DE112014004421B4 - Verpresster Kühlkörper und Leistungsmodul mit integriertem Kühlkörper - Google Patents

Verpresster Kühlkörper und Leistungsmodul mit integriertem Kühlkörper Download PDF

Info

Publication number
DE112014004421B4
DE112014004421B4 DE112014004421.0T DE112014004421T DE112014004421B4 DE 112014004421 B4 DE112014004421 B4 DE 112014004421B4 DE 112014004421 T DE112014004421 T DE 112014004421T DE 112014004421 B4 DE112014004421 B4 DE 112014004421B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
outer periphery
plate
rib
heat sink
base
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.)
Active
Application number
DE112014004421.0T
Other languages
English (en)
Other versions
DE112014004421T5 (de
Inventor
Yasuyuki Sanda
Dai Nakajima
Hiroyuki Yoshihara
Kiyofumi Kitai
Kiyoshi Shibata
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of DE112014004421T5 publication Critical patent/DE112014004421T5/de
Application granted granted Critical
Publication of DE112014004421B4 publication Critical patent/DE112014004421B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3672—Foil-like cooling fins or heat sinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814—Conductive parts
    • H01L21/4871—Bases, plates or heatsinks
    • H01L21/4882—Assembly of heatsink parts
    • 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
    • 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
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3675—Cooling facilitated by shape of device characterised by the shape of the housing
    • 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
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3677—Wire-like or pin-like cooling fins or heat sinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/07—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/18—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof the devices being of types provided for in two or more different subgroups of the same main group of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—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
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/291—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—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
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3121—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed a substrate forming part of the encapsulation
    • 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
    • H01L23/49861—Lead-frames fixed on or encapsulated in 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
    • H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • 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
    • H01L24/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • 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
    • H01L2924/102—Material of the semiconductor or solid state bodies
    • H01L2924/1025—Semiconducting materials
    • H01L2924/1026—Compound semiconductors
    • H01L2924/1027—IV
    • H01L2924/10272—Silicon Carbide [SiC]
    • 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
    • H01L2924/102—Material of the semiconductor or solid state bodies
    • H01L2924/1025—Semiconducting materials
    • H01L2924/1026—Compound semiconductors
    • H01L2924/1032—III-V
    • H01L2924/1033—Gallium nitride [GaN]
    • 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
    • H01L2924/30—Technical effects
    • H01L2924/35—Mechanical effects
    • H01L2924/351—Thermal stress

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

Verpresster Kühlkörper (30), der Folgendes aufweist:- eine Rippenbasis (3), die eine äußere Peripherie (3a, 3s) aufweist und wobei die Rippenbasis (3) mit einer Mehrzahl an Rippeneinsetznuten (5) ausgebildet ist,- eine Mehrzahl an Rippen (1a, 1b), die unter Verwendung eines Verpressungsbereichs (4) in der Mehrzahl an Rippeneinsetznuten (5) der Rippenbasis (3) befestigt sind,- eine Platte (2), die einen Öffnungsbereich (2a) aufweist und die zwischen der äußeren Peripherie (3a) der Rippenbasis (3) und der Mehrzahl an Rippen (1a, 1b) platziert ist,- wobei die Dicke der äußeren Peripherie (3a, 3s) kleiner ist als die der Rippenbasis (3), und- wobei die Mehrzahl an Rippen (1a, 1b) in ihrer Länge in einer Ventilationsrichtung größer sind als die Rippenbasis (3) sowie in ihrer Länge in der Ventilationsrichtung größer sind als der Öffnungsbereich (2a) und- eine Länge der Platte (2) in der Ventilationsrichtung größer ist als die Länge der Rippenbasis (3) in der Ventilationsrichtung sowie größer ist als eine Länge der Rippen (1a, 1b) in der Ventilationsrichtung,- wobei ein überstehender Bereich (12) in dem Öffnungsbereich (2a) der Platte (2) gebildet ist, wobei die äußere Peripherie (3a, 3s) eine Nut (14) aufweist, die in einer dem überstehenden Bereich (12) der Platte (2) entsprechenden Position gebildet ist,wobei die äußere Peripherie (3a, 3s) eine erste äußere Peripherie (3a) und eine zweite äußere Peripherie (3s) mit unterschiedlichen Dicken beinhaltet, wobei die Platte (2) auf der ersten äußeren Peripherie (3a) platziert ist, wobei die erste äußere Peripherie (3a) innenseitig von der zweiten äußeren Peripherie (3s) angeordnet ist, undwobei die Dicke der ersten äußeren Peripherie (3a) größer ist als die Dicke der zweiten äußeren Peripherie (3s) sowie kleiner ist als die Dicke des Verpressungsbereichs (4).

