DE2855494A1 - Thermally conducting insulating discs for electronic components - comprise ceramic inserts in plastics insulating plate, extending from surface to surface - Google Patents
Thermally conducting insulating discs for electronic components - comprise ceramic inserts in plastics insulating plate, extending from surface to surfaceInfo
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Abstract
Description
"Elektrisch isolierende Wärmeableitscheibe" "Electrically insulating heat sink"
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrisch isolierende Wärmeableitscheibe auf der Basis von Keramik als Trag-und/oder Anschlußplatte für elektrische und elektronische Bauelemente, integrierte Schaltungen und Leiterbahnen.The invention relates to an electrically insulating heat sink on the basis of ceramics as a support and / or connection plate for electrical and electronic components Components, integrated circuits and conductor tracks.
Sie kann Anwendung finden zum Aufbau aufgedampfter oder aufgedruckter Schaltungen, jedoch auch zur Verbindung zwischen Leistungshalbleiter-Bauelementen und/oder -moduln und einer größeren potentialfreien Wärmesenke. Dabei versteht es sich, daß die Halbleiterbauelemente auch zusammen mit Widerständen, die sich auf unterschiedlichen elektrischen Potentialen befinden, auf der Tragplatte montiert sein können.It can be used for the construction of vapor-deposited or printed Circuits, but also for the connection between power semiconductor components and / or modules and a larger potential-free heat sink. It understands that the semiconductor components also work together with resistors that are on different electrical potentials are mounted on the support plate could be.
Unter einem "Leistungshalbleiter-Modul" wird die bekannte Anordnung von einem oder mehreren, vorzugsweise zwei, auf einer gemeinsamen Montageplatte befestigten Halbleiterelementen in Form von mit Elektroden versehenen, randseitig isolierten bzw. passivierten, meistens für sich gehäuselosen Tabletten und wahlweise mit Beschaltungselementen in einem gemeinsamen Gehäuse mit Kühleinrichtung verstanden, wobei die Hauptstromanschlüsse und die ggf.The well-known arrangement is known as a “power semiconductor module” of one or more, preferably two, on a common Mounting plate attached semiconductor elements in the form of provided with electrodes, Edge-insulated or passivated, mostly caseless tablets and optionally with wiring elements in a common housing with cooling device understood, whereby the main power connections and any
vorhandenen Steuerstromanschlüsse des bzw. der Halbleiterelemente möglichst nach einer einzigen Seite aus dem Gehäuse herausgeführt sind. Bei bekannten derartigen Moduln sind verschiedene Schaltungsvarianten möglich (Prospekt "Power Semiconductors" vom März 1974 vbfl;' der Firma AEI Semiconductors (Publication 111), Seiten 48/49; weiterhin Datenblatt Thyristormoduln Thy F 75/G 75/ H 75 der Firma Siemens AG, Erlangen). Für den Aufbau von Stromrichterschaltungen ist es von Vorteil, daß die Leistungshalbleitermoduln mechanisch und elektrisch anschlußfertige Funktionseinheiten aus einem oder mehreren diskreten Halbleiterelementen sind, ggf. mit weiteren Bes-chaltungselementen und/oder der Steuerelektronik. Ein weiterer Vorteil derartiger Moduln liegt in der Verbilligung durch Vermeidung der Einzelkapselung und der Montage von einzelnen Halbleiterelementen vor Ort.existing control current connections of the semiconductor element or elements are led out of the housing on a single side if possible. At acquaintances Different circuit variants are possible for such modules (brochure "Power Semiconductors "from March 1974 vbfl; ' from AEI Semiconductors (Publication 111), Pages 48/49; furthermore data sheet thyristor modules Thy F 75 / G 75 / H 75 from the company Siemens AG, Erlangen). For the construction of converter circuits it is advantageous to that the power semiconductor modules are mechanically and electrically ready-to-connect functional units are made up of one or more discrete semiconductor elements, possibly with additional wiring elements and / or the control electronics. Another advantage of such modules is the Cheaper by avoiding the individual encapsulation and the assembly of individual Semiconductor elements on site.
