DE102015223551A1

DE102015223551A1 - Circuit carrier for an electrical circuit and associated manufacturing method

Info

Publication number: DE102015223551A1
Application number: DE102015223551.3A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Schaible; Steffen ORSO
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2017-06-01
Also published as: WO2017089213A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schaltungsträger (1) für eine elektrische Schaltung (3) mit einer Hauptträgerplatte (10) aus einem mehrlagigen Grundsubstrat, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schaltungsträgers (1). Hierbei ist mindestens ein Teilträger (20) für eine Teilschaltung (3A, 3B) der elektrischen Schaltung (3) als Einlage (20A, 20B) ausgeführt, welche bezogen auf eine laterale Erstreckung des mehrlagigen Grundsubstrats der Hauptträgerplatte (10) einen Teilbereich einnimmt und zumindest innerhalb einer Dickenabmessung des mehrlagigen Grundsubstrats der Hauptträgerplatte (10, 10A, 10B) integriert und/oder eingebettet ist, so dass ein selbstragendes Hybridsubstrat ausgebildet ist.The invention relates to a circuit carrier (1) for an electrical circuit (3) having a main carrier plate (10) made of a multilayer base substrate, and to a method for producing such a circuit carrier (1). In this case, at least one sub-carrier (20) for a subcircuit (3A, 3B) of the electrical circuit (3) is designed as an insert (20A, 20B), which occupies a subregion and at least in relation to a lateral extent of the multilayer base substrate of the main carrier plate (10) is integrated and / or embedded within a thickness dimension of the multilayer base substrate of the main carrier plate (10, 10A, 10B), so that a self-supporting hybrid substrate is formed.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Schaltungsträger für eine elektrische Schaltung nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schaltungsträgers.The invention relates to a circuit carrier for an electrical circuit according to the preamble of independent claim 1. The present invention is also a method for producing such a circuit carrier.

Elektrische Schaltungen wie sie in elektronischen Steuergeräten Verwendung finden, sind oftmals in zwei unterschiedlichen Substrattechniken aufgebaut. So werden beispielsweise als PCB-Substrate (Printed Circuit Board) aufgebaute Leiterplatten für elektrische Bauelemente mit geringer Verlustleistung eingesetzt. Die verwendeten Bauelemente sind zumeist verpackt als SMD-Bauteile (Surface Mounted Device) oder in THT (Through-Hole Technology) auf die Leiterplatte gelötet oder geklebt. Die Leiterplatten werden preisgünstig beispielsweise aus einem FR4 Material hergestellt, sind jedoch in Ihrer thermischen Dauerfestigkeit und elektrischen Belastbarkeit begrenzt. Das FR4 Material ist für eine maximale Dauer auf eine Einsatztemperatur von ca. 125°C begrenzt. Bei keramischen Substraten, wie beispielsweise LTCC (Low Temperature Cofired Ceramics), DBC (Direct Bonded Copper) oder AMB (Aktive Metal Brazing) Substraten werden die Bauelement mit hoher Verlustleistung, wie beispielsweise Leistungshalbleiter oder Logikbauelemente als unverpackte Bauelemente, so genannte Bare-Die, auf das Substrat gelötet oder geklebt. LTCC Keramiken haben gegenüber den PCB Substraten den Vorteil der thermischen Beständigkeit, sind allerdings etwas kostenintensiver.Electrical circuits as used in electronic control devices are often constructed in two different substrate techniques. For example, circuit boards constructed as PCB substrates (printed circuit boards) are used for electrical components with low power dissipation. The components used are usually packaged as SMD components (surface mounted device) or soldered or glued in THT (through-hole technology) on the circuit board. The circuit boards are inexpensively made, for example, from a FR4 material, but are limited in their thermal fatigue and electrical resistance. The FR4 material is limited to a service temperature of approx. 125 ° C for a maximum duration. In ceramic substrates, such as LTCC (Low Temperature Cofired Ceramics), DBC (Direct Bonded Copper) or AMB (Active Metal Brazing) substrates, the high power dissipation devices, such as power semiconductors or logic devices, are called bare-die, soldered or glued to the substrate. LTCC ceramics have the advantage of thermal resistance over PCB substrates, but are somewhat more costly.

Aus der DE 10 2005 053 974 B3 sind eine elektrische Schaltungsanordnung und ein Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Schaltungsanordnung bekannt. Die elektronische Schaltungsanordnung umfasst eine Wärmesenke zur Ableitung von Wärme, einen an einer Oberseite der Wärmesenke flächig aufliegenden thermisch gekoppelten ersten Schaltungsträger zur Verdrahtung von elektronischen Bauelementen der Schaltungsanordnung, einen zweiten Schaltungsträger, der in einer zur Oberseite der Wärmesenke hin durchgehenden Aussparung des ersten Schaltungsträgers aufgenommen ist, und ein zwischen dem zweiten Schaltungsträger und der Wärmesenke angeordnetes elektronisches Bauelement, von welchem Bauelementanschlüsse mit unterseitigen Kontaktstellen des zweiten Schaltungsträgers elektrisch verbunden sind und dessen Unterseite mit der Oberseite der Wärmesenke thermisch gekoppelt ist. Zudem ist eine Verbindungsanordnung vorgesehen, mittels welcher oberseitige Kontaktstellen des ersten Schaltungsträgers mit oberseitigen Kontaktstellen des zweiten Schaltungsträgers elektrisch verbunden sind.From the DE 10 2005 053 974 B3 For example, an electrical circuit arrangement and a method for producing an electronic circuit arrangement are known. The electronic circuit arrangement comprises a heat sink for dissipating heat, a thermally coupled first circuit carrier lying on an upper side of the heat sink for wiring electronic components of the circuit arrangement, a second circuit carrier which is accommodated in a recess of the first circuit carrier passing through to the top of the heat sink and an electronic component disposed between the second circuit carrier and the heat sink, of which component terminals are electrically connected to lower-side contact pads of the second circuit carrier and the lower side of which is thermally coupled to the upper surface of the heat sink. In addition, a connection arrangement is provided, by means of which upper-side contact points of the first circuit carrier are electrically connected to upper-side contact points of the second circuit carrier.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der Schaltungsträger für eine elektrische Schaltung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, dass der mindestens eine als Einlage ausgeführte Teilträger individuell an die Bedürfnisse der zugehörigen Teilschaltung bzw. der Schaltungskomponenten der Teilschaltung angepasst werden kann. So können beispielsweise kostengünstige fein strukturierbare Substrate, wie beispielsweise PCB-Substrate, als Grundsubstrat für die Hauptträgerplatte realisiert werden und für Bereiche eingesetzt werden, in welchen Logik- und/oder Ansteuer- und/oder Regelschaltungen realisiert werden, die keine hohe Verlustwärme produzieren. Für Teilschaltungen, welche beispielsweise durch Leistungshalbleiter hohe thermische Verlustleitungen generieren, können vorzugsweise keramische Substrate verwendet werden. Mit Hilfe der als Einlagen ausgeführten Teilträger können verlustarme Teilschaltungen und verlustreiche Teilschaltungen auf der „Hauptträgerplatte“ kombiniert werden Dadurch wird Verlustwärme nur auf den keramischen Teilträgern generiert, die für eine hohe Verlustwärme ausgelegt sind, so dass in vorteilhafter Weise auch eine Eindämmung der „heißen“ Bereiche auf der Hauptträgerplatte erzielt werden kann.The circuit carrier for an electrical circuit having the features of independent claim 1 has the advantage that the at least one sub-carrier designed as an insert can be adapted individually to the needs of the associated subcircuit or the circuit components of the subcircuit. Thus, for example, inexpensive finely structured substrates, such as PCB substrates, can be realized as a base substrate for the main carrier plate and used for areas in which logic and / or control and / or regulating circuits are realized that do not produce high heat loss. For subcircuits which generate high thermal loss lines, for example, by power semiconductors, ceramic substrates may preferably be used. Low-loss subcircuits and high-loss subcircuits can be combined on the "main carrier plate" using the subcarriers embodied as inserts. This generates heat loss only on the ceramic subcarriers, which are designed for high heat loss, so that advantageously also a containment of the "hot" Areas can be achieved on the main carrier plate.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können durch die Kombination von verschiedenen Substraten die jeweils optimale Wahl für die darauf montierten elektrischen Bauelemente darstellen, so dass kein Kompromiss aus thermischen, strukturellen oder elektrischen Anforderungen gemacht werden muss. Zudem ist eine Kostenoptimierung möglich, da einfache Substrate mit teureren, aber in der Gesamtfläche reduzierten Substraten kombiniert werden können. So kann beispielsweise auf einem relativ einfachen und damit günstigen PCB-Substrat mit wenigen Lagen, durch eine LTCC-Einlage eine komplexe Schaltung abgebildet werden, welche mehrere Lagen zur Umverdrahtung erfordert. Mit den bekannten Schaltungsträgern wird die gesamte elektrische Schaltung auf einem hochpreisigen mehrlagigen PCB-Substrat angeordnet. Somit können Ausführungsformen der Erfindung mit lokalen Einlagen die Anforderungen der elektrischen Schaltung auf einem als selbstragendes Hybridsubstrat ausgebildeten „Schaltungsträger“ optimal abbilden. Des Weiteren können auf den Teilträgern Vorbaugruppen realisiert werden, die dann auch vor dem Einbetten in das Grundsubstrat der Hauptträgerplatte elektrisch getestet werden können. Dies erhöht die Ausbeute, da nur Komponenten verbaut werden die elektrisch geprüft und in Ordnung sind.Embodiments of the present invention, through the combination of different substrates, may each represent the optimum choice for the electrical components mounted thereon, so that no compromise must be made on thermal, structural or electrical requirements. In addition, a cost optimization is possible because simple substrates can be combined with more expensive, but in the total area reduced substrates. Thus, for example, on a relatively simple and thus cheap PCB substrate with few layers, a complex circuit can be imaged by an LTCC insert, which requires several layers for rewiring. With the known circuit carriers, the entire electrical circuit is arranged on a high-priced multilayer PCB substrate. Thus, embodiments of the invention with local deposits can optimally map the requirements of the electrical circuit on a "circuit carrier" designed as a self-supporting hybrid substrate. Furthermore, pre-assemblies can be realized on the sub-carriers, which can then be electrically tested before embedding in the main substrate of the main carrier plate. This increases the yield, since only components are installed which are electrically tested and in order.

