CN102484104A - 电子器件 - Google Patents

电子器件 Download PDF

Info

Publication number
CN102484104A
CN102484104A CN2010800294965A CN201080029496A CN102484104A CN 102484104 A CN102484104 A CN 102484104A CN 2010800294965 A CN2010800294965 A CN 2010800294965A CN 201080029496 A CN201080029496 A CN 201080029496A CN 102484104 A CN102484104 A CN 102484104A
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal
electronic device
layer thickness
laying area
aforementioned
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2010800294965A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102484104B (zh
Inventor
J·舒尔茨-哈德
A·迈耶
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Electrovac AG
Curamik Electronics GmbH
Original Assignee
Curamik Electronics GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Curamik Electronics GmbH filed Critical Curamik Electronics GmbH
Publication of CN102484104A publication Critical patent/CN102484104A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102484104B publication Critical patent/CN102484104B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/83801—Soldering or alloying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/8384—Sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
    • H01L2224/838—Bonding techniques
    • H01L2224/8385—Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/0102—Calcium [Ca]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01068—Erbium [Er]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/0132—Binary Alloys
    • H01L2924/01322—Eutectic Alloys, i.e. obtained by a liquid transforming into two solid phases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1301—Thyristor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1301—Thyristor
    • H01L2924/13033—TRIAC - Triode for Alternating Current - A bidirectional switching device containing two thyristor structures with common gate contact

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Insulated Metal Substrates For Printed Circuits (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (AREA)

Abstract

本发明涉及电子器件，尤其是电子电路或电子模块，具有至少一个至少包括绝缘层和绝缘层一表面侧上至少一个第一金属敷设体的金属-绝缘层-基体，其第一金属敷设体结构化为构成金属敷设区域；第一金属敷设体的第一金属敷设区域上的至少一个产生损耗热量的电气或电子部件；第一金属敷设区域在与部件至少热连接的子区域上具有的层厚度大于第一金属敷设区域在第一子区域之外的层厚度。

