DE102004017984A1 - Electrical board manufacture used in power electronics, involves setting conductive strips and heat sinks on conductive layers on both sides of non-conducting base material and fixing heat-dissipating components on conductive strips - Google Patents

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Abstract

The method involves setting conductive strips (4) and heat sinks (6) on conductive layers on both sides of a plate-shaped and non-conducting base material (2). A portion of the core, applied on the base material for the heat sinks, is then removed. Heat-dissipating components (5) are conductively fixed on the conductive strips on one side of the base material. The conductive strips and heat-dissipating components are formed on one side of the base material, while the heat sinks are formed on the other side of the base material. An independent claim is also included for the electrical board manufacturing device.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Baugruppe, wobei ein im wesentlichen plattenförmiger, elektrisch nicht leitender Träger auf zumindest einer Seite mit Leiterbahnen und zumindest einem Verlustwärme produzierenden Bauteil und auf einem diesem Bauteil im wesentlichen gegenüberliegenden Bereich der anderen Seite mit zumindest einem Kühlkörper versehen wird, sowie auch eine entsprechende Baugruppe selbst.The The invention relates to a method for producing an electrical Assembly, wherein an essentially plate-shaped, electrically non-conductive carrier on at least one side with conductor tracks and at least one producing heat loss Component and on a substantially opposite this component Area of the other side is provided with at least one heat sink, as well a corresponding assembly itself.

Durch die ständig fortschreitende Miniaturisierung elektrischer und elektronischer Bauelemente und Baugruppen (Computer-CPU's, Lasertechnik, Leistungselektronik,.....) wird die produzierte Verlustwärme auf immer kleinere räumliche Bereiche konzentriert, was zur Vermeidung unbotmäßiger lokaler Temperaturerhöhungen eine aktive Kühlung des die Verlustwärme produzierenden Bauteils erfordert. Abgesehen von nur relativ geringe Kühlerleistung bietenden, aufgesetzten Konvektionskühlkörpern mit oder ohne damit zusammenwirkenden Kühlerlüftern einerseits und relativ aufwändigen und teueren Peltier- oder Heat Pipe-Kühlern andererseits haben sich in den letzten Jahren in vielen Bereichen relativ einfache Flüssigkeits-Kühlsysteme durchgesetzt, bei denen ein vom Kühlmedium durchflossener Kühlkörper in möglichst direkten Kontakt mit dem Verlustwärme produzierenden Bauteil gebracht wird und die erwärmte Kühlflüssigkeit einen davon entfernt angebrachten Rückkühler durchströmt, der die Wärme zumeist einfach an die Umgebungsluft abgibt. Problematisch ist dabei stets der Umstand, dass der aus thermischen Gründen erwünschte möglichst direkte Kontakt des Verlustwärme produzierenden Bauteils mit dem des möglichst verlustfreien Wärmeüberganges wegen metallischen Kühlkörper (zumeist aus Kupfer bestehend) nicht ohne weiters möglich ist, da Kurzschlüsse oder auch nur unerwünschte Potentialübertragungen auszuschließen sind. Während einzelne Elementkühler noch relativ leicht beispielsweise mittels elektrisch nicht leitender Anschlussschläuche und nicht leitender Befestigungselemente sicher zu isolieren sind, stellt bereits etwa das flüssige Kühlmedium selbst zumeist eine große Gefahrenquelle dar, da beispielsweise das übliche deionisierte Wasser beim Nachfüllen oder Austauschen aus Unkenntnis, Unachtsamkeit oder Sorglosigkeit leicht mit normalem Wasser verwechselt werden kann (und auch immer wieder verwechselt wird) was unmittelbar zu oft katastrophalen Schäden führt.By the constantly advancing miniaturization of electrical and electronic Components and assemblies (computer CPUs, laser technology, power electronics, .....) is the heat loss produced to ever smaller spatial Areas concentrated, which is a way of avoiding undue local temperature increases active cooling of the heat loss producing component required. Except for relatively minor ones cooler capacity Providing, mounted convection heatsinks with or without interacting with it Radiator fans on the one hand and relatively complex and expensive Peltier or heat pipe coolers On the other hand, there have been many areas in recent years relatively simple liquid cooling systems enforced, in which a heat sink through which the cooling medium flows preferably direct contact with the component producing heat loss brought and the warmed coolant flows through a remotely located recooler which the heat mostly simply releases into the ambient air. It is problematic always the fact that the most direct possible contact for thermal reasons heat loss producing component with the most loss-free heat transfer possible due to metallic heat sinks (mostly made of copper) is not easily possible because short circuits or even unwanted ones potential transfers excluded are. While individual element coolers still relatively easy, for example by means of electrically non-conductive connecting hoses and non-conductive fasteners must be securely insulated, already provides the liquid cooling medium even mostly a big one A source of danger because, for example, the usual deionized water when refilling or exchanges due to ignorance, carelessness or carelessness can easily be confused with normal water (and always is confused again) which immediately leads to catastrophic damage.

Um die Notwendigkeit der Verwendung elektrisch nicht leitender Kühlmedien zu vermeiden, sind in letzter Zeit Anordnungen bekannt geworden, bei denen thermisch gut bis hervorragend leitende aber elektrisch gut bis sehr gut isolierende technische Keramiken, beispielweise Aluminiumoxid- oder Aluminiumnitridkeramik, auf der einen Seite den Verlustwärme produzierenden Bauteil in möglichst direktem Kontakt und auf der anderen Seite, auf einem dem zu kühlenden Bauteil im wesentlichen gegenüberliegenden Bereich, einen auf einer Seite unmittelbar durch den Keramikträger begrenzten, vom Kühlmedium durchflossenen Hohlkörper tragen. Der elektrische Bauteil ist dann samt seinen über Leiterbahnen kontaktierten Anschlüssen elektrisch vom Kühlmedium isoliert und trotzdem in für die Wärmeableitung ausreichend direktem thermischen Kontakt mit dem Kühlmedium, was die oben angesprochenen Probleme beseitigt.Around the need to use non-conductive cooling media to avoid, arrangements have become known recently in which thermally good to excellent conductive but electrically good to very good insulating technical ceramics, for example Aluminum oxide or aluminum nitride ceramic on one side the heat loss producing component in as possible direct contact and on the other hand, on the one to be cooled Component essentially opposite Area, one side delimited by the ceramic support, through which the cooling medium flows hollow body wear. The electrical component is then together with its conductor tracks contacted connections electrically isolated from the cooling medium and still in for heat dissipation sufficient direct thermal contact with the cooling medium, which eliminates the problems mentioned above.

Nachteilig bei diesen zuletzt beschriebenen Anordnungen ist aber insbesonders die sehr komplizierte und teure Herstellung sowie die Fehleranfälligkeit der hergestellten Baugruppe. Die Keramik-Basisplatte wird dabei nach dem DBC-Verfahren (direct bonding copper-Verfahren) mit Leiterbahnen versehen, wobei entweder eine durchgehende Kupferfolie unter Herstellung einer eutektischen Verbindung auflaminiert und danach durch selektives Wegätzen eine Leiterbahnstruktur hergestellt oder aber eine vorher ausgestanzte Leiterbahnstruktur auflaminiert wird – beides ermöglicht nur mit hohem Aufwand die heutzutage erforderlichen feinen Strukturen der Leiterbahnen bereitzustellen. Flüssigkeitskühlkörper werden dabei durch übereinander laminieren mehrerer Kupferfolien hergestellt, wobei die einzelnen Folien Ausnehmungen aufweisen, die dann den Hohlraum und die Zu- und Ableitungen für die Kühlflüssigkeit ergeben. Das Übereinanderschichten der ausgenommenen Kupferfolien und deren Verbindung muss mit höchster Präzision erfolgen, da ja bereits geringfügige Verschiebungen oder das Vertauschen einzelner Schichten ein nicht oder nur begrenzt verwendbares Element ergeben. Die Anschlüsse für die Zu- und Ableitung des Kühlmediums können nur auf aufwändige Art durch Löten oder ähnliche Verfahren hergestellt werden, was weitere Fehlerquellen und Risken ergibt.adversely with these last-described arrangements is particularly the very complicated and expensive production and the susceptibility to errors the manufactured assembly. The ceramic base plate is thereby provided with conductor tracks according to the DBC process (direct bonding copper process), where either a continuous copper foil producing a laminated eutectic connection and then by selective etching a conductor track structure produced or a previously punched out Conductor structure is laminated on - both only possible with great effort the fine structures required today to provide the conductor tracks. Liquid heatsinks are stacked on top of each other Laminating several copper foils made, the individual Films have recesses, which then the cavity and the and derivatives for the coolant result. The stacking the exempted copper foils and their connection must be made with the highest precision, since already minor No shifts or swapping of individual layers or result in a limited usable element. The connections for the and discharge of the cooling medium can only in an elaborate way by soldering or similar Processes are created, which further sources of error and risks results.

