CZ35051U1 - Keramický chladič, zejména pro chlazení aktivních či pasivních elektronických součástek generujících ztrátové teplo - Google Patents
Keramický chladič, zejména pro chlazení aktivních či pasivních elektronických součástek generujících ztrátové teplo Download PDFInfo
- Publication number
- CZ35051U1 CZ35051U1 CZ202138618U CZ202138618U CZ35051U1 CZ 35051 U1 CZ35051 U1 CZ 35051U1 CZ 202138618 U CZ202138618 U CZ 202138618U CZ 202138618 U CZ202138618 U CZ 202138618U CZ 35051 U1 CZ35051 U1 CZ 35051U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- ceramic
- ceramic substrate
- flat
- cooler
- flat ceramic
- Prior art date
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims description 134
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 68
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 28
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 26
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 13
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 12
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 claims description 8
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001252 Pd alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001260 Pt alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- IHWJXGQYRBHUIF-UHFFFAOYSA-N [Ag].[Pt] Chemical compound [Ag].[Pt] IHWJXGQYRBHUIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- SWELZOZIOHGSPA-UHFFFAOYSA-N palladium silver Chemical compound [Pd].[Ag] SWELZOZIOHGSPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 4
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 3
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 2
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002482 Cu–Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 101100434911 Mus musculus Angpt1 gene Proteins 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 T1O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011837 pasties Nutrition 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000002993 sponge (artificial) Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
Keramický chladič, zejména pro chlazení aktivních či pasivních elektronických součástek generujících ztrátové teplo
Oblast techniky
Technické řešení se týká keramického chladiče, zejména pro chlazení aktivních či pasivních elektronických součástek generujících ztrátové teplo.
Dosavadní stav techniky
Dosud známé a používané chladiče jsou vyráběny z tepelně a elektricky vodivých materiálů, nej častěji z hliníku, mědi či oceli. Chladícím médiem je obvykle voda či jiná kapalina, případně vzduch či jiný plyn. V chladičích pro chlazení aktivních či pasivních elektronických součástek generujících ztrátové teplo se využívá keramických substrátů, které jsou vyráběny co nejtenčí a jsou na chladič připojovány pomocí teplo-vodivých past, pájením či lepením. Keramický substrát nejčastěji z oxidu hlinitého AI2O3 slouží jako izolační podložka, na které jsou z horní a případně i ze spodní strany vytvořeny měděné či hliníkové vodivé vrstvy. Tyto vrstvy jsou nejčastěji realizované technologií DBC (Direct Bonded Copper), DBA (Direct Bonded Aluminium) nebo AMB (Active Metal Brazing). Měděné či hliníkové vrstvy jsou na keramickém substrátu vytvořeny celoplošně za vysokých teplot pro DBC zpravidla 1065 °C, pro DBA v rozsahu 580 °C až 600 °C, pro AMB 700 °C až 1050 °C, a požadované motivy jsou následně vytvářeny subtraktivním způsobem pomocí chemického leptání. Na tyto motivy se z horní strany připevňují aktivní či pasivní součástky a kontakty, spodní strana ve většině případů slouží k pájení keramického substrátu na měděnou základovou desku. Základová deska zaručuje mechanickou stabilitu a zlepšuje šíření tepla, a tím zaručuje dobrý tepelný kontakt s chladičem. Na horní straně keramického substrátu jsou technologií pájení či sintrování na vodivých motivech připevněny elektronické součástky, jako jsou např. výkonové čipy.
