Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät mit einem mehrschichtigen Keramiksubstrat nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs. Bekannte elektronische Geräte sind häufig wie folgt aufgebaut: Integrierte Schaltkreise (IC) werden als sogenannte "bare dies" durch Klebemontage auf eine mehrschichtige Keramik, beispielsweise eine LTCC, bestückt und durch Goldbonds mit anderen elektronischen Bauteilen verbunden. Eine solche mehrschichtige Keramik ist üblicherweise flächig mittels eines Wärmeleitklebstoffs auf einer metallischen, vorzugsweise Aluminium-

Grundplatte, aufgeklebt. Um die durch einen solchen integrierten Schaltkreis erzeugte Wärme an die Grundplatte abzuführen, sind Wärmedurchgänge (thermal vias) in der mehrschichtigen Keramik vorgesehen. Diese Vias sind üblicherweise direkt unterhalb eines solchen Schaltkreises angeordnet und reichen von einer Unterseite eines solchen Schaltkreises bis zur Klebstoffoberfläche durch. Diese Vias sind mit einer wärmeleitfähigen Paste gefüllt und leiten somit die Wärme gut ab. Nachteilig ist bei einer solchen Anordnung jedoch, dass die Mehrschichtkeramik flächig auf der Grundplatte befestigt ist, und somit nur eine Seite, nämlich die Oberseite der Mehrschichtkeramik, mit elektronischen Bauteilen bestückbar ist.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße elektronische Gerät mit einem mehrschichtigen Keramiksubstrat mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass durch die Bestückung des Keramiksubstrats mit dem integrierten Schaltkreis als Flip-Chip einerseits und die

dadurch ermöglichte Anordnung des integrierten Schaltkreises zwischen dem Keramiksubstrat und dem Entwärmungskörper andererseits und zusätzlich einem Wärmeleitmedium zwischen integriertem Schaltkreis und dem Entwärmungskörper eine besonders gute Wärmeabfuhr von dem integrierten Schaltkreis an den Entwärmungskörper ermöglicht ist.

Durch die entfallenden Vias vergrößert sich die zur Verfügung stehende Schaltungsfläche. Durch die beidseitige Bestückung des Substrats ergibt sich letztlich eine dichtere Packung und somit lässt sich dieses elektronische Gerät kleiner bauen.

Dadurch, dass der bisherige, nur nacheinander abzuarbeitende Bondprozess durch den parallel verarbeitbaren Flip-Chip-Bestückprozess ersetzt ist, verringert sich auch die Zeit, die notwendig ist, um die elektrischen Verbindungen herzustellen.

Bei schnellgetakteten integrierten Schaltkreisen entfallendende Draht-Bond-

Verbindungen fuhren tendenziell zu einem besseren elektromagnetischen Verhalten. Ganz besonders gilt dies für die Bauteile, die auf der zum Körper gerichteten Unterseite befestigt sind.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte

Weiterbildungen des elektronischen Geräts nach dem Hauptanspruch möglich.

Ragt der mindestens eine integrierte Schaltkreis in einen Hohlraum des Entwärmungskörpers, so lässt sich eine besonders raumsparende Anordnung ermöglichen, die zudem keine weiteren Bauteile, beispielsweise zur Höhenabstimmung zwischen Auflageseite des Keramiksubstrats und Entwärmungskörper benötigt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Hohlraum eine Abprägung ist. Dies bedeutet, dass der Hohlraum durch Massivumformung hergestellt ist und somit einfach und schnell erzeugbar ist.

Hat das mehrschichtige Keramiksubstrat Randbereiche, die zumindest teilweise auf dem Entwärmungskörper aufliegen bzw. vorzugsweise auf diesem aufgeklebt sind, so ergibt sich eine besonders stabile Verbindung bzw. Anbindung zwischen Keramiksubstrat und Entwärmungskörper.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird es ermöglicht, dass das mehrschichtige Keramiksubstrat auf beiden Oberflächen bestückbar ist, da nunmehr die ganzflächige Auflage des Keramiksubstrats auf dem Entwärmungskörper nicht mehr erforderlich ist.

Einerseits ergibt sich durch die Verwendung der Flip-Chip-Technik und andererseits durch die Montage von Bauelementen auf der Unterseite eine Bauhöhenreduzierung des Geräts.

