1.本发明涉及一种电子模块和一种用于制造电子模块的方法。
背景技术：2.从现有技术中已知电子模块，尤其功率电子装置中的电子模块，其中金属陶瓷衬底用作为电路板。金属陶瓷衬底例如作为电路板或印刷电路板在现有技术中是众所周知的，例如从de 10 2013 104 739 a1、de 19 927 046 b4和de 10 2009 033 029 a1中已知。通常，在金属陶瓷衬底的器件侧上设置有用于电器件和印制导线的连结面，其中电器件和印制导线连接成电路。金属陶瓷衬底的主要组成部分是绝缘层，其优选由陶瓷制成，和至少一个连结于绝缘层的金属层。由于其相对高的绝缘强度，由陶瓷制成的绝缘层在功率电子装置中证实为特别有利。通过将金属层结构化随后可以实现用于电器件的连结面和/或印制导线。
技术实现要素：3.本发明的目的是，提供一种电子模块，其相对于从现有技术中已知的电子模块得到改进，尤其在使用金属陶瓷衬底的衬底面时的效率和制造耗费方面得到改进。
4.所述目的通过根据权利要求1的电子模块和通过根据权利要求7的方法实现。其他优点和特性由从属权利要求以及说明书和附图中得到。
5.根据本发明的第一方面，设有电子模块，尤其功率电子模块，其包括：
[0006]-用作为承载件的金属陶瓷衬底，其具有陶瓷元件和初级器件金属化部和优选具有冷却件金属化部，即背侧的器件金属化部；
[0007]-绝缘层，其直接或间接连结于初级器件金属化部，和
[0008]-次级器件金属化部，其连结在绝缘层的背离金属陶瓷衬底的侧上并且尤其与初级器件金属化部通过绝缘层绝缘，
[0009]
其中陶瓷元件具有第一尺寸并且绝缘层具有第二尺寸，并且其中为了在初级器件金属化部上构成岛状的绝缘层，第二尺寸与第一尺寸的比例具有小于0.8，优选小于0.6和特别优选小于0.4的值。
[0010]
相对于从现有技术中已知的电子模块设有岛状的绝缘层，借助所述岛状的绝缘层尤其实现在初级器件金属化部和次级器件金属化部之间的电绝缘部。由此不再强制性地指示在初级器件金属化部结构化的过程中构成电导线或印制导线，而是可以通过绝缘层将不同的电器件彼此电绝缘地设置或有针对性地建立连接，而为此不一定需要初级器件金属化部的结构化。
[0011]
在此优选地，绝缘层直接连结于初级器件金属化部。
[0012]
替选可设想的是，例如绝缘层是另一尤其较小的金属陶瓷衬底的部分，该部分又放置在用作为承载件的较大的金属陶瓷衬底上并且在dcb或活性焊接法的过程内或借助于粘结剂连结于金属陶瓷衬底。尤其，绝缘层是相对薄的、由陶瓷制成的绝缘层，所述绝缘层
有助于将次级器件金属化部与初级器件金属化部电绝缘。在此尤其提出，电子模块或初级器件金属化部和次级器件金属化部的装置不完全嵌入封装部或壳体中。本领域技术人员将第一尺寸理解为陶瓷元件的第一厚度和/或第一长度或宽度或面积，并且将第二尺寸理解为绝缘层的第二厚度和/或第二长度或宽度或面积。在此，绝缘层可以是条状的，或具有椭圆的、圆形的、菱形的和/或方形的横截面。优选地，绝缘层在平行于主延伸平面伸展的平面中在所有侧由初级器件金属化部包围。替选地也可设想的是，绝缘层设置在初级器件金属化部的边缘处，使得绝缘层在平行于主延伸平面伸展的平面中最多在三侧或两侧上由初级器件金属化部包围。
[0013]
还特别优选提出，绝缘层，尤其环绕地，相对于次级器件金属化部的最外侧边缘突出，尤其为了避免在次级器件金属化部和初级器件金属化部之间的电击穿。优选提出，绝缘层，尤其沿着绝缘层或次级器件金属化部的最外侧边缘环绕地，沿平行于金属陶瓷衬底的主延伸平面伸展的方向，相对于次级器件金属化部的最外侧边缘突出，优选突出10μm至500μm，优选50μm至250μm和特别优选100μm至150μm。换言之：绝缘层构成为，使得其最外侧边缘相对于次级器件金属化部突出，使得其形成“回拉部”，所述回拉部防止电击穿并且引起次级器件金属化部相对于初级器件金属化部的完全电绝缘。
[0014]
还提出，第二厚度与第一厚度的比例具有0.03和0.8之间，优选0.03和0.5之间和特别优选0.03和0.3之间的值。例如，第二厚度具有500μm和1mm之间，优选200μm和500μm之间和特别优选10μm和200μm之间的值。已证实的是，借助相对薄的绝缘层可以产生足够的绝缘强度。在此，绝缘层有利地利用初级器件金属化部作为机械稳定部。由于第二厚度相对薄有利地简化，实现电器件和绝缘层之间的精细的结构化部或分离部段。
[0015]
尤其可有利地实现，借助尽可能小的、尤其薄的绝缘层节约绝缘材料。还可行的是，实现相对小的绝缘化部，因为绝缘层能相对简单地结构化。还可行的是，通过具有岛状的绝缘层的相应的构型提供具有相对小的寄生电感的电子模块。还有利地可行的是，金属陶瓷衬底的表面尽可能最优地用于电器件的填充式设置。
