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STAND DER TECHNIK
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein isoliertes Metallsubstrat und Verfahren zum Herstellen eines isolierten Metallsubstrats.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Leistungsmodule mit einem Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) für Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge erfordern die Verwendung von isolierenden Substraten. Daher wird allgemein ein Direct-Bond-Kupfersubstrat (DBC-Substrat) verwendet. Jedoch ist die Differenz im Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen Keramik und Kupfer groß, was zu einem leichten Ablösen der Lötschicht zwischen der Kupferschicht und dem Wärmeableitungssubstrat bei Hochtemperatur- und Niedertemperaturtests führt.
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Obwohl die Keramik in dem Direct-Bond-Kupfersubstrat durch eine Isolierschicht ersetzt werden kann, ist die Leistung der elektronischen Komponenten in dem Leistungsmodul für die Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge hoch, und daher ist es notwendig eine Dicke der Kupferschicht in dem isolierten Metallsubstrat zu erhöhen, um eine Gleichförmigkeit der Wärmeableitung zu verbessern. Wenn die Dicke der Kupferschicht jedoch zu groß ist, ist es schwierig, dass die Schaltungsmuster durch Ätzen gebildet werden, wenn die Schaltungsmuster durch Stanzen gebildet werden, wird die Kupferschicht unter einer Bedingung, bei der die Schaltungsmuster nicht kontinuierlich sind, in mehrere Blöcke gepresst. Insofern wird ein nachfolgender Prozess eines Kombinierens der Kupferschicht mit dem Isolierfilm durch Pressen schwierig und kompliziert, und mehrere Blöcke der Kupferschicht sind leicht fehlausgerichtet, wenn sie auf unterschiedlichen Positionen des Isolierfilms angeordnet sind.
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EP 2 645 415 A2 betrifft einen Leitungsrahmen, eine Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung des Leitungsrahmens.
CN 2 02 262 036 U betrifft eine Leiterplatte.
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KURZDARSTELLUNG
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Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung ist es, ein isoliertes Metallsubstrat bereitzustellen.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung schließt das isolierte Metallsubstrat (IMS) ein Metallsubstrat, eine Isolierschicht, einen Kunststoffrahmen und eine Vielzahl von leitfähigen Metallfeldern ein. Die Isolierschicht befindet sich auf dem Metallsubstrat. Der Kunststoffrahmen ist auf der Isolierschicht angeordnet und weist eine Vielzahl von Öffnungsbereichen auf. Die leitfähigen Metallfelder befinden sich auf der Isolierschicht und befinden sich jeweils in den Öffnungsbereichen, und die leitfähigen Metallfelder weisen Seitenwände auf, die in Kontakt mit dem Kunststoffrahmen stehen.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, weist das Metallsubstrat eine Vielzahl von Wärmeableitungsstrukturen auf einer Oberfläche des Metallsubstrats auf, die von der Isolierschicht abgewandt ist.
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Erfindungsgemäß liegt eine Dicke der leitfähigen Metallfelder in einem Bereich von 1 mm bis 5 mm.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist eine Dicke der leitfähigen Metallfelder im Wesentlichen gleich einer Dicke des Kunststoffrahmens.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung sind die leitfähigen Metallfelder durch den Kunststoffrahmen umgeben und zurückgehalten.
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Ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines isolierten Metallsubstrats bereitzustellen.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, schließt das Verfahren zum Herstellen des isolierten Metallsubstrat ein: Bilden eines Kunststoffrahmens, wobei der Kunststoffrahmen eine Vielzahl von Öffnungsbereichen aufweist; Stanzen eines Metallmaterials, um eine Vielzahl von leitfähigen Metallfeldern zu bilden; Pressen der leitfähigen Metallfelder jeweils in die Öffnungsbereiche des Kunststoffrahmens, so dass Seitenwände der leitfähigen Metallfelder in Kontakt mit dem Kunststoffrahmen stehen; und Anordnen des Kunststoffrahmens und der leitfähigen Metallfelder auf einer Isolierschicht eines Metallsubstrats.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird das Bilden der Kunststoffrahmen durch Spritzgießen durchgeführt.