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen verpressten (im englischen Sprachraum als „swaged“ bezeichnet) Kühlkörper und betrifft insbesondere eine Struktur des verpressten Kühlkörpers, der zur Integration mit einem Leistungsmodul verwendet wird.
  • EINSCHLÄGIGER STAND DER TECHNIK
  • Kühlkörper mit verpresster Struktur werden häufig als Kühleinrichtungen bei elektronischen Vorrichtungen verwendet, die Leistungshalbleiterelemente (sich erwärmende Bereiche) aufweisen, wie z.B. LSIs (Vorrichtungen mit hohem Integrationsgrad), Dioden und andere (siehe z.B. Patentdokumente 1, 4 und 5). Der Kühlkörper mit verpresster Struktur setzt Wärme von einem sich erwärmenden Bereich durch Wärmeleitung (oder Wärmetransfer) frei.
  • Bei einem Kühlkörper mit verpresster Struktur ist eine Vielzahl von Rippen in Rippeneinsetznuten eingesetzt, die in einer ebenen Oberfläche einer Rippenbasis gebildet sind. Die Rippenbasis und die Vielzahl von Rippen werden in integraler Weise ausgebildet, indem ein Verpressungsbereich der Rippenbasis verpresst wird, um dadurch plastische Verformung der Rippenbasis hervorzurufen.
  • In Bezug auf ein Leistungsmodul mit integriertem Kühlkörper ist ein Leistungsmodul mit integrierten Rippen bekannt, bei dem ein gerippter Kühlkörper zur Integration in unregelmäßige Bodenflächen einer Basis eines Harz-gekapselten Leistungsmoduls eingepasst ist (siehe z.B. Patentdokument 2). Von dem Kühlkörper freigesetzte Emissionsgeräusche können vermindert werden, indem Wärmeabführungsrippen mit einem Massepotential verbunden werden (siehe z.B. Patentdokument 3).
  • Das Patentdokument 6 offenbart einen verpressten Kühlkörper, der Folgendes aufweist: eine Rippenbasis, die eine äußere Peripherie aufweist und wobei die Rippenbasis mit einer Mehrzahl an Rippeneinsetznuten ausgebildet ist; eine Mehrzahl an Rippen, die unter Verwendung eines Verpressungsbereichs in der Mehrzahl an Rippeneinsetznuten der Rippenbasis befestigt sind; eine Platte, die einen Öffnungsbereich aufweist und die zwischen der äußeren Peripherie der Rippenbasis und der Mehrzahl an Rippen platziert ist, wobei die Dicke der äußeren Peripherie kleiner ist als die der Rippenbasis, und wobei die Mehrzahl an Rippen in ihrer Länge in einer Ventilationsrichtung größer sind als die Rippenbasis sowie in ihrer Länge in der Ventilationsrichtung größer sind als der Öffnungsbereich und eine Länge der Platte in der Ventilationsrichtung größer ist als die Länge der Rippenbasis in der Ventilationsrichtung sowie größer ist als eine Länge der Rippen in der Ventilationsrichtung, wobei ein überstehender Bereich in dem Öffnungsbereich der Platte gebildet ist, wobei die äußere Peripherie eine Nut aufweist, die in einer dem überstehenden Bereich der Platte entsprechenden Position gebildet ist.
  • Das Patentdokument 7 gibt einen Radiator an, der Folgendes aufweist: eine Vielzahl von Kühlrippen sowie eine Kühlrippenstützbasis mit einem Heizelement, das an einer ihrer Oberflächen angebracht ist, und einer Vielzahl von parallelen Rippennuten, an denen die Kühlrippen angebracht sind, und einem Vorsprung, der von einer Bodenfläche der Rippennuten um eine vorbestimmte Höhe vorsteht und dazu eingerichtet ist, die Kühlrippe zu fixieren, die an der anderen Oberfläche davon ausgebildet ist, wobei die Rippennut und der Vorsprung jeweils in einer Längsrichtung der Rippennut in eine Vielzahl von Teilen unterteilt sind und jede der geteilten Rippennuten und jeder der geteilten Vorsprünge in Längsrichtung der Rippennut eine gleiche Länge aufweist und diese paarweise angeordnet sind.
  • DOKUMENTE ZUM STAND DER TECHNIK
  • PATENTDOKUMENTE
    • Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP H07-193 383 A
    • Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2009-033 065 A
    • Patentdokument 3: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2012-049 167 A
    • Patentdokument 4: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2002-000 134 A
    • Patentdokument 5: PCT-Veröffentlichung WO 2011/061779 A1
    • Patentdokument 6: JP 5 236 127 B1
    • Patentdokument 7: EP 2 503 593 Al
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG MIT DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
  • Bei dem Kühlkörper mit verpresster Struktur gemäß Patentdokument 1 sind verschiedene Elemente, wie z.B. eine Rippenbasis und Rippen, durch einen Verpressungsvorgang integriert bzw. einstückig ausgebildet. Ein Merkmal des verpressten Kühlkörpers besteht darin, dass die Länge der Rippen in einer Ventilationsrichtung tendenziell länger ist als die der Rippenbasis. Bei der Herstellung eines derartigen verpressten Kühlkörpers reichen die Rippenbasis und die Rippen nicht aus, um einen Ventilationsweg sicherzustellen, und die Wärmeabführungsleistung wird unzulänglich.
  • Bei einer Struktur zum Abstrahlen von Wärme von einem sich erwärmenden Element, wie einem Leistungshalbleiterelement, von einem verpressten Kühlkörper mit Hilfe von Fett, wird eine Schraubenöffnung auf der Seite der Rippenbasis des verpressten Kühlkörpers durch spanende Bearbeitung hergestellt. Die spanende Herstellung verursacht höhere Kosten bei einem Leistungsmodul, und die Rippenbasis wird größer, um Platz für die spanende Bearbeitung der Schraubenöffnung sicherzustellen. Die Schraubenöffnung, die in eine mit Fett bedeckte Fläche der Rippenbasis eingearbeitet ist, vermindert die Wärmeabführungsleistung des Kühlkörpers.
  • Die vorliegende Erfindung ist zum Lösen der vorstehend geschilderten Probleme erfolgt und zielt ab auf die Herstellung eines verpressten Kühlkörpers, der einen ausreichenden Ventilationsweg für eine hohe Wärmeabführungsleistung sicherstellt und sich in einfacher Weise an einem sich erwärmenden Bereich anbringen lässt, sowie auf die Bereitstellung eines Leistungsmoduls mit integriertem Kühlkörper, das mit einem solchen verpressten Kühlkörper ausgestattet ist.
  • MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
  • Ein verpresster Kühlkörper gemäß der vorliegenden Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe ist in den Ansprüchen 1 und 12 definiert. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kühlkörpers sind in den Unteransprüchen 2 bis 11 angegeben. Ein erfindungsgemäßes Leistungsmodul mit integriertem Kühlkörper ist im Anspruch 13 definiert. Die Ausführungsformen und/oder Beispiele der folgenden Beschreibung, die nicht von den Ansprüchen abgedeckt sind, dienen nur der Veranschaulichung und sollen dem Leser nur helfen, die vorliegende Erfindung besser zu verstehen. Solche Ausführungsformen und/oder Beispiele, die nicht durch die Ansprüche abgedeckt sind, sind jedoch nicht Teil der vorliegenden Erfindung, die ausschließlich durch die Ansprüche definiert ist.
  • VORTEILE DER ERFINDUNG
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein verpresster Kühlkörper einen Ventilationsweg sicherstellen sowie eine ausreichende Wärmeabführungsleistung erzielen, wenn der verpresste Kühlkörper unter Zwischenanordnung einer Platte an einer Rippenbasis ausgebildet ist. Ferner sind die Rippenbasis und die Platte mit ausreichender Festigkeit befestigt, da die Rippenbasis und die Platte durch einen Verpressungsvorgang (oder Pressvorgang) unter Verwendung eines an der Platte vorgesehenen überstehenden Bereichs integriert ausgebildet sind.
  • Figurenliste
  • In den Zeichnungen zeigen:
    • 1 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung einer Gesamtausbildung eines Leistungsmoduls mit integriertem Kühlkörper gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
    • 2 eine Anordnungsdarstellung zur Erläuterung einer Gesamtausbildung eines verpressten Kühlkörpers gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
    • 3 eine Teildarstellung zur Erläuterung von Komponenten eines verpressten Kühlkörpers gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
    • 4A bis 4D Prozessdarstellungen zur Erläuterung von Schritten eines Verpressungsvorgangs für einen verpressten Kühlkörpers;
    • 5A und 5B schematische Darstellungen zur Erläuterung von Wirkungen einer Platte auf den Ventilationsweg;
    • 6A bis 6C schematische Darstellungen eines verpressten Kühlkörpers gemäß Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung zur Erläuterung von Wirkungen von in einer Platte vorgesehenen Belüftungsöffnungen;
    • 7 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung einer Relation zwischen einer Rippenbasis und Rippen;
    • 8A bis 8C schematische Darstellungen eines verpressten Kühlkörpers gemäß Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung zur Erläuterung der Rolle von an einer Platte ausgebildeten überstehenden Bereichen;
    • 9 eine schematische Ansicht zur Erläuterung von Variationen eines an einer Platte ausgebildeten konvexen Wandbereichs;
    • 10 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung einer Konfiguration einer in eine Rippenbasis eingesetzten Platte;
    • 11A und 11B eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht zur Erläuterung der Struktur von an einer Rippenbasis gebildeten Späneaufnahmenuten bei einem verpressten Kühlkörper gemäß Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung;
    • 12A und 12B eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht zur Erläuterung der Struktur von an einer Rippenbasis ausgebildeten Plattenführungsnuten bei einem verpressten Kühlkörper gemäß Ausführungsbeispiel 4 der vorliegenden Erfindung;
    • 13 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Rippenbasis, die von einer Platte mit überstehenden Bereichen bedeckt ist;
    • 14A bis 14C schematische Darstellungen zur Erläuterung der Rolle von Späneaufnahmenuten und Plattenführungsnuten, die in einer Rippenbasis gebildet sind;
    • 15 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung einer Gesamtausbildung eines Leistungsmoduls mit integriertem Kühlkörper gemäß Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung; und
    • 16 eine Schnittdarstellung zur Erläuterung einer Struktur einer Rippenbasis gemäß Ausführungsbeispiel 6 der vorliegenden Erfindung.
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen von verpressten Kühlkörpern sowie Leistungsmodulen mit integriertem Kühlkörper gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es sei erwähnt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die nachfolgende Beschreibung eingeschränkt ist, sondern im Umfang der vorliegenden Erfindung in geeigneter Weise modifiziert werden kann.
  • AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 1
  • 1 zeigt ein Leistungsmodul 100 mit integriertem Kühlkörper gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung. Das Leistungsmodul 100 mit integriertem Kühlkörper besitzt einen verpressten Kühlkörper 30 sowie einen Leistungsmodulbereich 40. Der verpresste Kühlkörper 30 ist aus einer Vielzahl von Rippen 1, einer Platte 2 (einem zwischengeordneten Element) sowie einer Rippenbasis 3 gebildet.
  • Ein Leistungshalbleiterelement 19 (Chip) ist an einem Leiterrahmen 16 angebracht und mit dem Leiterrahmen 16 mittels Lotmaterial und/oder dergleichen verbunden. Der Leiterrahmen 16 ist an der Rippenbasis 3 haftend angebracht, wobei ein isolierender Flächenkörper 20 dazwischen angeordnet ist.
  • Der Leistungsmodulbereich, die Platte und die Rippen sind in integraler Weise ausgebildet, um ein Leistungsmodul 100 mit integriertem Kühlkörper zu bilden. Der Leistungsmodulbereich 40 ist durch Transferpressen (Transfer Molding) gebildet, wobei die Rippenbasis auf einer Wärmeabführungsseite des Leistungsmodulbereichs eingebettet wird. Die Platte 2 wird zwischengeordnet, und die Rippen 1 werden später zur Befestigung derselben durch Verpressen angebracht. Zur Zwischenanordnung der Platte 2 in der Rippenbasis wird die Platte 2 auf die Rippenbasis 3 aufgepresst und auf der äußeren Peripherie platziert (vgl. 3).
  • Ein Formharz 18 (Körper) des Leistungsmodulbereichs 40, wenn dieser durch Transferpressen gebildet wird, schützt das Leistungshalbleiterelement vor Zerstörung durch lokale Einwirkung einer Verpressbelastung auf das Element. Insbesondere verhindert eine vereinigte Struktur des Formharzes 18 extreme Spannungskonzentration und entlastet Spannungen. Somit gewährleistet das Leistungsmodul 100 mit integriertem Kühlkörper Zuverlässigkeit, indem es eine vereinigte Struktur von Formharzen aufweist, wie z.B. einem Epoxyharz und ähnlichen harten Harzen.
  • Herkömmliche Leistungsmodule mit integriertem Kühlkörper stellen einen Wärmeabführungspfad sicher, indem sie eine thermische Verbindung mit wärmeleitfähigem Fett zwischen einer fertiggestellten ebenen Bodenfläche des Leistungsmoduls und einer fertiggestellten ebenen Oberfläche des Kühlkörpers erzeugen. Im Allgemeinen besitzt das thermisch leitfähige Fett Füllstoffe und Harz. Das Aufbringen des thermisch leitfähigen Fetts stellt für das Modul kein größeres Hindernis dar. Das Ausbluten des Fetts unter Trennung in Füllstoffe und Harz erhöht jedoch den thermischen Kontaktwiderstand eines Bereichs mit thermisch leitfähigem Fett.
  • Ferner ändert sich die Wölbung einer Bodenfläche des Leistungsmoduls mit einer Änderung der Temperatur des Leistungsmoduls, und es ändert sich eine Trennung zwischen der Bodenfläche des Leistungsmoduls und der Bodenfläche des Kühlkörpers. Das Leistungsmodul kann einem als Austrocknen bekannten Phänomen ausgesetzt sein, bei dem das thermisch leitfähige Fett nach außen gedrückt wird. In diesem Fall kommt es wiederum zu einem Anstieg des thermischen Kontaktwiderstands.
  • Was die Halbleiterelemente 19 anbelangt, so kann vorzugsweise ein Halbleiterelement, das aus einem Halbleiter mit großer Bandlücke gebildet ist, die größer ist als die von Silizium, zusätzlich zu einem Halbleiterelement aus Silizium verwendet werden. Der Halbleiter mit großer Bandlücke wird z.B. aus Siliziumcarbid (SiC), einem Material auf Gallium-Nitrid-Basis oder Diamant gebildet. Durch Verwenden eines solchen Halbleiters mit großer Bandlücke für ein Leistungshalbleiterelement lässt sich eine das Element verwendende Vorrichtung klein ausbilden, da seine zulässige Stromdichte hoch ist und seine Leistungsverluste gering sind.
  • 2 zeigt eine zusammengebaute Konfiguration eines weiteren verpressten Kühlkörpers gemäß Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung. Der verpresste Kühlkörper 30 besitzt eine Vielzahl von Rippen 1, eine Platte 2 und eine Rippenbasis 3. Ein konvexer Wandbereich 6 ist auf einer Rippenseite der Rippenbasis 3 gebildet. Eine Vielzahl von Rippen 1 ist durch den konvexen Wandbereich 6 der Rippenbasis 3 abgestützt.
  • Bei dem Leistungsmodul mit integriertem Kühlkörper werden im Gegensatz zu einem Modul, das durch Anbringen von gewellten Rippen an einer Rippenbasis gebildet ist, die Rippen 1 zu einem späteren Zeitpunkt durch Verpressen an der Rippenbasis 3 angebracht, die bereits in integraler Weise mit dem Leistungsmodulbereich ausgebildet ist. Da die Rippen 1 eines ebenen Plattenelements mit dem konvexen Wandbereich 6 der Rippenbasis 3 in äußerst engen Kontakt gebracht werden können, besitzt das Leistungsmodul mit integriertem Kühlkörper einen geeigneten niedrigen thermischen Kontaktwiderstand sowie eine hohe Wärmeabführungsleistung.
  • 3 zeigt eine Teildarstellung des verpressten Kühlkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung zur Veranschaulichung eines Zustands mit den Bestandteilen vor der Montage. Eine Öffnung 2a mit einer größeren Größe (Breite) als der konvexe Wandbereich 6 der Rippenbasis 3 ist in der Platte 2 gebildet. Die Platte 2 wird auf die äußere Peripherie 3a (eine erste äußere Peripherie) der Rippenbasis 3 gesetzt und abgestützt. Die Rippen 1, die Platte 2 und die Rippenbasis 3 werden nach der Montage aneinander durch Verpressen miteinander vereinigt.
  • Eine äußere Peripherie 3s der Rippenbasis 3 ist bei einem Integrationsschritt mit Formharz notwendig. In diesem Formgebungsschritt wird ein Positionierstift verwendet. Die äußere Peripherie 3a ist in Bezug auf die äußere Peripherie 3s (eine zweite äußere Peripherie) auf einer inneren peripheren Seite der Rippenbasis angeordnet. Die Dicke der äußeren Peripherie 3a ist größer als die Dicke der äußeren Peripherie 3s, ist jedoch geringer als die Dicke des konvexen Wandbereichs 6. Die Dicken sind als Länge ausgehend von einer Leistungsmodul-Installationsfläche 3p definiert.
  • Die Rippen 1 sind an einer rippenseitigen Fläche 3f der Rippenbasis angebracht. Da jedoch die äußere Peripherie 3s nicht von essenzieller Bedeutung ist, können die äußere Peripherie 3a und die äußere Peripherie 3s als Einheit ausgeführt sein, wie dies in 1 gezeigt ist. Die Dicke der äußeren Peripherie 3a (Ta) und die Dicke der äußeren Peripherie 3s (Ts) sind kleiner als die Dicke der Rippenbasis (Tf).