[0016]
还提出，初级或次级器件金属化部和/或冷却件金属化部直接且径直连结于绝缘层，例如借助于dcb法、amb法或借助于薄层技术连结。此外，所述金属陶瓷衬底或其他金属陶瓷衬底包括至少一个金属层，例如作为冷却件金属化部或初级或次级器件金属化部的部分，所述金属层在陶瓷元件或绝缘层的外侧处材料配合地连结，其中金属层和陶瓷元件沿着主延伸平面延伸并且沿着垂直于主延伸平面伸展的堆叠方向叠置地设置。作为用于金属化部或金属部段，即初级器件金属化部、次级器件金属化部、冷却件金属化部和/或背侧金属化部的材料可考虑铜、铝、钼和/或其合金，以及层压件如cuw、cumo、cual、alcu和/或cucu，尤其具有第一铜层和第二铜层的铜夹层结构，其中在第一铜层中的粒度与第二铜层中的粒度不同。还优选提出，至少一个金属化部，即初级器件金属化部或次级器件金属化部是表面改性的。作为表面改性例如可考虑在第一或第二金属化层处用贵金属，尤其银和/或金，或enig(“无电镀镍浸金”)或边缘灌封来密封，以抑制裂缝形成或扩展。
[0017]
优选地，陶瓷元件和/或绝缘层包括至少一个陶瓷层，其中陶瓷层包括al2o3、si3n4、aln、hpsx陶瓷(即具有al2o3基质的陶瓷，所述al2o3基质包括百分之x份额的zro2，例如具有9％zro2的al2o3＝hps9或具有25％zro2的al2o3＝hps25)、sic、beo、mgo、高密度的mgo(＞90％的理论密度)、tsz(四方稳定氧化锆)或zta。在此也可考虑的是，绝缘层或陶瓷元件
构成为复合陶瓷或混合陶瓷，其中为了将不同的期望的特性组合将分别在其材料组成方面不同的多个陶瓷层叠置地设置并且组装为绝缘层。优选地，尽可能能导热的陶瓷用于尽可能小的热阻。也可考虑的是，在陶瓷元件中或在绝缘层中在两个陶瓷层之间设置有金属中间层。
[0018]
在此，优选初级器件金属化部和/或冷却件金属化部借助于amb法和/或dcb法材料配合地连结于绝缘层。
[0019]
本领域技术人员将“dcb法”(直接铜键合技术)或“dab法”(直接铝键合技术)理解为以下方法，其例如用于将金属层或金属板(例如铜板或铜膜或铝板或铝膜)彼此连接和/或与陶瓷或陶瓷层连接，更确切地说通过使用以下金属板或铜板或者金属膜或铜膜，其在其表面侧具有层或覆盖部(熔化层)。在例如在us 3 744 120a中或在de23 19 854 c2中所描述的方法中，所述层或所述覆盖部(熔化层)形成熔化温度低于金属(例如铜)的熔化温度的共晶体，使得可以通过将膜放置到陶瓷上和通过加热所有层将所述层彼此连接，更确切地说通过基本上仅在熔化层或氧化层的区域中熔化金属或铜。
[0020]
尤其，dcb法随后例如具有以下方法步骤：
[0021]
·
将铜膜氧化，使得得到均匀的铜氧化层；
[0022]
·
将铜膜放置到陶瓷层上；
[0023]
·
将复合件加热到大约1025℃至1083℃之间的工艺温度，例如加热到大约1071℃；
[0024]
·
冷却到室温。
[0025]
将例如用于连接金属层或金属膜，尤其铜层或铜膜与陶瓷材料的活性焊料法理解为以下方法，所述方法还特别用于制造金属陶瓷衬底，在大约600℃至1000℃之间的温度下，通过使用硬焊料建立金属膜，例如铜膜，和陶瓷衬底例如氮化铝陶瓷之间的连接，所述硬焊料除了如铜、银和/或金的主要成分外也包含活性金属。所述活性金属例如是组hf、ti、zr、nb、ce中的至少一种元素，其通过化学反应建立焊料和陶瓷之间的连接，而焊料和金属之间的连接是金属的硬焊连接。替选地，为了连结也可考虑厚层法。
[0026]
优选提出，至少一个第一电器件连结于初级器件金属化部并且至少一个第二电器件连结于次级器件金属化部，尤其分别直接邻接地连结。因此，经由绝缘层，至少一个第一电器件和至少一个第二电器件彼此电绝缘。
[0027]
至少一个第一电器件和/或至少一个第二电器件优选是可开关的器件或有源或无源器件。优选地，在此涉及wbg半导体(宽带隙半导体)，例如由碳化硅、氮化镓和/或氮化铟镓构成的半导体。用于电子器件的实例是mosfet(“金属氧化物半导体场效应晶体管”)或igbt(绝缘栅双极晶体管)。
[0028]
优选提出，至少一个第一电器件和至少一个第二电器件经由引线接合部彼此连接。由此有利地可行的是，实现至少一个电器件和至少一个第二电器件之间的电连接，尤其在不依靠金属陶瓷衬底的初级器件金属化部的情况下。换言之，经由引线接合部的连接取代其他情况下所需的、通过将初级器件金属化部结构化而产生的印制导线。
[0029]
