JP4227300B2 - マイクロハイブリッド回路用の支持プレート - Google Patents

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Description

【０００１】
従来技術
本発明は、セラミック体を有するマイクロハイブリッド回路用の支持プレートに関する。
【０００２】
上記形式の支持プレートは、アメリカ合衆国特許第５５７６９３４号明細書から公知である。前記支持プレートはセラミックプレートから形成されていて、該セラミックプレートの上側面及び下側面は、銅から成る金属被覆によってコーティングされている。セラミックプレートは、銅被覆によって架橋される切欠きを備えている。切欠きは、マイクロハイブリッド回路の下面側に配置された構成部材を受容するのに用いられる。支持プレートにマイクロハイブリッド回路を実装する場合には、銅被覆は切欠きの領域で押し込まれ、これにより、前記構成部材、特に熱を発生する集積回路が切欠き内に収容される。前記構成部材と支持プレートとの熱的な結合は、構成部材と支持プレートとの間に設けられる熱伝導性の物質、特に熱伝導性の接着材を介して行われる。このようにして、構成部材から放出される熱を直接支持プレートを介して排出できる。
【０００３】
しかし、マイクロハイブリッド回路の構成は個々に種々異なっている。従って、規格化された支持プレートを使用できず、支持プレートは個々に適合した切欠きを備える必要がある。従ってこのような支持プレートの製作は、極めて面倒でひいては極めてコスト高である。
【０００４】
更に一般的な問題として、支持プレートにおけるマイクロハイブリッド回路の熱的な結合がある。これは異なる熱膨張係数に起因する。熱伝導性の中間層を用いた上述の解決手段では、付加的な構成要素及びプロセスステップが必要である。従って、この解決手段も同様に面倒でコスト高である。
【０００５】
発明の利点
これに対して、支持プレートのセラミック体が多孔性の部材から成り、該部材の中空室が金属物質によって溶浸されている本発明による支持プレートの利点は、マイクロハイブリッド回路の基板表面もしくは構成部材の極めて良好な熱的な結合が可能にされるということにある。支持プレートは、高い熱伝導率及び低い熱膨張係数を有している。支持プレートもしくはマイクロハイブリッド回路の熱膨張係数間の差が比較的僅かであることによって、支持プレートもしくはマイクロハイブリッド回路は、極めて薄い接着層によって著しく緊締することなく互いに結合される。この場合最早、特別な熱伝導性の物質を使用する必要はない。
【０００６】
このような支持プレートは、中空室を金属で充填する溶浸プロセスによって得られる。前記材料タイプは、“金属マトリックス複合材料（Metal Matrix Composite 以後：ＭＭＣと呼ぶ）”の名称で周知である。
【０００７】
その他の請求項に記載の構成によって、請求項１記載の支持プレートの有利な構成及び改良が得られる。
【０００８】
特に有利には、支持プレートは、特にレイアウト・固有の凹部を備えることのできる付加的な金属被覆でコーティングされる。これによって、規格化されたセラミック体を使用してレイアウト・固有の構造化された表面が得られる。従って、このようなレイアウト・固有の支持プレートの製作は簡単かつ安価である。
【０００９】
有利な材料は、Ａｌ・Ｓｉ・サーメットであり、これは、中空室をアルミニウムで充填された多孔性のＳｉＣ・セラミックから形成される。このように形成された支持プレートは、アルミニウムから成る金属被覆でコーティングされる。アルミニウムは加工が容易な金属であるので、レイアウト・固有の構造は、アルミニウム層の機械的な加工並びに溶浸工具又は注型工具内のインサートによって設けられる。従って、表面構造を迅速に変更することができる。これによって、製作プロセスも簡単かつ安価に実施できる。
【００１０】
