[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

DE4443424B4 - Arrangements of a multilayer substrate and a power element and method for their preparation - Google Patents

Arrangements of a multilayer substrate and a power element and method for their preparation Download PDF

Info

Publication number
DE4443424B4
DE4443424B4 DE4443424A DE4443424A DE4443424B4 DE 4443424 B4 DE4443424 B4 DE 4443424B4 DE 4443424 A DE4443424 A DE 4443424A DE 4443424 A DE4443424 A DE 4443424A DE 4443424 B4 DE4443424 B4 DE 4443424B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat sink
heat
insulating layer
substrate
multilayer substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE4443424A
Other languages
German (de)
Other versions
DE4443424A1 (en
Inventor
Yasutomi Okazaki Asai
Takashi Anjo Nagasaka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Publication of DE4443424A1 publication Critical patent/DE4443424A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE4443424B4 publication Critical patent/DE4443424B4/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L24/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3672—Foil-like cooling fins or heat sinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3733—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon having a heterogeneous or anisotropic structure, e.g. powder or fibres in a matrix, wire mesh, porous structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/538—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames the interconnection structure between a plurality of semiconductor chips being formed on, or in, insulating substrates
    • H01L23/5383—Multilayer substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/2612—Auxiliary members for layer connectors, e.g. spacers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32153—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being arranged next to each other, e.g. on a common substrate
    • H01L2224/32175—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being arranged next to each other, e.g. on a common substrate the item being metallic
    • H01L2224/32188—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being arranged next to each other, e.g. on a common substrate the item being metallic the layer connector connecting to a bonding area protruding from the surface of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48235—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a via metallisation of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/4847—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond
    • H01L2224/48472—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond the other connecting portion not on the bonding area also being a wedge bond, i.e. wedge-to-wedge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01029—Copper [Cu]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01033—Arsenic [As]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01042—Molybdenum [Mo]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01046—Palladium [Pd]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01047—Silver [Ag]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01068—Erbium [Er]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01074—Tungsten [W]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013—Alloys
    • H01L2924/0132—Binary Alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/095—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00 with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials provided in the groups H01L2924/013 - H01L2924/0715
    • H01L2924/097—Glass-ceramics, e.g. devitrified glass
    • H01L2924/09701—Low temperature co-fired ceramic [LTCC]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/1517—Multilayer substrate
    • H01L2924/15192—Resurf arrangement of the internal vias
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/153—Connection portion
    • H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15312—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a pin array, e.g. PGA
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/156—Material
    • H01L2924/15786—Material with a principal constituent of the material being a non metallic, non metalloid inorganic material
    • H01L2924/15787—Ceramics, e.g. crystalline carbides, nitrides or oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/161—Cap
    • H01L2924/1615—Shape
    • H01L2924/16195—Flat cap [not enclosing an internal cavity]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1901—Structure
    • H01L2924/1904—Component type
    • H01L2924/19041—Component type being a capacitor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/191—Disposition
    • H01L2924/19101—Disposition of discrete passive components
    • H01L2924/19105—Disposition of discrete passive components in a side-by-side arrangement on a common die mounting substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/35—Mechanical effects
    • H01L2924/351—Thermal stress

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

Anordnung aus einem mehrschichtigen Substrat (2) mit einer Mehrzahl von Isolierschichten (1a, 1b, 1c) und einem darauf angeordneten Leistungselement (6),
a) wobei das mehrschichtige Substrat (2) einen Wärmeableiter (40, 41, 42, 45, 46) aufweist, der schnell von dem Leistungselement (6) erzeugte Wärme absorbiert und zerstreut und die Wärme in die Umgebung abstrahlt, wobei der Wärmeableiter (40, 41, 42, 45, 46) parallel zu der Oberfläche des mehrschichtigen Substrats (2) ausgebildet ist und sich in eine seitliche Richtung erstreckt,
b) wobei der Wärmeableiter (40, 41, 42, 45, 46) durch einen Metallkörper (4, 4a, 4b) gebildet ist, welcher in einen Durchgangsabschnitt (3a, 3b) wenigstens einer Isolierschicht (1a, 1b, 1c) eingefügt ist, und mit einer Verdrahtung (5) verbunden ist, die sich innerhalb der einen Isolierschicht (1a) parallel zu der Oberfläche des mehrschichtigen Substrats (2) erstreckt und an eine weitere Isolierschicht (1b) angrenzt, wobei die Dicke der Verdrahtung (5) kleiner als diejenige der...Arrangement comprising a multilayer substrate (2) having a plurality of insulating layers (1a, 1b, 1c) and a power element (6) arranged thereon,
a) wherein the multilayer substrate (2) comprises a heat sink (40, 41, 42, 45, 46) which absorbs and dissipates heat rapidly generated by the power element (6) and radiates the heat into the environment, wherein the heat dissipator (40 , 41, 42, 45, 46) is formed parallel to the surface of the multi-layered substrate (2) and extends in a lateral direction,
b) wherein the heat sink (40, 41, 42, 45, 46) by a metal body (4, 4a, 4b) is formed, which in a passage portion (3a, 3b) of at least one insulating layer (1a, 1b, 1c) is inserted , and to a wiring (5) which extends within the one insulating layer (1a) parallel to the surface of the multi-layered substrate (2) and adjacent to another insulating layer (1b), the thickness of the wiring (5) being smaller as the one of ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Anordnungen aus einem mehrschichtigen Substrat mit einer Mehrzahl von Isolierschichten und einem darauf angeordneten Leistungselement sowie auf Verfahren zur Herstellung in derartiger Anordnungen. The This invention relates to arrays of a multilayer substrate with a plurality of insulating layers and a power element disposed thereon as well as methods of preparation in such arrangements.

Bei einem herkömmlichen mehrschichtigen Substrat, welches beispielsweise in 12 dargestellt ist, ist eine dicke aus Kupfer oder Silber zusammengesetzte Leiterschicht 32 auf ein mehrschichtiges Keramiksubstrat 31 kopiert und gehärtet, ein aus Molybdän oder Kupfer zusammengesetzter Wärmeableiter 34 ist darauf mittels eines Lots 33 angeordnet, und ein Leistungselement bzw. ein Leistungszufuhrelement ist darauf mittels eines Lots 35 angebracht. Entsprechend 12 bezeichnet das Bezugszeichen 37 einen Draht, und das Bezugszeichen 38 bezeichnet einen Chipanschluß.In a conventional multi-layered substrate, which is used for example in 12 is a thick conductor layer composed of copper or silver 32 on a multilayer ceramic substrate 31 copied and cured, a molybdenum or copper composite heat sink 34 is on it by means of a lot 33 and a power element is provided thereon by means of a solder 35 appropriate. Corresponding 12 denotes the reference numeral 37 a wire, and the reference numeral 38 denotes a chip terminal.

Da jedoch bei dem oben erwähnten herkömmlichen mehrschichtigen Substrat die von dem Leistungselement gesamte erzeugte Wärme nicht vollständig abgestrahlt werden kann, besteht die Gefahr, daß das Leistungselement selbst und damit verknüpfte Teile durch die Wärme beschädigt werden können.There however, in the above-mentioned usual multi-layer substrate produced by the power element entire Heat not completely radiated there is a risk that the power element itself and associated with it Parts by the heat damaged can be.

Zur Lösung der oben erwähnten Schwierigkeit wird entsprechend der JP 3-286590 A eine Technik vorgeschlagen, bei welcher ein großes Durchgangsloch in dem Mehrschichtsubstrat direkt unter einem Halbleiterelement gebildet ist und eine Metallpaste bzw. ein Metallgemisch zur Verwendung als Wärmeableiter hineingefüllt ist.To solve the above-mentioned difficulty is according to the JP 3-286590 A proposed a technique in which a large through-hole is formed in the multilayer substrate directly below a semiconductor element and a metal paste or mixture for use as a heat sink is filled.

Gemäß der oben erwähnten Veröffentlichung ist der Warmeableiter jedoch lediglich in einer Richtung senkrecht zu dem Halbleiterelement gebildet, und die Wärme bzw. Wärme wird lediglich in senkrechter Richtung zu dem Halbleiterelement abgestrahlt, wodurch keine hinreichende Wärmeableitung erzielt wird. Es kann angenommen werden, daß die von dem Halbleiterelement ausgehende Wärme sich nach unten unter einem Winkel von etwa 45 Grad bezüglich des Substrats direkt unter dem Halbleiterelement ausbreitet. Sogar wenn der Wärmeableiter lediglich unter dem Halbleiterelement gebildet ist, wie die oben erwähnte Veröffentlichung lehrt, kann daher die Wärme, welche sich in Richtung eines 45°-Winkels ausbreitet, nicht in hinreichendem Ausmaß abgestrahlt werden.According to the above mentioned publication however, the heat sink is only vertical in one direction formed to the semiconductor element, and the heat or heat is only in vertical Direction emitted to the semiconductor element, whereby no sufficient heat dissipation is achieved. It can be assumed that that of the semiconductor element outgoing heat itself down at an angle of about 45 degrees with respect to the Substrate directly under the semiconductor element propagates. Even if the heat sink is formed only under the semiconductor element, as the above mentioned publication teaches, therefore, the heat, which propagates in the direction of a 45 ° angle, not radiated to a sufficient extent become.

Aus den Duckschriften EP 0 129 966 A1 , DE 41 07 312 A1 , US 4 724 283 , DE 38 43 787 A1 , US 4 328 531 , US 4 313 026 A und JP 03286590 A sind Anordnungen aus einem mehrschichtigen Substrat mit einer Mehrzahl von Isolierschichten und einem darauf angeordneten Leistungselement bzw. aus einem einschichtigen Substrat bekannt, wobei in den Isolierschichten Verdrahtungen untergebracht sind, die neben ihrer Hauptfunktion als elektrischer Leiter gegebenenfalls als Wärmeableiter dienen könnten. Da die Verdrahtungen in erster Linie als elektrische Leiter vorgesehen sind, die an verschiedenen Orten angeordnete Komponenten elektrisch miteinander verbinden, ist eine gerichtete Wärmeableitung durch die Verdrahtungen nicht ermöglicht.From the Duckcripts EP 0 129 966 A1 . DE 41 07 312 A1 . US 4,724,283 . DE 38 43 787 A1 . US 4,328,531 . US 4,313,026 A and JP 03286590 A are known arrangements of a multilayer substrate having a plurality of insulating layers and a power element arranged thereon or of a single-layer substrate, wherein in the insulating layers are housed wiring, which could possibly serve as a heat sink in addition to their main function as an electrical conductor. Since the wirings are provided primarily as electrical conductors which electrically connect components arranged at different locations, directional heat dissipation through the wirings is not possible.

Aus den Duckschriften US 5 139 973 und JP 61-288448 A (Patent Abstracts of Japan) sind darüber hinaus weitere Anordnungen bekannt, bei welchen ein Leistungselement auf einem Wärmeableiter angeordnet sind. Der Wärmeableiter ist dabei weder mit einer Verdrahtung verbunden, noch ermöglicht er eine gerichtete Wärmeableitung.From the Duckcripts US 5,139,973 and JP 61-288448 A (Patent Abstracts of Japan) are also known further arrangements in which a power element are arranged on a heat sink. The heat sink is neither connected to a wiring, nor does it allow a directed heat dissipation.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Mehrschichtsubstrat zu schaffen, das eine Wärmeableiterstruktur besitzt, welche vorteilhaft die Wärme abzustrahlen vermag, die in großem Umfang von einem Leistungselement erzeugt wurde, und kostengünstig herstellbar ist. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung des Mehrschichtsubstrats zu schaffen.task the present invention is to provide a multilayer substrate, the one heat sink structure has, which is able to radiate advantageous heat, the in big Scope was generated by a power element, and inexpensive to produce is. It is another object of the present invention to provide a corresponding To provide a method for producing the multilayer substrate.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der nebengeordneten Ansprüche 1, 9, 10 oder 16.The solution the object is achieved by the features of the independent claims 1, 9, 10 or 16.