尤其提出，初级器件金属化部与次级器件金属化部经由穿通部或侧接触部彼此导电地连接。例如在此提出，在绝缘层中集成有留空部，所述留空部在构成次级器件金属化部期间用导电介质，尤其次级器件金属化部的金属填充。替选地可设想的是，在构成次级器件
金属化部时，留下在最外侧的边缘之上沿平行于主延伸平面伸展的方向突出的部段，即不在将次级器件金属化部结构化时移除该部段。换言之：次级器件金属化部至少部段地相对于绝缘层的最外侧边缘突出或所述次级器件金属化部超出。因此，次级器件金属化部围绕绝缘层，进而构成侧接触部，所述侧接触部在绝缘层的最外侧边缘处跨越或包围所述绝缘层，并且建立与初级器件金属化部的连接。
[0030]
优选提出，金属陶瓷衬底的初级器件金属化部是未结构化的和/或不具有伸展至陶瓷元件的结构化部。由此能有利地弃用其他情况下耗费的蚀刻法，尤其刻蚀法，其中在“二次蚀刻”的过程中必须将陶瓷元件和初级器件金属化部之间的边界层蚀刻掉。原则上有利地可行的是，弃用多个结构化部或弃用在初级器件金属化部中的大部分的结构化部，由此初级器件金属化部在散热能力或热传递方面展现出改进，因为在初级器件金属化部中的露出区域的数量与其余器件金属化部相比减少并且初级器件金属化部可以针对热传递最优地设计。
[0031]
替选可设想的是，将初级器件金属化部结构化。将“结构化”尤其理解为，初级器件金属化部伸展至陶瓷元件。例如，所述露出区域，即通过结构化部形成的绝缘沟，能至少部分地，优选完全地或逐层地，用绝缘层和/或用其他绝缘层和/或填充料，尤其电绝缘的填充料填充。在此，尤其在使用填充料时提出，绝缘层跨越所形成的绝缘沟并且填充料辅助或支持绝缘层。例如，填充料是塑料或树脂。以相应的方式，结构化允许进一步分离金属部段，尤其在平行于主延伸平面的平面中进一步分离，除了沿垂直于主延伸平面伸展的方向通过绝缘层分离之外进一步分离。
[0032]
优选提出，至少一个缩回部进入初级器件金属化部中，在所述缩回部中设置岛状的绝缘层和/或次级器件金属化部和/或第一电器件和/或第二电器件。由此能有利地将次级器件金属化部设置为，使得其与初级器件金属化部齐平，由此初级器件金属化部和次级器件金属化部上的端子处于一平面上，尤其平行于主延伸平面伸展的平面上。由此，电连接尤其经由引线接合部得到显著改善。此外，可行的是，经由振荡衰减元件，例如包括电阻和电容器的缓冲器减小在电子模块中的电振荡。这种振荡衰减元件还有利地作用到电子模块的电感。
[0033]
尤其可设想的是，缩回部的尺寸确定为，使得在安装状态下至少一个第一电器件和/或至少一个第二电器件设置在初级器件金属化部的上侧之下或在安装状态下设置为，使得初级器件金属化部的上侧与至少一个第一电器件和/或至少一个第二电器件的上侧齐平。由此有利地可行的是，经由至少一个第一电器件和/或至少一个第二电器件的上侧简单地实现电连接。还可设想的是，电子模块包括封装部，具有绝缘层和第二器件金属化部的金属陶瓷衬底嵌入所述封装部中。尤其，缩回部在此情况下可以与封装部形成形状配合。此外可设想的是，穿通部集成到封装部中，以便例如可以经由在封装部处的外金属化部操控第一电器件、第二电器件和/或第三电器件。
[0034]
例如，缩回部具有沿堆叠方向测定的深度，所述深度具有50μm和800μm之间，优选70μm和600μm之间和特别优选100μm和400μm之间的值。由此能有利地将大部分的常规电器件，例如芯片集成到缩回部中或在所述缩回部中下沉。还可设想的是，深度具有小于150μm，优选小于100μm和特别优选小于70μm的值。
[0035]
优选提出，将次级器件金属化部结构化，以构成金属部段和至少一个与金属部段
绝缘的另一金属部段。优选在此提出，次级器件金属化部比初级器件金属化部更薄，因为初级器件金属化部可以主要用于导出热量，而次级器件金属化部优选设计用于将金属部段彼此绝缘。优选地，初级器件金属化部为次级器件金属化部的大于5倍，优选大于10倍和特别优选大于20倍厚。由此例如能将多个第二电气器件和/或至少一个第三电气器件连结于绝缘层或次级器件金属化部。
[0036]
本发明的另一主题是用于制造电子模块，尤其根据本发明的电子模块的方法，包括：
[0037]-提供金属陶瓷衬底，其具有陶瓷元件和初级器件金属化部和优选冷却件金属化部；
[0038]-在初级器件金属化部上构成岛状的绝缘层，其中陶瓷元件具有第一尺寸并且绝缘层具有第二尺寸，其中在初级器件金属化部上的构成的、岛状的绝缘层的尺寸确定为，使得第二尺寸与第一尺寸的比例具有小于0.8，优选小于0.6和特别优选小于0.5的值，并且
[0039]-在岛状的绝缘层上构成次级器件金属化部。
[0040]
