DE4100145A1

DE4100145A1 - Substrat fuer die montage von integrierten schaltkreisen und es umfassendes elektronisches bauteil

Info

Publication number: DE4100145A1
Application number: DE19914100145
Authority: DE
Inventors: Harufumi Mandai; Shintaro Karaki
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1990-01-10
Filing date: 1991-01-04
Publication date: 1991-07-11

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Substrat für die Montage von integrierten Bau teilen (ICs), wie LSI-Schaltungen, und insbesondere ein Substrat für die Montage von integrierten Schaltkreisen, welches eine hohe Wärmeleitfähigkeit bzw. ther mische Leitfähigkeit und einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf weist.

Im allgemeinen wird als Substrat für die Montage von IC-Chips ein aus Al₂O₃ be stehendes Substrat eingesetzt.

Einige der in den letzten Jahren entwickelten Hochgeschwindigkeits-LSI-Schal tungen zeigen jedoch einen hohen Stromverbrauch von annähernd 10 W und er zeugen eine erhebliche Wärmemenge. Der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient eines Si-Plättchens, welches den IC-Chip bildet, beträgt etwa 3,5 × 10^-6/°C. Ande rerseits besitzt Al₂O₃ einen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa 10 × 10^-6/°C, was etwa dreimal so groß ist wie derjenige des Si-Plättchens. Wenn demzufolge ein LSI-Hochgeschwindigkeits-Chip mit starkem Stromverbrauch auf dem Substrat montiert wird, besteht die Möglichkeit, daß sich der LSI-Chip als Folge der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von dem Al₂O₃-Substrat löst.

Andererseits muß das Substrat für die Montage eines integrierten Schaltkreises überlegene Wärmeabstrahlungseigenschaften aufweisen, um während des Betrie bes ein Ansteigen der Bauteiltemperatur zu verhindern. Die thermische Leitfä higkeit des üblicherweise als Substratmaterial verwendeten Al₂O₃ ist eine der höheren Wärmeleitfähigkeiten von Keramikmaterialien, das heißt, 22 W/mK (worin m für Meter und K für die Temperatur in Kelvin stehen), welche jedoch für die geforderten Wärmeabführungseigenschaften nicht ausreicht. Insbesondere, wenn ein IC-Chip mit hohem Stromverbrauch, wie eine LSI-Hochgeschwindig keits-Schaltung montiert wird, besteht die Gefahr, daß die Temperatur des LSI- Chips während des Betriebes ansteigt.

Um die oben angesprochenen Nachteile zu kompensieren, hat man überlegt, in der Praxis als Substrat für die Montage von IC-Chips solche aus einer Kupfer-Wol fram-Legierung, Aluminiumnitrid-Keramiken oder dergleichen einzusetzen. Diese Materialien sind jedoch sehr kostspielig bei Preisen von etwa 10,-- DM/cm². Demzufolge haben sie sich aus Kostengründen in der Praxis nicht durchsetzen können.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein kostengünstiges Substrat für die Montage von integrierten Schaltkreisen anzugeben, welches ei nen thermischen Ausdehnungskoeffizienten sehr ähnlich dem eines Si-Plätt chens bzw. Si-Wafers aufweist und überlegene Wärmeabführungseigenschaften oder Wärmeabstrahlungseigenschaften besitzt.

Diese Aufgabe wird nun gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Sub strats gemäß Hauptanspruch. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausfüh rungsformen dieses Erfindungsgegenstandes sowie ein elektronisches Bauteil auf der Grundlage dieses Substrates.

Es hat sich gezeigt, daß die oben angegebene Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß man ein Substrat nicht aus Keramik oder einem Metall aufbaut, sondern durch eine Kombination eines Keramikmaterials mit einem Metall.

Die Erfindung betrifft somit ein Substrat für die Montage von integrierten Schalt kreisen (ICs) aus einem Metall-Keramik-Verbundmaterial auf der Grundlage ei ner Keramikplatte, die eine Vielzahl von Löchern aufweist, welche mit einem Me tall gefüllt sind. Dieses Substrat vereinigt in idealer Weise den vorteilhaften ge ringen Wärmeausdehnungskoeffizienten eines Keramikmaterials mit der hohen Wärmeleitfähigkeit von Metallen.

