[发明专利]用于元件或电路的承载体

说明书

本申请是申请日为2007年03月23日、申请号为200710089366.0、发明名称为“用于元件或电路的承载体”的原申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于电气或电子元件或电路的承载体，其中所述承载体是不导电或者几乎不导电的。

背景技术

根据现有技术，需要建立平面结构用于大功率电子模块的散热，这些平面结构将由热源（有源或无源的电气部件）散发出来的热量通过众多的中间层（焊接、导热胶、粘结剂、金属化）导出到一个不导电的、规则成形的、几何特征简单的实体（圆盘、矩形基座）中。尽管单个部件的几何特征很简单，但整个层结构却是复杂的，并且需要连续应用差异很大的有缺陷的处理方法，例如粘贴、按压、螺纹连接，并限制了焊接的应用。这种层叠结构的每个边界层都会阻碍热传导，并减少了模块的可靠性和/或使用寿命（氧化、烧毁、老化）或限制了模块的性能。

热导率很小或者不够的有机和陶瓷的电路载体（承载体）必须通过附加措施，如电绝缘的中间层，耐久地以形状配合连接方式安装在一个金属的冷却体上。当热负载增加的时候必须将部分热源由板材导出，通常是安装在一个金属的冷却体上并且与电路载体电连接。

由多种不同材料组成的结构是复杂的，同时也是考虑到长期可靠性的一种折衷方法。增加功率密度的方法只在很小的范围内可行。

因为涉及到一个面平行的结构，导热能力只能被有限利用。

将导电的冷却体与热源直接连接也是不可行的。

发明内容

为了简化承载体同时极大改善散热，本发明提出将承载体与散发热量或输送热量的冷却部件构造为整体。

在一种根据本发明的方案中,所述承载体是一种板材。然后在这个承载体上安装了一些导线。板材的导线可以通过例如热方法与承载体紧密连接，或者可以将金属导线粘结上，或者可以应用导热胶。也可以使用不同类型的导线的组合。

所述部件优选直接散热到承载体或冷却体。这些部件可以直接与承载体连接，或者通过一个层或多个层与承载体连接。

所述元件和部件的概念指的是同一对象。

冷却部件优选为孔、通道、肋条和/或凹槽，这些孔、通道、肋条和/或凹槽可以加载冷却介质。

这种加热或冷却介质可以是气体，例如空气，或者是一种流体，例如水或者油。

在优选的方案中，承载体由至少一种陶瓷成分或者不同陶瓷的复合物制成。在晶体结构方面，这些陶瓷成分可以是单晶体或者多晶体或者是由此的组合。

陶瓷成分或者陶瓷可以是例如氧化铝、工业用氧化铝、氧化锆、不同价位的氧化锆、氮化铝、氮化硅、氧化硅、玻璃陶瓷、LTCC（低温共烧陶瓷）、碳化硅、氮化硼、氧化硼。

从专业的技术角度来说，含量为96%的工业用氧化铝的热导率为大约24W/mK，工业用氧化铝含量＞99%时大约为28W/mK，工业用氮化铝或者纯氮化铝例如大约为180W/mK，氧化锆强化的氧化铝大约为24W/mK，玻璃陶瓷大约为2W/mK。

高的热导率在大功率电子设备、高能LED、缓动高负载安全装置、大功率电阻的应用中具有重要的技术意义。低的热导率在灵敏的高负载电阻上具有重要的技术意义，以及对于必须保证温度尽可能均匀地分布在表面（在承载体上）上的应用也同样具有重要的技术意义。在此是指例如热分析的测量结构。

冷却部件与承载体烧结在一起是十分有意义的，通过这个方法可以简化制造，同时在很多情况下也可以改善整个结构的疲劳强度。

在特殊的方案中，承载体由复合材料制成，这种复合材料包括不导电的或者几乎不导电的基体材料和导热的填料。

基体材料优先选择树脂、聚合物或者硅树脂。

在优选的结构中，复合材料是由聚合物或者硅树脂同陶瓷成分混合组成的多材料体系，例如：

a)含有Al₂O₃的聚合物

b)含有AlN的聚合物

c)含有Al₂O₃/AlN的硅树脂

d)含有ZrO₂/Y₂O₃的硅树脂和聚合物

承载体和/或冷却部件也可以是由金属和/或陶瓷组成的复合物，或者是金属和陶瓷的复合物。

在一种实施方式中，承载体和/或冷却部件多层地制成。