Durch das Einbetten von den Teilträgern in die Hauptträgerplatte kann die komplette elektrische Schaltung auf einem „Schaltungsträger“ kombiniert werden. Das bedeutet, dass neben den technischen Vorteilen auch noch Verfahrensschritte, wie beispielsweise Klebeprozesse, beim Aufbau der elektrischen Schaltung kombiniert werden können. Dies spart Arbeitsschritte und somit Zeit und Kosten.By embedding the sub-carriers in the main carrier plate, the complete electrical circuit can be combined on a "circuit carrier". That means that in addition to the technical Advantages also process steps, such as adhesive processes, can be combined in the construction of the electrical circuit. This saves work steps and thus time and costs.

Durch die Kombination der verschiedenen auf die jeweilige Teilschaltung der elektrischen Schaltung optimierten Einlagen, kann in vorteilhafter Weise auch eine Miniaturisierung erreicht werden. Die Distanzen zwischen den als Einlagen ausgeführten Teilträgern und dem umgebenden Grundsubstrat der Hauptträgerplatte sind geringer, als wenn die jeweilige Teilschaltung in einzelnen Teilträgern ausgeführt wird, die jeweils einzeln montiert und untereinander verbunden werden müssen. Insbesondere dann, wenn man gleichzeitig neben der mechanischen Verbindung zwischen dem Teilträger und der Hauptträgerplatte auch eine elektrische Kontaktierung bzw. Verbindung realisiert. Dies kann erreicht werden, indem die Hauptträgerplatte mit Ihren Leiterbahnen direkt auf die Kontaktflächen des als Einlage ausgeführten Teilträgers laminiert wird oder es zu einer nachträglichen Kontaktierung beispielsweise mittels Durchkontaktierungen in der Hauptträgerplatte kommt.Through the combination of the various optimized to the respective sub-circuit of the electrical circuit deposits, miniaturization can be achieved in an advantageous manner. The distances between the sub-carriers designed as inserts and the surrounding base substrate of the main carrier plate are smaller than if the respective sub-circuit is carried out in individual sub-carriers, which must each be mounted individually and interconnected. In particular, if at the same time realized in addition to the mechanical connection between the sub-carrier and the main carrier plate and an electrical contact or connection. This can be achieved by laminating the main carrier plate with its conductor tracks directly onto the contact surfaces of the partial carrier embodied as an insert, or by subsequent contacting, for example by means of plated-through holes in the main carrier plate.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen einen Schaltungsträger für eine elektrische Schaltung mit einer Hauptträgerplatte aus einem mehrlagigen Grundsubstrat zur Verfügung. Hierbei ist mindestens ein Teilträger für eine Teilschaltung der elektrischen Schaltung als Einlage ausgeführt, welche bezogen auf eine laterale Erstreckung des mehrlagigen Grundsubstrats der Hauptträgerplatte einen Teilbereich einnimmt und zumindest innerhalb einer Dickenabmessung des mehrlagigen Grundsubstrats der Hauptträgerplatte integriert und/oder eingebettet ist, so dass ein selbstragendes Hybridsubstrat ausgebildet ist.Embodiments of the present invention provide a circuit carrier for an electrical circuit having a main carrier plate from a multi-layered base substrate. In this case, at least one sub-carrier for a partial circuit of the electrical circuit is embodied as an insert, which occupies a partial area relative to a lateral extent of the multilayer base substrate of the main carrier plate and is integrated and / or embedded at least within a thickness dimension of the multilayer base substrate of the main carrier plate, so that a self-supporting Hybrid substrate is formed.

Zudem wird ein mögliches Verfahren zur Herstellung eines solchen Schaltungsträgers für eine elektrische Schaltung mit einer Hauptträgerplatte aus einem mehrlagigen Grundsubstrat vorgeschlagen. Mindestens ein Teilträger für eine Teilschaltung der elektrischen Schaltung wird als Einlage ausgeführt und mit mehreren Halbzeugen, welche jeweils aus Epoxidharz und einem Trägermaterial und geätzten elektrischen Leiterlagen aufgebaut werden, unter Wärmeeinfluss verpresst, so dass ein selbstragendes Hybridsubstrat ausgebildet wird, in welchem der mindestens eine als Einlage ausgeführte Teilträger bezogen auf eine laterale Erstreckung des mehrlagigen Grundsubstrats der Hauptträgerplatte einen Teilbereich einnimmt und zumindest innerhalb einer Dickenabmessung des mehrlagigen Grundsubstrats der Hauptträgerplatte integriert und/oder eingebettet ist.In addition, a possible method for producing such a circuit carrier for an electrical circuit with a main carrier plate of a multilayer base substrate is proposed. At least one sub-carrier for a sub-circuit of the electrical circuit is designed as a deposit and with several semi-finished products, which are each composed of epoxy resin and a substrate and etched electrical conductor layers, pressed under the influence of heat, so that a self-supporting hybrid substrate is formed, in which the at least one Insert executed sub-carrier based on a lateral extent of the multilayer base substrate of the main carrier plate occupies a partial area and at least integrated and / or embedded within a thickness dimension of the multilayer base substrate of the main carrier plate.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Schaltungsträgers für eine elektrische Schaltung und des im unabhängigen Patentanspruch 15 angegebenen Verfahrens zur Herstellung eines Schaltungsträgers möglich.The measures and refinements recited in the dependent claims advantageous improvements of the independent claim 1 circuit substrate for an electrical circuit and the method specified in the independent claim 15 for the production of a circuit substrate are possible.

