CN115136286A - 用于制造冷却元件的方法和借助这种方法制造的冷却元件 - Google Patents
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Abstract
一种用于制造冷却元件(1)的方法，所述冷却元件尤其是微型冷却元件，所述方法包括：‑提供至少一个第一金属层(11)和至少一个第二金属层(12)；‑将至少一个第一金属层(11)和/或至少一个第二金属层(12)氧化(101)；‑将至少一个第一金属层(11)和/或至少一个第二金属层(12)结构化(102)，以构成至少一个凹口(21、22)；‑将至少一个第一金属层(11)和至少一个第二金属层(12)连接(103)以构成冷却元件(1)，尤其通过接合，其中在组装状态下由在至少一个第一金属层(11)和/或至少一个第二金属层(12)中的凹口(21、22)形成在冷却元件(1)中的冷却通道的至少一个子部段，并且其中在连接(103)之前至少部段地，优选完全地，以除去被氧化的表面的方式提供所述凹口(21、22)的内侧。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造冷却元件的方法和借助这种方法制造的冷却元件。
背景技术
从现有技术中周知的是用于冷却电气或电子的器件，尤其半导体，例如激光二极管的冷却元件。在此，电气的或电子的器件在其运行期间形成热，所述热应借助于冷却元件导出，以便这样又保证电气的或电子的器件的持久的功能性。这尤其涉及激光二极管，其中几℃的温度差已经会造成显著地损害功率和/或使用寿命。
为了冷却器件，通常连结于器件的冷却元件典型地具有冷却通道，通过所述冷却通道在运行中传导冷却流体，以便吸收和运送出来自电气的或电子的器件的热。优选地，在此使用鳍形结构，其中多个接片式的元件伸入冷却通道中，以便提供尽可能大的与冷却流体的接触面，由此改善从对冷却通道限界的壁部到冷却流体的热传递。
相应地，致力于将尽可能多的这种接片式元件整合到尽可能最小的空间，以便保证在鳍形结构和流体之间的过渡处的最优的冷却功率。接片式的元件的所述精细结构化的构造使得其在制造法方面的操作变得困难。
从DE 10 2004 002 841 B3中已知的是用于制造冷却元件的方法，其中制造冷却元件，在所述冷却元件中接着结构化对各个金属层进行氧化。通过结构化实现的凹口于是在制成的冷却元件中形成冷却通道的至少一个子部段，所述子部段通过将金属层堆叠并且接着将堆叠的金属层连接来形成。
发明内容
以此为出发，本发明的目的是，改进冷却元件的制造和冷却元件，尤其当在冷却元件中设有相对窄的冷却通道时如此。
所述目的通过根据权利要求1的方法和根据权利要求10的冷却元件实现。本发明的其他优点和特性由从属权利要求以及说明书和附图中得出。
根据本发明的第一方面，提出用于制造冷却元件，尤其微型冷却元件的方法，包括：
-提供至少一个第一金属层和至少一个第二金属层；
-将至少一个第一金属层和/或至少一个第二金属层氧化；
-将至少一个第一金属层和/或至少一个第二金属层结构化，以构成至少一个凹口；
-将至少一个第一金属层和至少一个第二金属层连接，以构成冷却元件，尤其通过接合(Bonden)，例如通过加热，其中在组装状态下通过在至少一个第一金属层和/或至少一个第二金属层中的凹口形成在冷却元件中的冷却通道的至少一个子部段，其中在连接之前将凹口的内侧至少部段地，优选完全地，以除去被氧化的表面的方式提供或将凹口的内侧以除去被氧化的表面的方式提供给连接或连接过程。
与现有技术不同提出，有针对性地弃用在凹口的内侧处的被氧化的表面，由此有利地可行的是防止在连结过程中或在至少一个第一金属层与至少一个第二金属层连接的连接时，形成熔融物，所述熔融物会到达凹口的区域或随后制成的冷却通道中并进而减少在凹口的区域中的冷却通道的伸展或者甚至会造成在冷却通道的该子部段中的冷却通道的堵塞。这尤其对于具有相对薄或窄的冷却通道，尤其在微型通道冷却器中具有决定性的优点，因为这样在制造中可以防止或减少堵塞冷却通道的风险。在此可设想的是，在氧化之后将被氧化的表面移除，例如通过接着氧化执行的另外的蚀刻步骤，尤其当在氧化之前进行结构化时。也可设想的是，将被氧化的表面机械地移除，例如通过抛光或切削过程移除。