  • Die 4 (4A bis 4D) veranschaulichen Montageschritte des verpressten Kühlkörpers. Eine äußere Peripherie 3a, ein Verpressungsbereich 4, eine Rippeneinsetznut 5 und ein konvexer Wandbereich 6 sind in der Rippenbasis 3 gebildet, wie dies in 4A gezeigt ist. Die Verpressungsbereiche 4 und die konvexen Wandbereichs 6 sind einander abwechselnd angeordnet. Der Verpressungsbereich 4, der eine gegabelte Formgebung aufweist, erfährt zum Zeitpunkt des Verpressungsvorgangs eine plastische Verformung durch eine Pressbelastung.
  • Zwei Einsetznuten (eine erste Rippeneinsetznut 5a und eine zweite Rippeneinsetznut 5b) sind zwischen den konvexen Wandbereichen 6 gebildet, wobei die Bereiche einander zugewandt gegenüberliegen. Die Rippe 1 wird in eine jeweilige Rippeneinsetznut 5 eingesetzt. Die äußere Peripherie 3a ist an einem Umfang der Rippenbasis 3 vorgesehen, so dass die Platte 2 zwischen konvexen Wandbereichen 6 angeordnet ist. Die Dicke der äußeren Peripherie 3a ist geringer als die Dicke des Verpressungsbereichs 4 und des konvexen Wandbereichs 6.
  • Zuerst wird, wie in 4B gezeigt, die eine Öffnung 2a aufweisende Platte 2 auf die äußere Peripherie 3a aufgesetzt. Wie in 4C dargestellt, wird dann eine Vielzahl von Rippen 1 in die Rippeneinsetznuten 5 eingesetzt. Die Vielzahl von Rippen wird auf der Rippenbasis 3 eingesetzt gehalten. Insbesondere wird eine erste Rippe 1a in die erste Rippeneinsetznut 5a eingesetzt, und eine zweite Rippe 1b wird in die zweite Rippeneinsetznut 5b eingesetzt. Der konvexe Wandbereich 6 tritt mit den Rippen 1 in Kontakt. Wie ferner in 4D dargestellt ist, wird eine Vorrichtung 21 zwischen Rippen eingesetzt.
  • Während der Verpressungsbereich 4 sich plastisch verformt, werden die Rippen 1 an der Rippenbasis 3 durch Verpressen befestigt. Der Verpressungsbereich 4 erfährt eine plastische Verformung zu einer Rippenseite, und die Rippen 1 berühren die konvexen Randbereiche 6 der Rippenbasis 3 von ihren beiden Seiten. Auf diese Weise werden durch den Verpressungsvorgang die Rippenbasis 3 und die Rippen 1 miteinander vereinigt.
  • Wirkungen der Platte 2 werden anhand der 5 (5A und 5B) beschrieben. In den Zeichnungen stellen weiße Pfeile Strömungsgeschwindigkeitsvektoren 7 dar. Wenn die Rippenlänge in der Ventilationsrichtung größer ist als die Länge der Rippenbasis, ist das mit Rippen integrierte Leistungsmodul nicht in der Lage, einen Ventilationsweg mit hoher Wärmeabführungsleistung zu schaffen.
  • Wenn die Platte 2 zwischen der Rippenbasis 3 und den Rippen 1 angeordnet ist und diese miteinander integriert sind, kann in der in 5A gezeigten Weise ein linearer Ventilationsweg in einer Ventilationsrichtung geschaffen werden, selbst wenn die Rippenlänge in der Ventilationsrichtung größer ist als die Länge der Rippenbasis.
  • Im Gegensatz dazu werden, wie in 5B gezeigt, von der Rippenbasis 3 nach oben oder nach unten führende Ventilationswege im Fall eines verpressten Kühlkörpers gebildet, der keine Platte aufweist. Da verpresste Kühlkörper gemäß der vorliegenden Erfindung einen Ventilationsweg in vollem Umfang nutzen, wird die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Rippen nicht vermindert, und die Wärmeabführungsleistung ist verbessert.
  • Die Rippenbasis 3 und die Platte 2 sowie die Rippenbasis 3 und die Rippen 1 stehen miteinander in Kontakt und sind vereinigt. Da die Platte 2 durch die Wärmeleitung in jedem Kontaktbereich als Wärmeableitungsweg arbeiten kann, ist die Wärmeabführungsleistung verbessert. Hinsichtlich der Rippen 1 sind durch die Auswahl von Platten aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen als Material für die Rippen die spanenden Bearbeitungseigenschaften sowie die Wärmeabführungsleistung gleichzeitig sichergestellt. Außerdem ist die Rippenbasis 3 durch spanende Bearbeitung, Druckgießen, Schmieden oder Strangpressen gearbeitet, wobei sie aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet ist.
  • Jedoch sind die Rippen 1 und die Rippenbasis 3 nicht auf Aluminiummaterial beschränkt, und die Rippen 1 sowie die Rippenbasis 3 können jeweils aus unterschiedlichen Materialkombinationen gebildet sein. Beispielsweise führt eine Rippe, die aus einem Plattenmaterial auf Kupferbasis hergestellt ist, zu einer weiteren Verbesserung der Wärmeabführungseigenschaften im Vergleich zu einer Rippe, die aus Aluminium hergestellt ist.
  • In Bezug auf den verpressten Kühlkörper gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Dicke der Rippe 1 mit 0,6 mm bis 1,0 mm vorgegeben werden, die Breite der Rippeneinsetznut 5 kann mit 0,8 mm bis 1,2 mm vorgegeben werden, und die Mittenbeabstandung der Rippen 1 kann mit 3 mm bis 5 mm vorgegeben werden. Die Platte 2 bildet einen Ventilationsweg zur Wärmeableitung. Der verpresste Kühlkörper ist in seiner Wärmeabführungsleistung verbessert, auch wenn er eine Ausbildung der Rippen 1 mit einer Länge von etwa dem Zweifachen der Rippenbasis 3 entlang einer Ventilationsrichtung verwendet.
  • Da die verpressten Kühlkörper gemäß der vorliegenden Erfindung in der Länge der Rippen sehr flexibel sind sowie frei hinsichtlich der Ausbildung der Größe der Rippenbasis sind, konnten Rippenbasiselemente mit kleineren Größen implementiert werden.
  • Es sei erwähnt, dass die vorstehend genannten numerischen Werte nur Beispiele sind und die Erfindung nicht speziell auf diese Werte begrenzt ist, sondern frei ausgebildet werden kann. Die Rippenbasis und die Rippen wurden bei einer niedrigen Pressbelastung integriert, und zwar unter Verwendung einer Struktur, bei der die Rippen fest gegen einen konvexen Wandbereich der Rippenbasis gepresst wurden, und zwar von beiden Seiten des Bereichs.
  • Ein konvexer Wandbereich 6 der Rippenbasis besitzt eine Oberflächenrauheit (Ra) von ca. 0,5 µm. Der thermische Kontaktwiderstand wurde durch die extrem hohe Glattheit der Rippenbasis vermindert. Eine Oberflächenrauheit von 0,1 µm oder weniger war für Rippen aus gewalztem Material ohne besonderen Kostenanstieg möglich. Eine geringere Oberflächenrauheit verbessert die Wärmeabführungsleistung.
  • Leistungsmodule mit integriertem Kühlkörper gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen unabhängig von der Rippenlänge und der Rippenbasislänge eine hohe Wärmeabführungsleistung auf, da eine Platte 2 zur Gewährleistung eines Ventilationswegs vorgesehen ist. Ferner trennt die Platte einen kühlenden Luftstrom von dem Ventilationsweg und einem Leistungsmodul. Verschiedene Elektroden des Leistungsmoduls sind abgeschirmt, um einen direkten Einfluss des Luftstroms auszuschließen.
  • Außerdem werden Isolierungsdistanzen zum Verhindern einer Isolierungsbeeinträchtigung durch verbleibende Staubpartikel und Staub gemäß einem Verschmutzungsniveau klassifiziert. Ein höheres Verschmutzungsniveau erfordert eine größere Distanz. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Elektroden des Leistungsmoduls vor einem Kontakt mit dem kühlenden Luftstrom abgeschirmt. Das Leistungsmodul kann für ein niedrigeres Verschmutzungsniveau ausgelegt sowie in seiner Größe kleiner ausgebildet werden.
  • AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 2
  • Bei Leistungsmodulen mit integrierten Rippen sind einige Punkte festzulegen. Die Leistungsmodule mit integrierten Rippen weisen keine Konstruktion (oder Funktion) auf einer Leistungsmodulseite zur Befestigung an Konstruktionselementen auf. Eine mit hoher Geschwindigkeit arbeitende Schaltvorrichtung wird zum Verhindern von Fehlfunktionen eines Halbleiterelements und einer Steuerschaltung nicht akzeptiert, wenn eine Rippe eine größere Länge als eine Rippenbasis aufweist und die Rippen Strahlungsgeräusche abgeben.
  • Die Ausbildung des verpressten Kühlkörpers gemäß Ausführungsbeispiel 2 wird im Folgenden anhand der 6 (6A bis 6C) beschrieben. Wie in 6A gezeigt, ist die Platte 2 gemäß Ausführungsbeispiel 2 an den vier Ecken mit Belüftungsöffnungen 2b ausgebildet. Wie in 6B dargestellt, ermöglichen die Belüftungsöffnungen 2b die Befestigung eines verpressten Kühlkörpers 30 an dem sich erwärmenden Bereich 8, wie z.B. einem Leistungsmodul 40, mittels einer Schraube 9. Wie in 6C dargestellt, können auch ein Befestigungselement 10 und der Kühlkörper 30 mittels der Schraube 9 befestigt werden.
  • Die Platten 2 werden mittels eines Werkzeugs zum Pressschmieden hergestellt. Belüftungsöffnungen 2b werden ohne zusätzliche Arbeitskosten hergestellt. Die Schwingungsfestigkeit können verbessert werden, wenn Belüftungsöffnungen 2b in der Platte 2 gebildet werden und der sich erwärmende Bereich 8 oder das Befestigungselement 10 an dem verpressten Kühlkörper befestigt wird. Es ist darauf hinzuweisen, dass zum Zeitpunkt der Herstellung des verpressten Kühlkörpers die in der Platte vorgesehenen Belüftungsöffnungen zur Positionierung der Platte sowie zur Befestigung der Richtung der Platte zur Verfügung standen.