Im Hinblick darauf, daß sich die von dem Leistungselement erzeugte Wärme nicht senkrecht zu dem Mehrschichtsubstrat, sondern in Richtung eines Winkels von etwa 45° ausbreitet, ist ein Wärmeableiter geschaffen worden, welcher sich in eine seitliche Richtung parallel zu der Oberfläche des mehrschichtigen Substrats erstreckt, so daß sich die von dem Leistungselement erzeugte Wärme in seitlicher Richtung ausbreitet.in the Considering that the heat generated by the power element is not perpendicular to the heat Multi-layer substrate, but in the direction of an angle of about 45 ° spreads, is a heat sink been created, which is parallel in a lateral direction to the surface of the multi-layer substrate so that the power element generated heat spreading in a lateral direction.

Mit dem gebildeteten Wärmeableiter, welcher sich in seitlicher Richtung des mehrschichtigen Substrats erstreckt, kann die Wärme des Leistungselements wirksam abgeleitet und abgestrahlt werden.With the formed heat sink, which is in the lateral direction of the multilayer substrate extends, the heat can of the power element are effectively dissipated and radiated.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird die unten beschriebene technische Struktur im wesentlichen verwendet.In accordance with the present invention, the technical structure described below essentially used.

Demgemäß weist ein mehrschichtiges Substrat eine Mehrzahl von isolierenden Schichten auf, auf welchen ein Leistungselement angebracht ist, wobei das mehrschichtige Substrat einen Wärmeableiter beinhaltet, welcher schnell die von dem Leistungselement erzeugte Wärme absorbiert und die Wärme an die Umgebung zerstreut bzw. abstrahlt. Der Wärmeableiter ist parallel zu der Oberfläche des mehrschichtigen Substrats gebildet und erstreckt sich in eine seitliche Richtung. Der Wärmeableiter sollte eine Form besitzen, bei welcher die Ausdehnung in die seitliche Rich tung größer ist als diejenige in Richtung der Dicke des mehrschichtigen Substrats. Wenn die Wärmeableiter in einer großen Zahl in vielen Stufen in jeder der Schichten des mehrschichtigen Substrats gebildet sind, sollten die Wärmeableiter Längen aufweisen, deren seitliche Erstreckung um so größer ist, je weiter sie von der Oberfläche des mehrschichtigen Substrats entfernt sind, auf welchem das Leistungselement angebracht ist.Accordingly, a multi-layered substrate has a plurality of insulating layers on which a power element is mounted, the multi-layered substrate including a heat sink which rapidly absorbs the heat generated by the power element and dissipates the heat to the environment. The heat sink is parallel to the surface of the formed multilayer substrate and extends in a lateral direction. The heat sink should have a shape in which the extension in the lateral direction is greater than that in the direction of the thickness of the multilayered substrate. When the heat sinks are formed in a large number in many stages in each of the layers of the multilayered substrate, the heat sinks should have lengths whose lateral extension is greater the farther they are from the surface of the multilayered substrate on which the power element is located is appropriate.

Ausführungsformen des mehrschichtigen Substrats in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung werden nun detailliert unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Es zeigen:embodiments the multilayer substrate in accordance with the present invention will now be described in detail with reference to the figures. Show it:

1 eine Querschnittsansicht, welche die Struktur eines mehrschichtigen Substrats in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; 1 Fig. 12 is a cross-sectional view illustrating the structure of a multilayer substrate in accordance with an embodiment of the present invention;

2 bis 6 Diagramme, welche die Schritte zum Herstellen des mehrschichtigen Substrats in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung veranschaulichen; 2 to 6 Diagrams illustrating the steps of producing the multilayer substrate in accordance with the present invention;

7 ein Diagramm, welches die Struktur des mehrschichtigen Substrats in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; 7 Fig. 12 is a diagram illustrating the structure of the multilayer substrate in accordance with another embodiment of the present invention;

8 eine Draufsicht auf das mehrschichtige Substrat in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform; 8th a plan view of the multilayer substrate in accordance with another embodiment;

9 eine Querschnittsansicht des mehrschichtigen Substrats in Übereinstimmung mit der weiteren Ausführungsform; 9 a cross-sectional view of the multilayer substrate in accordance with the further embodiment;

10 eine Querschnittsansicht des mehrschichtigen Substrats in Übereinstimmung mit einer anderen weiteren Ausführungsform; 10 a cross-sectional view of the multilayer substrate in accordance with another further embodiment;

11 eine Querschnittsansicht des mehrschichtigen Substrats in Übereinstimmung mit wiederum einer weiteren Ausführungsform; 11 a cross-sectional view of the multilayer substrate in accordance with yet another embodiment;

12 eine Querschnittsansicht, welche ein herkömmliches mehrschichtiges Substrat veranschaulicht; und 12 a cross-sectional view illustrating a conventional multilayer substrate; and

13 bis 16, 20 und 21 Querschnittsansichten, welche die mehrschichtigen Substrate als modifizierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulichen, wohin gegen die in 17 bis 19 dargestellten mehrschichtigen Substrate nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bilden, sondern lediglich den Umfeld der vorliegende Erfindung erläutern. 13 to 16 . 20 and 21 Cross-sectional views illustrating the multilayer substrates as modified embodiments of the present invention, where against in 17 to 19 illustrated multilayer substrates do not form the subject of the present invention, but merely illustrate the environment of the present invention.

1 zeigt ein Diagramm, welches die Gesamtstruktur eines mehrschichtigen Substrats 2 in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Ein mehrschichtiges Substrat 2 ist durch Aufschichten dreier Isolierungsschichten 1a, 1b und 1c gebildet, welche aus Aluminiumoxid zusammengesetzt sind. In einem vorbestimmten Gebiet S1 der obersten Isolierungsschicht 1a des mehrschichtigen Substrats 2 ist ein Durchgangsteil 3a zur Aufnahme eines Metalls bzw. eines Metallkörpers gebildet, das darin eingepaßt wird. Das Durchgangsteil 3a ist mit einem Metallkörper 4a als Wärmeableiter versehen, welcher eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist. 1 shows a diagram showing the overall structure of a multilayer substrate 2 in accordance with a first embodiment of the present invention. A multi-layered substrate 2 is by layering three insulation layers 1a . 1b and 1c formed, which are composed of alumina. In a predetermined area S1 of the uppermost insulating layer 1a of the multilayer substrate 2 is a passage part 3a formed for receiving a metal or a metal body which is fitted therein. The passage part 3a is with a metal body 4a provided as a heat sink, which has a good thermal conductivity.

Ein Durchgangsteil 3b zur Aufnahme eines Metallkörpers wird in einem vorbestimmten Gebiet 82 in der dazwischenliegenden Isolierungsschicht 1b oder vorzugsweise in einem Gebiet S2, daß das oben erwähnten vorbestimmte Gebiet S1 überlappt, gebildet. Das Durchgangsteil 3b ist mit einem Metall bzw. Metallkörper 4b versehen, welcher von derselben Art wie der oben erwähnte Metallkörper 4a ist.A passage part 3b for receiving a metal body is in a predetermined area 82 in the intermediate insulation layer 1b or preferably in a region S2 overlapping the above-mentioned predetermined region S1. The passage part 3b is with a metal or metal body 4b which is of the same type as the above-mentioned metal body 4a is.

Die Durchgangsteile 3a und 3b sind in einer Richtung parallel zu der Hauptoberfläche des mehrschichtigen Substrats angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist das Durchgangsteil 3b in seitlicher Richtung größer als das Durchgangsteil 3a und besitzt eine Fläche, die größer als die Fläche des Durchgangsteils 3a ist. Die darin eingepaßten Metallkörper 4a und 4b sind elektrisch mit einer inneren Verdrahtung 5 in der Isolierungsschicht 1a verbunden. Die Metallkörper 4a und 4b sind aus einem Gemisch von Molybdänteilchen, die einen hohen Schmelzpunkt besitzen, und Aluminiumoxidteilchen zusammengesetzt. Hierbei besitzt das Molybdän eine Wärmeleitfähigkeit von 137 W/m K (20°C) und einen Schmelzpunkt von 2622 ± 10°C. Der Metallkörper 4 kann weiterhin aus einem Gemisch von Wolframteilchen, die einen hohen Schmelzpunkt aufweisen, und Aluminiumoxidteilchen zusammengesetzt sein oder aus einem Gemisch von Molybdänteilchen, Wolframteilchen und Aluminiumoxidteilchen. Hierbei hat das Wolfram eine Wärmeleitfähigkeit von 160 W/m K (20°C) und einen Schmelzpunkt von 3382°C.The passage parts 3a and 3b are arranged in a direction parallel to the main surface of the multilayered substrate. In this embodiment, the passage part 3b in the lateral direction larger than the passage part 3a and has an area larger than the area of the passage part 3a is. The metal bodies fitted therein 4a and 4b are electrical with an internal wiring 5 in the insulation layer 1a connected. The metal body 4a and 4b are composed of a mixture of molybdenum particles having a high melting point and alumina particles. Here, the molybdenum has a thermal conductivity of 137 W / m K (20 ° C) and a melting point of 2622 ± 10 ° C. The metal body 4 may further be composed of a mixture of tungsten particles having a high melting point and alumina particles, or a mixture of molybdenum particles, tungsten particles and alumina particles. Here, the tungsten has a thermal conductivity of 160 W / m K (20 ° C) and a melting point of 3382 ° C.

Ein Leistungselement 6 ist auf dem Metallkörper 4a unter Verwendung eines Lots (oder einer Silberpaste) durch Pressung angebracht. Das Leistungselement 6 ist elektrisch mit einem elektrisch leitenden Teil auf der obersten Isolierungsschicht 1a des mehrschichtigen Substrats durch einen Draht 7 verbunden.A performance element 6 is on the metal body 4a using a solder (or silver paste) attached by pressing. The performance element 6 is electrically connected to an electrically conductive part on the uppermost insulating layer 1a of the multilayer substrate through a wire 7 connected.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die 2 bis 6 ein Verfahren zum Herstellen des mehrschichtigen Substrats 2 beschrieben.The following is with reference to the 2 to 6 a method for producing the multilayer substrate 2 described.

Unter Bezugnahme auf 2 wird eine ebene plattenförmige Aluminiumoxid-Grünschicht (alumina green sheet) 8 (1a, von 1) aufbereitet. Die Aluminiumoxid-Grünschicht 8 hat eine Dicke von 0,254 mm. Ein quadratisches Durchgangsteil 3a wird durch Stanzen in einem vorbestimmten Gebiet der Aluminiumoxid-Grünschicht 8 gebildet. Das Durchgangsteil 3a kann in dem Schritt des Bildens eines Durchgangslochs für ein Kontaktloch gebildet werden.With reference to 2 becomes a flat alumina green sheet (alumina green sheet) 8th ( 1a , from 1 ). The alumina greenscreen 8th has a thickness of 0.254 mm. A square passage part 3a is made by punching in a predetermined area of the alumina greensheet 8th educated. The passage part 3a may be formed in the step of forming a via for a contact hole.

Wie in 3 dargestellt, wird danach das Substrat 1b, in welchem das Durchgangsteil 3b gebildet ist, auf das Substrat 1c plaziert, welches kein Durchgangsteil besitzt, um eine Aluminiumoxid-Grünschicht 10 zu bilden, und es wird das Metall in das Durchgangsteil 3b gefüllt. Danach wird die Aluminiumoxid-Grünschicht 8 auf die Aluminiumoxid-Grünschicht 10 plaziert, und das Metall wird in das Durchgangsteil 3a gefüllt, und es wird darauf eine Laminierungsoperation durchgeführt. Die resultierende Aluminiumoxid-Grünschicht ist in 4 dargestellt.As in 3 is shown, then the substrate 1b in which the passage part 3b is formed on the substrate 1c placed, which has no passage part to an alumina greensheet 10 to form, and it becomes the metal in the passage part 3b filled. Thereafter, the alumina greenscreen becomes 8th on the alumina greenscreen 10 placed, and the metal is in the passage part 3a filled and a lamination operation is performed thereon. The resulting alumina greensheet is in 4 shown.

Anschließend werden unter Verwendung einer Emulsionsmaske oder einer Metallmaske, wie in 5 dargestellt, des weiteren die Durchgangsteile 3a und 3b durch Aufdrücken einer Paste 11 eines Gemisches aus Molybdänteilchen und Aluminiumoxidteilchen gefüllt.Subsequently, using an emulsion mask or a metal mask, as in 5 represented, further the passage parts 3a and 3b by pressing on a paste 11 a mixture of molybdenum particles and alumina particles filled.