Von Nachteil ist bei den bekannten Moduln die hohe Wärmestromdichte wegen der hohen Konzentration von wärmeabgebenden Bauelementen, was die Kühlung erschwert und so -die Leistungsfähigkeit solcher Moduln begrenzt. Um die anfallende Wärme mit vertretbarem Temperaturabfall an die Umgebung, z.B. über einen Metallkühler oder ein Wärmerohr, abgeben zu können, ist es erforderlich, den Wärmewiderstand zwischen wärmeabgebender Fläche des Moduls und wärmeaufnehmender Fläche des Kühlers klein zu halten.The disadvantage of the known modules is the high heat flux density because of the high concentration of heat-emitting components, what the cooling difficult and so-the performance of such modules is limited. To the accruing Heat with an acceptable temperature drop to the environment, e.g. via a metal cooler or a heat pipe, it is necessary to have the thermal resistance between the heat-emitting surface of the module and the heat-absorbing surface of the cooler to keep it small.
Es ist für Moduln bekannt, für jedes Halbleiterelement zur Befestigung auf einer Kupfergrundplatte eine isolierende Zwischenscheibe aus Oxidkeramik zu verwenden (DE-GM 75 12 573).It is known for modules, for any semiconductor element for attachment an insulating one on a copper base plate Washer off Use oxide ceramics (DE-GM 75 12 573).
Es ist allgemein bekannt, als Wärmeableitscheiben dünne Keramikscheiben aus Berylliumoxid in der Halbleitertechnologie zu benutzen. Solche Keramikscheiben besitzen neben guten elektrischen auch relativ gute thermische Eigenschaften hinsichtlich der Wärmeleitfähigkeit (A12 03 :Rç 0,4W/cm.K; BeO:R~Y1,GW/cm.K).It is commonly known as thin ceramic disks as heat sinks from beryllium oxide to use in semiconductor technology. Such ceramic discs In addition to good electrical properties, they also have relatively good thermal properties the thermal conductivity (A12 03: Rç 0.4W / cm.K; BeO: R ~ Y1, GW / cm.K).
So beträgt z.B. der Temperaturabfall über eine 1 mm dicke A1202-2 Scheibe bei 50 W/cm ca. 12,5 CC, im Falle BeO sogar nur 3,2"C.For example, the temperature drop over a 1 mm thick A1202-2 Disc at 50 W / cm approx. 12.5 CC, in the case of BeO even only 3.2 "C.
Mit Hilfe dieser Materialien könnte die Verlustwärme direkt an eine gekühlte Schiene abgeführt werden, ohne daß eine Transformation der Wärmestromdichte erforderlich wäre. Das Problem dieser keramischen Materialien liegt jedoch in ihren gegenüber Kupfer niedrigeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten und ihrer Bruchanfälligkeit. Durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Keramik und Kupfer (tG Alz = 78.10 1/ °c, Z Cu = 175.10 7 1/ °c) sind großflächige Verbindungen dieser beiden Materialien nicht aus zu führen, da bei den anfallenden Temperaturwechselbeanspruchungen die zulässige Zugspannung in der Keramik weit überschritten wird. Dies führt zu Rissen in der Keramik, die ihrerseits die elektronische Durchschlagsfestigkeit drastisch herabsetzen.With the help of these materials, the heat loss could be transferred directly to a cooled rail can be dissipated without a transformation of the heat flux density would be required. The problem with these ceramic materials, however, lies in theirs lower thermal expansion coefficients compared to copper and their susceptibility to breakage. Due to the different thermal expansion coefficients of ceramics and Copper (tG Alz = 78.10 1 / ° c, Z Cu = 175.10 7 1 / ° c) are large-area connections of these two materials not to be carried out, because of the resulting thermal shock loads the permissible tensile stress in the ceramic is far exceeded. this leads to Cracks in the ceramic, which in turn drastically reduce the electronic dielectric strength reduce.
Ein flächenhafter Kontakt ist daher nur bis zu Durchmessern von etwa 10 mm durchführbar.Extensive contact is therefore only possible up to a diameter of approx 10 mm feasible.