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Ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines isolierten Metallsubstrats bereitzustellen.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist das Verfahren zum Herstellen des isolierten Metallsubstrats auf: Bilden einer Vielzahl von leitfähigen Metallfeldern; Bilden eines Kunststoffrahmens, der die leitfähigen Metallfelder umgibt, derart, dass Seitenwände der leitfähigen Metallfelder mit dem Kunststoffrahmen in Kontakt stehen; und Anordnen des Kunststoffrahmens und der leitfähigen Metallfelder auf einer Isolierschicht eines Metallsubstrats.
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung schließt das Bilden des Kunststoffrahmens, der die leitfähigen Metallfelder umgibt, ein: Platzieren der leitfähigen Metallfelder in einer Form; und Bereitstellen eines Kunststoffmaterials in der Form, um den Kunststoffrahmen durch Spritzgießen zu bilden.
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Ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Offenbarung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines isolierten Metallsubstrats bereitzustellen.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist das Verfahren zum Herstellen des isolierten Metallsubstrats auf: Bilden einer Vielzahl von leitfähigen Metallfeldern; Laminieren oder Beschichten einer Isolierschicht auf einem Metallsubstrat; Anordnen der leitfähigen Metallfelder auf der Isolierschicht des Metallsubstrats; und Bilden eines Kunststoffrahmens, der die leitfähigen Metallfelder umgibt, derart, dass Seitenwände der leitfähigen Metallfelder in Kontakt mit dem Kunststoffrahmen stehen.
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In den oben genannten Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, in dem Prozess zum Herstellen des isolierten Metallsubstrats, wird das metallische Material zuerst gestanzt, um die leitfähigen Metallfelder zu bilden. Die leitfähigen Metallfelder werden dann in den Öffnungsbereichen des Kunststoffrahmens positioniert, so dass der Kunststoffrahmen die leitfähigen Metallfelder fest umgibt, um eine plattenartige Struktur zu bilden. Als ein Ergebnis können die leitfähigen Metallfelder und der Kunststoffrahmen fest mit der Isolierschicht kombiniert werden, wodurch die Zuverlässigkeit der Laminierung der plattenartigen Struktur auf der isolierenden Schicht verbessert wird. Da der Kunststoffrahmen eine isolierende Eigenschaft und eine Temperaturwiderstandseigenschaft aufweist und im Wesentlichen identische physikalische Eigenschaften (z. B. Wärmeausdehnungskoeffizient) wie das Metallsubstrat (z. B. Kupfersubstrat) und die Isolierschicht aufweist, kann der Kunststoffrahmen nach Abschließen der Laminierung in dem isolierten Metallsubstrat aufbewahrt werden, ohne nachfolgende Herstellungsprozesse zu beeinflussen. Des Weiteren können durch Laminieren der plattenartigen Struktur einschließlich des Kunststoffrahmens und der leitfähigen Metallfelder auf dem metallischen Substrat durch die Isolierschicht, Lötschichten, die in einem herkömmlichen Verfahren zum Herstellen des Direct-Bond-Kupfersubstrats verwendet werden, eingespart werden, so dass die Kosten verringert werden können. Zusätzlich ist es weniger wahrscheinlich, dass die leitfähigen Metallfelder fehlausgerichtet sind, da die leitfähigen Metallfelder auf der Isolierschicht angeordnet sind, nachdem sie durch den Kunststoffrahmen zurückgehalten wurden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Offenbarung kann durch Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen vollständiger verstanden werden, wobei auf die beigefügten Zeichnungen wie folgt Bezug genommen wird:
- 1 ist eine Draufsicht auf ein isoliertes Metallsubstrat gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 2 ist eine Querschnittsansicht des isolierten Metallsubstrats entlang einer Linie 2-2, die in 1 gezeigt ist;
- 3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines isolierten Metallsubstrats gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 4 ist eine schematische Ansicht eines Zusammenbauens des isolierten Metallsubstrats durch das Verfahren zum Herstellen des isolierten Metallsubstrats, das in 3 gezeigt ist;
- 5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines isolierten Metallsubstrats gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
- 6 ist eine schematische Ansicht eines Zusammenbauens des isolierten Metallsubstrats durch das Verfahren zum Herstellen des isolierten Metallsubstrats, das in 5 gezeigt ist; und
- 7 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines isolierten Metallsubstrats gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Es wird nun im Detail auf die vorliegenden Ausführungsformen der Offenbarung Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Wo immer möglich, werden die gleichen Bezugsziffern in den Zeichnungen und der Beschreibung verwendet, um auf die gleichen oder ähnliche Teile Bezug zu nehmen.
