• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1989011723A1
    申请号:PCT/DE1989/000276
    申请日:1989-04-28
    公开日:1989-11-30
    发明作者:Helmut Keller；Hartmut Michel；Klaus Heyke；Alexander Wallrauch
    申请人:Robert Bosch Gmbh；
    IPC主号:H01B3-00
    专利说明:
    [0001] Wärmeleitender, elektrisch isolierender Kleber
    [0002] Stand der Technik
    [0003] Die Erfindung betrifft einen wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Kleber nach der Gattung des Hauptanspruchs.
    [0004] Derartige Kleber sind bereits bekannt. Sie dienen zum elektrisch isolierenden, gut wärmeleitenden und mechanisch festen Verbinden von elektrisch leitenden Teilen, beispielsweise eines Metallteils mit einem anderen Metallteil oder eines Metallteils mit einem Halbleiterkörper (Chip). Beim Verbinden solcher Teile soll einerseits die resultierende Klebeschicht möglichst dünn sein, um eine hohe Wärmeleitfähigkeit zu erzielen. Andererseits darf zur Erzielung einer ausreichenden IsolationsSpannung eine bestimmte, möglichst definierte Dicke nicht unterschritten werden. Dies bereitet bei einer Massenfertigung Schwierigkeiten, wenn nicht im Fertigungsablauf oder im Schichtaufbau der Klebeverbindung zusätzliche Maßnahmen zur Einstellung einer konstanten Klebeschichtdicke ergriffen werden.
    [0005] Vorteile der Erfindung
    [0006] Der erfindungsgemäße Kleber mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs bietet demgegenüber den Vorteil, daß bei seiner Verwendung zur Erreichung einer definierten Isolationsspannung ein konstanter Abstand der miteinander zu verbindenden Teile bzw. eine Klebeschicht definierter Dicke ohne zusätzliche Maßnahmen im Fertigungsablauf eingestellt werden kann. Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Klebers entfallen auch besondere Maßnahmen im Schichtaufbau der miteinander zu verbindenen Teile, die bisher zur Erreichung einer definierten Isolationsspannung ergriffen werden mußten, beispielsweise die Anordnung isolierender Platten mit zusätzlichen Klebeschichten zwischen den miteinander zu verbindenden Teilen. Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 7 und aus der Beschreibung.
    [0007] Zeichnung
    [0008] Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
    [0009] Figur 1 eine Halbleiteranordnung, bei der ein erstes Metallteil, das als Träger eines Halbleiterkörpers dient, und ein zweites Metallteil, das als Kühlkörper für den Halbleiterkörper dient, unter Zwischenschaltung einer Keramikplatte isolierend und gut wärmeleitend miteinander verbunden sind, Figur 2 eine Anordnung wie in Figur 1, bei der jedoch zur elektrisch isolierenden, gut wärmeleitenden Verbindung der beiden Metallteile eine Klebeschicht dient, die unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Klebers hergestellt worden ist.
    [0010] Beschreibung der Erfindung
    [0011] In Figur 1 ist ein Halbleiterkörper 10 mittels einer Lotschicht 11 auf ein erstes Metallteil 12 aufgelötet, wobei das Metallteil 12 als Wärmeverteiler für die in dem Halbleiterkörper 10 entstehende Verlustwärme dient. Als Kühlkörper für den Halbleiterkörper 10 dient ein zweites Metallteil 13. Die beiden Metallteile 12, 13 sind mittels einer Keramikplatte 14 elektrisch isolierend und gut wärmeleitend miteinander verbunden, wobei die Keramikplatte 14 einerseits mit ihrer metallisierten Oberseite mit dem ersten Metallteil 12 über eine Lotschicht 15 verlötet und andererseits mit ihrer nicht metallisierten Unterseite mit dem zweiten Metallteil 13 über eine Klebeschicht 16 bekannter Art verklebt ist. Durch besondere Maßnahmen, insbesondere durch die Wahl einer bestimmten Dicke und eines bestimmten Materials für die Keramikplatte 14, kann eine ausreichende und definierte Isolationsspannung zwischen den beiden Metallteilen 12 und 13 eingestellt werden.
    [0012] Figur 2 zeigt eine Anordnung ähnlich der Anordnung nach Figur 1. Hierbei ist jedoch das aus den Teilen 14, 15, 16 bestehende Verbindungssystem durch eine einzige Klebeschicht 17 definierter Dicke ersetzt.
    [0013] Erfindungsgemäß ist die Klebeschicht 17 unter Verwendung eines gut wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Klebers hergestellt, bei dem dem Kleber-Grundmaterial ein hoher Anteil mindestens eines gut wärmeleitenden Füllstoffs und ein Anteil eines festen Zusatzstoffs beigemischt ist, der aus einer Vielzahl mindestens annähernd gleich großer Teile 18 besteht. Als fester Zusatzstoff wird bevorzugt Glas in Form kleiner Kugeln mit entsprechend geeignetem Durchmesser, beispielsweise 200 /um, verwendet. Als Kleber-Grundmaterial kann Epoxidharz, als gut wärmeleitender Füllstoff eine oder verschiedene Verbindungen zwischen Elementen der dritten und fünften Hauptgruppe des periodischen Systems der Elemente, beispielsweise Aluminiumnitrid (AIN) verwendet werden, wobei bei einem Epoxidharz-Kleber der Anteil des gut wärmeleitenden Füllstoffs, bezogen auf die gesamte Klebmasse, ungefähr 70 % betragen kann. Durch Wahl eines bestimmten Anteils des festen Zusatzstoffs kann die Dicke der Klebeschicht 17 und damit die Isolationsspannung zwischen den beiden Metallteilen 12 und 13 auf einen bestimmten, für den Anwendungsfall geeigneten Wert eingestellt werden.
    [0014] Ein weiterer Vorteil der Anordnung gemäß Figur 2 gegenüber der gemäß Figur 1 besteht darin, daß durch geeignete Wahl der Anteile des gut wärmeleitenden Füllstoffs und des festen Zusatzstoffs der thermische Ausdehnungskoeffizient der Klebeschicht 17 an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Metallteile 12 und 13 angepaßt werden kann, so daß in dem Mehrschichtaufbau Metall/Kleber/Metall bei Temperaturänderungen keine hohen mechanischen Spannungen auftreten, die bei der Verwendung von Keramik als Verbindungsmittel zwischen den beiden Metallteilen (Figur 1) häufig zu Problemen in der Temperaturwechselfestigkeit führen.
    权利要求:
    ClaimsAnsprüche
    1. Wärmeleitender, elektrisch isolierender Kleber aus einem Kleber-Grundmaterial, dem ein hoher Anteil mindestens eines gut wärmeleitenden Füllstoffs beigemischt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber als weitere Beimischung zur Einstellung einer bestimmten Klebeschichtdicke der miteinander zu verbindenden Teile (12, 13) einen Anteil eines festen Zusatzstoffs enthält, der aus einer Vielzahl mindestens annähernd gleich großer Teile (18) besteht.
    2. Kleber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens annähernd gleich großen Teile (18) des festen Zusatzstoffs Kugeln mit mindestens annähernd gleich großem Durchmesser sind.
    3. Kleber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Zusatzstoff aus Glas besteht.
    4. Kleber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kleber-Grundmaterial aus Epoxidharz besteht.
    5. Kleber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als gut wärmeleitender Füllstoff mindestens eine Verbindung zwischen Elementen der dritten und fünften Hauptgruppe des periodischen Systems der Elemente verwendet wird.
    6. Kleber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als gut wärmeleitender Füllstoff Aluminiumnitrid (AIN) verwendet wird.
    7. Verfahren zur elektrisch isolierenden und gut wärmeleitenden Verbindung eines vorzugsweise als Wärmeverteiler für ein darauf aufgebrachtes oder aufzubringendes elektronisches Bauteil (10) dienenden ersten Metallteils (12) mit einem vorzugsweise als Kühlkörper für das elektronische Bauteil (10) dienenden zweiten Metallteil (13), dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Metallteile (12, 13) unter Verwendung eines Klebers nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche miteinander verbunden werden.
    类似技术:
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE3817400A1|1989-11-30|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1989-11-30| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP US |
    1989-11-30| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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