Eine weitere Möglichkeit Raum einzusparen ergibt sich dadurch, dass auf der zum

Entwärmungskörper gerichteten Oberfläche des Keramiksubstrats das höchste, also das sich am weitesten von der Keramiksubstratoberfläche erstreckende Bauteil angeordnet ist.

Zeichnungen

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfϊndungsgemäßen elektronischen Geräts mit einem mehrschichtigen Keramiksubstrat dargestellt.

Beschreibung

In der Figur ist das erfindungsgemäße elektronische Gerät 10 dargestellt. Das elektronische Gerät 10 weist u. a. ein mehrschichtiges Keramiksubstrat 13 auf, das beispielsweise eine sogenannte LTCC ist. Dieses Substrat 13 trägt im Ausführungsbeispiel zwei integrierte Schaltkreise 16, des weiteren Kondensatoren 19 und Widerstände 22. Das Substrat 13 hat im Wesentlichen zwei Oberflächen, nämlich die

Oberfläche 25 und die Oberfläche 28, die der Oberfläche 25 entgegengesetzt angeordnet ist. Während die Oberfläche 25 nach außen gerichtet ist und auf ihrer Fläche die bereits erwähnten elektronischen Bauteile 16, 19 und 22 trägt, trägt die Oberfläche 28 zumindest einen integrierten Schaltkreis 16, der einem Entwärmungskörper 30 zugewandt ist. Dieser mindestens eine integrierte Schaltkreis 16 ist als sogenannter Flip-Chip auf dem Substrat

13 bestückt. Dieser mindestens eine integrierte Schaltkreis 16 ist zwischen dem Substrat 13 und dem Entwärmungskörper 30 angeordnet. Zwischen dem integrierten Schaltkreis 16 und dem Entwärmungskörper 30 ist zusätzlich ein Wärmeleitmedium 33 angeordnet. Diese Wärmeleitmedium 33 erzeugt eine besonders gute Wärmeleitbindung zwischen wärmeabgebendem Schaltkreis 16 und dem Körper 30.

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Wie deutlich zu erkennen ist, hat der Körper 30 einen Hohlraum 36, der auf der Seite des Körpers 30 angeordnet ist, die dem Substrat 13 zugewandt ist. Es ist vorgesehen, dass der mindestens eine integrierte Schaltkreis 16 in diesen Hohlraum 36 des Körpers 30 ragt. Der Hohlraum 36 kann beispielsweise spanend hergestellt sein; es bietet sich jedoch an, diesen Hohlraum in einem einfachen Arbeitsgang als eine sogenannte Abprägung herzustellen, indem der Körper 30 derart umgeformt wird, dass der Hohlraum 36 entsteht.

Der Entwärmungskörper 30 kann auch ein Profϊlkörper sein, der eine geeignete Querschnittsfläche hat, bspw. wie in der Figur skizziert. Der Profilkörper kann bspw. ein

Strangpressprofil aus einer Aluminium-Legierung sein.

Das Substrat 13 soll auf dem Körper 30 aufliegen. Da dies im bestückten Bereich der Oberfläche 28 nicht möglich ist, ist vorgesehen, dass das Substrat 13 ausreichend unbestückte Randbereiche 39 hat, mit denen das Substrat 13 auf dem Entwärmungskörper

30 aufliegt und vorzugsweise auf dessen Randbereiche aufgeklebt ist. Das Substrat 13 kann selbstverständlich auch in dem gesamten Bereich („Schnittmenge" der Oberfläche des Entwärmungskörpers 30 und der Oberfläche 28), in dem Grundplatte 30 und Substrat 13 aufeinander aufliegen, miteinander verklebt sein.

Zur Platzersparnis ist vorgesehen, dass auf der zum Entwärmungskörper 30 gerichteten Oberfläche 28 des Substrats 13 das höchste Bauteil angeordnet ist.

Die thermisch kritischen integrierten Schaltkreise werden auf die Rückseite 28 des Substrats 13 bestückt. Als Wärmeleitmedium 33 können beispielsweise Gele, sogenannte

Spaltfüllstoffe ("gap filier") beziehungsweise Wärmeleitfolien eingesetzt werden. Die thermisch weniger kritischen integrierten Schaltkreise werden entweder auf der Oberseite 25 oder auf der verbleibenden Oberfläche 28 des Substrats 13 bestückt und nicht unbedingt direkt entwärmt.