Heat distribution module and method of manufacturing the same

专利摘要:
Ein Wärmeverteilermodul (10) besitzt einen Sockel (12), ein durch ein erstes aktives Hartlotmaterial (18) mit dem Sockel (12) verbundenes Wärmeverteilermodul (14), eine durch ein zweites aktives Hartlotmaterial (20) mit dem Wärmeverteilermodul (14) verbundene Zwischenschicht (24), eine durch ein drittes aktives Hartlotmaterial (28) mit der Zwischenschicht (24) verbundene Isolierplatte (22) und eine durch ein viertes aktives Hartlotmaterial (30) mit der Isolierplatte (22) verbundene Schaltplatte (26). Die ersten bis vierten aktiven Hartlotmaterialien (18, 20, 28, 30) besitzen eine Dicke im Bereich von 3 bis 20 mum, wenn die Komponenten des Wärmeverteilermoduls unter Druck miteinander verbunden werden, und enthalten einen aktiven Bestandteil (Ti) in einer Menge im Bereich von 400 bis 1000 mug/cm·2·.A heat distribution module (10) has a base (12), a heat distribution module (14) connected to the base (12) by a first active brazing material (18), and an intermediate layer connected to the heat distribution module (14) by a second active brazing material (20) (24), an insulating plate (22) connected to the intermediate layer (24) by a third active brazing material (28) and a circuit board (26) connected to the insulating plate (22) by a fourth active brazing material (30). The first to fourth active brazing materials (18, 20, 28, 30) have a thickness in the range of 3 to 20 µm when the components of the heat spreader module are joined together under pressure, and contain an active ingredient (Ti) in an amount in the range from 400 to 1000 mug / cm2.
公开号:DE102004014703A1
申请号:DE102004014703
申请日:2004-03-25
公开日:2004-11-18
发明作者:Shuhei Nagoya Ishikawa；Takahiro Nagoya Ishikawa；Makoto Nagoya Miyahara；Nobuaki Nagoya Nakayama；Masayuki Nagoya Shinkai；Seiji Nagoya Yasui
申请人:NGK Insulators Ltd；
IPC主号:B23K1-20

专利说明:
[0001] Dievorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wärmeverteilermodul zur Kühlung einesIC-Bausteins oder ähnliches,der Halbleiter etc. umfaßt.TheThe present invention relates to a heat distribution module for cooling aIC component or the like,the semiconductor etc. includes.
[0002] Allgemeinumfaßtein Wärmeverteilermodul zureffektiven Abführungder Wärmeeiner Halbleitervorrichtung wie ein IGBT (insulated gate bipolartransistor, bipolarer Transistor mit isoliertem Gate) oder ähnlicheseine Schaltplatte bzw. Platine, eine Isolierplatte, ein Wärmeverteilerelement(Wärmediffusionsschicht)und einen Sockel. Wenn notwendig, können spannungsdämpfendeSchichten zwischen diesen Komponenten des Wärmeverteilermoduls angeordnetwerden. Vordem war es üblich,diese Komponenten mit einer Lötschicht(mit einem Schmelzpunkt von etwa 250 °C) zu verbinden.Generallycomprisesa heat distribution module foreffective dissipationof warmtha semiconductor device such as an IGBT (insulated gate bipolartransistor, bipolar transistor with insulated gate) or the likea circuit board or circuit board, an insulating plate, a heat distribution element(Heat diffusion layer)and a pedestal. If necessary, can be voltage-dampingLayers arranged between these components of the heat distribution modulebecome. Before, it was commonthese components with a solder layer(with a melting point of about 250 ° C).
[0003] DieLötschichtenergeben jedoch einen hohen Wärmewiderstandund die Herstellungskosten fürden Wärmeverteilermodulsind hoch, weil zwei Verbindungsverfahren erforderlich sind, d.h.ein Verfahren des Hartlötensder Schaltplatte und der Isolierplatte miteinander und ein Verfahrendes Verbindens der verbundenen Anordnung mit dem Sockel.Thesolder layershowever, result in high thermal resistanceand the manufacturing cost ofthe heat distribution moduleare high because two connection methods are required, i.e.a method of brazingthe circuit board and the insulating plate with each other and a methodconnecting the connected assembly to the base.
[0004] DerErfinder der vorliegenden Erfindung hat in der offengelegten JapanischenPatentveröffentlichungNr. 2002-43842 ein Verfahren offenbart, eine Schaltplatte, eineIsolierplatte, eine Zwischenschicht und eine Wärmesenke mit einem aktivenHartlotmaterial unter Druck und Wärme in einem Ablauf zu verbinden,wobei keine Verbindungsschichten hinterlassen werden, die einenWärmewiderstandergeben. Gemäß dem offenbartenVerfahren kann ein Wärmeverteilermodulmit einer hohen thermischen Leitfähigkeit kostengünstig hergestelltwerden.TheThe present inventor has disclosed in JapanesePatent publicationNo. 2002-43842 discloses a method, a circuit board, aInsulating plate, an intermediate layer and a heat sink with an activeConnecting brazing material under pressure and heat in one process,leaving no tie layers that unite youthermal resistanceresult. According to the disclosedProcess can be a heat distribution modulemanufactured inexpensively with a high thermal conductivitybecome.
[0005] Gemäß dem obigenVerfahren des Vervollständigensder Verbindung der Komponenten in einem Ablauf wird, wenn das Hartlotmaterial übermäßig zugeführt wird, überschüssiges Hartlotmaterial umden Sockel herum herausgequetscht, wenn die Komponenten verbundenwerden. Die Notwendigkeit zur Entfernung des herausgequetschtenaktiven Hartlotmaterials führtzu einer Erhöhungder Herstellungskosten.According to the aboveCompletion procedurethe connection of the components in one process, if the brazing material is excessively supplied, excess brazing materialsqueezed out the base around when the components connectedbecome. The need to remove the squeezed outactive brazing material leadsto an increasethe manufacturing cost.
[0006] Dasgeschmolzene Hartlotmaterial, das herausgequetscht wurde, wird mitden Seitenkanten von Kupferplatten in Kontakt gebracht, die alsdie Schaltplatte und die Dämpfungsschichtverwendet werden. Wenn das aktive Hartlotmaterial und die Kupferplatteneinander kontaktieren, werden sie legiert und die legierten Bereichebesitzen eine elektrische Leitfähigkeitund eine thermische Leitfähigkeitniedriger als die von Kupfer, oder besitzen erhöhte Beständigkeit, was das Vermögen zurSpannungsdämpfungniedriger als das von Kupfer macht, was zu einer Verringerung inder Qualitätdes Wärmeverteilermodulsführt.Themelted brazing material that has been squeezed out withcontacted the side edges of copper plates, which asthe circuit board and the damping layerbe used. If the active brazing material and the copper platescontact each other, they are alloyed and the alloyed areashave electrical conductivityand thermal conductivitylower than that of copper, or have increased durability, resulting in the ability tosnubberlower than that of copper, resulting in a decrease inof qualityof the heat distribution moduleleads.
[0007] EineLösungist, die zugeführteMenge des aktiven Hartlotmaterials zu verringern, um das Herausquetschenvon überschüssigem aktivemHartlotmaterial um den Sockel herum zu verhindern. Eine Verringerungder zugeführtenMenge des aktiven Hartlotmaterials neigt dazu, einen Mangel dergesamten Menge an aktiven, zur Verbindung der Komponenten erforderlichenElementen hervorzurufen, was ein neues Problem zur Folge hat, indem eine notwendige Verbindungsfestigkeit nicht erreicht werdenkann.Asolutionis the fedReduce the amount of active brazing material to avoid squeezing outof excess activeTo prevent brazing material around the base. A decreasethe suppliedAmount of active brazing material tends to be deficienttotal amount of active, required to connect the componentsElements that result in a new problem ina necessary connection strength can not be achievedcan.
[0008] Esist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Wärmeverteilermodul,welches kein überschüssiges aktivesHartlotmaterial erzeugt und eine notwendige Verbindungsfestigkeiterreicht, wenn Komponenten des Wärmeverteilermodulsverbunden werden, und ein Verfahren zur Herstellung solch einesWärmeverteilermodulszur Verfügungzu stellen.Itis therefore an object of the present invention, a heat distribution module,which is no excess activeBrazing material generated and a necessary connection strengthreached when components of the heat distribution moduleare connected, and a method for producing suchHeat spreader moduleto disposalto deliver.
[0009] Gemäß der vorliegendenErfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeverteilermodulsmit einen Wärmeverteilerelement,einer Isolierplatte und einer Metallplatte, welche mit einem Sockelverbunden sind, zur Verfügunggestellt, das die Schritte umfaßt:Zuführenvon aktiven Hartlotmaterialien, welche jeweils einen aktiven Bestandteilenthalten, zwischen den Sockel, das Wärmeverteilerelement, die Isolierplatteund die Metallplatte und Pressen und Aufheizen des Sockels, desWärmeverteilerelements,der Isolierplatte und der Metallplatte, um die aktiven Hartlotmaterialienzu schmelzen, dadurch Verbinden des Sockels, des Wärmeverteilerelements,der Isolierplatte und der Metallplatte miteinander, dabei werdendie aktiven Hartlotmaterialien so zugeführt, daß die aktiven Hartlotmaterialieneine Dicke im Bereich von 3 bis 20 μm aufweisen, wenn die aktivenHartlotmaterialien geschmolzen sind und der aktive Bestandteil ineiner Menge im Bereich von 400 bis 1000 μg/cm² enthaltenist.According to the present invention there is provided a method of manufacturing a heat spreader module having a heat spreader element, an insulating plate and a metal plate connected to a base, comprising the steps of: supplying active brazing materials, each containing an active ingredient, between the base, the heat spreader element, the insulation plate and the metal plate and pressing and heating the base, the heat spreader element, the insulation plate and the metal plate to melt the active brazing materials, thereby connecting the base, the heat spreader element, the insulation plate and the metal plate to each other the active brazing materials are supplied so that the active brazing materials have a thickness in the range from 3 to 20 μm when the active brazing materials have melted and the active ingredient contains in an amount in the range from 400 to 1000 μg / cm ² is.
[0010] Dadie aktiven Hartlotmaterialien so zugeführt werden, daß derenDicke zur Zeit, zu der sie geschmolzen werden, in dem Bereich von3 bis 20 μm liegt,wenn der Sockel, das Wärmeverteilerelement, dieZwischenschicht die Isolierplatte und die Metallplatte miteinanderunter Druck und Wärmeverbunden werden, wird jede Menge der aktiven Hartlotmaterialien,die herausgequetscht wird, im Wesentlichen beseitigt oder bedeutendverringert. Folglich kann auf den Schritt des Entfernens jedes herausgequetschtenaktiven Hartlotmaterials verzichtet und die Herstellungskosten desWärmeverteilermoduls verringertwerden. Fernerhin werden Legieren der Oberfläche der Metallplatte, Herausquetschender aktiven Hartlotmaterialien auf die Seitenkante einer als eine Pufferschichtverwendeten Kupferplatte und eine Verringerung des Spannungsdämpfungsvermögens aufgrunddes Legierens unterdrückt,was den Wärmeverteilermodulvor einer Verringerung der Qualität schützt.Since the active brazing materials are supplied so that their thickness at the time they are melted is in the range of 3 to 20 µm when the base, the heat spreader member, the intermediate layer, the insulating plate and the metal plate are bonded together under pressure and heat amount of active brazing material that is squeezed out becomes essentially eliminated or significantly reduced. As a result, the step of removing any squeezed active brazing material can be eliminated and the manufacturing cost of the heat spreader module can be reduced. Furthermore, alloying the surface of the metal plate, squeezing the active brazing materials onto the side edge of a copper plate used as a buffer layer, and reducing the stress-damping capacity due to alloying are suppressed, which protects the heat spreader module from a deterioration in quality.
[0011] Deraktive Bestandteil ist in einer Menge im Bereich von 50 bis 2000 μg/cm² oder bevorzugterweise in einem Bereichvon 400 bis 1000 μg/cm² enthalten. Folglich wird die gesamte Mengedes zum Verbinden der Komponenten notwendigen aktiven Bestandteilsausreichend fürdie erforderliche Verbindungsfestigkeit erhalten.The active ingredient is contained in an amount in the range from 50 to 2000 μg / cm ² or preferably in a range from 400 to 1000 μg / cm ² . As a result, the entire amount of the active ingredient necessary for connecting the components is obtained sufficiently for the required connection strength.
[0012] Indem obigen Herstellungsverfahren sollte der aktive Bestandteil bevorzugtTi sein. Jedes der aktiven Hartlotmaterialien sollte bevorzugt ein3 bis 15 Gew.-% Ti enthaltendes Hartlotmaterial umfassen. Besonderssollte jedes der aktiven Hartlotmaterialien bevorzugt ein aktivesHartlotmaterial von Ag-Cu-In-Ti umfassen.InIn the above manufacturing process, the active ingredient should be preferredBe Ti. Each of the active brazing materials should preferably be oneBrazing material containing 3 to 15% by weight of Ti. Especiallyeach of the active brazing materials should preferably have an active oneAg-Cu-In-Ti brazing material.
[0013] Indem obigen Herstellungsverfahren kann jedes der aktiven Hartlotmaterialienauf eine zu verbindende Komponente als Platte gestapelt oder als Pastegedruckt oder kann auf eine zu verbindende Komponente als mit einemBinder vermischtes Pulver aufgetragen werden.Inthe above manufacturing method can use any of the active brazing materialsstacked on a component to be connected as a plate or as a pasteprinted or can be on a component to be connected as with aBinder mixed powder can be applied.
