DD204001A1

DD204001A1 - Hybridbauelement fuer den einsatz auf leiterplatten

Info

Publication number: DD204001A1
Application number: DD23239681A
Authority: DD
Inventors: Lothar Eglinski; Lothar Kampe
Original assignee: Inst Regelungstechnik
Priority date: 1981-08-05
Filing date: 1981-08-05
Publication date: 1983-11-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hybridbauelement fuer den Einsatz auf Leiterplatten, das mindestens ein nichtkonfektioniertes Halbleiterbauelement beliebigen Integrationsgrades sowie passive und/oder auch aktive Bauelemente in hybridgerechter Ausfuehrung oder Schichttechnik enthaelt. Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, durch konstruktive Masznahmen die Waermeabfuhr aus dem Hybridbauelement zu verbessern. Das geschieht dadurch, dasz auf einem aus Metall bestehenden Basisteil mindestens eine elektrisch isolierende Waermeleitschicht vorgesehen ist, auf der Bauelemente aufgebracht sind. Die Anwendung der Erfindung erfolgt bei Hybridbauelementen fuer den Einsatz auf Leiterplatten.

Description

Zustallungsbevollmächtigter: Institut für Regelungstechnik im Kombinat VSB SÄW Berlin»Treptow "Friedrich Ebert" Pat.-Ing. Ernst Wünschig

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Hybrrdbauelement für den Einsatz auf Leiterplatten

H 01 L Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Hybridbauelement für den Einsatz auf Leiterplatten, das mindestens ein nicht konfektioniertes Halbleiterbauelement beliebigen Integrationsgrades' sowie passive und/oder auch aktive Bauelemente in hybridgerechter Ausführung oder Schicht technik enthält und dessen die Bauelemente aufnehmendes Basisteil nach der Anordnung auf der Leiterplatte von dieser wegweist. Die.Anwendung der Erfindung ist bei Ilybridbauelementen für den Ein satz in gedruckten Schaltungen möglich und besonders für die-forcierte Kühlung derselben zweckmäßig.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Konventionelle Hybridbauelemente sind elektronische Bausteine, die auf einem Verdrahtungsträger mit integrierten Leitbahnstrukturen und passiven Bauelementen in Dünnfilm- bzw, Dickschiehttechnik weitere nach, verschiedenen Technologien'hergestellte aktive-und passive Bauelemente enthalten können und die je nach Verwendungszweck durch Tauchen,- Vergießen oder Wirbelsintern; umhüllt, mit einem Deckel verschlossen bzw. vollständig in Gehäuse aus Plast,-Keramik oder Metall eingebaut sind. Die an den einzelnen aktiven Bauelementen und den integrierten bzw. hybridgerechten Widerständen entstehende Verlustwärme wird nach Ableitung über die ümhüllungsstoffe bzw. die Gehäusewandungen durch Konvektion, wärmeleitung und -strahlung an das umgabende Medium abgegeben. Die abführbare Wärmemenge hängt dabei unter sonst gleichen. Bedingungen von der Bauform der eingesetzten Halbleiterbauelemente, ihrer Befestigungsart (Anlöten, Anlegieren, Kleben) sowie der Dicke und

Wärmeleitfähigkeit der für die 7erdrahtungsträger und die 7erkappung eingesetzten Materialien ab. Bs sind einige Lösungsvorschläge bekannt, bei denen mit Hilfe konstruktiver Maßnahmen eine Verbesserung der Wärmeabführung erreicht wird, insbesondere für Ausführungen, bei denen der Gehäusedeckel aus technologischen Gründen nicht unmittelbar auf den Yiärme erzeugenden Bauelementen , aufliegt.

So wird in der Dl-AS 2J] 49 848 eine technische Lösung beschrieben, bei der sich zwischen einer integrierten Schaltung und dem Gehäusedeckel eine ein wärmeleitfähiges Material umhüllende 5¹Olie befindet, so daß das wärmeleitfähige Material als polsterförmiger Kühlkörper eine unmittelbare Wärmebrücke zwischen der integrierten Schaltung und dem Gehäuse bildet.

Bei dem Lösungsvorschlag gemäß DE-OS 27 41 320 wird der Zwischenraum zwischen einem großflächigen Kühlkörper und den auf dem Träger befestigten Bauelementen durch eine Abdeckmasse hoher Wärmeleitfähigkeit ausgefüllt.

ITach einem_sweiteren Lösungvorschlag gemäß DB-OS 27 29 074 erfolgt die Wärmeableitung über eine Wärmebrücke zwischen Bauelement und Kühlkörper bzw. Gehäuse, die entweder auf dem Kühlkörper bzw. Gehäuse oder dem Bauelement lose aufliegt. Eingesetzt werden niedrig schmelzende Metalle oder Legierungen.

Gemäß DB-OS 24 41 574 wird für einen integrierten Halbleiterbaustein eine verbesserte Wärmeabführung dadurch erreicht, daß die Anschlußfahnen des Bausteins in Richtung des Deckels abgewinkelt werden, wodurch der Gehäuseboden, mit dem der Halbleiterkristall in unmittelbarem Kontakt ist, der Leiterplatte abgewandt ist und damit von der umgebenden Luft besser gekühlt werden kann. Um diesen Bffekt noch zu vergrößern, ist der aus Isolierstoff bestehende Gehäuseboden in Ausführungsbeispielen noch mit einer Metallschicht bzw. Rillen versehen.

Diesen Lösungsvorschlägen haftet der gemeinsame Mangel an, daß die Abführung der Wärme infolge der relativ hohen Wärmeübergangswiderstände zwischen Bauelement und umgebendem B5edium nicht effektiv ist.

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Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Wärmeabführung aus Hybridbauelementen für den Einsatz in gedruckten Schaltungen wesentlich zu verbessern.

Darlegung des Vie sens der Erfindung

.Aufgabe der Erfindung ist es, das Hybridbauelement konstruktiv so .zu gestalten, daß es bei gleicher umgesetzter Leistung für höhere Umgebungstemperaturen eingesetzt v/erden kann, bzw. daß bei gleicher Umgebungstemperaturen höhere Leistungen umsetzbar sind. Srfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß auf einem aus Metall bestehenden Basisteil mindestens eine elektrisch isolierende Wärmeleitschicht vorgesehen ist, auf der Bauelemente aufgebracht sind.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es stellen dar;

EIg. 1 Ein erfindungsgemäßes Hybridbauelement mit angesetztem

Kühlkörper und Eig. 2 Ein erfindungsgemäßes Hybridbauelernent mit in .das Basisteil integriertem Kühlkörper.

In Eig. 1 ist auf einem metallenen Basisteil 1 mit guten Wärmeleiteigenschaften eine elektrisch isolierende Wärmeleitschicht 2 vorgesehen, auf der die Bauelemente 4 und die Anschlußfahnen 5 einseitig angeordnet^sind« Die Wärmele itschicht"2 besteht vorzugsweise aus einer Isolierstoffolie, deren eine Seite vollständig und deren gegenüberliegende Seite-der Leiterstruktur entsprechend partiell metallisiert ist. Das Aufbringen der Isolierstoffolie auf das Basisteil 1 erfolgt mittels Löten oder' eines wärmeleitenden Klebers. Die Leiterstruktur und die Bauelemente 4 werden durch eine elektrisch isolierende Abdeckung 6 geschützt, die auf dem Basisteil 1 bzw. der Wärmeleitschicht 2 aufliegt und dort in bekannter Weise so befestigt wird, daß die Anschlußfahnen 5 die Abdeckung 6 noch überragen,An der der Wärmeleitschicht 2 gegenüberliegenden Eläche des Basisteils 1 ist ein an sich bekannter Kühlkö: per 3 mittels einer hierfür geeigneten Technologie befestigt. Eorm

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und Größe des Kühlkörpers 3 kann der abzuführenden Verlustwärme angepaßt werden.

In Fig. 2 ist ein beschriebenes Hybridbauelement dargestellt, dessen Basisteil 1 mit einem Kühlkörperprofil versehen ist. Alle weiteren Merkmale sind mit denen in Fig. 1 beschriebenen identisch. Das Basisteil 1 kann beispielsweise aus Aluminium bzw. einer seiher Legierungen hergestellt und die die Bauelemente 4 aufnehmende Fläche mit einer Sloxalschicht versehen sein, auf die dann die Leiterstruktur und die Anschlußfahnen 5 aufgebracht sind. Bei dieser Ausführung kann die Isolierstoffolie entfallen, da die SIoxälschicht die Funktion der Wärmeleitschicht 2 übernimmt, indem sie einerseits elektrisch isolierend wirkt und andererseits die in den Bauelementen 4 entstehende Yerlustwärme gut ableitet.

Claims

Erfindungsanspruch.

1. Hybridbauelement für den Einsatz auf Leiterplatten, das mindestens ein nicht konfektioniertes Halbleiterbauelement beliebigen Integrationsgrades sowie passive und/oder auch aktive Bauelemente in hybridgerechter Ausführung oder Schichtteehnik enthält und dessen die Bauelemente aufnehmendes Basisteil nach der Anordnung auf der Leiterplatte von dieser wegweist, gekennzeichnet, dadurch, daß auf einem aus Metall bestehenden Basisteil (1) mindestens eine elektrisch isolierende Wärmeleitschicht (2) vorgesehen ist, auf der Bauelemente (4) aufgebracht sind.

2« Hybridbauelement nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß am Basisteil (1) ein der abzuführenden Wärme entsprechender Kühlkörper (3) nach einer bekannten Technologie befestigt ist.

3.- Hybridbauelement nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Basisteil (1) mit einem Kühlkörperprofil versehen ist.

4. Hybridbaiielement nach Punkt 1 bis 3_? gekennzeichnet dadurch, daß das Basisteil (1) aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung hergestellt ist und mindestens eine, die Bauelemente (4) aufnehmende Seite eloxiert ist.

5. Hybridbauelement nach Punkt 1 bis 3? gekennzeichnet dadurch, daß die elektrisch isolierende Wärmeleitschicht eine partiell metallisierte Isolierstoffolie ist.

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