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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Baustein mit einer metallischen Grundplatte und einer keramischen Leiterplatte und ein Verfahren zur Herstellung des elektronischen Bausteins durch das Verbinden einer keramischen Leiterplatte mit einem Metallsubstrat.
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Moderne elektronische Bausteine umfassen oft Bauteile, die für Zwecke wie zum Beispiel Hitzeableitung, elektrische Erdung und Ähnliches miteinander verbunden und konfektioniert werden. So kann zum Beispiel eine Leiterplatte mit einem Metallkühlkörper verbunden werden, um die mit einem Betrieb der Leiterplatte verbundene Wärme abzuführen. Herkömmliche Verbindungsverfahren umfassen zum Beispiel die Verwendung von einem thermischem aushärtenden Haftmittel, wobei die Leiterplatte durch Aufbringen von Wärme auf den gesamten elektronischen Baustein mit dem Kühlkörper verbunden wird, in dem das darin enthaltene thermisch aushärtende Haftmittel bei einer im Wesentlichen hohen Temperatur ausgehärtet wird. Ein solches Aushärten bei hohen Temperaturen kann jedoch schädigende Auswirkungen auf die Ebenheit der Leiterplatte aufweisen, sobald der Baustein abgekühlt ist.
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Die 1A und 1B veranschaulichen einen beispielhaften konventionellen elektronischen Baustein 10 in verschiedenen Stufen der Herstellung. Der elektronische Baustein 10 umfasst eine Leiterplatte 15 und einen Metallkühlkörper 20, wobei sich eine haftende Schicht 25 zwischen diesen befindet. Typischerweise weisen die Leiterplatte 15 und der Kühlkörper 20 sich unterscheidende Koeffizienten der thermischen Ausdehnung auf, wobei sich die Leiterplatte bei einer entsprechenden Aufbringung auf und Abführung von Wärme von dem Baustein 10 typischerweise bedeutend weniger ausdehnt und zusammen zieht als der Kühlkörper. In 1A sind die Leiterplatte 15 und der Kühlkörper 20 vor der Erwärmung veranschaulicht, wobei die haftende Schicht 25 nicht ausgehärtet ist und auf diese Weise eine Bewegung zwischen der Leiterplatte und dem Kühlkörper ermöglicht. Im nicht ausgehärteten Zustand sind die Leiterplatte 15 und der Kühlkörper 20 planar und zu einander parallel. Um die haftende Schicht 25 auszuhärten, wird der Baustein 10 erwärmt, und die Leiterplatte 15 und der Kühlkörper 20 dehnen sich in unterschiedlichen Maßen aus. Da jedoch die haftende Schicht 25 unterhalb einer vorgegebenen Temperatur für die Aushärtung in einem geschmeidigen Zustand verbleibt, können sich die Leiterplatte 15 und der Kühlkörper 20 in Bezug auf einander ausdehnen, wodurch auf diese Weise die Ebenheit aufrecht erhalten wird, wenn das Haftmittel noch nicht ausgehärtet ist.
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Sobald die haftende Schicht 25 jedoch bei der zur Aushärtung vorgegebenen Temperatur aushärtet, werden die Leiterplatte 15 und der Kühlkörper 20 vom ausgehärteten Haftmittel in Bezug auf einander fixiert. Auf diese Weise ziehen sich während einer Abkühlung des Bausteins 10 die Leiterplatte 15 und der Kühlkörper 20 zusammen und verursachen einem Aufbau von Spannung zwischen der Leiterplatte und dem Kühlkörper (wiederum weil die Leiterplatte und der Kühlkörper sich unterscheidende Koeffizienten der thermischen Ausdehnung aufweisen). 1B veranschaulicht eine Auswirkung der aufgebauten Spannung, wobei sich der Kühlkörper 20 auf Grund der zwischen dem Kühlkörper und der Leiterplatte auferlegten Spannung in Bezug auf die Leiterplatte 15 verbiegt. In Abhängigkeit von der Elastizität der haftenden Schicht 25 und der Steifigkeit der Leiterplatte 15 und des Kühlkörpers 20 kann sich ein Maß an Durchbiegung 30 ergeben und den Baustein auf diese Weise nicht planar werden lassen. Alternativ dazu kann die Verbindung zwischen der Leiterplatte 15 und dem Kühlkörper 20 an der haftenden Schicht 25 den Beanspruchungen erliegen und den Baustein auf diese Weise ablösen.