Danach werden die laminierten Aluminiumoxid-Grünschichten 8 und 10 bei einer Temperatur von eintausend und mehreren hundert Grad Celsius unter Anwendung von Druck gehärtet, wodurch ein mehrschichtiges Keramiksubstrat erhalten wird. Um das Kontaktierungsvermögen zu verbessern, wird weiterhin Galvanisieren auf den Leitungsteil (Metallteil 4, welches durch Härten der Paste 11 gebildet wurde, metallisiertes Teil) auf der Oberfläche des gehärteten mehrschichtigen Substrats angewendet. Danach werden ein Dickschichtleiter, ein Dickschichtwiderstand, ein Glas und ähnliches wiederholt auf die Vorderseitenoberfläche oder auf die Rückseitenoberfläche des mehrschichtigen Substrats aufgedrückt und gehärtet.Thereafter, the laminated alumina green sheets 8th and 10 cured at a temperature of one thousand and several hundred degrees Celsius with application of pressure, whereby a multi-layer ceramic substrate is obtained. In order to improve the contactability, plating is further applied to the conduit part (metal part 4 which by hardening the paste 11 formed metallized part) is applied to the surface of the cured multilayer substrate. Thereafter, a thick film conductor, a thick film resistor, a glass, and the like are repeatedly pressed and hardened on the front surface or on the back surface of the multilayer substrate.

Als nächstes wird gemäß 6 das Leistungselement 6 unter Verwendung eines Lots (oder einer Silberpaste) auf den Metallkörper 4 durch Pressung angebracht, welcher durch Härten der Paste 11, die in die Durchgangsteile 3a und 3b gefüllt wurde, gebildet wird, und es wird ein Draht 7 daran gebondet.Next is according to 6 the performance element 6 using a solder (or silver paste) on the metal body 4 attached by pressing, which by hardening the paste 11 in the passage parts 3a and 3b is filled, formed, and it becomes a wire 7 bonded to it.

Somit ist das mehrschichtige Substrat 2 gemäß 1 gebildet. In der Struktur entsprechend 1 wird die von dem Leistungselement 6 erzeugte Wärme von den Metallkörpern 4a und 4b absorbiert. Da ferner Molybdän, ein Bestandteil der Metallkörper 4a und 4b, einen sehr geringen Widerstand aufweist, ist die Menge der von dem gesamten Substrat erzeugten wärme gering, wenn die Metallkörper 4a und 4b als Verdrahtung verwendet werden.Thus, the multilayer substrate 2 according to 1 educated. In the structure accordingly 1 becomes the of the performance element 6 generated heat from the metal bodies 4a and 4b absorbed. Further, as molybdenum, a constituent of the metal body 4a and 4b has a very low resistance, the amount of heat generated from the entire substrate is small when the metal body 4a and 4b be used as wiring.

Demgemäß ist in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gemäß 1 ein Wärmeableiter einer mehrschichtigen Struktur durch einen ersten Wärmeableiter 40, der in einem ersten Durchgangsteil 3a gebildet ist, und einen zweiten Wärmeableiter 41, der in einem zweiten Durchgangsteil 3a gebildet ist, gebildet, wobei der zweite Wärmeableiter 41, welcher unter dem ersten Wärmeableiter 40 gebildet ist, breiter ist als der erste Wärmeableiter 40. Daher wird die von dem Leistungselement 6 erzeugte Wärme, welche sich von dem mehrschichtigen Substrat 2 nach unten bei einem Winkel von nahezu 45 Grad ausbreitet, leicht absorbiert und nach unten in das mehrschichtige Substrat abgestrahlt. Dementsprechend kann die von dem Leistungselement erzeugte Wärme wirksam abgestrahlt werden.Accordingly, according to the present invention according to 1 a heat sink of a multilayer structure by a first heat sink 40 in a first passage part 3a is formed, and a second heat sink 41 in a second passage section 3a is formed, wherein the second heat dissipator 41 , which under the first heat sink 40 is formed wider than the first heat sink 40 , Therefore, that of the power element 6 generated heat, which differs from the multilayer substrate 2 propagates downwards at an angle of nearly 45 degrees, easily absorbed and radiated down into the multilayer substrate. Accordingly, the heat generated by the power element can be efficiently radiated.

Des weiteren können entsprechend der vorliegenden Erfindung die Wärmeableiter 40 und 41, die aus den Metallkörpern 4a und 4b zusammengesetzt sind, erhöhte Dicken aufweisen, und der elektrische Widerstand kann bis auf ein Zehntel der Dicke der Oberflächenleiterschicht (dicke Leiterschicht 32 von 12), welche verwendet werden kann, oder auf weniger herabgesetzt werden. Der Wärmewiderstand nimmt einen Wert von etwa 80 bis 90% des Widerstands von Molyb dän an. Durch Erhöhen irgendeiner Größe der Dicke, der Fläche und des Volumens des Metallkörpers 4 kann darüber hinaus der Wärmewiderstand wesentlich stärker als eine Reduzierung des Wärmewiderstands verringert werden, der durch einen Wärmeableiter 34 entsprechend 12 erlangt wird, bei welchem ein Metallkörper 4 mit einem erhöhten Volumen verwendet wird.Furthermore, according to the present invention, the heat sinks 40 and 41 coming from the metal bodies 4a and 4b may have increased thicknesses, and the electrical resistance may be up to one tenth of the thickness of the surface conductor layer (thick conductor layer 32 from 12 ), which can be used or reduced to less. The thermal resistance assumes a value of about 80 to 90% of the resistance of molybdenum. By increasing any size of the thickness, area and volume of the metal body 4 In addition, the thermal resistance can be reduced much more than a reduction in thermal resistance caused by a heat sink 34 corresponding 12 is obtained, in which a metal body 4 is used with an increased volume.

Die Metallkörper 4a und 4b, welche aus einem Gemisch von Molybdänteilchen und Aluminiumoxidteilchen zusammengesetzt sind, besitzen einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, welcher nahe dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Aluminiumoxidsubstrats liegt. Dadurch wird ermöglicht, den thermischen Druck zwischen dem Aluminiumoxidsubstrat und den Metallkörpern 4a und 4b zu unterdrücken.The metal body 4a and 4b , which are composed of a mixture of molybdenum particles and alumina particles, have a thermal expansion coefficient which is close to the thermal expansion coefficient of the alumina substrate. This allows the thermal pressure between the alumina substrate and the metal bodies 4a and 4b to suppress.

In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform ist, wie oben beschrieben, der Metallkörper (Wärmeableiter) 4a, welcher eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt, in die Oberflächenschicht (Isolierungsschicht 1a) eingepaßt, das Leistungselement 6 ist auf dem Metallkörper 4a angeordnet, und der Metallkörper 4b, welcher sich in Kontakt mit dem Metallkörper 4a befindet, ist in die untere Isolierungsschicht 1b eingepaßt. Daher wird die von dem Leistungselement 6 erzeugte Wärme durch den in die Oberflächenschicht (Isolierungsschicht 1a) eingepaßten Metallkörper 4a und den in die untere Schicht 1b eingepaßten Metallkörper 4b abgeleitet und abgestrahlt. Wenn beabsichtigt wird, einen herkömmlichen Wärmeableiter in dem Substrat anzuordnen, kann in diesem Fall der kurzzeitig auftretende Wärmewiderstand durch Erhöhen der Volumina der Metallkörper 4a und 4b verringert werden. Da auf diese Weise der kurzzeitig auftretende Wärmewiderstand verringert werden kann, kann der ständige Wärmewiderstand durch Reduzieren der Dicke des Wärmeableiters ebenfalls verringert werden. Mit anderen Worten, die Erfindung verwendet keinen Wärmeableiter, der sich nach oben über die Oberflächenschicht hinaus wie bei dem Stand der Technik erstreckt, sondern gestattet, daß der Wärmeableiter mit einer kleinen Ausdehnung gebildet werden kann, wodurch sich die Herstellungskosten reduzieren und das Volumen der Vorrichtung kleiner wird. Des weiteren besteht keine Notwendigkeit, ein kostenintensives Substratmaterial wie AIN zum Abstrahlen der Wärme zu verwenden, und es kann ein Substrat mit hervorragender Wärmeleitfähigkeit kostengünstig erlangt werden.In accordance with this embodiment, as described above, the metal body (heat sink) 4a , which has a good thermal conductivity, in the surface layer (insulation layer 1a ), the power element 6 is on the metal body 4a arranged, and the metal body 4b , which is in contact with the metal body 4a is located in the lower insulation layer 1b fitted. Therefore, that of the power element 6 heat generated by the in the Oberflä chenschicht (insulation layer 1a ) fitted metal body 4a and in the lower layer 1b fitted metal body 4b derived and radiated. In this case, when it is intended to arrange a conventional heat sink in the substrate, the short-term thermal resistance can be increased by increasing the volumes of the metal bodies 4a and 4b be reduced. In this way, since the short-time occurring thermal resistance can be reduced, the constant heat resistance can be also reduced by reducing the thickness of the heat sink. In other words, the invention does not use a heat sink that extends upward beyond the surface layer as in the prior art, but allows the heat sink to be formed with a small extension, thereby reducing the manufacturing cost and the volume of the device gets smaller. Furthermore, there is no need to use a costly substrate material such as AIN for radiating the heat, and a substrate having excellent thermal conductivity can be obtained inexpensively.

Die Metallkörper 4a und 4b enthalten Molybdänteilchen, welche einen hohen Schmelzpunkt aufweisen (2622 ± 10°C, was höher ist als die Temperatur des Härtens des mehrschichtigen Substrats 2), wobei Molybdän, aus welchem die Metallkörper gebildet sind, selbst dann nicht schmilzt, wenn die Grünschicht bei einer Temperatur von tausend und mehreren hundert Grad Celsius getrocknet wird, nachdem die Metallpaste in die Grünschicht eingeführt worden ist.The metal body 4a and 4b contain molybdenum particles which have a high melting point (2622 ± 10 ° C, which is higher than the temperature of curing the multi-layered substrate 2 ), wherein molybdenum, from which the metal bodies are formed, does not melt even if the green sheet is dried at a temperature of thousands and hundreds of degrees Celsius after the metal paste has been introduced into the green sheet.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben erwähnte Ausführungsform beschränkt. Wie in 7 dargestellt, können beispielsweise Durchgangsteile 3 derselben Größe in einer Mehrzahl von Schichten (drei Schichten gemäß 7) vorgesehen und mit dem Metallkörper 4 versehen werden. In diesem Fall wird die von dem Leistungselement 6 erzeugte Wärme schnell von einer Metallplatte 12 absorbiert, welche sich in seitlicher Richtung erstreckt und mit einem Klebemittel an der Rückseitenoberfläche des mehrschichtigen Substrats 2 befestigt ist; das heißt, die Wärme wird von der Metallplatte 12 abgestrahlt. In diesem Fall kann des weiteren der Massepegel des Potentials gemeinsam verwendet werden.The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment. As in 7 represented, for example, passage parts 3 of the same size in a plurality of layers (three layers according to FIG 7 ) provided and with the metal body 4 be provided. In this case, that of the power element 6 Heat generated quickly from a metal plate 12 absorbed, which extends in the lateral direction and with an adhesive on the back surface of the multilayer substrate 2 is attached; that is, the heat is from the metal plate 12 radiated. In this case, further, the ground level of the potential can be shared.

Unter Bezugnahme auf die 8 und 9 ist ferner ein sich erstreckender Metallkörper 13 in der obersten Isolierungsschicht 1a des mehrschichtigen Substrats 2 angeordnet, und die Leistungslemente 14 und 15 sind auf dem Metallkör per 13 getrennt voneinander angeordnet. Die Leistungselemente 14 und 15 können durch den Metallkörper 13 elektrisch miteinander verbunden werden.With reference to the 8th and 9 is also an extending metal body 13 in the uppermost insulation layer 1a of the multilayer substrate 2 arranged, and the Leistungslemente 14 and 15 are on the Metallkör by 13 arranged separately from each other. The performance elements 14 and 15 can through the metal body 13 electrically connected to each other.