[0014] Indem obigen Herstellungsverfahren kann ein aktives Hartlotmaterial,das eine Mischung eines Hartlotmaterialpulvers frei von einem aktivenBestandteil und einem Pulver von aktivem Bestandteil umfaßt, odereine aus einem solchen aktiven Hartlotmaterialpulver hergestelltePaste anstatt eines einen aktiven Bestandteil enthaltenden Hartlotmaterials verwendetwerden. Das Hartlotmaterial frei von einem aktiven Bestandteil kannein Hartlotmaterial von Ag-Cu-In umfassen und der aktive Bestandteilkann Ti sein.Inthe above manufacturing process can use an active brazing material,which is a mixture of a brazing material powder free of an active oneIngredient and a powder of active ingredient, orone made from such an active brazing material powderPaste used instead of a brazing material containing an active ingredientbecome. The brazing material can be free of an active ingredientcomprise a brazing material of Ag-Cu-In and the active ingredientcan be Ti.
[0015] DerWärmeverteilermodulsollte bevorzugt aus einem Kompositmaterial, das ein Grundgerüst von Kohlenstoffund/oder Graphit beschichtet mit Cu oder einer Cu-Legierung umfaßt, odereinem Kompositmaterial, das ein Grundgerüst von SiC beschichtet mitCu oder einer Cu-Legierungumfaßt,hergestellt sein.TheHeat spreader moduleshould preferably be made of a composite material that is a backbone of carbonand / or graphite coated with Cu or a Cu alloy, ora composite material coated with a SiC frameworkCu or a Cu alloycomprisesbe made.
[0016] Dieaktiven Hartlotmaterialien könnenzwischen den Sockel, das Wärmeverteilerelementund die Metallplatte so zugeführtwerden, daß dieaktiven Hartlotmaterialien eine Dicke im Bereich von 3 bis 20 μm haben,wenn die aktiven Hartlotmaterialien geschmolzen werden, und denaktiven Bestandteil in einer Menge im Bereich von 400 bis 1000 μg/cm² enthalten, wobei das aktive Hartlotmaterialzwischen der Isolierplatte und der Metallplatte so zugeführt werden kann,daß dasaktive Hartlotmaterial eine Dicke im Bereich von 3 bis 20 μm besitzt,wenn das aktive Hartlotmaterial geschmolzen wird und den aktiven Bestandteilin einer Menge im Bereich von 50 bis 1000 μg/cm² enthält.The active brazing materials can be fed between the base, the heat spreader element and the metal plate so that the active brazing materials have a thickness in the range of 3 to 20 µm when the active brazing materials are melted and the active ingredient in an amount in the range of 400 contain up to 1000 μg / cm ² , the active brazing material between the insulating plate and the metal plate can be supplied so that the active brazing material has a thickness in the range of 3 to 20 microns when the active brazing material is melted and the active ingredient in one Contains amount in the range of 50 to 1000 μg / cm ² .
[0017] Gemäß der vorliegendenErfindung wird ebenso ein Wärmeverteilermodulzur Verfügunggestellt, das aufgebaut wurde durch Zuführen von aktiven Hartlotmaterialien,die jedes einen aktiven Bestandteil enthalten, zwischen einen Sockel,ein Wärmeverteilerelement,eine Isolierplatte und eine Metallplatte und Pressen und Erhitzendes Sockels, des Wärmeverteilerelements,der Isolierplatte und der Metallplatte, um die aktiven Hartlotmaterialienzu schmelzen, dadurch Verbinden des Sockels, des Wärmeverteilerelements,der Isolierplatte und der Metallplatte miteinander, dabei werdendie aktiven Hartlotmaterialien so zugeführt, daß die aktiven Hartlotmaterialieneine Dicke im Bereich von 3 bis 20 μm besitzen, wenn die aktivenHartlotmaterialien geschmolzen werden und der aktive Bestandteilin einer Menge im Bereich von 50 bis 2000 μg/cm²,bevorzugterweise in einem Bereich von 400 bis 1000 μg/cm² enthalten ist.According to the present invention there is also provided a heat spreader module constructed by feeding active brazing materials, each containing an active ingredient, between a base, a heat spreader element, an insulating plate and a metal plate and pressing and heating the base, the heat spreader element, the insulating plate and the metal plate to melt the active brazing materials, thereby connecting the base, the heat distribution element, the insulating plate and the metal plate to one another, the active brazing materials being fed in such a way that the active brazing materials have a thickness in the range from 3 to 20 μm when the active brazing materials are melted and the active ingredient is contained in an amount in the range of 50 to 2000 μg / cm ² , preferably in a range of 400 to 1000 μg / cm ² .
[0018] Wenndie Komponenten des Wärmeverteilermodulsmiteinander verbunden werden, werden keine überschüssigen aktiven Hartlotmaterialienerzeugt und der Wärmeverteilermodulkann eine notwendige Verbindungsfestigkeit besitzen.Ifthe components of the heat distribution moduleare interconnected, no excess active brazing materialsgenerated and the heat distribution modulecan have a necessary connection strength.
[0019] Gemäß der vorliegendenErfindung wird ebenso ein Wärmeverteilermodulzur Verfügunggestellt, das aufgebaut wurde durch Zuführen von aktiven Hartlotmaterialien,die jedes einen aktiven Bestandteil enthalten, zwischen einen Sockel,ein Wärmeverteilerelement,eine Isolierplatte und eine Metallplatte und Pressen und Erhitzendes Sockels, des Wärmeverteilerelements,der Isolierplatte und der Metallplatte, um die aktiven Hartlotmaterialienzu schmelzen, dadurch Verbinden des Sockels, des Wärmeverteilerelements,der Isolierplatte und der Metallplatte miteinander. Die Metallplatteschließt einegeringfügigeKante einer Legierung mit einer Breite innerhalb des Bereichs von200 μm ein.Der legierte Bereich der Metallplatte schließt konstituierende Bestandteileder aktiven Hartlotmaterialien ein.According to the presentThe invention also becomes a heat distribution moduleto disposalwhich was built up by supplying active brazing materials,each containing an active component, between a base,a heat distribution element,an insulating plate and a metal plate and pressing and heatingthe base, the heat distribution element,the insulating plate and the metal plate to the active brazing materialsto melt, thereby connecting the base, the heat distribution element,the insulating plate and the metal plate with each other. The metal platecloses oneminorEdge of an alloy with a width within the range of200 μm.The alloyed area of the metal plate includes constituent componentsof active brazing materials.
[0020] Mitder obigen Anordnung werden die Isolierplatte und andere Komponenten,die oberhalb und unterhalb der Metallplatte angeordnet sind, vordem Reißengeschützt.Folglich ist der Wärmeverteilermodulim Betrieb hochgradig zuverlässig.WithIn the above arrangement, the insulating plate and other componentswhich are arranged above and below the metal platethe tearingprotected.Hence the heat spreader modulehighly reliable in operation.
[0021] Dieobigen und anderen Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegendenErfindung werden aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahmezu den beigefügtenZeichnungen, welche Beispiele der vorliegenden Erfindung darstellen,deutlich.TheThe above and other objectives, features and advantages of the presentInvention will become apparent from the following description with referenceto the attachedDrawings illustrating examples of the present inventionclear.
[0022] 1 ist eine vertikale Querschnittsansicht einesWärmeverteilermodulsgemäß einerAusführungsformder vorliegenden Erfindung. 1 10 is a vertical cross-sectional view of a heat spreader module according to an embodiment of the present invention.
[0023] 2 ist eine vergrößerte fragmentarische Ansicht,die ein SiC/Cu-Kompositmaterial als ein Beispiel eines Wärmeverteilerelementszeigt. 2 FIG. 12 is an enlarged fragmentary view showing an SiC / Cu composite material as an example of a heat diffusion member.
[0024] 3 ist eine vergrößerte fragmentarische Ansicht,die ein C/Cu-Kompositmaterial als ein anderes Beispiel eines Wärmeverteilerelementszeigt. 3 Fig. 10 is an enlarged fragmentary view showing a C / Cu composite material as another example of a heat spreader element.
[0025] 4A ist eine vertikale Querschnittsansicht,die einen Einrichtungsschritt darstellt. 4A Fig. 12 is a vertical cross-sectional view illustrating a setup step.
[0026] 4B ist eine vertikale Querschnittsansicht,die einen Verbindungsschritt darstellt. 4B Fig. 12 is a vertical cross-sectional view illustrating a joining step.
[0027] 5 ist eine vertikale Querschnittsansicht, dieeinen anderen Verbindungsschritt darstellt. 5 Fig. 12 is a vertical cross sectional view illustrating another connection step.
[0028] 6 ist eine Querschnittsansichteiner in ersten bis dritten Versuchsbeispielen verwendeten Probe. 6 Fig. 14 is a cross sectional view of a sample used in first to third experimental examples.
[0029] 7A ist eine perspektivischeAnsicht, die das Erscheinungsbild von Vergleichsbeispiel C1 zeigt,nachdem seine Komponenten unter Druck verbunden wurden. 7A Fig. 14 is a perspective view showing the appearance of Comparative Example C1 after its components have been press-connected.
[0030] 7B ist eine perspektivischeAnsicht, die das Erscheinungsbild von Vergleichsbeispiel C2 zeigt,nachdem seine Komponenten unter Druck verbunden wurden. 7B Fig. 14 is a perspective view showing the appearance of Comparative Example C2 after its components have been connected under pressure.
[0031] 8A ist eine perspektivischeAnsicht, die das Erscheinungsbild von Erfindungsbeispiel E1 zeigt,nachdem seine Komponenten unter Druck verbunden wurden. 8A Fig. 10 is a perspective view showing the appearance of Inventive Example E1 after its components have been connected under pressure.
[0032] 8B ist eine perspektivischeAnsicht, die das Erscheinungsbild von Erfindungsbeispiel E2 zeigt,nachdem seine Komponenten unter Druck verbunden wurden. 8B Fig. 3 is a perspective view showing the appearance of Invention Example E2 after its components have been press-connected.
[0033] 9A ist eine Querschnittsansicht,die einen legierten Zustand einer Zwischenschicht in VergleichsbeispielC1 zeigt, nachdem seine Komponenten unter Druck verbunden wurden. 9A Fig. 14 is a cross-sectional view showing an alloyed state of an intermediate layer in Comparative Example C1 after its components have been bonded under pressure.
[0034] 9B ist eine Querschnittsansicht,die einen legierten Zustand einer Zwischenschicht in VergleichsbeispielC2 zeigt, nachdem seine Komponenten unter Druck verbunden wurden. 9B 12 is a cross-sectional view showing an alloyed state of an intermediate layer in Comparative Example C2 after its components have been bonded under pressure.
[0035] 10A ist eine Querschnittsansicht,die einen legierten Zustand einer Zwischenschicht in ErfindungsbeispielE1 zeigt, nachdem seine Komponenten unter Druck verbunden wurden. 10A Fig. 14 is a cross-sectional view showing an alloy state of an intermediate layer in Inventive Example E1 after its components have been bonded under pressure.
[0036] 10B ist eine Querschnittsansicht,die einen legierten Zustand einer Zwischenschicht in ErfindungsbeispielE2 zeigt, nachdem seine Komponenten unter Druck verbunden wurden. 10B Fig. 14 is a cross-sectional view showing an alloyed state of an intermediate layer in Inventive Example E2 after its components have been bonded under pressure.
[0037] 11 ist eine graphische Darstellung,die unterschiedliche herausgequetschte Mengen von aktiven Hartlotmaterialienunter Bezug zu verschiedenen Dicken der aktiven Hartlotmaterialienzeigt, wenn diese zugeführtwerden, wie in einem dritten Versuchsbeispiel gemessen. 11 Fig. 12 is a graph showing different squeezed amounts of brazing active materials with respect to different thicknesses of the brazing active materials as they are fed as measured in a third experimental example.
[0038] 12 ist eine Querschnittsansichteiner in vierten bis sechsten Versuchsbeispielen verwendeten Probe. 12 Fig. 14 is a cross-sectional view of a sample used in fourth to sixth experimental examples.
[0039] 13 ist eine graphische Darstellung,die verschiedene Verbindungsfestigkeiten von Wärmeverteilermodulen unter Bezugzu verschiedenen Mengen von in aktiven Hartlotmaterialien enthaltenemTi zeigt, wie in dem vierten Versuchsbeispiel gemessen. 13 Fig. 12 is a graph showing various bond strengths of heat dissipation modules with respect to different amounts of Ti contained in active brazing materials as measured in the fourth experimental example.
[0040] 14 ist eine Querschnittsansichteiner in dem fünftenVersuchsbeispielen verwendeten Probe. 14 Fig. 14 is a cross sectional view of a sample used in the fifth experimental example.
[0041] 15 ist eine graphische Darstellung,die verschiedene Verbindungsfestigkeiten unter Bezug zu verschiedenenMengen von Ti zwischen einer Isolierplatte aus SN und einer Schaltplatteaus Cu und ebenso zwischen einer Isolierplatte aus SN und einer Zwischenschichtzeigt, wie in dem fünftenVersuchsbeispiel gemessen. 15 Fig. 10 is a graph showing various connection strengths with respect to different amounts of Ti between an insulating plate made of SN and a switching plate made of Cu and also between an insulating plate made of SN and an intermediate layer as measured in the fifth experimental example.