Erfindungsgemäß verwendet man als Keramikplatten vorzugsweise poröse Kera mikplatten mit einem Lochanteil von 20 bis 90% oder Keramikplatten mit einer Vielzahl von Löchern, die derart ausgebildet sind, daß sie sich von der einen Hauptoberfläche zu der anderen Hauptoberfläche der Keramikplatte erstrecken.

Im Fall der erstgenannten Keramikplatte ist es unerheblich, welches Keramik material angewandt wird, vorausgesetzt, daß eine poröse Keramikplatte gebildet werden kann, die einen Lochanteil von 20 bis 90% aufweist. Beispielsweise kann man mit Vorteil Cordierit (2MgO · 2Al₂O₃ · 5SiO₂) verwenden. Zur Herstellung ei ner solchen porösen Keramikplatte vermischt man das Keramikmaterial mit ei nem Bindemittel und einem Harzpulver in dem geeigneten Verhältnis, formt die erhaltene Pulvermischung und brennt sie, so daß das Harzpulver entfernt wird und sich Löcher bilden. Der Grund dafür, daß Löcher mit einem Lochanteil von 20 bis 90% in der Keramikplatte erzeugt werden, ist darin zu sehen, daß keine ausrei chend hohe Wärmeleitfähigkeit erreicht wird, wenn der Lochanteil weniger als 20% beträgt, während der thermische Ausdehnungskoeffizient zu groß ist, wenn der Lochanteil 90% übersteigt.

Auch im Fall der Anwendung einer Keramikplatte mit einer Vielzahl von Lö chern, die sich von einer Hauptoberfläche der Keramikplatte zur anderen Haupto berfläche erstrecken, kann man beliebige Keramikmaterialien für die Bildung der Keramikplatte verwenden.

Es ist jedoch bevorzugt, für beide oben beschriebenen Varianten, nämlich die po röse Keramikplatte mit einem Lochanteil von 20 bis 90% und die Keramikplatte mit einer Vielzahl von Löchern, die sich von einer Hauptoberfläche zur anderen Hauptoberfläche erstrecken, ein Keramikmaterial zu verwenden, welches einen linearen Wärmeausdehungskoeffizienten von 8 × 10^-6/°C oder weniger auf weist. Keramikmaterialien mit einem solchen linearen Wärmeausdehnungs koeffizienten sind beispielsweise der oben beschriebene Corderit, Keramikma terialien, die man durch Zugabe von Glas zu Aluminiumoxid erhält, Keramikma terialien, wie solche des Steatit-Systems und des Celsian-Systems, und Carbid- Keramiken, wie SiC.

Die Löcher werden mit einem Metall gefüllt, um dessen gute Wärmeleitfähigkeit auszunützen. Es ist nicht wesentlich, mit welchem Metall die Löcher gefüllt wer den, vorausgesetzt, daß es eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt. Vorzugsweise verwendet man jedoch aus Kostengründen Kupfer. Man kann jedoch nicht nur rei nes Kupfer verwenden, sondern auch einen überwiegenden Anteil an Kupfer ent haltende Legierungen. Insbesondere kann man mit Vorteil eine Kupfer-Zinn-Le gierung einsetzen. Wenn eine solche Kupfer-Zinn-Legierung verwendet wird, soll te der Kupfergehalt 90% oder mehr, vorzugsweise etwa 97%, und der Zinn-Gehalt 10% oder weniger, vorzugsweise etwa 3% betragen. Dies ist damit zu begründen, daß der Schmelzpunkt der Legierung umso niedriger ist, je höher der Zinngehalt ist, so daß zwar die Herstellung erleichtert, jedoch die Wärmeleitfähigkeit ver schlechtert werden.

Als weitere Bestandteile neben Zinn zur Bildung der Kupferlegierung kann man Si, Zr, Al, Cd, Cr, P oder dergleichen nennen. In jedem Fall ist es bevorzugt, eine Kupferlegierung, die 90% Kupfer oder mehr enthält, zu verwenden, um hierdurch eine hohe Wärmeleitfähigkeit zu erreichen.

