DE3204231C2 - Laminat mit einem Metall-Faser-Verbundmaterial und dessen Verwendung - Google Patents

Laminat mit einem Metall-Faser-Verbundmaterial und dessen Verwendung

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DE3204231C2
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thermal expansion
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Akio Chiba
Keiichi Kuniya
Jin Hitachi Ibaraki Onuki
Seiki Shimizu
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Hitachi Ltd
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Abstract

Offenbart wird ein Matrix-Faser-Verbundaufbau, d.h. ein gestapelter oder Laminataufbau ( 10 ), der starr integriert ist, indem eine Metallschicht (120) zwischen einer ersten Matrix-Faser-Verbundschicht (100), die zum Aufweisen eines Wärmeausdehnungskoeffizienten insgesamt, und einer zweiten Matrix-Faser-Verbundschicht (200) eingefügt wird, die zum Aufweisen eines insgesamt anderen Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt ist, der von dem der ersten Matrix-Faserverbundschicht (100) verschieden ist. Die Zwischenmetallschicht (120) wirkt als Puffer für die erste und die zweite Matrix-Faser-Verbundschicht (100, 200). Der Matrix-Faser-Verbundaufbau ( 10 ) gemäß der Erfindung kann beispielsweise als der Plättchenträger einer Halbleiteranordnung verwendet werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Laminat der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
Ein solches Laminat ist aus der US-PS 39 69 754 bekannt. Bei diesem besteht das Verbundmaterial aus einer einzigen Küpfermatrixschicht mit Molybdän-, Wolfram-, Graphit- oder FeNiCo-Legierungsfasem, deren Gehalt von der einen zur anderen Oberfläche stetig variiert. Damit ist beispielsweise ein stetiger Übergang des Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen den Werten einer Siliziumplatte und einer Kupferplatte möglich.
Es ist jedoch schwierig, die Matrix-Faser-Verbundschicht so zu fertigen, daß die Verteilung der Fasern graduell variiert wird. Außerdem ist, falls diese Fertigung möglich sein sollte, das Ergebnis so, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient λ zwischen den Teilen in der Nähe des Faares der Hauptoberflächen der Matrix-Faser-Verbundschicht hochgradig verschieden ist ώ wurde nun gefunden, daß ein Problem auftritt indem eine Verwerfung oder Deformation in der Matrix-Faser-Verbundschicht selbst auftritt Diese Deformation breitet sich bis zu einem Halbleiterplättchen aus, das mit der Matrix-Faser-Verbundschicht zu verbinden und auf die- s-,m anzubringen ist, wodurch die Gefahr auftritt, daß sich die elektrischen Eigenschaften der Halbleiteranordnung verschlechtern.
Andererseits ist aus der JP-OS 56-2 645 ein aas Kohlenstoff-Fasergewebe und Kupfer gesintertes Verbundmaterial bekant, das als Elektrode einer Siliziumhalbleiterannrdnur.g dient und einen in Radiairichtung an den des Siliziums angepaßten Wärmeausdehnungskoeffizient aufweist
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Laminat der eingangs vorausgesetzten Art zu entwickeln, das unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten a in der Dickenrichtung aufweist und sich zur Verwendung für eine hochgradig verläßliche Halbleiteranordnung eignet
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst
Ausgestaltungen der Erfindung und eine Verwendung des erfindungsgemäßen Laminats sind in den Patentan-Sprüchen 2 bis 7 gekennzeichnet.
Das erfindungsgemäße Laminat ist starr integriert, indem man eine Metallschicht zwischen einer ersten faserhaltigen Verbundschicht mit insgesamt einem Wärmeausdehnungskoeffizient <x und eii.er zweiten faserhaltigen Verbundschicht mit insgesamt einem anderen Wärmeausdehnungskoeffizient λ als dem der ersten Verbundschicht einfügt Die zwischengefügte Metallschicht wirkt als Puffer für die erste und die zweite Verbundschicht.