所有针对电气模块描述的优点和特征或特性类似地适用于方法并且反之亦然。
[0041]
优选提出，为了构成岛状的绝缘层
[0042]-将子层，尤其由绝缘材料构成的连贯面状的子层连结于初级器件金属化部，并且将由绝缘材料构成的连结的子层结构化，和/或
[0043]-通过使用掩模将绝缘材料结涂覆到初级器件金属化部上。优选涉及含陶瓷的绝缘材料。例如，借助于激光或在蚀刻过程或铣切过程期间进行结构化。在使用掩模进行涂覆的过程中例如可设想的是，将绝缘材料借助于沉积过程，尤其借助于溅镀或气相沉积过程涂覆在初级器件金属化部上。由此能实现相对薄的绝缘层，所述绝缘层起绝缘作用并且尤其可以节省材料地被涂覆。
[0044]
优选提出，将由金属材料构成的子层连结于预复合件，所述预复合件包括金属陶瓷衬底和岛状的绝缘层，其中将连结于预复合件的由金属材料构成的子层结构化，以构成次级器件金属化部。例如可设想的是，在气相沉积过程期间制造次级初始器件金属化部，所述次级初始器件金属化部为几微米，尤其直至30μm厚。通过接着将所述次级初级器件金属化部增大可行的是，实现次级预先器件金属化部，所述次级预先器件金属化部具有大于次级初始器件金属化部的厚度。例如，金属化部的厚度的增大在电镀或电化学过程期间进行。次级初始器件金属化部以及次级预先器件金属化部整面地在初级器件金属化部和绝缘层的外侧的整个伸展之上或大部分伸展之上延伸。尤其，在此在形成次级预先器件金属化部之后整面地覆盖绝缘层。为了将之后的器件金属化部电绝缘提出，在蚀刻过程、铣切过程期间或在借助于激光剥蚀金属的过程期间进行器件金属化部或次级器件金属化部的结构化，尤其通过剥蚀器件金属化部，这在产生次级初始器件金属化部和次级预先器件金属化部的过程中进行。
[0045]
此外优选提出，至少一个第一电器件连结于初级器件金属化部并且至少一个第二电器件连结于第二次级器件金属化部，其中优选将
[0046]-至少一个第一器件和/或初级器件金属化部，和
[0047]-至少一个第二电器件和/或所述次级器件金属化部经由引线接合部彼此导电地连接。由此有利地可行的是，通常所设置的用于连接至少一个电器件与至少一个第二电器
件的印制导线由经由引线接合部的连接替代。这尤其可以在制造和生产的过程中和在电子模块装配的过程中证实为有利。
[0048]
从参照附图对根据本发明的主题的优选的实施方式的下述说明中得到其他优点和特征。各个实施方式的各个特征在此可以在本发明的范围内彼此组合。
附图说明
[0049]
附图示出：
[0050]
图1示意地示出根据本发明的示例性的第一实施方式的电子模块的分解图(分别已装配和未装配)和组合的视图；
[0051]
图2示意地示出根据本发明的示例性的第二实施方式的电子模块；
[0052]
图3示意地示出根据本发明的示例性的第三实施方式的电子模块；
[0053]
图4示意地示出根据本发明的示例性的第四实施方式的电子模块；
[0054]
图5示意地示出根据本发明的示例性的第五实施方式的电子模块；
[0055]
图6a-6f示意地示出根据本发明的示例性的第一实施方式的用于制造电子模块的方法；
[0056]
图7a-7e示意地示出根据本发明的示例性的第二实施方式的用于制造电子模块的方法；
[0057]
图8a-8f示意地示出根据本发明的示例性的第三实施方式的用于制造电子模块的方法；
[0058]
图9a-9f示意地示出根据本发明的示例性的第四实施方式的用于制造电子模块的方法；
[0059]
图10a-10f示意地示出根据本发明的示例性的第五实施方式的用于制造电子模块的方法；以及
[0060]
图11a-11f示意地示出根据本发明的示例性的第六实施方式的用于制造电子模块的方法。
具体实施方式
[0061]
在图1中示意地示出根据本发明的示例性的第一实施方式的电子模块100的分解图(分别未装配(上方)和已装配(中间))和组合视图(下方)。这种电子模块100，尤其功率电子模块包括金属陶瓷衬底1作为用于至少一个第一电子器件51的承载件。用作为承载件的金属陶瓷衬底1包括陶瓷元件10，在所述陶瓷元件处在相对置的侧上连结有初级器件金属化部21和冷却件金属化部20。优选地，初级器件金属化部21和冷却件金属化部20在dab或dcb法，即直接连结法的过程中，或在活性焊接法的过程中连结于陶瓷元件10。例如可以经由第一焊接材料31将至少一个电器件51连结在金属陶瓷衬底1上。在此，至少一个第一电器件51例如可以是芯片或微型处理器。
[0062]
通常，在现有技术中提出，将初级器件金属化部21结构化，以便将至少一个电器件51与至少一个第二电子器件52电绝缘地设置在金属陶瓷衬底1处。然而，在本发明的当前实施例中提出，为了将至少一个第一电器件51与至少一个第二电器件52电绝缘，设有绝缘层40。在此，在图1中示出的实施例中，绝缘层40是另一金属陶瓷衬底2的部分，所述另一金属