Bei Anwendung einer Keramikplatte mit einer Vielzahl von Löchern, die sich von der einen Hauptoberfläche der Keramikplatte zu der anderen Hauptoberfläche er strecken, ist es nicht kritisch, welche Form die Löcher in der Richtung der Ebene und in der Dickenrichtung besitzen. Kurz gesagt, besteht der Grund dafür, daß die hohe Wärmeleitfähigkeit des in die Löcher eingeführten Metalls dann am besten ausgenützt werden kann, wenn die Löcher derart ausgebildet sind, daß sie sich von der einen Hauptoberfläche der Keramikplatte zu der anderen Hauptoberfläche er strecken.

Erfindungsgemäß ist es möglich, ein Substrat für die Montage von integrierten Schaltkreisen zu schaffen, welches sowohl die vorteilhaften Eigenschaften der Keramikmaterialien im Hinblick auf eine geringe Wärmeausdehnung als auch die vorteilhaften Eigenschaften der Metalle im Hinblick auf eine hohe Wärme leitfähigkeit besitzt. Weiterhin ist das erfindungsgemäße Substrat für die Monta ge von integrierten Schaltkreisen anisotrop im Hinblick auf die Wärmeleitfähig keit und den linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten, da die hohe Wärmeleit fähigkeit durch das Metall und der geringe Wärmeausdehnungskoeffizient durch das Keramikmaterial verursacht werden. Demzufolge kann die Wärme durch das erfindungsgemäße Substrat für die Montage von integrierten Schaltkreisen in wirksamer Weise abgeführt werden, so daß die Verbindung des IC-Chips mit dem Substrat in hervorragender Weise stabilisiert werden kann.

Weiterhin wird das Metall nur mit dem Zweck eingefüllt, die dem Metall eigene hohe Wärmeleitfähigkeit auszunutzen. Demzufolge ist es nicht erforderlich, ein kostenintensives spezielles Metall einzusetzen, sondern man kann ein kosten günstiges metallisches Material, wie Kupfer, verwenden. Dadurch ist es möglich, das Substrat für die Montage von integrierten Schaltkreisen mit den oben angege benen überlegenen Eigenschaften mit geringen Kosten bereitzustellen.

Die Erfindung sei im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine Teil-Draufsicht einer erfindungsgemäßen Aus führungsform eines Substrats für die Montage von integrierten Schaltkreisen;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines auf dem Sub strat der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform montierten IC-Chips;

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht eines Substrats für die Montage von integrierten Schaltkreisen, an deren Oberfläche eine Metallplatte fixiert ist, die der Oberfläche gegenüberliegt, auf der der IC-Chip angeordnet ist;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer weiteren erfin dungsgemäßen Ausführungsform eines Substrats für die Montage von integrierten Schaltkreisen;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines geformten Keramikkörpers zur Bildung des Substrats für die Montage von integrierten Schaltkreisen gemäß der in der Fig. 4 dargestellten Ausführungsform;

Fig. 6 eine schematische Seitenansicht des Substrats gemäß der in der Fig. 4 dargestellten Ausführungs form mit einem darauf montierten IC-Chip;

Fig. 7 eine schematische Seitenansicht eines Substrats für die Montage eines integrierten Bauteils, an dessen Oberfläche eine Metallplatte fixiert ist, die der Ober fläche gegenüberliegt, auf der der IC-Chip angeordnet ist; und

Fig. 8 eine Schnittansicht eines modifizierten Beispiels der Ausführung eines Loches.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Man vermischt ein pulverförmiges Keramik-Rohmaterial, welches überwiegend aus Cordierit (2MgO · 2Al₂O₃ · 5SiO₂) besteht, mit einem Bindemittel, mischt wei terhin 20 Gew.-% eines Harzpulvers zur Bildung von Löchern in die erhaltene Pul vermischung ein und formt einen plattenförmigen Körper aus der Pulvermi schung mit den Abmessungen 20 mm × 20 mm × 1 mm.

Der geformte plattenförmige Körper wird dann bei einer Temperatur von etwa 1400°C gebrannt unter Bildung einer porösen Cordierit-Keramikplatte mit einem Lochanteil von etwa 50%.

