DE102004037461A1

DE102004037461A1 - Electronic component e.g. dynamic RAM, has Peltier component with two structural units having different Peltier coefficients, where region between units provided along semiconductor module periphery is cooled as current flows between units

Info

Publication number: DE102004037461A1
Application number: DE200410037461
Authority: DE
Inventors: Reidar Dr. Lindstedt
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2004-08-02
Filing date: 2004-08-02
Publication date: 2006-03-16

Abstract

The component has a semiconductor module and a cooling device (5) with a Peltier component (3) including two structural units (11, 12) having different Peltier coefficients. One structural unit is made of n-doped semiconductor and the other is made of p-doped semiconductor. A region between the units is cooled when a current flows between the units, where the region is provided along the periphery of the semiconductor module.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauteil mit mindestens einem Halbleiterbaustein und mit einer Kühleinrichtung. Elektronische Bauteile, insbesondere solche mit Halbleiterbausteinen, die integrierte Halbleiterschaltungen aufweisen, erzeugen eine hohe Betriebswärme, die während des Betriebs des elektronischen Bauteils abgeführt werden muss, um den ordnungsgemäßen Betrieb der integrierten Halbleiterschaltung nicht zu gefährden. Für integrierte Halbleiterschaltungen werden Höchstwerte für die Betriebstemperatur angegeben, die beim Betreiben der Halbleiterschaltung möglichst nicht überschritten werden sollen. Hierzu ist in der Regel eine Kühlung erforderlich. Die Kühlung kann passiv erfolgen, beispielsweise durch vorsehen wärmeleitfähiger Kühlableitelemente, beispielsweise Kühlbleche oder Kühlrippen, die in der Nähe der integrierten Halbleiterbausteine angeordnet werden. Ferner ist häufig auch eine Kühlung mit Hilfe einer Ventilationseinrichtung erforderlich, die mit Hilfe eines Luftstroms die Wärme, die durch elektronische Leiterplatten und integrierte Halbleiterbausteine erzeugt wird, abführt. Trotz dieser Maßnahmen ist die erzielte Kühlleistung nicht immer ausreichend.The The invention relates to an electronic component having at least one Semiconductor device and with a cooling device. electronic Components, in particular those with semiconductor components, integrated Semiconductor circuits, generate a high operating heat, the while the operation of the electronic component must be dissipated to ensure proper operation the semiconductor integrated circuit not to endanger. For integrated Semiconductor circuits become maximum values for the operating temperature indicated in the operation of the semiconductor circuit as possible not be exceeded should. For this purpose, cooling is usually required. The cooling can passively, for example, by providing thermally conductive Kühlableitelemente, for example cooling plates or cooling fins, the nearby the integrated semiconductor devices are arranged. Further is often too a cooling with the help of a ventilation device required with the help of a stream of air the heat, through electronic circuit boards and integrated semiconductor devices is generated, dissipates. In spite of of these measures is not the achieved cooling capacity always enough.

In der noch unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 102004015929.7 werden Wärmeableitelemente offenbart, die in der Nähe von integrierten Halbleiterbausteinen angeordnet werden. Durch die Wärmeableitelemente wird die beim Betrieb eines Halbleiterbausteins erzeugte Betriebswärme aus der unmittelbaren Umgebung des Halbleiterbausteins in weiter entfernte Bereiche abgeleitet. Diese Wärmeableitelemente er leichtern ein Kühlen des integrierten Halbleiterbausteins. Jedoch kann mit Hilfe der beschriebenen Wärmeableitelemente nur die einmal erzeugte Betriebswärme räumlich verteilt werden. Eine aktive Kühlung ist damit nicht möglich.In the still unpublished German patent application 102004015929.7 become heat sinks revealed nearby be arranged by integrated semiconductor devices. By the Wärmeableitelemente the operating heat generated during operation of a semiconductor device is off the immediate vicinity of the semiconductor device in more distant Derived areas. These heat sinks he eases a chill of the integrated semiconductor device. However, with the help of described heat sinks only the once generated operating heat are spatially distributed. An active one cooling is not possible with it.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektronisches Bauteil mit einem Halbleiterbaustein bereitzustellen, der in der Weise aktiv kühlbar ist, dass die Temperatur eines Bereichs des Bausteins oder seiner Umgebung unter die lokale Umgebungstemperatur abgesenkt wird. Es soll somit ein Bauteil bereitgestellt werden, bei dem die betriebsbedingte Temperaturerhöhung des Halbleiterbausteins durch eine aktive Temperaturverringerung zumindest teilweise kompensiert wird.It The object of the present invention is an electronic component to provide with a semiconductor device, which is active in the way cooled is that the temperature of an area of the building block or his Environment is lowered below the local ambient temperature. It should thus be provided a component in which the operational temperature increase of the semiconductor device by an active temperature reduction at least partially compensated.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein elektronisches Bauteil gemäß Anspruch 1 gelöst, das mindestens einen Halbleiterbaustein und eine Kühleinrichtung aufweist, wobei die Kühleinrichtung ein Peltier-Element aufweist, das den Halbleiterbaustein während des Betriebs des elektronischen Bauteils kühlt.These The object is achieved by a Electronic component according to claim 1 solved that has at least one semiconductor device and a cooling device, wherein the cooling device Peltier element, which the semiconductor device during the Operation of the electronic component cools.

Peltier-Elemente als solche sind bekannt und erzeugen Temperaturänderungen zwischen zwei verschiedenen Strukturelementen des Peltier-Elements. Aufgrund unterschiedlicher materialabhängiger Peltier-Koeffizienten, die einen Proportionalitätsfaktor zwischen dem Wärmestrom und der elektrischen Ladungsmenge beim Austritt aus oder Eintritt in das jeweilige Material wiedergeben, lassen sich an Kontaktstellen unterschiedlicher Materialien lokal Temperaturerhöhungen oder Temperatursenken erzielen. Dabei wird zumindest eine Kontaktstelle gekühlt und mindestens eine andere Kontaktstelle erwärmt.Peltier elements as such are known and produce temperature changes between two different ones Structural elements of the Peltier element. Due to different material-dependent Peltier coefficients, which have a proportionality factor between the heat flow and the amount of electrical charge when exiting or entering reproduce the respective material, can be at contact points different materials locally temperature increases or Achieve temperature sinks. This is at least one contact point chilled and at least one other contact point heated.

Erfindungsgemäß wird ein Peltier-Element zur aktiven Kühlung eines in einem elektronischen Bauteil enthaltenden integrierten Halbleiterbausteins eingesetzt. Dabei wird ausgenutzt, dass Peltier-Elemente, die lediglich kleine Strukturelemente aus unterschiedlichen Materialien jeweils verschiedener Peltier-Koeffizienten benötigen, sehr platzsparend aufgebaut sind und zur lokalen aktiven Kühlung sehr kleiner Bereiche eingesetzt werden können. Dadurch lässt sich die unmittelbare Umgebung eines integrierten Halbleiterbausteins bereichsweise kühlen, ohne dass platzraubende Kühlelemente erforderlich sind. Zudem erfolgt mit Hilfe der Peltier-Elemente eine gezielte Kühlung räumlich begrenzter Bereiche in der nächsten Umgebung eines Halbleiterbausteins. In diesem Bereich ist die lokale Temperatur, abgesehen von dem Halbleiterbaustein selbst, am höchsten, so dass dort eine gezielte Kühlung wirksamer ist als in weiter entfernten Bereichen, beispielsweise in einem Strömungskanal einer Ventilationseinrichtung, bei der die maximale Strömungsgeschwindigkeit nicht unmittelbar an einem Halbleiterbaustein oder einer elektronischen Leiterplatte, sondern weiter entfernt erreicht wird.According to the invention is a Peltier element for active cooling an integrated component contained in an electronic component Semiconductor devices used. It exploits that Peltier elements, the only small structural elements made of different materials each need different Peltier coefficients, very space-saving design are and for local active cooling very small areas can be used. This can be done the immediate environment of an integrated semiconductor device partially cool, without space-consuming cooling elements required are. In addition, with the help of Peltier elements a targeted cooling spatial limited areas in the next Environment of a semiconductor device. In this area is the local Temperature, apart from the semiconductor device itself, highest, so that there is a targeted cooling more effective than in more remote areas, for example in a flow channel a ventilation device, wherein the maximum flow velocity not directly to a semiconductor device or an electronic PCB, but further away is achieved.