[0042] 16 ist eine graphische Darstellung,die verschiedene thermische Leitfähigkeiten von Wärmeverteilermodulenunter Bezug zu verschiedenen Mengen von in aktiven Hartlotmaterialienenthaltenem Ti zeigt, wie in dem sechsten Versuchsbeispiel gemessen. 16 Fig. 12 is a graph showing different thermal conductivities of heat dissipation modules with respect to different amounts of Ti contained in active brazing materials as measured in the sixth experimental example.
[0043] 17 ist eine graphische Darstellung,die Verbindungsfestigkeiten, thermische Leitfähigkeiten, herausgequetschteMengen von aktiven Hartlotmaterialien und legierte Zustände vonZwischenschichten der Proben 1 bis 23 zeigt, wie in dem siebtenVersuchsbeispiel gemessen. 17 Fig. 10 is a graph showing bond strengths, thermal conductivities, squeezed amounts of active brazing materials and alloyed states of intermediate layers of samples 1 to 23 as measured in the seventh experimental example.
[0044] EinWärmeverteilermodulund ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Wärmeverteilermoduls werdenunten unter Bezugnahme auf 1 bis 17 beschrieben. Wie in 1 gezeigt, umfaßt ein Wärmeverteilermodulgemäß der vorliegendenErfindung einen Sockel 12, ein über dem Sockel 12 angeordnetesWärmeverteilerelement 14,eine auf dem Wärmeverteilerelement 14 angeordnetethermisch leitfähige Schicht 16,ein zwischen dem Sockel 12 und dem Wärmeverteilerelement 14 geschichteteserstes aktives Hartlotmaterial 18 und ein zwischen demWärmeverteilerelement 14 undder thermisch leitfähigen Schicht 16 geschichteteszweites aktives Hartlotmaterial 20.A heat spreader module and a method of manufacturing such a heat spreader module are described below with reference to FIG 1 to 17 described. As in 1 shown, a heat distribution module according to the present invention comprises a base 12 , one over the base 12 arranged heat distribution element 14 , one on the heat spreader element 14 arranged thermally conductive layer 16 , one between the base 12 and the heat spreader element 14 layered first active brazing material 18 and one between the heat spreader element 14 and the thermally conductive layer 16 layered second active brazing material 20 ,
[0045] Diethermisch leitfähigeSchicht 16 umfaßt eineIsolierplatte 22, eine zwischen der Isolierplatte 22 unddem Wärmeverteilerelement 14 geschichtete Zwischenschicht 24,eine überder Isolierplatte 22 angeordnete Schaltplatte 26 ausCu oder Al, ein zwischen der Zwischenschicht 24 und derIsolierplatte 22 geschichtetes drittes aktives Hartlotmaterial 28 undein zwischen der Isolierplatte 22 und der Schaltplatte 26 geschichtetesviertes aktives Hartlotmaterial 30.The thermally conductive layer 16 includes an insulating plate 22 , one between the insulating plate 22 and the heat spreader element 14 layered intermediate layer 24 , one over the insulating plate 22 arranged circuit board 26 made of Cu or Al, one between the intermediate layer 24 and the insulating plate 22 layered third active brazing material 28 and one between the insulating plate 22 and the circuit board 26 layered fourth active brazing material 30 ,
[0046] EinIC-Baustein 34 ist auf einer auf der Schaltplatte 26 angeordnetenGrundschicht 32 angebracht. Eine Wärmesenke 36 aus Aloder Cu als ein Wärmestrahlerist durch Schrauben (nicht gezeigt) befestigt, zum Beispiel aufder unteren Oberfläche desSockels 12. Die Isolierplatte kann aus AlN oder Si₃N₄ hergestellt sein.Die Abfolge, in der die Komponenten des Wärmeverteilermoduls angeordnetsind, d.h. die Abfolge des Sockels 12, des Wärmeverteilerelements 14,der Isolierplatte 22, der Zwischenschicht 24 undder Schaltplatte 26 ist nicht auf die in 1 gezeigte Abfolge begrenzt. Sofern derSockel 12 benachbart zu dem IC-Baustein 34 mitder Grundschicht 32 dazwischen angeordnet ist, kann jededer Zwischenschicht 24 und des Wärmeverteilerelement 14 keineeinzelne Schicht, aber eine Kombination von Schichten sein, unddie Isolierplatte 22 kann nicht direkt unterhalb der Schaltplatte 26,aber in jeder geeigneten Position irgendwo zwischen dem Sockel 12 undder Schaltplatte angeordnet sein.An IC component 34 is on one on the circuit board 26 arranged base layer 32 appropriate. A heat sink 36 Al or Cu as a heat radiator is fixed by screws (not shown), for example on the lower surface of the base 12 , The insulating plate can be made of AlN or Si ₃ N ₄ . The sequence in which the components of the heat distribution module are arranged, ie the sequence of the base 12 , the heat distribution element 14 , the insulating plate 22 , the intermediate layer 24 and the circuit board 26 is not on the in 1 sequence shown is limited. If the base 12 adjacent to the IC chip 34 with the base layer 32 interposed, each of the intermediate layers 24 and the heat spreader element 14 not a single layer, but a combination of layers, and the insulating plate 22 can not directly below the circuit board 26 , but in any suitable position anywhere between the base 12 and the circuit board.
[0047] Diethermische Leitfähigkeitdes Wärmeverteilerelements 14 solltebevorzugt bei 150 W/mK oder höherliegen. Wenn die thermische Leitfähigkeit des Wärmeverteilerelements 14 niedrigerals 150 W/mK liegt, wird die durch den IC-Baustein erzeugte Wärme während desBetriebs des Wärmeverteilermoduls 10 miteiner niedrigeren Geschwindigkeit aus dem Wärmeverteilermodul 10 abgeführt, waszu einem schlechteren Vermögenführt,das Wärmeverteilermodul 10 beieiner konstanten Temperatur zu halten.The thermal conductivity of the heat distribution element 14 should preferably be 150 W / mK or higher. If the thermal conductivity of the heat spreader element 14 is lower than 150 W / mK, the heat generated by the IC chip becomes during the operation of the heat distribution module 10 at a lower speed from the heat distribution module 10 dissipated, which leads to poorer assets, the heat distribution module 10 to keep at a constant temperature.
[0048] DasWärmeverteilerelement 14 istaus jedem Material oder Materialien hergestellt, so lange dessenthermische Leitfähigkeitoder thermische Ausdehnung in den obigen Bereich fallen. Bevorzugtsollte das Wärmeverteilerelement 14 mindestensaus einem der Materialien hergestellt sein, das aus der Gruppe bestehendaus SiC, AlN, Si₃N₄,BeO, Al₂O₃, Be₂C, C, Cu, Cu-Legierung, Al, Al-Legierung,Ag, Ag-Legierung und Si ausgewähltwurde. Das heißt, dasWärmeverteilerelement 14 kannaus einem einzelnen, aus der obigen Gruppe ausgewählten Materialoder einem Kompositmaterial hergestellt sein, das mindestens zweiaus der obigen Gruppe ausgewählteMaterialien umfaßt.Zum Beispiel kann ein solches Kompositmaterial ein SiC/Cu-Kompositmaterial 40 (siehe 2) oder ein C/Cu-Kompositmaterial 42 (siehe 3) sein.The heat distribution element 14 is made of any material or materials as long as its thermal conductivity or thermal expansion falls within the above range. The heat distribution element should preferably be used 14 be produced from at least one of the materials selected from the group consisting of SiC, AlN, Si ₃ N ₄ , BeO, Al ₂ O ₃ , Be ₂ C, C, Cu, Cu alloy, Al, Al alloy, Ag, Ag alloy and Si was selected. That is, the heat spreader element 14 may be made from a single material selected from the above group or a composite material comprising at least two materials selected from the above group. For example, such a composite material can be an SiC / Cu composite material 40 (please refer 2 ) or a C / Cu composite material 42 (please refer 3 ) his.
[0049] Wiein 2 gezeigt, umfaßt das SiC/Cu-Kompositmaterial 40 einenporösengesinterten Körper 44 ausSiC mit mit geschmolzenem Cu oder Cu-Legierung 48 gefüllten offenenPoren 46, welcher anschließend verfestigt wird.As in 2 shown comprises the SiC / Cu composite material 40 a porous sintered body 44 made of SiC with with melted Cu or Cu alloy 48 filled open pores 46 , which is then solidified.
[0050] Wiein 3 gezeigt, umfaßt das C/Cu-Kompositmaterial 42 einenporösengesinterten Körper 50,welcher durch vorheriges Sintern von Kohlenstoff oder einem Isotophiervon zu einem Netzwerk hergestellt wird, wobei der poröse gesinterteKörper 50 mit mitgeschmolzenen Cu oder Cu-Legierung 48 gefüllten offenenPoren 46 anschließendverfestigt wird. Das C/Cu-Kompositmaterial 42 wirdzum Beispiel in der offengelegten Japanischen PatentveröffentlichungNr. 2001-339022 offenbart.As in 3 shown comprises the C / Cu composite material 42 a porous sintered body 50 which is made by previously sintering carbon or an isotope thereof into a network, the porous sintered body 50 with with melted Cu or Cu alloy 48 filled open pores 46 is then solidified. The C / Cu composite material 42 is disclosed, for example, in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2001-339022.
[0051] Wenndas Wärmeverteilerelement 14 auseinem der oben genannten Kompositmaterialien oder Legierungen hergestelltwurde, könnender Koeffizient der thermischen Ausdehnung und seine thermischeLeitfähigkeitin einem Bereich von 3,0 × 10^–6 bis 1,0 × 10^–5 undmindestens jeweils 150 W/mK durch Festsetzen eines Zusammensetzungsverhältnisses derKonstituenten kontrolliert werden.If the heat spreader element 14 made of any of the above composite materials or alloys, the coefficient of thermal expansion and its thermal conductivity can range from 3.0 × 10 ^-6 to 1.0 × 10 ^-5 and at least 150 W / mK each by setting one Constituent compositional relationships are controlled.
[0052] Dieersten bis vierten aktiven Hartlotmaterialien 18, 20, 28, 30 solltenbevorzugt ein aktives Hartlotmaterial sein, das einen aktiven Bestandteiloder Bestandteile enthält.Der aktive Bestandteil oder Bestandteile können mindestens einer der Bestandteile sein,die im Periodensystem, zu Gruppe 2A, wie Mg, Sr, Ca, Ba, Be etc.,Gruppe 3A, wie Ce etc., Gruppe 4A, wie Ti, Zr, etc., Gruppe 5A,wie Nb etc. oder Gruppe 4B, wie B, Si etc., gehören. In der vorliegenden Ausführungsformumfassen die ersten bis vierten aktiven Hartlotmaterialien 18, 20, 28, 30 einHartlotmaterial aus AG-Cu-In-Ti, wobei Ti ein aktiver Bestandteilist.The first to fourth active brazing materials 18 . 20 . 28 . 30 should preferably be an active brazing material containing an active ingredient or ingredients. The active ingredient or ingredients can be at least one of the ingredients that are in the periodic table, to group 2A such as Mg, Sr, Ca, Ba, Be etc., group 3A such as Ce etc., group 4A such as Ti, Zr, etc ., Group 5A such as Nb etc. or Group 4B such as B, Si etc. belong. In the present embodiment, the first to fourth active brazing materials include 18 . 20 . 28 . 30 a brazing material made of AG-Cu-In-Ti, where Ti is an active ingredient.
[0053] Wiein 1 gezeigt, umfaßt die Grundschicht 32 eineauf der thermisch leitfähigenSchicht 16 angeordnete Lotschicht 60 und eineauf der Lotschicht 60 angeordnete Ni-Schicht zur Erhöhung der Benetzbarkeitdes IC-Bausteins 34 unterBezug zu der Lotschicht 60. Der Sockel 12 wirdaus reinem Kupfer oder Kupfer-Legierung hergestellt.As in 1 shown comprises the base layer 32 one on the thermally conductive layer 16 arranged solder layer 60 and one on the solder layer 60 arranged Ni layer to increase the wettability of the IC chip 34 with reference to the solder layer 60 , The base 12 is made of pure copper or copper alloy.
[0054] EinVerfahren zur Herstellung des Wärmeverteilermoduls 10 gemäß der vorliegendenAusführungsformwird unten unter Bezugnahme zu 4A bis 5 beschrieben.A method of manufacturing the heat spreader module 10 according to the present embodiment, reference is made to FIG 4A to 5 described.
[0055] 4A stellt einen Einrichtungsschrittdar. In dem Einrichtungsschritt werden das erste aktive Hartlotmaterial 18 inForm einer Platte, das Wärmeverteilerelement 14,das zweite aktive Hartlotmaterial 20 in Form einer Platte,die Zwischenschicht 24, das dritte aktive Hartlotmaterial 28 inForm einer Platte, die Isolierplatte 22, das vierte aktiveHartlotmaterial 30 in Form einer Platte und die Schaltplatte 26 aufeinanderfolgendin der genannten Abfolge auf dem Sockel 12 angeordnet.Der Einrichtungsschritt wird zum Beispiel in der Atmosphäre durchgeführt. 4A represents a setup step. In the setup step, the first active brazing material 18 in the form of a plate, the heat distribution element 14 , the second active brazing material 20 in the form of a plate, the intermediate layer 24 , the third active brazing material 28 in the form of a plate, the insulating plate 22 , the fourth active brazing material 30 in the form of a plate and the circuit board 26 successively in the order mentioned on the base 12 arranged. For example, the setup step is performed in the atmosphere.
