專利名稱：散熱裝置和具有散熱裝置的組合或模塊單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1或3的前序部分所述的散熱裝置 以及一種按照權(quán)利要求22所述的組合或模塊單元。
背景技術(shù)：
一般通用的和必需的是，對(duì)電氣或電子的構(gòu)件或組件并對(duì)此特別 是對(duì)功率構(gòu)件或功率部件或功率模塊進(jìn)行冷卻以排出耗散熱，而且分
別經(jīng)由至少一個(gè)具有至少一個(gè)冷卻體的散熱裝置(冷卻器)實(shí)現(xiàn)。為 此還特別已知這樣的散熱裝置，其中冷卻體構(gòu)成至少一個(gè)優(yōu)選強(qiáng)力分 岔的冷卻通道結(jié)構(gòu)，其可由輸送液態(tài)的和/或氣態(tài)的和/或蒸汽狀的熱 量的介質(zhì)或冷卻介質(zhì)、例如水流過(guò)。
為了盡可能最好的冷卻，在這方面在許多情況下至少符合目的的 是，這些構(gòu)件或組件經(jīng)由一焊接連接與散熱裝置的冷卻體的一外部的 冷卻面相連接。在這種情況下冷卻體至少在其外部的冷卻面的區(qū)域內(nèi) 由高熱導(dǎo)率的金屬材料、特別是銅或鋁構(gòu)成。在構(gòu)件或組件與冷卻體 之間的焊接連接此外還具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即兩個(gè)元件可以分開(kāi)制造并 且只在其制造以后才相互連接。
但成問(wèn)題的是，在相應(yīng)的冷卻體與一組合或模塊單元的具有至少 一個(gè)電構(gòu)件的部分之間的焊接連接或焊層由于通常經(jīng)由焊層相互連接 的各元件的很不同的熱膨脹系數(shù)而承受很大的熱致機(jī)械負(fù)載。這在經(jīng) 常的溫度變化時(shí)是特別明顯的，如其例如在在電構(gòu)件或在電組件中出 現(xiàn)的持續(xù)的負(fù)載交變時(shí)，這例如在電驅(qū)動(dòng)控制裝置中就是這種情況。 該熱致機(jī)械負(fù)載導(dǎo)致焊接連接的過(guò)早的老化并且在極端情況下導(dǎo)致該 焊接連接的部分的或完全的脫離，并從而導(dǎo)致構(gòu)件或組件所需的冷卻 的損失。
已知所謂 "DCB 方法"(直接銅結(jié)合工藝，Direct-Copper-Bond-Technology)例如用于各金屬層或金屬薄板(例 如銅薄板或銅箔)相互連接和/或與陶瓷或陶瓷層相連接，并且在應(yīng)用 金屬薄板或銅薄板或金屬箔或銅箔的情況下，它們?cè)谄浔砻鎮(zhèn)染哂幸?層或一鍍層(熔化層)，其由由金屬和一反應(yīng)氣體優(yōu)選氧氣構(gòu)成的化學(xué) 連接構(gòu)成。在該例如在US-PS 37 44 120或DE-PS 23 19 854中描述的 方法中，該層或該鍍層(熔化層)構(gòu)成一低共熔混合物，其熔化溫度 低于金屬(例如銅)的熔化溫度，從而通過(guò)箔在陶資上的加設(shè)和通過(guò) 全部層的加熱能夠?qū)⑺鼈兿嗷ミB接，更確切地說(shuō)通過(guò)金屬或銅基本上 只在熔化層或氧化層的區(qū)域內(nèi)的熔化。
這種DCB方法在這種情況下具有例如以下方法步驟
銅箔的氧化，使其產(chǎn)生一均勻的氧化銅層；
銅箔在陶瓷層上的安裝；
將復(fù)合結(jié)構(gòu)加熱到一在約1025至1083。C之間的過(guò)程溫度，例如 加熱到約1071。C; 冷卻到室溫。
此外已知所謂活性焊接方法(DE 22 13 115， EP-A-153 618 )例如 用于連接構(gòu)成金屬化(Metallisierung )的各金屬層或金屬箔(特別是 銅層或銅箔)與陶瓷材料的連接。在該方法中，其特別也用于制造金 屬-陶瓷基板，在一在約800-1000'C之間的溫度下通過(guò)一硬焊料的應(yīng)用 制造一在金屬箔、例如銅箔與陶瓷基板、例如氮化鋁-陶資之間的連接， 該硬焊料除一主成分如銅、銀和/或金外還包含一活性金屬。該活性金 屬，其例如是族Hf、 Ti、 Zr、 Nb、 Ce中的至少一個(gè)元素，通過(guò)化學(xué) 反應(yīng)制造焊料與陶瓷之間的連接，同時(shí)焊料與金屬之間的連接是金屬 的硬焊料連接。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種散熱裝置，其避免上述缺點(diǎn)。為了達(dá) 到該目的，構(gòu)成一種按照權(quán)利要求1或3所述的散熱裝置。 一具有一 散熱裝置的組合或模塊單元是權(quán)利要求22的目標(biāo)。
通過(guò)在冷卻體的所述至少一個(gè)冷卻面上設(shè)置的平衡層，其直接加設(shè)在冷卻體的金屬上，在冷卻體和與該冷卻體經(jīng)由焊接連接的各功能 元件之間的不同的熱膨脹系數(shù)的有效的平衡取得一組合或模塊單元， 特別是也在金屬的冷卻體與 一與其經(jīng)由焊接連接的金屬一 陶瓷基板或 與另 一基板或中間載體之間的不同的熱膨脹系數(shù)的有效平衡，該中間 載體由一不同于冷卻體的材料構(gòu)成，例如由一材料或金屬構(gòu)成，它們
具有一相對(duì)于冷卻體減小的熱膨脹系數(shù)。
由各實(shí)施例的以下描述和附圖得出本發(fā)明的進(jìn)一步構(gòu)成、優(yōu)點(diǎn)和 應(yīng)用可能性。對(duì)此全部描述的和/或圖解示出的特征本身或以任何的組 合是本發(fā)明的基本的目標(biāo)，而與它們?cè)诟鳈?quán)利要求中的歸納或其引用 關(guān)系無(wú)關(guān)。各權(quán)利要求的內(nèi)容也構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的組成部分。


以下借助附圖對(duì)各實(shí)施例更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。其中 圖1 在散熱裝置的冷卻體上設(shè)置的電子功率模塊的示意圖； 圖2和3在模塊接通或激活時(shí)功率模塊隨時(shí)間變化的溫度分布 (圖2)和在模塊斷開(kāi)或不起作用時(shí)功率模塊隨時(shí)間變化的溫度分布 (圖3)的時(shí)間的溫度變化，而且在不同的冷卻方法中； 圖4 按照本發(fā)明模塊的結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖5-7本發(fā)明的其他的實(shí)施形式的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1中電氣或電子功率模塊1基本上由陶瓷-金屬基板2、亦即 DCB (Direct Copper Bonded)基板構(gòu)成，其包括陶瓷層3和在陶資 層兩側(cè)的金屬化4、 5。金屬化4和5例如分別由銅箔構(gòu)成，其借助于 DCB技術(shù)面狀地加設(shè)到陶瓷層3的相關(guān)表面?zhèn)壬?。陶乾?例如由一 氧化鋁陶瓷(Ah03陶瓷)或一氮化鋁陶瓷(A1N陶瓷)構(gòu)成。陶資層 3的厚度例如處在0.2與2mm之間的范圍內(nèi)。
在陶瓷層3的上面上的金屬化4構(gòu)造成用于形成導(dǎo)體線路、接觸 面等。在金屬化4上此外設(shè)置電子構(gòu)件，而且例如以電子開(kāi)關(guān)元件 (IGBT)形式的功率構(gòu)件6以及其他的用于控制的構(gòu)件7。構(gòu)件6和 7設(shè)置在一封閉的殼體8內(nèi)，其例如由塑料構(gòu)成。殼體8的內(nèi)腔9澆鑄有合適的材料。為了模塊l的供電和控制，在殼體8的上面上引出 各相應(yīng)的接頭10。
為了冷卻模塊l，將其設(shè)置在一在圖1中總體用ll標(biāo)記的冷卻體 11上，該冷卻體作為散熱裝置用于排出由模塊1產(chǎn)生的損耗熱并且金 屬化5以確保良好的傳熱的方式經(jīng)由焊層12與冷卻體相連接。冷卻體 ll構(gòu)成板形的或方形的，而且構(gòu)成有一上面11.1、 一下面11.2、兩個(gè) 縱向側(cè)面11.3和端面11.4、 11.5,端面11.4、 11.5與各縱向側(cè)面11.3 一起構(gòu)成冷卻體11的周緣面。
圖2和3首先原則性示出模塊1和因此同樣構(gòu)成模塊1的基礎(chǔ)的 陶瓷-金屬基板2在模塊激活或接通時(shí)(圖2)和在模塊l斷開(kāi)或不起 作用時(shí)(圖3)的溫度/時(shí)間變化，更確切地說(shuō)分別對(duì)于空氣冷卻的冷 卻體11 (曲線LK)和液體或水冷卻的冷卻體11 (曲線WK)。
如圖2中所示，在空氣冷卻的冷卻體11中溫度T隨著時(shí)間t緩慢 地升高至工作溫度，而在水冷卻的冷卻體ll中實(shí)現(xiàn)較陡的溫度升高， 其溫度梯度、即溫度隨時(shí)間t的變化(溫度/時(shí)間微分)是較陡變的。 在模塊l不起作用時(shí)的溫度變化是類似的，亦即在空氣冷卻的冷卻體 11中在模塊不起作用以后溫度T較緩慢且持續(xù)地降低，而在液體冷卻 的冷卻體11中發(fā)生很陡的溫度變化，亦即在模塊不起作用時(shí)溫度梯度 (溫度與時(shí)間t相關(guān)的變化)也顯著地大于在空氣冷卻的冷卻體11中 的溫度梯度，此時(shí)絕對(duì)的冷卻功率在水冷卻的冷卻體11中當(dāng)然是顯著 較高的。
圖4中以e 1(rV。K標(biāo)出對(duì)于不同的材料說(shuō)明的熱膨脹系數(shù)，更 確切地說(shuō)對(duì)于鋁、硅、銅、氮化鋁陶瓷(A1N)、氧化鋁陶t: ( A1203)， 對(duì)于具有氧化鋁陶瓷的DCB基板(A1203-DCB基板)和對(duì)于具有氮 化鋁陶瓷的DCB基板(A1N-DCB基板)。由于對(duì)于冷卻體按照冷卻體 ll通常釆用具有高熱導(dǎo)率的金屬、亦即銅或鋁，由圖4的視圖可看出， 在根據(jù)圖1的由模塊1和冷卻體11構(gòu)成的模塊結(jié)構(gòu)或模塊裝置中僅僅 由于基板2和例如由銅構(gòu)成的冷卻體11的不同的熱膨脹系數(shù)e就在模 塊裝置內(nèi)產(chǎn)生很大的應(yīng)力，該應(yīng)力基本上在焊層12中起作用，亦即由焊層承受和部分地被消除。為了達(dá)到最好的冷卻作用，焊層12是盡可 能薄的。焊層的厚度例如只為0至300 mja。
如果現(xiàn)在模塊1不處于持續(xù)操作，而處于轉(zhuǎn)換操作或斷續(xù)的操作， 如其例如在一用于驅(qū)動(dòng)裝置等的控制或轉(zhuǎn)換的模塊中通常就是這種情 況，則在焊層12中產(chǎn)生很大的持續(xù)交變的機(jī)械應(yīng)力，其特別在一水或 液體冷卻的冷卻體11中引起焊層12的一高的沖擊負(fù)載。這可能導(dǎo)致 模塊1與冷卻體11之間的焊接連接的破壞并從而由于缺乏充分的冷卻 而最后導(dǎo)致模塊1的破壞。
因鄰接的陶資-金屬基板2和冷卻體11的不同的熱膨脹系數(shù)引起 的焊層12的負(fù)載隨著該焊層的厚度的減小而增大并且還與焊層12的 焊料的組分相關(guān)。如果對(duì)于焊層采用無(wú)鉛的焊料，則焊層12的負(fù)載是 特別高的，如由于減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)的原因越來(lái)越要求這種焊料。這樣的 無(wú)鉛焊料例如是SnAg5、 SnCu3。
