DE3744353C1 - Cooling body for a semiconductor component - Google Patents

Cooling body for a semiconductor component

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DE3744353C1
DE3744353C1 DE19873744353 DE3744353A DE3744353C1 DE 3744353 C1 DE3744353 C1 DE 3744353C1 DE 19873744353 DE19873744353 DE 19873744353 DE 3744353 A DE3744353 A DE 3744353A DE 3744353 C1 DE3744353 C1 DE 3744353C1
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Germany
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heat sink
trough
chamber
cooling body
support plate
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DE19873744353
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English (en)
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Andreas Dipl-Ing Kleimann
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Siemens Geared Motors GmbH
Original Assignee
Siemens Geared Motors GmbH
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Publication date
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    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
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    • HELECTRICITY
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kühlkörper für ein Halbleiterbauelement mit einer einen Zu- und Abfluß aufweisenden Kammer für ein Kühlmittel, bei dem das Halbleiterbauelement mit seiner den Halbleiterchip tragenden Trägerplatte großflächig an dem Kühlkörper anliegt.

Bei einem bekannten Kühlkörper dieser Art (DE 21 43 175 C3) ist von der der Montageseite der Halbleiterbauelemente abgekehrten Seite eine Nut eingelassen, die zusammen mit einem sie abdeckenden Deckel die Kammer für das Kühlmittel bildet. Bei diesem Stand der Technik leitet das Halbleiterbauelement seine Wärme an den Kühlkörper ab, von dem die Wärme durch das Kühlmittel abgeführt wird. Damit der Wirkungsgrad bei dieser Art der Kühlung gut ist, muß das Material des Kühlkörpers gut wärmeleitfähig sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kühlkörper der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die Kühlwirkung verbessert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kammer für das Kühlmittel von einer offenen Mulde in dem Kühlkörper und einem sie verschließenden aufgesetzten Deckel gebildet ist, wobei als Deckel die Trägerplatte des Halbleiterchips dient.

Bei einem solchen Kühlkörper erfolgt eine direkte Kühlung des Halbleiterbauelementes durch das Kühlmittel, so daß die Wärmeleitfähigkeit des Kühlkörpers für die Kühlwirkung keine Rolle spielt. Der Kühlkörper kann deshalb nach anderen, für seine Anwendung notwendigen mechanischen Eigenschaften ausgewählt werden.

Zur Verbesserung der Kühlwirkung kann die Trägerplatte des Halbleiterchips im Bereich der Mulde mit oberflächenvergrößernden Mitteln, wie Rippen oder Rillen, versehen sein. Damit sich keine, die Kühlwirkung beeinträchtigenden strömungsarmen Bereiche in der Kammer bilden, können in der Mulde zwischen dem Zu- und Abfluß wirksame Strömungsleitelemente vorgesehen sein.

Je nach Art des oder der zu kühlenden Halbleiterbauelemente kann die Kühlkammer unterschiedlich ausgebildet sein. Sie kann als Kanal mit an ihren Enden angeordnetem Zu- und Abfluß ausgebildet sein, wenn das oder die Halbleiterbauelemente mit ihren Chips längs des Kanals montiert werden können, oder als kreisförmige Mulde. Im letzteren Fall ist es zweckmäßig, wenn die Kammer einen mittigen Zufluß und mehrere um ihn herum angeordnete Abflüsse aufweist, die in einen in einem Einsatzkörper ausgebildeten Ringkanal münden. Auf diese Art und Weise ergibt sich eine gute Kühlmittelverteilung bei verhältnismäßig einfachem konstruktiven Aufbau des Kühlkörpers.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer zwei Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 einen Kühlkörper für ein im Grundriß rechteckförmiges Halbleiterbauelement in Draufsicht,

Fig. 2 den Kühlkörper gemäß Fig. 1 im Schnitt nach der Linie A-A der Fig. 1,

Fig. 3 den Kühlkörper gemäß Fig. 1 im Schnitt nach der Linie B-B der Fig. 1,

Fig. 4 das Halbleiterbauelement für den Kühlkörper gemäß Fig. 1 in Seitenansicht,

Fig. 5 einen Kühlkörper für ein im Grundriß kreisförmiges Halbleiterbauelement in Draufsicht,

Fig. 6 den Kühlkörper gemäß Fig. 5 im Axialschnitt und

Fig. 7 das Halbleiterbauelement für den Kühlkörper gemäß Fig. 5 in Seitenansicht.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 4 hat der Kühlkörper 1 eine Quaderform. Er ist aus einem Material, das eine ausreichende mechanische Festigkeit besitzt, um darauf das in Fig. 4 dargestellte Halbleiterbauelement 2 mittels Schraubenbolzen zu verspannen. In dem Kühlkörper 1 ist eine in Draufsicht im wesentlichen U-förmige, im Querschnitt rechteckförmige flache Mulde 3 eingelassen, in die eine von der Rückseite ausgehende Bohrung als Zufluß 4 und eine ebenfalls von der Rückseite ausgehende Bohrung als Abfluß 5 für ein Kühlmittel münden. Die Mulde 3 ist Teil einer kühlmitteldurchströmten Kammer. Sie ist allseits umgeben von einer kleinen Nut 6, in der eine Dichtung, insbesondere eine O-Ringdichtung 7 eingebettet ist.

Die Mulde 3 wird verschlossen durch die Trägerplatte 8 von zwei Halbleiterchips 8 a, 8 b des Halbleiterbauelementes 2. Mittels in Gewindelöcher 9, 10 des Kühlkörpers 1 eingreifender, nicht dargestellter Schraubenbolzen läßt sich die Trägerplatte 8 auf dem Kühlkörper 1 verspannen, so daß mit Hilfe der O-Ringdichtung 7 eine geschlossene Kühlkammer aus der Mulde 3 und der Trägerplatte 8 gebildet wird.

Durch Einleiten von Kühlmittel in flüssiger oder gasförmiger Form in die Kammer wird das Halbleiterbauelement 2 an seiner Trägerplatte 8 im Bereich der Halbleiterchips 8 a, 8 b direkt gekühlt.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 5 bis 7 ist in einem Kühlkörper 11 eine kreisförmige Mulde 12 vorgesehen, in die eine von der anderen Seite ausgehende zentrale Bohrung als Zufluß 13 einmündet. Vom äußeren Rand der Mulde 12 gehen im Kranz angeordnete Bohrungen als Abflüsse 14 a-14 f aus. Sie münden in einen Ringkanal 15 eines Einsatzkörpers 16, der mittels O-Ringdichtungen 17, 18 abgedichtet in einer ringförmigen Ausnehmung 19 des Kühlkörpers 11 sitzt. Von diesem Ringkanal 15 geht ein gemeinsamer Abfluß 14 aus.

Die Mulde 12 ist von einer Ringnut 21 umgeben, in der eine O-Ringdichtung 22 liegt. Die Mulde 12 wird durch die Trägerplatte 23 für Halbleiterchips 24 eines Halbleiterbauelementes 25 verschlossen, das gegen den Kühlkörper 11 gepreßt wird.

Durch Einspeisung von Kühlmittel über den Zufluß 13 in die von der Mulde 12 und der Trägerplatte 23 gebildete Kammer erfolgt eine direkte Kühlung der mit Halbleiterchips 24 bestückten Trägerplatte 23. Durch die Anordnung der Abflüsse 14 a-14 f wird das Kühlmittel gleichmäßig über die Kühlkammer 12, 23 verteilt.

Claims (4)

1. Kühlkörper für ein Halbleiterbauelement (2, 25) mit einer einen Zu- (4, 13) und einen Abfluß (5, 14) aufweisenden Kammer für ein Kühlmittel, bei dem das Halbleiterbauelement (2, 25) mit seiner den Halbleiterchip (8 a, 8 b, 24) tragenden Trägerplatte (8, 23) großflächig an dem Kühlkörper (1, 11) anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer von einer offenen Mulde (3, 12) in dem Kühlkörper (1, 11) und einem sie verschließenden, aufgesetzten Deckel gebildet ist, wobei als Deckel die Trägerplatte (8, 23) des Halbleiterchips (8 a, 8 b, 24) dient.
2. Kühlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (8, 23) im Bereich der Mulde (3, 12) mit oberflächenvergrößernden Mitteln, wie Rippen oder Rillen versehen ist.
3. Kühlkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mulde (3, 12) zwischen dem Zu- (4, 13) und dem Abfluß (5, 14) wirksame Strömungsleitelemente vorgesehen sind.
4. Kühlkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer einen mittigen Zufluß (13) und mehrere um ihn herum angeordnete Abflüsse (14 a-14 f) aufweist, die in einen in einem Einsatzkörper (16) ausgebildeten Ringkanal (15) einmünden.
DE19873744353 1987-12-29 1987-12-29 Cooling body for a semiconductor component Expired DE3744353C1 (en)

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