  • Die Platte 2 gemäß Ausführungsbeispiel 2 hat die Funktion einer Konstruktion zum Befestigen des hergestellten verpressten Kühlkörpers 30 an einem sich erwärmenden Bereich 8 und einem Befestigungsbereich 10. Es ist wünschenswert, die Platte 2 mit einem Metall herzustellen, das eine ausreichende Festigkeit aufweist, wie z.B. aus verzinktem Stahlblech und rostfreiem Stahl.
  • Jedoch muss es sich bei der Platte 2 nicht unbedingt um Metall handeln, sondern es können auch Harzsystemmaterialien verwendet werden. Bei Verwendung von Harzsystemmaterialien für die Platte 2 ist es notwendig, die Leitfähigkeit der Platte 2 vom Standpunkt von elektrischen Störsignalen ausreichend hoch vorzusehen.
  • Vorzugsweise ist die Dicke der Platte 2 größer vorgegeben als ein Dickenunterschied d zwischen der äußeren Peripherie 3a und der Rippeneinsetznut 5 (siehe 7A). Zum Zeitpunkt des Verpressungsvorgangs werden die Rippen ausgehend von der rippenseitigen Fläche 3f, die der Leistungsmodul-Installationsfläche 3p gegenüberliegt oder dieser zugewandt ist, fest in Plattenrichtung gedrückt. Während die Rippenbasis 3 mit der Platte 2 in Kontakt gehalten bleibt, wird einen Verpressungsvorgang ausgeführt. Die Platte 2 kann dadurch einstückig mit der Rippenbasis 3 und den Rippen 1 ausgebildet werden.
  • Eine angemessene Festigkeit ist für beide Kontakte zwischen den Rippen 1 und der Platte 2 sowie zwischen der Platte 2 und der Rippenbasis 3 sichergestellt. Ein verpresster Kühlkörper kann an einem sich erwärmenden Bereich 8 oder einem Befestigungselement 10 durch die Platte 2 mit verbesserter Festigkeit und Schwingungsfestigkeit befestigt werden, nachdem die Integration der Rippen 1, der Platte 2 und der Rippenbasis 3 erfolgt ist.
  • Das Ausbilden von Belüftungsöffnungen 2b verbessert nicht nur die Festigkeit und die Schwingungsfestigkeit, sondern reduziert auch den elektrischen Widerstand zwischen der Platte und den Rippen, da vergrößerte Kontaktflächen zahlreiche elektrische Kontaktpunkte bilden. Üblicherweise wird ein Erdungsmetall an einer Platte angebracht und bildet einen Erdungsanschluss, so dass ein Kühlkörper elektrisch mit Masse verbunden ist. Das Erdungsmetall dient zur Befestigung eines Anschlusses zur Schraubbefestigung einer Erdungsleitung an dem Kühlkörper über einen Metallleiter. Einige Erdungsmetall-Passstücke sind an Schraubenöffnungen des Kühlkörpers angebracht, während andere an einer an dem Kühlkörper integrierten Platte angebracht sind.
  • Bei dem verpressten Kühlkörper handelt es sich um einen Typ eines Kühlkörpers, der im Großen und Ganzen aus Rippen, einer Rippenbasis und einer Platte gebildet ist. An einer Platte vorgesehene Erdungsmetalle eliminieren einen Schraubbefestigungsbereich an einer Rippenbasis. Die Rippenbasiselemente werden mit einem minimalen Volumen hergestellt, wobei der Körper insgesamt in seiner Größe verkleinert ist. Im Allgemeinen beinhalten Kühlkörper einen Erdungsanschluss, wobei sie unter Verwendung des Erdungsanschlusses mit Massepotential verbunden sind.
  • Wenn ein Kühlkörper eine hohe Impedanz gegenüber Masse aufweist, verhält sich der Kühlkörper wie eine Antenne und stört das elektrische Raumpotential. Mit der vorliegenden Erfindung werden die elektrischen Widerstände zwischen einer Rippenbasis, Rippen und einer Platte vermindert. Infolgedessen ist die Rauschbeständigkeit verbessert, und es ist eine hohe Toleranz hinsichtlich Rauschen gewährleistet.
  • Darüber hinaus ist die Wärmeabführungsleistung verbessert, da die Rippenbasis und die Platte in festen Kontakt miteinander gebracht sind und ein Wärmetransfer durch Leitung zwischen diesen sichergestellt ist. Außerdem sind Belüftungsöffnungen in einer Platte als Konstruktion zur Befestigung an dem Leistungsmodul mit integriertem Kühlkörper vorgesehen. Die Belüftungsöffnungen ermöglichen eine einfache Befestigung von Befestigungselementen an einem hergestellten Leistungsmodul mit integriertem Kühlkörper.
  • AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 3
  • Die 8A bis 8C veranschaulichen einen verpressten Kühlkörper gemäß Ausführungsbeispiel 3 der vorliegenden Erfindung. Wie in 8A dargestellt, ist mindestens ein überstehender Bereich 12 an einer kürzeren Seite und/oder einer längeren Seite der Platte 2 gemäß dem Ausführungsbeispiel vorgesehen. Ein Abstand Dp bezeichnet eine Distanz zwischen den überstehenden Bereichen, die einander in einer Längsseitenrichtung zugewandt gegenüberliegen. 8B stellt eine Rippenbasis 3 dar.
  • Der Abstand Db bezeichnet eine Distanz zwischen den konvexen Wandbereichen 6, die am weitesten voneinander beabstandet sind. Die überstehenden Bereiche 12 der Platte 2 sind derart hergestellt, dass sie die Bedingung Beabstandung Dp < Beabstandung Db erfüllen. Wie in 8C gezeigt, ist der überstehende Bereich 12 mit der Rippenbasis 3 und einer Platte 2 verpresst (oder angepresst), wobei überstehende Bereiche an einer Rippenbasis befestigt sind.
  • Unter Verwendung einer Platte 2 mit überstehenden Bereichen werden Verpressungsarbeiten für die Rippenbasis 3 und die Platte 2 ausgeführt. Die Rippenbasis 3 und die Platte 2 werden ausreichend aneinander befestigt, und ferner werden die Rippen 1 mit der Rippenbasis 3 verpresst. Bei dem verpressten Kühlkörper nach dem Verpressungsvorgang handelt es sich um einen Kühlkörper mit geeigneter S chwingungsfesti gkei t.
  • Die Rippenbasis und die Platte werden üblicherweise durch maschinelle Bearbeitung hergestellt, wie z.B. Stanzpressen, Druckgießen und Schneiden. Es muss ein Freiraum zwischen einer Rippenbasis und einer Platte vorhanden sein, um einen Montagefehler zu vermeiden. Ein Kühlkörper benötigt einen Freiraum, der Dimensionstoleranz antizipiert. Ein Freiraum von etwa 0,1 mm muss als Minimum sichergestellt werden. Im Gegensatz dazu ist zumindest ein Spielraum von plus oder minus 0,1 mm für die Dimensionstoleranz erforderlich. Infolgedessen besteht ein Spalt von etwa 0,2 mm zwischen einer Rippenbasis und einer Platte. Bei Vorhandensein eines solchen Spalts ist die Platte 2 mit einem horizontal verlaufenden Spalt an der Rippenbasis 3 gehalten.
  • Die Platte wird auf die äußere Peripherie 3a (die erste äußere Peripherie) gesetzt. Der äußere Peripherie 3a ist weiter innen angeordnet als die äußere Peripherie 3s (die zweite äußere Peripherie). Die Dicke der äußeren Peripherie 3a ist größer als die Dicke der äußeren Peripherie 3s, jedoch kleiner als die Dicke des Verpressungsbereichs 4. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel besitzen überstehende Bereiche 12 einer Platte einen derartigen dimensionsmäßigen Sitz, dass einige Verlagerungen nach innen zur Rippenbasis hin durch plastische Verformung erfolgen.
  • Der verpresste Kühlkörper weist nach dem Verpressen keinen Abstand auf und besitzt eine verbesserte Schwingungsfestigkeit. Ferner stehen die Rippenbasis und die Platte in sehr festem Kontakt miteinander. Der thermische Kontaktwiderstand zwischen der Rippenbasis und der Platte ist vermindert, und die Wärmeabführungsleistung des verpressten Kühlkörpers ist verbessert.
  • Die Platte und die Rippenbasis werden durch überstehende Bereiche 12 der Platte verpresst, wobei dann elektrische Kontaktpunkte stabil gebildet sind. Hinsichtlich des elektrischen Widerstands des verpressten Kühlkörpers nach dem Verpressungsvorgang sind die elektrischen Widerstandswerte der Platte zu den Rippen konstant auf das Widerstandsniveau von vorhandenen Elementen reduziert. Bevor und nachdem die Schwingungstests sowie die zyklischen Wärmetests ausgeführt werden, sind durch das Vorsehen von überstehenden Bereichen auf einer Platte Änderungen der elektrischen Widerstände auf einige Prozentpunkte vermindert worden.
  • Ferner kann durch das Vorsehen von überstehenden Bereichen an einer Platte eine hohe Steifigkeit des Kühlkörpers aufrechterhalten werden und eine Konstruktion mit ausreichender Schwingungsfestigkeit erzielt werden, auch nachdem der Kühlkörper durch die Belüftungsöffnungen der Platte an den Befestigungselementen befestigt worden ist.
  • Es folgt eine ergänzende Beschreibung der Formgebung der überstehenden Bereiche 12 der Platte anhand der 9 (9A bis 9C). Die überstehenden Bereiche 12 können die Formgebung eines spitzen Winkels (9A), die Form eines R (9B) sowie eine quadratische Formgebung (9C) aufweisen. Alle dieser Formgebungen sind akzeptabel. Bei Experimenten mit einer R-Form sowie einer Form mit einem spitzen Winkel wurden Rippenbasiselemente und Platten zum Zeitpunkt der Verpressung mit einer niedrigen Pressbelastung integriert.
