DE10013189B4 - Substrat für ein Leistungsmodul - Google Patents

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Abstract

Ein Substrat (11, 41, 61, 71) für ein Leistungsmodul, in dem eine Pufferschicht (14) mit einer Oberfläche, die ein- bis dreimal größer ist als die Oberfläche eines Isolationssubstrats (12), zwischen dem Isolationssubstrat und einem Kühlkörper (13, 43, 63, 73) mit Verbindung zum Isolationssubstrat (12) und zum Kühlkörper (13, 43, 63, 73) eingefügt wird, worin die Pufferschicht (14) gebildet wird unter Verwendung eines Materials mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Isolationssubstrats (12) und dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Kühlkörpers (13, 43, 63, 73) liegt, wobei die Pufferschicht (14) eine Schichtdicke hat, die 5 bis 50mal so dick ist wie die Schichtdicke des Isolationssubstrats (12).

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Bereich der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Leistungsmodul zur Nutzung in Halbleiterbauelementen für die Kontrolle von hohen elektrischen Spannungen und großen elektrischen Strömen für eine Verwendung in elektrischen Fahrzeugen wie zum Beispiel elektrischen Automobilen und elektrischen Zügen. Spezifischer bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Substrat für Leistungsmodule mit einem Kühlkörper zur Ableitung von Wärme, die durch wärmeproduzierende Elemente, wie zum Beispiel Halbleiterchips, erzeugt wird.
  • Aus der EP 0 139 205 A2 ist ein Substrat für ein Leistungsmodul bekannt, in dem eine Pufferschicht mit einer Oberfläche, die ein- bis dreimal größer ist als die Oberfläche eines Isolationssubstrats zwischen dem Isolationssubstrat und einem Kühlkörper mit Verbindung zum Isolationssubstrat und zum Kühlkörper eingefügt wird. Die Pufferschicht wird unter Verwendung eines Materials mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten gebildet, der zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Isolationssubstrats und dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Kühlkörpers liegt.
  • Die gegenüber der Oberfläche des Isolationssubstrats ein- bis dreimal größere Oberfläche der Pufferschicht ergibt sich aus der Form der Pufferschicht mit deren größeren lateralen Fläche.
  • Ein Substrat mit einer Pufferschicht auf einem Kühlkörper, deren Schichtdicke etwa zwei- bis dreimal so groß ist wie die Schichtdicke des Isolationssubstrats ist ferner aus der US 5 981 085 bekannt.
  • In den oben aufgeführten Leistungsmodulen gemäß des Stands der Technik wurde ein Isolationssubstrat 2 aus Material wie zum Beispiel AlN hergestellt, eine Schaltungsschicht 6 und eine metallische Schicht 7 auf das Isolationssubstrat 2 mittels einer Hartlotfolie laminiert und damit verbunden und die metallische Schicht 7 mittels einer ersten Lotschicht 5a mit dem Wärmespreizer 8 eines aus AlSiC bestehenden Kühlkörpers 3 verbunden, wie in 5 dargestellt. Ein Halbleiterchip 4 wird mit der Schaltungsschicht 6 mittels einer zweiten Lotschicht 5b verbunden, während eine wassergekühlte Wärmesenke 9 an den Wärmekörper 8 unter Verwendung von äußeren Gewinden 9c (wie zum Beispiel Flachkopfschrauben) angebracht wird. Ein Fließweg für Kühlwasser 9b zum Durchfluß von fließendem Kühlwasser wird innerhalb der wassergekühlten Wärmesenke 9 bereitgestellt.
  • Durch den Halbleiterchip 4 wird eine beträchtliche Menge an Wärme in dem Substrat des Leistungsmoduls gemäß der oben aufgeführten Konstruktion erzeugt. Allerdings wird ein Überhitzen des Substrats des Leistungsmoduls 1 vermieden, da die in dem Halbleiterchip 4 erzeugte Wärme an die wassergekühlte Wärmesenke 9 über die zweite Lotschicht 5b, die Schaltungsschicht 6, das Isolationssubstrat 2, die metallische Schicht 7, die erste Lotschicht 5a und den Wärmespreizer 8 abgeleitet wird, das durch den Fließweg für Kühlwasser 9b fließende Kühlwasser 9a nimmt die Wärme auf und entfernt sie aus dem Substrat des Leistungsmoduls 1.
  • Allerdings ergab sich das Problem, daß die Herstellungskosten bei den Substraten für Leistungsmodule 1 gemäß des Stands der Technik steigen, da der ausgedehnte Wärmespreizer 8 aus relativ kostspieligem AlSiC hergestellt wird.
  • Es war weiterhin bei den Substraten für Leistungsmodule 1 gemäß des Stands der Technik ein Problem, daß die Lebensdauer der ersten Lotschicht 5a bei Wärmezyklen durch den Unterschied in der Verformung des Isolationssubstrats 2 und des Wärmekörpers 8, hervorgerufen durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Isolationssubstrat 2 und dem Wärmespreizer 8, verkürzt wird.
  • Ein weiteres Problem ergab sich dadurch, daß sich die Arbeitszeiten für das Zusammenfügen bei den Substraten für Leistungsmodule 1 gemäß des Stands der Technik erhöhte, da die Verbindung der metallischen Schicht 7 mit dem Wärmekörper 8 mittels der ersten Lotschicht 5a in einem getrennten Prozeßschritt zur Laminierung und zur Verbindung der Schaltungsschicht 6 und der metallischen Schicht 7 auf das Isolationssubstrat 2 geschehen sollte.
  • Zur Lösung dieser Probleme wurde ein Substrat für Leistungsmodule 1, wie in 6 dargestellt, offenbart, bei dem die metallische Schicht 7 mit dem Wärmespreizer 8 verbunden wird unter Verwendung der gleichen Hartlotfolie wie die Hartlotfolie (nicht dargestellt), die zur Laminierung und Verbindung der Schalterschicht 6 und der metallischen Schicht 7 auf jeweils die Oberseite und Unterseite von dem Isolationssubstrat 2 genutzt wird.
