用于电力电子部件的基板，设置有这样的基板的电力模块，以及相应的制造方法技术

用于电力电子部件的基板，设置有这样的基板的电力模块，以及相应的制造方法。用于电力电子部件的所述基板包括共同层叠的多层复合材料，该共同层叠的多层复合材料具有至少一个内层(8)和外层(6，7)，所述至少一个内层(8)由具有根据所述部件的膨胀系数选择的热膨胀系数的材料制成，所述外层由导热材料制成并在任一侧上盖住所述内层并通过由导热材料制成的井状部(P)连接在一起，所述井状部被布置在所述内层中。每个内层形成位于用于安装所述部件的区域中插入件以使得所述外层侧向地延伸超过所述插入件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
通常地，本专利技术涉及电力电子设备的领域，更特别地涉及用于电力电子部件的基板。本专利技术还涉及电力电子模块以及用于制造这样的基板的方法。
技术介绍
电力模块是尤其地用来控制高功率负载，例如控制电机的电子模块。它们的使用趋向于例如在机载飞行器或机动车辆上增加。电力电子模块包括电力电子部件，特别地电子芯片，由硅或另一半导体例如氮化镓、碳化硅等制成，其被安装在尤其地允许所述部件被冷却的基板上。电力电子部件故障的主要来源之一与一方面通常由铜制成的基板的热膨胀和另一方面电子芯片的热膨胀之间的差异有关，所述电子芯片的膨胀系数通常是所述铜的膨胀系数的三分之一。电子部件的功率和工作频率的连续增加已经导致越来越高的热量损耗，其已经增加了电力电子部件和基板的工作温度。基板和部件的不同的冶金特性导致它们的与热有关的热性能的差异。因此，温度增加在焊接区域产生相当大的剪切应力，其可引起芯片/基板组件的降级或者甚至破坏。为了硅芯片正确地操作以及为了它的寿命，尽可能多地移除热是必要的。虽然铜充分地执行了它的作为导热体的作用，但是它的线性膨胀系数比硅或其它目前使用的半导体的线性膨胀系数高三倍，其对芯片/基板结合是不利的。由此，基板应当具有良好的导热性和甚至导电性以及低于和类似于在基板的平面中的玻璃或硅的线性膨胀系数的线性膨胀系数。然而，这两个特性自然是矛盾的。具体地说，除了金刚石之外，在元素周期分类表中没有材料结合了导热性和低膨胀的这两个特性。为了该原因其他基板已经被研发。由此，已经建议使用基于金属基质复合材料(MMC)的基板。例如，已经建议使用铝/碳化硅[2,3,6],铜/碳化硅[5],铜/金刚石[1,2,4],铜/碳(纤维)[1,3,8]等。这些材料的制造非常复杂并且成本价格高。通常地，制作的部分此外必需具有基板的最终尺度，因为机加工几乎是不可能的，意味着必需使用一次使用的制造方法，该制造方法由于它们的低的生产率提供了小的投资回收率。还采用了共同层叠的基板，该基板包括由导热金属制成的两个外层，该两个外层被放置在由具有低的膨胀性的材料制成的内层的任一侧上。共同层叠的基板已经由铜/钼/铜[2,3,7],铜/钼-铜合金/铜[2,3,7]或者铜/低膨胀的铁-镍合金/铜[9]的层制成。虽然它们具有低的膨胀系数，然而它们在热移除的方向上的导热性不是令人满意的。具体地说，内层形成热屏障。这样的特别是此情况，例如(因瓦合金)，其导热性比铜的导热性低二十倍。还已经建议使用包括由因瓦合金制成的内层和由导热材料例如铜或铜合金制成的外层的多层复合材料，所述外层被放置在内层的任一侧并且也由导电材料制成并且被布置在内层中的井状部(well)连接在一起，以便产生热桥接部，允许热穿过内层移除，即使它具有低的热膨胀系数。在这点上，读者可参照文献FR 09 56 865，其描述了这样的多层复合材料。这样的材料通过共同层叠所述内层和外层得以产生。已经注意到，这样的材料，虽然它允许在导热性和线性膨胀系数之间获得最好的兼顾，然而具有主要缺点，即不利于它用作特别是在汽车中、铁路领域、航空电子设备领域以及工业机械领域中的电力电子模块基板。具体地说，虽然在共同层叠期间施加的高压力，以及最终的塑性变形，使得可以获得面向内层和外层的平行于叠层平面的表面的那些之间的原子结合，以及使板材中的接触平面中的微粗糙度增密，在内层中产生的以便接收所述热桥接部的孔的侧表面，其平行于所述成叠力安置，形成在原子结合中的弱点并且这些层的机械凝聚(cohesion)易于在这些区域中更弱。已经特别地观察到因瓦合金层和外铜层之间的结合在这些区域中较弱。因瓦合金层和铜外层之间的结合特别地易于在其中基板打算弯曲的区域中断裂。热桥接部的存在是在宏观尺度上的应力奇点以及在所述孔的壁上
的微观尺度的所述内层和外层的固态结合的低质量在弯曲操作期间加重了局部脆弱。然而，时常，用于电力电子模块的基板的制作必然伴有成形，尤其地弯曲，所述基板以便为连接到机电子组件做准备。这样的成形操作尤其地是要求的以建立用于电力模块的电气输入端和输出端，避免需要机械地连接或焊接这些输入端或输出端，其另外会导致附加的非可以忽略的成本和电气不连续性的风险。
技术实现思路