  • Mit anderen Worten, die Rippenbasiselemente wurden plastisch verformt, um hohe elektrische Widerstände zu vermindern. Ein bloßer Kontakt reicht nicht aus, um einen Kontaktwiderstand zu vermindern. Die Verformung reduzierte die Widerstände auf das Niveau eines ohmschen Kontakts. Eine Platte aus Metallmaterial verbessert die Unterdrückung von Strahlungsgeräuschen. Wenn die externe Größe der Platten gleich der oder größer als die Größe einer Rippe vorgegeben werden, so werden Emissionsgeräusche stark unterdrückt.
  • AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 4
  • Platten 2 sind häufig aus Materialien gebildet, die härter sind als die der Rippenbasiselemente 3. Wenn eine Rippenbasis und eine Platte mit überstehenden Bereichen verpresst werden, kommt es zu einem Schaben der überstehenden Bereiche an einer Rippenbasis. Nach dem Ausführen des Verpressungsvorgangs sind eine Rippenbasis und eine Platte mit überstehenden Bereichen befestigt. Wie in 10 gezeigt, werden dadurch Schneidspäne 13 erzeugt, wie z.B. Aluminiumabfall, der durch die überstehenden Bereiche der Platte abgeschabt wird. Es besteht die Wahrscheinlichkeit, dass eine Platte mit einer Neigung an der Rippenbasis befestigt wird.
  • Wenn eine Platte mit einer Neigung an einer Rippenbasis befestigt wird, wird die Kontaktfläche der Rippen 1 und eines konvexen Wandbereichs 6 auf der Seite, auf der sich die Platte in einem schwebenden Zustand befindet, vermindert, wenn die Rippen und die Rippenbasis miteinander verpresst werden. Die Rippenfestigkeit nach dem Verpressen kann abnehmen.
  • Aus diesem Grund wird eine Spänebeseitigungsnut bzw. Späneaufnahmenut 14 an der Rippenbasis 3 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorgeformt, wie dies in 11 (11A, 11B) dargestellt ist. Die in der äußeren Peripherie 3a der Rippenbasis 3 ausgebildete Späneaufnahmenut 14 ist in dem unteren Teil der Rippenbasis gebildet, bei der durch die überstehenden Bereiche der Platte Abschabungen auftreten. Bei der Rippenbasis gemäß dem Ausführungsbeispiel verhinderten die überstehenden Bereiche die Befestigung einer Platte in konstant schwebender Weise, wenn eine Platte und eine Rippenbasis miteinander verpresst wurden.
  • Wie ferner in 12 (12A, 12B) dargestellt ist, ist zusätzlich zu der vorstehend genannten Späneaufnahmenut 14 eine Plattenführungsnut 15 in einem Bereich der Rippenbasis vorgesehen, bei dem von den überstehenden Bereichen einer Platte Abschabungen auftreten. Die Platte und die Rippenbasis werden mit höherer Produktivität miteinander verpresst (durch Pressen aneinander befestigt). Die Plattenführungsnut 15, die in dem konvexen Wandbereich 6 der Rippenbasis gebildet ist, ist in ihrer Länge kürzer ausgebildet als die Länge eines überstehenden Bereichs 12 der Platte.
  • Im Fall einer Platte ohne Plattenführungsnuten wird die Platte mit überstehenden Bereichen zum Zeitpunkt des Verpressungsvorgangs auf der Rippenbasis platziert (siehe 13). Aus diesem Grund ist die Positionierung der Rippenbasis und der Platte schwierig. Wenn eine Platte aufgesetzt wird und sich zu einer Seite der Rippenbasis neigt, kommt es zu einer starken Schwankung der Menge an Spänen, die von den überstehenden Bereichen der Platte abgeschabt werden. In manchen Fällen kann ein vorgegebener Druck zum Verpressen der Rippenbasis und der Platte nicht ausreichend sein. Eine Platte kann an der Rippenbasis mit Neigung befestigt werden, wenn der Verpressungsvorgang ausgeführt wird.
  • Die Wirkungen einer Späneaufnahmenut 14 sowie einer Plattenführungsnut 15 werden im Folgenden anhand der 14 (14A bis 14C) beschrieben.
  • Wie in 14A dargestellt, sind die Späneaufnahmenut 14 und die Plattenführungsnut 15 in der Rippenbasis 3 ausgebildet. Wie in 4B gezeigt, wird als erstes ein überstehender Bereich 12 der Platte mit der Plattenführungsnut 15 in Eingriff gebracht.
  • Wie in 14C gezeigt, wird dann die Platte 2 auf die Rippenbasis 3 gepresst. Schneidspäne 13, die von dem konvexen Wandbereichs 6 erzeugt werden, werden in der Späneaufnahmenut 14 aufgenommen. Durch Ausbilden einer Späneaufnahmenut 14 und einer Plattenführungsnut 15 wird somit die Platte vor dem Verpressungsvorgang horizontal auf eine Rippenbasis aufgesetzt.
  • Auch die Positionierung der Platte und der Rippenbasis ist vereinfacht, und die Produktivität wird verbessert. Sowohl im Fall einer Platte ohne eine Späneaufnahmenut 14 und eine Plattenführungsnut als auch im Fall einer Platte mit einer Späneaufnahmenut 14 und einer Plattenführungsnut 15 waren die Schwingungsfestigkeit sowie der elektrische Widerstand gut und blieben gleich.
  • AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 5
  • 15 zeigt ein Leistungsmodul 100 mit integriertem Kühlkörper gemäß Ausführungsbeispiel 5 der vorliegenden Erfindung. Das Leistungsmodul 100 mit integriertem Kühlkörper besitzt eine Steuerplatte 17. Ein Leistungshalbleiterelement 19 ist mit einem Leiterrahmen 16 verbunden. Der Leiterrahmen 16 ist an der Rippenbasis 3 mit einem isolierenden Flächenkörper 20 haftend angebracht. Ein externes Signal wird in die Steuerplatte 17 eingeleitet und steuert eine Vielzahl von Leistungshalbleiterelementen 19.
  • Im vorliegenden Fall ist das Leistungsmodul, in das eine Steuerplatte 17 mittels Formharz 18 insgesamt eingeschlossen ist, exemplarisch dargestellt. Andere Leistungsmodule mit ähnlicher Konstruktion bilden ebenfalls ein Leistungsmodul mit integriertem Kühlkörper, das eine hohe Wärmeabführungsleistung und Steifigkeit aufweist.
  • AUSFÜHRUNGSBEISPIEL 6
  • Eine Erläuterung der Ausbildung eines verpressten Kühlkörpers gemäß Ausführungsbeispiel 6 wird im Folgenden anhand der 16 angegeben. Die Rippenbasis 3 gemäß Ausführungsbeispiel 6 besitzt keinen konvexen Wandbereich zwischen einem Verpressungsbereich und einem weiteren Verpressungsbereich. Zum Ausbilden des verpressten Kühlkörpers wird ein Verpressungsbereich 4 mit einer gegabelten Formgebung zu beiden Seiten, nach rechts und nach links, verformt. Rippen werden von beiden Seiten mit dem Verpressungsbereich verpresst und an der Rippenbasis befestigt.
  • In der Rippenbasis 3 sind eine erste Rippeneinsetznut 5a und eine zweite Rippeneinsetznut 5b gebildet, wobei der Verpressungsbereich 4 dazwischen eine gegabelte Formgebung aufweist. Eine Platte wird auf der äußeren Peripherie 3a (eine erste äußere Peripherie) platziert. Die äußere Peripherie 3a ist weiter innen angeordnet als die äußere Peripherie 3s (eine zweite äußere Peripherie). Die Dicke der äußeren Peripherie 3a ist größer als die der äußeren Peripherie 3s und kleiner als die Dicke des Verpressungsbereichs 4.
  • Bei der Verwendung von SiC für die Halbleiterelemente wird unter vorteilhafter Nutzung der Eigenschaften desselben die Halbleitervorrichtung im Vergleich zu Si-Elementen bei einer höheren Temperatur betrieben. Für eine Halbleitervorrichtung, die mit den SiC-Elementen ausgestattet wird, ist als Halbleitervorrichtung eine höhere Zuverlässigkeit erforderlich. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, dass sich eine Halbleitervorrichtung mit hoher Zuverlässigkeit in wirksamerer Weise realisieren lässt.
  • Es sei erwähnt, dass sich Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Umfang der Erfindung jeweils frei kombinieren und/oder geeignet modifizieren lassen und/oder Merkmale bei diesen weggelassen werden können.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Rippe
    1a
    erste Rippe
    1b
    zweite Rippe
    2
    Platte
    2a
    Öffnungsbereich
    2b
    Belüftungsöffnung
    3
    Rippenbasis
    3a
    äußere Peripherie
    3s
    äußere Peripherie
    3p
    Leistungsmodul-Installationsfläche
    3f
    rippenseitige Fläche
    4
    Verpressungsbereich
    5
    Rippeneinsetznut
    5a
    erste Rippeneinsetznut
    5b
    zweite Rippeneinsetznut
    6
    konvexer Wandbereich
    7
    Strömungsgeschwindigkeitsvektor
    8
    sich erwärmender Bereich
    9
    Schraube
    10
    Befestigungselement
    12
    überstehender Bereich
    13
    Schneidspäne
    14
    Späneaufnahmenut
    15
    Plattenführungsnut
    16
    Leiterrahmen
    17
    Steuerplatte
    18
    Formharz
    19
    Leistungshalbleiterelement
    20
    isolierender Flächenkörper
    21
    Vorrichtung
    30
    verpresster Kühlkörper
    40
    Leistungsmodulbereich
    100
    Leistungsmodul mit integriertem Kühlkörper

Claims (13)

  1. Verpresster Kühlkörper (30), der Folgendes aufweist: - eine Rippenbasis (3), die eine äußere Peripherie (3a, 3s) aufweist und wobei die Rippenbasis (3) mit einer Mehrzahl an Rippeneinsetznuten (5) ausgebildet ist, - eine Mehrzahl an Rippen (1a, 1b), die unter Verwendung eines Verpressungsbereichs (4) in der Mehrzahl an Rippeneinsetznuten (5) der Rippenbasis (3) befestigt sind, - eine Platte (2), die einen Öffnungsbereich (2a) aufweist und die zwischen der äußeren Peripherie (3a) der Rippenbasis (3) und der Mehrzahl an Rippen (1a, 1b) platziert ist, - wobei die Dicke der äußeren Peripherie (3a, 3s) kleiner ist als die der Rippenbasis (3), und - wobei die Mehrzahl an Rippen (1a, 1b) in ihrer Länge in einer Ventilationsrichtung größer sind als die Rippenbasis (3) sowie in ihrer Länge in der Ventilationsrichtung größer sind als der Öffnungsbereich (2a) und - eine Länge der Platte (2) in der Ventilationsrichtung größer ist als die Länge der Rippenbasis (3) in der Ventilationsrichtung sowie größer ist als eine Länge der Rippen (1a, 1b) in der Ventilationsrichtung, - wobei ein überstehender Bereich (12) in dem Öffnungsbereich (2a) der Platte (2) gebildet ist, wobei die äußere Peripherie (3a, 3s) eine Nut (14) aufweist, die in einer dem überstehenden Bereich (12) der Platte (2) entsprechenden Position gebildet ist, wobei die äußere Peripherie (3a, 3s) eine erste äußere Peripherie (3a) und eine zweite äußere Peripherie (3s) mit unterschiedlichen Dicken beinhaltet, wobei die Platte (2) auf der ersten äußeren Peripherie (3a) platziert ist, wobei die erste äußere Peripherie (3a) innenseitig von der zweiten äußeren Peripherie (3s) angeordnet ist, und wobei die Dicke der ersten äußeren Peripherie (3a) größer ist als die Dicke der zweiten äußeren Peripherie (3s) sowie kleiner ist als die Dicke des Verpressungsbereichs (4).
  2. Verpresster Kühlkörper (30) nach Anspruch 1, wobei die Rippenbasis (3) konvexe Wandbereiche (6) aufweist, die einander zugewandt gegenüberliegen und zwischen denen der Verpressungsbereich (4) angeordnet ist.
  3. Verpresster Kühlkörper (30) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Dicke der Platte (2) größer ist als die Differenz in der Dicke zwischen der äußeren Peripherie (3a, 3s) und der ersten Rippeneinsetznut (5).
  4. Verpresster Kühlkörper (30) nach Anspruch 2, wobei der konvexe Wandbereich (6) eine Nut (15) aufweist, die in einer dem überstehenden Bereich (12) der Platte (2) entsprechenden Position gebildet ist.
  5. Verpresster Kühlkörper (30) nach Anspruch 1, wobei die Dicke der Platte (2) größer ist als die Differenz in der Dicke zwischen der ersten äußeren Peripherie (3a) und der ersten Rippeneinsetznut (5a).
  6. Verpresster Kühlkörper (30) nach Anspruch 1, wobei der Öffnungsbereich (2a) der Platte einen überstehenden Bereich (12) aufweist.
  7. Verpresster Kühlkörper (30) nach Anspruch 6, wobei die erste äußere Peripherie (3a) eine Nut (14) aufweist, die in einer dem überstehen Bereich (12) der Platte (2) entsprechenden Position gebildet ist.
  8. Verpresster Kühlkörper (30) nach Anspruch 6 oder 7, wobei der konvexe Wandbereich (6) der Rippenbasis (3) eine Nut (15) aufweist, die in einer dem überstehenden Bereich (12) der Platte (2) entsprechenden Position gebildet ist.
  9. Verpresster Kühlkörper (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die erste Rippe (1a) und die zweite Rippe (1b) in der Länge in der Ventilationsrichtung größer sind als die Rippenbasis (3).
  10. Verpresster Kühlkörper (30) nach Anspruch 1, wobei die erste Rippe (1a) und die zweite Rippe (1b) mit einer Hauptfläche der Platte (2) in Kontakt stehen.
  11. Verpresster Kühlkörper (30) nach Anspruch 1, wobei die Platte (2) an vier Ecken gebildete Belüftungsöffnungen (2b) aufweist.
  12. Verpresster Kühlkörper (30), der Folgendes aufweist: eine Rippenbasis (3), die eine äußere Peripherie (3a, 3s) aufweist und wobei die Rippenbasis (3) mit einer Mehrzahl an Rippeneinsetznuten (5) gebildet ist sowie ein konvexer Wandbereich (6) an einer Rippenseite der Rippenbasis (3) gebildet ist, eine Mehrzahl an Rippen (1a, 1b), die mit der Mehrzahl an Rippeneinsetznuten (5) der Rippenbasis (3) unter Verwendung eines Verpressungsbereichs (4) verpresst sind, eine Platte (2), die einen Öffnungsbereich (2a) aufweist und zwischen der äußeren Peripherie (3a) der Rippenbasis (3) und der Mehrzahl an Rippen (1a, 1b) angeordnet ist, wobei der Öffnungsbereich (2a) mit einem überstehenden Bereich ausgebildet ist, der in die Rippenbasis (3) eingepresst ist, wobei die Dicke der äußeren Peripherie (3a, 3s) kleiner als die der Rippenbasis (3) ist, die Mehrzahl an Rippen (1a, 1b) in der Länge in einer Ventilationsrichtung größer sind als die Rippenbasis (3) und in der Länge in Ventilationsrichtung größer sind als der Öffnungsabschnitt (2a) und eine Länge der Platte (2) in der Ventilationsrichtung größer als eine Länge der Rippenbasis (3) in der Ventilationsrichtung und größer als eine Länge der Rippen in der Ventilationsrichtung ist, und wobei eine Nut (15) in dem konvexen Wandbereich (6) gebildet ist, die in einer dem überstehenden Bereich (12) der Platte (2) entsprechenden Position gebildet ist, wobei die äußere Peripherie (3a, 3s) eine erste äußere Peripherie (3a) und eine zweite äußere Peripherie (3s) mit unterschiedlichen Dicken beinhaltet, wobei die Platte (2) auf der ersten äußeren Peripherie (3a) platziert ist, wobei die erste äußere Peripherie (3a) innenseitig von der zweiten äußeren Peripherie (3s) angeordnet ist, und wobei die Dicke der ersten äußeren Peripherie (3a) größer ist als die Dicke der zweiten äußeren Peripherie (3s) sowie kleiner ist als die Dicke des Verpressungsbereichs (4).
  13. Leistungsmodul (100) mit integriertem Kühlkörper, das Folgendes aufweist: - einen verpressten Kühlkörper (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder 12, - ein Leistungshalbleiterelement (19), und - einen Formharzkörper (18), in den das Leistungshalbleiterelement (19) eingekapselt ist.
DE112014004421.0T 2013-09-27 2014-09-19 Verpresster Kühlkörper und Leistungsmodul mit integriertem Kühlkörper Active DE112014004421B4 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-200820 2013-09-27
JP2013200820 2013-09-27
PCT/JP2014/074809 WO2015046040A1 (ja) 2013-09-27 2014-09-19 かしめヒートシンクおよびヒートシンク一体型パワーモジュール

