JP2010511297A

JP2010511297A - 電子部材モジュール、およびその製造方法

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Publication number: JP2010511297A
Application number: JP2009538594A
Authority: JP
Inventors: マッツリヒャルト; メンナールート; ヴァルターシュテフェン
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2010-04-08
Also published as: EP2100331A1; WO2008064718A1; US20100089620A1; KR20090087106A

Abstract

本発明は、少なくとも１の多層セラミック回路担体（２，３）と、少なくとも１のヒートシンク（４）を有する少なくとも１の冷却装置とを有する、電子部材モジュールに関する。セラミック回路担体（２，３）と冷却装置（４）との間に少なくとも領域的に、複合材層（５，６）が配置されている。前記複合材層は、一次工程の間のセラミック回路担体（２，３）との反応的な接合のため、および冷却装置（４）との接合のために形成されている。本発明はまた、このような電子部材モジュールの製造方法に関する。

Description

本発明は、少なくとも１の多層回路担体と、少なくとも１のヒートシンクを有する冷却装置とを有する電子部材モジュールに関する。さらに本発明はまた、このような電子部材モジュールの製造方法に関する。
従来技術
複数の多層回路担体を有する電子部材モジュールは、公知である。これらは例えば、ＬＴＣＣ（ＬｏｗＴｅｍｐａｒａｔｕｒｅＣｏｆｉｒｅｄＣｅｒａｍｉｃｓ）という、複数の個別層からセラミック回路担体を製造するための高性能技術により製造される。このため、未焼結のセラミックグリーンシートは電気接触のために、打ち出しにより開口部を備え、これらの開口部は導電性ペーストにより充填されており、かつこれらのシートはスクリーン印刷法によりその表面に平面的な配線構造を備える。これら多数の個別層を最終的に相互に積層させ、かつ比較的低温で焼結させることができる。この方法により、埋設された多層の設計構造が得られ、該構造は受動的な回路部材の組み込みのために使用することができる。このことによってさらに、非常に良好な高周波特性を有し、気密封止されており、かつ良好な熱的安定性を有する設計構造を作り出すこともできる。

これらの特性によりＬＴＣＣ技術は、不利な環境、例えばセンサー、高周波技術、例えば携帯ラジオ、およびレーダーの分野、およびパワーエレクトロニクス、例えば自動車電子機器、変速機制御、およびエンジン制御における適用に適している。しかしながら、熱的に過酷な適用はしばしば、材料の熱伝導性が比較的悪いことによって制限され、その熱伝導性は典型的には、２Ｗ／ｍＫである。一般的に表面実装部材としてこのようなＬＴＣＣモジュールの一部である、稼働中の半導体部材を冷却するためには、ＬＴＣＣ基板を単にヒートシンク上に取り付けるだけでは充分ではない。とりわけ、Ｊ．Ｓｃｈｕｌｚ−Ｈａｒｄｅｒｅｔａｌ．："Ｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌｗａｔｅｒｃｏｏｌｅｄｐｏｗｅｒｍｏｄｕｌｅｓ"１〜６ページ、ＰＣＩＭ２０００Ｎｕｅｒｎｂｅｒｇに記載されているように、ＬＴＣＣ基板をヒートシンク上にハンダ付けまたは接着接合することは、充分ではない。

ＬＴＣＣセラミックは標準工程において、銀のメタライゼーションと両立し得る。従ってＬＴＣＣ基板のための通常の解決法は、熱経路を組み込むことである。これらは銀を充填した導電性ペーストで満たされている垂直接触であり、主に排熱に役立つ。この方法で得られる平均的な熱伝導率は、２０Ｗ／ｍＫである。銀で充填したシートと組み合わせて、９０Ｗ／ｍＫ、および１５０Ｗ／ｍＫの値が垂直方向もしくは水平方向でそれぞれ可能になった。このことは、Ｍ．Ａ．Ｚａｍｐｉｎｏｅｔａｌ．："ＬＴＣＣｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｗｉｔｈｉｎｔｅｒｎａｌｃｏｏｌｉｎｇｃｈａｎｎｅｌａｎｄｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒ"、Ｐｒｏｃ．Ｉｎｔｅｒｎｅｔ．Ｓｙｍｐ．ｏｎＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ２００３，Ｉｎｔｅｒｎａｔ．、ＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＰａｃｋａｇｉｎｇＳｏｃｉｅｔｙ（ＩＭＡＰＳ），１８．−２０．１１．２００３，Ｂｏｓｔｏｎ，ＵＳＡに開示されている。

さらなる解決方法は、熱損失の高い半導体ＩＣ（集積回路）、例えば電力増幅器をＬＴＣＣボードのカットアウトにおいてヒートシンク上に直接取り付けることである。

さらには、液体で充填された流路の組み込みに基づく解決法が公知である。この場合冷却は、前述の従来技術、Ｊ．Ｓｃｈｕｌｚ−Ｈａｒｄｅｒｅｔａｌ．："Ｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌｗａｔｅｒｃｏｏｌｅｄｐｏｗｅｒｍｏｄｕｌｅｓ"、およびさらにＭ．Ａ．Ｚａｍｐｉｎｏｅｔａｌ．："ＥｍｂｅｄｄｅｄｈｅａｔｐｉｐｅｓｗｉｔｈＭＣＭ−ＣＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ"，Ｐｒｏｃ．ＮＥＰＣＯＮＷｅｓｔ１９９８Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ第２巻、ＲｅｅｄＥｘｉｈｉｂｉｔｉｏｎ：Ｎｏｒｗａｌｋ，ＣＴＵＳＡ１９９８、７７７〜７８５ｐ、第２巻（Ｃｏｎｆ．Ａｎａｈｅｉｍ，ＵＳＡ，１．−５．０３．１９９８）に記載されているように、熱容量が高い液体、例えば水の対流によって行う。

これらに基づく解決法は、熱を運ぶために、冷却液体の熱容量よりはむしろ、相転移（Ｐｈａｓｅｎｕｅｂｅｒｇａｎｇ）の横方向の熱を利用する。これは、前述の従来技術：Ｍ．Ａ．Ｚａｍｐｉｎｏｅｔａｌ．："ＬＴＣＣｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｗｉｔｈｉｎｔｅｒｎａｌｃｏｏｌｉｎｇｃｈａｎｎｅｌａｎｄｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒ"、およびＷ．Ｋ．Ｊｏｎｅｓｅｔａｌ．："Ｔｈｅｒｍａｌｍａｎａｇｅｍｅｎｔｉｎｌｏｗｔｅｍｐａｒａｔｕｒｅｃｏｆｉｒｅｃｅｒａｍｉｃ（ＬＴＣＣ）ｕｓｉｎｇｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙｔｈｅｒｍａｌｖｉａｓａｎｄｍｉｃｒｏｈｅａｔｐｉｐｅｓ／ｓｐｒｅａｄｅｒｓ"，Ｐｒｏｃ．Ｉｎｔｅｒｎａｔ．Ｓｙｍｐ．ｏｎＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｎｉｃｓ２００２，Ｉｎｔｅｒｎａｔ．Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄｐａｃｋａｇｉｎｇｓｏｃｉｅｔｙ（ＩＭＡＰＳ），１０．〜１３．０３．２００２，Ｒｅｎｏ，ＵＳＡに記載されている。ここで説明されている「ｈｅａｔｐｉｐｅｓ」は従来技術に従って例えば、コンパクトなコンピューター、例えばラップトップ内のプロセッサの冷却のために使用される。

ＬＴＣＣに適したこれらの方法に加えて、高温で焼結させた酸化アルミニウムセラミックについては、いわゆるダイレクトカッパーボンディング法が適しており、かつ広く普及しているが、これは焼結させた酸化アルミニウムの回路担体を、銅製冷却シートに約１１００℃で直接接合させるものである。これは、Ｊ．Ｓｃｈｕｌｚ−Ｈａｒｄｅｒｅｔａｌ．："Ｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌｗａｔｅｒｃｏｏｌｅｄｐｏｗｅｒｍｏｄｕｌｅｓ"、およびＪ．Ｓｃｈｕｌｚ−Ｈａｒｄｅｒｅｔａｌ．："ＤＢＣｓｕｂｓｔｒａｔｅｗｉｔｈｉｎｔｅｒｇｒａｔｅｄｆｌａｔｈｅａｔｐｉｐｅ"，ＥＭＰＣ２００５，Ｔｈｅ１５ｔｈＥｕｒｏｐｅａｎＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄ PａｃｋａｇｉｎｇＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ＆Ｅｘｈｉｂｉｔｉｏｎ，１２．〜１５．０６．２００５，Ｂｒｕｅｇｇｅ，Ｂｅｌｇｉｅｎに記載されている。
本発明の説明
本発明は、熱伝導性の高い基板を容易にかつ僅かなコストで多層回路担体に安定的に接合させることができ、かつ排熱を改善することができる電子部材モジュール、およびこのような電子部材モジュールの製造方法をもたらすという課題に基づく。