Description

电子器件
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的电子器件或者电子电路和/或模块。
背景技术
这种类型的电子器件或者电路或模块已知有大量实施方式。
此外还已知所谓的“DCB技术”(直接键合铜技术：Direct-Copper-Bond-Technology)例如用于将金属层或金属片(例如铜片或铜箔)相互连接和/或将金属层或金属片(例如铜片或铜箔)与陶瓷或陶瓷层连接，也就是说利用在表面侧具有由金属和反应气体(优选是氧气)的化学结合构成的层或涂层(熔化层：Aufschmelzschicht)的金属片或铜片或者金属箔或铜箔。对于例如在US-PS3744120或DE-PS2319854中所介绍的方法，该层或该涂层(熔化层)构成熔点比金属(例如铜)的熔点低的共晶体，从而通过将箔敷设到陶瓷上以及通过加热所有层可以使它们相互连接，也就是说通过基本上只在熔化层或氧化层的范围中熔化金属或铜。
这个DCB方法于是例如包括以下方法步骤：
对铜箔进行氧化，从而得到均匀的氧化铜层；
将铜箔敷设到陶瓷层上；
将组合体加热到大约在1025℃到1083℃之间的处理温度，例如加热到大约1071℃；
冷却到室温。
此外还已知所谓的活性焊(Aktivlot)方法(DE2213115；EP-A-153618)例如用于将构成金属敷设体(Metallisierung)的金属层或金属箔(尤其甚至是铜层或铜箔)与陶瓷材料连接。对于这种专门还用于制造金属-陶瓷基体的方法，在大约800℃到1000℃之间的温度下，利用硬焊来形成金属箔(例如铜箔)与陶瓷基体(例如氮化铝陶瓷)之间的连接，该硬焊除了主要成分(如铜、银和/或金)之外还包含活性金属。该活性金属(例如是Hf、Ti、Zr、Nb、Ce这一组中至少一个元素)通过化学反应在焊料与陶瓷之间形成连接，而焊料与金属之间的连接是金属的硬焊连接。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供电子器件，该电子器件在对功率部件(即在工作中也产生明显的功率损耗并因此产生高热量的部件)进行冷却方面被优化。为了解决这个技术问题，根据权利要求1构造电子器件。
通过根据本发明的实施方式，不仅考虑对电子器件、电路或模块中的功率部件的最优冷却，而且还考虑提高这样的器件的可靠性和使用寿命，更确切地是通过以下方式：通过特别地构造至少一个承载功率部件的第一金属敷设区域(Metallisierungsbereich)，该第一金属敷设区域作为优化冷却作用的热张缩件但是同时将该金属敷设区域上金属材料的量减少到使得在器件工作期间(例如在接上负载的情况下)出现的温度变化不导致因为由热决定的机械力而使基体和/或部件损坏。
本发明的扩展方案在从属权利要求中给出。
附图说明
以下借助于关于实施例的附图更详细地介绍本发明。在附图中：
图1以简化视图在侧视图中示出了根据本发明的一种电子器件(电路或模块)；
图2示出了图1所示器件的一部分的放大图示；
图3至5分别示出了用于制造图1和2所示器件的金属-绝缘层-基体的不同方法的方法步骤。
具体实施方式
在附图中一般性地以1标记的电子器件在所示实施方式中主要由具有优选是陶瓷的绝缘层3的金属-绝缘层-基体2构成，在绝缘层3的表面侧上分别设置有金属敷设体4或5。为了形成印制电路板或为了形成接触面和印制导线，上金属辐射体4被结构化，如在图1中以两个金属敷设区域4.1和4.2所示的那样。下金属敷设体5连续地构造，即它在绝缘层3的整个下表面侧上延伸直到空着的边界区域。适用于绝缘层3的陶瓷例如由氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、氮化硅(Si3N4)和/或碳化硅(SiC)构成或者由氧化铝和二氧化锆(Al2O3+ZrO2)构成。绝缘层3的厚度大约在0.15mm到1mm之间的等级。
适用于金属敷设体4和5或适用于金属敷设体4的金属敷设区域4.1和4.2的材料例如是铜、铜合金或者铝、铝合金。金属敷设体4和5或金属敷设区域4.1和4.2通过DCB键合、通过活性焊和/或通过硬焊例如利用共晶的铜-银焊料或者以其他适当的方式(例如通过粘接)而与绝缘层3连接。
电子部件6或7通过焊接、粘接、烧结或以其他合适的方式固定在金属敷设区域4.1和4.2上，更确切地说是使得尤其还存在部件6与金属敷设区域4.1之间以及部件7与金属敷设区域4.2之间的热连接。其中部件7是功率损耗提高并且冷却需求提高的功率部件，例如功率半导体部件或功率半导体芯片(IC)，例如晶体管、二极管、三端双向可控硅开关等，而部件6是功率小、并且因此功率损耗小的那些部件，例如用于控制部件7的半导体开关电路或半导体开关芯片(IC)。
器件1或金属-绝缘层-基体2的特别之处在于：结构化的金属敷设体4基本上只在相应功率部件7之下(即对于所示的实施方式在部件7之下)的子区域4.2.1中具有增大的层厚度D，在其他情况下金属敷设体4及其金属敷设区域4.1和4.2(还有子区域4.2.2)的层厚度d显著地减小并且大约等于下金属敷设体5的层厚度d。金属敷设区域4.2因此可以在其造型方面被描述为其由具有层厚度D的子区域4.2.1和具有更小层厚度d的围绕该子区域4.2.1的子区域或边界区域4.2.2构成，其中金属敷设区域4.2与这些子区域整体地实现。
通过具有层厚度D的子区域4.2.1和通过围绕子区域4.2.1的子区域4.2.2，金属敷设区域4.2在其边沿8阶梯状地实现，也就是说使得部件7相对于最上面的阶梯的边沿或相对于子区域4.2.1的边沿的距离为a1，该距离a1至少等于或大于层厚度D和d之差，即a1≥b。
此外，由分级的边沿8构成的阶梯的宽度a2至少等于层厚度d。
通过金属敷设区域4.2的这样的构造或造型确保了：其可以以最佳方式作为用于部件7的优化冷却的热张缩件，如其在图2中以虚线9示出的那样，虚线9相对于绝缘层3或金属-绝缘层-基体2的表面侧的平面成45°角延伸。同时，通过这个布置，金属敷设区域4.2的金属量、并且因此还有金属敷设体4或金属敷设区域4.2与绝缘层3之间的由温度变化决定的机械应力被设置为不影响器件1的使用寿命的值。
此外，对于层厚度d和D，尤其是功率部件7之外的金属敷设体4的层厚度被选择为使得对于通过对金属敷设体4进行结构化而产生的印制导线或对于所预期的电流获得足够大的横截面，而功率部件7之下的金属敷设体4的层厚度D为了优化的冷却并且在此尤其为了优化的热张缩
