DE102004021075A1

DE102004021075A1 - Halbleiterbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE102004021075A1
Application number: DE102004021075A
Authority: DE
Inventors: Eiji Mochizuki; Yoshitaka Nishimura
Original assignee: Fuji Electric Device Technology Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2003-05-06
Filing date: 2004-04-29
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2024-04-30
Also published as: CN100390977C; CN1551340A; KR100705868B1; KR20040095158A; DE102004021075B4; US20040232544A1; US7038313B2

Abstract

Ein Halbleiterbauelement umfaßt: eine Leiterplatte mit einem Substrat mit einem ersten Leitermuster auf einer ersten Hauptfläche und einem zweiten Leitermuster auf der zweiten Hauptfläche, einen Halbleiterchip, der über das erste Leitermuster mit der ersten Hauptfläche der Leiterplatte verbunden ist, und eine Radiatorbasis, die über eine Lotschicht und das zweite Leitermuster mit der zweiten Hauptfläche der Leiterplatte verbunden ist, um in dem Halbleiterchip erzeugte Wärme an eine Wärmeableiteinrichtung auf der dem zweiten Leitermuster abgewandten Seite der Radiatorbasis abzuleiten. Die Radiatorbasis besteht aus einem Stoff mit anisotroper thermischer Leitfähigkeit, derart, daß die thermische Leitfähigkeit der Radiatorbasis senkrecht zur Verbindungsebene zwischen ihr und der Leiterplatte größer ist als längs der Verbindungsebene. Der Unterschied zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Radiatorbasis längs der Verbindungsebene und dem des Substrats längs der Verbindungsebene ist gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert und niedrig genug, um einen Bruch der Lotschicht aufgrund zwischen der Radiatorbasis und der Leiterplatte auftretender thermischer Spannung zu verhindern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement mit einer Leiterplatte, einem Halbleiterchip auf einer Seite der Leiterplatte und einer Radiatorbasis auf der anderen Seite der Halbleiterplatte zur Abführung der in dem Halbleiterchip erzeugten Wärme. Die vorliegende Erfindung bezieht sich feiner auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Halbleiterbauelements. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Halbleiterbauelement, bei dem die Leiterplatte und die Radiatorbasis durch Löten miteinander verbunden sind, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Halbleiterbauelements.
In Verbindung mit in der letzten Zeit erfolgen Verbesserungen der Leistungsfähigkeit von Halbleiterbauelementen in elektronischen Geräten, nimmt die von den Halbleiterbauelementen erzeugte Wärme zu. Zur Abführung der erzeugen Wärme verwendet man Kühlkörper und dergleichen externe Wärmeabführeinrichtungen. 8 zeigt eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Halbleiterbauelements mit solch einer Wärmeabführungseinrichtung.
Gemäß 8 enthält das dort gezeigte herkömmliche Halbleiterbauelement 101 eine Leiterplatte 110, einen Wärme erzeugenden Chip 102 (nachfolgen auch "Siliziumchip" oder "Halbleiterchip" genannt), etwa einen IGBT mit einer FWD (Freilaufdiode), der auf die eine Hauptfläche der Leiterplatte 110 aufgelötet ist, und eine Radiatorbasis 103 zur Wärmeableitung, die auf die andere Hauptfläche der Leiterplatte 110 aufgelötet ist. Die Leiterplatte 110 enthält ein isolierendes Substrat 111, auf dem Leitermuster (Schaltungsmuster) 112 und 113 aus einer Kupfer- oder Aluminiumfolie ausgebildet sind. Die Radiatorbasis 103 besteht aus einer Kupferplatte oder dergleichen Metallplatte. Der Begriff "Radiatorbasis", wie er in diesem Text verwendet wird, bezeichnet nicht etwa ein selbst wärmeabstrahlendes Element, sondern vielmehr ein Verbindungsglied zwischen der Wärmequelle (Leiterplatte bzw. Chip) und einem Kühlkörper (Radiator) oder einer anderen Wärmeabführeinrichtung.
Die Leiterplatte 110 wird dadurch hergestellt, daß die Leitermuster 112 und 113 mit den Hauptflächen des Substrats 111 durch sogenanntes direktes Bonden oder aktives Metallbonden verbunden werden. Der Halbleiterchip 102 wird auf das Leitermuster 112 auf der ersten Hauptfläche des Substrats 111 aufgelötet. Die Radiatorbasis 103 wird auf das Leitermuster 113 auf der zweiten Hauptfläche des Substrats 111 aufgelötet. Daher befindet sich eine Lotschicht 114 zwischen dem Halbleiterchip 102 und der Leiterplatte 110. Eine Lotschicht 115 befindet sich zwischen der Leiterplatte 110 und der Radiatorbasis 103.
Wie oben beschrieben, besitzt das herkömmliche Halbleiterbauelement 101 einen Laminataufbau, bei dem ein isolierendes Substrat (genauer gesagt eine Leiterplatte) und eine Radiatorbasis, deren thermische Ausdehnungskoeffizienten verschieden sind, miteinander verlötet sind. Infolge des Unterschieds der thermischen Ausdehnung zwischen den verschiedenen Bestandteilen gemäß Darstellung in Tabelle 1 ergibt sich bei der Radiatorbasis 103 eine konvexe Wölbung, wie in 9 gezeigt, unmittelbar nach Zusammenbau des Halbleiterbauelements oder Montage desselben in einem elektronischen Gerät. Tabelle 1
11 zeigt zwei Kurven im Vergleich die Größe der Wölbung Δt (μm) über der Zeit (h) für den Fall einer Radiatorbasis, die mittels eines bleihaltigen Lots mit einer Leiterplatte verbunden ist, und den Fall einer Radiatorbasis, die mittels eines bleifreien Lots mit einer Leiterplatte verbunden ist. Das bleihaltige Lot enthält als Basis Zinn (Sn) und 60 Gewichts-% Blei (Pb). Das bleifreie Lot enthält als Basis Zinn (Sn) und 5 Gewichts-% Antimon (Sb).
Wie aus 11 ersichtlich, nimmt im Fall des bleihaltigen Lots die Wölbung nach geraumer Zeit wieder ab weil das bleihaltige Lot kriecht und die darin gebildete thermische Spannung entlastet.
Wenn ein starres bleifreies Sn-Lot zwischen der Leiterplatte und der Radiatorbasis verwendet wird, um die modernen Forderungen des Umweltschutzes zu erfüllen, bleibt die durch das Löten in der Radiatorbasis verursachte Wölbung als konvexe Deformation erhalten, da sich das Lot kaum durch Kriechen verformt. Die von den Erfindern durchgeführten Experimente haben bestätigt, daß die Größe (Δt in 9) der Wölbung bei einer Radiatorbasis 103 bestehend aus einer Kupferplatte mit einer Länge zwischen 90 mm und 110 mm, einer Breite zwischen 43 mm und 60 mm und einer Dicke von 3 mm zwischen 0,3 mm und 0,7 mm liegt, was sehr groß ist.
Bei einer so starken Wölbung ist es unmöglich, bei den Montageschritten nach dem Lötschritt die gewünschte Montagepräzision zu erzielen. Beim Einsatz des Halbleiterbauelements 101 wird die Radiatorbasis 103 mit einer Wärmeableiteinrichtung 120 etwa in Form eines Kühlkörpers mit Kühlrippen verbunden. Wenn die Radiatorbasis konvex gekrümmt ist, ergibt sich ein Spalt zwischen dem Halbleiterbauelement 101 und der Wärmeableiteinrichtung 120, wodurch die Kontaktfläche zwischen beiden verringert wird. Als Folge davon nimmt der thermische Kontaktwiderstand zu, womit die Ableitung der im Halbleiterchip 102 erzeugten Wärme verschlechtert wird und schließlich der Halbleiterchip 102 infolge zu hoher Temperatur beschädigt werden kann.
Die Anforderungen an die Zuverlässigkeit von Halbleiterbauelementen für den Einsatz in Fahrzeugen in Wärmzyklustests sind gestiegen. Die Lebensdauer des Halbleiterbauelements in den Wärmezyklustests wird wesentlich von der Lebensdauer der Lotschicht zwischen der Leiterplatte und der Radiatorbasis bestimmt, da der Unterschied der thermischen Ausdehnung zwischen den verlöteten Elementen (der Leiterplatte und der Radiatorbasis) eine thermische Spannung in der Lotschicht hervorruft, was diese letztlich beschädigt. Daher ist es wünschenswert, derartige thermische Spannung zu vermeiden und den Wirkungsgrad der thermischen Leitung zu verbessern.
Es ist andererseits unvermeidlich, das Gewicht von Halbleiterbauelementen für die Verwendung in Fahrzeugen zu verringern, so daß die Anforderungen nach leichtgewichtigen Halbleiterbauelementen für Fahrzeugeinsatz eingehalten werden müssen.

