DE69935628T2

DE69935628T2 - Hybridmodul

Info

Publication number: DE69935628T2
Application number: DE69935628T
Authority: DE
Inventors: Kazutaka Taito-ku Suzuki; Naoto Taito-ku Narita; Tohru Taito-ku Watanabe; Yoshiaki Taito-ku Kamiyama; Kazuki Taito-ku Yagi
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 1998-01-30
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2019-01-30
Also published as: EP0933816A3; US6163456A; EP0933816A2; HK1021608A1; KR100563122B1; CN1319422C; EP0933816B1; KR19990068180A; DE69935628D1; CN1229330A

Description

Stand der Technik
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybridmodul mit einer Schaltungsanordnung, die aus integrierenden passiven Komponenten wie Vielschichtkondensatoren und aktiven Komponenten wie Halbleiterbauelementen auf einem Schaltungsmuster aufweisenden Substrat besteht.
Beschreibung des Stands der Technik
Die Schrift WO 92/06496 A beschreibt eine Vielschicht-Hybridschaltung, bei der Leistungs-IS in Ausnehmungen auf der Rückseite eines Hybrids so angeordnet sind, dass der Hybrid vollflächig angebunden werden kann.
In der EP 0 822 595 A2 ist ein Hybridmodul beschrieben mit einer Leiterplatte, einer Wärme erzeugenden Schaltungskomponente auf der Leiterplatte und einer auf der Leiterplatte angebrachten Hauptschaltungsplatine, wobei die Schaltungskomponente auf der der Hauptschaltungsplatine gegenüberliegenden Leiterplatte angeordnet und die Oberfläche der Schaltungskomponente auf einem schichtartigen und auf der Hauptschaltungsplatine ausgebildeten wärmeleitenden Element befestigt ist.
Weiter beschreibt die FR-A-2 554 275 eine Verbindungseinrichtung für einen Halbleiter, welcher Halbleiter auf einem Substrat angeordnet und auf seiner Rückseite mit einer wärmeleitenden Platte versehen ist.
Nach dem Stand der Technik sind Hybridmodule mit Wärme erzeugenden Komponenten wie Feldeffekttransistoren (FETs) und Leistungshalbleiterbauelementen auf ihren Substraten bekannt, darunter solche mit der nachfolgend beschriebenen Struktur.
Der Hybrid weist chipförmige elektronische Komponenten wie Vielschichtkondensatoren, darunter Feldeffekttransistoren (FETs) auf der Oberseite seines Substrats auf. Bei dem Substrat handelt es sich um ein Keramiksubstrat auf Aluminiumnitridbasis mit guter Wärmeleitfähigkeit. Die chipförmigen elektronischen Komponenten sind mit einem Anschlussauge auf dem Substrat verlötet. Die Schaltungskomponente ist über Lötkontakthügel mit einem Lötauge verbunden. Die Anschlusselektroden des Hybridmoduls sind an den Substratseiten ausgebildet.
Das Hybridmodul ist mit seiner Unterseite, auf welcher sich keine Schaltungskomponente befindet und welche der Hauptschaltungskomponente gegenüberliegt, auf einer Hauptschaltungsplatine angeordnet. Bei der Montage werden die Anschlusselektroden des Hybridmoduls mit den Schaltungsmustern auf der Hauptschaltungsplatine verlötet. Eine elektrisch leitende Schicht auf der Hauptschaltungsplatine ist zwischen dem Substrat und der Hauptschaltungsplatine vorgesehen. Die elektrisch leitende Schicht besteht aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit, so dass im Hybridmodul erzeugte Wärme wirksam auf die Hauptschaltungsplatine übertragen wird. Die von den auf dem Substrat angeordneten Komponenten im Hybridmodul erzeugte Wärme wird über die leitende Schicht auf die Hauptschaltungsplatine übertragen und abgestrahlt.
Der Wärmeübergang in diesem Hybridmodul ist ineffektiv insofern, als die in der Schaltungskomponente erzeugte Wärme über den Lötkontakthügel der Schaltungskomponente auf das Substrat derselben und sodann über die leitende Schicht auf die Hauptschaltungsplatine übertragen wird. Weiter sind Keramikstoffe auf Aluminiumnitridbasis teuer und im Vergleich zu den üblichen Substratmaterialien auf Aluminiumoxidbasis unwirtschaftlich.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Hybridmoduls, bei dem eine wirksame Wärmeabstrahlung möglich und das in seiner ist Größe reduzierbar ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
Da nach der vorliegenden Erfindung die Schaltungskomponente nach unten gewandt in einen in einer ersten Oberfläche des Substrats ausgebildeten Hohlraum eingebunden ist, wird in der Schaltungskomponente erzeugte Wärme auf die Hauptschaltungsplatine übertragen, ohne das Substrat zu passieren. Damit ist die Wärmeleitfähigkeit des Hybridmoduls verbessert und wird eine gute Wärmeabstrahlung gewährleistet. Weiter ist die Größe der Schaltungskomponente verringert, weil diese in dem Hohlraum angeordnet ist.
Weitere Aufgaben, Wirkungen und konstruktive Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 eine Querschnittsansicht eines Hybridmoduls;
2 eine äußere Perspektivansicht des Hybridmoduls von unterhalb einer ersten Oberfläche desselben gesehen;
3 eine im größeren Maßstab gezeichnete Ansicht eines Teils des Hybridmoduls gemäß 1;
4 ein Verfahren zur Herstellung eines Substrats;
5 ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung des Substrats;
6 eine Querschnittsansicht des auf einer Hauptschaltungsplatine angeordneten Hybridmoduls;
7 eine äußere Perspektivansicht eines weiteren Hybridmoduls von unterhalb einer ersten Oberfläche desselben gesehen;
8 eine Querschnittsansicht eines weiteren Hybridmoduls;
9 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Hybridmoduls; und
10 eine Querschnittsansicht eines weiteren Hybridmoduls.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Es folgt eine Beschreibung eines ersten Hybridmoduls gemäß 1 bis 3. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Hybridmoduls, 2 eine äußere Perspektivansicht des Hybridmoduls von unterhalb einer ersten Oberfläche desselben gesehen und 3 eine im größeren Maßstab gezeichnete Ansicht eines Teils des Hybridmoduls gemäß 1.
Das Hybridmodul 10 umfasst im Wesentlichen ein Substrat 11, eine Anzahl von chipförmigen elektronischen Komponenten 12, die auf dem Substrat 11 angeordnet sind, eine Wärme erzeugende Schaltungskomponente 13 wie beispielsweise ein Halbleiter-Bauelement sowie eine Wärmestrahlungsplatte 14 zur Übertragung von in der Schaltungskomponente 13 erzeugter Wärme an eine Hauptschaltungsplatine. Die Außenabmessungen des Hybridmoduls 10 betragen beispielsweise etwa 7 × 7 × 2 mm³.
Das Substrat 11 ist ein Vielschichtsubstrat aus rechteckigen parallelflächigen Elementen aus Keramikmaterial auf Aluminiumoxidbasis. Genauer gesagt handelt es sich hier um ein Vielschichtsubstrat auf Keramikmaterial, das durch Vermischen von PbO-B₂O₂-SiO₂ (Borosilicat) mit Al₂O₃ (Aluminiumoxid) hergestellt wird. Der Längenausdehnungskoeffizient α 1 des Substrats 11 beträgt 5 ppm/°C und der Wasserabsorptionskoeffizient desselben 0,1 % oder darunter.
