DE-102024210587-A1 - Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Moduls mit einem Positionierrahmen als Positionier- und Anbindungshilfe in leistungselektronischen Aufbauprozessen

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Moduls (10), aufweisend - Bereitstellen (S1) eines Positionierrahmens (2), der zumindest eine Aussparung (23) zur Positionierung eines Mikrochips (3, 4, 20, 21) aufweist - Positionieren (S2) des Positionierrahmens (2) auf einem Schaltungsträger (11), wobei der Schaltungsträger (11) Leiterbahnen (12, 13, 14, 17, 18, 19), die auf dem Schaltungsträger (11) aufgebracht sind, aufweist, - Positionieren (S3) des Mikrochips (3, 4, 20, 21) in der Aussparung (23) - Kontaktieren (S4) des Mikrochips (3, 4, 20, 21) mit einer der Leiterbahnen (12, 13, 14, 17, 18, 19) - Einbetten (S8) des Positionierrahmens (2) und des Mikrochips (3, 4, 20, 21) in eine Isoliermasse (15).

Inventors

• Christoph Friedrich Bayer
• Silke Kraft
• Alexander Otto

Assignees

• VOLKSWAGEN AKTIENGESELLSCHAFT

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241104

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Moduls (10), aufweisend - Bereitstellen (S1) eines Positionierrahmens (2), der zumindest eine Aussparung (23) zur Positionierung eines Mikrochips (3, 4, 20, 21) aufweist - Positionieren (S2) des Positionierrahmens (2) auf einem Schaltungsträger (11), wobei der Schaltungsträger (11) Leiterbahnen (12, 13, 14, 17, 18, 19), die auf dem Schaltungsträger (11) aufgebracht sind, aufweist, - Positionieren (S3) des Mikrochips (3, 4, 20, 21) in der Aussparung (23) - Kontaktieren (S4) des Mikrochips (3, 4, 20, 21) mit einer der Leiterbahnen (12, 13, 14, 17, 18, 19) - Einbetten (S8) des Positionierrahmens (2) und des Mikrochips (3, 4, 20, 21) in eine Isoliermasse (15).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Positionierrahmen (2) zumindest eine Stütze (6) aufweist, durch welche eine Leiteranbindung (5) zur Kontaktierung des Mikrochips (3, 4, 20, 21) mit einer Leiterbahn in einer Z-Richtung eines kartesischen Koordinatensystems abstützbar ist um eine Verbiegung der Leiteranbindung (5) in der Z-Richtung, in Richtung des Mikrochips (3, 4, 20, 21), zu verhindern, und wobei das Verfahren weiterhin aufweist - Kontaktieren (S5) der Leiteranbindung (5) mit dem Mikrochip (3, 4, 20, 21), - Positionieren (S6) der Leiteranbindung (5) auf der Stütze (6), - Kontaktieren (S7) der Leiteranbindung (5) mit zumindest einer weiteren der Leiterbahnen (12, 13, 14, 17, 18, 19), wobei bei dem Einbetten (S8) des Positionierrahmens (2) und des Mikrochips (3, 4, 20, 21) in die Isoliermasse (15) auch die Leiteranbindung (5) in die Isoliermasse (15) eingebettet wird.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Positionierrahmen (2) aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff ist.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Positionierrahmen (2) eine Ausrichtungshilfe (9) zur Ausrichtung des Positionierrahmens (2) relativ zu einem Schaltungsträger aufweist.
5. Zusammenbau (1) aus einem Positionierrahmen (2) und Mikrochips (3, 4, 20, 21), wobei in dem Positionierrahmen (2) mehrere, baulich voneinander getrennte Mikrochips (3, 4, 20, 21) zumindest in einer X-, Y- und Z-Richtung eines kartesischen Koordinatensystems relativ zueinander fixiert sind, und zumindest einer der Mikrochips (3, 4, 20, 21) eine auf einer Oberseite des Mikrochips (3, 4, 20, 21) kontaktierte Leiteranbindung (5) zur Kontaktierung des Mikrochips (3, 4, 20, 21) mit einer Leiterbahn aufweist.