  • Das Problem der Verkürzung der Lebensdauer bei Wärmezyklen kann für das Leistungsmodul 1 mit der oben aufgeführten Konstruktion vermieden werden, da die erste Lotschicht nicht für das Verbinden des Isolationssubstrats 2 und des Wärmespreizers 8 verwendet wird, wenn auch das Verbinden der metallischen Schicht 7 mit dem Wärmespreizer 8 zugleich mit der Laminierung und Verbindung der Schalterschicht 6 und der metallischen Schicht 7 auf das Isolationssubstrat 2 möglich wird.
  • Jedoch wurden die Herstellungskosten auch in dem oben aufgeführten verbesserten Substrat für Leistungsmodule erhöht, da der ausgedehnte Wärmekörper unter Verwendung des recht kostspieligen AlSiC gebildet wurde.
    •
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Entsprechend ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Leistungsmodul zur Verfügung zu stellen, welches die durch Wärmestreß hervorgerufene Last auf das Isolationssubstrat zu reduzieren vermag, und in der Lage ist, die Herstellungskosten herabzusetzen, neben einer weiteren Steigerung der Produktivität.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Leistungsmodul zur Verfügung zu stellen, welches die Kühleffizienz des Kühlkörpers zu verbessern vermag, wobei gleichzeitig eine Verschlechterung der Lotschicht zur Verbindung von Halbleiterchips auf die Schaltungsschicht verhindert werden soll.
  • In einem ersten Merkmal stellt die vorliegende Erfindung ein Substrat für ein Leistungsmodul zur Verfügung, bei dem eine Pufferschicht 14 mit einer Oberfläche, die ein bis dreimal so groß ist wie die Oberfläche eines Isolationssubstrats 12, zwischen dem Isolationssubstrat 12 und der Kühlkörper 13 mit einer Verbindung eingefügt ist, wie in 1 dargestellt, wobei die Pufferschicht 14 unter Verwendung eines Materials gebildet ist, welches einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Isolationssubstrats 12 und dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Kühlkörpers 13 liegt.
  • Da der Unterschied in der Verformung zwischen dem Isolationssubstrat 12 und dem Kühlkörper 13, hervorgerufen durch den Unterschied in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Isolationssubstrat 12 und dem Kühlkörper 13, durch die Pufferschicht 14 in dem Leistungsmodul gemäß des ersten Merkmals der vorliegenden Erfindung absorbiert wird, wird die in dem Isolationssubstrat 12 erzeugte innere Spannung verringert, so daß die durch die Wärmebeanspruchung des Isolationssubstrats 12 verursachte Belastung unterdrückt wird.
  • Vorzugsweise wird AlN, Si3N4 oder Al2O3 für das Isolationssubstrat 12 eingesetzt, Al oder Cu für den Kühlkörper 13 genutzt und AlSiC, eine Kohlenstoffplatte oder ein AlC-Kompositmaterial für die Pufferschicht 14, wie in 1 dargestellt, verwendet.
  • Da der Kühlkörper 13 in dem oben beschriebenen Substrat des Leistungsmoduls unter Verwendung von Al oder Cu gebildet wird, können die Herstellungskosten im Vergleich zu den Leistungsmodulen nach dem Stand der Technik, bei denen der Wärmespreizer unter Verwendung von kostspieligem AlSiC gebildet wird, reduziert werden.
  • Die Pufferschicht 14 hat eine Schichtdicke, die 5 bis 50mal so groß ist wie die Schichtdicke von dem Isolationssubstrat 12.
  • Da der Unterschied in der Verformung zwischen dem Isolationssubstrat 12 und dem Kühlkörper 13, der durch den Unterschied in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Isolationssubstrat 12 und dem Kühlkörper 13 hervorgerufen wird, mit größerer Sicherheit durch die Pufferschicht 14 absorbiert wird, ist gewährleistet, daß die durch die Wärmebeanspruchung erzeugte Belastung auf das Isolationssubstrat 12 unterdrückt wird.
  • Vorzugsweise sind die isolierende Schicht 12, die Pufferschicht 14 und der Kühlkörper 13 laminiert und mittels einer Hartlotfolie verbunden, wie in 1 dargestellt.
  • Die Produktivität für das Substrat des Leistungsmoduls 11 kann bei dem oben beschriebenen Substrat des Leistungsmoduls verbessert werden, da mittels einer einstufigen Wärmebehandlung ein integriertes Element aus dem Isolationssubstrat 12, der Pufferschicht 4 und dem Kühlkörper 13 produziert werden kann.
  • Das Substrat für ein Leistungsmodul umfaßt vorteilhafterweise einen Wärmespreizer 48, bei dem der Kühlkörper 13 mit der Pufferschicht 14 verbunden ist, und eine wassergekühlte Wärmesenke 19, die an dem Wärmekörper 48 angebracht ist und in der ein Fließpfad für Kühlwasser 19b für den Durchfluß von Kühlwasser vorgesehen ist, ist wie in 2 ausgestaltet, wobei eine Nut 48a oder eine Aussparung, die das Einsetzen der Pufferschicht 14 erlaubt, auf der Oberfläche des Wärmespreizers 48 gebildet ist und die Pufferschicht 14 mit dem Wärmekörper 48 durch Einsetzen in entweder die Nut 8a oder die Aussparung verbunden wird.
  • Die Wärme kann bei dem oben beschriebenen Substrat für ein Leistungsmodul von der Pufferschicht 14 direkt an die wassergekühlte Wärmesenke 19 durch den Wärmespreizer 48 abgegeben werden, da die Pufferschicht 14 in die Nähe der wassergekühlten Wärmesenke 19 gebracht werden kann. Die Kühleffizienz kann folglich bei dem Kühlkörper 13 verbessert werden, um das Überhitzen des Substrats für das Leistungsmodul 41 zu vermeiden, da durch den Fließpfad für Kühlwasser 19b in der wassergekühlten Wärmesenke 19 fließende Kühlwasser 19a die Wärme aufnimmt, um sie aus dem Substrat für das Leistungsmodul 41 zu entfernen.
  • Vorteilhafterweise umfaßt das Substrat für das Leistungsmodul einen wassergekühlten Kühlkörper 73, bei der ein Fließpfad für Kühlwasser 73b für den Durchfluß von Kühlwasser 73a gebildet ist, und die Pufferschicht 14, die direkt auf den wassergekühlten Kühlkörper 73 mittels der Hartlotfolie laminiert und mit ihr verbunden ist.
