DE102022202601A1 - MULTI-LAYER SUBSTRATE FOR AN ELECTRONIC DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein mehrlagiges Substrat 100 für eine elektronische Vorrichtung 200. Das mehrlagige Substrat 100 umfasst eine oder mehrere elektrisch leitende Schichten 10 mit elektronischen Bauelementen und eine wärmeleitende Schicht 20. Die elektrisch leitende Schicht 10 umfasst ein oder mehrere Durchgangslöcher 40 zur thermischen Verbindung mit der elektrisch leitenden Schicht 10. Die wärmeleitende Schicht 20 weist einen oder mehrere Kühlkanäle 50 für Kühlmittelfluss auf.The invention relates to a multi-layer substrate 100 for an electronic device 200. The multi-layer substrate 100 comprises one or more electrically conductive layers 10 with electronic components and a thermally conductive layer 20. The electrically conductive layer 10 comprises one or more through holes 40 for thermal connection with the electrically conductive layer 10. The thermally conductive layer 20 has one or more cooling channels 50 for coolant flow.
Description
Gebiet der Erfindung:Field of Invention:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrlagiges Substrat für eine elektronische Vorrichtung. Insbesondere betrifft sie eine Wärme abführende Anordnung eines mehrlagigen Substrats und eine elektronische Vorrichtung.The present invention relates to a multilayer substrate for an electronic device. In particular, it relates to a heat-dissipating assembly of a multi-layer substrate and an electronic device.
Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention
Das Packaging von elektronischen Vorrichtungen erfährt einen evolutionären Wandel, und infolgedessen werden die Größen der Packages auf einen ultrakleinen Maßstab reduziert. Wärmeabführung und Wärmemanagement solcher kleinen Packages ist eine große Herausforderung.The packaging of electronic devices is undergoing an evolutionary change, and as a result, package sizes are being reduced to an ultra-small scale. Heat dissipation and heat management of such small packages is a big challenge.
Die
Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention
Die Erfindung betrifft ein mehrlagiges Substrat für eine elektronische Vorrichtung. Das mehrlagiges Substrat umfasst eine oder mehrere elektrisch leitende Schichten mit elektronischen Bauelementen und eine wärmeleitende Schicht. Die elektrisch leitende Schicht weist ein oder mehrere Durchgangslöcher zur thermischen Verbindung mit der wärmeleitenden Schicht auf. Die wärmeleitende Schicht weist einen oder mehrere Kühlkanäle für Kühlmittelfluss auf.The invention relates to a multilayer substrate for an electronic device. The multi-layer substrate comprises one or more electrically conductive layers with electronic components and a thermally conductive layer. The electrically conductive layer has one or more through holes for thermal connection to the thermally conductive layer. The thermally conductive layer has one or more cooling channels for coolant flow.
Die wärmeleitende Schicht ist durch eine Isolationsschicht von der elektrisch leitenden Schicht isoliert. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das Durchgangsloch mit einem wärmeleitenden Material gefüllt. Beispiele für die elektrisch leitende Schicht beinhalten eine Kupferschicht. Analog dazu beinhalten Beispiele für die wärmeleitende Schicht eine Kupferschicht. Das Durchgangsloch kann auch ein hohles Durchgangsloch sein. Der Kühlkanal ist durch einen Prozess wie Stanzen, Pressen, Formen, Metallguss usw. auf der wärmeleitenden Schicht ausgebildet. Ein Einlass des Kühlkanals weist einen Dichtungsring auf. Der Kühlkanal weist auch einen Auslass mit einem Dichtungsring auf.The thermally conductive layer is insulated from the electrically conductive layer by an insulating layer. In one embodiment of the invention, the through hole is filled with a thermally conductive material. Examples of the electrically conductive layer include a copper layer. Similarly, examples of the thermally conductive layer include a copper layer. The through hole can also be a hollow through hole. The cooling channel is formed on the thermally conductive layer by a process such as stamping, pressing, molding, metal casting, etc. An inlet of the cooling channel has a sealing ring. The cooling channel also has an outlet with a sealing ring.
Eine elektronische Vorrichtung umfasst ein mehrlagiges Substrat. Das mehrlagige Substrat weist eine oder mehrere elektrisch leitende Schichten mit elektronischen Bauelementen und eine wärmeleitende Schicht auf, die mindestens einen Kühlmittelkanal mit einem Einlass und einen Auslass aufweist. Ein geformtes Harzgehäuse umschließt das mehrlagige Substrat. Der Einlass des Kühlkanals weist einen Dichtungsring auf. Der Einlass weist ein abgestuftes Profil auf. Der Auslass weist auch ein abgestuftes Profil und einen Dichtungsring auf. Die elektrisch leitende Schicht weist ein oder mehrere Durchgangslöcher zur elektrischen Verbindung mit der wärmeleitenden Schicht auf.An electronic device includes a multi-layer substrate. The multi-layer substrate has one or more electrically conductive layers with electronic components and a thermally conductive layer that has at least one coolant channel with an inlet and an outlet. A molded resin case encloses the multi-layer substrate. The inlet of the cooling channel has a sealing ring. The inlet has a stepped profile. The outlet also features a stepped profile and a sealing ring. The electrically conductive layer has one or more through holes for electrical connection to the thermally conductive layer.
Bei einem Aspekt der Erfindung umfasst ein mehrlagiges Substrat eine oder mehrere erste elektrisch leitende Schichten mit elektronischen Bauelementen, eine wärmeleitende Schicht und eine oder mehrere zweite elektrisch leitende Schichten mit elektronischen Bauelementen. Die erste elektrisch leitende Schicht und die zweite elektrisch leitende Schicht weisen ein oder mehrere Durchgangslöcher zur thermischen Verbindung mit der wärmeleitenden Schicht auf. Die wärmeleitende Schicht weist einen oder mehrere Kühlkanäle für Kühlmittelfluss auf.In one aspect of the invention, a multilayer substrate includes one or more first electrically conductive layers containing electronic components, a thermally conductive layer and one or more second electrically conductive layers containing electronic components. The first electrically conductive layer and the second electrically conductive layer have one or more through holes for thermal connection with the thermally conductive layer. The thermally conductive layer has one or more cooling channels for coolant flow.
Figurenlistecharacter list
Es wird eine Ausführungsform der Offenbarung unter Bezugnahme auf die folgende beigefügte Zeichnung beschrieben.
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1 stellt eine perspektivische Explosionsdarstellung eines mehrlagigen Substrats gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar; -
2 stellt eine perspektivische Explosionsdarstellung eines mehrlagigen Substrats gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar; -
3 stellt eine schematische Ansicht einer wärmeleitenden Schicht mit einem Kühlkanal gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar; -
4 stellt eine Ausbildung eines Kühlkanals auf einer wärmeleitenden Schicht gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar; -
5 stellt eine perspektivische Explosionsdarstellung einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar; -
6 stellt eine perspektivische Explosionsdarstellung einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar; und -
7 stellt eine perspektivische Ansicht einer elektronischen Vorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
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1 12 illustrates an exploded perspective view of a multi-layer substrate according to an embodiment of the present invention; -
2 12 illustrates an exploded perspective view of a multi-layer substrate according to another embodiment of the present invention; -
3 Figure 12 illustrates a schematic view of a thermally conductive sheet with a cooling channel according to an embodiment of the present invention; -
4 12 illustrates a formation of a cooling channel on a heat conductive sheet according to an embodiment of the present invention; -
5 12 illustrates an exploded perspective view of an electronic device according to an embodiment of the present invention; -
6 12 illustrates an exploded perspective view of an electronic device according to another embodiment of the present invention; and -
7 12 illustrates a perspective view of an electronic device according to another embodiment of the present invention.
Detaillierte Beschreibung der AusführungsformenDetailed description of the embodiments
In
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das Durchgangsloch 40 mit einem wärmeleitenden Material wie beispielsweise Kupfer gefüllt. Das Durchgangsloch 40 kann auch ein hohles Durchgangsloch sein.In one embodiment of the invention, the through
Die elektrisch leitende Schicht 10 weist ein oder mehrere Durchgangslöcher 40 zur thermischen Verbindung mit der wärmeleitenden Schicht 20 auf. Von den auf den elektrisch leitenden Schichten 10 montierten elektronischen Bauelementen erzeugte Wärme wird über die jeweiligen Durchgangslöcher 40 an die wärmeleitende Schicht 20 abgeführt. In dem Kühlkanal 50 wird Kühlmittel, z. B. Glykol) zirkuliert, um die Wärme aus dem mehrlagigen Substrat 100 und der elektronischen Vorrichtung 200 abzustrahlen. Der Kühlkanal 50 und die Durchgangslöcher 40 führen die Wärme effektiv von den elektronischen Bauelementen auf beiden Kupferschichten 10 ab.The electrically
Ein geformtes Harzgehäuse 110 umschließt das mehrlagige Substrat 100. Der Einlass 80 des Kühlkanals 50 weist einen Dichtungsring 120 auf. Der Dichtungsring 120 verhindert ein Leck des Kühlmittels in der elektronischen Vorrichtung 200. Der Einlass 80 des Kühlkanals 50 weist ein abgestuftes Profil auf. Das abgestufte Profil erleichtert eine effektive Abdichtung durch den Dichtungsring 120.A molded
Wie in
Die elektrisch leitenden Schichten 10, 30 weisen Durchgangslöcher 40 zum Verbinden der wärmeleitenden Schicht 20 auf. Von den elektronischen Bauelementen auf den elektrisch leitenden Schichten 10, 30 erzeugte Wärme wird über die Durchgangslöcher 40 zu der wärmeleitenden Schicht 20 abgeführt. Durch die Kühlkanäle 50 der wärmeleitenden Schicht 20 fließendes Kühlmittel führt die Wärme weiter effektiv ab.The electrically
Die elektronische Vorrichtung 200 weist durch den Kühlkanal 50 und die wärmeleitenden Durchgangslöcher 40 eine verbesserte Wärmeeffizienz auf. Sie optimiert auch den Montageraum, da sie das Montieren von elektronischen Bauelementen auf zwei elektrisch leitenden Schichten 10, 50 gestattet und doch die Wärmeabführung verbessert.The
Es versteht sich, dass in der obigen Beschreibung erläuterte Ausführungsformen nur veranschaulichend sind und den Schutzumfang der Erfindung nicht einschränken. Viele solcher Ausführungsformen und andere Modifikationen und Änderungen der in der Beschreibung erläuterten Ausführungsformen kommen in Betracht. Der Schutzumfang der Erfindung wird lediglich durch den Schutzumfang der Ansprüche beschränkt.It should be understood that the embodiments described in the above description are only illustrative and do not limit the scope of the invention. Many such embodiments and other modifications and variations of the embodiments described in the specification are contemplated. The scope of the invention is only limited by the scope of the claims.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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