用于制造冷却元件的方法和以这种方法制造的冷却元件技术

本发明专利技术涉及一种用于制造用于电气构件或电子构件、尤其半导体元件的冷却元件(1)的方法，其中制成的冷却元件(1)具有冷却流体通道系统，在运行时，冷却流体可以贯穿所述冷却流体通道系统，所述方法包括：提供至少一个第一金属层(11)；在至少一个第一金属层(11)中实现至少一个留空部(21，22)；以及借助于至少一个留空部(21，22)构成冷却流体通道系统的至少一个子部段，其中至少一个第一金属层(11)中的至少一个留空部(21，22)的至少一个第一部分(21)通过腐蚀、尤其电火花腐蚀来实现。尤其电火花腐蚀来实现。尤其电火花腐蚀来实现。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造冷却元件的方法和以这种方法制造的冷却元件


[0001]本专利技术涉及用于制造冷却元件的方法和以这种方法制造的冷却元件。

技术介绍

[0002]用于冷却电气构件或电子构件、尤其半导体例如激光二极管的冷却元件从现有技术中充分已知。在此，电气构件或电子构件在其运行期间产生热量，所述热量借助于冷却元件引走，以便因此再次确保电气构件或电子构件的持久的功能性。这尤其适用于激光二极管，其中几摄氏度的温度差可能就引起功率和/或使用寿命的明显的损害。
[0003]为了冷却构件，通常连接到构件上的冷却元件典型地具有冷却流体通道系统，在运行时，引导冷却流体穿过所述冷却流体通道系统，以便吸收和运走由电气构件或电子构件发出的热量。在此优选地使用鳍结构，其中多个接片状元件伸入到冷却流体通道系统中，以便提供与冷却流体的尽可能大的接触面，由此改进从限界冷却流体通道系统的壁到冷却流体上的热传递。
[0004]对应地期望的是，在尽可能最小的空间上结合尽可能多的所述接片状元件，以便确保鳍结构与流体之间的过渡处的最佳冷却性能。
[0005]相邻的接片状元件的这种尽可能近的设置通过可以通过制造方法在两个相邻的接片状元件之间实现的最小可能的间距来限界。
[0006]典型地，接片状元件通过金属层中的留空部的对应的蚀刻来实现，所述金属层直接地或间接地经由例如陶瓷金属衬底承载电气构件或电子构件，其中所述金属层和必要时不同结构化的金属层沿着堆叠方向彼此上下堆叠，以便形成具有冷却流体通道系统的冷却元件。
[0007]在此已经证实，借助于尽可能薄的金属层，可以在相邻的接片状元件之间实现比较小的间距，使得已经建立，多个、优选两个至三个尽可能薄的金属层彼此上下堆叠，以便因此获得具有沿着堆叠方向足够大的延展并且同时具有两个相邻的接片状元件之间的小的间距的接片状元件。然而在这种方法中，由于在彼此上下堆叠的金属层之间在垂直于堆叠方向的方向上发生的偏移，两个相邻的接片状元件之间的最小间距被限制于0.3mm或更大。

