具有导电套管和电路载体的功率电子组件的制作方法

1.本发明涉及一种功率电子组件，其具有导电套管和电路载体，该导电套管具有虚拟的纵向轴线并且一体地形成，其中，套管具有管状插入段和第一基座段，该管状插入段绕纵向轴线延伸，该第一基座段被布置在插入段的第一端处，绕纵向轴线延伸并远离纵向轴线延展。第一基座段被布置在电路载体的导体迹线上，并经由导电连接装置以导电方式连接到导体迹线。


背景技术：

2.从de 10 2008 005 547 a1已知一种具有导电套管和电路载体的功率电子组件，该导电套管在纵向方向上延展。在套管的第一端部区域处，套管具有第一凸缘，该第一凸缘被设计成使得当套管被放置成第一凸缘首先处在垂直于纵向方向z的平面上时，其与该平面具有彼此间隔隔开的数目n1≥2的第一接触表面。第一凸缘被布置在电路载体的导体迹线上，并经由焊料以导电方式连接到导体迹线。


技术实现要素：

3.本发明的目标在于产生一种具有套管和电路载体的功率电子组件，其中，套管以导电方式且以机械稳定和可靠的方式连接至电路载体的导体迹线。
4.该目标通过一种具有导电套管和电路载体的功率电子组件实现，该导电套管具有虚拟的纵向轴线并且一体地形成，其中，套管具有管状插入段和第一基座段，该管状插入段绕纵向轴线延伸，该第一基座段被布置在插入段的第一端处，绕纵向轴线延伸并远离纵向轴线延展，其中，第一基座段在其端部处具有平坦的第一接触表面，该平坦的第一接触表面绕纵向轴线以闭合方式延伸并在垂直于纵向轴线延伸的第一平面中延伸，其中，第一基座段具有边缘表面，该边缘表面绕纵向轴线以闭合方式延伸，其中，第一基座段具有第二接触表面，该第二接触表面从第一接触表面并在朝着边缘表面的方向上远离第一平面延伸且以闭合方式绕纵向轴线延伸，其中，第一基座段具有第三接触表面，第三接触表面从第一接触表面并在朝着插入段的中空空间的方向上远离第一平面延伸且以闭合方式绕纵向轴线延伸，其中，第一基座段被布置在电路载体的导体迹线上，并经由导电连接装置以导电方式连接到导体迹线，其中，连接装置与第一、第二和第三接触表面并与导体迹线具有机械接触。
5.证明有利的是，将连接装置设计为焊料或导电粘合剂。这使得能高效地生产功率电子组件。
6.此外，证明有利的是，第二接触表面与第二平面具有以直线延伸的公共的第一相交线，该第二平面在纵向轴线的方向上并在相对于纵向轴线的径向方向上延伸。结果，当通过连接装置产生第一基座段与电路载体的导体迹线的导电连接时，被布置在第一接触表面和导体迹线之间的连接装置的一部分被以类似于毛细作用的方式以非常有效的方式被吸到第二接触表面与导体迹线之间的楔形间隙中。可能存在于连接装置中的杂质并且特别地是包含在连接装置内的气泡通过第二接触平面的直的倾斜路线以非常有效的方式朝着外
部被引导离开。
7.在该情形中，证明有利的是，第一相交线相对于第一平面具有10
°
至60
°
、特别是20
°
至50
°
的角度。结果，可能存在于连接装置中的杂质并且特别地是包含在连接装置内的气泡通过第二接触平面的直的倾斜路线以特别有效的方式朝着外部被引导离开。
8.此外，证明有利的是，第三接触表面与第二平面具有以直线延伸的公共的第二相交线，该第二平面在纵向轴线的方向上并在相对于纵向轴线的径向方向上延伸。结果，当通过连接装置产生第一基座段与电路载体的导体迹线的导电连接时，被布置在第一接触表面和导体迹线之间的连接装置的一部分被以类似于毛细作用的方式以非常有效的方式被吸到第三接触表面与导体迹线之间的楔形间隙中。可能存在于连接装置中的杂质并且特别地是包含在连接装置内的气泡通过第三接触平面的直的倾斜路线以非常有效的方式在中空空间的方向上向内被引导离开。
9.在该情形中，证明有利的是，第二相交线相对于第一平面具有10
°
至40
°
、特别是15
°