[0056] 4B stellt einen Verbindungsschrittdar. In dem Verbindungsschritt wird der Sockel 12, aufdem das erste aktive Hartlotmaterial 18, das Wärmeverteilerelement 14,das zweite aktive Hartlotmaterial 20, die Zwischenschicht 24,das dritte aktive Hartlotmaterial 28, die Isolierplatte 22,das vierte aktive Hartlotmaterial 30 und die Schaltplatte 26 angeordnetsind, starr auf einer Einspannvorrichtung angebracht. Die Anordnungwird in ein Vakuum von 1,0 × 10^–5 Torr oderweniger gestellt und von oben gepreßt, um die Komponenten miteinanderzu verbinden, während dieTemperatur angehoben und abgesenkt wird. Der auf diese Weise durchgeführte Verbindungsschritt stellteine integral verbundene Anordnung der Schaltplatte 26,der Isolierplatte 22, der Zwischenschicht 24,des Wärmeverteilerelements 14 unddes Sockels 12 her, d.h. das Wärmeverteilermodul 10 wiein 1 gezeigt. 4B represents a connection step. In the connection step the base 12 on which the first active brazing material 18 , the heat distribution element 14 , the second active brazing material 20 who have favourited Interlayer 24 , the third active brazing material 28 who have favourited Insulating Plate 22 , the fourth active brazing material 30 and the circuit board 26 are arranged, rigidly attached to a jig. The assembly is placed in a vacuum of 1.0 x 10 ^-5 torr or less and pressed from above to bond the components together as the temperature is raised and lowered. The connecting step carried out in this way constitutes an integrally connected arrangement of the circuit board 26 , the insulating plate 22 , the intermediate layer 24 , the heat distribution element 14 and the base 12 forth, ie the heat distribution module 10 as in 1 shown.
[0057] In 4A werden die ersten bisvierten aktiven Hartlotmaterialien 18, 20, 28, 30 jedesin Form einer Platte verwendet. Wie in 5 gezeigt, können die ersten bis viertenaktiven Hartlotmaterialien 18, 20, 28, 30 jedochjedes in Form einer Paste verwendet werden. Speziell wird das Wärmeverteilerelement 14,das mit dem zweiten aktiven Hartlotmaterial 20 beschichtetist, auf dem Sockel 12 angeordnet, der mit dem ersten aktivenHartlotmaterial 18 beschichtet ist, und die Zwischenschicht 24,die mit dem dritten aktiven Hartlotmaterial 28 beschichtetist, wird auf dem Wärmeverteilerelement 14 angeordnet.In 4A become the first to fourth active brazing materials 18 . 20 . 28 . 30 each used in the form of a plate. As in 5 shown, the first to fourth active brazing materials 18 . 20 . 28 . 30 however, each can be used in the form of a paste. The heat distribution element is special 14 that with the second active brazing material 20 is coated on the base 12 arranged with the first active brazing material 18 is coated, and the intermediate layer 24 using the third active brazing material 28 is coated, is on the heat distribution element 14 arranged.
[0058] Dannwird die Isolierplatte 22, die mit dem vierten aktivenHartlotmaterial 30 beschichtet ist, auf der Zwischenschicht 24 angeordnet,und die Schaltplatte 26 wird auf der Isolierplatte 22 angeordnet.Der Einrichtungsschritt, bei dem die ersten bis vierten aktivenHartlotmaterialien 18, 20, 28, 30 jedesin Form einer Paste verwendet werden, ist nun abgeschlossen.Then the insulating plate 22 using the fourth active brazing material 30 is coated on the intermediate layer 24 arranged, and the circuit board 26 is on the insulating plate 22 arranged. The setup step in which the first to fourth active brazing materials 18 . 20 . 28 . 30 each used in the form of a paste is now complete.
[0059] Indem in 4B gezeigtenVerbindungsschritt sollte die Anordnung bevorzugt unter einem Druckin dem Bereich von 0,2 MPa bis 10 MPa gepreßt werden.In the in 4B Connection step shown, the assembly should preferably be pressed under a pressure in the range of 0.2 MPa to 10 MPa.
[0060] Gemäß der vorliegendenAusführungsform werdenin dem in 4A oder 5 gezeigten Einrichtungsschrittdie ersten bis vierten aktiven Hartlotmaterialien 18, 20, 28, 30 insolchen Mengen zugeführt, daß sie beimSchmelzen unter Druck und Wärmeso miteinander verbunden werden, daß sie eine mittlere Dicke indem Bereich von 3 bis 20 μmbesitzen.According to the present embodiment, in the in 4A or 5 setup step shown the first to fourth active brazing materials 18 . 20 . 28 . 30 supplied in such quantities that they are joined together during melting under pressure and heat so that they have an average thickness in the range from 3 to 20 μm.
[0061] DieMenge von in jedem der ersten bis vierten aktiven Hartlotmaterialien18, 20, 28, 30 enthaltenem Ti sollte bevorzugt in dem Bereich von50 bis 2000 μg/cm² oder bevorzugter in dem Bereich von 400bis 1000 μg/cm² liegen.The amount of Ti contained in each of the first to fourth active brazing materials 18, 20, 28, 30 should preferably be in the range of 50 to 2000 µg / cm ^2, or more preferably in the range of 400 to 1000 µg / cm ² .
[0062] Dadie ersten bis vierten aktiven Hartlotmaterialien 18, 20, 28, 30 sozugeführtwerden, daß ihre Dickein dem Bereich von 3 bis 20 μmzu der Zeit liegt, zu der sie unter Druck und Wärme geschmolzen werden, ummiteinander verbunden zu werden, wenn der Sockel 12, dasWärmeverteilerelement 14,die Zwischenschicht 24, die Isolierplatte 22 unddie Schaltplatte 26 unter Druck miteinander verbunden werden,wird jede Menge der aktiven Hartlotmaterialien 80 (siehezum Beispiel 7A), dieherausgequetscht wird, im Wesentlichen beseitigt oder bedeutendverringert. Folglich kann auf den Schritt des Entfernens jedes herausgequetschtenaktiven Hartlotmaterials 80 verzichtet und die Herstellungskosten desWärmeverteilermoduls 10 verringertwerden. Zusätzlichwird das Legieren der Oberflächeder Zwischenschicht 24, die in Form eine Metallplatte vorliegt,unterdrückt,so daß dieQualitätdes Wärmeverteilermoduls 10 nicht verringertwird. Die Schaltplatte 26 liegt häufig in Form einer dünnen Plattemit einer Dicke im Bereich von 0,1 bis 0,3 mm vor. Folglich ist jedesherausgequetschte aktive Hartlotmaterial 80, das an denSeitenkanten der Schaltplatte 26 anliegt, außerordentlichgering und daher sind das aktive Hartlotmaterial 80 unddie Schaltplatte 26 im Wesentlichen nicht legiert.Because the first to fourth active brazing materials 18 . 20 . 28 . 30 so that their thickness is in the range of 3 to 20 µm at the time when they are melted under pressure and heat to be bonded to each other when the base 12 , the heat distribution element 14 who have favourited Interlayer 24 who have favourited Insulating Plate 22 and the circuit board 26 bonded together under pressure will create lots of active brazing materials 80 (see for example 7A ) that is squeezed out, substantially eliminated or significantly reduced. Consequently, the step of removing any squeezed active brazing material 80 waived and the manufacturing costs of the heat distribution module 10 be reduced. In addition, alloying the surface of the intermediate layer 24 , which is in the form of a metal plate, suppressed, so that the quality of the heat distribution module 10 is not reduced. The circuit board 26 is often in the form of a thin plate with a thickness in the range of 0.1 to 0.3 mm. Consequently, any squeezed active brazing material is 80 that on the side edges of the circuit board 26 is extremely low and therefore the active brazing material 80 and the circuit board 26 is essentially non-alloyed.
[0063] DieVerbindungsfestigkeit zwischen den Komponenten hängt von der Menge von in jedemder ersten bis vierten aktiven Hartlotmaterialien 18, 20, 28, 30 enthaltenemTi ab. In der vorliegenden Ausführungsformwird, insofern die Menge von in jedem der ersten bis vierten aktivenHartlotmaterialien 18, 20, 28, 30 enthaltenemTi bevorzugt in dem Bereich von 50 bis 2000 μg/cm² oderbevorzugter in dem Bereich von 400 bis 1000 μg/cm² liegt,die gesamte Menge von zum Verbinden der Komponenten notwendigemTi ausreichend füreine erforderliche Verbindungsfestigkeit erhalten.The bond strength between the components depends on the amount of brazing materials active in each of the first to fourth active materials 18 . 20 . 28 . 30 contained Ti from. In the present embodiment, in so far as the amount of in each of the first to fourth active brazing materials 18 . 20 . 28 . 30 contained Ti preferably in the range of 50 to 2000 μg / cm ² or more preferably in the Be ranges from 400 to 1000 μg / cm ² , the total amount of Ti necessary for connecting the components is obtained sufficiently for a required connection strength.
[0064] SiebenVersuchsbeispiele werden unten beschrieben. In dem ersten Versuchsbeispielwerden herausgequetschte Zuständedes aktiven Hartlotmaterials 80 auf das Erscheinungsbildunter Bezug zu verschiedenen Proben (Vergleichsbeispiele C1, C2 undErfindungsbeispiele E1, E2) betrachtet. Wie in 6 gezeigt, besitzen diese Proben einesolch allgemeine Struktur, daß zweiverbundene Anordnungen 82, 84 mit einer Pufferschicht 86 dazwischengestapelt sind. Jede der verbundenen Anordnungen 82, 84 istaufgebaut aus dem Wärmeverteilerelement 14 (miteiner Dicke von 3,0 mm), aus dem C/Cu-Kompositmaterial 42 (siehe 3), dem zweiten auf dem Wärmeverteilerelement 14 angeordnetenaktiven Hartlotmaterial 20, der Zwischenschicht 24 (miteiner Dicke von 0,25 mm) aus Cu, welche auf dem zweiten aktivenHartlotmaterial 20 angeordnet ist, dem dritten auf derZwischenschicht 24 angeordneten aktiven Hartlotmaterial 28,der Isolierplatte 22 (mit einer Dicke von 0,3 mm) aus SN,welche auf dem dritten aktiven Hartlotmaterial 28 angeordnetist, dem vierten auf der Isolierplatte 22 angeordnetenaktiven Hartlotmaterial 28 und der Schaltplatte 26 (miteiner Dicke von 0,3 mm) aus Cu, welche auf dem vierten aktiven Hartlotmaterial 30 angeordnetist.Seven experimental examples are described below. In the first experimental example, squeezed out states of the active brazing material 80 on the appearance with reference to different samples (comparative examples C1, C2 and inventive examples E1, E2) considered. As in 6 As shown, these samples have such a general structure that two interconnected arrangements 82 . 84 with a buffer layer 86 are stacked in between. Each of the connected arrangements 82 . 84 is made up of the heat distribution element 14 (with a thickness of 3.0 mm), from the C / Cu composite material 42 (please refer 3 ), the second one on the heat distribution element 14 arranged active brazing material 20 , the intermediate layer 24 (with a thickness of 0.25 mm) made of Cu, which is on the second active brazing material 20 is arranged, the third on the intermediate layer 24 arranged active brazing material 28 , the insulating plate 22 (with a thickness of 0.3 mm) made of SN, which on the third active brazing material 28 is arranged, the fourth on the insulating plate 22 arranged active brazing material 28 and the circuit board 26 (with a thickness of 0.3 mm) made of Cu, which is on the fourth active brazing material 30 is arranged.
[0065] DieProben wurden einem Vakuum von 1,0 × 10^–5 Torroder weniger bei einer Temperatur von 830 °C ausgesetzt und unter einemDruck von 3,5 MPa gepreßt,um die Komponenten miteinander zu verbinden. Die Proben wurden für 10 Minutengepreßt.The samples were subjected to a vacuum of 1.0 x 10 ^-5 Torr or less at a temperature of 830 ° C and pressed under a pressure of 3.5 MPa to bond the components together. The samples were pressed for 10 minutes.
[0066] InVergleichsbeispiel C1 besaß jedesder zweiten bis vierten aktiven Hartlotmaterialien 20, 28, 30 eineDicke von 50 μmzu der Zeit, zu der die Komponenten unter Druck verbunden wurden.In Vergleichsbeispiel C2 besaß jedesder zweiten bis vierten aktiven Hartlotmaterialien 20, 28, 30 eineDicke von 30 μmzu der Zeit, zu der die Komponenten unter Druck verbunden wurden.In Erfindungsbeispiel E1 besaß jedesder zweiten bis vierten aktiven Hartlotmaterialien 20, 28, 30 eineDicke von 20 μmzu der Zeit, zu der die Komponenten unter Druck verbunden wurden.In Erfindungsbeispiel E2 besaß jedesder zweiten bis vierten aktiven Hartlotmaterialien 20, 28, 30 eineDicke von 10 μmzu der Zeit, zu der die Komponenten unter Druck verbunden wurden.In Comparative Example C1, each of the second to fourth active brazing materials had 20 . 28 . 30 a thickness of 50 µm at the time the components were joined under pressure. In Comparative Example C2, each of the second to fourth active brazing materials had 20 . 28 . 30 a thickness of 30 µm at the time the components were joined under pressure. In Inventive Example E1, each of the second to fourth active brazing materials had 20 . 28 . 30 a thickness of 20 µm at the time the components were joined under pressure. In Inventive Example E2, each of the second through fourth active brazing materials had 20 . 28 . 30 a thickness of 10 µm at the time the components were joined under pressure.