Es wurde bestätigt, daß eine Deformation, wenn auch unterschiedlich in Abhängigkeit von den Abweichungen der Wärmeausdehnungskoeffizienten oc, auftritt, wenn diese Metallschicht ausgelassen wird und man die erste faserhaltige Verbundschicht mit der zweiten faserhaltigen Verbundschicht direkt verbindet. Im Gegensatz dazu tritt beim Aufbau gemäß der Erfindung im wesentlichpn keine Formänderung sogar in dem Fall auf, wo die Metallschicht von erheblich geringerer Dicke als den Dicken der ersten und zweiten Verbundschicht gemacht ist.
Die faserhaltigen Verbundschichten des Laminats und die dazwischen einzufügende Metallschicht können aus einer Vielfalt von Materialien hergestellt werden. Beispielsweise kann die Matrix aus Silber, Aluminium oder einer Legierung bestehen, die aus wenigstens einem der ersteren beiden Metalle Und Kupfer zusammengesetzt ist. Die Fasern können aus Wolfram, Molybdän oder einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung bestehen. Die Anordnungen der Fasern in der Matrix können nicht nur derart gemacht werden, daß die Bündel der Fasern zu einer solchen Gewebe- oder Netzform gefertigt werden, daß sie sich in einer Aufsicht unter rechten Winkeln schneiden, sondern es ist auch möglich, daß die
Fasern in einer Richtung in der Matrix so angeordnet werden, daß eine Mehrzahl dieser Lagen in mehreren Schichten in verschiedenen Richtungen oder in einer Spiralform übereinandergelegt werden, oder daß relativ kurz geschnittene Faserstücke in Zufallsverteilung enthalten sind. Die konkreten Beispiele und Herstellungsverfahren für Matrix-Faser-Verbundschichten sind den Beschreibungen der US-J3S 39 69 754, 40 83 719 und 41 96 442 zu entnehmen. Übrigens ändert sich der Wärmeausdehnungskoeffizient cc der Verbundschichten nicht nur mit dem Volumen der Fasern, sondern auch mit den verschiedenen Anordnungen der Fasern. Entsprechend diesen Anordnungen wird außerdem der Koeffizient κ in den Hauptobcrflächen der Verbundschicht gerichtet, doch wird die nichtgerichtete oder isotrope Anordnung je nach den Anwendungsfällen bevorzugt Die Anordnungen der Ausführungsbeispiele sind im wesentlichen nicht gerichtet
Als das Material für die in der Zwischenlage des Laminataufbaus angeordnete Metallschicht wird das gleiche Metall wie das der Matrix vom Gesichtspunkt der gegenseitigen Haftung bevorzugt, doch kann luch ein anderes Metall höherer Festigkeit als das der Matrix verwendet werden. Beispielsweise kann die Metallschicht aus einer Eisen-Nickel-, einer Eisen-Nickel-Kobalt- oder einer sog. »Invar«-Legierung bestehen. Das Metall mit einer höheren Festigkeit als die Matrix wird zur Verringerung der Deformation bevorzugt Man stellt die Metallschicht mit einer Dicke von etwa 20 bis 100 μΐη her, wenn die Verbundschicht mit einer Dicke von etwa 0,4 bis 0,5 mm hergestellt wird. Falls die Verbundschichtdicke von diesem Wert abweichend gemacht wird, ändert man die Dicke der Metallschicht proportional derart, daß die Dicke der Metallschicht V4 bis V25 der Verbundschichtdicke ist.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigt
F i g. 1 ein Diagramm zur Darstellung der Werte des linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Verbundschichtaufbaus aus einer Kupfermatrix und Kohlenstoffasern, der im Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird, in Abhängigkeit vom Volumen der im Verbundschichtaufbau enthaltenen Kohlenstoffasern;
Fi g. 2 einen Schnitt zur schematischen Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;
F i g. 3 einen Schnitt zur schematischen Veranschaulichung sowohl eines Verfahrens zur Herstellung des Laminats nach dem Ausführungsbeispiel als auch einer für das Herstellungsverfahren verwendeten Vorrichtung;
F i g. 4 einen Schnitt zur Veranschaulichung einer Anwendung des Laminats nach der Erfindung; und
F i g. 5A bis 5C ein weiteres Anwendungsbeispiel.
Die Figuren sind nicht genau maßstäblich gezeichnet
Es war bekannt, oaß der Wärmeausdehnungskoeffizient α einer faserhaltigen Verbundschicht insgesamt durch Einstellen des Gehalts der Fasern variiert wird. Diese Tatsache ist mit einem Beispiel in F i g. 1 veranschaulicht, das den Daten bezüglich der Verbundschicht der Art entspricht, bei der die Matrix und die Fasern aus Kupfer bzw. Kohlenstoff bestehen und Faserbündel in der Matrix so eingebettet sind, daß sie in der Form von Gewebe sind. Die Daten dieses Diagramms wurden in den Ausführungsbeispielen, die noch erläutert werden, verwendet.
Ein Laminat 10 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, wie in F i g, 2 veranschaulicht ist, in gestapelter Form hergestellt, indem man eine erste faserhaltige Verbundschicht 100, eine Metallschicht 120 und eine zweite faserhaltige Verbundschicht 200 in der genannten Reihenfolge starr und direkt miteinander vereinigt oder verbindet In diesem Ausführungsbeispiel besteht die Matrix aus Kupfer, die Fasern bestehen aus Kohlenstoff, und die Metallschicht 120 besteht aus Kupfer. Die Dicken der ersten und zweiten Verbundschicht 100 und 200 sind üblich etwa 0,5 mm, und die Dicke der Metallschicht 120 ist etwa 0,02 mm (d. h. 20 um) und
ίο enthält keine Fasern.
Die erste Verbundschicht 100 ist aus einer Kupfennatrix 110 und Bündeln von Kohlenstoffasern 13G aufgebaut, die in der Kupfermatrix 110 eingebettet sind Jedes der Faserbündel 130 besteht aus etwa 3000 Kohlenstoffasern mit einem Durchmesser von etwa 7 μΐη, deren jede an der Oberfläche mit einer Kupferschicht einer Dicke von 1 bis 3 μπι überzogen ist Bündel 131 und 132 sind in der Form von Gewebe, das den in F i g. 2 erscheinenden Querschnitt hat Der Kohlenstoffgehalt in der Verbundschicht 100 ist auf et'->a 55 Vol.-% des Kupfers eingestellt. Diese Einstellung vird durch Justieren der Menge des auf die Oberflächen der Kohlenstoffasern aufzubringenden Kupfers erzielt Wenn das Oberzugskupfer allein zu gering für die erforderliche Menge des Kupfers ist, können dem erwähnten gewebeförmigeii Aufbau beim Herstellungsverfahren, das noch beschrieben wird, Kupferpulver zugesetzt werden.
Die zweite Verbundschicht 200 hat den gleichen Aufbau wie den der ersten Verbundschichi 100 mit der Ausnähme, daß ihr Kohlenstoffgehalt auf 45 VoI. -% eingestellt ist. In der zweiten Verbundschicht 200 sind die Kohlenstoffaserbündel 231 und 232 gröber als in der ersten Verbundschicht 100 gewebt, so daß ihr Kohlenstoffgehalt geringer als der der ersten Verbundschicht 100 sein kann. Im übrigen bezeichnet die Bezugsziffer 210 eine der Kupfermatrix 110 gleiche Kupfermatrix.
und die Bezugsziffer 230 entspricht der Bezugsziffer 130.
Aus den Daten der F i g. 1 entnimmt man, daß die erste Verbundschicht 100 einen Wärmeausdehnungskoeffiz:?nt cc von etwa 4 χ 10~6/°C aufweist, da sie 55 VoL-% Kohlenstoff enthält, während die zweite Matrix-Faser-Verbundschicht 200 einen Wärmeausdehnungskoeffizient α von etwa 6,2 χ 10-6/°C auiweist, da sie 45 Vol.-% Kohlenstoff enthält. Da die Metallschicht 120 eine weit geringere Dicke als die der ersten und zweiten Verbundschicht 100 und 200 hat, übt sie, obwohl ihr Material, d. h. das Kupfer, einen hohen Wärmeaus dehnungskoeffizient α von 16,5 χ 10-6/°C hat, keinen
so wesentlichen Einfluß auf den scheinbaren oder Gesamtkoeffizient Ades Laminats 10 als ganzen aus. Als Ergebnis weist der scheinbare Koeffizient α des Laminats 10 einen Z'vischenwert zwischen denen der ersten und der zweiten Verbundschicht 100 bzw. 200 auf. Außerdem nimmt der Koeffizient α des Laminats 10 an der Seite der Hauptoberfläche 101 der ersten Verbundschicht 100 nahezu Werte wie der der ersten Verbundschicht 100 selbst und an der Seite der Hauptoberfläche 201 der zweiten Verbundset.tcht 200 nahezu Werte wie der der zweiten Verbundschicht 200 selbst an.