Figure BDA0000126929930000041
被选择为足够大。为此，层厚度D和d被选择为使得它们的差大于等于d/2。此外，以下关系成立：距离a1和a2之和至少等于、但是优选大于部件7下面的金属敷设区域4.2所具有的层厚度D，即a1+a2≥D。
子区域4.2.1之外的金属敷设体4以及金属敷设体5的层厚度d例如在0.05mm到0.8mm之间的等级，层厚度D于是例如在0.1mm到1.6mm之间的等级。
为了将金属敷设区域4.2的金属量保持为尽可能地小，部件7之下的平面的面积大约为5mm2到180mm2，优选为9mm2到150mm2，这对于通常半导体部件(如功率晶体管和二极管)的设置而言是足够的，尤其还对于作为集成的半导体开关电路而由控制或开关元件和二极管构成的半导体部件也是足够的。
器件1经由金属敷设体5至少在热方面与散热器或热沉连接，如在图1中以虚线示出的那样。散热器10例如是被动散热器，其经由散热面(例如散热片形式的散热面)将损耗热量传递到周围环境，例如传递到周围的空气，或者散热器10例如是主动散热器，其构成至少一个能流过冷却介质(例如流体的冷却介质)的冷却管道。
金属敷设体5与散热器10之间的连接例如通过粘接、烧结、焊接、DCB键合来实现。基本上还存在以下可能性：在没有金属敷设体5的情况下将散热器10粘接设置到绝缘层3的背离金属敷设体4的底面上，更确切地又通过DCB键合、活性焊接、粘接等来进行。
金属-绝缘层-基体2的所述构造还具有以下优点：通过子区域4.2.1之外的金属敷设体4的减小的层厚度使得能够实现尤其是金属敷设区域4.1的精细的结构化，更确切地是形成精细的结构化的印制导线、接触面等。对此尤其还存在以下可能性：可以与至少一个功率部件一起紧凑地(即在尺寸小的金属-绝缘层-结构2上)实现具有多个部件(尤其是还有多个有源部件)的复杂电路。通过金属敷设体4和5小的层厚度、并且尤其还通过减少金属敷设区域4.2的金属量，此外甚至避免了金属-绝缘层-基体由于双金属效应而在受热的情况下发生的弯曲，至少避免为使得不发生部件6和7的损坏。
图3在状况a至c中示出了用于制造金属-绝缘层-基体2的制造方法的步骤。在该方法中，首先将层厚度D的金属箔4’(例如铜箔或铝箔)形式的金属层敷设到绝缘层3的上侧面上，并且将层厚度d的金属箔5’(例如铜箔或铝箔)形式的金属层敷设到绝缘层3的下侧面上。金属箔4’在准备好的基体2的金属敷设体4应具有层厚度D的地方被遮盖以清漆(Lack)或光刻胶(Photolack)或抗蚀剂
Figure BDA0000126929930000051
11(状况a)。
然后对金属箔4’进行腐蚀，直到金属箔4’然后根据状况b在抗蚀剂11之外具有层厚度d。
然后，剩余的金属箔4’的整个表面被覆盖以抗蚀剂11，更确切地是覆盖直到没有设置有金属敷设体4的那些区域，也就是说直到金属敷设区域4.1和4.2之间的空隙，从而在再次腐蚀以及移除抗蚀剂11之后实现金属敷设体4的结构化(状况c)。
构成金属敷设体5的具有层厚度d的金属箔5’在整个结构化过程期间例如通过覆盖以抗蚀剂11或者通过其他合适的方式而受到保护。
图4在状态a至c中示出了一种制造方法的步骤，在该制造方法中，首先将层厚度d的金属箔4’和5’(例如铜箔或铝箔)形式的金属层敷设到绝缘层3的两个表侧面上(状况a)。
通过敷设抗蚀剂11以及通过包括的腐蚀，金属箔4’被结构化为构成金属敷设区域4.1的箔区域4a’和箔区域4b’。然后在箔区域4b’上以适当的方式、例如通过电镀的和/或化学的沉积以及/或者通过热喷射(Spritzen)以及/或者以等离子方法敷设附加的金属层4b”，更确切地说是使得利用箔区域4b’和这个附加的金属层4b”实现金属敷设区域4.2所需要的造型。
附加的金属层4b”的金属例如是金属箔4’的金属，例如铜、铜合金、铝或铝合金。基本上，对于附加的金属层4b”也可以使用与金属箔4’不同的金属。此外，附加的金属层4b”也可以通过利用金属烧结材料作为烧结层进行的激光烧结来产生。
构成金属敷设体5的金属箔5’又在整个过程中被保护，例如通过覆盖以保护层或以其他方式被保护。
图5以状态a至c示出了一种制造方法的步骤，在该制造方法中，首先将层厚度d的金属箔4’和5’(例如铜箔或铝箔)形式的金属层敷设到绝缘层3的两个表侧面上。然后，金属箔4被结构化为箔区域4a’和4b’，例如通过掩蔽和腐蚀(状况a和b)。
在箔区域4b’上敷设金属片形式的附加金属层4b”，该附加金属层例如通过直接键合(DIRECT-Bonden)或DCB键合、通过焊接、优选是通过硬焊与金属层4b’连接并且从而与箔区域4b’一起构成子区域4.2.1。尤其是在金属-绝缘层-基体与多个其他基体一起以多次使用(Mehrfachnutzen)的方式利用大尺寸的陶瓷板来制造、利用掩膜来敷设时敷设构成金属层4b”的金属片，和/或通过冲压而由金属箔生成的模制件的部件设置到构成所述其他金属层4b”的薄板中，其中相应的薄板通过至少一个桥接片支撑，该桥接片然后在将薄板与金属层4b’连接之后例如机械地或者以其他适当的方式(例如通过激光)被分离。
上面为了更简单地展示而从以下内容出发：金属敷设件4只构成两个金属敷设区域4.1和4.2。在实际实现器件1中，其当然也可以具有更小层厚度的多个金属敷设区域4.1以及尤其还具有用于多个功率部件7的多个金属敷设区域4.2。此外还存在以下可能性：电子器件及其金属-绝缘层-基体只具有一个或者具有多个金属敷设区域4.2。
前面以实施例介绍了本发明。应当理解的是，大量改变及变形是可能的，而不会因此背离本发明所基于的发明构思。前面从以下内容出发：仅仅金属敷设体4被结构化。当然金属敷设体5同样被结构化的实施方式也是可能的。
附图标记
1         电子器件或电路
2         金属-绝缘层-基体
3         绝缘层
4，5      金属敷设体
4.1，4.2  金属敷设区域
4’       金属层或金属箔
4b’，4b”金属层
5         金属敷设体
6，7      部件
8         阶梯
9         直线
10        散热器
11        保护层或抗蚀剂
a  部件7与金属敷设区域4.2最上面的边沿之间的距离
a2 阶梯8的宽度
d  包括部件7的子区域4.2.1之外金属敷设体4和5的层厚度
D  部件7下面金属敷设体4的层厚度
b  层厚度D与d之差