陶瓷衬底与用作为承载件的金属陶瓷衬底1相比更小。尤其，所述另一金属陶瓷衬底2与用作为承载件的金属陶瓷衬底1相比，所述金属陶瓷衬底是所述另一金属陶瓷衬底的2倍、优选4倍和特别优选7.5倍。在此，所述另一金属陶瓷衬底2除了绝缘层40以外包括背侧金属化部23和与背侧金属化部23相对置的次级器件金属化部22。在此，所述另一金属陶瓷衬底2经由结合层15连结于初级器件金属化部21。尤其，在此另一金属陶瓷衬底2的背侧金属化部23经由结合层15连结于初级器件金属化部21，其中结合层15可以在dcb或dab直接连结法的过程中进行和/或经由粘结剂和/或经由活性焊接材料进行。
[0063]
此外特别优选提出，至少一个第二电器件52经由第二焊接材料32连结于次级器件金属化部22的至少一个部段。在此，第二焊接材料32可以对应于第一焊接材料31或与第一焊接材料31不同。
[0064]
尤其，图1的实施方式的特征在于，金属陶瓷衬底1的陶瓷元件10具有第一尺寸l1、d1并且绝缘层40具有第二尺寸l2、d2，其中为了在初级器件金属化部21上构成岛状的绝缘层40，第二尺寸l2、d2与第一尺寸l1、d1的比例具有小于0.8，优选小于0.6和特别优选小于0.4的值。尤其由此提出，通过绝缘层40防止，至少一个第一电器件51与至少一个第二电器件52经由初级器件金属化部21导电地连接。在此，本领域技术人员将第一尺寸l1、d2理解为陶瓷元件10的沿着金属陶瓷衬底1的主延伸平面hse测得的第一长度l1和/或垂直于主延伸平面hse测得的第一厚度d1，并且将第二尺寸l2、d2理解为平行于主延伸平面hse测得的第二长度l2和/或垂直于主延伸平面hse测得的第二厚度d2。优选提出，绝缘层40的第二厚度d2小于陶瓷元件10的第一厚度d1。例如，第二厚度d2小于第一厚度d1的0.8倍，优选小于第一厚度d1的0.5倍和特别优选小于第一厚度d1的0.3倍。
[0065]
在图2中示出根据本发明的示例性的第二实施方式的电子模块100。基本上，图2的实施方式对图1中的实施方式进行如下补充，至少一个第一电器件51经由引线接合部8与次级器件金属化部22导电地连接。换言之：代替经由初级器件金属化部21建立至少一个第一电器件51和至少一个第二电器件52之间的电连接，在此提出，引线接合部8实现至少一个第一电器件51和至少一个第二电器件52之间的连接，其中第二电器件52经由绝缘层40与初级器件金属化部21电绝缘。优选提出，将次级器件金属化部22结构化，尤其使得单独的和尤其电绝缘的金属部段在次级器件金属化部22处构成。此外特别优选提出，电子模块100具有端子接线头16和/或电接触机构，借助其可以建立与初级器件金属化部21和/或次级器件金属化部22的电接触。例如，在图2中示出的实施例中提出，端子接线头16实现对初级器件金属化部21的正极的端子，而另一端子接线头16提供用于次级器件金属化部22的负极的端子，以及还提供具有端子接线头16的另一端子，在所述端子接线头处可以截取输出信号。此外可考虑的是，将次级器件金属化部22的不同金属部段同样经由引线接合部8或另一引线接合部8彼此连接。
[0066]
在图3中示出本发明的示例性的第三实施方式。尤其，图3的实施方式与图1和2中的实施方式的不同之处在于，绝缘层40非间接或直接连结于初级器件金属化部21，而不是间接地经由另一金属陶瓷衬底2的背侧金属化部23连结。由此，有利地舍弃图1和2的实施例中的背侧金属化部23。此外提出，绝缘层40具有第二厚度d2并且陶瓷元件10具有第一厚度d1，其中第二厚度d2与第一厚度d1的比例具有0.03和0.8之间，优选0.03和0.5之间和特别优选0.03和0.3之间的值。例如，第二厚度d2具有500μm至1mm，优选200μm和500μm之间和特
别优选10μm和200μm之间的值。
[0067]
此外提出，绝缘层40具有沿着金属陶瓷衬底1的主延伸平面hse测得的第二长度l2并且次级器件金属化部22具有沿着主延伸平面hse测得的第三长度l3，其中第二长度l2小于第三长度l3。尤其，第二长度l2与第三长度l3的比例具有0.7和0.9之间，优选0.75和0.85之间和特别优选0.78和0.82之间的值。优选提出，次级器件金属化部22相对于绝缘层40的最外侧边缘沿主延伸平面hse的方向向回错开，尤其对于整个岛状的绝缘层40环绕地向回错开。由此尤其促使绝缘层40相对于次级器件金属化部22环绕地超出，所述超出尤其防止，在次级器件金属化部22和初级器件金属化部21之间出现电击穿，尤其在绝缘层40的层厚度或层相对薄，即与相对薄的第二厚度d2相比的情况下。此外可考虑的是，初级器件金属化部21不具有伸展至陶瓷元件10的结构化部。此外提出，金属陶瓷衬底1具有平行于主延伸平面hse测得的第一长度l1，其中第二长度l2与第一长度l1的比例具有小于0.8，优选小于0.6和特别优选小于0.4的值。
