[发明专利]散热装置和具有散热装置的组合或模块单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种模块单元。

背景技术

一般通用的和必需的是，对电气或电子的构件或组件并对此特别 是对功率构件或功率部件或功率模块进行冷却以排出耗散热，而且分 别经由至少一个具有至少一个冷却体的散热装置(冷却器)实现。为 此还特别已知这样的散热装置，其中冷却体构成至少一个优选强力分 岔的冷却通道结构，其可由输送液态的和/或气态的和/或蒸汽状的热 量的介质或冷却介质、例如水流过。

为了尽可能最好的冷却，在这方面在许多情况下至少符合目的的 是，这些构件或组件经由一焊接连接与散热装置的冷却体的一外部的 冷却面相连接。在这种情况下冷却体至少在其外部的冷却面的区域内 由高热导率的金属材料、特别是铜或铝构成。在构件或组件与冷却体 之间的焊接连接此外还具有这样的优点，即两个元件可以分开制造并 且只在其制造以后才相互连接。

但成问题的是，在相应的冷却体与一组合或模块单元的具有至少 一个电构件的部分之间的焊接连接或焊层由于通常经由焊层相互连接 的各元件的很不同的热膨胀系数而承受很大的热致机械负载。这在经 常的温度变化时是特别明显的，如其例如在在电构件或在电组件中出 现的持续的负载交变时，这例如在电驱动控制装置中就是这种情况。 该热致机械负载导致焊接连接的过早的老化并且在极端情况下导致该 焊接连接的部分的或完全的脱离，并从而导致构件或组件所需的冷却 的损失。

已知所谓“DCB方法”(直接铜结合工艺， Direct-Copper-Bond-Technology)例如用于各金属层或金属薄板(例 如铜薄板或铜箔)相互连接和/或与陶瓷或陶瓷层相连接，并且在应用 金属薄板或铜薄板或金属箔或铜箔的情况下，它们在其表面侧具有一 层或一镀层(熔化层)，其由由金属和一反应气体优选氧气构成的化学 连接构成。在该例如在US-PS3744120或DE-PS2319854中描述的 方法中，该层或该镀层(熔化层)构成一低共熔混合物，其熔化温度 低于金属(例如铜)的熔化温度，从而通过箔在陶瓷上的加设和通过 全部层的加热能够将它们相互连接，更确切地说通过金属或铜基本上 只在熔化层或氧化层的区域内的熔化。

这种DCB方法在这种情况下具有例如以下方法步骤：

铜箔的氧化，使其产生一均匀的氧化铜层；

铜箔在陶瓷层上的安装；

将复合结构加热到一在约1025至1083℃之间的过程温度，例如 加热到约1071℃；

冷却到室温。

此外已知所谓活性焊接方法(DE 2213115，EP-A-153618)例如 用于连接构成金属化(Metallisierung)的各金属层或金属箔(特别是 铜层或铜箔)与陶瓷材料的连接。在该方法中，其特别也用于制造金 属-陶瓷基板，在一在约800-1000℃之间的温度下通过一硬焊料的应用 制造一在金属箔、例如铜箔与陶瓷基板、例如氮化铝-陶瓷之间的连接， 该硬焊料除一主成分如铜、银和/或金外还包含一活性金属。该活性金 属，其例如是族Hf、Ti、Zr、Nb、Ce中的至少一个元素，通过化学 反应制造焊料与陶瓷之间的连接，同时焊料与金属之间的连接是金属 的硬焊料连接。

发明内容

本发明的目的是，提供一种具有散热装置的模块单元，其避免上 述缺点。本发明的模块单元包含至少一个用于冷却至少一个电气或电 子元件或模块的散热装置，所述散热装置包括至少一个冷却体，所述 冷却体构成至少一个冷却面用以连接待冷却的电气或电子元件或模块 并且至少在所述冷却面上由金属材料构成，所述冷却体设有至少一个 直接加设到所述冷却面上的至少单层的平衡层，所述平衡层具有大于 100W/m°K的热导率和小于10×10^-6/°K的热膨胀系数。根据本发明规 定，模块包含一基板或载体，其是陶瓷-金属基板，该陶瓷-金属基板 包括一陶瓷层和在陶瓷层的各表面侧上的金属化，在所述基板或载体 上设置所述至少一个电气或电子元件，并且在所述至少一个平衡层或 在所述平衡层上加设的另一层上经由焊层固定所述基板或载体。