[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

DE60212957T2 - Integrierte kühlung einer leiterplattenstruktur - Google Patents

Integrierte kühlung einer leiterplattenstruktur Download PDF

Info

Publication number
DE60212957T2
DE60212957T2 DE60212957T DE60212957T DE60212957T2 DE 60212957 T2 DE60212957 T2 DE 60212957T2 DE 60212957 T DE60212957 T DE 60212957T DE 60212957 T DE60212957 T DE 60212957T DE 60212957 T2 DE60212957 T2 DE 60212957T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pcb
coolant
channel
heat
flow channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE60212957T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60212957D1 (de
Inventor
Robert Pottstown BARTOLA
James Boyertown MOGEL
J. Steven Lewisville LAUREANTI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Publication of DE60212957D1 publication Critical patent/DE60212957D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE60212957T2 publication Critical patent/DE60212957T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0272Adaptations for fluid transport, e.g. channels, holes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Control Of High-Frequency Heating Circuits (AREA)

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf die thermische Handhabung von elektronischen Anordnungen und im Besonderen auf die Kühlung von elektronischen Anordnungen mit Leistungstransistoren und von gedruckten Leiterplatten.
  • HINTERGRUND
  • Elektronische Bauteile erzeugen typischerweise einiges an Wärme, da auf Grund von Verlusten in den jeweiligen Bauteilen elektrische Energie teilweise in thermische Energie umgewandelt wird. Es ist normalerweise wünschenswert, die Wärme von diesen Bauteilen auf eine rasche und effiziente Weise abzuleiten, da sich erhöhte Temperatur auf die Leistungsfähigkeit auswirken, die Lebensdauer verkürzen und vorzeitigen Ausfall von vielen Typen von elektronischen Bauteilen verursachen kann. Leistungstransistoren wie Laterally Diffused Metall Oxid Silizium (LDMOS) Feldeffekttransistoren (FETs), die weithin bei HF Leistungsverstärkern verwendet werden, sind besonders anfällig dafür zu überhitzen. Diese Bausteine befördern typischerweise einen großen Teil der Leistung, die durch den Verstärker fließt, und weisen folglich die Notwendigkeit auf, das meiste an thermischer Energie abzuführen. Dies führt dazu, dass diese tendenziell bei höheren Temperaturen betrieben werden als andere Bauteile des Verstärkers. Des Weiteren tendiert der Wirkungsgrad eines Verstärkers dazu abzunehmen, wenn sich die Leistungstransistoren erhitzen und immer noch mehr abzuführende Wärme und höhere Temperaturen erzeugen. Während Verbesserungen in der Entwicklung und der Konfektionierung von Halbleitern es Entwicklern weiterhin erlaubt haben, kleinere e lektronische Anordnungen zu erzeugen, die bei höherer Leistung arbeiten, haben die zugehörigen erhöhten Betriebstemperaturen die maximalen sicheren Leistungspegel eingeschränkt.
  • Ein traditionelles Verfahren zur Kühlung von elektronischen Leistungsanordnungen umfasst das Abführen der von der Anordnung erzeugten Wärme durch seine Halterungsanordnung, zum Beispiel einen metallischen Flansch, in einen Kühlkörper, typischerweise eine Keramik oder ein metallisches Material, welcher wiederum die thermische Energie in die Umgebung ableitet. Natürlich hängt die Temperatur einer Anordnung vom thermischen Widerstand aller der Materialien ab, die die Wärme von den aktiven Bauteilen der Anordnung, typischerweise einem oder mehreren Halbleiterchips, ableiten.
  • Der thermische Widerstand R ist durch den Temperaturrückgang zwischen seinen Endpunkten und den Wärmefluss durch diesen definiert: T1 – T2 = R·Q (1)wobei T1 und T2 die Temperaturen an den Endpunkten sind und Q das Maß des Wärmeflusses ist. Der thermische Widerstand für eindimensionalen Wärmefluss in einem einförmigen Material ist proportional zur Länge des leitenden Materials und umgekehrt proportional zur leitenden Fläche und der thermischen Leitfähigkeit des Materials oder: R = L/(A·alpha) (2)wobei alpha die thermische Leitfähigkeit ist, A die Querschnittsfläche ist und L die Länge des leitenden Materials ist.