至30
°
的角度。结果，可能存在于连接装置中的杂质并且特别地是包含在连接装置内的气泡通过第三接触平面的直的倾斜路线以特别有效的方式在中空空间的方向上向内被引导离开。
10.进一步证明有利的是，在相对于纵向轴线的径向方向上，第一接触表面的宽度为边缘表面相对于插入段的内表面距离的0.1至0.3倍，特别是0.125至0.25倍。结果，当产生第一基座段与电路载体的导体迹线的导电连接时，实现了被布置在连接装置上的套管的高水平稳定性。
11.进一步证明有利的是，在相对于纵向轴线的径向方向上，第一接触表面相对于边缘表面的距离为第一接触表面相对于插入段的内表面的距离的0.75至1.25倍，特别是0.8至1.2倍。结果，当产生第一基座段与电路载体的导体迹线的导电连接时，实现了被布置在连接装置上的套管的高水平稳定性。
12.进一步证明有利的是，在相对于纵向轴线的径向方向上，第一接触表面相对于边缘表面的距离为第一接触表面相对于插入段的内表面的距离的0.2至0.7倍，特别是0.2至0.5倍。结果，当产生第一基座段与电路载体的导体迹线的导电连接时，实现了被布置在连接装置上的套管的特别高水平的稳定性。
13.此外，证明有利的是，套管具有第二基座段，该第二基座段被布置在插入段的与第一端相反布置的第二端处，绕纵向轴线延伸并远离纵向轴线延展，其中，第二基座段以与第一基座段相同的方式设计。这简化了功率电子组件的高效生产，因为在生产套管与电路载体的导体迹线的导电连接时，无论套管是利用其第一基座段还是其第二基座段布置在导体迹线上都是无关紧要的。在这种情况下，套管基本上具有两个彼此相反布置的第一基座段。
14.此外，证明有利的是，插入段的壁厚为0.1mm至0.2mm。
15.进一步证明有利的是，套管的高度为1mm至10mm，特别是2mm至4mm。
16.进一步证明有利的是，边缘表面以闭合方式绕纵向轴线延伸的圆形路径的直径为1.5mm至2.5mm。
17.进一步证明有利的是，插入段的内径为0.5mm至1mm。
18.此外，证明有利的是，套管至少基本上由铜或铜合金形成。结果，套管具有高电导率。例如，套管还可以具有镍层，该镍层被布置在铜或铜合金上。镍层的厚度优选地为0.2μm
至5μm，特别是0.4μm至4μm。
19.此外，证明有利的是，将电路载体设计为基板或印刷电路板。
20.应注意，根据本发明的功率电子组件当然可以具有多个前述套管，这些套管以与前述套管类似的方式以导电方式连接到电路载体。
21.此外，应注意，从表面到相邻表面的过渡通常利用过渡半径发生。
22.此外，应注意，术语“直的”无意被理解为意指在数学上精确的直度，而是与生产相关的偏差或在正常技术公差范围内与直线的偏差是容许的，并且出于本发明的目的，这些偏差落入术语“直的”范围内。
23.在每种情况下，以单数形式指定的特征，特别是套管，当然可以在根据本发明的组件中多次出现，除非明确地或本质上将多处出现排除在外，或者多次出现与本发明的概念相抵触。
附图说明
24.下文参考以下附图解释本发明的例证性实施例。在附图中：
25.图1示出根据本发明的功率电子组件的套管的构造的透视表示图，
26.图2示出根据图1的套管的平面图，
27.图3示出根据图1的套管的截面图，其中，套管被表示为在绘图平面中关于图1旋转了180
°
，
28.图4示出具有根据图3的套管并且具有电路载体的根据本发明的功率电子组件的透视表示图，
29.图5示出根据本发明的功率电子组件的套管的另一构造的透视表示图，
30.图6示出根据图5的套管的平面图，以及
31.图7示出根据图5的套管的截面图，其中，套管被表示为在绘图平面中关于图5旋转了180
°
。
32.在附图中，相同元件设置有相同的参考标记。
具体实施方式