Unter Bezugnahme auf 10 ist ein Metallkörper 16 innerhalb der obersten Isolierungsschicht 1a des mehrschichtigen Substrats 2 angeordnet, und ein Leistungselement 17 ist auf dem Metallkörper 16 angeordnet. Ein anderer Metallkörper 18 ist in der obersten Isolierungsschicht 1a des mehrschichtigen Substrats 2 angeordnet und von dem Metallkörper 16 getrennt, und ein Leistungselement 19 ist auf dem Metallkörper 18 angeordnet. Danach wird ein Verdrahtungsmaterial 20 in der Isolierungsschicht 1b des mehrschichtigen Substrats 2 angeordnet, um die Verdrahtung in Richtung der Oberfläche davon zu bewerkstelligen. Der Metallkörper 16, der in die Isolierungsschicht 1a eingepaßt ist, und der Metallkörper 18, der in die Isolierungsschicht 1a eingepaßt ist, können anschließend mit dem Verdrahtungsmaterial 20 in der Isolierungsschicht 1b elektrisch miteinander verbunden werden.With reference to 10 is a metal body 16 within the topmost insulation layer 1a of the multilayer substrate 2 arranged, and a power element 17 is on the metal body 16 arranged. Another metal body 18 is in the topmost insulation layer 1a of the multilayer substrate 2 arranged and from the metal body 16 disconnected, and a power element 19 is on the metal body 18 arranged. After that becomes a wiring material 20 in the insulation layer 1b of the multilayer substrate 2 arranged to accomplish the wiring towards the surface thereof. The metal body 16 in the insulation layer 1a is fitted, and the metal body 18 in the insulation layer 1a can then be fitted with the wiring material 20 in the insulation layer 1b electrically connected to each other.

Wie in 11 dargestellt ist, können ferner die Metallkörper in den zweiten und nachfolgenden Isolierungsschichten 1b und 1c anstelle einer Anordnung des Metallkörpers in der obersten Isolierungsschicht 1a des mehrschichtigen Substrats 2 angeordnet werden. Obwohl sich der Wärmeableiter 4 unter dem Leistungselement 6 nicht direkt mit dem Leistungselement 6 in Kontakt befindet, kann in diesem Fall die von dem Leistungselement 6 erzeugte Wärme zu einem Grad absorbiert und abgestrahlt werden, um eine Wirkung zu erzielen, welche äquivalent zu derjenigen ist, wenn sich der Wärmeableiter direkt in Kontakt mit dem Leistungselement 6 befindet.As in 11 Further, the metal bodies in the second and subsequent insulation layers may be further illustrated 1b and 1c instead of an arrangement of the metal body in the uppermost insulating layer 1a of the multilayer substrate 2 to be ordered. Although the heat sink 4 under the performance element 6 not directly with the performance element 6 In this case, that of the power element can be in contact 6 generated heat are absorbed and radiated to a degree to achieve an effect equivalent to that when the heat sink directly in contact with the power element 6 located.

Als Substratmaterial kann eine Glaskeramik verwendet werden, welche ein Verbundmaterial aus Glas und Keramik oder ein Glasmaterial ist. In diesem Fall wird der Leiter aus Ag, Ag-Pd, Cu oder ähnlichem gebildet. Das Aufbereitungsverfahren ist dasselbe wie dasjenige im Fall von Aluminiumoxid.When Substrate material can be used a glass ceramic, which a composite material of glass and ceramic or a glass material. In this case, the conductor is made of Ag, Ag-Pd, Cu or the like educated. The treatment process is the same as the one in the case of alumina.

Nachfolgend werden weitere Ausführungsformen des mehrschichtigen Substrats in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung beschrieben.following become further embodiments of the multilayer substrate in accordance with the present invention Invention described.

Mit 13 wird das mehrschichtige Substrat von 1 in Übereinstimmung mit einer modifizierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In diesem Fall ist der Wärmeableiter, der sich in seitlicher Richtung erstreckt, um die Wärme zu absorbieren, vergrößert, um eine größere Breite aufzuweisen, wie durch eine Aluminiumoxidschicht 1c gemäß 13 dargestellt ist, d. h. wie durch einen dritten Wärmeableiter 42 dargestellt. Dabei darf der Wärmeableiter 42 nicht vollständig in dem Wärmeableitergebiet vergraben sein, sondern er kann sich in einen durchlöcherten Zustand befinden. Entsprechend dieser Struktur, bei welcher eine Mehrzahl von Stufen von Wärmeableiterschichten in einer Pyramidenform übereinander geschichtet sind, kann die Wärme, welche sich in die Richtung von 45° ausbreitet, absorbiert werden und ebenso abgestrahlt werden. Darüber hinaus kann eine Wärmeabstrahlungsplatte 44 aus Aluminium mit einem Klebemittel 43 an dem mehrschichtigen Substrat 2 befestigt werden, um die Wärme abzustrahlen. In diesem Fall kann der Wärmewiderstand in großem Maße durch Verwendung des Klebemittels 43 verringert werden, welches eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt.With 13 becomes the multilayered substrate of 1 in accordance with a modified embodiment of the present invention. In this case, the heat sink extending in the lateral direction to absorb the heat is increased to have a larger width, such as by an alumina layer 1c according to 13 is shown, ie as by a third heat sink 42 shown. At the same time the heat sink may 42 may not be completely buried in the heat sink region, but may be in a perforated state. According to this structure in which a plurality of stages of heat dissipation layers are stacked in a pyramidal shape, the Heat, which propagates in the direction of 45 °, are absorbed and emitted as well. In addition, a heat radiating plate 44 made of aluminum with an adhesive 43 on the multilayer substrate 2 be attached to radiate the heat. In this case, the heat resistance can be greatly improved by using the adhesive 43 can be reduced, which has a high thermal conductivity.

Wie in 14 dargestellt, kann des weiteren ein kleiner Wärmeableiter 45 in der ersten Isolierungsschicht 1a oder in den ersten und zweiten Isolierungsschichten 1a und 1b unter dem Leistungselement 6 gebildet werden, und es kann ein dritter breiter Wärmeableiter 45 in der unteren Schicht gebildet werden. In diesem Fall kann der Wärmeableiter 46, welcher eine Fläche besitzt, die größer als die jenige des Wärmeableiters 45 ist, in der dritten Isolierungsschicht 1c vorgesehen werden, oder er kann in der vierten Isolierungsschicht 1d unter der dritten Isolierungsschicht vorgesehen werden.As in 14 illustrated, further, a small heat sink 45 in the first insulation layer 1a or in the first and second insulation layers 1a and 1b under the performance element 6 can be formed, and it can be a third wide heat sink 45 be formed in the lower layer. In this case, the heat sink 46 which has an area larger than the one of the heat sink 45 is, in the third insulation layer 1c may be provided, or it may be in the fourth insulation layer 1d be provided under the third insulation layer.

In Übereinstimmung mit der Struktur, bei welcher der Wärmeableiter 46, welcher als Leiter gebildet ist, in der untersten Schicht 1d vorgesehen ist und die Wärme von der Rückseitenoberfläche des Substrats abgestrahlt wird, wird der Wärmeableiter unter dem Leistungselement 6 direkt in Kontakt mit der untersten Schicht 1d gebracht, wenn ein Strom nicht durch den Wärmeableiter fließt, wodurch eine gute Wärmeabstrahlungsqualität erzielt wird.In accordance with the structure in which the heat sink 46 , which is formed as a conductor, in the bottom layer 1d is provided and the heat is radiated from the back surface of the substrate, the heat sink under the power element 6 directly in contact with the lowest layer 1d brought when a current does not flow through the heat sink, whereby a good heat radiation quality is achieved.

15 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform, welche bezüglich der Ausführungsform entsprechend 14 modifiziert ist. Demgemäß ist eine andere Isolierungsschicht 1e unter dem Wärmeableiter 46 von 14 vorgesehen, eine breiterer vierter Wärmeableiter 47, der eine Fläche besitzt, die größer als diejenige des oberen Wärmeableiters 45 ist, ist in der Isolierungsschicht 1e vorgesehen, und eine Anzahl von Löchern 48 sind in dem vierten Wärmeableiter 47 gebildet. Dadurch ist es möglich, die Wärmeabstrahlungsfläche und die Wärmeabstrahlungsqualität zu erhöhen. 15 illustrates a further embodiment, which according to the embodiment according to 14 is modified. Accordingly, another insulation layer is 1e under the heat sink 46 from 14 provided, a wider fourth heat sink 47 having an area larger than that of the upper heat sink 45 is, is in the insulation layer 1e provided, and a number of holes 48 are in the fourth heat sink 47 educated. Thereby, it is possible to increase the heat radiation area and the heat radiation quality.

Diese Struktur kann durch Unterwerfung des Leitermetalls 46 der Behandlung des Bildens von Vertiefungen zu der Zeit des Aufbereitens der Grünschicht und durch Laminieren auf die oberste Schicht des mehrschichtigen Substrats erlangt werden.This structure can be achieved by subjecting the conductor metal 46 the treatment of forming pits at the time of preparing the green sheet and laminating on the uppermost layer of the multi-layered substrate.

Des weiteren kann die Aluminiumoxidschicht 1e durch Stanzen der Grünschicht bearbeitet werden, um ein Gebiet zum Anordnen des Metallkörpers zu bilden, worauf der Metallkörper darin angeordnet wird, gefolgt von einem Trocknen und danach einem Bilden einer Mehrzahl von Löchern durch Stanzen.Furthermore, the aluminum oxide layer 1e by punching the green sheet to form an area for arranging the metal body, whereupon the metal body is placed therein, followed by drying, and thereafter forming a plurality of holes by punching.

Bezüglich 16 sind die Wärmeableiter 40 bis 42 ähnlich wie Stufen in einer Richtung angeordnet, um von einer IC-Schaltung 50 getrennt zu sein, und es ist eine Steuerschaltung 55 wie ein Mikrocomputer vorgesehen, welcher eine innere Verdrahtung 52, einen Kondensator 51 und einen Widerstand 53 aufweist, welche das Leistungselement 6 zwar Steuern, aber dennoch einer Beeinträchtigung durch Wärme ausgesetzt sind. In diesem Fall wird verhindert, daß die von dem Leistungselement erzeugte Wärme sich in seitliche Richtung ausbreitet, sie wird abgestrahlt; d. h. der Wärmeleitung ist eine Gerichtetheit gegeben, um das Ansteigen der Temperatur des Substrats an den Elementteilen wie den Steuerschaltungen zu unterdrücken, welche der Beeinträchtigung durch die Wärme ausgesetzt sind. Dementsprechend sind die Wärmeableiter 40, 41 und 42, die in den Isolierungsschichten 1a, 1b und 1c des mehrschichtigen Substrats 2 gebildet sind, bezüglich der Figur bei einer Betrachtung nach unten nach links abgelenkt.In terms of 16 are the heat sinks 40 to 42 similar to steps arranged in one direction to move from an integrated circuit 50 to be disconnected, and it is a control circuit 55 as a microcomputer provided, which has an internal wiring 52 , a capacitor 51 and a resistance 53 which has the power element 6 Although taxes, but still be affected by heat. In this case, the heat generated by the power element is prevented from spreading in the lateral direction, it is radiated; ie, the heat conduction is given a directionality to suppress the increase of the temperature of the substrate at the element parts such as the control circuits which are exposed to the heat deterioration. Accordingly, the heat sinks 40 . 41 and 42 that are in the insulation layers 1a . 1b and 1c of the multilayer substrate 2 are deflected with respect to the figure when viewed down to the left.

Mit anderen Worten, es kann ein Ansteigen der Temperatur des Substrats um die Steuerschaltungen unterdrückt werden, wenn die Wärmeableiter in eine Richtung gebildet sind, bei welcher sie von IC's wie Mikrocomputern, Verdrahtungen, Kondensatoren und Widerständen abgetrennt sind, die das Leistungselement steuern, jedoch der Beeinträchtigung durch Wärme ausgesetzt sind.With In other words, there may be an increase in the temperature of the substrate suppressed by the control circuits be when the heat sink in a direction in which they are of IC's like microcomputers, Wires, capacitors and resistors are disconnected, which is the power element control, but the impairment by heat are exposed.