Bei einem weiteren unter dem Namen Z-STRATE bekannt gewordenen Verfahren wird eine Keramikplatte chemisch bzw. elektrolytisch mit Kupfer beschichtet, wonach durch selektives Wegätzen eines Teils der Beschichtung eine Leiterbahnstruktur hergestellt wird. Kühlkörper können dann durch separates Auflöten, Kleben oder ähnliche Methoden an erwünschten Stellen angebracht werden. Auch dieses Verfahren weist damit im wesentlichen die oben angesprochenen Nachteile auf.at another method known as Z-STRATE becomes a ceramic plate chemically or electrolytically with copper coated, then by selectively etching away part of the coating a conductor track structure is produced. Heat sinks can then be soldered and glued separately or similar Methods on desired Places are attached. This method also shows in essentially the disadvantages mentioned above.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die angesprochenen Nachteile der bekannten Verfahren zur Herstellung sowie derartiger elektrischer Baugruppen selbst zu vermeiden und insbesonders das eingangs angesprochene Verfahren sowie eine danach hergestellte Baugruppe so zu verbessern, dass auf einfache und kostengünstige Weise eine direkte Kühlung der den Verlustwärme produzierenden Bauteil aufweisenden Stelle des Trägers möglich bleibt, ohne dass die erwähnten Beschränkungen hinsichtlich der Leiterbahnstruktur bzw. der Kühlkörperherstellung in Kauf genommen werden müssen.The object of the present invention is to address the disadvantages of the known methods of production and of such electrical methods To avoid assemblies themselves and in particular to improve the method mentioned at the outset and an assembly manufactured thereafter in such a way that direct and simple cooling of the point of the carrier having the component producing the heat loss remains possible in a simple and inexpensive manner without the aforementioned restrictions with regard to the conductor track structure or heat sink production must be accepted.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass für den Kühlkörper vorerst ein verlorener Kern auf den Träger aufgebracht wird, wonach die Leiterbahnen und der Kühlkörper durch gleichzeitige Beschichtung beider Seiten des Trägers mit leitfähigem Material hergestellt werden, und dass der Kern anschließend aus dem verbleibenden Hohlraum im Kühlkörper entfernt und die Bauteile auf dem Träger leitend befestigt werden. Die erfindungsgemäße Baugruppe selbst ist dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen und der Kühlkörper aus einer gleichzeitig auf dem Träger sowie einem darauf angeordneten, den Innenraum des Kühlkörpers definierenden, verlorenen Kern angebrachten Dickschicht-Beschichtung bestehen.This Object is according to the present invention solved in a method of the type mentioned in that for the Heatsink for now a lost core on the carrier is applied, after which the conductor tracks and the heat sink through simultaneous coating of both sides of the carrier with conductive material are made, and that the core is then made from the remaining Cavity removed in the heat sink and the components on the carrier be attached conductively. The assembly according to the invention itself is thereby characterized in that the conductor tracks and the heat sink from one at the same time on the carrier and an arranged on it, defining the interior of the heat sink, lost core applied thick film coating.

Hohle Kühlkörper und deren Herstellung durch Beschichtung eines verlorenen Kerns sind dabei an sich beispielsweise aus WO 02/17377 A1 bekannt. Während aber bei diesen und ähnlichen bekannten Verfahren stets ein in sich geschlossener, separat verwendbarer Kühlkörper hergestellt wurde, wird gemäß der Erfindung nun der Kühlkörper auf der dem Verlustwärme produzierenden Bauteil zugewandten Seite unmittelbar durch den elektrisch nicht leitenden Träger begrenzt welcher auf der gegenüberliegenden Seite diesen Verlustwärme produzierenden Bauteil in möglichst unmittelbarem thermischen Kontakt aufweist. Es ergibt sich damit eine Anordnung mit gleichen thermischen und elektrischen Eigenschaften wie bei den eingangs zum Stande der Technik angesprochenen bekannten Anordnungen, wobei aber das Verfahren zur Herstellung wesentlich einfacher und damit auch sicherer und kostengünstiger ist als dies bei den bekannten beschriebenen Verfahren der Fall war. Die chemischen und/oder elektrolytischen Verfahren zur Aufbringung von Beschichtungen auf nicht leitende Träger und/oder Hohlkörper definierende Kerne sind gut bekannt und einfach, sicher und kostengünstig in der Lage relativ weite Bereiche von Schichtdicken, Leiterbahnstärken, Hohlkörperformen (gegebenenfalls samt Einbauteilen, Anschlüssen und dergleichen), Materialkombinationen usw, abzudecken. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht damit den Einsatz elektrischer Baugruppen der angesprochenen Art auch in Bereichen, bei denen bisher hauptsächlich aus Kostengründen darauf verzichtet werden musste.Cave Heatsink and whose manufacture is by coating a lost core known per se, for example, from WO 02/17377 A1. But while with these and the like known methods always a self-contained, separately usable Made heat sink was made according to the invention now the heat sink on the heat loss producing component facing side directly through the electrical non-conductive support limits which one on the opposite Side this heat loss producing component in as possible has direct thermal contact. It follows an arrangement with the same thermal and electrical properties as with the known ones mentioned at the beginning of the prior art Arrangements, but the method of manufacture is much simpler and is therefore safer and less expensive than this known method was the case. The chemical and / or electrolytic Process for applying coatings to non-conductive carrier and / or hollow body defining cores are well known and simple, safe and inexpensive in the location of relatively wide ranges of layer thicknesses, conductor track thicknesses, hollow body shapes (if necessary including installation parts, connections and the like), material combinations etc. to cover. The method according to the invention thus enables the use of electrical assemblies of the type mentioned in areas where so far mainly for cost reasons had to be waived.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der verlorene Kern aus Wachs oder ähnlichen elektrisch nicht leitenden, während der Beschichtung harten und zum Entfernen chemisch und/oder mittels Erwärmung zumindest teilweise verflüssigbaren Substanzen besteht und durch Spritzgießen, Aufschmelzen, Aufkleben oder dergleichen auf dem Träger angebracht wird. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung der Kerne sowie deren einfache Entfernung nach dem Beschichten.In A preferred embodiment of the invention provides that the lost core of wax or the like electrically non-conductive during the Coating hard and chemical and / or by means of removal warming at least partially liquefiable Substances exist and by injection molding, melting, gluing or the like on the carrier is attached. this makes possible a simple and inexpensive Production of the cores and their easy removal after coating.

