DE4335525A1 - Kühlanordnung - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Kühlanordnung nach der Gattung des
Hauptanspruchs. Es ist bereits bekannt, bei Hybridschaltungen Halb
leiterbauelemente auf Keramiksubstraten anzuordnen, um diese mit
weiteren Bauelementen zu einer Hybridschaltung zu vereinen. Insbe
sondere bei Leistungshalbleitern entsteht dabei eine hohe Abwärme,
die durch das Keramiksubstrat, welches einen schlecht wärmeleitenden
Körper darstellt, nur ungenügend abgeführt wird.
Die erfindungsgemäße Kühlanordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß ein gut wärme
leitender Übergang vom Halbleiterbauelement zu einem Kühlsubstrat
eine gute Wärmeabfuhr bewirkt. Dadurch wird die Zuverlässigkeit des
Bauelements und somit der gesamten Hybridschaltung erhöht.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor
teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch
angegebenen Kühlanordnung möglich. Besonders vorteilhaft ist es, den
Kühlfinger mittels eines gut wärmeleitenden Klebstoffs auf dem Kühl
substrat zu befestigen, da so ein guter Übergang der Wärme auf den
Körper des Kühlsubstrats gewährleistet ist, wodurch sich die Wärme
abstrahlung vorteilhaft erhöht. Ebenso dient die Verbindung des
Halbleiterbauelements mit dem Kühlkörper mittels eines gut wärmelei
tenden Klebstoffs einer vorteilhaften Erniedrigung des Wärmeüber
gangswiderstands und somit einer Erhöhung des Wärmeflusses in Rich
tung Kühlsubstrat. Wenn Kühlkörper und Halbleiterbauelement nahezu
den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, so wird die
mechanische Verbindung zwischen Halbleiterbauelement und Kühlkörper
durch thermische Spannungen nicht belastet, was den Vorteil der me
chanischen Stabilität mit sich bringt. Überragt der Kühlkörper das
Halbleiterbauelement in seinen Außenmaßen, kann auch bereits die
überstehende Oberfläche des Kühlkörpers zur Wärmeabstrahlung dienen,
was einen weiteren Vorteil darstellt. Eine Anpassung des Kühlfingers
an die Form der Aussparung vereint die Funktion des Kühlfingers als
Wärmeleiter mit seiner mechanischen Verankerung in der Aussparung.
Dadurch entsteht der Vorteil des Verhinderns des Herausfallens des
Kühlkörpers aus dem schlecht wärmeleitenden Substrat. Durch die An
passung der Länge des Kühlfingers an die Dicke des schlecht wärme
leitenden Substrats kann das Kühlsubstrat unmittelbar unter dem
schlecht wärmeleitenden Substrat angeordnet werden, bzw. sogar das
Kühlsubstrat vor der Befestigung des Kühlkörpers auf dem schlecht
wärmeleitenden Substrat an diesem befestigt werden. Dadurch entsteht
der Vorteil, daß keine feste Reihenfolge bei der Herstellung der
Kühlanordnung befolgt werden muß. Durch die Anordnung mehrerer Kühl
finger in Maxtrixform kann der wärmeleitende Effekt der Kühlanord
nung vervielfacht werden. Leiterbahnen, die unter dem Kühlkörper
entlanglaufen, können zwischen den in Matrixform angeordneten Kühl
fingern hindurchgeführt sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 die Kühlanordnung in perspektivischer Ansicht,
Fig. 2 die Kühlanordnung in einer durchgeschnittenen Seitenansicht.
In den Fig. 1 und 2 ist eine Kühlanordnung dargestellt. Ein fla
ches quaderförmiges Halbleiterbauelement 10 weist zwei quadratische
Kontaktflecken 19 an seiner Oberseite auf. Auf einem scheibenförmi
gen, schlecht wärmeleitenden Substrat 12 befinden sich weitere Bau
elemente 17, die an Leiterbahnen 16 angeschlossen sind. Von den Lei
terbahnen 16 führen Anschlußdrähte 18 zu den Kontaktflecken 19 des
Halbleiterbauelements 10. Das Halbleiterbauelement 10 ist auf einem
flachen quaderförmigen Kühlkörper 11 aufgebracht, der wiederum auf
dem schlecht wärmeleitenden Substrat 12 aufgebracht ist. Der Kühl
körper 11 weist an seiner Unterseite in Matrixform angeordnete zy
lindrische Kühlfinger 14 auf, die in entsprechend geformte Ausspa
rungen 15 im schlecht wärmeleitenden Substrat 12 hineinragen. Die
Unterseite des Kühlkörpers 11 liegt auf der Oberseite des schlecht
wärmeleitenden Substrats 12 auf. Das schlecht wärmeleitende Substrat
12 ist mit seiner Unterseite auf der Oberseite eines flachen Kühl
substrats 13 befestigt. Die Kühlfinger 14 berühren die Oberseite des
Kühlsubstrats 13. Zwischen Halbleiterbauelement 10 und Kühlkörper 11
sowie zwischen den Kühlfingern 14 und dem Kühlsubstrat 13 befindet
sich eine wärmeleitfähige Klebeschicht.
