DE102011089886A1 - Schaltungsträger und Verfahren zur Herstellung von einem Schaltungsträger - Google Patents

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Andreas Greif
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Abstract

Offenbart sind ein Schaltungsträger (100, 100‘, 600, 700) und ein Verfahren zur Herstellung von dem Schaltungsträger (100, 100‘, 600, 700). Der Schaltungsträger (100, 100‘, 600, 700) weist eine Trägerschicht (110) mit einer ersten Oberfläche (110a), eine Kühlstruktur (120, 120‘, 610, 710) auf der ersten Oberfläche (110a), welche aus einer auf der ersten Oberfläche (110a) der Trägerschicht (110) aufgebrachten, ersten wärmeleitfähigen Schicht (12) in einem Ätzvorgang ausgebildet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schaltungsträger und ein Verfahren zur Herstellung von dem genannten Schaltungsträger. Ferner betrifft die Erfindung eine Schaltungsanordnung mit dem genannten Schaltungsträger.
  • Schaltungsträger dienen zur mechanischen Befestigung von elektrischen und elektromechanischen Bauelementen und zum Herstellen von elektrischen Verbindungen zwischen diesen Bauelementen. Vorzugsweise ist der Schaltungsträger als ein Keramik-Substrat, insbesondere ein direkt bondiertes Kupfersubstrat (auf Englisch „Direct Bonded Copper substrate“, DBC substrate) oder ein direkt bondiertes Aluminiumsubstrat (auf Englisch „Direct Bonded Aluminium substrate“, DBA substrate) ausgebildet. Der Schaltungsträger kann beispielsweise auch als mehrlagiger Substrat-Verbund, wie zum Beispiel Alu-Kern-Leiterplatte (IMS, auf Englisch „Insulated metal substrate“) ausgebildet sein.
  • Diese Schaltungsträger finden ihre Anwendungen in zahlreichen elektrischen oder elektronischen Systemen, insbesondere in leistungselektronischen Systemen eines Fahrzeugs, wie zum Beispiel in einem Stromwandler für einen Elektromotor. Derartige Schaltungsträger werden mit elektrischen oder elektronischen Bauelementen, wie zum Beispiel Leistungstransistoren, bestückt, die während des Betriebs der Systeme hohe Wärmeenergie erzeugen, welche schädlich für die Systeme ist und daher möglichst schnell abgeführt werden muss. Die Abfuhr der Wärme wird in der Regel mittels Kühlstrukturen erreicht, welche an dem Schaltungsträger angebracht sind.
  • Eine Möglichkeit zur Abführung der Wärme ist eine kühlende Bodenplatte, welche auf den Schaltungsträger aufgebracht ist und zum Kühlen des Schaltungsträgers dient. Die Bodenplatte kann eine Kühlstruktur aufweisen, welche die von dem Schaltungsträger aufgenommene Wärme in das um die Bodenplatte umströmende Kühlmittel abgibt. Die Herstellung derartiger Bodenplatten ist jedoch kostenintensiv, was zu hohen Gesamtkosten bei den Schaltungsträgern verursacht. Zudem erfordern derartige Bodenplatten einen entsprechenden Bauraum, was in vielen Anwendungsgebieten der Schaltungsträger mit einem beschränkten Bauraum zu Problemen führt.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt somit darin, eine einfache und kosten- und bauraumsparende alternative Möglichkeit zur Kühlung von Schaltungsträgern bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Schaltungsträger bereitgestellt, der einen dielektrischen Trägerteil beziehungsweise eine Trägerschicht mit einer ersten Oberfläche und eine Kühlstruktur auf der ersten Oberfläche der Trägerschicht zur Kühlung des Schaltungsträgers aufweist. Dabei ist die Kühlstruktur aus einer auf der ersten Oberfläche der Trägerschicht unmittelbar aufgebrachten, ersten wärmeleitfähigen, insbesondere metallischen, Schicht in einem Ätzvorgang geätzt beziehungsweise ausgebildet.
  • Derartige Schaltungsträger sind dank des vergleichsweise einfachen Ätzvorganges kostengünstig herstellbar. Da die Kühlstruktur direkt auf der Oberfläche der Trägerschicht und somit sehr nah an den wärmeerzeugenden Bauelementen angeordnet ist, kann einerseits der Bauraum gespart werden und andererseits die in den Bauelementen erzeugte Wärme schnell und effizient abgeführt werden.