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1 ist eine Draufsicht auf ein isoliertes Metallsubstrat 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 2 ist eine Querschnittsansicht des isolierten Metallsubstrats 100 entlang der Linie 2-2, die in 1 gezeigt ist. Es wird Bezug genommen auf 1 und 2, das isolierte Metallsubstrat 100 weist ein Metallsubstrat 110, eine Isolierschicht 120, ein Kunststoffrahmen 130 und eine Vielzahl von leitfähigen Metallfeldern 140 auf. Die Isolierschicht 120 befindet sich auf dem Metallsubstrat 110. Der Kunststoffrahmen 130 befindet sich auf der Isolierschicht 120 und weist eine Vielzahl von Öffnungsbereichen 132 auf. Die leitfähigen Metallfelder 140 befinden sich auf der Isolierschicht 120 und befinden sich jeweils in den Öffnungsbereichen 132, und die leitfähigen Metallfelder 140 weisen Seitenwände 142 auf, die mit dem Kunststoffrahmen 130 in Kontakt stehen.
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In der vorliegenden Ausführungsform befindet sich eine Vielzahl von wärmeableitenden Strukturen 160 auf einer Oberfläche 112 des Metallsubstrats 110, die von der Isolierschicht 120 abgewandt ist. In anderen Ausführungsformen ist das Metallsubstrat 110 ein planares Substrat ohne wärmeableitende Strukturen 160, jedoch ist die vorliegende Offenbarung in dieser Hinsicht nicht beschränkt.
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Da zusätzlich das isolierte Metallsubstrat 100 in der vorliegenden Ausführungsform auf ein Leistungsmodul eines Bipolartransistors mit isoliertem Gate (IGBT) in einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug angewandt werden kann, und elektronische Komponenten in solch einem Leistungsmodul eine hohe Leistung aufweisen, ist es notwendig, eine Dicke der leitfähigen Metallfelder 140 zu erhöhen, um die Gleichförmigkeit der Wärmeableitung zu verbessern. Die Dicke der leitfähigen Metallfelder 140 liegt in dem Bereich von 1 mm bis 5 mm (z. B. einer Dicke von 3 mm), was die Gleichförmigkeit der Wärmeableitung effektiv verbessern kann. In der vorliegenden Ausführungsform können die leitfähigen Metallfelder 140 aus einem Material hergestellt sein, das Kupfer einschließt, aber die vorliegende Offenbarung ist in dieser Hinsicht nicht beschränkt.