[0068]
在图4中示出根据本发明的优选的第四实施方式的电子模块。尤其，图4的实施例与前一实施例相比的特征在于，初级器件金属化部21具有缩回的走向，即构成至少一个缩回部45，绝缘层40还进入所述缩回部中或在所述缩回部内设置或构成绝缘层40。通过将绝缘层40尤其连同次级器件金属化部22引入缩回部45中有利地可行的是，实现在初级器件金属化部21和次级器件金属化部22之间的沿着垂直于主延伸平面hse伸展的堆叠方向s的齐平的端封，使得提供初级器件金属化部21和次级器件金属化部22的平坦的面，尤其分别背离陶瓷元件10的侧的平坦的面。
[0069]
由此实现共同的连结平面，所述连结平面有利地更简单地允许实现在初级器件金属化部21和次级器件金属化部22之间或在至少一个第一电器件51和至少一个第二电器件52之间的连结。也可考虑的是，设有用于衰减初级器件金属化部21和次级器件金属化部22之间的不期望的电振荡的装置。例如，在此涉及缓冲器47。尤其，这种缓冲器设计用于在初级器件金属化部21和次级器件金属化部22之间进行电振荡衰减。有利地，在这种情况下例如可行的是，将缓冲器47设置在初级器件金属化部21和次级器件金属化部22的共同提供的连结平面上。
[0070]
在图5中示出根据本发明的示例性的第五实施方式的电子模块100。尤其在本实施方式中提出，绝缘层40除了至少一个第二电器件52之外承载至少一个第三电器件53。这例如可以涉及无源的或有源的smd器件。尤其提出，在电器件53之下的区域设计用于其他器件，即例如用于第一电器件51和第二电器件52的热散播。通过绝缘层40可行的是，所述区域也装配有第三电器件53，尤其当从第三电器件53发出相对小的热量时如此。由此，尽可能全面地且对于装配优化地使用用作为承载件的金属陶瓷衬底1的上侧。
[0071]
在图6a至6f中示出根据本发明的一个优选的实施方式的用于制造电子模块100的方法。尤其提出，在未示出的步骤中提供金属陶瓷衬底1。接着，将陶瓷材料以薄层的形式至少部分地，优选正面地涂覆，以构成绝缘层40。通过在金属陶瓷衬底1的上侧处在特定区域中有针对性地局部剥蚀，将整面的绝缘层40减小成岛状的绝缘层40，其第二长度l2小于金属陶瓷衬底1或第一陶瓷元件10的第一长度l1。例如，为了移除或部分地移除绝缘层40使用激光55，其由激光源56提供(参见图6b)。图6c示出不具有绝缘层40的多余的子区域的预复合件。在移除绝缘层40之后，进行次级初始器件金属化部22’的施加。尤其，在沉积过程，尤
其化学或物理气相沉积过程期间，例如在溅镀，pvd、cvd、pecvd或其他薄层工艺的过程中涂覆次级初始器件金属化部22’。由此，得到次级初始器件金属化部22’在初级器件金属化部21和岛状的绝缘层40上连续地、整面地成形。这在图6d中图解说明。
[0072]
在次级初始器件金属化部22’的薄层构成之后，例如在电镀或电化学工艺的过程中提高次级初始器件金属化部22’的厚度，以构成次级预先器件金属化部22”。次级预先器件金属化部22”也在初级器件金属化部21的整个伸展之上延伸。在制造方法中的所述状态在图6e中图解说明。
[0073]
图6f示出结构化之后的电子模块100，尤其为了构成具有第二厚度d2的次级器件金属化部22而将次级预先器件金属化部22”的部分剥蚀之后，所述第二厚度优选具有在绝缘层40上的结构化的走向，其中不同金属部段通过绝缘层40彼此电绝缘地，在绝缘层40上构成。例如，这种结构化在激光剥蚀的过程中或在蚀刻法和/或机械加工的过程中进行。
[0074]
在图7a至7e中示出根据本发明的示例性的第二实施方式的方法。尤其，图7a至7e中的制造法与图6a至6f的制造法的区别基本上在于，不整面地涂覆结构化的绝缘层40并且接着部分地再移除，而在此通过使用掩模61将绝缘层40涂覆在初级器件金属化部21上已经仅部分地进行。由此有利地省去将整面地涂覆的绝缘层40的子区域剥蚀。在图7c至7e中示出的方法步骤基本上对应于在图6e至6f中图解说明的方法步骤。
[0075]
