DE2402606C2

DE2402606C2 - Liquid cooling device for disk-shaped semiconductor elements

Info

Publication number: DE2402606C2
Application number: DE19742402606
Authority: DE
Inventors: Erwin 6805 Heddesheim Klein
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1974-01-21
Filing date: 1974-01-21
Publication date: 1982-08-19
Also published as: DE2402606A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine flüssigkeitsgekühlte Halbleiteranordnung mit einer scheibenförmigen Halbleiterzelle und an beiden Stirnflächen der Halbleiterzelle direkt anliegenden Kühlkörpern, die in der an dem Zellengehäuse anliegenden Oberfläche mit Ausnehmungen versehen sind, welche zusammen mit den stehenbleibenden Stegen Kühlkanäle für die Kühlflüssigkeit bilden, wobei die Ausnehmungen im Kühlkörper zur Halbleiterzelle hin offen ausgebildet sind, und mit mindestens einem Sammelkanal, in den die Kühlkanäle einmünden, sowie mit mindestens je einem Anschluß für die Kühlmittelzufuhr bzw. Abfuhr. Eine solche Einrichtung ist z. B. aus der DE-AS 21 60 001 und der DE-OS 09 993 bekannt.The invention relates to a liquid-cooled semiconductor device with a disk-shaped Semiconductor cell and directly adjacent heat sinks on both end faces of the semiconductor cell, which are in the the cell housing adjacent surface are provided with recesses, which together with the standing webs form cooling channels for the cooling liquid, the recesses in the heat sink are designed to be open towards the semiconductor cell, and with at least one collecting channel into which the cooling channels open out, as well as with at least one connection each for the coolant supply and discharge. Such a facility is z. B. from DE-AS 21 60 001 and DE-OS 09 993 known.

Die zulässige Verlustleistung einer Halbleiteranordnung im Dauerbetrieb ist direkt proportional der Übertemperatur und umgekehrt proportional dem Wärmewiderstand. Der Wärmewiderstand ist die Summe aus Halbleiter-, Kühlkörper- und Übergangswiderstand zwischen beiden Elementen. Die Übertemperatur ist die Differenz aus der zulässigen Temperatur des Halbleiterkristalls, die typenabhängig ist, und der des Kühlmediums. Die Verlustleistung setzt sich zusammen aus Durchlaßverlusten, Sperr- und Blockierverlusten, Schaltverlusten und beim Thyristor noch aus den Steuerverlusten. Sie alle stehen in bezug zum Durchlaßstrom.The permissible power loss of a semiconductor arrangement in continuous operation is directly proportional to the Overtemperature and inversely proportional to the thermal resistance. The thermal resistance is that Sum of semiconductor, heat sink and contact resistance between the two elements. The overtemperature is the difference between the permissible temperature of the semiconductor crystal, which is type-dependent, and the of the cooling medium. The power loss is made up of transmission losses, blocking and blocking losses, Switching losses and, in the case of the thyristor, from the control losses. They are all related to Forward current.

Die Belastbarkeit (Durchlaßstrom) eines Halbleiters ist damit abhängig von der Größe des Wärme Widerstandes und der Übertemperatur. Da die Übertemperatur bei gegebenem Halbleitertyp nur noch von der Temperatur des Kühlmediuais abhängig ist Dieses jedoch stark von den Umweltbedingungen geprägt wird, ist ein Ansatz zu einer spürbaren Leistungsvergrölierung (Durchlaßstrom) im wesentlichen durch eine Verringerung des Gesamtwärmewiderstandes realisierbar. The load capacity (forward current) of a semiconductor is therefore dependent on the size of the heat resistance and the overtemperature. Since the overtemperature for a given semiconductor type only depends on the The temperature of the cooling medium is dependent, however, it is strongly influenced by the environmental conditions is one approach to a noticeable obscuration of performance (Forward current) can be achieved essentially by reducing the total thermal resistance.

