AT513520A1 - Kühlvorrichtung Halbleiter-Bauelement - Google Patents

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AT513520A1
AT513520A1 ATA1153/2012A AT11532012A AT513520A1 AT 513520 A1 AT513520 A1 AT 513520A1 AT 11532012 A AT11532012 A AT 11532012A AT 513520 A1 AT513520 A1 AT 513520A1
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Harald Nöbauer
Stephan Schartner
Dietmar Pachinger
Almedin Becirovic
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F & S Vermögensverwaltungs Gmbh
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Abstract

Es wird ein Kühlkörper (2) für ein direkt aufgebrachtes Halbleiter-Bauelement (7)angegeben, welcher zumindest einen metallischen Grundkörper (3, 4) mit einerMontagefläche (6) für das genannte Halbleiter-Bauelement (7) umfasst. Unter derMontagefläche (6) ist ein Gemisch (15) angeordnet, welches allseitig vom Grundkörper(3) umschlossen ist und aus Metall/Graphit, Metall/Diamant oder Metall/Graphit/Diamant besteht. Desweitern wird ein Lasermodul (1) angegeben, welches ein Laserlicht emittierendes Halbleiter- Bauelement (7) umfasst, das auf derMontagefläche (6) des genannten Kühlkörpers (2) angeordnet ist. Schließlich wirdeine vorteilhafte Verwendung des genannten Lasermoduls (26) angegeben.

Description

24. OKT. 2012 13:49 +43 7242 241 5638 NR. 829 S. 4 • · · · · · · · · · · • ♦ · ·· ·· ·· ♦ • «· ·· · · ····· • · · « ·♦♦ «·« ···· · ···· · « » · ........1 * *** Kühlkörper für ein direkt aufgebrachtes Halbleiter-Substrat sowie Lasermodul mit einem solchen Kühlkörper
Die Erfindung betrifft einen Kühlkörper für ein direkt aufgebrachtes Halbleiter-Bauelement, umfassend zumindest einen metallischen Grundkörper mit einer Montagefläche für das genannte Halbleiter-Bauelement. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Lasermodul mit einem Laserlicht emittierenden Halbleiter-Bauelement. Schließlich betrifft die Erfindung auch eine vorteilhafte Verwendung des genannten Lasermoduls.
Ein Kühlkörper respektive ein Lasermodul der oben genannten Art sind grundsätzlich bekannt. Beispielsweise offenbart die DE 101 13 943 B4 dazu ein Lasermodul mit einem Kühlkörper, weicher unter einer Montagefläche für ein Halbleiter-Bauelement einen Hohlbereich aufweist, welcher mit Graphit gefüllt ist. Über den Kühlkörper soll der Halbleiterlaser elektrisch kontaktiert und gekühlt werden. Zu-. dem soll der mit Graphit gefüllte Hohlkörper verhindern, dass an der Montagefläche allzu hohe Wärmeausdehnungen auftreten, welche das Halbleiter-Bauelement zerstören könnten.
Nachteilig an der bekannten Anordnung sind die vergleichsweise schlechte Wärmeleitfähigkeit, die relativ schlechte elektrische Leitfähigkeit, sowie der nur schlecht zum Wärmeausdehnungskoeffizient des Halbleiter-Substrats passende Wärmeausdehnungskoeffizient des verwendeten Graphits.
Weiters offenbart die W0200802113A1 einen Kühlkörper aus Kupfer/Diamant, wobei eine zusätzliche Komponente zum Ausgleich von Unebenheiten der Montagefläche erforderlich ist. Nachteilig ist hierbei, dass das Halbleiter-Bauelement nicht direkt am Kühlkörper sondern auf der Komponente montiert wird.