在图8a至8f中示出根据本发明的示例性的第三实施方式的用于制造电子模块100的方法。尤其，图8a至8f的实施方式与图6a至6e的实施方式的区别在于，将绝缘层40结构化为(步骤8b和8c)，使得实现留空部，所述留空部尤其沿平行于主延伸平面hse伸展的方向比1000μm更窄，尤其比500μm更窄和特别优选比250μm更窄，在将绝缘层40随后金属化期间，尤其在图6a至6e中所描述地通过次级初始金属化部22’和次级预先器件金属化部22”进行多级金属化以构成次级器件金属化部22期间，将留空部填充，由此形成在绝缘层40中的穿通部26或所述穿通部是可行的。
[0076]
在图9a至9f中示出根据本发明的示例性的第四实施方式的用于制造电子模块100的方法。尤其，图9a至9f的实施方式与图6a至6e的实施方式的区别在于，在将设计用于形成次级器件金属化部22(在图9e和9f之间的步骤)的金属化部结构化时，将次级预先器件金属化部22”结构化为，使得形成侧接触部27。侧接触部27在此伸展超出绝缘层20的边缘并且实现与初级器件金属化部21的导电连接，所述初级器件金属化部位于次级器件金属化部22的部段下方，所述次级器件金属化部相对于绝缘层40的最外侧边缘突出。
[0077]
在图10a至10f中示出根据本发明的示例性的第五实施方式的用于制造电子模块100的方法。尤其，图10a至10f的实施方式与图6a至6e的实施方式的区别在于，将初级器件金属化部21结构化或以结构化的形式提供。由此，在初级器件金属化部21中构成在初级器件金属化部21的两个金属部段之间的绝缘沟或露出区域，所述绝缘沟或露出区域沿平行于主延伸平面hse伸展的方向并排地设置。还提出，绝缘层40伸展穿过绝缘沟，即绝缘层40不仅覆盖初级器件金属化部21的金属部段而且覆盖绝缘沟，即陶瓷元件10的上侧，和尤其初级器件金属化部21的金属部段的侧面或蚀刻侧边。由此例如可行的是，初级器件金属化部21的相对近地在旁边设置的金属部段能有效地彼此电绝缘地分离。尤其不考虑在初级器件金属化部21的金属部段之间的击穿。此外可设想的是，将优选借助于初始器件金属化部22’和预先器件金属化部22”制造的次级器件金属化部22结构化为，使得次级器件金属化部22
在绝缘层40的区域之上伸展，所述区域在绝缘沟之内或穿过绝缘沟伸展。
[0078]
在图11a至11f中示出根据本发明的示例性的第六实施方式的用于制造电子模块100的方法。尤其，图11a至11f的实施方式与图6a至6e的实施方式的区别在于，初级器件金属化部21是结构化的。在此还提出，将由结构化部形成的留空部或相应的绝缘沟用填充料29填充。尤其，将留空部或绝缘沟完全地填充。在随后的金属化过程中，尤其根据图6a至6e中的实施方式，构成次级器件金属化部22，所述次级器件金属化部越过留空部或绝缘沟伸展。由此有利地可行的是，扩大在构成彼此绝缘的金属部段时的构造自由度。
[0079]
图8a-8f至11a至11f中的实施例在此也能借助图7a至7e的实施例中的方法制造。
[0080]
附图标记列表
[0081]1ꢀꢀꢀꢀ
金属陶瓷衬底
[0082]2ꢀꢀꢀꢀ
另一金属陶瓷衬底
[0083]8ꢀꢀꢀꢀ
引线接合部
[0084]
10
ꢀꢀꢀ
陶瓷元件
[0085]
15
ꢀꢀꢀ
结合层
[0086]
16
ꢀꢀꢀ
端子接线头
[0087]
20
ꢀꢀꢀ
冷却件金属化部
[0088]
21
ꢀꢀꢀ
初级器件金属化部
[0089]
22
ꢀꢀꢀ
次级器件金属化部
[0090]
22
’ꢀ
次级初始器件金属化部
[0091]
22
”ꢀ
次级预先器件金属化部
[0092]
23
ꢀꢀꢀ
背侧金属化部
[0093]
26
ꢀꢀꢀ
穿通部
[0094]
27
ꢀꢀꢀ
侧接触部
[0095]
29
ꢀꢀꢀ
填充料
[0096]
31
ꢀꢀꢀ
第一焊接材料
[0097]
32
ꢀꢀꢀ
第二焊接材料
[0098]
40
ꢀꢀꢀ
绝缘层
[0099]
45
ꢀꢀꢀ
缩回部
[0100]
47
ꢀꢀꢀ
缓冲器
[0101]
51
ꢀꢀꢀ
第一电器件
[0102]
52
ꢀꢀꢀ
第二电器件
[0103]
53
ꢀꢀꢀ
第三电器件
[0104]
55
ꢀꢀꢀ
激光
[0105]
56
ꢀꢀꢀ
激光源
[0106]
61
ꢀꢀꢀ
掩模
[0107]
100
ꢀꢀ
电子模块
[0108]
hse
ꢀꢀ
主延伸平面
[0109]sꢀꢀꢀꢀ
堆叠方向
[0110]
l1
ꢀꢀꢀ
第一长度
[0111]
l2
ꢀꢀꢀ
第二长度
[0112]
l3
ꢀꢀꢀ
第三长度
[0113]
d1
ꢀꢀꢀ
第一厚度
[0114]
d2
ꢀꢀꢀ
第二厚度
技术特征：1.一种电子模块(100)，尤其功率电子模块，包括：-用作为承载件的金属陶瓷衬底(1)，其具有陶瓷元件(10)和初级器件金属化部(21)和优选具有冷却件金属化部(20)；-绝缘层(40)，其直接或间接连结于所述初级器件金属化部(21)，和-次级器件金属化部(22)，其连结在所述绝缘层(40)的背离所述金属陶瓷衬底(1)的侧上并且尤其与所述初级器件金属化部(21)通过所述绝缘层(40)绝缘，其中所述陶瓷元件(10)具有第一尺寸(l1、d1)并且所述绝缘层(40)具有第二尺寸(l2、d2)，并且其中为了在所述初级器件金属化部(21)上构成岛状的绝缘层(40)，所述第二尺寸(l2、d2)与所述第一尺寸(l1、d1)的比例具有小于0.8，优选小于0.6和特别优选小于0.4的值。2.根据权利要求1所述的电子模块(100)，其中至少一个第一电器件(51)连结于所述初级器件金属化部(21)并且至少一个第二电器件(52)连结于所述次级器件金属化部(22)，尤其直接邻接地连结。3.根据上述权利要求中任一项所述的电子模块(100)，其中所述初级器件金属化部(21)与所述次级器件金属化部(22)经由穿通部(26)或侧接触部(27)彼此导电地连接。4.根据上述权利要求中任一项所述的电子模块(100)，其中所述金属陶瓷衬底(1)的所述初级器件金属化部(21)-是未结构化的，和/或-不具有伸展至所述陶瓷元件(10)的结构化部。5.根据上述权利要求中任一项所述的电子模块(100)，其中所述初级器件金属化部(21)是结构化的。6.根据上述权利要求中任一项所述的电子模块(100)，其中至少一个缩回部(45)进入所述初级器件金属化部(21)中，在所述缩回部中设置所述岛状的绝缘层(40)和/或所述次级器件金属化部(22)和/或至少一个第一电器件(51)和/或至少一个第二电器件(52)。7.一种用于制造电子模块(100)的方法，所述电子模块尤其是根据上述权利要求中任一项所述的电子模块(100)，包括：-提供金属陶瓷衬底(1)，其具有陶瓷元件(10)和初级器件金属化部(21)和优选具有冷却件金属化部(20)；-在所述初级器件金属化部(21)上构成岛状的绝缘层(20)，其中所述陶瓷元件(10)具有第一尺寸(l1、d1)并且所述绝缘层(40)具有第二尺寸(l2、d2)，其中在所述初级器件金属化部(21)上的构成的、岛状的绝缘层(40)的尺寸确定为，使得所述第二尺寸(l2、d2)与所述第一尺寸(l1、d1)的比例具有小于0.8，优选小于0.6和特别优选小于0.4的值，并且-在所述岛状的绝缘层(40)上构成次级器件金属化部(22)。8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中为了构成所述岛状的绝缘层(40)-将子层，尤其由绝缘材料构成的连续的和/或面状的子层连结于所述初级器件金属化部(21)，并且将所连结的由所述绝缘材料构成的子层结构化，和/或-通过使用掩模结构化地(61)将绝缘材料涂覆到所述初级器件金属化部(21)上。9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中将由金属材料构成的子层连结于预复合件，所述预复合件包括所述金属陶瓷衬底(10)和所述岛状的绝缘层(40)，并且其中将连
结于所述预复合件的由所述金属材料构成的子层结构化，以构成所述次级器件金属化部(22)。10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中将至少一个第一器件(51)连结于所述初级器件金属化部(21)并且将至少一个第二器件(52)连结于所述次级器件金属化部(22)，其中优选将-所述至少一个第一器件(51)和/或所述初级器件金属化部(21)，和-所述至少一个第二器件(52)和/或所述次级器件金属化部(22)经由至少一个引线接合部(8)彼此导电地连接。
技术总结一种电子模块(100)，尤其功率电子模块，包括：-用作为承载件的金属陶瓷衬底(1)，其具有陶瓷元件(10)和初级器件金属化部(21)和优选具有冷却件金属化部(20)；-绝缘层(40)，其直接或间接连结于初级器件金属化部(21)，和-次级器件金属化部(22)，其连结在绝缘层(40)的背离金属陶瓷衬底(1)的侧上，其中陶瓷元件(10)具有第一尺寸(L1、D1)并且绝缘层(40)具有第二尺寸(L2、D2)，并且其中为了在初级器件金属化部(21)上构成岛状的绝缘层(40)，第二尺寸(L2、D2)与第一尺寸(L1、D1)的比例具有小于0.8，优选小于0.6和特别优选小于0.4的值。选小于0.6和特别优选小于0.4的值。选小于0.6和特别优选小于0.4的值。
技术研发人员：安德烈亚斯
受保护的技术使用者：罗杰斯德国有限公司
技术研发日：2021.03.08
技术公布日：2022/11/1