Nevýhody tohoto řešení jsou zejména rozdílné tepelné roztažnosti použitého keramického substrátu a kovové základnové desky či kovového chladiče. Tento nesoulad v tepelné roztažnosti způsobuje pnutí v pájeném či lepeném spoji a může vést k poškození spoje. Tepelná vodivost pájených spojů je cca o 7x nižší než v případě mědi, což omezuje odvod ztrátového tepla do chladiče. U lepených spojů je tepelná vodivost ještě nižší. Pokud je namísto pájení či lepení použita teplo-vodivá hmota, která je po celou dobu funkce v pastovité formě, nedochází ke vzniku pnutí, ale ještě více je omezen odvod ztrátového tepla, neboť tepelná vodivost teplo-vodivé hmoty je cca 10 až lOOx nižší, než je tepelná vodivost mědi. Další nevýhodou současného provedení chladičů je omezený přestup tepla daný relativně malou plochou chladiče. Kovové chladiče jsou pro zvýšení přestupu tepla opatřovány žebry, nebo výstupky s kruhovým, válcovým či kapkovitým půdorysem. Technologické možnosti výroby těchto prvků, tj. lisování, lití, či mechanické obrábění neumožňuje efektivní a cenově akceptovatelné vytváření struktur s velkou plochou.
Další známou skupinou chladičů pro chlazení aktivních či pasivních elektronických součástek generujících ztrátové teplo jsou keramické A1N chladiče, tedy chladiče z nitridu hlinitého, jehož tepelná vodivost je vyšší než chladiče z AI2O3. A1N chladiče mají zpravidla žebrovanou spodní stranu nebojsou vytvořeny s PINy neboli v PIN fin designu, tedy s tzv. kolíkovými žebry, které se používají ke zvýšení aktivní plochy chladiče, a tedy ke zvýšení přenosu tepla z vyhřívaných povrchů do vzduchu. Struktury žebrované spodní strany jsou vyráběny přímo lisováním nebojsou mechanicky obráběny před výpalem či po výpalu. Nevýhodou těchto chladičů je, podobně jako u kovových chladičů, omezená možnost dosahování vysoké plochy chladiče, neboť použité technologie lisování či mechanického obrábění neumožňují efektivní a cenově odůvodnitelné vytváření jemných struktur.
-1 CZ 35051 UI
Další známá skupina chladičů, resp. tepelných výměníků využívá keramické porézní houbovité struktury, j ak popisuj e např. dokument US 4222434. Porézní houbovitá struktura má výhodu v tom, že díky vysoké efektivní ploše chladiče je zajištěn lepší přestup ztrátového tepla do chladicího média. Příprava houbovité keramické struktury je založena na penetraci keramické hmoty neboli břečky do polymemí houby s následným výpalem při vysokých teplotách, kdy polymemí podpůrná houba vyhoří a zbude jen vypálený otisk houby z keramického materiálu. Dokument JP 2004221228 popisuje chladič sestávající ze dvou vrstev, kde jedna vrstva je tvořena keramickou porézní houbovitou strukturu, na které je připevněn rovinný keramický substrát, který představuje druhou vrstvu. Jako keramické materiály jsou použity AI2O3, T1O2, BaO, SrO, ZrO. Dvouvrstevný chladič popisuje také dokument KR 101419740, jehož první vrstva s vyšší hustotou je rovinný keramický substrát a druhá vrstva s nižší hustotou je keramická porézní houbovitá struktura, s materiálem AI2O3, SiC, A1N, mullit. Nevýhody těchto známých řešení spočívají zejména v tom, že tyto struktury jsou koncipovány jako samostatné chladiče či výměníky na které není možné přímo osadit a vzájemně elektricky propojit aktivní či pasivní elektronické součástky. Pro montáž a propojení součástek je tedy opět vyžadován keramický substrát ZAI2O3 či zAIN, obsahující vodivé propojovací motivy a kontaktní plochy, na které jsou součástky pájeny či sintrovány. Mezi keramickým substrátem a keramickým chladičem tak vzniká i při jejich těsném kontaktu prostor s velice nízkou tepelnou vodivostí, který omezuje přestup ztrátového tepla ze součástek do chladiče. Vyplnění prostoru teplo-vodivou pastou významně nezvyšuje, vzhledem k omezené tepelné vodivosti pasty, přestup tepla do chladiče.