Schaltungsmuster 15 und Verbindungslöcher 16 sind in der Oberseite und in den Innenschichten des Substrats 11 ausgebildet. Anschlusselektroden 17 sind in den Seitenflächen des Substrats 11 in Verbindung mit den Schaltungsmustern 15 vorgesehen. Die Anschlusselektroden 17 werden zur Verbindung des Substrats 11 mit der Hauptschaltungsplatine benutzt, wenn das Substrat 11 auf der Platine montiert wird. Ein Hohlraum 19 ist in der Unterseite des Substrats 11 vorgesehen, d.h. in einer ersten Oberfläche 18, welche bei der Montage auf der Hauptschaltungsplatine dieser gegenüberliegt. Der Hohlraum 19 dient der Aufnahme der Schaltungskomponente 13 und der Wärmeabstrahlungsplatte 14. Der Hohlraum 19 weist eine Zweiterrassenstruktur auf mit einem ersten Hohlraum 20 in der ersten Oberfläche 18 und einem etwas kleineren Hohlraum 21, der im Grund des ersten Hohlraums 20 ausgebildet ist. Auf dem Boden des zweiten Hohlraums 21 sind mit der Schaltungskomponente 13 verbundene Schaltungsmuster 15 vorgesehen.
Die chipförmigen elektronischen Komponenten 12 bilden das Hybridmodul. Sie umfassen beispielsweise Vielschichkondensatoren und Schichtinduktoren. Die chipförmigen elektronischen Komponenten 12 sind auf den Schaltungsmustern 15 angeordnet, welche auf einer der ersten Oberfläche 18 gegenüberliegenden zweiten Oberfläche 22 ausgebildet sind.
Die Schaltungskomponente 13 ist ein Wärme erzeugendes Halbleiterbauelement wie beispielsweise ein Feldeffekttransistor (FET) in GaAsMes-Ausführung. Als Schaltungskomponenten 13 werden Elemente eingesetzt, deren Längenausdehnungskoeffizient α 2 etwa dem Längenausdehnungskoeffizienten α 1 des Substrats 11 entspricht (α 1 ⊄ α 2), zum Beispiel Komponenten mit einem α 2-Wert von 6 ppm/°C.
Die Schaltungskomponente 13 ist mit Einbindung nach unten gewandt auf dem Boden des zweiten Hohlraums 21 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform kommt Flipflop-Bindung zum Einsatz. Das heißt, das die Schaltungskomponente 13 ein Flipchip mit einer Anzahl von Anschlusselektroden auf der dem Boden des zweiten Hohlraums 21 gegenüberliegenden Oberfläche ist. Jede der Anschlusselektroden der Schaltungskomponente 13 ist mit dem Schaltungsmuster 15 des zweiten Hohlraums 21 verbunden. Bereiche des Zwischenraums zwischen der Schaltungskomponente 13 und dem Boden des zweiten Hohlraums 21, wo keine Anschlusselektroden des Schaltungselements 13 ausgebildet sind, sind mit einem Dichtharz 23 ausgefüllt.
Hauptzweck der Verwendung von Dichtharz 23 ist es, das Eindringen von Feuchtigkeit in die Schaltungskomponente 13 zu verhindern und die Schaltungskomponente 13 auf dem Substrat 11 zu befestigen. Vorzugsweise weist das Dichtharz 23 einen Längenausdehnungskoeffizienten α 3 auf, der in etwa gleich ist dem Wert von α 1 und α 2 des Substrats 11 und der Schaltungskomponente 13 ((α 1 ≈ α 2 ≈ α 3). In der hier beschriebenen Ausführungsform wird Epoxydharz als Dichtharz 23 benutzt. Das Dichtharz 23 mit einem Längenausdehnungskoeffizienten, der annähernd gleich dem des Substrats 11 und der Schaltungskomponente 13 ist, baut Spannungen ab, die durch Temperaturschwankungen beispielsweise während Wärmekreislauftests verursacht werden, um eine Schichtentrennung des Harzes 23 zu verhindern. Damit werden eine schlechte elektrische Verbindung zwischen der Schaltungskomponente 13 und dem Substrat 11 sowie eine Verringerung der Feuchtefestigkeit verhindert. Auch wird die Möglichkeit einer Beschädigung der Schaltungskomponente 13 infolge der vorerwähnten Schichtentrennung wesentlich reduziert. Die Zuverlässigkeit des Hybridmoduls 10 wird also verbessert.
Zur Herstellung von Verbindungen zwischen den Anschlusselektroden der Schaltungskomponente 13 und den Schaltungsmustern 15 sind die folgenden Möglichkeiten gegeben: Lötverbindungen, Verbindungen mit leitendem Harz, Verbindungen mit anisotropem leitenden Harz (ACF-Verbindungen) sowie Verbindungen durch Ausbilden von Gold (AU) enthaltenden Kugelhöckern auf den Schaltungsmustern und anschließendes Thermosonikschweissen.
Die Verbindung mit leitendem Harz ist insoweit von Vorteil, als das Harz kostengünstig erhältlich ist. Weiter gewährleistet das leitende Harz aufgrund der Absorption von Spannungen eine hohe Zuverlässigkeit. Durch die Verbindung mit anisotropem leitenden Harz wird das Dichtharz überflüssig und damit eine Kostenminderung erzielt.
Die durch das Ausbilden von Kugelhöckern auf den Schaltungsmustern 15 und Thermosonikschweissen hergestellte Verbindung verringert die Möglichkeit von Beschädigungen der Schaltungskomponente 13 durch das Beschichten, weil die Verbindung in Trockenprozessen hergestellt wird. Weiter werden die Werkzeugkosten und auch der Zeitaufwand für die Montage der Schaltungskomponente 13 auf dem Substrat 11 reduziert. Außerdem gewährleistet der Au-Au-Übergang einen geringeren Kontaktwiderstand, was sich in einer höheren Zuverlässigkeit niederschlägt.
Die Lötverbindung erfordert keine hohe Montagegenauigkeit, weil die Lagekorrektur durch Selbstausrichtung erfolgt. Weiter ist bei dieser Verbindungsart eine geringere Möglichkeit einer Beschädigung der Schaltungskomponente 13 gegeben, weil die Montage der Komponente unter geringer Belastung vonstatten geht. Außerdem gewährleistet sie einen hohen Grad an Zuverlässigkeit, weil Lötkontakthügel Spannungen absorbieren.
Die Wärmestrahlungsplatte 14 wird mittels eines wärmeleitenden Harzes 24 mit der Schaltungskomponente 13 und dem Boden des ersten Hohlraums 20 verbunden. Bei der Wärmestrahlungsplatte 14 handelt es sich um ein Plattenelement, dessen Länge und Breite groß genug sind, um die Öffnung des zweiten Hohlraums 21 völlig zu überdecken und in den ersten Hohlraum 20 einzupassen. Die Oberfläche der Wärmestrahlungsplatte 14 liegt im Wesentlichen in einer Ebene mit der ersten Oberfläche 18.
