上で実行され、キャビティＣＡ１からＣＡ５は、プレフォームの両側に作られ、チップＭＴおよびＭＤの接触面を解放する。

【0031】

図７のステップにおいて、コンフォーマル金属層ＣＦは、プレフォームＥＢ１の機械加工された上下の面上に形成される。層ＣＦは、典型的には、電着によって作られる銅の層である。

【0032】

図８のステップにおいて、充填材の電着が行われ、キャビティＣＡ１からＣＡ５およびプレフォームＥＢ１の対向する上下の面のすべてを銅で完全に充填する。次に、プレフォームＥＢ１の上下の面は、完全に平坦になり、銅で被覆される。

【0033】

図９および図１０のステップは、チップＭＴおよびＭＤの電気接続パターンの正確な定義に関する。

【0034】

図９のステップにおいて、フォトレジスト樹脂ＰＳは、プレフォームＥＢ１の上下の面に被覆され、次に、ウェットエッチングによってエッチングされる表面部分は、定められ、従来はスクリーン印刷マスクおよび紫外線放射への露光を用いて解放されてきた。図９は、銅のウェットエッチングの準備ができているプレフォームＥＢ１および除去される銅ＣＰ１からＣＰ８の部分を示す。

【0035】

図１０のステップにおいて、銅部分ＣＰ１からＣＰ８は、ウェットエッチングによって除去され、それにより接続パターンが正確に画定される。キャビティＰＤ１からＰＤ８から、銅部分ＣＰ１からＣＰ８を除去することによって、下にある誘電体層ＣＤの部分が出現することができる。

【0036】

図１１から図１３は、プレフォームＥＢ１の対向する上下の面上の上部バスバーＢＢ_Ｈおよび下部バスバーＢＢ_Ｌの相互接続を示す。上部バスバーＢＢ_Ｈおよび下部バスバーＢＢ_Ｌは、電気を供給する等のバスバーの典型的な電気機能を除いて、ここで、プレフォームＥＢ１の対向する上下の面上に埋め込まれるヒートシンクを形成することを意図する。バスバーＢＢ_Ｈ、ＢＢ_Ｌは、典型的には、銅から作られる。

【0037】

図１１に示すように、例えば機械加工によって以前に切断され、または、オプションで成形によって得られた上部バスバーＢＢ_Ｈおよび下部バスバーＢＢ_Ｌは、各々いくつかのバスセグメントＢＢ１_Ｈ、ＢＢ２_Ｈ、ＢＢ３_ＨおよびＢＢ１_Ｌ、ＢＢ２_Ｌ、ＢＢ３_Ｌにより形成される。

【0038】

プリプレグ誘電体部分ＰＰ１_Ｈ、ＰＰ２_Ｈ、ＰＰ３_Ｈは、バスセグメントＢＢ１_Ｈ、ＢＢ２_Ｈ、ＢＢ３_Ｈの対応する面上に取り付けられ、プレフォームＥＢ１の上面に押圧されることを意図する。プリプレグ誘電体部分ＰＰ１_Ｌ、ＰＰ２_Ｌ、ＰＰ３_Ｌは、バスセグメントＢＢ１_Ｌ、ＢＢ２_Ｌ、ＢＢ３_Ｌの対応する面上に取り付けられ、プレフォームＥＢ１の下面に押圧されることを意図する。プリプレグ誘電体部分ＰＰ１_Ｈ、ＰＰ２_Ｈ、ＰＰ３_ＨおよびＰＰ１_Ｌ、ＰＰ２_Ｌ、ＰＰ３_Ｌは、プレフォームＥＢ１の上下のキャビティを充填し、下にある誘電体層ＣＤの可視部分ＰＤ１からＰＤ４およびＰＤ５からＰＤ８に付着されるように提供される。

【0039】

このように、プレフォームＥＢ１は、バスセグメントＢＢ１_Ｈ、ＢＢ２_Ｈ、ＢＢ３_ＨとＢＢ１_Ｌ、ＢＢ２_Ｌ、ＢＢ３_Ｌとの間にサンドイッチされる。バスセグメントＢＢ１_Ｈ、ＢＢ２_Ｈ、ＢＢ３_ＨおよびＢＢ１_Ｌ、ＢＢ２_Ｌ、ＢＢ３_Ｌは、プリプレグ誘電体部分ＰＰ１_Ｈ、ＰＰ２_Ｈ、ＰＰ３_ＨおよびＰＰ１_Ｌ、ＰＰ２_Ｌ、ＰＰ３_Ｌとともに、プレフォームＥＢ１の上下の面に対して押圧される。

【0040】

組み立て体の積層は、真空積層炉を通過することによって得られる。図１２は、プレフォームＥＢ１が真空積層炉から取り出されるときのバスセグメントが組み立てられたプレフォームＥＢ１の状態を示す。この段階で、バスセグメントは、誘電体部分の完全な重合によって、回路に機械的に固定されていた。回路の絶縁誘電体パターンは、この段階で確定する。

【0041】

図１３のステップは、回路の導電性素子およびプレフォームＥＢ１のヒートシンクを形成するバスバーの相互接続を確定させることを可能にする金属化および溶接ステップである。

