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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Baugruppe, wobei ein im wesentlichen plattenförmiger, elektrisch nicht leitender Träger auf zumindest einer Seite mit Leiterbahnen und zumindest einem Verlustwärme produzierenden Bauteil und auf einem diesem Bauteil im wesentlichen gegenüberliegenden Bereich der anderen Seite mit zumindest einem Kühlkörper versehen wird, sowie auch eine entsprechende Baugruppe selbst.
Durch die ständig fortschreitende Miniaturisierung elektrischer und elektronischer Bauelemente und Baugruppen (Computer-CPU's, Lasertechnik, Leistungselektronik,,,,,.) wird die produzierte Verlustwärme auf immer kleinere räumliche Bereiche konzentriert, was zur
Vermeidung unbotmässiger lokaler Temperaturerhöhungen eine aktive Kühlung des die Ver- lustwärme produzierenden Bauteils erfordert.
Abgesehen von nur relativ geringe Kühlerlei- stung bietenden, aufgesetzten Konvektionskühlkörpern mit oder ohne damit zusammenwir- kenden Kühlerlüftern einerseits und relativ aufwändigen und teueren Peltier- oder Heat Pipe-
Kühlern andererseits haben sich in den letzten Jahren in vielen Bereichen relativ einfache Flüssigkeits-Kühlsysteme durchgesetzt, bei denen ein vom Kühlmedium durchflossener Kühl- körper in möglichst direkten Kontakt mit dem Verlustwärme produzierenden Bauteil gebracht wird und die erwärmte Kühlflüssigkeit einen davon entfernt angebrachten Rückkühler durchströmt, der die Wärme zumeist einfach an die Umgebungsluft abgibt.
Problematisch ist dabei stets der Umstand, dass der aus thermischen Gründen erwünschte möglichst direkte Kontakt des Verlustwärme produzierenden Bauteils mit dem des möglichst verlustfreien Wärmeüberganges wegen metallischen Kühlkörper (zumeist aus Kupfer bestehend) nicht ohne weiters möglich ist, da Kurzschlüsse oder auch nur unerwünschte Potentialübertragungen auszuschliessen sind.
Während einzelne Elementkühler noch relativ leicht beispielsweise mittels elektrisch nicht leitender Anschlussschläuche und nicht leitender Befestigungselemente sicher zu isolieren sind, stellt bereits etwa das flüssige Kühlmedium selbst zumeist eine grosse Gefahrenquelle dar, da beispielsweise das übliche deionisierte Wasser beim Nachfüllen oder Austauschen aus Unkenntnis, Unachtsamkeit oder Sorglosigkeit leicht mit normalem Wasser verwechselt werden kann (und auch immer wieder verwechselt wird) was unmittelbar zu oft katastrophalen Schäden führt.
Um die Notwendigkeit der Verwendung elektrisch nicht leitender Kühlmedien zu vermeiden, sind in letzter Zeit Anordnungen bekannt geworden, bei denen thermisch gut bis hervorragend leitende aber elektrisch gut bis sehr gut isolierende technische Keramiken, beispielweise Aluminiumoxid- oder Aluminiumnitridkeramik, auf der einen Seite den Verlustwärme produzierenden Bauteil in möglichst direktem Kontakt und auf der anderen Seite, auf
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einem dem zu kühlenden Bauteil im wesentlichen gegenüberliegenden Bereich, einen auf einer Seite unmittelbar durch den Keramikträger begrenzten, vom Kühlmedium durchflosse- nen Hohlkörper tragen.
Der elektrische Bauteil ist dann samt seinen über Leiterbahnen kon- taktierten Anschlüssen elektrisch vom Kühlmedium isoliert und trotzdem in für die Wärmeab- leitung ausreichend direktem thermischen Kontakt mit dem Kühlmedium, was die oben an- gesprochenen Probleme beseitigt.
Nachteilig bei diesen zuletzt beschriebenen Anordnungen ist aber insbesonders die sehr komplizierte und teure Herstellung sowie die Fehleranfälligkeit der hergestellten Bau- gruppe. Die Keramik-Basisplatte wird dabei nach dem DBC-Verfahren (direct bonding copper-
Verfahren) mit Leiterbahnen versehen, wobei entweder eine durchgehende Kupferfolie unter
Herstellung einer eutektischen Verbindung auflaminiert und danach durch selektives Wegätzen eine Leiterbahnstruktur hergestellt oder aber eine vorher ausgestanzte Leiterbahnstruktur auflaminiert wird-beides ermöglicht nur mit hohem Aufwand die heutzutage erforderlichen feinen Strukturen der Leiterbahnen bereitzustellen.
Flüssigkeitskühlkörper werden dabei durch übereinander laminieren mehrerer Kupferfolie hergestellt, wobei die einzelnen Folien Ausnehmungen aufweisen, die dann den Hohlraum und die Zu- und Ableitungen für die Kühlflüssigkeit ergeben. Das Übereinanderschichten der ausgenommenen Kupferfolie und deren Verbindung muss mit höchster Präzision erfolgen, da ja bereits geringfügige Verschiebungen oder das Vertauschen einzelner Schichten ein nicht oder nur begrenzt verwendbares Element ergeben. Die Anschlüsse für die Zu- und Ableitung des Kühlmediums können nur auf aufwändige Art durch Löten oder ähnliche Verfahren hergestellt werden, was weitere Fehlerquellen und Risken ergibt.
Bei einem weiteren unter dem Namen Z-STRATE bekannt gewordenen Verfahren wird eine Keramikplatte chemisch bzw. elektrolytisch mit Kupfer beschichtet, wonach durch selektives Wegätzen eines Teils der Beschichtung eine Leiterbahnstruktur hergestellt wird. Kühlkörper können dann durch separates Auflöten, Kleben oder ähnliche Methoden an erwünschten Stellen angebracht werden. Auch dieses Verfahren weist damit im wesentlichen die oben angesprochenen Nachteile auf.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die angesprochenen Nachteile der bekannten Verfahren zur Herstellung sowie derartiger elektrischer Baugruppen selbst zu vermeiden und insbesonders das eingangs angesprochene Verfahren sowie eine danach hergestellte Baugruppe so zu verbessern, dass auf einfache und kostengünstige Weise eine direkte Kühlung der den Verlustwärme produzierenden Bauteil aufweisenden Stelle des Trägers
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möglich bleibt, ohne dass die erwähnten Beschränkungen hinsichtlich der Leiterbahnstruktur bzw. der Kühlkörperherstellung in Kauf genommen werden müssen.
Diese Aufgabe wird gemäss der vorliegenden Erfindung bei einem Verfahren der ein- gangs genannten Art dadurch gelöst, dass für den Kühlkörper vorerst ein verlorener Kern auf den Träger aufgebracht wird, wonach die Leiterbahnen und der Kühlkörper durch gleichzeitige Beschichtung beider Seiten des Trägers mit leitfähigem Material hergestellt werden, und dass der Kern anschliessend aus dem verbleibenden Hohlraum im Kühlkörper entfernt und die
Bauteile auf dem Träger leitend befestigt werden.
Die erfindungsgemässe Baugruppe selbst ist dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen und der Kühlkörper aus einer gleichzeitig auf dem Träger sowie einem darauf angeordneten, den Innenraum des Kühlkörpers definierenden, verlorenen Kern angebrachten Dickschicht-Beschichtung bestehen.
Hohle Kühlkörper und deren Herstellung durch Beschichtung eines verlorenen Kerns sind dabei an sich beispielsweise aus WO 02/17377 Al bekannt. Während aber bei diesen und ähnlichen bekannten Verfahren stets ein in sich geschlossener, separat verwendbarer Kühlkörper hergestellt wurde, wird gemäss der Erfindung nun der Kühlkörper auf der dem Verlustwärme produzierenden Bauteil zugewandten Seite unmittelbar durch den elektrisch nicht leitenden Träger begrenzt welcher auf der gegenüberliegenden Seite diesen Verlustwärme produzierenden Bauteil in möglichst unmittelbarem thermischen Kontakt aufweist.
Es ergibt sich damit eine Anordnung mit gleichen thermischen und elektrischen Eigenschaften wie bei den eingangs zum Stande der Technik angesprochenen bekannten Anordnungen, wobei aber das Verfahren zur Herstellung wesentlich einfacher und damit auch sicherer und kostengünstiger ist als dies bei den bekannten beschriebenen Verfahren der Fall war. Die chemischen und/oder elektrolytischen Verfahren zur Aufbringung von Beschichtungen auf nicht leitende Träger und/oder Hohlkörper definierende Kerne sind gut bekannt und einfach, sicher und kostengünstig in der Lage relativ weite Bereiche von Schichtdicken, Leiterbahnstärken, Hohlkörperformen (gegebenenfalls samt Einbauteilen, Anschlüssen und dergleichen), Materialkombinationen usw. abzudecken.
Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht damit den Einsatz elektrischer Baugruppen der angesprochenen Art auch in Bereichen, bei denen bisher hauptsächlich aus Kostengründen darauf verzichtet werden musste.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der verlorene Kern aus Wachs oder ähnlichen elektrisch nicht leitenden, während der Beschichtung harten und zum Entfernen chemisch und/oder mittels Erwärmung zumindest teilweise verflüssigbaren Substanzen besteht und durch Spritzgiessen, Aufschmelzen, Aufkleben oder dergleichen auf
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dem Träger angebracht wird. Dies ermöglicht eine einfache und kostengünstige Herstellung der Kerne sowie deren einfache Entfernung nach dem Beschichten.
Als Träger werden bevorzugt die bereits erwähnten technischen Keramiken, vorzugs- weise Aluminiumoxid- oder Aluminiumnitrid-Keramik, oder aber Vielschicht-Technologie-
Platten mit im Inneren angeordneten Leiterbahnen, verwendet, wobei besonders Aluminium- nitrid-Keramik hervorragende Eigenschaften im Hinblick auf elektrische Isolation und thermi- sche Leitfähigkeit aufweist. Zur bedarfsweise notwendigen bzw. zumindest vorteilhaften wei- teren Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit derartiger Träger können auf an sich bekannte
Weise sogenannte "thermische Via's" in den Bereichen zwischen Wärmequelle und Kühlkör- per hergestellt werden, bei denen durch den Träger reichende Öffnungen (beispielsweise
Bohrungen) mit metallischen Pasten, Loten oder dergleichen ausgefüllt werden, was eine lokale Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit bewirkt.
Im vorliegenden Fall können derarti- ge Wärmebrücken natürlich nicht durch den ganzen Träger gehen sondern beispielsweise in
Form von Sacklöchern oder von durchgehenden Löchern nur durch einige Platten einer Viel- schichtplatte ausgeführt sein, damit die elektrische Isolierung zwischen den beiden gegenü- berliegenden Oberflächen des Trägers gewährleistet bleibt.
Die Oberfläche des Trägers kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vor der Anbringung des Kerns, bzw. vor der Basisbeschichtung mit leitfähigem Material, durch Auf- rauhen, Ätzen oder dergleichen vorbehandelt werden, was das Anhaften des verlorenen
Kerns bzw. auch des durch die Beschichtung aufgebrachten leitfähigen Materials verbessert.
Der Träger bzw. gegebenenfalls auch der Träger samt Kern wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorweg in einem chemischen Beschichtungsverfahren, vorzugsweise mit Kupfer, in der Stärke von wenigen am elektrisch leitend beschichtet, wobei diese chemisch angebrachte, elektrisch leitende Basisschicht in einem elektrolytischen Verfahren auch galvanisch zur Stabilisierung verstärkt werden kann. Damit ist die für die nachfolgende selektive Anbringung einer Dickschicht-Beschichtung erforderliche Grundschicht einfach und rasch mit an sich bekannten Verfahrensschritten angebracht.
Die von der weiteren Dickschicht-Beschichtung mit elektrisch leitendem Material freizuhaltenden Bereiche beider Seiten des vorbeschichteten Trägers bzw. der aus Träger samt Kern und aufgebrachter, elektrisch leitender Beschichtung bestehenden Baueinheit werden in weiters bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung mit einer elektrisch nicht leitenden Maskierung versehen, vorzugsweise mittels an sich bekannter flüssigkeitsresistenter oder feststoffresistenter Verfahren, bei denen zum Beispiel durch Lack oder drucktechnisch aufgebrachte Pasten ein Schutz der Trägerplatte beispielsweise im Bereich von Bruchlinien, Anschlussstel-
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! en, Aussenrändern oder dergleichen hergestellt wird.
Abgesehen von drucktechnisch aufge- brachten Schichten können aber auch photolithographisch oder durch Folienlaminate herge- stellte Schichten verwendet werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Dickschicht-
Beschichtung mit elektrisch leitendem Material, vorzugsweise Kupfer, mittels eines chemi- schen oder galvanischen Beschichtungsverfahrens vorgenommen wird, wobei eine allenfalls erforderliche elektrische Kontaktierung über die unter der Maskierung durchgehende, elek- trisch leitende Basisschicht oder über fahnenartige Verbindungen der Dickschicht-Bereiche zu einem durchgehenden, rund um die gesamte Baugruppe verlaufenden, später abgetrennten leitenden Rand, erfolgt.
Damit kann einfach und rasch die erforderliche Stabilität und Strom- leitfÅahigkeit für die Leiterbahnen und den Kühlkörper hergestellt werden, wobei vorzugswei- se unter Berücksichtigung der jeweiligen Anforderungen auch eine lokal unterschiedliche
Dicke der Dickschicht-Beschichtung ausgeführt werden kann, vorzugsweise durch selektive Anbringung von Vorhängen im Beschichtungsbad, gezielte Positionierung und Formgebung von Opferanoden oder angepasste Konstruktion der Haltegestell. Damit können beispielsweise unterschiedliche Schichtdicken auf Vorder- und Rückseite, Mitte und Rand oder lokal unterschiedlich beanspruchten Stellen des Trägers vorgesehen werden.
Zur Verbesserung der weiteren Bearbeitbarkeit der Anordnung kann eine zusätzliche Beschichtung der Dickschicht-Bereiche, vorzugsweise mit einer dünnen Schicht aus Nickel, Gold oder Nickelphosphor, erfolgen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass anschliessend an die Dickschicht-Beschichtung (bzw. zusätzliche Beschichtung) die Maskierung vor einer Differenzätzung zur Beseitigung der anfänglich aufgebrachten durchgehenden elektrisch leitenden Beschichtung in den nicht mit der Dickschicht-Beschichtung versehenen Bereichen entfernt wird. Für die Entfernung der Maskierung können dabei beliebige geeignete, an sich bekannte Verfahren verwendet werden, beispielsweise chemische oder mechanische Methoden zur Entfernung der Lackschicht oder der Maskierungsfolie.
Anstelle der Differenzätzung können auch andere geeignete Verfahren zur Entfernung der anfänglich aufgebrachten leitenden Basisschicht Verwendung finden, wobei natürlich darauf zu achten ist, dass dabei die Dickschicht-Beschichtung nicht unbotmässig abgetragen wird, damit beispielsweise im Bereich des Kühlkörpers die Dichtheit und Stabilität gewährleistet bleibt.
In besonders bevorzugter weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass auf einem durchgehenden gemeinsamen Träger mehrere Baugruppen gleichzeitig vorbereitet werden, zu deren mechanischer Trennung Bruchlinien, vorzugsweise mittels Diamantritzung
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oder Lasernutung, am Träger angebracht werden, vorzugsweise erst nach dem Beseitigen der anfänglich aufgebrachten, durchgehenden elektrisch leitenden Schicht. Damit können viele gleiche oder gleichartige Baugruppen auf einem grösseren und entsprechend leichter handhabbaren Träger hergestellt und erst abschliessend getrennt werden.
Die Anbringung der Bruchlinien erst nach dem Beseitigen der anfänglich aufgebrachten, durchgehenden elektrisch leitenden Schicht ist deshalb zu bevorzugen, da damit verhindert wird, dass diese feinen Bruchlinien durch die durchgehende elektrisch leitende Schicht wieder aufgefüllt wer- den, was die mechanische Trennung erschwert.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aufhängung der
Baueinheit für die Dickschicht-Beschichtung an den Anschlüssen bzw. entsprechenden sepa- raten Öffnungen des Kühlkörpers selbst erfolgt, womit einfach sichergestellt werden kann, dass ein Abfliessen des zum Herauslösen verflüssigten Kerns über diese Öffnungen möglich wird.
In besonders bevorzugter weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der verlorene Kern für den Kühlkörper im Bereich von dessen Anschlüssen mit einer zumin- dest einen Teil der Anschlussgeometrie definierenden Form ausgeführt wird. Da die Innen- kontur der Beschichtung sehr form- und masshaltig der Aussenkontur des Kerns folgt, können damit Funktionsflächen für die Leitungsanschlüsse, beispielsweise in Form von Gewinden oder auch Dichtflächen, Spannflächen oder ähnlichem, einfach und ohne zusätzlichen Bear- beitungsschritt hergestellt werden.
Ähnliches kann auch beispielsweise für andere Öffnungen oder Funktionsflächen am Kühlkörper vorteilhaft ausgenützt werden-so können beispielsweise zusätzliche Öffnungen zum Entfernen des verlorenen Kerns oder aber zusätzliche Anschlussmöglichkeiten beispielsweise für weitere Anbauteile, Befestigungseinrichtungen oder dergleichen geschaffen werden.
Die Erfindung wird im folgenden noch anhand der schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Fig. 1-9 zeigen dabei schematische Seitenansichten einer erfindungsgemässen Baugruppe in verschiedenen Stadien des erfindungsgemässen Herstellungsverfahrens, Fig. 10 zeigt eine Alternative zum in Fig. 4 dargestellten Verfahrensschritt, Fig. 11 das Detail XI aus Fig. 10 in vergrösserter Darstellung, Fig. 12a und b sowie Fig. 13a und b zeigen das Detail XII bzw. XIII aus Fig. 10 in vergrösserter Darstellung in zwei Alternativen und jeweils unterschiedlichen Verfahrensschritten, und Fig. 14 bis 16 zeigen perspektivische Ansichten von entsprechend hergestellten Baugruppen von oben bzw. unten.
Die dargestellte bzw. erfindungsgemäss hergestellte elektrische Baugruppe 1 ist gemäss Fig. 14 bis 16 insgesamt sechs mal auf einem durchgehenden gemeinsamen Träger 2
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hergestellt worden, wobei zur abschliessenden mechanischen Trennung Bruchlinien 3 (wie in
Fig. 15 ersichtlich), beispielsweise mittels die Diamantntzung oder Lasernutung, am Träger 2 angebracht werden, wonach die sechs einzelnen Baugruppen 1 separiert werden können.
Jede einzelne Baugruppe 1 besteht dann aus dem im wesentlichen plattenförmigen, elek- trisch nicht leitenden Träger 2, vorzugsweise aus technischer Keramik, wie etwa Aluminium- oxid- oder Aluminiumnitrid-Keramik, der auf zumindest einer Seite Leiterbahnen 4 und zu- mindest einen der nur in Fig. 15 rechts unten symbolisch eingezeichneten, Verlustwärme produzierenden Bauteile 5 und auf einem diesem Bauteil 5 im wesentlichen gegenüberlie- genden Bereich der anderen Seite zumindest einen Kühlkörper 6 trägt. Die Leiterbahnen 4 sind in allen Figuren hinsichtlich ihrer Breite und Dicke übertrieben dargestellt-gleiches gilt auch für die Dicke der den Kühlkörper 6 bildenden Beschichtung und die bei der Beschrei- bung des Herstellungsverfahrens angesprochenen weiteren Schichten in den Fig. 1 bis 9.
Die Leiterbahnen 4 und der Kühlkörper 6 bestehen aus einer gleichzeitig auf dem Träger 2 sowie einem darauf angeordneten, den Innenraum des Kühlkörpers 6 samt Anschüssen 7 definierenden, verlorenen Kern 8 angebrachten Dickschicht-Beschichtung 9, was die Herstellung der Baugruppen 1 einfach, sicher und kostengünstig macht.
Gemäss Fig. 1 wird auf dem Träger 2, gegebenenfalls nach Vorbehandlung durch Aufrauhen, chemisches Atzen oder dergleichen, für jede der herzustellenden Baugruppen 1 ein Kern 8 für den herzustellenden Kühlkörper angebracht, der auf untenstehend noch näher beschriebene Weise ebenfalls die Anschlüsse mitbestimmt. Die Kerne 8 können beispielsweise aus Wachs, Kunststoff, oder ähnlichen Materialien bestehen, welche mit verschiedensten geeigneten Methoden des Herauslösens am Ende des Herstellungsprozesses aus dem gebildeten Hohlkörper herausgelöst werden können. Die Anbringung der Kerne 8 auf dem gegebenenfalls vorbehandelten Träger 2 kann beispielsweise durch Spritzgussverfahren, Aufschmelzen, Kleben oder dergleichen erfolgen.
Gemäss Fig. 2 wird dann anschliessend der Träger 2 mit den bereits angebrachten Kernen 8 in einem chemischen Beschichtungsverfahren rundum mit einer durchgehenden elektrisch leitenden Basisschicht 10 versehen, die beispielsweise aus Kupfer besteht und nachfolgend auch noch in einem elektrolytischen Verfahren galvanisch zur Stabilisierung verstärkt werden kann. Die ursprünglich chemisch aufgebrachte Startschicht wird nach bekannten Verfahren mittels Bekeimung, Aktivierung und Abscheidung beispielsweise einer Kupferschicht von wenigen Mikrometern Dicke verstärkt.
Gemäss Fig. 3 wird anschliessend an bestimmten Stellen eine elektrisch nicht leitende Maskierung 11 aufgebracht, um diese Bereiche von der weiteren Dickschicht-Beschichtung
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mit elektrisch leitendem Material freihalten zu können. Diese Maskierung 11 kann beispiels- weise aus Lack, einer drucktechnisch aufgebrachten Paste, oder ähnlichem bestehen und ermöglicht es einen Schutz für jene Stellen des Trägers 2 herzustellen, die aus technischen
Gründen von der weiteren Beschichtung freigehalten werden müssen, beispielsweise für
Bruchlinien, Anschlussstellen, AussenrÅander und dergleichen. Auf der Seite des Trägers 2, die bereits die Kerne 8 für die Kühlkörper 6 trägt, kann die Maskierung 11 abgesehen von der dargestellten Freihaltung der Ränder bzw.
Bruchlinien auch auf hier nicht dargestellte Weise beispielsweise weitere Leiterbahnen, Beschriftungen oder ähnliches definieren.
Durch bekannte chemische oder galvanische Beschichtungsverfahren wird nun gemäss
Fig. 4 die nicht maskierte Basisschicht 10 mit einer Dickschicht-Beschichtung 9 bis zur not- wendigen Endstärke versehen, womit sowohl die Leiterbahnen 4 als auch der Kühlkörper 6 gleichzeitig gebildet werden. Eine dafür eventuell notwendige elektrische Kontaktierung er- folgt entweder über die durchgehende Basisschicht 10 oder über hier nicht dargestellte fah- nenartige Verbindungen der einzelnen Bahnen zu einem durchgehenden, rundum verlaufen- den elektrisch leitenden Rand, der in einem späteren Arbeitsverfahren abgetrennt wird.
Die
Dickschicht-Beschichtung 9 kann unter Berücksichtigung der jeweiligen Anforderungen auch mit lokal unterschiedlicher Dicke ausgeführt werden, beispielsweise durch selektive Anbringung von Vorhängen im Beschichtungsbad, gezielte Positionierung und Formgebung von Opferanoden oder eine angepasste Konstruktion der Haltegestell. Damit kann bei Bedarf eine asymetrische und/oder geometrieabhängige Aufbringung von unterschiedlichen Schichtdicken zum Beispiel auf Vorder- und Rückseite, Mitte/Rand des Trägers 2 oder dergleichen erfolgen.
In einem weiteren Arbeitsschritt kann anschliessend an die Dickschicht-Beschichtung bei Bedarf eine zusätzliche Beschichtung mit bestimmten Metallschichten, wie z. B. Nickel, Gold oder damit verwandten Verbindungen, z. B. Nickelphosphat, zur besseren Weiterverarbeitbarkeit (z. B. Lötbarkeit, bondbare Oberflächen, Korrosionsschutz, usw. ) erfolgen. Diese Schicht kann auch als zusätzliche Ätzreserve für spätere Arbeitsvorgänge dienen.
Gemäss Fig. 5 wird dann anschliessend mittels bekannter geeigneter Verfahren die Maskierung wieder bis auf die Basisschicht 10 entfernt, wonach gemäss Fig. 6 eine Differenz- ätzung zur Beseitigung der zu Beginn aufgebrachten Basisschicht 10 an den nicht mehr maskierten Stellen, wie etwa zwischen den Leiterbahnen, entlang der Bruchlinien usw. erfolgen kann. Da diese Basisschicht 10 nur wenige Mikrometer stark war, beeinflusst der Materialabtrag auf den beispielsweise in der Grössenordnung von 300-500 Mikrometer starken Dickschicht-Beschichtungsbereichen 9 die Qualität der Baugruppe 1 nicht.
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Gemäss Fig. 7 werden anschliessend Bruchlinien 3 (siehe auch Fig. 15) für die mecha- nische Trennung der einzelnen Baugruppen 1 auf dem Träger 2 angebracht, was beispiels- weise mittels Diamantritzung oder Lasernutung erfolgen kann. Gemäss Fig. 8 erfolgt dann die mechanische Trennung der einzelnen Baugruppen 1 an den Bruchlinien. Dies kann zum Bei- spiel durch mechanische Einwirkung, durch Brechen oder ähnliche Verfahren, durch Bearbei- tung mit einer Rollkugel, durch Erschütterung, flexible Vakuumfolien oder geeignete automa- tische Vorrichtungen erfolgen. Darüber hinaus könnten die einzelnen Baugruppen 1 aber beispielsweise auch durch Sägen oder ähnliches getrennt werden.
Gemäss Fig. 9 wird dann durch geeignete Methoden wie z. B. thermische Verfahren, mechanische oder chemische Einwirkungen oder dergleichen, jeweils der Kern 8 aus dem entstandenen Kühlkörper 6 entfernt. Dafür kann beispielsweise die Aufhängung der Bau- gruppen für den Galvanikprozess so gestaltet werden, dass durch rohrförmige Aufnahmeele- mente an den Anschlüssen 7 unmittelbar ein Abfliessen des verflüssigten Kerns 8 möglich wird.
Es ist leicht einsichtig, dass beispielsweise das Herauslösen der Kerne 8 auch bereits unmittelbar nach dem Aufbringen der Dickschicht-Beschichtung 9 möglich wäre. Auch könnten einzelne der sonstigen erwähnten Verfahrensschritte durchaus auch in geänderter Reihenfolge stattfinden, wenn sich dies im Produktionsablauf als günstiger erweist.
Anschliessend zum in Fig. 9 dargestellten Verfahrensschritt (oder auch bereits vor dem Trennen der Baugruppen 1) können elektrische bzw. elektronische Bauteile (wie in Fig. 15 mit 5 angedeutet) mittels bekannter geeigneter Verfahren, wie beispielsweise Löten, Kleben, Schweissen, Bonden und dergleichen angebracht werden, was natürlich auf beiden Seiten des Trägers 2 möglich wäre. Auch können zusätzliche mechanische Bauteile oder ähnliches noch auf diesen Baugruppen angebracht werden.
Bei der in Fig. 10 bzw. 11 ersichtlichen Alternative zu Fig. 4 wird durch eine relativ schmälere Maskierung 11 zwischen den benachbarten Kernen 8 erreicht, dass die Dickschicht-Beschichtung 9 im Bereich 12 des umlaufenden Kontaktrandes des entstehenden Kühlkörpers 6 breiter an der Basisschicht 10 bzw. dem Träger 2 haftet, was dem Kühlkörper 6 bzw. der gesamten Baugruppe 1 bedarfsweise grössere Stabilität verleiht.
Gemäss Fig. 12a weisen die Kerne 8 im Bereich der schlussendlich gebildeten Anschlüsse 7 eine zumindest einen Teil der Anschlussgeometrie definierende Form auf, womit die Dickschicht-Beschichtung 9 dann die in Fig. 12b ersichtliche Anschlussform erzeugt, die es beispielsweise einfach ermöglicht, einen elastischen Schlauch als Anschluss aufzustecken.
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Gemäss Fig. 13a definiert der verlorene Kern 8 im Bereich der Anschlüsse 7 innere
Funktionsflächen 13 mit grosser Form- und Masshaltigkeit, die es gemäss Fig. 13b ermöglichen, spannzangenartige Einsatzteile 14 bzw. Dichtringe 15 unmittelbar ohne weitere Bearbeitung einzusetzen in die dann nur noch eine nicht dargestellte Anschlussleitung eingeschoben wird.
Gemäss Fig. 16 können abgesehen von der in den Fig. 1 bis 15 dargestellten und besprochenen Ausbildung der Kühlkörper 6 als über Anschlüsse 7 mit flüssigem Kühlmedium durchströmbare Hohlkörper für kühltechnisch einfachere Aufgaben auch einfache Konvekti- onskühlkörper auf entsprechenden elektrischen Baugruppen gemäss der Erfindung hergestellt werden. Es entfallen dabei lediglich die Anschlüsse 7 auf dem Kern 8 bzw. sind diese An- schlüsse durch geeignete Öffnungen an den schlussendlich entstehenden Hohlkörpern zu ersetzen, die entweder nachträglich nach Herstellung der Dickschicht-Beschichtung gebohrt werden oder aber durch entsprechende Einsätze an den Kernen bereits bei der Dickschicht-
Beschichtung mitgeformt werden.
Die Kerne 8 werden in diesem Falle mit geeigneten, kühl- rippenartigen Oberflächenvergrösserungen oder dergleichen versehen und erfüllen dann ohne zusätzliches Durchströmen mit Wärmeübertragungsmedium, gegebenenfalls zusammen mit einem Kühlerlüfter, ihre Kühlfunktion. Das Herstellverfahren der Baugruppe bleibt davon abgesehen gegenüber der obigen Beschreibung unverändert.
Weiters könnte als Alternative zu dem obenstehend beschriebenen Aufbringen der Kerne 8 unmittelbar auf dem Träger 2 mit anschliessender gemeinsamer Basis-Beschichtung von Träger 2 und Kernen 8 auch vorgesehen werden, den plattenförmigen Träger 2 bereits vorweg mit einer durchgehenden elektrisch leitenden Basisschicht zu versehen und die Maskierung für die weitere Herstellung der Leiterbahnen bereits vorweg in einem einfacheren planaren Verfahren aufzubringen. Die Stellen, wo dann anschliessend die Kerne 8 aufzubringen sind, bleiben dabei natürlich frei von Maskierung. Nach dem Anbringen der Kerne 8 kann die gesamte Baugruppe dann beispielsweise in einem chemischen Tauchbad mit einer nun auch den Kern 8 bedeckenden Basisschicht versehen werden, die an der Maskierung ohnedies nicht anhaftet. Das weitere Herstellverfahren erfolgt dann wie beschrieben.
Im Zusammenhang mit der zuletzt genannten Alternative wäre es auch möglich, die Maskierung gemeinsam mit den Kernen in einem Arbeitsvorgang auf den bereits mit der durchgehenden elektrisch leitenden Basisschicht versehenen Träger aufzubringen und zwar mit Hilfe einer Zwei-Spinde !-Spritzgussmaschine, was für bestimmte Fälle eine weitere Erleichterung im Produktionsvorgang ermöglicht.
Die auf beschriebene Weise hergestellten elektrischen Baugruppen sind einfach und kostengünstig und weisen gegenüber herkömmlichen entsprechenden Baugruppen auch hin-
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sichtlich der Kühlwirkung grosse Vorteile auf. Herkömmliche Leistungsmodule werden beispielsweise auf einer isolierenden Keramik erzeugt und direkt mit dem Kühlkörper mechanisch durch Anpressen verbunden. Da die zur Verfügung stehenden Oberflächen aus Kostengründen in der Regel nicht absolut plan zur Verfügung stehen und die Keramikplatte ebenfalls eine oberflächliche Welligkeit aufweist, wird meist ein Ausgleichsmedium benötigt ; im einfachsten Falle eine Wärmeleitpaste oder eine Leitfolie mit relativ hohem thermischen Widerstand.
Ohne derartige zusätzliche Massnahmen kommt es zu Lufteinschlüssen, die sogar noch gravierender thermisch isolierend wirken. Beim beschriebenen erfindungsgemässen Verfahren wird dieser Nachteil auf einfachste Weise vermieden, da störende thermisch schlecht leitende Bereiche oder Materialien komplett entfallen und eine optimale Ankoppelung für das thermische Management der Elektronik gegeben ist.