Die Wärmestrahlungsplatte 14 besteht aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Genauer gesagt besteht sie aus einem Material mit einem Längenausdehnungskoeffzienten α 4, der im Wesentlichen dem Längenausdehnungskoeffzienten α 2 der Schaltungskomponente 13 entspricht (α 2 ≈ α 4). Beispielsweise kann die Legierung Nr. 42 (Verbindung aus Nickel und Eisen im Verhältnis 42:58) mit einem Längenausdehnungskoeffzienten α 4 von 7 ppm/°C eingesetzt werden. Die Oberfläche der Wärmestrahlungsplatte 14 weist eine vorbestimmte Rauheit (beispielsweise eine mittlere arithmetische Rauheit von 1,0 μm) auf, die durch Polieren hergestellt ist. Weiter ist die Oberfläche der Wärmestrahlungsplatte 14 beispielsweise mit Au beschichtet, um ihre Lötfähigkeit zu verbessern.
Zweck des wärmeleitenden Harzes 24 ist es, die Wärmestrahlungsplatte 14 auf der Schaltungskomponente 13 zu befestigen und einen wirksamen Übergang der in der Schaltungskomponente 13 erzeugten Wärme auf die Wärmestrahlungsplatte 14 sicherzustellen. Das wärmeleitende Harz 24 verbindet wie vorbeschrieben die Schaltungskomponente 13 mit der Wärmestrahlungsplatte 14. Der Zwischenraum zwischen den Seiten der Wärmestrahlungsplatte 14 und den Seitenwänden des ersten Hohlraums 20 sowie zwischen den Seiten der Schaltungskomponente 13 und dem zweiten Hohlraum 21 ist mit dem wärmeleitenden Harz 24 gefüllt.
Vorzugsweise besitzt das wärmeleitende Harz 24 einen hohen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten. Weiter weist das wärmeleitende Harz 24 vorzugsweise einen Längenausdehnungskoeffi zienten α 5 auf, der dem Wert α 2 und α 4 der Schaltungskomponente 13 und der Wärmestrahlungsplatte 14 annähernd gleich ist (α 2 ≈ α 4 ≈ α 5). Das wärmeleitende Harz 24 mit einem Längenausdehnungskoeffizienten, welcher dem der Schaltungskomponente 13 und der Wärmestrahlungsplatte 14 annähernd gleich ist, absorbiert Spannungen, wie sie durch Temperaturschwankungen beispielsweise während eines Wärmekreislauftests verursacht werden, um eine Entschichtung des wärmeleitenden Harzes 24 von dem Schaltungselement 13 und der Wärmestrahlungsplatte 14 zu verhindern. Hierdurch wird eine Erhöhung des Wärmewiderstands und eine Abnahme der Feuchtefestigkeit zwischen der Schaltungskomponente 13 und der Wärmestrahlungsplatte 14 verhindert. Auch wird die Möglichkeit einer Beschädigung der Hauptschaltungsplatine 13 infolge des vorerwähnten Entschichtens weitgehend reduziert. Die Zuverlässigkeit des Hybridmoduls 10 wird also verbessert.
Eine kastenartige Metallhülle 30 ist zum Abdecken der Oberseite des Hybridmoduls 10 vorgesehen. Diese Metallhülle 10 schützt Komponenten sowie das Substrat 11 des Moduls 10 und verhindert, dass verschiedene Arten von Rauschen in das Hybridmodul 10 eintreten und aus diesem austreten können.
Die Abmessungen des ersten Hohlraums 20, des zweiten Hohlraums 21 und der Wärmestrahlungsplatte 14 des Hybridmoduls 10 sind wie folgt festgelegt:
Zunächst seien die Abmessungen des zweiten Hohlraums 21 beschrieben. Die Breite und Länge des zweiten Hohlraums 21 sind dahingehend definiert, dass wie aus 3 ersichtlich ein vorbestimmter Abstand Δ1 zwischen der Seitenwand des zweiten Hohlraums 21 und der Schaltungskomponente 13 vorgesehen ist. Hier ist dieser vorbestimmte Abstand Δ1 in der Weise bestimmt, dass die Schaltungskomponente 13 einfach in den zweiten Hohlraum 21 eingesetzt und bei ihrer Montage einfach im Hohlraum positioniert werden kann. Genauer gesagt ist es wünschenswert, dass der vorbestimmte Abstand Δ1 von einschließlich 0,1 mm bis einschließlich 1,0 mm beträgt. Die Tiefe des zweiten Hohlraums 21 ist dahingehend definiert, dass diese ein vorbestimmter Abstand Δ2 ist, der kleiner ist als die Höhe vom Boden des Hohlraums 21 bis zur Rückseite der Schaltungskomponente 13, wenn die Schaltungskomponente auf dem Boden des Hohlraums 21 angeordnet ist. In diesem Falle ist der vorbestimmte Abstand Δ2 in der Weise bestimmt, dass die Dicke des wärmeleitenden Harzes 24 zwischen der Wärmestrahlungsplatte 14 und der Schaltungskomponente 13 einen bestimmten Wert aufweist. Genauer gesagt ist es wünschenswert, dass der vorbestimmte Abstand Δ2 zwischen einschließlich 0 mm und einschließlich 0,2 mm beträgt. Dies gilt für eine Ausführungsform, bei der mehrere Schaltungskomponenten 13 in dem zweiten Hohlraum 21 angeordnet sind. Bei der hier dargestellten Ausführungsform ist der Abstand Δ2 nicht ausgewiesen, weil ∆2 = 0.
Es folgt nunmehr eine Erläuterung der Abmessungen des ersten Hohlraums 20. Die Breite und Länge des ersten Hohlraums 20 sind dahingehend definiert, dass ein vorbestimmter Abstand Δ3 zwischen seiner Seitenwand und der Kante des zweiten Hohlraums 21 vorgesehen ist. Das heißt, dass die Breite und Länge der Öffnung des ersten Hohlraums Δ3 größer sind als die Länge und Breite der Öffnung des zweiten Hohlraums 21. Genauer gesagt ist es wünschenswert, dass der vorbestimmte Abstand Δ3 zwischen einschließlich 0,1 mm und einschließlich 0,5 mm beträgt. Die Tiefe des ersten Hohlraums 20 ist dahingehend defi niert, dass diese innerhalb eines vorgegebenen Bereichs relativ zur Wärmestrahlungsplatte 14 liegt. Der vorgegebene Bereich ist so bestimmt, dass die Oberfläche der Wärmestrahlungsplatte 14 im Wesentlichen bündig mit der ersten Oberfläche 18 abschließt. Genauer gesagt sollte der vorbestimmte Bereich zwischen einschließlich –0,1 mm und einschließlich +0,1 mm betragen.
Es folgt eine Beschreibung eines Verfahrens zur Herstellung des Hybridmoduls.
Zunächst werden wie aus 4 ersichtlich grüne Keramik-Schichtelemente auf Aluminiumoxidbasis aufeinander geschichtet und anschließend unter Druck zusammengefügt. Zur Herstellung des Substrats 11 wird das Gebilde sodann gebrannt.