この課題は、請求項１に記載の特徴を有する電子部材モジュールによって、および請求項１２に記載の特徴を有する方法によって解決される。

本発明による電子部材モジュールは、少なくとも１の多層セラミック回路担体と、少なくとも１のヒートシンクを有する冷却装置とを含む。セラミック回路担体と冷却装置との間に、少なくとも領域的に少なくとも１の複合材層が配置されており、該複合材層は、一次工程の間におけるセラミック回路担体との反応的な接合、とりわけＬＴＣＣとの反応的な接合のために、および冷却装置との接合のために形成されている。この複合材層によって、およびとりわけその構成によって、モジュール部材の部材間の安定的な接合を達成することができる。さらにこの複合材層は僅かなコストで製造することができる。と言うのもこの複合材層は、セラミック回路担体と反応的に接合しているからである。従って、回路担体とこの複合材層との接合は、とりわけセラミック回路担体と冷却装置とを一緒に組み込む本来の工程の間に、自動的に生成可能である。複合材層はその材料構成によって、一次工程の間に回路担体との安定的な接合が反応的に可能である。一次工程とは、モジュール部材の部材間の他の接合生成よりも先に実施する工程を意味すると理解される。とりわけこの接合は、ＬＴＣＣ工程で反応的に自動で生成することができる。非反応的な接合、例えばハンダ付け、または接着による場合に問題となる、下流での別の方法工程は、ここでは行う必要がない。従って反応的な接合とは、二重効果をもたらすすべての工程を意味すると理解される。つまり一つは工程による一次効果、そしてもう一つは複合材層と回路担体との接合である。好ましいＬＴＣＣ工程において得られる二重効果とは、回路担体の個別層を接合させることができる一方、かつ付加的に本発明により複合材層と回路担体との反応的な接合が形成可能なことである。

回路担体がＬＴＣＣ回路担体として形成されている際にはとりわけ、複合材層はＬＴＣＣに適した反応性被覆として形成されている。この構成の場合、そもそものＬＴＣＣ工程において、セラミック回路担体を複合材層と自動で、機械的に安定的な方法で接合させることも可能になる。これに加えて、冷却装置との機械的に安定的な接合も保証されている。

従って反応的な接合は、通常の工程条件下、冷却装置に回路担体を施与するためのＬＴＣＣ工程で行うことができる。

好ましくは複合材層が、回路担体と冷却装置との間の平面全体に形成されている。このことにより、特に効果的な固定、さらにはまた最適な排熱も可能になる。

好ましくは冷却装置が、横方向の排熱のために形成されており、かつヒートシンクは少なくとも１の側面で回路担体の空間方向にわたって横方向に伸びている。横方向の冷却コンセプトによって、比較的コンパクトでありながら改善された排熱を可能にする電子部材モジュールを形成することができる。

回路担体がセラミックのＬＴＣＣ回路担体として形成されており、かつ複合材層が、セラミック担体の形成のためのＬＴＣＣ工程の間の、回路担体との反応的な接合生成のために形成されているか、もしくは生成可能であれば、とりわけ好ましい。この構成によって実際に、個別層を相互に積層させ、かつ相応する温度で焼結させるＬＴＣＣ法の間に、自動的に接合可能になる。従って従来技術に比べて重要な利点は、ＬＴＣＣ工程の下流におけるさらなる製造方法で、例えば硬ろう付けにより接合を形成する必要がなく、むしろこの接合を基本的には同時に、または少なくとも一時、回路担体の個別層の接合形成と一致して行えることである。

