[发明专利]用于接纳至少一个元件的衬底以及制造衬底的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的衬底。本发明还涉及一种制造衬底的方法。

背景技术

根据现有技术，用于接纳电元件或电子元件的衬底是普遍公知的。这样的衬底一般由电绝缘材料制成的板组成，该板至少在前侧和/或相对置的背侧上设有导电层。所述板例如可以由电绝缘的合成材料或陶瓷制成。特别是为了制造配有功率半导体的模块，根据现有技术例如使用直接敷铜(DCB)衬底。在此，使用由氧化铝或氮化铝制成的板作为电绝缘体。由此，导体电路在高温熔融和扩散工艺中由纯铜来安设。这样的DCB衬底以很高的热导率和温度耐受能力而见长。

然而，DCB衬底的制造是复杂且昂贵的。由于制造时很高的温度，不是总能避免这种衬底发生弯曲。这种弯曲可能以在其它加工链中导致DCB衬底的断裂。除此之外，常规的DCB衬底尤其是仅能以板状的构造方案制成，但是却不能以任意的三维形状制成。

发明内容

本发明的任务在于，消除现有技术的缺点。特别是应当提供一种能简单且成本低地制造的、具有高热导率λ的衬底。根据本发明的另一目标，应当能够以大量三维形状制造衬底。本发明还应当提供用于制造这种衬底的方法。

本发明的任务通过权利要求1和9的特征来解决。本发明适当的构造方案通过权利要求2至8和权利要求10至21的特征而获得。

根据本发明的措施设置为，衬底主体具有由陶瓷前驱体聚合物构成的热固性基质。所提出的述衬底主体是电绝缘的。该衬底具有出色的热导率λ。所提出的衬底主体的另一个优点是其很高的温度耐受能力。该衬底主体承受得住高达300℃的运行温度。此外，所提出的衬底主体能被简单且成本低地制造。可行的是，以大量三维形状来制造衬底主体。

“陶瓷前驱体聚合物”这一概念被理解为如下聚合物，所述聚合物例如随着温度升高，首先过渡为凝胶态，并随后过渡为热固性状态。在热固性状态下，陶瓷前驱体聚合物一般具有高达300℃的温度耐受能力。在温度继续升高的情况下，可以由陶瓷前驱体聚合物生成陶瓷材料。属于陶瓷前驱体聚合物的例如有：聚硅烷、聚碳硅烷以及聚有机硅氧烷。

根据本发明提供的一个有利方案，利用填料以高达95体积％的填充度对陶瓷前驱体聚合物进行填充。由此，尤其可以提高在应用陶瓷前驱体聚合物的情况下制造的衬底主体的热导率λ。

所述填料适当地可以是由陶瓷材料形成的、具有处于0.5至200μm范围内的平均颗粒尺寸的粉末。所提出陶瓷材料是电绝缘的并且很大程度上是惰性的。所述陶瓷材料的添加尤其是不与陶瓷前驱体材料发生不希望的化学反应。所提出的平均颗粒尺寸能够使得利用常规装置对已填充的陶瓷前驱体聚合物进行铸型或注塑。

在室温下，陶瓷材料的热导率λ适当地大于10W/mK，优选大于20W/mK。由此，根据填充度实现的是，将以陶瓷材料填充的陶瓷前驱体聚合物的热导率提高到2W/mK的数值之上。因此，所提出的衬底主体特别适用于制造在运行中散发相对大的热量的功率半导体。

陶瓷材料适当地选自如下的组：BN、SiC、Si₃N₄、AlN、滑石、堇青石。所提出的陶瓷材料以高热导率λ见长。此外，所述陶瓷材料是电绝缘的。

此外，已证实适当的是，所述陶瓷前驱体聚合物选自如下的组：聚硅氧烷、聚硅氮烷、聚碳硅烷。

导电层适当地由金属或半导体制成，所述金属优选为铝或铜。在此，导电层可以首先基本上整面地覆盖衬底主体的前侧和/或背侧。然后接下来，可以利用常规技术，例如掩蔽和随后的蚀刻来制造期望的导体线路结构。而同样可以是：导电层以预定的导体线路结构存在，并随后层压到衬底主体上。

所提出的衬底当然也可以设有镀通孔。这种镀通孔能以简单且成本低的方式铸型到衬底主体中。但同样也可以事后将所述镀通孔加工到热固性衬底主体中。

根据本发明的另一措施，设置有一种方法，用于制造用来接纳至少一个元件的衬底，所述元件特别是指半导体衬底，其中，将在应用陶瓷前驱体聚合物的情况下制成的衬底主体与由导电材料构成的层相结合。所述方法能够相对简单而成本低地实施。该方法尤其不需要实施复杂的烧结工艺并且接着利用高温熔融和扩散工艺将导体电路安设到以上述方式制造的衬底上。而根据本发明的方法制造的衬底以出色的热导率λ见长。此外，能够以高成型保真度(Formtreue)和很大的成型多样性来制造所述衬底。

“层”这一概念既被理解为是衬底主体的前侧和/或背侧的整面的涂层，又被理解为仅是区段式的涂层。在涂层为区段式的情况下，所述层能够以预定的导体线路结构的形式构成。