Um diese Bedingungen zu erfüllen ist aus der JP 2001-58255 A eine Technik bekannt, die plattenförmige Metallverbundformkörper auf Karbonbasis dadurch herstellt, daß die Schmelze von Aluminium, Kupfer, Silber oder einer Legierung dieser Metalle unter Druck zur Imprägnierung eines Karbonformkörpers, der Karbonpartikel oder Karbonfasern mit Graphitkristallen enthält, verwendet wird, und diese Verbundkörper dann auf die Leiterplatte aufgelötet werden, auf der Schaltungsteile und Komponenten montiert sind. Diese Technik verhindert einen Bruch der Verbindungsstellen aufgrund von thermischer Spannung durch Benutzung eines Substrats mit geringem Gewicht, hoher thermischer Leitfähigkeit, geringer Elastizität senkrecht zur Hauptfläche und ausgezeichneter mechanischer Bearbeitbarkeit.

Alternativ ist aus der JP 11-54677 (1999) A eine Technik bekannt, die die thermische Leitfähigkeit eines Wärmeableit-Karbonverbundkörpers und dessen Festigkeit dadurch verbessert, daß ein plattenförmiger Karbonverbundkörper, der Karbonfasern enthält, die in Dickenrichtung der Karbonmatrix ausgerichtet sind, mit einem flüssigen Härtungsmittel imprägniert wird.

Eine Radiatorbasis aus einem mit kurzen Karbonfasern verstärkten Karbonverbundkörper, der eine Anisotropie der thermischen Leitfähigkeit besitzt, ist in der JP 2001-39777 A offenbart.

Die genannten Druckschritten offenbaren jedoch keinerlei Einzelheiten der Technik, die die Verbesserung der Wärmeableitung ermöglicht, eine Deformation infolge thermischer Spannung in den Verbindungsstellen verhindert und ein Halbleiterbauelement mit ausgezeichneten Leistungswerten bereitstellt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Halbleiterbauelement zu schaffen, bei dem die Wärmeableitung verbessert ist, eine Deformation infolge einer thermischen Spannung in seinen Verbindungsstellen verhindert ist, eine bestimmte Montagepräzision über den gesamten Herstellungsprozeß gewährleistet ist, die Zuverlässigkeit verbessert ist und dessen Gewicht vorzugsweise verringert ist. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein Verfahren zur Herstellung solch eines Halbleiterbauelements zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Halbleiterbauelement gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren zu seiner Herstellung gemäß Patentanspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das isolierende Substrat sowie das erste und das zweite Leitermuster auf der einen bzw. der anderen Hauptfläche des Substrats bilden zusammen eine Leiterplatte. Der Halbleiterchip ist mit der Leiterplatte durch Löten verbunden. Alternativ kann der Halbleiterchip direkt durch Verschweißen eines Teiles desselben mit der Leiterplatte verbunden werden.

Für die Radiatorbasis wird ein Stoff mit anisotroper thermischer Leitfähigkeit eingesetzt. Durch Ausrichtung dieses Stoffs für die Radiatorbasis in einer solchen Weise, daß deren thermische Leitfähigkeit senkrecht zur Verbindungsebene zwischen der Radiatorbasis und der Leiterplatte (das heißt in Dickenrichtung der Radiatorbasis) größer ist als längs der Verbindungsebene, wird die in der Leiterplatte erzeugte Wärme wirksam zur externen Wärmeableiteinrichtung geleitet.