Besonders vorteilhaft ist, dass das mehrlagige Grundsubstrat der Trägerplatte ein Verbundwerkstoff aus Epoxidharz und einem Trägermaterial sein kann. Der mindestens eine Teilträger kann beispielsweise als LTCC-Substrat oder als DBC-Substrat oder als AMB-Substrat oder als HDI-Leiterplatte oder als IMS-Substrat oder als MID-Substrat ausgeführt werden.It is particularly advantageous that the multilayer base substrate of the carrier plate can be a composite of epoxy resin and a carrier material. The at least one partial carrier can be embodied, for example, as an LTCC substrate or as a DBC substrate or as an AMB substrate or as an HDI printed circuit board or as an IMS substrate or as an MID substrate.

In vorteilhafter Ausgestaltung des Schaltungsträgers kann der mindestens eine als Einlage ausgeführte Teilträger bezogen auf seine laterale Erstreckung vollständig in das mehrlagige Grundsubstrat der Hauptträgerplatte eingebettet, d.h. umlaufend einlaminiert werden. Zudem kann der mindestens eine als Einlage ausgeführte Teilträger so in das mehrlagige Grundsubstrat der Hauptträgerplatte integriert und/oder eingebettet werden, dass eine Unterseite und/oder eine Oberseite des Teilträgers frei zugänglich sind. Das bedeutet, dass verschiedene Ausführungsformen möglich sind. So kann beispielsweise die Oberseite und die Unterseite des Teilträgers frei zugänglich sein und nur der Rand des Teilträgers in das Grundsubstrat der Hauptträgerplatte eingebettet werden. Alternativ kann die Unterseite des Teilträgers in das Grundsubstrat der Hauptträgerplatte eingebettet werden und nur die Oberseite des Teilträgers freiliegen. Als weitere Alternative kann die Oberseite des Teilträgers in das Grundsubstrat der Hauptträgerplatte eingebettet werden und nur die Unterseite des Teilträgers freiliegen. Des Weiteren kann der mindestens eine als Einlage ausgeführte Teilträger mit einer Oberseite und/oder einer Unterseite des mehrlagigen Grundsubstrats der Hauptträgerplatte abschließen. Zur elektrischen Kontaktierung können anschließend die Grundsubstratlagen oberhalb und/oder unterhalb von zu kontaktierenden Anschlussflächen des als Einlage ausgeführten Teilträgers entfernt werden. Selbstverständlich sind auch Kombinationen der oben genannten Ausführungsformen auf einem Schaltungsträger denkbar.In an advantageous embodiment of the circuit carrier, the at least one sub-carrier embodied as an insert can be completely embedded in the multilayer base substrate of the main carrier plate with respect to its lateral extension, i. laminated all around. In addition, the at least one sub-carrier embodied as an insert can be integrated and / or embedded in the multilayer base substrate of the main carrier plate such that a lower side and / or an upper side of the sub-carrier are freely accessible. This means that various embodiments are possible. For example, the top and bottom of the sub-carrier may be freely accessible and only the edge of the sub-carrier embedded in the main substrate of the main support plate. Alternatively, the bottom of the sub-carrier may be embedded in the main substrate of the main carrier plate and only the top of the sub-carrier exposed. As a further alternative, the top of the sub-carrier may be embedded in the base substrate of the main carrier plate and only the bottom of the sub-carrier exposed. Furthermore, the at least one sub-carrier embodied as an insert can terminate with an upper side and / or a lower side of the multi-layered basic substrate of the main carrier plate. For electrical contacting, the base substrate layers can then be removed above and / or below contacting surfaces of the partial carrier designed as an insert. Of course, combinations of the abovementioned embodiments on a circuit carrier are also conceivable.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Schaltungsträgers kann der Teilträger eine von der Hauptträgerplatte getrennte eigenständige Leiterbahnstruktur aufweisen. Zudem kann die elektrische Schaltung mindestens eine verlustarme Teilschaltung, deren Bauteile auf der Hauptträgerplatte angeordnet sind, und mindestens eine verlustreiche Teilschaltung umfassen, deren elektrischen Bauteile auf dem mindestens einen Teilträger angeordnet sind. Die mindestens eine verlustreiche Teilschaltung kann beispielsweise eine Wärme erzeugende Leistungsstufe umfassen. Die mindestens eine verlustarme Teilschaltung kann beispielsweise eine Logik- und/oder Ansteuer- und/oder Regelschaltung umfassen. Die Teilschaltung auf dem Teilträger kann über elektrische Kontaktelemente mit der auf der Hauptträgerplatte angeordneten Teilschaltung verbunden werden. Die elektrischen Kontaktelemente können beispielsweise als Draht- und/oder Bändchenbonds, Metallclips und/oder als den Teilträger und die Hauptträgerplatte überbrückende Leiterbahnen ausgeführt werden, welche über Durchkontaktierungen mit den Leiterbahnstrukturen oder den elektrischen Komponenten der Teilschaltungen elektrisch verbunden werden können.In a further advantageous embodiment of the circuit carrier of the sub-carrier may have a separate from the main carrier plate independent conductor track structure. In addition, the electrical circuit may include at least one low-loss subcircuit, the components of which are arranged on the main carrier plate, and at least one loss-rich subcircuit whose electrical components are arranged on the at least one subcarrier. The at least one lossy Subcircuit may include, for example, a heat generating power stage. The at least one low-loss subcircuit can comprise, for example, a logic and / or control and / or regulating circuit. The subcircuit on the subcarrier can be connected via electrical contact elements with the arranged on the main carrier plate subcircuit. The electrical contact elements can be embodied, for example, as wire and / or ribbon bonds, metal clips and / or interconnects bridging the subcarrier and the main carrier plate, which can be electrically connected via plated-through holes to the interconnect structures or the electrical components of the subcircuits.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Schaltungsträgers kann die Unterseite und/oder Oberseite des Teilträgers zur Entwärmung der Teilschaltung zumindest teilweise von mindestens einem Kühlkörper kontaktiert werden. Der Kühlkörper kann den Teilträger ganzflächig oder nur in vorgegebenen Bereichen bedecken. Zudem kann der Kühlkörper beispielsweise als ebener Abschnitt eines Gehäuses und/oder als Dom und/oder Sockel und/oder Lammellenkörper und/oder Pin-Fin-Kühler ausgeführt werden. Das Substrat bzw. die Leistungsstufe des eingebetteten Teilträgers kann dabei direkt auf den Kühlkörper montiert werden. Je nach Materialkombination von Substrat und Kühlkörper, können diese durch Löten, Sintern, Kleben, Laminieren und/oder durch eine Kombination aus Wärmeleitpaste und mechanischer Fixierung miteinander verbunden werden. Der Gehäuseboden kann beispielsweise eben als Kühlkörper ausgeführt werden. Alternativ können im Gehäuse Dome und/oder Sockel für die Aufnahme der Substrate des Teilträgers vorgesehen werden, welche als Kühlanbindung dienen. Die Kühlkörper können entsprechend strukturiert werden und beispielsweise Lamellen aufweisen. Bei der Ausführung des Kühlkörpers als Pin-Fin-Kühler kann die Verlustwärme an eine Luft-, Wasser- oder eine andere Medienströmung übertragen werden. Dabei sind die Lösungen für eine ober- oder unterseitige Entwärmung des Teilträgers prinzipiell gleich aufgebaut. Die Lösungen gelten sowohl für die einseitigen als auch für die beidseitigen offenen Teilträger. Zudem sind auch Kombinationen der Lösungen denkbar. So kann die Teilschaltung des Teilträgers beispielsweise an der Unterseite über einen ebenen Gehäuseabschnitt und an der Oberseite über einen Lamellenkörper entwärmt werden.In a further advantageous embodiment of the circuit substrate, the underside and / or top of the subcarrier for cooling the subcircuit can be at least partially contacted by at least one heat sink. The heat sink may cover the subcarrier over the entire surface or only in predetermined areas. In addition, the heat sink, for example, as a flat portion of a housing and / or as a dome and / or base and / or Lammellenkörper and / or pin-fin cooler can be performed. The substrate or the power level of the embedded subcarrier can be mounted directly on the heat sink. Depending on the material combination of substrate and heat sink, they can be connected to one another by soldering, sintering, gluing, laminating and / or by a combination of thermal compound and mechanical fixation. The housing bottom can for example be designed as a heat sink. Alternatively, domes and / or pedestals for receiving the substrates of the subcarrier can be provided in the housing, which serve as a cooling connection. The heat sinks can be structured accordingly and, for example, have fins. In the design of the heat sink as a pin-fin cooler, the heat loss can be transferred to an air, water or other media flow. The solutions for top or bottom cooling of the subcarrier are basically the same structure. The solutions apply to both the unilateral and the bilateral open subcarriers. In addition, combinations of the solutions are conceivable. Thus, the subcircuit of the subcarrier can be, for example, at the bottom over a flat housing portion and at the top of a slat body to be cooled.

In vorteilhafter Ausgestaltung des Herstellungsverfahrens eines Schaltungsträgers können der mindestens eine als Einlage ausgeführte Teilträger und die Halbzeuge vor dem Verpressen so angeordnet werden, dass die Halbzeuge nur in einem Randbereich umlaufend auf den mindestens einen als Einlage ausgeführten Teilträger laminiert werden. Alternativ können der mindestens eine als Einlage ausgeführte Teilträger und die Halbzeuge vor dem Verpressen so angeordnet werden, dass die Halbzeuge entweder auf eine Unterseite und/oder eine Oberseite des mindestens einen als Einlage ausgeführten Teilträgers laminiert werden.In an advantageous embodiment of the production method of a circuit carrier, the at least one partial carrier designed as insert and the semi-finished products can be arranged prior to pressing, so that the semi-finished products are only peripherally laminated to the at least one partial carrier designed as an insert in one edge region. Alternatively, the at least one sub-carrier designed as a deposit and the semi-finished products can be arranged prior to pressing so that the semi-finished products are laminated either on a bottom and / or top of the at least one designed as a sub-carrier part.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Herstellungsverfahrens eines Schaltungsträgers kann der mindestens eine als Einlage ausgeführte Teilträger unbestückt oder als vorkonfektionierte Baugruppe in das Grundsubstrat der Hauptträgerplatte integriert und/oder eingebettet werden.In a further advantageous embodiment of the production method of a circuit carrier, the at least one sub-carrier designed as an insert can be integrated into the basic substrate of the main carrier plate and / or embedded unpopulated or as a prefabricated assembly.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. In the drawing, like reference numerals designate components that perform the same or analog functions.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schaltungsträgers. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a circuit substrate according to the invention.

2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung von Komponenten des Schaltungsträgers aus 1 während des Ablaufs eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens. 2 shows a schematic sectional view of components of the circuit substrate 1 during the course of a manufacturing process according to the invention.

3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Schaltungsträgers für eine elektrische Schaltung aus 1. 3 shows a schematic sectional view of the circuit substrate according to the invention for an electrical circuit 1 ,

4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schaltungsträgers für eine elektrische Schaltung. 4 shows a schematic sectional view of a second embodiment of a circuit substrate according to the invention for an electrical circuit.

5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schaltungsträgers für eine elektrische Schaltung. 5 shows a schematic sectional view of a third embodiment of a circuit substrate according to the invention for an electrical circuit.

6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schaltungsträgers für eine elektrische Schaltung. 6 shows a schematic sectional view of a fourth embodiment of a circuit substrate according to the invention for an electrical circuit.

7 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines fünften Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schaltungsträgers für eine elektrische Schaltung. 7 shows a schematic sectional view of a fifth embodiment of a circuit substrate according to the invention for an electrical circuit.

8 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schaltungsträgers für eine elektrische Schaltung. 8th shows a schematic sectional view of a sixth embodiment of a circuit substrate according to the invention for an electrical circuit.

9 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schaltungsträger für eine elektrische Schaltung aus 1. 9 shows a schematic sectional view of the first embodiment of the circuit substrate according to the invention for an electrical circuit 1 ,

10 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schaltungsträgers für eine elektrische Schaltung. 10 shows a schematic sectional view of the fourth embodiment of a circuit substrate according to the invention for an electrical circuit.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Wie aus 1 bis 10 ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Schaltungsträgers 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E für eine elektrische Schaltung 3 jeweils eine Hauptträgerplatte 10, 10A, 10B aus einem mehrlagigen Grundsubstrat PCB. Hierbei ist mindestens ein Teilträger 20 für eine Teilschaltung 3A, 3B der elektrischen Schaltung 3 als Einlage 20A, 20B ausgeführt, welche bezogen auf eine laterale Erstreckung des mehrlagigen Grundsubstrat PCB der Hauptträgerplatte 10, 10A, 10B einen Teilbereich einnimmt und zumindest innerhalb einer Dickenabmessung des mehrlagigen Grundsubstrats der Hauptträgerplatte 10, 10A, 10B integriert und/oder eingebettet ist, so dass ein selbstragendes Hybridsubstrat ausgebildet ist.How out 1 to 10 can be seen, the illustrated embodiments include a circuit substrate according to the invention 1 . 1A . 1B . 1C . 1D . 1E for an electrical circuit 3 one main carrier plate each 10 . 10A . 10B from a multilayer base substrate PCB. Here is at least a partial carrier 20 for a subcircuit 3A . 3B the electrical circuit 3 as a deposit 20A . 20B which are related to a lateral extent of the multilayer base substrate PCB of the main carrier plate 10 . 10A . 10B occupies a partial area and at least within a thickness dimension of the multilayer base substrate of the main carrier plate 10 . 10A . 10B integrated and / or embedded, so that a self-supporting hybrid substrate is formed.

In den dargestellten Ausführungsbeispielen des Schaltungsträgers 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E ist das mehrlagige Grundsubstrat PCB der Hauptträgerplatte 10, 10A, 10B jeweils ein Verbundwerkstoff aus Epoxidharz und Glasfasergewebe und geätzten elektrischen äußeren und inneren Leiterlagen 16, 16A. Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, sind elektrische Bauteile 12, 14 auf korrespondierende Kontaktierflächen der äußeren Leiterlagen 16 gelötet oder geklebt. Die Bauelemente 12, 14 sind beispielsweise verpackt als SMD (Surface Mounted Device) oder in THT (Through-Hole Technology) ausgeführt. Der mindestens eine Teilträger 20 kann beispielsweise als LTCC-Substrat oder als DBC-Substrat oder als AMB-Substrat oder als HDI-Leiterplatte oder als IMS-Substrat oder als MID-Substrat ausgeführt werden. In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist eine erste Teilträgereinlage 20A als DBC-Substrat und eine zweite Teilträgereinlage 20B als LTCC-Substrat ausgeführt. Die unterschiedlichen Substrate können über Drahtverbindungen, Bändchen, Bonds 18, gelötete Clips, Steckverbindungen oder galvanisch abgeschiedene Leiterbahnen 16, 16A usw. untereinander elektrisch kontaktiert werden.In the illustrated embodiments of the circuit substrate 1 . 1A . 1B . 1C . 1D . 1E is the main substrate multilayer substrate PCB 10 . 10A . 10B each a composite of epoxy resin and fiberglass fabric and etched electrical outer and inner conductor layers 16 . 16A , How out 1 can be further seen, are electrical components 12 . 14 on corresponding contact surfaces of the outer conductor layers 16 soldered or glued. The components 12 . 14 For example, they are packaged as SMD (Surface Mounted Device) or in THT (Through-Hole Technology). The at least one subcarrier 20 For example, it can be embodied as an LTCC substrate or as a DBC substrate or as an AMB substrate or as an HDI printed circuit board or as an IMS substrate or as an MID substrate. In the illustrated embodiments, a first part carrier insert 20A as a DBC substrate and a second subcarrier insert 20B designed as LTCC substrate. The different substrates can via wire connections, ribbons, bonds 18 , soldered clips, plug-in connections or galvanically isolated tracks 16 . 16A etc. are electrically contacted with each other.