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Da die leitfähigen Metallfelder 140 von dem Kunststoffrahmen 130 umgeben sind und in den Öffnungsbereichen 132 des Kunststoffrahmens 130 positioniert sind und die Dicke der leitfähigen Metallfelder 140 im Wesentlichen identisch zu einer Dicke des Kunststoffrahmens 130 ist, kann eine plattenartige Struktur 150 mit im Wesentlichen flachen oberen und unteren Oberflächen gebildet werden. Da die plattenartige Struktur 150 einschließlich der leitfähigen Metallfelder 140 und des Kunststoffrahmens 130 eine im Wesentlichen feste und flache Bodenoberfläche aufweist, kann der Schritt des Laminierens der plattenartigen Struktur 150 auf die Isolierschicht 120 vereinfacht werden, und somit kann die Festigkeit und Zuverlässigkeit der Laminierung verbessert werden. Da des Weiteren die leitfähigen Metallfelder 140 auf der Isolierschicht 120 angeordnet sind nachdem sie durch den Kunststoffrahmen 130 zurückgehalten wurden, ist es weniger wahrscheinlich, dass die leitfähigen Metallfelder 140 fehlausgerichtet sind. In den vorliegenden Ausführungsformen kann der Kunststoffrahmen 130 aus einem Material hergestellt sein, das Epoxidharz einschließt, aber die vorliegende Offenbarung ist in dieser Hinsicht nicht beschränkt. Da der Kunststoffrahmen 130 eine isolierende Eigenschaft und eine Temperaturwiderstandseigenschaft aufweist und im Wesentlichen identische physikalische Eigenschaften (z. B. Wärmeausdehnungskoeffizient) wie das Metallsubstrat 110 (z. B. das Kupfersubstrat 110) und die Isolierschicht 120 aufweist, kann die Laminierung vereinfacht werden, der Kunststoffrahmen 130 kann in dem isolierten Metallsubstrat 100 gehalten werden, ohne nachfolgende Herstellungsprozesse zu beeinflussen, und das isolierte Metallsubstrat 100 kann ferner Versuche unter hohen und niedrigen Temperaturen bestehen.
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Zusätzlich kann durch Laminieren der plattenartigen Struktur 150, die durch den Kunststoffrahmen 130 und die leitfähigen Metallfelder 140 auf der isolierenden Schicht 120 auf dem Metallsubstrat 110 gebildet wird, die Festigkeit und die Zuverlässigkeit der Laminierung verbessert werden, und eine Lötschicht in einem herkömmlichen Direct-Bond-Kupfersubstrat (DBC-Substrat) kann eingespart werden, um die Kosten zu verringern. In der vorliegenden Ausführungsform kann die Isolierschicht 120 aus einem Material hergestellt sein, das Epoxidharz einschließt, aber die vorliegende Offenbarung ist in dieser Hinsicht nicht beschränkt.
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Es ist zu beachten dass die Verbindungsbeziehungen, die Materialien, und die Vorteile der oben beschriebenen Elemente nicht wiederholt werden. In der folgenden Beschreibung wird ein Herstellungsverfahren des isolierten Metallsubstrats 100 beschrieben.
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3 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen des isolierten Metallsubstrats 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 4 ist eine schematische Ansicht eines Zusammenbauens des isolierten Metallsubstrats 100 durch das Verfahren zum Herstellen des isolierten Metallsubstrats 100, das in 3 gezeigt ist. Es wird auf 3 und 4 Bezug genommen. Das Verfahren zum Herstellen des isolierten Metallsubstrats 100 weist die folgenden Schritte auf. In Schritt S1 wird ein Kunststoffrahmen 130 mit einer Vielzahl von Öffnungsbereichen 132 gebildet. In Schritt S2 wird eine Vielzahl von leitfähigen Metallfeldern 140 ausgebildet. In Schritt S3 werden die leitfähigen Metallfelder 140 jeweils in die Öffnungsbereiche 132 des Kunststoffrahmens 130 gepresst, so dass die Seitenwände 142 der leitfähigen Metallfelder 140 in Kontakt mit dem Kunststoffrahmen 130 stehen. In Schritt S4 werden der Kunststoffrahmen 130 und die leitfähigen Metallfelder 140 auf einer Isolierschicht 120 auf einem Metallsubstrat 110 angeordnet. In den folgenden Beschreibungen werden die vorstehend genannten Schritte weiter beschrieben.
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Zuerst wird der Kunststoffrahmen 130 mit den Öffnungsbereichen 132 gebildet, indem ein Kunststoffmaterial in einer Form bereitgestellt und ein Spritzgießen durchgeführt wird. In der vorliegenden Ausführungsform kann der Kunststoffrahmen 130 aus einem Material hergestellt sein, das Epoxidharz aufweist, aber die vorliegende Offenbarung ist in dieser Hinsicht nicht beschränkt. Als Nächstes, werden die leitfähigen Metallfelder 140 als leitfähige Muster durch Stanzen aus einem Metallmaterial gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform kann das Metallmaterial eine dicke Kupferplatte sein, so dass eine Dicke der leitfähigen Metallfelder 140 groß genug ist, um auf das Leistungsmodul für die Elektrofahrzeuge oder die Hybridfahrzeuge angewandt zu werden und die Gleichförmigkeit der Wärmeableitung zu verbessern.