Durch Einstellen des Unterschieds zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Radiatorbasis längs der Verbindungsebene zwischen ihr und der Leiterplatte und dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des isolierenden Substrats längs der Verbindungsebene derart, daß er gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, wird verhindert, daß die Lotschicht infolge der thermischen Spannung beschädigt wird, die zwischen der Radiatorbasis und der Leiterplatte auftritt.

Als Ergebnis wird eine Deformation des Verbindungsabschnitts infolge thermischer Spannung vermindert oder verhindert. Daher wird das Wärmeableitvermögen des Halbleiterbauelements verbessert, die Montagepräzision beim Herstellungsprozeß wird verbessert, und die Zuverlässigkeit des Halbleiterbauelements wird ebenfalls verbessert.

Somit wird verhindert, daß ein Brechen oder eine Beschädigung der Lotschicht zwischen der Radiatorbasis und der Leiterplatte auftritt und die Aufgabe der Erfindung gelöst. Durch Verhindern einer Deformation der Lotschicht zwischen der Radiatorbasis und der Leiterplatte, wird zugleich verhindert, daß der Verbindungsabschnitt zwischen dem Halbleiterchip und der Leiterplatte bricht.

Zur Verbesserung des Wärmeableitwirkungsgrads des oben beschriebnen Aufbaus ist es günstig, die von der Leiterplatte kommende Wärme längs der Verbindungsebene vor der Radiatorbasis zu verteilen, um die Leitfläche für von der Radiatorbasis geleitete Wärme zur externen Wärmeableiteinrichtung zu vergrößern. Bei der Weiterbildung gemäß Anspruch 5 wird die vom Halbleiterchip erzeugte Wärme vor Erreichen der Radiatorbasis längs der Verbindungsebene verteilt, und die Wärmeableitfläche in der Radiatorbasis erweitert. Durch Ausnutzung der anisotropen thermischen Leitung der Radiatorbasis wird die Wärme rasch von der Radiatorbasis zur externen Wärmeableiteinrichtung geleitet. Als Folge davon wird der Ableitwirkungsgrad für die in dem Halbleiterchip erzeugte Wärme verbessert.