Claims (15)

1.一种电子器件，尤其是电子电路或电子模块，具有：
至少一个至少包括绝缘层(3)和该绝缘层(3)的一表面侧上至少一个第一金属敷设体(4)的金属-绝缘层-基体(2)，所述金属-绝缘层-基体(2)的第一金属敷设体(4)被结构化为构成金属敷设区域(4.1，4.2)；
所述第一金属敷设体(4)的第一金属敷设区域(4.2)上的至少一个产生损耗热量的电气的或电子的部件(7)；
其中所述第一金属敷设区域(4.2)在与所述部件(7)至少热连接的子区域(4.2.1)上具有的层厚度(D)大于所述第一金属敷设区域(4.2)在所述第一子区域(4.2.1)之外的层厚度(d)；
其特征在于，
所述层厚度(D，d)之差(b)至少等于或者大于所述第一金属敷设区域(4.2)在所述第一子区域(4.2.1)之外的层厚度(d)的一半，并且所述部件(7)相对于所述第一子区域(4.2.1)的边沿的具有(a1)大于等于所述层厚度(D，d)之差(b)。
2.根据权利要求1所述的电子器件，其特征在于，
所述至少一个金属敷设区域(4.2)具有阶梯状的变化的层厚度，更确切地说是：具有较大层厚度(D)的所述第一子区域(4.2.1)至少部分地、优选是完全地被具有减小的层厚度(d)的子区域(4.2.2)包围。
3.根据权利要求1或2所述的电子器件，其特征在于，所述第一金属敷设体(4)除了所述至少一个第一金属敷设区域(4.2)之外还具有至少一个结构化的第二金属敷设区域(4.1)，所述第二金属敷设区域(4.1)的层厚度小于所述第一子区域(4.2.1)的层厚度(D)，优选等于所述至少一个第一金属敷设区域(4.2)在第一子区域(4.2.1)之外的层厚度(d)。
4.根据前述权利要求之一所述的电子器件，其特征在于，在所述绝缘层(3)的背离所述第一金属敷设体(4)的表面侧上设置有第二金属敷设体(5)，优选是连续的、也就是说不结构化的第二金属敷设体(5)。
5.根据前述权利要求之一所述的电子器件，其特征在于，所述第一金属敷设体(4)在所述第一子区域(4.2.1)之外的层厚度和/或所述第二金属敷设体(5)的层厚度为0.5mm到0.8mm。
6.根据前述权利要求之一所述的电子器件，其特征在于，所述绝缘层(3)的厚度为0.15mm到1.0mm。
7.根据前述权利要求之一所述的电子器件，其特征在于，所述绝缘层是陶瓷层，优选是由Al2O3、AlN、Si3N4、SiC或者Al2O3+ZrO2构成的陶瓷层。
8.根据前述权利要求之一所述的电子器件，其特征在于，被所述部件(7)占据的表面具有5mm2到180mm2的面积，优选为9mm2到150mm2的面积。
9.根据前述权利要求之一所述的电子器件，其特征在于，所述第一金属敷设体和/或所述第二金属敷设体由铜构成或者由铜合金构成或者由铝构成或者由铝合金构成。
10.根据前述权利要求之一所述的电子器件，其特征在于，产生损耗热量的部件(7)通过焊接或烧结或粘接而与所述第一金属敷设体(4)的第一金属敷设区域(4.2)连接。
11.根据前述权利要求之一所述的电子器件，其特征在于，所述绝缘层例如经由所述第二金属敷设体(5)与散热器(10)连接，例如通过DCB键合、焊接、甚至活性焊来连接。
12.根据前述权利要求之一所述的电子器件，其特征在于，所述第一金属敷设体(4)的金属敷设区域(4.1，4.2)通过分级腐蚀来产生。
13.根据前述权利要求之一所述的电子器件，其特征在于，所述第一子区域(4.2.1)的层厚度(D)通过敷设附加金属层(4b”)到与所述绝缘层(3)连接的金属层(4’，4b’)、例如通过化学的或电镀的沉积和/或通过激光烧结和/或通过敷设金属薄板而形成。
14.根据前述权利要求之一所述的电子器件，其特征在于，至少一个第二金属敷设区域(4.1)被结构化为形成印制导线和/或接触面。
15.根据前述权利要求之一所述的电子器件，其特征在于，在至少一个第二金属敷设区域(4.1)上、优选是在至少一个结构化的金属敷设区域(4.1)上设置有损耗功率更小的部件(6)。
CN201080029496.5A 2009-07-02 2010-06-29 电子器件 Active CN102484104B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009033029.1 2009-07-02
DE102009033029A DE102009033029A1 (de) 2009-07-02 2009-07-02 Elektronische Vorrichtung
PCT/DE2010/000745 WO2011000360A2 (de) 2009-07-02 2010-06-29 Elektronische vorrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102484104A true CN102484104A (zh) 2012-05-30
CN102484104B CN102484104B (zh) 2016-01-27

