DE19952966A1 - Modulartige Halbleitervorrichtung - Google Patents
Modulartige HalbleitervorrichtungInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine modulartige Halbleitervorrichtung, die in der Lage ist, einen durch einen Temperaturzyklus verursachten Ermüdungsschaden in einer Lötzinnschicht zu verhindern, zur Verbesserung der Zuverlässigkeit. Diese modulartige Halbleitervorrichtung hat eine isolierende Keramikschicht (1), eine erste leitfähige Schicht (2), die mit einer Oberfläche der isolierenden Keramikschicht verbunden ist, eine zweite leitfähige Schicht (3), die mit der anderen Oberfläche der isolierenden Keramikschicht verbunden ist, ein Halbleiterelement, das mit der ersten leitfähigen Schicht verbunden ist, und einen Wärmeleitungssockel (7a), der mit der zweiten leitfähigen Schicht durch Lötzinn (6a) verbunden ist, und das Verhältnis t¶b¶/t¶s¶ der Dicke t¶b¶ des Wärmeleitungssockels zur Dicke t¶s¶ des Lötzinns fällt in den Bereich von 6,7 bis 80.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine modulartige
Halbleitervorrichtung, welche einen Wärmeleitungssockel hat,
der an einem Kühlkörper bzw. einer Wärmesenke zum Zwecke der
Kühlung festgemacht werden kann, und welche Vorrichtung eine
Stapelstruktur hat, bei der Lötzinn, die zweite leitfähige
Schicht, ein isolierendes Substrat, die erste leitfähige
Schicht und ein Halbleiterelement auf dem Wärmeleitungssockel
vorgesehen sind.
Auf dem Gebiet der Halbleiterelemente, wie den
Leistungsschaltelementen, sind modulartige
Halbleitervorrichtungen, bei welchen ein oder mehrere
Halbleiterelemente in einem Paket untergebracht sind,
allgemein bekannt.
Fig. 1 ist eine typische Ansicht, welche die schematische
Struktur einer konventionellen, modulartigen
Halbleitervorrichtung zeigt. Bei dieser modulartigen
Halbleitervorrichtung, werden bezüglich eines isolierenden
Substrates 4, welches gebildet wird durch Verbindung der
ersten leitfähigen Schicht mit einer Oberfläche einer
isolierenden Keramikschicht 1 und der zweiten leitfähigen
Schicht 3 mit deren anderer Oberfläche, ein oder mehrere
Halbleiterelemente 5 mit der ersten leitfähigen Schicht
verbunden, und ein Wärmeleitungssockel 7 ist durch Lötzinn 6
mit der zweiten leitfähigen Schicht 3 verbunden.
Der Wärmeleitungssockel 7 kann an einem Kühlkörper (nicht
abgebildet) befestigt werden, der aus dem gleichen
wärmeleitfähigen Material besteht, mit Hilfe eines Bolzens
oder dergleichen.
Indem die modulartige Halbleitervorrichtung so aufgebaut ist,
wird während die Halbleiterelemente 5 von dem externen
Kühlkörper isoliert sind, Wärme, die während des Betriebes
von den Halbleiterelementen 5 erzeugt wird, zu dem externen
Kühlkörper geführt, durch das isolierende Substrat 4 und den
Wärmeleitungssockel 7.
In der oben beschriebenen modulartigen Halbleitervorrichtung
verbindet jedoch Lötzinn 6 das isolierende Substrat 4 mit dem
Wärmeleitungssockel 7, der einen anderen linearen
Ausdehnungskoeffizienten hat wie das isolierende Substrat 4.
Aus diesem Grund ist der Lötzinn 6 ein schadensanfälliger
Bereich in einem Temperaturzyklus. Ein tatsächlicher Fehler
oder Schaden wird meist durch Ermüdung des Lötzinns 6
verursacht.
Die Teile der modulartigen Halbleitervorrichtung werden in
einem Temperaturzyklus, der aus einem Temperaturanstieg und
einem Temperaturabfall besteht, durch die Wiederholung der
Wärmeerzeugung und Kühlung in der Folge der
Einschalt/Ausschalt-Steuerung des Stroms während des
Betriebes wiederholt gedehnt und zusammengezogen.