Mit Hilfe des Peltier-Elements wird ferner ein Kühlmechanismus eingesetzt, bei dem die Menge der abgeführten Wärme nicht durch Wärmekonvektion begrenzt ist, sondern durch die Stromstärke eines elektrischen Stroms, der durch das Peltier-Element fließt, eingestellt werden kann. Zwar erfolgt auch bei einem Peltier-Element eine Erwärmung von Kontaktstellen zwischen unterschiedlichen Materialen. Diese Kontaktstellen können jedoch weit entfernt sein von derjenigen Kontaktstelle des Peltier-Elements, die beim Anlegen eines Stroms an das Peltier-Element gekühlt wird, so dass die Wärme zu einem weit entfernten Bereich hin abgeführt wird. Jedoch ist über die große Distanz zwischen gekühlten und erwärmten Bereichen der Wärmetransport nicht durch Wärmekonvektion verursacht und kann daher wesentlich effizienter und schneller erfolgen.With Help of the Peltier element, a cooling mechanism is also used in the amount of the discharged Heat not by heat convection is limited, but by the current intensity of an electric current, which flows through the Peltier element, set can be. Although there is also a warming of a Peltier element of Contact points between different materials. These contact points can but far from the contact point of the Peltier element, which is cooled when a current is applied to the Peltier element, so that the heat is dissipated to a far away area. However, over the size Distance between chilled and heated Areas of heat transport not by heat convection caused and can therefore be much more efficient and faster.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Peltier-Element ein erstes Strukturelement und ein zweites Strukturelement aufweist, wobei das zweite Strukturelement aus einem anderen Material oder aus einer anderen Materialzusammensetzung als das erste Strukturelement besteht. Beispielsweise können das erste und das zweite Strukturelement aus verschiedenen Metallen oder Metallverbindungen oder aus verschiedenen Halbleitern oder Halbleiterverbindungen bestehen. Insbesondere bei Halbleitermaterialien wird ein besonders ausgeprägter Peltier-Effekt erzielt. Beispielsweise können das erste und das zweite Strukturelement aus einem Halbleitermaterial gebildet sein, welches im Fall des ersten Strukturelements n-dotiert und im Fall eines zweiten Strukturelements p-dotiert ist. Hierbei wird vorausgesetzt, dass der Strom, der das Peltier-Element durchfließt, von dem ersten Strukturelement, welches n-dotiert ist, unmittelbar oder mittelbar in das zweite Strukturelement, welches p-dotiert ist, fließt. Hierbei wird die Kontaktstelle zwischen dem ersten und dem zweiten Strukturelement oder eine dort vorgesehene elektrisch leitende Verbindung gekühlt.Preferably it is provided that the Peltier element is a first structural element and a second structural element, wherein the second structural element made of a different material or of a different material composition as the first structural element. For example, that can first and the second structural element made of different metals or metal compounds or of different semiconductors or Consist of semiconductor compounds. Especially with semiconductor materials becomes a particularly pronounced one Peltier effect achieved. For example, you can the first and the second structural element of a semiconductor material be formed, which in the case of the first structural element n-doped and in the case of a second structural element is p-doped. in this connection It is assumed that the current flowing through the Peltier element of the first structural element, which is n-doped, directly or indirectly into the second structural element, which is p-doped, flows. Here, the contact point between the first and the second Structural element or provided there electrically conductive connection cooled.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Peltier-Element ein erstes Verbindungselement aufweist, das das erste Strukturelement mit dem zweiten Strukturelement elektrisch leitend verbindet und das während des Betriebs des elektronischen Bauteils abgekühlt wird. Bei dem Verbindungselement, das heißt bei einer räumlich ausgedehnten Struktur, die von einer Kontaktfläche des ersten Strukturelements bis zu einer Kontaktfläche des zweiten Strukturelements reicht, wird der gekühlte Bereich viel ausgedehnter, als wenn das erste und das zweite Strukturelement unmittelbar aneinander angrenzen. Hierbei wird nämlich das gesamte Verbindungselement gekühlt und nicht lediglich eine Kontaktfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Strukturelement. Insbesondere dann, wenn das Verbindungselement aus Metall besteht und gut wärmeleitfähig ist, stellt das Verbindungselement eine besonders geeignete Kühlstruktur dar, die in unmittelbarer Nähe zu einem Halbleiterbaustein angeordnet die Betriebswärme schneller aufnimmt als ein vorbeiführender Luftstrom oder andere Elemente des elektronischen Bauteils.Preferably it is provided that the Peltier element is a first connecting element comprising the first structural element with the second structural element electrically conductive connects and that during operation of the electronic Cooled component becomes. In the connection element, that is in a spatially extended Structure extending from a contact surface of the first structural element up to a contact surface of the second structural element becomes the cooled region much more extensive than if the first and the second structural element immediately adjacent to each other. This is namely the entire connecting element chilled and not just a contact area between the first and the second structural element. In particular, when the connecting element Made of metal and has good thermal conductivity, the connecting element provides a particularly suitable cooling structure in the immediate vicinity to a semiconductor device arranged the operating heat faster takes as a passing Air flow or other elements of the electronic component.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das erste Verbindungselement wärmeleitfähig mit dem Halbleiterbaustein verbunden ist. Beispielsweise kann das erste Verbindungselement durch eine Wärmeleitmasse wärmeleitfähig mit dem Halbleiterbaustein verbunden sein.Preferably is provided that the first connecting element with thermal conductivity is connected to the semiconductor device. For example, the first Connecting element by a Wärmeleitmasse thermally conductive with be connected to the semiconductor device.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass das Bauteil eine Reihenschaltung von Peltier-Elementen aufweist, die jeweils ein erstes Strukturelement, ein zweites Strukturelement, das aus einem anderen Material oder einer anderen Materialzusammensetzung als das erste Strukturelement besteht, und ein erstes Verbindungselement, das das jeweilige erste Strukturelement mit dem jeweiligen zweiten Strukturelement verbindet, aufweisen. Hierbei werden mehrere Peltier-Elemente so in Reihe geschaltet, dass ein elektrischer Strom nacheinander alle Peltier-Elemente durchläuft. Die gekühlten, ersten Verbindungselemente, können so angeordnet sein, dass sie zusammen in einer Ebene angeordnet sind, welche in einem kleinen Abstand zu einer Hauptfläche des zu kühlenden Halbleiterbausteins angeordnet ist. Die erwärmten Bereiche der Kontaktstellen zwischen mehreren Peltier-Elementen kann demgegenüber außerhalb der Ebene in einem größeren Abstand zum Halbleiterbaustein angeordnet sein.A Further development provides that the component is a series circuit of Peltier elements, each having a first structural element, a second structural element made of a different material or a different material composition than the first structural element consists, and a first connecting element, the respective first structural element with the respective second structural element connects, have. Here, several Peltier elements are connected in series, that an electric current successively passes through all Peltier elements. The cooled, first fasteners, can be arranged so that they are arranged together in one plane which are at a small distance to a major surface of the to be cooled Semiconductor devices is arranged. The heated areas of the contact points between several Peltier elements, in contrast, outside the Level at a greater distance to Semiconductor module may be arranged.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Peltier-Elemente der Reihenschaltung durch zweite Verbindungselemente, die während des Betriebs des elektronischen Bauteils erwärmt werden, elektrisch miteinander verbunden sind. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die zweiten Verbindungselemente räumlich ausgedehnter sind als unmittelbare Kontaktstellen zwischen den ersten und den zweiten Strukturelementen jeweils benachbarter Peltier-Elemente. Dadurch lässt sich die thermoelektrisch lokal erzeugte Wärme auf das gesamte Volumen der zweiten Verbindungselemente verteilen. Wenn die zweiten Verbindungselemente möglichst großvolumig, beispielsweise in Form langer Leiterbahnen ausgebildet sind, lässt sich die Wärme leichter ableiten.Preferably is provided that the Peltier elements of the series connection by second connecting elements during the operation of the electronic Component heated are electrically connected to each other. This embodiment has the advantage that the second connecting elements spatially extended are as direct contact points between the first and the second structural elements of each adjacent Peltier elements. By doing so leaves The thermoelectric locally generated heat on the entire volume distribute the second fasteners. If the second fasteners preferably large volume, for example are designed in the form of long traces, the heat is easier derived.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die zweiten Verbindungselemente in einer größeren Entfernung von dem Halbleiterbaustein angeordnet sind als die ersten Verbindungselemente. Ebenso kann vorgesehen sein, dass sich die zweiten Verbindungselemente bis zu einer größeren Entfernung von dem Halbleiterbaustein erstrecken als die ersten, während des Betriebs gekühlten Verbindungselemente. Schließlich können die zweiten Verbindungselemente auch insgesamt in einem größeren Abstand von dem Halbleiterbaustein angeordnet sein als die ersten Verbindungselemente.Preferably It is envisaged that the second connecting elements at a greater distance of the semiconductor device are arranged as the first connection elements. Likewise it can be provided that the second connecting elements to a greater distance from the semiconductor device as the first, during the Operating refrigerated Fasteners. After all can the second connecting elements also in total at a greater distance be arranged from the semiconductor device as the first connecting elements.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die ersten und die zweiten Verbindungselemente aus Metall bestehen. Sie können aus einem einzigen Metall oder aus einer Legierung oder einer metallhaltigen Verbindung bestehen.Preferably is provided that the first and the second connecting elements Made of metal. You can from a single metal or from an alloy or a metal-containing compound consist.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass jedes erste Strukturelement aus einem n-dotierten Halbleiter und jedes zweite Strukturelement aus einem p-dotierten Halbleiter gebildet ist. Hierbei durchläuft der die Peltier-Elemente durchfließende Strom zunächst den n-dotierten Halbleiter des jeweiligen Peltier-Elements und dann das in Stromflussrichtung nachfolgende zweite Strukturelement aus dem p-dotierten Halbleiter desselben Peltier-Elements.Preferably is provided that each first structural element of an n-doped Semiconductor and every second structural element of a p-doped Semiconductor is formed. Here passes through the Peltier elements flowing through Electricity first n-doped semiconductor of the respective Peltier element and then in the current flow direction subsequent second structural element of the p-doped semiconductor the same Peltier element.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die ersten und die zweiten Strukturelemente am Rand oder seitlich außerhalb des Randes des Halbleiterbausteins angeordnet sind und dass die ersten Verbindungselemente in einem Bereich einer Hauptfläche des Halbleiterbausteins angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform verlaufen die ersten Verbindungselemente, deren Temperatur verringert wird, wenn die Peltier-Elemente mit einem Strom durchflossen sind, über eine Hauptfläche des Halbleiterbausteins und kühlen diese. Die zweiten Strukturelemente hingegen liegen am Rand, beispielsweise einer Seitenkante des Halbleiterbausteins oder sind seitlich außerhalb des Halbleiterbausteins angeordnet, so dass sie nicht mehr die Hauptfläche des Halbleiterbausteins bedecken. Dadurch sind auch die elektrischen Verbindungen zwischen den aufeinanderfolgenden Peltier-Elementen, welche erwärmt werden, in einem größeren Abstand zur Hauptfläche des Halbleiterbausteins angeordnet. Diese Anordnung verhindert, dass Bereiche des Halbleiterbausteins durch das Peltier-Element selbst wieder erwärmt werden.Preferably is provided that the first and the second structural elements at the edge or laterally outside the edge of the semiconductor device are arranged and that the first connecting elements in a region of a main surface of the Semiconductor devices are arranged. In this embodiment run the first fasteners whose temperature is reduced is, if the Peltier elements are traversed by a current over one main area of the semiconductor device and cool these. The second structural elements, however, are at the edge, for example a side edge of the semiconductor device or are laterally outside of the semiconductor device, so that they are no longer the main surface of the Cover semiconductor device. This also includes the electrical Connections between the successive Peltier elements, which heats up be, at a greater distance to the main area arranged of the semiconductor device. This arrangement prevents Regions of the semiconductor device through the Peltier element itself reheated become.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das erste Strukturelement eines Peltier-Elements und das zweite Strukturelement desselben Peltier-Elements an oder außerhalb von zueinander entgegensetzten Rändern des Halbleiterbausteins angeordnet sind.Preferably is provided that the first structural element of a Peltier element and the second structural element of the same Peltier element on or outside of mutually opposite edges of the semiconductor device are arranged.

Hierbei führen die ersten Verbindungselemente von einem Rand des Halbleiterbausteins zum beispielsweise gegenüberliegenden Rand des Halbleiterbausteins und kühlen über ihre gesamte Länge den Halbleiterbaustein. Sind insbesondere mehrere Peltier-Elemente auf oder über der Hauptfläche des Halbleiterbausteins angeordnet, so bilden deren erste Verbindungselemente ein Linienmuster, das eine besonders effiziente Kühlung der Hauptfläche des Halbleiterbausteins ermöglicht. Insbesondere ist hierbei nicht erforderlich, dass erwärmte zweite Verbindungselemente in einem Bereich oberhalb oder unterhalb der Hauptfläche des Halbleiterbausteins angeordnet werden müssen. Sie können hingegen seitlich außerhalb der Grundfläche des Halbleiterbausteins, das heißt seitlich außerhalb der Ränder des Halbleiterbausteins angeordnet werden.in this connection to lead the first connection elements of an edge of the semiconductor device for example opposite Edge of the semiconductor device and cool over its entire length the Semiconductor device. Are in particular several Peltier elements on or over the main surface arranged the semiconductor device, so form their first connection elements a line pattern that provides a particularly efficient cooling of the main area of the semiconductor device allows. In particular, this is not required that heated second Connecting elements in an area above or below the main area of the semiconductor device must be arranged. You can, however, laterally outside the base area of the semiconductor device, that is laterally outside the edges of the Semiconductor devices are arranged.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass innerhalb der Reihenschaltung von Peltier-Elementen jeweils ein zweites Strukturelement eines Peltier-Elements und ein erstes Strukturelement eines nachfolgenden Peltier-Elements unmittelbar aneinander angrenzen. Bei dieser Ausführungsform sind keine zweiten Verbindungselemente erforderlich. Daher kann die Reihenschaltung von Peltier-Elementen sehr platzsparend ausgebildet werden. Die Kühlung erfolgt mit Hilfe der weiterhin vorgesehenen ersten Verbindungselemente über einen relativ großen Bereich einer Hauptfläche des Halbleiterbausteins.A embodiment provides that within the series of Peltier elements in each case a second structural element of a Peltier element and a first structural element of a subsequent Peltier element immediately adjoin one another. In this embodiment, there are no second ones Fasteners required. Therefore, the series connection be made very space saving by Peltier elements. The Cooling takes place with the help of the further provided first connecting elements via a relatively large Area of a main area of the semiconductor device.