Als Träger werden bevorzugt die bereits erwähnten technischen Keramiken, vorzugsweise Aluminiumoxid- oder Aluminiumnitrid-Keramik, oder aber Vielschicht-Technologie-Platten mit im Inneren angeordneten Leiterbahnen, verwendet, wobei besonders Aluminiumnitrid-Keramik hervorragende Eigenschaften im Hinblick auf elektrische Isolation und thermische Leitfähigkeit aufweist. Zur bedarfsweise notwendigen bzw. zumindest vorteilhaften weiteren Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit derartiger Träger können auf an sich bekannte Weise sogenannte "thermische Via "s" in den Bereichen zwischen Wärmequelle und Kühlkörper hergestellt werden, bei denen durch den Träger reichende Öffnungen (beispielsweise Bohrungen) mit metallischen Pasten, Loten oder dergleichen ausgefüllt werden, was eine lokale Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit bewirkt. im vorliegenden Fall können derartige Wärmebrücken natürlich nicht durch den ganzen Träger gehen sondern beispielsweise in Form von Sacklöchern oder von durchgehenden Löchern nur durch einige Platten einer Vielschichtplatte ausgeführt sein, damit die elektrische Isolierung zwischen den beiden gegenüberliegenden Oberflächen des Trägers gewährleistet bleibt.As carrier preference is given to those already mentioned technical ceramics, preferably aluminum oxide or aluminum nitride ceramic, or multi-layer technology panels arranged inside Conductor tracks, used, in particular aluminum nitride ceramic excellent properties in terms of electrical insulation and thermal conductivity having. As necessary or at least advantageous further increase thermal conductivity such carrier can in a manner known per se, so-called "thermal via" s "in the areas between heat source and heatsink manufactured be those by the carrier reaching openings (for example bores) with metallic pastes, solders or the like filled out be what a local raise thermal conductivity causes. can in the present case Such thermal bridges are of course not through the whole carrier but go for example in the form of blind holes or through holes be carried out only by a few panels of a multilayer panel the electrical insulation between the two opposite surfaces of the carrier guaranteed remains.

Die Oberfläche des Trägers kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vor der Anbringung des Kerns, bzw. vor der Basisbeschichtung mit leitfähigem Material, durch Aufrauhen, Ätzen oder dergleichen vorbehandelt werden, was das Anhaften des verlorenen Kerns bzw. auch des durch die Beschichtung aufgebrachten leitfähigen Materials verbessert.The surface of the carrier can in a further embodiment of the invention prior to attachment the core, or before the base coating with conductive material, by roughening, etching or the like can be pretreated, causing the adherence of the lost Core or also of the conductive material applied by the coating improved.

Der Träger bzw. gegebenenfalls auch der Träger samt Kern wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorweg in einem chemischen Beschichtungsverfahren, vorzugsweise mit Kupfer, in der Stärke von wenigen μm elektrisch leitend beschichtet, wobei diese chemisch angebrachte, elektrisch leitende Basisschicht in einem elektrolytischen Verfahren auch galvanisch zur Stabilisierung verstärkt werden kann. Damit ist die für die nachfolgende selektive Anbringung einer Dickschicht-Beschichtung erforderliche Grundschicht einfach und rasch mit an sich bekannten Verfahrensschritten angebracht.The carrier or possibly also the carrier together with the core is in advance in a further embodiment of the invention a chemical coating process, preferably with copper, in strength of a few μm coated electrically conductive, whereby this chemically attached, electrically conductive base layer in an electrolytic process too can be galvanically reinforced for stabilization. So that is the for the subsequent selective application of a thick film coating required base layer easily and quickly with known Process steps attached.

Die von der weiteren Dickschicht-Beschichtung mit elektrisch leitendem Material freizuhaltenden Bereiche beider Seiten des vorbeschichteten Trägers bzw. der aus Träger samt Kern und aufgebrachter, elektrisch leitender Beschichtung bestehenden Baueinheit werden in weiters bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung mit einer elektrisch nicht leitenden Maskierung versehen, vorzugsweise mittels an sich bekannter flüssigkeitsresistenter oder feststoffresistenter Verfahren, bei denen zum Beispiel durch Lack oder drucktechnisch aufgebrachte Pasten ein Schutz der Trägerplatte beispielsweise im Bereich von Bruchlinien, Anschlussstel len, Außenrändern oder dergleichen hergestellt wird. Abgesehen von drucktechnisch aufgebrachten Schichten können aber auch photolithographisch oder durch Folienlaminate hergestellte Schichten verwendet werden.That of the further thick film coating areas to be kept free with electrically conductive material on both sides of the precoated carrier or the structural unit consisting of carrier including core and applied, electrically conductive coating are provided in a further preferred embodiment of the invention with an electrically non-conductive mask, preferably by means of known liquid-resistant or solid-resistant Processes in which protection of the carrier plate, for example in the region of break lines, connection points, outer edges or the like, is produced, for example, by lacquer or pastes applied by printing technology. In addition to layers applied by printing technology, layers produced by photolithography or by film laminates can also be used.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Dickschicht-Beschichtung mit elektrisch leitendem Material, vorzugsweise Kupfer, mittels eines chemischen oder galvanischen Beschichtungsverfahrens vorgenommen wird, wobei eine allenfalls erforderliche elektrische Kontaktierung über die unter der Maskierung durchgehende, elektrisch leitende Basisschicht oder über fahnenartige Verbindungen der Dickschicht-Bereiche zu einem durchgehenden, rund um die gesamte Baugruppe verlaufenden, später abgetrennten leitenden Rand, erfolgt. Damit kann einfach und rasch die erforderliche Stabilität und Stromleitfähigkeit für die Leiterbahnen und den Kühlkörper hergestellt werden, wobei vorzugsweise unter Berücksichtigung der jeweiligen Anforderungen auch eine lokal unterschiedliche Dicke der Dickschicht-Beschichtung ausgeführt werden kann, vorzugsweise durch selektive Anbringung von Vorhängen im Beschichtungsbad, gezielte Positionierung und Formgebung von Opferanoden oder angepasste Konstruktion der Haltegestelle. Damit können beispielsweise unterschiedliche Schichtdicken auf Vorder- und Rückseite, Mitte und Rand oder lokal unterschiedlich beanspruchten Stellen des Trägers vorgesehen werden.In Another embodiment of the invention provides that the thick-film coating with electrical conductive material, preferably copper, by means of a chemical or galvanic coating process is carried out, one any necessary electrical contact via the continuous electrically conductive base layer under the mask or about flag-like connections of the thick-film areas to a continuous, around the entire assembly, later separated conductive Edge. This enables the required stability and current conductivity to be achieved quickly and easily for the Printed conductors and the heat sink be, preferably taking into account the respective requirements also a locally different thickness of the thick-film coating accomplished can be, preferably by selectively attaching curtains in the Coating bath, targeted positioning and shaping of sacrificial anodes or adapted construction of the holding frames. For example different layer thicknesses on front and back, middle and edge or Locally differently stressed areas of the carrier are provided become.

Zur Verbesserung der weiteren Bearbeitbarkeit der Anordnung kann eine zusätzliche Beschichtung der Dickschicht-Bereiche, vorzugsweise mit einer dünnen Schicht aus Nickel, Gold oder Nickelphosphor, erfolgen.to An improvement in the further workability of the arrangement can additional Coating the thick-film areas, preferably with a thin layer made of nickel, gold or nickel phosphorus.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass anschließend an die Dickschicht-Beschichtung (bzw. zusätzliche Beschichtung) die Maskierung vor einer Differenzätzung zur Beseitigung der anfänglich aufgebrachten durchgehenden elektrisch leitenden Beschichtung in den nicht mit der Dickschicht-Beschichtung versehenen Bereichen entfernt wird. Für die Entfernung der Maskierung können dabei beliebige geeignete, an sich bekannte Verfahren verwendet werden, beispielsweise chemische oder mechanische Methoden zur Entfernung der Lackschicht oder der Maskierungsfolie. Anstelle der Differenzätzung können auch andere geeignete Verfahren zur Entfernung der anfänglich aufgebrachten leitenden Basisschicht Verwendung finden, wobei natürlich darauf zu achten ist, daß dabei die Dickschicht-Beschichtung nicht unbotmäßig abgetragen wird, damit beispielsweise im Bereich des Kühlkörpers die Dichtheit und Stabilität gewährleistet bleibt.In Another embodiment of the invention provides that subsequently the thick-film coating (or additional coating) the masking before a differential etching to eliminate the initially applied continuous electrically conductive coating in the areas not provided with the thick-film coating Will get removed. For can remove the masking any suitable method known per se is used chemical or mechanical methods of removal the lacquer layer or the masking film. Instead of the differential etching you can also other suitable methods of removing those initially applied conductive base layer are used, of course, on it it must be ensured that the Thick film coating is not removed unduly so for example in the area of the heat sink Tightness and stability remains guaranteed.

In besonders bevorzugter weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass auf einem durchgehenden gemeinsamen Träger mehrere Baugruppen gleichzeitig vorbereitet werden, zu deren mechanischer Trennung Bruchlinien, vorzugsweise mittels Diamantritzung oder Lasernutung, am Träger angebracht werden, vorzugsweise erst nach dem Beseitigen der anfänglich aufgebrachten, durchgehenden elektrisch leitenden Schicht. Damit können viele gleiche oder gleichartige Baugruppen auf einem größeren und entsprechend leichter handhabbaren Träger hergestellt und erst abschließend getrennt werden. Die Anbringung der Bruchlinien erst nach dem Beseitigen der anfänglich aufgebrachten, durchgehenden elektrisch leitenden Schicht ist deshalb zu bevorzugen, da damit verhindert wird, dass diese feinen Bruchlinien durch die durchgehende elektrisch leitende Schicht wieder aufgefüllt werden, was die mechanische Trennung erschwert.In a particularly preferred further embodiment of the invention is provided that several assemblies simultaneously on a continuous common carrier be prepared for the mechanical separation of fault lines, preferably attached to the carrier by means of diamond scribing or laser grooving are, preferably only after the initially applied, continuous electrically conductive layer. Many can do that same or similar assemblies on a larger and correspondingly easier-to-handle carriers are produced and only then separated. The application of the fracture lines only after the initially applied, continuous electrically conductive layer is therefore preferred since this prevents these fine break lines from being continuous electrically conductive layer can be refilled, which complicates the mechanical separation.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aufhängung der Baueinheit für die Dickschicht-Beschichtung an den Anschlüssen bzw. entsprechenden separaten Öffnungen des Kühlkörpers selbst erfolgt, womit einfach sichergestellt werden kann, dass ein Abfließen des zum Herauslösen verflüssigten Kerns über diese Öffnungen möglich wird.In A further embodiment of the invention provides that the suspension of the Unit for the Thick film coating on the connections or corresponding separate openings of the heat sink itself takes place, which can be easily ensured that a drain of the to detach liquefied Kerns over these openings becomes possible.

In besonders bevorzugter weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der verlorene Kern für den Kühlkörper im Bereich von dessen Anschlüssen mit einer zumindest einen Teil der Anschlussgeometrie definierenden Form ausgeführt wird. Da die Innenkontur der Beschichtung sehr form- und maßhaltig der Außenkontur des Kerns folgt, können damit Funktionsflächen für die Leitungsanschlüsse, beispielsweise in Form von Gewinden oder auch Dichtflächen, Spannflächen oder ähnlichem, einfach und ohne zusätzlichen Bearbeitungsschritt hergestellt werden. Ähnliches kann auch beispielsweise für andere Öffnungen oder Funktionsflächen am Kühlkörper vorteilhaft ausgenützt werden – so können beispielsweise zusätzliche Öffnungen zum Entfernen des verlorenen Kerns oder aber zusätzliche Anschlußmöglichkeiten beispielsweise für weitere Anbauteile, Befestigungseinrichtungen oder dergleichen geschaffen werden.In a particularly preferred further embodiment of the invention is provided that the lost core for the heat sink in Range of its connections with at least a part of the connection geometry defining Form is executed. Because the inner contour of the coating is very dimensionally and dimensionally stable the outer contour of the core can thus functional areas for the Line connections, for example in the form of threads or sealing surfaces, clamping surfaces or the like, simple and without additional Machining step are made. Something similar can also be done, for example for other openings or functional areas on Heat sink advantageous exploited can - for example additional openings to remove the lost core or additional connection options for example for other attachments, fasteners or the like created become.

Die Erfindung wird im folgenden noch anhand der schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. 19 zeigen dabei schematische Seitenansichten einer erfindungsgemäßen Baugruppe in verschiedenen Stadien des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens, 10 zeigt eine Alternative zum in 4 dargestellten Verfahrensschritt, 11 das Detail XI aus 10 in vergrößerter Darstellung, 12a und b sowie 13a und b zeigen das Detail XII bzw. XIII aus 10 in vergrößerter Darstellung in zwei Alternativen und jeweils unterschiedlichen Verfahrensschritten, und 14 bis 16 zeigen perspektivische Ansichten von entsprechend hergestellten Baugruppen von oben bzw. unten.The invention is explained in more detail below on the basis of the schematically illustrated exemplary embodiments. 1 - 9 show schematic side views of an assembly according to the invention in various stages of the manufacturing method according to the invention, 10 shows an alternative to in 4 process step shown, 11 the detail XI from 10 in an enlarged view, 12a and b such as 13a and b show the detail XII and XIII 10 in an enlarged view in two alternatives and different process steps, and 14 to 16 show perspective views of appropriately manufactured modules from above and below.

Die dargestellte bzw. erfindungsgemäß hergestellte elektrische Baugruppe 1 ist gemäß 14 bis 16 insgesamt sechs mal auf einem durchgehenden gemeinsamen Träger 2 hergestellt worden, wobei zur abschließenden mechanischen Trennung Bruchlinien 3 (wie in 15 ersichtlich), beispielsweise mittels die Diamantritzung oder Lasernutung, am Träger 2 angebracht werden, wonach die sechs einzelnen Baugruppen 1 separiert werden können. Jede einzelne Baugruppe 1 besteht dann aus dem im wesentlichen plattenförmigen, elektrisch nicht leitenden Träger 2, vorzugsweise aus technischer Keramik, wie etwa Aluminiumoxid- oder Aluminiumnitrid-Keramik, der auf zumindest einer Seite Leiterbahnen 4 und zumindest einen der nur in 15 rechts unten symbolisch eingezeichneten, Verlustwärme produzierenden Bauteile 5 und auf einem diesem Bauteil 5 im wesentlichen gegenüberliegenden Bereich der anderen Seite zumindest einen Kühlkörper 6 trägt. Die Leiterbahnen 4 sind in allen Figuren hinsichtlich ihrer Breite und Dicke übertrieben dargestellt – gleiches gilt auch für die Dicke der den Kühlkörper 6 bildenden Beschichtung und die bei der Beschreibung des Herstellungsverfahrens angesprochenen weiteren Schichten in den 1 bis 9.The electrical assembly shown or produced according to the invention 1 is according to 14 to 16 a total of six times on a continuous common carrier 2 has been produced, with break lines for the final mechanical separation 3 (as in 15 visible), for example by means of diamond carving or laser grooving, on the carrier 2 be attached, after which the six individual assemblies 1 can be separated. Every single assembly 1 then consists of the essentially plate-shaped, electrically non-conductive carrier 2 , preferably made of technical ceramics, such as aluminum oxide or aluminum nitride ceramic, the conductor tracks on at least one side 4 and at least one of the only in 15 Components drawn symbolically at the bottom right, producing heat loss 5 and on this component 5 essentially opposite area of the other side at least one heat sink 6 wearing. The conductor tracks 4 are exaggerated in all figures with regard to their width and thickness - the same applies to the thickness of the heat sink 6 forming coating and the other layers mentioned in the description of the manufacturing process in the 1 to 9 ,

Die Leiterbahnen 4 und der Kühlkörper 6 bestehen aus einer gleichzeitig auf dem Träger 2 sowie einem darauf angeordneten, den Innenraum des Kühlkörpers 6 samt Anschlüssen 7 definierenden, verlorenen Kern 8 angebrachten Dickschicht-Beschichtung 9, was die Herstellung der Baugruppen 1 einfach, sicher und kostengünstig macht.The conductor tracks 4 and the heat sink 6 consist of a simultaneously on the carrier 2 and one arranged thereon, the interior of the heat sink 6 including connections 7 defining, lost core 8th attached thick film coating 9 what the manufacture of assemblies 1 simple, safe and inexpensive.