Wenn hierbei der Wärmeleitungssockel 7 beispielsweise aus
Kupfer besteht, ist die Stärke der Ausdehnung und Stärke der
Kontraktion um einen Faktor 4 verschieden zwischen der
isolierenden Keramikschicht 1 und dem Wärmeleitungssockel 7
unter diesen Elementen.
Wenn die Ausdehnung und Kontraktion mit einer solche großen
Differenz wiederholt wird, kann möglicherweise ein
Ermüdungsbruch im Lötzinn 6 zwischen dem isolierenden
Substrat 4 und dem Wärmeleitungssockel 7 auftreten. Der
Ermüdungsbruch des Lötzinns 6 bewirkt auch den oben genannten
Fehler, wodurch die Zuverlässigkeit der Vorrichtung
verringert wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine modulartige
Halbleitervorrichtung zu schaffen, welche in der Lage ist,
den durch einen Temperaturzyklus verursachten Ermüdungsbruch
bzw. Ermüdungsschaden von Lötzinn zu verhindern und damit die
Zuverlässigkeit zu erhöhen.
Die vorliegende Erfindung ist entworfen für eine modulartige
Halbleitervorrichtung, welche eine isolierende Keramikschicht
umfaßt, eine erste leitfähige Schicht, die mit einer
Oberfläche der isolierenden Keramikschicht verbunden ist,
eine zweite leitfähige Schicht, die mit der anderen
Oberfläche der isolierenden Keramikschicht verbunden ist, ein
Halbleiterelement, welches mit der ersten leitfähigen Schicht
verbunden ist, und einen Wärmeleitungssockel, der mit der
zweiten leitfähigen Schicht durch Lötzinn verbunden ist.
Hierbei ist die erste Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß
das Verhältnis tb/ts der Dicke tb des Wärmeleitungssockels
zur Dicke ts des Lötzinns in den Bereich von 6.7 bis 80
fällt.
Wie aus dem oben gesagten klar hervorgeht, soll nach der
vorliegenden Erfindung das Verhältnis tb/ts frt Dicke tb des
Wärmeleitungssockels zur Dicke ts des Lötzinns in den Bereich
von 6.7 bis 80 fallen. Damit ist es möglich, den durch einen
Temperaturzyklus verursachten Ermüdungsbruch bzw.
Ermüdungsschaden des Lötzinns zu verhindern, und somit die
Zuverlässigkeit zu verbessern.
Hierbei kann der Wärmeleitungssockel aus Kupfer (Cu),
Aluminium (Al) oder MMC (metal matrix composite, d. h.
Metallmatrixverbund) bestehen. In diesem Fall ist es möglich,
neben dem obengenannten Vorteil auch die Kühleffizienz zu
verbessern.
Zusätzlich kann die isolierende Keramikschicht aus
Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid oder Siliziumnitrid bestehen.
In diesem Fall, da eine isolierende Keramikschicht verwendet
wird, welche eine hervorragende Isolierwirkung und große
Festigkeit hat, ist es möglich, neben dem obengenannten
Vorteil die Zuverlässigkeit weiter zu verbessern.
Darüber hinaus kann der Lötzinn hauptsächlich aus Zinn, Blei
oder Silber bestehen. In diesem Fall, da ein Lötzinn
verwendet wird, welcher eine hervorragende mechanische
Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit
hat, ist es möglich, neben dem oben genannten Vorteil die
Zuverlässigkeit weiter zu erhöhen.
Ferner, bei der entworfenen, modulartigen
Halbleitervorrichtung, ist die zweite Erfindung dadurch
gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der Dicke des
Wärmeleitungssockels und jener des Lötzinns eine der
folgenden Bedingungen (1) bis (5) erfüllt:
- (1) Wenn der Wärmeleitungssockel eine Dicke von nicht weniger als 2 mm und weniger als 4 mm hat, hat der Lötzinn eine Dicke von nicht weniger als 50 µm.
- (2) Wenn der Wärmeleitungssockel eine Dicke von nicht weniger als 4 mm und weniger als 6 mm hat, hat der Lötzinn eine Dicke von nicht weniger als 100 µm.
- (3) Wenn der Wärmeleitungssockel eine Dicke von nicht weniger als 6 mm und weniger als 8 mm hat, hat der Lötzinn eine Dicke von nicht weniger als 150 µm.
- (4) Wenn der Wärmeleitungssockel eine Dicke von nicht weniger als 8 mm und weniger als 9 mm hat, hat der Lötzinn eine Dicke von nicht weniger als 200 µm.
- (5) Wenn der Wärmeleitungssockel eine Dicke von nicht weniger als 9 mm hat, hat der Lötzinn eine Dicke von nicht weniger als 250 µm.
Da die zweite Erfindung die Kombination der Dicke des
Wärmeleitungssockels und jener des Lötzinns, wie oben
beschrieben, geeignet spezifiziert, ist es möglich, einen
durch einen Temperaturzyklus verursachten Ermüdungsbruch bzw.
Ermüdungsschaden des Lötzinns zu verhindern und somit die
Zuverlässigkeit zu verbessern.
Zusätzliche Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden in der
folgenden Beschreibung dargelegt und gehen entweder aus der
Beschreibung oder durch Verwirklichung der Erfindung hervor.
Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung können mittels von
Maßnahmen und Kombinationen, die im Folgenden besonders
herausgestellt werden, vorteilhaft verwirklicht und erzielt
werden.
Die begleitenden Zeichnungen, welche durch Bezugnahme in die
Offenbarung eingeschlossen sind, veranschaulichen gegenwärtig
bevorzugte Ausführungen der Erfindung, und dienen zusammen
mit der obigen allgemeinen Beschreibung und der folgenden
ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungen dazu,
die Prinzipien der Erfindung zu erklären.
Fig. 1 ist eine typische Ansicht, welche die schematische
Struktur einer konventionellen modulartigen
Halbleitervorrichtung zeigt;
Fig. 2 ist eine typische Ansicht, welche die schematische
Struktur einer modulartigen Halbleitervorrichtung
in der ersten Ausführung nach der vorliegenden
Erfindung zeigt;
Fig. 3 zeigt das Verhältnis der Sockeldicke tb zur
Lötzinndicke ts bei der ersten Ausführung; und
Fig. 4 zeigt die Sockeldicke tb für jede Lötzinndicke, die
angewendet wurde auf die modulartige
Halbleitervorrichtung bei der fünften Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
Nun werden die Ausführungen der vorliegenden Erfindung unter
Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 2 ist eine typische Ansicht, welche die schematische
Struktur einer modulartigen Halbleitervorrichtung der ersten
Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt. Die gleichen
Bestandselemente wie in Fig. 1 tragen die gleichen
Bezugsziffern wie in Fig. 1, und daher wird deren
Beschreibung nicht wiederholt. Dies gilt genauso für die
übrigen Ausführungen, so daß keine erneute Beschreibung
hiervon vorgenommen wird.
Unter Verwendung der plastischen Spannung bzw. Verzerrung,
die an Lötzinn 6a erzeugt wird, als
Leistungsfähigkeitsfunktion, werden nämlich bei jeder der
ersten bis fünften Ausführungen der vorliegenden Erfindung
Bedingungen für die Kombination der Dicke des Lötzinns 6a (im
Folgenden als "Lötzinndicke" bezeichnet) ts und der Dicke
eines Wärmeleitungssockels 7a (im Folgenden als "Sockeldicke"
bezeichnet) tb und dergleichen angegeben, um keinen
Ermüdungsfehler zu verursachen.
In anderen Worten hat die modulartige Halbleitervorrichtung
nach der vorliegenden Erfindung eine Struktur, bei welcher
nicht nur die Dicke des Lötzinns 6a, sondern auch die Dicke
des Wärmeleitungssockels 7a beachtet wird, um die plastische
Beanspruchung bzw. plastische Verformung, welche am Lötzinn
6a erzeugt wird, zu unterdrücken. Genauer gesagt kann in
einem System, in welchem nur die Dicke des Lötzinns 6 erhöht
wird (z. B. japanische Patentanmeldung Kokai Nr. 8-195471) die
proportionale Relaxation einer Spannung zur Dicke des
Lötzinns 6 erwartet werden, aber die thermische Leitfähigkeit
des Lötzinns verringert sich, wodurch Wärme angesammelt bzw.
aufgestaut wird. Es muß nicht erwähnt werden, daß ein solcher
Wärmestau die Verformung bzw. Verspannung des Lötzinns 6
verursacht.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung erwogen daher die
Verdünnung des Wärmeleitungssockels 7 im Hinblick auf die
Verringerung der Spannung bzw. Verformung des Lötzinns 6,
entwickelten das Konzept und optimierten schließlich die
Beziehung zwischen der Dicke des Lötzinns 6 und jener des
Wärmeleitungssockels 7, um dadurch die vorliegende Erfindung
zu machen.
Bei den ersten bis fünften Ausführungen, wie in Fig. 2
gezeigt, wird Lötzinn 6a, der eine optimierte Dicke hat,
anstelle des Lötzinns 6 verwendet, und genauso wird ein
Wärmeleitungssockel 7a mit einer optimierten Dicke anstelle
des Wärmeleitungssockels 7 verwendet.
Nun wird die erste Ausführung beschrieben. Fig. 3 ist eine
Ansicht zur Veranschaulichung des Verhältnisses (tb/ts) der
Sockeldicke tb zur Lötzinndicke ts bei der ersten Ausführung.
Genauer gesagt bezieht sich die Fig. 3 auf die plastische
Verformung bzw. plastische Verspannung des Lötzinns, und
zeigt das Ergebnis der Bestimmung der abhängigen Kennzeichen
des Verhältnisses tb/ts der Sockeldicke tb zur Lötzinndicke
ts auf die plastische Verspannung bzw. plastische Verformung
des Lötzinns mittels einer Analyse mit einem Finite-Elemente-
Verfahren.
In Fig. 3 zeigt der Grenzwert A der plastischen Verspannung
bzw. Verformung des Lötzinns eine Ermüdungsgrenze, die
erhalten wird aus dem Ergebnis von Ermüdungstests, die an
jeweiligen Lötzinnproben durchgeführt wurden. Das bedeutet,
daß wenn die plastische Verformung bzw. Verspannung des
Lötzinns nicht größer ist als der Grenzwert A, kein
Ermüdungsschaden im Lötzinn 6a auftritt. In Fig. 3 fällt das
Verhältnis tb/ts der Sockeldicke von nicht mehr als dem
Grenzwert A zur Lötzinndicke in den Bereich von 6.7 bis 80
(6.7 ≦ (tb/ts) ≦ 80).
Daher ist es mit dem in Fig. 2 gezeigten Aufbau möglich, das
Auftreten eines Ermüdungsschadens am Lötzinn 6a aufgrund des
Temperaturzyklus zu verhindern, und die Zuverlässigkeit zu
verbessern, durch Einstellen des Verhältnisses tb/ts der
Sockeldicke tb zur Lötzinndicke ts in dem Bereich von 6.7 bis
80.
Die zweite Ausführung ist ein spezifisches Beispiel der
ersten Ausführung. Während das Verhältnis tb/ts der
Sockeldicke tb zur Lötzinndicke ts in dem Bereich von 6.7-80
eingestellt ist, wird als Material für den
Wärmeleitungssockel 7a Kupfer, Aluminium oder MMC gewählt.
Hierbei sind die Bedingungen für den Wärmeleitungssockel 7
so, daß der Sockel 7 ein Leiter ist und eine exzellente
thermische Leitfähigkeit im Hinblick auf die Kühleffizienz
besitzt, und Kupfer, Aluminium oder MMC, welche diese
Bedingungen erfüllen, werden als Material für den Sockel 7
verwendet.
Durch den obigen Aufbau kann die zweite Ausführung neben dem
Vorteil der ersten Ausführung die Kühleffizienz vorteilhaft
verbessern. MMC ist insbesondere vorzuziehen, ausgehend von
dem Gesichtspunkt der Verringerung der thermischen Ermüdung
des Lötzinns 6a, da die Differenz der Koeffizienten der
thermischen Ausdehnung zwischen dem Sockel 7 aus MMC und der
isolierenden Keramikschicht 1 klein ist.