Auch für die bekannte ~Direct-Bonding-Methode" gelten diese Probleme (J.F. Burgess and C.A. Neugebauer and G.Flanagan: The Direct Bonding of Metals to Ceramics by the Gas-Metal Eutectic Method, J. Electrochem. Soc.: Solid-State Science and Technology, Vol. 122, No. 5, May 1975, Seiten 688 bis 690). Es handelt sich um ein Verfahren mit dem Kupfer (und andere Metalle) direkt auf isolierende Oxidunterlagen wie BeO oder A1203 gebondet werden.These problems also apply to the well-known "direct bonding method" (J.F. Burgess and C.A. Neugebauer and G.Flanagan: The Direct Bonding of Metals to Ceramics by the Gas-Metal Eutectic Method, J. Electrochem. Soc .: Solid State Science and Technology, Vol. 122, No. 5, May 1975, pages 688 to 690). It is about to a process with the copper (and other metals) directly on insulating oxide substrates like BeO or A1203 are bonded.
Der Erfindung liegt daher, ausgehend von der eingangs genannten elektrisch isolierenden Wärmeableitscheibe auf der Basis von Keramik, die Aufgabe zugrunde, unter Nutzung von deren guten elektrisch isolierenden Eigenschaften und deren guter Wärmeleitfähigkeit die mechanische Festigkeit bei Temperaturwechselbeanspruchung zu verbessern. Sie soll z.B. die bei Einsatz von Leistungshalbleiter-Bauelementen oder Leistungshalbieitermoduln anfallenden hohen Temperaturwechselbeanspruchungen aushalten und dabei auch die spröden Halbleitertabletten möglichst wenig belasten.The invention is therefore electrical based on the aforementioned insulating heat sink on the base of ceramics, the task based on their good electrical insulating properties and their good thermal conductivity, the mechanical strength under thermal cycling to improve. It should e.g. the use of power semiconductor components or power semiconductor modules resulting from high thermal shock loads withstand and put as little stress on the brittle semiconductor tablets as possible.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Keramik durch Kunststoff in einzelne Keramik-Scheibenbereiche getrennt ist und daß diese Bereiche von Scheibenoberfläche zu Scheibenoberfläche durchlaufen.The solution to this problem is that the ceramic by plastic is separated into individual ceramic disc areas and that these areas of disc surface traverse to disk surface.
In vorteilhafter Weise ergibt sich der Wärmewiderstand dieser Scheibe in axialer Richtung, d.h. senkrecht zu den Scheibenebenen, als Parallelschaltung der Wärmewiderstände von Keramik und Kunststoff. Bei einem bevorzugten Füllgrad von über 80 % Keramik ist er also im wesentlichen durch die Keramik selbst bestimmt, so daß sich je nach Keramik ein Temperaturabfall von 3,5 bis 15 Cc erzielen läßt. Dieser Wert muß unter dem Gesichtspunkt beurteilt werden, daß sich gleichzeitig der Ausdehnuflgskoeffizient über den Füllgrad einstellen läßt und damit die thermische Ausdehnung der Scheibe in radialer Richtung.The thermal resistance of this disk is advantageously obtained in the axial direction, i.e. perpendicular to the plane of the slices, as a parallel connection the thermal resistance of ceramics and plastics. With a preferred degree of filling of over 80% ceramics, it is essentially determined by the ceramics itself, so that a temperature drop of 3.5 to 15 Cc can be achieved depending on the ceramic. This value must be judged from the point of view that it is simultaneous the expansion coefficient can be adjusted via the degree of filling and thus the thermal Expansion of the disc in the radial direction.
Zweckmäßig sind die einzelnen Keramik-Scheibenbereiche mit enger Toleranz flächendeckend angeordnet, vorzugsweise sind sie sechseckig. Der Abstand zwischen den benachbarten Sechseckseiten braucht nur der für den Anwendungszweck empirisch oder rechnerisch zu ermittelnden maximalen Wärmedehnung zu entsprechen.The individual ceramic disk areas with close tolerances are useful Arranged area-wide, preferably they are hexagonal. The distance between the neighboring hexagon sides are only needed empirically for the application purpose or to correspond to the maximum thermal expansion to be determined by calculation.
