DE102009022877A1 - Gekühlte elektrische Baueinheit - Google Patents
Gekühlte elektrische Baueinheit Download PDFInfo
- Publication number
- DE102009022877A1 DE102009022877A1 DE102009022877A DE102009022877A DE102009022877A1 DE 102009022877 A1 DE102009022877 A1 DE 102009022877A1 DE 102009022877 A DE102009022877 A DE 102009022877A DE 102009022877 A DE102009022877 A DE 102009022877A DE 102009022877 A1 DE102009022877 A1 DE 102009022877A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- electrical
- metal
- unit according
- module
- radiator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
- H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
- H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
- H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
- H01L23/49833—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers the chip support structure consisting of a plurality of insulating substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L24/33—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of a plurality of layer connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01004—Beryllium [Be]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01005—Boron [B]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01006—Carbon [C]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01013—Aluminum [Al]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/0102—Calcium [Ca]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01025—Manganese [Mn]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01029—Copper [Cu]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/0103—Zinc [Zn]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/0104—Zirconium [Zr]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01041—Niobium [Nb]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01042—Molybdenum [Mo]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01046—Palladium [Pd]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01047—Silver [Ag]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01049—Indium [In]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/0105—Tin [Sn]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01058—Cerium [Ce]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01072—Hafnium [Hf]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01074—Tungsten [W]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01078—Platinum [Pt]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01079—Gold [Au]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01082—Lead [Pb]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/013—Alloys
- H01L2924/0132—Binary Alloys
- H01L2924/01322—Eutectic Alloys, i.e. obtained by a liquid transforming into two solid phases
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/06—Polymers
- H01L2924/078—Adhesive characteristics other than chemical
- H01L2924/0781—Adhesive characteristics other than chemical being an ohmic electrical conductor
- H01L2924/07811—Extrinsic, i.e. with electrical conductive fillers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1301—Thyristor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
- H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/156—Material
- H01L2924/15786—Material with a principal constituent of the material being a non metallic, non metalloid inorganic material
- H01L2924/15787—Ceramics, e.g. crystalline carbides, nitrides or oxides
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine gekühlte elektrische oder elektronische Baueinheit gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1, 17 oder 20.
- Bekannt ist das sogenannten „DCB-Verfahrens” (Direct-Copper-Bond-Technology) beispielsweise zum Verbinden von Metallschichten oder -blechen (z. B. Kupferblechen oder -folien) mit einander und/oder mit Keramik oder Keramikschichten, und zwar unter Verwendung von Metall- bzw. Kupferblechen oder Metall- bzw. Kupferfolien, die an ihren Oberflächenseiten eine Schicht oder einen Überzug (Aufschmelzschicht) aus einer chemischen Verbindung aus dem Metall und einem reaktiven Gas, bevorzugt Sauerstoff aufweisen. Bei diesem beispielsweise in der
US-PS 37 44 120 oder in derDE-PS 23 19 854 beschriebenen Verfahren bildet diese Schicht oder dieser Überzug (Aufschmelzschicht) ein Eutektikum mit einer Schmelztemperatur unter der Schmelztemperatur des Metalls (z. B. Kupfers), so dass durch Auflegen der Folie auf die Keramik und durch Erhitzen sämtlicher Schichten diese miteinander verbunden werden können, und zwar durch Aufschmelzen des Metalls bzw. Kupfers im wesentlichen nur im Bereich der Aufschmelzschicht bzw. Oxidschicht. - Dieses DCB-Verfahren weist dann z. B. folgende Verfahrensschritte auf:
- • Oxidieren einer Kupferfolie derart, dass sich eine gleichmäßige Kupferoxidschicht ergibt;
- • Auflegen des Kupferfolie auf die Keramikschicht;
- • Erhitzen des Verbundes auf eine Prozesstemperatur zwischen etwa 1025 bis 1083°C, z. B. auf ca. 1071°C;
- • Abkühlen auf Raumtemperatur.
- Bekannt ist weiterhin das sogenannte Aktivlot- oder AMB-Verfahren (
DE 22 13 115 ;EP-A-153 618 - Bekannt sind weiterhin Verfahren zum Erzeugen von Metallisierungen, insbesondere auch von Leiterbahnen, Kontaktflächen usw. in Dickfilmtechnik (Dickschichttechnik), bei dem eine das Metall der Metallisierung enthaltende Paste beispielsweise im Siebdruckverfahren auf das isolierende Substrat (Keramikschicht) aufgebracht und anschließend durch Erhitzen eingebracht wird.
- Bekannt sind weiterhin gekühlte elektrische oder elektronische Baueinheiten, die im einfachsten Fall jeweils aus wenigsten einem elektrischen oder elektronischen Modul und einem Kühler, beispielsweise einem aktiven Kühler bestehen.
- Elektrischen oder elektronischen Module im Sinne der Erfindung sind insbesondere einfache oder auch komplexe elektrische oder elektronische Schaltungen oder Schaltkreise zumindest bestehend aus Metall-Keramik-Substraten und mit jeweils wenigsten einem elektrischen oder elektronischen Bauelement, auch Leistungsbauelement, z. B. Halbleiterbauelement, wie Diode, Transistor, IGBT, Thyristor usw.
- Aktive Kühler sind im Sinne der Erfindung Kühler mit jeweils wenigstens einem von einem gas- und/oder dampfförmigen und/oder flüssigen Kühlmedium (z. B. Wasser, gegebenenfalls mit Zusätzen) durchströmbaren Kühlkanal.
- Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische oder elektronische Baueinheit aufzuzeigen, die eine optimale Kühlung des wenigstens einen Moduls und des wenigstens einen elektrischen oder elektronischen Bauelementes, insbesondere auch des wenigstens einen Leistungsbauelementes sicherstellt und/oder eine besonderes preiswerte Fertigung ermöglichst. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine elektrische Baueinheit entsprechend dem Patentanspruch 1, 17 oder 20 ausgeführt.
- Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
- Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 in vereinfachter schematischer Darstellung und im Schnitt eine elektrische oder elektronische Baueinheit gemäß der Erfindung; -
2 –5 jeweils in Einzeldarstellung und im Schnitt verschiedene Anschlüsse (Terminals) der Baueinheit der1 ; -
6 in einer Darstellung wie1 eine weitere Ausführungsform der Baueinheit gemäß der Erfindung; -
7 eine Draufsicht auf die Baueinheit der6 ; -
8 in perspektivischer Teildarstellung eine mögliche Ausführung eines aktiven Kühlers zur Verwendung bei der Baueinheit der1 und/oder6 und7 ; -
9 und10 in Teildarstellung sowie in Draufsicht eine aktive Kühlerstruktur zur Verwendung bei der Baueinheit gemäß der Erfindung; -
11 in perspektivischer Darstellung die Elemente der Kühlerstruktur der9 und10 , zusammen mit einer mehrere Module umfassenden Moduleinheit; -
12 eine Draufsicht auf eine elektrische oder elektronische Baueinheit mit einem von einem Flachprofil gebildeten flachen Kühler; -
13 die elektronische Baueinheit der12 im Schnitt; -
14 in perspektivischer Explosionsdarstellung einen flachen Kühler zur Verwendung bei einer elektrischen oder elektronischen Baueinheit gemäß der Erfindung; -
15 eine Darstellung wie1 bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; -