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Aus der
US 5 602 720 A ist eine Struktur zum Befestigen eines Halbleiterbauelements bekannt, die eine Keramikplatte mit einer thermischen Leitfähigkeit größer oder gleich 120 W/mK beinhaltet, wobei auf einer deren Oberflächen das Halbleiterbauelement befestigt ist. Zudem ist ein aus einer Kupferplatte oder einer Platte aus einem kupferbasierten Legierung mit einer thermischen Leitfähigkeit größer oder gleich 300 W/mK geformter Kühlkörper mit einer weiteren Oberfläche der Keramikplatte verbunden. Die Struktur beinhaltet zudem eine aus einem Metall oder einer Legierung mit einer thermischen Leitfähigkeit größer oder gleich 100 W/mK geformte Grundplatte, auf welcher der Kühlkörper befestigt ist. Ein Problem sind allerdings die sehr verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten von Metall und Keramik, so dass sich bei hoher Temperatur die Schichten ablösen können.
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Dementsprechend gibt es einen Bedarf für eine verbesserte Konfektionierung, durch die die Mängel der traditionellen Konfektionierung verringert werden können, indem die durch die verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten erzeugten mechanischen Spannungen abgebaut werden und somit eine Wölbung des elektronischen Bausteins verhindert wird.
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Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der Konfektionierung von Leiterplatten und bezieht sich auf einen Baustein gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 20.
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Das Paar von Flanschen hat die Funktion, eine Ebenheit der Oberflächen der Leiterplatte und der Führung aufrecht zu erhalten. Entsprechend der Erfindung weisen die Leiterplatte und die Grundplatte sich unterscheidende Koeffizienten der thermischen Ausdehnung auf, wobei das Paar von Flanschen die Funktion aufweist, eine Ebenheit der Oberflächen der Leiterplatte und der Grundplatte während einer Ausdehnung oder Schrumpfung von entweder der Grundplatte oder der Leiterplatte oder von beiden aufrecht zu erhalten.
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Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren, den o. g. elektronischen Baustein auszuformen, wobei eine metallische Grundplatte und eine keramische Leiterplatte zur Verfügung gestellt werden, wobei die Grundplatte und die Leiterplatte sich unterscheidende Koeffizienten der thermischen Ausdehnung aufweisen. Entsprechend der Erfindung wird eine Führung in der Grundplatte ausgeformt, wobei die Führung ein oder mehrere sekundäre Anordnungen umfasst und eine Länge, Breite und Tiefe aufweist, die in Beziehung stehen zu einer entsprechenden Länge, Breite und Tiefe der keramischen Leiterplatte, die passend dazu ein oder mehrere Hohlräume umfasst, und wobei ein Paar von Flanschen entlang der Länge der Führung festgelegt ist. Eine haftende Schicht wird entweder auf die Führung oder die Leiterplatte oder auf beide aufgebracht und die Leiterplatte wird innerhalb der Führung platziert, so dass die mindestens eine sekundäre Anordnung in den mindestens einen sekundären Hohlraum passt. Entsprechend der Erfindung umfasst das Haftmittel ein thermisch aushärtendes Epoxid.
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Die Grundplatte, die Leiterplatte und das Haftmittel werden auf eine vorgegeben Temperatur erwärmt, wobei sich die Grundplatte und die Leiterplatte während der Erwärmung thermisch um sich unterscheidende Beträge ausdehnen. Weiterhin härtet das Haftmittel bei der vorgegebenen Temperatur aus. Die Grundplatte, die Leiterplatte und das Haftmittel werden dann abgekühlt, wobei sich die Grundplatte und die Leiterplatte thermisch um sich unterscheidende Beträge zusammen ziehen. Die sich unterscheidenden Maße der Schrumpfung bedingen eine Spannung zwischen der Grundplatte und der Leiterplatte und das Paar von Flanschen begrenzt vorteilhaft eine durch die hervor gerufene Spannung bedingte Verbiegung der Grundplatte und der Leiterplatte, wobei die Anordnungen der Grundplatte in den Hohlräumen der Leiterplatte für eine feste Verbindung sorgen.
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Die folgende Beschreibung und die beiliegende Zeichnung stellt im Detail ein bestimmtes Ausführungsbeispiel der Erfindung heraus, welches das Prinzip der Erfindung veranschaulicht.
- 1A zeigt eine perspektivische Ansicht eines elektronischen Bausteins nach dem Stand der Technik vor einem Aushärten einer haftenden Schicht;
- 1B zeigt eine perspektivische Ansicht des elektronischen Bausteins gemäß 1A nach einem Aushärten der haftenden Schicht;
- 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines konfektionierten elektronischen Bausteins bestehend aus einer Leiterplatte innerhalb einer Führung einer Grundplatte;
- 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Grundplatte des Bausteins gemäß 2;
- 4 zeigt eine Querschnittsansicht auf einen Teil der Grundplatte gemäß 2;
- 5 zeigt eine Draufsicht auf eine Leiterplatte, die in die Führung der Grundplatte gemäß 3 und 4 eingesetzt werden kann;
- 6 zeigt eine perspektivische Ansicht der Leiterplatte gemäß 5;
- 7 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung eines beispielhaften elektronischen Bausteins entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung;
- 8 zeigt ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines elektronischen Bausteins entsprechend der vorliegenden Erfindung.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Konfektionierung von elektronischen Bausteinen, wobei Materialien, die sich unterscheidende Koeffizienten der thermischen Ausdehnung aufweisen, miteinander verbunden werden. Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf die Figuren beschrieben, wobei durchgängig gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um sich auf gleiche Elemente zu beziehen. Die 2 bis 6 betreffen einen verbesserten Baustein, jedoch erst die 7 und 8 betreffen die Erfindung.
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Sich nachfolgend auf die Abbildungen beziehend, veranschaulicht 2 einen elektronischen Baustein 100 bestehend aus einer Leiterplatte in einer Führung einer Grundplatte.
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Der elektronische Baustein 100 umfasst eine metallische Grundplatte 105, eine keramische Leiterplatte 110 und eine dazwischen angeordnete haftende Epoxid-Schicht 115, wobei die haftende Schicht die Leiterplatte mit der Grundplatte verbindet. Die Leiterplatte 110 umfasst zum Beispiel elektronische Schaltkreise 120, welche in ein keramisches Substrat 125 eingebettet sind oder sich auf diesem befinden, wobei das keramische Substrat einen bedeutend niedrigen Koeffizienten der thermischen Ausdehnung (Coefficient of Thermal Expansion - CTE) (zum Beispiel ein CTE von etwa 6 ppm °C) aufweist. Die Grundplatte 105 besteht aus einem Metall, das thermisch leitfähig ist und einen hohen CTE (zum Beispiel einen CTE von etwa 16 ppm °C) aufweist. Eine bedeutsame Differenz in den CTEs zwischen der Grundplatte 105 und der Leiterplatte 110 kann jedoch während des Aushärtungsprozesses der Haftschicht 115 zur Ausbildung von Spannungen in der Grundplatte oder der Leiterplatte oder in beiden führen. Im Fall des thermisch aushärtenden Epoxid als haftende Schicht 115, kann eine wesentliche Ausdehnung der Grundplatte 105 auftreten, während sich die Leiterplatte 110 um einen weit geringeren Grad ausdehnt. Solch eine Abweichung zwischen den CTEs kann deshalb zu einer unerwünschten Verbiegung des Bausteins 100 führen, sobald das thermisch ausgehärtete Epoxid abbindet und der Baustein abgekühlt ist. Vorteilhaft ist die Geometrie der Grundplatte 105, um eine Verbiegung der Grundplatte oder der Leiterplatte 110 oder von beiden zu verringern, die von den Beanspruchungen verursacht wird, wie im Folgenden erörtert wird.
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Die Grundplatte 105 besteht zum Beispiel aus einem zusammenhängenden Stück Metall 127, wie zum Beispiel einer Platte aus Kupfer oder Kupferlegierung (zum Beispiel einer Legierung aus Kupfer und Zirkon), wobei das Metall dazu in der Lage ist, während eines Betriebs des elektronischen Bausteins 100 ein wesentliches Maß an thermischer Energieübertragung zwischen der Leiterplatte 110 und der Grundplatte zur Verfügung zu stellen (zum Beispiel kann die Grundplatte als Kühlkörper für die Leiterplatte wirken). Entsprechend kann die Grundplatte 105 gemäß 3 zusätzlich mit einer oder mehreren ergänzenden Metallbeschichtungen 128 beschichtet werden, wobei die eine oder mehreren ergänzenden Metallbeschichtungen verschiedene Vorzüge für den Baustein 100 zur Verfügung stellen. Zum Beispiel stellen die eine oder mehreren Metallbeschichtungen 128 einen hohen Grad an elektrischer Leitfähigkeit zwischen der Grundplatte 105 und der Leiterplatte 110 oder zwischen der Grundplatte und (nicht gezeigten) angrenzenden Anordnungen (zum Beispiel zwischen der Grundplatte und einer elektrischen Masse) zur Verfügung. Die eine oder mehreren ergänzenden Metallbeschichtungen 128 können zudem eine nicht korrosive Schnittstelle für eine elektrische Verbindung zu den angrenzenden Anordnungen oder anderen (nicht gezeigten) Bausteinen zur Verfügung stellen. Dementsprechend können die eine oder mehreren Metallbeschichtungen 128 eine Schicht von etwa 3,81 nm (=0,15 Millionstel Zoll) von einem oder mehreren Metallen wie Gold und/oder Nickel umfassen, wobei die Metallbeschichtung eine elektrisch hoch leitfähige Schnittstelle zwischen der Grundplatte und angrenzenden Anordnungen zur Verfügung stellt.
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3 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht der in 2 verwendeten Grundplatte 105, wobei die Grundplatte durch einen oder mehrere lang gestreckte Flansche 130 und einen vertieften Teil 135 definiert wird. Die Grundplatte 105 umfasst ein Paar von Flanschen 130, die durch den vertieften Teil 135 voneinander getrennt sind, wobei der vertiefte Teil entlang einer Länge 142 der Grundplatte eine lang gestreckten Führung 140 zwischen den Flanschen definiert. Die Führung 140 umfasst eine planare erste Oberfläche 145, wobei die erste Oberfläche um einen vorgegebenen ersten Abstand 148 (eine Führungstiefe) vertieft ist gegenüber einer oberen Oberfläche 147 von mindestens einem der Flansche 130. Es kann mit anderen Worten so gesehen werden, dass sich die Flansche 130 nach außen hin von der ersten Oberfläche 145 der Führung 140 erstrecken, wobei mindestens einer der Flansche sich mit dem ersten Abstand 148 von der ersten Oberfläche erstreckt (zum Beispiel gleich der Tiefe der Führung 140).
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Die erste Oberfläche 145 ist parallel zu einer planaren unteren Oberfläche 149 der Grundplatten 105, wobei die erste Oberfläche und die untere Oberfläche der Grundplatte durch einen zweiten vorgegebenen Abstand 150 getrennt sind. Es sollte beachtet werden, dass, obwohl die erste Oberfläche 145 und die untere Oberfläche 149 als planar beschrieben werden, Abwandlungen in der Topographie der ersten Oberfläche und der unteren Oberfläche, wie zum Beispiel aufgeraute Oberflächen (nicht gezeigt) vorliegen können.
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Das Paar von Flanschen 130 erstreckt sich von der ersten Oberfläche 145 senkrecht nach außen entlang der Länge 142 der Grundplatte. Weiterhin definieren die Flansche 130 Führungswände 155, die zu der ersten Oberfläche 145 benachbart sind, wobei die Führungswände von einer vorgegebenen Führungsbreite 160 entlang der Länge 142 der Grundplatte 105 voneinander getrennt werden. Die beispielhafte Grundplatte 105 gemäß 3 wird zur Klarheit weiterhin in 4 in dem Querschnitt A-A veranschaulicht, wobei die Flansche 130 durch eine Flanschbreite 161 definiert sind. Die Führung 140 wird zum Beispiel durch maschinelle Herstellung oder Ausstanzen der Grundplatte 105 ausgeformt, wie hierin beschrieben wird.
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Die vorgegebene Führungsbreite 160 gemäß 3 und 4 ist so dimensioniert, dass die Leiterplatte 110 gemäß 2 dazu in der Lage ist, innerhalb der Führung 140 zu liegen. Zum Beispiel veranschaulicht 5 eine Draufsicht auf eine beispielhafte Leiterplatte 110, wobei die Leiterplatte durch eine Breite 162 und eine Länge 164 definiert wird. Die Breite 162 und die Länge 164 der Leiterplatte sind geringfügig kleiner als die entsprechende Führungsbreite 160 und Länge 142 gemäß 3 und 4, wobei die Leiterplatte dazu geeignet ist, vor einem Aushärten der haftenden Schicht 115 (auf diese Weise vor einer Ausdehnung oder Schrumpfung der Grundplatte 105 oder der Leiterplatte 110) innerhalb der Führung 140 platziert zu werden. Die Breite der Leiterplatte 110 ist so dimensioniert, dass ein kleiner Zwischenraum (zum Beispiel ein Abstand von etwa 0,508 mm (=0,020 Zoll)) zwischen der Leiterplatte und den Führungswänden 155 existiert. 6 veranschaulicht die Leiterplatte 110 gemäß 5 in einer perspektivischen Ansicht, wobei die Leiterplatte 110 eine planare zweite Oberfläche 165 (zum Beispiel eine untere Oberfläche der Leiterplatte) und eine dritte Oberfläche 167 (zum Beispiel eine obere Oberfläche der Leiterplatte) umfasst, wodurch auf diese Weise eine Dicke 170 der dazwischen liegenden Leiterplatte definiert wird. Weiterhin ist wie in 2 veranschaulicht die zweite Oberfläche 165 der Leiterplatte 110, wenn sich im Baustein 100 eingebaut ist, parallel zur ersten Oberfläche 145 der Führung.
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Die Dicke 170 der Leiterplatte steht in Beziehung zu dem ersten Abstand 148 gemäß 3 und 4. Zum Beispiel sind die Summe der Dicke 170 der Leiterplatte 110 gemäß 6 und einer (nicht gezeigten) Dicke der haftenden Schicht 115 gemäß 2 gleich dem ersten Abstand 148 (zum Beispiel der Tiefe der Führung) gemäß 3 und 4. In einem Beispiel kann die Dicke der haftenden Schicht 115 als in Bezug auf die Dicke 170 der Leiterplatte 110 unbedeutend betrachtet werden, wobei die Dicke der Leiterplatte gleich dem ersten Abstand 148 ist. Deshalb ist die obere Oberfläche 167 der Leiterplatte 110 in dem in 2 veranschaulichten beispielhaften Baustein 100 ungefähr koplanar mit der oberen Oberfläche 147 der Flansche 130. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Dicke 170 der in 6 veranschaulichten Leiterplatte 110 sich vom ersten Abstand 148 gemäß 3 und 4 unterscheiden kann.
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Der erste Abstand 148 (zum Beispiel eine Höhe der Flansche 130), wie in 3 und 4 veranschaulicht, stellt während thermischer Ausdehnung und Schrumpfung vorteilhaft eine Versteifungswirkung für den Baustein 100 gemäß 2 zur Verfügung und verteilt dort eingeschlossene Spannungen gleichmäßig. Wenn, wie weiter oben erörtert, die Leiterplatte 110 und die Grundplatte 105 sich unterscheidende CTEs aufweisen, dehnen sich die Leiterplatte und die Grundplatte um sich unterscheidende Beträge aus und ziehen sich um diese zusammen, wenn sie auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt werden. Üblicherweise wurden planare Grundplatten verwendet, wobei die Grundplatten mindestens fünfmal so dick waren wie die Dicke der Leiterplatte, um eine Durchbiegung der Grundplatte oder der Leiterplatte während einer Ausdehnung und einer Schrumpfung zu vermeiden (wenn zum Beispiel von einem hochfesten Epoxid als Haftmittel Gebrauch gemacht wurde). Solche großen Dicken sind jedoch sowohl in Bezug auf Materialverbrauch und Größe des Bausteins typischerweise kostspielig. Alternativ dazu wurde Gebrauch gemacht von silikonbasierten Haftmitteln, wobei das Silikon ein Maß an Elastizität zwischen der Grundplatte und der Leiterplatte zur Verfügung stellt, wodurch auf diese Weise Durchbiegung verhindert wird. Jedoch weisen silikonbasierte Haftmittel typischerweise bedeutend niedrigere Verbindungsfestigkeiten auf als Epoxide, wodurch sie auf diese Weise zu potentieller Ablösung der Leiterplatte von der Grundplatte führen. Die Flansche 130 gemäß 3 versteifen andererseits vorteilhaft die Grundplatte 105, während sie gleichzeitig die Spannungen gleichmäßig über die erste Oberfläche 145 der Führung 140 verteilen.
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Zum Beispiel umfasst die haftende Schicht 115 gemäß 2 ein thermisch aushärtendes Epoxid, wobei das Epoxid eine Modulzahl nach Young in der Größenordnung von 80 MPa aufweist. Alternativ kann die haftende Schicht 115 ein Silikonhaftmittel, ein thermisch aushärtendes Haftmittel oder jedes andere Haftmittel umfassen, das dazu in der Lage ist, die Leiterplatte 110 im Wesentlichen mit der Grundplatte 105 zu verbinden. Die haftende Schicht 115 kann zum Beispiel weiterhin Silber oder eine Silberlegierung umfassen, wobei die elektrische und/oder thermische Leitfähigkeit zwischen der Grundplatte 105 und der Leiterplatte 110 verbessert werden kann. Um die ein thermisch aushärtendes Epoxid umfassende haftende Schicht 115 auszuhärten (das heißt thermisch auszuhärten), wird der Baustein 100 zum Beispiel auf eine Glasübergangstemperatur erwärmt, wobei das Epoxid den Zustand seiner haftenden Eigenschaften von im Wesentlichen nicht haftend zu sein in im Wesentlichen haftend zu sein ändert. Zum Beispiel ist eine Glasübergangstemperatur von etwa 100° C typisch für ein thermisch aushärtendes Epoxid, wobei beim Erwärmen des Bausteins 100 auf die Glasübergangstemperatur die Grundplatte 105 und die Leiterplatte thermisch um sich unterscheidende Beträge ausgedehnt werden. Bei einer Abkühlung des Bausteins 100 (zum Beispiel einer Abkühlung des Bausteins auf Zimmertemperatur), werden (nicht gezeigte) Spannungen innerhalb der Grundplatte 105 und der Leiterplatte 110 vorteilhaft gleichmäßig über die erste Oberfläche 145 gemäß 3 verteilt, wobei die gleichmäßige Verteilung der Spannung mindestens zu einem Teil auf Grund der Flansche 130 erfolgt, die sich um den ersten Abstand 148 über die erste Oberfläche hinaus erstrecken. In dem die Flansche 130 die Spannungen über die erste Oberfläche 145 verteilen, ist es möglich, dass der zweite Abstand 150 bedeutend weniger beträgt als fünf Mal die Dicke 170 der Leiterplatte 110 gemäß 6. Zum Beispiel sind der erste Abstand 148, der zweite Abstand 150 und die Dicke 170 der Leiterplatte 110 ungefähr gleich. Die Flanschbreite 161 gemäß 4 kann weiterhin angepasst werden, um weitergehende Festigkeit zur Verfügung zu stellen.
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Die Erfindung nutzt die in den 2 bis 6 dargestellten Verbesserungen der Grundplatte mit der Leiterplatte. Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, veranschaulicht die 7 eine perspektivische Explosionsdarstellung auf einen beispielhaften Baustein 200, wobei die Grundplatte 105 zusätzlich eine oder mehrere sekundäre Anordnungen 210 umfasst. Die eine oder mehreren sekundären Anordnungen 210 erstrecken sich zum Beispiel senkrecht um einen dem ersten Abstand 148 ungefähr gleichen Abstand von der ersten Oberfläche 145. Die Leiterplatte 110 umfasst zusätzlich einen oder mehrere sekundäre Hohlräume 215, wobei die eine oder mehreren sekundären Anordnungen 210 so ausgeformt sind, dass sie sich innerhalb der entsprechenden einen oder mehreren sekundären Hohlräume in der Leiterplatte befinden, wenn die Grundplatte 105 fest mit der Leiterplatte verbunden ist. Die eine oder mehreren sekundären Anordnungen 210 sind weiterhin dazu in der Lage, während der Ausdehnung und der Schrumpfung der metallischen Grundplatte 105 und/oder der keramischen Leiterplatte 110 eine Spannungsverteilung entlang der ersten Oberfläche 145 zur Verfügung zu stellen, wie weiter oben beschrieben. Die eine oder mehreren sekundären Anordnungen 210 sind weiter dazu in der Lage, ein Maß an Selbstfixierung zur Verfügung zu stellen, wenn die Leiterplatte 110 auf der Grundplatte platziert wird, wobei sich die sekundären Anordnungen in den sekundären Hohlräumen ausrichten und auf diese Weise zusätzliche Vorrichtungen zur Ausrichtung während der Konfektionierung des Bausteins 200 reduzieren. Die eine oder mehreren sekundären Anordnungen 210 stellen zusätzliche Möglichkeiten für Kühlkörper für (nicht gezeigte) sekundäre Leiterplatten zur Verfügung, die an der oberen Oberfläche 167 der Leiterplatte 110 in (nicht gezeigten) weiteren Anordnungen ausgerichtet werden können, die den Baustein 200 umfassen.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt 8 ein schematisches Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens 300, das die Herstellung des erfindungsgemäßen elektronischen Bausteins veranschaulicht.