Dann schmilzt man eine 97% Kupfer und 3% Zinn enthaltende Metallegierung in einer Vakuumkammer, führt die erhaltene poröse Keramikplatte in die Vakuum kammer ein, entlüftet und taucht sie in das geschmolzene Metall. Die Löcher wer den durch die Einwirkung von Druck nach dem Eintauchen der porösen Keramik platte in das geschmolzene Metall mit dem geschmolzenen Metall gefüllt, wonach die Keramikplatte aus der Vakuumkammer entnommen und abgekühlt wird.

Nach dem Abkühlen wird die Keramikplatte in der erforderlichen Weise bearbei tet, beispielsweise durch Schneiden oder Schleifen, unter Bildung eines Substra tes für die Montage von integrierten Bauteilen.

Die Wärmeleitfähigkeit des erhaltenen Substrats für die Montage von integrier ten Schaltkreisen, die aus dem genannten Metall-Keramik-Grundmaterial be steht, beträgt 150 W/mK, während das Material einen linearen Wärmeausdeh nungskoeffizienten von 8 × 10^-6/°C besitzt. Eine Schnittansicht des erhaltenen Substrats für die Montage von integrierten Bauteilen ist in vergrößerter Darstel lung in Fig. 1 gezeigt. Wie aus der Fig. 1 zu erkennen ist, sind in den Keramikberei chen 2 des Substrats 1 Metallbereiche 3 statistisch angeordnet.

Bei dieser Ausführungsform des Substrates 1 für die Montage von integrierten Bauteilen sind die Metallbereiche 3 statistisch angeordnet. Demzufolge wird eine hohe Wärmeleitfähigkeit als Folge des eingebrachten Metalls neben einer gerin gen Wärmeausdehnung als Folge des Keramikmaterials erreicht, so daß die oben angesprochene hohe Wärmeleitfähigkeit bei niedrigen linearem Wärmeausdeh nungskoeffizienten erzielt wird.

Wenn man demzufolge eine Bauteil, welches einen hohen Stromverbrauch auf weist, wie ein LSI-Hochgeschwindigkeits-Chip auf einem solchen Substrat mon tiert, können Fehler, wie eine Ablösung des Bauteils als Folge von Hitzespannun gen nicht ohne weiteres auftreten, da die Differenz des Wärmeausdehnungskoeffi zienten des Substratmaterials gegenüber dem des Si-Wafermaterials gering ist und eine wirksame Wärmeableitung erreicht werden kann.

Wenngleich bei der oben beschriebenen Ausführungsform ein Substrat 1 für die Montage von integrierten Schaltkreisen mit einem linearen Wärmeausdeh nungskoeffizienten von 8 × 10^-6/°C gebildet wird, ist es bevorzugt, ein Metall-Ke ramik-Verbundmaterial mit einem linearen Wärmeausdehungskoeffizienten von 8 × 10^-6/°C oder weniger als Substratmaterial zu verwenden. Der Grund ist darin zu sehen, daß Fehler, wie eine Ablösung der elektronischen Bauteile dann nicht ohne weiteres auftreten, wenn der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient 8 × 10^-6/°C oder weniger beträgt, da in diesem Fall der Unterschied gegenüber dem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Si-Wafers gering ist.

Der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient des Metall-Keramik-Verbundmate rials wird durch den linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten des verwendeten Keramikmaterials bestimmt. Neben dem oben beschriebenen Keramikmaterial des Cordierit-Systems kann man als Keramikmaterialien mit einem linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 8,0 × 10^-6/°C oder weniger Keramikmate rialien einsetzen, die man durch Zugabe von Glas zu Aluminiumoxid erhält oder andere Keramikmaterialien, wie solche des Steatit-Systems oder solche des Cel sian-Systems, oder auch Carbid-Keramikmaterialien, wie SiC.

Weiterhin kann man die Peripherie oder Oberfläche des Substrats für die Montage von integrierten Schaltkreisen mit einem Metall, wie einem Lot oder Zinn, be schichten, um zu verhindern, daß das in die Löcher eingebrachte Metall, bei spielsweise das Kupfer, oxidiert.

Die Fig. 2 zeigt die Verwendung des oben beschriebenen Substrats für die Monta ge von integrierten Schaltkreisen, indem auf dem Substrat 1 ein IC-Chip 4 mon tiert ist. Im allgemeinen wird das Substrat 1 zur Montage der integrierten Schalt kreise derart ausgebildet, daß es eine Fläche aufweist, die etwa viermal so groß ist wie die des IC-Chips 4.