Abseits dieser Art von Kühlkörpern sind die im Folgenden angeführten Kühlkörper für Halbleiter-Bauelemente bekannt, beziehungsweise finden breite Verwendung. Die folgende Auflistung gibt einen Überblick über deren Vor- und Nachteile. Bei der Auswahl bzw. Entwicklung einer Kühlerkonfiguration gilt es die Eckpunkte gu- 24/10/2012 13:47
Nr.: R921 2/18 P.004/018 24. OKT. 2012 13:49 +43 7242 241 5638 • · · · · • · NR. 829 S. 5 ter Bearbeitbarkeit, Anpassung der Wärmeausdehnung und Minimierung des thermischen Widerstandes im Auge zu behalten. (1) Direkte Weichlotmontage: Das Halbleiter-Bauelement wird mittels Weichlot direkt auf einen Kupfer-Kühlkörper aufgebracht. Die unterschiedliche Ausdehnung des Halbleiter-Bauelements und des Kühlkörpers während des Lötprozesses wird einerseits durch die niedrigere Löttemperatur vermindert und andererseits durch die hohe Duktilität des Weichlotes aufgenommen. Vorteile sind der geringe thermische Widerstand sowie die gute Bearbeitbarkeit Montagefläche. Nachteilig wirkt sich die schlechtere Langzeitstabilität von Weichlotmontagen aus. (2) Submount-basierte Hartlotmontage: Das Halbleiter-Bauelement wird mittels Hartlot auf einen wärmeausdehnungsangepassten Submount (CuW, CuMo) gelötet, welcher wiederum mittels Weichlot auf einen Kupferkühlkörper aufgebracht wird. Mittels des Legierungsverhältnisses des Submounts wird, unter Verringerung der thermischen Leitfähigkeit, der Wärmeausdehnungskoeffizient an jenen des Halbleiter-Bauelements angepasst. Der Nachtteil hinsichtlich Langlebigkeit wird gegenüber der Weichlotmontage verbessert, geht allerdings auf Kosten des thermischen Widerstandes. Des Weiteren ist die Bearbeitbarkeit der gängigen Submount-Legierung vermindert, sodass sich höhere Werte für Ebenheit und Rautiefe ergeben. (3) Keramik-basierte Hartlotmontage: Der Kühlkörper trägt eine Keramikschicht (Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid) unterhalb einer oberflächlichen Kupferschicht, wodurch sich oberflächlich eine Wärmeausdehnung vergleichbar der des Halbleiter - Bauelements ergibt und eine Hartlotmontage ermöglicht. Vorteile sind die Langlebigkeit des Hartlote sowie die gute Bearbeitbarkeit der Montagefläche. Nachteilig wirkt sich die schlechtere Wärmeleitung in der Keramik auf den gesamten thermischen Widerstand aus. (4) Schichtkühler - Hartlotmontage: Der Kühlkörper ist derart aus Schichten unterschiedlicher Metalle auljgebaut (beispielsweise Mo und Cu), sodass sich oberflächlich eine dem Halbleiter-Bauelement angepasste Wärmeausdehnung ergibt. Auch hier ist die oberste Schicht aus Kupfer, woraus eine gute Bearbeitbarkeit 24/10/2012 13:48
Nr.: R921 3/18 P.005/018 NR. 829 S. 6 24. OKT. 2012 13:50 +43 7242 241 5638 ·· ·♦ ·· ·· · ···· • · · t · · · ♦ · · • · ♦ t φ ·· · · ♦ · · • · · * ··· ·♦♦#♦♦ · • · · · · · · · 3 resultiert. Auch hier sind durch das Einbringen einer schlecht wärmeleitenden Schicht Abstriche bezüglich des thermischen Widerstands zu verbuchen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen verbesserten Kühlkörper und ein verbessertes Lasermodul anzugeben. Insbesondere sollen die Wärmeleitfähigkeit optimiert, der Wärmeausdehnungskoeffizient an der Montagefläche besser an das aufgebrachte Halbleiter-Bauelement angepasst und eine gute Bearbeitbarkeit der Montagefläche ermöglicht werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Kühlkörper der eingangs genannten Art gelöst, indem unter der Montagefläche, ein Gemisch angeordnet ist, welches allseitig vom Grundkörper umschlossen ist und aus Metall/Graphit, Metall/Diamant oder Metall/Graphit/Diamant Ist. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Außenbereiche des Kühlkörpers dabei als hervorragend bearbeitbares Metall bestehen bleiben.