Gemäß 1 wird auf dem Träger 2, gegebenenfalls nach Vorbehandlung durch Aufrauhen, chemisches Ätzen oder dergleichen, für jede der herzustellenden Baugruppen 1 ein Kern 8 für den herzustellenden Kühlkörper angebracht, der auf untenstehend noch näher beschriebene Weise ebenfalls die Anschlüsse mitbestimmt. Die Kerne 8 können beispielsweise aus Wachs, Kunststoff, oder ähnlichen Materialien bestehen, welche mit verschiedensten geeigneten Methoden des Herauslösens am Ende des Herstellungsprozesses aus dem gebildeten Hohlkörper herausgelöst werden können. Die Anbringung der Kerne 8 auf dem gegebenenfalls vorbehandelten Träger 2 kann beispielsweise durch Spritzgussverfahren, Aufschmelzen, Kleben oder dergleichen erfolgen.According to 1 is on the carrier 2 , if necessary after pretreatment by roughening, chemical etching or the like, for each of the assemblies to be produced 1 a core 8th attached to the heat sink to be produced, which also determines the connections in the manner described in more detail below. The cores 8th can consist, for example, of wax, plastic, or similar materials, which can be detached from the hollow body formed at the end of the manufacturing process using a variety of suitable methods of detachment. The attachment of the cores 8th on the optionally pretreated carrier 2 can be done, for example, by injection molding, melting, gluing or the like.

Gemäß 2 wird dann anschließend der Träger 2 mit den bereits angebrachten Kernen 8 in einem chemischen Beschichtungsverfahren rundum mit einer durchgehenden elektrisch leitenden Basisschicht 10 versehen, die beispielsweise aus Kupfer besteht und nachfolgend auch noch in einem elektrolytischen Verfahren galvanisch zur Stabilisierung verstärkt werden kann. Die ursprünglich chemisch aufgebrachte Startschicht wird nach bekannten Verfahren mittels Bekeimung, Aktivierung und Abscheidung beispielsweise einer Kupferschicht von wenigen Mikrometern Dicke verstärkt.According to 2 then becomes the carrier 2 with the cores already attached 8th in a chemical coating process all around with a continuous electrically conductive base layer 10 provided, which consists for example of copper and can subsequently also be galvanically reinforced for stabilization in an electrolytic process. The starting layer, which was originally chemically applied, is reinforced by known methods by means of nucleation, activation and deposition, for example of a copper layer a few micrometers thick.

Gemäß 3 wird anschließend an bestimmten Stellen eine elektrisch nicht leitende Maskierung 11 aufgebracht, um diese Bereiche von der weiteren Dickschicht-Beschichtung mit elektrisch leitendem Material freihalten zu können. Diese Maskierung 11 kann beispielsweise aus Lack, einer drucktechnisch aufgebrachten Paste, oder ähnlichem bestehen und ermöglicht es einen Schutz für jene Stellen des Trägers 2 herzustellen, die aus technischen Gründen von der weiteren Beschichtung freigehalten werden müssen, beispielsweise für Bruchlinien, Anschlussstellen, Außenränder und dergleichen. Auf der Seite des Trägers 2, die bereits die Kerne 8 für die Kühlkörper 6 trägt, kann die Maskierung 11 abgesehen von der dargestellten Freihaltung der Ränder bzw. Bruchlinien auch auf hier nicht dargestellte Weise beispielsweise weitere Leiterbahnen, Beschriftungen oder ähnliches definieren.According to 3 then an electrically non-conductive mask at certain points 11 applied in order to be able to keep these areas free of further thick-film coating with electrically conductive material. This masking 11 can consist, for example, of lacquer, a paste applied by printing, or the like and enables protection for those areas of the wearer 2 to produce, which must be kept free of the further coating for technical reasons, for example for fracture lines, connection points, outer edges and the like. On the side of the carrier 2 that already have the cores 8th for the heat sink 6 can wear the masking 11 apart from the illustrated keeping of the edges or break lines, also define, for example, further conductor tracks, inscriptions or the like in a manner not shown here.

Durch bekannte chemische oder galvanische Beschichtungsverfahren wird nun gemäß 4 die nicht maskierte Basisschicht 10 mit einer Dickschicht-ßeschichtung 9 bis zur notwendigen Endstärke versehen, womit sowohl die Leiterbahnen 4 als auch der Kühlkörper 6 gleichzeitig gebildet werden. Eine dafür eventuell notwendige elektrische Kontaktierung erfolgt entweder über die durchgehende Basisschicht 10 oder über hier nicht dargestellte fahnenartige Verbindungen der einzelnen Bahnen zu einem durchgehenden, rundum verlaufenden elektrisch leitenden Rand, der in einem späteren Arbeitsverfahren abgetrennt wird. Die Dickschicht-Beschichtung 9 kann unter Berücksichtigung der jeweiligen Anforderungen auch mit lokal unterschiedlicher Dicke ausgeführt werden, beispielsweise durch selektive Anbringung von Vorhängen im Beschichtungsbad, gezielte Positionierung und Formgebung von Opferanoden oder eine angepasste Konstruktion der Haltegestelle. Damit kann bei Bedarf eine asymetrische und/oder geometrieabhängige Aufbringung von unterschiedlichen Schichtdicken zum Beispiel auf Vorder- und Rückseite, Mitte/Rand des Trägers 2 oder dergleichen erfolgen.Using known chemical or galvanic coating methods, according to 4 the unmasked base layer 10 with a thick layer coating 9 provided to the necessary final thickness, with which both the conductor tracks 4 as well as the heat sink 6 be formed at the same time. Any electrical contacting required for this is made either via the continuous base layer 10 or via flag-like connections (not shown here) of the individual webs to a continuous, all-round electrically conductive edge, which is separated in a later working process. The thick film coating 9 can also be made with locally different thicknesses, taking into account the respective requirements, for example by selectively attaching curtains in the coating bath, targeted positioning and shaping of sacrificial anodes or an adapted construction of the holding frames. If necessary, an asymmetrical and / or geometry-dependent application of different layer thicknesses, for example on the front and back, center / edge of the carrier, can thus be carried out 2 or the like.

In einem weiteren Arbeitsschritt kann anschließend an die Dickschicht-Beschichtung bei Bedarf eine zusätzliche Beschichtung mit bestimmten Metallschichten, wie z.B. Nickel, Gold oder damit verwandten Verbindungen, z.B. Nickelphosphat, zur besseren Weiterverarbeitbarkeit (z.B. Lötbarkeit, bondbare Oberflächen, Korrosionsschutz, usw.) erfolgen. Diese Schicht kann auch als zusätzliche Ätzreserve für spätere Arbeitsvorgänge dienen.In A further step can then be carried out on the thick-film coating if necessary, an additional one Coating with certain metal layers, e.g. Nickel, gold or related compounds e.g. Nickel phosphate, for the better Further processability (e.g. solderability, bondable Surfaces, Corrosion protection, etc.). This layer can also be used as an additional etching reserve serve for later operations.

Gemäß 5 wird dann anschließend mittels bekannter geeigneter Verfahren die Maskierung wieder bis auf die Basisschicht 10 entfernt, wonach gemäß 6 eine Differenzätzung zur Beseitigung der zu Beginn aufgebrachten Basisschicht 10 an den nicht mehr maskierten Stellen, wie etwa zwischen den Leiterbahnen, entlang der Bruchlinien usw. erfolgen kann. Da diese Basisschicht 10 nur wenige Mikrometer stark war, beeinflusst der Materialabtrag auf den beispielsweise in der Größenordnung von 300-500 Mikrometer starken Dickschicht-Beschichtungsbereichen 9 die Qualität der Baugruppe 1 nicht.According to 5 the masking is then carried out again down to the base layer using known suitable methods 10 removed, after which 6 a difference etching to remove the base layer applied at the beginning 10 at the no longer masked points, such as between the conductor tracks, along the break lines, etc. Because this base layer 10 was only a few micrometers thick, the material removal affects the thick-film coating areas, for example, in the order of magnitude of 300-500 micrometers 9 the quality of the assembly 1 Not.

