DE102019107080A1 - Arrangement with a circuit board and a power semiconductor component to be cooled - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Anordnung vorgestellt mit einer Leiterplatte, mit einem auf einer ersten Hauptseite dieser Leiterplatte angeordneten und zu entwärmenden gehausten Leistungshalbleiterbauelement mit einer, der ersten Hauptseite der Leiterplatte zugewandten, Bauelementunterseite und mit einem Kühlbauteil mit einem Kühlbauteilhauptkörper und einem von diesem wegstehenden Kühlbauteildom, wobei eine Kontaktfläche, des Leistungshalbleiterbauelements, insbesondere ausgebildet als Teil der Bauelementunterseite, auf einer Teilfläche einer zugeordneten Leiterbahn der Leiterplatte angeordnet und mit dieser elektrisch leitend verbunden ist, wobei die Leiterplatte eine von der ersten zu einer zweiten hierzu parallelen Hauptseite hindurchreichende Ausnehmung aufweist, wobei in dieser Ausnehmung der Kühlbauteildom angeordnet ist und der Kühlbauteilhauptkörper mit einer der Leiterplatte zugewandte Kühlbauteilhauptkörperoberfläche auf der zweiten Hauptseite der Leiterplatte aufliegt oder von der zweiten Hauptseite der Leiterplatte beabstandet angeordnet ist und wobei eine Domkontaktfläche in thermisch leitendem Kontakt mit einem Abschnitt der Bauelementunterseite steht.An arrangement is presented with a printed circuit board, with a housed power semiconductor component arranged on a first main side of this printed circuit board and to be cooled, with a component underside facing the first main side of the printed circuit board, and with a cooling component with a cooling component main body and a cooling component dome protruding therefrom, with a Contact surface, of the power semiconductor component, in particular formed as part of the component underside, is arranged on a partial surface of an assigned conductor track of the circuit board and is connected to it in an electrically conductive manner, the circuit board having a recess extending from the first to a second main side parallel thereto, in this recess the cooling component dome is arranged and the cooling component main body rests with a cooling component main body surface facing the circuit board on the second main side of the circuit board or from the second Ha uptseite of the circuit board is arranged spaced and wherein a dome contact surface is in thermally conductive contact with a portion of the component underside.
Description
Die Erfindung beschreibt eine Anordnung mit einer Leiterplatte, mit einem hierauf angeordneten zu entwärmenden gehausten Leistungshalbleiterbauelement und mit einem Kühlbauteil.The invention describes an arrangement with a printed circuit board, with a housed power semiconductor component to be cooled and with a cooling component arranged thereon.
Allgemein bekannt und fachüblich ist es zu entwärmende gehauste Bauelemente, wie Leistungshalbleiterbauelemente, auf einer Leiterbahn einer Leiterplatte anzuordnen. Auf einer der Leiterplatte abgewandten BAuelementeoberseite dieser Bauelemente wird hierzu ein Kühlbauteil angeordnet, das mit dieser Bauelementoberseite in direktem thermischen Kontakt steht.It is generally known and customary in the art to arrange housed components to be cooled, such as power semiconductor components, on a conductor track of a circuit board. For this purpose, a cooling component, which is in direct thermal contact with this component top, is arranged on a component top side of these components facing away from the circuit board.
In Kenntnis des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung mit alternativer Ausgestaltung der Kühlung anzugeben.Knowing the prior art, the invention is based on the object of specifying an arrangement with an alternative design of the cooling.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anordnung mit einer Leiterplatte, mit einem auf einer ersten Hauptseite dieser Leiterplatte angeordneten und zu entwärmenden gehausten Leistungshalbleiterbauelement mit einer, der ersten Hauptseite der Leiterplatte zugewandten, Bauelementunterseite und mit einem Kühlbauteil mit einem Kühlbauteilhauptkörper und einem von diesem wegstehenden Kühlbauteildom, wobei eine Kontaktfläche, des Leistungshalbleiterbauelements, insbesondere ausgebildet als Teil der Bauelementunterseite, auf einer Teilfläche einer zugeordneten Leiterbahn der Leiterplatte angeordnet und mit dieser elektrisch leitend verbunden ist, wobei die Leiterplatte eine von der ersten zu einer zweiten hierzu parallelen Hauptseite hindurchreichende Ausnehmung aufweist, wobei in dieser Ausnehmung der Kühlbauteildom angeordnet ist und der Kühlbauteilhauptkörper mit einer der Leiterplatte zugewandte Kühlbauteilhauptkörperoberfläche auf der zweiten Hauptseite der Leiterplatte aufliegt oder von der zweiten Hauptseite der Leiterplatte beabstandet angeordnet ist und wobei eine Domkontaktfläche in thermisch leitendem Kontakt mit einem Abschnitt der Bauelementunterseite steht.This object is achieved according to the invention by an arrangement with a printed circuit board, with a housed power semiconductor component arranged on a first main side of this printed circuit board and to be cooled, with a component underside facing the first main side of the printed circuit board and with a cooling component with a cooling component main body and a cooling component dome protruding from it , wherein a contact surface of the power semiconductor component, in particular formed as part of the component underside, is arranged on a partial surface of an assigned conductor track of the circuit board and is electrically conductively connected to this, the circuit board having a recess extending from the first to a second main side parallel thereto, wherein the cooling component main body is arranged in this recess and the cooling component main body is arranged on the second main side of the circuit board with a cooling component main body surface facing the circuit board or is arranged at a distance from the second main side of the circuit board and wherein a dome contact surface is in thermally conductive contact with a section of the component underside.
Es ist hierbei bevorzugt, wenn die jeweilige Kontaktfläche mit der jeweils zugeordneten Teilfläche einer zugeordneten Leiterbahn stoffschlüssig, vorzugsweise gelötet oder geklebt, oder kraftschlüssig, vorzugsweise mittels einer Spannfeder, mit dieser jeweiligen Teilfläche elektrisch leitend verbunden ist.It is preferred here if the respective contact surface with the respectively assigned partial area of an assigned conductor track is materially connected, preferably soldered or glued, or non-positively, preferably by means of a tension spring, to this respective partial area in an electrically conductive manner.
Es ist ebenfalls bevorzugt, wenn die Domkontaktfläche des Kühlbauteils stoffschlüssig, vorzugsweise geklebt, oder kraftschlüssig, vorzugsweise mittels einer Spanneinrichtung mit dem Abschnitt der Bauelementunterseite des Leistungshalbleiterbauelements thermisch leitend verbunden ist.It is also preferred if the dome contact surface of the cooling component is cohesively, preferably glued, or non-positively connected to the section of the component underside of the power semiconductor component in a thermally conductive manner, preferably by means of a clamping device.
Vorteilhafterweise kann zwischen der Domkontaktfläche und dem Abschnitt der Bauelementunterseite des Leistungshalbleiterbauelements eine elektrisch isolierende und thermisch leitende Schicht, insbesondere eine pastöse Schicht oder eine Folie, angeordnet sein.An electrically insulating and thermally conductive layer, in particular a pasty layer or a film, can advantageously be arranged between the dome contact surface and the section of the component underside of the power semiconductor component.
Auch kann es vorteilhaft sein, wenn der Kühlbauteilhauptkörper des Kühlbauteils elektrisch isolierend und thermisch leitend mit einem Kontaktabschnitt der zweiten Hauptseite der Leiterplatte verbunden ist. Dabei kann es zudem vorteilhaft sein, wenn zwischen dem Kühlbauteilhauptkörper des Kühlbauteils und dem Kontaktabschnitt der zweiten Hauptseite der Leiterplatte eine elektrisch isolierende und thermisch leitende Schicht, insbesondere eine pastöse Schicht oder eine Folie, angeordnet ist.It can also be advantageous if the cooling component main body of the cooling component is connected to a contact section of the second main side of the circuit board in an electrically insulating and thermally conductive manner. It can also be advantageous if an electrically insulating and thermally conductive layer, in particular a pasty layer or a film, is arranged between the cooling component main body of the cooling component and the contact section of the second main side of the circuit board.
Weiterhin kann es bevorzug sein, wenn ein Kühlbauteil eine Mehrzahl von Kühlbauteildomen aufweist, die jeweils in zugeordneten Ausnehmungen angeordnet sind und dort jeweils mit mindestens einem Abschnitt eines Leistungshalbleiterbauelements in thermisch leitendem Kontakt stehen.Furthermore, it can be preferred if a cooling component has a plurality of cooling component domes, which are each arranged in associated recesses and there are each in thermally conductive contact with at least one section of a power semiconductor component.
Schließlich kann es vorteilhaft sein, wenn die Domkontaktfläche oder eine Domumfangsfläche oder die Kühlbauteilhauptkörperoberfläche oder eine beliebige Kombination dieser Flächen eine elektrisch isolierende Oberflächenbeschichtung aufweisenFinally, it can be advantageous if the dome contact surface or a dome peripheral surface or the cooling component main body surface or any combination of these surfaces have an electrically insulating surface coating
Selbstverständlich können, sofern dies nicht explizit oder per se ausgeschlossen ist oder dem Gedanken der Erfindung widerspricht, die jeweils im Singular genannten Merkmale oder Gruppen von Merkmalen, insbesondere die Kontaktfläche und die Leiterbahn, mehrfach in der erfindungsgemäßen Anordnung vorhanden sein.Of course, unless this is explicitly or per se excluded or contradicts the concept of the invention, the features or groups of features mentioned in the singular, in particular the contact area and the conductor track, can be present several times in the arrangement according to the invention.
Es versteht sich, dass die verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung, einzeln oder in beliebigen Kombinationen realisiert sein können, um Verbesserungen zu erreichen. Insbesondere sind die vorstehend und im Folgenden genannten und erläuterten Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the various embodiments of the invention can be implemented individually or in any combination in order to achieve improvements. In particular, the features mentioned and explained above and below can be used not only in the specified combinations but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the present invention.
Weitere Erläuterungen der Erfindung, vorteilhafte Einzelheiten und Merkmale, ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den
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1 zeigt die Draufsicht auf ein gehaustes Leistungshalbleiterbauelement. -
2 zeigt eine Schnittansicht durch eine erste erfindungsgemäße Anordnung. -
3 zeigt eine Schnittansicht durch eine zweite erfindungsgemäße Anordnung. -
4 zeigt eine Schnittansicht durch eine dritte erfindungsgemäße Anordnung. -
5 bis8 zeigen verschieden Lagen der ersten erfindungsgemäßen Anordnung in Draufschicht. -
9 zeigt eine Draufsicht auf eine Lage einer fünften erfindungsgemäßen Anordnung.
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1 shows the top view of a packaged power semiconductor component. -
2 shows a sectional view through a first arrangement according to the invention. -
3 shows a sectional view through a second arrangement according to the invention. -
4th shows a sectional view through a third arrangement according to the invention. -
5 to8th show different positions of the first arrangement according to the invention in a top layer. -
9 shows a plan view of a layer of a fifth arrangement according to the invention.
Die erste Lastkontaktfläche
Die Leiterplatte
Das Kühlbauteil
Das Kühlbauteil
Der Kühlbauteildom
Der thermisch leitende und elektrisch isolierende Kontakt des Abschnitts der Bauelementunterseite
Zwischen der Domkontaktfläche
In
In
In
Diese Leistungshalbleiterbauelemente
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