Úkolem technického řešení je proto vytvoření keramického chladiče, zejména pro chlazení aktivních či pasivních elektronických součástek generujících ztrátové teplo, který by odstraňoval výše uvedené nedostatky, který by zajišťoval vysokou spolehlivost celého chladiče a odolnost proti delaminaci při změnách teploty, který by umožňoval spolehlivou činnost při zvýšených provozních teplotách a zajišťoval účinné chlazení díky vysoké tepelné vodivosti i při větších tloušťkách chladiče, a který by hlavně účinně a spolehlivě odváděl ztrátové teplo z připojených součástek.
Podstata technického řešení
Vytčený úkol je vyřešen pomocí keramického chladiče, zejména pro chlazení aktivních či pasivních elektronických součástek generujících ztrátové teplo podle tohoto technického řešení. Keramický substrát zahrnuje alespoň jeden první plochý keramický substrát z materiálu s tepelnou vodivostí λ > 20 W/m.K, jehož horní strana je uzpůsobena pro osazení aktivních či pasivních elektronických součástek, a jehož spodní strana je nerozebíratelně spojena s porézní houbovitou keramickou strukturou se stejným složením jako první plochý keramický substrát.
Podstata technického řešení spočívá vtom, že horní strana prvního plochého keramického substrátu má rovinný souvislý a neporézní povrch uzpůsobený pro nanesení tiskových vrstev a jsou na ní uspořádány vodivé a/nebo dielektrické selektivně tištěné dráhy tvořené tiskovými vrstvami nanesenými na povrchu prvního plochého keramického substrátu. Tiskové vrstvy jsou vytvořené přímo na povrchu horní strany prvního plochého keramického substrátu metodou selektivního tisku a výpalu fúnkčních past, čímž vytváří síť vodivých a/nebo dielektrických a/nebo izolačních tištěných vrstev.
Ve výhodném provedení je materiál prvního plochého keramického substrátu a materiál porézní houbovité keramické struktury vybrán ze skupiny materiálů: A1N nebo SÍ3N4 nebo AI2O3. Materiál AI2O3 má tepelnou vodivost v rozmezí 20 až 25 W/m.K. V dalším výhodném provedení má materiál prvního plochého keramického substrátu a materiál porézní houbovité keramické struktury tepelnou vodivost λ > 90 W/m.K, jedná se tedy o materiál A1N nebo SÍ3N4. Jedná se o vysoce tepelně odolné a izolační materiály s nízkou tepelnou roztažností, které jsou přizpůsobené roztažnosti polovodičových aktivních či pasivních elektronických součástek, čímž je zajištěna vysoká spolehlivost celého chladiče a odolnost proti delaminaci při změnách teploty. Spojení rovinného prvního plochého keramického substrátu s porézní houbovitou keramickou strukturou
- 2 CZ 35051 UI díky velké kontaktní ploše umožňuje efektivní výměnu tepla s okolním prostředím, než je tomu u samostatného rovinného keramického substrátu.
V jednom výhodném provedení je na straně protilehlé k prvnímu plochému keramickému substrátu porézní houbovitá keramická struktura nerozebíratelně spojena s druhým plochým keramickým substrátem. Prostor mezi keramickými substráty vyplněný porézní houbovitou keramickou strukturou je uzpůsoben pro průtok chladícího plynného média. Materiál druhého plochého keramického substrátu je vybrán ze skupiny materiálů: A1N nebo SÍ3N4 nebo AI2O3. Materiál AI2O3 má tepelnou vodivost v rozmezí 20 až 25 W/m.K. S výhodou má materiál druhého plochého keramického substrátu tepelnou vodivost λ > 90 W/m.K jedná se tedy o materiál A1N nebo SÍ3N4. Obdobně jako u prvního plochého keramického substrátu a porézní houbovité keramické struktury se jedná o vysoce tepelně odolné a izolační materiály s nízkou tepelnou roztažností. Strukturovaná podoba porézní houbovité keramické struktury umožňuje efektivní přestup tepla do chladícího média, což může být chladící plyn, např. vzduch či chladící kapalina, např. voda. První i druhý plochý keramický substrát je s porézní houbovitou keramickou strukturou spojen přímo slinutím keramických materiálů za vysokých teplot, nebo pomocí mezivrstvy na bázi stříbra, mědi, či skla případně je spojen pomocí nízkoteplotního keramického tmelu, založeného např. na bázi vodního skla.