Gemäß dem beanspruchten Herstellungsverfahren werden der Halbleiterchip und die Radiatorbasis gleichzeitig über das auf der Leiterplatte ausgebildete erste bzw. das zweite Leitermuster mit der Leiterplatte verlötet. Beim Stand der Technik wird ein Halbleiterchip mit einer Leiterplatte verbunden und dann eine Radiatorbasis mit der Leiterplatte verbunden, die bereits mit dem Halbleiterchip verbunden ist, und zwar wegen des oben beschriebenen Problems der Zerstörung des Verbindungs abschnitts infolge der thermisch bedingten Deformation. Dadurch, daß das Halbleiterbauelement mit einer Struktur versehen wird, durch die eine solche Deformation verhindert wird, wird es möglich, den Halbleiterchip und die Radiatorbasis gleichzeitig mit der Leiterplatte zu verlöten.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ist daher insbesondere nützlich zur Herstellung des Halbleiterbauelements gemäß der Erfindung mit einem hohen Herstellungswirkungsgrad.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine graphische Darstellung des Temperaturanstiegs des Halbleiterchips in Abhängigkeit von der Dicke des Kupferleitermusters auf einem isolierenden Substrat aus Aluminiumoxid mit einer Dicke von 0,25 mm,
3 eine graphische Darstellung des Temperaturanstiegs des Halbleiterchips in Abhängigkeit von der Dicke des Kupferleitermusters auf einem Substrat aus Aluminiumoxid mit einer Dicke von 0,32 mm,
4 eine graphische Darstellung des Temperaturanstiegs des Halbleiterchips in Abhängigkeit von der Dicke des Kupferleitermusters auf einem Substrat aus Aluminiumoxid mit einer Dicke von 0,635 mm,
5 eine graphische Darstellung der Dicke des Kupferleitermusters über der Dicke des Aluminiumoxid-Substrats zum Erhalt der Leitermusterdicke, bei der der Temperaturanstieg im Halbleiterchip so niedrig ist wie beim herkömmlichen Aufbau,
6 eine graphische Darstellung des Temperaturanstiegs des Halbleiterchips in Abhängigkeit von der Dicke des Kupferleitermusters auf einem Substrat aus Aluminiumnitrid mit einer Dicke von 0,635 mm,
7 eine graphische Darstellung des Temperaturanstiegs des Halbleiterchips in Abhängigkeit von der Dicke des Kupferleitermusters auf einem Substrat aus Siliziumnitrid mit einer Dicke von 0,635 mm,
8 eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Halbleiterbauelements mit einer externen Wärmeableiteinrichtung,
9 eine Querschnittsansicht zur Erläuterung von Problemen, die bei dem herkömmlichen Halbleiterbauelement auftreten,
10 eine andere Querschnittsansicht zur Erläuterung von Problemen, die bei dem herkömmlichen Halbleiterbauelement auftreten, und
11 Kurven zur Erläuterung der Probleme, die bei dem herkömmlichen Halbleiterbauelement auftreten.
Das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel eines Halbleiterbauelements 1 enthält eine Leiterplatte 10, einen Halbleiterchip 2 auf einer ersten Hauptfläche der Leiterplatte 10 und eine Radiatorbasis 3 auf der zweiten Hauptfläche der Leiterplatte 10. Bei Montage des Halbleiterbauelements 1 in einem elektronischen Gerät wird die Radiatorbasis 3 an einem nicht gezeigten Kühlkörper (einer externen Wärmeableiteinrichtung) mit Kühlrippen angebracht. Beim Betrieb des elektronischen Geräts wird die von dem Halbleiterchip 2 erzeugte Wärme von der Leiterplatte 10 über die Radiatorbasis 3 zum Kühlkörper geleitet und von diesem abgeführt.
Die Leiterplatte 10 enthält ein isolierendes Substrat 11 aus Aluminiumoxid (Keramiksubstrat), ein Leitermuster 12 auf der ersten Hauptfläche des Substrats 11 und ein Leitermuster 13 auf der zweiten Hauptfläche des Substrats 11. Die Leitermuster 12 und 13 bestehen aus jeweiligen Kupferschichten, die mit dem Substrat 11 durch direktes Bonden oder aktives Metallbonden verbunden sind. Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel des Halbleiterbauelements war das Substrat 11 62 mm lang, 37 mm breit und 0,25 mm dick, und die Leitermuster 12 und 13 hatten eine Dicke von 0,25 mm.
Der Halbleiterchip 2 ist mit dem Leitermuster 12 auf der ersten Hauptfläche der Leiterplatte 10 über eine Sn-Ag-Lotschicht 14 verbunden, und die Radiatorbasis 3 ist mit dem Leitermuster 13 auf der zweiten Hauptschicht der Leiterplatte 10 über eine Sn-Sb-Lotschicht 15 verbunden. Der Halbleiterchip 2 ist ein Siliziumchip, bei dem beispielsweise ein IGBT und/oder FWD ausgebildet sind. Die Radiatorbasis 3 besteht aus einem Karbonfaserverbundstoff oder einem Karbonverbundstoff (nachfolgend als ein "C/C-Stoff" bezeichnet), wie er in der JP 06-128063/1994 A beschrieben wird und durch Imprägnieren von Karbon (eines porösen Karbonstoffs mit Aluminium, Kupfer oder dergleichen Metall hergestellt wird.
Der thermische Ausdehnungskoeffizient des C/C-Stoffs kann durch Änderung des Imprägnierungsverhältnisses (Gehalts) des Metalls eingestellt werden. Durch Vergrößern des Metallanteils wird der thermische Ausdehnungskoeffizient des CIC-Stoffs größer, das heißt näher an denjenigen des Metalls herangeführt. Durch Erhöhen des Kohlenstoffanteils wird der thermische Ausdehnungskoeffizient des C/C-Stoffs kleiner, das heißt er kommt näher an denjenigen von Kohlenstoff. Damit die im Halbleiterchip 2 erzeugte Wärme wirksam über die Leiterplatte 10 zum Kühlkörper geleitet wird, wird für die Radiatorbasis ein C/C-Stoff eingesetzt, der eine anisotrope thermische Leitfähigkeit besitzt. Die Materialien des C/C-Stoffs sind so ausgerichtet, daß die thermische Leitfähigkeit in Dickenrichtung der Radiatorbasis 3, das heißt in Richtung der Verbindung der Radiatorbasis 3 mit dem Substrat 11, größer ist als die thermische Leitfähigkeit der Radiatorbasis 3 längs der Verbindungsebene zwischen ihr und der Leiterplatte 10. Bei dem zuvor schon erwähnten speziellen Ausfüh rungsbeispiel war die Radiatorbasis 3 90 mm lang, 43 mm breit und 3 mm dick. Die thermische Leitfähigkeit der Radiatorbasis in ihrer Verbindungsrichtung mit der Leiterplatte 10 ist zu 320 W/m·K ausgelegt. Die thermische Leitfähigkeit der Radiatorbasis 3 längs der Verbindungsebene zwischen ihr und der Leiterplatte 10 (der Richtung senkrecht zur Verbindungsrichtung) ist auf 172 W/m·K ausgelegt. Bei dem speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf der Radiatorbasis 3 eine Nickelplattierung (Ni-P-Plattierung) mit einer Dicke von 5 μm ausgebildet.