In den dargestellten Ausführungsbeispielen des Schaltungsträgers 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E ist der mindestens eine als Einlage 20A, 20B ausgeführte Teilträger 20 bezogen auf seine laterale Erstreckung vollständig in das mehrlagige Grundsubstrat der Hauptträgerplatte 10, 10A, 10B eingebettet, d.h. umlaufend einlaminiert, und weist eine von der Hauptträgerplatte 10, 10A, 10B getrennte eigenständige Leiterbahnstruktur auf. Der mindestens eine als Einlage 20A, 20B ausgeführte Teilträger 20 kann unbestückt oder als vorkonfektionierte Baugruppe in das Grundsubstrat der Hauptträgerplatte 10, 10A, 10B integriert und/oder eingebettet werden. Vorzugsweise sind die Bauteile 12, 14 einer verlustarmen Teilschaltung 3C der elektrischen Schaltung 3 auf der Hauptträgerplatte 10, 10A, 10B angeordnet. Die elektrischen Bauteile der mindestens einen verlustreichen Teilschaltung 3A, 3B sind vorzugsweise auf dem mindestens einen Teilträger 20 angeordnet. Die mindestens eine verlustreiche Teilschaltung 3A, 3B umfasst eine Wärme erzeugende Leistungsstufe. Die mindestens eine verlustarme Teilschaltung 3C umfasst eine Logik- und/oder Ansteuer- und/oder Regelschaltung.In the illustrated embodiments of the circuit substrate 1 . 1A . 1B . 1C . 1D . 1E is the at least one as a deposit 20A . 20B executed partial beams 20 based on its lateral extension completely into the multilayer base substrate of the main carrier plate 10 . 10A . 10B embedded, ie lamination laminated, and has one of the main support plate 10 . 10A . 10B separate independent interconnect structure. The at least one as a deposit 20A . 20B executed partial beams 20 can be unloaded or as a pre-assembled assembly in the main substrate of the main carrier plate 10 . 10A . 10B integrated and / or embedded. Preferably, the components 12 . 14 a low-loss subcircuit 3C the electrical circuit 3 on the main carrier plate 10 . 10A . 10B arranged. The electrical components of the at least one lossy subcircuit 3A . 3B are preferably on the at least one subcarrier 20 arranged. The at least one lossy subcircuit 3A . 3B includes a heat generating power stage. The at least one low-loss subcircuit 3C includes a logic and / or drive and / or control circuit.

Zur Herstellung des Schaltungsträgers 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E werden zunächst mehrere Halbzeuge 10.1, 10.2, 10.3, 10.4 oder so genannte Prepregs hergestellt, indem Grundharz, Lösungsmittel, Härter, Beschleuniger gemischt und auf Trägerstoffe, wie beispielsweise Papier, Glasgewebe, Aramidgewebe usw. aufgebracht werden. Anschließend wird das Material in einem Ofen getrocknet. Dabei verdunstet nicht nur das Lösungsmittel, sondern auch das Harz erreicht durch die Wärmezufuhr einen Zwischenzustand, in welchem das Harz noch nicht vollständig ausgehärtet ist. Bei erneuter Wärmezufuhr wird es zunächst wieder klebrig und härtet erst dann aus. Zur Herstellung der mehrlagigen Hauptträgerplatte 10, 10A, 10B werden mehrere Schichten des Basismaterials und Kupfer nacheinander verpresst und geätzt. Anstatt nur mehrerer Halbzeuge 10.1, 10.2, 10.3, 10.4 untereinander zu laminieren werden bei den dargestellten Ausführungsbeispielen mehrere Halbzeuge 10.1, 10.2, 10.3, 10.4 mit mindestens einem als Einlage 20A, 20B ausgeführten Teilträger 20 unter Wärmeeinfluss verpresst.For the production of the circuit carrier 1 . 1A . 1B . 1C . 1D . 1E First, several semi-finished products 10.1 . 10.2 . 10.3 . 10.4 or so-called prepregs are prepared by mixing base resin, solvents, hardeners, accelerators and applied to carriers such as paper, glass cloth, aramid fabric, etc. Subsequently, the material is dried in an oven. It not only evaporates the solvent, but also the resin reached by the heat supply an intermediate state in which the resin is not fully cured. With renewed heat supply, it is initially sticky again and then hardens. For the production of the multilayer main carrier plate 10 . 10A . 10B For example, several layers of the base material and copper are successively pressed and etched. Instead of just several semi-finished products 10.1 . 10.2 . 10.3 . 10.4 To laminate each other in the illustrated embodiments, several semi-finished products 10.1 . 10.2 . 10.3 . 10.4 with at least one as a deposit 20A . 20B executed subcarrier 20 pressed under the influence of heat.

2 zeigt das Einbetten der als DBC-Substrat ausgeführten ersten Teilträgereinlage 20A in das Grundsubstrat der Hauptträgerplatte 10, 10A, 10B. Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, werden mehrere Halbzeuge 10.1, 10.2, 10.3, 10.4 und die als DBC-Substrat ausgeführte erste Teilträgereinlage 20A zwischen zwei Pressstempel 42, 44 eines Presswerkzeugs 40 eingelegt und anschließend unter Wärmeinfluss und mit einem vorgebbaren Druck P verpresst, so dass ein selbstragendes Hybridsubstrat ausgebildet wird, in welchem der Einlage 20A ausgeführte Teilträger 20 bezogen auf eine laterale Erstreckung des mehrlagigen Grundsubstrats der Hauptträgerplatte 10, 10A, 10B einen Teilbereich einnimmt und zumindest innerhalb einer Dickenabmessung des mehrlagigen Grundsubstrats der Hauptträgerplatte 10, 10A, 10B integriert und/oder eingebettet ist. Das Einbetten der als LTCC-Substrat ausgeführten Teilträgereinlage 20B verläuft analog und kann gleichzeigt mit dem Einbetten der ersten Teilträgerlage 20A erfolgen. 2 shows the embedding of the DBC substrate designed as the first subcarrier insert 20A into the main substrate of the main carrier plate 10 . 10A . 10B , How out 2 can be seen, are several semi-finished products 10.1 . 10.2 . 10.3 . 10.4 and the first partial carrier insert designed as a DBC substrate 20A between two press punches 42 . 44 a pressing tool 40 inserted and then pressed under the influence of heat and with a predeterminable pressure P, so that a self-supporting hybrid substrate is formed, in which the insert 20A executed partial beams 20 based on a lateral extent of the multilayer base substrate of the main carrier plate 10 . 10A . 10B occupies a partial area and at least within a thickness dimension of the multilayer base substrate of the main carrier plate 10 . 10A . 10B integrated and / or embedded. Embedding the as LTCC substrate executed partial carrier insert 20B is analogous and can be equated with the embedding of the first sub-carrier layer 20A respectively.