  • Die Wärme kann sofort von der Pufferschicht 14 an den wassergekühlten Kühlkörper 73 abgegeben werden, da die Pufferschicht 14 direkt auf den wassergekühlten Kühlkörper 73 mittels der Hartlotfolie in dem oben aufgeführten Substrat für das Leistungsmodul 71 laminiert und mit ihm verbunden ist. Entsprechend kann die Kühleffizienz weiter gesteigert werden, um ein Überhitzen des Substrats für das Leistungsmodul 71 zu vermeiden, da das durch den wassergekühlten Kühlkörper 73 fließende Kühlwasser 73a die Wärme aus dem Substrat für das Leistungsmodul 71 ableitet.
  • Vorzugsweise wird eine Schaltungsschicht (16) auf die Isolationsschicht (12) gebildet, und ein Halbleiterchip (23) wird an der Schaltungsschicht (16) über die Lotschicht (22), wie in 1 dargestellt, angebracht.
  • Da der Unterschied in der Ausdehnungswärme oder der Unterschied in Verformung durch Wärmekontraktion zwischen dem Isolationssubstrat 12 und dem Kühlkörper 13 durch die Pufferschicht 14 in dem oben beschriebenen Substrat für das Leistungsmodul absorbiert wird, wird ein Verschlechtern der Lotschicht 22 vermieden.
    •
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Querschnitt des Substrats für ein Leistungsmodul gemäß der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
  • 2 zeigt einen Querschnitt der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung entsprechend der 1.
  • 3 zeigt einen Querschnitt der dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung entsprechend der 1.
  • 4 zeigt einen Querschnitt der vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung entsprechend der 1.
  • 5 zeigt einen Querschnitt des Beispiels nach dem Stand der Technik entsprechend der 1.
  • 6 zeigt einen Querschnitt eines anderen Beispiels nach dem Stand der Technik entsprechend der 1.
  • BESCHREIBUNG DER VORTEILHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
  • Wie in 1 dargestellt ist das Substrat für das Leistungsmodul 11 ausgestattet mit einem Isolationssubstrat 12, einem Kühlkörper 13, einer Pufferschicht 14, die zwischen dem Isolationssubstrat 12 und dem Kühlkörper 13 durch Verbinden laminiert ist. Das Isolationssubstrat 12 wird unter Verwendung von AlN, Si3N4 oder Al2O3 gebildet und eine Schaltungsschicht 16 und eine metallische Schicht 17 sind auf die Oberseite bzw. Unterseite des Isolationssubstrats 12 laminiert und damit jeweils verbunden. Die Schaltungsschicht 16 und die metallische Schicht 17 sind mit einer Schichtdicke von 0.1 bis 0.5 mm unter Verwendung von Al oder Cu ausgestaltet. Der Kühlkörper 13 umfaßt einen Wärmespreizer 18 und eine wassergekühlte Senke 19, die an dem Wärmespreizer 18 mittels äußerer Gewinde 21 (zum Beispiel Flachkopfschrauben) angebracht ist. Der Wärmespreizer 18 ist unter Verwendung von Al oder Cu gebildet und hat eine Oberfläche, die ein- bis dreimal so groß ist wie die Oberfläche des Isolationssubstrats 12. Die wassergekühlte Wärmesenke 19 ist unter Verwendung von Al und Cu gebildet, in der ein Fließweg für Kühlwasser 19b für den Durchfluß von fließendem Kühlwasser 19a vorgesehen ist.
  • Die Pufferschicht 14 wird vorzugsweise unter Verwendung eines Materials gebildet, welches einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Isolationssubstrats 12 und dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Kühlkörpers 13 liegt, oder unter Verwendung von AlSiC, einer Kohlenstoffplatte oder eines AlC-Kompositmaterials. Die thermischen Ausdehnungskoeffizienten von AlN, Si3N4 oder Al2O3 sind ungefähr 4.3 × 10-6/°C, ungefähr 2.8 × 10-6/°C bzw. 7.3 × 10-6/°C, die thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Al und Cu betragen ungefähr 25 × 10-6/°C bzw. ungefähr 16.5 × 10-6/°C und der thermische Ausdehnungskoeffizient von AlSiC liegt bei ungefähr 7.5 × 10-6/°C.
  • Die Pufferschicht 14 hat erfindungsgemäß eine Oberfläche, die ein- bis dreimal, vorteilhaft ein- bis zweimal, so groß ist wie die Oberfläche des Isolationssubstrats 12. Andererseits kann die Pufferschicht 14 derart ausgestaltet werden, daß sie eine kleinere Oberfläche als die Oberfläche des Wärmespreizers 18 besitzt. Die Oberfläche der Pufferschicht 14 ist in seiner Größe in dem Bereich von ein- bis dreimal der Größe der Oberfläche des Isolationssubstrats 12 begrenzt, da die Wärme im Falle einer Oberfläche, die gleich groß oder kleiner ist, von dem Halbleiterchip, wie im folgenden zu beschreiben, nicht sofort an den Wärmespreizer 18 abgeleitet werden kann, während im Falle einer Oberfläche, die dreimal so groß oder größer ist, die Herstellungskosten steigen. Es ist weiterhin vorgesehen, daß die Schichtdicke der Pufferschicht 14 5- bis 50mal so groß ist wie die Schichtdicke des Isolationssubstrats 12. Der Größenbereich für die Schichtdicke der Pufferschicht 14 ist. auf den Bereich 1.5- bis 50mal so groß begrenzt, wobei nur der Bereich 5 bis 50 mal so groß die Erfindung wiedergibt, da im Falle einer Schichtdicke, die kleiner als 1.5 mal so groß ist, die Pufferschicht nicht ausreichend in der Lage ist, den Unterschied in der Verformung zwischen dem Isolationssubstrat 12 und dem Kühlkörper 13 zu absorbieren, der durch den Unterschied in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Isolationssubstrat 12 und dem Kühlkörper 13 hervorgerufen wird, während im Falle einer Schichtdicke, die größer als das 50fache ist, das Substrat für das Leistungsmodul 11 eine Größe hat, welche die Herstellungskosten erhöht.
