用于元件或电路的冷却盒制造技术

本发明专利技术涉及一种由材料制成的用于电气或电子元件或电路的冷却盒（１），其中该冷却盒（１）不导电或几乎不导电、整块或多块地构成并且具有由该材料包围的空腔（４），该空腔（４）被封闭或设有至少一个开口（２）。为了改善散热而提出冷却盒（１）的至少一个表面区域由功能导电性和／或导热性来定义。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于元件或电路的冷却盒本专利技术涉及一种由材料制成的用于电气或电子元件或电路的冷 却盒，其中该冷却盒不导电或几乎不导电、整块或者多块地构成并且 具有由该材料包围的空腔，该空腔被封闭或设有至少一个开口 。根据现有技术，为了从功率电子学模块散热而构造平面结构，这 些平面结构将从热源(主动或被动电气部件)中扩散出来的热量通过 大量中间层(焊料、导电浆料、粘贴剂、金属喷涂)排入不导电的、 均匀成形的、几何形状简单的物体(圆盘、矩形衬底)。各个部件的 几何形状虽然简单，但是整个层结构是复杂的并且要以连续应用诸如 粘贴、冲压、螺栓固定以及受限地还有焊接之类的非常不同且带有缺 陷的方法为条件。这种堆垛结构的每个界面代表热传递的屏障并且要 么减少模块的可靠性和/或使用寿命(氧化、烧穿、老化)要么限制 其功率。在DE 296 12 943 Ul、 DE 91 10 268 Ul、 DE 92 01 158 Ul、 DE 195 27 674 C2或者DE 295 14 012 Ul中描述了冷却盒。电绝缘的中;司i:之类的'pfi"加措施被持久地形状配合地'附加在金属冷 却体上。在热负载上升时，热源必须部分地从印刷电路板上移除并且 在传统意义上安装在金属冷却体上以及与电路载体电连接。如果从长期可靠性来看，那么由多种不同材料构成的结构是复杂的并且是一种妥协。增大功率密度仅在小范围上是可能的。由于涉及的是平面平行结构，因而热导率仅在一定条件下才被涉及。可导电的冷却体与热源的直接连接也同样是不可能的。通常，在功率晶闸管中选择冷却体和晶闸管的交替结构。为了使热传递最优，这种结构被机械地张紧。随此张紧而来的是热膨胀的动态过程。在时间上对张紧力的控制仅可通过附加的耗费来确保。本专利技术的任务在于，在散热方面显著改善根据权利要求1的前序部分所述的冷却盒。此外，应扩展冷却盒的使用形式。在另一任务中，应改善冷却盒的可靠性及其耐热交变性。根据本专利技术，该任务是通过权利要求1的特征解决的。 根据本专利技术，冷却盒的至少一个表面区域是由功能导电性和/或 导热性定义的。在优选的改进方案中，冷却盒的由功能导电性和/或 导热性定义的表面区域是与冷却盒的材料烧结的敷金属层。通过此烧结的敷金属层显著改善了与敷金属层连接的(经焊接 的)部件的散热。在作为具有极多废热的部件的小面积功率半导体情形中，冷却体 与半导体的连接在匹配的膨胀系数情况下提供显著更高的可靠性水平。在一个根据本专利技术的设计方案中，表面区域是印刷电路板。表面 区域指的是冷却盒的由功能导电性和/或导热性定义的部分，即具有 与冷却盒的材料烧结的敷金属层的部分。因此，冷却盒同时具有印刷 电路板的功能以及极高的导热性。通过敷金属层将导体电路敷设到冷却盒上，即可如此敷设经烧结 的敷金属层，以使得该敷金属层构成印刷电路板。因此，印刷电路板 的导体电路通过热过程(烧结)与冷却盒紧密相连。附加地，还可以 粘上金属的导体电路并且可应用导电的粘贴剂。还可以使用不同导体 电路类型的纽Z^。根据本专利技术，各部件具有进入冷却盒的直接散热。这些部件可以 例如直接或通过一层或多层与冷却盒相连接。以下，元件和部件这两个概念描述相同的物体。在一种实施方式中，冷却盒的空腔^皮加载了加热或冷却介质。该 加热或冷却介质可持久地保留在空腔内或者通过空腔的至少一个入 口始终或者根据需要以具有相同或不同温度的不同的加热或冷却介 质来交换。该加热或冷却介质优选是诸如空气或氮气之类的气体或者诸如 水或油之类的液体。在优选的设计方案中，冷却盒由至少一个陶瓷部件或者不同陶瓷 的复合组成。陶瓷部件在晶体学意义上可以单晶或多晶或单晶和多晶 的组合的形式出现。优选地，多块的冷却盒的各个分块通过粘贴、烧结、钎焊、反应 钎焊、夹紧、铆接、张紧并且优选通过用附加的密封材料的密封来彼此连接。至少两种用于组装由至少两个分块组成的冷却盒的不同连接 技术的组合也是可能的。陶瓷部件或陶瓷可以例如是氧化铝、工业氧化铝、氧化锆、不同掺杂的氧化锆、氮化铝、氮化硅、氧化硅、玻璃陶瓷、LTCC (低温 共烧陶瓷)陶瓷、碳化硅、氮化硼、氧化硼。具有特别技术意义的是具有热导率约为24 W/mK的96%的工业 氧化铝、以及具有约28 W/mK的>99%的工业氧化铝、具有例如约 180 W/mKde的工业的或纯的氮化铝、具有约24W /mK的用氧化锆 加强的氧化铝、以及具有约2 W/mK的玻璃陶资。高的热导率在诸如功率电子学、高功率LED、惰性高负载熔丝、 处理器、功率电阻之类的应用中具有特别的技术意义。低热导率在快速高负载电阻中以及在必须确保(冷却盒的)表面上尽可能均匀的温 度分布的应用中具有特别的技术意义。此处例如可以提及热分析的测 量装置结构。在特定的设计方案中，冷却盒由合成材料形成，并且该合成材料 包含具有导热附加料的不导电或几乎不导电的基体材料。 优选地，将树脂、聚合物或硅树脂用作基体材料。 在优选的设计方案中，合成材料是由混有陶瓷组分的聚4、物或硅 树脂形成的多材料系统，例如a) 混有A1203的聚合物b) 混有AIN的聚合物c) 混有A1203/AIN的珪树脂d) 混有Zr02/Y203的硅树脂、聚合物冷却盒还可以是由金属和/或陶瓷制成的合成物或者是陶瓷和金 属的复合物。还可以通过在冷却盒是多块的情况下将至少一块实施为金属的 方式将冷却盒制造为是混合式冷却盒。例如，可以使用铝、铜、镍、钨或者特种钢。在一种实施方式中，冷却盒上的敷金属层被构造为多层。 有意义的是，电气或电子元件导电地和/或导热地与冷却盒相连接。元件可以例如是电气或电子或主动或被动或几何的本体或者它们的4壬意组合。在本专利技术的改进方案中，至少一种装配可能性与冷却盒相联系。通过此装配可能性，冷却盒可以与其他具有或不具有电气或电子 元件或电路的冷却盒相连接。固定可通过螺松固定、铆接、夹紧、粘 贴、巻曲、焊接、钎焊或者其他固定可能性来进行。冷却盒的空腔的表面可以承担不属于冷却盒的空腔的所有表面 的功能，反之亦然。在本专利技术的改进方案中，冷却盒的表面和/或冷却盒的属于空腔 的表面承载或者具有导致表面变化效果的任意的表面结构。有利地，在冷却盒上设置一个或多个表面结构或其组合，并且这 些表面结构例如是表面打毛、起皱、起槽、表面中穿孔或者树枝状的 或分叉结构。优选地，表面结构例如是平坦的或不平的或粗糙的表面，这些表 面尤其形状配合地和/或持久地和/或暂时地或作为它们的組合与要被 安装的部件的同样不平的或平坦的或粗糙的表面相连接。连接类型可 以例如是钎焊或者粘贴。在特定的实施方式中，冷却盒在整个表面上或者在部分表面上与 元件形状配合连接。该连接可以例如持久地或暂时地或作为它们的组 合存在。元件可以例如是电气或电子或主动或^f皮动或几何的本体或者 它们的任意组合。在一个设计方案中，冷却盒是平面的或者设有凹坑或者设有凸 起，其中它们利用相应的冷却盒元件整块地或者多块地构造。此外优选地，敷金属层大于5jim并且通过DCB方法(直接敷铜) 或者AMB方法(活性金属钎焊)来应用。这些敷金属层可以例如由 铜或铝或它们的组合形成。度下。在运行期间，现在可以在这些部件处通过它们的运4亍在极短的 时间内产生局部的温度最大值。在部件的周围会出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由材料制成的用于电气或电子元件或电路的冷却盒（１），其中所述冷却盒（１）不导电或几乎不导电、整块或多块地构成并且具有由所述材料包围的空腔（４），所述空腔（４）被封闭或设有至少一个开口（２），其特征在于，所述冷却盒（１）的至少一个表面区域是由功能导电性和／或导热性定义的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：CP克卢格，
申请(专利权)人：陶瓷技术股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]