Family

ID=42983560

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080029496.5A Active CN102484104B (zh) 2009-07-02 2010-06-29 电子器件

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8749052B2 (zh)
EP (1) EP2449586B1 (zh)
JP (1) JP2012531728A (zh)
KR (1) KR20120098575A (zh)
CN (1) CN102484104B (zh)
DE (1) DE102009033029A1 (zh)
WO (1) WO2011000360A2 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107078120A (zh) * 2014-11-06 2017-08-18 半导体元件工业有限责任公司 基板结构和制造方法
CN108964297A (zh) * 2017-05-17 2018-12-07 德昌电机(深圳)有限公司 一种电机、控制电路板及应用该电机的引擎冷却模组
CN115884953A (zh) * 2020-07-30 2023-03-31 罗杰斯德国有限公司 制造金属陶瓷基板的方法和借助这种方法制造的金属陶瓷基板

Families Citing this family (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5860599B2 (ja) * 2011-03-01 2016-02-16 昭和電工株式会社 絶縁回路基板、パワーモジュール用ベースおよびその製造方法
US9206418B2 (en) 2011-10-19 2015-12-08 Nugen Technologies, Inc. Compositions and methods for directional nucleic acid amplification and sequencing
DE102012102611B4 (de) * 2012-02-15 2017-07-27 Rogers Germany Gmbh Metall-Keramik-Substrat sowie Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrates
TW201410085A (zh) * 2012-05-02 2014-03-01 Ceramtec Gmbh 製造具充金屬之通路的陶瓷基材的陶瓷電路板的方法
EP2838325B1 (en) * 2013-08-16 2021-06-16 NGK Insulators, Ltd. Ceramic circuit board and electronic device
WO2015104954A1 (ja) * 2014-01-10 2015-07-16 古河電気工業株式会社 電子回路装置
JP6192561B2 (ja) * 2014-02-17 2017-09-06 三菱電機株式会社 電力用半導体装置
JP6341822B2 (ja) 2014-09-26 2018-06-13 三菱電機株式会社 半導体装置
US11437304B2 (en) 2014-11-06 2022-09-06 Semiconductor Components Industries, Llc Substrate structures and methods of manufacture
US9408301B2 (en) * 2014-11-06 2016-08-02 Semiconductor Components Industries, Llc Substrate structures and methods of manufacture
WO2016163135A1 (ja) * 2015-04-08 2016-10-13 三菱電機株式会社 電子モジュール及び電子装置
JP6370257B2 (ja) 2015-04-27 2018-08-08 三菱電機株式会社 半導体装置
EP3306655B1 (en) * 2015-05-27 2021-06-23 NGK Electronics Devices, Inc. Substrate for power modules, substrate assembly for power modules, and method for producing substrate for power modules
JP6582783B2 (ja) * 2015-09-16 2019-10-02 富士電機株式会社 半導体装置
EP3210957B1 (de) 2016-02-26 2019-01-02 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Kupfer-keramik-verbund
EP3210956B1 (de) 2016-02-26 2018-04-11 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Kupfer-keramik-verbund
JP6540587B2 (ja) * 2016-04-28 2019-07-10 三菱電機株式会社 パワーモジュール
JP6687109B2 (ja) * 2016-05-19 2020-04-22 三菱マテリアル株式会社 パワーモジュール用基板
EP3261119A1 (en) * 2016-06-21 2017-12-27 Infineon Technologies AG Power semiconductor module components and additive manufacturing thereof
KR101872257B1 (ko) 2016-06-29 2018-06-28 박남철 마그넷 발전기
KR101872262B1 (ko) 2016-07-06 2018-08-02 박남철 마그넷 발전기
JP7125931B2 (ja) 2017-03-31 2022-08-25 ローム株式会社 パワーモジュールおよびその製造方法
EP3595002A1 (de) * 2018-07-12 2020-01-15 Heraeus Deutschland GmbH & Co KG Metall-keramik-substrat mit einer zur direkten kühlung geformten folie als substratunterseite
DE102018212272A1 (de) * 2018-07-24 2020-01-30 Robert Bosch Gmbh Keramischer Schaltungsträger und Elektronikeinheit
DE102018123681A1 (de) 2018-09-26 2020-03-26 Rogers Germany Gmbh Trägersubstrat für elektrische, insbesondere elektronische Bauteile und Verfahren zum Herstellen eines Trägersubstrats
JP7147502B2 (ja) 2018-11-19 2022-10-05 三菱電機株式会社 半導体装置、電力変換装置および半導体装置の製造方法
DE102019108594A1 (de) 2019-04-02 2020-10-08 Rogers Germany Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Metall-Keramik-Subtrats und ein solches Metall-Keramik-Substrat.
DE102019113308A1 (de) 2019-05-20 2020-11-26 Rogers Germany Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Metall-Keramik-Substrats und Metall-Keramik- Substrat, hergestellt mit einem solchen Verfahren
US11387373B2 (en) * 2019-07-29 2022-07-12 Nxp Usa, Inc. Low drain-source on resistance semiconductor component and method of fabrication
DE102019126954A1 (de) 2019-10-08 2021-04-08 Rogers Germany Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Metall-Keramik-Substrats, Lötsystem und Metall-Keramik-Substrat, hergestellt mit einem solchen Verfahren