  • Das Isolationssubstrat 12, die Pufferschicht 14 und der Kühlkörper 13 sind laminiert und verbunden mittels einer Hartlotfolie (nicht dargestellt). Werden die metallische Schicht 17 und der Wärmespreizer 18 unter Verwendung von Al gebildet, so ist vorteilhafterweise für die Hartlotfolie eine Al-Si Legierung zu verwenden, die 87.0 bis 96.0 Gewichtsprozent von Al und 4.0 bis 13.0 Gewichtsprozent von Si umfaßt. Werden andererseits die metallische Schicht 17 und der Wärmespreizer 18 unter Verwendung von Cu gebildet, so ist vorteilhafterweise für die Hartlotfolie eine Ag-Cu-Ti Legierung zu verwenden, die 34 bis 73 Gewichtsprozent von Ag und 14 bis 35 Gewichtsprozent von Cu und 0 bis 20 Gewichtsprozent von Ti umfaßt. Ein Halbleiterchip 23 ist auf die Schaltungsschicht 16 auf der Oberfläche des Isolationssubstrats 12 angebracht.
  • Das Verfahren zur Herstellung des Substrats für das Leistungsmodul mit der oben aufgeführten Konstruktion wird im folgenden beschrieben.
    • (a) Für den Fall der Bildung der Schaltungsschicht 18, der metallischen Schicht 17 und des Wärmespreizers 18 unter Verwendung von Al: Nach Laminierung zuerst einer Al-Si Folie (nicht dargestellt), einer Pufferschicht 14, einer Al-Si Folie, einer metallischen Schicht 17, einer Al-Si Folie, eines Isolationssubstrats 12, einer Al-Si Folie und einer Schaltungsschicht 16 auf den Wärmespreizer 18, wird eine Belastung von 4,9 bis 49 N/cm2 auf das Laminat angewendet, welches bei 600 bis 650°C im Vakuum zur Ausbildung des Laminats getempert wird. Die Produktivität des Substrats für das Leistungsmodul 11 ist verbessert, da für die Herstellung des Laminats nur ein Temperschritt für ein integriertes Element, bestehend aus Wärmespreizer 18, Pufferschicht 14, metallischer Schicht 17, Isolationssubstrat 12 und Schaltungsschicht 16, angewendet wird. Dann wird nach Bildung mittels Ätzung einer Schaltungsstruktur auf der Schaltungsschicht 16 des Laminats ein Halbleiterchip 23 auf die Schaltungsschicht 16 des Laminats aufgebracht. Das Laminat wird auf die wassergekühlte Wärmesenke 19 plaziert, und der Wärmespreizer 18 wird mittels äußerer Gewinde 21 auf der wassergekühlten Wärmesenke 19 fixiert.
    • (b) Für den Fall der Bildung der Schaltungsschicht 16, der metallischen Schicht 17 und des Wärmespreizers 18 unter Verwendung von Cu: Nach Laminierung einer Folie aus Ag-Cu-Ti (nicht dargestellt), einer Pufferschicht 14, einer Folie aus Ag-Cu-Ti, einer metallischen Schicht 17, einer Folie aus Ag-Cu-Ti, eines Isolationssubstrats 12 und einer Folie aus Ag-Cu-Ti auf den Wärmespreizer 18, wird eine Belastung von 4,9 bis 49 N/cm2 auf das Laminat angewendet, welches bei 620 bis 900°C im Vakuum zur Herstellung des Laminats getempert wird. Da die weiteren Herstellungsschritte mit dem beschriebenen Prozeß (a) übereinstimmen, wird auf eine Wiederholung der Beschreibung verzichtet.
  • Zur Herstellung des oben beschriebenen Substrats für das Leistungsmodul werden das Isolationssubstrat 12, die Pufferschicht 14 und der Wärmespreizer 18 bei Temperaturen in der Höhe von 600 bis 650°C (sobald die Schaltungsschicht 16, die metallische Schicht 17 und der Wärmespreizer 18 unter Verwendung von Al gebildet werden) bzw. Temperaturen in der Höhe von 620 bis 900°C (sobald die Schaltungsschicht 16, die metallische Schicht 17 und der Wärmespreizer 18 unter Verwendung von Cu gebildet werden) verbunden, gefolgt durch Abkühlen bei Raumtemperaturen. Allerdings wird der Unterschied in der Verformung zwischen dem Isolationssubstrat 12 und dem Wärmespreizer 18, hervorgerufen durch den Unterschied in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Isolationssubstrat 12 und dem Wärmespreizer 18, durch die Pufferschicht 14, die einen intermediären thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen den beiden Elementen aufweist, absorbiert. Folglich wird die auf das Isolationssubstrat 12 anliegende Belastung unterdrückt, da die in dem Isolationssubstrat 12 erzeugte innere Spannung verringert wurde. Des weiteren wird das Verschlechtern der Lotschicht 22, die zur Aufbringung des Halbleiterchips 23 auf die Schaltungsschicht 16 notwendig ist, verhindert, da der durch die thermische Ausdehnung oder thermische Kontraktion verursachte Unterschied in der Verformung zwischen dem Isolationssubstrat 12 und dem Kühlkörper 13 durch die Pufferschicht 14 absorbiert wird.
  • 2 stellt die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Die gleichen Referenznummern in 2, die auch bei 1 verwendet werden, beziehen sich auf die gleichen Elemente.
  • In dieser Ausführung wird eine Nut 48, die das Einsetzen einer Pufferschicht 14 erlaubt, auf der Oberfläche des Wärmespreizers 48 von dem Kühlkörper 43 gebildet, und die in der Nut 48a eingesetzte Pufferschicht 14 wird mit dem Wärmespreizer 48 verbunden. Andere Konstruktionen als oben aufgeführt entsprechen den in der ersten Ausführungsform beschriebenen Konstruktionen.
  • Da die Pufferschicht 14 nahe der wassergekühlten Wärmesenke 19 in dem Substrat für das Leistungsmodul 41 entsprechend der oben beschriebenen Konstruktion positioniert ist, wird die in dem Halbleiterchip 23 erzeugte Wärme sofort von der Pufferschicht 14 durch den Wärmespreizer 48 an die wassergekühlte Wärmesenke 19 übertragen. Die Kühleffizienz des Kühlkörpers 43 wird folglich verbessert, da das durch die wassergekühlte Wärmesenke 19 fließende Kühlwasser 19a die Wärme aufnimmt und aus dem Substrat für das Leistungsmodul 41 ableitet, auf diese Weise das Überhitzen des Substrat für das Leistungsmodul 41 verhindernd. Da die anderen Herstellungsschritte, die sich von den oben aufgeführten unterscheiden, denen der ersten Ausführungsform entsprechen, wird auf eine Wiederholung der Beschreibung verzichtet.
  • 3 stellt die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Die gleichen Referenznummern in 3, die auch bei 2 verwendet werden, beziehen sich auf die gleichen Elemente.
  • In dieser Ausführung wird eine Nut 68a, die das Einsetzen einer Pufferschicht 64 erlaubt, auf der Oberfläche des Kühlkörper 63 gebildet, eine rauhe Oberfläche 68b auf der Unterseite der Nut 68a erzeugt und zusätzlich eine raube Oberfläche 68a auf der Unterseite der in die Nut eingesetzten Pufferschicht 64 geformt, welche der rauhen Oberfläche 68b auf der Unterseite der Nut 68a entspricht. Andere Konstruktionen als oben aufgeführt entsprechen den in der zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben Konstruktionen.
  • Die im Halbleiterchip 23 erzeugte Wärme wird sofort von der Pufferschicht 64 an den Wärmespreizer 68 abgeleitet, da die Kontaktfläche zwischen der Pufferschicht 64 und dem Wärmespreizer 68 in dem Substrat für das Leistungsmodul 61 mit der oben beschriebenen Konstruktion erhöht ist. Da die anderen Herstellungsschritte, die sich von den oben aufgeführten unterscheiden, denen der ersten Ausführungsform ähneln, wird auf eine Wiederholung der Beschreibung verzichtet.
  • Obwohl eine Nut, die das Einsetzen der Pufferschicht erlaubt, auf der Oberfläche des Kühlkörpers gebildet ist und die in die Nut eingesetzte Pufferschicht mit der Pufferschicht in der zweiten und dritten Ausführungsform verbunden ist, kann eine Aussparung, die das Einsetzen der Pufferschicht erlaubt, auf der Oberfläche des Kühlkörpers gebildet werden, gefolgt durch Verbindung der in die Aussparung eingesetzten Pufferschicht mit dem Kühlkörper.
  • 4 stellt die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Die gleichen Referenznummern in 4, die auch bei 1 verwendet werden, beziehen sich auf die gleichen Elemente.
  • In dieser Ausführungsform wird ein wassergekühlter Kühlkörper 73 als Kühlkörper verwendet, in dessen Innern ein Fließweg für Kühlwasser 73b zum Durchfluß von fließendem Kühlwasser 73a vorgesehen ist. Der wassergekühlte Kühlkörper 73 wird unter Verwendung von Al gebildet und hat eine Oberfläche, die ein- bis dreimal so groß ist wie die Oberfläche von einem Isolationssubstrat 12, sowie eine Schichtdicke, die 5- bis 50mal so dick ist wie die Schichtdicke von dem Isolationssubstrat 12. Eine Pufferschicht 14 wird direkt auf den wassergekühlten Kühlkörper 73 mittels einer Hartlotfolie (nicht dargestellt) laminiert und damit verbunden. Eine Folie aus Al-Si, die eine Legierung umfaßt, welche 87.0 bis 96.0 Gewichtsprozent Al und 4.0 bis 13.0 Gewichtsprozent Si enthält, wird vorteilhafterweise für die Hartlotfolie verwendet. Andere Konstruktionen als aufgeführt entsprechen den in dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen.
  • Die in dem Halbleiterchip 23 erzeugte Wärme wird bei dem Substrat für das Leistungsmodul 71 gemäß der oben beschriebenen Konstruktion sofort von der Pufferschicht 14 an den wassergekühlten Kühlkörper 73 transferiert, da die Pufferschicht 14 direkt auf den wassergekühlten Kühlkörper 73 laminiert und damit verbunden ist. Die Kühleffizienz des Kühlkörpers 73 wird folglich weiter verbessert, da das durch den wassergekühlten Kühlkörper 73 fließende Kühlwasser 73a die Wärme aufnimmt und aus dem Substrat für das Leistungsmodul 71 ableitet. Da die anderen Herstellungsschritte, die sich von den oben aufgeführten unterscheiden, denen der ersten Ausführungsform ähneln, wird auf eine Wiederholung der Beschreibung verzichtet.
  • Gemäß der bisherigen Beschreibung für die vorliegende Erfindung wird der Unterschied in der Verformung zwischen dem Isolationssubstrat und dem Kühlkörper, hervorgerufen durch den Unterschied in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Isolationssubstrat und dem Kühlkörper, durch die Pufferschicht absorbiert, da die Pufferschicht mit einer Oberfläche, die ein- bis dreimal so groß ist wie die Oberfläche von einem Isolationssubstrat, mit Verbindung zwischen dem Isolationssubstrat und dem Kühlkörper des Substrat für das Leistungsmodul eingefügt ist, und die Pufferschicht wird unter Verwendung eines Materials gebildet, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Isolationssubstrats und dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Kühlkörper liegt. Folglich wird die in dem Isolationssubstrat erzeugte innere Spannung verringert, wodurch die durch die thermische Beanspruchung verursachte Belastung in dem Isolationssubstrat unterdrückt wird.
  • Das Isolationssubstrat wird unter Verwendung von AlN, Si3N4 oder Al2O3 gebildet, während der Kühlkörper unter Verwendung von Al oder Cu gebildet und die Pufferschicht unter Verwendung von AlSiC, einer Kohlenstoffplatte oder eines AlC-Kompositmaterials gebildet wird. Entsprechend können die Herstellungskosten für das Substrat für das Leistungsmodul gemäß der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu den Leistungsmodulen nach dem Stand der Technik, die kostspieliges AlSiC einsetzen, reduziert werden.
  • Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Pufferschicht mit einer Schichtdicke, die 5- bis 50mal so groß ist wie die Schichtdicke des Isolationssubstrats, wird die Last, die auf dem Isolationssubstrat aufgrund der thermischen Beanspruchung anliegt, mit Sicherheit unterdrückt, da gewährleistet ist, daß der Unterschied in der Verformung zwischen dem Isolationssubstrat und dem Kühlkörper, hervorgerufen durch den Unterschied in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Isolationssubstrat und dem Kühlkörper, durch die Pufferschicht absorbiert wird.
