[发明专利]用于对平面物体进行非均匀地冷却的装置、方法和系统

说明书

根据本发明的装置用于对平面物体(2)进行不均匀地冷却，该平面物体具有第一主面(200)和与其相对的第二主面(202)。在此，通过冷却装置(1)从第一主面的方向冷却平面物体。在第二主面上，加热机构(4)局部地作用在第一分面(204)上，使得平面物体在该第一分面上相对于与该第一分面相邻的第二分面(206)被加载热，使得该第一分面比第二分面更慢地冷却，并因此使得平面物体的第二主面在冷却过程期间至少在冷却的部分时段中具有不均匀的温度分布。

技术领域

本发明描述了一种用于不均匀地冷却平面物体的装置以及相关的方法特别是在电子技术领域。进一步描述了该装置在设备中的应用，更确切地说用于电子技术部件的焊接设备中的应用。

背景技术

尤其，在本领域通常是通过焊料连接将电工技术中的部件彼此连接或连接到部件载体。为了产生这种焊料连接，焊料被布置在两个待连接的元件之间并且与待连接的元件接触，液化焊料被冷却到熔点以下。通过冷却过程而固化的焊料形成在两个元件之间以材料结合的焊料连接。

特别是平面式的料焊连接下，这里期望焊料连接形成均匀的层，这就是说一没有气体夹杂物的层，这被称为收缩孔。

DE 10 2011 081 606A1公开了一种用于冷却静态液体焊料的冷却装置，在其中，配置复杂的且受控制的热沉引起焊料的有针对性的不均匀冷却。在冷却过程期间焊料的温度分布应被配置为不均匀的，以便引起在冷却焊料时使焊料的固化前部从起始区域开始向外流动。在这种情况下，必须有效地避免产生缩孔。

根据现有技术的所述冷却装置的缺陷在于，对受控制的热沉的复杂调控。

发明内容

基于对所述事实的认知，本发明基于的目的是，提供一种装置和相关方法，其能够以简单的方式影响平面物体的主面的不均匀的冷却，以及给出一种焊接设备，所述装置能够布置在该焊接设备中。

根据本发明的装置用于对平面物体进行不均匀的冷却，该平面物体具有第一主面和与所述第一主面相对的第二主面。在此，通过冷却装置从第一主面的方向冷却平面物体。在第二主面上，加热机构局部地作用在第一分面上，使得平面物体在所述第一分面上相对于与所述第一分面相邻的第二分面被加热，使得所述第一分面比第二分面更慢地冷却，而且因此，平面物体的第二主面在冷却过程期间至少在冷却的部分时段中具有不均匀的温度分布。

术语“对第二主面进行冷却”在这里应当被理解为，特别地意味着，平面物体的邻接体积，即，其从第二主面延伸到物体内部的局部体积区域同样被一起冷却。类似地适用于第一分面和第二分面。此外，术语“面”在这里明确地不应在数学意义上进行理解，而是可当作一表面来理解，从而该表面可具有一定的拓扑表现，即在其轮廓中具有不同高度。

当然，除非其本身被排除，单独提及的特征可以存在，特别是第一分面和第二分面也可以以多数形式存在。

优选地，平面物体是功率半导体模块的底板，该功率半导体具有布置在其上的功率电子衬底，其中，在底板和相应衬底之间布置有焊料。可选地，该平面物体可以是功率电子衬底，其具有布置在其上的功率半导体结构元件，其中，在衬底和相应的功率半导体结构元件之间布置有焊料。

优选地，冷却装置构造成水冷装置或空气冷却装置。原则上每个冷却装置在冷却期间都可与平面物体的第一主面热接触或与平面物体的第一主面间隔地设置。同样地，每个冷却装置都可构造成均匀地冷却第一主面，其中在这里理解成在技术可行性的范围内均匀地冷却第一主面。

以特别优选的方式，加热机构与第二主面间隔地布置。在这种情况下，加热机构优选构造成IR-LED(红外发光二极管)或黑体辐射器的技术实现方式，其又优选构造成卤素灯，其中，相应优选的最大波长在0.7微米和10微米之间，优选在0.7微米至3微米。