Zur Minimierung der Wölbung oder Krümmung, die in der Radiatorbasis 3 unmittelbar nach ihrem Verlöten mit der Leiterplatte 10 auftritt, sind die Materialien für die Radiatorbasis 3 so ausgewählt, daß der Unterschied zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Radiatorbasis 3 längs der Verbindungsebene zwischen ihr und dem Substrat 11 sowie dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Leiterplatte 10 (genauer gesagt dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Substrats 11) längs der Verbindungsebene unterhalb eines vorbestimmten Werts liegt, ausreichend um zu verhindern, daß die Lotschicht 15 aufgrund thermischer Spannung, verursacht zwischen der Radiatorbasis 3 und der Leiterplatte 10, bricht. Anders ausgedrückt, der thermische Ausdehnungskoeffizient der Radiatorbasis 3 wird durch Wahl ihres Metallgehalts so eingestellt, daß die oben beschriebene bevorzugte Relation zwischen den thermischen Ausdehnungskoeffizienten realisiert werden kann.
Obwohl der genannte vorbestimmte Differenzwert möglichst nahe bei Null liegen sollte, wird er empirisch durch Experimente auf einen geeigneten Wert gesetzt, wobei die Experimente den praktischen und wählbaren Bereich oder den Sicherheitsfaktor für die Auslegung berücksichtigen. Da der thermische Ausdehnungskoeffizient des Substrats 11 aus Aluminiumoxid des genannten speziellen Ausführungsbeispiels der Erfindung etwa 7,8 ppm/K beträgt, wird der thermische Ausdehnungskoeffizient der Radiatorbasis 3 aus dem C/C-Stoff in Verbindungsrichtung zur Leiterplatte 10 auf etwa 4 ppm/K gesetzt und der thermische Ausdehnungskoeffizient der Radiatorbasis 3 längs der Verbindungsebene zwischen ihr und der Leiterplatte 10 auf etwa 7 ppm/K.
Beim genannten Ausführungsbeispiel wird die über die Leiterplatte 10 geführte Wärme längs der Verbindungsebene zwischen der Leiterplatte 10 und der Radiatorbasis 3 verteilt und dann zur Radiatorbasis geleitet. Um dies zu ermöglichen, ist die Dicke des Leitermusters 13, das sich zwischen dem Substrat 11 und der Radiatorbasis 3 befindet auf einen Wert gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert eingestellt.
Die Radiatorbasis 3 des Ausführungsbeispiels besitzt eine anisotrope thermische Leitfähigkeit derart, daß die thermische Leitfähigkeit in ihrer Dickenrichtung, das heißt in der Richtung senkrecht zur Verbindungsebene zwischen Leiterplatte 10 und Radiatorbasis 3 höher ist als die thermische Leitfähigkeit längs der Verbindungsebene. Wenn das Leitermuster 13 dünn ist, wird die im Halbleiterchip erzeugte Wärme ohne Änderung der Wärmeleitfläche (der Fläche über die die Wärme geleitet wird) über die Leiterplatte 10 auf die Radiatorbasis 3 und weiter auf den Kühlkörper geleitet.
Daher wird die über das Substrat 11 geführte Wärme vorher längs der Verbindungsebene zwischen dem Substrat 11 und der Radiatorbasis 3 dadurch verteilt, daß ein Leitermuster 13 mit isotroper thermischer Leitfähigkeit (oder gering anisotroper thermischer Leitfähigkeit) mit einer gewissen Dicke vorgesehen wird, um die thermische Leitfläche darin zu vergrößern. Durch diese Ausgestaltung wird die Fläche, über die die Radiatorbasis 3 die Wärme empfängt, vergrößert. Zusätzlich wird durch Ausnutzung der Anisotropie der thermische Leitfähigkeit der Radiatorbasis 3 (höhere thermische Leitfähigkeit senkrecht zur Verbindungsebene) die Wärme schnell von der Radiatorbasis 3 zum Kühlkörper geführt.
Eine effiziente Herstellung des Halbleiterbauelements 1 wird dadurch ermöglicht, daß dessen Wärmeableitvermögen verbessert wird und eine Struktur zur Verminderung oder Verhinderung einer Deformation gewählt wird, die durch thermische Spannung in den Verbindungsabschnitten infolge unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten auftreten könnte.
Das Halbleiterbauelement 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel ermöglicht die Verminderung oder Verhinderung der Deformation, die durch das Auflöten der Radiatorbasis 3 auf die Leiterplatte 10 auftreten könnte. Wenn daher der Halbleiterchip 2 und die Radiatorbasis 3 gleichzeitig mit der Substrat 11 verbunden werden, und zwar über die auf dem Substrat ausgebildeten Leitermuster 12 und 13, werden die Verbindungsabschnitte nicht aufgrund thermischer Spannung brechen oder sonstwie beschädigt werden.
Bei der Herstellung des Halbleiterbauelements gemäß der Erfindung werden die Leitermuster 12 und 13 auf den jeweiligen Hauptflächen des Substrats 11 ausgebildet und dann der Halbleiterchip 2 und die Radiatorbasis 3 gleichzeitig über diese Leitermuster mit dem Substrat 11 verbunden.
Beispiele
Zur Bestätigung der Wirkungen der Erfindung wird der Aufbau des beschriebenen Ausführungsbeispiels mit dem herkömmlichen Aufbau durch Wärmezyklustests im Hinblick auf die Größe der Wölbung, die in der Radiatorbasis auftritt, den Temperaturanstieg in dem Halbleiterchip und die Ermüdungslebensdauer der Lotschicht verglichen. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 2 bis 4 sowie den 2 bis 7 dargestellt.
Tabelle 2 zeigt die Änderung der Größe der Wölbung der Radiatorbasis nach deren Auflöten abhängig von der Art der Radiatorbasis und der Art des Lots. Eine Radiatorbasis gemäß einem Beispiel der Erfindung verwendet den vorgenannten C/C-Stoff (und wird nachfolgend als "C/C-Radiatorbasis" bezeichnet). Die Vergleichsradiatorbasis verwendet die herkömmliche Kupferplatte (und wird nachfolgend als "Kupfer-Radiatorbasis" bezeichnet). Diese beiden Radiatorbasen werden mit einem bleihaltigen Lot sowie mit einem bleifreien Lot an der Leiterplatte befestigt, und die Größe der Wölbung der mit der Leiterplatte befestigen Radiatorbasis wird gemessen.
Die bei dem Test verwendeten Radiatorbasen hatten eine Länge von 90 mm, eine Breite von 43 mm und eine Dicke von 3 mm. Die bei dem Test verwendeten Substrate 11 maßen 62 mm × 37 mm × 0,25 mm. Das Löten erfolgte bei 300°C für 6 Minuten. Tabelle 2
Wie aus Tabelle 2 hervorgeht beträgt die Größe der Wölbung der Kupfer-Radiatorbasis 90 μm bei Verwendung des bleihaltigen Lots. Bei der C/C-Radiatorbasis beträgt der entsprechende Wert 0 μm (man beachte, daß in Tabelle 2 die gemäß Darstellung in 4 nach oben gerichtete Wölbung mit einem negativen Wert angegeben ist). Bei Verwendung des bleifreien Lots beträgt die Größe der Wölbung bei der Kupfer-Radiatorbasis 350 μm und bei der C/C-Radiatorbasis 0 μm.