Bevorzugt wird für das Metall des Gemisches dabei Aluminium oder Kupfer gewählt. Desgleichen wird auch für den Grundkörper bevorzugt Aluminium oder Kupfer gewählt.
Enthält das G«ml»ch ΑΙΓΊΑΠ niamsrnt-Anteil *Λ ««wl ft!λ —u ---— über Graphit deutlich verbessert. Schließlich kann der Wärmeausdehnungskoeffizient an der Montagefläche durch variieren der Anteile des Gemisches hervorragend an das aufgebrachte Halbleiter-Bauelement angepasst werden. Damit ist auch eine exakte Anpassung des Wärmeausdehnungskoeffizienten an verschiedene andere Halbleitermaterialien, deren Wärmeausdehnungskoeffizient zwischen denen von Graphit/Diamant und einem Metall liegt, möglich.
Die folgende Tabelle (Tab. 1) zeigt die Wärmeleitfähigkeit und den Wärmeausdehnungskoeffizienten für Graphit, Diamant, Galliumarsenid (GaAs), Kupfer-Wolfram (CuW) in einem üblichen Legierungsverhältnis Cu:Wo (85:15 Gew.-%, Aluminiumnitrid (AIN), Kupfer (Cu) und Aluminium (AI): 24/10/2012 13:48
Nr.: R921 4/18 P.006/018 24. OKT. 2012 13:50 +43 7242 241 5638 NR. 829 S. 7 ·· * ···· • · · · · ·· ····· • » · · ·*# ··« ···· » ···· · · · · 4
Stoff Wärmeleitfähigkeit in W/mK Wärmeausdehnungskoeffizient in IC1 Graphit 119...165 2 IO’0 Diamant 250 1,3 10*° GaAs 55 5,7 10^ CuW (85/15) 210 6,8 10* AIN 180 4,6 10-0 Cu 151 16,510·° ~ AI 211 23 ίΟ*6
Tab. 1: Wärmeleitfähigkeitswerte und Wärmeausdehnungskoeffizienten beteiligter Maten'alien.
Die obige Tabelle macht deutlich, dass durch das angegebene Gemisch die Wärmeleitfähigkeit gegenüber dem nach dem Stand der Technik verwendeten Materialien deutlich verbessert wird.
Besonders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn der resultierende Wärmeausdehnungskoeffizient des Gemisches und dem Teil des Grundkörpers, welcher zwischen dem Gemisch und der Montagefläche liegt, an der Montagefläche im Wesentlichen dem Wärmeausdehnungskoeffizient des Halbleiter - Bauelements entspricht. Bei dieser Variante des Kühlkörpers werden die geometrischen Eigenschaften des Grundkörpers und des Gemisches sowie deren Stoffeigenschaften so aufeinander abgestimmt, dass die thermische Dehnung an der Montagefläche im Wesentlichen der thermischen Ausdehnung des darauf angebrachten Halbleiter-Bauelemente entspricht. Dadurch können im Halbleiter keine gefährlichen mechanischen Spannungen entstehen, welche diesen zerstören könnten oder dessen Leistungsfähigkeit vermindern. P.007/018 24/10/2012 13:48 Nr. «a?1 O / lo ! 24. OKT. 2012 13:51 +43 7242 241 5638 NR. 829 S. 8 ··· · • · · · · · Günstig ist es, wenn die Dicke des Grundkörpers zwischen dem Gemisch und der Montagefläche eine Dicke im Zehntel-mm Bereich aufweist, insbesondere 0,1-0,3 mm beträgt. Dieser Abstand hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, um die Anforderungen an den Kühlkörper bezüglich Stromzufuhr und Wärmeabfuhr, sowie Einstellung eines für das Halbleiter-Bauelement passenden Wärmeausdehnungskoeffizienten zu erfüllen. Günstig ist es weiterhin, wenn der Kühlkörper einen stufenförmigen Vorsprung umfasst, welcher der Montagefläche in Richtung der Begrenzung des Kühlkörpers vorgelagert ist. Insbesondere bietet der Vorsprung neben einer zusätzlichen Wärmespreizung vielfältige Möglichkeiten für die Montage einer oder mehrere optischer Elemente.