In jedem der grünen Schichtelemente 101–104 werden Verbindungslöcher und Schaltungsmuster hergestellt. Durch den Einsatz von Cu oder Ag für die Schaltungsmuster werden die Wärmeabstrahlungs- und Hochfrequenz-Eigenschaften des Substrats 11 verbessert.
In dem unteren grünen Schichtelement 104 wird eine Öffnung 104a ausgebildet, deren Form dem ersten Hohlraum 20 entspricht. In dem auf das Element 104 aufgesetzten grünen Schichtelemnten 103 wird eine Öffnung 103a in einer dem zweiten Hohlraum 21 entsprechenden Form hergestellt. Die Herstellung dieser Öffnungen erfolgt durch Perforieren der grünen Schichtelemente mit einer Stanze.
Eine in den Hohlraum einpassende Presse 40 wird zur Verbindung der grünen Schichtelemente 101–104 miteinander wie aus 5 ersichtlich eingesetzt. Hierdurch wird eine gleichmäßige Dichte für das gesamte Substrat 11 erzielt. Weiter lassen sich Kontakthügel auf einfache Weise in den Hohlräumen ausbilden, weil die Oberflächenrauheit der Innenfläche der Hohlräume des Substrats 11 auf ca. 10 μm oder darunter reduziert ist.
Als Nächstes werden Kugelhöcker auf den auf dem Boden des zweiten Hohlraums 21 des Substrats 11 angeordneten Schaltungsmustern 15 hergestellt. Die Schaltungskomponente 13 wird sodann im Wege eines Verfahrens wie Thermosonikschweißen mit den Kugelhöckern verbunden. Anschließend wird der Zwischenraum zwischen der Schaltungskomponente 13 und dem zweiten Hohlraum 21 mit Dichtharz 23 ausgefüllt, das von einer Seite der Schaltungskomponente 13 aus in den zweiten Hohlraum 21 eingespritzt wird.
Als Nächstes wird wärmeleitendes Harz 24 auf die Oberfläche der Schaltungskomponente 13 gespritzt. Danach wird die Wärmestrahlungsplatte 20 in den ersten Hohlraum 20 eingesetzt und zur Verbindung mit dieser in Richtung auf die Schaltungskomponente 13 gepresst. Hierbei werden auch die Zwischenräume an der Seite der Wärmestrahlungsplatte 14 und der Schaltungskomponente 13 mit wärmeleitendem Harz 24 gefüllt. Das wärmeleitende Harz 24 kann in konstanter Dicke zwischen die Wärmestrahlungsplatte 14 und die Schaltungskomponente 13 eingebracht werden, weil das Ende der Wärmestrahlungsplatte 14 während des Verbindens vom unteren Ende des ersten Hohlraums 20, d.h. dem abgestuften Teil des Hohlraums 19, eingespannt wird.
Es folgt das Auflöten chipförmiger elektronischer Komponenten 12 auf die zweite Oberfläche 22 des Substrats 11. Abschließend wird zur Vervollständigung des Hybridmoduls 10 die Metallhülle 30 zur Abdeckung des Substrats 11 aufgebracht.
Damit wird durch Laminieren einer Anzahl von grünen Schichtelementen 101 bis 104 zur Herstellung des Substrats 11 als Vielschichtsubstrat sowie Laminieren der grünen Schichtelemente 103 bis 104 mit Öffnungen 103a, 104a zur Ausbildung des Hohlraums 19 eine gleichmäßige Dichte über das gesamte Substrat hinweg sichergestellt. Im anderen Falle würde sich durch Laminieren von grünen Schichtelementen ohne Öffnung und anschließendes Ausbilden des Hohlraums im Wege eines Verfahrens wie Pressen eine stellenweise unterschiedliche Dichte im Inneren des Substrats einstellen. Diese Ungleichförmigkeit würde aufgrund von Änderungen in der Umgebungsfeuchtigkeit oder Umgebungstemperatur zu Verwerfungen im Substrat führen, die ein Ablösen der Schaltungsmuster oder eine beträchtlich geringere Montagequalität der Schaltungskomponente zur Folge hätte. Im Gegensatz dazu weist ein wie vorbeschrieben hergestelltes Substrat 11 eine gleichmäßige Dicke über seinen gesamten Bereich hinweg auf. Damit lassen sich die vorgeschilderten Mängel ausschalten.
Es folgt eine Beschreibung eines Verfahrens zur Montage des Hybridmoduls 10 auf einer Hauptschaltungsplatine 50. Wie aus 6 ersichtlich, sind Schaltungsmuster 51 zur Verbindung mit den Anschlusselektroden 17 des Hybridmoduls 10 in vorbestimmten Positionen auf der Hauptschaltungsplatine 50 vorgesehen. Eine wärmeleitende Schicht 52 wird bei der Montage des Hybridmoduls 10 in einer der Wärmestrahlungsplatte 14 gegenüberliegenden Position ausgebildet. Bei dieser wärmeleitenden Schicht 52 handelt es sich um eine elektrisch leitende Auflage, die beispielsweise aus einem Material auf Kupferbasis besteht und ähnlich wie die Schaltungsmuster 51 auf der Hauptschaltungsplatine 50 ausgeführt sind. Zur Montage des Hybridmoduls 10 auf der Hauptschaltungsplatine 50 werden die Anschlusselektroden 17 mit den Schaltungsmustern 51 und die Wär mestrahlungsplatte 14 mit der wärmeleitenden Schicht 52 verlötet.
Durch die Anordnung von Lötverbindungen nicht nur für die Anschlusselektroden 17, sondern wie vorbeschrieben auch für die Wärmestrahlungsplatte 14 des Hybridmoduls 10, wird in der Schaltungskomponente 13 erzeugte Wärme wirksam auf die Hauptschaltungsplatine 50 übertragen. Weiter ist die Haftfestigkeit zwischen dem Hybridmodul 10 und der Hauptschaltungsplatine 50 verbessert, weil die Wärmestrahlungsplatte 14 mit der wärmeleitenden Schicht 52 verlötet ist. Durch Verbinden der wärmeleitenden Schicht 52 mit einem Erdungsmuster in der Hauptschaltungsplatine 50 könnten stabile elektrische Eigenschaften, besonders im Hochfrequenzbereich, sowie eine verbesserte Wärmeabstrahlung sichergestellt werden. Für die Wärmestrahlungsplatte 14 und die wärmeleitende Schicht 52 ist die Lötverbindung nicht zwingend erforderlich. Diese Komponenten brauchen nur direkt oder über ein wärmeleitendes Harz aneinander stoßend angeordnet zu werden. Weiter lässt sich die Wärmestrahlungsplatte 14 auch ohne die wärmeleitende Schicht 52 direkt an die Oberfläche der Hauptschaltungsplatine 50 stoßend anordnen.