33.图1表示根据本发明的功率电子组件12的套管1的构造的透视图，并且图2表示根据图1的套管1的平面图。图3表示根据图1的套管1的截面图，其中，套管1被表示为在绘图平面中关于图1旋转了180
°
。图4表示具有根据图3的套管1并且具有电路载体5的根据本发明的功率电子组件12的透视表示图。
34.根据本发明的功率电子组件12具有导电套管1和电路载体5，导电套管1具有虚拟的纵向轴线a并且一体地形成。套管1优选地是至少基本上由铜或铜合金形成的。例如，套管1也可以具有镍层，该镍层被布置在铜或铜合金上。镍层的厚度优选为0.2μm至5μm，特别是0.4μm至4μm。在该例证性实施例的情形内，例如，电路载体5被设计为基板5，但是也可以被设计为印刷电路板。基板5具有不导电的绝缘层5a和被布置在绝缘层5a上并且被构造用以形成导体迹线5b’的第一金属层5b，其中，图4表示单个导体迹线5b’。基板5可以具有第二金属层5c，该第二金属层被布置在绝缘层5a的与第一金属层5b相反的那一侧上。例如，绝缘层5a可以被设计为陶瓷板。例如，基板5可以被设计为直接铜键合基板(dcb基板)、活性金属钎
焊基板(amb基板)或绝缘金属基板(ims)。
35.套管1具有管状的插入段2和第一基座段3，该管状的插入段2绕纵向轴线a延伸，该第一基座段3被布置在插入段2的第一端2a处，绕纵向轴线a延伸，并远离纵向轴线a延展。第一基座段3在相对于纵向轴线a的径向方向r上远离纵向轴线a延展。第一基座段3在其端部处、更具体地是在其相对于纵向轴线a的轴向端处具有平坦的第一接触表面6，该平坦的第一接触表面6绕纵向轴线a以闭合方式延伸并在垂直于纵向轴线a延伸的第一平面e1中延伸。第一接触表面6相对于纵向轴线a形成第一基座段3的轴向端。因此，接触表面6形成套管1的第一端，更具体地是相对于纵向轴线a的轴向第一端。此外，第一接触表面6因此在第一平面e1中以不间断方式绕纵向轴线a延伸。套管1仅具有在第一平面e1中延伸的一个单个的第一接触表面6。第一接触表面6在相对于纵向轴线a的径向方向r上具有恒定宽度b。
36.此外，第一基座段具有边缘表面9，该边缘表面9以闭合方式绕纵向轴线a延伸。因此，边缘表面9以不间断方式绕纵向轴线a延伸。边缘表面9在圆形路径上绕纵向轴线a延伸。此外，第一基座段3具有第二接触表面7，该第二接触表面7从第一接触表面6延伸并在朝着边缘表面9的方向上远离第一平面e1延伸，并以闭合方式绕纵向轴线a延伸。因此，第二接触表面7以不间断方式绕纵向轴线a延伸。此外，第一基座段3具有第三接触表面8，该第三接触表面8从第一接触表面6并在朝着插入段2的中空空间10的方向上远离第一平面e1延伸，并以闭合方式绕纵向轴线a延伸。因此，第三接触表面8以不间断方式绕纵向轴线a延伸。
37.第一基座段3被布置在电路载体5的导体迹线5b’上，并以导电方式经由导电连接装置11连接到导体迹线5b’，其中，连接装置11与第一、第二和第三接触表面6、7、8并与导体迹线5b’具有机械接触。连接装置11优选地是被设计为焊料或导电粘合剂。
38.为了生产套管1、更具体地是套管1的第一基座段3与电路载体5的导体迹线5b’的材料键合的导电连接，连接装置11、这里是焊料11被布置在导体迹线5b’上，并且套管1利用其第一基座段3布置在焊料11上。在这种情况下，第一接触表面6与焊料11具有机械接触。然后，加热焊料11，直到其熔化为止。通过从第一接触表面6并远离第一平面e1延伸的第二和第三接触表面7和8的路线，即，这里是通过沿着第二和第三接触表面7和8从第一接触表面6开始的第二和第三接触表面7和8的倾斜路线，向上吸液体焊料11。结果，被布置在第一接触表面6和导体迹线5b’之间的焊料11的一部分以类似于毛细作用的方式被吸到第二和第三接触表面7和8与导体迹线5b’之间的相应间隙中，第一接触表面6沉没到焊料11中。形成了焊料11与第一、第二和第三接触表面6、7、8并与导体迹线5b’的大面积机械接触。在第二接触表面7朝着外部的情况下并且在第三接触表面8在中空空间10的方向上向内的情况下，可能包含在焊料11中的杂质并且特别地是包含在焊料11中的气泡通过第二和第三接触表面7和8的倾斜路线被引导离开。然后，冷却焊料11，直到其固化。当使用导电粘合剂作为连接装置11时，相同的效果和作用以类似的方式发生。因此，套管1以导电方式并以机械稳定且可靠的方式连接到电路载体5的导体迹线5b’。
