[發明專利]冷卻裝置和用于生產冷卻裝置的方法

在審

• 申請號: 201810812133.7
• 申請日: 2018-07-23
• 公開（公告）號: CN109411426A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 貝恩德·格呂嫩瓦爾德;奧利弗·芒貝;馬蒂亞斯·蒂爾佩
• 申請（專利權）人: 馬勒國際有限公司
• 主分類號: H01L23/373
• 分類號: H01L23/373;H01L23/15;H01L21/50
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 翟國明

本發明涉及一種用于冷卻功率電子器件(7)的冷卻裝置(1)。所述冷卻裝置(1)包括散熱冷卻板(2)，在所述散熱冷卻板(2)上固定有具有用于固定和接觸所述功率電子器件(7)的多個導體(6)的接觸表面(5)。此處，所述接觸表面(5)與所述散熱冷卻板(2)電絕緣。根據本發明，在所述散熱冷卻板(2)和所述接觸表面(5)之間布置有至少一個有機中間層(3)，其以牢固結合方式固定到所述散熱冷卻板(2)。

技術領域

本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分的用于冷卻功率電子器件的冷卻裝置。本發明還涉及一種用于生產冷卻裝置的方法。

背景技術

功率電子器件通常布置在Al₂O₃陶瓷導體支撐件上，該支撐件在兩側涂有銅-所謂的DCB基板(直接銅鍵合導體支撐件)并且將其焊接在頂側。在功率電子器件的功能檢查之后，DCB基板通過低于450℃的焊接方法連接到底側的銅板。由功率電子器件在DCB基板中產生的熱量可以通過銅板消散，并且功率電子器件以這種方式冷卻。由于成本和重量的原因，銅板越來越多地被鋁板或鋁合金板取代。然而，由于鋁板上的氧化層，涂有銅的DCB基板和鋁板之間的焊接方法不容易實現。

現有技術中已知一些解決上述問題的方案。相應地，通過已知的焊接方法將受控氣氛中的鎳板和隨后的DCB基板焊接到例如鋁板上。不利的是，鎳板具有比鋁板低的導熱率，并且焊接在鎳板上需要額外的花費。此外，還例如通過使用Al-Si焊料在約600℃下釬焊的方法，嘗試將DCB基板釬焊到鋁板上。然而，高的工藝溫度在冷卻期間導致了DCB板中的內部應力和損壞。將DCB基板焊接到鋁板上也只在高的工藝溫度和對小的幾何形狀-例如觸點可行。因此，這些方法都不能帶來對所述問題的滿意解決方案。

發明內容

因此，本發明的目的是提供一種克服了上述缺點的冷卻裝置和用于生產冷卻裝置的方法。

根據本發明，該目的通過獨立權利要求的主題解決。有利的實施例是從屬權利要求的主題。

本發明基于用替代的接合方法取代在用于冷卻功率電子器件的冷卻裝置的生產方法期間的焊接和釬焊方法的整體思想。這種情況下的通用冷卻裝置包括散熱冷卻板，在該散熱冷卻板上固定有具有用于固定和接觸功率電子器件的多個導體的接觸表面。這里，接觸表面與散熱冷卻板電絕緣。根據本發明，在散熱冷卻板和接觸表面之間設置有至少一個有機中間層，其以牢固結合方式固定到散熱冷卻板上。

這種情況下的散熱冷卻板可以由銅或鋁或鋁合金或鋁塑復合材料構成。散熱冷卻板具有高導熱性，從而功率電子器件中產生的熱量可以通過散熱冷卻板消散。接觸表面可以由銅構成，并且包括多個導體，功率電子器件以導電方式(例如通過低于450℃的焊接方法)固定在所述多個導體上。這里，功率電子器件可以包括多個電子單元-諸如晶體管、換能器或電容器-以這種方式電互連。

實際上，冷卻板與接觸表面電絕緣，從而避免了功率電子器件和通常導電的冷卻板之間的漏電。

根據本發明，至少一個有機中間層以牢固結合方式固定到冷卻板上。在這種情況下，冷卻板和有機中間層之間的牢固結合連接是由原子力或分子力產生的，并且在不破壞有機中間層的情況下是不可斷開的。有機中間層可以例如通過涂層方法涂覆到冷卻板上，或者利用供熱以牢固結合方式以薄膜的形式固定到冷卻板上。在有機中間層上，可以固定冷卻裝置的其他部件，其中有機中間層具有低的工藝溫度，因此冷卻裝置可以在較低的工藝溫度下生產。因此，特別有利地避免了冷卻裝置的其他部件中的內部應力。除此之外，由于有機中間層，冷卻裝置的生產期間的生產步驟的數量減少，于是實現了成本和時間優勢。

在根據本發明的冷卻裝置的尤其有利的進一步擴展中，限定了有機中間層是粘合層，并且冷卻裝置包括固定到粘合層的陶瓷板。這里，接觸表面以牢固結合方式固定到陶瓷板上，并通過陶瓷板與散熱冷卻板電絕緣。有利地，將陶瓷板固定在粘合層上可以在低于250℃的工藝溫度下進行，于是有利地避免了陶瓷板和接觸表面中的內部應力。另外，不再需要傳統上必需的生產步驟，于是減小了生產花費和制造成本。