Wie vorstehend im Einzelnen dargelegt, wird durch die Schaltungskomponente 13 in dem erfindungsgemäßen Hybridmodul 10 erzeugte Wärme durch das wärmeleitende Harz 24 und die Wärmestrahlungsplatte 14 von der Oberfläche der Schaltungskomponente 13 auf die Hauptschaltungsplatine 50 übertragen. Damit wird die Wärme abgestrahlt, ohne das Substrat 11 zu passieren, was eine verbesserte Wärmeabstrahlung zur Folge hat. Hierbei ist die Wärmestrahlungsplatte 14 über das wärmeleitende Harz 24 mit der Oberfläche der Schaltungskomponente 13 verbunden, so dass von der Schaltungskomponente 13 erzeugte Wärme wirksam auf die Hauptschaltungsplatine 50 geleitet wird. Insbesondere wegen einer vorbestimmten Oberflächenrauheit der Wärmestrahlungsplatte 14 gewährleistet diese eine wirksame Wärmeübertragung. Weiter verbessert der Überzug der Wärmestrahlungsplatte 14 die Festigkeit der Verbindung zwischen der wärmeleitenden Schicht 52 und der Wärmestrahlungsplatte 14. Damit gestaltet sich der Wärmeübergang wirkungsvoller und wird die Haftfestigkeit verbessert. Der Raum in dem nicht belegten Hohlraum 13 wird ebenfalls mit dem wärmeleitenden Harz 24 gefüllt, wodurch die Wärmeabstrahlung eine weitere Verbesserung erfährt.
Nachdem von der Schaltungskomponente 13 erzeugte Wärme ohne Mitbeteiligung des Substrats 11 wirksam von dem Hybridmodul 10 abgestrahlt wird, kann das Substrat 11 aus den verschiedensten Materialien ohne jede Einschränkung bezüglich ihrer Wärmeleitfähigkeit hergestellt werden. Infolgedessen ist das Hybridmodul 10 mit geringen Kosten herstellbar.
Außerdem lässt sich die Größe des Hybridmoduls 10 minimieren, weil die Wärmestrahlungsplatte 14 und die Schaltungskomponente 13 in dem in der ersten Oberfläche befindlichen ersten und zweiten Hohlraum 20, 21 untergebracht sind.
Die Abmessungen des ersten und des zweiten Hohlraums 20, 21 sind wie vorstehend beschrieben definiert. Das heißt, dass die Größe des zweiten Hohlraums mit Bezug auf die Schaltungskomponente 13 bestimmt ist, wodurch vermieden wird, das der zweite Hohlraum größer als erforderlich ausgeführt wird und die Fläche auf dem Substrat 11 wirksam genutzt werden kann. Hierdurch lässt sich das Hybridmodul 10 verkleinern. Auch wird hierdurch die Montage und Positionierung der Schaltungskomponente 13 beim Einbau in den zweiten Hohlraum 21 vereinfacht.
Weil die Tiefe des zweiten Hohlraums 21 ebenfalls mit Bezug auf die Größe der Schaltungskomponente 13 bestimmt wird, ist eine konstante Dicke des wärmeleitenden Harzes 24 zwischen der Schaltungskomponente 13 und der Wärmestrahlungsplatte 14 gewährleistet. Damit ist der Wärmewiderstand dieser Teile vergleichmäßigt.
Da weiterhin die Größe des ersten Hohlraums 20 mit Bezug auf den zweiten Hohlraum 21 bestimmt ist, wird vermieden, dass der erste Hohlraum größer als nötig ausgeführt wird und eine wirksame Nutzung der Fläche des Substrats 11 ermöglicht. Hierdurch ist eine Verkleinerung des Hybridmoduls 10 möglich.
Nachdem die Tiefe des ersten Hohlraums 20 mit Bezug auf die Dicke der Wärmestrahlungsplatte 14 bestimmt ist, schließt die erste Oberfläche 18 des Substrats 11 im Wesentlichen bündig mit der Wärmestrahlungsplatte 14 ab. Das bedeutet, dass die Bodenfläche des Hybridmoduls 10 glatt wird. Hierdurch wird die Montage des Hybridmoduls 10 auf die Hauptschaltungsplatine 50 vereinfacht. Insbesondere wird die Haftfestigkeit zwischen der Wärmestrahlungsplatte 14 und der wärmeleitenden Schicht 52 der Hauptschaltungsplatine 50 verbessert. Die Haftfestigkeit zwischen der Wärmestrahlungsplatte 14 und dem Substrat 11 erfährt deswegen eine Verbesserung, weil die Wärmestrahlungsplatte 14 in das Substrat 11 eingebettet ist.
Durch Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen zwischen dem Substrat 11 und der Schaltungskomponente 13 verursachte Spannungen sind verringert, weil das Substrat 11 aus Keramikmaterialien hergestellt ist, deren Längenausdehnungskoeffizient dem der Schaltungskomponente 13 gleich ist. Hierdurch wird ein Entschichten der Schaltungskomponente 13 vom Substrat 11 verhindert und eine hohe Zuverlässigkeit gewährleistet.
Weil der Längenausdehnungskoeffizient des wärmeleitenden Harzes 24 annähernd gleich dem der Schaltungskomponente 13, der Wärmestrahlungsplatte 14 und des Substrats 11 ist, treten weiterhin geringere Spannungen zwischen der Schaltungskomponente 13, der Wärmestrahlungsplatte 14 und der Innenfläche des ersten Hohlraums 20 auf. Hierdurch wird ein Ablösen der Wärmestrahlungsplatte 14, der Schaltungskomponente 13 und des Substrats 11 voneinander aufgrund von Temperaturschwankungen beispielweise während eines Wärmekreislauftests verhindert. Eine Zunahme des Wärmewiderstands und eine Abnahme der Haftfestigkeit werden dadurch mit dem Ergebnis einer stabilen Wärmeabstrahlung verhindert.
Auf die Schaltungskomponente beispielsweise durch während eines Wärmekreislauftests verursachte Temperaturschwankungen wirkende Spannungen sind reduziert, weil der Längenausdehnungskoeffizient des Dichtharzes 23 annähernd gleich dem der Schaltungskomponente 13 und des Substrats 11 ist. Hierdurch werden ein schlechter Übergang zwischen dem Substrat 11 und der Schaltungskomponente 13 durch ein Abblättern des Dichtharzes 23 bedingt sowie die Zerstörung der Schaltungskomponente 13 verhindert.
In der vorliegenden Ausführungsform wird als Dichtharz 23 ein Material verwendet, dessen Längenausdehnungskoeffizient α 3 den Längenausdehnungskoeffizienten α 1 und α 2 des Substrats 11 und der Schaltungskomponente 13 annähernd gleich ist. Zur Erzielung einer im Wesentlichen gleichen Wirkung sind jedoch auch Materialien mit einem Längenausdehnungskoeffizienten α 3 von 20 ppm/°C oder weniger einsetzbar.
Als Dichtharz 23 kann ein Harz mit einer niedrigen Viskosität wie 2000 cps oder weniger und mit Füllstoffen von 10 μm Durchmesser oder kleiner eingesetzt werden. In diesem Falle lässt sich der Zwischenraum zwischen der Bodenfläche des zweiten Hohlraums 21 und der Schaltungskomponente 13 bei der Herstellung selbst dann problemlos füllen, wenn dieser Zwischenraum durch Minimierung des Moduls verkleinert ist.