  • Es kann ein integriertes Element aus dem Isolationssubstrat, der Pufferschicht und dem Kühlkörper in einer einstufigen Wärmebehandlung hergestellt werden durch Laminierung des Isolationssubstrats, der Pufferschicht und des Kühlkörpers mittels Laminierung und Verbindung unter Verwendung einer Hartlotfolie, wodurch auf diese Weise eine Steigerung der Produktivität für das Substrat des Leistungsmoduls möglich wird.
  • Da die Pufferschicht nahe der wassergekühlten Wärmesenke positioniert ist durch Bereitstellung des Wärmespreizers und der wassergekühlten Wärmesenke in dem Kühlkörper, durch Bildung einer Nut oder einer Aussparung, die das Einsetzen der Pufferschicht auf der Oberfläche des Wärmespreizers ermöglicht, und durch Verbindung der in der Nut oder Aussparung eingesetzten Pufferschicht mit dem Wärmespreizer, wird die Wärme, welche in einem wärmeproduzierenden Element, wie zum Beispiel einem Halbleiterchip, erzeugt wird, sofort von der Pufferschicht zu der wassergekühlten Wärmesenke über den Wärmespreizer übertragen. Folglich wird die Kühleffizienz durch den Kühlkörper verbessert, da das durch die wassergekühlte Wärmesenke fließende Kühlwasser die Wärme aufnimmt und aus dem Substrat für das Leistungsmodul ableitet, wodurch ein Überhitzen des Substrats für das Leistungsmodul verhindert wird. Die Kühleffizienz wird andererseits weiter verbessert, wenn ein wassergekühlter Kühlkörper als Kühlkörper verwendet wird und wenn die Pufferschicht direkt auf den wassergekühlten Kühlkörper mittels einer Hartlotfolie laminiert und damit verbunden wird.
  • Der Unterschied in der Verformung durch thermische Ausdehnung oder thermische Kontraktion des Isolationssubstrats und des Kühlkörpers wird mit Sicherheit absorbiert durch die Pufferschicht, durch Bildung der Schaltungsschicht auf der Oberseite des Isolationssubstrats und durch Aufbringung des Halbleiterchips auf die Schaltungsschicht mittels einer Lotschicht, wodurch gewährleistet wird, daß die Verschlechterung der Lotschicht verhindert wird.

Claims (7)

  1. Ein Substrat (11, 41, 61, 71) für ein Leistungsmodul, in dem eine Pufferschicht (14) mit einer Oberfläche, die ein- bis dreimal größer ist als die Oberfläche eines Isolationssubstrats (12), zwischen dem Isolationssubstrat und einem Kühlkörper (13, 43, 63, 73) mit Verbindung zum Isolationssubstrat (12) und zum Kühlkörper (13, 43, 63, 73) eingefügt wird, worin die Pufferschicht (14) gebildet wird unter Verwendung eines Materials mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Isolationssubstrats (12) und dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Kühlkörpers (13, 43, 63, 73) liegt, wobei die Pufferschicht (14) eine Schichtdicke hat, die 5 bis 50mal so dick ist wie die Schichtdicke des Isolationssubstrats (12).
  2. Ein Substrat (11, 41, 61, 71) für ein Leistungsmodul nach Anspruch 1, wobei AlN, Si3N4 oder Al2O3 zur Bildung des Isolationssubstrats (12) verwendet wird, Al oder Cu zur Bildung des Kühlkörpers (13, 43, 63, 73) verwendet wird und AlSiC, eine Kohlenstoffplatte oder ein AlC-Kompositmaterial zur Bildung der Pufferschicht (14) verwendet wird.
  3. Ein Substrat (41, 61) für ein Leistungsmodul nach den Ansprüchen 1 oder 2, wobei eine Nut (48a, 68a) oder eine Aussparung auf der Oberfläche des Kühlkörpers (43) ausgebildet ist, in die die Pufferschicht (14) eingesetzt ist.
  4. Ein Substrat (11, 41, 61, 71) für ein Leistungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Isolationssubstrat (12), die Pufferschicht (14) und der Kühlkörper (13, 43, 63, 73) laminiert und mittels einer Hartlotfolie verbunden sind.
  5. Ein Substrat (41, 61) für ein Leistungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem Wärmespreizer (48, 68), bei dem der Kühlkörper (43, 63) mit der Pufferschicht (14) verbunden ist, und einer wassergekühlten Senke (19), die an dem Wärmespreizer (48, 68) angebracht ist und in der ein Fließweg (19b) für den Durchfluß von Kühlwasser (19a) gebildet ist, wobei eine Nut (48a) oder eine Aussparung, die das Einsetzen der Pufferschicht (14) erlaubt, auf der Oberfläche des Wärmespreizers (48, 68) gebildet ist, und die Pufferschicht (14) mit dem Wärmespreizer (48, 68) durch Einfügen in entweder die Nut (48a) oder Aussparung verbunden ist.
  6. Ein Substrat (71) für ein Leistungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, welches umfaßt: einen wassergekühlten Kühlkörper (73), bei dem ein Fließweg (73b) für den Durchfluß von Kühlwasser (73a) gebildet ist, und die Pufferschicht (14) direkt auf den wassergekühlten Kühlkörper (73) laminiert und mittels einer Hartlotfolie damit verbunden ist.
  7. Ein Substrat (11, 41, 61, 71) für ein Leistungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Schaltungsschicht (16) auf dem Isolationssubstrat (12) gebildet ist, und ein Halbleiterchip (23) auf der Schaltungsschicht (16) mittels einer Lotschicht (22) angebracht ist.