Die Wärmezerstreuung in seitlicher Richtung kann durch einen Hilfswärmeableiter absorbiert werden, welcher in seitlicher Richtung zu dem Leistungselement gebildet ist, um die Wärme zu unterdrücken, welche sich in seitlicher Richtung auf die Steuerschaltungen zu ausbreitet. Das heißt, es wird ermöglicht, daß die zu dem Substrat durch den Wärmeableiter geleitete Wärme, welcher eine bessere Wärmeleitfähigkeit als das Aluminiumoxidsubstrat besitzt, sich durch den Hilfswärmeableiter in einen Teil des Substrats unterhalb den Steuerschaltungen verflüchtigt. Somit wird der Wärmeleitung eine Gerichtetheit gegeben, um die Wirkung auf die Steuerschaltung zu unterdrücken.The heat dissipation in the lateral direction can be absorbed by an auxiliary heat sink, which is formed in the lateral direction to the power element is to the heat to suppress which ones propagates laterally on the control circuits. This means, it is possible that the to the substrate through the heat sink conducted heat, which has a better thermal conductivity as the alumina substrate has, through the auxiliary heat sink volatilized into a portion of the substrate below the control circuits. Thus, the heat conduction given a directionality to the effect on the control circuit to suppress.

17 veranschaulicht eine bezüglich der Ausführungsform entsprechend 16 modifizierte, nicht den Gegenstand der Erfindung bildende Ausgestaltung, bei welcher sich vertikal erstreckende Wärmeableiter 45 und 45' ähnlich denjenigen von 14 direkt unter den Leistungselementen 6 und 6' gebildet sind, und bei welcher ein zweiter Wärmeableiter 49 zwischen den sich senkrecht erstreckenden Wärmeableitern angeordnet und in vertikale Richtung dazu abgelenkt ist, wobei sich der zweite Wärmeableiter 49 von der untersten Oberfläche des mehrschichtigen Substrats nach oben hin erstreckt. In dieser Struktur sind die Leiteranpassungsteile 45, 49 an Stellen gebildet, welche von der Steuerschaltung 55 entfernt, jedoch nahe dem Leistungselement 6 und 6' befindlich sind, und die Wärme der Leistungselemente 6 und 6' wird in diese Teile geleitet, um die Richtung der Wärmeabstrahlung zu beschränken und die Leitung der Wärme in die Steuerschaltung 55 zu verhindern oder zu reduzieren. 17 Figure 1 illustrates one according to the embodiment 16 modified, not the subject of the invention forming embodiment in which vertically extending heat sink 45 and 45 ' similar to those of 14 directly under the performance elements 6 and 6 ' are formed, and wherein a second heat sink 49 is disposed between the vertically extending heat sinks and deflected in the vertical direction thereto, wherein the second heat sink 49 extends upwardly from the bottom surface of the multilayered substrate. In this structure, the conductor adapters are 45 . 49 formed at locations which from the control circuit 55 removed, but near the power element 6 and 6 ' are located, and the heat of the power elements 6 and 6 ' is directed into these parts to restrict the direction of heat radiation and the conduction of heat into the control circuit 55 to prevent or reduce.

18 veranschaulicht eine weitere Ausgestaltung, welche bezüglich der Ausführungsform entsprechend 16 modifiziert ist und nicht den Gegenstand der Erfindung bildet, und in welcher ein Hilfswärmeableiter 61 parallel zu dem Wärmeableiter 45 unter dem Leistungselement 6 vorgesehen ist. Der Hilfswärmeableiter 61, der ein Leiteranpassungsteil aufweist, ist zwischen dem Leistungselement 6 und einer Schaltung wie der Steuerschaltung 55 vorgesehen, die der Einwirkung durch Wärme ausgesetzt ist, und es ist mit einer Wärmeabstrahlungsplatte 44 unter Verwendung eines Klebemittels 43 verbunden, welches eine hohe Wärmeleitfä higkeit besitzt. Daher wird die Wärme der Leistungseinheit 6 von dem Leiteranpassungsteil 61 zu der Wärmeabstrahlungsplatte 44 geleitet und wird nicht zu der Steuerschaltung 55 geleitet. 18 illustrates a further embodiment, which with respect to the embodiment according to 16 is modified and does not form the subject of the invention, and in which an auxiliary heat sink 61 parallel to the heat sink 45 under the performance element 6 is provided. The auxiliary heat dissipator 61 having a conductor matching part is between the power element 6 and a circuit such as the control circuit 55 provided, which is exposed to the action of heat, and it is with a heat radiating plate 44 using an adhesive 43 connected, which has a high Wärmeleitfä ability. Therefore, the heat of the power unit 6 from the conductor matching part 61 to the heat radiating plate 44 is directed and not to the control circuit 55 directed.

19 und 20 veranschaulichen mehrschichtige Substrate in Übereinstimmung mit einer anderen Ausgestaltung bzw. mit einer anderen Ausführungsform, welche gegenüber der Ausführungsform von 16 modifiziert sind und bei welchen die unterste Aluminiumoxid-Isolierungsschicht 1e des mehrschichtigen Substrats 2 mit einem Wärmeableiter 62 versehen ist, der einen vergrabenen Leiterteil anstelle der in 18 dargestellten Wärmeabstrahlungsplatte 44 aufweist, und wobei der Wärmeableiter 62 an den Hilfswärmeableiter 61 angeschlossen ist. Das mehrschichtige Substrat der 19 bildet nicht den Gegenstand der Erfindung. Entsprechend 20 ist der Wärmeableiter 62 lediglich unter dem Leistungselement 6, nicht jedoch unter der Steuerschaltung 55 angeordnet. 19 and 20 illustrate multilayer substrates in accordance with another embodiment or with another embodiment, which compared to the embodiment of 16 are modified and in which the lowermost alumina insulation layer 1e of the multilayer substrate 2 with a heat sink 62 is provided with a buried ladder section instead of in 18 shown heat radiation plate 44 and wherein the heat sink 62 to the auxiliary heat sink 61 connected. The multilayer substrate of 19 does not form the subject of the invention. Corresponding 20 is the heat sink 62 just below the performance element 6 but not under the control circuit 55 arranged.

Bei der oben erwähnten Ausgestaltung bzw. Ausführungsform kann die unterste Schicht mit der leiterangepaßten Schicht 62 anstelle der Wärmeabstrahlungplatte 44 versehen sein, um die Wärme bezüglich einer Leitung zu der Steuerschaltung abzutrennen. Die in 20 dargestellte Struktur ist der Struktur von 19 bezüglich der Gerichtetheit der Wärmeleitung überlegen. Bezüglich der Wärmeabstrahlungsqualität ist jedoch die Struktur von 19 der Struktur von 20 überlegen. Bei den Strukturen der 19 und 20 durchdringt der Wärmeableiter 45, welcher unterhalb des Leistungselements 6 angeordnet ist, nicht die unterste Schicht des mehrschichtigen Substrats. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die oben erwähnten Strukturen beschränkt, sondern umfaßt die Strukturen, bei welchen der Wärmeableiter 45 mit dem Wärmeableiter 62 der untersten Schicht des Substrats 2 verbunden ist.In the above-mentioned embodiment, the lowermost layer may be connected to the ladder-matched layer 62 instead of the heat radiating plate 44 be provided to separate the heat with respect to a line to the control circuit. In the 20 The structure shown is the structure of 19 superior to the directionality of the heat conduction. With regard to the heat radiation quality, however, the structure of 19 the structure of 20 think. In the structures of 19 and 20 Penetrates the heat sink 45 which is below the power element 6 is arranged, not the bottom layer of the multilayer substrate. However, the present invention is not limited to the above-mentioned structures, but includes the structures in which the heat sink 45 with the heat sink 62 the lowest layer of the substrate 2 connected is.

Bei dem oben beschriebenen mehrschichtigen Substrat der vorliegenden Erfindung und der Ausgestaltungen ist der Wärmeableiter derart beschaffen, daß die von dem Leistungselement erzeugte Wärme absorbiert wird und sich in seitlicher Richtung ausbreitet. Darüber hinaus besitzt der in den Schichten angeordnete Wärmeableiter eine breite Fläche, um als Wärmeabstrahlungsplatte zu dienen, von welcher die von dem Leistungselement erzeugte Wärme abgestrahlt wird. Daher besitzt das mehrschichtige Substrat eine ausgezeichnete Wärmeabstrahlungsqualität.at the above-described multilayered substrate of the present invention Invention and the embodiments, the heat sink is such that the absorbed heat is absorbed by the power element and itself spreading in a lateral direction. In addition, he owns in the layers arranged heat sink a wide area, as a heat radiating plate to serve, from which radiates the heat generated by the power element becomes. Therefore, the multilayer substrate has an excellent Heat radiation quality.

Als wünschenswerteste Struktur des mehrschichtigen Substrats der vorliegenden Erfindung ist daher der Wärmeableiter 13 in der obersten Aluminiumoxidschicht des mehrschichtigen Substrats 2 in einer breiten Ausdehnung gebildet, wie in 9 dargestellt ist.The most desirable structure of the multilayer substrate of the present invention is therefore the heat sink 13 in the uppermost alumina layer of the multilayered substrate 2 formed in a wide extension, as in 9 is shown.

Der Wärmeableiter 13 muß nicht in der obersten Schicht des mehrschichtigen Substrats 2 gebildet sein, er kann in der Zwischenschicht oder in der untersten Schicht des mehrschichtigen Substrats 2 angeordnet sein.The heat sink 13 does not have to be in the uppermost layer of the multilayered substrate 2 may be formed in the intermediate layer or in the lowermost layer of the multi-layered substrate 2 be arranged.

Bei allen oben erwähnten Ausführungsformen kann die Leiterschicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung als innere Verdrahtung verwendet werden. In diesem Fall ist in dem mehrschichtigen Substrat eine Verdrahtung mit kleinem Widerstand realisiert.at all mentioned above embodiments can the conductor layer of the device according to the invention as the inner Wiring be used. In this case, in the multilayered Substrate realized a wiring with a small resistance.

Das mehrschichtige Substrat 2 der vorliegenden Erfindung kann sogar für gepackte bzw. verdichtete Strukturen wie einer Anschlußstiftmatrix (PGA, pin-grid array), welche mit einem IC verbunden ist, der einen großen Wärmebetrag erzeugt, bei einem Chipträger, einem gleitenden Hartlöten (slide brazing), einer flachen Baueinheit und ähnlichem verwendet werden.The multilayer substrate 2 In the present invention, even for packaged structures such as a pin-grid array (PGA) connected to an IC that generates a large amount of heat, in a chip carrier, a sliding brazing, a flat Assembly and the like can be used.

21 veranschaulicht ein Beispiel, bei welchem das mehrschichtige Substrat in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung für eine Anschlußstiftmatrix (PGA) verwendet wird, wobei die Anschlußstiftmatrix (PGA) 80 durch eine Keramikplatte 81, eine Keramikbaueinheit 82 und Anschlußstifte 83 gebildet ist. Die Keramikbaueinheit 82 hat einen IC und ein Element 84 aufgenommen, welche große Beträge von Wärme erzeugen. Die Keramikplatte 81 ist als Versiegelungsteil zum Schutz des IC's und des Elements 84, welche große Beträge von Wärme erzeugen, und der Drahtverbindungsteile 85 vorgesehen. 21 Fig. 12 illustrates an example in which the multilayer substrate in accordance with the present invention is used for a pin matrix (PGA), wherein the pin matrix (PGA) 80 through a ceramic plate 81 , a ceramic construction unit 82 and pins 83 is formed. The ceramic assembly 82 has an IC and an element 84 which generate large amounts of heat. The ceramic plate 81 is as a sealing part for protecting the IC and the element 84 which generate large amounts of heat and the wire connection parts 85 intended.

In der Keramikbaueinheit 82 ist des weiteren ein Wärmeabstrahlungsteil gebildet, das eine Mehrzahl von Wärmeableitern 40, 41 und 42 aufweist, die in einer Mehrzahl von Stufen wie eine Pyramide aufeinander geschichtet sind. Die von dem IC und dem Element erzeugte Wärme wird durch die Wärmeableiter 40, 41 und 42, welche als leiterangepaßte Teile ausgebildet sind, die gestatten, daß der Wärmewiderstand verringert wird, in die Umgebungsluft abgestrahlt.In the ceramic assembly 82 Further, a heat radiation member is formed, which includes a plurality of heat sinks 40 . 41 and 42 which is in a plurality of steps like a pyramid layered on each other. The heat generated by the IC and the element is dissipated by the heat sinks 40 . 41 and 42 which are formed as conductor-fitted parts, which allow the thermal resistance is reduced, emitted into the ambient air.