好ましくは複合材層が、少なくとも単層の、部材の無い、かつ配線の無いＬＴＣＣシートとして形成されている。従ってこの構成においては、複合材層は中間シート（Ｚｗｉｓｃｈｅｎｆｏｉｌｅ）として備えられている。そこでとりわけ、複合材層に対して、焼結工程で適合された条件下（とりわけこれに該当するのはガス雰囲気、および温度プロフィールである）、個別の中間シートを付与することが予定されていてよい。この際とりわけ、この中間シートを冷却装置に施与することが予定されている。

複合材層はまた、少なくとも部分的にガラスから形成されていてよい。

複合材層が、少なくとも部分的にナノ結晶性材料、とりわけナノ結晶性の酸化アルミニウムから形成されていることが同様に予定されていてよい。同様に複合材層が、少なくとも部分的にセラミック材料、とりわけ酸化ケイ素、および／または窒化ケイ素から形成されていることが予定されていてよい。

複合材層は少なくとも部分的に反応性金属、とりわけチタンから形成されていてよい。

回路担体と複合材層との間の接合が、８４０℃〜９３０℃の間の温度、とりわけ約９００℃の温度で焼結工程により形成されていれば、とりわけ好ましいと実証された。これらの工程条件によりまた、セラミック回路担体の最適な形成、およびとりわけ個別層の間の接合を保証することができる。同時にこれらの最適化された工程条件においてはまた、複合材層と回路担体との間の反応的な接合を可能にすることができる。

電子部材モジュール製造のための本発明による方法においては、少なくとも１のセラミック多層回路担体を、少なくとも１のヒートシンクを含む少なくとも１の冷却装置と接合させる。セラミック回路担体と冷却装置との間に少なくとも領域的に、部材を接合するための複合材層を形成する。回路担体の個別層の接合工程の間に、複合材層を回路担体と反応的に接合させる。この製造方法により複合材構造を著しく改善することができ、該複合材構造を、製造技術的には基本的に僅かなコストで実現することができる。

回路担体をセラミックのＬＴＣＣ回路担体として形成し、そして複合材層をＬＴＣＣ工程の間に回路担体と接合させれば、とりわけ好ましいと実証された。これによりヒートシンクとセラミックとの接合を比較的低い温度で得ることができ、この際好ましくは、電子部材モジュール構成のための方法工程の上流において、冷却装置がＬＴＣＣに適した反応性複合材層を備えている。この後引き続きＬＴＣＣ多層体、ひいてはＬＴＣＣ回路担体を、前処理した表面に対して相応する工程条件下で施与、とりわけ焼結させる。

有利な方法では、少なくとも１の単層の、部材のない、かつ配線のない（電線のない）、かつまた電気絶縁性のＬＴＣＣシートを中間シートとして勾配シート（Ｇｒａｄｉｅｎｔｅｎｆｏｉｌｅ）の形で形成する。この場合好ましくは、焼結工程において適合された条件下で中間シートを施与することが予定されている。この場合これは、アルゴンを加えた窒素雰囲気下で行うことが予定されていてもよい。この工程手順によって、回路担体の個別層を接合するための標準条件、およびとりわけＬＴＣＣ技術の標準条件を考慮することなく、工程パラメータ、例えば最適な金属／セラミック複合材を得るためのパラメータを適合させることが可能になる。これらのＬＴＣＣ技術標準条件は、銀含有スクリーン印刷ペーストから成る配線構造の存在によって決められている。この場合にガス雰囲気はとりわけ、酸素または空気により特徴付けられる。

電子部材と組み込まれた配線構造とを有する、多層回路担体の機能性ＬＴＣＣシートを、中間シートに積層させる。機能層のｘｙ収縮を避けるために、好ましくは付加的に酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）から成る犠牲フィルムを回路担体の上面に積層させ、そして最後にいわゆるゼロ収縮法で焼結させる。

さらには、複合材層を少なくとも部分的にガラスから形成し、とりわけスクリーン印刷により施与し、かつ引き続き熱処理する。この構成によりまた、回路担体の個別層を接合させる工程の間に最適な複合材構造が可能になる。

少なくとも部分的にナノ結晶性材料から成る複合材層を施与すること、とりわけスクリーン印刷法で施与することが、予定されていてよい。ナノ結晶性材料としてはとりわけ、ナノ結晶性の酸化アルミニウムが予定されている。焼結温度は粒径が減少するにつれて下がるので、ナノ結晶性材料はＬＴＣＣと両立し得る工程への道を開く。

