WELL-COOLABLE MODULAR CIRCUIT CARRYING AN ELECTRICAL COMPONENT

Abstract: 1. A circuit module which can be well cooled and which carries an electrical component (MP/H), comprising a carrier (T), consisting, for example, of ceramic or synthetic resin, which carries conductors applied to a first surface thereof, a window (F) or a through bore in the carrier (T), a metal cooling plate (KB) which covers at least a part of a second surface of the carrier (T), lying opposite to the conductors, around the window (F), and a solid metal, preferably round, cooling block (B) which is arranged in the window (F) and which, is located between, on the one hand, the electrical component which is arranged in and/or on the window (F), is conductively connected to the conductors, for example, by wires (D), and which emits heat due to losses during operation, and, on the other hand, the cooling plate (KB), with a low heat transmission resistance between the component (MP/H) and the cooling plate (KB), characterised in that an opening is provided, in alignment with the window (F), in the cooling plate (KB) under the window (F) and the cooling block (B) is provided at its end which faces away from the cooling plate (UB) and is near to the first surface, with a rivet head (NK) on which the electrical component (MP/H) - e.g. a semiconductor chip (H) and/or a laser and/or a resistance layer and/or a micropack (MP) - is arranged, is milled at least at clamping sections of its side surfaces, and is clamped in the window (F) and/or in the opening of the cooling plate (KB) in self-locking fashion.

Description: Ein elektrisches Bauteil tragendes, gut kühlbares Schaltungsmodul. Die Erfindung betrifft ein spezielles Schaltungsmodul der Nachrichtentechnik, welches insbesondere für SL1C- Bauteile eines digitalen Fernsprech-Vermittlungssystems entwickelt wurde - welches nämlich 2 Watt und mehr elektrische Verlustleistung auf kleinstem Raume erzeugt. Die Erfindung ist jedoch darüber hinaus auch auf den sonsti gen Gebieten der Nachrichtentechnik dort verwendbar, wo relativ hohe Verlustleistungen kleiner Bauteile rasch als Verlustwärme abgeleitet werden sollen. Die Erfindung geht von dem im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Schaltungsmodul aus, das für sich durch die US 3,753,056, Fig. 3 bis 5 vorbekannt ist. Bei diesem bekannten Schaltungsmodul besteht der auf dem Kühiblech stumpf befestigte Kühlblock aus Kupfer. Beim Stand der Technik wird also mittels des im Fenster des Trägers angebrachten Kühlblocks bereits erreicht, dass - die Wärmeableitung vom Bauteil zum Kühiblech auch bei kur ¯zeitigen thermischen Spitzenbelastungen des Bau teils relativ gut ist, - die erzeugte Verlustwärme bei Spitzenbelastung auch ohne Selbstzerstörung relativ gut im Kühlblock zwi schengespeichert werden kann, - bei der Herstellung des Schaltungsmoduls der im Fenster angebrachte, am Eühlblech befestigte Kühl körper gleichzeitig zur groben Justierung des Kühl- bleches beim Befestigen des Kühibleches am Träger ohne wesentliche Einbusse der Wärmeleiteigenschaften dienen kann, was die Befestigung bzw. Justierung des Kühl- bleches am Träger während der Herstellung des Schal tungsmoduls insbesondere bei vollautomatischem Her stellungsverfahren erleichert, und - das Bauteil am Kr blech mit hohem Abstand des Bau teils vom Kühlbiech befestigt ist, und zwar in einem solchen Abstand, dass die elektrischen Verbindungen zwischen den elektrischen Anschlüssen des Bauteils und den auf der ersten Oberfläche des Trägers angebrach ten Leitungen unschwer, insbesondere in einem voll automatischem Produktionsgang z.B. durch Bonden, herstellbar sind. Durch die DE-OS 23 30 732, Fig. 5 und in der zugehörenden Beschreibung ab 5. 