Zudem können beispielsweise Kühlkanäie vorgesehen sein, mit welchen die Kühlwirkung des Kühlkörpers durch Wärmetransport mit einem durch die Kühlkanäle geleiteten Wärmeträger noch weiter verbessert wird. Generell kann die Kühlwirkung eines Kühlkörpers verbessert werden, wenn er wenigstens einen in seinem Inneren verlaufenden Kühlkanal aufweist, welche gegebenenfalls auch durch das Gemisch verlaufen können. Damit kann ein im Kühlkanal geführter Wärmetra-ger sehr nahe an die Wärmequelle (= Halbleiter-Bauelement) herangeführt werden.
Vorteilhaft ist es auch, wenn das Gemisch allseitig stoffschlüssig mit dem Grundkörper verbunden ist. Auf diese Weise werden einerseits thermische Spannungen zwischen dem Grundkörper und dem Sinterkörper gut übertragen und der Grundkörper wird in seiner Ausdehnung gehemmt, andererseits wird ein optimaler Wärmetransport ermöglicht und ein etwaiger Wärmestau im Gemisch verhindert. Stoffechlüssige Verbindungen werden alle Verbindungen genannt, bei denen die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden. Sie sind gleichzeitig nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel trennen lassen. Insbesondere fallen das Löten, das Schweißen, das Sintern und das Kleben darunter. 24/10/2012 13:49
Nr.: R921 6/18 P.008/018 i 24. OKI. 2012 13:51 +43 7242 241 5638 NR. 829 5. 9 ·« · · ·· « · · · · · · • · · ♦ · · · • » · · ·· · • · « · ♦ ··· · 6
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin mit einem Lasermodul gelöst, bei dem ein Laserlicht emittierendes Halbleiter-Bauelement auf der Montagefläche des erfindungsgemäßen Kühlkörpers angeordnet ist.
Obwohl der Kühlkörper generell für Halbleiter-Bauelemente eingesetzt werden kann, ist die Verwendung desselben zum Aufbau eines Lasermoduls besonders vorteilhaft Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, wenn ein solches Lasermodul zur Materialbearbeitung, beispielsweise zum Laserschweißen und Laserschneiden eingesetzt wird, da aufgrund der für die Materialbearbeitung nötigen Leistungen die Eigenschaften des Kühlkörpers hinsichtlich seiner elektrischen Leitfähigkeit, seiner Kühlwirkung und hinsichtlich seiner thermischen Ausdehnung besonders zum Tragen kommen,
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in stark schematisch vereinfachter Darstellung:
Fig. 1 ein beispielhaftes Lasermodul in Schrägansicht;
Fig. 2 das Lasermodul aus Fig. 1 im Querschnitt und
Fig. 3 ein weiteres beispielhaftes Lasermodul mit einem Kühlkanal im Querschnitt.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile wenn nicht anders angegeben mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw, auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen 24/10/2012 13:49
Nr.: R921 7/18 P.009/018 NR, 829 S, 10 24.OKT. 2012 13:51 +43 7242 241 5638 ·« ·· φ· ·· · ···· • ·· ·· ♦ · · · · • · · ·· ·· ·· ··· » · ··· ♦ · ···· ♦ · · · 7 aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen. Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mit umfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereich beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1 oder 5,5 bis 10.