DE102019135099A1 (de) 2019-12-19 2021-06-24 Rogers Germany Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Metall-Keramik-Substrats und Metall-Keramik-Substrat, hergestellt mit einem solchen Verfahren
DE102019135171A1 (de) 2019-12-19 2021-06-24 Rogers Germany Gmbh Lotmaterial, Verfahren zur Herstellung eines solchen Lotmaterials und Verwendung eines solchen Lotmaterials zur Anbindung einer Metallschicht an eine Keramikschicht
DE102019135097A1 (de) 2019-12-19 2021-06-24 Rogers Germany Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Metall-Keramik-Substrats und Metall-Keramik-Substrat, hergestellt mit einem solchen Verfahren
DE102019135146B4 (de) 2019-12-19 2022-11-24 Rogers Germany Gmbh Metall-Keramik-Substrat
DE102020202607A1 (de) * 2020-02-28 2021-09-02 Siemens Aktiengesellschaft Elektronikmodul, Verfahren zur Herstellung eines Elektronikmoduls und Industrieanlage
DE102020106521A1 (de) 2020-03-10 2021-09-16 Rogers Germany Gmbh Elektronikmodul und Verfahren zur Herstellung eines Elektronikmoduls
DE102020111698A1 (de) 2020-04-29 2021-11-04 Rogers Germany Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Metall-Keramik-Substrats und ein Metall-Keramik-Substrat hergestellt mit einem solchen Verfahren
DE102020111700A1 (de) 2020-04-29 2021-11-04 Rogers Germany Gmbh Trägersubstrat und Verfahren zur Herstellung eines Trägersubstrats
DE102020111697A1 (de) 2020-04-29 2021-11-04 Rogers Germany Gmbh Trägersubstrat und Verfahren zur Herstellung eines Trägersubstrats
DE102020112276A1 (de) * 2020-05-06 2021-11-11 Danfoss Silicon Power Gmbh Leistungsmodul
DE102020205979A1 (de) 2020-05-12 2021-11-18 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Leistungsmodul mit einer Wärmesenke
DE102020119209A1 (de) 2020-07-21 2022-01-27 Rogers Germany Gmbh Leistungsmodul und Verfahren zur Herstellung eines Leistungsmoduls
DE102020119208A1 (de) 2020-07-21 2022-01-27 Rogers Germany Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Metall-Keramik-Substrats und Metall-Keramik-Substrat hergestellt mit einem solchen Verfahren
DE102020120188A1 (de) 2020-07-30 2022-02-03 Rogers Germany Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Trägersubstrats und ein Trägersubstrat hergestellt mit einem solchen Verfahren
CN115004359A (zh) * 2020-08-28 2022-09-02 富士电机株式会社 半导体装置
DE102021100463A1 (de) 2021-01-13 2022-07-14 Rogers Germany Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrats und Metall-Keramik-Substrat hergestellt mit einem solchen Verfahren
WO2022162875A1 (ja) * 2021-01-29 2022-08-04 サンケン電気株式会社 半導体パワーモジュール
DE102021107690A1 (de) 2021-03-26 2022-09-29 Rogers Germany Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Metall-Keramik-Substrats und Metall-Keramik-Substrat hergestellt mit einem solchen Verfahren
DE102021107872A1 (de) 2021-03-29 2022-09-29 Rogers Germany Gmbh Trägersubstrat für elektrische, insbesondere elektronische Bauteile und Verfahren zum Herstellen eines Trägersubstrats
DE102021125557A1 (de) 2021-10-01 2023-04-06 Rogers Germany Gmbh Metall-Keramik-Substrat und Verfahren zur Herstellung eines Metall-Keramik-Substrats
DE102021126529A1 (de) 2021-10-13 2023-04-13 Rogers Germany Gmbh Verfahren zur Herstellung von Metall-Keramik-Substraten und Metall-Keramik-Substrat, hergestellt mit einem solchen Verfahren
DE102022104156A1 (de) 2022-02-22 2023-08-24 Rogers Germany Gmbh Metall-Keramik-Substrat und Verfahren zur Herstellung eines Metall-Keramik-Substrats
EP4273928A1 (en) * 2022-05-02 2023-11-08 Infineon Technologies AG A semiconductor package comprising power and logic on a single ceramic plate
EP4294135A1 (de) * 2022-06-14 2023-12-20 CeramTec GmbH Metallische struktur als vorprodukt für elektrische schaltungen und verfahren zur herstellung einer elektrischen schaltung
DE102022119688B3 (de) 2022-08-05 2024-02-08 Rogers Germany Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrats und Anlage für ein solches Verfahren
DE102022122799A1 (de) 2022-09-08 2024-03-14 Rogers Germany Gmbh Elektronikmodul und Verfahren zur Herstellung eines solchen Elektronikmoduls
DE102022129493A1 (de) 2022-11-08 2024-05-08 Rogers Germany Gmbh Metall-Keramik-Substrat und Verfahren zur Herstellung von Metall-Keramik-Substraten