さらに複合材層はまた、少なくとも部分的にセラミック材料から、とりわけ酸化ケイ素、および／または窒化ケイ素から形成することができる。この構成においては、このセラミック材料をスパッタリング法で施与すること、とりわけ冷却装置上にスパッタリングで施与することが予定されていてよい。低温法で物理的に堆積させたセラミック層は、後で施与されるＬＴＣＣセラミックに対して接着層としてはたらく。

さらに複合材層はまた、少なくとも部分的に反応性金属、とりわけチタンによる被覆で形成することもできる。これらの反応性金属は、金属接触に対して優れた接着促進剤とみなすことができる。

また複合材層は少なくとも部分的に、酸素を用いた反応性イオンビームエッチングによって形成することもできる。イオン衝撃により金属表面の混合が起こり、このことが金属−酸化物への勾配的な移行につながる。事前のスパッタリング、例えばシリコンのスパッタリングによって、ＬＴＣＣセラミックとの接合のための基礎となる、例えば勾配的な金属−金属酸化物−ケイ素酸化物の移行が生じる。

好ましくはセラミック回路担体と複合材層とを、８４０℃〜９３０℃の温度、とりわけ約９００℃の温度での焼結によって相互に接合させる。

従って本発明は、熱伝導性の高いヒートシンクをＬＴＣＣに組み込むための工程技術的な解決方法を提案する。冷却装置とヒートシンクは提案された製造工程のために、基本的に任意の形態を有することができる。しかしながら有利なのは、均一な厚さを有する、横方向に伸びた成形体である。この成形体は、平面的に小さくても、大きくても、または多層セラミック回路担体と同じ大きさであってもよい。冷却装置のヒートシンクのために好ましくは、金属部材が備えられていてもよい。とりわけヒートシンクは、熱伝導性が非常に高い（約４００Ｗ／ｍＫ）銅から形成されていてもよい。しかしまた多層回路担体とヒートシンクとの厚さの比にもよるのだが、適合させた熱膨張係数を有する他の金属も使用可能である。また例えば、約２００Ｗ／ｍＫの範囲の熱伝導性を有する銅−モリブデン複合金属を使用することもできる。わずかに異なる熱膨張係数を調節するために、ＬＴＣＣセラミックを同一の厚さでヒートシンクの両側に付与することもできる。

少なくとも２の多層回路担体、および多数の、および従って少なくとも２の組み込まれたヒートシンクを有する電子部材モジュールを製造すれば、本発明による方法はとりわけ有利であると実証された。このような多層システムの場合にはとりわけ、従来技術によって充分な複合材構造を保証可能にするのはとりわけ難しい。とりわけ本発明による方法によってまた、このような多層システムを比較的容易に、かつ僅かなコストで製造することができ、およびとりわけ複数のヒートシンクを一体的に形成することができる。と言うのも、このように複雑な構造の場合は特に、回路担体と複合材層との、ひいてはヒートシンクとの間の接合を、これらの回路担体の個別層の積層化の間、および焼結の間に自動的に行うことが可能になるからである。従ってセラミック回路担体の製造に加えて、手間とコストの掛かる方法、例えばハンダ付けもしくは接着で、それぞれ個別に付与する必要がなくなる。組み込まれたヒートシンクの場合はとりわけ、本発明による方法によってその製造を著しく簡略化することが可能になる。

さらに本発明による電子部材モジュールの場合には、可動性の物質、相境界（Ｐｈａｓｅｎｇｒｅｎｚ）、または相転移無しで、純粋に受動的に放熱させることができる。さらに、熱伝導性を著しく上昇させることも可能である。例えばこれは、銅−モリブデン−銅積層体を使用する熱経路と比較して約１０倍で達成することができる。さらには、純銅の基板もしくは複合材料、例えばカーボンナノファイバーベースの複合材料を使用して、４００Ｗ／ｍＫまで、およびそれ以上に熱伝導性を上昇させることが可能になる。

電気的な機能性セラミックから成る交互層（セラミックの回路担体）、および熱伝導性の高い材料によって、高い熱伝導性に加えて安定的な金属接合も可能になる。回路担体より横方向に長い空間方向でヒートシンクを形成する際にはとりわけ、突出したヒートシンクの範囲にねじで単純に取り付けることも可能になる。