ίο Wird der Wärmewiderstand des Halbleiterelementes als gegeben angenommen, sind nur noch der Wärmewiderstand des Kühlkörpers und der des Überganges zwischen ihm und dem Halbleiterelement beeinflußbar. Der Wärmewiderstand des Kühlkörpers setzt sich zusammen aus dem der Wärmeleitung und dem des Wärmeüberganges vom Kühlkörper zum Kühlmedium. Der Widerstand des Wärmeüberganges ist umgekehrt proportional der Wärmeübergangsfläche und dem Wärmeübergangswert. Großflächige Kühler sind deshalb die Folge kleiner Übergangswerte. Der Wärmeübergangswert, in den vorliegenden Fällen nur bezogen auf Konvektion, ist von verschiedenen Faktoren abhängig. So von der kinematischen Zähigkeit und dem Strömungszustand in der Grenzschicht des KUhlmediums. Daraus resultiert die Überlegenheit der Flüssigkeitskühlung gegenüber einer Gaskühlung. Großflächige Kühler bilden deshalb auch das Charakteristikum der Luftkühlung. Daraus ergibt sich dann wieder eine Vergrößerung des Widerstandes durch Wärmeleitung, denn er ist direkt proportional einem mittleren Wärmestrompfad, und umgekehrt proportional einer mittleren Wärmeleitfläche und der Wärmeleitfähigkeit, resultierend aus der Konfiguration und dem Material des Kühlkörpers.ίο Will the thermal resistance of the semiconductor element Assumed as given, only the thermal resistance of the heat sink and that of the junction are left can be influenced between him and the semiconductor element. The heat sink's thermal resistance settles together from that of the heat conduction and that of the heat transfer from the cooling body to the cooling medium. The resistance of the heat transfer is inversely proportional to the heat transfer area and the Heat transfer value. Large-area coolers are therefore the result of small transitional values. The heat transfer value, in the present cases only related to convection, depends on various factors addicted. So from the kinematic viscosity and the flow condition in the boundary layer of the cooling medium. This results in the superiority of liquid cooling over gas cooling. Large area That is why coolers also form the characteristic of air cooling. This then results in another Increasing the resistance through heat conduction, because it is directly proportional to a mean Heat flow path, and inversely proportional to an average heat conduction surface and the thermal conductivity, resulting from the configuration and material of the heat sink.

Bei einer bekannten Kühlanordnung erfolgt ein Einbau des gesamten Halbleiterbauelementes einschließlich Kühlkörper in einen mit einer Flüssigkeit, z.B. Öl, gefüllten Behälter (DE-OS 22 28 900). Eine maßgebende Herabsetzung des Wärmewiderstandes ist bei dieser bekannten Anordnung jedoch nicht möglich. Nachteilig ist hierbei weiterhin die schlechte Zugänglichkeit der Halbleiterbauelemente, die die Wartung und Auswechselung defekter Elemente erschwertIn a known cooling arrangement, the entire semiconductor component is installed, including Heat sink in a container filled with a liquid, e.g. oil (DE-OS 22 28 900). One however, a decisive reduction in the thermal resistance is not possible with this known arrangement. The disadvantage here is still the poor accessibility of the semiconductor components, the maintenance and Replacing defective elements made difficult

Bei einer weiteren bekannten Anordnung (CH-PS 4 14 871) sind die Halbleiterbauelemente auf isolierenden Platten angeordnet, die die eine Seite eines leitenden, mit der Kühlflüssigkeit gefüllten Behälters bilden. Bei dieser bekannten Anordnung ist zwar eine Zugänglichkeit der Halbleiterbauelemente sichergestellt, jedoch erfolgt auch bei dieser keine ausreichende Verminderung des Wärmewiderstandes zwischen Halbleiterelement und Kühlmittel.In another known arrangement (CH-PS 4 14 871), the semiconductor components are on insulating Plates arranged, one side of a conductive, filled with the cooling liquid container form. In this known arrangement, accessibility of the semiconductor components is ensured, however, even with this, there is no sufficient reduction in the thermal resistance between the semiconductor element and coolant.