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Families Citing this family (59)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1315205A4 (de) * 2000-08-09 2009-04-01 Mitsubishi Materials Corp Leistungsmodul und leistungsmodul mit kühlkörper
JP2003037231A (ja) * 2001-07-23 2003-02-07 Ibiden Co Ltd モジュール用基板
JP2003037224A (ja) * 2001-07-23 2003-02-07 Ibiden Co Ltd モジュール用基板
DE10142614A1 (de) * 2001-08-31 2003-04-03 Siemens Ag Leistungselektronikeinheit
JP4241397B2 (ja) * 2002-04-19 2009-03-18 三菱マテリアル株式会社 回路基板の製造方法
JP3971296B2 (ja) * 2002-12-27 2007-09-05 Ｄｏｗａホールディングス株式会社 金属−セラミックス接合基板およびその製造方法
US6889755B2 (en) * 2003-02-18 2005-05-10 Thermal Corp. Heat pipe having a wick structure containing phase change materials
JP4543279B2 (ja) * 2004-03-31 2010-09-15 Ｄｏｗａメタルテック株式会社 アルミニウム接合部材の製造方法
US7532481B2 (en) * 2004-04-05 2009-05-12 Mitsubishi Materials Corporation Al/AlN joint material, base plate for power module, power module, and manufacturing method of Al/AlN joint material
US7149088B2 (en) * 2004-06-18 2006-12-12 International Rectifier Corporation Half-bridge power module with insert molded heatsinks
WO2007037306A1 (ja) * 2005-09-28 2007-04-05 Ngk Insulators, Ltd. ヒートシンクモジュール及びその製造方法
JP2007180447A (ja) * 2005-12-28 2007-07-12 Toyota Industries Corp 半田付け方法、半田付け装置、及び半導体装置の製造方法
JP4640170B2 (ja) * 2005-12-28 2011-03-02 株式会社豊田自動織機 半田付け方法及び半導体モジュールの製造方法並びに半田付け装置
FR2895924B1 (fr) 2006-01-10 2009-09-25 Valeo Electronique Sys Liaison Procede de brasage entre eux d'au moins deux organes empiles
JP4848187B2 (ja) * 2006-01-17 2011-12-28 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
JP4857017B2 (ja) * 2006-04-27 2012-01-18 日立オートモティブシステムズ株式会社 電力変換装置
US7511961B2 (en) * 2006-10-26 2009-03-31 Infineon Technologies Ag Base plate for a power semiconductor module
US8030760B2 (en) * 2006-12-05 2011-10-04 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Semiconductor apparatus and manufacturing method thereof
JP5273922B2 (ja) * 2006-12-28 2013-08-28 株式会社アライドマテリアル 放熱部材および半導体装置
JP4293246B2 (ja) * 2007-02-19 2009-07-08 株式会社日立製作所 電力変換装置
JP5050633B2 (ja) * 2007-05-02 2012-10-17 三菱マテリアル株式会社 ヒートシンク付パワーモジュール用基板及びパワーモジュール
JP4697475B2 (ja) * 2007-05-21 2011-06-08 トヨタ自動車株式会社 パワーモジュールの冷却器及びパワーモジュール
JP2010539706A (ja) * 2007-09-11 2010-12-16 ダウ コーニング コーポレーション 放熱材料、該放熱材料を含む電子デバイス、ならびにそれらの調製方法および使用方法
JP5070014B2 (ja) * 2007-11-21 2012-11-07 株式会社豊田自動織機 放熱装置
JP2009130060A (ja) 2007-11-21 2009-06-11 Toyota Industries Corp 放熱装置
JP2010098057A (ja) * 2008-10-15 2010-04-30 Mitsubishi Materials Corp ヒートシンク付パワーモジュール用基板、ヒートシンク付パワーモジュール及び緩衝層付パワーモジュール用基板
JP2010098059A (ja) * 2008-10-15 2010-04-30 Mitsubishi Materials Corp ヒートシンク付パワーモジュール用基板、ヒートシンク付パワーモジュール、緩衝層付パワーモジュール用基板及びヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法
JP5335361B2 (ja) * 2008-10-15 2013-11-06 三菱マテリアル株式会社 ヒートシンク付パワーモジュール用基板及びヒートシンク付パワーモジュール
JP2010098058A (ja) * 2008-10-15 2010-04-30 Mitsubishi Materials Corp ヒートシンク付パワーモジュール用基板、ヒートシンク付パワーモジュール及びヒートシンク付パワーモジュール用基板の製造方法
JP2010267954A (ja) * 2009-04-15 2010-11-25 Panasonic Corp 電子機器
JP5212298B2 (ja) * 2009-05-15 2013-06-19 三菱マテリアル株式会社 パワーモジュール用基板、冷却器付パワーモジュール用基板、パワーモジュール及びパワーモジュール用基板の製造方法
US8520389B2 (en) * 2009-12-02 2013-08-27 Hamilton Sundstrand Corporation Power semiconductor module for wide temperature applications
JP2011139000A (ja) * 2010-01-04 2011-07-14 Denki Kagaku Kogyo Kk パワーモジュール構造体及びその製造方法
JP5515947B2 (ja) * 2010-03-29 2014-06-11 株式会社豊田自動織機 冷却装置
JP5707886B2 (ja) * 2010-11-15 2015-04-30 三菱マテリアル株式会社 パワーモジュール用基板、冷却器付パワーモジュール用基板、パワーモジュールおよびパワーモジュール用基板の製造方法
JP5707885B2 (ja) * 2010-11-15 2015-04-30 三菱マテリアル株式会社 パワーモジュール用基板、冷却器付パワーモジュール用基板、パワーモジュール及びパワーモジュール用基板の製造方法
EP2695188A4 (de) * 2011-04-01 2014-10-15 Services Petroliers Schlumberger Hochdichte mikroelektronikverpackung
KR101255935B1 (ko) * 2011-07-08 2013-04-23 삼성전기주식회사 전력 모듈 패키지 및 그 제조방법
US9373617B2 (en) * 2011-09-11 2016-06-21 Cree, Inc. High current, low switching loss SiC power module
US9640617B2 (en) 2011-09-11 2017-05-02 Cree, Inc. High performance power module
CN103918079B (zh) 2011-09-11 2017-10-31 科锐 包括具有改进布局的晶体管的高电流密度功率模块
JP2013125779A (ja) * 2011-12-13 2013-06-24 Mitsubishi Materials Corp はんだ接合構造、パワーモジュール、放熱板付パワーモジュール用基板及び冷却器付パワーモジュール用基板
US8913391B2 (en) * 2012-01-30 2014-12-16 Alcatel Lucent Board-level heat transfer apparatus for communication platforms
KR102051697B1 (ko) 2012-09-21 2019-12-03 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 알루미늄 부재와 구리 부재의 접합 구조
KR102146589B1 (ko) * 2012-10-16 2020-08-20 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 히트싱크가 부착된 파워 모듈용 기판, 히트싱크가 부착된 파워 모듈, 및 히트싱크가 부착된 파워 모듈용 기판의 제조 방법
JP5672324B2 (ja) 2013-03-18 2015-02-18 三菱マテリアル株式会社 接合体の製造方法及びパワーモジュール用基板の製造方法