Als Ergebnis kann, allgemein gesprochen, falls Bauteile aus Materialien mit voneinander, verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten cc mit den gegenüberliegenden Hauptoberflächen 101 und 201 verbunden werden, das Laminat 10 die Wirkung zeigen, die Wärmedeformation zu verringern, die auf dem Unterschied des Koeffizienten cc zwischen diesen beiden Bauteilen basiert. Das in F Ϊ g. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel ist,
wie im einzelnen noch erläutert wird, im Fall brauchbar, wo ein Siliziumhalbleiterplättchen (λ: 3,5 χ 10-6/°C) mit der Hauptoberfläche 101 verbunden wird, während die Hauptoberfläche 201 ihrerseits mit einer gesinterten Aluminiumoxidplatte (cn: 6,3 χ 10-6/°C) verbunden wird.
Ein bevorzugtes Beispiel zur Herstellung des in F i g. 2 gezeigten Laminats soll nun anhand von F i g. 3 beschrieben werden. Zunächst wurden die erwähnten Kohlenstoffaserbündel 131) und 230 hergestellt. Die Oberflächen der einzelnen Fasern wurden mit dem erwähnten Material oder Kupfer durch ein galvanisches Verfahren beschichtet Die so beschichteten Kohlenstoffaserbündel wurden zur Herstellung zweier Arten von Geweben gewebt. Eine Art derselben enthielt die Kohlenstoffasern in einem Anteil von 55Vol.-% der Gesamtmenge des Kohlenstoffs und des Kupfers, während die andere Art 45 Vol.-% der Kohlenstoffasern enthielt Eine Kupferfolie mit einer Dicke von 20 um wurde getrennt hergestellt. Diese Kupferfolie wurde zwischen den erwähnten beiden Gewebearten eingefügt, um dadurch das gewünschte Laminat herzustellen, das sich aus dem einen (55 Vol.-% Kohlenstoff enthaltenden) Gewebe — der Kupferfolie — und dem anderen (45 Vol.-% Kohlenstoff enthaltenden) Gewebe zusammensetzte.
Dann wurden, wie in F i g. 3 gezeigt ist, die so hergestellten Laminate in einem Behälter 30 aus Graphit angeordnet. Dieser Behälter 30 besteht aus einer Wandung 31 und einem Paar von Endkappenplatten 32 und 35, die am oberen bzw. unteren Ende der Wandung 31 innerhalb dieser angeordnet sind. So wird das Laminat zwischen dem Paar von Endkappenplatten 32 und 35 eingefügt Falls eine Mehrzahl solcher Laminate gleichzeitig gefertigt werden soll, wie Fig.3 zeigt, werden außerdem Trennplatten 33,34 usw. zwischen den einzelnen Laminaten eingefügt.