Bei der oben erwähnten bekannten Halbleiteranordnung (DE-AS 21 60 001) ist der Halbleiterkörper jeweils in einem scheibenförmigen Gehäuse in Gestalt einer Kontakttablette angeordnet, auf denen gekühlte elektrische Anschlußkörper unter Druck aufliegen. Die Anschlußkörper sind schienenförmig ausgebildet und mit parallel verlaufenden Kühlkanälen versehen, durch welche das Kühlmittel zugeführt wird. Zwischen den innenliegenden elektrischen Anschlußkörpern und dem scheibenförmigen Gehäuse der Halbleiterbauelemente sind Durchtrittsöffnungen für das Kühlmittel vorgesehen, so daß diese Anschlußkörperteile vom zurückströmenden Kühlmittel umspült werden. Das Kühlmittel wird durch eine seitliche Öffnung des Gehäuses abgeführt. Das Kühlmittel strömt also in parallelen Bahnen in Gegenrichtung zu den bereits erwähntenIn the above-mentioned known semiconductor arrangement (DE-AS 21 60 001), the semiconductor body is in each case arranged in a disc-shaped housing in the form of a contact tablet, on which cooled electrical Connection body rest under pressure. The connection bodies are rail-shaped and provided with parallel cooling channels through which the coolant is fed. Between internal electrical connection bodies and the disc-shaped housing of the semiconductor components passage openings are provided for the coolant, so that these connector body parts from the backflow Coolant. The coolant is drawn through a side opening in the housing discharged. The coolant therefore flows in parallel paths in the opposite direction to those already mentioned

Kühlrohren durch den Anschlußkörper.Cooling tubes through the connection body.

Bei einer weiteren bekannten Halbleiteranordnung (DE-OS 22 09 993) sind mehrere Halbleiterkörper in scheibenförmiger Bauweise mit beidseitig angeordneten Kontaktkörpern in Paketform vorgesehen und in einem Kühlkanal untergebracht Die Partien der scheibenförmigen Gehäuse der Halbieiterkörpei. weiche außerhalb der Kontaktkörper liegen, werden dabei direkt von dem Kahlmittel umspült und gekühlt.In another known semiconductor arrangement (DE-OS 22 09 993) several semiconductor bodies are shown in disc-shaped design with contact bodies arranged on both sides in package form and provided in one Cooling channel housed The parts of the disk-shaped housing of the semi-conductor body. soft outside the contact body are directly surrounded by the coolant and cooled.

Es ist fernerhin bekannt, die Stromzufuhr- und Abführungskörper als Rotationskörper auszubilden, und dievc mit einer konzentrischen Bohrung zu versehen und in dieser Bohrung em zu dieser konzentrisch angeordnetes Rohr vorzusehen. Durch dieses Rohr wird das Kühlmittel eingeführt und strömt durch den Hohlraum zwischen Bohrung und den äußeren Wänden des Rohres wieder zurück (US-PS 28 15 473 und US-PS 34 00 543).It is also known to design the power supply and discharge bodies as rotating bodies, and to provide dievc with a concentric bore and in this bore em to this Provide a concentrically arranged pipe. The coolant is introduced through this pipe and flows back through the cavity between the bore and the outer walls of the pipe (US-PS 28 15 473 and US-PS 34 00 543).