  • 1 veranschaulicht eine beispielhafte elektronische Anordnung 100, das einen Transistorchip 102, eine leitfähige Schicht 104 zwischen Chip und Flansch, einen Befestigungsflansch 106, ein thermisch leitfähiges Fett oder eine Lötzinnverbindungsschicht 108 und einen Kühlkörper 110 umfasst. Von elektrischer Leitung durch den Chip 102 erzeugte Wärme wird übertragen durch entsprechendes hindurch treten durch den Chip 102, die leitfähige Schicht 104, den Flansch 106, die thermisch leitfähige Fett- oder Lötzinnverbindung 108 und den Kühlkörper 110 und endgültiges Abführen in die Umgebung 112. Während die Wärme abfließt, ist die Temperatur jedes nacheinander folgenden Elements im thermischen Pfad niedriger, das heißt die Temperatur des Chips 102 ist die Höchste, die Temperatur in der leitfähigen Schicht 104 ist geringer als die des Chips 102 und so weiter. Die Temperatur der Umgebung 112 ist die Niedrigste.
  • 2A stellt ein thermisches Modell für das in 1 gezeigte System dar. Die vom Chip 102 abgeführte Leistung wird von der Wärmequelle 120 dargestellt. Während diese Wärme durch die thermische Widerstände 122, 124, 126, 128 und 130 fließt, findet über jedem von diesen ein Temperaturabfall statt.
  • Es gibt zahlreiche Arten, die Werte für thermische Widerstände zu schätzen. Die ersten, zweiten und dritten thermischen Widerstände 122, 123 und 124 können unter Verwendung von Gleichung (2) geschätzt werden. Kühlkörper, wie zum Beispiel der Kühlkörper 110 sind in vielen Formen im Handel verfügbar und in der Technik gut bekannt. Die thermischen Widerstände eines Kühlkörpers werden normalerweise vom Hersteller angegeben oder können aus Leistungskurven bestimmt werden.
  • Da die der leitfähigen Schicht, dem Flansch, der thermisch leitfähigen Fett- oder Lötzinnverbindung und dem Kühlkörper zugeordneten Zwischentemperaturen für diese Art der thermischen Analyse selten wichtig sind, kann das thermische Modell, wie in 2B gezeigt, stark vereinfacht werden. Der gesamte thermische Widerstand 132 ist die algebraische Summe aus den ersten bis fünften in 2A gezeigten thermischen Widerständen.
  • Die Temperatur des Chips 122 lässt sich leicht nach diesem Modell berechnen: T_die = T_env + (Q_dissipation·R_total) (3)
  • Die vom Chip 102 abgeführte Leistung wird normalerweise auf Grundlage der Anwendung angegeben. Die Temperatur der Umgebung wird typischerweise nicht gesteuert und kann für draußen angeordnete Anordnungen (zum Beispiel in der Basisstation eines Mobilfunknetzes) mit Jahreszeit, Tageszeit und Geographie in weiten Bereichen variieren. Natürlich ist es das Ziel, die Temperatur des Chips 102 so nah wie möglich bei der Temperatur der Umgebung 112 zu halten. Es ist daher die wirkungsvollste weise diese Temperaturdifferenz zu reduzieren, in dem der gesamte thermische Widerstand 132 reduziert wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Entsprechend einem Aspekt der Erfindung wird ein effizienteres thermisches Verwaltungssystem für das Kühlen von elektronischen Bauteilen, wie zum Beispiel Leistungstransistoren dadurch erreicht, in dem ein enger thermischer Kontakt mit einem Kühlmittel zur Verfügung gestellt wird, das durch Kanäle fließt, die innerhalb oder auf der Oberfläche einer gedruckten Leiterplatte (PCB) ausgeformte sind, die elektronische Bauteile trägt.
  • In einer Ausführungsform sind in den Schichten einer vielschichtigen gedruckten Leiterplatte PCB Strömungskanäle in großer Nähe zu ausgewählten elektronischen Bauteilen ausgeformt, so dass von den elektronischen Bauteilen erzeugte Wärme gut durch Massebewegung des Kühlmittels zu einem Kühlkörper transportiert wird, wo die Wärme dann an die Umgebung abgegeben wird. Im Besonderen wird thermische Energie von den Bauteilen und in das Kühlmittel übertragen, während das Kühlmittel unter den die Wärme erzeugenden Bauteilen hindurch läuft. Die Zirkulation des Kühlmittels dient dazu, die thermische Energie rasch von den die Wärme erzeugenden Bauteilen weg zu übertragen und die Wärme dem Kühlkörper zu zuliefern, der die Übertragung der thermischen Energie vom Kühlmittel auf die Umgebung ermöglicht.
  • Andere Aspekte, Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nachstehend offensichtlich.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Zeichnungen veranschaulichen sowohl den Entwurf wie auch den Nutzen der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, in der auf gleiche Elemente in verschiedenen Ausführungsformen zur Erleichterung der Darstellung mit denselben Bezugszeichen verwiesen wird und in welcher:
  • 1 eine Darstellung im Querschnitt darstellt, die die Kühlung einer elektronischen Anordnung nach dem Stand der Technik veranschaulicht.
  • 2A ein detailliertes thermisches Modell für den Wärmefluss in die Umgebung der Anordnung der 1 darstellt.
  • 2B ist ein weiter vereinfachtes thermisches Modell für den Wärmefluss in die Umgebung der Anordnung der 1.
  • 3 eine Darstellung ist, die eine mit einem Vielschicht-PCB verbundene elektronische Anordnung im Querschnitt darstellt, mit einem bevorzugt zur Kühlung der elektronischen Anordnung zur Verfügung gestellten thermischen Verwaltungssystem, wobei das thermische Verwaltungssystem einen in dem PCB ausgeformten Kühlkanal aufweist.
  • 4 eine Darstellung im Querschnitt der mit einem Vielschicht-PCB verbundenen elektronischen Anordnung der 3 darstellt, mit einem alternativ bevorzugten, zur Kühlung der elektronischen Anordnung zur Verfügung gestellten thermischen Verwaltungssystem, wobei das thermische Verwaltungssystem einen zwischen einer Schicht des PCB und einem Befestigungsflansch der elektronischen Anordnung ausgeformten Kühlkanal aufweist.
  • 5 einen Querschnitt von einem Teil eines Kühlkanals im PCB von 4 darstellt.
  • 6 eine Vielzahl von an einem Vielschicht-PCB befestigten und durch ein noch weiteres thermisches Verwaltungssystem gekühlten elektronischen Anordnungen darstellt, wobei das thermische Verwaltungssystem einen zwischen den Schichten des PCB und den entsprechenden Befestigungsflanschen der elektronischen Anordnungen ausgeformten Kühlkanal aufweist.
  • 7 eine Darstellung im Querschnitt eines noch weiteren bevorzugten, in ein PCB integrierten thermischen Verwaltungssystems zur Kühlung einer daran angeschlossenen elektronischen Anordnung darstellt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Bezug nehmend auf 3 umfasst eine elektronische Anordnung 200 entsprechend einem ersten Aspekt der Erfindung einen über eine leitfähige Schicht 204 mit einem Befestigungsflansch 206 verbundenen Transistorchip 202. Der Befestigungsflansch 206 ist über eine thermisch leitfähige Fett- oder Lötzinnverbindung 208 mit einer vielschichtigen gedruckten Leiterplatte (PCB) 212 verbunden. Die Anordnung 200 wird von einem thermischen Verwaltungssystem 220 gekühlt, welches ein Kühlmittel 226 verwendet, das durch eine geschlossene Kühlschleife 230 zirkuliert. Die Kühlschleife 230 umfasst einen Strömungskanal 222 und eine Umwälzpumpe 224. Das Kühlmittel 226 wird durch die Kühlschleife 230 gepumpt und strömt durch den erwärmten Teil des Strömungskanals 222, den abgekühlten Teil des Strömungskanals 222 und die Umwälzpumpe 224. Die Wärme wird durch die Massebewegung des Kühlmittel 226 vom erwärmten Teil des Strömungskanals 222 auf den abgekühlten Teil des Strömungskanals 222 übertragen. Das Kühlmittel 226 kann ein Gas oder eine Flüssigkeit sein und weist vorzugsweise einen relativ niedrigen thermischen Widerstand auf.
  • Im Besonderen fließt Wärme vom Transistorchip 202 und zum Kühlmittel 226, während das Kühlmittel 226 durch den Strömungskanal 222 passiert. Wärme fließt von dem Kühlmittel 226 und in die Umgebung 112, während das Kühlmittel 226 durch den abgekühlten Teil des Strömungskanals 222 fließt, der mit dem Kühlkörper 210 thermisch gekoppelt ist. Der Kühlkörper 210 er leichtert den Fluss der Wärme vom Kühlmittel 226 in die Umgebung 112.
  • Der erhitzte Teil des Strömungskanals 222 wird vollständig vom PCB 212 umfasst und ist in direkter Nähe zum Flansch 206 ausgeformt, um den thermischen Widerstand zwischen dem Flansch 206 und dem erwärmten Teil des Strömungskanals 222 zu reduzieren. Dies wiederum reduziert den Temperaturabfall zwischen dem Flansch 206 und dem Kühlmittel 226, während dieses durch den erwärmten Teil des Strömungskanals 222 fließt, wodurch der Wärmefluss vom Transistorchip 202 in das Kühlmittel 226 maximiert wird.
  • Das Transportieren von Wärme durch eine Massebewegung des Kühlmittels 226 vom erwärmten Teil zum abgekühlten Teil des Strömungskanals 222 neigt dazu, den Temperaturunterschied zwischen dem PCB 212 in der Umgebung der Anordnung 200 und des Kühlkörpers 210 zu reduzieren. Dies tendiert wiederum dazu, die Temperaturdifferenz zwischen dem Transistorchip 202 und der Umgebung 112 zu reduzieren, wodurch auf diese Weise die Temperatur des Chips 202 abgesenkt wird.
  • Entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung und unter Bezugnahme auf die elektronische Anordnung 200 kann es in einigen Anwendungen vorteilhaft sein, den Befestigungsflansch 206 zu entfernen und den Transistorchip 202 mit anderen Hilfsmitteln direkt mit dem PCB 212 zu verbinden. Zum Beispiel kann der Transistorchip 202 direkt mit einer integrierten leitfähigen Folienschicht (zum Beispiel Gold oder Kupfer) auf der Oberfläche des PCB 212 verbunden werden. In diesem Fall wird der Chip 202 vorzugsweise mit der Folie über eine leitfähige Schicht zwischen Chip und Folie verbunden, die sowohl gute elektrische Leitfähigkeit als auch gute thermische Leitfähig keit zur Verfügung stellt. Der dem Flansch 206 und der leitfähigen Schicht 208 zwischen Chip und Flansch zugehörige thermische Widerstand wird auf diese Weise eliminiert und ersetzt (viel niedriger) durch thermische Widerstände, die der Folienschicht und der leitfähigen Schicht zwischen Chip und Folie zugehörig sind. Ein in der Technik ausgebildeter Praktiker erkennt, dass vom Transistorchip 202 erzeugte Wärme in einigen Anwendungen besser auf das Kühlmittel 226 übertragen werden kann, wenn dieses Alternativhilfsmittel für das Verbinden des Chips 202 mit dem PCB 212 verwendet wird.
  • Unter Bezugnahme auf 4 wird die elektronische Anordnung 200 entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung von einem anderen thermischen Verwaltungssystem 320 abgekühlt, welches ein Kühlmittel 326 umfasst, das durch einen geschlossenen Kühlkreislauf 330 zirkuliert. Die Anordnung 320 ist der Anordnung 220 gemäß 3 ähnlich, umfasst aber den direkten Kontakt des Kühlmittels 326 mit der Anordnung 200, welches auf einem Vielschicht-PCB 312 befestigt ist.
  • Der Kühlkreislauf 330 umfasst einen Strömungskanal 322 und eine Umwälzpumpe 324. Das Kühlmittel 326 wird durch den Kühlkreislauf 330 gepumpt und fließt jeweils durch den erwärmten Teil des Strömungskanals 322, den abgekühlten Teil des Strömungskanals 322 und die Umwälzpumpe 324. Die Wärme wird durch die Massebewegung des Kühlmittels 326 vom erwärmten Teil des Strömungskanals 322 auf den abgekühlten Teil des Strömungskanals 322 übertragen.
  • Im Besonderen fließt die Wärme vom Transistorchip 202 in das Kühlmittel 326, während das Kühlmittel 326 durch den Strömungskanal 322 fließt. Die Wärme fließt vom Kühlmittel 326 ab und in die Umgebung 112, während das Kühlmittel 326 durch den abgekühlten Teil des Strömungskanals 322 fließt, der mit einem Kühlkörper 310 thermisch gekoppelt ist. Der Kühlkörper 310 erleichtert den Abfluss der Wärme vom Kühlmittel 326 in die Umgebung 112.
  • Der erwärmte Teil des Strömungskanals 322 ist teilweise im PCB 312 enthalten und teilweise im Befestigungsflansch 206 enthalten. Während das Kühlmittel durch den erwärmten Teil des Strömungskanals 322 in dem umgebenden Bereich des Befestigungsflansches 206 fließt, ergibt sich ein direkter Kontakt des Kühlmittels 326 mit dem Befestigungsflansch 206, um den Temperaturabfall zwischen dem Flansch 206 und dem Kühlmittel 326 zu minimieren. Um Leckverluste des Kühlmittels zu verhindern, wird der Flansch 206 vorzugsweise auf der Oberfläche des PCB 312 versiegelt. Zahlreiche Materialien sind akzeptable Abdichtungsstoffe und umfassen Polymerdichtstoffe und Lötzinn, wie in der Lötzinnverbindung 208. Die übrigen Teile des erwärmten Strömungskanals 322 sind vollständig innerhalb des PCB 312 enthalten. Während das Kühlmittel 326 durch den gekühlten Teil des Strömungskanals 322 fließt, der mit dem Kühlkörper 310 thermisch gekoppelt ist, fließt Wärme von dem Kühlmittel 326 ab, durch den Kühlkörper 310 und in die Umgebung 112.
  • Der zwischen dem Kühlmittel 326 und dem Flansch 206 vorliegende direkte Kontakt beseitigt den thermischen Widerstand des PCB 312, wodurch die Temperaturdifferenz zwischen dem Flansch 206 und dem Kühlmittel 326 abgesenkt wird. Dies wiederum senkt die Temperatur des Transistorchips 202 sogar noch effizienter als das thermische Verwaltungssystem 220, obwohl der Vorteil in der Effizienz ein wenig von der gesteigerten Komplexität und den Mehrkosten ausgeglichen wird, die mit dem sachgerechten Versiegeln des Flansches 206 an das PCB 312 verbunden sind.
  • 5 ist eine detaillierte Darstellung eines Teils des Strömungskanals 322 in der Umgebung der Anordnung 200, die die Ausformung des Strömungskanals 322 zwischen den Schichten 1-N des PCB 312 veranschaulicht. Im Besonderen besteht der im PCB 312 ausgeformte Strömungskanal 322 aus einer Reihe von zusammen geschalteten Segmenten, die es ermöglichen, dass das Kühlmittel 326 fließt. Die als waagerechte Segmente 344 dargestellten Teile des Strömungskanals 322 können ausgeformt werden, in dem ein Volumen der Materialmasse aus der entsprechenden PCB-Schicht während der Herstellung oder des Aufbauprozesses entfernt wird. Die als senkrechte Segmente 346 veranschaulichten Teile des Strömungskanals 322 können durch zusammen treffende Verbindungskanäle von Schicht zu Schicht ausgeformt werden. Die Verbindung von einem waagerechten Segment 344 mit einem senkrechten Segment 336 kann ausgeführt werden, in dem der Verbindungskanal in einer PCB-Schicht mit einem waagerechten Segment 344 in einer benachbarten Schicht zusammentrifft.
  • Unter Bezugnahme auf 6 werden entsprechend einem noch weiteren Aspekt der Erfindung mehrere Anordnungen 200 auf einem PCB 412 befestigt und von einem thermischen Verwaltungssystem 420 gekühlt, das ein Kühlmittel 426 und einen geschlossenen Kühlkreislauf 430 verwendet. Der Kühlkreislauf 430 umfasst einen Strömungskanal 422 und eine Umwälzpumpe 424. Das Kühlmittel wird durch den Kühlkreislauf 430 hindurch gepumpt und wird erwärmt, während es die Umgebung der Anordnungen 200 passiert. Die Wärme wird durch die Massebewegung des Kühlmittels 426 von der Umgebung der Anordnung 200 auf den gekühlten Teil des Strömungskanals 422 übertragen.
  • Im Besonderen fließt die Wärme vom Chip 202 jeder der Anordnungen 200 in das Kühlmittel 426, während das Kühlmittel 426 durch den Strömungskanal 422 in den umgebenden Bereich des jeweiligen Chips 202 fließt. Die Wärme fließt vom Kühlmittel 426 ab und in die Umgebung 112, während das Kühlmittel 426 durch einen Kühlkörper 410 fließt. Der Kühlkörper 410 erleichtert den Abfluss der Wärme vom Kühlmittel 426 in die Umgebung 112. Obwohl 6 einen Strömungskanal 422 darstellt, der direkten Kontakt des Kühlmittels 226 mit den Flanschen 208 aufweist, wird davon ausgegangen, dass eine unmittelbare Nachbarschaft (wie in 3 veranschaulicht) ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung enthalten ist.
  • Das Kühlen einer Vielzahl von Anordnungen 200 mit einer einzelnen Kühlschleife weist im Vergleich mit mehrfachen unabhängigen Kühlkreisläufen den Vorzug von niedrigeren Kosten auf. Dieser Vorzug wird zu einem gewissen Grad von der gesteigerten Komplexität der Kühlschleife und einer etwas verminderten Effizienz ausgeglichen.
  • Unter Bezugnahme auf 7 ist entsprechend einem weiteren Aspekt der Erfindung eine elektronische Anordnung 200, einschließlich eines über eine leitfähige Schicht 204 mit einem Befestigungsflansch 206 verbundenen Transistorchips 202 über ein thermisch leitfähiges Fett oder eine Lötverbindung 208 mit einem Vielschicht-PCB 512 verbunden. Die Anordnung 200 wird von einem thermischen Verwaltungssystem 520 gekühlt, das ein Kühlmittel 226 und einen offene Kühlkreislauf 530 verwendet. Der Kühlkreislauf 530 umfasst einen Strömungskanal 522 und eine Umwälzpumpe 524. Das Kühlmittel 526 wird von der Umwälzpumpe 524 aus der Umgebung gezogen und durch den erwärmten Teil des Strömungskanals 522 gepumpt, von wo das Kühlmittel in die umgebenden Bereiche ausgestoßen wird. Die Wärme wird durch die Massebewegung des Kühlmittels 526 vom erwärmten Teil des Strö mungskanals 522 auf die umgebenden Bereiche übertragen und von dort wiederum in die Umgebung 112.
  • Im Besonderen fließt Wärme von dem Transistor 202 zum Kühlmittel 526, während das Kühlmittel 526 durch den Strömungskanal 522 fließt. Die Wärme fließt vom Kühlmittel 526 ab und in die Umgebung 112, während das Kühlmittel 226 in die umgebenden Bereiche ausgestoßen wird.
  • Ein in der Technik ausgebildeter Praktiker erkennt, dass der in 7 darstellte Strömungskanal 522 alternativ auf ähnliche Weise wie in 4, 5 oder 6 beschrieben ausgeführt werden kann.
  • Dementsprechend ist die Erfindung nicht einschränkend, außer wie in den nachfolgenden Ansprüche ausgeführt.

Claims (8)

  1. Gedruckte Leiterplatte (PCB), die nachfolgendes umfasst: einen Bestückungsbereich für das Verbinden mit einem oder mehreren Wärme erzeugenden Anordnungen; einen mindestens teilweise in einer Schicht des PCB ausgeformten Kühlmittelzirkulationskanal, mit einem Teil des Kanals in einer Umgebung des Montagebereichs, wobei ein Teil des Kanals ausgeformt wird durch zusammentreffende Durchgangslöcher, die sich in benachbarten Schichten des PCB befinden und wobei ein Teil des Kanals von einer Oberfläche einer im Bestückungsbereich angeschlossenen Anordnung ausgeformt wird.
  2. PCB nach Anspruch 1, wobei das PCB ein Vielschicht-PCB ist und wobei ein Teil des Kanals ausgeformt wird durch Entfernen von Teilen von einer oder mehreren Schichten des PCB.
  3. PCB nach Anspruch 1, wobei der Kanal ein Kühlmittel befördert.
  4. PCB nach Anspruch 3, wobei das Kühlmittel ein Gas ist.
  5. PCB nach Anspruch 3, wobei das Kühlmittel eine Flüssigkeit ist.
  6. PCB nach Anspruch 1, wobei die Anordnung einen an einem Befestigungsflansch befestigten Transistorchip umfasst, der Befestigungsflansch mit dem Bestückungsbereich verbunden ist und die Oberfläche umfasst, die den zugehörigen Teil des Kanals ausformt.
  7. PCB nach Anspruch 1, wobei die Anordnung einen mit dem Bestückungsbereich verbundenen Transistorchip umfasst, der Transistorchip die Oberfläche umfasst, die den zugehörigen Teil des Kanals ausformt.
  8. PCB nach Anspruch 1, das eine Vielzahl von Bestückungsbereichen für Anordnungen für das Befestigen von Wärme erzeugenden Anordnungen umfasst, wobei der Kanal einen Teilbereich in dem umgebenden Bereich jedes Bestückungsbereichs aufweist.
DE60212957T 2001-05-01 2002-04-30 Integrierte kühlung einer leiterplattenstruktur Expired - Fee Related DE60212957T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/847,746 US20020163781A1 (en) 2001-05-01 2001-05-01 Integrated cooling of a printed circuit board structure
US847746 2001-05-01
PCT/US2002/014061 WO2002089539A1 (en) 2001-05-01 2002-04-30 Integrated cooling of a printed circuit board structure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60212957D1 DE60212957D1 (de) 2006-08-17
DE60212957T2 true DE60212957T2 (de) 2007-01-25

Family

ID=25301392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60212957T Expired - Fee Related DE60212957T2 (de) 2001-05-01 2002-04-30 Integrierte kühlung einer leiterplattenstruktur

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20020163781A1 (de)
EP (1) EP1384396B1 (de)
AT (1) ATE332625T1 (de)
DE (1) DE60212957T2 (de)
WO (1) WO2002089539A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011006061A1 (de) * 2011-03-24 2012-09-27 Siemens Aktiengesellschaft Endstufenmodul für eine Leistungsverstärkereinrichtug, Leistungsverstärkereinrichtung und Magnetresonanzeinrichtung
EP3178901A1 (de) 2015-12-07 2017-06-14 Addcon Europe GmbH Hochdichte bohrlochflüssigkeiten mit niedrigen kristallisationstemperaturen

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6523998B1 (en) * 2001-01-26 2003-02-25 Ta Instruments, Inc. Thermal analysis assembly with distributed resistance and integral flange for mounting various cooling devices
US6981849B2 (en) * 2002-12-18 2006-01-03 Intel Corporation Electro-osmotic pumps and micro-channels
US7763368B2 (en) * 2003-06-27 2010-07-27 Ultracell Corporation Efficient micro fuel cell systems and methods
US7723208B2 (en) * 2003-09-24 2010-05-25 Intel Corporation Integrated re-combiner for electroosmotic pumps using porous frits
US9111822B2 (en) * 2005-01-05 2015-08-18 Koninklijke Philips N. V. Thermally and electrically conductive apparatus
DE102005013762C5 (de) 2005-03-22 2012-12-20 Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg Elektronisches Gerät und Verfahren zur Bestimmung der Temperatur eines Leistungshalbleiters
DE202005018284U1 (de) * 2005-04-08 2006-02-02 Rittal Gmbh & Co. Kg Kühleinheit
CN100466895C (zh) * 2005-12-15 2009-03-04 英业达股份有限公司 散热结构
US9342266B2 (en) 2007-08-08 2016-05-17 Landmark Screens, Llc Apparatus for dynamically circumventing faults in the light emitting diodes (LEDs) of a pixel in a graphical display
US9620038B2 (en) 2007-08-08 2017-04-11 Landmark Screens, Llc Method for displaying a single image for diagnostic purpose without interrupting an observer's perception of the display of a sequence of images
US9262118B2 (en) 2007-08-08 2016-02-16 Landmark Screens, Llc Graphical display comprising a plurality of modules each controlling a group of pixels corresponding to a portion of the graphical display
US9536463B2 (en) 2007-08-08 2017-01-03 Landmark Screens, Llc Method for fault-healing in a light emitting diode (LED) based display
US8243090B2 (en) 2007-08-08 2012-08-14 Landmark Screens, Llc Method for mapping a color specified using a smaller color gamut to a larger color gamut
US7768180B2 (en) 2007-08-08 2010-08-03 Landmark Screens, Llc Enclosure for housing a plurality of pixels of a graphical display
US9659513B2 (en) 2007-08-08 2017-05-23 Landmark Screens, Llc Method for compensating for a chromaticity shift due to ambient light in an electronic signboard
US9779644B2 (en) 2007-08-08 2017-10-03 Landmark Screens, Llc Method for computing drive currents for a plurality of LEDs in a pixel of a signboard to achieve a desired color at a desired luminous intensity
WO2011058436A2 (en) * 2009-11-10 2011-05-19 Dsem Holdings Sdn. Bhd. Circuit board forming diffusion bonded wall of vapor chamber
US8730673B2 (en) * 2011-05-27 2014-05-20 Lockheed Martin Corporation Fluid-cooled module for integrated circuit devices
GB2512378A (en) * 2013-03-28 2014-10-01 Ibm Device and method for cooling electronic components and for supplying power to the electronic components
US11602044B2 (en) 2020-07-30 2023-03-07 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Driver board assemblies and methods of forming the same

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4019098A (en) * 1974-11-25 1977-04-19 Sundstrand Corporation Heat pipe cooling system for electronic devices
FR2578099B1 (fr) * 1985-02-26 1987-12-04 Eurofarad Substrat monolithique pour composant electronique de puissance, et procede pour sa fabrication
DE3805851A1 (de) * 1988-02-25 1989-08-31 Standard Elektrik Lorenz Ag Leiterplatte mit einer kuehlvorrichtung
US5316077A (en) * 1992-12-09 1994-05-31 Eaton Corporation Heat sink for electrical circuit components
WO1994029900A1 (en) * 1993-06-09 1994-12-22 Lykat Corporation Heat dissipative means for integrated circuit chip package
US5380956A (en) * 1993-07-06 1995-01-10 Sun Microsystems, Inc. Multi-chip cooling module and method
US5763951A (en) * 1996-07-22 1998-06-09 Northrop Grumman Corporation Non-mechanical magnetic pump for liquid cooling
US5870823A (en) * 1996-11-27 1999-02-16 International Business Machines Corporation Method of forming a multilayer electronic packaging substrate with integral cooling channels
US5901037A (en) * 1997-06-18 1999-05-04 Northrop Grumman Corporation Closed loop liquid cooling for semiconductor RF amplifier modules
US6019165A (en) * 1998-05-18 2000-02-01 Batchelder; John Samuel Heat exchange apparatus
DE10023736A1 (de) * 2000-05-15 2001-11-22 Harting Elektrooptische Bauteile Gmbh & Co Kg Leiterplatte sowie Verfahren zur Herstellung einer Leiterplatte
US6377457B1 (en) * 2000-09-13 2002-04-23 Intel Corporation Electronic assembly and cooling thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011006061A1 (de) * 2011-03-24 2012-09-27 Siemens Aktiengesellschaft Endstufenmodul für eine Leistungsverstärkereinrichtug, Leistungsverstärkereinrichtung und Magnetresonanzeinrichtung
DE102011006061B4 (de) * 2011-03-24 2013-12-24 Siemens Aktiengesellschaft Endstufenmodul für eine Leistungsverstärkereinrichtung, Leistungsverstärkereinrichtung und Magnetresonanzeinrichtung
US9354255B2 (en) 2011-03-24 2016-05-31 Siemens Aktiengesellschaft Output stage module for a power amplifier device
EP3178901A1 (de) 2015-12-07 2017-06-14 Addcon Europe GmbH Hochdichte bohrlochflüssigkeiten mit niedrigen kristallisationstemperaturen

Also Published As

Publication number Publication date
DE60212957D1 (de) 2006-08-17
ATE332625T1 (de) 2006-07-15
EP1384396A1 (de) 2004-01-28
US20020163781A1 (en) 2002-11-07
WO2002089539A1 (en) 2002-11-07
EP1384396B1 (de) 2006-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60212957T2 (de) Integrierte kühlung einer leiterplattenstruktur
DE69209042T2 (de) Wärmeabfuhr durch engkanälige Kühlrippen um elektronisches Hochleistungskomponenten zu kühlen
DE112005001431B4 (de) Thermoelektrisches Modul, Verfahren zu dessen Herstellung und System mit dem thermoelektrischen Modul
DE69828871T2 (de) Kühlkörpermontageanordnung für oberflächenmontierte elektronische packungen
DE69026055T2 (de) Wärmeübertragungsapparat für eine integrierte Schaltungsanordnung
DE69208638T2 (de) Baugruppenlayout mit verbesserter Ableitung von Wärme produziert von elektronischen Hochleistungskomponenten
DE102007050417B4 (de) Leistungsmodul mit einem in sich geschlossenen Kühlungssystem
DE102008026550B4 (de) Halbleitereinrichtungen mit Schichten mit erweiterten Umfängen für eine verbesserte Kühlung und Verfahren zum Kühlen von Halbleitereinrichtungen
DE19950402A1 (de) Plattenförmiges Wärmeableitrohr, Verfahren zur Herstellung desselben sowie Kühlvorrichtung mit einem plattenförmigen Wärmeableitrohr
DE10336066A1 (de) Wärmetransportvorrichtung mit Oszillationsströmungen im Gegenstrommodus
DE102018206431A1 (de) Leiterplattenmodul und elektronische vorrichtung
DE2107549A1 (de) Trager einer elektronischen Schaltung mit einem Sammelsystem mit Warmeleitungs eigenschaften fur alle Richtungen
DE102019216778A1 (de) Halbleitermodul, Fahrzeug und Fertigungsverfahren
EP2114116B1 (de) Hybridkühlung
EP3038436B1 (de) Herstellen einer schaltungsanordnung mit thermischen durchkontaktierungen
EP2114113B1 (de) Leiterplatteneinheit und Verfahren zu deren Herstellung
EP0844808B1 (de) Leiterplattenanordnung
EP2330873A1 (de) Elektronisches Modul
US6191946B1 (en) Heat spreader with excess solder basin
DE112018006370T5 (de) Halbleitereinrichtung
DE10249436A1 (de) Kühlkörper zur Kühlung eines Leistungsbauelements auf einer Platine
DE112011101941B4 (de) Verfahren zum Aufbauen eines Wärmetauschers sowie Wärmetauschervorrichtung
EP1732131B1 (de) Anordnung zur Kühlung einer Gruppe von leistungselektronischen Bauelementen
DE19506091B4 (de) Kühlelement
DE60036895T2 (de) Zweiphasen-Thermosiphon mit Luftzufuhrschlitzen

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee