JP4843684B2 - 集積電子構成部材ならびに集積電子構成部材に対する冷却装置 - Google Patents
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Description
集積電子構成部材にはふつう少なくとも1つのプリント基板と、このプリント基板に配置される電子パワー素子と、このプリント基板を少なくとも部分的に包囲するケーシングとが含まれている。問題なのは上記のパワー素子の放熱である。まさにケーシングにおけるパッケージ密度が高いことならびにコンパクトな構造形状によって放熱は困難になっている。従来技術では、集積電子構成部材のパワー素子、例えば2次元SMD実装(surface mounted device Montage)に対する集積電子構成部材のパワー素子は、プリント基板により、多くの場合に金属であるケーシングに放熱される。ここではプリント基板を通る熱流は、いわゆる熱ヴィアによって改善される。ここでこの熱ヴィアは、小さな孔または止まり孔であり、これらはレーザ技術を用いてまたはマイクロドリルによって機械的に作製され、熱を導くのに利用される。熱伝導率を高めるため、これらのヴィアは、銅被覆される。ここではプリント基板の下側は、パワー素子のすぐ下で上記のケーシングに結合されており、これによってできる限り迅速に熱をケーシングに伝えている。熱の伝わりを評価するため、いわゆる熱抵抗が使用される。ここでこの熱抵抗は、所定の損失出力における熱経路の開始部と終了部との間の温度差を示すものである。この熱抵抗はK/Wで測定され、熱流が乗り越えて行かなければならない上記の経路の複数のセグメントの熱抵抗を加算すること得られる。プリント基板からケーシングに至る接触熱抵抗(thermische Uebergangswiderstand)を最小化するために公知であるのは、ペースト、接着剤またはシートの形態の熱伝導媒体をプリント基板とケーシングとの間に入れることである。この際に不利であるのは、プリント基板下側に構成部材を配置できないことである。さらに上記の構造により、中間層が熱ヴィアによって中断されてしまうことになる。これにより、パワー素子の配置および配線の点においてレイアウトが付加的に不利な制限を受けてしまうのである。
本発明の集積電子構成部材において、プリント基板は、熱伝導性材料製の少なくとも1つの内部層を有する。ここでの大きな利点は、プリント基板に配置されるパワービルダ(Leistungsbautraeger)からケーシングに至る有利な放熱である。
本発明の別の実施形態、側面および利点は、特許請求の範囲でのまとめ方とは無関係に、また一般性を制限することなく、以下に図面に基づいて示した本発明の実施例からも得られる。
図1は、コンタクト開口部と、クランプエッジと、片側にパワー素子が取り付けられたプリント基板とを有する集積電子構成部材を示しており、
図2は、μヴィアと、両側にパワー素子が取り付けられたプリント基板とを有する図1の択一な実施形態を示しており、
図3は、クランプエッジの領域に付加的なコンタクト開口部を有する図1の択一的な変形実施形態を示しており、
図4は、クランプエッジの領域においてプリント基板の両側に配置されたμヴィアを有する、図3の択一的な実施形態を示しており、
図5は、両側にパワー素子が配置された図3の変形実施形態を示しており、
図6は、両側にパワー素子が配置された図1の択一的な実施形態を示している。
図1〜6には本発明の集積電子構成部材17の択一的な実施形態が断面図でそれぞれ示されている。複数の図において同じ素子にはそれぞれ同じ参照符号が付されている。集積電子構成部材17には1つずつのプリント基板10、殊に多層プリント基板10と、このプリント基板10に配置された少なくとも1つの電子パワー素子11と、図示しないケーシングと含まれており、ここでこのケーシングはプリント基板10を少なくとも部分的に包囲している。プリント基板10は、熱伝導性材料からなりかつ構造化可能な2つずつの内部層12を有しており、ここでこれらの内部層12はそれぞれ中実な銅から構成されている。パワー素子11は、プリント基板10に対して横向きに配置されたコンタクト開口部13を介して内部層12にそれぞれ熱結合可能であり、パワー素子11の放熱が行われる。内部層12からケーシングに熱を導くため、1つずつのクランプエッジ16が構成されており、ここで放熱は、2つの内部層12の横方向線路18を介してクランプエッジ16に向かって行われる。クランプエッジ16は、プリント基板10の外側エッジを少なくとも部分的に包囲しており、またプリント基板10の上側21および下側22から離れている自由な脚部20,20′によって実質的にU字形に構成されている。外側に向かって内部層12を電気絶縁するために、含浸有機基体製の材料、例えば1つずつのプレプレグ層19が設けられる。
Claims (10)
- 少なくとも1つのプリント基板(10)と、該プリント基板(10)に配置される少なくとも1つの電子パワー素子(11)と、前記のプリント基板(10)を少なくとも部分的に包囲するケーシングとを有する集積電子構成部材において、
前記のプリント基板(10)は、熱伝導性材料製の少なくとも1つの内部層(12)を有しており、
前記の内部層(12)からケーシングに熱を導くためのクランプエッジ(16)が設けられていることを特徴とする
集積電子構成部材。 - 前記の少なくとも1つの内部層(12)は、中実の銅から構成されている、
請求項1に記載の集積電子構成部材。 - 前記の内部層(12)は、孔を有する、
請求項1または2に記載の集積電子構成部材。 - 前記の電子パワー素子(11)は、プリント基板(10)に対して横向きに配置される少なくとも1つコンタクト開口部(13)を介して内部層(12)に熱結合可能である、
請求項1から3までのいずれか1項に記載の集積電子構成部材。 - 前記のコンタクト開口部(13)が孔として構成されている、
請求項4に記載の集積電子構成部材。 - 前記のコンタクト開口部(13)が止り孔(15)として構成されている、
請求項4または5に記載の集積電子構成部材。 - 前記のプリント基板(10)は、当該プリント基板(10)に対して横向き配置されている少なくとも1つのコンタクト開口部(13)をクランプエッジ(16)の領域に有する、
請求項6に記載の集積電子構成部材。 - 前記の内部層(12)を外側に向かって電気絶縁するため、含浸有機基体製の材料が設けられており、該含浸有機基体製の材料は、エポキシ樹脂を注入してプレポリマ化されたガラス硬化接着シートであるプレプレグである、
請求項1から7までのいずれか1項に記載の集積電子構成部材。 - 少なくとも1つのプリント基板(10)と、該プリント基板(10)に配置される少なくとも1つの電子パワー素子(11)と、ケーシングとを有する集積電子構成部材(17)に対する冷却装置において、
前記のプリント基板(10)は、電子パワー素子(11)から熱を導くため、熱伝導性材料製の少なくとも1つの内部層(12)を有しており、
前記の内部層(12)からケーシングに熱を導くため、クランプエッジ(16)が構成されていることを特徴とする
冷却装置。 - 前記の集積電子パワー素子(11)と、1つの内部層(12)ないしは複数の内部層(12)とをケーシングに向かって熱結合するため、プリント基板(10)に対して横向きに配置される少なくとも1つのコンタクト開口部(13)が構成されている、
請求項9に記載の冷却装置。
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