しかしまたこのような支持プレートを、例えば大きなアルミニウム注型部材に局部的に設けることもできる。このようにして、マイクロハイブリッド制御機械用の注型ケーシングと熱膨張係数に関し適合された支持プレートとの結合が実現される。従って、組立てステップ数も減少され、更に、セラミック材料を節約でき、また、ＭＭＣの衝撃強さが高められる。更に、純粋な注型部材に類似した自由な成形部材形成も可能である。
【００１１】
注型部材内へのこのような埋め込みは、Ａｌ・Ｓｉ・サーメットの場合のみならず、ＭＭＣを製作できる全ての金属によっても可能である。
【００１２】
更に、付加的な絶縁層及び／又は金属層を支持プレートに設けることができる。付加的な絶縁層に関連して、支持プレートに対するマイクロハイブリッド回路の絶縁作用を高い電圧耐力を以って行うことができる。従って、ＥＳＤ・強度が高められる。このような構成部材は、高電圧利用のために使用される。
【００１３】
付加的な金属層によって、付加的な遮蔽層（例えば電子工学材料）を支持プレートの電位とは無関係に取り付けるという可能性が得られる。
【００１４】
更に、金属被覆は構造化することができるので、支持プレートは付加的に配線平面として利用できる。この措置によっても製作費用が節約される。
【００１５】
つまり本発明による支持プレートは、簡単かつ安価に、具体的な使用に応じてマイクロハイブリッド回路のための多数のバリエーションを許容する。
【００１６】
次に図示の実施例に基づき本発明を説明する。
【００１７】
第１図では、ＭＭＣ・冷却体としての本発明による支持プレート２及び電子的な構成部材６を有する本発明によるユニット１の断面図が図示されている。
【００１８】
支持プレート２は、Ａｌ・Ｓｉ・サーメット（Cermet）から成るセラミック体から形成されている。この場合、中空室をアルミニウムによって溶浸されている多孔性のＳｉＣ・セラミックが使用される。製作プロセスは自体公知である（前記材料は、Alcoa 社又は Lanxide 社から入手できる）。セラミック体３は、使用に応じてほぼ０．３ｍｍ乃至２ｍｍ厚さである。
【００１９】
セラミック体３は、上面側３′及び下面側３″でアルミニウムから成る金属被覆４によってコーティングされている。金属被覆４の層厚さは、ほぼ０．６ｍｍである。
【００２０】
第１図で概略的に図示の構成部材６は、多層のマイクロハイブリッド回路７及び２つの集積回路９，１１から構成されている。このようなマイクロハイブリッド回路７は、一般にセラミック材料から形成されかつ、個々の層に組み込まれている種々の構成要素（例えば抵抗又はトランジスタ）を有している。前記構成要素は、ワイヤ８、例えばＡｌ・ボンディング・ワイヤを用いて外部の接続部（図示せず）又は支持プレートの金属被覆４の伝導性の構造に接続されている。
【００２１】
実施例では、マイクロハイブリッド回路７は２つの集積回路９．１１、例えばフリップ・チップ・ＩＣ（Flip・Chip・ICs）を備えている。集積回路９は、マイクロハイブリッド回路の上面側７′に配置されかつワイヤ１０を介してマイクロハイブリッド回路の上面側７′の伝導性の構造に接続されている。集積回路１１は、マイクロハイブリッド回路の下面側７″に設けられている。
【００２２】
金属被覆４は凹部５を有していて、該凹部は、マイクロハイブリッド回路７の下面側７″で集積回路１１を受容している。この個所で、金属被覆４の層厚さは０．１ｍｍ乃至０．２ｍｍに過ぎない。凹部５は、レイアウト・固有（layout-spezifisch）に、即ち、金属被覆４における凹部のサイズ並びに位置に関し独自にマイクロハイブリッド回路７の下面側７″の集積回路１１のサイズ及び位置に適合されている。凹部は、多くの方法によって設けられる。小量生産の場合機械的な加工、例えばフライス加工が提供される。特にアルミニウムは、極めて容易に機械的に加工できる。従って凹部は、マイクロハイブリッド回路のレイアウトの変更に迅速に適合できる。特に大量生産の場合に有利である別の可能性は、凹部５を支持プレート２の製作中に、例えば溶浸工具又は注型工具内のインサート（Einsatz）によって設けることができるということにある。
