DE8908678U1 - Leistungsbaugruppe - Google Patents

Description

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Siemens Aktiengesellschaft

Leistungsbaugruppe 5

Die Erfindung betrifft eine Leistungsbaugruppe mit einem Leistungsbsuelement und einem Kühlkörper zum Abführen der Verlust -wärme des Leistungsbaueiements.

1" Eine solche Leistungsbaugruppe nach dem Stand der Technik ist zum Beispiel in der deutschen öffenl&gungsschrift 35 23 06.1 b3« schrieben. Dabei »irrf ein Leirtungshalbieiterchip durch Lötung SLi* einem in Form einer Kupfe' schicht ausgeführten Träger befastigti der seine Verlustwärme auf eine nrößere Fläche verteilen soll (Wärmespreizung). Die Kupferschicirt wiederum ist auf einer Isolierschicht aus Keramik angeordnet; und mit dieser durch eine intermetallische Verbindung verbunden. Der so gebildete Schichtenverband aui. dei Kupfer und der Keramikschicht mit dem aufgelöteten Leistungsha'bleiter ist schließlich über die Keramik- schicht mit einem Wärmeleitkleber auf dem Kühlkörper befestigt.

Die Eigenschaften sowie die Herstellung eines solchen Sohichtenverbandes sind in einer Informationsschrift der Fa. DODUKO g GmbH unter der Bezeichnung DCB Substrat (Direct copper/bonding) 25 beschrieben.

f._: Die Dicke der Keramikschicht muß dabei größer gewählt werden, f als es für die elektrische Isolierung notwendig wäre, da sonst % die mechanische Festigkeit beim Herstellungsprozeß nicht mehr 30 gegeben wäre. Dadurch ist die erzielbare Wärmeleitfähigkeit begrenzt. Außerdem darf die "^icke des Keramikblättchens möglichst wenig variieren, da sich sonst örtliche Temperaturspitzen ergeben, die die Temperaturwechselbeständigkeit verschlechtern.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Leistungsbaugruppe so auszuführen, daß die Wärmeleitfähigkeit verbessert wird und sich gleichzeitig der Herstellungsprozeß vereinfacht. Die

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erfindungsgemäße Lösung ist in Anspruch 1 gekennzeichnet. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.

Die srfindungsgemäße Lösung besteht darin, die Isolierschicht nicht als vorher gefertigtes Teil auszuführen, sondern als Beschichtung, die ihre endgültige Fax® erst während des Beschichtungsvorgangs erhält. Dadurch kann die Isolierschicht beliebig aunn und mit einer sehr gleichmäßigen Schichtdicke ausgeführt werden. Die geringere Schichtdicke verbessert die Wärmeleitung und durch die sehr gleichmäßige Schichtdicke treten &eine örtlichen Temperaturspitzen auf.

Eine weitere Verbesserung der Wärmeleitung ergibt sich aus der Tatsache, daß bei der Leistungsbaugruppe gemäß der Erfindung weniger Wärmeübergänge vorhanden sind, da die Beschichtung nur einseitig mit einem Wärmeleitkleber verbunden werden muß. Die Beschichtung kann auf dem Kühlkörper aufgetragen sein und mit dem Träger verklebt werden oder auf dem Träger aufgetragen sein und mit dem Kühlkörper verklebt werden.

Die Beschichtung besteht aus einem Keramikmaterial, das durch ein beliebiges geeignetes Beschichtungsverfahren aufgetragen wird, wie zum Beispiel durch Plasmaspritzen oder durch Sputtern.

Eine besonders vorteilhafte Anwendung der Erfindung ergibt sich bei Leistungshalbleitern, die bereits in einem Gehäuse untergebracht sind, wobei der Gehäuseboden als Träger dient. Derartige Anordnungen mußten bisher vom Kühlkörper durch Zwischenlegen einer wärmeleitenden Isolierfolie oder eines wärmeleitenden Isolierblättchens isoliert werden. Die Befestigung erfolgte dabei über eine entsprechend aufwendige mechanische Halterung oder durch Kleben, wobei die Isolierschicht beidseitig verklebt werden mußte. Im Falle des Klebens ergaben sich dabei insbesondere bei komplizierten Bauformen fertigungstechnische Probleme.

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Die Erfindung wird anhand der Figur näher erläutert.

Die Figur zeigt eine Anordnung von einem oder mehreren Leistungshalbleitern auf einem Kühlkörper 4A, der oder die am Boden eines Gehäuses 5 angebracht sind, wobei dieser Boden als wärmeleitender Träger 2A dient.

Der wärmeleitende Träger 2A ist mit einem Kühlkörper 4A über eine wärmeleitende Klebschicht K und eine Isolierschicht 3A lü verbunden.

Die Isolierschicht 3A besteht aus Keramikoxid und ist auf dem Kühlkörper 4A als Beschichtung aufgetragen.

Bei dieser Anordnung ist die Montage gegenüber den beim Stand der Technik üblichen Verfahren vereinfacht. Das bisher verwendete Isolierblättchen mußte auf zwei Seiten verklebt werden, wohingegen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nur eine Klebschicht notwendig ist.

Claims (1)

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   &eegr; sprüche
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   ,1 Leistungsbaugruppe mit einem Leistungsbauelement und einem Kühlkörper (A), wobei das Leistungsbauelement mit einem Träger (2) aus wärmeleitendem Material und dieser mit dem Kühlkörper (A) wärmeleitend verbunden sind und Kühlkörper (A) und Träger (2) elektrisch voneinander isoliert sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Isolierung eine Beschichtung aus Isoliermaterial auf iü dem Kühlkörper (A) oder auf dem Träger (2) aufgetragen ist, die ihre endgültige Form erst durch den Beschichtungsvorgang erhält.

   2. Leistungsbaugruppe nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung durch thermisches Spritzen erzeugt ist.

   3. Leistungsbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung durch Plasmaspritzen erzeugt ist.

   A. Leistungsbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Isolierung aus einem Keramikmaterial besteht. 25

   5. Leistungsbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung durch Sputterung erzeugt ist.

   6. Leistungsbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß das Leistungsbauelement ein Leistungshalbleiter (1) in Chipform ist und mit dem Träger (2) durch Lötung verbunden ist. 35

   7. Leistun^sbaugruppe nach Anspruch 1,

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   dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (2) den Boden eines Bauelementes mit einem Gehäuse (5) bildet, das das Leistungsbauelement umschließt.

   8. Leistungsbaugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Leistungsbauelement mindestens ein Leistungshalbleiter ist.