Oie Figuren 1 bis 3 zeigen nun ein Lasermodul 1, die Fig. 1 in Schrägansicht, die Fig. 2 und 3 im Querschnitt. Das Lasermodui 1 umfasst einen Kühlkörper 2, welcher einen metallischen unteren Grundkörper 3 und einem mit diesem durch die Schraube 5 verbundenen oberen Grundkörper 4 aufweist. Vorzugsweise ist auch der obere Grundkörper 4 aus Metall, insbesondere aus demselben Metall wie der untere Grundkörper 3, gefertigt. Beispielsweise kommen dafür Kupfer oder Aluminium in Frage. Der Kühlkörper 2 weist weiterhin eine Montagefläche 6 für ein Halbleiter-Bauelement 7 auf. Konkret ist in diesem Beispiel ein Halbleiterlaser 7 auf der Montagefläche 6 angeordnet. Zwischen oberem Grundkörper 4 und dem Halbleiteriaser 7 ist zudem eine duktile Kontaktplatte 8 zur Bildung des elektrischen Kontakts vorgesehen.
Weiterhin umfasst das Lasermodui 1 zwei Isolatoren Θ und 10, die zwischen dem unterem Grundkörper 3 und dem oberen Grundkörper 4 angeordnet sind. Ebenso können die Isolatoren 9 und 10 auch durch eine Isolatorplatte gebildet sein, welche entsprechend eine Ausnehmung für die Schraube 5 und eine stimseitige Ausnehmung zur lateralen Positionierung aufweist. Der Isolator ist bevorzugt auch derart ausgebildet, dass über dessen Dicke die Distanz zwischen den Grundkör-pem 3 und 4 einstellbar ist. Auch umfasst das Lasermodui 1 einen stufenförmigen Vorsprung 11, welche der Montagefläche 6 in Richtung der Begrenzung des Kühlkörpers 2 am Grundkörper 3 vorgelagert ist, Montagelöcher 12, zwei elektrische Anschlüsse 13 und 14 sowie zumindest eine Ausnehmung für einen Thermofühler 24/10/2012 13:49
Nr.: R921 8/18 P.010/018 NR. 829 S. 11
24. OKT. 2012 13:52 +43 7242 241 5638 ♦« ♦· ·· • · e · · · · • 9 · 9 9 · · • 9 « ·· · 9 9 9 9 9 - wie in Fig. 2 und 3 im Grundkörper 3 dargestellt. Über die elektrischen Anschlüsse erfolgt der Anschluss des Lasermoduls 1 an eine elektrische Energieversorgung. Durch die Isolatoren 9 und 10 werden die beiden Pole elektrisch gegeneinander isoliert. Bevorzugt bildet der untere Grundkörper 3 den Pluspol und der obere Grundkörper 4 den Minuspol. Entsprechend weist auch die Schraube 5 eine Isolierung auf, sodass ein elektrischer Kurzschluss verhindert wird. Der stufenförmige Vorsprung 11 ist zur Montage nicht dargestellter optischer Elemente ausgebildet, welche dem Halbleiterlaser 7 in Strahlrichtung nachgeordnet ist. Insbesondere bietet der Vorsprung 11 eine Vielzahl von Montagemöglichkeiten für unterschiedliche optische Elemente.
In der Fig. 2 ist nun zu sehen, dass der untere Grundkörper 3 einen allseitig umschlossenen Bereich unter der Montagefläche 6 aufweist, der mit einem Gemisch 15 aus Metall/Graphit, Metall/Diamant oder Metall/Graphit/Diamant gefüllt ist. Vorzugsweise wird als Metall Kupfer oder Aluminium vorgesehen. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Gemisch aus Kupfer und Diamant erwiesen, da sich in diesem Fall, bei angepasster Wärmeausdehnung, ein hohe, zumindest der von Kupfer vergleichbaren, oder höhere thermische Leitfähigkeit einstellt.
Das Gemisch 15 ist zur Montagefläche 6 hin und mit dem Grundkörper 3 stoff-schlüssig verbunden, also allseitig vom Grundkörper 3 umschlossen. Dadurch wird ein Wärmestau vermieden und thermische Spannungen zwischen dem Grundkörper 3 und dem Gemisch 15 gut übertragen und eine Ausdehnung des Grundkörpers 3 wenigstens im Bereich der Montagefläche 6 durch das Gemisch 15 gehemmt, sodass sich Grundkörper 3 und der Halbleiter 7 im Wesentlichen gleich ausdehnen. Dies ist insbesondere bei der Montage des Halbleiters 7 wichtig, da hier die Temperaturen wesentlich höher als im Betrieb sind. Somit wird eine Verspannung und/oder eine Zerstörung des Halbleiters 7 bei der Montage verhindert.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der resultierende Wärmeausdehnungskoeffizient des Gemisches 15 und des Teils des Grundkörpers 3, welcher zwischen dem Gemisch 15 und der Montagefläche 6 liegt, an der Montagefläche 6 im Wesentlichen dem Wärmeausdehnungskoeffizient des Halbleiters 7 24/10/2012 13:50
Nr.: R921 9/18 P.011/018 OKT. 2012 13:52 +43 7242 241 5638 NR. 829 S. 12 • · · · · · • I t · ·· · e e e 0 · • ♦ ··· »00· I • < 9 entspricht. Dabei werden dte geometrischen Eigenschaften (also Form und Größe) des Grundkörpers 3 und des Gemisches 15 sowie deren Wärmeausdehnungskoeffizienten so abgestimmt, dass die resultierende Wärmedehnung an der Montagefläche 6 im Wesentlichen der des Halbleiterlasers 7 entspricht. Auf die vorgeschlagene Weise können gefährliche mechanische Spannungen im Halbleiterlaser 7 wirkungsvoll vermieden werden. Als besonders vorteilhaft hat es sich in obigem Zusammenhang erwiesen, wenn die Dicke des Grundkörpers 3 zwischen dem Gemisch 15 und der Montagefläche 6 0,1-0,3 mm beträgt. Diese Dicke im Zehntel-mm-Bereich ist entsprechend auch für die Bearbeitung der Montagefläche 6 ausreichend.
Die optischen Eigenschaften der emittierten Strahlung werden des Weiteren auch dadurch verbessert, wenn die Montagefläche 6 mit hoher Präzision gefertigt wird, sodass die Montagefläche 6 zumindest eine hohe Ebenheit, geringe Rautiefe und Kantenrundung auftoeist. Dies wird insbesondere durch die gute Bearbeitbarkeit des verwendeten Materials - also Kupfer oder Aluminium - des Grundkörpers 3 erreicht.
Die Anpassung der thermischen Ausdehnung des Kühlkörpers an den Halbleiter erlaubt die Halbleiter-Montage an der Montagefläche 6 mittels Hartlot, wodurch die Langzeitstabilität wesentlich verbessert wird.
Fig. 3 zeigt nun einen Querschnitt durch ein Lasermodul 1, das dem in den Figuren 1 und 2 gezeigten Lasermodul 1 sehr ähnlich ist Im Unterschied dazu ist im Grundkörper 3 aber auch noch ein Kühlkanal 16 angeordnet, durch welchen ein Wärmeträger geführt wird und solcherart die Kühlwirkung des Kühlkörpers 2 noch weiter verbessert wird. Entsprechend wird der Kühlkanal 16 im Bereich des Gemisches 15 so angeordnet, dass eine gute Wärmeableitung erzielt wird.
Obwohl der Kühlkörper 2 in Bezug auf einen Halbleiterlaser 7 dargestellt wurde, eignet er sich natürlich auch generell für andere Halbleiter-Bauelemente. Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn das Lasermodul 1 zur Materialbearbeitung, beispielsweise zum Laserschweißen, Laserschneiden, gravieren, markieren, usw., 24/10/2012 13:50
Nr M5>1 10/18 P.012/018 eingesetzt wird. Selbstverständlich kann das Lasermodul 1 auch im Zusammenhang mit Schweiß- oder Schneidrobotem verwendet werden.
Die Ausfuhrungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten eines erfindungsgemäßen Kühlkörpers 2 und eines erfindungsgemäßen Lasermoduls 1, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeiten aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch die gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt Es sind also auch sämtliche denkbaren Ausführungsvarianten, die durch Kombinationen einzelner Details der dargestellten und beschriebenen Auslührungsvariante möglich sind, vom Schutzumfang mit umfasst.
Insbesondere wird festgehalten, dass der Kühlkörper 2 und das Lasermodul 1 nicht notwendigerweise maßstäblich dargestellt sind und daher auch andere Proportionen aufweisen können. Weiterhin können die angeführten Vorrichtungen ugninaatagend· Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden. 24/10/2012 13:51
Nr.: R921 P.013/018

Claims (10)

  1. 24. OKT. 2012 13:53 +43 7242 241 5638 NR. 829 S. 14 ···· • t · « ··> ·· ·· ♦ • t · · · • · · · ··· ·«·#·· ' • · « • · ·♦· Patentansprüche 1. Kühlkörper (2) für ein direkt aufgebrachtes Halbleiter-Bauelement (7), umfassend zumindest einen metallischen Grundkörper (3,4) mit einer Montagefläche (6) für das genannte Halbleiter-Bauelement (7), dadurch gekennzeichnet, dass unter der Montagefläche (6)r ein Gemisch (15) angeordnet ist, welches allseitig vom Grundkörper (3) umschlossen ist und aus Metall/Graphit, Metall/Diamant oder Me-tall/Graphit/Diamant ist.
  2. 2. Kühlkörper (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Metall für den Grundkörper (3,4) Aluminium oder Kupfer vorgesehen ist.
  3. 3. Kühlkörper (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Metall für das Gemisch (15) Aluminium oder Kupfer vorgesehen ist.
  4. 4. Kühlkörper (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet dass der resultierende Wärmeausdehnungskoeffizient des Gemisches (15) und des Teils des Grundkörpers (3), welcher zwischen dem Gemisch (15) und der Kontaktfläche (6) liegt, an der Montagefläche (6) im Wesentlichen dem Wärmeausdehnungskoeffizient des Halbleiter - Bauelements (7) entspricht.
  5. 5. Kühlkörper (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) zwischen dem Gemisch (15) und der Montagefläche (6) eine Dicke im Zehntel-mm-Bereich aufweist, insbesondere 0,1-0,3 mm beträgt.
  6. 6. Kühlkörper (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen stufenförmigen Vorsprung (11), welche der Kontaktfläche (6) in Richtung der Begrenzung des Kühlkörpers (2) vorgelagert ist. 24/10/2012 13:51 Nr.: R921 12/18 P.014/018
    24. OKT. 2012 13:53 +43 7242 241 5638 ·· Μ ·· • · · · * · · • · · · ··* • · * « · • e · ···· • · · · · • · · · · · • · · NR. 829 S. 15 2
  7. 7. Kühlkörper (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch wenigstens einen in seinem Inneren verlaufenden Kühlkanal (16).
  8. 8. Lasermodul (1), umfassend ein Laserlicht emittierendes Halbleiter-Bauelement (7), dadurch gekennzeichnet, dass dieses auf der Montagefläche (6) des Kühlkörpers (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 angeordnet ist.
  9. 9. Lasermodul (1) nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Kühlkörper (2) nach Anspruch 6 und zumindest eines auf dem stufenförmigen Vorsprung (11) angeordneten optischen Elements.
  10. 10. Verwendung eines Lasermoduls (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 9 zur Materialbearbeitung. 24/10/2012 13:51 Nr.: R921 13/18 P.015/018
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