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
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 Download PDFInfo
- Publication number
- DE102004017984A1 DE102004017984A1 DE200410017984 DE102004017984A DE102004017984A1 DE 102004017984 A1 DE102004017984 A1 DE 102004017984A1 DE 200410017984 DE200410017984 DE 200410017984 DE 102004017984 A DE102004017984 A DE 102004017984A DE 102004017984 A1 DE102004017984 A1 DE 102004017984A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- carrier
- coating
- thick
- heat sink
- conductive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/0272—Adaptations for fluid transport, e.g. channels, holes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/12—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
- H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/93—Batch processes
- H01L24/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
- H01L24/97—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips the devices being connected to a common substrate, e.g. interposer, said common substrate being separable into individual assemblies after connecting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01005—Boron [B]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01013—Aluminum [Al]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01029—Copper [Cu]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01032—Germanium [Ge]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01068—Erbium [Er]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01079—Gold [Au]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01082—Lead [Pb]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/013—Alloys
- H01L2924/0132—Binary Alloys
- H01L2924/01322—Eutectic Alloys, i.e. obtained by a liquid transforming into two solid phases
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/1901—Structure
- H01L2924/1904—Component type
- H01L2924/19043—Component type being a resistor
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/0201—Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
- H05K1/0203—Cooling of mounted components
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/06—Thermal details
- H05K2201/064—Fluid cooling, e.g. by integral pipes
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
- H05K2203/30—Details of processes not otherwise provided for in H05K2203/01 - H05K2203/17
- H05K2203/308—Sacrificial means, e.g. for temporarily filling a space for making a via or a cavity or for making rigid-flexible PCBs
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
- H05K3/108—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern by semi-additive methods; masks therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
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.
Die
dargestellte bzw. erfindungsgemäß hergestellte
elektrische Baugruppe
Die
Leiterbahnen
Gemäß
Gemäß
Gemäß
Durch
bekannte chemische oder galvanische Beschichtungsverfahren wird
nun gemäß
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
Gemäß
Gemäß
Es
ist leicht einsichtig, dass beispielsweise das Herauslösen der
Kerne
Anschließend zum
in
Bei
der in
Gemäß
Gemäß
Gemäß
Weiters
könnte
als Alternative zu dem obenstehend beschriebenen Aufbringen der
Kerne
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)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AT0027103U AT6359U3 (en) | 2003-04-16 | 2003-04-16 | ELECTRICAL ASSEMBLY AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION |
AT271/03U | 2003-04-16 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102004017984A1 true DE102004017984A1 (en) | 2004-12-30 |
Family
ID=3486090
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200410017984 Withdrawn DE102004017984A1 (en) | 2003-04-16 | 2004-04-14 | 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 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
AT (1) | AT6359U3 (en) |
DE (1) | DE102004017984A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103597917A (en) * | 2011-02-15 | 2014-02-19 | 布罗斯汽车零件维尔茨堡两合公司 | Temperature control element and method for attaching an electronic component to the temperature control element |
DE102018120118A1 (en) * | 2018-08-17 | 2020-02-20 | Carl Freudenberg Kg | contraption |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5199487A (en) * | 1991-05-31 | 1993-04-06 | Hughes Aircraft Company | Electroformed high efficiency heat exchanger and method for making |
US5249358A (en) * | 1992-04-28 | 1993-10-05 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Jet impingment plate and method of making |
WO2002017377A1 (en) * | 2000-08-23 | 2002-02-28 | Cool Structures Production And Sales Gmbh | Metallic hollow bodies and method for the production thereof |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4890663A (en) * | 1987-05-21 | 1990-01-02 | Interatom Gmbh | Method for producing a ceramic-coated metallic component |
GB9115711D0 (en) * | 1991-07-20 | 1991-09-04 | Fitzer Martin J | The concept for the utilisation of the lost core process for specialised purposes |
US20020126951A1 (en) * | 2001-03-12 | 2002-09-12 | Sutherland Robert A. | Optical converter flex assemblies |
AT6358U3 (en) * | 2003-04-09 | 2003-11-25 | Cool Structures Production And | MICRO HEAT EXCHANGER AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
-
2003
- 2003-04-16 AT AT0027103U patent/AT6359U3/en not_active IP Right Cessation
-
2004
- 2004-04-14 DE DE200410017984 patent/DE102004017984A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5199487A (en) * | 1991-05-31 | 1993-04-06 | Hughes Aircraft Company | Electroformed high efficiency heat exchanger and method for making |
US5249358A (en) * | 1992-04-28 | 1993-10-05 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Jet impingment plate and method of making |
WO2002017377A1 (en) * | 2000-08-23 | 2002-02-28 | Cool Structures Production And Sales Gmbh | Metallic hollow bodies and method for the production thereof |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103597917A (en) * | 2011-02-15 | 2014-02-19 | 布罗斯汽车零件维尔茨堡两合公司 | Temperature control element and method for attaching an electronic component to the temperature control element |
CN103597917B (en) * | 2011-02-15 | 2016-12-21 | 布罗斯汽车零件维尔茨堡两合公司 | Temperature control component and attach electronic component to the method for described temperature control component |
DE102018120118A1 (en) * | 2018-08-17 | 2020-02-20 | Carl Freudenberg Kg | contraption |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AT6359U2 (en) | 2003-08-25 |
AT6359U3 (en) | 2004-03-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102017217537B4 (en) | Power module with integrated cooling device | |
WO2010136017A1 (en) | Cooled electric unit | |
EP3095307B1 (en) | Printed circuit board, circuit, and method for the production of a circuit | |
DE102014213490B4 (en) | Cooling device, method for manufacturing a cooling device and power circuit | |
DE102012106244A1 (en) | Metal-ceramic substrate | |
EP2114113B1 (en) | Printed Circuit Board and corresponding production method | |
DE102014105000B4 (en) | Method for manufacturing and equipping a circuit carrier | |
DE202010016256U1 (en) | circuit board | |
EP2108190B1 (en) | Electronic component module and method for production thereof | |
DE19956565B4 (en) | Method for producing a heat sink for electrical components | |
EP0841668A1 (en) | Electrical resistor and method of manufacturing the same | |
EP2271196A1 (en) | Method for producing a frequency converter with cooling device and frequency converter | |
DE102009022877B4 (en) | Cooled electrical unit | |
DE102015112723A1 (en) | Current measuring resistor and method for producing the same | |
AT514074B1 (en) | Method for producing a printed circuit board element | |
DE112006003229B4 (en) | A method of manufacturing a body having a flow path formed therein and a body having the flow path formed therein | |
DE10103084B4 (en) | Semiconductor module and method for its production | |
DE102004017984A1 (en) | 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 | |
DE10229711A1 (en) | Semiconductor module comprises a semiconductor component provided on a region of a multiple layer substrate which is formed in a partial region as a micro-cooler through which coolant passes | |
DE102011089891B4 (en) | Circuit carrier and method for producing a circuit carrier, circuit arrangement with a circuit carrier | |
EP3345217B2 (en) | Cooling device, method for producing a cooling device and power circuit | |
WO2006125512A2 (en) | Device and method for assembly of electrical components | |
DE102022135026B3 (en) | Power electronic module, power electronic module block, circuit board with power electronic module or circuit board component and method for producing a power electronic module | |
DE102013111748A1 (en) | Solar module and solar module manufacturing process | |
DE102012213555A1 (en) | Method for manufacturing DCB substrate for e.g. power semiconductor component in power converter, involves electroplating metal film on metallization layer and around cover so as to form pocket at desired position of power component |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8130 | Withdrawal |