Die so angeordneten Laminate werden zusammen mit dem Behälter 30 erhitzt Gleichzeitig damit werden Drücke in den bei Pfeilen A und A'in F i g. 3 angedeuteten Richtungen ausgeübt Die benachbarten Laminate werden miteinander starr und direkt verbunden, wie in F i g. 2 gezeigt ist, nachdem sie in dem erwähnten Zustand für eine bestimmte Zeitdauer gehalten wurden. Während dieser Zwischenzeit nimmt der Kupferüberzug der Fasern die Form einer Matrix ein. Die Erhitzungstemperatur wird niedriger als der Schmelzpunkt des die Matrix und die Metallschicht 120 bildenden Kupfers und höher als das Niveau eingestellt, das mindestens zur starren Verbindung der Laminate erforderlich ist Im einzelnen liegt das Temperaturniveau vorzugsweise bei 600 bis 10500C und insbesondere im Bereich von 800 bis 10500C unter dem Gesichtspunkt, daß der Verbindungseffekt in einer kurzen Zeitdauer erzielt wird. Das bevorzugte Druckniveau ist 200 bis 400 bar. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wurde das Verbindungsverfahren bei einer Temperatur von 10000C und einem Druck von 250 bar für 30 min durchgeführt Übrigens wurden die bisher beschriebenen Behandlungsschritte in einer Wasserstoffatmosphäre durchgeführt Diese reduzierende Atmosphäre ist zur Beseitigung einer Anzahl von Oxiden in den Laminaten wirksam, die häufig die Wärmeleitfähigkeit und die mechanische Festigkeit des Laminats, beeinträchtigen.
Auch wenn das so hergestellte Laminat, wie in F i g. 2 gezeigt, mehreren Wärmezyklen zwischen —50 und + 1500C mehrere Zehntausend Male unterworfen war, konnte kein Abschälen zwischen der ersten und zweiten Verbundschicht 100 bzw. 200 und der Metallschicht 120 festgestellt werden. Es wurde auch keine wesentliche Deformation beobachtet, auch wenn das Laminat auf 400° C erhitzt wurde.
Das erläuterte Herstellungsverfahren des Laminats wird bevorzugt, da es ein befriedigendes Ergebnis relativ einfach gewährleistet. Außerdem können die WaIz- und Druckschweißverfahren verwendet werden. Weiter kann auf ein Verfahren zurückgegriffen werden, nachdem die erste und die zweite Verbundschicht 100 und 200, die in F i g. 2 gezeigt sind, getrennt hergestellt und dann unter Einfügen der Metallschicht 120 dazwischen miteinander verbunden werden. Welches Verfahren man auch verwendet, zur Verbesserung der Verbindungsstärke ist wichtig, daß die die Matrix der Verbundschicht bildenden Atome und die das Metall der Metallschicht bildenden Atome durch diese Verbindungsbehandlung ineinander diffundieren.
AnwenHnngshpispiplp Hpr Erfindung werden nun anhand der F i g. 4 und F i g. 5A, 5B und 5C beschrieben.
F i g. 4 zeigt eine Halbleiteranordnung, in der das in Fig.2 gezeigte Laminat als eine elektrisch leitende Wärmeabführplatte eingesetzt ist. Bei der Anordnung dieser Art sind das Halbleiterplättchen und der äußere Trägerkörper voneinander isoliert, und es kann sich beispielsweise um eine hybride integrierte Schaltung oder eine Modulanordnung handeln. Mit der Oberfläche einer äußren Trägerplatte 4 mit einer Dicke von 3 mm aus Kupfer ist, wie Fig.4 zeigt, mittels eines Lots 51 eine Isolierplatte 3 verbunden, die aus gesintertem Aluminiumoxid mit einer Dicke von 0,25 mm hergestellt ist und deren beide Hauptoberflächen einer Metaüisierbehandlung unterworfen wurden. Mit der Isolierplatte 3 ist außerdem mittels eines Lots 52 eine Wärmeabführplatte 2 verbunden, mit der mit Hilfe von Loten 53 bzw. 54 sowohl ein Halbleiterplättchen 1 aus Silizium als auch ein Anschlußdraht 15 verbunden sind. Das hier angenommene Halbleiterplättchen 1 ist eine Drei-Anschluß-Anordnung, wie z. B. ein Thyristor, dessen drei Elektroden 6,11 und 13 mit der Platte 2 bzw. einem Anschlußdraht 12 bzw. einem Anschlußdraht 14 verbunden sind. Die Lote 52 und 54 sind solche mit einer Dicke von 50 μπι aus einer Pb-Sn-Legierung, und das Lötverfahren wurde 10 min bei einer Temperatur von 3500C durchgeführt.
