冷却装置、用于加工冷却装置的方法和功率电路制造方法及图纸

本发明专利技术描述了一种冷却装置（10），它具有铝冷却体（26）和至少一镍板块（90,90’）。所述镍板块（90,90’）利用焊料层（36）与铝冷却体（26）连接。所述冷却装置（10）具有用于固定和用于接收热量的固定面（92,92’），它由背离铝冷却体（26）的镍板块（90）侧面构成。此外还描述了一种用于加工冷却装置的方法以及一个具有如同在这里描述的冷却体（10）的功率电路。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】冷却装置、用于加工冷却装置的方法和功率电路
本专利技术涉及一个冷却装置，一种用于加工该冷却装置的方法和一个配有冷却装置的功率电路。
技术介绍
尤其在汽车应用里面使用电的或电子的电路或功率半导体或者其它电子或电的部件，其在运行中的损失热量必需通过冷却体排出。冷却体一般由良好导热性的铝制成，而电路利用铜基电路板或类似的载体构成。为了保证良好地传热，铜层平面地固定在铝冷却体上。由于不同的热膨胀系数在温度循环时产生剥离现象，它们不利地影响使用寿命和可靠性。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是，给出一种可能性，通过它能够加工具有更长使用寿命的冷却的电路。这个目的通过独立权利要求的内容得以实现。通过从属权利要求的特征以及利用本说明书给出有利的实施方式。已经认识到，在铝冷却体与在其上装配电路板的铜层之间的机械应力对于失效负有责任并且通过减小应力能够提高可靠性。因此建议，利用镍板块减小在冷却体与电路板的在其上安置铜层之间的机械应力，该镍板块建立这两个部件之间的连接或者说设有镍板块用于装配电路板（或者说铜层）。通过使用板块（其厚度超过例如电镀的镍层厚度）可以沿着板块的厚度减小应力。板块的厚度允许在板块纵向延伸方向上变形（与薄的钎焊简化层相反）。所述镍板块可以在与冷却体连接的一侧上相对于板块的相反一侧变形，由此接收并因此也减小应力。因此使用镍的弹性特性，所述板块沿着其厚度方向（即垂直于纵向延伸方向）具有这种特性。背离冷却体的板块一侧同样提供用于装配铜的良好钎焊特性。因此所述板块也能够实现材料过渡。因此描述了一个冷却装置，它具有铝冷却体和至少一镍板块。所述冷却装置设计成装配在电路上、尤其电路结构的铜层上。在此所述镍板块形成固定面形式的（平面的）热传递接口，在固定面上固定铜层。至少一镍板块钎焊在铝冷却体上，尤其利用焊料层。这个焊料层（直接）连接镍板块与铝冷却体。所述焊料层尤其是硬焊料层。所述冷却装置具有用于固定和用于接收热量的固定面，它具有热传递接口的功能。所述固定面由镍板块侧面构成。这个侧面背离铝冷却体并因此也背离在板块与冷却体之间的焊料层。这个侧面是基本平面的，但是也可以适配于要安置的电路板的走向。所述镍板块的厚度最好在板块的每个位置上基本（即以不大于±1%或±0.1%的误差）相同。在冷却体上可以固定一个或多个镍板块（尤其利用焊料层）。多个镍板块可以直接或相互间隔地固定在冷却体表面上。多个镍板块可以位于冷却体的相同的、不同的或相反的侧面上。尤其可以在冷却体的（两个）相反的（最好相互平行的）侧面上分别固定一个镍板块或分别固定多个镍板块。如同已经注意到的那样，至少一镍板块材料锁合地固定在冷却体上，尤其利用材料锁合的连接如钎焊连接（即利用焊料层）。所述冷却体尤其在两侧配有至少一镍板块，用于可以两侧地安置电路板或电路。所述冷却体尤其扁平的且最好基本长方形的。所述冷却体可以具有冷却指，用于将热量排到冷却体外侧面上且尤其在冷却指上排到周围的热介质（空气）上，或者可以具有冷却通道，它穿过冷却体延伸，用于将热量排到通流冷却通道的热介质（液体、尤其是油或水）。所述铝冷却体可以由多个铝板构成。它们上下叠摞。此外它们相互连接，尤其利用焊料层，最好硬焊料层。至少一铝板具有空隙。至少一具有空隙的铝板在两侧被两个其它的铝板遮盖或者单侧地被铝板而在另一侧被板块遮盖。所述空隙形成冷却通道。所述空隙穿过铝板的整个厚度或者只穿过部分相关铝板延伸。所述空隙例如是槽形的。所述空隙一直导引到铝板的棱边。所述空隙可以具有蜿蜒的长度走向，其中所述空隙的长度走向在一个且最好两个不同的铝板纵向延伸方向上延伸。因此所述空隙最好平面地延伸。所述空隙可以在一个或两个方向上按照光栅构成。所述空隙例如冲压或铣削或铸造。所述铝板尤其利用焊料层相互连接。所述焊料层使铝板相互密封。在铝板之间也可以设有其它密封元件（密封的、弹性的材料如硅层），其中所述铝板利用固定元件相互连接，例如螺栓连接，它穿过铝板延伸。铝板可以具有平面的或杆状的冷却鳍，冷却鳍伸进冷却通道里面。具有杆状冷却鳍的结构也称为“针鳍”结构，其中冷却鳍平面地（且最好均匀地）分布。所述冷却鳍尤其延伸到铝冷却体内部、即至少一冷却通道里面，并因此也可以（在功能方面）视为湍流器。所述铝板尤其是轧制铝板，它们可以利用硬焊料钎焊。所述冷却体且尤其是铝板最好具有至少590℃的熔点，其中作为硬焊料（为了连接铝板和/或为了固定镍板块，即作为焊料层）最好使用具有8-15%硅质量分量的铝。所述硬焊料具有最好670-740℃的浇铸温度和570-590℃的凝固区间。尤其AlSi12可以作为硬焊料。所有具有7-13%硅质量分量的铝合金适合作为硬焊料。此外硬焊料的熔化区间可以为575℃-615℃。所述冷却体且尤其是铝板尤其具有小于2%质量分量的镁含量，由此（通过钎焊料）实现良好的使用性。所述冷却体且尤其是铝板具有至少70%的铝质量含量，用于保证耐腐蚀性。可以使用轧制的（或者浇铸的）铝板，尤其也使用AlMg5Si2Mn。在这种情况下铝板的熔化下限例如为594℃。如果铝体不构造为铝板叠摞，则这个铝体可以由这种材料制成，在这里列举的铝板由所述材料制成。因此前面的说明同样涉及铝板和铝冷却体。术语“铝板”和“铝冷却体”具有词“铝”，因此得出，组成部分主要是铝。因此通过使用词“铝”不是验证100%（质量分量）的铝含量（质量含量），而是涉及合金，由此可以是合金，它主要由铝组成，其中不排除所提及的添加物。至少一镍板块具有至少70%、85%且最好至少95%、98%或99%镍的镍质量分量。所述镍板块可以具有金属芯和镍层，该镍层包围金属芯。所述镍层的镍质量含量至少为70%、85%且也至少为95%、98%或99%。所述镍板块的导热性最好至少为70,75且特别优选至少85或90W/m*K。在硬焊料层与铝冷却体或者与相关的铝板连接之前，所述镍板块可以单侧（指向铝冷却体）或两侧地具有硬焊料层。所述镍板块可以指向铝冷却体地具有硬焊料层并且在相反的一侧上具有软焊料层。这种配有至少一焊料层（或者相应的钎焊料）的镍板块与铝冷却体一起叠摞并且钎焊（例如在炉里面）。所述镍板块可以具有至少200、500或800μm的厚度。尤其使用约1mm或1.5mm的板厚（在薄板的意义上）。所述镍板块（并且也包括至少一铝板）可以通过分离、尤其通过切割或冲压相关材料的带或条产生。在冷却体里面可以设有冷却通道，它们具有自由的内横截面，或者在其中加入湍流器。所述湍流器是本身独立的物体（例如折叠的板块），它们与冷却通道内壁连接，或者通过侧面的空隙构成，或者通过体段形成，它们伸进到通道里面。此外描述一种用于加工在这里所述的冷却装置的方法。在本方法范围内将钎焊料涂覆在至少一铝板的连接面上，例如通过印刷或者滚压，尤其通过涂覆或衬入“预制件”作为薄板或薄膜，它形成钎焊料（尤其在冷却装置内部的硬钎焊料）。所述铝板被叠摞。尤其已经配有钎焊料的铝板被叠摞或者所述铝板交替地与构造为薄板或薄膜的钎焊料叠摞。所述钎焊料熔化，用于在铝板之间构成至少一焊料层。这例如通过使铝板与钎焊料一起加热实现，例如在炉里面。所述炉可以抽真空或者可以在内室具有氮气。由此铝冷却体以叠摞的铝板结构产生。可以使用焊剂，尤其作为钎焊料的添加剂。在本方法的范围内还将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷却装置（10），它具有铝冷却体（26）和至少一镍板块（90,90’），它利用焊料层（36）与铝冷却体（26）连接，其中，所述冷却装置（10）具有用于固定和用于接收热量的固定面（92,92’），它由背离铝冷却体（26）的镍板块（90）侧面构成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.10 DE 102014213490.01.一种冷却装置（10），它具有铝冷却体（26）和至少一镍板块（90,90’），它利用焊料层（36）与铝冷却体（26）连接，其中，所述冷却装置（10）具有用于固定和用于接收热量的固定面（92,92’），它由背离铝冷却体（26）的镍板块（90）侧面构成。2.如权利要求1所述的冷却装置，其中，所述至少一镍板块（90,90’）利用焊料层（36）直接与铝冷却体（26）连接。3.如权利要求1或2所述的冷却装置，其中，所述铝冷却体（26）由多个上下叠摞的且相互连接的铝板（20,22,24）构成，其中，至少一铝板（22）具有空隙（50），这些空隙形成冷却通道，该冷却通道由至少一铝板（20,24,）遮盖。4.如权利要求3所述的冷却装置，其中，所述铝板利用焊料层（30,32）相互连接。5.如权利要求3或4所述的冷却装置，其中，所述铝板（20-24）是轧制铝板，它们可以利用硬焊料钎焊。6.如上述权利要求中任一项所述的冷却装置，其中，所述镍板块（90.90’）具有至少70%、85%且最好至少95%、98%或99%镍的镍质量分量，或者所述镍板块具有金属芯和镍层，该镍层包围金属芯并且它具有至少70%、85%且最好至少95%、98%或99%镍的镍质量分量。7.如上述权利要求中任一项所述的冷却装置，其中，所述镍板块（90,90’）具有至少200、5...

【专利技术属性】
技术研发人员：A施米特，T施米德，L凯勒，S里特施蒂格，
申请(专利权)人：大陆汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE