Chip on Heatsink – ein Verfahren, um den Thermischen Widerstand eines Leistungsmoduls oder einer CPV Zelle signifikant zu reduzieren
Die Leistungsdichte pro Flächeneinheit steigt mit jeder neuen Generation der Leistungshalbleiter. Und sie wird auch in der Zukunft weiter steigen. Anwendungen wie etwa in HEVs oder Frequenzumrichter in Windkraftanlagen verlangen nach größtmöglicher Leistungsdichte auf kleinsten Volumen.
Im Bereich der konzentrierten Photovoltaik wird Sonnenlicht auf einen kleinen Punkt konzentriert. Die eigentliche Solarzelle muss aufgrund des Wirkungsgrades dabei möglichst niedrig gehalten werden. Deshalb gilt es, den gesamten thermischen Widerstand zu reduzieren. Ein Powermodul, das in "Chip on Heatsink"-Technologie aufgebaut ist, erlaubt eine Halbierung des thermischen Zth im Vergleich zu einem Powermodul, montiert auf einem konventionellen flüssigkeitsgekühlten Metallkühlkörper. „Chip on Heatsink“ verwendet eine dicke Kupferschicht, welche die elektrischen Leiterbahnen bildet. Diese ist direkt auf einem keramischen Kühlkörper aufgebracht. Der Kühlkörper selbst kann dabei entweder luft- oder flüssigkeitsgekühlt sein. Auf diese Kupferschicht, die bis zu 300 µm dick sein kann, werden die Leistungshalbleiter aufgelötet oder mittels Ag aufgesintert.
Der keramische Kühlkörper (Al2O3 oder AlN) selbst dient gleichzeitig als ein exzellenter Wärmeleiter und hervorragender elektrischer Isolator. Auf diesem Wege ist der Halbleiter auf der Oberfläche auf dem thermisch kürzest möglichen Weg mit der Wärmesenke verbunden, und zusätzliche thermische Interfaces wie weitere Lotschichten oder Wärmeleitpasten werden vermieden.