本专利技术的目的是要减轻该缺点并要提供一种用于电力电子部件的基板，其由共同层叠的多层复合材料制成，该基板具有在它的整个面积内的良好的导热性和导电性以及，在打算接收电子芯片的区域中，线性膨胀系数接近硅或任何其他半导体的线性膨胀系数，该基板在宽的温度范围内是可用的并且由此具有比目前可用的基板的寿命长的多的寿命。本专利技术的另一个目的是要提供这样的基板，其还保证多层材料的层之间的凝聚。因此，根据第一方面的本专利技术的主题是用于电力电子部件的基板，包括共同层叠的多层复合材料，该共同层叠的多层复合材料具有至少一个内层和外层，所述至少一个内层由具有根据所述部件的膨胀系数选择的热膨胀系数的材料制成，所述外层由导热材料制成并在任一侧上盖住所述内层并通过由导热材料制成的井状部被连接在一起，所述井状部被布置在所述内层中。每个内层形成一插入件，该插入件位于用于安装所述部件的区域中以使得外层侧向地延伸超过所述插入件。换句话说，穿过低热膨胀系数的内层在导热的外层之间延伸的热井状部能使热移除。然而，低热膨胀系数的材料和导热材料的井状部仅被放置在电子部件之下以使得，在侧向上，没有插入件的外层的共同层叠在这些层之间产生了足够强以使得保持弯曲的能力并成形所述基板的机械结合。例如，内层的材料选自于因瓦合金，低膨胀系数的铁-镍合金，钼和它的合金，铌和它的合金，以及钨和它的合金。根据根据本专利技术的基板的另一个特征，外层和/或井状部的导电材料包括至少一种金属，其选自于铜和它的合金，银和它的合金以及铝和它的合金。根据根据本专利技术的基板的再一个特征，至少一个外层包括至少一个第一区域，其中所述层侧向地延伸超过内层，具有第一厚度以及至少一个第二区域，该至少一个第二区域定位在用于安装所述部件的区域中，具有小于所述第一厚度的第二厚度。例如，外层，其在任一侧上盖住所述内层，每个包括具有所述第一和第二厚度的区域。作为变型，外层中的一个，其盖住所述内层的面之一，包括具有所述第一和第二厚度的区域，另一个外层被层叠并具有恒定的厚度。例如，桥接部周期性地分布在所述材料中。例如可提供每单位面积的井状部的比例小于35％。根据第二方面，本专利技术的主题还是一种电力模块，该电力模块包括基板和电力电子部件，该电力电子部件在用于安装这些部件的一些区域中被安装在所述基板上，所述基板包括共同层叠的多层复合材料，该多层复合材料具有至少一个内层和外层，所述至少一个内层由具有根据所述部件的膨胀系数选择的热膨胀系数的材料制成，所述外层由导热材料制成并在任一侧上盖住所述内层并且通过由导热材料制成的井状部被连接在一起，所述井状部被布置在所述内层中。每个内层形成一插入件，该插入件仅被定位在用于安装所述部件的区域中以使得所述外层侧向地延伸超过所述插入件。根据该电力模块的另一特征，该基板包括弯曲区域。在这些弯曲区域中，外层在没有插入件的情况下被共同层叠。换句话说，在用于安装所述部件的区域的外侧，所述外层在没有插入件的情况下被共同层叠。最后，根据第三方面，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电力电子部件的基板，包括共同层叠的多层复合材料，该共同层叠的多层复合材料具有至少一个内层(8)和外层(6，7)，所述至少一个内层由具有根据所述部件的膨胀系数选择的热膨胀系数的材料制成，所述外层由导热材料制成并在任一侧上盖住所述内层并通过由导热材料制成的井状部(P)被连接在一起，所述井状部被布置在所述内层中，其特征在于，每个内层形成一插入件，该插入件位于用于安装所述部件的区域中以使得所述外层侧向地延伸超过所述插入件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于电力电子部件的基板，包括共同层叠的多层复合材料，该共同层叠的多层复合材料具有至少一个内层(8)和外层(6，7)，所述至少一个内层由具有根据所述部件的膨胀系数选择的热膨胀系数的材料制成，所述外层由导热材料制成并在任一侧上盖住所述内层并通过由导热材料制成的井状部(P)被连接在一起，所述井状部被布置在所述内层中，其特征在于，每个内层形成一插入件，该插入件位于用于安装所述部件的区域中以使得所述外层侧向地延伸超过所述插入件。2.如在权利要求1中所述的基板，其中内层的材料选自于包括因瓦合金、低膨胀系数的铁-镍合金、钼和它的合金、铌和它的合金以及钨和它的合金的组。3.如在权利要求1和2之一中所述的基板，其中所述外层和/或井状部的传导材料包括选自于铜和它的合金、银和它的合金以及铝和它的合金的至少一个金属。4.如在权利要求1到3之一中所述的基板，其中至少一个外层包括至少一个第一区域，其中所述层侧向地延伸超过内层，具有第一厚度，以及至少一个第二区域，该至少一个第二区域位于用于安装所述部件的区域中，具有小于第一厚度的第二厚度。5.如在权利要求4中所述的基板，其中在任一侧上盖住所述内层的外层每个都包括具有所述第一和第二厚度的区域。6.如在权利要求4中所述的基板，包括盖住所述内层的面之一并且包括具有所述第一和第二厚度的区域的外层，以及具有恒定的厚度的层叠的外层。7.如在权利要求1到6的任一项中所述的基板，其中所述井状部被周期性地分布在所述材料中。8.如在权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：J伊德拉克，A卡比，Y比安弗尼，B皮埃尔，
申请(专利权)人：格里塞特，计量与测试国家实验室，工业方法及处理研究发展协会，
类型：发明
国别省市：法国;FR