Alternativ ist vorgesehen, dass innerhalb der Reihenschaltung von Peltier-Elementen aufeinanderfolgende Peltier-Elemente mit Hilfe der zweiten Strukturelemente elektrisch miteinander verbunden sind, wobei die zweiten Strukturelemente seitlich außerhalb von Rändern des Halbleiterbausteins verlaufen. Somit verlaufen die zweiten Strukturelemente nicht über Flächenbereiche oberhalb oder unterhalb einer Grundfläche des Halbleiterbausteins, sondern ausschließlich in Bereichen, die die lateralen Außenabmessungen des Halbleiterbausteins umgeben.alternative is provided that within the series circuit of Peltier elements successive Peltier elements using the second structural elements electrically connected to each other, wherein the second structural elements laterally outside from edges of the semiconductor device run. Thus, the second structural elements do not extend over areas above or below a base of the semiconductor device, but exclusively in areas that are the lateral outer dimensions of the semiconductor device surround.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Reihenschaltung von Peltier-Elementen auf eine Trägerfolie aufgebracht ist. Die Trägerfolie erleichtert die Fertigung der Reihenschaltung von Peltier-Elementen und stabilisiert diese. Mithilfe der Trägerfolie kann die Reihenschaltung als Ganzes an oder in der Nähe eines Halbleiterbausteins montiert werden, ohne dass eine nennenswerte Gefahr der Beschädigung der Peltier-Elemente oder ihrer leitenden Verbindungen besteht. Die Trägerfolie bietet einen Untergrund, auf dem die ersten und die zweiten Strukturelemente sowie die ersten und die zweiten Verbindungselemente ausgebildet werden.A preferred embodiment provides that the series connection of Peltier elements on one support film is applied. The carrier foil facilitates the production of the series connection of Peltier elements and stabilizes them. Using the carrier foil, the series connection as a whole at or near a semiconductor device can be mounted without a significant Risk of damage the Peltier elements or their conductive connections. The carrier foil provides a substrate on which the first and the second structural elements and the first and the second connecting elements are formed become.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass sich die Trägerfolie in zumindest einer Richtung seitlich bis außerhalb des Randes des Halbleiterbausteins erstreckt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Trägerfolie in der zumindest einen Richtung eine Abmessung besitzt, die mehr als das 1,5-fache, vorzugsweise mehr als das 2-fache der Breite des Halbleiterbausteins in dieser Richtung beträgt. Durch eine solche Trägerfolie, die sich in lateraler Richtung weit über den Halbleiterbaustein hinaus erstreckt, lässt sich die erzeugte Wärme der zweiten Verbindungselemente leichter aus der Umgebung des Halbleiterbausteins ableiten. Die gegenüber dem Halbleiterbaustein überstehenden Bereiche der Trägerfolie können ähnlich wie Kühlrippen in einem Luftstrom angeordnet sein, der die zweiten Verbindungselemente kühlt.Preferably is provided that the carrier film in at least one direction laterally to outside the edge of the semiconductor device extends. In particular, it can be provided that the carrier film in the at least one direction has a dimension, the more than 1.5 times, preferably more than 2 times the width of the semiconductor device in this direction is. By such a carrier foil, extending laterally across the semiconductor device extends out, can be the heat generated the second connection elements easier from the environment of the semiconductor device derived. The opposite the semiconductor device protruding Areas of backing film can be similar to cooling fins be arranged in an air flow, the second connecting elements cools.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass die ersten und die zweiten Strukturelemente aller Peltier-Elemente an demselben Rand oder außerhalb desselben Randes des Halbleiterbausteins angeordnet sind. Hierbei verlaufen die ersten Verbindungselemente der Peltier-Elemente vorzugsweise u-förmig zwischen dem jeweiligen ersten und dem jeweiligen zweiten Strukturelement über eine Hauptfläche des Halbleiterbausteins hinweg. Die zweiten Verbindungselemente können hingegen außerhalb der Hauptfläche, und zwar in lateraler Richtung außerhalb ein und desselben Randes des Halbleiterbausteins angeordnet und dort beispielsweise ebenfalls u-förmig ausgebildet sein.A embodiment provides that the first and second structural elements of all Peltier elements at the same edge or outside the same edge of the Semiconductor devices are arranged. Here are the first Connecting elements of the Peltier elements preferably U-shaped between the respective first and the respective second structural element via a main area of the semiconductor device. The second connecting elements can whereas outside the main surface, in the lateral direction outside one and the same edge arranged the semiconductor device and formed there, for example, also U-shaped be.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das elektronische Bauteil eine elektronische Leiterplatte aufweist, auf der der Halbleiterbaustein angebracht ist, dass das Bauteil ferner eine Kühlplatte aufweist, die in einem Abstand von der Leiterplatte angeordnet ist, und dass die Trägerfolie zwischen dem Halbleiterbaustein und der Kühlplatte angeordnet ist. Mit Hilfe einer auf der Trägerfolie ausgebildeten Reihenschaltung von Peltier-Elementen wird im Bereich des Halbleiterbausteins die Temperatur abgesenkt und im Bereich der Kühlplatte die Temperatur erhöht. Mithilfe der Kühlplatte wird die dort erzeugte Wärme jedoch großflächig verteilt und kann leicht abgeführt werden.It is preferably provided that the elek tronic component has an electronic circuit board on which the semiconductor device is mounted, that the component further comprises a cooling plate, which is arranged at a distance from the circuit board, and that the carrier film between the semiconductor device and the cooling plate is arranged. With the aid of a series arrangement of Peltier elements formed on the carrier foil, the temperature is lowered in the region of the semiconductor component and the temperature is increased in the region of the cooling plate. With the help of the cooling plate, however, the heat generated there is distributed over a large area and can be easily dissipated.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass ein Bereich der Trägerfolie, auf dem die zweiten Verbindungselemente angeordnet sind, an die Kühlplatte herangeführt ist. Beispielsweise kann dieser Bereich der Trägerfolie, der sich beim Betreiben der Peltier-Elemente erwärmt, unmittelbar an der Kühlplatte angebracht ist. Fertigungstechnisch wird hierbei die Kühlplatte mit dem betreffenden Bereich der Trägefolie wärmeleitend verbunden, beispielsweise mit Hilfe einer Wärmeleitmasse. Diese Wärmeleitmasse kann zugleich eine klebende Verbindung zwi schen der Kühlplatte und dem Bereich der Trägerfolie herstellen.Preferably is provided that one area of the backing film on which the second Connecting elements are arranged, is brought to the cooling plate. For example, this area of the carrier film, which is in operation the Peltier elements warmed up, attached directly to the cooling plate is. Manufacturing technology here is the cooling plate with the relevant Area of the carrier foil thermally conductive connected, for example by means of a Wärmeleitmasse. This thermal compound can at the same time an adhesive connection between tween the cooling plate and the area of the carrier film produce.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass das Bauteil ein Paar zweier übereinander gestapelter Halbleiterbausteine aufweist, die während des Betriebs des elektronischen Bauteils gekühlt werden, wobei eine Reihenschaltung von Peltier-Elementen einen Zwischenraum zwischen beiden übereinandergestapelten Halbleiterbausteinen kühlt. Die Reihenschaltung von Peltier-Elementen kann beispielsweise auf einer Trägerfolie angeordnet sein, welche zwischen den beiden Halbleiterbausteinen angeordnet wird. Zudem befindet sich die Trägerfolie zwischen einer Hauptfläche eines oberen und einer Hauptfläche eines unteren Halbleiterbausteins. Dementsprechend ist vorgesehen, dass die Reihenschaltung von Peltier-Elementen in einer Ebene zwischen beiden übereinandergestapelten Halbleiterbausteinen angeordnet ist.A Continuing provides that the component is a pair of two over each other stacked semiconductor devices that during the operation of the electronic Cooled component where a series connection of Peltier elements is a gap between the two stacked Semiconductor devices cools. The series connection of Peltier elements can, for example, on a carrier film be arranged, which between the two semiconductor devices is arranged. In addition, the carrier film is located between a main surface of a upper and one main surface a lower semiconductor device. Accordingly, it is envisaged that the series connection of Peltier elements in a plane between two stacked Semiconductor devices is arranged.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass auf zwei entgegengesetzten Hauptflächen des Halbleiterbausteins jeweils eine Trägerfolie mit einer Reihenschaltung von Peltier-Elementen angeordnet ist. Hierbei wird der Halbleiterbaustein von beiden Seiten gekühlt. Auf einer Seite, beispielsweise der Unterseite des Halbleiterbausteins, wird die Trägerfolie so angeordnet, dass sie an elektrische Kontakte zwischen dem Halbleiterbaustein und einer Leiterplatte vorbeiführt. Im Falle eines TSOP-Gehäuses (Thin Small Outline Package) wird die Trägerfolie von einem Rand aus auf die Unterseite des Bausteins geführt. Im Falle eines BGA-Gehäuses (Ball Grid Array) verläuft die Trägerfolie auf einer Seite oder auf zwei Seiten seitlich neben einer Anordnung von elektrischen Kontakten. Es ist nicht erforderlich, dass die mit den elektrischen Kontakten versehene Hauptfläche des Halbleiterbausteins auf dem gesamten Flächenbereich dieser Hauptfläche gekühlt wird. Ohnehin wird durch die Kühlung von zwei gegenüberliegenden Hauptflächen aus einer ausreichenden Kühlung des Halbleiterbausteins erzielt.A Continuing training provides that on two opposite main surfaces of the Semiconductor devices each have a carrier foil with a series circuit is arranged by Peltier elements. This is the semiconductor device cooled from both sides. On one side, for example the underside of the semiconductor device, becomes the carrier film arranged so that it contacts electrical contacts between the semiconductor device and a printed circuit board passes. In the case of a TSOP enclosure (Thin Small Outline Package), the backing film is made from one edge led to the bottom of the block. In the case of a BGA package (Ball Grid Array) runs the carrier film on one side or on two sides laterally next to an arrangement of electrical contacts. It is not necessary that the provided with the electrical contacts main surface of the semiconductor device on the entire surface area this main surface chilled becomes. Anyway, by the cooling from two opposite major surfaces adequate cooling of the semiconductor device achieved.