6. Zusammenbau (1) nach Anspruch 5 , wobei der Positionierrahmen (2) zumindest eine Stütze (6) aufweist, durch welche die Leiteranbindung (5) in einer Z-Richtung des kartesischen Koordinatensystems abgestützt wird um eine Verbiegung der Leiteranbindung (5) in der Z-Richtung in Richtung des Mikrochips (3, 4, 20, 21) zu verhindern.
7. Zusammenbau (1) nach einem der Ansprüche 5 - 6 , aufweisend eine Ausrichtungshilfe (9) zur Ausrichtung des Positionierrahmens (2) relativ zu einem Schaltungsträger.
8. Elektronisches Modul (10), aufweisend - einen Schaltungsträger (11) - Leiterbahnen (12, 13, 14, 17, 18, 19), die auf dem Schaltungsträger (11) aufgebracht sind, - einen Positionierrahmen (2), der zumindest eine Aussparung (23) aufweist, in dem ein Mikrochip (3, 4, 20, 21) positioniert ist, wobei der Mikrochip (3, 4, 20, 21) mit einer der Leiterbahnen (12, 13, 14, 17, 18, 19) kontaktiert ist, - eine Isoliermasse (15), in welche der Positionierrahmen (2) und der Mikrochip (3, 4, 20, 21) eingebettet sind.
9. Elektronisches Modul (10) nach Anspruch 8 , weiterhin aufweisend - eine Leiteranbindung (5) welche den Mikrochip (3, 4, 20, 21) mit einer weiteren der Leiterbahnen (12, 13, 14, 17, 18, 19) kontaktiert wobei der Positionierrahmen (2) zumindest eine Stütze (6) aufweist, durch welche die Leiteranbindung (5) in einer Z-Richtung eines kartesischen Koordinatensystems abgestützt ist, wobei auch die Leiteranbindung (5) in die Isoliermasse (15) eingebettet ist.
10. Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Moduls (10), aufweisend - Bereitstellen (R1) eines Zusammenbaus (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7 , - Zusammensetzen (R2) des Zusammenbaus (1) mit einem Schaltungsträger (11), welcher Leiterbahnen (12, 13, 14, 17, 18, 19), die auf dem Schaltungsträger (11) aufgebracht sind, aufweist, wobei die Mikrochips (3, 4, 20, 21) mit jeweils zumindest einer der Leiterbahnen (12, 13, 14, 17, 18, 19) kontaktiert werden und die Leiteranbindung (5) mit zumindest einer weiteren der Leiterbahnen (12, 13, 14, 17, 18, 19) kontaktiert wird, - Einbetten (R3) des Positionierrahmens (2), der Mikrochips (3, 4, 20, 21) und der Leiteranbindung (5) in eine Isoliermasse (15).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Moduls, einen Zusammenbau aus einem Positionierrahmen und Mikrochips, und ein elektronisches Modul. Bei der Herstellung von elektronischen Modulen, insbesondere Leistungsmodulen, ist das Löten mit metallischen oder Grafit-basierenden wiederverwendbaren Lötrahmen oder ohne Lötrahmen bekannt. Die US 2022/0131296 A offenbarte Leistungsmodul verfügt über Einpressstifte für die elektrische und mechanische Verbindung der Klemmen, die in Hülsen auf dem Substrat einführbar sind. Das Substrat ruht auf einer Grundplatte. Ein Ausrichtungsrahmen stellt die Genauigkeit aller Elemente sicher. Die mechanische und elektrische Verbindung der Leistungs- und Signalanschlüsse wird über Mehrfach- (Hochstrom) oder Einzelpressverbindungen realisiert. Beim Einstecken der Stifte werden diese durch Überwinden einer Reibungskraft fest in diese Hülsen geschoben und nach erfolgter Passung wird für jeden einzelnen Stift ein elektrischer Kontakt über eine Fläche hergestellt. Der offenbarte Ausrichtungsrahmen ist baulich relativ aufwendig, denn der Ausrichtungsrahmen besteht aus einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff mit eingearbeiteten Kupferblechen für die elektrische Substrat-Substrat-Verbindung und mehreren weichen Kupferhülsen mit einer Härte <60 HV. Aufgabe der Erfindung war eine Lösung anzugeben, wie mehrere Mikrochips und Leiteranbindungen für