Wie in der Seitenansicht der Fig. 3 dargestellt ist, kann an der unteren Oberflä che des Substrats für die Montage von integrierten Schaltkreisen eine Metallplat te 5 fixiert werden, das heißt auf der Oberfläche, die jener Seite des Substrats ge genüberliegt, auf der der IC-Chip 4 angeordnet ist. Als Metallplatte 5 kann man solche aus Kupfer verwenden, welches eine überlegene Wärmeleitfähigkeit auf weist. Die eine überlegene Wärmeleitfähigkeit aufweisende Metallplatte 5 wird an einer Oberfläche des Substrats 1 für die Montage von integrierten Schaltkreisen befestigt, um die Wärmeabführungseigenschaften des Substrats aus dem Metall- Keramik-Verbundmaterial weiter zu verbessern.

Man kann die Metallplatte 5 auch durch ein Metallblech oder einen Metallfilm ersetzen.

Die Fläche der Metallplatte 5 ist vorzugsweise größer als die des Substrats 1 für die Montage von integrierten Schaltkreisen, wie es in der Fig. 3 dargestellt ist. Der Grund dafür ist darin zu sehen, daß die von dem IC-Chip 4 übertragene Wärme in wirksamer Weise von der oberen Oberfläche 5a der Metallplatte 5 abgestrahlt wer den kann, wie es durch die Pfeile A in der Fig. 3 dargestellt ist. Genauer ist es mög lich, nicht nur die Fläche für die Wärmeabführung zu vergrößern, sondern die Wärmeabstrahlung nach oben zu begünstigen, wie es durch die Pfeile A verdeut licht wird. Hierzu wird die Metallplatte 5 mit einer größeren Fläche als jene des Substrats aus dem Metall-Keramik-Verbundmaterial an der Oberfläche des Sub strats befestigt, die der Oberfläche gegenüberliegt, auf der der IC-Chip 4 angeord net ist, so daß es möglich wird, die Wärmeabstrahlungseigenschaften weiter zu verbessern.

Beispiel 2

Man vermischt ein pulverförmiges Keramik-Rohmaterial, welches überwiegend aus Cordierit (2MgO · 2Al₂O₃ · 5SiO₂) besteht, mit einem Bindemittel und formt die Pulvermischung zu einem Keramikkörper 11, wie er in der Fig. 5 dargestellt ist. Der Formkörper 11 besitzt eine Vielzahl von Löchern 12, die sich von einer Hauptoberfläche 11a zu der anderen Hauptoberfläche 11b des Formkörpers 11 er strecken. Wenngleich die Querschnittsform der Vielzahl der in der Fig. 5 wieder gegebenen Löcher 12 rechteckig ist, kann man natürlich auch Löcher mit anderen Querschnittsformen, wie kreisförmige Löcher oder quadratische Löcher ausbil den.

Der Formkörper 11 wird dann bei einer Temperatur von etwa 1400°C gebrannt un ter Bildung eines Keramiksubstrats aus dem Cordierit-System.

Dann schmilzt man ein 97% und 3% Zinn enthaltendes Metall in einer Vakuum kammer. Man bringt das mit den Löchern versehene Keramiksubstrat in die Va kuumkammer ein, entlüftet und taucht die Keramikplatte in das geschmolzene Metall. Die Löcher 12 werden beim Eintauchen des Keramiksubstrates mit dem geschmolzenen Substrat gefüllt, wonach das Keramiksubstrat aus dem geschmol zenen Metall herausgenommen und abgekühlt wird.

Nach dem Abkühlen wird das Keramiksubstrat in der erforderlichen Weise nach behandelt, beispielsweise durch Schneiden oder Schleifen, so daß man schließ lich ein Substrat für die Montage von integrierten Schaltkreisen erhält.

Das in dieser Weise erhaltene Substrat für die Montae von integrierten Schalt kreisen ist in der Fig. 4 in perspektivischer Ansicht wiedergegeben. Wie aus der Fig. 4 zu ersehen ist, umfaßt das Substrat 13 für die Montage von integrierten Schaltkreisen ein Keramiksubstrat 14, in der eine Vielzahl von Löchern 12 ange ordnet sind, die mit dem Metall 15 gefüllt sind.