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE112014004421T5 DE112014004421T5 (de) 2016-06-09
DE112014004421B4 true DE112014004421B4 (de) 2021-07-08

Family

ID=52743177

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112014004421.0T Active DE112014004421B4 (de) 2013-09-27 2014-09-19 Verpresster Kühlkörper und Leistungsmodul mit integriertem Kühlkörper

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9892992B2 (de)
JP (1) JP6091633B2 (de)
CN (1) CN105580134B (de)
DE (1) DE112014004421B4 (de)
WO (1) WO2015046040A1 (de)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200000479A (ko) * 2015-03-20 2020-01-02 사빅 글로벌 테크놀러지스 비.브이. 조명기구용 플라스틱 히트싱크
CN104968183A (zh) * 2015-06-30 2015-10-07 安徽博隆节能电器有限公司 一种高效插片散热器
US10529643B2 (en) * 2015-09-29 2020-01-07 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP6929788B2 (ja) * 2015-12-04 2021-09-01 ローム株式会社 パワーモジュール装置、および電気自動車またはハイブリッドカー
CN106684065A (zh) * 2016-09-07 2017-05-17 四川上特科技有限公司 一种集成式Mini整流桥新结构及其制作工艺
DE112017005953T5 (de) * 2016-11-24 2019-08-29 Mitsubishi Electric Corporation Halbleiterbauelement und verfahren zur herstellung des halbleiterbauelements
US10488028B2 (en) * 2017-05-03 2019-11-26 Fluence Bioengineering, Inc. Systems and methods for a heat sink
DE102018201262B4 (de) * 2018-01-29 2022-10-13 Zf Friedrichshafen Ag Ein Verfahren zum Herstellen eines Pin-Fin-Leistungsmoduls
JP6937886B2 (ja) * 2018-02-23 2021-09-22 三菱電機株式会社 ヒートシンク及びパワーモジュール並びにそれらの製造方法
JP7148276B2 (ja) * 2018-05-30 2022-10-05 京セラ株式会社 発光素子搭載用パッケージおよび発光装置
US11322422B2 (en) * 2018-07-04 2022-05-03 Mitsubishi Electric Corporation Vehicle power conversion device
US11942400B2 (en) * 2019-02-26 2024-03-26 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor apparatus, manufacturing method for semiconductor apparatus, and power converter
JP7238522B2 (ja) * 2019-03-22 2023-03-14 富士通株式会社 ヒートシンク、基板モジュール、伝送装置及びヒートシンクの製造方法
JP6714176B1 (ja) * 2019-08-29 2020-06-24 三菱電機株式会社 電力半導体装置およびその製造方法
CN116171492A (zh) 2020-09-25 2023-05-26 三菱电机株式会社 半导体模块、半导体模块的制造方法和电力转换装置
WO2024116851A1 (ja) * 2022-11-28 2024-06-06 ローム株式会社 半導体装置および電力変換ユニット

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07193383A (ja) 1993-12-27 1995-07-28 Nippon Light Metal Co Ltd ヒートシンク及びその製造方法並びにその加工用治具
JP2002000134A (ja) 2000-06-19 2002-01-08 Daiwa Seiko Inc 釣 竿
JP2009033065A (ja) 2007-07-30 2009-02-12 Mitsubishi Electric Corp フィン一体型半導体モジュールおよびその製造方法
WO2011061779A1 (ja) 2009-11-17 2011-05-26 三菱電機株式会社 放熱機器及び放熱機器の製造方法
JP2012049167A (ja) 2010-08-24 2012-03-08 Mitsubishi Electric Corp 電力半導体装置
JP5236127B1 (ja) 2012-07-31 2013-07-17 三菱電機株式会社 電力半導体装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002134973A (ja) 2000-10-19 2002-05-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd ヒートシンク装置及び電子機器
JP4403665B2 (ja) * 2001-03-14 2010-01-27 三菱電機株式会社 半導体装置
JP2009081157A (ja) * 2007-09-25 2009-04-16 Funai Electric Co Ltd 放熱板取付構造
JP5012593B2 (ja) * 2008-03-11 2012-08-29 三菱電機株式会社 放熱器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07193383A (ja) 1993-12-27 1995-07-28 Nippon Light Metal Co Ltd ヒートシンク及びその製造方法並びにその加工用治具
JP2002000134A (ja) 2000-06-19 2002-01-08 Daiwa Seiko Inc 釣 竿
JP2009033065A (ja) 2007-07-30 2009-02-12 Mitsubishi Electric Corp フィン一体型半導体モジュールおよびその製造方法
WO2011061779A1 (ja) 2009-11-17 2011-05-26 三菱電機株式会社 放熱機器及び放熱機器の製造方法
EP2503593A1 (de) 2009-11-17 2012-09-26 Mitsubishi Electric Corporation Wärmeableitungsvorrichtung und herstellungsverfahren für eine wärmeableitungsvorrichtung
JP2012049167A (ja) 2010-08-24 2012-03-08 Mitsubishi Electric Corp 電力半導体装置
JP5236127B1 (ja) 2012-07-31 2013-07-17 三菱電機株式会社 電力半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
US9892992B2 (en) 2018-02-13
CN105580134B (zh) 2018-09-18
CN105580134A (zh) 2016-05-11
US20160225691A1 (en) 2016-08-04
JPWO2015046040A1 (ja) 2017-03-09
DE112014004421T5 (de) 2016-06-09
JP6091633B2 (ja) 2017-03-08
WO2015046040A1 (ja) 2015-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112014004421B4 (de) Verpresster Kühlkörper und Leistungsmodul mit integriertem Kühlkörper
DE10066443B4 (de) Halbleitervorrichtung mit Abstrahlungsbauteilen
DE102009061178B3 (de) Leistungshalbleitervorrichtung
DE112017005498B4 (de) Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung desselben
DE112012005791B4 (de) Halbleiterbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung
DE112016007432B4 (de) Halbleitervorrichtung, Invertereinheit und Automobil
DE112014006113B4 (de) Halbleitervorrichtung
DE112015007169B4 (de) Halbleitermodul
DE102014202651A1 (de) Halbleitervorrichtung und Halbleitermodul
DE112014006676B4 (de) Leistungsmodulvorrichtung
DE2712543A1 (de) In harz vergossene halbleitervorrichtung und verfahren zu ihrer herstellung
DE112019005234B4 (de) Leistungshalbleitervorrichtung
DE102018207345A1 (de) Flexible wärmeverteilungskappe
EP1791177A1 (de) Halbleitereinheit mit verbesserter Wärmekopplungsanordnung
DE102017212186B4 (de) Mit Gießharz versiegelte Leistungshalbleiter-Einrichtung
DE112013001113T5 (de) Halbleitervorrichtung und deren Herstellungsverfahren
DE112013007667T5 (de) Leistungshalbleitervorrichtung
DE112017002572T5 (de) Schaltungsanordnung
DE102013215392A1 (de) Leistungshalbleitervorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung
DE112016007464T5 (de) Halbleitervorrichtung
DE102016208919A1 (de) Kühlkörper zur Kühlung elektronischer Bauelemente
DE102015223300B4 (de) Halbleitervorrichtung
DE112012005459T5 (de) Halbleitervorrichtung
DE102017218365A1 (de) Die-Kontaktstelle, Halbleitervorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung
DE112017001246B4 (de) Gehäuse, Halbleitervorrichtung, Verfahren zum Herstellen des Gehäuses

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R084 Declaration of willingness to licence
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final