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Kuehlsystem mit Peltier-Elementen zur Waermeabfuhr in Halbleiterbauelementen

IP.com Disclosure Number: IPCOM000020540D
Published in the IP.com Journal: Volume 3 Issue 12 (2003-12-25)
Included in the Prior Art Database: 2003-Dec-25
Document File: 2 page(s) / 142K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Halbleiterbausteine erzeugen im Betriebszustand eine erhebliche Waerme. Diese Waermeentwicklung kann zu einer Aenderung der elektrischen Werte des Bauteils fuehren. Das entsprechende Bauteil kann dabei auch stark beschaedigt oder zerstoert werden. Daher ist es notwendig derartige Bauteile zu kuehlen. Bislang findet eine solche Kuehlung durch aussen angebrachte Kuehlelemente statt. Die Idee besteht nun darin, Kuehlelemente direkt in die jeweiligen Bauteile einzubauen (siehe Abb. 1 und 2). Dies kann beispielsweise durch Waerme leitende Schichten in ihrer Struktur geschehen. Dabei koennen geeignet dimensionierte Peltierelemente im Innern der Bauteile die Waerme (Verlustleistung) aufnehmen und ueber Kupferleitungen nach aussen an die Bauteiloberflaeche transportieren. Von dort kann die Waerme durch weitere Massnahmen an die Kuehlluft abgegeben werden. Dabei koennen die an der Oberflaeche der Bauteile befindlichen kupfernen Leitungsbahnen maeanderartige angeordnet sein. Gegen Oxidation koennen diese Leitbahnen durch eine duenne Metallschicht wie Nickel geschuetzt werden. Die Temperatur im Baustein kann durch den entstehenden Stromfluss im jeweiligen Peltierelement und der implementierten Regelungssteuerung geregelt werden.

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Kuehlsystem mit Peltier-Elementen zur Waermeabfuhr in Halbleiterbauelementen

Idea: Walter Glashauser, DE-Muenchen

Halbleiterbausteine erzeugen im Betriebszustand eine erhebliche Waerme. Diese Waermeentwicklung kann zu einer Aenderung der elektrischen Werte des Bauteils fuehren. Das entsprechende Bauteil kann dabei auch stark beschaedigt oder zerstoert werden. Daher ist es notwendig derartige Bauteile zu kuehlen. Bislang findet eine solche Kuehlung durch aussen angebrachte Kuehlelemente statt.

Die Idee besteht nun darin, Kuehlelemente direkt in die jeweiligen Bauteile einzubauen (siehe Abb. 1 und 2). Dies kann beispielsweise durch Waerme leitende Schichten in ihrer Struktur geschehen. Dabei koennen geeignet dimensionierte Peltierelemente im Innern der Bauteile die Waerme (Verlustleistung) aufnehmen und ueber Kupferleitungen nach aussen an die Bauteiloberflaeche transportieren. Von dort kann die Waerme durch weitere Massnahmen an die Kuehlluft abgegeben werden. Dabei koennen die an der Oberflaeche der Bauteile befindlichen kupfernen Leitungsbahnen maeanderartige angeordnet sein. Gegen Oxidation koennen diese Leitbahnen durch eine duenne Metallschicht wie Nickel geschuetzt werden. Die Temperatur im Baustein kann durch den entstehenden Stromfluss im jeweiligen Peltierelement und der implementierten Regelungssteuerung geregelt werden.

Die Anordnung der Peltierelemente in einem Bauteil kann nach der Abscheidung einer elektrischen Isolierung wie Siliziumdioxid (SiO2)...