Gemäß 7 werden anschließend Bruchlinien 3 (siehe auch 15) für die mechanische Trennung der einzelnen Baugruppen 1 auf dem Träger 2 angebracht, was beispielsweise mittels Diamantritzung oder Lasernutung erfolgen kann. Gemäß 8 erfolgt dann die mechanische Trennung der einzelnen Baugruppen 1 an den Bruchlinien. Dies kann zum Beispiel durch mechanische Einwirkung, durch Brechen oder ähnliche Verfahren, durch Bearbeitung mit einer Rollkugel, durch Erschütterung, flexible Vakuumfolien oder geeignete automatische Vorrichtungen erfolgen. Darüber hinaus könnten die einzelnen Baugruppen 1 aber beispielsweise auch durch Sägen oder ähnliches getrennt werden.According to 7 then break lines 3 (see also 15 ) for the mechanical separation of the individual assemblies 1 on the carrier 2 attached, which can be done for example by means of diamond scribing or laser grooving. According to 8th the individual assemblies are then mechanically separated 1 at the break lines. This can be done, for example, by mechanical action, by breaking or similar processes, by machining with a roller ball, by vibration, flexible vacuum films or suitable automatic devices. In addition, the individual assemblies 1 but can also be separated, for example, by sawing or the like.

Gemäß 9 wird dann durch geeignete Methoden wie z.B. thermische Verfahren, mechanische oder chemische Einwirkungen oder dergleichen, jeweils der Kern 8 aus dem entstandenen Kühlkörper 6 entfernt. Dafür kann beispielsweise die Aufhängung der Baugruppen für den Galvanikprozeß so gestaltet werden, dass durch rohrförmige Aufnahmeelemente an den Anschlüssen 7 unmittelbar ein Abfließen des verflüssigten Kerns 8 möglich wird.According to 9 is then the core by suitable methods such as thermal processes, mechanical or chemical effects or the like 8th from the resulting heat sink 6 away. For this purpose, for example, the suspension of the assemblies for the electroplating process can be designed in such a way that tubular receptacles on the connections 7 immediate drainage of the liquefied core 8th becomes possible.

Es ist leicht einsichtig, dass beispielsweise das Herauslösen der Kerne 8 auch bereits unmittelbar nach dem Aufbringen der Dickschicht-Beschichtung 9 möglich wäre. Auch könnten einzelne der sonstigen erwähnten Verfahrensschritte durchaus auch in geänderter Reihenfolge stattfinden, wenn sich dies im Produktionsablauf als günstiger erweist.It is easy to see that, for example, removing the cores 8th even immediately after applying the thick-film coating 9 it is possible. Some of the other process steps mentioned could also take place in a different order if this proves to be more favorable in the production process.

Anschließend zum in 9 dargestellten Verfahrensschritt (oder auch bereits vor dem Trennen der Baugruppen 1) können elektrische bzw. elektronische Bauteile (wie in 15 mit 5 angedeutet) mittels bekannter geeigneter Verfahren, wie beispielsweise Löten, Kleben, Schweißen, Bonden und dergleichen angebracht werden, was natürlich auf beiden Seiten des Trägers 2 möglich wäre. Auch können zusätzliche mechanische Bauteile oder ähnliches noch auf diesen Baugruppen angebracht werden.Then to in 9 Process step shown (or even before separating the modules 1 ) can electrical or electronic components (as in 15 indicated with 5) by means of known suitable methods, such as soldering, gluing, welding, bonding and the like, which of course on both sides of the carrier 2 it is possible. Additional mechanical components or the like can also be attached to these assemblies.

Bei der in 10 bzw. 11 ersichtlichen Alternative zu 4 wird durch eine relativ schmälere Maskierung 11 zwischen den benachbarten Kernen 8 erreicht, dass die Dickschicht-Beschichtung 9 im Bereich 12 des umlaufenden Kontaktrandes des entstehenden Kühlkörpers 6 breiter an der Basisschicht 10 bzw. dem Träger 2 haftet, was dem Kühlkörper 6 bzw, der gesamten Baugruppe 1 bedarfsweise größere Stabilität verleiht.At the in 10 respectively. 11 obvious alternative to 4 is due to a relatively narrower masking 11 between the neighboring cores 8th achieved the thick film coating 9 in the area 12 the circumferential contact edge of the resulting heat sink 6 wider at the base layer 10 or the carrier 2 sticks to what the heat sink 6 or the entire assembly 1 gives greater stability if necessary.

Gemäß 12a weisen die Kerne 8 im Bereich der schlussendlich gebildeten Anschlüsse 7 eine zumindest einen Teil der Anschlussgeometrie definierende Form auf, womit die Dickschicht-Beschichtung 9 dann die in 12b ersichtliche Anschlussform erzeugt, die es beispielsweise einfach ermöglicht, einen elastischen Schlauch als Anschluß aufzustecken.According to 12a have the cores 8 in the area of the ultimately formed connections 7 a shape defining at least part of the connection geometry, with which the thick-film coating 9 then the in 12b Obvious connection form generated, which makes it easy, for example, to attach an elastic hose as a connection.

Gemäß 13a definiert der verlorene Kern 8 im Bereich der Anschlüsse 7 innere Funktionsflächen 13 mit großer Form- und Maßhaltigkeit, die es gemäß 13b ermöglichen, spannzangenartige Einsatzteile 14 bzw. Dichtringe 15 unmittelbar ohne weitere Bearbeitung einzusetzen in die dann nur noch eine nicht dargestellte Anschlussleitung eingeschoben wird.According to 13a defines the lost core 8th in the area of the connections 7 inner functional surfaces 13 with great form and dimensional accuracy, which it according to 13b enable collet-like insert parts 14 or sealing rings 15 to be used immediately without further processing into which only a connecting line (not shown) is then inserted.

Gemäß 16 können abgesehen von der in den 1 bis 15 dargestellten und besprochenen Ausbildung der Kühlkörper 6 als über Anschlüsse 7 mit flüssigem Kühlmedium durchströmbare Hohlkörper für kühltechnisch einfachere Aufgaben auch einfache Konvektionskühlkörper auf entsprechenden elektrischen Baugruppen gemäß der Erfindung hergestellt werden. Es entfallen dabei lediglich die Anschlüsse 7 auf dem Kern 8 bzw. sind diese Anschlüsse durch geeignete Öffnungen an den schlußendlich entstehenden Hohlkörpern zu ersetzen, die entweder nachträglich nach Herstellung der Dickschicht-Beschichtung gebohrt werden oder aber durch entsprechende Einsätze an den Kernen bereits bei der Dickschicht-Beschichtung mitgeformt werden. Die Kerne 8 werden in diesem Falle mit geeigneten, kühlrippenartigen Oberflächenvergrößerungen oder dergleichen versehen und erfüllen dann ohne zusätzliches Durchströmen mit Wärmeübertragungsmedium, gegebenenfalls zusammen mit einem Kühlerlüfter, ihre Kühlfunktion. Das Herstellverfahren der Baugruppe bleibt davon abgesehen gegenüber der obigen Beschreibung unverändert.According to 16 apart from that in the 1 to 15 shown and discussed training of the heat sink 6 than about connections 7 Hollow bodies through which liquid cooling medium can flow can also be used to produce simple convection heatsinks on corresponding electrical assemblies according to the invention for tasks that are simpler in terms of cooling technology. Only the connections are omitted 7 on the core 8th or these connections are to be replaced by suitable openings in the hollow bodies ultimately created, which are either subsequently drilled after the thick-film coating has been produced or are already formed in the thick-layer coating by appropriate inserts on the cores. The cores 8th are provided in this case with suitable, cooling fin-like surface enlargements or the like and then fulfill without additional Flow through with heat transfer medium, possibly together with a radiator fan, their cooling function. Apart from the above description, the manufacturing process of the assembly remains unchanged.

Weiters könnte als Alternative zu dem obenstehend beschriebenen Aufbringen der Kerne 8 unmittelbar auf dem Träger 2 mit anschließender gemeinsamer Basis-Beschichtung von Träger 2 und Kernen 8 auch vorgesehen werden, den plattenförmigen Träger 2 bereits vorweg mit einer durchgehenden elektrisch leitenden Basisschicht zu versehen und die Maskierung für die weitere Herstellung der Leiterbahnen bereits vorweg in einem einfacheren planaren Verfahren aufzubringen. Die Steilen, wo dann anschließend die Kerne 8 aufzubringen sind, bleiben dabei natürlich frei von Maskierung. Nach dem Anbringen der Kerne 8 kann die gesamte Baugruppe dann beispielsweise in einem chemischen Tauchbad mit einer nun auch den Kern 8 bedeckenden Basisschicht versehen werden, die an der Maskierung ohnedies nicht anhaftet. Das weitere Herstellverfahren erfolgt dann wie beschrieben.It could also be an alternative to applying the cores as described above 8th directly on the carrier 2 with subsequent common base coating of the carrier 2 and cores 8th also be provided the plate-shaped carrier 2 to be provided beforehand with a continuous electrically conductive base layer and to apply the masking for the further production of the conductor tracks in advance in a simpler planar process. The steep, then the cores 8th must be applied, of course, remain free of masking. After attaching the cores 8th the entire assembly can then, for example, in a chemical immersion bath with a core 8th covering base layer, which does not adhere to the mask anyway. The further manufacturing process then takes place as described.

Im Zusammenhang mit der zuletzt genannten Alternative wäre es auch möglich, die Maskierung gemeinsam mit den Kernen in einem Arbeitsvorgang auf den bereits mit der durchgehenden elektrisch leitenden Basisschicht versehenen Träger aufzubringen und zwar mit Hilfe einer Zwei-Spindel-Spritzgußmaschine, was für bestimmte Fälle eine weitere Erleichterung im Produktionsvorgang ermöglicht.in the It would also be in connection with the latter alternative possible, the masking together with the cores in one operation already with the continuous electrically conductive base layer provided carrier to be applied using a two-spindle injection molding machine, what kind of certain cases further facilitates the production process.

Die auf beschriebene Weise hergestellten elektrischen Baugruppen sind einfach und kostengünstig und weisen gegenüber herkömmlichen entsprechenden Baugruppen auch hin sichtlich der Kühlwirkung große Vorteile auf. Herkömmliche Leistungsmodule werden beispielsweise auf einer isolierenden Keramik erzeugt und direkt mit dem Kühlkörper mechanisch durch Anpressen verbunden. Da die zur Verfügung stehenden Oberflächen aus Kostengründen in der Regel nicht absolut plan zur Verfügung stehen und die Keramikplatte ebenfalls eine oberflächliche Welligkeit aufweist, wird meist ein Ausgleichsmedium benötigt; im einfachsten Falle eine Wärmeleitpaste oder eine Leitfolie mit relativ hohem thermischen Widerstand. Ohne derartige zusätzliche Maßnahmen kommt es zu Lufteinschlüssen, die sogar noch gravierender thermisch isolierend wirken. Beim beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren wird dieser Nachteil auf einfachste Weise vermieden, da störende thermisch schlecht leitende Bereiche oder Materialien komplett entfallen und eine optimale Ankoppelung für das thermische Management der Elektronik gegeben ist.The are electrical assemblies manufactured in the manner described simple and inexpensive and point towards usual corresponding assemblies also with regard to the cooling effect size Advantages on. conventional Power modules are, for example, on an insulating ceramic generated and mechanical directly with the heat sink connected by pressing. Because of the available surfaces cost reasons usually not absolutely available and the ceramic plate also a superficial one If there is waviness, a compensation medium is usually required; in the in the simplest case, a thermal paste or a conductive foil with a relatively high thermal resistance. Without such additional activities there are air pockets, which have an even more serious thermal insulation. With the described method according to the invention this disadvantage is avoided in the simplest way, since annoying thermal badly conductive areas or materials are completely eliminated and an optimal coupling for the thermal management of the electronics is given.

Claims (19)

Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Baugruppe (1), wobei ein im wesentlichen plattenförmiger, elektrisch nichtleitender Träger (2) auf zumindest einer Seite mit Leiterbahnen (4) und zumindest einem Verlustwärme produzierenden Bauteil (5) und auf einem diesem Bauteil (5) im wesentlichen gegenüberliegenden Bereich der anderen Seite mit zumindest einem Kühlkörper (6) versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß für den Kühlkörper (6) vorerst ein verlorener Kern (8) auf den Träger (2) aufgebracht wird, wonach die Leiterbahnen (4) und der Kühlkörper (6) durch gleichzeitige Beschichtung (10, 9) beider Seiten des Trägers (2) mit leitfähigem Material hergestellt werden, und daß der Kern (8) anschließend aus dem verbleibenden Hohlraum im Kühlkörper (6) entfernt und die Bauteile auf dem Träger (2) leitend befestigt werden.Method of manufacturing an electrical assembly ( 1 ), an essentially plate-shaped, electrically non-conductive support ( 2 ) on at least one side with conductor tracks ( 4 ) and at least one component that produces heat loss ( 5 ) and on this component ( 5 ) essentially opposite area of the other side with at least one heat sink ( 6 ) is provided, characterized in that for the heat sink ( 6 ) initially a lost core ( 8th ) on the carrier ( 2 ) is applied, after which the conductor tracks ( 4 ) and the heat sink ( 6 ) by simultaneous coating ( 10 . 9 ) both sides of the carrier ( 2 ) are made with conductive material and that the core ( 8th ) then from the remaining cavity in the heat sink ( 6 ) removed and the components on the carrier ( 2 ) are attached in a conductive manner. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der verlorene Kern (8) aus Wachs, oder ähnlichen elektrisch nicht leitenden, während der Beschichtung harten und zum Entfernen chemisch und/oder mittels Erwärmung zumindest teilweise verflüssigbaren Substanzen besteht und durch Spritzgießen, Aufschmelzen, Aufkleben oder dergleichen auf dem Träger (2) angebracht wird.A method according to claim 1, characterized in that the lost core ( 8th ) made of wax or similar electrically non-conductive substances which are hard during the coating and which can be at least partially liquefied chemically and / or by heating and by injection molding, melting, gluing or the like on the carrier ( 2 ) is attached. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß als Träger (2) Keramik, vorzugsweise Aluminiumoxid- oder Aluminiumnitrid-Keramik, oder eine Vielschichttechnologie-Platte mit im Inneren angeordneten Leiterbahnen, verwendet wird.Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the carrier ( 2 ) Ceramic, preferably aluminum oxide or aluminum nitride ceramic, or a multilayer technology plate with conductor tracks arranged inside, is used. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Trägers (2) vor der Anbringung des Kerns (8), bzw. vor der Basisbeschichtung (10, 9) mit leitfähigem Material, durch Aufrauhen, Ätzen oder dergleichen vorbehandelt wird.Method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the surface of the carrier ( 2 ) before attaching the core ( 8th ), or before the base coating ( 10 . 9 ) is pretreated with conductive material, by roughening, etching or the like. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (2) bzw. gegebenenfalls der Träger (2) samt Kern (8) vorweg in einem chemischen Beschichtungsverfahren, vorzugsweise mit Kupfer, in der Stärke von wenigen μm elektrisch leitend beschichtet wird.Method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the carrier ( 2 ) or, if applicable, the carrier ( 2 ) with core ( 8th ) is first electrically coated in a chemical coating process, preferably with copper, in the thickness of a few μm. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die chemisch angebrachte, elektrisch leitende Basisschicht (10) in einem elektrolytischen Verfahren galvanisch zur Stabilisierung verstärkt wird.A method according to claim 5, characterized in that the chemically attached, electrically conductive base layer ( 10 ) is galvanically reinforced for stabilization in an electrolytic process. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6 dadurch gekennzeichnet, daß die von der weiteren Dickschicht-Beschichtung (9) mit elektrisch leitendem Material freizuhaltenden Bereiche beider Seiten des vorbeschichteten Trägers (2) bzw. der aus Träger (2) samt Kern (8) und aufgebrachter, elektrisch leitender Beschichtung (10) bestehenden Baueinheit mit einer elektrisch nicht leitenden Maskierung (11) versehen werden, vorzugsweise mittels an sich bekannter flüssigkeitsresistenter oder feststoffresistenter Verfahren.A method according to claim 5 or 6, characterized in that the further thick-film coating ( 9 ) areas to be kept free with electrically conductive material on both sides of the precoated carrier ( 2 ) or the carrier ( 2 ) with core ( 8th ) and applied, electrically conductive coating ( 10 ) existing unit with an electrically non-conductive mask ( 11 ) are provided, preferably by means of known liquid-resistant or solid-resistant processes. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dickschicht-Beschichtung (9) mit elektrisch leitendem Material, vorzugsweise Kupfer, mittels eines chemischen oder galvanischen Beschichtungsverfahrens vorgenommen wird, wobei eine allenfalls erforderliche elektrische Kontaktierung über die unter der Maskierung (11) durchgehende, elektrisch leitende Basisschicht (10), oder über fahnenartige Verbindungen der Dickschicht-Bereiche zu einem durchgehenden, rund um die gesamte Baugruppe (1) verlaufenden, später abgetrennten leitenden Rand, erfolgt.A method according to claim 7, characterized in that the thick-film coating ( 9 ) is carried out with electrically conductive material, preferably copper, by means of a chemical or galvanic coating process, any electrical contact being made via the masking ( 11 ) continuous, electrically conductive base layer ( 10 ), or via flag-like connections of the thick-film areas to a continuous, around the entire assembly ( 1 ) running, later separated conductive edge. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dickschicht-Beschichtung (9) unter Berücksichtigung der jeweiligen Anforderungen mit lokal unterschiedlicher Dicke ausgeführt wird, vorzugsweise durch selektive Anbringung von Vorhängen im Beschichtungsbad, gezielte Positionierung und Formgebung von Opferanoden oder angepasste Konstruktion der Haltegestelle.A method according to claim 8, characterized in that the thick-film coating ( 9 ) taking into account the respective requirements with locally different thicknesses, preferably by selectively applying curtains in the coating bath, targeted positioning and shaping of sacrificial anodes or adapted construction of the holding frames. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der weiteren Bearbeitbarkeit eine zusätzliche Beschichtung der Dickschicht-Bereiche (9), vorzugsweise mit einer dünnen Schicht aus Nickel, Gold oder Nickelphosphor, erfolgt.A method according to claim 9, characterized in that to improve the further machinability, an additional coating of the thick-film areas ( 9 ), preferably with a thin layer of nickel, gold or nickel phosphorus. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Maskierung (11) vor einer Differenzätzung zur Beseitigung der anfänglich aufgebrachten durchgehenden elektrisch leitenden Beschichtung (10) in den nicht mit der Dickschicht-Beschichtung (9) versehenen Bereichen entfernt wird.Method according to one or more of claims 7 to 10, characterized in that the masking ( 11 ) before a differential etching to remove the initially applied continuous electrically conductive coating ( 10 ) in the not with the thick-film coating ( 9 ) provided areas is removed. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem durchgehenden gemeinsamen Träger (2) mehrere Baugruppen (1) gleichzeitig vorbereitet werden, zu deren mechanischer Trennung Bruchlinien (3), vorzugsweise mittels Diamantritzung oder Lasernutung, am Träger (2) angebracht werden, vorzugsweise erst nach dem Beseitigen der anfänglich aufgebrachten, durchgehenden elektrisch leitenden Schicht (10).Method according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that on a continuous common carrier ( 2 ) several assemblies ( 1 ) are prepared at the same time, for the mechanical separation of fracture lines ( 3 ), preferably by means of diamond scoring or laser grooving, on the carrier ( 2 ) are attached, preferably only after the initially applied, continuous, electrically conductive layer has been removed ( 10 ). Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängung der Baueinheit für die Dickschicht-Beschichtung (9) an den Anschlüssen (7) bzw. entsprechenden separaten Öffnungen des Kühlkörpers (6) erfolgt und damit auch ein Abfließen des zum Herauslösen verflüssigten Kerns (8) über diese Öffnungen möglich ist.Method according to one or more of claims 8 to 12, characterized in that the suspension of the structural unit for the thick-film coating ( 9 ) at the connections ( 7 ) or corresponding separate openings in the heat sink ( 6 ) takes place and thus also a drainage of the core liquefied for removal ( 8th ) is possible through these openings. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der verlorene Kern (8) für den Kühlköper (6) im Bereich von dessen Anschlüssen (7) mit einer zumindest einen Teil der Anschlussgeometrie definierenden Form ausgeführt wird.Method according to one or more of claims 1 to 13, characterized in that the lost core ( 8th ) for the heat sink ( 6 ) in the area of its connections ( 7 ) with a shape defining at least part of the connection geometry. Elektrische Baugruppe (1) mit einem im wesentlichen plattenförmigen, elektrisch nicht leitenden Träger (2), der auf zumindest einer Seite Leiterbahnen (4) und zumindest einen Verlustwärme produzierenden Bauteil (5) und auf einem diesem Bauteil (5) im wesentlichen gegenüberliegenden Bereich der anderen Seite zumindest einen Kühlkörper (6) trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (4) und der Kühlkörper (6) aus einer gleichzeitig auf dem Träger (2) sowie einem darauf angeordneten, den Innenraum des Kühlkörpers (6) definierenden, verlorenen Kern (8) angebrachten Dickschicht-Beschichtung (9) bestehen.Electrical assembly ( 1 ) with an essentially plate-shaped, electrically non-conductive support ( 2 ) which has conductor tracks on at least one side ( 4 ) and at least one component that produces heat loss ( 5 ) and on this component ( 5 ) essentially opposite area of the other side at least one heat sink ( 6 ), characterized in that the conductor tracks ( 4 ) and the heat sink ( 6 ) from a simultaneously on the carrier ( 2 ) and an interior of the heat sink arranged on it ( 6 ) defining, lost core ( 8th ) applied thick film coating ( 9 ) consist. Baugruppe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Dickschicht-Beschichtung (9) eine zusätzliche Beschichtung, vorzugsweise eine dünne Schicht aus Nickel, Gold oder Nickelphosphor, angeordnet ist.Assembly according to claim 15, characterized in that on the thick-film coating ( 9 ) an additional coating, preferably a thin layer of nickel, gold or nickel phosphorus, is arranged. Baugruppe nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (2) aus technischer Keramik, vorzugsweise Aluminiumoxid- oder Aluminiumnitrid-Keramik, oder einer Vielschichttechnologie-Platte mit im Inneren angeordneten Leiterbahnen und die Dickschicht-Beschichtung (9) aus Kupfer besteht.Assembly according to claim 15 or 16, characterized in that the carrier ( 2 ) made of technical ceramics, preferably aluminum oxide or aluminum nitride ceramics, or a multi-layer technology plate with conductor tracks arranged inside and the thick-layer coating ( 9 ) is made of copper. Baugruppe nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Dickschicht-Beschichtung (9) unter Berücksichtigung der jeweiligen Anforderungen lokal unterschiedliche Dicke aufweist.Assembly according to one or more of claims 15 to 17, characterized in that the thick-film coating ( 9 ) has locally different thicknesses taking into account the respective requirements. Baugruppe nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (7) des Kühlkörpers (6) unmittelbar einstückig mit der Dickschicht-Beschichtung (9) ausgeführte, durch die Außenkontur des verlorenen Kerns (8) in diesem Bereich definierte Funktionsflächen (13) für Leitungsanschlüsse für das Wärmeübertragungsmedium aufweisen.Assembly according to one or more of claims 15 to 18, characterized in that the connections ( 7 ) of the heat sink ( 6 ) directly in one piece with the thick-film coating ( 9 ) executed by the outer contour of the lost core ( 8th ) Functional areas defined in this area ( 13 ) for pipe connections for the heat transfer medium.
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