Durch Einstellung des Füllgrades, vorzugsweise über 80 % ist eine Anpassung des Ausdehnungskoeffizienten an den des Metalls des anzuschließenden Kühlkörpers möglich. Unterschiedliche radiale Dehnungen bestehen lediglich zwischen den einzelnen Keramik-Scheibenbereichen und dem Metall des Kühlkörpers.By setting the degree of filling, preferably over 80% is one Adaptation of the expansion coefficient to that of the metal of the heat sink to be connected possible. Different radial expansions only exist between the individual ceramic disc areas and the metal of the heat sink.
2 Es sind großflächige Kontakte weit über 1 cm möglich, ohne daß die vorbeschriebene Rißbildung auftritt. 2 Large-area contacts well over 1 cm are possible without the above-described cracking occurs.
Es ist an sich allgemein bekannt, Kunststoffolien zur Isolierung bei Halbleiterbauelementen einzusetzen. Kunststoffolien besitzen zwar sehr gute elektrische Eigenschaften (Isolationswiderstand, Durchschlagsfestigkeit), jedoch sehr schlechte -3 thermische (Wärmeleitfähigkeit =< 4.. 10 W/cm . Kj Eigenschaften. So beträgt der Temperaturabfall bei einer 0,1 min dicken Folie bei hier in Frage kommenden Leistungsdichten von 2 50 W/cm ca. 125 OC, was nicht tragbar ist. Sinnvoll läßt sich die Verlustwärme über Kunststoff nur dann ableiten, wenn die 2 Wärmestromdichte auf Werte o 5 W/cm transformiert wird. Dies könnte z.B. mit einem Wärmerohr ealisiert werden. Nachteilig ist jedoch das relativ große Volumen eines Wärmerohres (Heat-Pipe).It is generally known per se to use plastic films for insulation Use semiconductor components. Plastic films have very good electrical properties Properties (insulation resistance, dielectric strength), but very poor -3 thermal (thermal conductivity = <4 .. 10 W / cm. Kj properties. So is the temperature drop in the case of a 0.1 minute thick film in the case of those in question Power densities of 2 50 W / cm approx. 125 OC, which is not acceptable. Makes sense the heat loss via plastic can only be dissipated if the 2 heat flux density is transformed to values o 5 W / cm. This could e.g. be realized with a heat pipe will. The disadvantage, however, is the relatively large volume of a heat pipe.
Die evtl. naheliegende Kombination der guten elektrischen und mechanischen Eigenschaften der Kunststoffe mit den guten elektrischen und thermischen Eigenschaften von Keramik in Form eines homogenen Verbundkörpers aus Keramik und Kunststoff würde nicht zu dem gewünschten Erfolg führen, weil ein solcher Verbundkörper lediglich in seinem Ausdehnungskoeffizienten weitgehend dem von Kupfer angepaßt werden kann, hinsichtlich seines resultierenden Wärmewiderstandes jedoch sehr nahe bei dem hohen Wärmewiderstand des Kunststoffes liegt, weil er sich im wesentlichen aus der Summe der Einzelwiderstände der beiden Komponenten ergibt. Selbst wenn der Volumenanteil des Kunststoffes nur etwa 30 % betragen würde, hätte ein solcher homogener Verbundkörper immer noch einen Wärmewiderstand, der nur etwa um den Faktor 3 gegenüber reinem Kunststoff herabgesetzt wäre.The possibly obvious combination of good electrical and mechanical Properties of plastics with good electrical and thermal properties of ceramic in the form of a homogeneous composite body made of ceramic and plastic does not lead to the desired success, because such a composite body only its expansion coefficient can largely be adapted to that of copper, however, very close to the high one in terms of its resulting thermal resistance The thermal resistance of the plastic is because it is essentially made up of the sum the individual resistances of the two components results. Even if the volume fraction of the plastic would only be about 30%, such a homogeneous composite body would have still a thermal resistance that is only about a factor of 3 compared to pure Plastic would be degraded.
Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen läßt sich der Wärmeausdehnungskoeffizient über den Füllgrad einstellen und gleichzeitig ein geringer Wärmewiderstand erreichen.With the measures according to the invention, the coefficient of thermal expansion Set via the filling level and at the same time achieve a low thermal resistance.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to one in the drawing Embodiment explained in more detail.
Es zeigen: Fig. la eine Draufsicht auf eine Wärmeableitscheibe aus kreisrunden Keramikbereichen und Kunststoff, Fig. Ib eine Draufsicht auf eine Wärmeableitscheibe aus sechseckigen Keramikbereichen und Kunststoff, Fig. 2 einen Schnitt entsprechend der Schnittlinie II-II in Fig. 1, Fig. 3 den Temperaturabfall an der Wärmeableitscheibe gemäß Fig. 1 in Funktion von der Scheibendicke und verglichen mit dem eines homogenen Verbundkörpers.The figures show: FIG. 1a a plan view of a heat dissipation disk circular ceramic areas and plastic, Fig. Ib is a plan view of a heat dissipation disk of hexagonal ceramic areas and plastic, Fig. 2 shows a section accordingly the section line II-II in Fig. 1, Fig. 3 shows the temperature drop at the heat sink according to FIG. 1 as a function of the slice thickness and compared with that of a homogeneous one Composite body.
Die beispielsweise von einem länglichen Verbundkörper abgesägte Wärmeableitscheibe 1 besteht aus Keramikbereichen 2 (in Fig. la - Bereiche 2a) und Kunststoff 3, vorzugsweise Epoxidharz.The heat dissipation disk sawn off, for example, from an elongated composite body 1 consists of ceramic areas 2 (in Fig. La - areas 2a) and plastic 3, preferably Epoxy resin.
Bei einer sechseckigen Form der Keramikbereiche 2b gemäß Fig. lb läßt sich ein höherer Keramik-Füllgrad erreichen.In the case of a hexagonal shape, the ceramic areas 2b according to FIG. Lb can a higher ceramic filling level can be achieved.
Dieser ist lediglich begrenzt durch die für die Wärmedehnung der einzelnen Bereiche einzuhaltenden Abstände der Sechseckseiten voneinander. Es ist ein Füllgrad von nahe bei 100 % Keramik erreichbar.This is only limited by the thermal expansion of the individual Areas to be observed distances of the hexagon sides from each other. It is a degree of filling achievable from close to 100% ceramic.
Wie Fig. 2 zeigt, reichen die Keramik-Scheibenbereiche 2a von der einen Scheibenoberfläche 4 zur anderen Scheibenoberfläche 5. Sie sollen sich im Gebrauchszustand an die Halbleiteroberfläche einerseits und an den anzuschließenden Kühlkörper andererseits mit minimalem thermischem Übergangswiderstand anschließen.As FIG. 2 shows, the ceramic disk areas 2a are sufficient from the one disc surface 4 to the other disc surface 5. You should in the state of use to the semiconductor surface on the one hand and to the one to be connected On the other hand, connect the heat sink with minimal thermal contact resistance.
Für alle geometrischen Formen der Keramikscheibenbereiche 2 wird ein minimaler Abstand von Bereich zu Bereich angestrebt.For all geometric shapes of the ceramic disk areas 2, a Aim for a minimum distance from area to area.
Bei einem Füllgrad von 80 bis 90 % liegt der Wärmewiderstand der heterogenen Wärmeableitscheibe 1 bereits nahe bei dem der reinen Keramik, so daß sich je nach Keramik, z.B. Berylliumoxid oder Aluminiumoxid, ein Temperaturabfall von 3,5 bzw.With a degree of filling of 80 to 90%, the thermal resistance is heterogeneous Heat sink 1 already close to that of the pure ceramic, so that depending on Ceramic, e.g. beryllium oxide or aluminum oxide, a temperature drop of 3.5 resp.
15 °C erzielen läßt.15 ° C can be achieved.
In Fig. 3 ist der Temperaturabfall in Abhängigkeit von der Scheibendicke t bei einer Wärmestromdichte von 50 W/cm für Berylliumoxid und Aluminiumoxid dargestellt. Zum Vergleich ist diese Abhängigkeit auch für einen homogenen Verbundkörper mit einem Füllgrad von 70 % Aluminiumoxidkeramik dargestellt.In Fig. 3, the temperature drop is a function of the slice thickness t is shown at a heat flux density of 50 W / cm for beryllium oxide and aluminum oxide. For comparison, this dependency is also for a homogeneous composite body shown with a fill level of 70% aluminum oxide ceramic.
Es wurde bereits erläutert, daß sich der Ausdehnungskoeffizient über den Füllgrad einstellen läßt. Z.B. ist bei 90 % Berylliumoxid, Rest Epoxidharz, der Ausdehnungskoeffizient der Wärmeleitscheibe l dem von Kupfer angepaßt. Unterschiedliche radiale Dehnungen bestehen lediglich zwischen den einzelnen Keramik-Scheibenbereichen 2 (bei kreisrunder Form z.B.It has already been explained that the coefficient of expansion extends over the filling level can be set. E.g. 90% beryllium oxide, the remainder epoxy resin, the coefficient of expansion of the heat conducting disk l adapted to that of copper. Different radial expansions only exist between the individual ceramic disk areas 2 (with a circular shape e.g.
von 1 bis 5 mm Durchmesser) und Kupfer. Die durch thermische Beanspruchungen in diesem Keramik-Scheibenbereichen 2 entstehenden Spannungen sind proportional d/t, wobei d= Scheibendurchmesser und t = Scheibendicke ist. Sie lassen sich also durch die entsprechende Wahl des Durchmessers der Keramik-Scheibenbereiche 2 in Grenzen halten. Die Scheibendicke t bestimmt sich in ihrem unteren Wert anhand der geforderten Isolierfestigkeit und der Herstellbarkeit, in ihrem oberen Wert entsprechend den thermischen Anforderungen. Sie sollte zwischen 0,5 und 1 mm liegen.from 1 to 5 mm in diameter) and copper. Due to thermal stress The stresses arising in this ceramic disk area 2 are proportional d / t, where d = pulley diameter and t = pulley thickness. So you let yourself by the appropriate choice of the diameter of the ceramic disc areas 2 in Keep boundaries. The lower value of the slice thickness t is determined by the required insulation strength and manufacturability, in their upper value accordingly the thermal requirements. It should be between 0.5 and 1 mm.
Die nachfolgende Tabelle zeigt noch einmal vergleichend den Wärmewiderstand von elektrisch isolierenden Scheiben, bezogen auf 10 mm Dicke auf: Material Wärmewiderstand °C/W/cm Kunststoff 250 Al2O3 (99,7 %) 2,63 BeO 0,56 Homogener Verbundkörper 75 (70 % A12 03 , Rest Kunstst.) Heterogener Verbundkörper 3,29 (axial) (80 % AlaO3 Rest Kunststoff Heterogener Verbundkörper 0,69 (axial) (80 % BeO, Rest Kunststoff) Man kann also feststellen, daß man mit dem heterogenen Verbundkörper bzw. den heterogenen Wärmeableitscheiben 1 zu Werten für den Wärmewiderstand gelangt, die in der Größenordnung der Werte der Keramik selbst liegen, wogegen der Wert des Wärmewiderstandes für den vergleichsweise angeführten homogenen Verbundkörper noch relativ hoch ist.The following table shows the thermal resistance again for comparison of electrically insulating panes, based on 10 mm thickness: material thermal resistance ° C / W / cm plastic 250 Al2O3 (99.7%) 2.63 BeO 0.56 homogeneous composite body 75 (70 % A12 03, remainder plastic) Heterogeneous composite body 3.29 (axial) (80% AlaO3 remainder Plastic Heterogeneous composite body 0.69 (axial) (80% BeO, rest plastic) Man can therefore determine that one with the heterogeneous composite body or the heterogeneous Heat dissipation disks 1 reaches values for the thermal resistance that are in the order of magnitude of the values of the ceramic itself, whereas the value of the thermal resistance for the comparatively listed homogeneous composite body is still relatively high.
Der homogene Verbundkörper erfordert also bei Einsatz eine Transformation der Wärmestromdichte über z B. ein Wärmerohr 2 auf die geforderten Werte unterhalb 5 W/cm , wogegen die heterogene Wärmeableitscheibe 1 ohne eine solche Transformation der Wärme stromdichte einsetzbar ist und somit bessere Anwendungsmöglichkeiten , insbesondere hinsichtlich der Integration von Leistungshalbleitern und deren Komponenten zu Moduln bietet.The homogeneous composite body therefore requires a transformation when used the heat flow density via, for example, a heat pipe 2 to the required values below 5 W / cm, whereas the heterogeneous heat sink 1 without such a transformation the heat current density can be used and thus better application possibilities, especially with regard to the integration of power semiconductors and their components to modules.
Auf die heterogene Wärmeableitseyeibe 1 können auch Leiterbahnen aufgedampft oder Widerstände in an sich bekannter Weise aufgestäubt werden (DE-Zeitschrift "Vakuum-Teehnik" 27. Jg.Conductor tracks can also be vapor-deposited onto the heterogeneous heat dissipation disk 1 or resistors are dusted on in a manner known per se (DE magazine "Vakuum-Teehnik" 27th year
Heft 5, Seiten 141 bis 146). Wegen der möglichen hohen Wärme-2 stromdichte, z.B. 50 W/cm , kann vorteilhaft ein 100 W-Wider-2 stand auf einer Scheibenfläche von 2cm untergebracht werden.Issue 5, pages 141 to 146). Because of the possible high heat-2 current density, e.g. 50 W / cm, a 100 W resistor 2 can advantageously stand on a pane surface of 2cm can be accommodated.
Eine sehr vorteilhafte Anwendung der heterogenen Wärmeableitscheibe 1 besteht in ihrer Kombination mit einer Bündelkontakt scheibe aus von Scheibenoberfläche zu Scheibenoberfläche durchlaufenden vorverdrillten Drähten aus Silber oder Kupfer gemäß der Patentanmeldung P (Anmeldung vom gleichen Tag). Eine solche Bündelkontaktscheibe ist in Richtung der Scheibenebene hochelastisch.A very advantageous application of the heterogeneous heat sink 1 consists in its combination with a bundle contact disk from the disk surface Pre-twisted wires made of silver or copper running through to the disc surface according to patent application P (filed on the same day). Such a bundle contact disk is highly elastic in the direction of the plane of the disk.
Falls z.B. für ein Leistungshalbleiterbauelement auf einer Seite ein KupferKühlkörper potentialfrei anzuschließen ist, kann die heterogene Wärmeableitscheibe 1 zwischen Siliziumscheibe und Bündelkontaktscheibe eingefügt werden; die Bündelkontaktscheibe schließt sich mit ihrer anderen Seite an den Kupfer-Kühlkörper an. Da die Ausdehnungsunterschiede zwischen Keramik und Kupfer nicht so hoch sind wie die zwischen Silizium und Kupfer, könnte dabei sogar eine relativ dünne Kupferbündelscheibe Anwendung finden. Der Vorteil dieser Variante bestände außerdem darin, daß sogar Keramikscheiben (z.B.If e.g. for a power semiconductor component on one side Copper heat sink is to be connected potential-free, the heterogeneous heat dissipation disk 1 can be inserted between the silicon wafer and the bundle contact wafer; the bundle contact disk connects with its other side to the copper heat sink at. Because the expansion differences between ceramic and copper are not as great as the one between silicon and copper, could even be a relatively thin copper bundle disk Find application. The advantage of this variant would also be that even Ceramic discs (e.g.
100 mm Durchmesser), die durch Pressen und Sintern relativ einfach hergestellt werden können, mit Kupfer kontaktiert werden könnten. Im letzteren Fall übernimmt die Kupferbündelscheibe die Kompensation der unterschiedlichen radialen Ausdehnungen zwischen Kupfer und Keramik.100 mm diameter), which is relatively easy by pressing and sintering can be made that could be contacted with copper. In the latter case the copper bundle disk takes over the compensation of the different radial Expansion between copper and ceramic.
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1979
- 1979-12-22 JP JP16747879A patent/JPS55117260A/en active Pending
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