DE3343251A1 - Systemtraeger fuer elektrische bauelemente - Google Patents

Description

Hanau, den 17. Nov. 1983 ZPL-Dr.Hn/W

W. C. Heraeus GmbH, Hanau

Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

"Systemträger für elektrische Bauelemente"

Die Erfindung bezieht sich auf einen Systemträger für elektrische Bauelemente, insbesondere Halbleiter-Bauelemente, der aus Kupfer oder einer Kupfer-Legierung besteht, auf das bzw. die ganz oder teilweise, wenigstens im Bereich, auf dem das Halbleiter-Bauelemente angebracht ist, Aluminium oder eine Aluminium-Legierung durch Walzplattieren aufgebracht ist.

Systemträger der vorbeschriebenen Art sind aus der DE-OS 31 06 193 bekannt. Bei diesen bekannten Verbundwerkstoffen bilden sich im Zusammenhang mit dem beim Walzplattieren notwendigen Zwischen- bzw. Rekristallisationsgluhungen zwischen den direkt miteinander verbundenen kupfer- und aluminiumhaltigen Schichten intermetallische Phasen aus. Bei Biegebeanspruchungen zeigen die Schichten deshalb ein sprödes Verhalten, d. h. sie besitzen eine geringe Haftung und lösen sich daher leicht voneinander. Auch beim Stanzen treten derartige Abplatzerscheinungen an den Schnittkanten auf.

Aufgabe der Erfindung ist na, einen Syntomtriirjt'r in Form eines Verbundwerkstoffes zu schaffen, bei dom die Gefahr

BAD ORIGINAL

der verminderten Schichthaftung beseitigt ist und bei dem ein gutes Fließverhalten der Schichten beim Walzplattieren sichergestellt ist.

Gelöst wird diese Aufgabe für einen Systemträger der eingangs charakterisierten Art erfindungsgemäß dadurch, daß er eine Zwischenschicht aus Nickel aufweist, die weniger als 0,05 % Verunreinigungen enthält.

Bei Systemträgern, die aus einer Kupfer-Legierung bestehen, hat es sich bewährt, zwischen der Nickelschicht und der Kupfer-Legierung noch eine sauerstofffreie Kupferzwischenschicht anzuordnen. Die Dicke der Kupfer-Zwischenschicht beträgt etwa 5 bis 50 % der Summe der Dicke der Schichten aus Kupfer + Nickel-Schicht + Schicht aus Aluminium oder Aluminium-Legierung,

Bevorzugt werden Systemträger aus einer CuFe2-Legierung. Als Aluminium-Legierung hat sich eine Legierung aus AlSi 0,5 bewährt.

Die erfindungsgemäß ausgebildeten Systemträger können gestanzt und gebogen werden, ohne daß ein Lösen des Schichtverbundes beobachtet wird. Sofern sich intermetallische Phasen ausbilden, treten diese erst bei Temperaturen auf, die um wenigstens 100° C höher liegen als bei dem Verbundwerkstoff, wie er vom Stand der Technik her bekannt ist, also der Paarung Kupfer oder Kupfer-Legierung mit Aluminium oder Aluminium-Legierung.

In den Figuren sind zwei Ausf ühruncjsbeinpiele für erfindungsgemäße Systemträger dargestellt.

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Figur 1 zeigt einen Systemträger in Draufsicht;

Figur 2 einen Vertikalschnitt durch den Systemträger entlang der Linie A-B mit Ausschnittvergrößerung;

Figur 3 eine Ausführungsform für einen Systemträger in Draufsicht, bei dem die das Halbleiterbauelement aufnehmende Insel am Außenrand des Systemträgers angeordnet ist;

Figur 4 einen Vertikalschnitt entlang der Linie C-D von Figur 3 mit Ausschnittvergrößerung.

