(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、従来技術による欠点を取り除くことである。特にシンプルでコストをかけずに製造可能な基板について述べられ、この基板は高い熱伝導率λを有している。本発明の別の課題は、基板が多様な三次元形態で製造可能なことである。更に、このような基板の製造方法が述べられる。【解決手段】  本発明は、少なくとも１つのコンポーネント（３）、特にパワー半導体を受け止めるための基板に関する。電気絶縁材料から成っている基体（１）が、少なくとも前面及び／或いは対向している背面に導電層（２）と共に設けられている。高い熱伝導率λを有する基板を簡素化して製造するために、基体（１）がプレセラミックポリマーから形成される熱硬化性マトリックスを有していることが、本発明に従い提案される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのコンポーネント（３）、特にパワー半導体を受け止めるための基板であって、電気絶縁材料から製造されている基体（１）が、少なくとも１つの前面及び／或いは対向する背面に導電層（２）を設けられている基板において、基体（１）がプレセラミックポリマーから形成されている熱硬化性マトリックスを有していることを特徴とする基板。
【請求項２】
プレセラミックポリマーが、９５体積％までの充填程度を有する充填材料によって充填されている、請求項１に記載の基板。
【請求項３】
充填材料が、セラミック材料から形成され、０．５〜５００μｍの範囲の平均粒子サイズを有するパウダーである、請求項１又は２に記載の基板。
【請求項４】
セラミック材料の熱伝導率λが、室温において、１０Ｗ／ｍＫより大きい、好適には２０Ｗ／ｍＫより大きい、請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の基板。
【請求項５】
セラミック材料が、ＢＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、ステアタイト、コーディエライトのグループから選択されている、請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の基板。
【請求項６】
プレセラミックポリマーが、ポリシロキサン、ポリシラザン、ポリカルボシランのグループから選択されている、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の基板。
【請求項７】
導電層（２）が、好適にはアルミニウム或いは銅である金属、又は、半導体から製造されている、請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の基板。
【請求項８】
導電層（２）が所定の導体パス構造の形態をしている、請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の基板。
【請求項９】
少なくとも１つのコンポーネント（３）、特にパワー半導体を受け止めるための基板の製造方法であって、プレセラミックポリマーを用いて製造された基体（１）が、導電性材料から形成された層（２）に接続される方法。
【請求項１０】
基体（１）を製造するために、層（２）の少なくとも１つの面にプレセラミックポリマーが塗布され次に熱硬化性形態へ変えられることにより、層（２）と安定して接続された基板が形成される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
熱硬化性形態にある基体（１）が、別のプレセラミックポリマーを用いて導電性材料から形成されている層（２）に接続され、且つ、この別のプレセラミックポリマーが、熱硬化性形態へ変えられることにより、層（２）と安定して接続されている基板が形成される、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
導電層（２）が、基体（１）と接続する前に所定の導体パス構造の形態をしている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
導体パス構造がスタンピングを用いて製造される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
所定の導体パス構造が、層（２）のマスキングとその後のエッチングを用いて製造される、請求項９〜１２のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
プレセラミックポリマー或いは別のプレセラミックポリマーが、熱硬化性形態へ変えるために、１００〜３００℃、好適には１５０〜２５０℃の範囲の温度まで、１５〜３００分、好適には３０〜６０分の保持時間の間熱せられる、請求項９〜１４のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
９５体積％までの充填程度を有する充填材料によって、プレセラミックポリマーが充填される、請求項１０〜１５のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
充填材料が、セラミック材料から形成され、０．５〜５００μｍの範囲の平均粒子サイズを有するパウダーである、請求項１０〜１６のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
セラミック材料の熱伝導率λが、室温において、１０Ｗ／ｍＫより大きく、好適には２０Ｗ／ｍＫより大きい、請求項９〜１７のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