Durch Verwendung eines Harzes auf Silikonbasis mit hoher Feuchtefestigkeit als Dichtharz 23 wird einem Eindringen von Feuchtigkeit zwischen die Bodenfläche des zweiten Hohlraums 21 und der Schaltungskomponente 13 besser entgegengewirkt. Hierdurch werden durch das Eindringen von Feuchtigkeit bedingte Kurzschlüsse zwischen den Anschlusselektroden der Schaltungskomponente 13 verhindert. Dies bedeutet, dass die Feuchtefestigkeit und Zuverlässigkeit der Schaltungskomponente 13 weiter verbessert werden.
Wenngleich ein Material mit einem Längenausdehnungskoeffizienten α 5, der den Längenausdehnungskoeffizienten α 2 und α 4 der Schaltungskomponente 13 und der Wärmestrahlungsplatte 14 annähernd gleich ist, in der vorliegenden Ausführungsform als Dichtharz 24 eingesetzt wird, sind Materialien mit einem Längenausdehnungskoeffizienten α 5 von 30 ppm/°C oder weniger ebenfalls einsetzbar. Weiter können Harze mit einem niedrigeren Young'schen Modul (Elastizität), vorzugsweise von 1000 kgf/mm² oder darunter, verwendet werden. Der Young'sche Modul des wärmeleitenden Harzes 24 kann durch Zumischen von isolierenden Füllstoffen wie Al₂O₃ AIN, BN bzw. leitenden Füllstoffen wie Ag und Cu zum Harz reduziert werden. Durch das Einmischen von Füllstoffen in das wärmeleitende Harz 24 wird dessen Wärmeleitfähigkeit erhöht und dessen Wärmewiderstand verringert.
Harze mit einer niedrigen Viskosität von 5000 cps oder weniger und mit Füllstoffen von 10 μm Durchmesser oder kleiner sind als wärmeleitendes Harz 24 einsetzbar. Dadurch kann die Dicke des wärmeleitenden Harzes 24 reduziert und damit die Größe des Hybridmoduls 10 minimiert werden. Auch wird hierdurch der Wärmewiderstand verringert und der Wärmestrahlungswirkungsgrad des Moduls 10 erhöht.
In dem vorliegenden Beispiel wird ein Feldeffekttransistor (FET) in GaAsMES-Ausführung als Schaltungskomponente 13 für die Hochfrequenz-Leistungsverstärkung eingesetzt. Diese Art von FET erzeugt wegen der schnellen Bewegung der Elektronen in dem Bauelement weniger Wärme. Der Längenausdehnungskoeffizient von GaAs beträgt 6 ppm/°C, ist also größer als der von Silizium (Si) und den Längenausdehnungskoeffizienten des Substrats 11, der Wärmestrahlungsplatte 14 und des wärmeleitenden Harzes 24 angenähert, so dass durch Temperaturschwankungen erzeugte Spannungen gering sind. Damit ist der FET als eine die Schaltungskomponente 13 des Hybridmoduls 10 darstellendes Bauelement einsetzbar.
Anstelle dieses Feldeffekttransistors (FET) in GaAsMES-Ausführung lassen sich andere Bauelemente ebenfalls einsetzen. Im Falle des Einsatzes eines Feldeffekttransistors (FET) in GaAsPHEMT-Ausführung ist die vom Element erzeugte Wärme weiter reduziert, weil die Bewegungsgeschwindigkeit der Elektronen im Bauelement höher ist als bei einem MES-FET. Bei Verwendung eines Feldeffekttransistors auf InP-Basis erfolgt eine noch weitere Reduzierung der von der Einrichtung erzeugten Wärme, weil die Bewegungsgeschwindigkeit der Elektronen in dem Bauelement größer als in einem GaAS-FET ist. Weiter beträgt der Längenausdehnungskoeffizient von InP 5 ppm/°C, ist also größer als der von Silizium (Si), so dass durch Temperaturschwankungen bedingte Spannungen reduziert sind. Damit ist dieser Feldeffekttransistor als ein die Schaltungskomponente 13 des Hybridmoduls 10 bildendes Bauelement geeignet.
Vorzugsweise wird eine SiN- oder SiO-Beschichtung bzw. eine kombinierte Beschichtung aus diesen Stoffen als Isolierschicht (Passivierungsschicht) zwischen den Anschlusselektroden der Schaltungskomponente 13 vorgesehen. Diese Schicht verhindert eine Beeinträchtigung der Eigenschaften der Einrichtung selbst dann, wenn die Feuchtefestigkeit des Dichtharzes unzureichend ist. Diese Schichten gewährleisten auch die Zuverlässigkeit der Einrichtung beim Eindringen von Feuchtigkeit infolge einer Fehlstelle im Dichtharz 23. Weiter gewährleisten diese Schichten die Zuverlässigkeit der Einrichtung sogar dann, wenn eine große Anzahl von Restionen sich im Dichtharz 23 befinden, so dass das Dichtharz 23 preisgünstig bereitgestellt werden kann.
Wenngleich im Falle des vorliegenden Beispiels die Schaltungskomponente 13 nach dem Flipflop-Verfahren montiert wird, ist die vorliegende Erfindung dennoch nicht auf dieses Verfahrensweise beschränkt. So ist beispielsweise auch die Balken-Leiter-Technik für die Montage der Schaltungskomponente anwendbar.
Vorstehend wurde als Beispiel ein Hybridmodul 10 mit einer einzigen Wärme erzeugenden Schaltungskomponente 13 beschrieben. Ausführbar ist jedoch auch ein Hybridmodul mit einer Anzahl von Schaltungskomponenten 13. Bei Einsatz einer An zahl von Wärme erzeugenden Feldeffekttransistoren sollte vorzugsweise eine Schaltungskomponente vorgesehen werden, bei der die Feldeffekttransistoren auf einem einzigen GaAs-Plättchen ausgebildet sind. Hierdurch lassen sich gegenüber dem Fall, wo jeder der Anzahl von Feldeffekttransistoren einzeln auf dem Modul angeordnet ist, die Montagefläche reduzieren und die Montagekosten senken, weil die Anzahl von Feldeffekttransistoren gleichzeitig montiert werden. Weiter kann diese Schaltungskomponente auf einfache Weise mit der Wärmestrahlungsplatte 24 oder der Hauptschaltungsplatine 50 kontaktiert und anders als im Falle einer getrennten Montage eines jeden der Anzahl von Feldeffekttransistoren die Wärmestrahlung vergleichmäßigt werden.
Die in dem vorliegenden Beispiel eingesetzte Wärmestrahlungsplatte 14 kann durch die in 7 dargestellte Wärmestrahlungsplatte 61 ersetzt werden. 7 ist eine äußere Perspektivansicht eines weiteren Hybridmodulbeispiels von unterhalb einer ersten Oberfläche aus gesehen. Die Wärmestrahlungsplatte 61 weist in ihrer Mitte eine Abgleichöffnung 62 auf. Diese Abgleichöffnung 62 wird zum Einstellen der Dicke des wärmeleitenden Harzes 24 zwischen der Wärmestrahlungsplatte 61 und der Schaltungskomponente 13 benutzt. Die Abgleichöffnung 62 wird mit wärmeleitendem Harz 24 gefüllt. Bei der Herstellung des Hybridmoduls 60 wird während des Einspritzprozesses eine etwas größere Menge wärmeleitendes Harz eingespritzt als erforderlich. Die Abgleichöffnung 62 ist mit einer Überschussmenge an wärmeleitendem Harz 24 aufgefüllt, wenn die Wärmestrahlungsplatte 61 in den ersten Hohlraum 20 eingesetzt wird, und in Richtung auf die Schaltungskomponente 13 zusammengepresst. Ist die Menge des wärmeleitenden Harzes 24 besonders groß, so wird der Überschuss an Harz 24 über die Abgleichöffnung 62 ausgestoßen. Dies bedeutet, dass die Dicke der wärmeleitenden Harzschicht 24 zwischen der Wärmestrahlungsplatte 61 und der Schaltungskomponente 12 vergleichmäßigt wird. Die aus der Abgleichöffnung 62 übergelaufene Harzmenge wird in einem entsprechenden Verfahren entfernt.
Zwar wird in dem vorliegenden Beispiel die von der Schaltungskomponente 13 erzeugte Wärme über die Wärmestrahlungsplatte 14 auf die Hauptschaltungsplatine 50 übertragen, doch kann die Wärmestrahlungsplatte 14 weggelassen und die Flip-Seite der Schaltungskomponente 13 wie aus 8 ersichtlich direkt stoßend an die wärmeleitende Schicht 52 angelagert oder mit dieser verlötet werden.
Es folgt nunmehr eine Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 9. 9 ist eine Querschnittsansicht eines Hybridmoduls. In dieser Zeichnung sind jeweils gleiche Elemente wie im Falle des vorstehend beschriebenen Beispiels mit jeweils gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Das Hybridmodul 80 unterscheidet sich von dem Hybridmodul 10 des vorbeschriebenen Beispiels durch auf den entsprechenden Substraten ausgebildete Schaltungsmuster. Die Unterschiede sind wie folgt:
Ein Substrat 81 des Hybridmoduls 80 ist ein dem vorbeschriebenen Substrat 11 ähnliches Vielschichtsubstrat und auf seiner oberseitigen Schicht und seinen inneren Schichten mit Schaltungsmustern 82 versehen. Das Substrat 81 weist dreifache Streifenleitungen 83 als Schaltungsmuster 82 auf. Diese dreifachen Leitungen bestehen aus einer Signalleitung 83a und zwei Erdleitungen 83b, 83c oberhalb bzw. unterhalb der Signalleitung 83a. Die Erdleitung 83c ist als Innenschicht des Sub strats 81 ausgebildet. Die Signalleitung 83a dient als Eingangsleitung für die Zuführung von Signalen zur Schaltungskomponente 13 und Ableitung derselben aus dieser.
In einem derartigen Hybridmodul 80 sind die Streifenleitungen 83 als eine Dreifachleitung vorgesehen, in welcher zumindest eine der beiden Erdleitungen 83b, 83c über und unter der Signalleitung 83a als Innenschicht des Substrats 81 ausgebildet ist, so dass das Volumen des Substrats 81 wirksam ausgenutzt und die Größe des Moduls 80 reduziert werden kann. Weitere Wirkungen und Vorteile dieser Ausführungsform sind ähnlich den für das vorstehende Beispiel beschriebenen.
Es folgt nunmehr eine Beschreibung eines weiteren Hybridmoduls mit Bezug auf 10. Diese 10 ist eine Querschnittsansicht eines Hybridmoduls, in der gleiche Elemente mit jeweils gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind.
Das Hybridmodul 90 unterscheidet sich von dem Hybridmodul 10 durch die Schaltungsmuster, die auf den entsprechenden Substraten ausgebildet sind. Es folgt eine Beschreibung dieser Unterschiede:
Das Substrat 91 des Hybridmoduls 90 ist ein dem vorbeschriebenen Substrat 11 ähnliches Vielschichtsubstrat und auf seiner oberseitigen Schicht und seinen inneren Schichten mit Schaltungsmustern 92 versehen. Schaltungsmuster 92 befinden sich auch auf der Bodenfläche des zweiten Hohlraums 21 und es ist eine Schaltungskomponente 13 auf diese Schaltungsmuster 92 aufgesetzt. In der die Schaltungskomponente 13 aufnehmenden Schicht 91 ist ein gegen die Schaltungsmuster 93 isoliertes Erdleitungsmuster 93 in Bereichen angeordnet, die nicht von den Schaltungsmustern 92 belegt sind. Das Erdleitungsmuster 93 ist mit einer als Erdung dienenden Anschlusselektrode 94 verbunden.
Dieses Hybridmodul 90 ermöglicht eine verbesserte Isolierung zwischen chipförmigen elektronischen Komponenten 12 und der Hauptschaltungsplatine 90 sowie zwischen den auf dem Substrat 90 angeordneten Schaltungsmustern 92 und der Hauptschaltungsplatine 50. Damit wird ein gleichmäßiges Hybridmodul mit guten Eigenschaften bereitgestellt. Weiter konnte der Abschirmeffekt in der Schaltungskomponente 13 bei der Montage des Hybridmoduls auf der Hauptplatine dadurch weiter verbessert werden, dass die die Verbindung mit der Wärmestrahlungsplatte 14 herstellende wärmeleitende Schicht der Hauptplatine an die Erde gelegt wurde.
Die vorbeschriebene Ausführungsform soll die vorliegende Erfindung als Beispiel veranschaulichen, stellt jedoch keine Einschränkung des Schutzumfangs der Erfindung dar. Der Schutzumfang der Erfindung ist in den beiliegenden Ansprüchen ausgewiesen, wobei alle in den Schutzumfang der Ansprüche fallenden Abwandlungen als in der vorliegenden Erfindung enthalten anzusehen sind.

Claims

Hybridmodul, umfassend ein Substrat (11, 81, 91) und eine Wärme erzeugende Schaltungskomponente (13), die auf dem Substrat (11, 81, 91) angebracht ist, welches Hybridmodul auf einer Hauptschaltungsplatine (50) derart angebracht ist, dass eine erste Oberfläche (18) desselben der Hauptschaltungsplatine (50) gegenüberliegt, wobei ein Hohlraum (19) auf der ersten Oberfläche (18) des Substrats (11, 81, 91) ausgebildet ist, und die Schaltungskomponente (13) nach unten gewandt in den Hohlraum (19) eingebunden ist, welches Substrat (11, 81, 91) ein Vielschichtsubstrat ist, das gebildet wird durch Laminieren einer Anzahl von Schichten vorbestimmter Dicke, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Substrat (81) Streifenleitungen (83) ausgebildet sind, und dass zumindest eine der Streifenleitungen (83) eine Triplate-Streifenleitung (83) ist, mit zumindest einer Erdungsleitung (83c), die in einer inneren Schicht des Substrats (11) ausgebildet ist.
Hybridmodul gemäß Anspruch 1, bei welchem eine Schicht des Substrats (91), auf welcher die Schaltungskomponente (13) angebracht ist, Schaltungsmuster (92) aufweist, die mit Anschlußelektroden der Schaltungskomponente (13) verbunden sind, und dass Bereiche dieser Schicht, die nicht durch die Schaltungsmuster (92) belegt sind, mit einem Erdungs-Schaltungs-Muster (93) verdeckt sind, das von den Schaltungsmustern (92) isoliert ist.
Hybridmodul gemäß Anspruch 1, bei welchem der Hohlraum (19) auf dem Substrat (11, 81, 91) aus einem ersten Hohlraum (20) besteht, der auf einer ersten Oberfläche (18) vorgesehen ist, und aus einem zweiten Hohlraum (21), der an der Bodenfläche des ersten Hohlraums (20) vorgesehen ist, wobei die Schaltungskomponente (13) nach unten gewandt in dem zweiten Hohlraum (21) eingebunden ist, und ein Wärmeleiterelement in dem ersten Hohlraum (20) zur Übertragung von Wärme, die durch die Schaltungskomponente (13) erzeugt wird, auf die Hauptschaltungsplatine (50) vorgesehen ist.
Hybridmodul gemäß Anspruch 3, bei welchem das Wärmeleiterelement eine wärmeleitende Wärmestrahlungsplatte (14, 61) umfaßt.
Hybridmodul gemäß Anspruch 3, bei welchem das Wärmeleiterelement eine wärmeleitende Wärmestrahlungsplatte (14, 61) und ein wärmeleitendes Harz (24) zum Binden der Wärmestrahlungsplatte (14, 61) an die Schaltungskomponente (13) umfaßt.
Hybridmodul gemäß Anspruch 3, 4 oder 5, bei welchem die Abmessungen des ersten Hohlraums (20) derart gewählt sind, dass ein vorbestimmter Abstand zwischen einer Seitenwand des ersten Hohlraums (20) und einem Rand des zweiten Hohlraums (21) vorgesehen ist.
Hybridmodul gemäß Anspruch 6, bei welchem der vorbestimmte Abstand zwischen der Seitenwand des ersten Hohlraums (20) und dem Rand des zweiten Hohlraums (21) 0,1 mm bis einschließlich 0,5 mm beträgt.
Hybridmodul gemäß Anspruch 4 oder 5, bei welchem die Tiefe des ersten Hohlraums (20) in einem vorbestimmten Bereich bezüglich der Dicke der Wärmestrahlungsplatte (14, 16) liegt.
Hybridmodul gemäß Anspruch 8, bei welchem der vorbestimmte Bereich einschließlich –0,1 mm bis einschließlich +0,1 mm beträgt.
Hybridmodul gemäß Anspruch 3, 4 oder 5, bei welchem die Abmessungen des zweiten Hohlraums (21) derart gewählt sind, dass ein vorbestimmter Abstand zwischen einer Seitenwand des zweiten Hohlraums (21) und der Schaltungskomponente (13) vorgesehen ist.
Hybridmodul gemäß Anspruch 10, bei welchem der vorbestimmte Abstand zwischen der Seitenwand des zweiten Hohlraums (21) und der Schaltungskomponente (13) einschließlich 0,1 mm bis einschließlich 1,0 mm beträgt.
Hybridmodul gemäß Anspruch 3, 4 oder 5, bei welchem die Tiefe des zweiten Hohlraums (21) um einen vorbestimmten Wert kleiner oder gleich der Höhe der Schaltungskomponete (13) von der Bodenfläche des zweiten Hohlraums (21) ist.
Hybridmodul gemäß Anspruch 12, bei welchem der vorbestimmte Wert über 0 mm bis 0,2 mm oder weniger beträgt.
Hybridmodul gemäß Anspruch 4 oder 5, bei welchem die Wärmestrahlungsplatte (14, 61) im wesentlichen mit der ersten Oberfläche (18) des Substrats (11, 81, 91) abschließt.
Hybridmodul gemäß Anspruch 4 oder 5, bei welchem die Abmessungen der Wärmestrahlungsplatte (14, 61) derart gewählt sind, dass ein vorbestimmter Abstand zwischen einer Seitenwand des ersten Hohlraums (20) und einem Rand der Wärmestrahlungsplatte (14, 61) vorgesehen ist.
Hybridmodul gemäß Anspruch 15, bei welchem der vorbestimmte Abstand von einschließlich 0,01 mm bis einschließlich 0,3 mm beträgt.
Hybridmodul gemäß Anspruch 5, bei welchem ein Zwischenraum zwischen der Seitenwand des zweiten Hohlraums (21) und der Schaltungskomponente (13) mit wärmeleitendem Harz (24) gefüllt ist.
Hybridmodul gemäß Anspruch 5, bei welchem eine Oberfläche der Wärmestrahlungsplatte (14, 16), die das wärmeleitende Harz (24) berührt, eine vorbestimmte Oberflächenrauheit aufweist.
Hybridmodul gemäß Anspruch 4 oder 5, bei welchem die Oberfläche der Wärmestrahlungsplatte (14, 61) einen Überzug aufweist.
Hybridmodul gemäß Anspruch 5, bei welchem das Substrat (11, 81, 91) aus einem Keramiksubstrat besteht, das einen Längenausdehnungskoeffizienten aufweist, der gleich demjenigen der Schaltungskomponente (13) ist.
Hybridmodul gemäß Anspruch 20, bei welchem die Schaltungskomponente (13), die Wärmestrahlungsplatte (14, 61) und das Substrat (11, 81, 91) alle aus Elementen mit annähernd dem gleichen Längenausdehnungskoeffizienten bestehen, wobei die Wärmestrahlungsplatte (14, 61) und die Schal tungskomponente (13) sowie die innere Oberfläche des ersten Hohlraums (20) miteinander durch ein wärmeleitendes Harz (24) verbunden sind, das annähernd den gleichen Längenausdehnungskoeffizienten aufweist, wie die Schaltungskomponente (13), die Wärmestrahlungsplatte (14, 61) und das Substrat (11, 81, 91).
Hybridmodul gemäß Anspruch 20, bei welchem die Wärmestrahlungsplatte (14, 61) und die Schaltungskomponente (13) sowie die innere Oberfläche des ersten Hohlraumes (20) durch ein wärmeleitendes Harz (24) verbunden sind, das Füllstoffe enthält.
Hybridmodul gemäß Anspruch 20, bei welchem ein Raum zwischen der Bodenfläche des zweiten Hohlraums (21) des Substrats (11, 81, 91) und der Schaltungskomponente (13), der nicht durch die elektrisch leitenden Verbindungen der Schaltungskomponente (13) eingenommen ist, mit einem Harz (23) gefüllt ist, das annähernd den gleichen Längenausdehnungskoeffizienten aufweist wie die Schaltungskomponente (13) und das Substrat (11, 81, 91).
Hybridmodul gemäß Anspruch 20, bei welchem der Zwischenraum zwischen der Bodenfläche des zweiten Hohlraums (21) des Substrats (11, 81, 91) und der Schaltungskomponente (13), der nicht durch die elektrisch leitenden Verbindungen der Schaltungskomponente (13) eingenommen ist, mit einem Harz (23) gefüllt ist, das einen Längenausdehnungskoeffizienten von 20 ppm/ °C oder weniger aufweist.
Hybridmodul gemäß Anspruch 20, bei welchem der Zwischenraum zwischen der Bodenfläche des zweiten Hohlraums (21) des Substrats (11, 81, 91) und der Schaltungskomponente (13), der nicht durch die elektrisch leitenden Verbindungen der Hauptschaltungsplatine (13) eingenommen ist, mit einem feuchtigkeitsresistentem Harz (23) auf Silikonbasis gefüllt ist.