Wenn das bleihaltige Lot verwendet wird, ist das Ausmaß der Wölbung sowohl bei der C/C-Radiatorbasis als auch bei der Kupfer-Radiatorbasis wegen des Kriechphänomens, das in Verbindung mit dem Stand der Technik beschrieben wurde, klein. Selbst wenn jedoch bleifreies Lot verwendet wird, ist die Größe der Wölbung bei der C/C-Radiatorbasis 0 μm, und zwar wahrscheinlich weil der thermische Ausdehnungskoeffizient der Radiatorbasis längs der Verbindungsebene zwischen der Radiatorbasis und der Leiterplatte näher bei dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Leiterplatte längs der Verbindungsebene liegt, und zwar durch die Verwendung des C/C-Stoffs. Deshalb wird das Auftreten einer Deformation der Radiatorbasis infolge von thermischer Spannung verhindert. Da Halbleiterbauelemente unter Einsatz bleifreien Lots hergestellt werden können, lassen sich gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung Halbleiterbauelemente mit bleifreiem Aufbau erzielen, die die Anforderungen an den Umweltschutz erfüllen.
Tabelle 3 vergleicht die Wärmeableitungseffekte in Abhängigkeit von der Art des Substrats 11. Die C/C-Radiatorbasis gemäß dem Ausführungsbeispiel und die herkömmliche Kupfer-Radiatorbasis wurden jeweils mit einem Substrat aus Aluminiumoxid sowie einem Substrat aus Aluminiumnitrid kombiniert und der Temperaturanstieg dem Halbleiterchip auf dem jeweiligen Substrat gemessen.
Die C/C-Radiatorbasis und die Kupfer-Radiatorbasis, die bei diesem Temperaturanstiegstest verwendet wurden, sind die gleichen, wie die bei dem zuvor beschriebenen Wölbungstest verwendeten. Der bei diesem Temperaturanstiegstest verwendete Halbleiterchip hatte Abmessungen von 9,8 mm × 9,8 mm × 0,15 mm. Die Dicke des Substrats aus Aluminiumoxid betrug 0,25 mm und die Dicke des Substrats aus Aluminiumnitrid betrug 0,635 mm. Kupfer-Leitermuster wurden auf den beiden Hauptflächen der Substrate mit einer Dicke von 0,25 mm ausgebildet. Nach Speisung des jeweiligen Halbleiterchips mit 160 Watt elektrischer Leistung für 5 Minuten wurde der Temperaturanstieg in den einzelnen Halbleiterchips gemessen. Tabelle 3
Wie aus Tabelle 3 hervorgeht wird bei Verwendung von Aluminiumnitrid als Material für das isolierende Substrat der Temperaturanstieg im Halbleiterchip auch bei Einsatz einer C/C-Radiatorbasis genauso wirkungsvoll oder gar noch wirkungsvoller unterdrückt wie beim herkömmlichen Aufbau. Anders ausgedrückt, selbst bei Einsatz des C/C-Stoffs mit geringerer thermischer Leitfähigkeit als Kupfer werden ähnliche Wärmeableiteffekte erreicht. Obwohl in Tabelle 3 nicht angegeben, ergab sich, daß die gleichen Effekte wie im Fall von Aluminiumnitrid bei Einsatz von Siliziumnitrid als Substrat erreicht werden.
Unter Bezug auf die 2 bis 7 wird nachfolgend die Abhängigkeit der Wärmeableitwirkung von den Leitermustern auf den jeweiligen Hauptflächen des Substrats beschrieben. Bei den Temperaturanstiegstests wird der C/C-Stoff für die Radiatorbasis verwendet, und der Temperaturanstieg im Halbleiterchip wird im Fall des Substrats aus Aluminiumoxid, des Substrats aus Aluminiumnitrid und des Substrats aus Siliziumnitrid gemessen.
In den Figuren sind die Ergebnisse, die mittels der C/C-Radiatorbasis erzielt wurden, mit ausgezogenen Linien dargestellt. Als Vergleichsreferenz ist der Temperaturanstieg eines Vergleichsbeispiels (herkömmlicher Aufbau) unter Verwendung der herkömmlichen Kupfer-Radiatorbasis gestrichelt dargestellt. Das Vergleichsbeispiel verwendet Aluminiumoxidkeramik für das Substrat und thermisch isotropes Kupfer für die Leitermuster auf den jeweiligen Hauptflächen des Substrats. Die Kupferleitermuster bei dem Vergleichsbeispiel waren 0,25 mm dick. Der Temperaturanstieg im Halbleiterchip des Vergleichsbeispiels betrug 125°C.
Bei den 2 bis 4 ist Aluminiumoxid für das Substrat verwendet, in gleicher Weise wie bei dem Vergleichsbeispiel, und die Dicke des Substrats beträgt bei 2 0,25 mm, bei 3 0,32 mm und bei 4 0,635 mm. Die gleiche Radiatorbasis und der gleiche Halbleiterchip wie oben beschrieben wurde bei den 2 bis 4 eingesetzt.
Wie sich aus den 2 bis 4 ergibt, wurden fünf Leiterplatten mit Leitermusterdicken von 0,25 mm, 0,35 mm, 0,40 mm, 0,50 mm bzw. 0,60 mm hergestellt. Nach kontinuierlicher Speisung des Halbleiterchips auf den jeweiligen Leiterplatten mit 160 Watt elektrischer Leistung für 5 Minuten wurden der Temperaturanstieg im Halbleiterchip gemessen.
Wie die 2 bis 4 zeigen, wird der Temperaturanstieg im Halbleiterchip mit zunehmender Dicke des Leitermusters geringer, was auf eine bessere Wärmeableitung hinweist. Die Figuren geben außerdem an, daß der Temperaturanstieg im Halbleiterchip mit zunehmender Dicke des Substrats (Aluminiumoxid) zunimmt.
Die Relationen zwischen der Substratdicke x (Aluminiumoxidsubstrat) und der Leitermusterdicke y (Kupfer-Leitermuster) zur Erreichung einer Chiptemperatur gleich oder geringer als diejenige beim Vergleichsbeispiel, die sich aus den Daten der 2 bis 4 ergeben, sind in 5 dargestellt und lassen sich durch die folgende Beziehung (1) ausdrücken: y ≥ 0,6886 x + 0,218 (1)
Dadurch, daß man die Leitermuster mit einer Dicke y innerhalb des oben angegebenen Bereichs versieht, erreicht man eine Wärmeableitung, die wirkungsvoller als diejenige ist, die mit dem herkömmlichen Aufbau erreichbar ist.
Dadurch, daß man Leitermusterdicke auf den oben beschriebenen Bereich begrenzt, wird die Wärme unter dem Halbleiterchip und unter dem Substrat seitlich (längs der Verbindungsebene) verteilt, weshalb der Temperaturanstieg im Halbleiterchip unterdrückt bzw. vermindert wird. Dadurch, daß also die Dicke der Leitermuster in gewissem Ausmaß erhöht wird, wird der Temperaturanstieg im Halbleiterchip genauso wirkungsvoll oder noch wirkungsvoller als beim herkömmlichen Aufbau unterdrückt, selbst wenn der C/C-Stoff mit anisotroper thermischer Leitfähigkeit verwendet wird. Anders ausgedrückt, die Nachteile die von der anisotropen thermischen Leitfähigkeit des C/C-Stoffs herrühren werden unabhängig von der thermischen Leitfähigkeit des Substrats kompensiert.