セラミック材料が、ＢＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、ステアタイト、コーディエライトのグループから選択される、請求項９〜１８のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
プレセラミックポリマー及び／或いは別のプレセラミックポリマーが、ポリシロキサン、ポリシラザン、ポリカルボシランのグループから選択される、請求項９〜１９のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
導電層（２）が、好適にはアルミニウム或いは銅である金属、又は、半導体から製造される、請求項９〜２０のうちのいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプリアンブル部分に従う基板に関するものである。本発明は、更に、基板の製造方法にも関わる。
【背景技術】
【０００２】
従来技術によると、電気或いは電子コンポーネントを受け止めるための基板が一般に周知である。このような基板は、一般に、電気絶縁材料から製造されるプレートから成っており、このプレートは、少なくとも前面及び／或いは対向する背面に導電層と共に設けられている。このプレートは、例えば電気絶縁性プラスチック或いはセラミックから製造され得る。特に、パワー半導体を実装したモジュールを製造するために、従来技術によると、例えばＤＣＢ基板が挿入される。この場合、電気絶縁体として、酸化アルミニウム或いは窒化アルミニウムから製造されるプレートが用いられる。これに、純銅から成る導体パスが、高温での溶解及び拡散工程において塗布される。このようなＤＣＢ基板は、高い放熱性と耐熱性とにより卓越している。
【０００３】
しかし、ＤＣＢ基板の製造は複雑でコストがかかる。製造時の高温により引き起こされる、このような基板の歪みは常に回避され得る訳ではない。これは、更なる一連の工程においてＤＣＢ基板の破損へつながる可能性がある。これとは別に、特に、従来のＤＣＢ基板は、プレート型形態でのみ製造され得るが、所望する三次元形態では製造され得ない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、従来技術による欠点を取り除くことである。特にシンプルでコストをかけずに製造可能な基板について述べられ、この基板は高い熱伝導率λを有している。本発明の別の課題によると、基板が多様な三次元形態で製造可能なことである。更に、このような基板の製造方法が述べられる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
これらの課題は、請求項１及び９の特徴により解決される。本発明の適切な実施形態は、請求項２〜８及び１０〜２１の特徴から明らかにされる。
【０００６】
本発明によると、基体は、プレセラミックポリマーから形成される熱硬化性マトリックスを有するように設けられる。提案される基体は電気絶縁性である。これは優れた熱伝導率λを有している。提案される基体の別の利点は、基体の高い耐熱性である。これは、３００℃までの動作温度に耐性がある。その上、この提案される基体は、シンプルでコストをかけずに製造可能である。基体を多様な三次元形態に製造することが可能である。
【０００７】
「プレセラミックポリマー」の概念は、例えば温度が上昇するにつれ、最初はゲル状でその後熱硬化性状態に転移するポリマーであると解釈される。熱硬化性状態では、プレセラミックポリマーは通常３００℃までの耐熱性を有している。更に温度が上昇する場合、プレセラミックポリマーからセラミック材料が製造され得る。プレセラミックポリマーに属するのは、例えばポリシラン、ポリカルボシラン、ポリオルガノシロキサンである。
【０００８】
本発明の１つの有利な実施形態に従って、プレセラミックポリマーは９５体積％までの充填程度を有する１つの充填材料によって充填されて設けられている。これによって、特に、プレセラミックポリマーを用いて製造される基体の熱伝導率λは大きくされ得る。
【０００９】
適切には、充填材料は、セラミック材料から形成される、０．５〜２００μｍの範囲の平均粒子サイズを有するパウダーである。提案されるセラミック材料は電気絶縁性でほとんど不活性である。この添加物は、特に、プレセラミック材料による所望しない化学反応を引き起こさない。提案される平均粒子サイズは、従来の装置によって、充填されているプレセラミックポリマーの鋳造（ｃａｓｔ）或いは溶射を可能にする。
【００１０】
セラミック材料の熱伝導率λは、室温の場合、１０Ｗ／ｍＫより大きいのが適切であり、２０Ｗ／ｍＫより大きいのが好適である。充填程度に従うことにより可能なのは、セラミック材料によって充填されているプレセラミックポリマーの熱伝導率λが、２Ｗ／ｍＫより大きい値に増加することである。これにより、提案される基体は、特に動作中に相対的に大きい放熱を行うパワー半導体のための基板の製造に対して適している。
【００１１】
セラミック材料は、適切には次のグループから選択される、即ち、ＢＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、ステアタイト、コーディエライトである。提案されるセラミック材料は、高い熱伝導率λで卓越している。これらは、電気絶縁性でもある。
【００１２】
更に、プレセラミックポリマーは、次のグループから選択されることが適切であると判明した、即ち、ポリシロキサン、ポリシラザン、ポリカルボシランである。
【００１３】
導電層は、好適にはアルミニウム或いは銅である金属、又は、半導体から製造されていると適切である。この場合、導電層は、最初に実質的に全面的に基体の前面及び／或いは背面を被覆できる。次に続けて、所望される導体パス構造は、従来の技術例えばマスキングとその後のエッチングを用いて製造され得る。しかし、導電層は、所定の導体パス構造の形態にありその後基体に積層される場合もあり得る。
【００１４】
提案される基板は、勿論、通過接触部によっても設けられ得る。このような通過接触部は、シンプルでコストのかからない方式で基体へ鋳造され得る。しかし、これらの通過接触部は、後で熱硬化性基体へ組み込まれてもよい。
【００１５】
本発明の更なる課題によると、少なくとも１つのコンポーネント、特にパワー半導体を受け止めるための基板の製造方法は、プレセラミックポリマーを用いて製造された基体が導電性材料から形成される層と接続されるように設けられる。この提案される方法は、相対的にシンプルでコストをかけずに実施可能である。特に、複雑な焼結工程を行うこととその後これによって製造される基体に導体パスを高温での溶解及び拡散工程を用いて塗布することとは不要である。しかし、本発明に従う方法によって製造される基板は、優れた熱伝導率λにより卓越している。その上、高い形状確実性によって且つ数多い形状多様性において製造され得る。
【００１６】
「層」の概念は、基体の前面及び／或いは背面の全面的なコーティングと、単なる部分的なコーティングとの両方が解釈される。部分的なコーティングの場合、層は、所定の導体パス構造の形態で形成され得る。
【００１７】
方法の第１変形形態に従うと、基体を製造するために、層の少なくとも１つの面に、プレセラミックポリマーが塗布され、次に熱硬化性形態へ変わるので、堅固に層と接続される基板が形成される。この場合、層は、適切に、基体の前面及び／或いは背面に全面的に広がる。
【００１８】
方法の第２変形形態に従うと、熱硬化性形態にある基体は、別のプレセラミックポリマーを用いて導電性材料から形成される層と接続される。次に、別のプレセラミックポリマーは、熱硬化性形態へ変わるので、安定して層と接続された基板が形成される。従って、方法の第２変形形態の場合、層は、プレセラミックポリマーを用いて、用意された熱硬化性形態にある基体と接着される。この場合、別の有利な実施形態に従うと、導電層は、基板と接続する前に所定の導体パス構造の形態であることができる。このような導体パス構造は、例えばスタンピング（ｓｔａｍｐｉｎｇ）を用いて製造され得る。しかし、導体パス構造の成形は、他の方式、例えばレーザ光切断或いは同様の方式を用いても製造され得る。最初に基体の前面及び／或いは背面を実質的に全面的に被覆する層が取り付けられる場合、これから、例えば層のマスキングとその後のエッチングを用いて導体パス構造が製造され得る。
【００１９】
本発明の１つの有利な実施形態に従うと、プレセラミックポリマー或いは別のプレセラミックポリマーは、熱硬化性形態へ変えるために、１００〜３００℃、好適には１５０〜２５０℃の範囲の温度まで、１５〜３００分、好適には３０〜６０分の保持時間の間熱せられる。勿論、プレセラミックポリマー及び／或いは別のプレセラミックポリマーは、他の方式で架橋され熱硬化性状態へ変えることも可能である。例えば、ＵＶ照射或いは化学的な添加或いは同様のことにより架橋は行われる。
【００２０】
方法の別の有利な実施形態のために、基板に対して述べられた特徴が参照され、これらの特徴もまた方法の実施形態を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】基板の概略断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明は、１つの図面に示されている実施例に基づいてより詳細に説明される。この１つの図面は基板の概略断面を示している。基体１の前面に、符号２によって示されている導体パスが取り付けられている。符号３によって、コンポーネント、例えばパワーダイオード、パワートランジスタ等のようなパワー半導体が概略で示され、これらは、例えばはんだ接続によって基板に接続されている。基体１の背面は、好適には金属から製造されているヒートシンク４に接続され得る。このために、基体１は、例えばプレセラミックポリマーを用いてヒートシンク４に接着され得る。
【００２３】
基体１は、例えばポリシロキサンのようなプレセラミックポリマーから成り、６０〜８０体積％までの充填材料によって充填されている。充填材料は、例えば３〜１０μｍの範囲の平均粒子サイズを有するＳｉＣパウダーが用いられ得る。基体１は、１０Ｗ／ｍＫより大きい優れた熱伝導率λを有している。
【００２４】
基体１は、従来の鋳造或いは射出成形技術を用いて製造され得る。この場合、プレセラミックポリマーは最初は液状である。成形後、次に必要なのは、プレセラミックポリマーを、例えば熱処理或いはＵＶ照射或いは同様の方式によって熱硬化性状態へ変えることである。例えば、プレセラミックポリマーは射出成形技術を用いて予熱された型へ射出することが可能である。型からの取り出しは、プレセラミックポリマーが熱硬化性状態へ転移された後に行われる。
【００２５】
導体パス２は、予め製造された基体１に積層され得る。この場合、再びプレセラミックポリマーは接着剤として適切に機能するが、この場合は充填材料を加えない方が好ましい。しかし、導体パス２を基体１に接続するために、最初は導体パス２は型へ置いて、その後基体１を形成するプレセラミックポリマーは型へ鋳造或いは射出することも可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１  基体
２  導体パス
３  パワー半導体
４  ヒートシンク
【図１】
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【外国語明細書】
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