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6054762A (en) * 1996-08-27 2000-04-25 Dowa Mining Co., Ltd. Semiconductor substrates of high reliability ceramic metal composites
US6261703B1 (en) * 1997-05-26 2001-07-17 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Copper circuit junction substrate and method of producing the same
US20060258055A1 (en) * 2005-05-13 2006-11-16 Fuji Electric Holdings Co., Ltd. Wiring board and method of manufacturing the same

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2213115C3 (de) 1972-03-17 1975-12-04 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Verfahren zum hochfesten Verbinden von Keramiken aus Karbiden, einschließlich des Diamanten, Boriden, Nitriden oder Suiziden mit Metall nach dem Trocken-Lötverfahren
US3766634A (en) 1972-04-20 1973-10-23 Gen Electric Method of direct bonding metals to non-metallic substrates
US3744120A (en) 1972-04-20 1973-07-10 Gen Electric Direct bonding of metals with a metal-gas eutectic
JPH0810710B2 (ja) 1984-02-24 1996-01-31 株式会社東芝 良熱伝導性基板の製造方法
DE3922485C1 (zh) 1989-07-08 1990-06-13 Doduco Gmbh + Co Dr. Eugen Duerrwaechter, 7530 Pforzheim, De
EP0525644A1 (en) * 1991-07-24 1993-02-03 Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Circuit substrate for mounting a semiconductor element
JPH07202063A (ja) * 1993-12-28 1995-08-04 Toshiba Corp セラミックス回路基板
JP3957341B2 (ja) * 1996-04-18 2007-08-15 日本インター株式会社 複合半導体装置
US6232657B1 (en) * 1996-08-20 2001-05-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Silicon nitride circuit board and semiconductor module
US6207221B1 (en) * 1997-03-01 2001-03-27 Jürgen Schulz-Harder Process for producing a metal-ceramic substrate and a metal-ceramic substrate
JP4756200B2 (ja) * 2000-09-04 2011-08-24 Ｄｏｗａメタルテック株式会社 金属セラミックス回路基板
JP2002203942A (ja) * 2000-12-28 2002-07-19 Fuji Electric Co Ltd パワー半導体モジュール
EP1239515B1 (fr) * 2001-03-08 2019-01-02 ALSTOM Transport Technologies Substrat pour circuit électronique de puissance et module électronique de puissance utilisant un tel substrat
JP2004128510A (ja) * 2002-10-05 2004-04-22 Semikron Elektron Gmbh 向上された絶縁強度を有するパワー半導体モジュール
DE10261402A1 (de) * 2002-12-30 2004-07-15 Schulz-Harder, Jürgen, Dr.-Ing. Wärmesenke in Form einer Heat-Pipe sowie Verfahren zum Herstellen einer solchen Wärmesenke
CA2520241C (en) * 2003-04-15 2013-05-28 Naomi Yonemura Metal base circuit board and its production process
DE10327530A1 (de) * 2003-06-17 2005-01-20 Electrovac Gesmbh Vorrichtung mit wenigstens einer von einem zu kühlenden Funktionselement gebildeten Wärmequelle, mit wenigstens einer Wärmesenke und mit wenigstens einer Zwischenlage aus einer thermischen leitenden Masse zwischen der Wärmequelle und der Wärmesenke sowie thermische leitende Masse, insbesondere zur Verwendung bei einer solchen Vorrichtung
JP4765110B2 (ja) * 2005-03-31 2011-09-07 Ｄｏｗａメタルテック株式会社 金属−セラミックス接合基板およびその製造方法
DE102005032076B3 (de) * 2005-07-08 2007-02-08 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Herstellen eines Schaltungsmoduls
TWI449137B (zh) * 2006-03-23 2014-08-11 Ceramtec Ag 構件或電路用的攜帶體

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6054762A (en) * 1996-08-27 2000-04-25 Dowa Mining Co., Ltd. Semiconductor substrates of high reliability ceramic metal composites
US6261703B1 (en) * 1997-05-26 2001-07-17 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Copper circuit junction substrate and method of producing the same
US20060258055A1 (en) * 2005-05-13 2006-11-16 Fuji Electric Holdings Co., Ltd. Wiring board and method of manufacturing the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107078120A (zh) * 2014-11-06 2017-08-18 半导体元件工业有限责任公司 基板结构和制造方法
CN107078120B (zh) * 2014-11-06 2019-08-20 半导体元件工业有限责任公司 基板结构和制造方法
CN108964297A (zh) * 2017-05-17 2018-12-07 德昌电机(深圳)有限公司 一种电机、控制电路板及应用该电机的引擎冷却模组
CN115884953A (zh) * 2020-07-30 2023-03-31 罗杰斯德国有限公司 制造金属陶瓷基板的方法和借助这种方法制造的金属陶瓷基板

Also Published As

Publication number Publication date
US20120134115A1 (en) 2012-05-31
CN102484104B (zh) 2016-01-27
EP2449586A2 (de) 2012-05-09
WO2011000360A2 (de) 2011-01-06
JP2012531728A (ja) 2012-12-10
DE102009033029A1 (de) 2011-01-05
EP2449586B1 (de) 2020-10-21
US8749052B2 (en) 2014-06-10
KR20120098575A (ko) 2012-09-05
WO2011000360A3 (de) 2011-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102484104B (zh) 电子器件
US8391011B2 (en) Cooling device
EP3306655B1 (en) Substrate for power modules, substrate assembly for power modules, and method for producing substrate for power modules
WO2006132087A1 (ja) 金属－セラミック複合基板及びその製造方法
US11114355B2 (en) Power module and method for manufacturing power module
JP2008235852A (ja) セラミックス基板及びこれを用いた半導体モジュール
JP5960522B2 (ja) セラミック回路基板およびそれを用いた電子装置
JP5902557B2 (ja) 多層配線基板および電子装置
JP5772088B2 (ja) パワーモジュール用基板の製造方法及びパワーモジュール用基板
JP2007266224A (ja) パワーモジュール
JP6392583B2 (ja) 回路基板、および電子装置
JP5665479B2 (ja) 回路基板および電子装置
JP3588315B2 (ja) 半導体素子モジュール
JP5777456B2 (ja) セラミック回路基板および電子装置
JP7052935B1 (ja) 回路基板
JP2006013420A (ja) 電子部品収納用パッケージおよび電子装置
JP6258635B2 (ja) 回路基板および電子装置
JP3933031B2 (ja) 放熱体
JP2003318316A (ja) セラミックス回路基板
JP2009094264A (ja) 回路基板、半導体モジュール、半導体モジュールの設計方法
US20210125895A1 (en) Metal-ceramic substrate comprising a foil as a bottom substrate face, said foil being shaped for direct cooling
CN116913885A (zh) 半导体器件组件
JP5939113B2 (ja) ヒートシンク付パワーモジュール用基板
JP2023154281A (ja) パワーモジュール用金属板及びパワーモジュール用基板
EP2811512B1 (en) Circuit board, and electronic device using same

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant