Kühlplatte für Halbleiter-Prüfgeräte

Lytrons Kühlplatten mit Leistungskühlrippen bestehen aus zwei Platten, die metallurgisch über interne Kühlrippen verbunden sind. Links ist eine kundenspezifische Kühlplatte mit Leistungskühlrippen abgebildet, die Lytron unlängst für einen OEM-Kunden zur Kühlung von Halbleiter-Prüfgeräten entwickelt und hergestellt hat. Die Kühlplatte ist Lytrons standardmäßiger vakuumgelöteter CP30 Kühlplatte aus Aluminium sehr ähnlich. Die dargestellte Kühlplatte weist jedoch maßgeschneiderte Abmessungen und Befestigungslöcher gemäß den Anforderungen des OEM-Kunden auf. Diese Halbleiter-Kühlplatte können Sie sich in Lytrons  Galerie kundenspezifischer Aluminiumkühlplatten-Lösungen ansehen.

Lytron stellt Wärmekontrolllösungen für den Herstellungsprozess von Halbleiterbauelementen bereit, die bei Automatic Test Equipment (ATE), Einbrenngeräten, Laserschneidesystemen, Prozesskammern. UV-Härtungssystemen und Messwerkzeugen zum Einsatz kommen. Weitere Informationen finden Sie auf Lytrons Webseite ”Flüssigkeitskühlung für Halbleitergeräte“.

CP30-Kühlplatte

Kürzlich wurde ein Artikel zu Wärmeleitmaterialien (TIM) aus Metall in dem Magazin Thermal News veröffentlicht. Der Artikel, dem ein Interview mit Amanda Hartnett von Indium Corporation zu Grunde liegt, behandelt den Unterschied zwischen Wärmeleitmaterialien aus Metall und anderen Wärmeleitmaterialien, die Frage, welche Eigenschaften die Verwendung von Wärmeleitmaterialien aus Metall rechtfertigen, und die Bedeutung von Druck bei der Verwendung von kompressiblen Wärmeleitmaterialien aus Metall.

Gemäß der Website von Indium sind Wärmeleitmaterialien für verschiedene Anwendungen nützlich, aber Wärmeleitmaterialien aus Lot (sTIM) eignen sich besonders gut für die Kühlung von hochwertigen Geräten. Um die Gehäusezuverlässigkeit zu verbessern, ist die Auswahl der richtigen Legierung besonders wichtig. Insbesondere Indium sollte aufgrund seiner hohen Wärmeleitfähigkeit, Kompressibilität (SMA-TIM) und einfachen Anwendung als sTIM in Betracht gezogen werden.[1] Der Artikel erwähnt außerdem, dass Indium und Indiumlegierungen eine Wärmeleitfähigkeit von bis zu 86 W/m°K haben können und somit eine bessere Leistung bieten als standardmäßige Wäremeleitpasten. (Hinweis: Alle Wäremeleitpasten, die wir im Internet gefunden haben, haben einen Wärmeleitfähigkeitsbereich von 0,8 W/m°K bis 5,2 W/m°K angeführt.) TIM-Materialien aus In, InSn und InAg sind entweder Vorformen oder „Heat-Spring“-Material. Die Vorformen, die flache Oberflächen besitzen, sind Stanzteile, die in jeder erforderlichen Form oder Größe für die Anwendung bereitgestellt werden können. Heat-Spring-Materialien können auch in einer beliebigen Form und Größe hergestellt werden, aber sie haben ein Texturmuster auf der Oberfläche, durch das Unreinheiten der Wärmeleitmaterialien kompensiert werden, die miteinander verbunden werden. Sowohl für die Vorformen als auch für die Heat-Spring-Materialien ist Druck erforderlich, um den Wärmewiderstand deutlich zu verringern.

Bei der Auswahl eines TIM sind zahlreiche Faktoren zu berücksichtigen, wie z. B. die thermische Leistung, die chemische Verträglichkeit, die einfache Anwendung, die Kosten und der erforderliche Druck. Wenn der Widerstand des TIM ein geringer Anteil des gesamten Wärmewiderstands ist, können die Auswirkungen eines leistungsstärkeren Wärmeleitmaterials aus Metall u. U. sehr gering sein, sodass sich die zusätzlichen Kosten nicht lohnen. Außerdem sollte sichergestellt werden, dass Ihre Kühlplatte dem erforderlichen Druck standhalten kann. Die Kühlplatte CP30 von Lytron, die eine standardmäßige vakuumgelötete Aluminiumkühlplatte ist, ist auf T6 getempert. Durch die Härte können die Gewindebohrungen in der Kühlplatte den Kräften standhalten, die erforderlich sind, um verschiedene Wärmeleitmaterialien aus Metall und sowie Vorform-Wärmematerialien zu verwenden. Beispielsweise verwendet ein PrimePACK 3-Modul von Infineon für eine Bipolartransistor-Anwendung 14 M5-Schrauben, um das Modul und die TIM-Schicht auf der Oberfläche der Kühlplatte gleichmäßig zu komprimieren. Wenn einfache Gewindebohrungen in der Kühlplatte verwendet werden, können das Modul und die TIM-Schicht auf bis zu 55 psi komprimiert werden. Wenn zusätzlicher Oberflächendruck gewünscht wird, kann eine kundenspezifische Kühlplattenlösung mit spiralförmigen Gewindeeinsätzen entwickelt werden, um die Stärke der Gewinde zu maximieren.

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[1] Indium-Wärmeleitmaterialien, Produktdatenblatt, Formular Nr. 98134 R2, http://www.indium.com/TIM/information/