[0067] DieErscheinungsbilder der Proben nach den Versuchen werden in 7A bis 8B gezeigt. Aus Vergleichsbeispiel C1,wie in 7A gezeigt, kann ersehenwerden, daß einegroßeMenge von überschüssigem aktivemHartlotmaterial 80 herausgequetscht wurde, als die Komponentengepreßtwurden, mit einer großenMenge von an die Seitenkanten der Schaltplatte 26 und derZwischenschicht 24 angelegtem aktivem Hartlotmaterial 80.Aus Vergleichsbeispiel C2, wie in 7B gezeigt,kann ersehen werden, daß etwas überschüssiges aktivesHartlotmaterial 80 herausgequetscht wurde, als die Komponentengepreßtwurden, mit an die Seitenkanten der Schaltplatte 26 undder Zwischenschicht 24 angelegtem aktivem Hartlotmaterial 80.In Erfindungsbeispiel E1, wie in 8A gezeigt,ist die Menge an überschüssigem aktivemHartlotmaterial 80, das herausgequetscht wurde, als dieKomponenten gepreßt wurden,klein, mit nahezu keinem an die Seitenkanten der Schaltplatte 26 undder Zwischenschicht 24 angelegtem aktivem Hartlotmaterial 80.In Erfindungsbeispiel E2, wie in 8B gezeigt,wurde kein aktives Hartlotmaterial 80 herausgequetscht,wenn die Komponenten gepreßtwurden, mit keinem an die Seitenkanten der Schaltplatte 26 undder Zwischenschicht 24 angelegtem aktivem Hartlotmaterial 80.The appearance of the samples after the tests are shown in 7A to 8B shown. From comparative example C1, as in 7A can be seen that a large amount of excess active brazing material 80 was squeezed out when the components were pressed with a large amount of to the side edges of the circuit board 26 and the intermediate layer 24 active brazing material 80 , From comparative example C2, as in 7B shown, it can be seen that some excess active brazing material 80 was squeezed out when the components were pressed, along with the side edges of the circuit board 26 and the intermediate layer 24 active brazing material 80 , In inventive example E1, as in 8A shown is the amount of excess active brazing material 80 , which was squeezed out when the components were pressed, small, with almost none on the side edges of the circuit board 26 and the intermediate layer 24 active brazing material 80 , In inventive example E2, as in 8B no active brazing material was shown 80 squeezed out when the components were pressed, with none on the side edges of the circuit board 26 and the active brazing material applied to the intermediate layer 24 80 ,
[0068] Indem zweiten Versuchsbeispiel wurden Vergleichsbeispiele C1, C2 undErfindungsbeispiele E1, E2, die im Versuch standen, vertikal gebrochen unddie Zwischenschichten 24 daraufhin betrachtet, wie sielegiert wurden und die Isolierplatten 22 wurden daraufhinbetrachtet, wie sie gerissen waren. Die Versuchsergebnisse werdenin 9A bis 10B gezeigt.In the second test example, comparative examples C1, C2 and inventive examples E1, E2, which were in the test, were broken vertically and the intermediate layers 24 then looked at how they were alloyed and the insulating plates 22 were then looked at how they were torn. The test results are in 9A to 10B shown.
[0069] InVergleichsbeispiel C1, wie in 9A gezeigt,wurde die Zwischenschicht 24 mit einer Tiefe von etwa 200 μm von ihrerSeitenkante zu ihrer Mitte hin legiert (siehe einen legierten Bereicha1). In Vergleichsbeispiel C2, wie in 9B gezeigt,wurde die Zwischenschicht 24 mit einer Tiefe von etwa 100 μm von ihrerSeitenkante zu ihrer Mitte hin legiert (siehe einen legierten Bereicha2). Da in Vergleichsbeispiel C1 der legierte Bereich groß war, besaß die IsolierplatteRisse darin.In comparative example C1, as in 9A was shown, the intermediate layer 24 alloyed with a depth of about 200 μm from its side edge to its center (see an alloyed area a1). In comparative example C2, as in 9B was shown, the intermediate layer 24 alloyed with a depth of about 100 μm from its side edge to its center (see an alloyed area a2). Since the alloyed area was large in Comparative Example C1, the insulating plate had cracks therein.
[0070] InErfindungsbeispiel E1, wie in 10A gezeigt,wurde die Zwischenschicht 24 mit einer Tiefe von etwa 20 μm von ihrerSeitenkante zu ihrer Mitte hin legiert (siehe einen legierten Bereichb1). Der legierte Bereich b1 ist viel kleiner als der in VergleichsbeispielC1, C2. In Erfindungsbeispiel E2, wie in 10B gezeigt, wurde die Zwischenschicht 24 mit einerTiefe von etwa 10 μmvon ihrer Seitenkante zu ihrer Mitte hin legiert (siehe einen legiertenBereich b2). Es ist verständlich,daß dieZwischenschicht 24 in Erfindungsbeispiel E2 nahezu nichtlegiert war.In inventive example E1, as in 10A was shown, the intermediate layer 24 alloyed with a depth of about 20 μm from its side edge to its center (see an alloyed area b1). The alloyed area b1 is much smaller than that in comparative example C1, C2. In inventive example E2, as in 10B was shown, the intermediate layer 24 alloyed with a depth of about 10 μm from its side edge to its center (see an alloyed area b2). It is understandable that the intermediate layer 24 was almost not alloyed in inventive example E2.
[0071] Indem dritten Versuchsbeispiel wurden die Proben (siehe 6), welche die gleichenwie die in dem ersten Versuchsbeispiel waren, auf unterschiedlicheMengen von herausgequetschtem aktivem Hartlotmaterial 80 hinunter Bezug zu verschiedenen Dicken der zweiten bis vierten aktivenHartlotmaterialien 20, 28, 30 zu derZeit, zu der sie zugeführtwurden, untersucht. Die unterschiedlichen Mengen von herausgequetschtemaktivem Hartlotmaterial 80 wurden durch Abschneiden desherausgequetschten aktiven Hartlotmaterials 80 und Messenseines Gewichts gemessen.In the third experimental example, the samples (see 6 ), which were the same as those in the first experimental example, for different amounts of active brazing material squeezed out 80 towards different thicknesses of the second to fourth active brazing materials 20 . 28 . 30 at the time they were fed. The different amounts of squeezed out active brazing material 80 by cutting out the squeezed active brazing material 80 and measuring his weight.
[0072] Diegemessenen Ergebnisse werden in 11 gezeigt.In 11 bilden mit ⟡ (:leere Raute) bezeichnete graphische Darstellungen Mengen von herausgequetschtemaktivem Hartlotmaterial 80 ab, wenn ein 2,2 Gew.-% Ti enthaltendesaktives Hartlotmaterial als die zweiten bis vierten aktiven Hartlotmaterialien 20, 28, 30 verwendetwurde, und mit ∎ (: volles Quadrat) bezeichnete graphischeDarstellungen bilden Mengen von herausgequetschtem aktivem Hartlotmaterial 80 ab,wenn ein 7 Gew.-% Ti enthaltendes aktives Hartlotmaterial als diezweiten bis vierten aktiven Hartlotmaterialien 20, 28, 30 verwendetwurde. Eine geradlinige Kurve G, die nach rechts aufwärts zeigt,bedeutet Veränderungenin dem Gesamtgewicht der zweiten bis vierten aktiven Hartlotmaterialien 20, 28, 30,wenn diese zugeführtwurden.The measured results are in 11 shown. In 11 form graphical representations denoted by ⟡ (: empty diamond) sets of squeezed active brazing material 80 if a brazing active material containing 2.2% by weight of Ti as the second to fourth active brazing materials 20 . 28 . 30 was used, and graphs labeled ∎ (: full square) form amounts of squeezed active brazing material 80 if a brazing active material containing 7% by weight of Ti as the second to fourth brazing active materials 20 . 28 . 30 was used. A straight line curve G pointing upward to the right means changes in the total weight of the second to fourth active brazing materials 20 . 28 . 30 if these have been fed.
[0073] Wiein 11 gezeigt, steigtdie Menge des herausgequetschten aktiven Hartlotmaterials 80 an, wenndie Dicke der zugeführtenzweiten bis vierten aktiven Hartlotmaterialien 20, 28, 30 ansteigt.Es kann ebenfalls ersehen werden, daß der Unterschied zwischender Menge an herausgequetschtem aktivem Hartlotmaterial 80 unddem Gesamtgewicht der zweiten bis vierten aktiven Hartlotmaterialien 20, 28, 30,wenn diese zugeführtwurden, d.h. die Menge von aktivem Hartlotmaterial 80,das zu der Verbindung der Komponenten beträgt, im Wesentlichen unverändert bleibt.As in 11 shown, the amount of active brazing material squeezed out increases 80 when the thickness of the supplied second to fourth active brazing materials 20 . 28 . 30 increases. It can also be seen that the difference between the amount of brazing active material squeezed out 80 and the total weight of the second to fourth active brazing materials 20 . 28 . 30 if these were fed, ie the amount of active brazing material 80 , which amounts to the connection of the components, remains essentially unchanged.
[0074] Infolgedessenist es aus dem dritten Versuchsbeispiel verständlich, daß, da das Gewicht von aktivemHartlotmaterial, das zur Verbindung der Komponenten beiträgt, im Wesentlichenunverändert bleibt,es nutzlos ist, eine Menge von aktivem Hartlotmaterial im Überschuß von diesemGewicht aufzubringen, und wenn eine Menge von aktivem Hartlotmaterialim Überschuß zugeführt wird,dann wird die Zwischenschicht 24 unerwünscht legiert, was zu kennzeichnendenVerschlechterungen führt.As a result, it is understandable from the third experimental example that since the weight of active brazing material which contributes to the connection of the components remains essentially unchanged, it is useless to apply an amount of active brazing material in excess of this weight, and if a lot of active brazing material is supplied in excess, then the intermediate layer 24 alloyed undesirably, which leads to significant deterioration.
[0075] Dasvierte Versuchsbeispiel wird unten beschrieben. In dem vierten Versuchsbeispiel,wurden verschiedene Verbindungsfestigkeiten des Wärmeverteilermodulsunter Bezug zu den Mengen von in den zweiten bis vierten aktivenHartlotmaterialien 20, 28, 30 enthaltenemTi betrachtet.The fourth experimental example is described below. In the fourth experimental example, various bond strengths of the heat spreader module were compared with the amounts of active brazing materials in the second to fourth 20 . 28 . 30 contained Ti considered.
[0076] Indem vierten Versuchsbeispiel wurden hergestellt Proben eines erstenTyps, wobei 60Ag-24Cu-14In-2,2Tials die ersten bis vierten aktiven Hartlotmaterialien 18, 20, 28, 30 verwendetwurde und die Proben eine jeweilige Dicke von 5 μm, 7,5 μm, 10 μm, 15 μm und 20 μm hatten, wenn sie zugeführt wurden,und Proben eines zweiten Typs, wobei 58Ag-22Cu-13In-72Ti als die erstenbis vierten aktiven Hartlotmaterialien 18, 20, 28, 30 verwendetwurde und die Proben eine jeweilige Dicke von 5 μm, 7,5 μm, 10 μm, 15 μm und 20 μm hatten, wenn sie zugeführt wurden.In the fourth experimental example, samples of a first type were prepared using 60Ag-24Cu-14In-2.2Ti as the first to fourth active brazing materials 18 . 20 . 28 . 30 was used and the samples had a thickness of 5 µm, 7.5 µm, 10 µm, 15 µm and 20 µm, respectively, when they were fed, and samples of a second type, 58Ag-22Cu-13In-72Ti as the first to fourth active brazing materials 18 . 20 . 28 . 30 was used and the samples had a respective thickness of 5 μm, 7.5 μm, 10 μm, 15 μm and 20 μm when they were supplied.
[0077] Wiein 12 gezeigt, ist jededer Proben des ersten und zweiten Typs aufgebaut aus dem erstenaktiven Hartlotmaterial 18, das auf dem Sockel 12 (miteiner Dicke von 2,0 mm) aus Cu angeordnet ist, dem Wärmeverteilerelement 14 (miteiner Dicke von 3,0 mm) aus dem C/Cu-Kompositmaterial, das auf demersten aktiven Hartlotmaterial 18 angeordnet ist, dem zweitenauf dem Wärmeverteilerelement 14 angeordnetenaktiven Hartlotmaterial 20, der auf dem zweiten aktivenHartlotmaterial 20 angeordneten Zwischenschicht 24 (miteiner Dicke von 1,0 mm), dem dritten auf der Zwischenschicht 24 angeordnetenaktiven Hartlotmaterial 28, der Isolierplatte 22 (mit einerDicke von 0,3 mm) aus SN, das auf dem dritten aktiven Hartlotmaterial 28 angeordnetist, dem vierten auf der Isolierplatte 22 angeordnetenaktiven Hartlotmaterial 30 und der Schaltplatte 26 (miteiner Dicke von 0,2 mm) aus Cu, die auf dem vierten aktiven Hartlotmaterial 30 angeordnetist.As in 12 shown, each of the samples of the first and second types is constructed from the first active brazing material 18 that on the base 12 (with a thickness of 2.0 mm) made of Cu, the heat spreader element 14 (with a thickness of 3.0 mm) from the C / Cu composite material, which is on the first active brazing material 18 is arranged, the second on the heat spreader element 14 arranged active brazing material 20 on the second active brazing material 20 arranged intermediate layer 24 (with a thickness of 1.0 mm), the third on the intermediate layer 24 arranged active brazing material 28 , the insulating plate 22 (with a thickness of 0.3 mm) made of SN, which is on the third active brazing material 28 is arranged, the fourth on the insulating plate 22 arranged active brazing material 30 and the circuit board 26 (with a thickness of 0.2 mm) made of Cu based on the fourth active brazing material 30 is arranged.
[0078] DieProben des ersten und zweiten Typs wurden einem Abschälversuchunterzogen, in dem Enden mit dem Sockel 12 und der Schaltplatte 26 verbundenund einfach vertikal gezogen wurden. In dem Abschälversuchwurden die Proben auf eine Festigkeit zu der Zeit, zu der die verbundenenOberflächen(aktive Hartlotmaterialoberflächen)abgeschältwurden oder eine Festigkeit zu der Zeit, zu der das Wärmeverteilerelement 14 gebrochenwurde. Wenn die verbundenen Oberflächen abgeschält werden,bedeutet das, daß dieVerbindungsfestigkeit zu niedrig ist, und wenn das Wärmeverteilerelement 14 gebrochenwird, bedeutet das, daß dieVerbindungsfestigkeit hoch ist und die verbundenen Oberflächen hochgradigzuverlässigsind.The samples of the first and second types were subjected to a peeling test, in which ends with the base 12 and the circuit board 26 connected and simply pulled vertically. In the peel test, the samples were tested for strength at the time the bonded surfaces (brazing active material surfaces) were peeled or strength at the time the heat spreader element 14 was broken. If the bonded surfaces are peeled, it means that the bond strength is too low, and if the heat spreader element 14 broken, it means that the bond strength is high and the bonded surfaces are highly reliable.
[0079] Diegemessenen Ergebnisse des vierten Versuchsbeispiels werden in 13 gezeigt. In 13 bildet die horizontaleAchse Abstufungen der Dicke der aktiven Hartlotmaterialien 18, 20, 28, 30 derProben des ersten Typs, Abstufungen der Dicke der aktiven Hartlotmaterialien 18, 20, 28, 30 derProben des zweiten Typs und Abstufungen für Mengen von enthaltenem Tiab.The measured results of the fourth experimental example are shown in 13 shown. In 13 The horizontal axis forms gradations in the thickness of the active brazing materials 18 . 20 . 28 . 30 samples of the first type, gradations of the thickness of the active brazing materials 18 . 20 . 28 . 30 samples of the second type and gradations for amounts of contained Ti.
[0080] In 13 bilden mit ⎕ (:leeres Quadrat) bezeichnete graphische Darstellungen Festigkeitenzu der Zeit ab, zu der die verbundenen Oberflächen der Proben des erstenTyps abgeschältwurden und mit ∎ (: volles Quadrat) bezeichnete graphischeDarstellungen bilden Festigkeiten zu der Zeit ab, zu der das Wärmeverteilerelement 14 derProben des ersten Typs gebrochen wurde. In ähnlicher Weise bilden mit ∘ (: leererKreis) bezeichnete graphische Darstellungen Festigkeiten zu derZeit ab, zu der die verbundenen Oberflächen der Proben des zweitenTyps abgeschältwurden und mit • (:voller Kreis) bezeichnete graphische Darstellungen bilden Festigkeitenzu der Zeit ab, zu der das Wärmeverteilerelement 14 der Probendes zweiten Typs gebrochen wurde. Das Abschälen von jeder der verbundenenOberflächentrat an der Grenzflächezwischen dem Wärmeverteilerelement 14 unddem Sockel 12 oder der Grenzfläche zwischen dem Wärmeverteilerelement 14 undder Zwischenschicht 24 auf.In 13 graphs denoted by ⎕ (: empty square) represent strengths at the time when the bonded surfaces of the samples of the first type were peeled off and graphs denoted by ∎ (: full square) depict strengths at the time when the heat distribution element 14 samples of the first type were broken. Similarly, represent graphical representations labeled ∘ (: empty circle) strengths at the time when the bonded surfaces of the samples of the second type were peeled off and graphs denoted by • (: full circle) show strengths at the time when the heat spreader element 14 of samples of the second type was broken. The peeling from each of the bonded surfaces occurred at the interface between the heat spreader element 14 and the base 12 or the interface between the heat spreader element 14 and the intermediate layer 24 on.
[0081] Ausden in 13 gezeigtenVersuchsergebnissen kann ersehen werden, daß unter Bezug zu den Probendes ersten Typs die verbundenen Oberflächen in allen Dicken im Bereichvon 5 bis 20 μm abgeschält und dasWärmeverteilerelement 14 ebensoin der Probe mit der Dicke von 20 μm gebrochen wurde.From the in 13 The test results shown can be seen that, with reference to the samples of the first type, the bonded surfaces in all thicknesses in the range from 5 to 20 μm were peeled off and the heat distribution element 14 was also broken in the sample with a thickness of 20 μm.
[0082] Eskann ebenso ersehen werden, daß unter Bezugzu den Proben des zweiten Typs die verbundenen Oberflächen inden Proben mit der Dicke von 5 μmabgeschältwurden und diese Probe eine Verbindungsfestigkeit von 20 MPa besaß, was einpraxisnaher Wert ist, und das Wärmeverteilerelement 14 gebrochen,die verbundenen Oberflächenin all den Proben mit den Dicken im Bereich von 7,5 bis 20 μm aber nichtabgeschältwurden.It can also be seen that, with respect to the samples of the second type, the bonded surfaces in the samples were peeled with a thickness of 5 µm and this sample had a bond strength of 20 MPa, which is a practical value, and the heat spreader 14 broken, the bonded surfaces in all the samples with thicknesses in the range of 7.5 to 20 μm but were not peeled off.
[0083] Vonden Proben des ersten Typs enthielt die Probe mit der Dicke von20 μm etwa420 μg/cm² Ti. Von den Proben des zweiten Typs enthieltdie Probe mit der Dicke von 5 μmetwa 350 μg/cm² Ti. Es kann folglich ersehen werden, daß, wenndie Menge des enthaltenen Ti, die zum Verbinden des Wärmeverteilerelements 14 unddes Sockels 12 miteinander und ebenso zum Verbinden desWärmeverteilerelements 14 undder Zwischenschicht 24 erforderlich ist, 400 μg/cm² oder größer ist,die erreichte Verbindungsfestigkeit einen praxisnahen Wert besitzt.Of the samples of the first type, the sample with the thickness of 20 μm contained approximately 420 μg / cm ² Ti. Of the samples of the second type, the sample with the thickness of 5 μm contained approximately 350 μg / cm ² Ti. It can therefore be seen that if the amount of Ti contained that is used to connect the heat spreader element 14 and the base 12 with each other and also for connecting the heat distribution element 14 and the intermediate layer 24 400 μg / cm ² or larger is required, the connection strength achieved has a practical value.
[0084] DasfünfteVersuchsbeispiel wird unten beschrieben. Das fünfte Versuchsbeispiel verwendete Probeneines dritten Typs und Proben eines vierten Typs. Jede der Probendes dritten und vierten Typs ist, wie in 14 gezeigt, aufgebaut aus dem ersten aktivenHartlotmaterial 18, das auf der Zwischenschicht 24 (miteiner Dicke von 1,0 mm) aus Cu angeordnet ist, der Isolierplatte 22 (miteiner Dicke von 0,3 mm) aus SN, das auf dem ersten aktiven Hartlotmaterial 28 angeordnetist, dem vierten aktiven Hartlotmaterial 30, das auf derIsolierplatte 22 angeordnet ist und der Schaltplatte 26 (miteiner Dicke von 0,2 mm) aus Cu, die auf dem zweiten aktiven Hartlotmaterial 20 angeordnetist.The fifth experimental example is described below. The fifth experimental example used samples of a third type and samples of a fourth type. Each of the third and fourth type samples is as in 14 shown, constructed from the first active brazing material 18 that on the intermediate layer 24 (with a thickness of 1.0 mm) made of Cu, the insulating plate 22 (with a thickness of 0.3 mm) made of SN, which is on the first active brazing material 28 is arranged, the fourth active brazing material 30 that on the insulating plate 22 is arranged and the circuit board 26 (with a thickness of 0.2 mm) made of Cu, based on the second active brazing material 20 is arranged.
[0085] Indem fünftenVersuchsbeispiel wurden die Proben auf unterschiedliche Verbindungsfestigkeiten unterBezug zu verschiedenen Mengen von Ti betrachtet, die zum Verbindendes der Isolierplatte 22 aus SN und der Schaltplatte 26 ausCu miteinander und ebenso zum Verbinden des der Isolierplatte 22 ausSN und der Zwischenschicht 24 miteinander erforderlichsind.In the fifth experimental example, the samples were considered for different connection strengths with respect to different amounts of Ti used to connect the insulating plate 22 from SN and the circuit board 26 made of Cu with each other and also for connecting the insulating plate 22 from SN and the intermediate layer 24 with each other are required.
[0086] Diegemessenen Ergebnisse des vierten Versuchsbeispiels werden in 15 gezeigt. In dem fünften Versuchsbeispielwurden die Proben des ersten und zweiten Typs einem Abschälversuchunterzogen, in dem Enden mit der Zwischenschicht 24 und derSchaltplatte 26 verbunden und einfach vertikal gezogenwurden. Solche Proben, die abgeschälte verbundene Oberflächen besaßen, wurdenals aussortiert beurteilt (NG) und solche Proben, bei denen dieIsolierplatte 22 selbst gebrochen war, wurden als annehmbarbeurteilt (OK), weil die Verbindungsfestigkeit als ein praxisnaherWert angesehen wurde.The measured results of the fourth experimental example are shown in 15 shown. In the fifth experimental example, the samples of the first and second types were subjected to a peeling test, in which ends with the intermediate layer 24 and the circuit board 26 connected and simply pulled vertically. Those samples that had peeled bonded surfaces were judged to be sorted out (NG) and those samples that had the insulating plate 22 broken itself were considered acceptable (OK) because the connection strength was considered a practical value.
[0087] Ausden in 15 gezeigtenVersuchsergebnissen kann ersehen werden, daß unter Bezug zu den Probendes dritten Typs die verbundenen Oberflächen bei der Probe mit derDicke von 3 μmabgeschältund die Isolierplatte 22 und jene Proben mit den Dickenim Bereich von 3 bis 20 μmgebrochen wurde.From the in 15 Test results shown can be seen that, with reference to the samples of the third type, the bonded surfaces of the sample with the thickness of 3 μm peeled off and the insulating plate 22 and breaking those samples with thicknesses in the range of 3 to 20 µm.
[0088] Vonden Proben des dritten Typs enthielt die Probe mit der Dicke von3 μm etwa380 μg/cm² Ti und die Probe mit der Dicke von 5 μm etwa 63 μg/cm² Ti. Es kann folglich ersehen werden, daß, wenndie Menge des enthaltenen Ti, die zum Verbinden der Isolierplatte 22 ausSN und der Schaltplatte 26 aus Cu miteinander und ebensozum Verbinden er Isolierplatte 22 aus SN und der Zwischenschicht 24 erforderlichist, 50 μg/cm² oder größer ist,die erreichte Verbindungsfestigkeit einen praxisnahen Wert besitzt.Of the samples of the third type, the sample with the thickness of 3 μm contained approximately 380 μg / cm ² Ti and the sample with the thickness of 5 μm contained approximately 63 μg / cm ² Ti. It can therefore be seen that if the amount of the contained Ti, which is used to connect the insulating plate 22 from SN and the circuit board 26 made of Cu with each other and also for connecting the insulating plate 22 from SN and the intermediate layer 24 is required, is 50 μg / cm ² or larger, the connection strength achieved has a practical value.
[0089] Dassechste Versuchsbeispiel wird unten beschrieben. In dem sechstenVersuchsbeispiel werden verschiedene thermische Leitfähigkeitenvon Wärmeverteilermodulen 10 unterBezug zu verschiedenen Mengen von in den ersten bis vierten aktiven Hartlotmaterialien 18, 20, 28, 30 enthaltenemTi betrachtet. Speziell wurden die Proben des ersten und zweitenTyps auf thermische Leitfähigkeitengemessen.The sixth experimental example is described below. In the sixth experimental example, different thermal conductivities of heat distribution modules 10 with respect to various amounts of brazing material active in the first to fourth active materials 18 . 20 . 28 . 30 contained Ti considered. Specifically, the first and second type samples were measured for thermal conductivities.
[0090] Diegemessenen Ergebnisse werden in 16 dargestellt.In 16 bilden mit ⎕ (:leeres Quadrat) bezeichnete graphische Darstellungen thermischeLeitfähigkeitender Proben des ersten Typs ab und mit • (: voller Kreis) bezeichnetegraphische Darstellungen bilden thermische Leitfähigkeiten der Proben des zweitenTyps ab.The measured results are in 16 shown. In 16 graphical representations denoted by ⎕ (: empty square) represent thermal conductivities of the samples of the first type and graphical representations denoted by • (: full circle) depict thermal conductivities of the samples of the second type.