Die Wärmeleitfähigkeit des erhaltenen Substrats 13 für die Montage von inte grierten Schaltkreisen beträgt in der Z-Richtung der Fig. 4 260 W/mK und in der X-Richtung der Fig. 4 100 W/mK. Andererseits beträgt der lineare Wärmeausdeh nungskoeffizient in der Z-Richtung 14 × 10^-6/°C und in der X-Richtung 7 × 10^-6/°C.

Wie aus den obigen Ausführungen ersichtlich ist, ist das erfindungsgemäße Sub strat für die Montage von integrierten Schaltkreisen anisotrop sowohl im Hin blick auf den Wärmeausdehnungskoeffizienten als auch im Hinblick auf die Wär meleitfähigkeit.

Die Fig. 6 verdeutlicht die Verwendung des Substrates 13 für die Montage von in tegrierten Schaltkreisen, indem auf dem Substrat 13 ein IC-Chip 16 montiert ist. Im allgemeinen ist die Fläche des Substrats 13 für dieMontage von integrierten Schaltkreisen etwa viermal so groß wie die Fläche des IC-Chips 16. Da das erfin dungsgemäße Substrat 13 für die Montage von integrierten Schaltkreisen gemäß dieser Ausführungsform im Hinblick auf die Wärmeleitfähigkeit und den linea ren Wärmeausdehnungskoeffizienten anisotrop ist, trägt nach der Montage des IC-Chips 16 die hohe Wärmeleitfähigkeit in der Z-Richtung (siehe Fig. 4) zu der Wärmeabfuhr bei, so daß die durch den IC-Chip 16 erzeugte Wärme in wirksamer Weise von der unteren Oberfläche des Keramiksubstrats 14 abgestrahlt wird. Wei terhin stabilisiert der geringe Wärmeausdehnungskoeffizient in der X-Richtung (siehe Fig. 4) die Verbindung des IC-Chips 16 mit dem Keramiksubstrat 14.

Da das erfindungsgemäße Substrat 13 für die Montage von integrierten Schalt kreisen aus einem Metall-Keramik-Verbundmaterial besteht, werden sowohl ei ne hohe Wärmeleitfähigkeit als auch ein niedriger linearer Wärmeausdehnungs koeffizient erreicht. Da das Metall 15 derart angeordnet ist, daß es sich von einer Hauptoberfläche des Keramiksubstrats 14 zu seiner anderen Hauptoberfläche er streckt, ist das Substrat 13 für die Montage von integrierten Schaltkreisen aniso trop im Hinblick auf den Wärmeausdehnungskoeffizienten und die Wärmeleitfä higkeit. Demzufolge besitzt das Substrat 13 für die Montage von integrierten Schaltkreisen überlegene Wärmeabführungseigenschaften.

Wenn daher ein Bauteil mit hohem Stromverbrauch, wie ein LSI-Hochgeschwin digkeits-Chip montiert wird, treten keine Ablösungen des Bauteils durch Hitze spannungen auf und die durch den LSI-Chip erzeugte Wärme wird in wirksamer Weise abgeführt und abgestrahlt.

Weiterhin kann, wie es in der Seitenansicht der Fig. 7 dargestellt ist, eine Me tallplatte 17 als Metallschicht an der unteren Oberfläche des Substrats 13 für die Montage von integrierten Schaltkreisen befestigt werden, das heißt, an der Ober fläche, die jener Oberfläche gegenüberliegt, auf der der IC-Chip 16 montiert wird. Als Metallplatte 17 kann man eine Platte aus Kupfer verwenden, welche eine über legene Wärmeleitfähigkeit aufweist. Die Metallplatte 17 mit verbesserter Wärme leitfähigkeit wird somit an einer Oberfläche des Substrats 13 für die Montage von integrierten Schaltkreisen befestigt, um die Wärmeabstrahlungseigenschaften des Substrats aus dem Metall-Keramik-Verbundmaterial noch weiter zu verbes sern.

Die Metallplatte 15 kann jedoch auch durch ein Metallblech oder einen Metall film ersetzt werden.