技术实现思路

[0008]基于此，本专利技术的目的是提供一种冷却元件，所述冷却元件相对于从现有技术中已知的冷却元件具有改进的冷却效果，其中用于冷却流体通道系统的更精细结构化的留空部尤其可行。
[0009]所述目的通过根据权利要求1的方法和根据权利要求10的冷却元件来实现。本专利技术的其他优点和特性从从属权利要求和说明书以及附图中得出。
[0010]根据本专利技术的第一方面，提出一种用于制造用于电气构件或电子构件、尤其半导体元件的冷却元件的方法，其中制成的冷却元件具有冷却流体通道系统，在运行时，冷却流
体可以贯穿所述冷却流体通道系统，所述方法包括：
[0011]‑
提供至少一个第一金属层，
[0012]‑
在至少一个第一金属层中实现至少一个留空部，以及
[0013]‑
借助于至少一个留空部构成冷却流体通道系统的至少一个子部段，
[0014]其中至少一个第一金属层中的至少一个留空部的至少一个第一部分通过腐蚀、尤其电火花腐蚀来实现。
[0015]相对于从现有技术中已知的方法，根据本专利技术提出，通过腐蚀、尤其电火花腐蚀(例如线腐蚀(Drahterodieren)或沉蚀(Senkenerodieren))实现至少一个第一金属层中的至少一个留空部的至少一部分。腐蚀尤其允许成型非常小的或精细结构化的留空部或留空部部段，其中尤其也可以实现留空部子部段、即至少一个留空部的第一部分，其中至少一个第一金属层中的两个相对置的侧面、例如相邻的接片状元件的两个相对置的侧面之间的间距与小于0.3mm的值相关联。以对应的方式，可以在各个第一金属层中实现留空部，所述留空部在随后制成的冷却流体通道系统中构成非常窄的通道部段或非常窄的部段，冷却流体可以被引导穿过所述通道部段或所述部段，而多个第一金属层尤其不必彼此上下堆叠。因此，与从现有技术中已知的冷却结构相比，可以制造小得多和窄得多的冷却结构、例如冷却元件中的鳍结构，使得可以明显改进冷却元件的冷却效果。
[0016]电火花腐蚀或腐蚀优选地涉及用于导电材料的热去除，其中所述方法基于作为工具的电极与至少一个第一金属层之间的放电过程(电火花)。电火花腐蚀尤其根据按照标准DIN 8580的去除来进行。至少一个第一金属层中的至少一个留空部可以延伸穿过整个至少一个第一金属层(优选地借助于线腐蚀制造)，或者至少一个第一金属层中的至少一个留空部成型成盲孔式的(例如通过在至少一个第一金属层中进行沉蚀来实现)。
[0017]在腐蚀时，优选地在不导电的介质、例如油或去离子水中进行处理。然后将电极工具引向工件、即至少一个第一金属层至0.004mm至0.5mm。然后通过提高施加的电压有针对性地促使电火花放电，接着，所产生的电火花点状地熔融材料并使其蒸发，使得实现至少一个第一金属层中的至少一个留空部。还优选地提出，冷却元件具有连接面，电气构件或电子构件可以连接在所述连接面上，其中至少一个第一金属层中的至少一个第一留空部的至少一个第一部分邻接所述连接面。即至少一个留空部的通过腐蚀制造的第一部分邻接连接面和/或构成在所述连接面附近。
[0018]半导体元件特别优选地是激光二极管，对于所述激光二极管，冷却效率对其功率效率和使用寿命是明显决定性的。
[0019]还可设想，借助于腐蚀制造的第一部分在随后制成的冷却元件中是鳍结构的一部分。例如，第一部分构成作为鳍结构的一部分的两个接片状元件之间的中间空间，用于有效引走热量的冷却流体被引导穿过所述鳍结构。
[0020]优选地还提出，所述方法还包括：
[0021]‑
提供至少一个第二金属层，以及
[0022]‑
沿着堆叠方向堆叠至少一个第一金属层和至少一个第二金属层以构成冷却流体通道的至少一个子部段。
[0023]尤其提出，至少一个第一金属层和/或至少一个第二金属层沿着主延伸平面延伸并且沿着垂直于主延伸平面延伸的堆叠方向彼此上下堆叠。
[0024]优选地，冷却元件包括至少一个第三金属层，所述至少一个第三金属层同样沿着主延伸平面延伸并且在垂直于堆叠方向与至少一个第一金属层和至少一个第二金属层一起以彼此上下堆叠的方式设置。在此尤其提出，至少一个第一金属层、至少一个第二金属层和至少一个第三金属层在至少一个留空部的位置和形状方面彼此不同。尤其提出，彼此上下设置的至少一个第一金属层、至少一个第二金属层和/或至少一个第三金属层在堆叠状态中构成冷却流体通道系统，在运行期间，冷却流体可以被引导穿过所述冷却流体通道系统，以便将热量从连接面引走。
[0025]优选地在至少一个第一金属层、至少一个第二金属层和/或至少一个第三金属层中通过腐蚀来制造至少一个留空部的至少一个第一部分。此外，冷却流体通道系统尤其具有例如延伸穿过至少一个第一金属层、至少一个第二金属层和/或至少一个第三金属层的输送区域和导出区域，其中冷却流体通道系统优选地构成为，使得在冷却流体从输送区域转移到导出区域中时，冷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制造用于电气构件或电子构件、尤其半导体元件的冷却元件(1)的方法，其中制成的冷却元件(1)具有冷却流体通道系统，在运行时，冷却流体能够贯穿所述冷却流体通道系统，所述方法包括：
‑
提供至少一个第一金属层(11)，
‑
在所述至少一个第一金属层(11)中实现至少一个留空部(21，22)，以及
‑
借助于所述至少一个留空部(21，22)构成所述冷却流体通道系统的至少一个子部段，其中所述至少一个第一金属层(11)中的至少一个留空部(21，22)的至少一个第一部分(21)通过腐蚀、尤其电火花腐蚀来实现。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
‑
提供至少一个第二金属层(12)，以及
‑
沿着堆叠方向(S)堆叠所述至少一个第一金属层(11)和所述至少一个第二金属层(12)以构成所述冷却流体通道系统的至少一个子部段。3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述至少一个第一金属层(11)中的至少一个留空部(21，22)的至少一个第二部分(22)通过蚀刻来实现。4.根据权利要求3所述的方法，其中用于构成所述至少一个第一金属层(11)中的至少一个留空部(21，22)的至少一个第二部分(22)的蚀刻在时间上在形成所述至少一个第一金属层(11)中的至少一个留空部(21，22)的至少一个第一部分(21)之前通过腐蚀来实现。5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中在制成状态中，所述至少一个留空部(21)的至少一个第一部分(21)具有相对置的侧壁，所述侧壁的间距(A1)低于第一阈值，和/或在所述制成状态中，所述至少一个留空部(22)的至少一个第二部...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰内斯，
申请(专利权)人：通快光子学公司，
类型：发明
国别省市：