[0091] AlleProben des ersten Typs und solche Proben des zweiten Typs, in welchendie ersten bis vierten aktiven Hartlotmaterialien 18, 20, 28, 30 jeweilige Dickenvon 5 μm,7,5 μm,10 μm und15 μm besaßen, wennsie zugeführtwurden, besaßenthermische Leitfähigkeitenvon 350 W/mK oder höher.Solche Proben des zweiten Typs jedoch, in welchen die ersten bisvierten aktiven Hartlotmaterialien 18, 20, 28, 30 jeweiligeDicken von 20 μm(welche in 1300 μg/cm² wie die Menge von enthaltenem Ti umgerechnetwerden können)besaßen,wenn sie zugeführt wurden,besaßenthermische Leitfähigkeitenkleiner als 350 W/mK.All samples of the first type and those of the second type in which the first to fourth active brazing materials 18 . 20 . 28 . 30 respective Thicknesses of 5 μm, 7.5 μm, 10 μm and 15 μm, when fed, had thermal conductivities of 350 W / mK or higher. Such samples of the second type, however, in which the first to fourth active brazing materials 18 . 20 . 28 . 30 respective thicknesses of 20 μm (which can be converted into 1300 μg / cm ² as the amount of Ti contained) had, if they were supplied, had thermal conductivities less than 350 W / mK.
[0092] Aus 16 kann verstanden werden,daß, wenndie Menge von enthaltenem Ti 1200 μg/cm² oderweniger beträgt,die erreichte thermische Leitfähigkeiteinen praxisnahen Wert besitzt.Out 16 It can be understood that if the amount of Ti contained is 1200 μg / cm ² or less, the thermal conductivity achieved has a practical value.
[0093] Dassiebte Versuchsbeispiel wird unten beschrieben. Das siebte Versuchsbeispieldient als allgemeiner Versuch und wurde durchgeführt, um Verbindungsfestigkeiten,thermische Leitfähigkeiten,herausgequetschte Mengen von Hartlotmaterial 80 und legierteZuständeder Zwischenschicht 24 der Proben 1 bis 23 (mit den gleichenstrukturellen Einzelheiten wie in 12 gezeigt)zu betrachten, die unter unten beschriebenen Verbindungsbedingungenverbunden wurden.The seventh experimental example is described below. The seventh experimental example serves as a general experiment and was carried out to determine bond strengths, thermal conductivities, squeezed amounts of brazing material 80 and alloyed states of the intermediate layer 24 samples 1 to 23 (with the same structural details as in 12 shown), which were connected under the connection conditions described below.
[0094] LegierteZuständewurden beurteilt mit „x", wenn die angewandteMenge von Hartlotmaterial im Überschuß von 20 μm vorlagund die Zwischenschicht 24 in einer Tiefe von 200 μm oder größer von ihrenSeitenkanten zu ihrer Mitte hin legiert wurde, „O", wenn die angewandte Menge von Hartlotmaterialim Bereich von 10 bis 20 μmvorlag und die Zwischenschicht 24 frei von einem legiertenBereich überdie Tiefe von 200 μmhinaus war, und „⦿", wenn die angewandteMenge von Hartlotmaterial kleiner als 10 μm und die Zwischenschicht 24 ineiner Tiefe von 100 μmoder kleiner legiert war.Alloyed states were rated "x" when the amount of brazing material used was in excess of 20 μm and the intermediate layer 24 was alloyed at a depth of 200 μm or greater from its side edges to its center, “O” if the amount of brazing material used was in the range from 10 to 20 μm and the intermediate layer 24 was free of an alloyed area beyond the depth of 200 μm, and “⦿” if the amount of brazing material used was less than 10 μm and the intermediate layer 24 was alloyed to a depth of 100 μm or less.
[0095] DieProben wurden unter einem Druck von 3,5 MPa in einem Vakuum von1,0 × 10^–5 Torroder weniger bei einer Temperatur von 830 °C für 10 Minuten verbunden.The samples were bonded under a pressure of 3.5 MPa in a vacuum of 1.0 x 10 ^-5 Torr or less at a temperature of 830 ° C for 10 minutes.
[0096] DieVerbindungsfestigkeit wurde durch Ziehen der Proben 1 bis 23 undBestimmung, ob die verbundenen Grenzflächen abgeschält (NG)wurden oder nicht und ob das Wärmeverteilerelement 14 gebrochen(OK) war oder nicht, beurteilt.The bond strength was determined by pulling samples 1 through 23 and determining whether or not the bonded interfaces had been peeled off (NG) and whether the heat spreader element 14 was broken (OK) or not, judged.
[0097] Dieherausgequetschte Menge des aktiven Hartlotmaterials 80 wurdewie folgt gemessen: Aufmerksamkeit wurde auf die Schaltplatte 26 gerichtet,welche im Wesentlichen durch ein aktives Hartlotmaterial nicht legiertwar, und die Menge von herausgequetschtem aktivem Hartlotmaterial 80 von zwischender Schaltplatte 26 und der darunter angeordneten Isolierplatte 22 wurdegemessen, wonach die gemessenen Menge mit 4 multipliziert wurde.The amount of active braze material squeezed out 80 was measured as follows: Attention was paid to the circuit board 26 directed, which was essentially not alloyed by an active brazing material, and the amount of active brazing material squeezed out 80 from between the circuit board 26 and the insulating plate underneath 22 was measured, after which the measured amount was multiplied by 4.
[0098] DieEinzelheiten der Proben 1 bis 23 (die Zusammensetzungender ersten bis vierten aktiven Hartlotmaterialien 18, 20, 28, 30,die zugeführten Mengender ersten bis vierten aktiven Hartlotmaterialien 18, 20, 28, 30 unddie Mengen von enthaltenem Ti) und die gemessenen Ergebnisse werdenin 17 gezeigt. In 17 bilden W1 die zugeführten Mengender ersten bis vierten aktiven Hartlotmaterialien 18, 20, 28, 30,W2 die Mengen des enthaltenen Ti, λm die thermischen Leitfähigkeitender Wärmeverteilermodule 10 undhm die herausgequetschten Mengen der ersten bis vierten aktivenHartlotmaterialien 18, 20, 28, 30 ab.The details of the samples 1 to 23 (the compositions of the first to fourth active brazing materials 18 . 20 . 28 . 30 , the supplied amounts of the first to fourth active brazing materials 18 . 20 . 28 . 30 and the amounts of contained Ti) and the measured results are shown in 17 shown. In 17 W1 form the supplied amounts of the first to fourth active brazing materials 18 . 20 . 28 . 30 , W2 the amounts of the contained Ti, λm the thermal conductivities of the heat distribution modules 10 and the squeezed amounts of the first through fourth active brazing materials 18 . 20 . 28 . 30 from.
[0099] UnterBezug zu den Zusammensetzungen der ersten bis vierten aktiven Hartlotmaterialien 18, 20, 28, 30 inder folgenden Beschreibung werden solche Materialien mit einer Zusammensetzungvon 60Ag-24,7Cu-14In-1,3Ti als „1,3Ti-Material", solche Materialienmit einer Zusammensetzung von 59,8Ag-24Cu-14In-2,2Ti als „2,2Ti-Material", solche Materialienmit einer Zusammensetzung von 58,4Ag-23,5Cu-13,5In-4,5Ti als „4,5Ti-Material" und solche Materialienmit einer Zusammensetzung von 58Ag-22Cu-13n-7Ti als „7Ti-Material" bezeichnet.With respect to the compositions of the first to fourth active brazing materials 18 . 20 . 28 . 30 In the following description, such materials with a composition of 60Ag-24.7Cu-14In-1.3Ti as "1.3Ti material", such materials with a composition of 59.8Ag-24Cu-14In-2.2Ti as " 2.2Ti material ", such materials with a composition of 58.4Ag-23.5Cu-13.5In-4.5Ti as" 4.5Ti material "and such materials with a composition of 58Ag-22Cu-13n-7Ti referred to as "7Ti material".
[0100] Zuerstwird die Verbindungsfestigkeit in den in 17 gezeigten gemessenen Ergebnissen unten beschrieben.Von den Proben 1 bis 4, welche das 1,3Ti-Material verwenden, werden die Proben1 bis 3 als „NG" beurteilt und einkritischer Punkt der Menge von enthaltenem Ti zur Beurteilung derProben 1 bis 3 als „NG" besteht zwischen378,3 μg/cm² der Probe 3 und 630,5 μg/cm² derProbe 4.First, the connection strength in the in 17 shown measured results described below. Of Samples 1 to 4 using the 1.3 Ti material, Samples 1 to 3 are judged as "NG" and a critical point of the amount of Ti contained in judging Samples 1 to 3 as "NG" is between 378 , 3 μg / cm ² of sample 3 and 630.5 μg / cm ² of sample 4.
[0101] Vonden Proben 5 bis 11, welche das 2,2Ti-Material verwenden, werdendie Proben 5 bis 7 als „NG" beurteilt und einkritischer Punkt der Menge von enthaltenem Ti zur Beurteilung derProben 5 bis 7 als „NG" besteht zwischen213,4 μg/cm² der Probe 7 und 320,1 μg/cm² derProbe 8.Of Samples 5 through 11 using the 2.2 Ti material, Samples 5 through 7 are judged as "NG" and a critical point in the amount of Ti contained to judge Samples 5 through 7 as "NG" is between 213 , 4 μg / cm ² of sample 7 and 320.1 μg / cm ² of sample 8.
[0102] Vonden Proben 12 bis 17, welche das 4,5Ti-Material verwenden, wirddie Probe 12 als „NG" beurteilt und einkritischer Punkt der Menge von enthaltenem Ti zur Beurteilung derProben 1 bis 3 als „NG" besteht zwischen218,25 μg/cm² der Probe 12 und 327,6 μg/cm² derProbe 13.Of samples 12 to 17 using the 4.5 Ti material, sample 12 is judged to be "NG" and a critical point in the amount of Ti contained to judge samples 1 to 3 as "NG" is between 218.25 μg / cm ² of sample 12 and 327.6 μg / cm ² of sample 13.
[0103] Vonden Proben 18 bis 23, welche das 7Ti-Material verwenden, wird keineProbe als „NG" beurteilt und einkritischer Punkt der Menge von enthaltenem Ti zur Beurteilung vonProben als „NG" besteht unterhalb339,5 μg/cm².Of the samples 18 to 23 using the 7Ti material, no sample is judged to be "NG" and a critical point of the amount of Ti contained to judge samples as "NG" is below 339.5 μg / cm ² .
[0104] SolcheProben, die thermische Leitfähigkeitenkleiner als 360 W/mK besaßen,schließendie Probe 11 (deren Ti-Gehalt bei 1067 μg/cm² lag),die Probe 16 (deren Ti-Gehalt bei 873 μg/cm² lag),die Probe 17 (deren Ti-Gehalt bei 1309,5 μg/cm² lag),die Probe 21 (deren Ti-Gehaltbei 1018,5 μg/cm² lag), die Probe 22 (deren Ti-Gehalt bei 1358 μg/cm² lag) und die Probe 11 (deren Ti-Gehalt bei 2037 μg/cm² lag) ein.Such samples which had thermal conductivities less than 360 W / mK include sample 11 (whose Ti content was 1067 μg / cm ² ), sample 16 (whose Ti content was 873 μg / cm ² ), which Sample 17 (whose Ti content was 1309.5 μg / cm ² ), the Sample 21 (whose Ti content was 1018.5 μg / cm ² ), Sample 22 (whose Ti content was 1358 μg / cm ² ) and Sample 11 (whose Ti content was 2037 μg / cm ² ) on.
[0105] Folglichbesteht ein kritischer Punkt zur Bestimmung der thermischen Leitfähigkeitvon 350 W/mK zwischen 873 μg/cm² der Probe 16 und 1067 μg/cm² derProbe 11. Der legierte Zustand der Zwischenschicht 24 wurdefür dieProben 3, 10, 17, 23, bei denen die ersten bis vierten aktiven Hartlotmaterialien 18, 20, 28, 30 ineiner Menge von 29,1 mg/cm² zugeführt wurden,und fürdie Proben 4, 11, bei denen die ersten bis vierten aktiven Hartlotmaterialien 18, 20, 28, 30 ineiner Menge von 48,5 mg/cm² zugeführt wurden,als „x" beurteilt.Consequently, there is a critical point for determining the thermal conductivity of 350 W / mK between 873 μg / cm ² of sample 16 and 1067 μg / cm ² of sample 11. The alloyed state of the intermediate layer 24 was for Samples 3, 10, 17, 23 where the first through fourth active brazing materials 18 . 20 . 28 . 30 in an amount of 29.1 mg / cm ² , and for samples 4, 11 in which the first to fourth active brazing materials 18 . 20 . 28 . 30 in an amount of 48.5 mg / cm ² were judged as "x".