Der Systemträger nach Figur 1 besteht in dem Ausführungsbeispiel aus einer CuFe2-Legierung. Er weist einen Rahmen 1 auf, der über Stege 2 mit Fingern 3 verbunden ist. Die Finger sind untereinander wiederum über Stegteile 4 verbunden. Die Finger 3 reichen bis nahe an die Insel 5, auf der ein Halbleiterbaustein, wie ein IC, aufgebracht wird. Diese Insel ist über Verbindungsstege 6 mit dem Rahmen 1 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel ist der schraffiert gezeichnete Mittelstreifen des Systemträgers erfindungsgemäß aufgebaut. Dies ist aus Figur 2 ersichtlich. Der Systemträger, der in dem Ausführungsbeispiel aus einer CuFe2-Legierung besteht, ist mit einer Kupfer-Zwischensicht 7 versehen, die eine.Dicke von 5 μπι besitzt. Auf dieser sauerstoff freien Kupfer-Zwischenschicht 7 ist die Nickelschicht 8 aufgebracht, die weniger als 0,05 % Verunreinigungen enthält und als Abschluß die Schicht aus Aluminium oder Aluminium-Legierung 9, die in dem Ausführungsbeispiel aus der Legierung AlSi 0,5 besteht. Die Dicke der Nickelschicht 8 beträgt~10 μπι, die der AlSi 0,5-Schicht beträgt ~'6 μπι und die Dicke der Cure2-Leqierunqsachicht betrügt-^ 250 μρη.

Der in Figur 3 als Ausführungsbeispiel dargestellte Systemträger weist zwei parallel verlaufende Stege 11 auf, die über Verbindungsstege 12 miteinander verbunden sind. Von den Stegen 11 erstrecken sich die Finger 13 nach außen sowie die das Halbleiterbauelement aufnehmende Insel 14, die jeweils zwischen zwei Fingern 13 angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel bestehen die Stege 11, die Verbindungsstege 12, die Finger 13 und die Insel 14 aus einer CuFe2-Legierung. Die Finger 13 sind im Bereich ihrer äußeren Enden sowie die Insel 14 erfindungsgemäß schichtweise aufgebaut, und zwar ist, wie sich aus Figur 4 ergibt, auf die CuFe2-Legierung zunächst eine sauerstofffreie Kupfer-Zwischenschicht 15 aufgebracht, auf diese wiederum eine weniger als 0,05 % Verunreinigungen enthaltende Nickelschicht 16 und auf die Nickelschicht eine Schicht 17 aus AlSi 0,5-Legierung. Im Ausführungsbeispiel betragen die Dicken der einzelnen Schichten:

CuFe2-Träger 250 μπι

Cu-Zwischenschicht 10 μπι

Nickelschicht 10 μπη

AlSiO,5 5 μπι

- Leerseite -

Claims (5)

1. 33A3251

   Hanau, den 17. Νου. 1983 ZPL-Dr.Hn/W

   W. C. Heraeus GmbH, Hanau

   Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

   "Systemträger für elektrische Bauelemente"

   Patentansprüche

   (l.,Systemträger für elektrische Bauelemente, insbesondere Halbleiterbauelemente, der aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht, auf das bz\i/. die ganz oder teilweise, wenigstens im Bereich, auf dem das Halbleiterbauelement angebracht ist, Aluminium oder eine Aluminium-Legierung durch Walzplattieren aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Zwischenschicht aus Nickel aufweist, die weniger als 0,05 % Verunreinigungen enthält.
2. 2. Systemträger nach Anspruch 1 mit einer Schicht aus einer Kupfer-Legierung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Nickel- und der Kupfer-Legierungsschicht eine sauerstofffreie Kupfer-Zwischenschicht angeordnet ist.
3. 3. Systemträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Kupfer-Zwischenschicht 5 bis 50 % der Summe der Dicke der Schichten aus Kupfer, Nickel und Aluminium odor Aluminium-L ocjiorunrj beträgt.

   -Z-
4. 4. Systemträger nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupfer-Legierung aus CuFe2 besteht.
5. 5. Systemträger nach einem oder mehreren der Ansprüche 1

   bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminium-Legierung aus AlSi 0,5 besteht.