Wie aus 1, 3 bis 5 und 9 weiter ersichtlich ist, sind die als Einlagen 20A, 20B ausgeführten Teilträger 20 in den dargestellten Ausführungsbeispielen des Schaltungsträgers 1, 1A, 1B so in das mehrlagige Grundsubstrat der Hauptträgerplatte 10 integriert und/oder eingebettet, dass eine Unterseite und eine Oberseite der jeweiligen Teilträgereinlage 20A, 20B frei zugänglich sind. Zudem schließen die Unterseiten der Teilträgereinlagen 20A, 20B jeweils mit der Unterseite der Hauptträgerplatte 10 ab. Daher werden die als Einlagen 20A, 20B ausgeführten Teilträger 20 und die Halbzeuge 10.1, 10.2, 10.3, 10.4 so im Presswerkzeug 40 angeordnet, dass die Halbzeuge 10.1, 10.2, 10.3, 10.4 nur in einem Randbereich umlaufend auf die als Einlage 20A, 20B ausgeführten Teilträger 20 laminiert werden.How out 1 . 3 to 5 and 9 can be seen, are as deposits 20A . 20B executed subcarrier 20 in the illustrated embodiments of the circuit substrate 1 . 1A . 1B so into the main substrate multi-layered base substrate 10 integrated and / or embedded, that a bottom and a top of the respective subcarrier insert 20A . 20B are freely accessible. In addition, the undersides of the subcarrier inserts close 20A . 20B each with the underside of the main support plate 10 from. Therefore, the as deposits 20A . 20B executed subcarrier 20 and the semi-finished products 10.1 . 10.2 . 10.3 . 10.4 so in the press tool 40 arranged that the semi-finished products 10.1 . 10.2 . 10.3 . 10.4 only in one edge area circulating on the as a deposit 20A . 20B executed subcarrier 20 be laminated.

Wie aus 4 und 5 weiter ersichtlich ist, ist die Unterseite des als Einlage 20A ausgeführten Teilträgers 20 zur Entwärmung der Teilschaltung 3A in den dargestellten Ausführungsbeispielen des Schaltungsträgers 1A, 1B ganzflächig von einem Kühlkörper 7, 7A, 7B kontaktiert.How out 4 and 5 It can be seen further, the bottom of the as a deposit 20A executed subcarrier 20 for cooling the subcircuit 3A in the illustrated embodiments of the circuit substrate 1A . 1B over the entire surface of a heat sink 7 . 7A . 7B contacted.

Wie aus 4 weiter ersichtlich ist, ist der Kühlkörper 7 im dargestellten Ausführungsbeispiel des Schaltungsträgers 1A als ebener Abschnitt 7A eines Gehäuses 5 ausgeführt. Das Substrat bzw. die Leistungsstufe des eingebetteten als Einlage 20A ausgeführten Teilträgers 20 kann dabei direkt auf den Kühlkörper 7 montiert werden. Je nach Materialkombination von Substrat und Kühlkörper 7, können diese durch Löten, Sintern, Kleben, Laminieren und/oder durch eine Kombination aus Wärmeleitpaste 7.1 und mechanischer Fixierung miteinander verbunden werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel des Schaltungsträgers 1A ist der als Einlage 20A ausgeführte Teilträger 20 über eine Wärmeleitpaste 7.1 auf einem ebenen Abschnitt 7A des Gehäusebodens montiert, welcher die entstehende Verlustwärme ableitet.How out 4 it can be seen further, is the heat sink 7 in the illustrated embodiment of the circuit substrate 1A as a plane section 7A a housing 5 executed. The substrate or the power level of the embedded as a deposit 20A executed subcarrier 20 can be directly on the heat sink 7 to be assembled. Depending on the material combination of substrate and heat sink 7 These may be by soldering, sintering, gluing, laminating and / or by a combination of thermal paste 7.1 and mechanical fixation are interconnected. In the illustrated embodiment of the circuit substrate 1A is that as a deposit 20A executed partial beams 20 over a thermal grease 7.1 on a flat section 7A mounted on the housing bottom, which dissipates the resulting heat loss.

Wie aus 5 weiter ersichtlich ist, ist der Kühlkörper 7 im dargestellten Ausführungsbeispiel des Schaltungsträgers 1B als Dom 7B ausgeführt, welcher mit dem Gehäuse 5A verbunden ist und den als Einlage 20A ausgeführten Teilträger 20 wärmetechnisch an das Gehäuse 5A anbindet.How out 5 it can be seen further, is the heat sink 7 in the illustrated embodiment of the circuit substrate 1B as a dome 7B executed, which with the housing 5A is connected and the as deposit 20A executed subcarrier 20 thermally to the housing 5A connects.

Wie aus 6 und 10 weiter ersichtlich ist, sind die als Einlagen 20A, 20B ausgeführten Teilträger 20 im dargestellten Ausführungsbeispiel des Schaltungsträgers 1C so in das mehrlagige Grundsubstrat der Hauptträgerplatte 10A integriert und/oder eingebettet, dass nur die Oberseite der jeweiligen Teilträgereinlage 20A, 20B frei zugänglich ist. Daher werden die als Einlagen 20A, 20B ausgeführten Teilträger 20 und die Halbzeuge 10.1, 10.2, 10.3, 10.4 so im Presswerkzeug 40 angeordnet, dass die Halbzeuge 10.1, 10.2, 10.3, 10.4 jeweils auf die Unterseite der als Einlage 20A, 20B ausgeführten Teilträger 20 laminiert werden.How out 6 and 10 can be seen, are as deposits 20A . 20B executed subcarrier 20 in the illustrated embodiment of the circuit substrate 1C so into the main substrate multi-layered base substrate 10A integrated and / or embedded, that only the top of each sub-carrier insert 20A . 20B is freely accessible. Therefore, the as deposits 20A . 20B executed subcarrier 20 and the semi-finished products 10.1 . 10.2 . 10.3 . 10.4 so in the press tool 40 arranged that the semi-finished products 10.1 . 10.2 . 10.3 . 10.4 each on the bottom of the insert 20A . 20B executed subcarrier 20 be laminated.

Wie aus 7 und 8 weiter ersichtlich ist, sind die als Einlagen 20A, 20B ausgeführten Teilträger 20 in den dargestellten Ausführungsbeispielen des Schaltungsträgers 1D, 1E so in das mehrlagige Grundsubstrat der Hauptträgerplatte 10B integriert und/oder eingebettet, dass nur die Unterseite der jeweiligen Teilträgereinlage 20A, 20B frei zugänglich ist. Daher werden die als Einlagen 20A, 20B ausgeführten Teilträger 20 und die Halbzeuge 10.1, 10.2, 10.3, 10.4 so im Presswerkzeug 40 angeordnet, dass die Halbzeuge 10.1, 10.2, 10.3, 10.4 jeweils auf die Oberseite der als Einlage 20A, 20B ausgeführten Teilträger 20 laminiert werden. Selbstverständlich sind auch beliebige Kombinationen der oben genannten Ausführungsformen auf einem Schaltungsträger 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E denkbar. So kann beispielsweise der als Einlage 20A ausgeführte erste Teilträger 20 umlaufend in das Grundsubstrat eingebettet werden und von der Oberseite und von der Unterseite frei zugänglich sein, während der als Einlage 20B ausgeführte zweite Teilträger 20 nur an drei Seiten in das Grundsubstrat eingebettet werden kann und nur von der Oberseite oder nur von der Unterseite frei zugänglich sein kann.How out 7 and 8th can be seen, are as deposits 20A . 20B executed subcarrier 20 in the illustrated embodiments of the circuit substrate 1D . 1E so into the main substrate multi-layered base substrate 10B integrated and / or embedded, that only the underside of the respective sub-carrier insert 20A . 20B is freely accessible. Therefore, the as deposits 20A . 20B executed subcarrier 20 and the semi-finished products 10.1 . 10.2 . 10.3 . 10.4 so in the press tool 40 arranged that the semi-finished products 10.1 . 10.2 . 10.3 . 10.4 each on top of the as a deposit 20A . 20B executed subcarrier 20 be laminated. Of course, any combinations of the above embodiments are on a circuit carrier 1 . 1A . 1B . 1C . 1D . 1E conceivable. For example, as a deposit 20A executed first subcarriers 20 circumferentially embedded in the base substrate and be freely accessible from the top and bottom while in the deposit 20B executed second subcarrier 20 can be embedded only in three sides in the base substrate and can be freely accessible only from the top or only from the bottom.