Insbesondere ist vorgesehen, dass an einer ersten Hauptfläche des Halbleiterbausteins eine Trägerfolie mit einer Reihenschaltung von Peltier-Elementen angeordnet ist, wobei die Trägerfolie sich in einer ersten Richtung seitlich über einen ersten Rand des Halbleiterbausteins hinaus erstreckt und außerhalb des ersten Randes des Halbleiterbausteins an die Kühlplatte herangeführt ist. Beispielsweise ist die Trägerfolie auf der Oberseite eines Halbleiterbausteins angeordnet, erstreckt sich seitlich über zumindest eine Kante des Halbleiterbausteins hinaus und ist dort so gebogen, dass der Abstand zwischen der Kühlplatte und der Trägerfolie in dem Bereich der Trägerfolie, der sich über die Kante des Halbleiterbausteins hinaus erstreckt, kleiner ist als in dem Bereich der Trägerfolie, der über der Hauptfläche des Halbleiterbausteins angeordnet ist. Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass an einer zweiten Hauptfläche des Halbleiterbausteins eine weitere Trägerfolie mit einer Reihenschaltung von Peltier-Elementen angeordnet ist, wobei die weitere Trägerfolie sich in einer weiteren Richtung, vorzugsweise in der Gegenrichtung zur ersten Richtung, seitlich über einen zweiten Rand des Halbleiterbausteins hinaus erstreckt und außerhalb des zweiten Randes des Halbleiterbausteins an die Kühlplatte herangeführt ist. Beispielsweise befindet sich die weitere Trägerfolie an einer Unterseite des Halbleiterbausteins und erstreckt sich in lateraler Richtung seitlich über diejenige Kante des Halbleiterbausteins hinaus, die derjenigen Kante gegenüberliegt, über die sich die erste Trägerfolie seitlich hinaus erstreckt.Especially it is provided that on a first main surface of the semiconductor device a carrier film is arranged with a series arrangement of Peltier elements, the carrier film extending laterally across a first edge of the semiconductor device in a first direction extends out and outside the first edge of the semiconductor device to the cooling plate brought is. For example, the carrier film arranged on top of a semiconductor device, extends laterally over at least one edge of the semiconductor device out and is there so bent that the distance between the cooling plate and the carrier foil in the area of the carrier film, which is about the edge of the semiconductor device extends out, is smaller than in the area of the carrier film, the over the main surface of the semiconductor device is arranged. Further, it is preferable provided that on a second main surface of the semiconductor device another carrier film is arranged with a series connection of Peltier elements, wherein the additional carrier foil in a further direction, preferably in the opposite direction to the first direction, laterally across extends a second edge of the semiconductor device out and outside of the second edge of the semiconductor device to the cooling plate brought is. For example, the additional carrier film is located on a lower side of the semiconductor device and extends in the lateral direction laterally over the one Edge of the semiconductor device, which is opposite to that edge over the the first carrier foil extends laterally out.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die weitere Trägerfolie zwischen zwei übereinander gestapelten Halbleiterbausteinen angeordnet ist. Sie befindet sich somit zwischen der Unterseite eines ersten, oberen Halbleiterbausteins und der Oberseite eines unteren, zweiten Halbleiterbausteins.Preferably it is envisaged that the additional carrier foil between two superimposed Stacked semiconductor devices is arranged. it is located thus between the bottom of a first, upper semiconductor device and the top of a lower, second semiconductor device.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass auf der elektronischen Leiterplatte eine Mehrzahl von Halbleiterbausteinen angebracht ist, die jeweils durch mindestens ein Peltier-Element kühlbar sind. Jeder Halbleiterbaustein kann auch jeweils durch eine Mehrzahl in Reihe geschalteter Peltier-Elemente kühlbar sein. Zu diesem Zweck müssen die Peltier-Elemente lediglich in geeigneter Weise auf oder an dem betreffenden Halbleiterbaustein angeordnet sein. Die Reihenschaltungen, von denen jede einen bestimmten Halbleiterbaustein kühlt, können zusätzlich auch untereinander zu einer einzigen, bausteinübergreifenden Reihenschaltung von Peltier-Elementen verbunden sein. In diesem Fall erfolgt jedoch die Einstellung der Kühlleistung nicht mehr bausteinspezifisch, sondern bausteinübergreifend.It is preferably provided that a plurality of semiconductor components is mounted on the electronic circuit board, which are each cooled by at least one Peltier element. Each semiconductor module can also be cooled by a plurality of series-connected Peltier elements. For this purpose, the Peltier elements need only be arranged in a suitable manner on or on the relevant semiconductor device. The series circuits, each of which cools a particular semiconductor device, can also be interconnected to form a single, cross-block series of Peltier elements be connected. In this case, however, the setting of the cooling capacity is no longer specific to the building block, but across all building blocks.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass auf der elektronischen Leiterplatte Halbleiterbausteine angeordnet sind, die jeweils durch eine Reihenschaltung von Peltier-Elementen kühlbar sind, wobei jeweils die Peltier-Elemente einer Reihenschaltung durch zweite Strukturelemente elektrisch miteinander verbunden sind, die sich über den Rand des jeweiligen Halbleiterbausteins hinaus in Richtung eines nächstgelegenen Randes der elektronischen Leiterplatte erstrecken. Dabei können wiederum Trägerfolien eingesetzt werden, die seitlich über den betreffenden Halbleiterbaustein hinaus in Richtung eines Randes der Leiterplatte reichen. Hierbei wird ausgenutzt, dass am Rand einer Leiterplatte Luftströme in der Regel schneller vorbeiströmen als in der Mitte der Leiterplatte oder in der Nähe der Kontaktleiste, mit der die Leiterplatte an eine Hauptplatine angeschlossen ist. Die zweiten Verbindungselemente, die zwischen den in Reihe geschalteten Peltier-Elementen angeordnet sind, befinden sich vorzugsweise auf demjenigen Bereich der Trägerfolien, der seitlich über die Halbleiterbausteine hinausreicht und in Richtung des jeweils nächstgelegenen Randes oder, falls dies nicht möglich ist, in Richtung zumindest eines Randes der elektronischen Leiterplatte weist.A preferred embodiment provides that on the electronic circuit board semiconductor devices are arranged, which are each cooled by a series connection of Peltier elements, wherein in each case the Peltier elements of a series connection by second Structural elements are electrically connected to each other over the Edge of the respective semiconductor device out in the direction of a the nearest Edge of the electronic circuit board extend. It can turn carrier films be inserted laterally over the relevant semiconductor device in the direction of an edge the circuit board enough. This exploits that on the edge a circuit board airflows usually flow past faster as in the middle of the circuit board or near the contact strip, with the the circuit board is connected to a motherboard. The second Connecting elements between the series-connected Peltier elements are arranged, are preferably on that area the carrier foils, the laterally over the semiconductor devices extends out and in the direction of each the nearest Randes or, if not possible is facing towards at least one edge of the electronic circuit board.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das elektronische Bauteil ein Speichermodul ist. Es kann insbesondere Halbleiterbausteine wie beispielsweise DRAMs (Dynamic Random Access Memories) oder andere flüchtige oder auch nichtflüchtige Halbleiterbausteine aufweisen.Preferably it is provided that the electronic component is a memory module is. In particular, it can be semiconductor components such as DRAMs (Dynamic Random Access Memories) or other volatile or non-volatile semiconductor devices exhibit.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Bauteil eine Mehrzahl von Speichermodulen aufweist, die an eine Hauptplatine angeschlossen sind und so in einem Gehäuse angeordnet sind, dass eine Haupterstreckungsrichtung von Trägerfolien, auf denen Reihenschaltungen von Peltier-Elementen angeordnet sind, mit einer Hauptströmungsrichtung einer Ventilationseinrichtung übereinstimmt. Hierbei können in Strömungsrichtung des von der Ventilationseinrichtung erzeugten Luftstroms die Trägerfolien ihre längste Abmessung besitzen, um einen möglichst effizienten Wärmeaustausch zwischen der Trägerfolie und dem Luftstrom zu ermöglichen.A embodiment provides that the component has a plurality of memory modules, which are connected to a motherboard and arranged in a housing are that a main direction of extension of carrier films on which series circuits of Peltier elements are arranged, with a main flow direction a ventilation device coincides. Here you can in the flow direction the air flow generated by the ventilation device, the carrier films their longest Have dimension to one as possible efficient heat exchange between the carrier film and to allow the airflow.

Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Kühleinrichtung mindestens einen Temperatursensor und einen Steuerschaltkreis aufweist, wobei der Steuerschaltkreis die Kühlleistung eines Peltier-Elements oder einer Reihenschaltung von Peltier-Ele menten in Abhängigkeit von einer Temperatur, die der Temperatursensor misst, steuert oder regelt. Im einfachsten Fall kann die Steuerung oder Regelung der Temperatur derart gestaltet sein, dass die Höhe des Stroms, der die Reihenschaltung von Peltier-Elementen durchfließt, so dosiert wird, dass eine vorgegebene Maximaltemperatur gerade nicht überschritten wird. Diese Maximaltemperatur, deren zeitlicher Verlauf durch den Temperatursensor überwacht wird, muss nicht identisch sein mit einem herstellerseitig angegebenen Maximalwert für die Betriebstemperatur. Erforderlich ist lediglich, dass eine eindeutige Relation zwischen der Betriebstemperatur des Halbleiterbausteins und der in dessen Umgebung mit Hilfe des Temperatursensors gemessenen Temperatur besteht.A Further development provides that the cooling device at least one Temperature sensor and a control circuit, wherein the Control circuit the cooling capacity a Peltier element or a series connection of Peltier ele ments dependent on from a temperature that the temperature sensor measures, controls or regulates. In the simplest case, the control or regulation of Temperature be designed such that the height of the current, the series circuit flows through Peltier elements, is dosed so that a predetermined maximum temperature is just not exceeded becomes. This maximum temperature, the time course through which Temperature sensor monitored does not have to be identical to a manufacturer specified Maximum value for the operating temperature. It is only necessary that a clear Relation between the operating temperature of the semiconductor device and the one measured in its environment by means of the temperature sensor Temperature exists.

Insbesondere ist vorgesehen, dass der mindestens eine Temperatursensor auf der Leiterplatte zwischen einander benachbarten Halbleiterbausteinen angeordnet ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Hauptflächen der Halbleiterbausteine frei bleiben können, um auf ihnen Trägerfolien mit Reihenschaltungen von Peltier-Elementen anzuordnen. Die Temperatursensoren können beispielsweise unmittelbar auf der Leiterplatte angeordnet werden und in diese integriert sein. Ebenso kann die Steuerung oder Regelung, die die Kühlleistung der Kühlvorrichtung reguliert, in die elektronische Leiterplatte integriert sein.Especially is provided that the at least one temperature sensor on the Printed circuit board between adjacent semiconductor devices is arranged. This arrangement has the advantage that the main surfaces of the Semiconductor devices can remain free to support films on them to be arranged with series connections of Peltier elements. The temperature sensors can for example, be arranged directly on the circuit board and be integrated into it. Likewise, the control or regulation, the cooling capacity the cooling device regulated, integrated into the electronic circuit board.

Die Erfindung wird nachstehend in Bezug auf die 1 bis 10 erläutert. Es zeigen:The invention will be described below with reference to FIGS 1 to 10 explained. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils mit einer Kühleinrichtung mit einem Peltier-Element, 1 a schematic representation of a component according to the invention with a cooling device with a Peltier element,

2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils mit einer Reihenschaltung von Peltier-Elementen, 2 a schematic representation of a component according to the invention with a series circuit of Peltier elements,

3 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Bauteil gemäß einer zweiten Ausführungsform, 3 a cross section through an inventive component according to a second embodiment,

4 eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Bauteil gemäß 3, 4 a plan view of the inventive component according to 3 .

5 eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Bauteils gemäß 4, 5 a development of the component according to the invention according to 4 .

6 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Bauteil gemäß 5, 6 a cross section through an inventive component according to 5 .

7 eine Draufsicht auf ein elektronisches Bauteil gemäß einer dritten Ausführungsform, 7 a plan view of an electronic component according to a third embodiment,

8 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Bauteil gemäß 7, 8th a cross section through an inventive component according to 7 .