V jiném výhodném provedení zahrnuje keramický chladič dále alespoň jednu kovovou nádobu, ve které je uspořádán první plochý keramický substrát nesoucí porézní houbovitou strukturu. Porézní houbovitá keramická struktura je v kovové nádobě uložena s vůlí kolem stěn i dna kovové nádoby. První plochý keramický substrát je uložen na horním obvodu kovové nádoby na těsnění. Kovová nádoba je opatřena vstupem a výstupem chladícího kapalného média. Vůle kolem stěn i dna kovové nádoby vytváří prostor pro průtok chladícího kapalného média.
Ve výhodném provedení jsou tiskové vrstvy vytvořeny z mědi nebo stříbra nebo zlata nebo platiny nebo slitiny stříbra s paladiem nebo slitiny stříbra s platinou.
Výhody keramického chladiče, zejména pro chlazení aktivních či pasivních elektronických součástek generujících ztrátové teplo podle tohoto technického řešení spočívají zejména v tom, že zajišťují vysokou spolehlivost celého chladiče a odolnost proti delaminaci při změnách teploty, umožňuje spolehlivou činnost při zvýšených provozních teplotách a zajišťuje účinné chlazení díky vysoké tepelné vodivosti i při větších tloušťkách chladiče.
Objasnění výkresů
Uvedené technické řešení bude blíže objasněno na následujících vyobrazeních, kde:
obr. 1 znázorňuje pohled na horní stranu prvního plochého keramického substrátu s tiskovými vrstvami a elektronickými součástkami, obr. 2 znázorňuje pohled zespoda na porézní houbovitou keramickou strukturu, obr. 3 znázorňuje perspektivní pohled zespoda na porézní houbovitou keramickou strukturu, obr. 4 znázorňuje řez keramickým chladičem s druhým plochým keramickým substrátem, obr. 5 znázorňuje řez keramickým chladičem umístěným v kovové nádobě.
-3CZ 35051 UI
Příklad uskutečnění technického řešení
Keramický chladič 1, zejména pro chlazení aktivních či pasivních elektronických součástek 2 generujících ztrátové teplo, podle tohoto technického řešení zahrnuje první plochý keramický substrát 3 z materiálu nitridu hlinitého A1N s tepelnou vodivostí 180W/m.K. První plochý keramický substrát 3 má rozměry 50 mm x 50 mm a tloušťkou 0,6 mm. Horní strana prvního plochého keramického substrátu 3 má rovinný souvislý a neporézní povrch umožňující nanášení tiskových vrstev 5 a montáž elektronických součástek 2 a kontaktů 16. Na obr. 1 je znázorněna horní strana prvního plochého keramického substrátu 3 stiskovými vrstvami 5, kontakty 16 a aktivními či pasivními elektronickými součástkami 2, resp. s výkonovou polovodičovou součástkou generující ztrátové teplo, které je nutné odvádět keramickým chladičem L Tiskové vrstvy 5 vytváří síť vodivých drah, které mohou být kryty dielektrickými vrstvami. Vodivé a dielektrické tiskové vrstvy 5 mohou být vzájemně kombinovány a mohou být vytvářeny i vícevrstvé tištěné struktury, například křížiště, kde jsou křížící se vodivé dráhy odděleny tištěnou dielektrickou vrstvou. Vodivé tištěné dráhy na prvním plochém keramickém substrátu 3 jsou vytvářeny aditivně selektivní depozicí tlustovrstvých vodivých past obsahujících kovy a kovové slitiny na bázi Cu, Ag, AgPd, AgPt, Au a Pt, dielektrických past na bázi skleněných či keramických materiálů případně odporových past na bázi kovových slitin typu Cu-Ni nebo na bázi oxidů kovů, např. RuO2. Tlustovrstvé pasty jsou nanášeny metodou sítotisku případně metodou dispenzingu. Po nanesení past dochází k jejich výpalu při teplotách od 650 °C do 960 °C dle použité tlustovrstvé pasty. Vícevrstvé struktury na prvním plochém keramickém substrátu 3 jsou vytvářeny postupným tiskem a výpalem jednotlivých vrstev.