Wie aus 7 weiter ersichtlich ist, ist die Unterseite des als Einlage 20A ausgeführten Teilträgers 20 zur Entwärmung der Teilschaltung 3A im dargestellten Ausführungsbeispiel des Schaltungsträgers 1D an einem Bereich von einem Kühlkörper 7, 7C kontaktiert. Der Kühlkörper 7 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel des Schaltungsträgers 1D als Lamellenkörper 7C ausgeführt. Der Lamellenkörper 7C kann die Verlustwärme der Teilschaltung 3A an eine Luftströmung übertragen, welche die Verlustwärme ableitet.How out 7 It can be seen further, the bottom of the as a deposit 20A executed subcarrier 20 for cooling the subcircuit 3A in the illustrated embodiment of the circuit substrate 1D at a portion of a heat sink 7 . 7C contacted. The heat sink 7 is in the illustrated embodiment of the circuit substrate 1D as a lamellar body 7C executed. The lamellar body 7C can the heat loss of the subcircuit 3A transferred to an air flow, which dissipates the heat loss.

Wie aus 8 weiter ersichtlich ist, ist die Unterseite des als Einlage 20A ausgeführten Teilträgers 20 zur Entwärmung der Teilschaltung 3A im dargestellten Ausführungsbeispiel des Schaltungsträgers 1E ganzflächig von einem Kühlkörper 7, 7D kontaktiert. Der Kühlkörper 7 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel des Schaltungsträgers 1E als Lamellenkörper 7D ausgeführt. Der Lamellenkörper 7D kann die Verlustwärme der Teilschaltung 3A an eine Luftströmung übertragen, welche die Verlustwärme ableitet.How out 8th It can be seen further, the bottom of the as a deposit 20A executed subcarrier 20 for cooling the subcircuit 3A in the illustrated embodiment of the circuit substrate 1E over the entire surface of a heat sink 7 . 7D contacted. The heat sink 7 is in the illustrated embodiment of the circuit substrate 1E as a lamellar body 7D executed. The lamellar body 7D can the heat loss of the subcircuit 3A transferred to an air flow, which dissipates the heat loss.

Bei einem alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kühlkörper 7 als Pin-Fin-Kühler ausgeführt, welcher die Verlustwärme an eine Luft-, Wasser- oder eine andere Medienströmung übertragen kann.In an alternative embodiment, not shown, the heat sink 7 designed as a pin-fin cooler, which can transfer the heat loss to an air, water or other media flow.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kombinieren verschiedene Einzelsubstrate in einem Schaltungsträger als selbstragendes Hybridsubstrat. Die unterschiedlichen Substrate können in vorteilhafter Weise individuell an die Bedürfnisse der Schaltungskomponenten angepasst und so kombiniert werden, dass jeweils die optimale Wahl für die darauf montierten Baudelemente möglich ist und kein Kompromiss aus thermischen, strukturellen, oder elektrischen Anforderungen eingegangen werden muss. Embodiments of the present invention combine various individual substrates in a circuit carrier as a self-supporting hybrid substrate. The different substrates can advantageously be adapted individually to the needs of the circuit components and combined so that in each case the optimal choice for the baud elements mounted thereon is possible and no compromise from thermal, structural, or electrical requirements must be received.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102005053974 B3 [0003] DE 102005053974 B3 [0003]

Claims

Schaltungsträger (1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E) für eine elektrische Schaltung (3) mit einer Hauptträgerplatte (10, 10A, 10B) aus einem mehrlagigen Grundsubstrat, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teilträger (20) für eine Teilschaltung (3A, 3B) der elektrischen Schaltung (3) als Einlage (20A, 20B) ausgeführt, welche bezogen auf eine laterale Erstreckung des mehrlagigen Grundsubstrats der Hauptträgerplatte (10, 10A, 10B) einen Teilbereich einnimmt und zumindest innerhalb einer Dickenabmessung des mehrlagigen Grundsubstrats der Hauptträgerplatte (10, 10A, 10B) integriert und/oder eingebettet ist, so dass ein selbstragendes Hybridsubstrat ausgebildet ist.Circuit carrier ( 1 . 1A . 1B . 1C . 1D . 1E ) for an electrical circuit ( 3 ) with a main carrier plate ( 10 . 10A . 10B ) from a multilayer base substrate, characterized in that at least one partial carrier ( 20 ) for a subcircuit ( 3A . 3B ) of the electrical circuit ( 3 ) as deposit ( 20A . 20B ), which with respect to a lateral extension of the multilayer base substrate of the main carrier plate ( 10 . 10A . 10B ) occupies a portion and at least within a thickness dimension of the multilayer base substrate of the main carrier plate ( 10 . 10A . 10B ) is integrated and / or embedded, so that a self-supporting hybrid substrate is formed.

Schaltungsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mehrlagige Grundsubstrat der Trägerplatte (10, 10A, 10B) ein Verbundwerkstoff aus Epoxidharz und einem Trägermaterial ist.Circuit carrier according to claim 1, characterized in that the multilayer base substrate of the carrier plate ( 10 . 10A . 10B ) is a composite of epoxy resin and a carrier material.

Schaltungsträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Teilträger (20) als LTCC-Substrat oder als DBC-Substrat oder als AMB-Substrat oder als HDI-Leiterplatte oder als IMS-Substrat oder als MID-Substrat ausgeführt ist.Circuit carrier according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one partial carrier ( 20 ) is designed as an LTCC substrate or as a DBC substrate or as an AMB substrate or as an HDI printed circuit board or as an IMS substrate or as an MID substrate.

Schaltungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine als Einlage (20A, 20B) ausgeführte Teilträger (20) bezogen auf seine laterale Erstreckung vollständig in das mehrlagige Grundsubstrat der Hauptträgerplatte (10, 10A, 10B) eingebettet ist.Circuit carrier according to one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one as an insert ( 20A . 20B ) executed subcarriers ( 20 ) in terms of its lateral extent completely into the multilayer base substrate of the main carrier plate ( 10 . 10A . 10B ) is embedded.

Schaltungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine als Einlage (20A, 20B) ausgeführte Teilträger (20) so in das mehrlagige Grundsubstrat der Hauptträgerplatte (10, 10A, 10B) integriert und/oder eingebettet ist, dass eine Unterseite und/oder eine Oberseite des Teilträgers (20) frei zugänglich sind.Circuit carrier according to one of claims 1 to 4, characterized in that the at least one as an insert ( 20A . 20B ) executed subcarriers ( 20 ) into the multilayer base substrate of the main carrier plate ( 10 . 10A . 10B ) is integrated and / or embedded that a bottom and / or a top of the sub-carrier ( 20 ) are freely accessible.

Schaltungsträger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine als Einlage (20A, 20B) ausgeführte Teilträger (20) mit einer Oberseite und/oder einer Unterseite des mehrlagigen Grundsubstrats der Hauptträgerplatte (10, 10B) abschließt.Circuit carrier according to claim 5, characterized in that the at least one as an insert ( 20A . 20B ) executed subcarriers ( 20 ) with an upper side and / or a lower side of the multilayer base substrate of the main carrier plate ( 10 . 10B ) completes.

Schaltungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilträger (20) eine von der Hauptträgerplatte (10, 10A, 10B) getrennte eigenständige Leiterbahnstruktur aufweist.Circuit carrier according to one of claims 1 to 6, characterized in that the sub-carrier ( 20 ) one of the main carrier plate ( 10 . 10A . 10B ) has separate independent interconnect structure.

Schaltungsträger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Schaltung (3) mindestens eine verlustarme Teilschaltung (3C), deren Bauteile (12, 14) auf der Hauptträgerplatte (10, 10A, 10B) angeordnet sind, und mindestens eine verlustreiche Teilschaltung (3A, 3B) umfasst, deren elektrischen Bauteile auf dem mindestens einen Teilträger (20) angeordnet sind.Circuit carrier according to one of claims 1 to 7, characterized in that the electrical circuit ( 3 ) at least one low-loss subcircuit ( 3C ), their components ( 12 . 14 ) on the main carrier plate ( 10 . 10A . 10B ), and at least one lossy subcircuit ( 3A . 3B ), whose electrical components on the at least one sub-carrier ( 20 ) are arranged.

Schaltungsträger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine verlustreiche Teilschaltung (3A, 3B) eine Wärme erzeugende Leistungsstufe umfasst.Circuit carrier according to claim 8, characterized in that the at least one lossy subcircuit ( 3A . 3B ) comprises a heat generating power stage.

Schaltungsträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine verlustarme Teilschaltung (3C) eine Logik- und/oder Ansteuer- und/oder Regelschaltung umfasst.Circuit carrier according to claim 7, characterized in that the at least one low-loss subcircuit ( 3C ) comprises a logic and / or drive and / or control circuit.

Schaltungsträger nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilschaltung (3A, 3B) auf dem Teilträger (20) über elektrische Kontaktelemente (18) mit der auf der Hauptträgerplatte (10, 10A, 10B) angeordneten Teilschaltung (3C) verbunden ist.Circuit carrier according to one of claims 8 to 10, characterized in that the subcircuit ( 3A . 3B ) on the subcarrier ( 20 ) via electrical contact elements ( 18 ) with the on the main carrier plate ( 10 . 10A . 10B ) arranged sub-circuit ( 3C ) connected is.

Schaltungsträger nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite und/oder Oberseite des Teilträgers (20) zur Entwärmung der Teilschaltung (3A, 3B) zumindest teilweise von mindestens einem Kühlkörper (7, 7A, 7B, 7C, 7D) kontaktiert ist.Circuit carrier according to one of claims 5 to 11, characterized in that the underside and / or top of the subcarrier ( 20 ) for cooling the subcircuit ( 3A . 3B ) at least partially from at least one heat sink ( 7 . 7A . 7B . 7C . 7D ) is contacted.

Schaltungsträger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (7, 7A, 7B, 7D) den Teilträger (20, 20A) ganzflächig bedeckt.Circuit carrier according to claim 12, characterized in that the heat sink ( 7 . 7A . 7B . 7D ) the subcarrier ( 20 . 20A ) over the entire surface.

Schaltungsträger nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (7) als ebener Abschnitt (7A) eines Gehäuses (5) und/oder als Dom (7B) und/oder Sockel und/oder Lammellenkörper (7C, 7D) und/oder Pin-Fin-Kühler ausgeführt ist.Circuit carrier according to claim 12 or 13, characterized in that the heat sink ( 7 ) as a plane section ( 7A ) of a housing ( 5 ) and / or as a dome ( 7B ) and / or base and / or Lammellenkörper ( 7C . 7D ) and / or pin-fin cooler is executed.

Verfahren zur Herstellung eines Schaltungsträger (1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E) für eine elektrische Schaltung (3) mit einer Hauptträgerplatte (10, 10A, 10B) aus einem mehrlagigen Grundsubstrat, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teilträger (20) für eine Teilschaltung (3A, 3B) der elektrischen Schaltung (3) als Einlage (20A, 20B) ausgeführt und mit mehreren Halbzeugen (10.1, 10.2, 10.3, 10.4), welche jeweils aus Epoxidharz und einem Trägermaterial und geätzten elektrischen Leiterlagen (16, 16A) aufgebaut werden, unter Wärmeeinfluss verpresst wird, so dass ein selbstragendes Hybridsubstrat ausgebildet wird, in welchem der mindestens eine als Einlage (20A, 20B) ausgeführte Teilträger (20) bezogen auf eine laterale Erstreckung des mehrlagigen Grundsubstrats der Hauptträgerplatte (10, 10A, 10B) einen Teilbereich einnimmt und zumindest innerhalb einer Dickenabmessung des mehrlagigen Grundsubstrats der Hauptträgerplatte (10, 10A, 10B) integriert und/oder eingebettet ist.Method for producing a circuit carrier ( 1 . 1A . 1B . 1C . 1D . 1E ) for an electrical circuit ( 3 ) with a main carrier plate ( 10 . 10A . 10B ) from a multilayer base substrate, characterized in that at least one partial carrier ( 20 ) for a subcircuit ( 3A . 3B ) of the electrical circuit ( 3 ) as deposit ( 20A . 20B ) and with several semi-finished products ( 10.1 . 10.2 . 10.3 . 10.4 ), each of epoxy resin and a substrate and etched electrical conductor layers ( 16 . 16A ), is pressed under the influence of heat, so that a self-supporting hybrid substrate is formed, in which the at least one insert ( 20A . 20B ) executed subcarriers ( 20 ) based on a lateral extent of the multilayer Base substrate of the main carrier plate ( 10 . 10A . 10B ) occupies a portion and at least within a thickness dimension of the multilayer base substrate of the main carrier plate ( 10 . 10A . 10B ) is integrated and / or embedded.

Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine als Einlage (20A, 20B) ausgeführte Teilträger (20) und die Halbzeuge (10.1, 10.2, 10.3, 10.4) so angeordnet werden, dass die Halbzeuge (10.1, 10.2, 10.3, 10.4) nur in einem Randbereich umlaufend auf den mindestens einen als Einlage (20A, 20B) ausgeführten Teilträger (20) laminiert werden. A method according to claim 15, characterized in that the at least one as deposit ( 20A . 20B ) executed subcarriers ( 20 ) and the semi-finished products ( 10.1 . 10.2 . 10.3 . 10.4 ) are arranged so that the semi-finished products ( 10.1 . 10.2 . 10.3 . 10.4 ) circumscribing only at one edge of the at least one deposit ( 20A . 20B ) subcarriers ( 20 ) are laminated.

Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine als Einlage (20A, 20B) ausgeführte Teilträger (20) und die Halbzeuge (10.1, 10.2, 10.3, 10.4) so angeordnet werden, dass die Halbzeuge (10.1, 10.2, 10.3, 10.4) entweder auf eine Unterseite oder eine Oberseite des mindestens einen als Einlage (20A, 20B) ausgeführten Teilträgers (20) laminiert werden.A method according to claim 15, characterized in that the at least one as deposit ( 20A . 20B ) executed subcarriers ( 20 ) and the semi-finished products ( 10.1 . 10.2 . 10.3 . 10.4 ) are arranged so that the semi-finished products ( 10.1 . 10.2 . 10.3 . 10.4 ) either on a lower side or an upper side of the at least one insert ( 20A . 20B ) executed subcarrier ( 20 ) are laminated.

Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine als Einlage (20A, 20B) ausgeführte Teilträger (20) unbestückt oder als vorkonfektionierte Baugruppe in das Grundsubstrat der Hauptträgerplatte (10, 10A, 10B) integriert und/oder eingebettet wird.Method according to one of claims 15 to 17, characterized in that the at least one as deposit ( 20A . 20B ) executed subcarriers ( 20 ) unpopulated or as a prefabricated assembly in the main substrate of the main carrier plate ( 10 . 10A . 10B ) is integrated and / or embedded.