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die bekannten Kühlanordnungen für scheibenförmige Halbleiterelemente in bezug auf die Wärmeabfuhr zu verbessern und einen Kühlkörper zu schaffen, bei dem sowohl der eigene Wärmewiderstand als auch der des Überganges zu dem Halbleiterelement herabgesetzt wird, so daß eine bessere Ausnutzung, also eine höhere Strombelastung des Halbleiterelementes zugelassen werden kann. Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht bei der eingangs erwähnten Anordnung erfindungsgemäß darin, daß die Ausnehmungen ein Muster sich kreuzender Kanäle bilden, daß die Tiefe der Ausnehmungen im Peripheriebereich des axialsymmetrischen Kühlkörpers kleiner ist als im Zentralbereich und daß die Tiefe der Ausnehmungen sich in solcher Weise ändert, daß die miteinander verbundenen Bodenflächen der Ausnehmungen eine — von der Halbleiterzellenoberfläche aus gesehen — konkave Verschneidungsflächen bilden würden, und daß der Kühlkörper eine axialsymmetrische, mit einem KOhlmittelanschluß in Strömungsverbindung stehende Bohrung aufweist, von der weitere achsenparallele Bohrungen kleineren Durchmessers in die Kühlkanäle münden, und daß der andere Kühlmittelanschluß eine Bohrung ist, die in einen den Peripheriebereich des Kühlkörpers umgebenden den Sammelkanal bildenden Ringkanal mündetIt is the object of the invention to provide the known cooling arrangements for disk-shaped semiconductor elements to improve in terms of heat dissipation and to create a heat sink in which both the own thermal resistance as well as that of the transition to the semiconductor element is reduced, so that better utilization, i.e. a higher current load of the semiconductor element can be approved. The solution to the task at hand is the Initially mentioned arrangement according to the invention in that the recesses have a pattern of intersecting Forming channels that the depth of the recesses in the peripheral area of the axially symmetrical heat sink is smaller than in the central area and that the depth of the recesses changes in such a way that the interconnected bottom surfaces of the recesses one - from the semiconductor cell surface seen - would form concave intersection surfaces, and that the heat sink is an axially symmetrical, with a coolant connection in flow connection bore, of which the further Axially parallel holes of smaller diameter open into the cooling channels, and that the other coolant connection is a bore, which in a peripheral region of the heat sink surrounding the collecting channel forming ring channel opens

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung gelangt die Kühlflüssigkeit über einen Flüssigkeitsanschluß in die Bohrungen und verteilt sich radial nach außen fließend über die waffelartigen Ausnehmungen und gelangt, die Oberfläche des Halbleiterelements direkt berührend in den ringförmigen Sammelkanal, wo die erwärmte Kühlflüssigkeit abgeführt wird. Dabei wird der größte Teil der Verlustleistung von der Kühlflüssigkeit direkt an der Oberfläche des Halbleiterelementes erfaßt und der Rest muß nur kurze Wärmeleitwege im Kühlkörper bis zum Übertritt in die Kühlflüssigkeit zurücklegen, womit der Wärmewiderstand der Kühleinrichtung sehr klein und die elektrische Strombelastbarkeit des Halbleiterelementes sehr groß wird.In the arrangement according to the invention, the cooling liquid passes through a liquid connection into the Bores and is distributed radially outward flowing over the waffle-like recesses and reaches the Surface of the semiconductor element in direct contact with the annular collecting channel, where the heated Cooling liquid is discharged. Most of the power loss comes from the coolant directly detected on the surface of the semiconductor element and the rest only needs short heat conduction paths in the heat sink until it crosses into the cooling liquid, which increases the thermal resistance of the cooling device small and the electrical current carrying capacity of the semiconductor element is very large.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß absolut ebene und parallele Flächen praktisch nicht herstellbar sind. Bei einer Flächenberührung stellt sich nur eine Punktberührung an einigen Stellen ein, deren Anzahl und Größe abhängig sind von der Gestalt und der Güte der Oberflächen, der Anpreßkraft und der Druckfestigkeit der zu paarenden Materialien. Auch bei ebenen Flächen erfolgt also der Übergang des Wärmestromes nur über einige parallele Pfade kleinen Querschnittes. Da weiter die spezifische Pressung bei flächenhaften Kontakten sich nur mit etwa der Hälfte von Oo2-Grenze des weicheren Materials einstellt, reicht dieser Druck nicht aus rein metallische Berührung herzustellen. Die immer vorhandenen Fremdschichten, wie Oxyde, werden damit nicht, oder nur selten durchbrochen. Sogenannte Wärmeleitpaste verbessert zwar die Verhältnisse etwas, stellt jedoch nicht die Werte ein, die bei rein metallischer, großflächiger Berührung möglich wären.The invention is based on the knowledge that absolutely flat and parallel surfaces are practically impossible can be produced. In the case of surface contact, there is only a point contact in some places, their The number and size depend on the shape and quality of the surfaces, the contact pressure and the Compressive strength of the materials to be paired. The transition from the Heat flow only over a few parallel paths with a small cross-section. Since further the specific pressure at Extensive contact is only achieved with about half of the Oo2 limit of the softer material this pressure cannot be produced from purely metallic contact. The always existing foreign layers, like oxides, are not, or only seldom, broken. So-called thermal paste improved Although the proportions are somewhat, it does not set the values that are used for purely metallic, large-area Touch would be possible.