16 eine Draufsicht auf ein Metall-Keramik-Substrat einer elektronischen Baueinheit gemäß der Erfindung; -
17 in vereinfachter Schnittdarstellung einen flachen Kühler zur Verwendung bei einer elektrischen oder elektronischen Baueinheit gemäß der Erfindung. - Die in der
1 allgemein mit1 bezeichnete elektronische Baueinheit besteht im Wesentlichen aus zwei äußeren eine Kühlerstruktur bildenden flache plattenförmige Kühlern2 und3 , die bei der dargestellten Ausführungsform als aktive Kühler, d. h. als von einem Kühlmedium durchströmbare Kühler, beispielsweise als Flüssigkeitskühler ausgebildet sind, aus zwei Metall-Keramik-Substraten4 und5 sowie aus mehreren elektrischen bzw. elektronischen Bauelementen6 . - Das Metall-Keramik-Substrat
4 , welches an den in der1 oberen Kühler2 anschließt, enthält eine Keramikschicht7 , die auf einer Oberflächenseite mit einer durchgehenden Metallisierung8 und auch der anderen Oberflächenseite mit einer Leiterbahnen, Kontaktflächen usw. bildenden strukturierten Metallisierung9 versehen ist. - In analoger Weise besteht das Metall-Keramik-Substrat
5 aus der Keramikschicht10 , der untern, durchgehenden Metallisierung11 und der oberen, zur Bildung von Leiterbahnen, Kontaktflächen usw. strukturierten Metallisierung11 . - Zwischen den beiden Metall-Keramik-Substraten
4 und5 bzw. zwischen den beiden strukturierten Metallisierungen9 und12 sind die Bauelemente6 angeordnet und mit diesen, die elektrischen Anschlüsse zu den Bauelementen6 bildenden Metallisierungen in geeigneter Weise thermisch und elektrisch verbunden, und zwar beispielsweise durch Löten. - Die außen liegenden durchgehenden Metallisierungen
8 und11 sind jeweils vollflächig zumindest thermisch leitend mit dem Kühler2 bzw.3 verbunden, und zwar z. B. über eine thermisch leitende Zwischenschicht13 bzw.14 , die z. B. jeweils eine Lotschicht, beispielsweise eine Weichlotschicht, eine Schicht aus einem Wärmeleitkleber oder einer Wärmeleitpaste sind. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, die Zwischenschichten13 und14 mehrschichtig auszubilden, beispielsweise bestehend aus einer Lotvermittlungsschicht auf dem Kühler2 und3 und einer Lotschicht oder aus einer Klebevermittlungsschicht auf dem Kühler2 und3 und einer Wärmeleitkleberschicht. Bestehen die Zwischenschichten13 und14 aus einer Wärmeleitpaste, so ist durch geeignete Maßnahmen, beispielsweise durch Spanneinrichtungen dafür gesorgt, dass die beiden Kühler2 und3 über die Zwischenschichten13 und14 angepresst gegen die Oberseite und Unterseite der Moduleinheit16 anliegen. - Die Keramikschichten
7 und10 sind beispielsweise solche aus Al2O3, Al2O3 + ZrO2, AlN, Si3N4 oder aus der Kombination einer oder mehrerer der vorgenannten Keramiken. - Die Metallisierungen
8 ,9 ,11 und12 sind beispielsweise solche aus Kupfer oder Kupferlegierungen oder Aluminium oder Aluminiumlegierungen die Mittels geeigneter Bond-Verfahren, beispielsweise unter Verwendung des Direct-Bond-Verfahrens, des Aktivlot-Bond-Verfahrens oder unter Verwendung eines Klebers auf die jeweilige Keramikschicht aufgebracht sind, oder in Dickfilmtechnik hergestellte Metallisierungen. - Die elektrischen Anschlüsse (Terminals), insbesondere auch die Leistungsanschlüsse für die Baueinheit
1 sind bevorzugt nur an einer der beiden Metall-Keramik-Substrate, d. h. bei der dargestellten Ausführungsform an dem Metall-Keramik-Substrat4 vorgesehen, beispielsweise durch Herausführen der entsprechenden Metallisierung9 oder aber jeweils eines gesonderten Leads oder Anschlusses15 , welcher mit der strukturierten Metallisierung9 in geeigneter Weise verbunden und beispielsweise durch Freistanzen aus einem Leadframe gebildet ist. - Die beiden Metall-Keramik-Substrate
4 und5 und die zwischen diesen angeordneten Bauelemente6 bilden ein Modul, das in der1 allgemein mit16 bezeichnet und in der praktischen Ausführung mit einer elektrisch isolierenden Vergussmasse dicht vergossen ist, insbesondere auch in der Weise, dass diese Vergussmasse sämtliche zwischen den Metall-Keramik-Substraten4 und5 und den Bauelementen6 bestehenden Hohlräume vollständig ausfüllt, und zwar derart, dass lediglich die elektrischen Anschlüsse15 aus dem vergossenen Modul16 seitlich vorstehen und die Metallisierungen8 und11 für den thermischen Anschluss an die Kühler2 und3 frei liegen. - Die elektronische Baueinheit
1 hat den Vorteil einer besonders effektiven doppelseitigen Kühlung des Moduls16 bzw. der Bauelemente6 , d. h. einer Kühlung sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite. Da das Modul16 zwischen den beiden Kühlern2 und3 angeordnet ist, kann die elektrische Baueinheit1 auch als thermisches Interfacemodul bezeichnet werden. - Vorstehend wurde davon ausgegangen, dass die äußeren Anschlüsse
15 von mit der strukturierten Metallisierung9 bzw. mit dortigen Metallflächen verbundenen Leads gebildet sind. Die2 –5 zeigen jeweils in vereinfachter Darstellung und im Schnitt weitere Möglichkeiten der Ausbildung der äußeren Anschlüsse15a –15d in der Weise, dass die Keramikschicht7 mit wenigstens einer den jeweiligen Anschluss bildenden Metallisierung aus dem von der Vergussmasse gebildeten Gehäuse des Moduls16 herausgeführt ist. - Der in der
2 mit15a bezeichnete Anschluss ist von der unteren strukturierten Metallisierung9 und einem durch Strukturieren der oberen Metallisierung8 erzeugten Metallfläche17 sowie einer die Metallisierung9 und die Metallfläche17 im Bereich einer Öffnung in der Keramikschicht7 verbindenden Durchkontaktierung18 gebildet. Die äußere elektrische Verbindung zum Anschluss15a kann hierdurch ohne die Gefahr eines Brechens der Keramikschicht7 durch Klemmen an den einander abgewandten Seiten der Metallisierung9 und der Metallschicht17 erfolgen, wobei die Durchkontaktierung18 nicht nur eine elektrische Verbindung herstellt, sondern zugleich auch als mechanische Abstützung dient. - Die
3 zeigt als weitere Ausführung einen Anschluss15b , der sich von dem Anschluss15a lediglich dadurch unterscheidet, dass in der Keramikschicht7 eine Sollbruchstelle19 gebildet, die außerhalb des von der Vergussmasse gebildeten Gehäuses des Moduls16 vorgesehen ist, und zwar derart, dass bei auf den Anschluss15b einwirkenden und die Bruchfestigkeit der Keramikschicht7 übersteigenden Kräften die Keramikschicht7 in einem unkritischen Bereich, nämlich an der Sollbruchstelle19 bricht. - Der in der
4 dargestellte Anschluss15c unterscheidet sich von dem Anschluss15b im Wesentlichen dadurch, dass anstelle der Sollbruchstelle19 in der Keramikschicht7 ein Schlitz19,1 eingebracht ist, sodass äußeren, auf den Anschluss15c einwirkende und die Bruchfestigkeit der Keramikschicht7 übersteigende Kräfte ein Brechen der Keramikschicht7 nicht bewirken können. - Die
5 zeigt schließlich einen Anschluss15d , der sich von den Anschlüssen15b und15c dadurch unterscheidet, dass die obere Metallfläche17 entfallen ist. - Die
6 und7 zeigen als weitere Ausführungsform eine elektrische Baueinheit1a , die sich von der elektrischen Baueinheit1 zunächst dadurch unterscheidet, dass insgesamt drei Kühler20 –22 sowie zwei Module16 vorgesehen sind, und zwar derart, dass die Kühler20 –22 und in zwischen diesen angeordneten Moduleinheiten16 eine stapelartige Anordnung oder Kühlerstruktur bilden, sodass jedes Modul16 mit seiner Ober- und Unterseite thermisch mit einem Kühler20 und21 bzw.21 und22 verbunden ist, und zwar beispielsweise wiederum über eine Zwischenschicht. - Die Kühler
20 –22 sind ebenfalls flache plattenförmige und aktive Kühler, d. h. von einem Kühlmedium durchströmbare Kühler. Zum Zuführen des Kühlmediums sind an der Oberseite der Baueinheit1a Anschlüsse23 und24 vorgesehen, die zusammen mit Öffnungen in den Kühlern20 –22 und in die Kühler20 –22 beabstandenden Abstandhaltern25 Verteilerkanäle zum Zuführen und Abführen des Kühlmediums bilden. Durch O-Ringe oder Dichtungsringe26 sind die Übergänge zwischen den Kühlern20 –22 und den Anschlüssen23 und24 bzw. den Abstandhaltern25 nach außen hin abgedichtet. Durch nicht näher dargestellte Verbindung- oder Spannmittel sind die einzelnen Elemente miteinander zu der Baueinheit1a bzw. zu der die Kühler20 –22 aufweisenden Kühlerstruktur miteinander verspannt und/oder verbunden. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, insbesondere die von den Kühlern20 –22 , von den Anschlüssen23 und24 sowie von den Abstandhaltern25 gebildete Kühlerstruktur kompakt, beispielsweise durch Löten oder auf andere geeignete Weise herzustellen. - Die Baueinheit