Na spodní straně prvního plochého keramického substrátu 3 je nerozebíratelně připevněna porézní houbovitá keramická struktura! s rozměry 40 mm x 40 mm a tloušťkou 20 mm. Porézní houbovitá keramická struktura 4 má menší rozměry než první plochý keramický substrát 3, první plochý keramický substrát 3 vytváří přesah, jak je znázorněno na obr. 2 při pohledu zespoda či na obr. 3 při perspektivním pohledu zespoda. Porézní houbovitá keramická struktura 4 je vytvořena z materiálu A1N s tepelnou vodivostí 180 W/m.K, tedy ze stejného materiálu jako je vytvořen první plochý keramický substrát 3. V jiném příkladu provedení je první plochý keramický substrát 3 a porézní houbovitá keramická struktura 4 vytvořena z materiálu SÍ3N4 s tepelnou vodivostí 90 W/m.K nebo z materiálu AI2O3 s tepelnou vodivostí 25 W/m.K. První plochý keramický substrát 3 je s porézní houbovitou keramickou strukturou 4 spojen přímo slinutím keramických materiálů za vysokých teplot (>1200 °C). V jiném příkladu provedení je spojení prvního plochého keramického substrátu 3 s porézní houbovitou keramickou strukturou 4 zajištěno pomocí mezivrstvy na bázi stříbra nebo mědi nebo skla za teplot v rozsahu od 500 °C do 960 °C, případně je spojení zajištěno pomocí nízkoteplotního keramického tmelu na bázi vodního skla za teplot nepřevyšujících 180 °C.
Příklad 1
Keramický chladič 1, zejména pro chlazení aktivních či pasivních elektronických součástek 2 generujících ztrátové teplo, podle tohoto technického řešení zahrnuje výše uvedené technické znaky. Porézní houbovitá keramická struktura 4 je na straně protilehlé prvnímu plochému keramickému substrátu 3 nerozebíratelně spojena s druhým plochým keramickým substrátem 11. čímž vytváří tzv. sendvičovou strukturu keramického chladiče 1, jak je znázorněno v řezu na obr. 4. Druhý plochý keramický substrát 11 je vytvořen z materiálu A1N s tepelnou vodivostí 180 W/m.K. V jiném příkladu provedení však může být vytvořen z materiálu SÍ3N4 s tepelnou vodivostí 90 W/m.K nebo z materiálu AI2O3 s tepelnou vodivostí 25 W/m.K. Prostorem mezi prvním plochým keramickým substrátem 3 a druhým plochým keramickým substrátem 11, který je vyplněn porézní houbovitou keramickou strukturou 4, proudí chladicí plynné médium, v tomto případě vzduch. Takto vytvořený keramický chladič 1 zajišťuje efektivní přestup tepla z porézní houbovité keramické struktury 4 do chladícího plynného média, a tedy chlazení aktivních či pasivních elektronických součástek 2, které jsou uspořádané na horní straně 9 prvního plochého keramického substrátu 3.
-4CZ 35051 UI
Příklad 2
Keramický chladič 1, zejména pro chlazení aktivních či pasivních elektronických součástek 2 generujících ztrátové teplo, podle tohoto technického řešení zahrnuje výše uvedené technické znaky. První plochý keramický substrát 3 s rozměrově menší porézní houbovitou keramickou strukturou 4 s vytvořeným přesahem lze uložit na těsnění 13 na horním obvodu kovové nádoby 6. První plochý keramický substrát 3 zároveň slouží jako víko kovové nádoby 6. Kovová nádoba 6 je vytvořena s rozměry 50 mm x 50 mm x 30 cm a na protilehlých stranách je opatřena vstupem 14 chladícího kapalného média a výstupem 15 chladícího kapalného média, které jev tomto případě voda. Při uložení porézní houbovité keramické struktury 4 do kovové nádoby 6 vzniká vůle kolem stěn 12 i dna kovové nádoby 6. Tato vůle slouží pro proudění chladícího kapalného média keramickým chladičem čímž je zajištěn efektivní přestup tepla z porézní houbovité keramické struktury 4 do chladícího kapalného média, a tedy chlazení aktivních či pasivních elektronických součástek 2. Zároveň tato vůle slouží jako dilatační mezera umožňující volné uložení porézní houbovité keramické struktury 4 do kovové nádoby 6, které je nezbytné z důvodu rozdílných tepelných roztažností kovové nádoby 6 a keramického chladiče 1.
V jiných dalších příkladech provedení lze použít i jiné rozměry keramických chladičů 1. Rozměry prvních plochých keramických substrátů 3 a druhých plochých keramických substrátů 11 se zpravidla může pohybovat od 40x40 mm až do 120 x 150 mm a s výškou porézní houbovité keramické struktury 4 od 5 mm do 40 mm, dle požadavků spotřebitele.
Průmyslová využitelnost
Keramický chladič, zejména pro chlazení aktivních či pasivních elektronických součástek generujících ztrátové teplo podle tohoto technického řešení lze využít zejména pro odvod přebytečného tepla z aktivních či pasivních elektronických součástek.
Claims (8)
1. Keramický chladič (1), zejména pro chlazení aktivních či pasivních elektronických součástek (2) generujících ztrátové teplo, zahrnující alespoň jeden první plochý keramický substrát (3) z materiálu s tepelnou vodivostí λ > 20 W/m.K, jehož horní strana (9) je uzpůsobena pro osazení aktivních či pasivních elektronických součástek (2), a jehož spodní strana (10) je nerozebíratelně spojena s porézní houbovitou keramickou strukturou (4) se stejným složením jako první plochý keramický substrát (3), vyznačující se tím, že horní strana (9) prvního plochého keramického substrátu (3) má rovinný souvislý a neporézní povrch uzpůsobený pro nanesení tiskových vrstev (5) a jsou na ní uspořádány vodivé a/nebo dielektrické selektivně tištěné dráhy tvořené tiskovými vrstvami (5) nanesenými na povrchu prvního plochého keramického substrátu (3).
2. Keramický chladič (1) podle nároku 1, vyznačující se tím, že materiál prvního plochého keramického substrátu (3) a materiál porézní houbovité keramické struktury (4) je vybrán ze skupiny materiálů: A1N nebo SÍ3N4 nebo AI2O3.
3. Keramický chladič (1) podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že materiál prvního plochého keramického substrátu (3) a materiál porézní houbovité keramické struktury (4) má tepelnou vodivost λ > 90 W/m.K.
4. Keramický chladič (1) podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že na straně protilehlé k prvnímu plochému keramickému substrátu (3) je porézní houbovitá keramická struktura (4) nerozebíratelně spojena s druhým plochým keramickým substrátem (11), přičemž prostor mezi keramickými substráty (3, 11) je uzpůsoben pro průtok chladícího plynného média.
5. Keramický chladič (1) podle nároku 4, vyznačující se tím, že materiál druhého plochého keramického substrátu (11) je vybrán ze skupiny materiálů: A1N nebo SÍ3N4 nebo AI2O3.
6. Keramický chladič (1) podle nároku 4 nebo 5, vyznačující se tím, že materiál druhého plochého keramického substrátu (11) má tepelnou vodivost λ > 90 W/m.K.
7. Keramický chladič (1) podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že dále zahrnuje alespoň jednu kovovou nádobu (6), ve které je uspořádán první plochý keramický substrát (3) nesoucí porézní houbovitou strukturu (4), přičemž porézní houbovitá keramická struktura (4) je v kovové nádobě (6) uložena s vůlí kolem stěn (12) i dna kovové nádoby (6), první plochý keramický substrát (3) je uložen na horním obvodu kovové nádoby (6) na těsnění (13), a kovová nádoba (6) je opatřena vstupem (14) a výstupem (15) chladícího kapalného média.
8. Keramický chladič (1) podle některého z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že tiskové vrstvy (5) jsou vytvořeny z mědi nebo stříbra nebo zlata nebo platiny nebo slitiny stříbra s paladiem nebo slitiny stříbra s platinou.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ202138618U CZ35051U1 (cs) | 2021-03-09 | 2021-03-09 | Keramický chladič, zejména pro chlazení aktivních či pasivních elektronických součástek generujících ztrátové teplo |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ202138618U CZ35051U1 (cs) | 2021-03-09 | 2021-03-09 | Keramický chladič, zejména pro chlazení aktivních či pasivních elektronických součástek generujících ztrátové teplo |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ35051U1 true CZ35051U1 (cs) | 2021-05-06 |
Family
ID=75900585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ202138618U CZ35051U1 (cs) | 2021-03-09 | 2021-03-09 | Keramický chladič, zejména pro chlazení aktivních či pasivních elektronických součástek generujících ztrátové teplo |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ35051U1 (cs) |
-
2021
- 2021-03-09 CZ CZ202138618U patent/CZ35051U1/cs active IP Right Grant
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4969738B2 (ja) | セラミックス回路基板およびそれを用いた半導体モジュール | |
| US8481842B2 (en) | Process for producing Peltier modules, and Peltier module | |
| US20200075455A1 (en) | Circuit Cooled on Two Sides | |
| JP2005011922A (ja) | ヒートシンクを備えた両面銅貼り基板、およびこれを用いた半導体装置 | |
| JP7154319B2 (ja) | 放熱部材およびこれを備える電子装置 | |
| CZ35051U1 (cs) | Keramický chladič, zejména pro chlazení aktivních či pasivních elektronických součástek generujících ztrátové teplo | |
| JP2005347500A (ja) | 電子部品の放熱部材 | |
| JP2010238965A (ja) | パワーモジュール用基板、パワーモジュール用基板の製造方法及びパワーモジュール | |
| JP2018531516A6 (ja) | 二面冷却式回路 | |
| JP2018531516A (ja) | 二面冷却式回路 | |
| JP4459031B2 (ja) | 電子部品収納用パッケージおよび電子装置 | |
| JP2006013420A (ja) | 電子部品収納用パッケージおよび電子装置 | |
| JPH06196585A (ja) | 回路基板 | |
| JP2002033555A (ja) | 多数個取りセラミック基板 | |
| JP4457921B2 (ja) | パワーモジュール用の絶縁回路基板およびパワーモジュール | |
| JP2005277382A (ja) | 電子部品収納用パッケージおよび電子装置 | |
| JP3463790B2 (ja) | 配線基板 | |
| JP4548317B2 (ja) | 絶縁回路基板及びこれを備えるパワーモジュール構造体 | |
| JP3401089B2 (ja) | 半導体素子収納用パッケージ | |
| JP2001085581A (ja) | 半導体モジュール用基板及びその製造方法 | |
| JP4485893B2 (ja) | 電子部品収納用パッケージおよび電子装置 | |
| JP2007012706A (ja) | 電子部品収納用パッケージおよび電子装置 | |
| JP2004221328A (ja) | 半導体素子収納用パッケージおよび半導体装置 | |
| JPH0585848A (ja) | 複合セラミツクス回路基板 | |
| JP2005243967A (ja) | 電子部品収納用パッケージおよび電子装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20210506 |