Die erfindungsgemäße Anordnung besitzt kurze Wärmeleitwege, gute Leitfähigkeit und ist relativ großflächig. Außerdem ermöglicht sie, daß das Kühlmedium zumindest einen Teil der äußeren Fläche der Abdeckbleche des Halbleiterelementes direkt berührt, so daß sich bedingt durch den sehr kleinen Wärmewiderstand eine optimale Kühlwirkung ergibtThe arrangement according to the invention has short Thermal conduction paths, good conductivity and is relatively large. It also allows the cooling medium touches at least part of the outer surface of the cover plates of the semiconductor element directly, so that due to the very low thermal resistance there is an optimal cooling effect

Die Kühlflüssigkeit gelangt dabei z. B. über den einen Flüssigkeitsanschiuß in die zentrisch zur Mittelachse des Kühlkörpers verlaufende Bohrung und von dort durch die axialen Bohrungen kleineren Durchmessers in die Kühlkanäle. Durch den konkaven Verlauf der Begrenzung der Kühlkanäle ist eine gleichmäßige Verteilung der Kühlflüssigkeit über die Fläche der Halbleiterscheibe sichergestellt. Die Kühlflüssigkeit gelangt anschließend durch die Kühlkanäle in den im Kühlkörper angeordneten konzentrisch zur Kühlkörperlängsachse verlaufenden ringförmigen Sammelkanal und von dort in den Flüssigkeitsanschluß für die Kühlmittelabfuhr.The coolant reaches z. B. about the one Fluid connection into the bore running centrically to the central axis of the heat sink and from there through the axial holes of smaller diameter in the cooling channels. Because of the concave shape of the boundary the cooling channels is a uniform distribution of the cooling liquid over the surface of the semiconductor wafer ensured. The cooling liquid then passes through the cooling channels into the in the heat sink arranged concentrically to the longitudinal axis of the heat sink and extending annular collecting channel from there into the liquid connection for coolant discharge.

Weitere Einzelheilen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel. Es zeigt dieFurther details and advantageous developments of the invention emerge from the following embodiment described and shown in the drawing. It shows the

F i g. 1 einen Teilschnitt durch eine Scheibenzelle mit beidseitig angeordneten Kühlkörpern und dieF i g. 1 shows a partial section through a disk cell with heat sinks arranged on both sides and the

F i g. 2 eine Ansicht auf die Kontaktierungsfläche des Kühlkörpers.F i g. 2 is a view of the contacting surface of the Heat sink.

Die Halbleiterscheibenzelle 1 besteht aus einem Oxydkeramikgehäuse 2 und den topfförmigen Abschlußblechen 3 und wird beidseitig mit Kühlkörpern 5 und 10 bestückt. Die zum Aufbringen des Kontaktdrucks erforderliche elastische Vorspanneinrichtung ist nicht dargestellt.The semiconductor wafer cell 1 consists of an oxide ceramic housing 2 and the pot-shaped cover plates 3 and is equipped with heat sinks 5 and 10 on both sides. The one for applying the contact pressure required elastic pretensioning device is not shown.