Die dritte Ausführung ist ein spezifisches Beispiel der
ersten Ausführung. Während das Verhältnis tb/ts der
Sockeldicke tb zur Lötzinndicke ts in den Bereich von 6.7-80
eingestellt wird, wird als Material für die isolierende
Keramikschicht 1 Aluminiumnitrid (AlN), Aluminiumoxid (Al2O3)
oder Siliziumnitrid (SiN) gewählt.
Hierbei ist die isolierende Keramikschicht 1 ein zentrales
Substrat, mit welchem ein Halbleiterelement 5 durch die erste
leitfähige Schicht 2 verbunden wird. Die Bedingungen für die
isolierende Keramikschicht 1 sind so, daß sie eine exzellente
Isoliercharakteristik hat und eine exzellente Festigkeit hat
im Hinblick auf mechanische Festigkeit. Aluminiumnitrid,
Aluminiumoxid oder Siliziumnitrid, welche diese Bedingungen
erfüllen, werden als Material spezifiziert.
Durch den oben beschriebenen Aufbau, bei welchem eine
isolierende Keramikschicht 1 verwendet wird, die exzellente
isolierende Eigenschaften und große Festigkeit besitzt, kann
die dritte Ausführung die Zuverlässigkeit der gesamten
Vorrichtung verbessern, neben der Erzielung des Vorteils der
ersten Ausführung.
Die vierte Ausführung ist ein spezifisches Beispiel der
ersten Ausführung. Während das Verhältnis tb/ts der
Sockeldicke tb zur Lötzinndicke ts in den Bereich von 6.7-80
eingestellt wird, wird die Hauptkomponente eines Lötzinns
6a als Zinn (Sn), Blei (Pb) oder Silber (Ag) gewählt.
Hierbei verbindet der Lötzinn 6a die isolierende
Keramikschicht 1, mit welcher leitfähige Schichten verbunden
sind, mit dem Wärmeleitungssockel 7a, und soll eine
exzellente mechanische Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit
und thermische Leitfähigkeit besitzen. Zinn, Blei oder
Silber, welche diese Bedingungen erfüllen, sind in dem
Lötzinn 6a hauptsächlich enthalten.
Durch den oben beschriebenen Aufbau, bei welchem ein Lötzinn
mit exzellenter mechanischer Festigkeit,
Korrosionsbeständigkeit und thermischer Leitfähigkeit
verwendet wird, kann die vierte Ausführung die
Zuverlässigkeit der gesamten Vorrichtung weiter verbessern,
neben der Erzielung des Vorteils der ersten Ausführung.
Fig. 4 zeigt die Sockeldicke tb für jede Lötzinndicke ts, die
in der fünften Ausführung der vorliegenden Erfindung auf die
modulartige Halbleitervorrichtung angewendet wird. Genauer
gesagt betrifft Fig. 4 die plastische Verspannung bzw.
Verformung des Lötzinns, und zeigt das Ergebnis der Gewinnung
der abhängigen Eigenschaft der Sockeldicke auf die plastische
Verformung bzw. Verspannung des Lötzinns bei jeder
Lötzinndicke.
Man beachte, daß ein in Fig. 4 gezeigter Grenzwert A eine
Grenze angibt, bis zu welcher im Lötzinn 6a kein
Ermüdungsfehler auftritt, wie bereits oben gesagt.
In Fig. 4 hängt die Sockeldicke tb, welche nicht größer ist
als der Grenzwert A, von der Lötzinndicke ts ab. Die Zahl der
Kombinationen der Sockeldicke tb, welche eine plastische
Lötzinnverformung haben, die kleiner ist als der Grenzwert A,
mit der Lötzinndicke ts, beträgt fünf, wie folgt:
- (1) Wenn die Sockeldicke tb nicht geringer als 2 mm und geringer als 4 mm ist, ist die Lötzinndicke ts nicht geringer als 50 µm (2 mm ≦ tb < 4 mm und 50 µm ≦ ts).
