DE3617611C2 - - Google Patents

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DE3617611C2
DE3617611C2 DE19863617611 DE3617611A DE3617611C2 DE 3617611 C2 DE3617611 C2 DE 3617611C2 DE 19863617611 DE19863617611 DE 19863617611 DE 3617611 A DE3617611 A DE 3617611A DE 3617611 C2 DE3617611 C2 DE 3617611C2
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semiconductor
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DE19863617611
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Joachim Dipl.-Ing. Manchen
Kurt Freudenthaler
Karl-Heinz 1000 Berlin De Bezold
Heinz 4788 Warstein De Juchmann
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Bombardier Transportation GmbH
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
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    • H01L25/10—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 having separate containers
    • H01L25/11—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 having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
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Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur zweiseitigen Kühlung von Scheiben­ zellen-Halbleitern, wie sie im Oberbegriff des Anspruches 1 näher definiert ist.
Eine derartige Anordnung ist z. B. der DE-OS 33 35 599 entnehmbar. Für einen potentialfreien Aufbau auf der Ober- und Unterseite des Scheiben-Halbleiters ist dabei je eine elektrisch isolierende und thermisch leitende Isolierzelle angeordnet und diese Anordnung zwischen zwei Kühlelementen verspannt. Als Ma­ terial für eine solche Isolierzelle kann neben Al2O3 auch Beryllium-Oxid zum Einsatz kommen, das als Scheibe zwischen metallenen Kontaktscheiben ange­ ordnet ist, wobei über eine Kunstharzumpressung eine Einheit - die Isolier­ zelle - gebildet wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannte Anordnung zur zweiseitigen Kühlung von Scheibenzellen-Halbleitern zu verbessern und zu vereinfachen.
Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Anhand von schematischen Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im nach­ stehenden näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Anordnung zur zweiseitigen Luftkühlung eines Halbleiterelementes mit einem Wärmebügel,
Fig. 2 eine Anordnung mit einem geteilten Wärmebügel.
In Fig. 1 erfolgt die zweiseitige Wärmeableitung für den Scheibenzellen-Halb­ leiter 10 (Thyristor) einerseits direkt über eine Isolierzelle 1 zu einem Kühl­ körper 11 und andererseits über einem Wärmeleitbügel 14 und eine weitere Isolierzelle 1′ zurück zum gleichen gemeinsamen Kühlkörper 11. Die Isolier­ zellen 1, 1′ sind dabei auf derselben Oberfläche des gemeinsamen Kühlkör­ pers 11 nebeneinander angeordnet. Der Scheibenzellen-Halbleiter 10 liegt mit einer Seite direkt auf der einen Isolierzelle 1 auf und ist mit der anderen Seite über den L-förmigen Wärmeleitbügel 14, der die Höhendifferenz ausgleicht mit der anderen Isolierzelle 1′ verbunden. Die hochspannungs­ potentialführenden Teile der Anordnung sind von einer Spannvorrichtung 12 durch einen Normalisolator 15 und von dem Kühlkörper 11 durch die Isolier­ zellen 1 und 1′ elektrisch isoliert. Die elektrischen Anschlüsse des Scheiben­ zellen-Halbleiters 10 erfolgen einerseits über eine Anschlußfahne 16 und einen Anschluß 17 am Wärmeleitbügel 14. Mit 18 sind Steuerstromanschlüsse des Scheibenzellen-Halbleiters 10 angedeutet. Über den von der Spannvorrich­ tung 12 elektrisch isolierten Wärmebügel 14 wird der Scheibenzellen-Halb­ leiter 10 über die Isolierzellen 1 und 1′ gegen den gemeinsamen Kühlkörper 11 gepreßt. Der Wärmeleitbügel 14 liegt dabei einerseits mit seinem längeren Schenkel auf dem Scheibenzellen-Halbleiter 10 auf und stützt sich anderer­ seits mit der Stirnfläche des kürzeren Schenkels in einer abgestuften Ebene auf der Isolierzelle 1′ ab. Die Anpressung erfolgt mittels der Spannvorrich­ tung (12) über den Normalisolator 15, der etwa in der Mitte des längeren Schenkels des Wärmeleitbügels 14 angeordnet ist.
Fig. 2 zeigt eine modifizierte Anordnung, ebenfalls für zweiseitige Kühlung und einseitige Potentialtrennung, bei der der Wärmeleitbügel 14 jedoch geteilt ist. Die Teile 14 a und 14 b sind hier durch ein Kupfer-Flexband 19 verbunden. Damit lassen sich ggf. weitere Abstände und Stufungen abfangen. Die Spannvor­ richtung 12 (es können auch zwei getrennte sein) preßt hierbei über getrennte Druckfedern 13 a, 13 b und getrennte Normalisolatoren 15 a, 15 b. Im übrigen ist die Anordnung mit Fig. 1 gleichartig. Soll Flüssigkeitskühlung vorgesehen werden, sind Kühldosen einzufügen.

Claims (5)

1. Anordnung zur zweiseitigen Kühlung von Scheibenzellen-Halbleitern bei der für einen potentialfreien Aufbau auf der Ober- und Unterseite des Scheiben­ zellen-Halbleiters je eine elektrisch isolierende und thermisch leitende Isolierzelle angeordnet ist und die Anordnung zwischen zwei Kühlelementen verspannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierzellen (1, 1′) auf derselben Oberfläche eines einzigen ge­ meinsamen Kühlkörpers (11) nebeneinander angeordnet sind, daß der Scheiben­ zellen-Halbleiter (10) mit einer Seite direkt auf der einen Isolierzelle (1) aufliegt und mit der anderen Seite über einen L-förmigen, eine Höhen­ differenz ausgleichenden Wärmeleitbügel (14) mit der anderen Isolierzelle (1′) verbunden ist und daß über den von der Spannvorrichtung (12) elek­ trisch isolierten Wärmeleitbügel (14) der Scheibenzellen-Halbleiter (10) über die eine Isolierzelle (1) und die andere Isolierzelle (1′) gegen den gemeinsamen Kühlkörper gepreßt wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeleitbügel (14) mit seinem längeren Schenkel auf dem Scheiben­ zellen-Halbleiter (10) aufliegt und mit der Stirnfläche des kürzeren Schen­ kels in einer abgestuften Ebene dazu auf die andere Isolierzelle (1′) ge­ preßt wird.
3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpressung mittels der Spannvorrichtung (12) über einen einzelnen Normal-Isolator (15) erfolgt, der etwa in der Mitte des längeren Schenkels des Wärmeleitbügels (14) angeordnet ist.
4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für den elektrischen Hauptanschluß des Scheibenzellen-Halbleiters (10) einerseits eine Anschlußfahne (16) zwischen der Isolierzelle (1) und dem Scheibenzellen-Halbleiter (10) und andererseits der Wärmeleitbügel (14) mit Anschluß (17) dient.
5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeleitbügel (14) im Verlauf des längeren Schenkels geteilt ist und dort eine Verbindung aus Cu-Flexband (19) aufweist und daß die An­ pressung mittels der Spannvorrichtung (12) über zwei Normal-Isolatoren (15 a, 15 b) erfolgt, die je einem Teil des Wärmeleitbügels (14 a, 14 b) beiderseits der Flexverbindung (19) zugeordnet sind.
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