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Halbleiterchipkühlung mit Loop Heatpipe

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017469D
Original Publication Date: 2001-Jan-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-22
Document File: 2 page(s) / 48K

Publishing Venue

Siemens

Related People

Ingolf Hoffmann: AUTHOR

Abstract

Bei der bestimmungsgemäßen Verwendung von Halbleiter-Bauelementen wird durch ver- schiedene physikalische Effekte Wärme erzeugt. Die Bauelemente sind z.B. auf einer (ke- ramischen) Isolierschicht in einem Gehäuse untergebracht, das in der Regel mit einer Kühl- vorrichtung in Form von verrippten Bauteilen verbunden ist. Durch die heute allgemein üblichen hohen Stromdichten in den Halbleiter-Bauelementen muss diese Verlustwärme zur Vermeidung von Überhitzungen häufig forciert, d.h. beispielsweise durch Lüfter, abgeführt werden. Solche aktiven Elemente gefährden die Lebensdauer der Halbleiter-Bauelemente durch ihre erhöhte Ausfallwahrscheinlichkeit und erfordern außerdem eine eigene Versorgung mit Hilfsenergie. Zur hilfsenergiefreien, hocheffektiven Zwangskühlung der Halbleiter-Bauelemente wird daher der Einsatz von Loop Heat Pipes (LHP) vorgeschlagen.

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Industrie

Halbleiterchipkühlung mit Loop Heatpipe

Idee: Ingolf Hoffmann, Herzogenaurach

Bei der bestimmungsgemäßen Verwendung von Halbleiter-Bauelementen wird durch ver-schiedene physikalische Effekte Wärme erzeugt. Die Bauelemente sind z.B. auf einer (ke-ramischen) Isolierschicht in einem Gehäuse untergebracht, das in der Regel mit einer Kühl-vorrichtung in Form von verrippten Bauteilen verbunden ist. Durch die heute allgemein üblichenhohen Stromdichten in den Halbleiter-Bauelementen muss diese Verlustwärme zur Vermeidungvon Überhitzungen häufig forciert, d.h. beispielsweise durch Lüfter, abgeführt werden. Solcheaktiven Elemente gefährden die Lebensdauer der Halbleiter-Bauelemente durch ihre erhöhteAusfallwahrscheinlichkeit und erfordern außerdem eine eigene Versorgung mit Hilfsenergie.

Zur hilfsenergiefreien, hocheffektiven Zwangskühlung der Halbleiter-Bauelemente wird daher derEinsatz von Loop Heat Pipes (LHP) vorgeschlagen.

Die Heat Pipe an sich ist ein bekanntes, meist zweiphasiges Wärmeleitsystem, das sich durcheinen extrem niedrigen Wärmewiderstand auszeichnet. Bei der LHP wird in einer Rohrschleife einmit einer kapillaren Innenstruktur versehener Verdampfungs- und ein Kondensationsbereichvorgesehen. Durch Wärmeaufnahme im Verdampfungsteil wird ein geeigneter Wärmeträgerverdampft und zum Kondensator geleitet. Hier kann bei guter Anbindung an einen ausreichendgroßen Wärmetauscher die Wärme abgeleitet werden. Der Wärmeträger verflüssigt sich wiederund die Flüssigkeit wird durch die in der Kapillar-struktur herrschende Druckdifferenz zumVerdampfer zurückgesaugt.

In vorteilhaften Weiterbildungen der Idee wird weiterhin vorgeschlagen,

1. die übliche Isoli...