Die Fläche der Metallplatte 17 ist vorzugsweise größer als die des Substrats 13 für die Montage von integrierten Schaltkreisen, wie es in der Fig. 7 dargestellt ist. Der Grund ist darin zu sehen, daß die von dem IC-Chip 16 übertragene Wärme in wirksamer Weise von der oberen Oberfläche 17a der Metallplatte 17 abgestrahlt werden kann, wie es durch die Pfeile A in der Fig. 7 wiedergegeben ist. Somit ist es nicht nur möglich, die Fläche für die Wärmeabfuhr zu vergrößeren, sondern die Wärme in wirksamerer Weise nach oben abzustrahlen, wie es durch die Pfeile A verdeutlicht wird.

Weiterhin können die gesamte Oberfläche oder die Hauptoberflächen des oben be schriebenen Substrats für die Montage von integrierten Schaltkreisen mit einem Metall beschichtet werden, was jedoch nicht dargestellt ist. Hierdurch kann eine Oxidation des in die Löcher eingefüllten Metalls, insbesondere des Kupfers, ver hindert werden.

Wie in der Querschnittsdarstellung der Fig. 8 gezeigt ist, können die Löcher 12 mit Stufenbereichen 12a und 12b gebildet und mit einem Metall 15 gefüllt werden. Die Anordnung der Stufenbereiche 12a und 12b bewirkt eine wirksame Fixierung des Metalls 15 und verhindert dessen Ablösung.

Wenngleich bei der in der Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ein Keramik substrat aus einem überwiegend aus Cordierit bestehenden Keramikmaterial ausgebildet worden ist, kann man auch ein poröses Keramikmaterial mit einer Vielzahl von Löchern verwenden. In diesem Fall kann man ein geschmolzenes Metall in die Löcher einführen und verfestigen, wodurch es möglich wird, die Wär meleitfähigkeit weiter zu verbessern.

Claims

1. Substrat für die Montage von integrierten Schaltkreisen (ICs), gekenn zeichnet durch ein Metall-Keramik-Verbundmaterial (1, 13) aus einer Keramik platte (2, 14) mit einer Vielzahl von mit Metall gefüllten Löchern (3, 12).

2. Substrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikplatte aus einer porösen Keramik mit einem Lochanteil von 20 bis 90% besteht.

3. Substrat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Metall Kupfer oder eine überwiegend Kupfer enthaltende Legierung in die Löcher eingebracht ist.

4. Substrat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der lineare Wär meausdehnungskoeffizient des Metall-Keramik-Verbundmaterials 8 × 10^-6/°C oder weniger beträgt.

5. Substrat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der lineare Wär meausdehnungskoeffizient des Metall-Keramik-Verbundmaterials 8 × 10^-6/°C oder weniger beträgt.

6. Substrat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich eine auf einer Hauptoberfläche des Metall-Keramik-Verbundmaterials angeordnete Metallschicht (5, 17) aufweist.

7. Substrat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht eine Metallplatte ist.

8. Substrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (12) der art ausgebildet sind, daß sie sich von der einen Hauptoberfläche der Keramikplat te (14) zu der anderen Hauptoberfläche erstrecken.

9. Substrat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Metall Kupfer oder eine überwiegend Kupfer enthaltene Legierung in die Löcher eingebracht ist.

10. Substrat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der lineare Wär meausdehnungskoeffizient des Metall-Keramik-Verbundmaterials 8 × 10^-6/°C oder weniger beträgt.

11. Substrat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der lineare Wär meausdehnungskoeffizient des Metall-Keramik-Verbundmaterials 8 × 10^-6/°C oder weniger beträgt.

12. Substrat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich eine Metallschicht (17) auf einer Hauptoberfläche des Metall-Keramik-Verbundmate rials aufweist.

13. Substrat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Metall schicht eine Metallplatte ist.

14. Eletronisches Bauteil, gekennzeichnet durch ein Substrat (1, 13) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13 und einen darauf montierten IC-Chip (4, 16).

15. Bauteil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich eine Metallschicht (5, 17) auf einer Hauptoberfläche des Substrats für die Montage von integrierten Bauteilen aufweist, die der Oberfläche gegenüberliegt, auf der der IC- Chip montiert ist.

16. Bauteil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht eine Metallplatte ist.