Durch das Halbleiterbauelement 10 abgegebene Wärme gelangt über den
Kühlkörper 11 und die daran angeformten Kühlfinger 14 an das Kühl
substrat 13. Somit bilden die Kühlfinger 14 eine Wärmebrücke, um die
Wärme vom Halbleiterbauelement 10 durch das schlecht wärmeleitende
Substrat 12 zum Kühlsubstrat 13 zu leiten, von wo aus die Wärme ab
geführt werden kann. Diese Anordnung eignet sich besonders für Hy
bridschaltungen, da diese meist auf einem Keramiksubstrat aufgebaut
sind, welches bekanntermaßen eine schlechte Wärmeleitfähigkeit auf
weist.
Claims (8)
1. Kühlanordnung für ein Halbleiterbauelement mit einem schlecht
wärmeleitenden Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kühlkörper
(11) zwischen dem Halbleiterbauelement (10) und dem schlecht wärme
leitenden Substrat (12) angeordnet ist, der wenigstens einen Kühl
finger (14) aufweist, der durch eine Aussparung (15) im schlecht
wärmeleitenden Substrat (12) ragt und zu einem unter dem schlecht
wärmeleitenden Substrat (12) angeordneten Kühlsubstrat (13) einen
gut wärmeleitenden Übergang bildet.
2. Kühlanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kühlfinger (14) mittels eines gut wärmeleitenden Klebstoffs auf dem
Kühlsubstrat (13) befestigt ist.
3. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Kühlkörper (11) mittels eines gut wärmeleitenden
Klebstoffs am Halbleiterbauelement (10) befestigt ist.
4. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Kühlkörper (11) nahezu den gleichen Wärmeausdeh
nungskoeffizienten aufweist, wie das Halbleiterbauelement (10).
5. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Kühlkörper (11) das Halbleiterbauelement (10) in
seinen Außenmaßen überragt.
6. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß der wenigstens eine Kühlfinger (14) der Form der Aus
sparung (15) in seiner Form angepaßt ist.
7. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der wenigstens eine Kühlfinger (14) genauso lang ist,
wie die Dicke des schlecht wärmeleitenden Substrats (12).
8. Kühlanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß mehrere Kühlfinger (14) vorgesehen sind, die in einer
Matrixform angeordnet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4335525A DE4335525A1 (de) | 1993-10-19 | 1993-10-19 | Kühlanordnung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4335525A DE4335525A1 (de) | 1993-10-19 | 1993-10-19 | Kühlanordnung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4335525A1 true DE4335525A1 (de) | 1995-04-20 |
Family
ID=6500449
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4335525A Ceased DE4335525A1 (de) | 1993-10-19 | 1993-10-19 | Kühlanordnung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4335525A1 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998028790A1 (de) * | 1996-12-24 | 1998-07-02 | Robert Bosch Gmbh | Montageanordnung eines halbleiterbauelements auf einer leiterplatte |
FR2796801A1 (fr) * | 1999-07-23 | 2001-01-26 | Valeo Electronique | Assemblage du type comportant une carte a circuit imprime et une semelle formant drain thermique disposes sur une embase formant radiateur |
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-
1993
- 1993-10-19 DE DE4335525A patent/DE4335525A1/de not_active Ceased
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6706972B1 (en) | 1999-07-23 | 2004-03-16 | Valeo Electronique | Electronic assembly comprising a sole plate forming a heat sink |
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EP1524691A3 (de) * | 2003-10-13 | 2007-04-18 | Tyco Electronics Raychem GmbH | Leistungsmodul mit Kühlkörper und Assemblagemethode |
US7265983B2 (en) | 2003-10-13 | 2007-09-04 | Tyco Electronics Raychem Gmbh | Power unit comprising a heat sink, and assembly method |
DE102005012218A1 (de) * | 2005-03-15 | 2006-09-21 | Infineon Technologies Ag | Halbleiterbauelement sowie Kühlkörperelement für ein Halbleiterbauelement |
DE102005012218B4 (de) * | 2005-03-15 | 2012-12-06 | Infineon Technologies Ag | Halbleiterbauelement sowie Kühlkörperelement für ein Halbleiterbauelement |
EP2005470A2 (de) * | 2006-04-06 | 2008-12-24 | Freescale Semiconductor, Inc. | Auf leitungsrahmen basierendes umgossenes halbleitergehäuse mit integrierten durchgangsbohrungstechnologie-wärmeverteilerstiften und entsprechendes herstellungsverfahren |
EP2005470A4 (de) * | 2006-04-06 | 2010-12-22 | Freescale Semiconductor Inc | Auf leitungsrahmen basierendes umgossenes halbleitergehäuse mit integrierten durchgangsbohrungstechnologie-wärmeverteilerstiften und entsprechendes herstellungsverfahren |
US8659146B2 (en) | 2006-04-06 | 2014-02-25 | Freescale Semiconductor, Inc. | Lead frame based, over-molded semiconductor package with integrated through hole technology (THT) heat spreader pin(s) and associated method of manufacturing |
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Legal Events
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8131 | Rejection |