【００２３】
本発明による支持プレート２は、高い熱伝導率及びマイクロハイブリッド回路の熱膨張係数に比較可能である低い熱膨張係数を有している。従って、マイクロハイブリッド回路７はプレロードをかけることなく伝導性接着材１２から成る薄い層によるだけで支持プレート２に固定できる。このようにして得られるユニット１においては、比較可能な熱膨張係数に起因して、マイクロハイブリッド回路７と支持プレート２との間の結合強さを著しく損なわしめる重大な応力は生じない。
【００２４】
伝導性接着材１２の薄い層によって、特別な熱伝導性物質から成る層を間挿する必要なしに、集積回路９，１１により生ぜしめられる熱も本発明による支持プレート２に直接放出される。本発明による支持プレート２自体は熱伝導性が良いので、熱は迅速かつ問題なく外部に放出される。
【００２５】
支持プレート２にマイクロハイブリッド回路を実装する場合には、集積回路１１も伝導性接着材１２によって凹部５内に固定される。
【００２６】
第２図では、第１図とほぼ同じ配置形式で支持プレート２′の第２実施例を図示している。唯一の相違点は、支持プレート２′の金属被覆４に、例えばセラミック材料又はプラスチックから成る絶縁層１３が設けられていることにある。絶縁層１３にはマイクロハイブリッド回路７が固定される。このような配置形式は、ＥＳＤ・強度を高めかつ高電圧利用のために適している。
【００２７】
第３図では、金属被覆４に別の金属層１４が設けられている本発明による支持プレート２″の第３実施例が図示されている。金属層１４は、支持プレートとは異なる電位に置かれている。このような金属層１４は、第１図の支持プレート２の電位とは無関係に付加的な遮蔽層を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による支持プレートと、これに固定されたマイクロハイブリッド回路とを有する第１実施例の概略的な断面図。
【図２】 第１図に類似した第２実施例図。
【図３】 第１図に類似した第３実施例図。
【符号の説明】
１ ユニット
２，２′，２″ 支持プレート
３ セラミック体
３′，７′ 上面側
３″，７″ 下面側
４ 金属被覆
５ 凹部
６ 構成部材
７ マイクロハイブリッド回路
８，１０ ワイヤ
９，１１ 集積回路
１２ 伝導性接着材
１３ 絶縁層
１４ 金属層

Claims (5)

  1. 中空室を有する多孔性のセラミック体（３）を備えたマイクロハイブリッド回路（７）用の支持プレート（２）であって、前記中空室が金属物質によって溶浸されていてかつセラミック体（３）が金属被覆（４）によってコーティングされている形式のものにおいて、金属被覆（４）が、マイクロハイブリッド回路（７）の構成部材（１１）を受容する、前記構成部材（１１）のサイズ及び位置に適合された凹部（５）を形成する、前記金属被覆（４）の層厚さの減少した単数又は複数の領域を有していることを特徴とする、マイクロハイブリッド回路用の支持プレート。
  2. 金属被覆（４）の層厚さが、０．４ｍｍ乃至０．８ｍｍである、請求項１記載の支持プレート。
  3. 前記領域の層厚さが、０．１ｍｍ乃至０．２ｍｍである、請求項１又は２記載の支持プレート。
  4. 前記金属被覆（４）のために使用される金属がアルミニウムである、請求項１から３までのいずれか１項記載の支持プレート。
  5. 支持プレートが、少なくとも１つの付加的な絶縁層（１３）及び少なくとも１つの付加的な金属層（１４）を有しているか、若しくは、支持プレートが、少なくとも１つの付加的な絶縁層（１３）又は少なくとも１つの付加的な金属層（１４）を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載の支持プレート。
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