1a hat ebenfalls den Vorteil einer doppelseitigen und damit sehr intensiven und effektiven Kühlung der Module16 bzw. der dortigen Bauelemente6 . - Bei der in den
6 und7 dargestellten Ausführungsform sind die flachen Kühler20 –22 in Draufsicht rechteckförmig ausgeführt. Die Anschlüsse23 und24 und die von diesen Anschlüssen, von den Abstandhaltern25 und von den Öffnungen in den Kühlern20 –22 gebildeten Kanäle befinden sich jeweils an einer Schmalseite der rechteckförmigen Kühler20 –22 bzw. der Kühlerstruktur. Die elektrischen Anschlüsse, die in der7 wiederum mit15 bezeichnet sind, sind an einer oder aber an beiden Längsseiten der in Draufsicht rechteckförmigen Kühlerstruktur nach Außen geführt. - Die Kühler
2 ,3 sowie20 –22 bestehen bevorzugt aus einem metallischen Material, z. B. aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung oder aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung und können insbesondere auch hinsichtlich ihrer von dem Kühlmedium durchströmten inneren Kühlerstruktur in unterschiedlichster Weise ausgebildet sein. So bestehen die Kühler beispielsweise aus mehreren flächig miteinander verbundenen Platten aus dem metallischen Werkstoff, wobei die inneren Platten dann zur Ausbildung von Mikro- oder Mikro-Kühlkanälen oder -Kühlkanälen strukturiert sind, und zwar gegebenenfalls auch mit die Ober- und Unterseite des jeweiligen Kühlers verbindenden und vom Kühlmedium umströmten Pfosten mit zusätzlichen in den Kühlmediumstrom hineinreichenden flügelartigen Kühlflächen usw. - Die
8 zeigt in einer sehr schematischen Darstellung einen flachen, plattenförmigen aktiven Kühler27 , der beispielsweise anstelle der Kühler2 und3 bzw.20 –22 verwendet werden kann und besonders preiswert unter Verwendung eines Flachprofils aus einem metallischen Material hergestellt ist. Der Kühler27 besteht im Wesentlichen aus einer quadratischen oder rechteckförmigen, aus dem Flachprofil erzeugten Platte28 , in der mehrere von einer Umfangsseite an die gegenüberliegende Umfangsseite reichende, im Flachprofil bereits vorgesehene und von dem Kühlmedium durchströmbare Kühlkanäle29 ausgebildet sind. Zum Zuführen und Abführen des Kühlmediums dienen zwei längs geschlitzte Rohrstücke30 und31 , in die die Platte28 mit ihren die Öffnungen der Kühlkanäle29 aufweisenden Seiten hineinreicht und mit denen die Platte28 an diesen Seiten dicht verbunden ist, sodass das Kühlmedium über das Rohrstück30 bzw. den Innenraum dieses Rohrstückes in die Kühlkanäle29 einströmen und über das Rohrstück31 bzw. über den Innenraum dieses Rohrstückes aus den Kühlkanälen29 abgeführt werden kann. - Zur Bildung einer Kühlerstruktur, in der zwei Kühler
27 mit ihren Platten28 voneinander beabstandet und parallel zueinander zur Aufnahme wenigstens eines Moduls16 zwischen diesen Platten28 und zur beidseitigen Kühlung des Moduls16 angeordnet sind, sind die Rohrstücke der wenigstens zwei Kühler27 an einem Ende verschlossen und am anderen Ende jeweils mit einem gemeinsamen Kanal zum Zuführen bzw. Abführen des Kühlmediums angeschlossen. - Die
9 –11 zeigen in vereinfachter Darstellung eine in diesen Figuren allgemein mit32 bezeichnete Kühlerstruktur einer elektrischen Baueinheit1b , die (Kühlerstruktur) wiederum aus mehreren flachen plattenförmigen Kühlern33 besteht, die parallel zueinander und im Abstand voneinander angeordnet sind, und zwar zur Aufnahme und beidseitiger Kühlung jeweils wenigstens eines Moduls16 zwischen jeweils zwei Kühlern33 . Die plattenförmigen und in Draufsicht beispielsweise rechteckförmigen Kühler33 sind im einfachsten Fall wiederum metallische Platten, beispielsweise solche aus Kupfer, aus einer Kupferlegierung, aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, vorzugsweise hergestellt aus einem Flachprofil, welches innen liegend mit einer Vielzahl von Kanälen gefertigt ist. Diese bilden dann die Kühlkanäle34 , die sich bei jedem Kühler33 von einem Plattenrand zum gegenüber liegenden Plattenrand erstrecken und an diesen Plattenrändern offen sind. An den Plattenrändern, an denen die Kühlkanäle34 offen sind, reichen die Kühler33 jeweils durch einen rechteckförmigen Schlitz in Rohrstücke35 bzw.36 hinein und sind dort dicht mit den Rohrstücken verbunden, sodass eine nach außen hin abgedichtete Verbindung wischen den Rohrstücken35 und36 und den Kühlern33 zum Zuführen bzw. Abführen des Kühlmediums erreicht ist. Die beiden Rohrstücke35 und36 sind mit ihren Achsen parallel zueinander und voneinander beabstandet sowie senkrecht zur Ebene der Ober- und Unterseite der Kühler33 angeordnet. - Zur Herstellung der elektrischen Baueinheit
1b , die wenigstens zwei Kühler33 , bevorzugt mehr als zwei Kühler33 und zwischen jeweils zwei Kühlern33 eingesetzte Module16 aufweist, wird zunächst die von den Kühlern33 und den Rohrstücken35 und36 gebildete Kühlerstuktur32 gefertigt und anschließend so nachbearbeitet, dass der Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Kühlern33 exakt der Dicke der Module16 entspricht, d. h. exakt dem Abstand der außen liegenden Flächen der äußeren Metallisierungen8 und11 . Diese Nachbearbeitung der Kühlerstruktur32 erfolgt beispielsweise durch entsprechendes Stauchen der Rohrstücke35 und36 in ihrer Achsrichtung. Hierfür werden dann zwischen den Kühlern33 Endmaße, d. h. Formstücke aus einem geeigneten Material, z. B. aus Metall eingelegt, deren Dicke exakt der Dicke der Module16 entspricht und die somit während des Stauchens der Rohrstücke35 und36 den Abstand zwischen den Kühlern33 festlegen. Im Anschluss daran werden die Endmaße entnommen, sodass dann die Module16 zwischen den einzelnen Kühlern33 montiert werden können. - Vorstehend wurde davon ausgegangen, dass die Kühlkanalstruktur der flachen plattenförmigen Kühler
33 von einer Vielzahl von Kühlkanälen34 gebildet ist. Selbstverständlich sind auch andere Kühlkanalstrukturen möglich. Insbesondere ist es auch möglich, die Kühler33 mehrlagig aus mehreren flächig miteinander verbunden Metallschichten oder -lagen herzustellen, wobei die inneren Metallschichten oder -lagen dann zur Ausbildung einer sich vielfach verzweigenden inneren Kühlkanalstruktur strukturiert oder mit Öffnungen versehen sind. - Es besteht die Möglichkeit, die Module
16 jeweils einzeln in den Zwischenräumen zwischen zwei einander benachbarten Kühlern33 zu montieren, oder aber die Module16 zu einer kammartigen Moduleinheit16a miteinander zu verbinden, die dann auf die von den Kühlern33 und den Rohrstücken35 und36 gebildete Kühlerstruktur32 seitlich aufgeschoben bzw. aufgesetzt wird. Die kammartige Moduleinheit16a besteht aus mehreren Modulen16 . Die voneinander beabstandeten Module16 sind an einer ihrer Längsseiten miteinander verbunden. An der anderen Längsseite sind die zwischen den Modulen16 gebildeten Zwischenräume offen, sodass die Moduleinheit16a mit dieser Seite voraus seitlich auf die sich zwischen den Rohrstücken35 und36 leitersprossenartig erstreckenden Kühler33 aufgesetzt werden kann, womit die Montage einer Vielzahl von Modulen16 an der Kühlereinheit32 in besonders einfacher Weise realisierbar ist. - Insbesondere für Anwendungen im Fahrzeugbau und dabei speziell in unmittelbarer Nähe oder an üblicherweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellten Motorblöcken sind die Kühler
2 ,3 ,27 ,33 und Kühlerstrukturen sowie deren weitere Elemente aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt, und zwar zur Vermeidung einer durch die Kombination unterschiedlicher Metalle bedingten Korrosion. - Die