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Nachdem der Kunststoffrahmen 130 mit den Öffnungsbereichen 132 und den leitfähigen Metallfeldern 140 gebildet sind, werden die leitfähigen Metallfelder 140 jeweils in den Öffnungsbereichen 132 des Kunststoffrahmens 130 durch Pressen gebildet, so dass die Seitenwände 142 der leitfähigen Metallfelder 140 in Kontakt mit dem Kunststoffrahmen 130 stehen und der Kunststoffrahmen 130 die leitfähigen Metallfelder 140 umgibt und fest mit den leitfähigen Metallfeldern 140 kombiniert ist. In anderen Worten sind der Kunststoffrahmen 130 und die leitfähigen Metallfelder 140 fest angebracht. Da eine Dicke des Kunststoffrahmens 130 im Wesentlichen identisch zu der Dicke der leitfähigen Metallfelder 140 ist, weist die durch Pressen der leitfähigen Metallfelder 140 in den Kunststoffrahmen 130 gebildete plattenartige Struktur 150 im Wesentlichen feste und flache obere und untere Oberflächen auf, so dass die Laminierung der plattenartigen Struktur 150 an die Isolierschicht 120 auf dem Metallsubstrat 110 ermöglicht werden kann. In der vorliegenden Ausführungsform kann die Isolierschicht 120 durch Laminieren eines Isolierfilms auf dem Metallsubstrat 110 oder durch Beschichten einer Isolierpaste auf das Metallsubstrat 110 gebildet werden. Zusätzlich kann in der vorliegenden Ausführungsform das Material des Kunststoffrahmens 130 (z. B. Epoxidharz) eine isolierende Eigenschaft und eine Temperaturwiderstandseigenschaft aufweisen und kann einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen wie die leitfähigen Metallfelder 140 und der Kunststoffrahmen 130.
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Als Nächstes wird die durch den Kunststoffrahmen 130 und die leitfähigen Metallfelder 140 gebildete plattenartige Struktur 150 auf die Isolierschicht 120 auf dem Metallsubstrat 110 laminiert. Insofern kann die Lötschicht in dem herkömmlichen Direct-Bond-Kupfersubstrat (DBC-Substrat) eingespart werden, um die Kosten zu verringern. In der vorliegenden Ausführungsform kann das Metallsubstrat 110 ein planares Substrat oder ein wärmeableitendes Substrat mit wärmeableitenden Strukturen 160 sein, aber die vorliegende Offenbarung ist in dieser Hinsicht nicht beschränkt.
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Da der Kunststoffrahmen 130 und die leitfähigen Metallfelder 140 separat durch Spritzgießen und Stanzen gebildet werden, und der Kunststoffrahmen 130 und die leitfähigen Metallfelder 140 zusammengepresst werden, um die plattenartige Struktur 150 mit einer im Wesentlichen festen und flachen unteren Oberfläche zu bilden, wird die Laminierung der plattenartigen Struktur 150 auf die Isolierschicht 120 auf dem Metallsubstrat 110 vereinfacht, so dass die Festigkeit und Zuverlässigkeit der Laminierung verbessert werden. Zusätzlich werden die leitfähigen Metallfelder 140 durch den Kunststoffrahmen 130 zurückgehalten, nachdem sie auf der Isolierschicht 120 angeordnet wurden, so dass es weniger wahrscheinlich ist, dass die leitfähigen Metallfelder 140 fehlausgerichtet sind. Da des Weiteren das Material des Kunststoffrahmens 130 (z. B. Epoxidharz) eine isolierende Eigenschaft und eine Temperaturwiderstandseigenschaft aufweisen kann und einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie die leitfähigen Metallfelder 140 und der Kunststoffrahmen 130 aufweisen kann, kann der Kunststoffrahmen 130 in dem isolierten Metallsubstrat 100 gehalten werden, ohne die nachfolgenden Herstellungsprozesse zu beeinflussen.
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5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen des isolierten Metallsubstrats 100 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. 6 ist eine schematische Ansicht eines Zusammenbauens des isolierten Metallsubstrats 100 durch das Verfahren zum Herstellen des isolierten Metallsubstrats, das in 5 gezeigt ist. Das Verfahren zum Herstellen des isolierten Metallsubstrats 100 weist die folgenden Schritte auf. In Schritt S1' wird eine Vielzahl von leitfähigen Metallfeldern 140 gebildet. In Schritt S2' wird ein Kunststoffrahmen 130 gebildet, um die leitfähigen Metallfelder 140 zu umgeben, so dass die Seitenwände 142 der leitfähigen Metallfelder 140 in Kontakt mit dem Kunststoffrahmen 130 stehen. In Schritt S3' werden der Kunststoffrahmen 130 und die leitfähigen Metallfelder 140 auf einer Isolierschicht 120 auf einem Metallsubstrat 150 angeordnet.
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Zuerst werden die leitfähigen Metallfelder 140 als leitfähige Muster durch Stanzen eines Metallmaterials gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform kann das Metallmaterial eine Kupferplatte sein, aber die vorliegende Offenbarung ist in dieser Hinsicht nicht beschränkt. Eine Dicke der leitfähigen Metallfelder 140 liegt in einem Bereich von 1 mm bis 5 mm (z. B. einer Dicke von 3 mm).
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Als Nächstes werden die leitfähigen Metallfelder 140 in einer Form platziert, und ein Kunststoffmaterial wird in der Form bereitgestellt, um den Kunststoffrahmen 130 zu bilden, der die leitfähigen Metallfelder 140 fest umgibt, so dass eine plattenartige Struktur 150 gebildet wird, die den Kunststoffrahmen 130 und die leitfähigen Metallfelder 140 aufweist. In anderen Worten sind der Kunststoffrahmen 130 und die leitfähigen Metallfelder 140 fest angebracht. In der vorliegenden Ausführungsform kann der Kunststoffrahmen 130 aus einem Material hergestellt sein, das Epoxidharz aufweist, aber die vorliegende Offenbarung ist in dieser Hinsicht nicht beschränkt. Durch die Gestaltung der Form ist eine Höhe des Kunststoffrahmens 130 (der durch das Bereitstellen des Kunststoffmaterials in der Form und Durchführen eines Spritzgießens gebildet wird), der die leitfähigen Metallfelder 140 umgibt, im Wesentlichen identisch zu einer Höhe der leitfähigen Metallfelder 140, das heißt, die plattenartige Struktur 150 weist im Wesentlichen feste und flache obere und untere Oberflächen auf, um die Laminierung der plattenartigen Struktur 150 auf die Isolierschicht 120 auf dem Metallsubstrat 110 zu ermöglichen. In der vorliegenden Ausführungsform kann die Isolierschicht 120 durch Laminieren eines Isolierfilms auf dem Metallsubstrat 110 oder durch Beschichten einer Isolierpaste auf das Metallsubstrat 110 gebildet werden. Es wird angemerkt, dass ein Unterschied zwischen der vorliegenden Ausführungsform und der vorherigen Ausführungsform in dem Verfahren zum Bilden des Kunststoffrahmens 130 liegt. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Kunststoffrahmen 130 gebildet, indem die leitfähigen Metallfelder 140 in der Form platziert werden und der Kunststoffrahmen 130 durch Spritzgießen gebildet wird, so dass die leitfähigen Metallfelder 140 von dem Kunststoffrahmen 130 umgeben werden, um die plattenartige Struktur 150 zu bilden. Dieses Verfahren erlaubt es, dass die Kombination der leitfähigen Metallfelder 140 und des Kunststoffrahmens 130 fester ist, um die strukturelle Stabilität zu verbessern.