9, Abs. 2 ist ein Schaltungsmodul mit einem Fenster in einem Träger bekannt. Das Fenster liegt zwischen einem geripptem Kühlblech und einem Halbleiterbauteil und ist durch Lötzinn ausgefüllt. Dieses Lötzinn hat angenähert ähnliche Eigenschaften wie der Kühlblock in der US 3,753,056. Durch die DE-OS 20 61 603, insbesondere Fig. 4 bis 7 und 5. 11, Abs. 1 ist ein weiteres Schaltungsmodul mit langem metallischen Kühlkörper bekannt, an dessen einer Stirnfläche ein Halbleiterkörper sowie ein Flansch befestigt ist. Der Halbleiterkörper liegt im Inneren eines Fensters eines isolierenden Trägers, wobei der Kühlkörper säulenartig senkrecht hoch aufragend auf dem Träger so befestigt ist, dass der Flansch die Oberfläche des Trägers als Anschlag eben noch berührt. Die Aufgabe der Erfindung ist1 den bei der Erfindung im Fenster des Trägers angebrachten Kühlkörper so abzu ändern bzw. so zu verbessern, - dass jener im Fenster angebrachte Kühlkörper bei hohen thermischen Spitzenbelastungen die Verlustwärme noch besser ableiten, noch besser zwischenspeichern, und auch noch besser abstrahlen kann, als dies bereits bei dem durch die US 3,753,056 bekannten Schaltungs modul der Fall ist, so dass wegen dieser Verbesserung der thermischen Eigenschaften noch höhere thermische Belastungen, vor allem eine noch höhere thermische Spitzenbelastung des Bauteils, zugelassen werden kön nen. Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Massnahmen gelöst. Die in den Unteransprüchen angegebenen Massnahmen gestatten zusätzliche Vorteile, nämlich noch zusätzliche Funktionen des im Fenster und in der Öffnung angebrachten massiven metallischen Kühlblockes: Es gestatten nämlich die Massnahmen gemäss Patentanspruch 2, den Ntetkopf im Träger so zu versenken, dass die erste Oberfläche und die die Bauteileanschlüsse ent haltende Bauteileoberfläche angenähert eine gemein same Ebene bilden, wodurch insbesondere die elektri schen Verbindungen zwischen den Leitungen der ersten Oberfläche und den Bauteileanschlüsse, z.B. beim Bonden, erleichtert werden, 3, eine Zerstörung der Rändelungsteile, die zum Fest klemmen am Kühlblech dienen, beim Eindrücken des Kühlkörpers durch den Träger hindurch in das Kühl blech, zu vermeiden, 4, durch geschickte Wahl der Wärmeausdehnungskoeffizien ten des Kühlblocks zu erreichen, dass besonders selten, bzw. erst bei sehr hohen Verlustleistungen, ein Ab platzen des auf dem Kühlblock angebrachten elektri schen Bauteils auch bei starker Erwärmung auftritt, und 5, den Kühlblock zusätzlich zur Zuleitung von einer elektrischen Vorspannung an das Bauteil mit aus zu- nutzen. Die Erfindung wird anhand von zwei in den Figuren gezeigten Ausfu¯hrungsbeispielen weiter erläutert, wobei die Figur 1 einen Reitenansicht-.Ashnitt durch ein erstes Aus führungsbeispiel mit nietartigem Kühlblock und 2 den Seitenansicht-Schnitt durch ein zweites Ausfüh rungsbeispiel mit nietartigem Kühlblock und versenk- tem Nietkopf zeigen. Bei den in den beiden Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen enthält das Schaltungsmodul jeweils den Träger T, welcher zumindest an seiner ersten Oberfläche isolierende Eigenschaften aufweist, nämlich an jener Oberfläche, welche Leitungen trägt und dem Kühlblech K3 abgewandt ist. Diese Leitungen sind über angebondete Drähte D mit den entsprechenden Anschlüssen des Bauteils MP/H verbunden. Der Träger T kann also z.B. aus Keramik oder Kunststoff bestehen, wobei die Leitungen z.B. auch durch Siebdrucken' oder sogar in Dickschicht- technik durch Ätzen aus aufgeklebtem Kupferblech oder dgl. gebildet sein können. Zur guten Kühlung des Bauteils MP/H ist im Träger T ein hier rundes Fenster in Form einer durchgehenden Bohrung durch den Träger T angebracht, wobei im Fenster F ein massiver metallischer Kühlblock 3 mit Nietkopf NK zwischen dem Bauteil MP/H und dem Kühlblech K3 angebracht ist. Das metallische Kühlblech K3 bedeckt mindestens einen Teil jener den Leitungen gegenüberliegenden, zweiten Oberfläche des Trägers T rund um das Fenster F, wobei der Kühlblock 3, mittels r=ndelung und Stecken durch Fenster und Öffnung, so zwischen das Bauteil NF/H und dem Kühlblech K3 eingefügt werden kann, dass dieser Kühlblock 3 einen niedrigen Wä=eüber- gangswiderstand sowohl am Nietkopf NK, nämlich zwischen dem Bauteil MP/H und dem Kühlblock B, als auch am Fusse dieses Kühlblockes, nämlich zwischen dem Kühlblock 3 und dem Kühlbiech B aufweist. Besonders niedrig ist dieser Wärmeübergangswiderstand, wenn das Bauteil MP/H mittels einer ganz dünnen Leitkleberschicht auf dem Kühlblock 3 aufgeklebt ist. Andererseits kann der Kühl- block 3 auf dem Kühlblech KB,evtl. auch durch zusätzliches Punkten, weitgehend spaltfrei und entsprechend endgültig befestigt sein. DeP;massive Kühlblock 3 leitet dann wegen seiner hohen WÅarmeleitfähigkeit, wegen seiner niedrigen Wärmeübergangswiderstände und wegen seiner eigenen Wärmespeicherkapazität, besonders wegen seiner hohen Wärmespeicherkapazität im Bereich seines Nietköpfe NK, schnell und stark die Verlustwärme vom Bauteil MP/H ab und leitet diese Verlustwärme an das Kühlblech K3 rasch weiter. Weil die bei der Erfindung grosse Oberfläche des Nietkopfes NK im allgemeinen nur wenig vom Bauteil MP/H bedeckt ist ¯also grossflächig frei liegt, kann diese freie Oberfläche selber besonders gut auch Wärme abstrahlen und auch durch Konvektion unmittelbar Wärme an die Luft über der freien Oberfläche des Nietkopfes NK abgeben - überdies kann der Nietkopf NK wegen seiner eigenen erhöhten Wärmekapazität Verlustwärme, insbesondere bei sehr hohen Spitzenlasten, besonders gut zwischenspeichern und schliesslich die Wärme auch bis zum Kühlblech KB weiterleiten. Hohe kurzzeitige Spitzenleistungen von z .3. 5 Watt und mehr können daher bei der Erfindung rasch vom Bauteil MP/H abgeleitet bzw. auch kurzzeitig zwischengespeichert werden. Bei der Herstellung kann der am Kühlblech K3 befestigte nietartige Kühlblock 3 mit seinem Fuss voraus in das Fenster F gesteckt und mittels der Rändelung - wenn nicht sogar endgültig, dann zumindest vorläufig, bevcr- zugt am Kühlblock und am Träger - befestigt werden, wodurch der Kühlblock 3 gleichzeitig auch zur - zumindest vorläufigen - Justierung des Kühlbleches K3 am Träger T ohne wesentliche Einbusse seiner WÅarmeleiteigen- schaften dienen kann. Die Befestigung des Kühlbleches K3 am Träger T mittels des Kiih7 blockes 3 erleichtert insbesondere die Anwendung von vollautomatischen Herstellungsverfahren für solche Schaltungsmodule. Der Kühlblock 3 ist ähnlich dem Druckknopf der Testiltechnik selbstklemmend im Fenster F festklemmbar. Er dient zusätzlich zur Befestigung des Kühlbleches K3 am Träger T. Zur Verstärkung dieser Befestigung kann das Kühlblech KB an der zweiten Oberfläche des Trägers T1 und/oder der Kühlblock 3 im Fenster F, zusätzlich mittels eines, z.B. besonders elastischen,Klebstoffes am Träger T befestigt sein. Je elastischer der Klebstoff ist, um so weniger müssen Wärmeausdehnungskoeffizient Unterschiede zwischen dem Träger T und dem Kühlblech K3 bzw. Kühlblock 3 selbst bei sehr hohen Verlustwärmemen- gen beachtet werden. Der massive Kühlblock 3 hat ferner wegen seines als Anschlag nutzbaren Nietkopfes NK eine schon beim Konstruieren gut definierbare Höhe bzw. Länge, wobei ebenfalls der Abstand zwischen dem Bauteil MP/H und dem Kühlblech KB, in für eine Massenfertigung günstiger Weise gut definierbar ist. Dadurch ist bei Bedarf auch die vollautomatische Anbringung von elektrischen Verbindungen, z.B. Drähten D, zwischen den oft zahlreichen Anschlüssen des Bauteils I4P/H und den Leitungen auf dem Träger unschwer möglich. Bei den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Kühlblock 3 jeweils rund und jeweils sowohl an dem Träger T zugewandten als auch an dem Kühlblech KB zugewandten Oberflächen gerändelt. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel ist der ganze Schaft des Kühlblockes 3 gerändelt und damitszumindest vorläufig der Träger T selbstklemmend im Fenster,sowie das Kühlblech K3 selbstklemmend in der Öffnung am Kühlblech 3 befestigt; der Nietkopf NK wirkt hier zudem als Anschlag an der ersten Oberfläche. Bei diesem Beispiel klemmt also über diese Rändelung der Kühlblock 3 selbstklemmend sowohl im ganzen Fenster als auch in der Öffnung aufgrund der hier entsprechend klein gewählten Durchmesser sowohl des Fensters im Träger T als auch der Öffnung im Kühlblech KB -und zwar sobald der Kühlblock 3 durch das Fenster F und zusätzlich durch die entsprechende Öffnung im Kühlblech KB bei der Montage des Schaltungsmoduls gesteckt wurde, wobei der das Bauteil DEP/H tragende Nietkopf NK beim Einpressen des gerändelten Kühlblockes 3 in das Fenster und in die Öffnung als Anschlag dient. Das in Figur 2 gezeigte Ausführungsbeispiel hat einen Nietkopf NK, der in den Träger T versenkt ist, wodurch das Bauteil MP/H bzw. dessen elektrische Anschlüsse etwa in der gleichen Ebene wie die elektrischen Anschlüsse der Leitungen auf dem Träger T liegen.Wegen dieser etwa gleichen Ebene, also wegen dieser Versenkung des Nietkopfes NK, können die elektrischen Verbindungen zwischen den Leitungen auf der ersten Oberfläche des Trägers T und den Anschlüssen auf dem Bauteil MP/H in für viele Fälle sehr angenehmer Weise besonders leicht hergestellt werden, z.B. durch das hier bei Massenfertigung besonders leicht mögliche Anbonden der Drähte D. Auch gewisse Siebdruckverfahren,z.3. zur Herstellung von Widerstandsschichten MP/H auf dem Nietkopf NK, können bei diesem Ausführungsbeispiel auch noch nach dem Befestigen des Kühlblocks 3 im Träger T angewendet werden. Darüber hinaus hat der versenkte Nietkopf NK des Kühl- blockes 3 bei dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel auch eine Rändelung rund um seinen Aussenumfang dort, wo er einen selbstklemmenden Presssitz P in der entsprechenden Vertiefung des Trägers T aufweist. Im übrigen ist der Durchmesser des Fensters im Träger T unterhalb des Nietkopfes NK so gross, dass dort die Rän- delung des Kühlblockes 3 nicht mehr den Träger T berührt; im Fenster ist hier zwischen dem Träger T und dem Schaft des Kühlblockes 3 ein Spalt. Der unterste Bereich des Schaftes des Kühlblockes 3 weist aber eine Rändelung auf, durch die ein Presssitz P in der Öffnung des Kühlbleches K3 hergestellt ist. Bei diesem Ausführungsbei- spiel ist also der Träger T über die Rändelung P des versenkten Nietkopfes NK am Kühlblock 3 und damit - 3e- denfalls vorläufig - auch am Kühlblech KB befestigt; daher weist der Kühlblock 3 hier zwe Presssitz P auf, nämlich einerseits unten am Schaft in der Öffnung des Kühlbleches KB,und andererseits oben in der Versenkung im Träger T im Bereich des Nietkopfes NK des Kühlblockes B SBei diesem Ausführungsbeispiel wird zwar der Schaft des Kühlblockes 3 bei der Montage des Schaltungsmoduls ebenfalls durch den Träger T hindurch in die Öffnung des Kühlbleches KB hineingedrückt, also insoweit in gleicher Weise wie bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbei- spiel. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist aber der Presssitz P der Rändelung im hier engen Fenster des Trägers T fast spaltlos selbstklemmend,dem nach die Rändelung des Schaftes im Bereich der im Kühl- blech angebrachten Öffnung oft bereits mohr oder weniger flach gedruckt. Bevorzugtwkffl daher beim Beispiel gem.Sig.1 häufig, den Durchmesser der Öffnung dementsprechend noch etwas kleiner als den Durchmesser des Fensters zu wählen und/oder den Durchmesser des Schaftes im Bereich der Öffnung etwas kleiner als im Bereich des Fensters zu wählen. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist jedoch die Rändelung des Schaftes des Kühlblockes 3 im Bereich der Öffnung des Kühlbleches KB stets frisch, also noch nicht flach gedrückt, wenn der Schaft des Kühlblockes 3 zuerst durch das hier weite, sogar den Spalt aufweisende Fenster des Trägers T,und erst danach durch die hier enge Öffnung des Kühlbleches KB hindurchgedrückt wird. Bei dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist also die Befestigung des Kühlbleches KB am Kühlblock 3 und damit am Träger T,wegen dieser Frische der Rändelung in der Öffnung des Kühlbleches KBwim allgemeinen besser als bei dem in Fig. 1 gezeigten Aus führungsbeispiel. An der vom Kühlblech KB bedeckten zweiten Oberfläche des Trägers T können übrigens bei beiden Beispielen zusätzliche Leitungen isoliert vom Kühlblech KB angebracht werden,welche eigene Spannungen zum Bauteil MP/H, insbesondere über Durchkontaktierungen, weiterleiten können. Es ist also im Prinzip möglich, nicht nur auf der ersten Oberfläche des Trägers T Leitungen anzubringen. Die Erfindung lässt im Prinzip, je nach der Wahl der Materialien und je nach den Anforderungen an die Massge nauigkeiten, zu,dass der Kühlkörper 3 zusätzlich durch weitere Mittel,z.B. durch Löten Stauchen Punkten und/oder Kleben, am Träger T und/oder am Kühlblech KB befestigt wird. Der Wärmeausdehnungskoeffizient des Metalls des Kühl- blockes 3 kann, bevorzugt für Betriebsfälle mit sehr hohen thermischen Spitzenbelastungen, möglichst ähnliche Werte wie der WÅarmeausdehnungskoeffizient des Bauteils MP/H aufweisen, zumindest jeweils im Bereich des Überganges zwischen einerseits dem Nietkopf NK des Kühlblockes 3 und andererseits dem Bauteil MP/H - abseits dieser Berührungsflächen können also sowohl das Bauteil MP/H als auch der Kühlblock 3 wegen der Wahl anderer Materialien noch andere Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Durch eine solche geschickte Wahl der Wärmeausdehnungskoeffizienten zumindest im Bereich des Uberganges zwischen dem Nietkopfes NK und dem Bauteil MP/H platzt das Bauteil MP/H selbst bei hohen Temperaturen bzw. bei hohen Spitzenverlustleistungen kaum noch ab. Das Bauteil MP/H kann an sich bei der Erfindung vö1- lig verschiedener Art sein. So kann das Bauteil MP/H z.B. ein Laser und/oder eine Widerstandsschicht sein, welche bekanntlich oft besonders hohe (Spitzen-) Verlustwärmemengen entwickeln, also thermische Be rastungen, welche besonders rasch abgeführt werden müssen, um die Zerstörung des Bauteils MP/H zu vermeiden. Das Bauteil MP/H kann auch ein Halbleiterchip H sein, dessen Betriebsverhalten gestört würde, wenn er wegen seiner Verlustwärmeentwicklung zu heiss würde. Dieser Halbleiterchip H kann auch ein sogenanntes Mikropack MP bilden, was dann die Herstellung des Schaltungsmoduls in vollautomatischen Herstellungsverfahren mit besonders hohen Stückzahlen pro Stunde gestattet, vgl. z.B. Siemens bauteile report 16 (1978), Heft 2, Seiten 40 bis 44, electronic industrie 9-1976 (15. Okt. 1976), Seite 227 und VDI-nachrichten (29.Aug. 1980) Seite 5 chips rollen von der Filmspulert. Wenn also das Bauteil ein im Betrieb die Verlustwärme leitendes Halbleitersubstrat M enthält, insbesondere weil dieses Bauteil ein Chip bzw. Mikropack ist, dann beträgt der Wärmeausdehnungskoeffizient dieses Halbleitersubstrates, wenn es z.B. aus Silizium besteht, 2,5 . 10-6. Günstig wäre also, die Kühlblockoberfläche, dort wo sie das Bauteil bzw. das Halbleitersubstrat berührt, möglichst gleich gross, also 2,5 .10 6 zu wählen. Es zeigte sich, dass es für viele Anwendungsfälle aber bereits ausreichend ist, wenn dann der Wärmeausdehnungskoeffizient des Kühlblockes 3 an der betreffenden Oberfläche des Nietkopfes NK grob angenähert gleich gross wie der Wärmeausdehnungskoeffizient des Silizium-Halbleitersubstrates H ist: So könnte der Kühlblock B, zumindest die betreffende Nietkopfoberfläche, z.B. aus Molybdän mit dem Wärmeausdehnungskoeffizienten 5,3 . 10-6, oder aus Wolfram mit dem Wärme- ausdehnungskoeffizienten 4,5 . 10 6 oder z.B. auch aus der Alloy-Legierung mit dem Wärmeausdehnungskoeffizienten 4,7 . 10-6 hergestellt sein. Das Abplatzen ist dann auch bei hohen Temperaturen nur noch selten zu beobachten ; jedenfalls ist die Abplatzgefahr sehr viel geringer, als wenn man den ganzen Kühlblock 3 z.B. aus Kupfer mit dem Wärmeausdehnungskoeffizienten 17 ¯ 10 6, oder aus Aluminium mit dem Wäremeausdehnungs 1O6 koeffizienten 24.10-6 hergestellt hätte. Der in den Figuren gezeigte Kühlblock 3 hat darüber hinaus den Vorteil, dass er zusätzlich zur Zuleitung einer elektrischen Vorspannung an das Bauteil MP/M bzw. an dessen Substrat H mit ausgenutzt werden kann. Dazu sollen die Übergänge zwischen einerseits dem Kilhlblech KB und dem Kühlblock B und andererseits zwischen dem Nietkopf NK des Kühlblockes 3 und dem Halbleitersubstrat H einen möglichst geringen elektrischen Übergangswiderstand aufweisen. Ein so niedriger Uber- gangswiderstand ist insbesondere zwar bereits durch die Rändelung am Schaft im Bereich der Öffnung erreichbar; sie ist aber weiter verbesserbar, wenn der Kühlblock 3 auf dem Kühlblech KB, nach dem Befestigen mittels der Rändelung, noch zusätzlich aufgepunktet ist. Ein niedriger elektrischer übergangswiderstand zwischen dem Nietkopf NK des Kühlblocks 3 und dem (Substrat des) Bauteil MP/H ist durch entsprechende Befestigung dieses Bauteils MP/H, auch z.B. mittels einer hauchdünnen Leitkleberschicht, auf dem Nietkopf NK erreichbar. Das Bauteil MP/H kann zum Schutz gegen nachträgliche Beschädigung auch durch eine Schutzschicht, z.B. einen Kunststofftropfen, abgedeckt werden. 5 Patentansprüche 2 Figuren

Claims: Patentanstrüche. 1. Ein elektrisches Bauteil (MP/H) tragendes gut kühlbares Schaltungsmodul mit - einem Träger (T), z.B. aus Keramik oder Kunststoff, zum Tragen von auf seiner ersten Oberfläche angebrach ten Leitungen, - einem Fenster (F) bzw. einer durchgehenden Bohrung im Träger (T), - einem metallischen Kühlblech (KB), das mindestens einen Teil einer den Leitungen gegenüberliegenden, zweiten Oberfläche des Trägers (T) rund um das Fenster (F) bedeckt, und - einem im Fenster (F) angebrachtex massiven metalli schen, bevorzugt runden Kühlblock (B), der einer seits zwischen dem im und/oder auf dem Fenster (F) angebrachten, mit den Leitungen (über Drähte D3 leitend verbundenen, im Betrieb Verlustwärme abgeben den elektrischen Bauteil und andererseits dem Kühl blech (KB) mit niedrigem WÅarmeübergangswiderstand zwischen dem Bauteil (MP/H) und dem Kühlblech (KB) liegt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass - im Kühlblech (KB) unter dem Fenster (F3 eine mit dem Fenster (F) fluchtende Öffnung angebracht ist, und - der Kühlblock (3) -- an seinem dem Kühlblech (UB) abgewendeten, der ersten Oberfläche nahen Ende einen Nietkopf (NK), auf dem das elektrische Bauteil (jiP/H) - z.B. Halb leiterchip (H3 und/oder Laser und/oder Widerstands- schicht und/oder Mikropack (1MP3- angebracht ist, aufweist, -- zumindest an klemmenden Abschnitten seiner Seiten flächen gerändelt ist, und -- selbstklemmend im Fenster (F) und/oder in der Öffnung des Kühlbleches (KB) festgeklemmt ist. 2. Schaltungsmodul nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass - der Seitenrand (p) des Nietkopfes (NK) sowie der Seitenrand im Bereich der Öffnung des Kühlbleches (UB) gerändelt ist, - das Fenster (F) nahe der ersten Oberfläche,nämlich im Bereich des Nietkopfes (NK)' örtlich so erweitert ist, dass in dieser Erweiterung der Seitenrand (P) des im Träger (T) versenkten Nietkopfes festklemmt. 3. Schaltungsmodul nach Patentanspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass - das Fenster (F) überall um so viel grösser als die Öffnung des Kühlbleches (K3) ist, dass der unter dem Nietkopf (NK) liegende Schaft des Kühlblockes (3) nicht mehr am Träger (T) festklemmt. 4. Schaltungsmodul nach Patentanspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass - der Wärmeausdehnungskoeffizient des Metalls des Kühlblocks (3), mindestens der Oberfläche seines Nietkopfes (NK) in der Nähe des Bauteils (E), welches ein auf dem Nietkopf (NK) befestigtes Halbleiter substrat (H) enthält, ähnlich gross wie der Wärme ausdehnungskoeffizient des Halbleitersubstrates (E} ist (einerseeits als Halbleitersubstrat Si mit 2,5 . 10-6; andererseits als Nietkopfmetall Mo mit 5,3 . 10 6 oder W mit 4,5 io#6 oder Alloy-Legie rung mit 4,7 ¯ 10-6, statt als Nietkopfmetall z.B. Cu mit 17 . 10-6 oder Al mit 24 ¯ 10-6). 5. Schaltungsmodul nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zur Zuführung einer konstanten Vorspannung (Erde) an das ein Halbleitersubstrat (E) eines Halbleiterchip (H) enthaltende Bauteil (H), - die Übergänge zwischen einerseits dem Kühlblech (KB) und dem Kühlblock (3), und andererseits dem Nietkopf (NK) des Kühlblockes (3) und dem auf dem Nietkopf (NK) befestigten Halbleitersubstrat (H),einen niedrigen elektrischen Widerstand aufweisen.

Inventors: PRUSSAS, HERBERT, DIPL.-ING.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT BERLIN UND MUNCHEN
Application year: 1984
Main classification: H05K7
IPC codes: H01L23, H05K7, H05K1