  • Das „unmittelbare“ Aufbringen einer Schicht (sowohl der oben beschriebenen wärmeleitfähigen Schicht als auch einer unten beschriebenen elektrisch leitfähigen Schicht) auf der Trägerschicht bedeutet hier, dass es zwischen der aufgetragenen Schicht und der Trägerschicht keine Zwischenschicht vorhanden ist, welche nicht unmittelbar zum Auftragen der Schicht auf der Trägerschicht und zur stoffschlüssigen Verbindung zwischen der aufgetragenen Schicht und der Trägerschicht dient. Mit anderen Worten: Zwischen der aufgetragenen Schicht und der Trägerschicht darf beispielsweise eine dünne, wärmeleitfähige Klebeschicht vorhanden sein, welche lediglich zu einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen der aufgetragenen Schicht und der Trägerschicht dient.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Trägerschicht eine zweite, von der ersten Oberfläche abgewandte Oberfläche und auf der zweiten Oberfläche eine elektrische Leiterbahn auf, welche ebenfalls in einem Ätzvorgang, insbesondere in demselben Ätzvorgang der Kühlstruktur, aus einer auf der zweiten Oberfläche der Trägerschicht unmittelbar aufgebrachten, zweiten elektrisch leitfähigen, insbesondere metallischen, Schicht geätzt beziehungsweise ausgebildet ist.
  • Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass sowohl die Kühlstruktur als auch elektrische Verbindungen der Schaltungsträger in einem Fertigungsschritt hergestellt werden können. Dies senkt zusätzlich den Fertigungsaufwand und die Kosten der Schaltungsträger.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Kühlstruktur zumindest ein oberflächenvergrößerndes und/oder bei einem fluiden Kühlmittel wie beim Kühlwasser Turbulenzen erzeugendes Strukturelement auf. Dieses Strukturelement ist vorteilhafterweise als ein sich von der ersten Oberfläche der Trägerschicht weg, in das Kühlmittel erstreckender Vorsprung ausgebildet. Beispielsweise hat das Strukturelement einen rippen- oder stiftförmig ausgebildeten Kühlkörper (auf Englisch „Pin-Fin heat sink“). Vorzugsweise ist das Strukturelement als ein senkrecht zu der Trägerfläche liegender Vorsprung ausgebildet.
  • Eine größere Kühloberfläche der Kühlstruktur und Turbulenzen bei dem an diese Kühlstruktur fließenden Kühlmittel führen die von den auf dem Schaltungsträger angeordneten elektrischen oder elektronischen Bauelementen erzeugte Wärme schneller ab.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Kühlstruktur zumindest ein von dem der Trägerschicht zugewandten Ende zu dem der Trägerschicht abgewandten Ende hin sich stufenförmig oder stufenpyramidenförmig verjüngendes Strukturelement auf.
  • Derartige stufenförmige Strukturelemente führen beim Kühlmittel zu einer stärkeren Turbulenzbildung, wodurch die Kühlstruktur mit derartigen Stufenelementen die Wärme schneller und effizienter abführen kann.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Schaltungsanordnung mit einer Kühlkammer zum Durchfluss eines Kühlmittels und einem Schaltungsträger mit einer oben beschriebenen Kühlstruktur geschaffen, wobei die Kühlstruktur von dem Kühlmittel umströmbar in der Kühlkammer angeordnet ist.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines oben beschriebenen Schaltungsträgers bereitgestellt, welches folgende Verfahrensschritte aufweist. Es wird eine Trägerschicht mit einer ersten Oberfläche bereitgestellt. Auf der ersten Oberfläche der Trägerschicht wird dann eine erste wärmeleitende, insbesondere metallische, Schicht aufgetragen beziehungsweise aufgebracht. Anschließend wird die erste wärmeleitende Schicht in einem Ätzvorgang zu einer oben beschriebenen Kühlstruktur geätzt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Trägerschicht mit der ersten Oberfläche und einer zweiten, der ersten Oberfläche abgewandten Oberfläche bereitgestellt. Auf der zweiten Oberfläche der Trägerschicht wird eine zweite elektrisch leitende, insbesondere metallische, Schicht aufgetragen beziehungsweise aufgebracht, vorteilhafterweise in demselben Aufbringvorgang der ersten, wärmeleitenden Schicht auf der Trägerschicht. Anschließend wird die zweite Schicht in einem Ätzvorgang, vorteilhafterweise in demselben Ätzvorgang der ersten Schicht, zu einer elektrischen Leiterbahnstruktur geätzt.
  • Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die erste, wärmeleitende Schicht in einem Stufenätzvorgang zu einer Kühlstruktur mit von dem der Trägerschicht zugewandten Ende zu dem der Trägerschicht abgewandten Ende hin sich stufenförmig verjüngenden Strukturelementen geätzt.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen des oben dargestellten Schaltungsträgers sind, soweit im Übrigen auf die oben dargestellte Schaltungsanordnung beziehungsweise das oben dargestellte Verfahren übertragbar, auch als vorteilhafte Ausgestaltungen der Schaltungsanordnung beziehungsweise des Verfahrens anzusehen.
  • Im Folgenden sollen nun beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden.
  • In den Zeichnungen sind nur die Komponenten beziehungsweise die Verfahrensschritte dargestellt, welche für die Beschreibung der Erfindung relevant sind. Je nach Ausgestaltung können die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen weitere in den Zeichnungen nicht dargestellten Komponenten oder Verfahrensschritte aufweisen. Zudem werden die Komponenten, welche die gleiche technische Eigenschaft und die gleiche Funktionalität aufweisen, werden mit demselben Bezugszeichen versehen. Dabei zeigen:
  • 1 schematisch eine Schaltungsanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung in einer Seitenschnittdarstellung;
  • 2 schematisch die Kühlstruktur der Schaltungsanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform in einer schrägen Draufsicht;
  • 3 schematisch eine Kühlstruktur gemäß einer dritten Ausführungsform in einer schrägen Draufsicht;
  • 4 schematisch weitere Ausführungsformen der Kühlstruktur in Querschnittdarstellung der Strukturelemente der Kühlstruktur;
  • 5 schematisch ein Verfahren zur Herstellung eines Schaltungsträgers der ersten und der dritten Ausführungsformen; und
  • 6 schematisch weitere Ausführungsformen der Kühlstruktur in Querschnittdarstellung des Schaltungsträgers.
  • Es sei zunächst auf 1 verwiesen, in der eine Schaltungsanordnung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform in einer Seitenschnittansicht schematisch gezeigt ist.
  • Die Schaltungsanordnung 10 weist einen Schaltungsträger 100 und eine Kühlkammer 300 auf. Der Schaltungsträger 100 umfasst einen dielektrischen Trägerteil beziehungsweise eine dielektrische Trägerschicht 110, eine Kühlstruktur 120 und elektrische Leiterbahnen 131, 132.
  • Die Trägerschicht 110 besteht aus einem elektrisch nicht leitenden keramischen Material und weist eine erste Oberfläche 110a und eine zweite von der ersten Oberfläche 110a abgewandte beziehungsweise der ersten Oberfläche 110a gegenüberliegende Oberfläche 110b auf.
  • Auf der ersten Oberfläche 110a der Trägerschicht 110 ist die Kühlstruktur 120 angeordnet. Auf der zweiten Oberfläche 110b der Trägerschicht 110 sind die elektrischen Leiterbahnen 131, 132 angeordnet. Die Kühlstruktur 120 und die elektrischen Leiterbahnen 131, 132 bestehen aus einem gleichen, thermisch und elektrisch leitenden Metall, wie zum Beispiel Kupfer.
  • Die Kühlstruktur 120 und die elektrischen Leiterbahnen 131, 132 sind in einem und demselben Ätzvorgang aus jeweils einer auf der jeweiligen Oberfläche 110a, 110b der Trägerschicht 110 aufgetragenen Metallschicht geätzt beziehungsweise ausgebildet.
  • Auf dem Schaltungsträger 100 ist ein elektronisches Bauelement 210, wie zum Beispiel ein Leistungstransistor, angeordnet, das mit der einen elektrischen Leiterbahn 131 über eine Lötschicht 220 mechanisch und elektrisch verbunden ist. Über einen Bonddraht 230 ist das elektronische Bauelement 210 mit einer weiteren elektrischen Leiterbahn 132 elektrisch verbunden. Im Betrieb der Schaltungsanordnung 10 erzeugt das Bauelement 210 Wärme, die schnell abgeführt werden muss.