Das durch die vorliegende Erfindung berücksichtigte Leistungselement 6 kann beispielsweise ein Leistungstransistor, eine Leistungsdiode oder ein Element sein, welches große Beträge von Wärme erzeugt wie ein Hochgeschwindigkeitsmikrocomputer oder ein Mikrocomputer in einem Hochleitstungscomputer oder in einer Workstation.The power element considered by the present invention 6 For example, it may be a power transistor, a power diode, or an element that generates large amounts of heat, such as a high-speed microcomputer or a microcomputer in a high-performance computer or workstation.

Das Leistungselement entsprechend der vorliegenden Erfindung ist auf einem Siliziumsubstrat gebildet, und der Wärmeableiter ist aus Molybdän oder Wolfram zusammengesetzt. In diesem Fall besitzt das Silizium einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 3 ppm/°C, Molybdän besitzt einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 4 ppm/°C und Wolfram besitzt einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 4,5 ppm/°C. Daher sind diese Materialien bezüglich der Wärmeausdehnungskoeffizienten miteinander angepaßt, und es gibt keine Notwendigkeit des Vorsehens einer Druck- bzw. Spannungsabsorptionsschicht.The Power element according to the present invention is on formed of a silicon substrate, and the heat sink is made of molybdenum or tungsten composed. In this case, the silicon has a thermal expansion coefficient of 3 ppm / ° C, molybdenum has a thermal expansion coefficient of 4 ppm / ° C and tungsten has a thermal expansion coefficient of 4.5 ppm / ° C. Therefore, these materials are regarding the thermal expansion coefficient adapted to each other, and there is no need to provide a printing or Stress-absorbing layer.

Sogar wenn das Aluminiumoxid-Substrat verwendet wird oder wenn Aluminiumoxid und das oben erwähnte Material mit hohem Schmelzpunkt bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wird eine gute Anpassung relativ zu dem Substrat in Bezug auf die Wärmeausdehnungskoeffizienten erzielt.Even when the alumina substrate is used or when alumina and the above mentioned High melting point material used in the present invention A good fit relative to the substrate will be related on the thermal expansion coefficient achieved.

Das Aluminiumoxid-Substrat besitzt einen Wärmeausdehnungkoeffizienten von 7,5 ppm/°C, und Molybdän und Wolfram, welche Füllmaterialien sind, besitzen Wärmeausdehnungskoeffizienten von etwa 3,7 bis 5,3 ppm/°C und von etwa 4,5 bis 5,0 ppm/°C, welche nahe beieinander liegen. Es kommt daher nicht vor, daß die Füllmaterialien sich während des Härtens verflüchtigen.The Alumina substrate has a thermal expansion coefficient of 7.5 ppm / ° C, and molybdenum and tungsten, which are filler materials, have thermal expansion coefficients from about 3.7 to 5.3 ppm / ° C and from about 4.5 to 5.0 ppm / ° C, which are close together. It is therefore not possible that the filling materials during the hardening evaporate.

Wenn die in 9 dargestellte Ausführungform mit der in 10 dargestellten Ausführungsform verglichen wird, ist der Wärmeableiter 20 von 10 innerhalb des mehrschichtigen Substrats gebildet, das sich in seitlicher Richtung erstreckt. Dadurch wird ermöglicht, daß die Bauteile in hoher Dichte auf der Oberfläche im Vergleich zu dem Substrat des Ausführungsform von 9 angebracht werden können.When the in 9 illustrated embodiment with the in 10 illustrated embodiment is the heat sink 20 from 10 formed within the multilayer substrate extending in the lateral direction. This allows the components to be in high density on the surface as compared to the substrate of the embodiment of FIG 9 can be attached.

Bei den Ausführungsformen von 1, 13 und 14 werden des weiteren die Wärmeableiter innerhalb des mehrschichtigen Substrats gebildet, wodurch die Oberfläche des mehrschichtigen Substrats freier verwendet werden kann, d. h. die Bauteile können auf der Oberfläche mit einer hohen Dichte angebracht werden.In the embodiments of 1 . 13 and 14 Furthermore, the heat sinks are formed within the multilayer substrate, whereby the surface of the multilayer substrate can be used more freely, that is, the components can be mounted on the surface with a high density.

Sogar bei den in 18 und 19 dargestellten Ausgestaltungen und der in 20 dargestellten Ausführungsform kann der Hilfswärmeableiter 61 so entworfen werden, daß er nicht in der obersten Aluminiumoxidschicht des mehrschich tigen Substrats 2 gebildet ist, um die Anbringungsdichte auf der Oberfläche des mehrschichtigen Substrats 2 zu erhöhen.Even with the in 18 and 19 illustrated embodiments and in 20 illustrated embodiment, the auxiliary heat sink 61 be designed so that it is not in the uppermost alumina layer of the multi-layered substrate 2 is formed to the attachment density on the surface of the multilayer substrate 2 to increase.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, welche oben detailliert beschrieben wurde, können der kurzzeitig auftretende Wärmewiderstand und der stetige Wärmewiderstand verringert werden. Da der Wärmeableiter, welcher sich über die oberste Schicht hinaus erstreckt, eliminiert oder bezüglich seiner Größe verringert werden kann, wird darüberhinaus es ermöglicht, daß Anbringungsvolumen zu verringern. Überdies besteht keine Notwendigkeit einer Verwendung eines kostenintensiven Substratmaterials wie beispielsweise AIN zum Abstrahlen der Wärme, und das Substrat mit einer hervorragenden Wärmeleitfähigkeit kann kostengünstig hergestellt werden.In accordance with the present invention, which is described in detail above was, can the short-term thermal resistance and the constant thermal resistance be reduced. Because the heat sink, which is about the topmost layer extends, eliminates, or with respect to it Reduced size Beyond, Beyond allows, that mounting volume to reduce. moreover there is no need to use a costly Substrate material such as AIN for radiating the heat, and The substrate having excellent thermal conductivity can be produced inexpensively.

Vorstehend wurde ein mehrschichtiges Substrat offenbart. Das mehrschichtige Substrat ist zum Verringern von kurzzeitig und ständig auftretenden Wärmewiderständen geeignet. Ein Metallkörper 4, welcher als Wärmeableiter mit einer guten Wärmeleitfähigkeit dient, ist in die oberste Isolierungsschicht 1a eingepaßt, und ein Leistungselement 6 ist auf dem Metallkörper 4 angeordnet. Die von dem Leistungselement 5 erzeugte Hitze bzw. Wärme wird in den Metallkörper 4 in der obersten Isolierungsschicht 1a geleitet und abgestrahlt. Der Metallkörper 4 ist aus einem Gemisch von Molybdänteilchen oder Wolframteilchen zusammengesetzt, welche einen hohen Schmelzpunkt besitzen, und aus Aluminiumteilchen.In the above, a multilayer substrate has been disclosed. The multilayer substrate is suitable for reducing short-term and continuous thermal resistance. A metal body 4 , which serves as a heat sink with a good thermal conductivity, is in the uppermost insulating layer 1a fitted, and a power element 6 is on the metal body 4 arranged. The of the performance element 5 generated heat or heat is in the metal body 4 in the uppermost insulation layer 1a conducted and radiated. The metal body 4 is composed of a mixture of molybdenum particles or tungsten particles having a high melting point and aluminum particles.

Claims (16)

Anordnung aus einem mehrschichtigen Substrat (2) mit einer Mehrzahl von Isolierschichten (1a, 1b, 1c) und einem darauf angeordneten Leistungselement (6), a) wobei das mehrschichtige Substrat (2) einen Wärmeableiter (40, 41, 42, 45, 46) aufweist, der schnell von dem Leistungselement (6) erzeugte Wärme absorbiert und zerstreut und die Wärme in die Umgebung abstrahlt, wobei der Wärmeableiter (40, 41, 42, 45, 46) parallel zu der Oberfläche des mehrschichtigen Substrats (2) ausgebildet ist und sich in eine seitliche Richtung erstreckt, b) wobei der Wärmeableiter (40, 41, 42, 45, 46) durch einen Metallkörper (4, 4a, 4b) gebildet ist, welcher in einen Durchgangsabschnitt (3a, 3b) wenigstens einer Isolierschicht (1a, 1b, 1c) eingefügt ist, und mit einer Verdrahtung (5) verbunden ist, die sich innerhalb der einen Isolierschicht (1a) parallel zu der Oberfläche des mehrschichtigen Substrats (2) erstreckt und an eine weitere Isolierschicht (1b) angrenzt, wobei die Dicke der Verdrahtung (5) kleiner als diejenige der einen Isolierschicht (1a) ist, c) wobei die zur Oberfläche des mehrschichtigen Substrats parallele Oberfläche des Wärmeableiters (40, 41, 42, 45, 46) aus dem Metallkörper (4, 4a, 4b) größer als die dazu parallele Oberfläche des Leistungselements (6) ausgebildet ist und das Leistungselement (6) oberhalb des Wärmeableiters (40, 41, 42, 45, 46) angeordnet ist, und d) wobei die Isolierschichten (1a, 1b, 1c) des mehrschichtigen Substrats (2) zusammen mit dem Metallkörper (4, 4a, 4b) des Wärmeableiters (40, 41, 42, 45, 46) durch Härten zu einem mehrschichtigen Keramiksubstrat ausgebildet sind.Arrangement of a multilayer substrate ( 2 ) with a plurality of insulating layers ( 1a . 1b . 1c ) and a power element arranged thereon ( 6 ), a) wherein the multilayer substrate ( 2 ) a heat sink ( 40 . 41 . 42 . 45 . 46 ), which quickly from the power element ( 6 ) absorbs and dissipates heat and radiates the heat into the environment, wherein the heat sink ( 40 . 41 . 42 . 45 . 46 ) parallel to the surface of the multilayered substrate ( 2 ) and extends in a lateral direction, b) wherein the heat sink ( 40 . 41 . 42 . 45 . 46 ) by a metal body ( 4 . 4a . 4b ) formed in a passage section ( 3a . 3b ) at least one insulating layer ( 1a . 1b . 1c ), and with ei ner wiring ( 5 ) which is located within the one insulating layer ( 1a ) parallel to the surface of the multilayered substrate ( 2 ) and to a further insulating layer ( 1b ), wherein the thickness of the wiring ( 5 ) smaller than that of an insulating layer ( 1a ), c) wherein the surface of the multilayer substrate parallel surface of the heat sink ( 40 . 41 . 42 . 45 . 46 ) from the metal body ( 4 . 4a . 4b ) greater than the parallel surface of the power element ( 6 ) and the power element ( 6 ) above the heat sink ( 40 . 41 . 42 . 45 . 46 ), and d) wherein the insulating layers ( 1a . 1b . 1c ) of the multilayer substrate ( 2 ) together with the metal body ( 4 . 4a . 4b ) of the heat sink ( 40 . 41 . 42 . 45 . 46 ) are formed by curing to a multilayer ceramic substrate. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Wärmeableiter (40, 41, 42, 45, 46) weiter in die seitliche Richtung als in die Richtung der Dicke des mehrschichtigen Substrats (2) erstreckt.Arrangement according to claim 1, characterized in that the heat dissipator ( 40 . 41 . 42 . 45 . 46 ) further in the lateral direction than in the direction of the thickness of the multilayered substrate (FIG. 2 ). Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeableiter (40, 41, 42, 45, 46) mindestens einen ersten Wärmeableiter (40, 45), welcher in einer ersten Isolierschicht (1a, 1b) nahe dem Leistungselement (6) gebildet ist, und einen zweiten Wärmeableiter (41, 46) aufweist, der in einer zweiten Isolierschicht (1b, 1c) gebildet ist, welche sich unter der ersten Isolierschicht befindet, wobei der zweite Wärmeableiter breiter als der erste Wärmeableiter ausgebildet ist.Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the heat sink ( 40 . 41 . 42 . 45 . 46 ) at least one first heat sink ( 40 . 45 ), which in a first insulating layer ( 1a . 1b ) near the performance element ( 6 ) is formed, and a second heat sink ( 41 . 46 ), which in a second insulating layer ( 1b . 1c ), which is located under the first insulating layer, wherein the second heat sink is formed wider than the first heat dissipator. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Verdrahtung (5) verbundene Wärmeableiter (40, 41, 42, 45, 46) der erste Wärmeableiter (40, 45) ist.Arrangement according to claim 3, characterized in that the one with the wiring ( 5 ) connected heat sinks ( 40 . 41 . 42 . 45 . 46 ) the first heat sink ( 40 . 45 ). Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wärmeableiter (40, 45) und der zweite Wärmeableiter (41, 46) durch pyramidenförmiges Aufeinanderschichten gebildet sind.Arrangement according to claim 3 or 4, characterized in that the first heat sink ( 40 . 45 ) and the second heat sink ( 41 . 46 ) are formed by pyramidal layers. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wärmeableiter (40, 45) und der zweite Wärmeableiter (41, 46) an ihren Endteilen miteinander verbunden sind, jedoch an Positionen gebildet sind, die in eine vorbestimmte Richtung unter dem Leistungselement (6) abgelenkt sind.Arrangement according to claim 5, characterized in that the first heat sink ( 40 . 45 ) and the second heat sink ( 41 . 46 ) are connected to each other at their end parts, but are formed at positions which are in a predetermined direction under the power element ( 6 ) are distracted. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerschaltung (55) zum Steuern des Leistungselements (6) in einer Richtung entgegengesetzt oder abgewandt zu der Richtung gebildet ist, in welche der erste (40, 45) und der zweite Wärmeableiter (41, 46) abgelenkt sind.Arrangement according to Claim 6, characterized in that a control circuit ( 55 ) for controlling the performance element ( 6 ) is formed in a direction opposite or facing away from the direction in which the first ( 40 . 45 ) and the second heat sink ( 41 . 46 ) are distracted. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das mehrschichtige Substrat (2) als Substrat für eine Keramikbaueinheit dient.Arrangement according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the multilayer substrate ( 2 ) serves as a substrate for a ceramic assembly. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung aus einem mehrschichtigen Substrat (2) mit einer Mehrzahl von Isolierschichten (1a, 1b, 1c) und einem darauf angeordneten Leistungselement (6), mit den Schritten: a) Bereitstellen einer Mehrzahl von Isolierschichten (1a, 1b, 1c), wobei in wenigstens einer der Isolierschichten (1a, 1b, 1c) ein Durchgangsabschnitt (3a, 3b) gebildet ist, und Aufschichten der Isolierschichten (1a, 1b, 1c) zu einem mehrschichtigen Substrat (2), b) Bilden eines Wärmeableiters (40, 41, 42, 45, 46) im mehrschichtigen Substrat (2) durch einen Metallkörper (4, 4a, 4b), welcher in den einen Durchgangsabschnitt (3a, 3b) wenigstens einer Isolierschicht (1a, 1b, 1c) durch Füllen einer Paste (11) in den einen Durchgangsabschnitt (3a, 3b) und anschließendes Härten der Paste (11) eingefügt wird, wobei die zur Oberfläche des mehrschichtigen Substrats (2) parallele Oberfläche des Wärmeableiters (40, 41, 42, 45, 46) aus dem Metallkörper (4, 4a, 4b) größer als die dazu parallele Oberfläche eines anzuordnenden Leistungselements (6) ausgebildet wird, und wobei der Wärmeableiter (40, 41, 42, 45, 46) parallel zu der Oberfläche des mehrschichtigen Substrats (2) ausgebildet wird und sich in eine seitliche Richtung erstreckt und schnell von einem angeordneten Leistungselement (6) erzeugte Wärme absorbiert und zerstreut und die Wärme in die Umgebung abstrahlt, c) Verbinden des Wärmeableiters (40, 41, 42, 45, 46) mit einer Verdrahtung (5), die sich innerhalb der einen Isolierschicht (1a) parallel zu der Oberfläche des mehrschichtigen Substrats (2) erstreckt und an eine weitere Isolierschicht (1b) angrenzt, wobei die Dicke der Verdrahtung (5) kleiner als diejenige der einen Isolierschicht (1a) ist, d) Ausbilden der Isolierschichten (1a, 1b, 1c) des mehrschichtigen Substrats (2) zusammen mit dem Metallkörper (4, 4a, 4b) des Wärmeableiters (40, 41, 42, 45, 46) zu einem mehrschichtigen Keramiksubstrat durch Härten, wobei die Paste (11) durch das Härten zum Metallkörper (4, 4a, 4b) wird, e) Anordnen des Leistungselements (6) auf dem mehrschichtigen Substrat (2) oberhalb des Wärmeableiters (40, 41, 42, 45, 46).Method for producing a multilayer substrate assembly ( 2 ) with a plurality of insulating layers ( 1a . 1b . 1c ) and a power element arranged thereon ( 6 ), comprising the steps of: a) providing a plurality of insulating layers ( 1a . 1b . 1c ), wherein in at least one of the insulating layers ( 1a . 1b . 1c ) a passage section ( 3a . 3b ) is formed, and layering of the insulating layers ( 1a . 1b . 1c ) to a multilayer substrate ( 2 b) forming a heat sink ( 40 . 41 . 42 . 45 . 46 ) in the multilayer substrate ( 2 ) by a metal body ( 4 . 4a . 4b ), which in the one passage section ( 3a . 3b ) at least one insulating layer ( 1a . 1b . 1c ) by filling a paste ( 11 ) in the one passage section ( 3a . 3b ) and then curing the paste ( 11 ), which are added to the surface of the multilayer substrate ( 2 ) parallel surface of the heat sink ( 40 . 41 . 42 . 45 . 46 ) from the metal body ( 4 . 4a . 4b ) larger than the parallel surface of a power element to be arranged ( 6 ), and wherein the heat sink ( 40 . 41 . 42 . 45 . 46 ) parallel to the surface of the multilayered substrate ( 2 ) and extends in a lateral direction and quickly from an arranged power element ( 6 ) absorbs and dissipates heat and radiates the heat into the environment, c) connecting the heat sink ( 40 . 41 . 42 . 45 . 46 ) with a wiring ( 5 ) located within the one insulating layer ( 1a ) parallel to the surface of the multilayered substrate ( 2 ) and to a further insulating layer ( 1b ), wherein the thickness of the wiring ( 5 ) smaller than that of an insulating layer ( 1a ), d) forming the insulating layers ( 1a . 1b . 1c ) of the multilayer substrate ( 2 ) together with the metal body ( 4 . 4a . 4b ) of the heat sink ( 40 . 41 . 42 . 45 . 46 ) to a multilayer ceramic substrate by curing, wherein the paste ( 11 ) by hardening to the metal body ( 4 . 4a . 4b ), e) arranging the performance element ( 6 ) on the multilayer substrate ( 2 ) above the heat sink ( 40 . 41 . 42 . 45 . 46 ). Anordnung aus einem mehrschichtigen Substrat (2) mit einer Mehrzahl von Isolierschichten (1a, 1b, 1c) und einem darauf angeordneten Leistungselement (6), a) wobei das mehrschichtige Substrat (2) einen Warmeableiter (40, 41, 42, 45, 46) aufweist, der schnell von dem Leistungselement (6) erzeugte Wärme absorbiert und zerstreut und die Wärme in die Umgebung abstrahlt, wobei der Wärmeableiter (40, 41, 42, 45, 46) parallel zu der Oberfläche des mehrschichtigen Substrats (2) ausgebildet ist und sich in eine seitliche Richtung erstreckt, b) wobei der Wärmeableiter (40, 41, 42, 45, 46) mindestens einen ersten Wärmeableiter (40, 45), welcher in einer ersten Isolierschicht (1a, 1b) nahe dem Leistungselement (6) gebildet ist, und einen zweiten Wärmeableiter (41, 46) aufweist, der in einer zweiten Isolierschicht (1b, 1c) gebildet ist, welche sich unter der ersten Isolierschicht (1a, 1b) befindet, wobei der zweite Wärmeableiter (41, 46) breiter als der erste Wärmeableiter (40, 45) ausgebildet ist, c) wobei der erste Wärmeableiter (40, 45) durch einen Metallkörper (4a) gebildet ist, welcher in einen Durchgangsabschnitt (3a) der ersten Isolierschicht (1a, 1b) eingefügt ist, und der zweite Wärmeableiter (41, 46) durch einen Metallkörper (4b) gebildet ist, welcher in einen Durchgangsabschnitt (3b) der zweiten Isolierschicht (1b, 1c) eingefügt ist, d) wobei die erste Isolierschicht (1a, 1b) und die zweite Isolierschicht (1b, 1c) derart übereinander angeordnet sind, daß sich der erste Wärmeableiter (40, 45) und der zweiten Wärmeableiter (41, 46) zumindest teilweise überlappen, und e) wobei die Isolierschichten (1a, 1b, 1c) des mehrschichtigen Substrats (2) zusammen mit dem zumindest einen Metallkörper (4, 4a, 4b) des Wärmeableiters (40, 41, 42, 45, 46) durch Härten zu einem mehrschichtigen Keramiksubstrat ausgebildet sind.Arrangement of a multilayer substrate ( 2 ) with a plurality of insulating layers ( 1a . 1b . 1c ) and a power element arranged thereon ( 6 ), a) wherein the multilayer substrate ( 2 ) a heat sink ( 40 . 41 . 42 . 45 . 46 ), which quickly from the power element ( 6 ) absorbs and dissipates heat and radiates the heat into the environment, wherein the heat sink ( 40 . 41 . 42 . 45 . 46 ) parallel to the surface of the multilayered substrate ( 2 ) and extends in a lateral direction, b) wherein the heat sink ( 40 . 41 . 42 . 45 . 46 ) at least one first heat sink ( 40 . 45 ), which in a first insulating layer ( 1a . 1b ) near the performance element ( 6 ) is formed, and a second heat sink ( 41 . 46 ), which in a second insulating layer ( 1b . 1c ) formed below the first insulating layer ( 1a . 1b ), wherein the second heat sink ( 41 . 46 ) wider than the first heat sink ( 40 . 45 ), c) wherein the first heat sink ( 40 . 45 ) by a metal body ( 4a ) formed in a passage section ( 3a ) of the first insulating layer ( 1a . 1b ), and the second heat sink ( 41 . 46 ) by a metal body ( 4b ) formed in a passage section ( 3b ) of the second insulating layer ( 1b . 1c ), d) wherein the first insulating layer ( 1a . 1b ) and the second insulating layer ( 1b . 1c ) are arranged one above the other so that the first heat sink ( 40 . 45 ) and the second heat sink ( 41 . 46 ) at least partially overlap, and e) wherein the insulating layers ( 1a . 1b . 1c ) of the multilayer substrate ( 2 ) together with the at least one metal body ( 4 . 4a . 4b ) of the heat sink ( 40 . 41 . 42 . 45 . 46 ) are formed by curing to a multilayer ceramic substrate. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wärmeableiter (40, 45) und der zweite Wärmeableiter (41, 46) durch pyramidenförmiges Aufeinanderschichten gebildet sind.Arrangement according to claim 10, characterized in that the first heat sink ( 40 . 45 ) and the second heat sink ( 41 . 46 ) are formed by pyramidal layers. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wärmeableiter (40, 45) und der zweite Wärmeableiter (41, 46) an ihren Endteilen miteinander verbunden sind, jedoch an Positionen gebildet sind, die in eine vorbestimmte Richtung unter dem Leistungselement (6) abgelenkt sind.Arrangement according to claim 11, characterized in that the first heat sink ( 40 . 45 ) and the second heat sink ( 41 . 46 ) are connected to each other at their end parts, but are formed at positions which are in a predetermined direction under the power element ( 6 ) are distracted. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerschaltung (55) zum Steuern des Leistungselements (6) in einer Richtung entgegengesetzt oder abgewandt zu der Richtung gebildet ist, in welche der erste (40, 45) und der zweite Wärmeableiter (41, 46) abgelenkt sind.Arrangement according to Claim 12, characterized in that a control circuit ( 55 ) for controlling the performance element ( 6 ) is formed in a direction opposite or facing away from the direction in which the first ( 40 . 45 ) and the second heat sink ( 41 . 46 ) are distracted. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeableiter (40, 41, 42, 45, 46) als Verdrahtung für das Leistungselement (6) verwendet wird.Arrangement according to one of claims 10 to 13, characterized in that the heat sink ( 40 . 41 . 42 . 45 . 46 ) as wiring for the power element ( 6 ) is used. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das mehrschichtige Substrat (2) als Substrat für eine Keramikbaueinheit dient.Arrangement according to one of Claims 10 to 14, characterized in that the multilayer substrate ( 2 ) serves as a substrate for a ceramic assembly. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung aus einem mehrschichtigen Substrat (2) mit einer Mehrzahl von Isolierschichten (1a, 1b, 1c) und einem darauf angeordneten Leistungselement (6), mit den Schritten: a) Bereitstellen einer Mehrzahl von Isolierschichten (1a, 1b, 1c), wobei in einer ersten Isolierschicht (1a, 1b) ein erster Durchgangsabschnitt (3a) und in einer zweiten Isolierschicht (1a, 1c) ein zweiter Durchgangsabschnitt (3b) gebildet ist, der breiter ist als der erste Durchgangsabschnitt (3a) b) Aufschichten der Isolierschichten (1a, 1b, 1c) zu einem mehrschichtigen Substrat (2), wobei sich der erste Durchgangsabschnitt (3a) der ersten Isolierschicht (1a, 1b) und der zweite Durchgangsabschnitt (3b) der zweiten Isolierschicht (1a, 1c) zumindest teilweise überlappen, c) Bilden eines Wärmeableiters (40, 41, 42, 45, 46) im mehrschichtigen Substrat (2) mit mindestens einem ersten Wärmeableiter (40, 45) nahe einem anzuordnenden Leistungselement (6) und einem zweiten Wärmeableiter (41, 46) durch zumindest einen Metallkörper (4, 4a, 4b), welcher in den ersten Durchgangsabschnitt (3a) der ersten Isolierschicht (1a, 1b) und in den zweiten Durchgangsabschnitt (3b) der zweiten Isolierschicht (1a, 1c), welche sich unter der ersten Isolierschicht (1a, 1b) befindet, durch Füllen einer Paste (11) in den ersten und zweiten Durchgangsabschnitt (3a, 3b) und anschließendes Härten der Paste (11) eingefügt wird, so dass der zweite Wärmeableiter (41, 46) breiter als der erste Wärmeableiter (40, 45) ausgebildet wird und der erste Wärmeableiter (40, 45) und der zweite Wärmeableiter (41, 46) sich zumindest teilweise überlappen, wobei der Wärmeableiter (40, 41, 42, 45, 46) parallel zu der Oberfläche des mehrschichtigen Substrats (2) ausgebildet wird und sich in eine seitliche Richtung erstreckt und schnell von einem angeordneten Leistungselement (6) erzeugte Wärme absorbiert und zerstreut und die Wärme in die Umgebung abstrahlt, d) Ausbilden der Isolierschichten (1a, 1b, 1c) des mehrschichtigen Substrats (2) zusammen mit dem zumindest einen Metallkörper (4, 4a, 4b) des Wärmeableiters (40, 41, 42, 45, 46) zu einem mehrschichtigen Keramiksubstrat durch Härten, wobei die Paste (11) durch das Härten zum Metallkörper (4, 4a, 4b) wird, e) Anordnen des Leistungselements (6) auf dem mehrschichtigen Substrat (2) oberhalb des Wärmeableiters (40, 41, 42, 45, 46).Method for producing a multilayer substrate assembly ( 2 ) with a plurality of insulating layers ( 1a . 1b . 1c ) and a power element arranged thereon ( 6 ), comprising the steps of: a) providing a plurality of insulating layers ( 1a . 1b . 1c ), wherein in a first insulating layer ( 1a . 1b ) a first passage section ( 3a ) and in a second insulating layer ( 1a . 1c ) a second passage section ( 3b ) which is wider than the first passage section (FIG. 3a b) coating the insulating layers ( 1a . 1b . 1c ) to a multilayer substrate ( 2 ), wherein the first passage section ( 3a ) of the first insulating layer ( 1a . 1b ) and the second passage section ( 3b ) of the second insulating layer ( 1a . 1c ) at least partially overlap, c) forming a heat sink ( 40 . 41 . 42 . 45 . 46 ) in the multilayer substrate ( 2 ) with at least one first heat sink ( 40 . 45 ) near a power element to be arranged ( 6 ) and a second heat sink ( 41 . 46 ) by at least one metal body ( 4 . 4a . 4b ), which in the first passage section ( 3a ) of the first insulating layer ( 1a . 1b ) and in the second passage section ( 3b ) of the second insulating layer ( 1a . 1c ), which under the first insulating layer ( 1a . 1b ) by filling a paste ( 11 ) into the first and second passage sections ( 3a . 3b ) and then curing the paste ( 11 ) is inserted so that the second heat sink ( 41 . 46 ) wider than the first heat sink ( 40 . 45 ) is formed and the first heat sink ( 40 . 45 ) and the second heat sink ( 41 . 46 ) overlap at least partially, the heat sink ( 40 . 41 . 42 . 45 . 46 ) parallel to the surface of the multilayered substrate ( 2 ) and extends in a lateral direction and quickly from an arranged power element ( 6 ) absorbs and dissipates heat and radiates the heat into the environment, d) forming the insulating layers ( 1a . 1b . 1c ) of the multilayer substrate ( 2 ) together with the at least one metal body ( 4 . 4a . 4b ) of the heat sink ( 40 . 41 . 42 . 45 . 46 ) to a multilayer ceramic substrate by curing, wherein the paste ( 11 ) by hardening to the metal body ( 4 . 4a . 4b ), e) arranging the performance element ( 6 ) on the multilayer substrate ( 2 ) above the heat sink ( 40 . 41 . 42 . 45 . 46 ).
DE4443424A 1993-12-07 1994-12-06 Arrangements of a multilayer substrate and a power element and method for their preparation Expired - Fee Related DE4443424B4 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5-306824 1993-12-07
JP30682493A JP3520540B2 (en) 1993-12-07 1993-12-07 Multilayer board

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4443424A1 DE4443424A1 (en) 1995-06-08
DE4443424B4 true DE4443424B4 (en) 2009-07-09

Family

ID=17961705

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4443424A Expired - Fee Related DE4443424B4 (en) 1993-12-07 1994-12-06 Arrangements of a multilayer substrate and a power element and method for their preparation

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP3520540B2 (en)
DE (1) DE4443424B4 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3671457B2 (en) * 1995-06-07 2005-07-13 株式会社デンソー Multilayer board
US6376908B1 (en) 1997-12-10 2002-04-23 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Semiconductor plastic package and process for the production thereof
JP4630041B2 (en) * 2004-11-12 2011-02-09 日本特殊陶業株式会社 Wiring board manufacturing method
DE102007022947B4 (en) 2007-04-26 2022-05-05 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelectronic semiconductor body and method for producing such
DE102009023849B4 (en) * 2009-06-04 2022-10-20 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Optoelectronic semiconductor body and optoelectronic semiconductor chip
TW201319507A (en) * 2011-11-04 2013-05-16 Most Energy Corp Heat dissipating device and manufacture method thereof
KR102413224B1 (en) * 2015-10-01 2022-06-24 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 Light emitting device, manufacturing method for light emittin device, and lighting module

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4313026A (en) * 1978-11-08 1982-01-26 Fujitsu Limited Multilayer circuit boards
US4328531A (en) * 1979-03-30 1982-05-04 Hitachi, Ltd. Thick film multilayer substrate
EP0129966A1 (en) * 1983-04-22 1985-01-02 Cray Research, Inc. High cooling efficiency circuit module
JPS61288448A (en) * 1985-06-17 1986-12-18 Sumitomo Electric Ind Ltd Semiconductor element mounting substrate
US4724283A (en) * 1985-09-27 1988-02-09 Nec Corporation Multi-layer circuit board having a large heat dissipation
DE3843787A1 (en) * 1988-12-24 1990-07-05 Standard Elektrik Lorenz Ag METHOD AND PCB FOR MOUNTING A SEMICONDUCTOR COMPONENT
JPH03286590A (en) * 1990-04-03 1991-12-17 Nippon Cement Co Ltd Ceramic wiring board
US5139973A (en) * 1990-12-17 1992-08-18 Allegro Microsystems, Inc. Method for making a semiconductor package with the distance between a lead frame die pad and heat spreader determined by the thickness of an intermediary insulating sheet
DE4107312A1 (en) * 1991-03-07 1992-09-10 Telefunken Electronic Gmbh Mounting system for power semiconductor device - has heat conductive coupling between heat conductive layer beneath semiconductor device and insulating layer supporting circuit board

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4313026A (en) * 1978-11-08 1982-01-26 Fujitsu Limited Multilayer circuit boards
US4328531A (en) * 1979-03-30 1982-05-04 Hitachi, Ltd. Thick film multilayer substrate
EP0129966A1 (en) * 1983-04-22 1985-01-02 Cray Research, Inc. High cooling efficiency circuit module
JPS61288448A (en) * 1985-06-17 1986-12-18 Sumitomo Electric Ind Ltd Semiconductor element mounting substrate
US4724283A (en) * 1985-09-27 1988-02-09 Nec Corporation Multi-layer circuit board having a large heat dissipation
DE3843787A1 (en) * 1988-12-24 1990-07-05 Standard Elektrik Lorenz Ag METHOD AND PCB FOR MOUNTING A SEMICONDUCTOR COMPONENT
JPH03286590A (en) * 1990-04-03 1991-12-17 Nippon Cement Co Ltd Ceramic wiring board
US5139973A (en) * 1990-12-17 1992-08-18 Allegro Microsystems, Inc. Method for making a semiconductor package with the distance between a lead frame die pad and heat spreader determined by the thickness of an intermediary insulating sheet
DE4107312A1 (en) * 1991-03-07 1992-09-10 Telefunken Electronic Gmbh Mounting system for power semiconductor device - has heat conductive coupling between heat conductive layer beneath semiconductor device and insulating layer supporting circuit board

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP 03286590 A (Abstract) *
JP 61-288 448 A (Abstract) JP 03-286 590 A (Abstract)
JP 61288448 A (Abstract) *

Also Published As

Publication number Publication date
DE4443424A1 (en) 1995-06-08
JPH07162157A (en) 1995-06-23
JP3520540B2 (en) 2004-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69321864T2 (en) Method and device for encapsulating three-dimensional semiconductor wafers
EP1929847B1 (en) Printed board
DE112016006332B4 (en) Power module
DE102010003533B4 (en) Substrate arrangement, method for producing a substrate arrangement, method for producing a power semiconductor module and method for producing a power semiconductor module arrangement
DE102011077206B4 (en) Printed circuit board and control unit for a transmission of a vehicle with the printed circuit board
DE102006060484B4 (en) Semiconductor device with a semiconductor chip and method for producing the same
EP1120831A2 (en) Electronic component with an electromagnetic shielding device
DE102011078582A1 (en) Method for producing structured sintered layers and semiconductor component with structured sintered layer
DE102006001767A1 (en) Semiconductor module with semiconductor chips and method for producing the same
DE102004041088B4 (en) Semiconductor component in flat conductor technology with a semiconductor chip and method for its production
DE102013102541A1 (en) Electronic component, method for its production and printed circuit board with electronic component
DE112006002489B4 (en) Power semiconductor component with integrated passive component
DE4443424B4 (en) Arrangements of a multilayer substrate and a power element and method for their preparation
DE4338706A1 (en) Multilayer substrate
DE10144462C1 (en) Electronic component used as a semiconductor component comprises a passive component, and a semiconductor chip electrically connected to a wiring structure
DE10218530B4 (en) Integrated circuit with thermally shielded electrical resistance path
EP2054947B1 (en) Optoelectronic component
DE102004016847A1 (en) Light emitting diode arrangement and method for producing a light emitting diode array
DE102009040579B4 (en) Method for producing semiconductor devices and semiconductor device
DE102015204915B4 (en) Wärmeleitkörper with a coupling surface with recess and heat transfer device
DE202004006870U1 (en) circuit board
DE102004019568B4 (en) Power semiconductor module with a substrate
DE10217214B4 (en) Cooling arrangement for a circuit arrangement
DE102005011159B4 (en) Semiconductor device having surface mount external contact pads and method of making the same
EP2345076B1 (en) Surface-mountable apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DENSO CORP., KARIYA, AICHI, JP

8110 Request for examination paragraph 44
8125 Change of the main classification

Ipc: H01L 2314

8380 Miscellaneous part iii

Free format text: DIE VERTRETER WURDEN BERICHTIGT IN: WINTER, BRANDL, FUERNISS, HUEBNER, ROESS, KAISER, POLTE, PARTNERSCHAFT, 85354 FREISING.

8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20130702