【0042】

図１３に示すように、銅層ＭＥ_ＨおよびＭＥ_Ｌは、プレフォームＥＢ１の上下の部分上に電着する。

【0043】

銅層ＭＥ_Ｈは、プレフォームＥＢ１の上部分上に堆積され、バスバーＢＢ_ＨのバスセグメントＢＢ１_Ｈ、ＢＢ２_Ｈ、ＢＢ３_Ｈおよび対応するトランジスタＭＴおよびダイオードＭＤチップの上面を、例えば、ドレインおよびカソード電極に相互接続する。銅層ＭＥ_Ｌは、プレフォームＥＢ１の下部分上に堆積され、バスバーＢＢ_ＬのバスセグメントＢＢ１_Ｌ、ＢＢ２_Ｌ、ＢＢ３_Ｌおよび対応するトランジスタＭＴおよびダイオードＭＤチップの下面をソースおよびアノード電極に相互接続する。

【0044】

図１から図１３を参照して上述した本発明による方法によって、サンドイッチ構造を用いて、より大きいかより小さい複雑さの電子パワーデバイスを形成するために組み立て可能な基本的な回路部品の製造が可能になる。基本部品の組み立ては、典型的には、押圧および炉の通過において行われる。２つの部品間の機械的および電気的な接続は、溶接によって行われる。基本的な回路部品をいくつかの製造ライン上で製造することによって、製造の並列化が可能である点に留意されたい。

【0045】

本発明による基本的な回路部品の構造によって、バスバーによって形成されるヒートシンクと、電子チップの電極と、の間の直接の銅の接触が可能になる。電子チップの両側に位置する多量の銅から構成されるヒートシンクおよびヒートシンクとの直接接触によって、熱を効果的に抽出することができる。さらに、接続導体の長さは最小化され、このことは、浮遊インダクタンスの生成に有利であり、さらなる小型化を促進する。

【0046】

図１４は、２つの基本的な回路部品ＢＣ_ＨＳおよびＢＣ_ＬＳを積み重ねることによって形成される電子パワーデバイスの第１実施形態ＥＭ１を示す。ここで、デバイスＥＭ１は、２つのＭＯＳＦＥＴトランジスタおよび２つのフリーホイールダイオードから構成されるトランジスタブリッジアームである。

【0047】

２つの積み重ねられた基本部品ＢＣ_ＨＳおよびＢＣ_ＬＳの機械的および電気的な接続は、接合面ＩＰでバスバーの組み立てによって行われる。組み立ては、例えば、移行液相（ＴＬＰ）溶接または他の溶接技術によって行われ得る。

【0048】

ここで、デバイスＥＭ１は、液体冷却によって、および、空気によって、混合冷却される実施形態である。

【0049】

図１４に示すように、基本部品ＢＢ_ＨＳおよびＢＢ_ＬＳの組み立て体は、中央冷却液体循環スペースを、ここではＣＣ_１およびＣＣ_２を、デバイスの中央部内に作成する。電子チップのできるだけ近くに位置するこれらの冷却液体循環空間ＣＣ_１およびＣＣ_２は、熱伝達液体の加圧循環のために提供される。デバイスＥＭ１の上下の部分において、バスバーＢＢ_ＨおよびＢＢ_Ｌのスロットプロファイルは、ヒートシンクを形成し、周囲の空気との熱交換表面を増加させ、デバイスの冷却を促進する。

【0050】

図１５は、電子パワーデバイスの第２実施形態ＥＭ２を示す。デバイスＥＭ２は、完全な液体冷却を備え、デバイスＥＭ１より高いパワー用途に適している。

【0051】

デバイスＥＭ２は、デバイスＥＭ２の上下の部分内にそれぞれ集積される制御回路ＣＴＲＬ_ＨＳおよびＣＴＲＬ_ＬＳを備えているという点で、デバイスＥＭ１と異なる。制御回路ＣＴＲＬ_ＨＳおよびＣＴＲＬ_ＬＳは、それぞれ、誘電体層ＤＬ_ＨＳおよびＤＬ_ＬＳによって基本部品ＢＣ_ＨＳおよびＢＣ_ＬＳの上下の部分に機械的に固定され、かつ、当該部分から電気的に絶縁される。回路ＣＴＲＬ_ＨＳおよびＣＴＲＬ_ＬＳは各々、周知の技術を用いて作られるいくつかの積層を含む。能動素子および受動素子は、必要に応じて、回路ＣＴＲＬ_ＨＳおよびＣＴＲＬ_ＬＳの内部層間に埋設されてもよいし、または、従来のろう付けまたは導電性接着剤によって回路の表面上に埋め込まれてもよい。

【0052】

図１５に示すように、デバイスＥＭ２の上下の部分における制御回路ＣＴＲＬ_ＨＳおよびＣＴＲＬ_ＬＳと絶縁誘電体層ＤＬ_ＨＳおよびＤＬ_ＬＳとの集積によって、追加の上下の冷却液体循環空間ＣＨ_１、ＣＨ_２およびＣＬ_１、ＣＬ_２の形成が可能になる。中央空間ＣＣ_１およびＣＣ_２の両側に位置するこれらの追加の空間ＣＨ_１、ＣＨ_２およびＣＬ_１、ＣＬ_２によって、デバイスＥＭ２の増加した冷却が可能になる。このように、電子チップは、電子チップの上下の面の近くの熱伝達流体の循環によって、より効果的に冷却される。

【0053】

本発明による電子パワーデバイスの他の実施形態は、もちろん可能である。それゆえ、例えば、デバイスの上部分および／または下部分は、制御回路をこの位置に埋め込まずに、単に誘電体層によって閉じられてもよい。

【0054】

本発明は、本明細書に一例として記載されてきた特定の実施形態に限定されない。本発明の用途に応じて、当業者は、さまざまな変更をすることができ、添付の請求の範囲内の変形例を提供することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【国際調査報告】