Bei 6 wird Aluminiumnitrid als Substrat verwendet und bei 7 Siliziumnitrid, beides mit einer Dicke von 0,635 mm. Die gleiche Radiatorbasis und der gleiche Halbleiterchip wie oben beschrieben sind bei den 6 und 7 eingesetzt.
Wie sich aus den 6 und 7 ergibt, wurden fünf Arten von Leiterplatten vorbereitet, deren Leitermusterdicke 0,25 mm, 0,35 mm, 0,40 mm, 0,50 mm bzw. 0,60 mm betrug. Nach kontinuierlicher Speisung des Halbleiterchips mit 160 W elektrischer Leistung für 5 Minuten wurde der Temperaturanstieg des Halbleiterchips auf den jeweiligen Leiterplatten gemessen. Das Vergleichsbeispiel und der Temperaturanstieg in dessen Halbleiterchip wurden bereits oben beschrieben.
Wie die 6 und 7 zeigen, wird der Temperaturanstieg im Halbleiterchip mit zunehmender Leitermusterdicke geringer, was stärkere Wärmeableiteffekte anzeigt. Bei den 6 und 7 ist der Temperaturanstieg bei jeder Leitermusterdicke geringer als derjenige bei dem Halbleiterchip des Vergleichsbeispiels.
Es zeigt sich somit, daß thermische Ableitwirkungen besser als die mit dem herkömmlichen Aufbau erzielbaren unabhängig von der Dicke des Substrats erreichbar sind, wenn Aluminiumnitrid oder Siliziumnitrid als Material für dieses Substrat verwendet wird.
Da das Substrat aus Aluminiumoxid allgemein billiger als das aus Aluminiumnitrid oder Siliziumnitrid ist, ist es jedoch sehr wichtig, Aluminiumoxid für das isolierende Substrat in dem vorgenannten Dickenbereich einzusetzen.
Tabelle 4 gibt den Unterschied der Lebensdauer der Lotschicht zwischen der Radiatorbasis und dem isolierenden Substrat abhängig von der Art der Radiatorbasis an. Bei dem Test wurden die in der Lotschicht auftretende Spannung und die Lebensdauer der Lotschicht auf der C/C Radiatorbasis gemäß der Erfindung bzw. der herkömmlichen Kupfer-Radiatorbasis des Vergleichsbeispiels gemessen.
Die Radiatorbasis und der Halbleiterchip waren sowohl bei dem Beispiel der Erfindung als auch bei dem Vergleichsbeispiel jeweils die gleichen wie oben beschrieben. Die Dicke des Substrats aus Aluminiumoxid in der Leiterplatte betrug 0,25 mm, und die Kupfer-Leitermuster, die auf den beiden Hauptflächen des isolierenden Substrats ausgebildet waren, waren jeweils 0,25 mm dick. Die Lebensdauer (Zyklen) bis zum Bruch der Lotschicht wurde dadurch gemessen, daß das Halbleiterbauelement in einem ersten Gefäß bei –40°C für die Dauer einer Stunde, in einem zweiten Gefäß bei Raumtemperatur (25°C) für die Dauer von 30 Minuten und in einem dritten Gefäß bei 125°C für die Dauer von einer Stunde gehalten wurde und dieser Wärmezyklus wiederholt wurde. Die Spannungen in der Lotschicht wurden gemessen, nachdem die Halbleiterbauelemente in dem dritten Gefäß bei 125°C gehalten und dann wieder aus dem Gefäß herausgenommen wurden. Tabelle 4
Wie aus Tabelle 4 hervorgeht beträgt die in der Lotschicht des Vergleichsbeispiels auftretende Spannung 1,28 % und die in der Lotschicht des Ausführungsbeispiels auftretende Spannung 0,73 %. Durch Einsatz des C/C-Stoffs für die Radiatorbasis wird somit das Ausmaß der Spannung vermindert. Die Lebensdauer der Lotschicht wurde beim Vergleichsbeispiel mit 2000 Zyklen gemessen, während sie beim Ausführungsbeispiel der Erfindung zu 1500 Zyklen auf der Basis der Spannungs-Lebensdauer-Kurve berechnet wurde. Das bedeutet, daß die Lebensdauer der Lotschicht durch Einsatz des C/C-Stoffs für die Radiatorbasis erheblich verlängert wird.
Wie voranstehend beschrieben, wird die Lebensdauer der Lotschicht verlängert und ihre Zuverlässigkeit verbessert, und zwar dadurch daß als Radiatorbasis eine solche eingesetzt wird, deren thermischer Ausdehnungskoeffizient nahe bei demjenigen des isolierenden Substrats liegt. Die Beeinträchtigung der Lotschicht durch Ermüdung wird durch die Wirkung der Scherspannungen schlimmer, die infolge des Unterschieds der thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Substrat einerseits und der mit ihm über die Lotschicht verbundenen Radiatorbasis andererseits auf die Lotschicht ausgeübt wird. Man kann daher davon ausgehen, daß die Beeinträchtigung durch Ermüdung durch Minimierung der Differenz zwischen den thermischen Ausdehnungskoeffizienten unterdrückt wird.
Da hervorragende Eigenschaften und Wirkungen durch Verwendung von Aluminiumoxid für das Substrat erreicht werden, das billiger als Aluminiumnitrid und Siliziumnitrid ist, wird es möglich das Halbleiterbauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit geringen Kosten herzustellen.
Da der C/C-Stoff für die Radiatorbasis verwendet wird, ist diese leichter als die herkömmliche Kupfer-Radiatorbasis (tatsächlich beträgt ihr Gewicht ¼ desjenigen der herkömmlichen Kupfer-Radiatorbasis). Als Folge davon wird es möglich, das Gesamtgewicht des Halbleiterbauelements gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zu verringern.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die voranstehenden in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelheiten beschränkt. Vielmehr sind die oben angegebenen Materialien und Abmessungen für die Leiterplatte, die Leitermuster, den Halbleiterchip und die Radiatorbasis lediglich als beispielhaft zu verstehen. Andere Materialien können zur Erzielung der Wirkungen der Erfindung gewählt werden. Obwohl beim beschriebenen Ausführungsbeispiel für die Radiatorbasis beispielsweise der C/C-Stoff verwendet wird, kann statt dessen ein mehrfach laminierter Mantelstoff aus Cu-36 Ni·Fe-Cu eingesetzt werden, der anisotrope thermische Leitfähigkeit und anisotrope thermische Ausdehnungskoeffizienten besitzt. Weiter alternativ können für die Radiatorbasis Materialien mit niedrigem thermischen Ausdehnungskoeffizient wie Cu-SiC, Cu-Cu₂O, Al-SiC, Cu-W, Cu-Mo, Cu-Mo-Cu und Cu-Cu·Mo-Cu ausgewählt werden.
Obwohl der Halbleiterchip und die Radiatorbasis durch Löten (soldering = Weichlöten) mit dem isolierenden Substrat verbunden sind, könnten sie statt dessen auch durch Hartlöten (brazing) verbunden werden.
Obwohl ein Keramiksubstrat, etwa ein Aluminiumoxidsubstrat, bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung eingesetzt wird, kann ein Harzsubstrat zum Aufbau einer sogenannten gedruckten Leiterplatte alternativ eingesetzt werden.

