DE9421444U1 - Thermisch leitende und elektrisch isolierende Zwischenlage - Google Patents
Thermisch leitende und elektrisch isolierende ZwischenlageInfo
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Description
AEG Schienenfahrzeuge GmbH
Am Rathenaupark
D-16761 Hennigsdorf
Am Rathenaupark
D-16761 Hennigsdorf
PTL-B/Rü-zg
B 95/18
B 95/18
Thermisch leitende und elektrisch isolierende zwischenlage
Die Erfindung betrifft eine thermisch leitende und elektrisch isolierende Zwischenlage, insbesondere für Stapelaufbauten von
Leistungs-Halbleiterelementen, vorzugsweise auf Kühlelementen.
Generell ist es bekannt, mit zwischen Halbleiterelement und Kühlkörper
eingebrachten entsprechenden Kunststoffolien sowohl thermische Ableitung als auch elektrische Isolierung zu erreichen. Der
Wärmedurchgang ist ziemlich schlecht, vor allem aber stört die hohe 0 Empfindlichkeit dieser sehr weichen Folien (auch gegen
Schmutzpartikel). Es hat bereits Versuche gegeben, die Halbleiter in
wärmeleitende und dabei isolierende Kunststoffe direkt einzugießen. Das Verfahren ist aufwendig und nicht befriedigend.
5 Weiter bekannt ist, keramische Materialien mit guten elektrischen und
thermischen Voraussetzungen (z.B. Aluminiumnitrid, Aluminiumoxyd, Berylliumoxyd) einzusetzen.
Aus G 86 14 173 ist es bekannt, Scheiben aus Keramikmaterial in einem
Gehäuse zu kapseln. Das Gehäuse dient zum Schutz der Keramikscheibe und zum Erreichen der notwendigen Kriechstrecke.
Durch die Patentanmeldung P 43 02 816 ist eine Wasserkühldose vorgeschlagen worden, die mit einer elektrischen Isolierung versehen
eine Baueinheit bildet, wobei eine Isolierscheibe der Wasserkühldose integriert wird. Der Aufbau ist relativ aufwendig und damit teuer.
• 4
Insgesamt ist die Kühlung von Leistungs-Halbleitern bei guter elektrischer Isolation noch als verbesserungsfähig anzusehen.
Andererseits fehlen bei möglichst kleinen Bauformen unter hohen elektrischen Spannungen oft genügende Kriechstrecken. Bei Anwendung
von Isolierscheiben aus gut wärmeleitender Keramik mußte bislang - um bei höheren Spannungen die Anforderungen an Kriech- und Luftstrecken
erfüllen zu können - der Durchmesser der Keramikscheiben unverhältnismäßig groß gewählt werden.
Aufgabe der- Erfindung ist es, hier Abhilfe zu schaffen und eine
Isolierscheibe 2x1 entwickeln, die bei kleinerem Durchmesser auch für
höhere Spannungen ausreichende Isolier- und Kriechstromfestigkeit aufweist, darüberhinaus Material-, Bauvolumen- und Gewichtsersparnis
erbringt und Kostenvorteile aufweist.
Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches
1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
0 Anhand der schematischen Zeichnungsfiguren wird die Erfindung im
nachstehenden näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Keramikscheibe mit
5 angeformten Formrändern
Fig. 2 eine Ansicht der Keramikscheibe nach Fig. 1 von
unten
Fig. 3 eine Keramikscheibe mit aufgesetztem Formrand im
Fig. 3 eine Keramikscheibe mit aufgesetztem Formrand im
Schnitt
0 Fig. 4 eine Ansicht der Keramikscheibe nach Fig. 3 von
unten
Fig. 5 eine Anwendung der Keramikscheibe für einseitige
Fig. 5 eine Anwendung der Keramikscheibe für einseitige
Luftkühlung
Fig. 6 eine Anwendung der Keramikscheibe für doppel-5
seitige Wasserkühlung.
seitige Wasserkühlung.
In den Fig. ist jeweils mit 1 eine Kesamikscheibe bzw.mit la der für
den Wärmeübergang .aktive Kerndurchmesser der Scheibe 1 bezeichnet.
In Fig. 1 sind dem aktiven Kerndurchmesser la (von z.B. 5 mm Dicke)
dünne Formränder 2 und 3 angeformt, die den Kerndurchmesser la auf den Flachseiten der Keramikscheibe 1 vergrößern. Die Keramikscheibe 1 hat
damit praktisch das Aussehen einer Scheibe mit Laufrille. Kerndurchmesser la und Formränder 2 bestehen aus demselben Material
und werden in einem Arbeitsgang hergestellt.
Fig. 2 zeigt die Keramikscheibe 1 in Ansicht von unten.
In Fig. 3 ist der eigentlichen Keramikscheibe 1 z.B. aus AlN ein als Ring ausgebildeter Formrand 4 aus einem isolierenden Material, z.B.
Fig. 2 zeigt die Keramikscheibe 1 in Ansicht von unten.
In Fig. 3 ist der eigentlichen Keramikscheibe 1 z.B. aus AlN ein als Ring ausgebildeter Formrand 4 aus einem isolierenden Material, z.B.
Steatit oder Kunststoff, koaxial aufgesetzt. Der Formrand 4 ist auf
einer oder beiden seiner Flachseiten wenigstens teilweise mit den Kriechstromweg verlängernden Konturen 5, z.B. in Form von Ringnuten,
versehen. Im Anlagebereich 6 zur Keramikscheibe 1 ist der Formrand 4 plangehalten und dort mit der Keramikscheibe 1 zweckmäßig verklebt.
Möglich ist auch eine Ausführung, bei der der Formrand 4 im Anlagebereich 6 ebenfalls Konturen 5 aufweist, für die dann allerdings
auch in der Keramikscheibe 1 entsprechende Konturen 5 vorhanden sein müssen. Die Konturen von Formrand 4 und Keramikscheibe 1 greifen dann
für eine Befestigung verzahnt ineinander.
Fig. 4 zeigt eine Ansicht der in Fig. 3 dargestellten Keramikscheibe
von unten.
In Fig. 5 ist ein Halbleiterelement 7 über die erfindungsgemäße Keramikscheibe 1 mit einem Luftkühlkörper 8 Zusammengebaut. 10
bezeichnet noch metallisierte Auflageflächen, 11 ist eine Anschlußfahne und 12 ein Distanzkörper.
In Fig. 6 ist schematisch ein elektrisch isolierter Aufbau eines Halbleiterelementes 7 zwischen zwei Kühldosen 9 dargestellt. Es finden
hier zwei thermisch leitende elektrisch isolierende Zwischenlagen in Form der erfindungsgemäßen Keramikscheibe 1 Anwendung. 11 sind wieder
Anschlußfahnen.
Durch die Erfindung können nicht nur die angestrebten Vorteile 5 erzielt, sondern es kann auch eine Höhenreduzierung bei
Stapelaufbauten und eine verbesserte Kühlung der Leistungs-Halbleiter erreicht werden.
Claims (10)
1. Thermisch leitende und elektrisch isolierende Zwischenlage , insbesondere für Stapelaufbauten von Leistungs-Halbleiterelementen,
vorzugsweise auf Kühlelementen,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine plane Scheibe (1) ausreichender Dicke aus hochisolierender,
thermisch gut leitender Keramik, insbesondere AlN Verwendung findet, die auf einer oder auf beiden Flachseiten jeweils mit einem
flanschartigen, den aktiven Durchmesser (la) vergrößernden relativ dünnen Formrand (2,3 bzw.4) zur Kriechwegverlängerung versehen ist.
2. Zwischenlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Formränder (2,3) aus demselben Material wie die Keramikscheibe
5 (1) bestehen und bereits bei deren Herstellung angeformt werden.
3.Zwischenlage nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Formrand (4) als aufsetzbarer Ring aus einem anderen Material
als die Keramikscheibe (1), Z.B.Porzellan oder Kunststoff, besteht, mit einem Außendurchmesser größer und einem Innendurchmesser kleiner
als der Außendurchmesser der Keramikscheibe (1), und daß die Keramikscheibe (1) auf einer Flachseite des Formrandes (4) koaxial
anliegt und befestigt ist.
35
35
4. Zwischenlage nach Anspruch 1 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Formrand (4) auf einer oder beiden Flachseiten wenigstens teilweise mit Konturen,^),; q.B.; in:Form von Ringnuten versehen ist.
5. Zwischenlage nach den Ansprüchen 1,3,4,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Formrand (4) im Anlagebereich (6) zur Keramikscheibe (1) plan
gehalten und dort mit dieser verklebt ist.
5
5
6. Zwischenlage nach den Ansprüchen 1,3 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Formrand (4) auch im Anlagebereich (6) zur Keramikscheibe (1)
mit Konturen (5) versehen ist, die für eine Befestigung in angeformte entsprechende Konturen in der Keramikscheibe (1) eingreifen.
7. Zwischenlage nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Keramikscheibe (1) im aktiven Durchmesserbereich (la), d.h.der
Auflageflächen zu den Leistungshalbleiter- (7) oder Kühlelementen (8 bzw 9), ein- oder beidseitig metallisiert (10), vorzugsweise
goldbedampft ist.
8. Zwischenlage nach den Ansprüchen 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß über den Formrand (2 bzw. 3 bzw. 4) die Keramikscheibe (1) einen
vergrößerten Durchmesser erhält, der eine Selbstzentrierung in einer Spannvorrichtung für Halbleiteraufbauten erlaubt.
5
9. Zwischenlage nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anschlußfahne (11) mit der Keramikscheibe (1) ein Teil bildet.
10. Zwischenlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Keramikscheibe (1) ein- oder beidseitig mit einer DCB-Metallisierung
(direct copper bonding) versehen ist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9421444U DE9421444U1 (de) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | Thermisch leitende und elektrisch isolierende Zwischenlage |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9421444U DE9421444U1 (de) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | Thermisch leitende und elektrisch isolierende Zwischenlage |
| DE4437130 | 1994-10-05 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE9421444U1 true DE9421444U1 (de) | 1995-12-14 |
Family
ID=25941145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE9421444U Expired - Lifetime DE9421444U1 (de) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | Thermisch leitende und elektrisch isolierende Zwischenlage |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9421444U1 (de) |
-
1994
- 1994-10-05 DE DE9421444U patent/DE9421444U1/de not_active Expired - Lifetime
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