Der Kühlkörper 10 besteht aus einem Metall guter Wärmeleitfähigkeit, z. B. Kupfer, und ist ein um seine Längsachse rotationssymmetrischer Körper. Seine der Scheibenzelle zugewandte Kontaktfläche 11 weist ein waffelartiges Muster auf. Das Waffelmuster wird gebildet durch sich kreuzende Ausnehmungen 13, so daß prismatische Körper 12 stehen bleiben, die im Ausführungsbeispiel jeweils einen quadratischen Querschnitt mit einer Kantenlänge von etwa 2,5 mm haben. Der Abstand zwischen zwei prismatischen Körpern 12 beträgt etwa 1 mm, so daß sich als Diagonale 14 zwischen den Ecken von zwei in verschiedenen Ebenen liegenden prismatischen Körpern 12 ca. 1,5 mm ergeben. Die Länge der prismatischen Körper 12 nimmt von der Mittelachse nach außen ab, entsprechend einer zur Halbleiterfläche konvexen Verschneidungsfläche 15. Diese Formgebung ist unter Berücksichtigung eines möglichst gleichbleibenden Strömungswiderstandes gewählt. Die Fläche 15 ist so gelegt, daß sie sich mit der Innenwandung 17, jedoch nicht mit der Außenwandung 18 eines Ringkanales 16 schneidet. Vom Ringkanal 16 fü^rt mindestens eine Bohrung 19 nach außen, an der ein Kühlmittelflüssigkeitsanschluß 23 angebracht ist.The heat sink 10 is made of a metal with good thermal conductivity, e.g. B. Copper, and is one around his Longitudinal axis of a rotationally symmetrical body. Its contact surface 11 facing the disk cell has a waffle-like pattern. The waffle pattern is formed by intersecting recesses 13, so that prismatic bodies 12 remain, each of which has a square cross-section in the exemplary embodiment with an edge length of about 2.5 mm. The distance between two prismatic bodies 12 is about 1 mm, so that there is a diagonal 14 between the corners of two in different planes lying prismatic bodies 12 give about 1.5 mm. The length of the prismatic body 12 increases outwards from the central axis, corresponding to an intersection surface 15 that is convex to the semiconductor surface. This shape is selected taking into account a flow resistance that is as constant as possible. The surface 15 is placed so that it is with the inner wall 17, but not with the outer wall 18 of an annular channel 16 cuts. At least one bore 19 leads from the annular channel 16 to the outside, where a Coolant liquid connection 23 is attached.

Von der oberen Fläche 20 des Kühlkörpers 10 ist zentrisch zur Mittelachse eine Bohrung 21 eingebracht, deren Tiefe geringer ist als der kleinste Abstand derA bore 21 is made from the upper surface 20 of the heat sink 10 centrally to the central axis, whose depth is less than the smallest distance of the

gekrümmten Verschneidungsfläche 15 von der ebenen Fläche 20. Im Bereich der Projektion der Bohrung 21 verbinden an den Enden der Diagonalen 14 Bohrungen 22 die Bohrung 21 mit den Kühlkanälen 13.curved intersection surface 15 from the flat surface 20. In the area of the projection of the bore 21 At the ends of the diagonals 14, bores 22 connect the bore 21 to the cooling channels 13.

Die Kühlflüssigkeit tritt von dem Kühlmittelanschluß in die Bohrung 21 ein und fließt über die Bohrungen 22 in die Kühlkanäle 13, umspült die prismatischen Körper 12, benetzt die von diesen nicht abgedeckte Fläche der Scheibenzelle 1 und des Abschlußbleches 3, tritt in den Ringkanal 16 und fließt von dort über die Bohrung 19 aus dem Kühlkörper 10 aus. Die Strömung kann natürlich auch in umgekehrter Richtung verlaufen.The coolant enters the bore 21 from the coolant connection and flows through the bore 22 in the cooling channels 13, washes around the prismatic body 12, wets the surface of the not covered by these Disk cell 1 and the end plate 3, enters the annular channel 16 and flows from there via the bore 19 from the heat sink 10. The flow can of course also run in the opposite direction.

