DE102008010784B3 - Heat removal technology polyvalent heat transfer device for at least one semiconductor device and associated test and operating method - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertragungsvorrichtung (15) mit mindestens einem Halbleiterbauelement (10) und einem Wärmeleitkörper (20). Das Halbleiterbauelement weist einen, seine im Betrieb Wärme erzeugenden pn-Übergänge einschließenden, Wärmequellenbereich auf. Der Wärmeleitkörper (20) weist mindestens eine Aufnahmefläche (21) zur stoffschlüssigen Verbindung mit einer Kontaktfläche (11, 12) des Halbleiterbauelements (10) und mindestens eine Kanalstruktur (30, 31) auf. Die Wärmeübertragungsvorrichtung (15) ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalstruktur (30, 31) vollständig außerhalb einer Projektion (22) des Wärmequellenbereiches angeordnet ist, die sich senkrecht zur Kontaktfläche (11, 12) erstreckt. Die Wärmeübertragungsvorrichtung ist auch durch wenigstens eine Anbindungsfläche (23) des Wärmeleitkörpers (20) gekennzeichnet, die für einen konduktiven Wärmeübergang an einen, wenigstens eine Wärmeübertragungsstruktur (35) aufweisenden, Wärmeabfuhrkörper (98) vorgesehen ist. Im Betrieb der Wärmeübertragungsvorrichtung (15) strömt wenigstens ein Kühlmittel wahlweise wenigstens durch die Kanalstruktur (30, 31) des Wärmeleitkörpers (20) oder durch die Wärmeübertragungsstruktur (35) des Wärmeabfuhrkörpers (98).The invention relates to a heat transfer device (15) having at least one semiconductor component (10) and a heat conducting body (20). The semiconductor device has a heat source region including, in operation, heat generating pn junctions. The heat-conducting body (20) has at least one receiving surface (21) for material-bonding connection with a contact surface (11, 12) of the semiconductor component (10) and at least one channel structure (30, 31). The heat transfer device (15) is characterized in that the channel structure (30, 31) is arranged completely outside a projection (22) of the heat source region which extends perpendicular to the contact surface (11, 12). The heat transfer device is also characterized by at least one attachment surface (23) of the heat conduction body (20), which is provided for a conductive heat transfer to a, at least one heat transfer structure (35) having heat removal body (98). During operation of the heat transfer device (15), at least one coolant selectively flows at least through the channel structure (30, 31) of the heat conduction body (20) or through the heat transfer structure (35) of the heat removal body (98).
Description
Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertragungsvorrichtung für mindestens ein Halbleiterbauelement, insbesondere mindestens ein Laserdiodenelement, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1The The invention relates to a heat transfer device for at least a semiconductor component, in particular at least one laser diode element, according to the preamble of claim 1
Halbleiterbauelemente erzeugen im Betrieb Wärme im wesentlichen im Bereich ihrer baulementspezifischen funktionsprinzipbedingten Wärmequellen, die im Bereich ihrer im Betrieb aktiven pn-Übergänge lokalisiert sind, wobei der pn-Übergang auch eine dünne, elektrisch isolierende Zone enthalten kann.Semiconductor devices generate heat during operation essentially in the area of their construction-specific functional principle-related Heat sources, which are located in the region of their active in operation pn junctions, wherein the pn junction also a thin, may contain electrically insulating zone.
Ein Laserdiodenelement, als ein Beispiel für ein wärmeerzeugendes Halbleiterbauelement, mit einer im pn-Übergangsbereich angeordneten elektro-optisch aktiven, lichterzeugenden und -führenden Zone besitzt im Allgemeinen wenigstens eine epitaxieseitige und wenigstens eine substratseitige Kontaktfläche, die auf einander gegenüberliegenden Seiten der aktiven Zone angeordnet sind. Da die epitaxieseitige Kontaktfläche der neben Licht auch wärmeerzeugenden aktiven Zone im Allgemeinen wesentlich näher liegt als die substratseitige Kontaktfläche, wird ein Laserdiodenelement standardmäßig epitaxieseitig über einen epitaxieseitig angebrachten Wärmeleitkörper gekühlt, indem es mit seiner epitaxieseitigen Kontaktfläche in stoffschlüssiger Verbindung mit der Aufnahmefläche eines Wärmeleitkörpers befestigt ist. Dabei wird im pn-Übergang erzeugte Wärme über die Kontaktfläche oder den Kontaktflächen und über die Aufnahmefläche an den Wärmeleitkörper abgegeben.One Laser diode element, as an example of a heat-generating semiconductor device, with one in the pn junction area arranged electro-optically active, light-generating and -führenden zone generally has at least one epitaxial-side and at least a substrate-side contact surface, those on opposite sides Pages of the active zone are arranged. Since the epitaxial side contact area the next to light also heat-producing active zone is generally much closer than the substrate side Contact area, is a laser diode element standard epitaxial side over a epitaxy side mounted heat sink cooled by it with its epitaxial side contact surface in cohesive connection with the receiving surface a Wärmeleitkörpers attached is. This is in the pn junction generated heat over the contact area or the contact surfaces and over the receiving surface delivered to the heat-conducting body.
Wärmeleitkörper und Laserdiodenelement bilden zusammen mit den für einen Betrieb nötigen Elementen zur elektrischen Kontaktierung des Laserdiodenelementes eine Diodenlaserkomponente, sofern der Wärmeleitkörper die Voraussetzung für eine betriebsspezifisch ausreichende Ableitung und/oder Abfuhr der Wärme des Laserdiodenelementes besitzt.Wärmeleitkörper and Laser diode element form together with the necessary elements for operation for electrically contacting the laser diode element, a diode laser component, provided the heat conducting body the requirement for a company-specific sufficient derivation and / or discharge of Heat of the Has laser diode element.
Innerhalb einer für den Betrieb der Diodenlaserkomponente vorgesehenen Wärmeübertragungsvorrichtung ist die Wärmeabfuhr prinzipiell mit wenigstens einer konvektiven Wärmeübertragung durch wenigstens einer Wärmeübertragungsstruktur an ein flüssiges oder gasförmiges Kühlmittel abgeschlossen.Within one for the operation of the diode laser component provided heat transfer device is the heat dissipation in principle with at least one convective heat transfer by at least a heat transfer structure to a liquid or gaseous coolant completed.
Im Stand der Technik dient der Wärmeleitkörper entweder der konduktiven Kühlung, wobei er als durchgängiger Festkörper ausgeführt wird und die Wärme auf eine gegenüber der Aufnahmefläche vergrößerte Anbindungsfläche spreizt, über die die Wärme an einen Kühlkörper abgegeben wird; oder er dient der konvektiven Kühlung, wobei von einem flüssigen Kühlmedium durchströmte Kanalstruktur, beispielsweise Mikrokanäle, unterhalb des Laserdiodenelementes, das heißt im Bereich einer Projektion des Laserdiodenelementes in zur Kontaktfläche senkrechter Richtung, im Wärmeleitkörper angeordnet sind und als Wärmeübertragungstruktur dienen.in the The prior art is the heat-conducting body either the conductive cooling, being as continuous solid accomplished will and the heat on one opposite the receiving surface enlarged connection area spreads over the the heat delivered to a heat sink becomes; or he serves the convective cooling, wherein a liquid cooling medium flowed through Channel structure, for example microchannels, below the laser diode element, this means in the range of a projection of the laser diode element in the contact surface perpendicular Direction, are arranged in the heat conducting body and as a heat transfer structure serve.
Eine
solche Wärmeübertragungsvorrichtung ist
aus der Offenlegungsschrift
Die
Lage von Mikrokanälen
in einem solchen, als Mikrokanalwärmesenke ausgebildeten Wärmeleitkörper ist
nach dem Stand der Technik wärmeabfuhrtechnisch
sinnvoll, weil der Bereich, in dem der Wärmeübergang in das zirkulierende
Kühlmedium
erfolgt, der Wärmequelle
hinsichtlich ihrer Wärmeeintragsfläche in den
Wärmeleitkörper direkt gegenüberliegt
und im wesentlichen keine, den thermischen Widerstand erhöhende Umlenkung
oder Einengung der Wärmeflußtaille
im Bereich des konduktiven Wärmetransportes
hervorruft. Die gleiche Argumentation trifft auf gasförmige Kühlmedien
zu. So ist aus der Offenlegungsschrift
Im
Gegensatz dazu weist die in der Offenlegungsschrift
Bei den gattungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtungen für Halbleiterbauelemente weisen jedoch weder die Wärmequelle noch der an die Wärmequelle angeschlossene Wärmeleitbereich der Wärmeübertragungsvorrichtung eine solche optische Transparenz auf, so daß bei ihrer konvektiven Kühlung keine Anordnung der Wärmeübertragungsstruktur vollständig außerhalb der besagten Projektion geboten ist.at the generic heat transfer devices for semiconductor devices However, neither the heat source nor the heat source connected Wärmeleitbereich the heat transfer device Such optical transparency, so that in their convective cooling no Arrangement of the heat transfer structure Completely outside the said projection is required.
Im rein konduktiv kühlenden Fall dagegen besitzt der Wärmeleitkörper prinzipiell keine Möglichkeit der konvektiven Wärmeabgabe an ein Kühlmittel. Die konvektive Wärmeabgabe an Kühlmittel muß von außen her durch eine entsprechend ausgebildete Wärmeabfuhrvorrichtung geschaffen werden, die die Wärme vom Wärmeleitkörper aufnimmt und über eine Wärmeübertragungsstruktur an ein Kühlmittel abgibt.In the purely conductive cooling case, however, the heat-conducting body in principle has no possibility of convective heat release to a coolant. The convective heat transfer to the coolant must be provided from the outside by a suitably designed heat removal device, which receives the heat from the heat conducting body and a heat transfer structure to a coolant emits.
Dem gegenüber liegt in einem konvektiv gekühlten Wärmeleitkörper die Wärmeabgabe an ein Kühlmittel im Wärmeleitkörper selbst vor.the across from lies in a convectively cooled Wärmeleitkörper the heat to a coolant in the heat-conducting body itself in front.
Wärmeleitkörper gemäß dem Stand der Technik sind entweder konduktiv oder konvektiv kühlend verwendbar. Konduktiv kühlenden Wärmeleitkörpern fehlt die Kanalstruktur bzw. fehlen die Mikrokanäle für die konvektive Kühlung und bei konvektiv kühlenden Wärmeleitkörpern liegen die Mikrokanäle, die das Wärmetransportfluid führen, in einem Wärmeflußpfad, der bei rein konduktiver Nutzung der konvektiv kühlenden Wärmeleitkörper einen gegenüber den konduktiv kühlenden Wärmeleitkörpern deutlich erhöhten thermischen Widerstand verursachen würde. Oftmals ist jedoch bei der Herstellung einer Wärmeübertragungsvorrichtung, insbesondere einer Diodenlaserkomponente, und vor seiner eventuellen Integration in ein System aus mehreren Diodenlaserkomponenten und/oder in ein Modul noch nicht bekannt, welche Wärmeabfuhrpfade und/oder -technik letztendlich vom Anwender gewählt werden wird, insbesondere dann, wenn die Wahl hinsichtlich zweier verschiedener Kühlmittel, beispielsweise Luft und Wasser erfolgen soll.Wärmeleitkörper according to the state The technique can be used either conductively or convectively cooling. Conductive cooling Wärmeleitkörpern missing the channel structure or missing the microchannels for convective cooling and at convective cooling Wärmeleitkörpern lie the microchannels that the heat transfer fluid to lead, in a heat flow path, the in the case of purely conductive use of the convectively cooling heat-conducting body, one is conductive to the conductive one cooling Wärmeleitkörpern clear increased would cause thermal resistance. Often, however, is at the manufacture of a heat transfer device, in particular a diode laser component, and before its eventual integration in a system of several diode laser components and / or in a Module not yet known which heat removal paths and / or technique ultimately chosen by the user will be, especially if the choice of two different Coolant, For example, air and water should be done.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Wärmeübertragungsvorrichtung mit einem Wärmeleitkörper vorzusehen, wobei der Wärmeleitkörper für die Kühlung eines Halbleiterbauelements universell und kühlungstechnisch polyvalent, das heißt konvektiv und/oder konduktiv kühlend, verwendbar ist. Ferner ist während der Herstellung der Wärmeübertragungsvorrichtung ein Verfahren zum Durchführen von Funktionstests zu realisieren, das während eines Testbetriebs des Halbleiterbauelementes ein sich vom Anwendungsbetrieb unterscheidendes Wärmeübertragungsverfahren verwendet, welches sich hinsichtlich seines thermischen Widerstands nur unwesentlich oder höchstens geringfügig von dem im Anwendungsbetrieb verwendeten Wärmeübertragungsverfahren unterscheidet.It Object of the invention, a heat transfer device with to provide a heat conducting body, wherein the heat conducting body for the cooling of a Semiconductor component universal and cooling technology polyvalent, this means convective and / or conductive cooling, is usable. Furthermore, during the manufacture of the heat transfer device a method for performing Functional tests to be carried out during a test operation of the Semiconductor device is a different from the application operation Heat transfer process used, which is in terms of its thermal resistance only insignificant or at most slight different from the heat transfer method used in the application mode.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 63 bis 65 gelöst.The The object is achieved with the features of claims 1 and 63 to 65.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.advantageous Embodiments are the subject of dependent claims.
Gemäß Anspruch 1 weist eine Wärmeübertragungsvorrichtung mindestens ein Halbleiterbauelement und einen Wärmeleitkörper auf. Das Halbleiterbauelement ist hierbei ein elektrisches, elektro-optisches, opto-elektrisches oder opto-optisches Bauelement, das zumindest einen im Betrieb des Bauelementes wärmeerzeugenden pn-Übergang aufweist, wobei die Funktion der Wärmeübertragungsvorrichtung unabhängig von der Art des Entstehungsmechanismus der Wärme ist. Als besonders vorteilhaft hat sich die Wärmeübertragungsvorrichtung für Laserdiodenelemente oder Hochleistungsleuchtdioden erwiesen. Im Folgenden wird stellvertretend für Hochleistungsleuchtdioden auf Laserdiodenelemente Bezug genommen.According to claim 1 has a heat transfer device at least one semiconductor component and a heat-conducting body. The semiconductor device Here is an electrical, electro-optical, opto-electrical or opto-optical component, the at least one in operation of the Component heat-producing pn junction wherein the function of the heat transfer device is independent of the nature of the mechanism of heat generation. As a particularly advantageous the heat transfer device for laser diode elements or high power light emitting diodes. The following will be representative for high power light emitting diodes referred to laser diode elements.
Der Wärmeleitkörper der Wärmeübertragungsvorrichtung weist mindestens eine Aufnahmefläche zur stoffschlüssigen Verbindung mit wenigstens einer Kontaktfläche von mindestens einem Halbleiterbauelement auf. Abhängig vom Halbleiterbauelement und vom beabsichtigten Einsatzbereich sind verschiedene Ausbildungen der Aufnahmefläche denkbar. Im Folgenden wird zur Vereinfachung teilweise nur von der Aufnahmefläche gesprochen. Damit soll aber auch die Option von mehreren Aufnahmeflächen gemeint sein. Zur Kühlung mehrerer Halbleiterelemente, beispielsweise von Einzelleuchtdioden, die Licht in verschiedenen Frequenzbereichen des sichtbaren Farbspektrums emittieren, oder Laserdiodenelementen, die Licht in verschiedenen Frequenzbereichen des nahen Infrarots und/oder Ultravioletts emittieren, kann es zudem vorteilhaft sein, mehrere Aufnahmeflächen auf einem einzigen Wärmeleitkörper bereitzustellen. Auch die Form, Beschaffenheit und das Material der Aufnahmefläche kann je nach Montagefläche des Halbleiterbauelements variieren.Of the Wärmeleitkörper the Heat transfer device has at least one receiving surface for cohesive Connection with at least one contact surface of at least one semiconductor component on. Dependent of the semiconductor device and the intended field of use various configurations of the receiving surface conceivable. The following will be For reasons of simplification, in part only spoken of the receiving area. In order to but also meant the option of multiple recording areas be. For cooling a plurality of semiconductor elements, for example of individual light-emitting diodes, the light in different frequency ranges of the visible color spectrum emit, or laser diode elements, the light in different frequency ranges In addition, it can also emit. Near infrared and / or ultraviolet be advantageous to provide multiple receiving surfaces on a single heat conducting body. Also, the shape, texture and the material of the receiving surface can depending on the mounting surface of the semiconductor device vary.
Das Halbleiterbauelement ist mittels eines aus einer Vielzahl verschiedener möglicher Verbindungsverfahren mit der Aufnahmefläche des Wärmeleitkörpers stoffschlüssig mit der Aufnahmefläche des Wärmeleitkörpers verbunden.The Semiconductor device is by means of one of a variety of different potential Connection method with the receiving surface of the Wärmeleitkörpers cohesively with the receiving surface connected to the heat conducting body.
Die stoffschlüssige Verbindung ist die erfindungsgemäße Voraussetzung für einen optimalen Wärmeübergang zwischen Halbleiterbauelement und Wärmeleitkörper, weil nicht stoffschlüssige Verbindungen stets an einem durch Hohlraumeinschlüsse behinderten Wärmeübergang leiden.The cohesive Compound is the prerequisite according to the invention for one optimal heat transfer between the semiconductor device and heat conducting body, because non-material connections always on a disabled by cavity inclusions heat transfer Suffer.
Zu den bevorzugten stoffschlüssigen Verbindungsverfahren zählt insbesondere das Löten, das eine entsprechende Vorbehandlung der Aufnahmefläche des Wärmeleitkörpers und/oder der Montagefläche des Halbleiterbauelementes erfordert. Zu diesen Vorbehandlungen zählen Oberflächeneinebnungsverfahren, Reinigungsverfahren und Verfahren zur Beschichtung mit haftvermittelnden, diffusionsbeschränkenden, schützenden und/oder benetzungsförderlichen Materialien, insbesondere metallischer Natur. Das Lot selbst ist vor dem Verbindungsprozess auf einen der Verbindungspartner aufgebracht oder ist separat zwischen die Verbindungspartner eingebracht.To the preferred cohesive Connection method counts especially soldering, a corresponding pretreatment of the receiving surface of the Wärmeleitkörpers and / or the mounting surface of the semiconductor device requires. To these pretreatments counting Oberflächeneinebnungsverfahren, Cleaning method and method for coating with adhesion-promoting, diffusion-limiting, protected and / or wetting-promoting Materials, in particular metallic nature. The lot itself is applied to one of the connection partners before the connection process or is introduced separately between the connection partners.
Besonders vorteilhaft haben sich Wärmeübertragungsvorrichtungen erwiesen, deren Laserdiodenelemente mit der epitaxieseitigen Kontaktfläche im Bereich der Aufnahmefläche des Wärmeleitkörpers befestigt sind. Ein Laser- oder Leuchtdiodenelement kann aber selbstverständlich auch substratseitig auf der Aufnahmefläche des Wärmeleitkörpers angeordnet sein.Heat transfer devices have proved to be particularly advantageous, the laser Dio The elements are attached to the epitaxial-side contact surface in the region of the receiving surface of the Wärmeleitkörpers. Of course, a laser or light-emitting diode element can also be arranged on the substrate side on the receiving surface of the heat-conducting body.
Der Wärmeleitkörper weist zudem als Wärmeübertragungsstruktur mindestens eine Kanalstruktur auf. Der Begriff „Kanalstruktur" umfasst dabei alle Arten von Hohlräumen im Wärmeleitkörper, in die ein flüssiges Kühlmittel eingebracht und aus der ein flüssiges Kühlmittel abgeführt werden kann. Dazu zählen zunächst ein einfacher Kanal in Form einer durchgängigen Bohrung im Wärmeleitkörper und darüber hinaus ausdrücklich und insbesondere auch alle Arten von Hohlraumstrukturen, die eine zur effizienten konvektiven Wärmeübertragung vergrößerte Oberfläche in einem selektiven Bereich des Wärmeleitkörpers aufweisen,. Derartige Hohlraumstrukturen sind beispielsweise Anordnungen von einzelnen und/oder sich verzweigenden bewusst positionierten (Mikro-)Kanälen, beispielsweise hergestellt durch Schichtung von Platten mit Ausnehmungen, poröse Strukturen mit zufälliger Hohlraumverteilung, beispielsweise in Sinterkörpern, Porenkanäle, sowie Kühlrippenreihen oder Kühlsäulenfelder an einer inneren Oberfläche des Wärmeleitkörpers. Die Kanäle können zum Beispiel durch Aussparungen oder Ätzen ausgebildet werden. Zur Beschickung des Kanals oder der Kanalstruktur mit einem flüssigen Kühlmittel weist der Wärmeleitkörper vorzugsweise wenigstens eine Zulauföffnung auf, die mit dem Kanal oder der Kanalstruktur in Verbindung steht. Zur Ableitung des flüssigen Kühlmittels aus dem Kanal oder der Kanalstruktur weist der Wärmeleitkörper vorzugsweise wenigstens eine Ablauföffnung auf, die mit dem Kanal oder der Kanalstruktur in Verbindung steht. Flüssigkeit, die durch die Kanalstruktur des Wärmeleitkörpers fließt, nimmt die im Betrieb vom Halbleiterbauelement erzeugten Wärme auf und führt diese anschließend ab.Of the Heat-conducting body has also as a heat transfer structure at least one channel structure. The term "channel structure" includes all Types of cavities in the heat-conducting body, in the a liquid coolant introduced and made a liquid coolant dissipated can be. These include first a simple channel in the form of a continuous bore in the heat conducting body and beyond expressly and in particular also all types of cavity structures that have a for efficient convective heat transfer enlarged surface in one have selective region of the Wärmeleitkörpers ,. Such cavity structures are, for example, arrangements of single and / or branching consciously positioned (micro) channels, for example manufactured by layering plates with recesses, porous structures with random Cavity distribution, for example in sintered bodies, pore channels, and rows of cooling fins or cooling column fields on an inner surface the Wärmeleitkörpers. The Channels can be used for Example be formed by recesses or etching. to Charging the duct or duct structure with a liquid coolant The heat-conducting body preferably has at least one inlet opening which communicates with the channel or the channel structure. For the derivation of the liquid refrigerant From the channel or the channel structure, the heat-conducting body preferably at least a drain hole which communicates with the channel or the channel structure. Liquid, which flows through the channel structure of the Wärmeleitkörpers, which takes in operation of the semiconductor device generated heat up and leading this subsequently from.
Die Wärmeübertragungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeleitkörper sowohl konvektiv kühlend als auch konduktiv kühlend einsetzbar ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass mindestens ein Kanal bzw. eine Kanalstruktur vollständig außerhalb der einer sich senkrecht zur Kontaktfläche erstreckenden Wärmequellenprojektion des bauelementspezifisch funktionsprinzipbedingten integralen Wärmequellenbereiches des mit dem Wärmeleitkörper in stoffschlüssiger Verbindung stehenden Halbleiterbauelementes angeordnet ist und somit nicht im Bereich des Hauptwärmeflusses im rein konduktiv gekühlten Fall liegt. Der genannte Wärmequellenbereich umfaßt alle im Betrieb des Halbleiterbauelementes genutzten pn-Übergänge und damit die Hauptwärmequellen des Halbleiterbauelementes. Die Ausdehnung des Wärmequellenbereiches kann sich minimal auf das kleinstmögliche Einschlußvolumen für alle wärmeerzeugenden pn-Übergänge im Halbleiterbauelement beschränken oder sich vollständig über das gesamte Volumen des Halbleiterbauelementes erstrecken. Bei der Existenz von mehreren Halbleiterbauelementen kann sich der erfindungsgemäße Wärmequellenbereich über die pn-Übergänge von zwei oder mehr Halbleiterbauelementen erstrecken oder maximal vollständig über ein, alle Halbleiterbauelemente umfassendes Volumen.The Heat transfer device is characterized in that the heat-conducting body both convective cooling as also conductive cooling use is. This is achieved according to the invention by that at least one channel or channel structure completely outside that of a heat source projection extending perpendicular to the contact surface of the component-specific functional principle-related integral heat source region of the with the heat-conducting body in material-fit Compound semiconductor device is arranged and thus not in the area of the main heat flow in the purely conductive cooled Case lies. The named heat source area comprises all used in the operation of the semiconductor device pn junctions and with it the main heat sources of the semiconductor device. The expansion of the heat source area may be minimal on the smallest possible inclusion volume for all heat-generating pn junctions in the semiconductor device restrict or completely over that extend entire volume of the semiconductor device. In existence of a plurality of semiconductor devices, the heat source region according to the invention on the pn transitions from two or more semiconductor devices extend or at most completely over, all volume of semiconductor devices.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung des Kanals oder der Kanalstruktur vollständig außerhalb der genannten erfindungsgemäßen Wärmequellenprojektion lässt sich im konduktiv gekühlten Fall ein thermischer Widerstand erzielen, der nur wenig von der einer Wärmeübertragungsvorrichtung abweicht, deren Wärmeableitanordnung keine Hohlräume – insbesondere keine kühlmittelführenden(Mikro- oder Poren-)Kanäle – aufweist. Da der an sich etwas schlechter wärmeleitfähige, weil mit Hohlräumen versehene Bereich zur erzwungenen konvektiven Wärmeübertragung vorzugsweise ganz in der Nähe des von zur erzwungenen konvektiven Wärmeübertragung in fluiddurchströmten Hohlräumen ausgesparten Bereiches in den Wärmeleitkörper eingebracht werden kann, ist auch im Fall der konvektiven Kühlung des Wärmeleitkörpers nur ein wenig höherer thermischer Widerstand zu erwarten als bei Mikrokanalwärmesenken nach dem Stand der Technik.With the inventive arrangement the channel or the channel structure completely outside of said heat source projection according to the invention let yourself in the conductively cooled Achieve thermal resistance that is only slightly different from the a heat transfer device deviates, the heat dissipation arrangement no cavities - especially no coolant-carrying (micro- or pore) channels. Since the in itself slightly less thermally conductive, because provided with cavities Area for forced convective heat transfer preferably completely near the recessed from the forced convective heat transfer in fluid cavities Area are introduced into the heat conducting body can, is even in the case of convective cooling of the Wärmeleitkörpers only a little higher thermal Resistance to be expected as in Mikrokanalwärmesenken after the state of Technology.
Durch einen vollständigen Verzicht auf Kanäle oder Kanalstrukturen in der Wärmequellenprojektion des Halbleiterelements im Wärmeleitkörper ist der thermische Widerstand für einen Wärmefluß durch den Wärmeleitkörper zumindest lokal minimiert. Dies ist jedoch nicht mit einem Verzicht von Kanälen bzw. Kanalstrukturen im restlichen Wärmeleitkörper zu verwechseln. Nur der für die konduktive Kühlung besonders wichtige Bereich – der Bereich innerhalb der Wärmequellenprojektion – ist von Kanälen bzw. Kanalstrukturen frei.By a complete one Abandonment of channels or channel structures in the heat source projection of the semiconductor element in the heat conducting body the thermal resistance for a heat flow through the Wärmeleitkörper at least minimized locally. However, this is not a waiver of channels or channel structures to be confused in the remaining heat conducting body. Only for the conductive cooling particularly important area - the Area within the heat source projection - is from channels or channel structures free.
Neben den zur Kühlung verwendeten Kanalstrukturen ist es zudem wünschenswert, dass auch keine sonstigen Hohlräume und/oder Verunreinigungen im Projektionsbereich vorhanden sind; und bis auf eine werkstoffbedingt mögliche Restporosität weist der Wärmeleitkörper vorzugsweise keine Hohlräume auf, die innerhalb der Projektion liegen.Next for cooling It is also desirable that no channel structures be used other cavities and / or impurities are present in the projection area; and has up to a material-related possible residual porosity the heat conducting body preferably no cavities which lie within the projection.
Hinsichtlich der Verbindung zwischen Aufnahme- und Kontaktfläche ist hervorzuheben, daß die stoffschlüssige Verbindung der Aufnahmefläche des Wärmeleitkörpers mit der Kontaktfläche des Halbleiterbauelementes aus einer einzigen Fügezone bestehen kann, wobei die Aufnahmefläche des Wärmeleitkörpers im wesentlichen parallel zu Kontaktfläche des Halbleiterbauelementes ist.Regarding the connection between the receiving and contact surface is to emphasize that the cohesive connection the receiving surface of the Wärmeleitkörpers with the contact surface of the semiconductor device may consist of a single joint zone, wherein the receiving surface of the heat conducting body in substantially parallel to the contact surface of the semiconductor device is.
Andererseites kann die stoffschlüssige Verbindung der Aufnahmefläche des Wärmeleitkörpers mit der Kontaktfläche des Halbleiterbauelementes einen Zwischenkörper aufweisen, der sowohl über eine erste Fügezone mit der Aufnahmefläche des Wärmeleitkörpers stoffschlüssig verbunden ist als auch über eine zweite Fügezone mit der Kontaktfläche des Halbleiterbauelementes stoffschlüssig verbunden ist.On the other Seites can the cohesive Connection of the receiving surface the Wärmeleitkörpers with the contact surface of the semiconductor component have an intermediate body, which has both a first joint zone with the receiving surface the Wärmeleitkörpers cohesively connected is as well over one second joining zone with the contact surface the semiconductor device is materially connected.
Dabei können die erste und die zweite Fügezone zueinander im wesentlichen parallel liegen und auf einander gegenüberliegenden Seiten des Zwischenkörpers angeordnet sein. Die erste und die zweite Fügezone können auch zueinander im wesentlichen senkrecht angeordnet sein. Damit sind auch die Kontaktfläche des Halbleiterbauelementes und die Aufnahmefläche des Wärmeleitkörpers im wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet, wobei der Wärmeleitkörper vollständig außerhalb der Wärmequellenprojektion des Halbleiterbauelementes liegen kann.there can the first and the second joining zone are substantially parallel to each other and to each other Sides of the intermediate body be arranged. The first and second joining zones may also be substantially one another be arranged vertically. So are the contact surface of the Semiconductor component and the receiving surface of the Wärmeleitkörpers substantially perpendicular arranged to each other, wherein the heat-conducting body completely outside the heat source projection of the semiconductor device may be.
Dabei ist es nur eine Frage der Reihenfolge der einzelnen Fügeschritte, ob der Zwischenkörper ein Teil des Wärmeleitkörpers sein kann: Wird der Zwischenkörper in einem ersten Fügeschritt stoffschlüssig mit dem Halbleiterbauelement verbunden, und wird dieser Verbund aus Halbleiterbauelement und Zwischenkörper in einem zweiten Fügeschritt stoffschlüssig mit dem Wärmeleitkörper verbunden, so kann der Zwischenkörper als separater Körper betrachtet werden. Wird der Zwischenkörper hingegen im ersten Fügeschritt mit dem Wärmeleitkörper verbunden, so kann der Zwischenkörper als Teil des Wärmeleitkörpers angesehen werden, wobei in diesem Fall die Aufnahmefläche zur stoffschlüssigen Verbindung mit der Kontaktfläche des Halbleiterbauelementes auf dem Zwischenkörper angeordnet ist. Hinsichtlich der geometrischen Anordnung der Körper zueinander ist das Ergebnis unabhängig von der Reihenfolge der Fügeschritte. In allen Fällen ist die Kanalstruktur des Wärmeleitkörpers außerhalb der Wärmequellenprojektion des Halbleiterbauelementes angeordnet.there it is only a question of the order of the individual joining steps, whether the intermediate body a Be part of the Wärmeleitkörpers can: becomes the intermediate body in a first joining step cohesively connected to the semiconductor device, and becomes this composite of semiconductor component and intermediate body in a second Joining step cohesively with connected to the heat conducting body, so can the intermediate body as a separate body to be viewed as. If the intermediate body, however, in the first joining step connected to the heat conducting body, so can the intermediate body considered as part of the Wärmeleitkörpers be, in which case the receiving surface for cohesive connection with the contact surface of the semiconductor component is arranged on the intermediate body. Regarding the geometric arrangement of the bodies to each other is the result independently from the order of the joining steps. In all cases is the channel structure of the heat conducting body outside the heat source projection arranged of the semiconductor device.
Einen wesentlichen, fertigungstechnischen, Vorteil erfährt die Erfindung dadurch, daß eine mögliche Abdeckung der Kanalstruktur abseits der Projektion des Halbleiterbauelementes nicht elektrisch oder thermisch leitfähig sein muß, weil die Abdeckung nicht notwendigerweise Wärme vom Halbleiterbauelement in die Kanalstruktur leiten muß. Anders als im Stand der Technik, in dem Kanäle zur ungehinderten Wärmeaufnahme in der Projektion des Halbleiterbauelementes liegen und damit notwendigerweise eine Abdeckung zwischen Kanalstruktur und Halbleiterbauelement zum Schutz des Halbleiterbauelemtes vor Kontakt mit dem Kühlmittel vorhanden sein muß, kommt die Erfindung auch gänzlich ohne eine Abdeckung der Kanalstruktur aus, wenn Kühlmittelzu- und abbführkörper direkt an die Kanalstruktur angeschlossen und am Wärmeleitkörper befestigt werden.a essential, manufacturing technology, advantage of the invention, that one possible Cover the channel structure away from the projection of the semiconductor device does not have to be electrically or thermally conductive because the cover is not necessarily heat must conduct from the semiconductor device in the channel structure. Different as in the prior art, in the channels for unhindered heat absorption lie in the projection of the semiconductor device and thus necessarily a cover between the channel structure and the semiconductor device for Protection of the semiconductor device from contact with the coolant must be present, comes the invention also entirely without a cover of the channel structure, if coolant supply and dismantling body directly connected to the channel structure and attached to the heat conduction body.
Die erfindungsgemäße Wärmeübertragungsvorrichtung ist zusätzlich dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeleitkörper wenigstens eine Anbindungsfläche für einen konduktiven Wärmeübergang an wenigstens einen Wärmeabfuhrkörper aufweist.The Heat transfer device according to the invention is additional characterized in that the heat-conducting body at least one attachment surface for a conductive heat transfer has at least one heat dissipation body.
Der Wärmeabfuhrkörper kann seinerseits als Teil einer Wärmeabfuhrvorrichtung aufgefaßt werden, die mit dem Wärmeleitkörper in thermischer Verbindung steht, wobei der Wärmeabfuhrkörper die Wärme, die er von Wärmeleitkörper aufnimmt, über eine Wärmeübertragungsstruktur an ein Kühlmittel abgibt, das durch die Wärmeübertragungsstruktur strömt. Damit dient der Wärmeabfuhrkörper erfindungsgemäß einer zum Wärmeleitkörper alternativen oder zusätzlichen Wärmeabfuhr.Of the Heat removal body can in turn as part of a heat dissipation device conceived be with the heat conductor in thermal connection is, wherein the heat dissipation body, the heat, which it receives from Wärmeleitkörper, via a Heat transfer structure to a coolant, which flows through the heat transfer structure. In order to serves the heat dissipation body according to the invention a to the heat conducting alternative or additional Heat dissipation.
Dabei kann die Wärmeübertragung von dem Wärmeleitkörper an den Wärmeabfuhrkörper sowohl unmittelbar (direkt) und ohne einen weiteren Zwischenkörper als auch mittelbar (indirekt) über einen oder mehrere Zwischenkörper erfolgen. Beispielsweise kann ein Wärmeaufnahmekörper, der in direktem Kontakt mit dem Wärmeleitkörper steht, die Wärme spreizen und gespreizt an den Wärmeabfuhrkörper übertragen.there can heat transfer from the heat-conducting body the heat sink both directly (directly) and without another intermediate body as well as indirectly (indirectly) over one or several intermediate bodies respectively. For example, a heat receiving body, the is in direct contact with the heat conducting body, the heat spread and spread spread to the heat dissipation body.
Bevorzugt ist die thermische Verbindung zwischen der Anbindungsfläche des Wärmeleitkörpers und der Wärmeübertragungsstruktur des Wärmeabfuhrkörpers durchgängig stoffschlüssig. Je nach Anzahl der Zwischenkörper befinden sich in diesem Fall eine (kein Zwischenkörper) oder mehrere (ein oder mehrere Zwischenkörper) Fügezone(n) zwischen dem Wärmeleitkörper und dem Wärmeabfuhrkörper.Prefers is the thermal connection between the connection surface of the Wärmeleitkörpers and the heat transfer structure the heat dissipation body consistently cohesively. ever by number of intermediate bodies are in this case a (no intermediate body) or a plurality of (one or more intermediate body) joining zone (s) between the heat conducting body and the heat dissipation body.
Eine stoffschlüssige Verbindung ist die beste Voraussetzung für einen optimalen Wärmeübergang zwischen Wärmeleitkörper und Wärmeabfuhrkörper, weil nicht stoffschlüssige Verbindungen stets an einem durch Hohlraumeinschlüsse behinderten Wärmeübergang leiden.A cohesive Connection is the best condition for optimal heat transfer between Wärmeleitkörper and Heat dissipation body, because non-cohesive Connections always at a hampered by voids Heat transfer Suffer.
Nun kann durch eine stoffschlüssige Verbindung von Wärmeabfuhrkörper und Wärmeleitkörper der Wärmeabfuhrkörper als Teil des Wärmeleitkörpers angesehen werden. Erfindungswesentlich ist in diesem Zusammenhang die Tatsache, daß beide Körper vor dem Verbindungsprozeß separat vorliegen und beide Körper unabhängig voneinander die Wärmeleitung an eine speziell jeweils ihnen zugeordnete Wärmeübertragungsstruktur für einen konvektiven Wärmeübergang an ein Kühlmittel gewährleisten können.Now can by a cohesive Connection of heat dissipation body and Wärmeleitkörper the Heat removal body as Part of the Wärmeleitkörpers considered become. Essential to the invention in this context is the fact that both bodies are before the connection process separately present and both bodies independently from each other the heat conduction to a specially assigned to each heat transfer structure for a convective heat transfer to a coolant can guarantee.
Im Falle der Verwendung eines wärmespreizenden Wärmeaufnahmekörpers als Zwischenkörper muß bei ausreichender Wärmespreizung die Befestigung des Wärmeabfuhrkörpers am Wärmeaufnahmekörper nicht notwendigerweise stoffschlüssig sein. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn eine Wärmeeintragsfläche des Wärmeaufnahmekörpers, die in stoffschlüssiger Verbindung mit der Anbindungsfläche des Wärmeleitkörpers steht, kleiner ist als eine Wärmeabgabefläche des Wärmeaufnahmekörpers, die in Kontakt mit dem Wärmeabfuhrkörper steht.In case of using a heat-free Zenden heat-absorbing body as an intermediate body, the attachment of the heat-dissipating body on the heat-absorbing body need not necessarily be cohesive with sufficient heat spread. This is particularly true when a heat input surface of the heat receiving body, which is in material connection with the connection surface of the heat conducting body, is smaller than a heat discharge surface of the heat receiving body, which is in contact with the heat dissipation body.
Erfindungsgemäß ist der Wärmeabfuhrkörper der Wärmeübertragungsvorrichtung eine zum Wärmeleitkörper alternative oder optionale Wärmesenke mit konvektiver Wärmeabfuhr. Der Begriff der Wärmesenke umfaßt im Sinne der Erfindung alle Arten von Vorrichtungen, die wenigstens eine zur Wärmeübertragung an ein strömendes flüssiges oder gasförmiges Kühlmittel besonders ausgebildete Wärmeübertragungsstruktur aufweisen, wobei ein die Kühlmittelströmung bildender Kühlmittelkreislauf offen oder geschlossen sein kann. Zu diesen Wärmesenken zählen beispielsweise offene luftumströmte Rippenkühler und wasserdurchflossene Mikrokanalwärmesenken. Verdampfungkühlseinrichtungen, beispielsweise Spray-Kühler oder Wärmerohre, können Wärmesenken mit integrierten geschlossenen Kühlmittelkreisläufen sein, die die Wärme im allgemeinen an einen Kühlkörper mit Wärmeübertragung an einen offenen Kühlmittelkreislauf abgeben. Alternativ sind Kombinationen der beschriebenen Wärmesenken möglich.According to the invention Heat dissipation body of the Heat transfer device an alternative to the heat-conducting body or optional heat sink with convective heat dissipation. The term heat sink comprises in the sense of the invention, all kinds of devices, at least one for heat transfer to a streaming one liquid or gaseous coolant specially designed heat transfer structure having a coolant flow forming the Coolant circuit can be open or closed. These heat sinks include, for example, open ones aircooled ribcooler and water-carrying microchannel heat sinks. Evaporative cooling equipment, for example spray cooler or heat pipes, can heat sink be with integrated closed coolant circuits, the heat in general, to a heat sink with heat transfer to an open coolant circuit submit. Alternatively, combinations of the described heat sinks are possible.
Zwischen dem Wärmeleitkörper und der Wärmeübertragungsstruktur des Wärmeabfuhrkörpers können ein Peltierelement oder mehrere zu einem Peltiermodul elektrisch seriell und/oder parallel geschaltete Peltierelemente angeordnet sein, die eine elektrisch erzeugte Temperaturdifferenz in die Wärmeübertragungsvorrichtung einbringen. Besonders bevorzugt ist ein Peltiermodul, das in den Wärmeabfuhrkörper integriert ist.Between the heat-conducting body and the heat transfer structure of the heat dissipation body can Peltier element or more electrically serial to a Peltier module and / or Peltierelemente connected in parallel, which are a introduce electrically generated temperature difference in the heat transfer device. Particularly preferred is a Peltier module, which integrates into the heat dissipation body is.
Die Wärmeabfuhr aus der erfindungsgemäßen Wärmeübertragungsvorrichtung geschieht erfindungsgemäß durch die Wärmeübertragung an wenigstens ein Kühlmittel.The heat dissipation from the heat transfer device according to the invention happens according to the invention by the heat transfer to at least one coolant.
Die erfindungsgemäße Wärmeübertragungsvorrichtung gestattet eine je nach Bedarfsfall wählbare, ausreichende Wärmeabfuhr zur Kühlung des Halbleiterbauelements über den Wärmeleitkörper mit Abgabe der Wärme an ein erstes, vorzugsweise flüssiges, Kühlmittel, beispielsweise Wasser, oder über den Wärmeabfuhrkörper mit Abgabe der Wärme an ein zweites Kühlmittel, beispielsweise Luft.The Heat transfer device according to the invention allows a depending on the case selectable, sufficient heat dissipation for cooling the Semiconductor device via the heat-conducting body with Release of heat to a first, preferably liquid, Coolant, for example, water, or over the heat removal body with Release of heat to a second coolant, for example air.
Die Erfindung ermöglicht somit einen universellen Einsatz des Wärmeleitkörpers zum einen zur konduktiven Kühlung, die durch die Wärmeabgabe an den Wärmeabfuhrkörper gekennzeichnet ist, und zum anderen zur konvektiven Kühlung, die durch die Wärmeabgabe an das durch den Wärmeleitkörper strömende Kühlmittel gekennzeichnet ist, abhängig vom Einsatzbereich und/oder Anwenderwunsch. Ein weiterer Vorteil der Kombination von konduktiver und konvektiver Kühlung des Wärmeleitkörpers gestattet es beispielsweise im Falle einer nicht ausreichenden konvektiven Kühlung des Wärmeleitkörpers zusätzlich auf eine mögliche konvektive Kühlung im Wärmeabfuhrkörper zurückzugreifen und somit beide konvektiven Wärmeübertragungswege gleichzeitig einzusetzen, wodurch eine bessere Wärmeabfuhreigenschaft erzielt wird. Damit können beide Wärmeabfuhrpfade – jener im Wärmeleitkörper und jener im Wärmeabfuhrkörper – zur Wärmeabgabe an beide Kühlmittel genutzt werden. Besonders effizient ist die Wärmeübertragungsvorrichtung wenn sowohl das erste Kühlmittel als auch das zweite Kühlmittel ein Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, ist.The Invention allows thus a universal use of Wärmeleitkörpers on the one hand to the conductive Cooling, by the heat release the heat dissipation body characterized and, secondly, convective cooling caused by heat dissipation to the coolant flowing through the heat conducting body is characterized, depending on Application area and / or user request. Another advantage of Combination of conductive and convective cooling of the Wärmeleitkörpers allows, for example in the case of insufficient convective cooling of the Wärmeleitkörpers in addition to a possible convective cooling to resort in the heat removal body and thus both convective heat transfer paths use at the same time, whereby a better heat dissipation property achieved becomes. With that you can both heat removal paths - those in the heat conducting body and that in the heat dissipation body - for heat dissipation to both coolants be used. The heat transfer device is particularly efficient when both the first coolant as well as the second coolant a liquid, preferably water, is.
Darüber hinaus ermöglicht die Wärmeübertragungsvorrichtung die Verwendung eines seiner Form nach einfachen und kostengünstig herzustellenden Wärmeleitkörpers, der zur ausreichenden konvektiven Kühlung für Halbleiterbauelemente verwendbar ist, wobei der Anschluss des eine komplexere Wärmeübertragungsstruktur aufweisenden Wärmeabfuhrkörpers an den Wärmeleitkörper die Wärmeabfuhreigenschaften des Wärmeleitkörpers übertreffen kann.Furthermore allows the heat transfer device the use of one of its form after simple and inexpensive to produce Wärmeleitkörpers, the for sufficient convective cooling for semiconductor devices is usable, the connection of a more complex heat transfer structure having heat dissipation body on the Wärmeleitkörper the heat dissipation properties exceed the Wärmeleitkörpers can.
Beispielsweise kann der Wärmeabfuhrkörper eine Kanalstruktur enthalten, die in der Wärmequellenprojektion liegt. Außerdem kann die Kanalstruktur des Wärmeabfuhrkörpers Kanäle besitzen, in wenigstens einer Abmessungen senkrecht zur Strömungsrichtung beziehungsweise zur Kanallängsachse kleiner sind als die kleinste Abmessung von Kanälen in der Kanalstruktur des Wärmeleitkörpers. Darüber hinaus kann die Kanalstruktur des Wärmeabfuhrkörpers mehr Kanäle besitzen als die Kanalstruktur des Wärmeleitkörpers. Die beiden letzten Eigenschaften zusammengenommen sorgen damit für eine vergrößerte Wärmeeintragsfläche in das Kühlmittel und damit bei gleicher Strömungsgeschwindigkeit für einen besonders niedrigen thermischen Widerstand der Wärmeübertragungsvorrichtung. Tatsächlich kann der thermische Widerstand der Wärmeübertragungsvorrichtung im Zustand der konduktiven Kühlung des Wärmeleitkörpers niedriger sein als im Zustand der konvektiven Kühlung des Wärmeleitkörpers allein.For example the heat sink can a Contain channel structure that lies in the heat source projection. Furthermore the channel structure of the heat dissipation body can have channels in at least one dimension perpendicular to the flow direction or to the channel longitudinal axis are smaller than the smallest dimension of channels in the channel structure of the channel Thermal conductor. Furthermore can the channel structure of the heat dissipation body more channels own as the channel structure of the Wärmeleitkörpers. The last two properties taken together ensure that an enlarged heat input surface into the coolant and thus at the same flow rate for one particularly low thermal resistance of the heat transfer device. In fact, can the thermal resistance of the heat transfer device in the condition of conductive cooling be lower in the Wärmeleitkörpers as in the state of convective cooling the Wärmeleitkörpers alone.
Die Wärmequellenprojektion des Halbleiterbauelementes umfasst vorzugsweise den gesamten Bereich des Wärmeleitkörpers, der auf der Kontaktfläche gegenüberliegenden Seite ausgebildet ist. Insbesondere sei darauf verwiesen, dass die Breite des Halbleiterbauelementes nicht mit der Breite des Wärmeleitkörpers übereinstimmen muss, so dass natürlich auch eine Kanalstruktur seitlich – also rechts und links beziehungsweise vorne und hinten – im Wärmeleitkörper ausgebildet sein kann, ohne in der Projektion zu liegen.The heat source projection of the semiconductor component preferably comprises the entire region of the heat conduction body, which is formed on the opposite side of the contact surface. in the special be pointed out that the width of the semiconductor device does not have to match the width of the heat conduction, so that of course, a channel structure laterally - ie right and left or front and rear - may be formed in the heat conduction without lying in the projection.
Prinzipiell ist die Lage der Anbindungsfläche unabhängig von der Lage der Kontaktfläche und der Aufnahmefläche.in principle the location of the connection surface is independent of the position of the contact surface and the receiving surface.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung liegt die Anbindungsfläche zur konduktiven Wärmeübergabe an den Wärmeabfuhrkörper zumindest abschnittsweise innerhalb der Projektion des zumindest einen auf dem Wärmeleitkörper befestigten Halbleiterbauelementes, so dass die Wärme ohne Umweg, also möglichst direkt, an den Wärmeabfuhrkörper übertragbar ist. Ein erhöhter thermischer Widerstand durch Umlenkung oder Einengung der Wärmeflusstaille kann damit verhindert werden.at an advantageous embodiment, the connection surface is the conductive heat transfer at the heat removal body at least in sections within the projection of the at least one attached to the heat conducting body Semiconductor device, so that the heat without detour, so as possible directly, transferable to the heat dissipation body is. An elevated one thermal resistance due to deflection or narrowing of the heat flow waist can be prevented.
Liegt die Anbindungsfläche, beispielsweise aus aufbau- und/oder gestaltungstechnischen Gründen, senkrecht zur Kontaktfläche, so erfordert diese Lage eine Umlenkung des Wärmeflusses, die vorzugsweise mit einer Wärmespreizung einhergeht. Unabhängig von einer Wärmespreizung verursacht ein Wärmefluß mit Umlenkung immer einen höheren thermischen Widerstand als bei Wärmefluß ohne Umlenkung. Die Entscheidung für die wärmeleittechnisch ungünstigere Wärmeumlenkung stellt die die erfindungsgemäßen Vorzüge der Wärmeübertragungsvorrichtung jedoch nicht in Frage: Selbst wenn nach einer Umlenkung des Wärmeflusses die Wärme teilweise durch die Kanalstruktur im Wärmeleitkörper geführt werden, so ist jedoch das Umlenkungsgebiet im Wärmeleitkörper frei von Hohlräumen und gestattet eine Umlenkung ohne wärmeleittechnische Einschränkungen, die über die eigentliche Umlenkung hinausgehen.Lies the connection surface, for example, for structural and / or design reasons, vertically to the contact area, so this situation requires a deflection of the heat flow, preferably with a heat spread accompanied. Independently from a heat spread causes a heat flow with deflection always a higher thermal Resistance as in heat flow without deflection. The decision for the thermally conductive unfavorable heat deflection represents the advantages of the invention of the heat transfer device but not in question: even if after a deflection of the heat flow the heat partly be guided through the channel structure in the heat conducting body, However, the deflection area in the heat-conducting body is free of cavities and allowed a deflection without thermally conductive Restrictions, the above go beyond the actual redirection.
Vorzugsweise ist der Bereich des Wärmeleitkörpers frei von Hohlräumen, über den sich der wesentliche Teil des Wärmeflusses von der Aufnahmefläche zur Anbindungsfläche erstreckt. Geometrisch formuliert bedeutet dies, daß sich bei jeder winklig zur Kontaktfläche orientierten Anbindungsfläche die Wärmequellenprojektion im Wärmeleitkörper über das Halbleiterbauelement hinaus in Richtung der Anbindungsflächen bis zur Anbindungsfläche erstreckt.Preferably the area of the heat conducting body is free of cavities, over the the essential part of the heat flow from the receiving surface to the connection surface extends. Formulated geometrically, this means that at each angled to the contact surface oriented connection surface the heat source projection in the heat conducting body over the Semiconductor device out in the direction of the connection surfaces up to the connection surface extends.
Die beschriebene Wärmeübertragungsvorrichtung ist zur Kühlung von einer Vielzahl von verschiedenen Halbleiterbauelementen ausgelegt. Wie bereits angedeutet, ist die Anordnung besonders vorteilhaft für Laserdiodenelemente geeignet, wie beispielsweise Laserdioden oder Einzellaserbarren. Weitere Wärmequellen neben kanten- und oberflächenemittierenden Laserdioden oder Laserdiodenfeldern sind Leuchtdioden, Halbleiterschaltelemente sowie optisch gepumpte Halbleiterlaser und das Sonnenlicht absorbierende Solarzellen, wobei das Halbleitermaterial sowohl anorganisch als auch organisch sein kann. Grundsätzlich ist die Wärmeübertragungsvorrichtung aber zur Kühlung jeglicher Arten von Bauelementen verwendbar.The described heat transfer device is for cooling designed by a variety of different semiconductor devices. As already indicated, the arrangement is particularly advantageous for laser diode elements suitable, such as laser diodes or single-laser bars. Further heat sources in addition to edge and surface emitting Laser diodes or laser diode arrays are light emitting diodes, semiconductor switching elements and optically pumped semiconductor laser and sunlight absorbing Solar cells, wherein the semiconductor material both inorganic and can also be organic. in principle is the heat transfer device but for cooling suitable for all types of components.
Als besonders vorteilhaft hat sich auch eine Anordnung der Aufnahmefläche für die stoffschlüssige Montage von kantenemittierenden Laserdiodenelementen gezeigt, die eine gemeinsame Kante mit einer winklig zu ihr orientierten frontseitigen Stirnfläche des Wärmeleitkörper aufweist, wobei die Lichtaustrittsfläche des Laserdiodenelementes parallel zur frontseitigen Stirnfläche ausgerichtet ist und näherungsweise mit der Stirnfläche in einer Ebene liegt. Eine zur Aufnahmefläche geneigte frontseitige Stirnfläche gestattet die uneingeschränkte Ausbreitung der vom Laserdiodenelement emittierten Strahlenbündel zumindest in Teilabschnitten des Strahlenbündel, die im Strahlengang vor oder während der Strahlformung durch eine erstes, der Lichtemissionsfläche nachgeordneten, optisches Element angeordnet sind. Darüber hinaus können auch in Lichtemissionsrichtung auf der der Aufnahmefläche abgewandten Seite der Stirnfläche sich über die Aufnahmefläche heraus erstreckende Bereiche des Wärmeleitkörpers eine erfindungsgemäße Kanalstruktur zur konvektiven Wärmeübertragung enthalten.When Also particularly advantageous is an arrangement of the receiving surface for the cohesive assembly shown by edge-emitting laser diode elements having a common Edge with an angled towards her frontal face of the Having heat-conducting body, the light exit surface of the laser diode element aligned parallel to the front end face is and approximately with the face lies in one plane. A front surface inclined to the receiving surface allows the unrestricted Propagation of the beams emitted by the laser diode element at least in sections of the beam, in the beam path before or during the beam shaping by a first, the light emitting surface downstream, optical element are arranged. In addition, also can in light emission direction on the side facing away from the receiving surface of the end face over the receiving surface out extending portions of the Wärmeleitkörpers a channel structure according to the invention for convective heat transfer contain.
Der mindestens eine Kanal im Wärmeableitkörper ist vorzugsweise in einem Bereich unterhalb der Aufnahmeflächenebene nahe des Wärmeeintragsgebiets angeordnet.Of the at least one channel in the heat sink is preferably in a region below the receiving surface plane near the heat input area arranged.
Bevorzugt besteht eine Kanalstruktur aus einer Vielzahl von Kanälen, die zumindest abschnittsweise eine längliche Ausdehnung in Richtung einer Kanal-Längsachse als Bezugsachse für die Ausrichtung des Kanalabschnittes aufweisen.Prefers a channel structure consists of a plurality of channels, the at least in sections, an oblong Expansion in the direction of a channel longitudinal axis as a reference axis for alignment of the channel section.
Eine mögliche Ausgestaltung der Kanäle einer Kanalstruktur ist das zur Aufnahmefläche senkrechte Anordnen der Kanäle. Hierbei weist der Wärmeleitkörper an der Oberseite, also an der Aufnahmefläche, eine Zulauföffnung und an der Unterseite, also im Bereich der Anbindungsfläche, eine Ablauföffnung auf. Ein Kanal, der die beiden Öffnungen koppelt, erstreckt sich ausschließlich in einer Ebene, wobei die Ebene durch beide Öffnungen sowie senkrecht zur Aufnahmefläche und Anbindungsfläche verläuft.A possible Design of the channels a channel structure is perpendicular to the receiving surface arranging the Channels. Here, the heat-conducting body indicates the top, so at the receiving surface, an inlet opening and at the bottom, ie in the area of the connection surface, one drain hole on. A channel that couples the two openings, extends exclusively in a plane, the plane through both openings and perpendicular to receiving surface and connection area runs.
Die Zu- und Ablauföffnungen können vertauscht sein, wodurch sich die Flußrichtung des Kühlmittels umdreht. Alternativ können die Zu- und Ablauföffnungen nicht nur auf jeweils entgegen liegenden Seiten des Wärmeleitkörpers sondern auch auf nur einer einzigen Seite des Wärmeleitkörpers angeordnet sein.The inlet and outlet openings can be reversed, whereby the flow direction of the coolant turns over. Alternatively, the inlet and outlet openings can not only on each opposite sides of the heat-conducting body but also on be arranged only a single side of the Wärmeleitkörpers.
Bei der Ausbildung mehrerer Kanäle in einem Wärmeleitkörper ermöglicht ein paralleles Anordnen der Kanäle das Ausbilden einer Vielzahl von Kanälen auf sehr engem Raum. Unter der parallelen Anordnung der Kanäle ist hierbei die Parallelität der Ebenen, die durch die einzelnen Kanäle verlaufen, zu verstehen. Die Parallelität der Kanäle beschränkt sich nicht nur auf die vertikale Ausdehnung, sondern kann sich auch auf Kanäle, die in verschiedenen horizontalen, zur Aufnahmefläche parallelen, Ebenen ausgebildet sind, beziehen.at the training of several channels in a Wärmeleitkörper allows a parallel arrangement of the channels forming a plurality of channels in a very small space. Under the parallel arrangement of the channels Here is the parallelism the levels that run through each channel. The parallelism of the channels is limited not only on the vertical extent, but also can up Channels, in different horizontal, parallel to the receiving surface, Levels are formed, relate.
Jeder Kanal bzw. jede Kanalstruktur weist vorzugsweise mindestens einen Zulauf und mindestens einen Ablauf auf, die für die Zufuhr bzw. Abfuhr eines Kühlmittels verwendbar sind. Um die Integration der Wärmeübertragungsvorrichtung in ein Kühlmittelführungssystem zu erleichtern, ist es vorteilhaft, bei mehreren Kanälen in einem Wärmeleitkörper den Zulauf bzw. Ablauf zu einem gemeinsamen Zulauf und/oder einem gemeinsamen Ablauf zusammenzufassen. Ein solcher gemeinsamer Zulauf bzw. Ablauf kann hierbei durch zusätzliche Kanäle im Wärmeleitkörper ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft hat sich zudem ein gemeinsamer Zulauf und Ablauf erwiesen, da durch eine einzige Zulauf- und Ablauföffnung leicht alle Kanäle mit einer Kühlmittelquelle bzw. -senke koppelbar sind.Everyone Channel or each channel structure preferably has at least one Inlet and at least one drain for the supply or discharge of a refrigerant are usable. To the integration of the heat transfer device in a Coolant circulation system To facilitate, it is advantageous to have multiple channels in one Wärmeleitkörper the inlet or sequence to a common feed and / or a common Summarize process. Such a common inlet or outlet can here by additional channels formed in the heat conducting body be. In addition, a common feed has a particularly advantageous and expiration, as easily through a single inlet and outlet opening all channels with a coolant source or sink are coupled.
Der Wärmeleitkörper ist aus einem einzigen oder einer Vielzahl von verschiedenen Materialien ausbildbar. Um eine besonders gute Wärmeabfuhreigenschaft zu erreichen, ist bei der Materialwahl auf einen niedrigen thermischen Widerstand bzw. eine gute thermische Leitfähigkeit zu achten. Das Material muss zudem das Ausbilden der Kanalstrukturen ermöglichen. Als besonders vorteilhaft haben sich Wärmeleitkörper aus Kupfer, Diamant oder einem Kohlenstoff-Verbundmaterial erwiesen. Kupfer beispielsweise bietet zudem den Vorteil elektrisch leitfähig zu sein und erlaubt somit, das darauf angebrachte Halbleiterbauelement mit elektrischem Strom zu versorgen. Diamant besitzt die höchste Wärmeleitfähig aller bekannten Festkörper in allen drei Raumrichtungen. Kohlenstoff-Verbundmaterialien, beispielsweise Diamant-Metall-Verbundwerkstoffe besitzen den Vorteil, daß ihre thermischen Ausdehnungskoeffizienten an den des Halbleiterbauelementes angepaßt werden können, was eine mechanisch spannungsarme stoffschlüssige Verbindung des Halbleiterbauelementes mit dem Wärmeleitkörper ermöglicht.Of the Wärmeleitkörper is Made from a single or a variety of different materials. For a particularly good heat dissipation property to reach, is in the choice of materials to a low thermal Resistance and a good thermal conductivity to pay attention. The material must also allow the formation of the channel structures. As a particularly advantageous have become heat-conducting body Copper, diamond or a carbon composite proved. Copper, for example, also offers the advantage of being electrically conductive and thus allows the semiconductor device mounted thereon with to supply electricity. Diamond has the highest thermal conductivity of all known solid in all three directions. Carbon composites, for example Diamond-metal composites have the advantage that their thermal Expansion coefficients can be adapted to those of the semiconductor device, what a mechanically low-tension cohesive connection of the semiconductor device with the heat conducting body allows.
An den Wärmeleitkörper werden besondere Anforderungen gestellt. Die Wärmequellenprojektion im Wärmeleitkörper ist frei von Kanalstrukturen und vorzugsweise frei von Hohlräumen, während im restlichen Bereich des Wärmeleitkörpers Mikrokanäle für die konvektive Kühlung ausgebildet sind.At become the heat conducting body special requirements. The heat source projection in the heat conduction body is free of channel structures and preferably free of voids, while in the remaining area of the heat conducting microchannels for the convective cooling are formed.
Als besonders vorteilhaft hat sich deshalb das Ausbilden des Wärmeleitkörpers aus einem L-förmigen Grundkörper erwiesen, wobei die Aufnahmefläche auf der Endfläche des kürzeren Schenkels angeordnet ist und die zur Aufnahmefläche parallele Innenfläche des längeren Schenkels zur stoffschlüssigen Befestigung eines Schichtkörpers dient, in den zumindest in einer ersten Schicht Ausnehmungen eingebracht sind, die mit benachbarten zweiten und dritten Schichten zumindest abschnittsweise eine abgeschlossene Kanalstruktur bilden, durch die das Kühlmittel geführt werden kann.When Therefore, the formation of the heat-conducting body is particularly advantageous an L-shaped basic body, the receiving surface on the end surface the shorter one Leg is arranged and parallel to the receiving surface inner surface of the longer Thigh to the cohesive Fixing a laminated body serves, in which recesses introduced at least in a first layer are that with adjacent second and third layers at least form a closed channel structure in sections, by the coolant guided can be.
Die mit dem flüssigen Kühlmedium benetzten Oberflächen des Wärmeleit- und/oder abfuhrkörpers können zumindest abschnittsweise mit wenigstens einer Schutzschicht versehen sein, die weniger erosions- und/oder korrosionsanfällig ist als das Basismaterial des Wärmeleitkörpers bzw. der stofflichen Basisbestandteile der die Kühlkanäle bildenden stofflichen Struktur. Die Schutzschichten können elektrisch leitfähig oder elektrisch weitgehend isolierend sein. Im Falle einer elektrisch weitgehend isolierenden Schutzschicht, die sich über den gesamten Bereich, der mit dem flüssigen Kühlmedium benetzten Oberflächen des Wärmeableit- und/oder abfuhrkörpers erstreckt, ist das flüssige Kühlmedium gegenüber einem elektrischen Potential, das möglicherweise am Wärmeleit- und/oder abfuhrkörper zur elektrischen Anbindung an das Halbleiterbauelement anliegt, getrennt. Selbst elektrisch hoch leitfähige Kühlmedien wie Brauch- oder Seewasser können hier gegebenenfalls zur Kühlung verwendet werden, ohne eine potentialbedingte elektrochemische Korrosion der Wärmeübertragungsstruktur zu verursachen.The with the liquid cooling medium wetted surfaces of the heat transfer and / or discharge body can at least partially provided with at least one protective layer be less erosion and / or susceptible to corrosion as the base material of the heat conducting body or the basic material components of the material forming the cooling channels. The protective layers can electrically conductive or be largely electrically insulating. In the case of an electric largely insulating protective layer, covering the entire area, the with the liquid cooling medium wetted surfaces of the heat sink and / or discharge body extends, is the liquid cooling medium across from an electrical potential that may be present at the heat conductor and / or discharge body for the electrical connection to the semiconductor device, separated. Even highly electrically conductive cooling media such as service water or seawater can here if necessary for cooling be used without a potential electrochemical corrosion of the Heat transfer structure to cause.
Wie bereits mehrfach angedeutet wurde, vereint der Wärmeleitkörper eine Reihe von Funktionen. Die thermische Funktion, nämlich die Ableitung der erzeugten Wärme des Halbleiterbauelementes, wurde bereits mehrfach detailliert erläutert. Ferner ist ein Wärmeleitkörper, der zumindest teilweise aus einem elektrisch leitenden Material besteht ist, gleichzeitig zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterelements verwendbar und kann somit das Halbleiterelement mit elektrischem Strom versorgen. Vorzugsweise ist die Kanalstruktur elektrisch von der Kontaktfläche isoliert, um unerwünschten elektro-chemischen Prozessen mit dem Kühlmittel vorzubeugen. Ist die Kanalstruktur in einen elektrisch leitfähigen Grundkörper eingebracht, so können entweder die vom Kühlmittel benetzten Innenflächen der Kanalstruktur eine elektrische Isolationsschicht tragen oder der Grundkörper auf wenigstens einer der Aufnahmefläche zugewandten Außenseiten. Alternativ kann die geforderte elektrische Isolierung auch durch einen in die stoffschlüssige Verbindung der Aufnahmefläche mit der Kontaktfläche eingebrachte elektrische Isolationsschicht erzielt werden. Besteht der Wärmeleitkörper aus einem elektrisch isolierenden oder elektrisch isolierten Grundkörper, so ist entweder auf dem Grundkörper ein elektrischer Leiter vorzusehen oder ein elektrischer Leiter als Zwischenkörper in die stoffschlüssige Verbindung zwischen Aufnahmefläche und Kontaktfläche einzufügen.As already indicated several times, the heat-conducting body combines a number of functions. The thermal function, namely the derivation of the generated heat of the semiconductor device, has already been explained in detail several times. Furthermore, a heat conducting body, which is at least partially made of an electrically conductive material, at the same time for electrical contacting of the semiconductor element usable and thus can supply the semiconductor element with electric current. Preferably, the channel structure is electrically isolated from the contact surface to prevent unwanted electrochemical processes with the coolant. If the channel structure is introduced into an electrically conductive main body, either the inner surfaces of the channel structure wetted by the coolant can carry an electrical insulation layer or the main body can bear on at least one outer side facing the receiving surface. Alternatively, the required electrical insulation by an introduced into the material connection of the receiving surface with the contact surface electrical Isolation layer can be achieved. If the heat-conducting body consists of an electrically insulating or electrically insulated base body, then either an electrical conductor is provided on the base body or an electrical conductor is to be inserted as an intermediate body into the integral connection between the receiving surface and the contact surface.
Bereits
der Wärmeleitkörper allein
bietet zudem die mechanische Funktion der Halterung des Halbleiterbauelementes,
die – wie
im folgenden erläutert – eine herausragende
erfindungswesentliche Eigenschaft der Wärmeübertragungsvorrichtung zur Geltung
bringt:
Hinsichtlich der Stationen des Wärmeflusses in der Wärmeübertragungsvorrichtung
kann der Wärmeleitkörper bei
konvektiv kühlender
Nutzung als primäre Wärmesenke
angesehen werden und der Wärmeabfuhrkörper als
sekundäre
Wärmesenke,
sofern der Wärmeabfuhrkörper eine
konvektive Kühlung
erfährt.Already the heat conducting body alone also offers the mechanical function of the holder of the semiconductor device, which - as explained below - brings out an outstanding property of the heat transfer device essential to the invention:
With regard to the stations of the heat flow in the heat transfer device, the heat-conducting body can be regarded as a primary heat sink in convective cooling use and the heat removal body as a secondary heat sink, if the heat removal body undergoes convective cooling.
Die erfindungsgemäße Wärmeübertragungsvorrichtung erlaubt nun ein vorteilhaftes Verfahren (Anspruch 63) zur Inbetriebnahme und zum Testen von Halbleiterbauelementen in einem Zwischenschritt während ihrer Integration in die Wärmeübertragungsvorrichtung. Dazu wird zunächst in einem ersten Schritt eine stoffschlüssige Verbindung des Halbleiterbauelementes mit dem Wärmeleitkörper eingerichtet. Anschließend wird bzw. werden in einem zweiten Schritt die Zulauföffnung bzw. die Zulauföffnungen oder der gemeinsame Zulauf der Kanalstruktur mit einer Flüssigkeitsquelle und die Ablauföffnung bzw. Ablauföffnungen oder der gemeinsame Ablauf der Kanalstruktur mit einer Flüssigkeitssenke verbunden, so dass eine Zirkulation von Flüssigkeit im Wärmeleitkörper und ein Betrieb des Wärmeleitkörpers als primäre Wärmesenken ermöglicht wird. Danach werden Funktionstests des mindestens einen Halbleiterbauelements durchgeführt, wobei mindestens ein Parameter in Form eines Meßwertes erfasst wird.The Heat transfer device according to the invention now allows an advantageous method (claim 63) for commissioning and for testing semiconductor devices in an intermediate step while their integration into the heat transfer device. This will be first in a first step, a cohesive connection of the semiconductor component equipped with the heat-conducting body. Subsequently is or will be in a second step, the inlet opening or the inlet openings or the common inlet of the channel structure with a liquid source and the drain hole or discharge openings or the common drain of the channel structure with a fluid sink connected, allowing a circulation of liquid in the heat conducting body and an operation of the Wärmeleitkörpers as primary heat sinks is possible. Thereafter, functional tests of the at least one semiconductor device carried out, wherein at least one parameter is detected in the form of a measured value.
Damit kann das Halbleiterbauelement bereits auf dem Wärmeleitkörper als primäre Wärmesenke betrieben und getestet werden, ohne dass die primäre Wärmesenke thermisch an eine, für ihn in einem späteren Aufbaustadium vorgesehene, sekundäre Wärmesenke – das heißt den Wärmeabfuhrkörper – angebunden ist. Dieser Umstand gestattet es, ungeeignete Halbleiterbauelemente bei Bedarf rechtzeitig vor und von der Weiterverarbeitung in einem dritten Schritt, nämlich des Anschlusses an die sekundäre Wärmesenke, auszuschließen.In order to For example, the semiconductor device may already be on the heat-conducting body as the primary heat sink be operated and tested without the primary heat sink thermally to one, for him in a later Stage of construction provided, secondary heat sink - that is the heat dissipation body - is connected. This condition allows unsuitable semiconductor devices to be timely when needed before and from further processing in a third step, namely the Connection to the secondary Heat sink excluded.
Diodenlaserkomponenten weisen im Folgenden einen Wärmeleitkörper und einen oder mehrere Laserdiodenelemente auf. Insbesondere bei der Zusammenstellung mehrerer Diodenlaserkomponenten für eine Anordnung bestehend aus mehreren Diodenlaserkomponenten, in der die Diodenlaserkomponenten an einem gemeinsamen Wärmeabfuhrkörper befestigt werden, ist es vorteilhaft, wenn alle Diodenlaserkomponenten ähnliche Eigenschaften aufweisen, wie zum Beispiel einen näherungsweise gleichen Arbeitspunkt (beispielsweise eine annähernd gleiche Leistung bei gleichem Strom und/oder eine näherungsweise gleiche Emissionswellenlänge bei gleichem Strom). Hierbei können die Laserdiodenelemente auf einem jeweils eigenen Wärmeleitkörper oder auf einem gemeinsamen Wärmeleitkörper angeordnet sein. Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet eine derartige Selektion und Zusammenstellung von einer Vielzahl von Diodenlaserkomponenten vor ihrer stoffschlüssigen Anbindung an einen gemeinsamen Wärmeabfuhrkörper, von dem die Diodenlaserkomponenten nach der Montage nicht wieder schadlos – geschweige denn rückstandslos – entfernt werden können.diode laser components have in the following a heat conducting body and one or more laser diode elements. Especially at the Compilation of several diode laser components for an arrangement consisting of several diode laser components in which the diode laser components attached to a common heat dissipation body It is advantageous if all diode laser components are similar Have properties such as an approximate same operating point (for example, an approximately equal performance at same current and / or an approximate same emission wavelength at the same current). Here you can the laser diode elements on a respective own heat conducting body or arranged on a common heat conducting body be. The inventive method allows such a selection and compilation of a Variety of diode laser components before their cohesive connection to a common heat sink, from the diode laser components after assembly not harmless - let alone because without residue - removed can be.
Dabei muss am Ende aller Montageschritte die zur konvektiven Wärmeabfuhr vorgesehene Kanalstruktur im Wärmeleitkörper nicht mehr notwendigerweise nutzbar sein. Es genügt im Sinne der Erfindung, dass die zur konvektiven – insbesondere erzwungenen konvektiven – Wärmeabfuhr vorgesehene Kanalstruktur im Wärmeleitkörper im Verlaufe der Verfahrensschritte zur Herstellung der Wärmeübertragungsvorrichtung und Messung des Laserdiodenelementes bis zur letztendlich gewählten Anwendung wenigstens zeitweise zur konvektiven Kühlung des Laserdiodenelementes im Betrieb nutzbar ist.there At the end of all assembly steps, the convective heat removal must be carried out intended channel structure in the heat conducting body not more necessarily be usable. It is sufficient for the purposes of the invention that to the convective - in particular forced convective - heat dissipation provided channel structure in the heat-conducting body in Course of the process steps for the preparation of the heat transfer device and measuring the laser diode element at least until finally chosen application at times for convective cooling the laser diode element is usable during operation.
Der Wärmeleitkörper wird nach erfolgreichem Probebetrieb des Halbleiterbauelementes, das auf ihm montiert ist, über seine Anbindungsfläche für einen konduktiven Wärmeübergang – auch Wärmeabflußfläche genannt – vorzugsweise stoffschlüssig an eine Wärmeabfuhrvorrichtung mit einem Wärmeabfuhrkörper befestigt, der für die konvektive Wärmeabfuhr ausgebildet ist.Of the Thermal conductor is after successful trial operation of the semiconductor device, the it is mounted over its connection area for one Conductive heat transfer - also called Wärmeabflußfläche - preferably cohesively a heat dissipation device attached with a heat dissipation body, the for the convective heat dissipation is trained.
Vorzugsweise ist die dortige konvektive Wärmeabfuhr besonders zur erzwungenen konvektiven Wärmeabfuhr ausgebildet und übersteigt hinsichtlich seiner Wärmeabfuhreffizienz vorzugsweise diejenige des Wärmeleitkörpers.Preferably is the local convective heat dissipation specially designed and exceeded for forced convective heat dissipation in terms of its heat dissipation efficiency preferably that of the heat conducting body.
Ein Vorteil der Erfindung ist somit, dass ein Halbleiterbauelement mit einem Wärmeleitkörper, insbesondere eine Diodenlaserkomponente, in einem Produktionszwischenschritt ausschließlich durch konvektive Kühlung ausreichend gekühlt wird, so dass dieses betrieben und getestet werden kann, ohne dass auf einen weiteren Kühlkörper zurückgegriffen wird.One Advantage of the invention is thus that a semiconductor device with a heat-conducting body, in particular a diode laser component, in an intermediate production step exclusively by convective cooling sufficiently cooled so that it can be operated and tested without resorted to another heat sink becomes.
Alternativ erlaubt die Wärmeübertragungsvorrichtung auch ein (Test-)Verfahren (Anspruch 64), das ausschließlich die konduktive Kühleigenschaft des Wärmeleitkörpers verwendet. Hierbei wird eine konvektiv kühlende Wärmeabfuhrvorrichtung an der Anbindungsfläche des Wärmeleitkörpers lösbar, vorzugsweise kraftschlüssig, befestigt, bevor Funktionstests für mindestens ein Halbleiterbauelement durchgeführt werden. Während des Betreibens des Halbleiterbauelementes wird mindestens ein Parameter erfasst.Alternatively, the heat transfer device also allows a (test) method (claim 64) that exclusively uses the conductive cooling property used of Wärmeleitkörpers. In this case, a convective cooling heat removal device is releasably, preferably non-positively, attached to the connection surface of the heat conduction body before functional tests are carried out for at least one semiconductor component. During operation of the semiconductor device, at least one parameter is detected.
Aufgrund der ausreichenden konduktiven Kühlung wird während des Testbetriebes auf die konvektive Kühlung im Wärmeleitkörper verzichtet.by virtue of the sufficient conductive cooling is during of the test operation dispensed with the convective cooling in Wärmeleitkörper.
Hierdurch ist ein Testen des Halbleiterbauelementes unter Umständen realisierbar, in denen eine konvektive Kühlung des Wärmeleitkörpers nicht gegeben ist, beispielsweise wegen fehlender Anschlüsse für die Kühlmittelzu- und/oder -abfuhr.hereby is a testing of the semiconductor device under certain circumstances feasible, in which a convective cooling the Wärmeleitkörpers not given is, for example, due to lack of connections for the coolant supply and / or removal.
Nach der Durchführung des Funktionstests wird die Verbindung mit der Wärmeabfuhrvorrichtung gelöst und der Wärmeleitkörper erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Wärmeabfuhrkörper gebracht.To the implementation the functional test, the connection with the heat dissipation device is released and the Wärmeleitkörper invention in conjunction brought to the heat dissipation body.
Selbstverständlich kann die Wärmeabfuhrvorrichtung mit dem Wärmeabfuhrkörper identisch sein.Of course you can the heat dissipation device be identical to the heat dissipation body.
Der Wärmeleitkörper der Erfindung gestattet sowohl das Betreiben des Halbleiterbauelementes bei ausschließlich konduktiver als auch bei einer ausschließlich konvektiven Kühlung. Durch die Anordnung der Kanäle bzw. der Kanalstruktur außerhalb der Wärmequellenprojektion des Halbleiterelementes sind die Wärmeabfuhreigenschaften nur in geringem Maße schlechter als bei einem Wärmeleitkörper, der speziell für die konduktive oder speziell für die konvektive Kühlung ausgebildet ist.Of the Wärmeleitkörper the Invention allows both the operation of the semiconductor device in exclusively more conductive as well as exclusively convective cooling. By the arrangement of the channels or the channel structure outside the Heat source projection of the semiconductor element are the heat dissipating properties only at low level worse than with a heat conducting body, the especially for the conductive or especially for the convective cooling is trained.
Bei Funktionstests mit einer extrem hohen Belastung der Halbleiterbauelemente ist mit einer überdurchschnittlichen Wärmeentwicklung zu rechnen. In einem solchen Fall ist durch eine konvektive und gleichzeitig konduktive Kühlung sichergestellt, dass das Halbleiterbauelement ausreichend gekühlt und damit vor Schäden geschützt ist. Da im tatsächlichen Einsatz des Halbleiterbauelements solch eine hohe Belastung über einen längeren Zeitraum selten oder nie auftritt, ist die Kombination der beiden Kühlungsarten später nicht mehr erforderlich und man beschränkt sich auf eines der beiden Wärmeabfuhrverfahren. Die Erfindung gestattet somit das Durchführen von Funktionstests, die über die normale Belastung eines Halbleiterbauelementes hinausgehen.at Function tests with an extremely high load on the semiconductor components is above average heat generation to count. In such a case is through a convective and simultaneously conductive cooling ensures that the semiconductor device is sufficiently cooled and so that from damage protected is. Because in the actual Use of the semiconductor device such a high load over a longer Period rarely or never occurs is the combination of the two cooling methods later no longer necessary and you are limited to one of the two Heat dissipation method. The invention thus allows the performance of functional tests over the normal load of a semiconductor device go beyond.
Zu den Parameter, die bei dem testweisen Betrieb eines elektro-optischen Bauelementes, insbesondere eines Laserdiodenelementes, vorzugsweise in Form eines Meßwertes erfaßt werden, zählen der elektrischer Betriebsstrom, die elektrische Betriebsspannung, die emittierte Strahlungsleistung und das Spektrum der emittierten Strahlung.To the parameter used in the test mode operation of an electro-optical Component, in particular a laser diode element, preferably in the form of a measured value detected will count the electrical operating current, the electrical operating voltage, the emitted radiation power and the spectrum of the emitted Radiation.
Anhand von Figuren werden Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:Based Figures become embodiments closer to the invention explained. Show it:
Die in den Figuren dargestellten Elemente sind nicht maßstäblich und auch die Verhältnisse der Elemente zueinander dienen nur der Verdeutlichung.The Elements shown in the figures are not to scale and also the conditions the elements to each other are for illustration only.
Die in den Figuren verwendeten Bezugszeichen setzen sich aus drei Ziffern (XYY) zusammen, wobei die erste Stelle (X) das Ausführungsbeispiel und die zweite und dritte Stelle (YY) die Nummer des Elementes selbst kennzeichnet. Elemente mit gleicher Nummer (YY) sind in den verschiedenen Ausführungsbeispielen gleicher oder ähnlicher Natur und werden, um eine verbesserte Lesbarkeit und Verständlichkeit der nun folgenden Beschreibung zu erreichen, nur bei ihrer ersten Verwendung ausführlich beschrieben.The Reference numerals used in the figures are made up of three numbers (XYY) together, wherein the first digit (X) the embodiment and the second and third digits (YY) are the number of the element itself features. Elements with the same number (YY) are in different embodiments same or similar Nature and are designed for improved readability and comprehensibility to achieve the following description, only at its first Use described in detail.
Elemente oder funktionale Einheiten der dargestellten Ausführungsbeispiele sind untereinander austauschbar und entsprechende Kombinationen sind hier explizit mit eingeschlossen.elements or functional units of the illustrated embodiments are interchangeable and corresponding combinations are explicitly included here.
Einleitend die Beschreibung der Ausführungsbeispiele sei ausdrücklich hervorgehoben, daß der erfindungsgemäße Wärmeleitkörper hinsichtlich der Lage der Anbindungsfläche zur Aufnahme- beziehungsweise Kontaktfläche nicht auf eine bestimmte Anordnung beschränkt ist. Des weiteren sind als längliche Kanäle ausgebildete Teile der Kanalstruktur weder auf eine bestimmte Orientierung der Kanallängsachsen bezüglich der Aufnahme- beziehungsweise Kontaktfläche noch auf eine bestimmte Erstreckung ihrer Ausdehnung insbesondere in Längsrichtung noch auch auf eine bestimmte Lage außerhalb des Wärmequellenprojektionsvolumens im Wärmeleitkörper beschränkt. Schließlich sind auch Einlass- und Auslassöffnungen zur Kühlmittelversorgung der Kanalstruktur hinsichtlich ihrer Lage zueinander und bezüglich der Aufnahme- beziehungsweise Kontaktfläche nicht auf eine bestimmte Konfiguration festgelegt.introductory the description of the embodiments be explicit emphasized that the Heat-conducting body according to the invention in terms of Location of the connection area to the recording or contact surface not on a specific Restricted arrangement is. Furthermore, as elongated channels trained parts of the channel structure neither to a specific orientation the channel longitudinal axis in terms of the recording or contact surface still on a specific Extension of their extension, especially in the longitudinal direction still on a certain location outside of Heat source projection volume limited in the heat conducting body. Finally are also inlet and outlet openings for coolant supply the channel structure with respect to their position to each other and with respect to the Recording or contact surface not on a specific Configuration set.
Zur
Veranschaulichung dieser erfindungsinhärenten Universalität möge ein Wärmeleitkörper dienen,
der als Quader mit sechs Außenflächen – einem
Paar von zwei einander gegenüberliegenden oberen
und unteren Hauptflächen,
einem Paar von zwei einander gegenüberliegenden Front- und Rückflächen, und
einem Paar von zwei einander gegenüberliegenden linken und rechten
Seitenflächen – ausgebildet
ist, wobei jeweils ein erstes Flächenpaar senkrecht
zu den beiden anderen Flächenpaaren
orientiert ist:
Die Anbindungsfläche kann auf derselben Fläche des
Quaders angeordnet sein wie die Aufnahmefläche, auf einer ihr gegenüberliegenden
Fläche
oder einer winklig zu ihr orientierten Fläche. Sie kann auf einer oder
auf mehreren Flächen
liegen.To illustrate this universality inherent in the invention, a heat conduction body serving as a cuboid having six outer surfaces - a pair of two opposing upper and lower major surfaces, a pair of two opposing front and rear surfaces, and a pair of two opposing left and right side surfaces - Is formed, wherein in each case a first surface pair is oriented perpendicular to the other two surface pairs:
The attachment surface can be arranged on the same surface of the cuboid as the receiving surface, on an opposite surface or an angled to her oriented surface. It can be on one or more surfaces.
Die Kanallängsachsen können parallel zur einer Normalen jeder der drei Flächenpaare ausgerichtet sein, einzeln oder abschnittsweise auch parallel zu zwei oder mehr Normalen der drei Flächenpaare. Die Kanallängsachsen können auch parallel zu einer oder mehreren, zu allen drei Fächenpaarnormalen geneigten, Richtung beziehungsweise Richtungen orientiert sein sowie teilweise oder gänzlich regellos.The channel axes can be aligned parallel to a normal of each of the three pairs of faces, individually or in sections, also parallel to two or more normals the three pairs of surfaces. The channel longitudinal axes can also parallel to one or more, to all three Fächpaarnormalen inclined, direction or directions as well as partly or wholly irregularly.
Liegt die bei zu einer zumindest näherungsweise parallelen Anordnung der Kontaktfläche zur Aufnahmefläche die Aufnahmefläche nicht bündig mit wenigstens einer Kante zweier Flächen, so ist prinzipiell jeder Bereich des Wärmeleitkörpers außerhalb der Wärmequellenprojektion geeignet, wenigstens einen Teil der Kanalstruktur zu enthalten. Sei ohne der Bechränkung der Allgemeinheit die Aufnahmefläche auf der oberen Hauptfläche abseits einer Kante mit einer benachbarten Fläche angeordnet, so erstreckt sich die Wärmequellenprojektion von der oberen zur unteren Hauptfläche durch den Wärmeleitkörper, und die Kanalstruktur kann zumindest abschnittsweise zwischen der Wärmequellenprojektion und wenigstens einer der Flächen Frontfläche, Rückfläche, linke Seitenfläche und rechte Seitenfläche liegen. Darüber hinaus kann die Kanalstruktur auch abseits der Wärmeleitkörperbereiche, die in kreuzartiger Aufweitung der Erstreckung des Wärmequellenprojektionvolumens in Richtung der genannten Flächen Frontfläche, Rückfläche, linke Seitenfläche und rechte Seitenfläche liegen im Wärmeleitkörper angeordnet sein.Lies the at at least approximately parallel arrangement of the contact surface to the receiving surface the receiving surface not flush with at least one edge of two surfaces, In principle, every area of the heat conduction body is outside the heat source projection suitable to contain at least a part of the channel structure. Be without the restriction the general public the reception area on the upper main surface extends apart from an edge with an adjacent surface so extends the heat source projection from the upper to the lower major surface through the heat conducting body, and the channel structure can at least partially between the heat source projection and at least one of the surfaces front surface, back surface, left side surface and right side surface lie. About that In addition, the channel structure can also be away from the heat-conducting body areas, which in Kreuzartiger Expansion of the extent of the heat source projection volume in the direction of said surfaces Front surface, Back surface, left side surface and right side surface are arranged in the heat conducting body be.
Einlass- und Auslassöffnung können auf ein- und derselben Außenfläche des Quaders angeordnet sein oder auf unterschiedlichen, einander gegenüberliegenden oder winklig zu einander orienterten Flächen. Sie können auf derselben Fläche angeordnet sein sowohl wie die Aufnahmefläche als auch wie die Anbindungsfläche, sowie auf einer der Aufnahmefläche beziehungsweise der Anbindungsfläche gegenüberliegenden oder auf einer oder zwei zu der Aufnahmefläche beziehungsweise der Anbindungsfläche winklig orienterten Fläche beziehungsweise Flächen. Insbesondere kann eine oder können beide Öffnungen in der Anbindungsfläche angeordnet sein.Inlet and outlet openings can be arranged on one and the same outer surface of the cuboid or on different, opposite or angled to each other oriented surfaces. They can be arranged on the same surface both as the receiving surface and as the connection surface, and on one of the receiving surface or the connection surface opposite or on one or two angled to the receiving surface or the connection surface area or surfaces. In particular, one or both openings may be arranged in the connection surface.
Einen
Ausschnitt aus der Vielfalt der möglichen Konfigurationen reflektieren
die in
Beispielhaft
werden zum Zwecke der besseren Übersichtlichkeit
nur in den
Während in
Während in
Beispiele
für die
Integration eines Zwischenkörpers
in die stoffschlüssige
Verbindung von Wärmeleitkörper und
Laserdiodenbarren zeigen die
Erfindungsgemäß ist in so einer Anordnung die Lage der Kanalstruktur im Wärmeleitkörper beliebig, wobei speziellen Ausführungsvarianten je nach Bedarf der Vorrang eingeräumt werden kann.According to the invention is in such an arrangement, the position of the channel structure in the heat-conducting arbitrarily, wherein special embodiments priority may be given as needed.
Wie
in der Draufsicht von
Die
Draufsicht von
Die
Seitenansichten in
Die
Die
Wie
die
So
erstrecken sich in dem in
Im
hinteren, das heißt
bezüglich
des Laserdiodenbarrens entgegen der Lichtemission liegenden, Bereich
des Wärmeleitkörpers
Die
Wärmequellenprojektion
Der
beschriebene Wärmeleitkörper
In
Ein
zweites Ausführungsbeispiel
ist in
Zusätzlich zu
der ersten Kanalstruktur
Die
Kanalstrukturen
Wie
in der Draufsicht des zweiten Ausführungsbeispiels in
Die
ersten und zweiten Zuläufe
Nicht
bezeichnete Bonddrähte
bilden eine elektrische Verbindung der von dem Wärmeleitkörper
Diese
Anordnung ist beispielweise als Lichtquelle für Videoprojektoren geeignet,
die sich je nach Auswahl der Wärmeabfuhrmethode
in zwei unterschiedliche Klassen der Lichtstärke betreiben lassen. In einer
Gruppe mit einer niedrigen Lichtstärke ist die an der Anbindungsfläche
Bei
einem vierten Ausführungsbeispiel,
von dem eine erste Variante in den
Der
Wärmeleitkörper
Der
Anschlusskörper
Ein
erstes Kühlmittelanschlusselement
Zur
Abgabe des Kühlmittels
weist der Anschlusskörper
Der
Wärmeleitkörper
Die
Wärmeübertragungsvorrichtung
Die
Wärmeübertragungsvorrichtung
gestattet bei diesem vierten Ausführungsbeispiel besonders vorteilhaft
den Laserbarren mit Strom zu versorgen. Das erste Anschlusselement
Wie
durch die gestrichelte Linie gekennzeichnet ist, ist in der Projektion
der Grundfläche
des Laserbarrens keine Kanalstruktur ausgebildet, wodurch sich das
Laserdiodenelement sowohl konvektiv als auch konduktiv kühlen lässt. Die
Projektion umfasst insbesondere den Bereich des Wärmeleitkörpers
Der
Wärmeleitkörper
Eine
zweite Variante des vierten Ausführungsbeispieles
ist in den
Die
In
allen vier Varianten sind eine Reihe von Nuten
In
allen vier Varianten wird durch eine im Bereich der Nutenreihe
In
allen vier Varianten von Diodenlaserkomponenten
Die
Unterschiede der vier Varianten Wärmeleitkörper werden anhand der Querschnittsansichten der
In
der ersten Variante ist der Wärmeleitkörper
In the first variant is the heat-conducting body
In
der zweiten Variante besteht der Wärmeleitkörper aus einem L-förmigen Grundkörper
In
dieser Anordnung sind außerdem
die Rippen zwischen den Nuten
Die
gleiche doppelte elektrische Isolierung wird mit dem Wärmeleitkörper
In
der vierten Variante des Wärmeleitkörpers ist
der Grundkörper
Die
Kühlmittelzufuhr
und -abfuhr zu bzw. in den Wärmeleitkörper
Der
Wärmeleitkörper
In einer bevorzugten Weiterbildung der Kanalstruktur dieses fünften Ausführungsbeispieles sind zwei Reihen von sich einander überkreuzenden Nuten in die Oberfläche des Wärmeleitkörpers eingebracht, so daß in dem so gebildeten Nutmuster rhomboedrische Säulen von dem Kühlmittel unter Ausbildung eines erhöhten Wärmeeintrags umspült werden können.In a preferred embodiment of the channel structure of this fifth embodiment are two rows of intersecting grooves in the surface introduced the heat conducting body, so that in the groove pattern thus formed rhombohedral columns of the coolant under education of an elevated heat input bathes can be.
In den folgenden beiden Ausführungsbeispielen sechs und sieben können die Kühlkanäle X30 nicht nur direkt in den Wärmeleitkörper X20 eingebracht sein, sondern auch in einen leichter strukturierbaren Ersatzkörper, der mit einem Teil des Wärmeleitkörpers X20 zu diesem verbunden ist oder in eine durchgängige zylindrische Ausnehmung im Wärmeleitkörper X20 eingesetzt ist.In the following two embodiments six and seven can the cooling channels X30 are not only directly into the heat-conducting body X20 be introduced, but also in a structurable easier Replacement body, with a part of the heat-conducting body X20 connected to this or in a continuous cylindrical recess in the heat-conducting body X20 is used.
Die
Draufsicht auf den Wärmeleitkörper
Der
Wärmeaufnahmekörper
Anstatt direkt in den Diamantkörper können die Kanäle auch mittels anisotropen Ätzens in einen Ersatzkörper aus Silizium eingebracht werden, der in eine durchgängige zylinderische Ausnehmung im Diamantkörper eingesetzt wird.Instead of directly into the diamond body can they channels also by anisotropic etching in a replacement body be introduced from silicon, which in a continuous zylinderische Recess in the diamond body is used.
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist die Kühlflüssigkeit über das
bereits beschriebene erste Kühlmittelanschlusselement
Die
In
Das
Halbleiterbauelement
Der
Wärmeaufnahmekörper
Die
metallische Schicht
In
einer zweiten und dritten bevorzugten Weiterbildung des siebenten
Ausführungsbeispiels, dargestellt
in
Die
Kanalstruktur
Die
Kühlmittelzuleitung
und -ableitung von und zu der Kanalstruktur
Bei
dem Betrieb der Wärmeübertragungsvorrichtung
in der zweiten Weiterbildung – so
wie sie in
Ähnlich wie
in
In
einer vierten bevorzugten Weiterbildung des siebten Ausführungsbeispieles
wird die Wärme der
Diodenlaserkomponente
Diese Wärmeübertragungsvorrichtung ist besonders zur Kühlung von Laserdiodenelementen geeignet, die im Puls- oder qcw-Modus betrieben werden.These Heat transfer device is especially for cooling of laser diode elements operating in pulse or qcw mode.
Die
gleiche Anbindungsmethode an einer rückseitigen Endfläche des
Wärmeleitkörpers kommt im
achten Ausführungsbeispiel,
dargestellt anhand einer Querschnittsansicht in
In
die Oberseite des Grundkörper
Die
im Grundkörper
offenen Mikrokanalstrukturen
Vorteilhaft
an der vorliegenden Anordnung der Mikrokanalstrukturen
Die
ungehinderte Wärmeleitung
von dem Laserdiodenbarren
Der
Wärmeaufnahmekörper
Ähnlich wie
der Diodenlaserstapel
In
einer bevorzugten Weiterbildung ist der Wärmeabfuhrkörper
Anmerkung: Die folgende Bezugszeichenliste ist durch Voranstellen der Figurennummer bzw. der Nummer des Ausführungsbeispieles auf die Figuren und den Beschreibungstext anwendbar.Annotation: The following list of reference numerals is by prepending the figure number or the number of the embodiment applicable to the figures and the description text.
- 1010
- HalbleiterbauelementSemiconductor device
- 1111
- Wärmeleitkörper zugewandte KontaktflächeFacing heat conducting body contact area
- 1212
- Wärmeleitkörper abgewandte KontaktflächeFacing away from heat conducting body contact area
- 1313
- EmissionsrichtungspfeilEmission direction arrow
- 1414
- Diodenlaserkomponentediode laser component
- 1515
- WärmeübertragungsvorrichtungHeat transfer device
- 2020
- Wärmeleitkörperthermal conductors
- 2121
- Aufnahmeflächereceiving surface
- 2222
- WärmequellenprojektionHeat source projection
- 2323
- Anbindungsflächebonding surface
- 2424
- erste Metallschichtfirst metal layer
- 2525
- Grundkörperbody
- 2626
- zweite Metallschichtsecond metal layer
- 2727
- Durchbruchbreakthrough
- 2828
- Durchbruchbreakthrough
- 2929
- Durchbruchbreakthrough
- 3030
- erste Kanalstrukturfirst channel structure
- 3131
- zweite Kanalstruktursecond channel structure
- 3232
- Hohlraumcavity
- 3535
- Wärmeübertragungsstruktur/KanalstrukturHeat transfer structure / channel structure
- 3636
- ZulaufIntake
- 3737
- Ablaufprocedure
- 3838
- KühlmittelanschlusselementCoolant connection element
- 3939
- Deckplattecover plate
- 4040
- Einlass/ZulauföffnungInlet / inlet opening
- 4141
- erster Zulauffirst Intake
- 4242
- zweiter Zulaufsecond Intake
- 4545
- EinlassdichtringInlet seal
- 4747
- Vorlauf/Zulauf im AnschlusskörperForward / feed in the connecting body
- 4646
- Vertiefungdeepening
- 4848
- erstes Kühlmittelanschlusselementfirst Coolant connection element
- 5050
- Auslass/AblauföffnungOutlet / outlet port
- 5151
- erster Ablauffirst procedure
- 5252
- zweiter Ablaufsecond procedure
- 5555
- AuslassdichtringAuslassdichtring
- 5656
- Vertiefungdeepening
- 5757
- Rücklauf/Ablauf im AnschlusskörperRewind / drain in the connecting body
- 5858
- zweites Kühlmittelanschlusselementsecond Coolant connection element
- 6060
- Isolierplatteinsulation
- 6161
- erster Isolierplattendurchbruchfirst Isolierplattendurchbruch
- 6262
- zweiter Isolierplattendurchbruchsecond Isolierplattendurchbruch
- 6565
- Schichtkörperlayer body
- 6666
- Isolationsschichtinsulation layer
- 6767
- erste Metallschichtfirst metal layer
- 6868
- zweite Metallschichtsecond metal layer
- 7070
- Kontaktelementcontact element
- 7171
- erster Kontaktelementdurchbruchfirst Contact element breakdown
- 7272
- zweiter Kontaktelementdurchbruchsecond Contact element breakdown
- 7474
- elektrisches Verbindungselementelectrical connecting element
- 7575
- Metallschichtmetal layer
- 7676
- elektrisches Verbindungselementelectrical connecting element
- 8080
- Anschlusskörperconnection body
- 8181
- erstes Anschlusselementfirst connecting element
- 8282
- Grundkörperbody
- 8383
- metallische Schichtmetallic layer
- 9090
- WärmeaufnahmekörperHeat absorbing element
- 9191
- zweites Anschlusselementsecond connecting element
- 9393
- metallische Schichtmetallic layer
- 9494
- metallische Schichtmetallic layer
- 9595
- metallische Schichtmetallic layer
- 9696
- Durchbruchbreakthrough
- 9797
- PeltiermodulPeltier module
- 9898
- WärmeabfuhrkörperHeat dissipation body
- 9999
- WärmeleitfolieHeat conducting
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