Die verwendete Wärmeabführplatte 2 wurde durch starres und direktes Verbinden von Kupferschichten 121 und 122 mit den Hauptoberflächen 101 und 201 des in F i g. 2 gezeigten Laminats hergestellt Das Herstellungsverfahren ist das gleiche wie das vorerwähnte mit der Ausnahme, daß das Laminat Kupferschichtew (die beispielsweise eine Dicke von etwa 20 μπι haben) zusätzlich auf den beiden Außenoberflächen der beiden Verbundschichten 100, 200 aufweist Diese Kupferschichten 121 und 122 wirken zur Verbesserung der Benetzbarkeiten der Lote an den Hauptoberflächen des Laminats. Die so hergestellte Wärmeabführplatte 2 wird zur mögliebst befriedigenden Ableitung der Wärme, die am Plättchen 1 erzeugt wird, zur Trägerplatte 4 verwendet Hierzu muß die Platte 2 eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Gleichzeitig muß die Platte 2 auch den Unterschied des Wärmeausdehnungskoeffizienten tx zwischen dieser und dem Halbleiterplättchen 1 verringern. Für dieses letztere Erfordernis muß die Platte 2 außerdem einen Wärmeausdehnungskoeffizienten cc aufweisen, der sowohl dem des Siliziums als auch dem des Aluminiumoxids nahekommt Andererseits muß, falls die Platte 2 als elektrisch leitendes Bauteil wie
im vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet wird, die elektrische Leitfähigkeit (zwischen der Elektrode 16 und dem Anschlußdraht 15 des Plättchens 1) außerdem ausreichend hoch sein. Weiter sollte die Deformation verhindert werden. Nichtsdestoweniger kann die Wärmeabführplatte 2, die beim vorliegenden Ausführungsbeispiel mit dem in Fig.2 gezeigten Laminataufbau verwebet wird, alle vorstehend erwähnten Anforderungen erfüllen, und man fand weder eine Deformation noch Rißbildung in den einzelnen Teilen, nachdem das to Laminat fertiggestellt war.
In den Fällen, in denen eine Vielzahl von Schaltungsbauelementen auf der Wärmeabführplatte 2 angeordnet werden müssen, muß die Platte 2 eine große Fläche und eine große Verbindungsfläche haben, an der sie mit der Isolierplatte 3 verbunden wird. Dabei neigen leicht die Wärmedeformation aufgrund des Unterschiedes im Koeffizient λ und das Ausmaß der Deformation der Platte 2 und/oder der Isolierplatte 3. wie sie beschrieben wurden, leicht zur Vergrößerung. Das Laminat nach der Erfindung ist für solche Anordnungen auch geeignet. Das Laminat gemäß der Erfindung kann auch als Material für die äußere Trägerplatte 4 verwendet werden.
Um eine Deformation und Rißbildung aufgrund der Wärme zu vermeiden, mußte nach dem Stand der Technik die Isolierplatte 3 dick gemacht werden, wodurch man die Wärmeleitfähigkeit beeinträchtigte. Bei Anwendung des beschriebenen Laminats kann dagegen die Isolierplatte 3 so dünn gemacht werden, daß sich die Wärmeleitfähigkeitseigenschaften verbessern lassen und g'iichzeitig das Entstehen von Deformation und ' Rissen vermieden wird.
Eine weitere Anwendung des Laminats nach der Erfindung wird nun anhand der F i g. 5A, 5B und 5C beschrieben. Wie die F i g. 5A und 5B zeigen, ist ein innerer Trägerkörper 42 aus Kupfer nach dem Wärmeeinsetzverfahren an einem äußeren Halter 41 aus Flußstahl befestigt. Mit der Oberseite des inneren Trägerkörpers 42 ist mittels eines Lots 55 das Laminat 10 verbunden, das in Fi g. 2 gezeigt ist. In diesem Ausführungsbeispiel enthält jedoch die Verbundschicht 200 an der Seite des inneren Trägerkörpers 42 des Laminats 10 die Kohienstoffasern in einem Anteil von etwa 35 Vol.-°/o. Mit der Oberfläche des Laminats 10 ist das Halbleiterplättchen 1 mittels eines Lots 65 unter ähnlichen Verbindungsbedingungen wie denen der vorigen Ausführungsbeispiele verbunden. Das hier angenommene Halbleiterplättchen 1 ist das gleiche wie das nach F i g. 4. Der äußere Halter 41 ist mit einem Paar von Schraubenlöchern 410 ausgebildet Außerdem erstreckt sich ein Paar von Anschlußstiften 16 durch Isolierringe 161 unter Isolierung gegenüber dem äußeren Halter 41. Aus Klarheitsgründen ist der wesentliche Teil der F i g. 5B in vergrößertem Maßstab in F i g. 5C dargestellt
Um die Wärme vom Halbleiterplättchen 1 nach au-Ben durch die Bauteile 42 und 41 wirksamer abzuführen, sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel sowohl das Laminat 10 als auch das Halbleiterplättchen 1 auf dem inneren Trägerkörper 42 angeordnet, der aus Kupfer mit hoher Wärmeleitfähigkeit besteht Dieser innere Trägerkörper 42 ist an seinem Umfang starr mittels des äußeren Halters 41 aus Flußstahl befestigt, so daß der Wärmeausdehnungskoeffizient et dem des Flußstahls stärker angenähert ist als der Eigenkoeffizient oc des Kupfers. Das Laminat 10 dieses Ausführungsbeispiels ist zu einem solchen Quadrat mit Seitenlängen von etwa 7 mm ausgebildet, daß der Koeffizient a. dem des Siliziums an der Seite des Halbleiterplättchens 1 und dem des Flußstahls an der Seite des inneren Trägerkörpers 42 angenähert ist. Als Ergebnis entstanden in den einzelnen Teilen weder eine Deformation und Rißbildung noch die Verschlechterungen der Eigenschaften durch die Hitze, die während der Herstellung oder des Betriebs der Halbleiteranordnung einwirkte.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Laminat mit einem Verbundmaterial aus einer Metallmatrix und darin eingebetteten Fasern mit niedrigerem Wärmeausdehnungskoeffizient als dem des Matrixmetalls, welches Laminat im Bereich seiner einen Oberfläche einen ersten niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizient als den des Matrixmetalls und im Bereich seiner anderen Oberfläche einen zweiten, vom ersten verschiedenen niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizient als den des Matrixmetalls hat, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundmaterial aus einer ersten faserhaltigen Verbundschicht (100) mit dem Aufbau und dem Wärmeausdehnungskoeffizient des einen Oberflächenbereichs, einer zweiten faserhaltigen Verbundschicht (200) mit dem Aufbau und dem Wärmeausdehnungskoeffizient des anderen Oberflächenbereichs und einer zwischen den beiden Verbundschichten (IGO; 200) angeordneten und mit diesen direkt und starr verbundenen Metallschicht (120) aus Matrixmetall oder einem Metall höherer Festigkeit mit einer Dicke von Ά bis Vs der Verbundschichtdicke besteht.
2. Laminat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Matrixmetali (110,210) der beiden Verbundschichten (100, 200) und das Metall der damit verbundenen Metallschicht (120) identisch sind.
3. Laminat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Fasern (130, 230) der beiden Verbundschichten (100, 200) als Gewebe (131, 132; 231,232) eingebettet sin-J.
4. Laminat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es am jeder seiner äußeren Hauptflächen (101,102) eine direkt und fest mit dieser verbundene äußere Metallschicht (121, 122) aufweist, die dünner als jede Verbundschicht (100, 200) ist
5. Laminat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Kupfer ist und die Fasern (130,230) der Verbundschichten (100,200) aus Kohlenstoff bestehen.
6. Verwendung des Laminats nach einem der Ansprüche 1 bis 5 als Wärmeabführplatte zwischen einem Trägerkörper und wenigstens einem Halbleiterplättchen in der Weise, daß die erste Verbundschicht (100) insgesamt einen dem des Halbleiterplättchens (1) nahen Wärmeausdehnungskoeffizient und die zweite Verbundschicht (200) insgesamt einen dem des Trägerkörpers nahen Wärmeausdehnungskoeffizient haben.
7. Verwendung nach Anspruch 6, bei der der Trägerkörper eine dünne Isolierplatte auf der der Wärmeabfuhrplatte zugewandten Fläche aufweist.
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