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Als Nächstes wird die durch den Kunststoffrahmen 130 und die leitfähigen Metallfelder 140 gebildete plattenartige Struktur 150 auf die Isolierschicht 120 auf dem Metallsubstrat 110 laminiert. Insofern kann die Lötschicht in dem herkömmlichen Direct-Bond-Kupfersubstrat (DBC-Substrat) eingespart werden, um die Kosten zu verringern. In der vorliegenden Ausführungsform kann das Metallsubstrat 110 ein planares Substrat oder ein wärmeableitendes Substrat mit wärmeableitenden Strukturen 160 sein, aber die vorliegende Offenbarung ist in dieser Hinsicht nicht beschränkt.
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7 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen des isolierten Metallsubstrats 100 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das Verfahren zum Herstellen des isolierten Metallsubstrats 100 weist die folgenden Schritte auf. In Schritt S1" wird eine Vielzahl von leitfähigen Metallfeldern gebildet. In Schritt S2" wird eine Isolierschicht auf ein Metallsubstrat laminiert oder eine Isolierpaste wird auf ein Metallsubstrat beschichtet, um darauf zu warten, dass es ein halbkolloider Zustand wird. In Schritt S3" werden die leitfähigen Metallfelder auf der Isolierschicht auf dem Metallsubstrat angeordnet. In Schritt S4" werden die leitfähigen Metallfelder und das Metallsubstrat mit der isolierenden Schicht zusammen in einer Form platziert, und der Kunststoffrahmen wird durch Spritzgießen gebildet, so dass der Kunststoffrahmen die leitfähigen Metallfelder umgebend gebildet wird und die Seitenwände der leitfähigen Metallfelder in Kontakt mit dem Kunststoffrahmens stehen.
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Da die leitfähigen Metallfelder 140 in einer Form platziert werden, nachdem sie durch Stanzen eines Metallmaterials gebildet wurden, und ein Kunststoffmaterial in der Form platziert wird, um den Kunststoffrahmen 130 durch Spritzgießen zu bilden, wird die plattenartige Struktur 150 einschließlich des Kunststoffrahmens 130 und der leitfähigen Metallfelder 140 gebildet. Dieses Verfahren erlaubt es, dass die Kombination der leitfähigen Metallfelder 140 und des Kunststoffrahmens 130 fester ist, um die strukturelle Stabilität zu verbessern. Durch die Gestaltung der Form, weist die plattenartige Struktur 150 einschließlich der leitfähigen Metallfelder 140 und des Kunststoffrahmens 130 eine im Wesentlichen feste und flache untere Oberfläche auf, so dass die Laminierung der plattenartigen Struktur 150 auf die Isolierschicht 120 auf dem metallischen Substrat 110 vereinfacht wird und die Festigkeit und die Zuverlässigkeit der Laminierung verbessert werden. Zusätzlich werden die leitfähigen Metallfelder 140 auf der Isolierschicht 120 angeordnet, nachdem sie durch den Kunststoffrahmen 130 zurückgehalten wurden, so dass die leitfähigen Metallfelder 140 weniger wahrscheinlich fehlausgerichtet sind. Da des Weiteren das Material des Kunststoffrahmens 130 (z. B. Epoxidharz) eine isolierende Eigenschaft und eine Temperaturwiderstandseigenschaft aufweisen kann und einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie die leitfähigen Metallfelder 140 und der Kunststoffrahmen 130 aufweisen kann, kann der Kunststoffrahmen 130 in dem isolierten Metallsubstrat 100 gehalten werden, ohne die nachfolgenden Herstellungsprozesse zu beeinflussen.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen derselben in beträchtlichem Detail beschrieben wurde, sind andere Ausführungsformen möglich. Daher sollte der Geist und Schutzumfang der beiliegenden Ansprüche nicht auf die Beschreibung der hierin enthaltenen Ausführungsformen beschränkt sein.
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Es wird für den Fachmann ersichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an der Struktur der vorliegenden Offenbarung vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang oder Geist der Offenbarung abzuweichen. Angesichts des Vorstehenden ist es beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung Modifikationen und Variationen dieser Offenbarung abdeckt, vorausgesetzt, dass sie in den Schutzumfang der folgenden Ansprüche fallen.