39.套管1被用作电连接装置，以产生导电接触插脚(图中未表示)的导电连接，该导电接触插脚被插入到该插入段2中，并且结果与套管1、与电路载体5的导体迹线5b’具有导电接触。例如，该接触插脚的背对套管1的端部区域可以被钎焊到外部印刷电路板，或者可以经由例如压配合连接以导电方式与外部印刷电路板压力接触。
40.优选地是，第二接触表面7与第二平面e2具有以直线延伸的公共的第一相交线s1，
第二平面e2在纵向轴线a的方向上并在相对于纵向轴线a的径向方向r上延伸。优选地是，第一相交线s1相对于第一平面e1具有10
°
至60
°
、特别是20
°
至50
°
的角度w1。
41.优选地是，第三接触表面8与第二平面e2具有以直线延伸的公共的第二相交线s2。优选地是，第二相交线s2相对于第一平面e1具有10
°
至40
°
、特别是15
°
至30
°
的角度w2。
42.如图1至图4中通过示例表示的那样，在相对于纵向轴线a的径向方向r上，优选地是，第一接触表面6的宽度b为边缘表面9相对于插入段2的内表面13的距离a的0.1至0.3倍，特别是0.125至0.25倍。
43.在形成根据图1至图4的套管1时，在相对于纵向轴线a的径向方向r上，优选地是，第一接触表面6相对于边缘表面9的距离c为第一接触表面6相对于插入段2的内表面13的距离d的0.75至1.25倍，特别是0.8至1.2倍。
44.图5至图7表示根据本发明的功率电子组件12的套管1的另一构造，除了在根据图5至图7的套管1的情况下，第一接触表面6在径向方向r上朝着外部布置得较远的特征之外，所述另一构造与根据图1至图4的套管4(包括有利构造和构造的变型)是一致的。关于根据图5至图7的套管1的说明，因此参考根据图1至图4的套管1的说明，以便避免重复。由于第一接触表面6朝着外部布置得较远，所以根据图5至图7的套管1与根据图1至图4的套管1相比具有更高水平的稳定性，使得在产生套管1与导体迹线5b’的材料键合的导电连接时，如果套管1被布置在液体焊料11上或粘合剂11上，则根据图5至图7的套管1特别可靠地保持处于垂直于导体迹线5b’的朝向，直到焊料11固化或粘合剂11硬化为止。当形成根据图5至图7的套管1时，在相对于纵向轴线a的径向方向r上，第一接触表面6相对于边缘表面9的距离c为第一接触表面6相对于插入段2的内表面13的距离d的0.2至0.7倍，特别是0.2至0.5倍。
45.优选地是，套管1具有第二基座段4，该第二基座段4被布置在插入段2的与第一端2a相反布置的第二端2b处，绕纵向轴线a延伸并远离纵向轴线a延展，其中，第二基座段4以与第一基座段3相同的方式设计。第二基座段4在相对于纵向轴线a的径向方向r上远离纵向轴线a延展。
46.优选地是，插入段2的壁厚e为0.1mm至0.2mm。
47.优选地是，套管1的高度h为1mm至10mm，特别是2mm至4mm。
48.优选地是，边缘表面9以闭合方式绕纵向轴线a延伸的圆形路径的直径f为1.5mm至2.5mm。
49.优选地是，插入段2的内径g为0.5mm至1mm。
50.应注意，在这一点上，在不脱离本发明的范围的情况下，当然可以根据需要将来自本发明的不同例证性实施例的特征彼此组合，只要这些特征不是相互排斥的即可。