モジュールと、周辺に対して規定のインターフェースとを完全に備え付けることによって、単純なさらなる処理が同様に可能になる。複合材層のセラミック個別層においては、高いサーマルカップリングにおいて同時に高い電気絶縁性が得られる。最後にまた、回路担体構造、とりわけＬＴＣＣセラミックに敷設された部材からの効率的な排熱が可能になる。

本発明の実施態様を、以下の略図を参照しながらより詳しく説明する。

図１は、実施態様に従った、本発明による電子部材モジュールの断面図を示す。

電子部材モジュール１は、第一の多層セラミックＬＴＣＣ回路担体２、および第二の多層セラミックＬＴＣＣ回路担体３を含む。これら２つの回路担体２と３は、冷却装置に設置されているヒートシンク４と対向する側に配置されている。従って本実施例においてヒートシンク４は、電子部材モジュール１において２つの回路担体２と３との間に一体的に配置されている。このヒートシンク４は、横方向（ｘ方向）において両面でＬＴＣＣ回路担体２、および３の空間方向にわたって伸びている。さらにヒートシンク４には孔４１と４２が形成されており、これらはさらなる部品もしくはケースとの固定、とりわけねじ止めのために備えられている。

上部ＬＴＣＣ回路担体２と、本実施例では銅から形成されているヒートシンク４との間に第一の複合材層５が形成されており、この第一の複合材層は機械的に安定した方法で、第一の回路担体２をヒートシンク４に接合している。同様に複合材層６が、相応する方法でヒートシンク４と第二のＬＴＣＣ回路担体３との間に形成されている。複合材層５と６は両方とも、セラミックＬＴＣＣ回路担体２と３に対する反応的な接合のために形成されている。これはつまり、回路担体２と３の個別層をそれぞれ接合させるためのＬＴＣＣ工程の間に、複合材層５と第一の回路担体２との間の接合、および第二の複合材層６と第二の回路担体３との間の接合が形成されるということである。

本実施例においては複合材層５と６を、ヒートシンク４と各回路担体２および３との間の平面全体にその都度形成する。さらにこれらの複合材層５と６は、基本的にヒートシンク４の全表面にわたって横方向に伸びている。複合材層５と６は、その都度領域的にのみ形成されていることが予定されていてもよい。複合材層５と６はとりわけ、電子装置の配置が原因で各回路担体２と３において最も多くの熱が発生する場所に形成する。こうして複合材層５と６を適切に構成配置することによって、でき得る最良の方法で熱を移動させることができる。この熱は、実施例に示したように横方向に移動する。

まず複合材層５と６をヒートシンク４に対して両面で施与するように、図示した電子部材モジュール１を製造する。どうやってこれらの複合材層を形成するつもりかによって、様々な構成を予定することができる。これらの構成は、本明細書の一般的な部分で言及した。基本的には、前述の複合材層の様々な実施態様の所望のあらゆる組合せを予定することができる。

この複合材層５と６をヒートシンク４に施与した後、多層回路担体２と３を引き続きＬＴＣＣ法で形成する。この方法の間に同時に、回路担体２と３の個別層を相互に積層させ、かつその後約９００℃の温度で焼結し、こうして一方では複合材層５と回路担体２との間の接合、かつその一方、複合材層６と第二の回路担体３との間の接合を反応的に形成する。

本発明によりまた、ＬＴＣＣ工程による回路担体２と３の完成によって、完成した電子部材モジュール１、およびとりわけ複合材層５と回路担体２との接合、複合材層６と回路担体３との間の接合がそれぞれ、完全に形成されている。

１電子部材モジュール、２回路担体、３回路担体、４ヒートシンク、５複合材層、６複合材層、４１孔、４２孔

Claims

少なくとも１の多層セラミック回路担体（２，３）と、少なくとも１のヒートシンクを有する冷却装置（４）を有する電子部材モジュールにおいて、
セラミック回路担体（２，３）と冷却装置（４）との間に少なくとも領域的に複合材層（５，６）が配置されており、該複合材層が一次工程間のセラミック回路担体（２，３）との反応的な接合、および冷却装置（４）との接合のために形成されていることを特徴とする、電子部材モジュール。
前記複合材層（５，６）が、回路担体（２，３）と冷却装置（４）との間の平面全体に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電子部材モジュール。
前記冷却装置が横方向への排熱のために形成されており、かつ前記ヒートシンク（４）が少なくとも１の側で回路担体（２，３）の空間方向にわたって横方向に伸びていることを特徴とする、請求項１または２に記載の電子部材モジュール。
前記一次工程が、セラミック回路担体（２，３）の個別層を接合させるためのＬＴＣＣ工程であることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の電子部材モジュール。
前記複合材層（５，６）が、少なくとも単層の、部材の無い、かつ配線の無いＬＴＴＣシートとして形成されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の電子部材モジュール。
前記複合材層（５，６）が少なくとも部分的にガラスから形成されていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の電子部材モジュール。
前記複合材層（５，６）が、少なくとも部分的にナノ結晶性材料、とりわけナノ結晶性酸化アルミニウムから形成されていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載の電子部材モジュール。
前記複合材層（５，６）が、少なくとも部分的にセラミック材料、とりわけ酸化ケイ素、および／または窒化ケイ素から形成されていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項に記載の電子部材モジュール。
前記複合材層（５，６）が、少なくとも部分的に反応性金属、とりわけチタンから形成されていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項に記載の電子部材モジュール。
回路担体（２，３）と複合材層（５，６）との間の接合が、８４０℃〜９３０℃の温度、とりわけ約９００℃での焼結工程によって形成されていることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項に記載の電子部材モジュール。
少なくとも１の冷却装置（４）が、２つの多層回路担体（２，３）の間に一体的に形成されていることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の電子部材モジュール。
少なくとも１のセラミック多層回路担体（２，３）を、少なくとも１のヒートシンクを有する冷却装置（４）と接合させる電子部材モジュール（１）の製造方法において、
セラミック回路担体（２，３）と冷却装置（４）との間に少なくとも領域的に、部材（２，３，４）を接合させるための複合材層（５，６）を形成し、この際一次工程の間、とりわけ回路担体（２，３）の個別層を接合させる工程の間に、前記複合材層（５，６）を回路担体（２，３）と反応的に接合させることを特徴とする、電子部材モジュール（１）の製造方法。
前記回路担体をセラミックＬＴＣＣ回路担体（２，３）として形成し、かつ複合材層（５，６）を、一次工程としてのＬＴＣＣ工程の間に回路担体（２，３）と接合させることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
前記複合材層（５，６）を、多層回路担体（２，３）の形成前に、冷却装置（４）に形成することを特徴とする、請求項１２または１３に記載の方法。
複合材層（５，６）として、少なくとも１の単層の、部材の無い、かつ配線の無いＬＴＣＣシートを形成することを特徴とする、請求項１２から１４までのいずれか１項に記載の方法。
前記複合材層（５，６）を少なくとも部分的にガラスから形成し、とりわけスクリーン印刷により施与し、かつ引き続き熱処理することを特徴とする、請求項１２から１５までのいずれか１項に記載の方法。
前記複合材層（５，６）を少なくとも部分的にナノ結晶性材料から形成し、かつとりわけスクリーン印刷により施与することを特徴とする、請求項１２から１６までのいずれか１項に記載の方法。
前記複合材層（５，６）を少なくとも部分的にセラミック材料、とりわけ酸化ケイ素、および／または窒化ケイ素から形成し、かつ低温法でスパッタリングにより施与することを特徴とする、請求項１２から１７までのいずれか１項に記載の方法。
前記複合材層（５，６）を、少なくとも部分的に反応性金属、とりわけチタンによる被覆で形成することを特徴とする、請求項１２から１８までのいずれか１項に記載の方法。
金属で形成されたヒートシンク（４）を酸素で反応性イオンビームエッチングすることにより、前記複合材層（５，６）を少なくとも部分的に生成することを特徴とする、請求項１２から１９までのいずれか１項に記載の方法。
イオンビームエッチングの前に、シリコンをスパッタリングで施与することを特徴とする、請求項２０に記載の方法。
回路担体（２，３）と複合材層（５，６）とを、８４０℃〜９３０℃の温度、とりわけ約９００℃の温度で、焼結により接合させることを特徴とする、請求項１２から２１までのいずれか１項に記載の方法。