為了避免這樣的缺點(diǎn)，按照?qǐng)D5，冷卻體ll在其待與基板l連接 的上面11.1或冷卻面上設(shè)有平衡層13，該平衡層由具有高熱導(dǎo)率的和 具有相對(duì)于銅和鋁減小的熱膨脹系數(shù)e的材料構(gòu)成，亦即由具有熱膨 脹系數(shù)e小于10xl(T6/°K的材料構(gòu)成。平衡層13 (其具有一大于 100W/mk的熱導(dǎo)率并且其厚度例如處在0.05與2mm之間的范圍內(nèi)) 在沒(méi)有任何的中間層的情況下，即直接地加設(shè)在冷卻體11上或在該冷 卻體11的金屬(例如銅)上并且例如由Mo、 W、 Mo-Cu、 W-Cu、 Cu-金剛石和/或Cu-CNF (銅-碳納米管或銅-碳納米纖維)構(gòu)成。
利用中間層或平衡層13，特別是陶瓷-金屬基板和冷卻體11的熱 膨脹系數(shù)在它們之間的連接區(qū)域內(nèi)、亦即在焊層12的兩側(cè)達(dá)到均衡。 由于陶瓷-金屬基板2的熱膨脹系數(shù)e此外與陶瓷層3的厚度相關(guān)，所 以優(yōu)選使得平衡層13的厚度與陶瓷層3的厚度相適配，使得"平衡層 13的厚度/陶瓷層3的厚度"的比值處在1.3與0.25之間的范圍內(nèi)。在 本發(fā)明的一優(yōu)選的實(shí)施形式中平衡層13的厚度處在0.05與3mm之間 的范圍內(nèi)。
利用適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚?，例如通過(guò)電鍍例如爆炸電鍍、通過(guò)金屬冷噴鍍(Kaltspritzen )、通過(guò)熱金屬噴鍍例如熔化床噴鍍、火焰沖擊噴 鍍、火焰噴鍍、電弧噴鍍、等離子噴鍍等實(shí)現(xiàn)平衡層13在冷卻體11 的金屬表面上的加設(shè)。
通過(guò)平衡層13實(shí)現(xiàn)在焊層12的兩側(cè)設(shè)置的各元件的熱膨脹系數(shù) 的平衡，并且特別是在模塊1的停止操作和進(jìn)行操作以及由此產(chǎn)生的 模塊1和陶瓷-金屬基板的持續(xù)的溫度變化時(shí)也實(shí)現(xiàn)焊層12的卸載。 這樣的卸載特別是由于在一激活的散熱裝置中的高的溫度梯度是特別 有利的，亦即在這樣的散熱裝置中是特別有利的，即其在其冷卻體ll 內(nèi)包括由氣態(tài)的和/或蒸汽狀的和/或液態(tài)的介質(zhì)流過(guò)的冷卻通道并且 其為了一盡可能最好的冷卻這樣構(gòu)成，即在內(nèi)部與冷卻介質(zhì)處于接觸 的熱交換面或冷卻面是顯著地較大的，例如比外部的與模塊1處于連 接的冷卻面大至少2倍或4倍。
為了達(dá)到對(duì)稱的構(gòu)成，特別是也關(guān)于溫度狀況對(duì)稱的構(gòu)成，冷卻 體11還在其遠(yuǎn)離模塊1的下面上設(shè)有一相應(yīng)于平衡層13的附加的層 13a，該層13a在這種情況下優(yōu)選具有與平衡層13相比較大的厚度。
圖6示出一裝置14的簡(jiǎn)化圖，該裝置14再次包括陶乾-金屬基板 2(其例如是一在該圖中未更詳細(xì)示出的模塊的構(gòu)件)以及與陶資-金 屬基板2經(jīng)由一焊接連接(焊層12 )連接的冷卻體11,冷卻體11至 少在其與陶瓷-金屬基板連接的表面?zhèn)壬嫌摄~制成。在冷卻體11上再 次加設(shè)中間層或平衡層13。與圖5的實(shí)施形式不同，在層13上加設(shè) 另一中間層15，該中間層由鎳或鎳合金、例如鎳銀合金或一種其它的 合金構(gòu)成，其包含至少一種金屬，該金屬也是焊層12的焊料的成分， 焊層12與中間層15鄰接并且將該中間層和由此冷卻體11與陶資-金 屬基板相連接。
圖7示出冷卻體11連同一激光金屬條16的放大的部分視圖，該 激光金屬條以其縱向延長(zhǎng)垂直于圖7的圖平面定向并且具有大量發(fā)射 激光的發(fā)射體，它們沿激光金屬條縱向方向相互位錯(cuò)設(shè)置。冷卻體ll 再次構(gòu)成板形的或方形的，并且具有上面11.1、下面11.2、各縱向側(cè) 面11.3以及端面11.4和11.5。激光金屬條16在上面11.1上設(shè)置在一端面11.5的區(qū)域內(nèi)，而且激光金屬條16以其縱向延長(zhǎng)平行于該端面 和平行于上面11.1，亦即垂直于圖7的圖平面定向并且以其激光發(fā)射 側(cè)面大致與端面11.5齊平。
至少在端面11.5的區(qū)域內(nèi)在上面11.1上和在下面11.2上再次加 設(shè)一平衡層13。在上面11.1上的平衡層13上焊接一設(shè)有一板形中間 載體17的激光金屬條16，而且經(jīng)由在平衡層13與中間載體17 (次勦 著基臺(tái)(Submoimt))之間設(shè)置的焊層18焊接。激光金屬條16與中 間載體17之間的連接同樣由一焊層19構(gòu)成，而且使激光金屬條以其 激光發(fā)射側(cè)面與在激光金屬條16的全長(zhǎng)上延伸的中間載體17的縱向 側(cè)面或縱向邊緣齊平，但中間載體17以其另一縱向側(cè)面伸出于激光金 屬條16的背面。
通過(guò)平衡層13在該實(shí)施形式中也達(dá)到在由銅或鋁構(gòu)成的冷卻體 11和由Cu-Mo構(gòu)成的中間載體17的不同的熱膨脹系數(shù)之間的平衡并 從而達(dá)到焊層18的卸載。為了得到特別是熱對(duì)稱的構(gòu)成，對(duì)置于平衡 層13在下面11.2上加設(shè)一相應(yīng)的層13a，而且使層13a的厚度大于平 衡層13的厚度，但小于平衡層13和中間載體17的厚度的總和。
以上本發(fā)明對(duì)各實(shí)施例進(jìn)行描述。當(dāng)然，許多變化和改變是可能 的，只要不背離基于本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)想。
例如對(duì)于平衡層13和/或?qū)?yīng)層13a，其也可以由4皮賊鍍的陶資或 高強(qiáng)度的金屬構(gòu)成。
此外特別也有可能，將平衡層13和/或?qū)?yīng)層13a制成為復(fù)合層， 而且是單層的或多層的，其中例如每一層由多種不同的材料、例如由 不同的金屬或不同金屬的合金構(gòu)成，或例如不同的層由不同的材料或 材料混合物(例如金屬合金)構(gòu)成，它們?nèi)缓罄缫灿貌煌姆椒?設(shè)。例如有可能的是，將一金屬層(例如Cii層)通過(guò)冷噴鍍加設(shè)， 而將另一層(例如陶瓷層)通過(guò)等離子噴鍍加設(shè)。
可以例如通過(guò)CVD (化學(xué)氣相沉積)加設(shè)由金剛石、碳和/或碳-納米纖維構(gòu)成的特別的層，其中這些層緊接著可用Cu-粉末-冷氣體進(jìn) 行涂層。冷卻體11也可以是一所謂熱管的組成部分，其中在這種情況下層
13和/或13a也用于密封在泄漏方面的危險(xiǎn)區(qū)域并且只由此已有助于 改善組合或模塊單元的使用壽命。
附圖標(biāo)記清單
1 模塊
2 陶瓷-金屬基板，特別是陶瓷-銅基板
3 陶瓷層
4， 5 金屬化，特別是銅層
6， 7 電子構(gòu)件
8 模塊殼體
9 殼體的內(nèi)腔
10 接頭
11 冷卻體或散熱裝置
11.1 上面
11.2 下面
11.3 縱向側(cè)面 11.4， 11.5 端面
12 焊層
13 平衡層 13a 附加的層
14 裝置
15 中間層
16 激光金屬條
17 中間載體或次黏著基臺(tái) 18， 19焊層
權(quán)利要求