  • In einer in den Figuren nicht näher dargestellten alternativen Ausführungsform kann das elektronische Bauelement 210 bedingt durch den Schaltungslayout auch direkt auf der Trägerschicht 110 angeordnet sein.
  • Durch die Kühlkammer 300 fließt ein fluides Kühlmittel 310, wie zum Beispiel Kühlwasser. In der Kühlkammer 300 ist die Kühlstruktur 120 des Schaltungsträgers 100 von dem Kühlmittel 310 umströmbar angeordnet beziehungsweise in dem Kühlmittel 310 eingetaucht.
  • In dieser ersten Ausführungsform weist die Kühlstruktur 120 zylinderförmige Strukturelemente 121 auf, die als auf der ersten Oberfläche 110a der Trägerschicht 110 angeformte, von der Trägerschicht 110 sich weg senkrecht erstreckende Vorsprünge ausgebildet sind.
  • Durch die unmittelbare Anordnung der Kühlstruktur 120 an der Trägerschicht 110 und somit nah zu dem Bauelement 210 und durch die zylinderförmigen von der Trägerschicht weg in das Kühlmittel 310 sich erstreckenden Strukturelemente 121 kann die von dem Bauelement 210 erzeugte Wärme über einen direkten Weg 800 von dem Bauelement 210 an das Kühlmittel 310 abgeführt werden.
  • Nun sei auf 2 verwiesen, in der eine zweite Ausführungsform der Kühlstruktur 120F schematisch dargestellt ist. Die Kühlstruktur 120F weist zylinderförmige Strukturelemente 121 mit einem kreisförmigen Querschnitt auf, die in Längsrichtung x der Trägerschicht 110 in Reihe und in Querrichtung y der Trägerschicht 110 seitlich versetzt angeordnet sind.
  • Nun sei auf 3 verwiesen, in der eine dritte Ausführungsform der Kühlstruktur 120‘ schematisch dargestellt ist. Die Kühlstruktur 120‘ weist Strukturelemente 122 auf, die sich von dem der Trägerschicht 110 zugewandten Ende 122a zu dem der Trägerschicht 110 abgewandten Ende 122b hin stufenförmig beziehungsweise stufenpyramidenförmig verjüngend, senkrecht zu der Trägerschicht 110 und von der Trägerschicht 110 sich weg erstrecken. Die Strukturelemente 122 weisen somit eine erste Stufe 122c und eine zweite Stufe 122d zur Turbulenzbildung bei einem die Strukturelemente 122 umströmenden Kühlmittel auf.
  • Nun sei auf 4 verwiesen, in denen weitere Ausführungsformen der Kühlstruktur schematisch dargestellt sind.
  • In einer vierten Ausführungsform gemäß 4A weist die Kühlstruktur 120A Strukturelemente 121A auf, welche einen rautenförmigen Querschnitt aufweisen.
  • In einer fünften Ausführungsform gemäß 4B weist die Kühlstruktur 120B Strukturelemente 121B auf, welche einen tropfenförmigen Querschnitt aufweisen.
  • In einer sechsten Ausführungsform gemäß 4C weist die Kühlstruktur 120C Strukturelemente 121B auf, welche ebenfalls einen tropfenförmigen Querschnitt aufweisen. Im Vergleich zu der Kühlstruktur 120B in 4B, bei der die Strukturelemente 121B zueinander gleichgerichtet angeordnet sind, sind die Strukturelemente 121B der Kühlstruktur 120C zueinander reihenweise gegengerichtet angeordnet.
  • In einer siebten Ausführungsform gemäß 4D weist die Kühlstruktur 120D Strukturelemente 121D auf, welche einen ellipsenförmigen Querschnitt aufweisen.
  • In einer achten Ausführungsform gemäß 4E weist die Kühlstruktur 120E Strukturelemente 121E auf, welche einen pinguinförmigen (also ellipsenform mit einem spitzen Ende) Querschnitt aufweisen.
  • Nachdem die verschiedenen Ausführungsformen der Schaltungsanordnung 10 mithilfe von 1 bis 4 detailliert beschrieben sind, wird nun das Verfahren zur Herstellung eines Schaltungsträgers 100 einer derartigen Schaltungsanordnungen 10 unter Zuhilfenahme von 5 näher beschrieben.
  • Zunächst wird gemäß einem ersten Verfahrensschritt S110 ein Träger, ein Trägerteil beziehungsweise eine Trägerschicht 110 aus Keramik bereitgestellt, welche eine erste Oberfläche 110a und eine zweite Oberfläche 110b aufweist.
  • Das Zwischenprodukt 100A des Schaltungsträgers 100 nach dieser ersten Herstellungsphase beziehungsweise die Trägerschicht 110 wird nun gemäß einem zweiten Verfahrensschritt S120 beidseitig mit jeweils einer ersten und einer zweiten Metallschicht 12, 13 beschichtet. Die Beschichtung der Trägerschicht 110 der ersten und der zweiten Metallschicht 12, 13 können in einem einzigen Verfahrensschritt S120 oder getrennt in zwei aufeinander folgenden Schritten S120a, S120b hintereinander erfolgen. Verbindungen zwischen der Trägerschicht 110 und den beiden Metallschichten 12, 13 erfolgen beispielsweise durch eine stoffschlüssige Verbindung mit einem geeigneten wärmeleitfähigen Klebestoff. Nach dieser zweiten Herstellungsphase entsteht ein Zwischenprodukt 110B des Schaltungsträgers 100.
  • Anschließend wird das Zwischenprodukt 110B beziehungsweise werden die beiden Metallschicht 12, 13 gemäß einem dritten Verfahrensschritt S130 in einem Ätzvorgang geätzt, sodass die erste Metallschicht 12 zu einer Kühlstruktur 120 und die zweite Metallschicht 13 zu elektrischen Leiterbahnen 131, 132 geätzt werden. Dabei können die beiden Metallschichten 12, 13 in einem und demselben Ätzvorgang S130 gemeinsam geätzt werden oder getrennt in zwei aufeinander folgenden Ätzvorgängen S130a, S130b hintereinander geätzt werden.
  • Hierzu werden die Bereiche auf den beiden metallischen Schichten 12, 13, die nach dem Ätzvorgang zu den Strukturelementen 121 der Kühlstruktur 120 oder den elektrischen Leiterbahnen 131, 132 ausgebildet werden sollen, mit einer Abdecklackschicht, wie zum Beispiel einer Fotolackschicht, abgedeckt. Anschließend wird die Trägerschicht 110 samt den beiden metallischen Schichten 12, 13 in eine mit Ätzflüssigkeit gefüllte Wanne eingetaucht. Alternativ kann die Trägerschicht 110 in einen luftdichten und mit ätzenden Gasen gefüllten Raum gebracht werden. Nach einer gewissen Zeit werden die Bereiche in den beiden metallischen Schichten 12, 13, die nicht mit der Abdecklackschicht abgedeckt sind, weggeätzt. Anschließend wird die Abdecklackschicht abgetragen. Nach dieser dritten Herstellungsphase entsteht das Endprodukt 100C des Schaltungsträgers 100.
  • Zum Herstellen eines Schaltungsträgers mit einer Kühlstruktur 120‘ mit stufenförmigen Strukturelementen 122 (vergleiche 3) wird das Endprodukt 100C des Schaltungsträgers 100 beziehungsweise die Kühlstruktur 120 des Endprodukts 100C gemäß einem weiteren, also vierten Verfahrensschritt S140 in einem Stufenätzvorgang mit hintereinander folgenden Ätzschritten mehrfach geätzt, sodass sich eine Kühlstruktur 120‘ mit stufenpyramidenförmigen Strukturelementen 122 ausgebildet wird. Hierzu wird das Zwischenprodukt nach Verfahrensschritt S130 wieder mit der Abdecklackschicht abgedeckt, wobei nur die Bereiche abgedeckt werden, die später eine von der Trägerschicht 110 abgewandt freiliegende zweite Stufe 122d ausbilden sollen. Die elektrischen Leiterbahnen 131, 132, die im Verfahrensschritt S130 bereits ausgeformt sind, werden ebenfalls mit der Abdecklackschicht abgedeckt. Anschließend wird das Zwischenprodukt in eine mit Ätzflüssigkeit gefüllte Wanne eingetaucht oder in einen mit ätzenden Gasen gefüllten Raum gebracht. Durch Ätzen der Bereiche, die nicht mit der Abdecklackschicht abgedeckt sind, werden abgetragen und bilden sich so eine erste Stufe 122c der Strukturelemente 122 aus. Somit entsteht als Endprodukt 100D ein Schaltungsträger 100‘ mit einer Kühlstruktur 120‘ mit Strukturelementen 122, welche sich von einem der Trägerschicht 110 zugewandten Ende 122a zu einem der Trägerschicht 110 abgewandten Ende 122b hin sich stufenförmig beziehungsweise stufenpyramidenförmig verjüngen und somit eine erste Stufe 122c und eine zweite Stufe 122d zur Turbulenzbildung bei einem die Strukturelemente 122 umströmenden Kühlmittel aufweisen.
  • Nun sei auf 6 verwiesen, in denen weitere Ausführungsformen des Schaltungsträgers dargestellt sind. 6A zeigt einen Schaltungsträger 600 mit einer Kühlstruktur 610, welche eine Bodenschicht 611 aufweist, über diese die stiftförmigen Strukturelemente 121 miteinander verbunden sind. 6B zeigt einen Schaltungsträger 700 mit einer Kühlstruktur 710, welche eine Bodenschicht 711 aufweist, über diese die stufenpyramidenförmigen Strukturelemente 122 miteinander verbunden sind.
  • Derartige Kühlstrukturen 610, 710 der Bodenschichten 611, 711 werden in einem Ätzvorgang hergestellt, in dem die metallische Schicht 12 nicht bis zum Anschlag weggeätzt wird. Damit, dass eine Bodenschicht 611, 711 nach einem Ätzvorgang der metallischen Schicht 12 noch übrig bleibt, wird eine maximale Zeitdauer des Ätzvorgangs vor dem Ätzvorgang unter anderem abhängig von der Dicke bzw. Stärke der metallischen Schicht 12 berechnet. Anschließend wird die Trägerschicht 110 samt der mit der Abdecklackschicht entsprechend abgedeckten metallischen Schicht 12 nur für die vorberechnete Zeitdauer in der Ätzflüssigkeit oder in den ätzenden Gasen eingetaucht. Als Endprodukt entsteht nach weiteren oben beschriebenen Verfahrensschritten somit ein Schaltungsträger 600, 700.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Schaltungsanordnung
    12
    Erste metallische Schicht
    13
    Zweite metallische Schicht
    100, 100‘, 600, 700
    Schaltungsträger
    100A, 100B, 100C
    Zwischen- und Endprodukt des Schaltungsträgers 100, 100‘
    100D
    Endprodukt des Schaltungsträgers 100‘
    110
    Trägerschicht
    110a
    Erste Oberfläche der Trägerschicht
    110b
    Zweite Oberfläche der Trägerschicht
    120, 120‘, 610, 710
    Kühlstruktur
    120A, 120B, 120C, 120D, 120E, 120F
    Kühlstruktur
    121
    Stiftförmiges Strukturelement
    121A, 121B, 121D, 121E
    Strukturelement
    122
    Stufenförmiges Strukturelement
    122a
    Der Trägerschicht zugewandtes Ende des Strukturelement 122
    122b
    Der Trägerschicht abgewandtes Ende des Strukturelement 122
    122c
    Erste Stufe des Strukturelement 122
    122d
    Zweite Stufe des Strukturelement 122
    131, 132
    Elektrische Leiterbahn
    210
    Elektronisches Bauelement
    220
    Lötschicht
    230
    Bonddraht
    300
    Kühlkammer
    310
    Fluides Kühlmittel
    320
    Turbulenz im Kühlmittel
    611, 711
    Bodenschicht der Kühlstruktur
    800
    Wärmeübertragung

Claims (10)

  1. Schaltungsträger (100, 100‘, 600, 700) mit folgenden Merkmalen: – einer Trägerschicht (110) mit einer ersten Oberfläche (110a), – einer Kühlstruktur (120, 120‘, 610, 710) auf der ersten Oberfläche (110a) der Trägerschicht (110) zur Kühlung des Schaltungsträgers (100, 100‘, 600, 700), dadurch gekennzeichnet, dass – die Kühlstruktur (120, 120‘, 610, 710) in einem Ätzvorgang aus einer auf der ersten Oberfläche (110a) der Trägerschicht (110) unmittelbar aufgebrachten, ersten wärmeleitfähigen Schicht (12) ausgebildet ist.