JP6111764B2 (ja) 2013-03-18 2017-04-12 三菱マテリアル株式会社 パワーモジュール用基板の製造方法
JP5648705B2 (ja) * 2013-04-08 2015-01-07 三菱マテリアル株式会社 ヒートシンク付パワーモジュール用基板、ヒートシンク付パワーモジュール及び緩衝層付パワーモジュール用基板
JP2015099846A (ja) * 2013-11-19 2015-05-28 株式会社豊田自動織機 半導体装置および半導体装置の製造方法
CN103779294A (zh) * 2014-01-24 2014-05-07 嘉兴斯达微电子有限公司 一种利用水冷散热器双面散热的模块功率封装结构
TWI567047B (zh) 2014-02-12 2017-01-21 三菱綜合材料股份有限公司 銅／陶瓷接合體及電源模組用基板
CN105261930A (zh) * 2015-10-21 2016-01-20 宜兴市大元电子科技有限公司 一种半导体激光器微通道冷却热沉
JP2017224748A (ja) * 2016-06-16 2017-12-21 株式会社Uacj 回路基板付きヒートシンク及びその製造方法
WO2019040753A1 (en) * 2017-08-23 2019-02-28 Georgia Tech Research Corporation DIRECT LOW TEMPERATURE CONNECTION OF ALUMINUM NITRIDE TO ALSIC SUBSTRATES
EP3770960A4 (de) 2018-03-23 2022-10-19 Mitsubishi Materials Corporation Modul mit montierter elektronischer komponente
CN111868900A (zh) 2018-03-23 2020-10-30 三菱综合材料株式会社 电子组件安装模块的制造方法
CN112687633A (zh) * 2020-12-16 2021-04-20 株洲中车时代半导体有限公司 提升大面积焊接可靠性的igbt功率模块散热结构及其方法
WO2023204167A1 (ja) 2022-04-20 2023-10-26 株式会社 東芝 セラミックス回路基板、半導体装置、及び半導体装置の使用方法
CN114941440B (zh) * 2022-06-15 2024-01-30 山西建投五岳建设工程有限公司 涉水房间alc板材安装方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0139205A2 (de) * 1983-09-28 1985-05-02 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbausteinen mit einem Metallsubstrat
JPS6364347A (ja) * 1986-09-04 1988-03-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 集積回路パツケ−ジ
JPH08111481A (ja) * 1994-10-12 1996-04-30 Tokyo Tungsten Co Ltd 半導体用ヒートシンク
JPH10107190A (ja) * 1996-10-01 1998-04-24 Tonen Corp 半導体パッケージ
US5834337A (en) * 1996-03-21 1998-11-10 Bryte Technologies, Inc. Integrated circuit heat transfer element and method
US5981085A (en) * 1996-03-21 1999-11-09 The Furukawa Electric Co., Inc. Composite substrate for heat-generating semiconductor device and semiconductor apparatus using the same
US6033787A (en) * 1996-08-22 2000-03-07 Mitsubishi Materials Corporation Ceramic circuit board with heat sink

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69034139T2 (de) 1989-10-09 2004-11-25 Mitsubishi Materials Corp. Keramiksubstrat zur Herstellung elektrischer oder elektronischer Schaltungen
US5213877A (en) 1991-05-02 1993-05-25 Mitsubishi Materials Corporation Ceramic substrate used for fabricating electric or electronic circuit
EP0552475B1 (de) * 1992-01-23 1997-09-10 Siemens Aktiengesellschaft Halbleitermodul mit hoher Isolations- und Wärmefähigkeit
JP3057932B2 (ja) 1992-10-01 2000-07-04 三菱マテリアル株式会社 セラミックス焼結体の接合方法
US5395679A (en) * 1993-03-29 1995-03-07 Delco Electronics Corp. Ultra-thick thick films for thermal management and current carrying capabilities in hybrid circuits
US5358774A (en) * 1993-04-26 1994-10-25 Motorola, Inc. Electromagnetic shielding assembly and fabrication method
US5591034A (en) * 1994-02-14 1997-01-07 W. L. Gore & Associates, Inc. Thermally conductive adhesive interface
EP0693776B1 (de) 1994-07-15 2000-05-31 Mitsubishi Materials Corporation Keramik-Gehäuse mit hoher Wärmeabstrahlung
JP3493844B2 (ja) * 1994-11-15 2004-02-03 住友電気工業株式会社 半導体基板材料とその製造方法及び該基板を用いた半導体装置
CA2255441C (en) * 1997-12-08 2003-08-05 Hiroki Sekiya Package for semiconductor power device and method for assembling the same

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0139205A2 (de) * 1983-09-28 1985-05-02 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbausteinen mit einem Metallsubstrat
JPS6364347A (ja) * 1986-09-04 1988-03-22 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 集積回路パツケ−ジ
JPH08111481A (ja) * 1994-10-12 1996-04-30 Tokyo Tungsten Co Ltd 半導体用ヒートシンク
US5834337A (en) * 1996-03-21 1998-11-10 Bryte Technologies, Inc. Integrated circuit heat transfer element and method
US5981085A (en) * 1996-03-21 1999-11-09 The Furukawa Electric Co., Inc. Composite substrate for heat-generating semiconductor device and semiconductor apparatus using the same
US6033787A (en) * 1996-08-22 2000-03-07 Mitsubishi Materials Corporation Ceramic circuit board with heat sink
JPH10107190A (ja) * 1996-10-01 1998-04-24 Tonen Corp 半導体パッケージ

Non-Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP 08 111 481 A (Patent Abstracts of Japan)
JP 08111481 A (Patent Abstracts of Japan) *
JP 10 065 075 A (Patent Abstracts of Japan)
JP 10 107 190 A (Patent Abstracts of Japan)
JP 10 150 124 A (Patent Abstracts of Japan)
JP 10 270 596 A (Patent Abstracts of Japan)
JP 10065075 A (Patent Abstracts of Japan) *
JP 10107190 A (Patent Abstracts of Japan) *
JP 10150124 A (Patent Abstracts of Japan) *
JP 10270596 A (Patent Abstracts of Japan) *
JP 63 064 347 A (Patent Abstracts of Japan)
JP 63064347 A (Patent Abstracts of Japan) *

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