- (2) Wenn die Sockeldicke tb nicht geringer als 4 mm und geringer als 6 mm ist, ist die Sockeldicke ts nicht geringer als 100 µm (4 mm ≦ tb < 6 mm und 100 µm ≦ ts).
- (3) Wenn die Sockeldicke tb nicht geringer als 6 mm und geringer als 8 mm ist, ist die Lötzinndicke ts nicht geringer als 150 µm (6 mm ≦ tb < 8 mm und 150 µm ≦ ts).
- (4) Wenn die Sockeldicke tb nicht geringer als 8 mm und geringer als 9 mm ist, ist die Lötzinndicke ts nicht geringer als 200 µm (8 mm ≦ tb < 9 mm und 200 µm ≦ ts).
- (5) Wenn die Sockeldicke tb nicht niedriger als 9 mm ist, ist die Lötzinndicke ts nicht geringer als 250 µm (9 mm ≦ tb und 250 µm ≦ ts).
Somit ist es bei dem in Fig. 2 gezeigten Aufbau durch Wahl
einer der obigen fünf Kombinationen der Sockeldicke tb und
der Lötzinndicke ts möglich, das Auftreten eines
Ermüdungsschadens im Lötzinn 6a aufgrund eines
Temperaturzyklus zu verhindern, und dadurch die
Zuverlässigkeit zu verbessern.
Bei der fünften Ausführung wurde ein Fall beschrieben, wo
Materialien für den Wärmeleitungssockel 7a, die isolierende
keramische Schicht 1 und den Lötzinn 6a nicht spezifiziert
sind. Die vorliegende Erfindung sollte jedoch nicht hierauf
beschränkt sein. Wie bei den zweiten bis vierten Ausführungen
beschrieben, selbst wenn Materialien für den
Wärmeleitungssockel 7a, die isolierende Keramikschicht 1 und
den Lötzinn 6a spezifiziert werden, ist es möglich, den
Vorteil der angewendeten Ausführung unter den zweiten bis
vierten Ausführungen zu erzielen, neben dem Vorteil der
fünften Ausführung.
Zusätzliche Vorteile und Modifikationen werden dem Fachmann
leicht in den Sinn kommen. Daher ist die Erfindung in ihren
breiteren Aspekten nicht auf die spezifischen Details und
repräsentativen Ausführungen beschränkt, die hier gezeigt und
beschrieben wurden. Dementsprechend können zahlreiche
Modifikationen vorgenommen werden, ohne sich vom Geist oder
Umfang des allgemeinen erfinderischen Konzeptes zu entfernen,
wie es durch die angehängten Ansprüche und deren Äquivalente
definiert wird.
Claims (13)
1. Modulartige Halbleitervorrichtung, umfassend:
eine isolierende Keramikschicht (1);
eine erste leitfähige Schicht (2), die mit einer Oberfläche der isolierenden Keramikschicht verbunden ist;
eine zweite leitfähige Schicht (3), die mit der anderen Oberfläche der isolierenden Keramikschicht verbunden ist;
ein Halbleiterelement (5), welches mit der ersten leitfähigen Schicht verbunden ist; und
ein Wärmeleitungssockel (7a), der durch Lötzinn (6a) mit der zweiten leitfähigen Schicht verbunden ist,
wobei das Verhältnis tb/ts der Dicke tb des Wärmeleitungssockels zur Dicke ts des Lötzinns in den Bereich von 6.7-80 fällt.
eine isolierende Keramikschicht (1);
eine erste leitfähige Schicht (2), die mit einer Oberfläche der isolierenden Keramikschicht verbunden ist;
eine zweite leitfähige Schicht (3), die mit der anderen Oberfläche der isolierenden Keramikschicht verbunden ist;
ein Halbleiterelement (5), welches mit der ersten leitfähigen Schicht verbunden ist; und
ein Wärmeleitungssockel (7a), der durch Lötzinn (6a) mit der zweiten leitfähigen Schicht verbunden ist,
wobei das Verhältnis tb/ts der Dicke tb des Wärmeleitungssockels zur Dicke ts des Lötzinns in den Bereich von 6.7-80 fällt.
