[发明专利]冷却装置和用于生产冷却装置的方法

说明书

本发明涉及一种用于冷却功率电子器件(7)的冷却装置(1)。所述冷却装置(1)包括散热冷却板(2)，在所述散热冷却板(2)上固定有具有用于固定和接触所述功率电子器件(7)的多个导体(6)的接触表面(5)。此处，所述接触表面(5)与所述散热冷却板(2)电绝缘。根据本发明，在所述散热冷却板(2)和所述接触表面(5)之间布置有至少一个有机中间层(3)，其以牢固结合方式固定到所述散热冷却板(2)。

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于冷却功率电子器件的冷却装置。本发明还涉及一种用于生产冷却装置的方法。

背景技术

功率电子器件通常布置在Al₂O₃陶瓷导体支撑件上，该支撑件在两侧涂有铜-所谓的DCB基板(直接铜键合导体支撑件)并且将其焊接在顶侧。在功率电子器件的功能检查之后，DCB基板通过低于450℃的焊接方法连接到底侧的铜板。由功率电子器件在DCB基板中产生的热量可以通过铜板消散，并且功率电子器件以这种方式冷却。由于成本和重量的原因，铜板越来越多地被铝板或铝合金板取代。然而，由于铝板上的氧化层，涂有铜的DCB基板和铝板之间的焊接方法不容易实现。

现有技术中已知一些解决上述问题的方案。相应地，通过已知的焊接方法将受控气氛中的镍板和随后的DCB基板焊接到例如铝板上。不利的是，镍板具有比铝板低的导热率，并且焊接在镍板上需要额外的花费。此外，还例如通过使用Al-Si焊料在约600℃下钎焊的方法，尝试将DCB基板钎焊到铝板上。然而，高的工艺温度在冷却期间导致了DCB板中的内部应力和损坏。将DCB基板焊接到铝板上也只在高的工艺温度和对小的几何形状-例如触点可行。因此，这些方法都不能带来对所述问题的满意解决方案。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种克服了上述缺点的冷却装置和用于生产冷却装置的方法。

根据本发明，该目的通过独立权利要求的主题解决。有利的实施例是从属权利要求的主题。

本发明基于用替代的接合方法取代在用于冷却功率电子器件的冷却装置的生产方法期间的焊接和钎焊方法的整体思想。这种情况下的通用冷却装置包括散热冷却板，在该散热冷却板上固定有具有用于固定和接触功率电子器件的多个导体的接触表面。这里，接触表面与散热冷却板电绝缘。根据本发明，在散热冷却板和接触表面之间设置有至少一个有机中间层，其以牢固结合方式固定到散热冷却板上。

这种情况下的散热冷却板可以由铜或铝或铝合金或铝塑复合材料构成。散热冷却板具有高导热性，从而功率电子器件中产生的热量可以通过散热冷却板消散。接触表面可以由铜构成，并且包括多个导体，功率电子器件以导电方式(例如通过低于450℃的焊接方法)固定在所述多个导体上。这里，功率电子器件可以包括多个电子单元-诸如晶体管、换能器或电容器-以这种方式电互连。

实际上，冷却板与接触表面电绝缘，从而避免了功率电子器件和通常导电的冷却板之间的漏电。

根据本发明，至少一个有机中间层以牢固结合方式固定到冷却板上。在这种情况下，冷却板和有机中间层之间的牢固结合连接是由原子力或分子力产生的，并且在不破坏有机中间层的情况下是不可断开的。有机中间层可以例如通过涂层方法涂覆到冷却板上，或者利用供热以牢固结合方式以薄膜的形式固定到冷却板上。在有机中间层上，可以固定冷却装置的其他部件，其中有机中间层具有低的工艺温度，因此冷却装置可以在较低的工艺温度下生产。因此，特别有利地避免了冷却装置的其他部件中的内部应力。除此之外，由于有机中间层，冷却装置的生产期间的生产步骤的数量减少，于是实现了成本和时间优势。

在根据本发明的冷却装置的尤其有利的进一步扩展中，限定了有机中间层是粘合层，并且冷却装置包括固定到粘合层的陶瓷板。这里，接触表面以牢固结合方式固定到陶瓷板上，并通过陶瓷板与散热冷却板电绝缘。有利地，将陶瓷板固定在粘合层上可以在低于250℃的工艺温度下进行，于是有利地避免了陶瓷板和接触表面中的内部应力。另外，不再需要传统上必需的生产步骤，于是减小了生产花费和制造成本。