1.用于冷卻構(gòu)件(6、7)、組件、模塊(1)或類似的元件、特別用于冷卻電氣或電子元件的散熱裝置，包括至少一個(gè)冷卻體(11)，所述冷卻體構(gòu)成至少一個(gè)冷卻面(11.1)用以連接待冷卻的元件并且在所述冷卻面上由金屬材料構(gòu)成；其特征在于，冷卻體(11)至少在所述至少一個(gè)冷卻面(11.1)上設(shè)有至少一個(gè)直接加設(shè)到所述冷卻面上的至少單層的平衡層(13)，所述平衡層具有大于100W/m°K的熱導(dǎo)率和小于10×10-6/°K的熱膨脹系數(shù)。
2. 按照權(quán)利要求l所述的散熱裝置，其特征在于，平衡層(13) 包含至少一個(gè)由Mo、 W、 Mo-Cu、 W-Cu、 Cu-CNF和/或Cu-金剛石 構(gòu)成的層。
3，用于冷卻構(gòu)件(6、 7)、組件、模塊(1)或類似的元件、特別 用于冷卻電氣或電子元件的散熱裝置，包括至少一個(gè)冷卻體(11)，所 述冷卻體構(gòu)成至少一個(gè)冷卻面(ll.l)用以連接待冷卻的元件并且在所述冷卻面上由金屬材料構(gòu)成；其特征在于，冷卻體(11)至少在所述至少一個(gè)冷卻面(11.1)上設(shè)有至少一 個(gè)直接加設(shè)到所述冷卻面上的至少單層的平衡層(13)，并且平衡層 (13)或平衡層的至少一個(gè)層由Mo、 W、 Mo-Cu、 W-Cu、 Cu-CNF、 Cu-金剛石、碳和/或碳-納米纖維構(gòu)成。
4. 按照權(quán)利要求3所述的散熱裝置，其特征在于，平衡層(13) 或平衡層(13)的至少一個(gè)層具有大于100 W/m。K的熱導(dǎo)率和小于 10xlO勺。K的熱膨脹系數(shù)。
5. 按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的散熱裝置，其特征在于，冷卻 體(11)至少在一對(duì)置于所述至少一個(gè)冷卻面(11.1)的側(cè)面(11.2) 上設(shè)有一相應(yīng)于所述至少一個(gè)平衡層(13)的至少單層的附加的層(13a )。
6. 按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的散熱裝置，其特征在于，平衡 層(13)和/或所述附加的層(13a)制成為由不同的材料和/或由多個(gè)單層構(gòu)成的復(fù)合層，其中各單層例如至少部分地通過(guò)冷氣體噴鍍加設(shè)。
7. 按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的散熱裝置，其特征在于，將平 衡層(13)和/或附加的層(13a)，或平衡層(13)和/或所述附加的 層(13a)的至少一個(gè)層，通過(guò)電鍍、特別是爆炸電鍍、通過(guò)冷噴鍍、 通過(guò)金屬粉末-冷氣體-鍍層、通過(guò)熱噴鍍或賊鍍加設(shè)到冷卻體(11) 上或所述平衡層(13)和/或所述附加的層(13a)的一在那里已設(shè)置 的層上。
8. 按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的散熱裝置，其特征在于，將所 述平衡層(13)和/或所述附加的層(13a)，或所述平衡層(13)和/ 或所述附加的層(13a)的至少一個(gè)層，通過(guò)CVD加設(shè)到冷卻體(11) 上或所述平衡層(13)和/或所述附加的層(13a)的一在那里已設(shè)置 的層上。
9. 按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的散熱裝置，其特征在于，所述 冷卻體(11)關(guān)于一平行于所述至少一個(gè)冷卻面(11.1)延伸的平面 在層序列和/或材料序列方面構(gòu)成對(duì)稱的或基本上對(duì)稱的。
10. 按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的散熱裝置，其特征在于，冷 卻體(11)至少在所述至少一個(gè)冷卻面(11.1)的區(qū)域內(nèi)由銅或鋁制 成。
11. 按照權(quán)利要求10所述的散熱裝置，其特征在于，冷卻體(ll) 連貫地由銅或鋁構(gòu)成。
12. 按照權(quán)利要求10所述的散熱裝置，其特征在于，冷卻體(ll) 由多個(gè)相互連接的板或?qū)?、例如由多個(gè)利用DCB方法相互連接的板 或?qū)訕?gòu)成。
13. 按照上迷權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的散熱裝置，其特征在于，設(shè) 有至少一個(gè)在冷卻體(11)中構(gòu)成的、可被冷卻介質(zhì)流過(guò)的冷卻通道。
14. 按照權(quán)利要求13所述的散熱裝置，其特征在于，由所述至少 一個(gè)冷卻通道構(gòu)成的內(nèi)部的冷卻面比所述至少一個(gè)外部的冷卻面(11.1)大至少2倍、優(yōu)選4倍。
15. 按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的散熱裝置，其特征在于，該散熱裝置構(gòu)成為熱管。
16. 按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的散熱裝置，其特征在于，在 所述至少一個(gè)平衡層(13)上加設(shè)另一金屬層(15)。
17. 按照權(quán)利要求16所述的散熱裝置，所述另一金屬層(15)包 含至少一種金屬，其也是焊層(12、 18)的成分，至少一個(gè)元件(1、 16)與冷卻體(11)通過(guò)所述焊層相連接。
18. 按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的散熱裝置，其特征在于，所 述至少一個(gè)平衡層的厚度處在0.05mm與2mm之間的范圍內(nèi)。
19. 按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的散熱裝置，其特征在于，在 至少兩層的平衡層(13)和/或至少兩層的附加的層(13a)的情況下 通過(guò)金屬冷噴鍍加設(shè)一金屬的單層。
20. 按照權(quán)利要求19所述的散熱裝置，其特征在于，所述平衡層 (13)和/或所述附加的層(13a)包括至少一個(gè)等離子噴鍍的或?yàn)R鍍的陶瓷層和至少一個(gè)冷氣體噴鍍的金屬層、例如Cu層。
21. 按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的散熱裝置，其特征在于，所 述至少一個(gè)平衡層(13)和/或所述至少一個(gè)附加的層(13a)具有由 CVD沉積的金剛石、碳和/或碳-納米纖維構(gòu)成的單層和至少一個(gè)通過(guò) 冷噴鍍和/或通過(guò)化學(xué)沉積構(gòu)成的金屬單層、例如Cu單層。
22. 組合或模塊單元，其包括至少一個(gè)散熱裝置，其特征在于， 所述的散熱裝置按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)構(gòu)成。
23. 按照權(quán)利要求22所述的組合或模塊單元，其特征在于，在所 述至少一個(gè)至少單層的平衡層(13 )或在該平衡層上加設(shè)的另一層(15) 上經(jīng)由焊層(12、 18)固定一元件例如構(gòu)件(16)或模塊(1)或基板 或載體(2、 17)。
24. 按照權(quán)利要求23所述的組合或模塊單元，其特征在于，焊層 的厚度最大為300mp。
25. 按照權(quán)利要求23或24所述的組合或模塊單元，其特征在于， 焊層(12)的厚度小于所述至少單層的平衡層(13)的厚度。
26. 按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的組合或模塊單元，其特征在于，載體是陶瓷-金屬基板(2)，其包括一陶瓷層(3)和在陶瓷層(2) 的各表面?zhèn)壬系慕饘倩?4、 5)，并且一個(gè)金屬層經(jīng)由焊接連接與散熱 裝置或冷卻體(11)相連接。
27. 按照權(quán)利要求24所述的組合或模塊單元，其特征在于，陶瓷 -金屬基板是DCB基板。
28. 按照權(quán)利要求22或23所述的組合或模塊單元，陶乾層由氧 化鋁陶資或氮化鋁陶資構(gòu)成。
29. 按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的組合或模塊單元，其特征在 于，通過(guò)活性焊接方法的應(yīng)用制造陶瓷-金屬基板。
30. 按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的組合或模塊單元，其特征在 于，冷卻體(11)在一對(duì)置于陶瓷-金屬基板(2)的表面?zhèn)壬显O(shè)有一 相應(yīng)于平衡層的至少單層的附加的層(13a)，并且所述附加的層(13a) 優(yōu)選具有一厚度，其大于平衡層(13)的厚度。
31. 按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的組合或模塊單元，其特征在 于，陶瓷-金屬基板是一電子的功率開(kāi)關(guān)電路或模塊(1)的組成部分。
32. 按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的組合或模塊單元，其特征在 于，所述至少一個(gè)構(gòu)件是至少一個(gè)激光器二極管或至少一個(gè)激光金屬 條(16)，它們經(jīng)由至少一個(gè)焊接連接(18、 19)安裝在平衡層(13) 上。
33. 按照權(quán)利要求32所述的組合或模塊單元，其特征在于，所述 至少一個(gè)激光二極管或所述至少一個(gè)激光金屬條(16)固定例如釬焊 在一板形的中間載體(17)或次黏著基臺(tái)上，并且中間載體(17)經(jīng) 由一焊層(18)與在冷卻體(11)上的平衡層(13)相連接。
34. 按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的組合或模塊單元，其特征在 于，對(duì)置于平衡層(13)設(shè)置一相應(yīng)于平衡層的優(yōu)選材料相同的對(duì)應(yīng) 層(13a)。
35. 按照權(quán)利要求34所述的組合或模塊單元，其特征在于，對(duì)應(yīng) 層(13a)的厚度大于平衡層(13)的厚度。
36. 按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的組合或模塊單元，對(duì)應(yīng)層(13a)的厚度最大等于平衡層(13)的厚度和中間載體(17)或次黏 著基臺(tái)的厚度的總和。
全文摘要
用于冷卻構(gòu)件(6、7)、組件、模塊(1)或類似的元件、特別用于冷卻電氣或電子的部件的散熱裝置，包括至少一個(gè)冷卻體(11)，其構(gòu)成至少一個(gè)冷卻面(11.1)用以連接待冷卻的部件并且在該冷卻面上由金屬材料構(gòu)成。
文檔編號(hào)H01L23/373GK101641786SQ200780052443
公開(kāi)日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2007年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者于爾根·舒爾茨-哈德, 恩斯特·哈梅爾 申請(qǐng)人:伊萊楚維克股份公司