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CN101687264B - 制造一种具有至少一个非板状构件的复合件的方法 - Google Patents

制造一种具有至少一个非板状构件的复合件的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种制造复合件的方法，该复合件由至少两个设有穿孔或者开孔的金属构件组成，尤其是用于制造由至少一个复合件组成的冷却器或者冷却元件或者散热片，其中在由这构件表面构成的接合面上应用接合剂，通过加热到过程温度，使构件相互连接成复合件。也为了能够简单地制造具有复杂几何形状的复合件，从而加强其冷却功率，按照本发明建议：至少第一构件设计成非板状的，并且将这第一构件与至少另一个板状的或者非板状的第二构件相互连接成一个复合件。

Description

制造一种具有至少一个非板状构件的复合件的方法
本发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述的方法和一种按此方法制造的复合件。
特别是用于冷却尤其也是具有大功率的电气构件或者模块，已经得知有冷却器，也有微型冷却器，它们由相互连接成一个堆叠的金属薄板(金属薄膜)组成，并且其中位于堆叠里面的板有这样的构造，也就是说，设有开孔或者穿孔，因此在堆叠或冷却器里面形成了用于冷却介质的冷却通道或流动路径。为了使这些板平面连接，这些板在其接合面上，也就是说在其表面上涂有接合剂。为了进行接合或连接然后就将这些板上下堆叠成板叠，并接着加热到一个对应的过程温度，在这温度时在接合面上应用接合剂而产生一个熔融金属部位(连接-或者熔化层)，从而在冷却之后使这些板相互连接成板叠。
由DE 10 2004 002 841 B3已知一种属于此类的，用于制造这冷却器的方法，其中在接合之前将接合剂也涂覆在开孔或者穿孔的内表面上。
本发明的任务是，对于按权利要求1的前序部分所述的方法进行改进，从而即使是具有复杂几何形状的复合件也可以方便地制造，因此加强了其冷却功率。
按照本发明这个任务通过以下途径来完成：至少一个第一构件设计成非板状的，并且将这第一构件与至少一个另外的板状的或者非板状的第二构件相互连接成一个复合件。用非板状构件可以制成任意几何形状的复合件，因此其冷却功率或者冷却面积与只是板状的构件相比就相应地加强了。
有利地将几种相同的或不同的接合剂涂覆在由构件的表面侧构成的接合表面上。因此可以针对相应的应用场合通过合适地选择接合剂来调整连接的类型。
优选地使至少两个要接合的构件设计成几何上和/或材料上相同的或者不同的。几何上和/或材料上相同的设计方案的优点在于：例如在温度快速交变时，这可能影响到构件，由于两个构件的膨胀系数相同，因此避免了构造中的张紧。几何上和/或材料上不同的设计方案的优点在于：例如对于某些应用，由构造所限定，需要有些局部范围具有很高的，而有些局部范围具有低的导热性和/或强度和/或抗腐蚀性。
优选使至少一个另外的构件全表面地或者局部表面地与一个构件的至少面连接。因此可以实现任意的复合件或结构。
有利地使至少三个构件连接成一个复合件。
在一种实施形式中，在接合过程之前将至少一种或几种相同的或不同的接合剂涂覆在开孔或者穿孔的内表面上。相同接合剂的优点是可以简单地实现接合过程。用不同的接合剂可以单个地调整连接质量。通过使接合剂匹配于所要连接的构件，就可以用不同材料制造复合件。
优选地，至少两个构件同时在一个方法步骤或多个方法步骤中相互连接。在一个方法步骤中的连接的优点是：例如可成本有利地制造复杂的结构。在多个方法步骤中的连接的优点是：具有不同应用条件的不同接合剂可依次应用。
在优选的设计方案中，使构件在相同的或者不同的工艺温度时相互连接。工艺温度优选地取决于在所要连接位置上构件的材料。
在铜或者铜合金构件时，优选应用CuO和/或Cu2O作为接合剂，而且在1,065℃和1,082℃之间的范围里的过程温度时进行接合。
有利地将一种由Ni-P(镍和磷)组成的合金应用作为接合剂，其例如磷的含量在1％-20％(重量)之间，并且在850℃至1082℃的范围里的过程温度时进行接合。
在另一个设计方案中，应用银或者一种银合金作为接合剂，并且在780℃至1080℃之间的范围里的过程温度时进行接合。
在另一个设计方案中，应用锡或者一种锡合金作为接合剂，并且在170℃至280℃之间的过程温度时进行接合。
在另一个设计方案中，应用玻璃或者一种由玻璃和金属组成的混合物作为接合剂，并且在120℃至1100℃之间的过程温度时进行接合。玻璃在构件和所要涂覆的金属化部之间起到增附剂的功能。玻璃的比例应该这样来选择，从而不低于希望的载流能力。
为了在连接之后不在开口部位里和在两个构件之间的过渡处，此外通过在冷却时连接层或者融化层的退化，和/或在接合期间通过用熔融金属的不充分浸润而在连接层里形成死腔，优选在接合之前使所有的构件，至少在其接合面上以及也在所有存在的开孔或者穿孔处，涂覆有接合剂。
在一种设计方案中，在接合之前只是构件的一部分至少在其接合面上以及在其开孔或者穿孔处涂覆有接合剂。在这不施加接合剂的构件上因此在任何情况下都保留着本身材料的表面。
在一种设计方案中，相邻的构件中分别只有一个涂覆了接合剂，确切地说，也在可能的存在于这构件中的开孔或者穿孔范围里。
优选通过至少两个构件的接合，形成一种隔绝的或者连接的，或者敞开的或者部分闭合的，或者闭合的通道结构。这使得构件或者复合件更容易冷却。
优选地使通道结构这样制成，从而使加热-或冷却介质可以通过它们导引，而这些介质例如是空气，氮气，水或者油。
在一种实施形式中，通过至少两个构件的接合形成一个装配表面，借助于它可以使复合件与一个上系统连接。这些连接例如可以是夹紧，铆接，螺钉固定或者钎焊。上系统例如可以是外壳。
优选地使单个构件和/或复合件与导电的或者导热的路径全表面地或者部分表面地连接。
优选地使单个构件和/或复合件与有源的或者无源的电气或电子构件连接。
优选地使金属构件在接合过程之前与一个支承体连接，其中支承体是不导电的或者几乎不导电的，并且成一体地设有排出或者输入热量的冷却元件，而且支承体和/或冷却元件由至少一种陶瓷部件或者一种不同陶瓷的复合件组成。
与冷却元件成一体的支承体例如在DE 10 2007 014433 A1中作了介绍。
一种按照本发明的方法制成的复合件优选是一种陶瓷散热件。
所谓散热件就是一种用于电气或者电子结构元件或者线路的支承体，其中支承体是不导电的或者几乎不导电的，并且支承体成一体地设有排出或者输入热量的冷却元件。支承体优选地是一个线路板，而冷却元件则是孔，通道，筋和/或凹槽，它们可以加上一种加热或者冷却的介质。支承体和/或冷却元件例如由至少一种陶瓷部件或者一种不同陶瓷的复合件组成。

Claims (16)

1.用于制造复合件的方法，该复合件由至少两个设有穿孔或者开孔的金属构件组成，用于制造由至少一个复合件组成的冷却器或者冷却元件或者散热器，其中在由这构件表面侧构成的接合面上应用接合剂，通过加热到过程温度，使构件相互连接成复合件，其中，至少一个第一构件设计成非板状的，并且将这第一构件与至少一个另外的板状的或者非板状的第二构件相互连接成复合件，其特征在于，金属构件在接合过程之前与支承体连接，其中支承体是不导电的或者几乎不导电的，并且成一体地设有排出或者输入热量的冷却元件，而且支承体和/或冷却元件由至少一个陶瓷部件组成。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，将多种相同的或不同的接合剂涂覆在由构件的表面侧构成的接合表面上。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在接合过程之前将至少一种或多种相同的或不同的接合剂涂覆在开孔或者穿孔的内表面上。
4.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使至少两个构件同时地在一个方法步骤中或者多个方法步骤中相互连接。
5.按权利要求4所述的方法，其特征在于，使构件在相同的或者不同的工艺温度时相互连接。
6.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，就铜或者铜合金构件而言，应用CuO和/或Cu2O作为接合剂，而且在1，065℃和1,082℃之间的范围里的过程温度时进行接合。
7.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将由Ni-P组成的合金应用作为接合剂，并且在850℃至1082℃的范围里的过程温度时进行接合。
8.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，应用银或者银合金作为接合剂，并且在780℃至1080℃之间的范围里的过程温度时进行接合。
9.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，应用锡或者锡合金作为接合剂，并且在170℃至280℃之间的过程温度时进行接合。
10.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，应用玻璃或者由玻璃和金属组成的混合物作为接合剂，并且在120℃至1100℃之间的过程温度时进行接合。
11.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在接合之前使所有的构件或者只是使构件的一部分至少在其接合面上以及也在所有存在的开孔或者穿孔处涂覆有接合剂。
12.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过至少两个构件的接合，形成隔绝的或者连接的，或者敞开的或者部分闭合的，或者闭合的通道结构。
13.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，单个构件和/或复合件与导电的和/或者导热的路径全表面地或者部分表面地连接。
14.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，单个构件和/或复合件与有源的或者无源的电气或电子构件连接。
15.按权利要求7所述的方法，其特征在于，将由磷的含量在1％-20％(重量)之间的Ni-P组成的合金应用作为接合剂。
16.按照权利要求1至15之一所述方法制成的复合件，其特征在于，复合件是陶瓷散热件。
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