DE1277972B - Elektrisches Bauelement oder Bauelementegruppe, vorzugsweise Halbleiterbauelement - Google Patents

Elektrisches Bauelement oder Bauelementegruppe, vorzugsweise Halbleiterbauelement

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DE1277972B DE1962S0092514 DES0092514A DE1277972B DE 1277972 B DE1277972 B DE 1277972B DE 1962S0092514 DE1962S0092514 DE 1962S0092514 DE S0092514 A DES0092514 A DE S0092514A DE 1277972 B DE1277972 B DE 1277972B
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Dipl-Chem Georg Rosenberger
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
HOIb
Deutsche Kl.: 21c-2/33
Nummer: 1 277 972
Aktenzeichen: P 12 77 972.5-34 (S 92514)
Anmeldetag: 31. Juli 1962
Auslegetag: 19. September 1968
Da die Belastbarkeit elektrischer Bauelemente und Schaltungsanördnungen, vorzugsweise von Halbleiterbauelementen, wegen der während des Betriebes der Bauelemente auftretenden unerwünschten Erwärmung durch die Wärmeableitungsmöglichkeit bestimmt wird, geht das Bestreben in der elektrotechnischen Industrie dahin, den elektrisch wirksamen Teil des Bauelements in ein möglichst gut wärmeleitendes, elektrisch isolierendes Mittel einzubetten, das die entstehende Wärme weitgehend der Gehäusewand zuführt. Es ist bereits bekannt, zu diesem Zweck den Raum zwischen dem wirksamen Teil des elektrischen Bauelements und dessen Gehäuse mit Substanzen auszufüllen, die den Wärmeübergang zwischen dem wirksamen Teil des elektrischen Bauelements und dessen Gehäuse erhöhen. Beispielsweise finden hierfür Suspensionen von Festkörpern in elektrisch isolierenden Flüssigkeiten Verwendung. Es wurde bereits vorgeschlagen, einen Transistor in ein öl oder ein Fett einzubetten, in dem Aluminium- so oxid in suspendierter Form enthalten ist. Doch wurden dadurch keine befriedigenden Ergebnisse erzielt.
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bauelement oder eine Bauelementegruppe, insbesondere ein Halbleiterbauelement, bei dem erfindungsgemäß im Raum zwischen dem elektrisch wirksamen Teil des Bauelements und dessen Gehäuse zur Verbesserung der Wärmeableitung elektrisch isolierende Flüssigkeiten, vorzugsweise Silikonöl und/oder Paraffinöl, die Magnesiumoxid hoher Dichte in suspendierter Form enthalten, angeordnet sind.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung liegt das Magnesiumoxid in der Suspension in gesinterter Form vor, vorzugsweise in einer Korngröße zwischen 20 und 100 μπα; ebenso kann das Magnesiumoxid kristallin sein. Es ist auch möglich, daß das Magnesiumoxid in unterschiedlichen Modifikationen vorhanden ist.
Als besonders günstig erweist es sich, wenn die Suspension pastenartige Konsistenz infolge eines entsprechend hohen Magnesiumoxidgehalts besitzt, denn eingehend durchgeführte Versuche haben zu der Erkenntnis geführt, daß der Wärmewiderstand der Suspension weitgehend durch ihre Viskosität bestimmt wird. Zugleich zeigt die Suspension in diesem Fall eine sehr hohe Dämpfungswirkung für mechanische Schwingungen. Die erwünschte, hohe Wärmeableitung in dem erfindungsgemäß vorgesehenen Bauelement oder in der Bauelementegruppe ist jedoch nicht prinzipiell an eine hohe Konzentration des Magnesiumoxids gebunden — schon eine Suspension mit einem Magnesiumgehalt von 20% zeigt gute Elektrisches Bauelement
oder Bauelementegruppe,
vorzugsweise Halbleiterbauelement
Anmelder:
Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8000 München 2, Wittelsbacherplatz 2
Als Erfinder benannt:
Dipl.-Chem. Georg Rosenberger, 8012 Ottobrunn
Erfolge —, sondern sie hängt auch von der Größe der Körner, deren Durchmesser bei den verschiedenen Modifikationen des Magnesiumoxids zwischen 1 und 100 μπι liegen kann, ab. Es ist vorgesehen, daß das Magnesiumoxid mit einem definierten Korndurchmesser in der Größenordnung von 1 bis 100 μπι oder auch in unterschiedlichen Korngrößen vorliegt. Dabei kann entweder nur eine Modifikation des Magnesiumoxids oder ebenso auch ein Gemisch mehrerer Modifikationen vorhanden sein.
Es ist zweckmäßig, bei der Herstellung der Suspension von gereinigten Ölen auszugehen. Beispielsweise müssen solche Verunreinigungen, die auf die Halbleiteroberfläche störend wirken, insbesondere Feuchtigkeit, aus den ölen entfernt werden.
Zum Vergleich seien die Widerstandswerte von einigen elektrischen Bauelementen angegeben. Einmal wurden diese Werte bei Bauelementen gemessen, bei denen der Raum zwischen dem elektrisch wirksamen Teil des Bauelements und dem Gehäuse in bekannter Weise durch eine Suspension von Aluminiumoxid in Silikonöl ausgefüllt ist, das andere Mal wurden solche Bauelemente gemessen, bei denen das wärmeableitende Mittel, wie durch die Erfindung vorgesehen, aus einer Suspension von Magnesiumoxid hoher Dichte in elektrisch isolierenden Flüssigkeiten besteht, und zwar im besonderen Fall aus einer Suspension von gesintertem Magnesiumoxid in Silikonöl. Die gemessenen Bauelemente weisen gleiche geometrische Abmessungen auf.
Rth (° C/W)
Aluminiumoxid in Silikonöl 160
Gesintertes Magnesiumoxid in Silikonöl .. 40
Aus diesen beiden Zahlenwerten läßt sich die Verbesserung der Wärmeableitung bei dem erfindungsgemäß vorgesehenen Bauelement leicht erkennen.
809 617/393
In einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist es möglich, außer Magnesiumoxid dem Suspensionsmittel oder der Suspension auch andere Stoffe beizugeben, beispielsweise solche, die die elektrischen Eigenschaften der Bauelemente verbessern oder erwünschte elektrische Eigenschaften hervorrufen. Beispielsweise können zur Erhöhung der Stabilität der elektrischen Bauelemente der Suspension Trockenmittel oder Stoffe mit erwünschter Wasserdampftension oder auch solche Stoffe organischer oder anorganischer Natur, die auf die Halbleiteroberfläche stabilisierend wirken, beigegeben werden. Der Wärmewiderstand wird durch solche Zusätze, die im allgemeinen nur in geringer Konzentration angewendet werden, nicht ungünstig beeinflußt.

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Elektrisches Bauelement oder Bauelementegruppe, vorzugsweise Halbleiterbauelement, dadurch gekennzeichnet, daß elektrisch isolierende Flüssigkeiten, vorzugsweise Silikonöl und/oder Paraffinöl, die Magnesiumoxid hoher Dichte in suspendierter Form enthalten, im Raum zwischen dem elektrisch wirksamen Teil des Bauelements und dessen Gehäuse zur Verbesserung der Wärmeableitung angeordnet sind.
2. Elektrisches Bauelement oder Bauelementegruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnesiumoxid gesintert ist.
3. Elektrisches Bauelement oder Bauelementegruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnesiumoxid durch Sublimation kristallisiert ist.
4. Elektrisches Bauelement oder Bauelementegruppe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnesiumoxid in unterschiedlichen Modifikationen vorliegt.
5. Elektrisches Bauelement oder Bauelementegruppe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnesiumoxid in einer Korngröße von 1 bis 100 μπι vorliegt.
6. Elektrisches Bauelement oder Bauelementegruppe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche, die elektrischen Eigenschaften des Bauelements verbessernde Stoffe in der Suspension enthalten sind.
7. Elektrisches Bauelement oder Bauelementegruppe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension zusätzlich Trockenmittel oder Stoffe mit erwünschter Wasserdampftension enthält.
8. Elektrisches Bauelement oder Bauelementegruppe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension zusätzlich auf die Halbleiteroberfläche stabilisierend wirkende Stoffe organischer oder anorganischer Natur enthält.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 000 891.
809 617/393 9.68 © Bundesdruckerei Berlin
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