12 und13 zeigen als weitere Ausführung der Erfindung eine gekühlte elektronische Baueinheit40 mit einem elektrischen oder elektronischen Modul41 und einem flachen, plattenförmigen Kühler42 . Letzterer besteht aus einer von einem Flachprofil gebildeten flachen und bei der dargestellten Ausführungsform im Wesentlichen quadratischen Kühlplatte43 mit einer Vielzahl von Kühlkanälen44 , die sich wiederum von einem Plattenrand zum gegenüberliegenden Plattenrand erstrecken, an diesen Plattenrändern offen sind und von im Flachprofil bereits vorhandenen Kanälen gebildet sind. Zum Zuführen und Abführen des Kühlmediums dienen zwei Rohrstücke45 und46 , zwischen denen die Kühlplatte43 angeordnet ist und die mit ihren Achsen parallel zueinander und voneinander beabstandet vorgesehen sind. Die beide Rohrstücke45 und46 sind an der Kühlplatte43 derart befestigt, dass die Kühlkanäle44 jeweils dicht in die in den Rohrstücken45 und46 ausgebildeten Kanäle münden. Bei der dargestellten Ausführungsform dient das Rohrstück45 zum Zuführen und das Rohrstück46 zum Abführen des Kühlmediums. Die Kühlkanäle44 sind parallel zu den Oberflächenseiten der Kühlplatte43 versetzt, können aber zusätzlich auch in Richtung der Plattendicke gegeneinander versetzt sein. Selbstverständlich kann die Kühlplatte43 auch eine andere Formgebung aufweisen. - Auf der Oberseite der Kühlplatte
43 ist das elektrische oder elektronische Modul41 vorgesehen. Letzteres besteht im Wesentlichen aus einem Metall-Keramik-Substrat47 mit einer Keramikschicht48 und mit Metallisierungen49 und50 auf beiden Oberflächenseiten der Keramikschicht48 . Die Metallisierung49 an der Oberseite ist zur Bildung von Leiterbahnen, Kontaktflächen usw. strukturiert. Die Metallisierung50 an der Unterseite ist durchgehend ausgeführt. Auf der Metallisierung49 sind elektrische Bauelemente, beispielsweise Halbleiterbauelemente51 , auch wenigstens ein Leistungsbauelement vorgesehen. - Mit der Metallisierung
50 ist das elektrische Modul41 mechanisch und insbesondere auch thermisch mit der Kühlplatte43 verbunden. Hierfür ist die Kühlplatte43 bei der dargestellten Ausführungsform an ihrer Oberseite mit einer Lotvermittlungsschicht52 versehen, an der dann durch Auflöten bzw. über eine Lotschicht53 das Metall-Keramik-Substrat47 mit der Metallisierung50 befestigt ist. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, das Metall-Keramik-Substrat47 bzw. das elektrische Modul41 unter Verwendung eines Wärmeleitklebers an der Kühlplatte43 zu befestigen, wobei dann auf die Lotvermittlungsschicht52 verzichtet ist und anstelle der Lotschicht53 eine Schicht aus dem Wärmeleitkleber vorgesehen ist. - Insbesondere für Anwendungen im Fahrzeugbau und dabei speziell in unmittelbarer Nähe oder an üblicherweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellten Motorblöcken sind der Kühler
42 und dabei insbesondere auch die Kühlerplatte43 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt, und zwar zur Vermeidung einer durch die Kombination unterschiedlicher Metalle bedingten Korrosion. - Die Keramik der Keramikschicht
48 des elektrischen Moduls41 ist beispielsweise Al2O3, AlN, Si3N4 oder Al2O3 + ZrO2. Grundsätzlich können auch Kombinationen hiervon verwendet sein. Die Dicke der Keramikschicht48 liegt beispielsweise im Bereich zwischen 0,15 und 2.0 mm. Die Metallisierung49 besteht beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und besitzt eine Dicke im Bereich von etwa 0,012–0,8 mm. Die Metallisierung50 besteht beispielsweise aus Ag, Ag-Pd, Ag-Pt und besitzt eine Dicke im Bereich zwischen 0,01–0,09 mm. Die Lotvermittlungsschicht52 besteht, soweit vorhanden, aus Ni, Cu, NiP und ist beispielsweise galvanisch und/oder durch Kaltgasspritzen und/oder durch Plasmaspritzen und/oder durch Flammspritzen aufgebracht. - Die Lotvermittlungsschicht ist beispielsweise nur dort aufgebracht, wo das Metall-Keramik-Substrat
47 durch Löten befestigt werden soll. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, die Lot-Vermittlungsschicht52 auf der gesamten Oberseite des Kühlers42 bzw. der Kühlplatte43 vorzusehen. - Sofern die Verbindung zwischen dem elektrischen Modul
41 und der Kühlplatte43 unter Verwendung eines thermisch leitenden Klebers erfolgt, ist es sinnvoll, zumindest dort, wo die Verbindung erfolgen soll, auf der Oberseite der Kühlplatte43 eine Kleber-Vermittlungs-Schicht vorzusehen, beispielsweise aus Al2O3 mit einer Dicke etwa im Bereich zwischen 0,01 und 0,1 mm und beispielsweise erzeugt durch anionische Oxidation. - Die Lot-Schicht
53 besitzt beispielsweise eine Dicke im Bereich zwischen 0,02–0,5 mm. Als Lot eignen sich beispielsweise Sn-Legierungen oder aber Schichten aus Ag (bei 200–400°C und Druck gesintert). Bevorzugt wird für die Lot-Vermittlungs-Schicht ein metallisches Material mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 7–12 ppm verwendet, beispielsweise CuW oder CuMo. - Die
14 zeigt in vereinfachter perspektivischer Explosionsdarstellung einen Kühler54 bestehend aus einem flachen, wannenartigen Unterteil oder Kühlerelement55 mit Boden56 und Umfangsrand57 und aus einem auf der offenen Seite des Kühlerelementes55 aufgesetzten Deckel58 . Bei der dargestellten Ausführungsform sind der Kühler54 und dessen Kühlerelement55 sowie Deckel58 in Draufsicht rechteckförmig ausgebildet. An der Innenfläche des Bodens56 sind Vorsprünge59 angeformt, die bei der dargestellten Ausführungsform einen rautenartigen Querschnitt aufweisen und in mehreren gegeneinander auf Lücke versetzten Reihen parallel zu den längeren Umfangsseiten des Kühlerelementes55 angeordnet sind. Die Vorsprünge59 , die voneinander beabstandet sind und damit zwischen sich Strömungswege für das den Kühler54 durchströmende Kühlmedium bilden und mit der größeren Diagonale ihres rautenförmigen jeweils parallel zu den längeren Umfangsseiten des Kühlerelementes55 orientiert sind, bilden eine Kühlerstruktur60 , die im Bereich beider Schmalseiten des Kühlerelementes55 mit Abstand von der betreffenden Schmalseite endet. Zwischen jeder Schmalseite und der Kühlerstruktur60 ist somit im Innenraum des geschlossenen Kühlers54 jeweils eine Kammer61 bzw.62 gebildet ist, von denen beispielsweise die Kammer61 zum Zuführen und Verteilen des Kühlmediums an die Kühlerstruktur60 und die Kammer62 zum Sammeln des Kühlmediums nach dem Durchströmen der Kühlerstruktur60 dienen. Die beiden Kammern61 und62 sind über Anschlüsse oder Öffnungen63 , die bei der dargestellten Ausführungsform im Deckel58 vorgesehen sind, an einen äußeren Kühlmediumkreislauf anschließbar. Bei geschlossenem Kühler54 reichen die Vorsprünge59 jeweils bis an die Innenseite des Deckels58 und sind dort vorzugsweise mit dem Deckel verbunden. - Der Kühler
54 bzw. dessen Kühlerelement55 und/oder Deckel56 sind beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff hergestellt, z. B. aus Kupfer, aus einer Kupferlegierung, aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung, wobei insbesondere das Kühlerelement55 z. B. durch Gießen und/oder Fräsen hergestellt ist. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, insbesondere das Kühlerelement55 z. B. aus Kupfer unter Verwendung der DCB-Technik herzustellen, und zwar aus einer den Boden56 bildenden Platte, aus einem den Rand57 bildenden Rahmen sowie aus die Vorsprünge59 bildenden Formkörpern. - Weiterhin besteht die Möglichkeit, den Kühler
54 und dabei insbesondere dessen Kühlerelement55 aus einem Kunststoff, beispielsweise aus Epoxidharz und dabei vorzugsweise aus Kunststoff mit wenigstens einem die Wärmeleitfähigkeit erhöhenden Zusatz, beispielsweise mit Grafit und/oder mit Kohlenstoffnanofasern oder -nanotubes herzustellen. - Die Verbindung des Deckelns
54 mit dem Kühlerelement55 erfolgt in Abhängigkeit von den für den Kühler54 verwendeten Material, beispielsweise durch DCB-Technik, durch Löten oder durch Verkleben. - Auf dem Kühler
54 und dabei bevorzugt auf der den Öffnungen63 abgewandten Unterseite des Kühlerelementes55 ist wiederum wenigstens ein elektrisches Modul, beispielsweise das elektrische Modul41 befestigt, und zwar in der gleichen Weise, wie dies vorstehend im Zusammenhang mit den12 und13 beschrieben wurde. - Der Kühler
54 bildet an den einander gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Kühlfläche. Weiterhin besteht die Möglichkeit, den Kühler54 in einer elektrischen Baueinheit mehrfach vorzusehen, wobei dann zwischen den Kühlern jeweils elektrische Bauelemente oder Moduleinheiten oder Module mit den Kühlern54 im Stapel vorgesehen sind. - Die
15 zeigt in einer Darstellung ähnlich1 eine elektronische Baueinheit1c , die wiederum u. a. die beiden äußeren Kühler2 und3 , die beiden den Metall-Keramik-Substraten4 und5 entsprechenden Metall-Keramik-Substrate4a und5a , die jeweils über die Zwischenschicht13 und14 mit den Kühlern2 und3 verbunden sind, sowie die elektrische Bauelemente6 aufweisen. Die Baueinheit1c unterscheidet sich von der Baueinheit1 im Wesentlichen dadurch, dass zur Bildung der elektrischen Anschlüsse zumindest die Keramikschichten7 bzw.10 zumindest mit der innenliegenden Metallisierung9 bzw.12 seitlich aus der Moduleinheit16b herausgeführt sind. Die elektrischen Anschlüsse sind dabei im Detail beispielsweise entsprechend den Anschlüssen15a –15d ausgeführt. - Die
16 zeigt eine Moduleinheit16c , bei der die Keramikschichten der den Metall-Keramik-Substraten4 und5 entsprechenden Substrate4b und5b an einem Randbereich jeweils mit einem über diesen Randbereich vorspringen Abschnitt4b1 und5b1 versehen sind, und zwar derart, dass der Abschnitt4b1 gegenüber dem Abschnitt5b1 derart versetzt ist, dass in der Aufsicht der16 beide Abschnitte sichtbar sind. Entsprechend sind auch die auf den Keramikschichten vorgesehene Metallisierungen ausgebildet. An den Abschnitten4b1 und5b1 bildet diese Metallisierungen die äußeren Anschlüsse, und zwar beispielsweise wiederum in einer den Anschlüsse15a –15d entsprechenden Ausführung. - Die
17 zeigt in einer vereinfachten Schnittdarstellung einen flachen Kühler64 , der aus zwei wannenartigen Kühlerelementen55 besteht, die mit ihrer Öffnungsseite aneinander anschließen und dicht miteinander verbunden sind. In dem von den beiden wannenartigen Kühlerelementen55 gebildeten und nach Außen geschlossenen Innenraum des Kühlers64 sind die Vorsprünge59 derart angeordnet, dass jeder Vorsprung59 an einem Kühlerelement55 an einen Vorsprung59 am anderen Kühlerelement55 anschließt. Bevorzugt sind die Vorsprünge59 dabei jeweils in geeigneter Weise auch thermisch miteinander verbunden, beispielsweise unter Verwendung eines Wärme leitenden Klebers, durch Löten oder auf andere geeignete Weise. - Der Kühler
64 bildet an den einander gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Kühlfläche. Weiterhin besteht die Möglichkeit, den Kühler64 in einer elektrischen Baueinheit mehrfach vorzusehen, wobei dann zwischen den Kühlern64 jeweils elektrische Bauelemente oder Moduleinheiten oder Module mit den Kühlern64 im Stapel vorgesehen sind. - Sofern die elektrischen Bauelemente oder Einheiten über eine Verbindungsschicht oder mehrere Verbindungsschichten, beispielsweise über eine Lotschicht mit den jeweiligen Kühler oder dessen Kühlelement verbunden sind, beispielsweise mit dem Kühler
2 ,3 ,20 –22 ,33 ,54 oder64 , ist es zweckmäßig, die Wandstärke der an die Verbindungs- oder Lotschicht anschließenden Wandung des Kühlers sehr dünn auszubilden, und zwar so dünn, dass durch Temperaturänderungen, insbesondere des Kühlers bedingte mechanische Spannungen durch die Elastizität der dünnen Wandung des Kühlers und damit noch innerhalb des Kühlers ausgeglichen und somit nicht auf die Verbindungs- oder Lotschicht übertragen werden. Dieser Ausführung der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass temperaturbedingte oder durch Temperaturschwankungen erzeugte mechanische Spannungen von der dünnen, beispielsweise aus Metall bestehenden Wandung des Kühlers wesentlich besser und ohne Beeinträchtigung der Materialqualität und/oder -beständigkeit aufgenommen und ausgeglichen werden können, als dies in der angrenzenden Verbindungs- oder Lotschicht der Fall ist, die durch temperaturbedingte wechselde mechanische Spannung eher zerstört wird. Durch diese Ausführung kann die Lebensdauer einer elektrischen Baueinheit wesentlich verbessert werden. Die Dicke der an die Verbindungs- und/oder Zwischenschicht angrenzenden Wandung des Kühlers liegt dabei bei Ausbildung des Kühlers aus Metall, beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium bevorzugt im Bereich zwischen 0,2 mm und 1,5 mm. - Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass weitere Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne das dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
-
- 1, 1a, 1b, 1c
- elektrische Baueinheit
- 2, 3
- Kühler
- 4, 5
- Metall-Keramik-Substrat
- 4a, 5a, 4b, 5b
- Metall-Keramik-Substrat
- 4b1, 5b1
- Vorsprung
- 6
- elektrisches Bauteil, Halbleiterbauteil
- 7
- Keramikschicht
- 8, 9
- Metallisierung
- 10
- Keramikschicht
- 11, 12
- Metallisierung
- 13, 14
- Zwischenschicht
- 15, 15a–15d
- äußerer elektrische Anschluss
- 16
- Modul oder Moduleinheit
- 16a
- kammartige Moduleinheit
- 16b, 16c
- Modul oder Moduleinheit
- 17
- Metallfläche
- 18
- Durchkontaktierung
- 19
- Sollbruchstelle
- 19.1
- Schlitz
- 20, 21, 22
- Kühler
- 23, 24
- Anschluss für Kühlmedium
- 25
- Abstandhalter
- 26
- Dichtungsring
- 27
- Kühler
- 28
- plattenförmiges Kühlelement
- 29
- Kühlkanal
- 30, 31
- Rohrstück
- 32
- Kühlereinheit
- 33
- Kühler oder Kühlelement
- 34
- Kühlkanal
- 35, 36
- Rohrstück
- 40
- elektrische Baueinheit
- 41
- elektrisches Modul
- 42
- Kühler
- 43
- Kühlplatte
- 44
- Kühlkanal
- 45, 46
- Rohrstück
- 47
- Metall-Keramik-Substrat
- 48
- Keramikschicht
- 49, 50
- Metallisierung
- 51
- elektrisches Bauelement
- 52
- Lotvermittlungs-Schicht
- 53
- Lotschicht
- 54
- Kühler
- 55
- wannenartiges Unterteil oder Kühlerelement
- 56
- Boden
- 57
- Rand
- 58
- Deckel
- 59
- Vorsprung
- 60
- Kühlerstruktur
- 61, 62
- Kammer
- 63
- Öffnung
- 64
- Kühler
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - US 3744120 [0002]
- - DE 2319854 [0002]
- - DE 2213115 [0004]
- - EP 153618 A [0004]
Claims (41)
- Elektrische Baueinheit mit wenigstens einer Kühlerstruktur und mit wenigstens einem zumindest ein elektrisches Bauelement (
6 ) auf einem Metall-Keramik-Substrat (4 ,5 ,4a ,5a ,4b ,5b ) aufweisenden elektrischen Modul (16 ,16a ,16b ,16c ), dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Modul (16 ,16a ,16b ,16c ) wenigstens zwei Metall-Keramik-Substrate (4 ,5 ,4a ,5a ,4b ,5b ) aufweist, welche jeweils aus wenigstens einer Keramikschicht (7 ,10 ) bestehen, die an wenigstens einer Oberflächenseite mit einer ersten, zumindest teilweise strukturierten Metallisierung (9 ,12 ) versehen sind, dass die beiden Metall-Keramik-Substrate (4 ,5 ,4a ,5a ,4b ,5b ) mit ihrer der ersten Metallisierung (9 ,12 ) abgewandten Seite jeweils mit einem aktiven Kühler (2 ,3 ,20 –22 ,33 ) zumindest thermisch verbunden sind, und dass das wenigstens eine elektrische Bauelement (6 ) zwischen den beiden Metall-Keramik-Substraten (4 ,5 ,4a ,5a ,4b ,5b ) angeordnet und mit den ersten Metallisierungen (9 ,12 ) zumindest eines Metall-Keramik-Substrats (4 ,5 ,4a ,5a ,4b ,5b ) elektrisch sowie mit den ersten Metallisierungen (9 ,12 ) beider Substrate thermisch verbunden ist. - Elektrische Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikschichten (
7 ,10 ) der Metall-Keramik-Substrate (4 ,5 ,4a ,5a ,4b ,5b ) an der der ersten Metallisierung (9 ,12 ) abgewandten Oberflächenseite mit einer zweiten Metallisierung (8 ,11 ) versehen und mit dieser zweiten Metallisierung beispielsweise über eine thermisch leitende Zwischenschicht (13 ,14 ) mit dem jeweiligen Kühler (2 ,3 ,20 ,21 ,22 ,33 ) zumindest thermisch verbunden sind. - Elektrische Baueinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Metallisierung (
9 ) eines Metall-Keramik-Substrats (4 ) mit äußeren elektrischen Anschlüssen (15 ,15a –15d ) versehen ist, die über die Außenfläche des Moduls (16 ) vorstehen. - Elektrische Baueinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlüsse (
15 ) mit der ersten Metallisierung verbundene Leads, beispielsweise solche aus einem Leadframe sind. - Elektrische Baueinheit nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung der elektrischen Anschlüsse die Keramikschicht (
7 ) zumindest eines Metall-Keramik-Substrats (4 ) zumindest mit der Strukturierten ersten Metallisierung (9 ) über die Außenfläche des Moduls (16 ) herausgeführt ist, und dass im Bereich des Anschlusses (15a ,15b ,15c ) auf der der ersten Metallisierung (9 ) abgewandten Seite der Keramikschicht (7 ) eine Metallfläche (17 ) vorgesehen und diese Metallfläche über eine metallische Durchkontaktierung (18 ) mit der ersten Metallisierung elektrisch und mechanisch verbunden ist. - Elektrische Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikschicht (
7 ) im Bereich des Anschlusses (15b ,15c ,15d ) mit einer Sollbruchstelle (19 ) oder einem durchgehenden Schlitz (19.1 ) versehen ist. - Elektrische Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausbildung des wenigstens einen Moduls (
16 ,16a ,16b ,16c ) als Leistungsmodul zumindest sämtliche äußere elektrischen Leistungsanschlüsse (15 ,15a –15d ) an einem einzigen Metall-Keramik-Substrat (4 ) vorgesehen sind und/oder über eine gemeinsame Seite der elektrischen Baueinheit oder des Moduls (16 ) vorstehen. - Elektrische Baueinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlerstruktur wenigstens drei Kühler (
20 ,21 ,22 ,27 ,33 ) aufweist, die parallel zueinander und im Abstand voneinander angeordnet sind, und dass zwischen jeweils zwei Kühlern (20 ,21 ,21 ,22 ,27 ,33 ) jeweils mindestens ein Modul (16 ,16a ,16b ,16c ) angeordnet ist, welches mit beiden einander benachbarten Kühlern (20 –22 ) an zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Moduls zumindest thermisch verbunden ist. - Elektrische Baueinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühler (
20 ,21 ,22 ) über Abstandhalter (25 ) miteinander verbunden sind, und dass zumindest in einigen Abstandhaltern (25 ) vorgesehene Öffnungen sich mit Öffnungen in den Kühlern (20 ,21 ,22 ) zu Kanälen zum Zuführen und Abführen des Kühlmediums ergänzen. - Elektrische Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Kühlerstruktur bildenden Kühler (
2 ,3 ,20 ,21 ,22 ) mehrlagig aus mehreren Flächen miteinander verbunden Platten bestehen. - Elektrische Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühler (
27 ,33 ) zumindest teilweise von Platten (28 ) aus einem Flachprofil mit einer Vielzahl von die Kühlkanäle (29 ,34 ) gebildet sind. - Elektrische Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlerstruktur (
32 ) wenigstens zwei beispielsweise von Rohrstücken (35 ,36 ) gebildete Kammern und wenigstens zwei sich zwischen diesen Kammern erstreckende flache Kühler (33 ) aufweist, deren Kühlkanäle (34 ) mit den Kammern verbunden sind, und dass die Kammern mit ihrer Längserstreckung senkrecht oder quer zu den Oberflächenseiten der flachen Kühler (33 ) angeordnet sind. - Elektrische Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Module (
16 ) zu einer kammartigen, auf die Kühler (33 ) der Kühlerstruktur (32 ) aufschiebbaren kammartigen Moduleinheit (16 ) verbunden sind. - Elektrische Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühler (
2 ,3 ,20 ,21 ,22 ,27 ,33 ) flache, plattenförmige Kühler sind. - Elektrische Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühler (
2 ,3 ,20 ,21 ,22 ,27 ,33 ) solche mit Mikro- oder Makro-Kühlkanälen, insbesondere solche mit sich in mehreren Raumachsen ständig verzweigenden Kühlkanälen, gegebenenfalls mit Pfosten und in die Kühlkanäle hineinreichenden Wärme übertragenden Flächen oder Flügeln sind. - Elektrische Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühler (
2 ,3 ,20 ,21 ,22 ,27 ,33 ) der Kühlerstruktur identisch ausgebildet sind. - Elektrische Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metall-Keramik-Substrate (
4a ,5a ) insbesondere zur Bildung elektrischer Anschlüsse (15a –15d ) an gemeinsamen oder unterschiedlichen Seiten aus der Moduleinheit (16b ) herausgeführt sind. - Elektrische Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metall-Keramik-Substrate (
4b ,5b ) wenigstens eines Moduls (16c ) an wenigstens einer Seite des Moduls mit über diese Seite wegstehenden Abschnitten (4b1 ,5b1 ) versehen sind, und dass diese Abschnitte der Metall-Keramik-Substrate (4b ,5b ) auch in einer Achsrichtung parallel zu den Oberflächenseiten der Substrate gegeneinander versetzt sind. - Elektrische Baueinheit bestehend aus wenigstens einem Modul, welches auf einem Metall-Keramik-Substrat (
47 ) ein elektrisches Bauelement (51 ) aufweist, sowie aus wenigstens einem Kühler (42 ), der zumindest thermisch mit dem elektrischen Modul (41 ) bzw. mit dem Metall-Keramik-Substrat (47 ) verbunden ist und von einem Kühlmedium, beispielsweise von einem flüssigen Kühlmedium z. B. Wasser durchströmbare Kühlkanäle (44 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kühler (42 ) von einem Flachprofil aus einem metallischen Werkstoff oder Kunststoff mit einer Vielzahl von sich in Profillängsrichtung erstreckenden und als Kühlkanäle genutzten Kanälen gebildet ist. - Elektrische Baueinheit nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kühler (
2 ,3 ,20 ,21 ,22 ,27 ,33 ) oder das Flachprofil aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise aus Kupfer, aus einer Kupferlegierung, aus Aluminium, aus einer Aluminiumlegierung und/oder aus Kunststoff, beispielsweise aus einem Kunststoff mit einem die Wärmeleitfähigkeit verbessernden Zusatz, z. B. in Form von Grafit und/oder Karbonnanofasermaterial gefertigt ist. - Elektrische Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (
29 ,34 ,44 ) beidendig jeweils in einem beispielsweise von einem Rohrstück (30 ,31 ,35 ,36 ) gebildete Kammer münden. - Elektrische Baueinheit bestehend aus wenigstens einem Modul, welches auf einem Metall-Keramik-Substrat (
47 ) ein elektrisches Bauelement (51 ) aufweist, sowie aus wenigstens einem Kühler (42 ), der zumindest thermisch mit dem elektrischen Modul (41 ) bzw. mit dem Metall-Keramik-Substrat (47 ) verbunden ist und von einem Kühlmedium, beispielsweise von einem flüssigen Kühlmedium z. B. Wasser durchströmbare Kühlkanäle (44 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kühler (54 ,64 ) von einem wannenartigen, den vom Kühlmedium durchströmbaren Kühlerinnenraum bildenden Kühlerelement (55 ) und von einem das Kühlerelement an einer dem Boden (56 ) gegenüberliegenden Seite dicht verschließenden Deckelteil (58 ) gebildet ist. - Elektrische Baueinheit nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlerelement (
55 ) und das Deckelteil (58 ) aus Aluminium, Aluminiumlegierung oder Kunststoff, vorzugsweise mit einem die Wärmeleitfähigkeit verbessernden Füller hergestellt sind. - Elektrische Baueinheit nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelteil ebenfalls wannenartig, vorzugsweise identisch mit dem wannenartigen Kühlerelement (
55 ) oder als flacher Deckel (58 ) ausgebildet ist. - Elektrische Baueinheit, nach einem der Ansprüche 22–24, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelteil und das Kühlerelement (
55 ) durch Verkleben, vorzugsweise unter Verwendung eines Wärmeleitklebers miteinander verbunden sind. - Elektrische Baueinheit, nach einem der Ansprüche 22–25, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Kühlerelement (
55 ) als Formteil und/oder durch Material abhebende Bearbeitung hergestellt ist. - Elektrische Baueinheit, nach einem der Ansprüche 22–26, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Modul (
41 ) an der Außenseite des Bodens (56 ) befestigt ist. - Elektrische Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Modul (
16 ,16a ,16b ,16c ,41 ) oder dessen Metall-Keramik-Substrat (4 ,5 ,47 ) über wenigstens eine Zwischenschicht (13 ,14 ,52 ,53 ) mit dem jeweiligen Kühler (2 ,3 ,27 ,33 ,42 ,54 ,64 ) verbunden ist. - Elektrische Baueinheit nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (
13 ,14 ) von einem Metall, beispielsweise Lot, von einem Wärmeleitkleber oder einer Wärmeleitpaste gebildet ist. - Elektrische Baueinheit nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschichten eine Lot-Vermittlungs-Schicht sowie Lot-Schicht sind.
- Elektrische Baueinheit nach einem der Ansprüche 28–30, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschichten eine Klebeverbmittlungsschicht und eine Schicht aus einem Wärmeleitkleber sind.
- Elektrische Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikschicht eine solche aus Al2O3, Al2O3 + ZrO2, AlN und/oder Si3N4 ist.
- Elektrische Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Keramik-Metall-Substrat (
4 ,5 ,47 ) unter Verwendung der AMB-, DCB- und/oder DAB-Technik hergestellt ist. - Elektrische Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikschicht (
7 ,10 ,48 ) des Metall-Keramik-Substrats (4 ,5 ,47 ) eine Dicke im Bereich zwischen 0,15–2,0 mm aufweist. - Elektrische Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Metallisierung (
8 ,9 ,11 ,12 ,49 ,50 ) aus Kupfer, aus Kupferlegierung, aus Aluminium, aus Aluminiumlegierung besteht und/oder eine Dicke im Bereich zwischen 0,012–0,8 mm aufweist. - Elektrische Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Metallisierung ein- oder mehrschichtig aus Ag, Ag-Pd, Ag-Pt, W/Ni, Mo-Mn/Ni besteht und/oder eine Dicke von 0,01–0,9 mm aufweist.
- Elektrische Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lot-Vermittlungs-Schicht aus Ni, Cu und/oder NiP besteht und/oder durch Kaltspritzen, Plasmaspritzen, und/oder Flammspritzen aufgebracht ist.
- Elektrische Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebe-Vermittlungs-Schicht von Al2O3 gebildet ist und/oder eine Dicke von 0,01–0,1 mm aufweist.
- Elektrische Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lot-Schicht aus Sn-, Pb-, Bi-, In-Legierungen und/oder aus Ag besteht und/oder eine Dicke von 0,02–0,5 mm aufweist.
- Elektrische Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lot-Vermittlungs-Schicht aus einem metallischen Material mit einem Ausdehnungskoeffizienten von 7–12 ppm besteht, beispielsweise aus CuW und/oder CuMo.
- Elektrische Baueinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem über wenigstens eine Zwischenschicht an einen Kühler (
2 ,3 ,27 ,33 ,42 ,54 ,64 ) gebondeten Substrat (4 ,5 ,4a ,5a ,4b ,5b ) die Dicke der der Zwischenschicht benachbarten Kühlerwandung so klein gewählt ist, dass temperaturbedingte mechanische Spannungen durch die Elastizität der Kühlerwandung kompensiert und von der wenigstens einen Zwischenschicht fern gehalten oder zumindest weitestgehend fern gehalten werden, wobei die Dicke der Kühlerwandung beispielsweise im Bereich zwischen 0,2 mm und 1,5 mm liegt.
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102009022877.2A DE102009022877B4 (de) | 2009-04-29 | 2009-05-27 | Gekühlte elektrische Baueinheit |
JP2012512201A JP2012528471A (ja) | 2009-05-27 | 2010-05-20 | 冷却される電気構成ユニット |
PCT/DE2010/000566 WO2010136017A1 (de) | 2009-05-27 | 2010-05-20 | Gekühlte elektrische baueinheit |
KR1020117031199A KR20120018811A (ko) | 2009-05-27 | 2010-05-20 | 냉각 전기 회로 |
EP10732266A EP2436032A1 (de) | 2009-05-27 | 2010-05-20 | Gekühlte elektrische baueinheit |
US13/322,765 US20120069524A1 (en) | 2009-05-27 | 2010-05-20 | Cooled electric unit |
CN2010800228450A CN102449758A (zh) | 2009-05-27 | 2010-05-20 | 受冷却的电结构单元 |
US14/339,856 US20140334103A1 (en) | 2009-05-27 | 2014-07-24 | Cooled electric unit |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102009019142.9 | 2009-04-29 | ||
DE102009019142 | 2009-04-29 | ||
DE102009022877.2A DE102009022877B4 (de) | 2009-04-29 | 2009-05-27 | Gekühlte elektrische Baueinheit |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102009022877A1 true DE102009022877A1 (de) | 2010-11-11 |
DE102009022877B4 DE102009022877B4 (de) | 2014-12-24 |
Family
ID=42932552
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102009022877.2A Expired - Fee Related DE102009022877B4 (de) | 2009-04-29 | 2009-05-27 | Gekühlte elektrische Baueinheit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102009022877B4 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015216887A1 (de) * | 2015-09-03 | 2017-03-09 | Continental Automotive Gmbh | Kühlvorrichtung, Verfahren zur Herstellung einer Kühlvorrichtung und Leistungsschaltung |
EP3182448A1 (de) | 2015-12-18 | 2017-06-21 | Karlsruher Institut für Technologie | Multifunktionale modulverbindungsstruktur |
CN108155159A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-06-12 | 上海道之科技有限公司 | 一种车用级紧凑型水冷功率模块 |
DE102016125348A1 (de) | 2016-12-22 | 2018-06-28 | Rogers Germany Gmbh | Trägersubstrat für elektrische Bauteile und Verfahren zur Herstellung eines Trägersubstrats |
DE102015103849B4 (de) * | 2014-03-16 | 2021-07-01 | Infineon Technologies Ag | Elektronisches Modul und Verfahren zu seiner Fertigung |
Citations (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3744120A (en) | 1972-04-20 | 1973-07-10 | Gen Electric | Direct bonding of metals with a metal-gas eutectic |
DE2213115A1 (de) | 1972-03-17 | 1973-09-27 | Siemens Ag | Verfahren zum hochfesten verbinden von karbiden, einschliesslich des diamanten, boriden, nitriden, siliziden mit einem metall nach dem trockenloetverfahren |
DE2319854A1 (de) | 1972-04-20 | 1973-10-25 | Gen Electric | Verfahren zum direkten verbinden von metallen mit nichtmetallischen substraten |
EP0153618A2 (de) | 1984-02-24 | 1985-09-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Verfahren zur Herstellung eines hochwärmeleitenden Substrates und Kupferleiterblech verwendbar in diesem Verfahren |
DE3318828C2 (de) * | 1983-05-24 | 1986-01-02 | Interpane Entwicklungs- und Beratungsgesellschaft mbH & Co. KG, 3471 Lauenförde | Verfahren zum Aufbonden von Targetmaterial |
US4571610A (en) * | 1979-11-05 | 1986-02-18 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device having electrically insulating substrate of SiC |
DE4310446C1 (de) * | 1993-03-31 | 1994-05-05 | Export Contor Ausenhandelsgese | Schaltungsanordnung |
US20030015314A1 (en) * | 2001-07-13 | 2003-01-23 | Boris Akselband | Tapered cold plate |
DE10358641A1 (de) * | 2002-12-16 | 2004-09-02 | Denso Corp., Kariya | Kühlervorrichtung zum beidseitigen Kühlen einer Halbleitervorrichtung |
EP1469513A2 (de) * | 2003-04-14 | 2004-10-20 | Integral Technologies, Inc. | Kostengünstige Wärme-Management-Vorrichtung oder Wärmesenke hergestellt aus leitfähigen Materialien auf Harzbasis |
US20050030717A1 (en) * | 2003-08-06 | 2005-02-10 | Denso Corporation | Cooler for cooling electric part |
DE102004057526A1 (de) * | 2003-12-03 | 2005-08-04 | Denso Corp., Kariya | Stapelkühler |
US20050259402A1 (en) * | 2004-05-18 | 2005-11-24 | Denso Corporation | Power stack |
US20070044952A1 (en) * | 2003-12-24 | 2007-03-01 | Hiromichi Kuno | Cooling apparatus of electric device |
US20070076355A1 (en) * | 2005-06-22 | 2007-04-05 | Denso Corporation | Module type multiphase inverter |
DE102005048492A1 (de) * | 2005-10-07 | 2007-04-19 | Curamik Electronics Gmbh | Elektrisches oder elektronisches Modul |
US20080224303A1 (en) * | 2006-10-18 | 2008-09-18 | Sunao Funakoshi | Power Semiconductor Module |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007005233B4 (de) * | 2007-01-30 | 2021-09-16 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Leistungsmodul |
-
2009
- 2009-05-27 DE DE102009022877.2A patent/DE102009022877B4/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2213115A1 (de) | 1972-03-17 | 1973-09-27 | Siemens Ag | Verfahren zum hochfesten verbinden von karbiden, einschliesslich des diamanten, boriden, nitriden, siliziden mit einem metall nach dem trockenloetverfahren |
US3744120A (en) | 1972-04-20 | 1973-07-10 | Gen Electric | Direct bonding of metals with a metal-gas eutectic |
DE2319854A1 (de) | 1972-04-20 | 1973-10-25 | Gen Electric | Verfahren zum direkten verbinden von metallen mit nichtmetallischen substraten |
US4571610A (en) * | 1979-11-05 | 1986-02-18 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device having electrically insulating substrate of SiC |
DE3318828C2 (de) * | 1983-05-24 | 1986-01-02 | Interpane Entwicklungs- und Beratungsgesellschaft mbH & Co. KG, 3471 Lauenförde | Verfahren zum Aufbonden von Targetmaterial |
EP0153618A2 (de) | 1984-02-24 | 1985-09-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Verfahren zur Herstellung eines hochwärmeleitenden Substrates und Kupferleiterblech verwendbar in diesem Verfahren |
DE4310446C1 (de) * | 1993-03-31 | 1994-05-05 | Export Contor Ausenhandelsgese | Schaltungsanordnung |
US20030015314A1 (en) * | 2001-07-13 | 2003-01-23 | Boris Akselband | Tapered cold plate |
DE10358641A1 (de) * | 2002-12-16 | 2004-09-02 | Denso Corp., Kariya | Kühlervorrichtung zum beidseitigen Kühlen einer Halbleitervorrichtung |
EP1469513A2 (de) * | 2003-04-14 | 2004-10-20 | Integral Technologies, Inc. | Kostengünstige Wärme-Management-Vorrichtung oder Wärmesenke hergestellt aus leitfähigen Materialien auf Harzbasis |
US20050030717A1 (en) * | 2003-08-06 | 2005-02-10 | Denso Corporation | Cooler for cooling electric part |
DE102004057526A1 (de) * | 2003-12-03 | 2005-08-04 | Denso Corp., Kariya | Stapelkühler |
US20070044952A1 (en) * | 2003-12-24 | 2007-03-01 | Hiromichi Kuno | Cooling apparatus of electric device |
US20050259402A1 (en) * | 2004-05-18 | 2005-11-24 | Denso Corporation | Power stack |
US20070076355A1 (en) * | 2005-06-22 | 2007-04-05 | Denso Corporation | Module type multiphase inverter |
DE102005048492A1 (de) * | 2005-10-07 | 2007-04-19 | Curamik Electronics Gmbh | Elektrisches oder elektronisches Modul |
US20080224303A1 (en) * | 2006-10-18 | 2008-09-18 | Sunao Funakoshi | Power Semiconductor Module |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015103849B4 (de) * | 2014-03-16 | 2021-07-01 | Infineon Technologies Ag | Elektronisches Modul und Verfahren zu seiner Fertigung |
DE102015216887A1 (de) * | 2015-09-03 | 2017-03-09 | Continental Automotive Gmbh | Kühlvorrichtung, Verfahren zur Herstellung einer Kühlvorrichtung und Leistungsschaltung |
DE102015216887B4 (de) | 2015-09-03 | 2018-05-30 | Continental Automotive Gmbh | Kühlvorrichtung, Verfahren zur Herstellung einer Kühlvorrichtung und Leistungsschaltung |
US10366937B2 (en) | 2015-09-03 | 2019-07-30 | Cpt Group Gmbh | Cooling device, method for producing a cooling device and power circuit |
US10748835B2 (en) | 2015-09-03 | 2020-08-18 | Cpt Group Gmbh | Aluminum heat sink having a plurality of aluminum sheets and power device equipped with the heat sink |
EP3182448A1 (de) | 2015-12-18 | 2017-06-21 | Karlsruher Institut für Technologie | Multifunktionale modulverbindungsstruktur |
DE102015122250A1 (de) | 2015-12-18 | 2017-06-22 | Karlsruher Institut für Technologie | Multifunktionale Modulverbindungsstruktur |
DE102016125348A1 (de) | 2016-12-22 | 2018-06-28 | Rogers Germany Gmbh | Trägersubstrat für elektrische Bauteile und Verfahren zur Herstellung eines Trägersubstrats |
WO2018114880A1 (de) | 2016-12-22 | 2018-06-28 | Rogers Germany Gmbh | Trägersubstrat für elektrische bauteile und verfahren zur herstellung eines trägersubstrats |
DE202017006941U1 (de) | 2016-12-22 | 2018-12-05 | Rogers Germany Gmbh | Trägersubstrat für elektrische Bauteile |
DE102016125348B4 (de) | 2016-12-22 | 2020-06-25 | Rogers Germany Gmbh | Trägersubstrat für elektrische Bauteile und Verfahren zur Herstellung eines Trägersubstrats |
CN108155159A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-06-12 | 上海道之科技有限公司 | 一种车用级紧凑型水冷功率模块 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102009022877B4 (de) | 2014-12-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2010136017A1 (de) | Gekühlte elektrische baueinheit | |
EP1932407B1 (de) | Elektrisches modul | |
DE102009028360B3 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Schaltungsträgeranordnung und eines Leistungselektronikmoduls mit einer Verankerungsstruktur zur Herstellung einer temperaturwechselstabilen Lötverbindung | |
DE102010049499B4 (de) | Metall-Keramik-Substrat sowie Verfahren zum Herstellen eines solchen Substrates | |
DE102012106244B4 (de) | Metall-Keramik-Substrat | |
DE102011083218B4 (de) | Halbleitermodul mit einem Einsatz und Verfahren zur Herstellung eines Halbleitermoduls mit einem Einsatz | |
DE102010003533B4 (de) | Substratanordnung, Verfahren zur Herstellung einer Substratanordnung, Verfahren zur Herstellung eines Leistungshalbleitermoduls und Verfahren zur Herstellung einer Leistungshalbleitermodulanordnung | |
DE102012102090A1 (de) | Thermoelektrisches Generatormodul, Metall-Keramik-Substrat sowie Verfahren zum Herstellen eines Metall-Keramik-Substrates | |
DE102012208146A1 (de) | Verbindungssystem zur herstellung elektrischer verbindungen eines leistungshalbleitermoduls und verfahren zur herstellung solcher verbindungen | |
DE10261402A1 (de) | Wärmesenke in Form einer Heat-Pipe sowie Verfahren zum Herstellen einer solchen Wärmesenke | |
DE102009022877B4 (de) | Gekühlte elektrische Baueinheit | |
DE10229712B4 (de) | Halbleitermodul | |
DE102019211109A1 (de) | Verfahren und Entwärmungskörper-Anordnung zur Entwärmung von Halbleiterchips mit integrierten elektronischen Schaltungen für leistungselektronische Anwendungen | |
DE19956565B4 (de) | Verfahren zum Herstellen einer Wärmesenke für elektrische Bauelemente | |
DE102016214607B4 (de) | Elektronisches Modul und Verfahren zu seiner Herstellung | |
WO2008083853A1 (de) | Elektronisches bauelementmodul und verfahren zu dessen herstellung | |
DE102006011743A1 (de) | Verfahren zum Herstellen von Peltier-Modulen sowie Peltier-Modul | |
DE19506091B4 (de) | Kühlelement | |
DE10229711B4 (de) | Halbleitermodul mit Mikrokühler | |
DE102013219356A1 (de) | Halbleiterbaueinheit und verfahren zu seiner herstellung | |
DE19931694B4 (de) | Verfahren zum Herstellen von elektrischen Schaltkreisen oder Modulen sowie elektrischer Schaltkreis oder elektrisches Modul hergestellt nach diesem Verfahren | |
DE102019135146A1 (de) | Metall-Keramik-Substrat und Verfahren zur Herstellung eines solchen Metall-Keramik-Substrats | |
DE102015216887B4 (de) | Kühlvorrichtung, Verfahren zur Herstellung einer Kühlvorrichtung und Leistungsschaltung | |
DE102022135026B3 (de) | Leistungselektronisches Modul, leistungselektronischer Modulblock, Leiterplatte mit leistungselektronischem Modul bzw. Leiterplattenbauelement und Verfahren zur Herstellung eines leistungselektronischen Moduls | |
DE102006009978B4 (de) | Leistungshalbleitermodul |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: ROGERS GERMANY GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: ELECTROVAC AG, KLOSTERNEUBURG, AT Effective date: 20110427 |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: GRAF GLUECK KRITZENBERGER, DE |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: ROGERS GERMANY GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: CURAMIK ELECTRONICS GMBH, 92676 ESCHENBACH, DE Effective date: 20140729 |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: GLUECK - KRITZENBERGER PATENTANWAELTE PARTGMBB, DE Effective date: 20140729 Representative=s name: GRAF GLUECK KRITZENBERGER, DE Effective date: 20140729 |
|
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |