DE3115017A1

DE3115017A1 - Elektronisches bauelement

Info

Publication number: DE3115017A1
Application number: DE19813115017
Authority: DE
Inventors: Reinhard 3163 Sehnde Stossun
Original assignee: Blaupunkt Werke GmbH
Current assignee: Blaupunkt Werke GmbH
Priority date: 1981-04-14
Filing date: 1981-04-14
Publication date: 1982-11-04

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauelement,
das mit auf der Oberseite eines Trägers angeordneten Leitungsbahnen und mit einer Kühlfläche alsf der Rückseite des Trägers verbunden ist. Die Kühlfläche dient dazu, die aus der Verlustleistung von elektronischen Bauelementen, z.B. Halbleitern oder integrierten Schaltungen aus Halbleitern in Chips, erzeugte Wärme rasch abzuführen, um eine Zerstörung der albleiterelemente durch Überschreitung der zulässigen Betriebstemperaturen zu vermeiden.
Während bei Halbleitern mit kleiner Verlustleistung die Wärineabführung über den Träger, z.B. eine Isolierplatte, genügt, wird die Wärmeabführung bei höheren Verlustleistungen infolge der geringen Wärmeleitung -der Träger unzureichend.
Zur Wärmeableitung ist es bereits bekannt, den Träger mit einem Durchbruch zu versehen, auf der Rückseite mit einem Kühlkörper, z.B. Kühlblech, zu verkleben un#d das elektronische Bauelement, z.ß. den Halbleiter, im Durchbruch auf dem Kühlkörper wärmeleitend zu befestigen. Infolge der Lage unter dem Niveau der sonstigen Schaltelemente auf dem Träger können dabei jedoch für den Anschluß des Halbleiters Schwierigkeiten entstehen. Die meist aus einem dünnen Blech bestehende Kühlfläche erhöht auch das Gewicht des Bauelements.
Es besteht deshalb die Aufgabe, die Kühlung so zu gestalten, daß das wärme abgebende elektronische Bauelement in der Ebene der anderen Bauelemente auf dem Träger liegen kann und durch die Kühlfläche das Gewicht nicht nennenswert erhöht wird.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Auflagefläche des elektronischen Bauelements wärmeleitend metallisiert ist und durch metallisierte Löcher im Träger mit der Kühlfläche auf der Rückseite des Trägers verbunden ist. Als metallisierte #ärmedurchführungen im Träger genügen Löcher in der Größe von 0,5 mm Durchmesser und weniger. Bei dieser Lösung liegt das zu kühlende elektronische bauelement im wesentlichen in der Ebene aller übrigen auf der Oberseite des gleichen Trägers vorgesehenen Schaltelemente und läßt sich unschwierig auf dem Träger mit einem wärmeleitenden Klebstoff befestigen und mit den Leitungsbahnen durch Bonden verbinden. Außerdem lassen sich die elektrischen Leitungsbahnen auf zur Oberseite des Trägers und die Wärrneleitflächen auf der Rückseite des Trägers im gleichen Verfahren, z.B. durch Bedrucken, auf den Träger aufbringen und entfällt das Verkleben -des Trägers mit einem besonderen Kühlblech.
Die Kühlfläche auf der Rückseite des Trägers kann auch aus einer oder mehreren wärmeleitenden Bahnen bestehen, die von den durchmetallisierten Löchern ausgehen. Zur befriedigenden Abfuhr kleiner Wärmemengen genügen Kühlflächen bzw. wärmeleitende Bahnen kleiner Ausdehnung.
Zur Abfuhr großer Wärmemengen kann man die Kühlfläche oder die wärmeleitende Bahn bzw. solche Bahnen mit zur Aufnahme von Wärme geeigneten Befestigungspunkten des Bauelements verbinden. Dabei können mehrere wärmeabgebende Bauelemente durch gemeinsame wärmeleitende Bahnen mit solchen Befestigungspunkten verbunden sein.
Zur Bildung der wärmeaufnehmenden Flächen und Bahnen eignen sich Metalle hoher Wärmeleitfähigkeit, besonders Kupfer, das zur Verhinderung von Korrosionserscheinungen vergoldet sein kann.
Träger für die Halbleiter oder zu Chips integrierten Schaltungen können bei der Erfindung Epoxidharzplatten oder Keramikplatten sein, die hohe mechanische und chemische Stabilität mit geringer elektrischer Leitfähigkeit vereinen und schlechte Wärmeleiter sind.
Die Zeichnung bringt ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung. Dabei zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf das elektronische Bauelement und Fig. 2 einen lotrechten Schnitt durch das Bauelement nach Linie A - B der Fig. 1.
Auf einem als elektrischem Isolator wirkenden Träger 1 aus Keramik oder Epoxidharz ist die Auflagefläche 2 für die aus zahlreichen Halbleitern im Chip 3 integrierten Schaltungen mit einer vergoldeten Kupferfläche versehen, auf der der Chip 3 mittels eines gut wärmeleitenden Klebers befestigt ist. Der Chip 3 ist auf drei Seiten von Bondpads 8 umgeben, von denen die Strompfade und die Anschlüsse zum Chip 3 ausgehen. Innerhalb der Auflagefläche 2 sind im Träger 1 Löcher 4 vorgesehen, die mit Kupfer zur Rückseite des Trägers durchmetallisiert und zum Korrosionsschutz vergoldet sind. Zahl und Anordnung der Löcher 4 richten sich nach der Auflagefläche und dem Umriß des wärmeabgebenden Chips 3 oder eines Halbleiters und der zu erwartenden Wärmeabgabe. Der Träger 1 ist auf der Rückseite im Bereich der durchmetallisierten Löcher 4 mit einer aufmetallisierten Kupfer fläche 5 bedeckt, die in eine wärmeleitende Bahn 6 übergeht, die zu einem wärmeaufnehmenden Befestigungspunkt 7 führt, an dem der Träger 1, z.B. mittels eines Winkels, am Chassis befestigt ist.
Über diesen Befestigungspunkt 7 wird dann die vom Chip 3 abgegebene Wärme abgenommen, soweit sie nicht bereits auf der als Kühlfläche wirkenden wärmeleitenden Bahn 6 abgestrahlt ist. Bei geringer Wärmeabgabe des Chips 3 bzw.
eines an seiner Auflagefläche aufgebrachten Halbleiterelements genügen eine Kühlfläche 5 bzw. wärmeleitende Bahn 6 kleiner Ausdehnung auf der Trägerrückseite ohne Verbindung mit einem wärmeaufnehmenden Befestigungspunkt. Leerseite

Claims

Patentansprüche 01. Mit auf der Oberseite eines Trägers angeordneten Leitungsbahnen und einer Kühlfläche auf der Rückseite des Trägers yerbundenes elektronisches Bauelement, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche (2) des elektronischen Bauelements (3) auf dem Träger (1) wärmeleitend metallisiert ist und durch wärmeleitend metallisierte Löcher (4) im Träger mit der Kühlfläche (5)- auf der Rückseite des Trägers verbunden ist. .
2. Bauelement nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlfläche (5) auf der Rückseite des Trägers (1) aus einer wärmeleitenden, aufgedruckten Metallschicht besteht.-
3. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlfläche (5) auf der Rückseite des Trägers (1) aus einer oder mehreren wärmeleitenden aufgedruckten Metallbahnen (6) besteht.
4. Bauelement nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlfläche (5) bzw. die wärmeleitenden Bahnen (6) mit einem wärmeabführenden Befestigungspunkt (7) des Trägers (1) verbunden sind.