Claims

Halbleiterbauelement, umfassend: eine Leiterplatte (10) mit einem isolierenden Substrat (11) mit einer ersten Hauptfläche und einer zweiten Hauptfläche, einem ersten Leitermuster (12) auf der ersten Hauptfläche und einem zweiten Leitermuster (13) auf der zweiten Hauptfläche, einen Halbleiterchip (2), der über das erste Leitermuster (12) mit der ersten Hauptfläche der Leiterplatte (10) verbunden ist, eine Radiatorbasis (3), die über eine Lotschicht (15) und das zweite Leitermuster (13) mit der zweiten Hauptfläche der Leiterplatte (10) verbunden ist, um in dem Halbleiterchip (2) erzeugte Wärme an eine Wärmeableiteinrichtung auf der dem zweiten Leitermuster abgewandten Seite der Radiatorbasis (3) abzuleiten, wobei die Radiatorbasis (3) aus einem anisotrope thermische Leitfähigkeit aufweisenden Stoff hergestellt ist, der so ausgerichtet ist, daß die thermische Leitfähigkeit der Radiatorbasis (3) senkrecht zur Verbindungsebene zwischen der Radiatorbasis (3) und der Leiterplatte (10) größer ist als längs der Verbindungsebene; und der Stoff für die Radiatorbasis (3) so ausgewählt ist, daß der Unterschied zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Radiatorbasis längs der Verbindungsebne zwischen ihr und der Leiterplatte (10) und der thermische Ausdehnungskoeffizient des Substrats (11) längs der Verbindungsebene gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, der niedrig genug ist, um einen Bruch der Lotschicht (15) aufgrund zwischen der Radiatorbasis (3) und der Leiterplatte (10) auftretender thermischer Spannung zu verhindern.
Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem die Radiatorbasis aus einem Karbonfaserverbundstoff hergestellt ist, der aus einem porösen Karbonmaterial, welches mit einem vorbestimmten Metall imprägniert ist, besteht, oder aus einem Karbonverbundstoff, der ein poröses Karbonmaterial enthält, welches mit einem vorbestimmten Metall imprägniert ist.
Halbleiterbauelement nach Anspruch 2, bei dem der Anteil des Metalls so eingestellt ist, daß der thermische Ausdehnungskoeffizient der Radiatorbasis (3) längs der Verbindungsebene zwischen ihr und der Leiterplatte (10) und der thermische Ausdehnungskoeffizient des Substrats (11) längs der Verbindungsebene einander nahezu gleich sind.
Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem das Substrat (11) aus einem Keramikmaterial enthaltend Aluminiumnitrid oder Siliziumnitrid hergestellt ist.
Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem die Dicke des zweiten Leitermusters (13) senkrecht zur Verbindungsebene so eingestellt ist, daß sie gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, um den Grad der Verteilung der im Halbleiterchip (2) erzeugten Wärme längs der Verbindungsebene gleich oder größer als einen vorbestimmten Grad einzustellen.
Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, bei dem das Substrat (11) ein Aluminiumoxid-Keramikmaterial umfaßt, das zweite Leitermuster (13) zwischen der Radiatorbasis (3) und dem isolierenden Substrat (11) ein Kupfermuster umfaßt, und die Dicke y des zweiten Leitermusters (13) senkrecht zur Verbindungsebene und die Dicke x des isolierenden Substrats (11) in folgender Beziehung zueinander stehen: y ≥ 0,6886 x + 0,218.
Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements mit dem in Patentanspruch 1 angegebenen Aufbau, umfassend die Schritte: Herstellen der Radiatorbasis (3) aus dem anisotrope thermische Leitfähigkeit aufweisenden Stoff, wobei der Stoff – derart ausgerichtet ist, daß die thermische Leitfähigkeit der Radiatorbasis senkrecht zur Verbindungsebene zwischen der Radiatorbasis (3) und der Leiterplatte (10) größer ist als längs der Verbindungsebene, und – so auswählt ist, daß der Unterschied zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Radiatorbasis (3) längs der Verbindungsebene zwischen der Radiatorbasis (3) und der Leiterplatte (10) und der thermische Ausdehnungskoeffizient des Substrats (11) längs der Verbindungsebene gleich oder geringer als ein vorbestimmter Wert ist, welcher niedrig genug ist, um zu verhindern, daß die Lotschicht (15) infolge von zwischen der Radiatorbasis (3) und der Leiterplatte (10) auftretender thermischer Spannung bricht; und gleichzeitiges Verbinden des Halbleiterchips (2) über das erste Leitermuster (12) und der Radiatorbasis (3) über das zweite Leitermuster (13) mit der Leiterplatte (10).
Verfahren nach Anspruch 7, ferner umfassend den Schritt: Einstellen der Dicke des zweiten Leitermusters (13) zwischen dem Substrat (11) und der Radiatorbasis (3) auf einen Wert gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert derart, daß der Grad der Verteilung der in dem Halbleiterchip (2) erzeugten Wärme längs der Verbindungsebene gleich oder größer als ein vorbestimmter Grad wird.