Im Ausführungsbeispiel ist die Bohrung 21 mit einem Stopfen 28 verschlossen und die Kühlflüssigkeit tritt über mindestens eine radial verlaufende Bohrung 23 in die Bohrung 22 ein.In the exemplary embodiment, the bore 21 is closed with a plug 28 and the cooling liquid passes into the bore 22 via at least one radially extending bore 23.

Der Durchmesser des Kühlkörpers 10 ist im unteren Bereich 24 zwischen den Bohrungen 19 und 23 auf einen kleineren Durchmesser im Bereich 25 abgesetzt. An der dadurch entstehenden Ringfläche 26 greift die nicht dargestellte Spannvorrichtung an. Der untere Kühlkörper 5 ist in gleicher Weise wie der Kühlkörper 10 aufgebaut.The diameter of the heat sink 10 is in the lower region 24 between the bores 19 and 23 on one smaller diameter in the area 25. The does not engage with the ring surface 26 thus created clamping device shown. The lower heat sink 5 is in the same way as the heat sink 10 built up.

Weiter sind von der Fläche 20 aus Gewindebohrungen 27 in den Kühlkörper 10 eingebracht, die mittels Schrauben den Anschluß elektrischer Zuleitungen an den Kühlkörper ermöglichen.Furthermore, threaded bores 27 are introduced into the heat sink 10 from the surface 20, which enable the connection of electrical leads to the heat sink by means of screws.

Schließlich ist eine im Ausführungsbeispiel nicht dargestellte Dichtung vorgesehen, die verhindert, daß Kühlflüssigkeit aus dem Verband von Kühlkörper und Halbleiterelement austritt. Hierzu dient z. B. ein O-Ring, der in eine nach innen verlaufende kreisförmige Nut des Abschlußbleches 3 unterhalb des Bereiches 24 hineinragt und zum hochgezogenen Kragen 4 des Abschlußbleches 3 die Dichtung herstellt. Die Abdichtung läßt sich grundsätzlich auch durch den äußeren Aufbau des Gehäuses realisieren.Finally, a seal, not shown in the embodiment, is provided which prevents Cooling liquid emerges from the assembly of heat sink and semiconductor element. For this purpose z. B. an O-ring, which protrudes into an inwardly extending circular groove of the end plate 3 below the area 24 and to the raised collar 4 of the end plate 3 produces the seal. The seal leaves can basically also be realized through the external structure of the housing.

Der Kühlkörper 5 bzw. iö kann sowohl durch ein spanabhebendes Arbeitsverfahren als auch im Feingußverfahren (z. B. mittels verlorener Form) hergestellt werden, auch kann er als gesintertes Teil hergestellt werden.The heat sink 5 or iö can be produced both by a machining process and by the precision casting process (e.g. by means of a lost mold), it can also be produced as a sintered part will.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Liquid-cooled semiconductor device with a disk-shaped semiconductor cell and directly on both end faces of the semiconductor cell adjacent heat sinks, which are recessed in the surface adjacent to the cell housing are provided, which together with the remaining webs cooling channels for the cooling liquid form, wherein the recesses in the heat sink are designed to be open towards the semiconductor cell are, and with at least one collecting channel into which the cooling channels open, and with at least each a connection for the coolant supply or discharge, characterized in that the Recesses (13) form a pattern of intersecting channels that the depth of the recesses (13) in the peripheral area of the axially symmetrical heat sink (10) is smaller than in the central area and that the depth of the recesses (13) changes in such a way that the interconnected Bottom surfaces of the recesses (13) - viewed from the semiconductor cell surface (11) - would form concave intersection surface (15), and that the heat sink (10) has an axially symmetrical, with a coolant connection (23) in flow communication bore (21), of which further axially parallel holes of smaller diameter (22) open into the cooling channels (13), and that the other coolant connection is a bore (19) which extends into one of the peripheral areas of the cooling body (10) surrounding, the collecting channel forming the annular channel (16) opens.

2. Cooling device according to claim 1, characterized in that the collecting channel (16) of the Heat sink (10) is annular.