  2. Schaltungsträger (100, 100‘, 600, 700) nach Anspruch 1, mit – der Trägerschicht (110) mit einer zweiten Oberfläche (110b), – einer elektrischen Leiterbahn (131, 132) auf der zweiten Oberfläche (110b) der Trägerschicht (110), – wobei die elektrische Leiterbahn (131, 132) in einem Ätzvorgang aus einer auf der zweiten Oberfläche (110b) der Trägerschicht (110) unmittelbar aufgebrachten, zweiten elektrisch leitfähigen Schicht (13) ausgebildet ist.
  3. Schaltungsträger (100, 100‘, 600, 700) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Kühlstruktur (120, 120‘, 610, 710) zumindest ein Strukturelement (121, 122) aufweist, das zum Vergrößern der Oberfläche der Kühlstruktur (120, 120‘, 610, 710) und/oder zum Erzeugen von Turbulenzen (320) bei einem an der Kühlstruktur (120, 120‘, 610, 710) fließenden Kühlmittel (310) ausgebildet ist.
  4. Schaltungsträger (100, 100‘, 600, 700) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Kühlstruktur (120, 120‘, 610, 710) zumindest ein Strukturelement (121, 122) aufweist, das ein von der ersten Oberfläche (110a) der Trägerschicht (110) sich weg erstreckender Vorsprung ist.
  5. Schaltungsträger (100, 100‘, 600, 700) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Kühlstruktur (120, 120‘, 610, 710) zumindest ein rippen- oder stiftförmiges Strukturelement (121, 122) aufweist.
  6. Schaltungsträger (100‘, 700) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Kühlstruktur (120‘, 710) zumindest ein von einem der Trägerschicht (110) zugewandten Ende (122a) zu einem der Trägerschicht (110) abgewandten Ende (122b) hin sich stufenförmig verjüngendes Strukturelement (122) aufweist.
  7. Schaltungsanordnung (10) mit – einer Kühlkammer (300) zum Durchfluss eines Kühlmittels (310), – einem Schaltungsträger (100, 100‘, 600, 700) mit einer Kühlstruktur (120, 120‘, 610, 710) nach einem der vorangehenden Ansprüche, – wobei die Kühlstruktur (120, 120‘, 610, 710) von dem Kühlmittel (310) umströmbar in der Kühlkammer (300) angeordnet ist.
  8. Verfahren zur Herstellung eines Schaltungsträgers (120, 120‘, 610, 710), wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: – Bereitstellen (S110) einer Trägerschicht (110) mit einer ersten Oberfläche (110a), – Aufbringen (S120a) einer ersten, wärmeleitfähigen Schicht (12) unmittelbar auf der ersten Oberfläche (110a) der Trägerschicht (110), – Ätzen (S130a) der ersten, wärmeleitfähigen Schicht (12) in einem Ätzvorgang zu einer Kühlstruktur (120, 610).
  9. Verfahren nach Anspruch 8, mit folgenden Verfahrensschritten: – Bereitstellen (S110) einer Trägerschicht (110) mit der ersten Oberfläche (110a) und einer zweiten Oberfläche (110b), – Aufbringen (S120b) einer zweiten, elektrisch leitfähigen Schicht (13) auf der zweiten Oberfläche (110b) der Trägerschicht (110), – Ätzen (S130b) der zweiten, elektrisch leitfähigen Schicht (13) zu einer elektrischen Leiterbahn (131, 132) in demselben Ätzvorgang (S130a) der ersten, wärmeleitfähigen Schicht (12) zu der Kühlstruktur (120, 610).
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, mit Ätzen (S140) der ersten, wärmeleitfähigen Schicht (12) in einem Stufenätzvorgang zu einer Kühlstruktur (120‘, 710) mit einem von dem der Trägerschicht (110) zugewandten Ende (122a) zu dem der Trägerschicht (110) abgewandten Ende (122b) hin sich stufenförmig verjüngenden Strukturelement (122).
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