[发明专利]电子组件和制造电子组件的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年4月20日提交的美国临时专利申请No. 61/636,486的权益，上述申请的全部内容在此作为参考引入。

技术领域

本发明总体上涉及电子组件和制造电子组件的方法，并且更具体地涉及包括直接结合到散热片上的电绝缘层的电子组件以及制造这种电子组件的方法。

背景技术

电子组件用于宽范围的各种行业，包括机动车行业、消费产品行业等。结合和连接技术是制造这些电子组件的基本。功率模块是一类电子组件的示例，在该电子组件中，在各种部件之间形成稳固的结合部可能是挑战性的。功率模块通常包括就热量而言具有大功率损失的电子部件，诸如包括功率晶体管、二极管等的半导体芯片。这些模块可以是负责用于控制像马达的电气负载的速度和扭矩的更大电子系统的部分。

通常，功率模块包括热堆栈，其包括结合到大功率基底的多个芯片，例如，半导体芯片，所述大功率基底诸如结合到散热片的直接结合铜（DBC）基底、直接结合铝（DBA）基底或活性金属铜焊（AMB）基底。这些大功率基底相对昂贵，且通常配置为三层结构，包括置于两个金属层之间的陶瓷层。基底与散热片组装通常采用常规结合和连接技术，例如钎焊，以形成将基底结合到散热片的钎焊接头。不幸的是，钎焊接头通常在功率模块正常操作期间实现的相对高的模块温度以及基底、钎焊接头和散热片的各层的热膨胀差异下快速降级。此外，基底还可能由于在正常操作期间的这些热膨胀差异产生的应力而破裂。因而，可影响电子组件的性能和可靠性。而且，包括常规大功率基底的三层结构的电子组件可能需要附加包装空间来适应三层结构的厚度。在包装空间受限（例如，将逆变器集成到马达中）的应用中，电子组件的整体性可能受限和/或需要复杂形状，例如圆形逆变器，从而导致成本不允许的基底。

因此，期望提供成本更少和/或具有改进性能和可靠性的电子组件以及制造这种电子组件的方法。另外，期望提供在包装空间受限的应用中具有更大包装灵活性和整体性的电子组件以及制造这种电子组件的方法。此外，本发明的其它期望的特征和特点将从随后的详细描述和所附权利要求并结合附图和前述技术领域和背景技术变得明显。

发明内容

本文提供一种电子组件。在一个实施例中，所述电子组件包括散热片、金属层和电绝缘层。所述金属层限定电路的至少一部分。所述电绝缘层设置在散热片和金属层之间，且直接结合到所述散热片。

在另一个实施例中，所述电子组件包括散热片和金属层，所述金属层限定电路的至少一部分。电绝缘层设置在散热片和金属层之间，且直接结合到散热片和金属层。电绝缘层具有至少大约2 kV/mm的介电强度。芯片结合到金属层且电联接到电路。

本文提供一种制造电子组件的方法。在一个实施例中，所述方法包括步骤：形成电绝缘层，所述电绝缘层设置在散热片和金属层之间，且直接结合到所述散热片。电路的至少一部分在金属层中限定。

方案1. 一种电子组件，包括：

散热片；

金属层，所述金属层限定电路的至少一部分；和

电绝缘层，所述电绝缘层设置在散热片和金属层之间，且直接结合到所述散热片。

方案2. 根据方案1所述的电子组件，其中，所述电绝缘层具有大约2 kV/mm或更大的介电强度。

方案3. 根据方案1所述的电子组件，其中，所述电绝缘层具有大约8 kV/mm或更大的介电强度。

方案4. 根据方案1所述的电子组件，其中，所述电绝缘层具有大约8至大约100 kV/mm的介电强度。

方案5. 根据方案1所述的电子组件，其中，所述电绝缘层包含的介电材料包括瓷釉、聚合物或其组合。

方案6. 根据方案5所述的电子组件，其中，所述电绝缘层包含的瓷釉包括氧化硅和金属氧化物。

方案7. 根据方案5所述的电子组件，其中，所述电绝缘层包含的聚合物包括聚二甲基硅氧烷、环氧树脂、聚酯、聚乙烯酯、双马来酰亚胺基聚合物、或其组合。

方案8. 根据方案5所述的电子组件，其中，所述介电材料包括填料，所述填料包括氧化铝、氮化硼、氧化镁、碳化硅、硅、氮化铝、氧化铍或其组合。

方案9. 根据方案1所述的电子组件，其中，所述电绝缘层具有大约0.1至大约0.7 mm的厚度。

方案10. 根据方案1所述的电子组件，其中，所述电绝缘层具有大约0.3 W/m°K或更大的导热率。

方案11. 根据方案1所述的电子组件，其中，所述电绝缘层直接结合到金属层。