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Wie in 8 veranschaulicht, beginnt das Verfahren 300 damit, in Ausführungsschritt 305 eine feste metallische Grundplatte zur Verfügung zu stellen, die eine Länge, eine Breite und eine Tiefe aufweist. Die zur Verfügung gestellte keramische Leiterplatte ist weiterhin einem ersten Koeffizienten der thermischen Ausdehnung zugehörig. In Ausführungsschritt 310 wird die keramische Leiterplatte zur Verfügung gestellt, wobei die Leiterplatte eine dieser zugehörige Länge, Breite und Tiefe aufweist und mit mindestens einem sekundären Hohlraum versehen ist, und wobei die Leiterplatte weiterhin einem zweiten Koeffizienten der thermischen Ausdehnung zugehörig ist. Zum Beispiel unterscheidet sich das zweite CTE bedeutend vom ersten CTE. In Ausführungsschritt 315 wird eine Führung in der Grundplatte ausgeformt, wobei die Führung eine Länge, eine Breite und eine Tiefe aufweist die in Beziehung stehen zu der entsprechenden Länge, Breite und Tiefe der keramischen Leiterplatte und mindestens eine sekundäre Anordnung umfasst. Die Führung umfasst weiterhin eine erste Oberfläche entlang der Tiefe der Führung, wobei sich ein Paar von Flanschen entlang der Länge der Führung im Allgemeinen senkrecht von der ersten Oberfläche erstreckt. Entsprechend einem Beispiel wird die Führung durch maschinelle Herstellung oder Ausstanzen der Grundplatte auf eine vorgegebene Weise ausgeformt.
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In Ausführungsschritt 320 wird ein thermisch aushärtendes Epoxid als haftende Schicht auf die Führung oder die Leiterplatte oder beide aufgebracht. Zum Beispiel wird die haftende Schicht auf die erste Oberfläche der Führung aufgebracht. Die Leiterplatte wird dann in Ausführungsschritt 325 innerhalb der Führung eingesetzt, wobei die zweite Oberfläche der Leiterplatte die haftende Schicht kontaktiert und wobei sich die haftende Schicht zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche befindet.
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Die Grundplatte, die Leiterplatte und das Haftmittel werden in Ausführungsschritt 330 auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt, wobei sich die Grundplatte und die Leiterplatte während der Erwärmung thermisch mit sich unterscheidenden Beträgen ausdehnen. Bei der vorgegebenen Temperatur härtet das Haftmittel in Ausführungsschritt 335 im Wesentlichen aus, wobei die Grundplatte und die Leiterplatte starr mit einander verbunden werden. Darauf folgend werden die Grundplatte, die Leiterplatte und das Haftmittel in Ausführungsschritt 340 abgekühlt, wobei sich die Grundplatte und die Leiterplatte thermisch mit sich unterscheidenden Beträgen zusammen ziehen, wodurch eine Spannung zwischen der Grundplatte und der Leiterplatte bedingt wird. Während der Abkühlung beschränkt das Paar von Flanschen jedoch eine durch die Einwirkung der Spannung erzeugte Verbiegung der Grundplatte und der Leiterplatte beträchtlich, wobei die sekundären Anordnungen in der Führung der Grundplatte in den sekundären Hohlräumen der Leiterplatte für eine sehr feste Verbindung sorgen.