[0106] DiezugeführteMenge von 29,1 mg/cm² für die aktiven Hartlotmaterialien 18, 20, 28, 30 kannin eine Dicke von 30 μmzu der Zeit, zu der sie zugeführt wurden,und die zugeführteMenge von 48,5 mg/cm² für die aktiven Hartlotmaterialien 18, 20, 28, 30 kann ineine Dicke von 50 μmzu der Zeit, zu der sie zugeführtwurden, umgerechnet werden.The supplied amount of 29.1 mg / cm ² for the active brazing materials 18 . 20 . 28 . 30 can be in a thickness of 30 µm at the time they are supplied and the supplied amount of 48.5 mg / cm ² for the brazing active materials 18 . 20 . 28 . 30 can be converted to a thickness of 50 μm at the time they were fed.
[0107] Eskann aus den Ergebnissen des siebten Versuchsbeispiels ersehen werden,daß, wenndie Dicke der aktiven Hartlotmaterialien 18, 20, 28, 30, wennsie zugeführtwurden, kleiner als 20 μmist und die Menge des enthaltenen Ti im Bereich von 400 bis 1000 μg/cm² liegt, es für den Wärmeverteilermodul 10 möglich ist,eine thermische Leitfähigkeitvon 350 W/mK oder höherund eine ausreichende Verbindungsfestigkeit zu besitzen und wesentlichfrei von Legierungsbildung in der Zwischenschicht 24 zu sein.It can be seen from the results of the seventh experimental example that when the thickness of the active brazing materials 18 . 20 . 28 . 30 if they are supplied is less than 20 μm and the amount of Ti contained is in the range from 400 to 1000 μg / cm ² , it is for the heat distribution module 10 it is possible to have a thermal conductivity of 350 W / mK or higher and a sufficient connection strength and essentially free of alloy formation in the intermediate layer 24 to be.
[0108] EinWärmeverteilermodul(10) besitzt einen Sockel (12), ein durch einerstes aktives Hartlotmaterial (18) mit dem Sockel (12)verbundenes Wärmeverteilermodul(14), eine durch ein zweites aktives Hartlotmaterial (20)mit dem Wärmeverteilermodul (14)verbundene Zwischenschicht (24), eine durch ein drittesaktives Hartlotmaterial (28) mit dem Zwischenschicht (24)verbundene Isolierplatte (22) und eine durch ein viertesaktives Hartlotmaterial (30) mit der Isolierplatte (22)verbundene Schaltplatte (26). Die ersten bis vierten aktivenHartlotmaterialien (18, 20, 28, 30)besitzen eine Dicke im Bereich von 3 bis 20 μm, wenn die Komponenten desWärmeverteilermodulsunter Druck miteinander verbunden werden, und enthalten einen aktivenBestandteil (Ti) in einem Menge im Bereich von 400 bis 1000 μg/cm².A heat distribution module ( 10 ) has a base ( 12 ), by a first active brazing material ( 18 ) with the base ( 12 ) connected heat distribution module ( 14 ), one by a second active brazing material ( 20 ) with the heat distribution module ( 14 ) connected intermediate layer ( 24 ), a through a third active brazing material ( 28 ) with the intermediate layer ( 24 ) connected insulation plate ( 22 ) and a fourth active brazing material ( 30 ) with the insulating plate ( 22 ) connected circuit board ( 26 ). The first to fourth active brazing materials ( 18 . 20 . 28 . 30 ) have a thickness in the range from 3 to 20 μm when the components of the heat distribution module are joined together under pressure and contain an active ingredient (Ti) in an amount in the range from 400 to 1000 μg / cm ² .

权利要求:
Claims (10)
[1]
Verfahren zur Herstellung eines Wärmeverteilermodulsmit einen Wärmeverteilerelement(14), einer Isolierplatte (22) und einer Metallplatte(24), welche mit einem Sockel (12) verbunden sind,die Schritte umfassend: Zuführenvon aktiven Hartlotmaterialien (18, 20, 28), welchejeweils einen aktiven Bestandteil enthalten, zwischen den Sockel(12), das Wärmeverteilerelement(14), die Isolierplatte (22) und die Metallplatte (24);und Pressen und Aufheizen des Sockels (12), des Wärmeverteilerelements(14), der Isolierplatte (22) und der Metallplatte(24), um die aktiven Hartlotmaterialien (18, 20, 28)zu schmelzen, dadurch Verbinden des Sockels (12), des Wärmeverteilerelements(14), der Isolierplatte (22) und der Metallplatte(24) miteinander; die aktiven Hartlotmaterialien (18, 20, 28)werden so zugeführt,daß dieaktiven Hartlotmaterialien (18, 20, 28)eine Dicke im Bereich von 3 bis 20 μm besitzen, wenn die aktivenHartlotmaterialien (18, 20, 28) geschmolzensind und der aktive Bestandteil in einer Menge im Bereich von 400bis 1000 μg/cm² enthalten ist.Method for producing a heat distribution module with a heat distribution element ( 14 ), an insulating plate ( 22 ) and a metal plate ( 24 ), which with a base ( 12 ), comprising the steps of: feeding active brazing materials ( 18 . 20 . 28 ), each containing an active component, between the base ( 12 ), the heat distribution element ( 14 ), the insulating plate ( 22 ) and the metal plate ( 24 ); and pressing and heating the base ( 12 ), the heat distribution element ( 14 ), the insulating plate ( 22 ) and the metal plate ( 24 ) to the active brazing materials ( 18 . 20 . 28 ) to melt, thereby connecting the base ( 12 ), the heat distribution element ( 14 ), the insulating plate ( 22 ) and the metal plate ( 24 ) together; the active brazing materials ( 18 . 20 . 28 ) are fed in such a way that the active brazing materials ( 18 . 20 . 28 ) have a thickness in the range of 3 to 20 μm if the active brazing materials ( 18 . 20 . 28 ) are melted and the active ingredient is contained in an amount in the range of 400 to 1000 μg / cm ² .
[2]
Verfahren nach Anspruch 1, wobei jedes der aktivenHartlotmaterialien (18, 20, 28) eineMischung des aktiven Bestandteils und eines Hartlotmaterials umfaßt.The method of claim 1, wherein each of the active brazing materials ( 18 . 20 . 28 ) comprises a mixture of the active ingredient and a brazing material.
[3]
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der aktiveBestandteil Ti umfaßt.The method of claim 1 or 2, wherein the activeComponent Ti includes.
[4]
Verfahren nach Anspruch 3, wobei jedes der aktivenHartlotmaterialien (18, 20, 28) ein 3bis 15 Gew.-% Ti als der aktive Bestandteil enthaltendes Hartlotmaterialoder ein mit 3 bis 15 Gew.-% Ti als der aktive Bestandteil gemischtesHartlotmaterial umfaßt.The method of claim 3, wherein each of the active brazing materials ( 18 . 20 . 28 ) comprises a brazing material containing 3 to 15% by weight of Ti as the active ingredient or a brazing material mixed with 3 to 15% by weight of Ti as the active ingredient.
[5]
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei jedes deraktiven Hartlotmaterialien (18, 20, 28)ein aktives Hartlotmaterial von Ag-Cu-In-Ti oder eine Mischung einesHartlotmaterials von Ag-Cu-In und eines aktiven Bestandteils Tiumfaßt.The method of claim 3 or 4, wherein each of the active brazing materials ( 18 . 20 . 28 ) comprises an active brazing material of Ag-Cu-In-Ti or a mixture of a brazing material of Ag-Cu-In and an active ingredient Ti.
[6]
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Wärmeverteilerelementaus einem Kompositmaterial (42) hergestellt ist, das einGrundgerüst (50)von Kohlenstoff und/oder Graphit beschichtet mit Cu oder einer Cu-Legierung(54), oder einem Kompositmaterial (40), das einGrundgerüst(44) von SiC beschichtet mit Cu oder einer Cu-Legierung(48) umfaßt.Method according to one of claims 1 to 5, wherein the heat distribution element made of a composite material ( 42 ) that is a basic framework ( 50 ) of carbon and / or graphite coated with Cu or a Cu alloy ( 54 ), or a composite material ( 40 ) which is a basic framework ( 44 ) of SiC coated with Cu or a Cu alloy ( 48 ) includes.
[7]
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Hartlotmaterialien(18, 20) zwischen den Sockel (12), das Wärmeverteilerelement(14) und die Metallplatte (24) so zugeführt werden,daß dieaktiven Hartlotmaterialien (18, 20) eine Dickeim Bereich von 3 bis 20 μm haben,wenn die aktiven Hartlotmaterialien (18, 20) geschmolzenwerden, und den aktiven Bestandteil in einer Menge im Bereich von400 bis 1000 μg/cm² enthalten, und wobei das aktive Hartlotmaterial(28) zwischen die Isolierplatte (22) und die Metallplatte(24) so zugeführtwerden kann, daß dasaktive Hartlotmaterial (28) eine Dicke im Bereich von 3bis 20 μmbesitzt, wenn das aktive Hartlotmaterial (28) geschmolzenwird und den aktiven Bestandteil in einer Menge im Bereich von 50bis 1000 μg/cm² enthält.The method of claim 6, wherein the brazing materials ( 18 . 20 ) between the bases ( 12 ), the heat distribution element ( 14 ) and the metal plate ( 24 ) are fed in such a way that the active brazing materials ( 18 . 20 ) have a thickness in the range of 3 to 20 μm if the active brazing materials ( 18 . 20 ) are melted, and contain the active ingredient in an amount in the range of 400 to 1000 μg / cm ² , and wherein the active brazing material ( 28 ) between insulating plate ( 22 ) and the metal plate ( 24 ) can be supplied so that the active brazing material ( 28 ) has a thickness in the range of 3 to 20 μm if the active brazing material ( 28 ) is melted and contains the active ingredient in an amount in the range of 50 to 1000 μg / cm ² .
[8]
Wärmeverteilermodulaufgebaut durch Zuführenvon aktiven Hartlotmaterialien (18, 20, 28),welche jeweils einen aktiven Bestandteil enthalten, zwischen einenSockel (12), ein Wärmeverteilerelement (14),eine Isolierplatte (22) und eine Metallplatte (24) undPressen und Aufheizen des Sockels (12), des Wärmeverteilerelements(14), der Isolierplatte (22) und der Metallplatte(24), um die aktiven Hartlotmaterialien (18, 20, 28)zu schmelzen, dadurch Verbinden des Sockels (12), des Wärmeverteilerelements(14), der Isolierplatte (22) und der Metallplatte(24) miteinander, und die aktiven Hartlotmaterialien (18, 20, 28) werdenso zugeführt,daß dieaktiven Hartlotmaterialien (18, 20, 28)eine Dicke von im Bereich von 3 bis 20 μm besitzen, wenn die aktivenHartlotmaterialien (18, 20, 28) geschmolzensind und der aktive Bestandteil in einer Menge im Bereich von 400bis 1000 μg/cm² enthalten ist.Heat distribution module constructed by supplying active brazing materials ( 18 . 20 . 28 ), each containing an active component, between a base ( 12 ), a heat distribution element ( 14 ), an insulating plate ( 22 ) and a metal plate ( 24 ) and pressing and heating the base ( 12 ), the heat distribution element ( 14 ), the insulating plate ( 22 ) and the metal plate ( 24 ) to the active brazing materials ( 18 . 20 . 28 ) to melt, thereby connecting the base ( 12 ), the heat distribution element ( 14 ), the insulating plate ( 22 ) and the metal plate ( 24 ) with each other, and the active brazing materials ( 18 . 20 . 28 ) are fed in such a way that the active brazing materials ( 18 . 20 . 28 ) have a thickness in the range of 3 to 20 μm if the active brazing materials ( 18 . 20 . 28 ) are melted and the active ingredient is contained in an amount in the range of 400 to 1000 μg / cm ² .
[9]
Wärmeverteilermodulaufgebaut durch Zuführenvon aktiven Hartlotmaterialien (18, 20, 28),welche jeweils einen aktiven Bestandteil enthalten, zwischen einenSockel (12), ein Wärmeverteilerelement (14),eine Isolierplatte (22) und eine Metallplatte (24) undPressen und Aufheizen des Sockels (12), des Wärmeverteilerelements(14), der Isolierplatte (22) und der Metallplatte(24), um die aktiven Hartlotmaterialien (18, 20, 28)zu schmelzen, dadurch Verbinden des Sockels (12), des Wärmeverteilerelements(14), der Isolierplatte (22) und der Metallplatte(24) miteinander, und die Metallplatte (24) einegeringfügige Kanteeiner Legierung mit eine Breite innerhalb des Bereichs von 200 μm einschließt.Heat distribution module constructed by supplying active brazing materials ( 18 . 20 . 28 ), each containing an active component, between a base ( 12 ), a heat distribution element ( 14 ), an insulating plate ( 22 ) and a metal plate ( 24 ) and pressing and heating the base ( 12 ), the heat distribution element ( 14 ), the insulating plate ( 22 ) and the metal plate ( 24 ) to the active brazing materials ( 18 . 20 . 28 ) to melt, thereby connecting the base ( 12 ), the heat distribution element ( 14 ), the insulating plate ( 22 ) and the metal plate ( 24 ) with each other, and the metal plate ( 24 ) includes a slight edge of an alloy with a width within the range of 200 μm.
[10]
Wärmeverteilermodulnach Anspruch 8 oder 9, wobei die Metallplatte (24) einenlegierten Bereich besitzt, der konstituierende Bestandteile deraktiven Hartlotmaterialien einschließt.Heat distribution module according to claim 8 or 9, wherein the metal plate ( 24 ) has an alloyed area that includes constituent components of the active brazing materials.

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2004-11-18| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|

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2015-09-21| R016| Response to examination communication|

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2020-10-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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