9 ein erfindungsgemäßes Bauteil mit einer elektronischen Leiterplatte und 9 an inventive component with an electronic circuit board and

10 ein erfindungsgemäßes Bauteil mit einer Mehrzahl elektronischer Leiterplatten. 10 an inventive component with a plurality of electronic circuit boards.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils mit einem Halbleiterbaustein 2 und einer Kühleinrichtung 5. Erfindungsgemäß weist die Kühleinrichtung 5 ein Peltier-Element 3 auf, das ein erstes Strukturelement 11 und ein zweites Strukturelement 12 aufweist. Die beiden Strukturelemente 11, 12 besitzen unterschiedlich große Peltier-Koeffizienten. Wenn ein Strom I über das erste Strukturelement 11 zu dem zweiten Strukturelement 12 fließt, wird ein Bereich zwischen den beiden Strukturelementen gekühlt. Dieser Bereich kann in unmittelbarer Umgebung des zu kühlenden Halbleiterbausteins 2 angeordnet werden, so dass dessen Betriebstemperatur gesenkt wird. Vorzugsweise ist als elektrische Verbindung zwischen den beiden Strukturelementen 11, 12 ein erstes Verbindungselement 13 vorgesehen, welches beispielsweise aus einem Metall, einer Metalllegierung oder einer metallischen Verbindung gebildet sein kann. Das erste Verbindungselement 13 bildet einen räumlich ausgedehnten Bereich, der abgekühlt wird und der die Betriebswärme des Halbleiterbausteins 2 besser aufnehmen kann als eine Kontaktfläche zwischen dem ersten 11 und dem zweiten Strukturelement 12. Das erste und das zweite Strukturelement sind vorzugsweise aus einem Halbleiter gebildet, wobei das erste Strukturelement vorzugsweise aus einem n-dotierten Halbleiter und das zweite Strukturelement 12 vorzugsweise aus einem p-dotierten Halbleiter gebildet ist. Der Strom, der das Peltier-Element 3 durchfließt, wird mit Hilfe eines Steuerschaltkreises 25 reguliert. Zur genauen Einstellung der jeweils benötigten Kühlleistung kann der Steuerschaltkreis 25 mit einem Temperatursensor 40 verbunden sein, der auf oder an dem Halbleiterbaustein 2 eine lokale Temperatur T misst. Das Messergebnis für die Temperatur T wird an den Steuerschaltkreis 25 weitergeleitet, der in Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur einen elektrischen Strom I geeigneter Größe einstellt, um die Kühlleistung zu dosieren. Durch die Kühlung wird das erste Verbindungselement 13 abgekühlt, und zwar auf eine Temperatur T1, die unterhalb einer Bezugstemperatur T0 liegt. Die Bezugstemperatur kann beispielsweise diejenige Temperatur sein, die an dem Halbleiterbaustein 2 herrschen würde, wenn dieser nicht aktiv mit Hilfe eines Peltier-Elements gekühlt würde. Die elektrischen Zuleitungen zu den beiden Strukturelementen 11, 12 können mit einer Kühlplatte 8 verbunden sein, die die aufgenommene Wärmemenge verteilt. 1 shows a schematic representation of a device according to the invention with a semiconductor device 2 and a cooling device 5 , According to the invention, the cooling device 5 a Peltier element 3 on, that is a first structural element 11 and a second structural element 12 having. The two structural elements 11 . 12 have different sized Peltier coefficients. When a current I over the first structural element 11 to the second structural element 12 flows, an area between the two structural elements is cooled. This area can be in the immediate vicinity of the semiconductor device to be cooled 2 be arranged so that its operating temperature is lowered. Preferably, as an electrical connection between the two structural elements 11 . 12 a first connecting element 13 provided, which may be formed for example of a metal, a metal alloy or a metallic compound. The first connection element 13 forms a spatially extended area, which is cooled and the operating heat of the semiconductor device 2 can absorb better than a contact surface between the first 11 and the second structural element 12 , The first and the second structural element are preferably formed from a semiconductor, wherein the first structural element is preferably made of an n-doped semiconductor and the second structural element 12 is preferably formed of a p-doped semiconductor. The current, the Peltier element 3 flows through, with the help of a control circuit 25 regulated. For precise adjustment of the cooling power required in each case, the control circuit 25 with a temperature sensor 40 be connected on or to the semiconductor device 2 a local temperature T measures. The measurement result for the temperature T is sent to the control circuit 25 forwarded, which adjusts an electric current I of suitable size depending on the measured temperature in order to dose the cooling power. Cooling becomes the first connecting element 13 cooled, namely to a temperature T1, which is below a reference temperature T0. The reference temperature may be, for example, the temperature that is applied to the semiconductor device 2 would prevail if it were not actively cooled by means of a Peltier element. The electrical leads to the two structural elements 11 . 12 can with a cooling plate 8th be connected, which distributes the absorbed amount of heat.

2 zeigt ein erfindungsgemäßes elektronisches Bauteil mit einer Reihenschaltung von Peltier-Elementen. Die Reihenschaltung 33 von Peltier-Elementen 3 ist zwischen einem Halbleiterbaustein 2 und einer Kühlplatte 8 angeordnet. Der elektrische Strom I fließt zunächst zu einem ersten Strukturelement 11 des in 2 links abgebildeten Peltier-Elements 3, innerhalb dieses Peltier-Elements 3 dann durch das erste Verbindungselement 13 und durch das zweite Strukturelement 12. Das Peltier-Element 3 ist mit einem weiteren Peltier-Element durch ein zweites Verbindungselement 14 verbunden, welches in einer größeren Entfernung E von dem Halbleiterbaustein 2 angeordnet ist als das erste Verbindungselement 13. von dem zweiten Verbindungselement 14 fließt der Strom durch das in 2 in der Mitte dargestellte Peltier-Element und durch weitere mit Hilfe weiterer zweiter Strukturelemente 14 in Reihe geschaltete Strukturelemente 3. Die nahe an dem Halbleiterbaustein 2 angeordneten ersten Verbindungselemente 13 werden hierdurch abgekühlt, die zweiten Verbindungselemente 14 hingegen erwärmt. Die dort erzeugte Wärme wird mit Hilfe der Kühlplatte 8 von den zweiten Verbindungselementen 14 auf einen größeren Flächenbereich verteilt, von wo aus die wärme besser abgeleitet werden kann, beispielsweise mit Hilfe einer Luftstroms. Durch den Peltier-Effekt ist die Temperatur T1 der ersten Verbindungselemente nah am Halbleiterbaustein 2 kleiner als eine Bezugstemperatur T0, die Temperatur T2 der zweiten Verbindungselemente 14 hingegen größer als die Bezugstemperatur T0. Die Bezugstemperatur kann insbesondere zwischen der Raumtemperatur und der Betriebstemperatur eines ungekühlten Halbleiterbausteins 2 liegen. Die Bezugstemperatur T0 kann ebenso die Raumtemperatur selbst oder die Betriebstemperatur eines ungekühlten Halbleiterbausteins 2 sein. 2 shows an inventive electronic component with a series circuit of Peltier elements. The series connection 33 of Peltier elements 3 is between a semiconductor device 2 and a cooling plate 8th arranged. The electrical current I first flows to a first structural element 11 of in 2 left illustrated Peltier element 3 , within this Peltier element 3 then through the first connecting element 13 and by the second structural element 12 , The Peltier element 3 is with another Peltier element by a second connecting element 14 connected, which at a greater distance E from the semiconductor device 2 is arranged as the first connecting element 13 , from the second connecting element 14 the current flows through the in 2 in the middle illustrated Peltier element and by further with the help of other second structural elements 14 connected in series structural elements 3 , The close to the semiconductor device 2 arranged first connecting elements 13 are thereby cooled, the second fasteners 14 heated, however. The heat generated there is using the cooling plate 8th from the second connecting elements 14 distributed over a larger surface area, from where the heat can be better dissipated, for example by means of an air flow. Due to the Peltier effect, the temperature T1 of the first connection elements is close to the semiconductor component 2 smaller than a reference temperature T0, the temperature T2 of the second connecting elements 14 however, greater than the reference temperature T0. The reference temperature can in particular between the room temperature and the operating temperature of an uncooled semiconductor device 2 lie. The reference temperature T0 can also be the room temperature itself or the operating temperature of an uncooled semiconductor module 2 be.

3 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauteils, bei dem eine Reihenschaltung von Peltier-Elementen aus Strukturelementen 11, 12 und Verbindungselementen 13 vorgesehen ist, die sich in lateraler Richtung, d.h. parallel zu einer Hauptfläche des Halbleiterbausteins 2 aneinander anschließen. Während in 2 die Abfolge von Strukturelementen 11, 12 und Verbindungselementen 13, 14 die Wärme in Richtung senkrecht zur Hauptfläche des Halbleiterbausteins 2 ableitet, wird mit Hilfe der in 3 (und nachfolgend der 4) dargestellten Kühleinrichtung die Wärme in seitlicher Richtung, d.h. parallel zur Hauptfläche des Halbleiterbausteins 2, abgeleitet. In 3 ist zusätzlich zu einem ersten Halbleiterbaustein 2a ein optionaler zweiter Halbleiterbaustein 2b dargestellt. Beide Halbleiterbausteine 2a, 2b sind übereinandergestapelt. In einer Ebene 7 in dem Zwischenraum 6 zwischen beiden Halbleiterbausteinen 2a, 2b ist eine Reihenschaltung von Peltier-Elementen ausgebildet, die mit Bezug auf 4 beschrieben werden wird. In der Ebene 7 sind erste und zweite Strukturelemente 11, 12 sowie erste Verbindungselemente 13 angeordnet. Diese Elemente sind vorzugsweise aus denjenigen Materialien gebildet, die in der obigen Beschreibung zu 1 beispielhaft genannt sind. Insbesondere kann als Grundmaterial für den Halbleiter Bismuttelurid (Bi₂Te₃) eingesetzt werden. Oberhalb des ersten Halbleiterbausteins 2a sowie unterhalb des zweiten Halbleiterbausteins 2b sind in einem mittleren Bereich der jeweiligen Hauptfläche elektrische Kontakte angedeutet, wie beispielsweise bei einem BGA-Baustein vorgesehen. Sofern die Halblei terbausteine durch TSOP-Gehäuse eingefasst sind, entfallen die Kontakte in der Mitte der Hauptfläche. Stattdessen sind dann Kontakte seitlich außerhalb der Hauptfläche vorgesehen. In 3 sind zwei übereinandergestapelten Halbleiterchips 2a und 2b dargestellt; eine Leiterplatte, auf der die gestapelten Halbleiterbausteine 2a und 2b angeordnet sind, wurde der Übersichtlichkeit halber in 3 (sowie in 4) nicht dargestellt. Eine Beschreibung der Leiterplatte erfolgt später mit Bezug auf die 9. 3 shows an embodiment of a component according to the invention, in which a series circuit of Peltier elements of structural elements 11 . 12 and fasteners 13 is provided, which is in the lateral direction, that is parallel to a main surface of the semiconductor device 2 connect to each other. While in 2 the sequence of structural elements 11 . 12 and fasteners 13 . 14 the heat in the direction perpendicular to the main surface of the semiconductor device 2 is derived with the help of in 3 (and subsequently the 4 ) illustrated cooling device, the heat in the lateral direction, ie parallel to the main surface of the semiconductor device 2 , derived. In 3 is in addition to a first semiconductor device 2a an optional second semiconductor device 2 B shown. Both semiconductor devices 2a . 2 B are stacked on top of each other. In a plane 7 in the gap 6 between both semiconductor devices 2a . 2 B is a series circuit of Peltier elements formed with respect to 4 will be described. In the plane 7 are first and second structural elements 11 . 12 as well as first connecting elements 13 arranged. These elements are preferably those of those Materials formed in the above description too 1 are exemplified. In particular, bismuth telluride (Bi ₂ Te ₃ ) can be used as the base material for the semiconductor. Above the first semiconductor device 2a and below the second semiconductor device 2 B Electrical contacts are indicated in a central region of the respective main surface, as provided for example in a BGA module. If the semiconductor components are enclosed by TSOP packages, the contacts are omitted in the middle of the main surface. Instead, then contacts are provided laterally outside of the main surface. In 3 are two stacked semiconductor chips 2a and 2 B shown; a circuit board on which the stacked semiconductor devices 2a and 2 B have been arranged, for the sake of clarity 3 (as in 4 ) not shown. A description of the circuit board will be made later with reference to FIGS 9 ,

4 zeigt eine schematische Draufsicht auf das erfindungsgemäße Bauteil gemäß 3. Die Draufsicht zeigt die Hauptfläche 24 eines 2 oder von zwei übereinandergestapelten Halbleiterchips 2a, 2b. Über zumindest der Hauptfläche 24 zumindest eines ersten Halbleiterchips 2a ist eine Reihenschaltung 33 von Peltier-Elementen 3 ausgebildet. Die Peltier-Elemente weisen jeweils erste 11 und zweite Strukturelemente 12 aus n- bzw. p-dotiertem Halbleitermaterial auf. Jedes Peltier-Element 3 weist ferner ein erstes Verbindungselement 13 auf, welches sich bei der Ausführungsform gemäß 3 von einem ersten Rand 22a des Halbleiterbausteins bis zu einem zweiten, gegenüberliegenden zweiten Rand 22b des Halbleiterbausteins 2 erstreckt. Dadurch befinden sich das erste 11 und das zweite Strukturelement 12 jedes einzelnen Peltier-Elements 3 auf zueinander entgegengesetzten Seiten der Hauptfläche 24 des Halbleiterchips. Insbesondere sind die Strukturelemente 11, 12 seitlich außerhalb der Ränder 22a, 22b angeordnet. Dadurch sind auch die erwärmten Bereiche zwischen den Peltier-Elementen 3 seitlich außerhalb des Halbleiterbausteins angeordnet, von wo die Wärme leichter abgeführt werden kann. In 4 grenzt jeweils ein zweites Strukturelement 12a eines Peltier-Elements 3 an ein erstes Strukturelement 11b eines in Stromflussrichtung I nachfolgenden Peltier-Ele ments 3 an. Während zwischen den Strukturelementen 12a, 12b deren gemeinsame Grenzfläche erwärmt wird, werden die über die Hauptfläche 24 des Halbleiterbausteins 2 führenden ersten Strukturelemente 13 gekühlt. Mithilfe der mäanderförmigen Stromschleife in 4, deren erste Strukturelemente 13 ein Linienmuster über der Hauptfläche 24 des Halbleiterchips 2 bilden, wird eine unmittelbare Kühlung des Halbleiterbausteins erreicht. 4 shows a schematic plan view of the inventive component according to 3 , The top view shows the main area 24 a 2 or two stacked semiconductor chips 2a . 2 B , Over at least the main surface 24 at least one first semiconductor chip 2a is a series connection 33 of Peltier elements 3 educated. The Peltier elements each have first 11 and second structural elements 12 from n- or p-doped semiconductor material. Every Peltier element 3 also has a first connection element 13 which in the embodiment according to 3 from a first edge 22a of the semiconductor device up to a second, opposite second edge 22b of the semiconductor device 2 extends. This is the first one 11 and the second structural element 12 every single Peltier element 3 on opposite sides of the main surface 24 of the semiconductor chip. In particular, the structural elements 11 . 12 laterally outside the edges 22a . 22b arranged. This also causes the heated areas between the Peltier elements 3 arranged laterally outside the semiconductor device, from where the heat can be dissipated easily. In 4 each adjacent to a second structural element 12a a Peltier element 3 to a first structural element 11b a subsequent in the current flow direction I Peltier Ele element 3 at. While between the structural elements 12a . 12b whose common interface is heated, the over the main surface 24 of the semiconductor device 2 leading first structural elements 13 cooled. Using the meandering current loop in 4 , whose first structural elements 13 a line pattern over the main surface 24 of the semiconductor chip 2 form, an immediate cooling of the semiconductor device is achieved.

5 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauteils, bei der zwischen dem zweiten Strukturelement 12a eines Peltier-Elements 3 und dem ersten Strukturelement 11b eines in Stromflussrichtung des Stroms I nachfolgenden Peltier-Elements 3 jeweils ein zweites Strukturelement 14 ausgebildet ist, welches in lateraler Richtung weit über die Hauptfläche 24 des zu kühlenden Halbleiterbausteins 2 hinaus weist. Bei dieser Ausführungsform sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ebenfalls realisiert. Beispielsweise sind die ersten Verbindungselemente 13, die zwischen dem jeweils ersten 11; 11a, 11b und dem jeweils zweiten 12; 12a, 12b Strukturelement verlaufen, u-förmig ausgebildet, wodurch es möglich ist, sämtliche erste und zweite Strukturelemente 11, 12 außerhalb desselben Randes 22 des Halbleiterbausteins 2 anzuordnen. Dadurch können insbesondere die zweiten Verbindungselemente 14, welche aufeinanderfolgende Peltier-Elemente 3 miteinander elektrisch leitend verbinden, in einer Richtung x seitlich weit über den Rand 22 des Halbleiterbausteins 2 reichen. Durch den großen Abstand der u-förmigen Schleife der zweiten Verbindungselemente 14 kann die in diesen zweiten Verbindungselementen 14 erzeugte Wärme besser abgeleitet werden. Die Reihenschaltung von Peltier-Elementen 3 ist gemäß 5 auf einem Trägersubstrat 9 angeordnet, das die Hauptfläche 24 des Halbleiterbausteins 4 überdeckt und sich zumindest in einer ersten Richtung x weit über den Rand 22 des Halbleiterbausteins 2 hinaus erstreckt. Insbesondere ist die Abmessung D des Trägersubstrats 9 zumindest in der Richtung x mehr als anderthalb mal so groß, vorzugsweise mehr als doppelt so groß wie die Breite d des Halbleiterbausteins 2 in dieser Richtung. Somit besitzt das Trägersubstrat 9 einen seitlich über den Rand 22 des Halbleiterbausteins 2 hinausragenden Bereich 9a, auf dem die zweiten Verbindungselemente 14 angeordnet sind. Die zweiten Verbindungselemente 14 werden beim Betrieb der Peltier-Elemente erwärmt, wohingegen die oberhalb der Hauptfläche 24 verlaufenden ersten Verbindungselemente 13 gekühlt werden. Der Bereich 9a mit den erwärmten zweiten Verbindungselementen 14 lässt sich nicht nur zur besseren Wärmeableitung vorsehen, sondern auch zusätzlich an eine Kühlplatte heranführen. 5 shows a plan view of a further embodiment of a component according to the invention, in which between the second structural element 12a a Peltier element 3 and the first structural element 11b a downstream in the current flow direction of the current I Peltier element 3 in each case a second structural element 14 is formed, which in the lateral direction far above the main surface 24 of the semiconductor device to be cooled 2 points out. In this embodiment, further advantageous embodiments are also realized. For example, the first connection elements 13 that is between the first one 11 ; 11a . 11b and the second each 12 ; 12a . 12b Structure element run, U-shaped, whereby it is possible, all first and second structural elements 11 . 12 outside the same edge 22 of the semiconductor device 2 to arrange. As a result, in particular the second connecting elements 14 , which are consecutive Peltier elements 3 connect electrically conductively, in a direction x laterally far beyond the edge 22 of the semiconductor device 2 pass. Due to the large distance of the U-shaped loop of the second connecting elements 14 can the in these second fasteners 14 generated heat can be dissipated better. The series connection of Peltier elements 3 is according to 5 on a carrier substrate 9 arranged, which is the main surface 24 of the semiconductor device 4 covered and at least in a first direction x far beyond the edge 22 of the semiconductor device 2 extends beyond. In particular, the dimension D of the carrier substrate 9 at least in the direction x more than one and a half times as large, preferably more than twice as large as the width d of the semiconductor device 2 in this direction. Thus, the carrier substrate has 9 one sideways over the edge 22 of the semiconductor device 2 projecting area 9a on which the second fasteners 14 are arranged. The second connecting elements 14 are heated during operation of the Peltier elements, whereas those above the main surface 24 extending first connecting elements 13 be cooled. The area 9a with the heated second connecting elements 14 can not only provide for better heat dissipation, but also introduce in addition to a cooling plate.

6 zeigt einen Querschnitt durch eine Ausführungsform, bei der oberhalb eines Halbleiterbausteins 2 und einer Trägerfolie 9 eine Kühlplatte 8 angeordnet ist. Unterhalb des Halbleiterbausteins 2 ist eine elektronische Leiterplatte 10 angeordnet. Der Halbleiterbaustein 2 ist auf der Leiterplatte 10 montiert. Das Trägersubstrat 9 verläuft über die Oberseite des Halbleiterbausteins 2 und besitzt einen seitlich über den Baustein 2 hinausragenden Bereich 9a. Der Bereich 9a trägt die zweiten Verbindungselemente 14, der Teil der Trägerfolie 9, des über dem Baustein 2 angeordnet ist, trägt hingegen die ersten Verbindungselemente 3. Zwischen ihnen sind die ersten und zweiten Strukturelemente 11, 12 aus Halbleitermaterial angeordnet. Der Bereich 9a der Trägerfolie 9 ist an die Kühlplatte 8 herangeführt, d.h. er besitzt einen kleineren Abstand von der Kühlplatte als der über dem Halbleiterbaustein 2 angeordnete Bereich der Trägerfolie 9. Insbesondere ist der Bereich 9a wärmeleitfähig mit der Kühlplatte 8 verbunden, so dass die in den zweiten Verbindungselementen 14 entstehende Wärme durch die Kühlplatte 8 verteilt und abgeleitet wird. Die Kühlplatte 8 ist in einem Abstand A von der Leiterplatte 10 angeordnet. Vorzugsweise bedeckt die Kühlplatte 8 einen Großteil der Fläche der Leiterplatte 10. 6 shows a cross section through an embodiment in which above a semiconductor device 2 and a carrier sheet 9 a cooling plate 8th is arranged. Below the semiconductor device 2 is an electronic circuit board 10 arranged. The semiconductor device 2 is on the circuit board 10 assembled. The carrier substrate 9 runs over the top of the semiconductor device 2 and has a side over the block 2 projecting area 9a , The area 9a carries the second fasteners 14 , the part of the carrier film 9 , the above the building block 2 is arranged, however, carries the first fasteners 3 , Between them are the first and second structural elements 11 . 12 from semiconductors arranged material. The area 9a the carrier film 9 is to the cooling plate 8th introduced, ie it has a smaller distance from the cooling plate than that over the semiconductor device 2 arranged region of the carrier film 9 , In particular, the area 9a thermally conductive with the cooling plate 8th connected so that in the second connecting elements 14 resulting heat through the cooling plate 8th distributed and derived. The cooling plate 8th is at a distance A from the circuit board 10 arranged. Preferably, the cooling plate covers 8th a large part of the area of the circuit board 10 ,

7 zeigt eine Weiterbildung eines erfindungsgemäßen Bauteils, bei dem ein Halbleiterbaustein 2 von zwei Seiten mit Hilfe von Reihenschaltungen von Peltier-Elementen 3 gekühlt wird. Dazu sind über und unter dem Halbleiterbaustein 2 jeweils Trägerfolien 9, 19 vorgesehen, die jeweils eine Reihenschaltung von Peltier-Elementen aufweisen. 7 zeigt eine Draufsicht auf diese Weiterbildung des erfindungsgemäßen Bauteils. Eine Querschnittsansicht hiervon ist in 8 dargestellt. In der in 7 dargestellten Draufsicht ist oberhalb eines Halbleiterbausteins 2 eine erste Trägerfolie 9 mit einer Reihenschaltung von Peltier-Elementen 3 dargestellt. Der Aufbau und die Anordnung der Peltier-Elemente 3 und der zwischen ihnen angeordneten zweiten Verbindungselemente 14 ist analog zur 5. Zusätzlich ist unterhalb des Halbleiterbausteins 2 eine weitere Trägerfolie 19 mit einer Reihenschaltung weiterer Peltier-Elemente angeordnet. Die auf der weiteren Trägerfolie 19 angeordneten zweiten Verbindungselemente 14 erstrecken sich seitlich weit über die Außenabmessungen des Halbleiterbausteins 2 hinaus, und zwar in die entgegengesetzte Richtung im Vergleich zur Richtung x der auf der ersten Trägerfolie 9 angeordneten zweiten Verbindungselemente 14. Mithilfe der in 7 dargestellten Anordnung kann die Betriebswärme eines Halbleiterbausteins 2 in zwei entgegengesetzte Richtungen seitlich abgeleitet werden. 7 shows a development of a component according to the invention, in which a semiconductor device 2 from two sides by means of series connections of Peltier elements 3 is cooled. These are above and below the semiconductor device 2 each carrier foils 9 . 19 provided, each having a series circuit of Peltier elements. 7 shows a plan view of this development of the component according to the invention. A cross-sectional view thereof is in 8th shown. In the in 7 shown top view is above a semiconductor device 2 a first carrier foil 9 with a series connection of Peltier elements 3 shown. The structure and arrangement of the Peltier elements 3 and the second connecting elements arranged between them 14 is analogous to 5 , In addition, below the semiconductor device 2 another carrier film 19 arranged with a series connection of other Peltier elements. The on the other carrier film 19 arranged second connecting elements 14 extend laterally far beyond the outer dimensions of the semiconductor device 2 out, in the opposite direction compared to the direction x on the first carrier sheet 9 arranged second connecting elements 14 , Using the in 7 The arrangement shown, the operating heat of a semiconductor device 2 be derived laterally in two opposite directions.

8 zeigt einen Querschnitt durch die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Bauteils gemäß 7. Zusätzlich zu dem Bauteil 2a, welches an beiden Hauptflächen 24a, 24b durch jeweils eine Trägerfolie 9, 19 mit einer Reihenschaltung 33 von Peltier-Elementen gekühlt wird, ist unterhalb der weiteren Trägerfolie 19 ein weiterer Halbleiterbaustein 2b angeordnet. Beide Halbleiterbausteine sind übereinander gestapelt. Der zweite Halbleiterbaustein 2b ist bei dieser Weiterbildung optional. In jedem Fall jedoch ist eine Leiterplatte 10 vorgesehen, oberhalb derer in einem Abstand A eine Kühlplatte 8 angeordnet ist. Diejenigen Bereiche der Trägerfolie 9, 19, die sich in lateraler Richtung x seitlich über die Grundflächen des bzw. der Halbleiterbausteine 2; 2a, 2b hinaus erstrecken, sind an die Kühlplatte 8 herangeführt. Somit ist der Abstand zwischen diesen Bereichen und der Kühlplatte kleiner als der Abstand derjenigen Bereiche der Trägerfolien 9, 19 von der Kühlplatte, die im Bereich der Hauptflächen 24a, 24b des bzw. der Halbleiterbausteins 2a angeordnet sind. 8th shows a cross section through the development of the component according to the invention according to 7 , In addition to the component 2a , which on both main surfaces 24a . 24b by a respective carrier film 9 . 19 with a series connection 33 is cooled by Peltier elements, is below the other carrier film 19 another semiconductor device 2 B arranged. Both semiconductor devices are stacked on top of each other. The second semiconductor device 2 B is optional in this training. In any case, however, is a printed circuit board 10 provided, above which at a distance A, a cooling plate 8th is arranged. Those areas of the carrier film 9 . 19 extending laterally laterally across the bases of the semiconductor device (s) 2 ; 2a . 2 B extend out, are to the cooling plate 8th introduced. Thus, the distance between these areas and the cooling plate is smaller than the distance of those areas of the carrier films 9 . 19 from the cooling plate, which is in the area of the main surfaces 24a . 24b of the semiconductor device or the 2a are arranged.

9 zeigt eine Ausführungsform eines elektronischen Bauteils 1, bei dem eine elektronische Leiterplatte 10 vorgesehen ist, auf der die Halbleiterbausteine 2 angeordnet sind. Die Leiterplatte 10 besitzt eine Kontaktleiste 15. In 9 sind die linke und die rechte Hälfte unterschiedlich dargestellt, um jeweils unterschiedliche Elemente des erfindungsgemäßen Bauteils klarer darzustellen. In der linken Hälfte der 9 ist ein Temperatursensor 40 dargestellt, der seitlich zwischen einander benachbarten Halbleiterbausteinen 2 auf der Leiterplatte angebracht ist. Durch den Temperatursensor 40 wird jeweils ein Peltier-Element oder eine Reihenschaltung von Peltier-Elementen temperaturabhängig gekühlt, wozu ein entsprechender Steuerschaltkreis 25 eingesetzt wird. Der Steuerschaltkreis 25 ist mit dem Temperatursensor 40 und mit den Reihenschaltungen 33 von Peltier-Elementen verbunden. In der rechten Hälfte der 9 sind die über den Halbeli terbausteinen 2 angeordneten Reihenschaltungen 33 von Peltier-Elementen 3 bildlich detailliert dargestellt. Die jeweils in Reihe geschalteten Peltier-Elemente 3 sind durch zweite Verbindungselemente 14, die sich seitlich über den Rand 22 der Halbleiterbausteine 2 hinaus erstrecken, miteinander verbunden. Sie sind ebenso wie in den 5 und 7 auf Trägerfolien angeordnet, die aber der Übersichtlichkeit halber in 9 nicht dargestellt sind. Gemäß 9 erstrecken sich die zweiten Strukturelemente 14 über den Rand 22 der Halbleiterbausteine 2 hinaus in Richtung eines jeweils nächstgelegenen Randes 16 der elektronischen Leiterplatte 10. Sofern ein einzelnes Bauelement 2 in der Nähe der Kontaktleiste 15 angeordnet sind, können die zweiten Verbindungselemente auch in eine andere Richtung, beispielsweise zu einem anderen Rand hin geführt werden. Die in 9 dargestellten Verläufe der zweiten Verbindungselemente 14 sind lediglich beispielhaft. 9 shows an embodiment of an electronic component 1 in which an electronic circuit board 10 is provided, on which the semiconductor devices 2 are arranged. The circuit board 10 has a contact strip 15 , In 9 the left and right halves are shown differently to represent each different elements of the component according to the invention more clearly. In the left half of the 9 is a temperature sensor 40 shown, the laterally between adjacent semiconductor devices 2 is mounted on the circuit board. Through the temperature sensor 40 In each case a Peltier element or a series circuit of Peltier elements is temperature-dependent cooled, including a corresponding control circuit 25 is used. The control circuit 25 is with the temperature sensor 40 and with the series connections 33 connected by Peltier elements. In the right half of the 9 are the over the halbeli terbausteinen 2 arranged series circuits 33 of Peltier elements 3 pictorially detailed. The Peltier elements connected in series 3 are by second fasteners 14 that are laterally over the edge 22 the semiconductor devices 2 extend, interconnected. They are as well as in the 5 and 7 arranged on carrier foils, but for the sake of clarity in 9 are not shown. According to 9 extend the second structural elements 14 over the edge 22 the semiconductor devices 2 out in the direction of a respective nearest edge 16 the electronic circuit board 10 , Unless a single component 2 near the contact strip 15 are arranged, the second connecting elements can also be guided in a different direction, for example to another edge. In the 9 illustrated courses of the second connecting elements 14 are only examples.

10 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauteils 1, das eine Mehrzahl von elektronischen Leiterplatten 10 aufweist, auf denen jeweils Halbleiterbausteine 2 angebracht sind. Ferner ist eine Hauptplatine 20 vorgesehen, an die die Leiterplatten 10 (vorzugsweise Speichermodule 50) angeschlossen sind. Dazu wird die Kontaktleiste 15 (9) der Leiterplatte in eine Anschlussleiste der Hauptplatine 20 eingesteckt. Auf jeder Leiterplatte 10 sind über den Halbleiterbausteinen 2 Trägersubstrate 9 mit Reihenschaltungen 33 von Peltier-Elementen angeordnet. Die Hauptplatine 20 mit den eingesteckten Leiterplatten 10 ist in einem Gehäuse 30 angeordnet, das eine Ventilationseinrichtung 35 und ein Lüftungsgitter 36 aufweist. Die Leiterplatten 10 sind parallel zur Hauptströmungsrichtung R eines Luftstroms zwischen der Ventilationseinrichtung 35 und dem Lüftungsgitter 36 orientiert. 10 shows an embodiment of a component according to the invention 1 containing a plurality of electronic circuit boards 10 has, on each of which semiconductor devices 2 are attached. There is also a motherboard 20 provided to which the circuit boards 10 (preferably memory modules 50 ) are connected. This is the contact strip 15 ( 9 ) of the circuit board in a terminal block of the motherboard 20 plugged in. On each circuit board 10 are above the semiconductor devices 2 carrier substrates 9 with series connections 33 arranged by Peltier elements. The motherboard 20 with the inserted circuit boards 10 is in a housing 30 arranged, which is a ventilation device 35 and a ventilation grille 36 having. The circuit boards 10 are parallel to the main flow direction R of an air stream between the ventilation device 35 and the ventilation grille 36 oriented.

Insbesondere ist vorgesehen, dass auf den Leiterplatten 10 die über den Speicherbausteinen 2 angeordneten Trägersubstrate 9 mit ihrer Hauptströmungsrichtung X parallel zur Haupterstreckungsrichtung R des Luftstroms orientiert sind. Dadurch wird erreicht, dass ein möglichst effizienter Wärmeaustausch zwischen den auf den Trägersubstraten 9 ausgebildeten Peltier-Elementen und dem Luftstrom stattfindet, so dass die wärme von den Trägersubstraten 9 weitestgehend abgeleitet wird.In particular, it is provided that on the circuit boards 10 the over the memory blocks 2 arranged carrier substrates 9 are oriented with their main flow direction X parallel to the main extension direction R of the air flow. This ensures that the most efficient possible heat exchange between the on the carrier substrates 9 formed Peltier elements and the air flow takes place, so that the heat from the carrier substrates 9 is derived as far as possible.

Mithilfe der vorliegenden Erfindung kann jedes elektronische Bauteil, das einen integrierten Halbleiterbaustein 2 aufweist, sehr effizient lokal in unmittelbarer Nähe des Halbleiterbausteins 2 aktiv gekühlt werden. Die effiziente Kühlung kann die aufgrund zunehmender Betriebsgeschwindigkeit der Speicherbausteine erhöhte Betriebstemperatur kompensieren. Beispielsweise können DDR II-DRAMs mit Datenraten von beispielsweise 533 MHz oder Grafik-DRAMs mit Taktraten von 800 MHz betrieben werden, ohne dass es zu einer unnötig hohen Betriebstemperatur kommt. Aufgrund des erfindungsgemäßen aktiven Kühlens mit Hilfe von Peltier-Elementen brauchen die bausteininternen Spannungen nicht mit Blick auf die Betriebstemperatur verringert zu werden. Dadurch erübrigen sich mehrstufige Spannungsgeneratorschaltungen, die einen höheren Platzverbrauch auf dem Halbleiterbaustein zur Folge hätten und die Parameterfenster für bausteininterne Signale verringern würden.By means of the present invention, any electronic component that has an integrated semiconductor device 2 has, very efficiently locally in the immediate vicinity of the semiconductor device 2 be actively cooled. Efficient cooling can compensate for the increased operating temperature due to increasing operating speed of the memory devices. For example, DDR II DRAMs with data rates of, for example, 533 MHz or graphics DRAMs with clock rates of 800 MHz can be operated without an unnecessarily high operating temperature. Due to the active cooling according to the invention with the aid of Peltier elements, the building-internal stresses need not be reduced with respect to the operating temperature. This eliminates the need for multi-stage voltage generator circuits, which would result in a higher space consumption on the semiconductor device and would reduce the parameter window for internal module signals.

11: elektronisches Bauteilelectronic component
2, 2a, 2b2, 2a, 2b: HalbleiterbausteinSemiconductor device
33: Peltier-ElementPeltier element
44: Wärmeleitmassethermal compound
55: Kühleinrichtungcooling device
66: Zwischenraumgap
77: Ebenelevel
88th: Kühlplattecooling plate
99: Trägerfoliesupport film
9a9a: Bereich der TrägerfolieArea the carrier film
1010: elektronische Leiterplatteelectronic circuit board
11, 11a, 11b11 11a, 11b: erstes Strukturelementfirst structural element
12, 12a, 12b12 12a, 12b: zweites Strukturelementsecond structural element
1313: erstes Verbindungselementfirst connecting element
1414: zweites Verbindungselementsecond connecting element
1515: Kontaktleistecontact strip
1616: Rand der Leiterplatteedge the circuit board
1919: weitere TrägerfolieFurther support film
2020: Hauptplatinemotherboard
2222: Rand des Halbleiterbausteinsedge of the semiconductor device
22a22a: erster Randfirst edge
22b22b: zweiter Randsecond edge
2424: Hauptflächemain area
24a24a: erste Hauptflächefirst main area
24b24b: zweite Hauptflächesecond main area
2525: SteuerschaltkreisControl circuit
3030: Gehäusecasing
3333: Reihenschaltungseries connection
3535: Ventilationseinrichtungventilation device
3636: Lüftungsgitterventilation grille
4040: Temperatursensortemperature sensor
5050: Speichermodulmemory module
A, DA, D: Abstand/AbmessungDistance / Dimension
dd: Breitewidth
Ee: Entfernungdistance
II: Stromelectricity
nn: n-dotierter Halbleitern-doped semiconductor
pp: p-dotierter Halbleiterp-doped semiconductor
RR: HauptströmungsrichtungMain flow direction
T, T1, T2T T1, T2: Temperaturtemperature
T0T0: Bezugstemperaturreference temperature
XX: HaupterstreckungsrichtungMain direction
xx: erste Richtungfirst direction

Claims

Electronic component ( 1 ) with at least one semiconductor component ( 2 ) and with a cooling device ( 5 ), wherein the cooling device ( 5 ) a Peltier element ( 3 ) comprising the semiconductor device ( 2 ) during operation of the electronic component ( 1 ) cools.

Component according to claim 1, characterized in that the Peltier element ( 3 ) a first structural element ( 11 ) and a second structural element ( 12 ), wherein the second structural element ( 12 ) of a different material or of a different material composition than the first structural element ( 11 ) consists.

Component according to claim 2, characterized in that the Peltier element ( 3 ) a first connecting element ( 13 ), that the first structural element ( 11 ) with the second structural element ( 12 ) electrically conductively connected and during the operation of the electronic component ( 1 ) is cooled.

Component according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first connecting element ( 13 ) thermally conductive with the semiconductor device ( 2 ) connected is.

Component according to claim 4, characterized in that the first connecting element ( 13 ) by a heat conducting compound ( 4 ) thermally conductive with the semiconductor device ( 2 ) connected is.

Component according to one of claims 1 to 5, characterized in that the component ( 1 ) a series connection ( 33 ) of Peltier elements ( 3 ), each having a first structural turelement ( 11 ), a second structural element ( 12 ), that from another material or other material composition than the first structural element ( 11 ), and a first connecting element ( 13 ), which the respective first structural element ( 11 ) with the respective second structural element ( 12 ).

Component according to claim 6, characterized in that the Peltier elements ( 3 ) of the series connection ( 33 ) by second connecting elements ( 14 ) during the operation of the electronic component ( 1 ), electrically conductively connected to each other.

Component according to claim 7, characterized in that the second connecting elements ( 14 ) at a greater distance (E) from the semiconductor device ( 2 ) are arranged as the first connecting elements ( 13 ).

Component according to claim 7 or 8, characterized in that the first ( 13 ) and the second connecting elements ( 14 ) consist of metal.

Component according to one of claims 2 to 9, characterized in that each first structural element ( 11 ) of an n-doped semiconductor (s) and every second structural element ( 12 ) consists of a p-doped semiconductor (p).

Component according to one of claims 6 to 10, characterized in that the first ( 11 ) and the second structural elements ( 12 ) on one edge ( 22 ) or laterally outside of an edge ( 22 ) of the semiconductor device ( 2 ; 2a . 2 B ) are arranged and the first connecting elements ( 13 ) in a region of a main surface ( 24 ) of the semiconductor device ( 2 ; 2a . 2 B ) are arranged.

Component according to claim 11, characterized in that the first structural element ( 11a ) of a Peltier element ( 3 ) and the second structural element ( 12a ) of the same Peltier element ( 3 ) at mutually opposite edges ( 22a . 22b ) of the semiconductor device ( 3 ) are arranged.

Component according to claim 11 or 12, characterized in that within the series circuit ( 33 ) of Peltier elements ( 3 ) each have a second structural element ( 12a ) of a Peltier element ( 3 ) and a first structural element ( 11b ) of a subsequent Peltier element ( 3 ) directly adjoin one another.

Component according to claim 11 or 12, characterized in that within the series circuit ( 33 ) of Peltier elements ( 3 ) successive Peltier elements ( 3 ) by the second connecting elements ( 14 ) are electrically connected to each other, wherein the second structural elements ( 14 ) laterally outside the edge ( 22 ) of the semiconductor device ( 2 ).

Component according to one of claims 6 to 14, characterized in that the series circuit ( 33 ) of Peltier elements ( 3 ) on a carrier foil ( 9 ) is applied.

Component according to claim 15, characterized in that the carrier film ( 9 ) in at least one direction (x) laterally over an edge ( 22 ) of the semiconductor device ( 2 ; 2a . 2 B ) extends.

Component according to claim 16, characterized in that the carrier foil ( 9 ) in the at least one direction (x) has a dimension (D) which is more than 1.5 times, preferably more than 2 times the width (d) of the semiconductor device ( 2 ; 2a . 2 B ) in this direction (x).

Component according to one of claims 11 to 17, characterized in that the first ( 11 ) and the second structural elements ( 12 ) of all Peltier elements ( 3 ) of the series connection ( 33 ) on the same edge ( 22 ) or laterally outside the same edge ( 22 ) of the semiconductor device ( 3 ) are arranged.

Component according to one of claims 15 to 18, characterized in that the electronic component ( 1 ) an electronic circuit board ( 10 ), at which the semiconductor device ( 2 ), that the component ( 1 ) a cooling plate ( 8th ), which at a distance (A) from the circuit board ( 10 ), and that the carrier film ( 9 ) between the semiconductor device ( 2 ) and the cooling plate ( 8th ) is arranged.

Component according to claim 19, characterized in that an area ( 9a ) of the carrier film ( 9 ) on which the second connecting elements ( 14 ) are arranged on the cooling plate ( 8th ) is introduced.

Component according to one of claims 6 to 20, characterized in that the component ( 1 ) a pair of two stacked semiconductor devices ( 2a . 2 B ) during operation of the electronic component ( 1 ), wherein the series circuit ( 33 ) of Peltier elements ( 3 ) a gap ( 6 ) between the two stacked semiconductor device ( 2a . 2 B ) cools.

Component according to Claim 21, characterized in that the series connection ( 33 ) of Peltier elements ( 3 ) in one level ( 7 ) between the two stacked semiconductor devices ( 2a . 2 B ) is arranged.

Component according to one of claims 19 to 22, characterized in that on two opposite major surfaces ( 24a . 24b ) of semiconductor construction stone ( 2a ) each a carrier film ( 9 . 19 ) with a series circuit ( 33 ) of Peltier elements ( 3 ) is arranged.

Component according to claim 23, characterized in that on a first main surface ( 24a ) of the semiconductor device ( 2a ) a carrier film ( 9 ) with a series circuit ( 33 ) of Peltier elements ( 3 ), wherein the carrier film ( 9 ) in a first direction (x) laterally over a first edge ( 22a ) of the semiconductor device ( 2a ) and outside the first edge ( 22a ) of the semiconductor device ( 2a ) to the cooling plate ( 8th ) is introduced.

Component according to claim 24, characterized in that on a second main surface ( 24b ) of the semiconductor device ( 2a ) a further carrier film ( 19 ) with a series circuit ( 33 ) of Peltier elements ( 3 ), wherein the further carrier film ( 19 ) in a further direction, preferably in the opposite direction to the first direction (x), laterally over a second edge ( 22b ) of the semiconductor device ( 2a ) and outside the second edge ( 22b ) of the semiconductor device ( 2a ) to the cooling plate ( 8th ) is introduced.

Component according to claim 25, characterized in that the further carrier film ( 19 ) between two stacked semiconductor devices ( 2a . 2 B ) is arranged.

Component according to one of claims 19 to 26, characterized in that on the electronic circuit board ( 10 ) a plurality of semiconductor devices ( 2 ), each by at least one Peltier element ( 3 ) are coolable.

Component according to claim 27, characterized in that on the electronic circuit board ( 10 ) Semiconductor Devices ( 2 ) are arranged, each by a series circuit ( 33 ) of Peltier elements ( 3 ) are coolable, the Peltier elements ( 3 ) each of a series connection ( 33 ) by second structural elements ( 14 ) are electrically connected to each other over the edge ( 22 ) of the respective semiconductor device 82 ) to the nearest edge ( 16 ) of the electronic circuit board ( 10 ).

Component according to one of claims 1 to 28, characterized in that the component ( 1 ) is a memory module.

Component according to one of claims 1 to 28, characterized in that the component ( 1 ) a plurality of memory modules ( 10 ), which is connected to a motherboard ( 20 ) and so in a housing ( 30 ) are arranged such that a main extension direction (X) of carrier films ( 9 ), on which series circuits ( 33 ) of Peltier elements ( 3 ) are arranged, with a main flow direction (R) of a ventilation device ( 35 ) matches.

Component according to one of claims 1 to 30, characterized in that the cooling device ( 5 ) at least one temperature sensor ( 40 ) and a control circuit ( 25 ), wherein the control circuit ( 25 ) the cooling capacity of a Peltier element ( 3 ) or a series connection ( 33 ) of Peltier elements ( 3 ) as a function of a temperature (T) which the temperature sensor ( 40 ) measures, controls or regulates.

Component according to claim 31, characterized in that the at least one temperature sensor ( 40 ) on the electronic circuit board ( 10 ) between adjacent semiconductor devices ( 2 ) is arranged.