2. Modulartige Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeleitungssockel aus
Kupfer besteht.
3. Modulartige Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeleitungssockel aus
Aluminium besteht.
4. Modulartige Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeleitungssockel aus
einem Metallmatrix-Verbundwerkstoff besteht.
5. Modulartige Halbleiteivorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende
Keramikschicht aus Aluminiumnitrid besteht.
6. Modulartige Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende
Keramikschicht aus Aluminiumoxid besteht.
7. Modulartige Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende
Keramikschicht aus Siliziumnitrid besteht.
8. Modulartige Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Lötzinn hauptsächlich
aus Zinn, Blei oder Silber besteht.
9. Modulartige Halbleitervorrichtung, umfassend:
eine isolierende Keramikschicht (1);
eine erste leitfähige Schicht (2), die mit einer Oberfläche der isolierenden Keramikschicht verbunden ist;
eine zweite leitfähige Schicht (3), die mit der anderen Oberfläche der isolierenden Keramikschicht verbunden ist;
ein Halbleiterelement (5), welches mit der ersten leitfähigen Schicht verbunden ist; und
einen Wärmeleitungssockel (7a), der durch Lötzinn (6a) mit der zweiten leitfähigen Schicht verbunden ist, wobei
der Wärmeleitungssockel eine Dicke von nicht weniger als 2 mm und weniger als 4 mm hat; und
der Lötzinn eine Dicke von nicht weniger als 50 µm hat.
eine isolierende Keramikschicht (1);
eine erste leitfähige Schicht (2), die mit einer Oberfläche der isolierenden Keramikschicht verbunden ist;
eine zweite leitfähige Schicht (3), die mit der anderen Oberfläche der isolierenden Keramikschicht verbunden ist;
ein Halbleiterelement (5), welches mit der ersten leitfähigen Schicht verbunden ist; und
einen Wärmeleitungssockel (7a), der durch Lötzinn (6a) mit der zweiten leitfähigen Schicht verbunden ist, wobei
der Wärmeleitungssockel eine Dicke von nicht weniger als 2 mm und weniger als 4 mm hat; und
der Lötzinn eine Dicke von nicht weniger als 50 µm hat.
10. Modulartige Halbleitervorrichtung, umfassend:
eine isolierende Keramikschicht (1);
eine erste leitfähige Schicht (2), die mit einer Oberfläche der isolierenden Keramikschicht verbunden ist;
eine zweite leitfähige Schicht (3), die mit der anderen Oberfläche der isolierenden Keramikschicht verbunden ist;
ein Halbleiterelement (5), welches mit der ersten leitfähigen Schicht verbunden ist; und
einen Wärmeleitungssockel (7a), der durch Lötzinn (6a) mit der zweiten leitfähigen Schicht verbunden ist, wobei
der Wärmeleitungssockel eine Dicke von nicht weniger als 4 mm und weniger als 6 mm hat; und der Lötzinn eine Dicke von nicht weniger als 100 µm hat.
eine isolierende Keramikschicht (1);
eine erste leitfähige Schicht (2), die mit einer Oberfläche der isolierenden Keramikschicht verbunden ist;
eine zweite leitfähige Schicht (3), die mit der anderen Oberfläche der isolierenden Keramikschicht verbunden ist;
ein Halbleiterelement (5), welches mit der ersten leitfähigen Schicht verbunden ist; und
einen Wärmeleitungssockel (7a), der durch Lötzinn (6a) mit der zweiten leitfähigen Schicht verbunden ist, wobei
der Wärmeleitungssockel eine Dicke von nicht weniger als 4 mm und weniger als 6 mm hat; und der Lötzinn eine Dicke von nicht weniger als 100 µm hat.
11. Modulartige Halbleitervorrichtung, umfassend:
eine isolierende Keramikschicht (1);
eine erste leitfähige Schicht (2), die mit einer Oberfläche der isolierenden Keramikschicht verbunden ist;
eine zweite leitfähige Schicht (3), die mit der anderen Oberfläche der isolierenden Keramikschicht verbunden ist;
ein Halbleiterelement (5), welches mit der ersten leitfähigen Schicht verbunden ist; und
einen Wärmeleitungssockel (7a), der durch Lötzinn (6a) mit der zweiten leitfähigen Schicht verbunden ist, wobei
der Wärmeleitungssockel eine Dicke von nicht weniger als 6 mm und weniger als 8 mm hat; und
der Lötzinn eine Dicke von nicht weniger als 150 µm hat.
eine isolierende Keramikschicht (1);
eine erste leitfähige Schicht (2), die mit einer Oberfläche der isolierenden Keramikschicht verbunden ist;
eine zweite leitfähige Schicht (3), die mit der anderen Oberfläche der isolierenden Keramikschicht verbunden ist;
ein Halbleiterelement (5), welches mit der ersten leitfähigen Schicht verbunden ist; und
einen Wärmeleitungssockel (7a), der durch Lötzinn (6a) mit der zweiten leitfähigen Schicht verbunden ist, wobei
der Wärmeleitungssockel eine Dicke von nicht weniger als 6 mm und weniger als 8 mm hat; und
der Lötzinn eine Dicke von nicht weniger als 150 µm hat.
12. Modulartige Halbleitervorrichtung, umfassend:
eine isolierende Keramikschicht (1);
eine erste leitfähige Schicht (2), die mit einer Oberfläche der isolierenden Keramikschicht verbunden ist;
eine zweite leitfähige Schicht (3), die mit der anderen Oberfläche der isolierenden Keramikschicht verbunden ist; ein Halbleiterelement (5), welches mit der ersten leitfähigen Schicht verbunden ist; und
einen Wärmeleitungssockel (7a), der durch Lötzinn (6a) mit der zweiten leitfähigen Schicht verbunden ist, wobei
der Wärmeleitungssockel eine Dicke von nicht weniger als 8 mm und weniger als 9 mm hat; und
der Lötzinn eine Dicke von nicht weniger als 200 µm hat.
eine isolierende Keramikschicht (1);
eine erste leitfähige Schicht (2), die mit einer Oberfläche der isolierenden Keramikschicht verbunden ist;
eine zweite leitfähige Schicht (3), die mit der anderen Oberfläche der isolierenden Keramikschicht verbunden ist; ein Halbleiterelement (5), welches mit der ersten leitfähigen Schicht verbunden ist; und
einen Wärmeleitungssockel (7a), der durch Lötzinn (6a) mit der zweiten leitfähigen Schicht verbunden ist, wobei
der Wärmeleitungssockel eine Dicke von nicht weniger als 8 mm und weniger als 9 mm hat; und
der Lötzinn eine Dicke von nicht weniger als 200 µm hat.
13. Modulartige Halbleitervorrichtung, umfassend:
eine isolierende Keramikschicht (1);
eine erste leitfähige Schicht (2), die mit einer Oberfläche der isolierenden Keramikschicht verbunden ist;
eine zweite leitfähige Schicht (3), die mit der anderen Oberfläche der isolierenden Keramikschicht verbunden ist;
ein Halbleiterelement (5), welches mit der ersten leitfähigen Schicht verbunden ist; und
einen Wärmeleitungssockel (7a), der durch Lötzinn (6a) mit der zweiten leitfähigen Schicht verbunden ist, wobei
der Wärmeleitungssockel eine Dicke von nicht weniger als 9 mm hat; und
der Lötzinn eine Dicke von nicht weniger als 250 µm hat.
eine erste leitfähige Schicht (2), die mit einer Oberfläche der isolierenden Keramikschicht verbunden ist;
eine zweite leitfähige Schicht (3), die mit der anderen Oberfläche der isolierenden Keramikschicht verbunden ist;
ein Halbleiterelement (5), welches mit der ersten leitfähigen Schicht verbunden ist; und
einen Wärmeleitungssockel (7a), der durch Lötzinn (6a) mit der zweiten leitfähigen Schicht verbunden ist, wobei
der Wärmeleitungssockel eine Dicke von nicht weniger als 9 mm hat; und
der Lötzinn eine Dicke von nicht weniger als 250 µm hat.
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