Mikrochips in mechanisch stabiler, einfacher und reproduzierbarer Weise relativ zueinander auf einem Substrat positioniert werden können. Angegeben wird von der Erfindung Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Moduls, ein Zusammenbau aus einem Positionierrahmen und Mikrochips, und ein elektronisches Modul nach den unabhängigen Ansprüchen. Weitere Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen und dieser Beschreibung angegeben. Angegeben wird von der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Moduls, aufweisend- Bereitstellen eines Positionierrahmens, der zumindest eine Aussparung zur Positionierung eines Mikrochips aufweist- Positionieren des Positionierrahmens auf einem Schaltungsträger, wobei der Schaltungsträger Leiterbahnen, die auf dem Schaltungsträger aufgebracht sind, aufweist,- Positionieren des Mikrochips in der Aussparung- Kontaktieren des Mikrochips mit einer der Leiterbahnen- Einbetten des Positionierrahmens und des Mikrochips in eine Isoliermasse. Von der Erfindung werden in der allgemeinen oder speziellen Ausführungsformen einer oder mehrere der nachfolgenden Vorteile erzielt:• Bessere Positionierung von Komponenten, wie Mikrochips, relativ zueinander. Bereit gestellt wird eine Platzierungshilfe. Nach der Platzierung von Komponenten können diese auf verschiedene Art angebunden werden, zum Beispiel durch Löten, Schweißen, wie Laserschweißen oder Reibschweißen.• Ermöglichung kleinteiligerer und instabilerer Bauteile, da diese in dem Positionierrahmen fixiert und eventuell auch gestützt werden• Weniger Lötschritte, sofern ein Löten erwünscht ist.• Wenig beabstandete Strukturen sind möglich. Der Positionierrahmen ermöglicht niedrigere Abstände zwischen Komponenten, bessere Toleranzen• Der Positionierrahmen kann im elektronischen Modul verbleiben und in eine Isoliermasse eingebettet werden. Der Positionierrahmen kann somit ein Einmalrahmen sein, der dauerhaft im elektronischen Modul verbleibt.• Elektrische parasitäre Effekte sind verringert. Die realen elektrischen Größen (R, C, L), welche an einem gewünschten idealen Leiter existieren und die Funktion reduzieren, behindern, verlangsamen oder verlustbehaften. Im Falle der Induktivität führt eine kompaktere/kleinere Leiterschleife, wie in der vorliegenden Erfindung möglich (geringere Abstände), direkt zu der Möglichkeit schneller zu schalten.• Der Rahmen positioniert und hält Abstände und lässt im Fall einer Lötverbindung nicht auf Lot verschwimmen In der Erfindung werden Merkmale im Singular beschrieben, wie z.B. eine Aussparung, ein Mikrochip, eine Leiteranbindung. Der Erfindung umfasst auch das Vorhandensein mehrerer im Singular beschriebener Elemente. Insbesondere kann der Positionierrahmen mehrere Aussparungen für jeweils einen Mikrochip aufweisen und das Verfahren entsprechend formuliert sein. Die Erfindung verwendet einen Positionierrahmen oder im Speziellen einen Anbinde-Rahmen, in einer speziellen Variante einen Lötrahmen oder Schweißrahmen, der als Einweg-Rahmen verwendet werden kann. Der Positionierrahmen kann nach Einsatz zur Ausrichtung und Verstärkung strukturschwacher Einzelteile, wie Mikrochips und Leiteranbindungen, in einem elektronischen Modul, insbesondere einem Leistungsmodul verbleiben. Der Positionierrahmen wird in dem Modul umhüllt oder umgossen. Der Positionierrahmen kann als Gitter mit zumindest einer Aussparung zur Positionierung eines Mikrochips oder als Folie mit zumindest einer solchen Aussparung gestaltet sein. Der Positionierrahmen kann zumindest eine Aussparung zur Positionierung einer andere