优选地提出，在时间上在结构化之前执行氧化。通过结构化，即尤其构成至少一个凹口，在时间上在氧化之后保证，已制造的凹口在其内侧处不具有被氧化的表面，因为内侧在结构化之后不再经受氧化并且在氧化之后才形成。与现有技术不同尤其提出，在结构化之前进行氧化，而在构成冷却元件时在现有技术中常见的是，首先进行结构化并且接着氧化，这是必需的，以便在提出的连接法的范围内，尤其通过接合的连接法的范围内，实现对于在至少一个第一和至少一个第二金属层之间的期望的连接所需的前提。通过改变顺序尤其防止，例如在结构化的过程中形成的凹口的蚀刻侧边通过随后的氧化而设有被氧化的表面。
通过改变时间顺序还有利地可行的是，氧化不必手动地执行。因此，这在如下情况下才必需，即在氧化之前执行结构化并且结构化造成精细结构化的单个器件或造成精细结构化的至少一个第一金属层和/或至少一个第二金属层，其在自动化操作的范围内遇到被损坏的危险。与之相应地借助于改变的顺序尤其可行的是，进行自动化，尤其用于氧化至少一个第一金属层和/或至少一个第二金属层。甚至可设想的是，至少一个第一金属层和/或至少一个第二金属层在氧化期间或直接在氧化之前或之后借助抓握元件，尤其借助负压或使用真空的抓握元件操作。此外，通过在至少一个第一金属层和至少一个第二金属层之间的错误的氧化能减少不充分结合的可能性，由此减少了错误制成的冷却元件的数量。
尤其，冷却元件是微型通道冷却元件，其具有连结面，在所述连结面处可以安装电气的器件，尤其激光二极管。优选还提出，所述方法还包括将至少一个第一金属层和至少一个第二金属层沿着堆叠方向堆叠，以构成冷却流体通道的至少一个子部段。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伸展的堆叠方向上下相叠地堆叠。凹口在此可以具有方形的、圆形的、矩形的和/或椭圆形的横截面。在此还提出，制成的冷却通道具有子部段，所述子部段平行于、倾斜于或垂直于主延伸平面或堆叠方向伸展。例如，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由铜构成。在此，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可以在其材料选择方面彼此对应或彼此不同，例如关于金属类型、杂质的量和/或初始粒度方面彼此对应或彼此不同。
优选地，冷却元件包括至少一个第三金属层，所述第三金属层同样沿着主延伸平面延伸并且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上下相叠堆叠地设置。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鉴于其凹口的位置和形状彼此不同。尤其提出，上下相叠地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下构成通道，冷却流体在运行期间可通过所述通道传导，以便将热从连结面导出。
此外，冷却通道尤其具有导入区域和导出区域，所述导入区域和导出区域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，其中冷却通道优选构成为，使得在冷却流体从导入区域转移到导出区域中时冷却流体必须经过凹口的通过结构化创建的部分。优选地，冷却流体在从导入区域过渡到导出区域时经过鳍形结构。尤其提出，冷却流体沿着堆叠方向贯穿冷却通道，尤其沿着堆叠方向经过鳍形结构。
此外，冷却通道设计为，使得通过冷却通道传导的流体从至少一个第一金属层经由至少一个第二金属层传导到至少一个第三金属层中，随后将流体在至少一个第三金属层中转向并且再引回到至少一个第二金属层和/或至少一个第一金属层中。在此，冷却流体还到达冷却通道的导出区域并且能相应地从冷却通道导出。替选可设想的是，第一金属层和/或第二金属层形成鳍形结构，其中鳍伸入流体通道中，冷却流体沿着唯一的流动方向在所述流体通道处经过。原则上，冷却通道的不同构造是可设想的，其中接片式的元件借助于腐蚀、激光和/或蚀刻制造。
优选还提出，至少一个第一金属层与至少一个第二金属层优选通过接合材料配合地连接。尤其提出，至少一个第一金属层与至少一个第二金属层，特别优选与至少一个第三金属层或另外的金属层彼此连接，而不使用粘附剂或传统金属焊接材料。例如，它们通过相应的加热和可选地在压力下彼此连接，使得构成用于冷却元件的单片基体。
优选提出，为了结构化将至少一个第一金属层和/或至少一个第二金属层蚀刻、激光加工、激光辅助和/或腐蚀。尤其通过腐蚀能实现在至少一个第一金属层中，在至少一个第二金属层中和/或在至少一个第三金属层中的特别精细的结构化和凹口。在此，在时间上在结构化之前进行氧化的顺序证明是有利的，因为由此可以放弃下游的氧化，尤其手动氧化。借助于蚀刻的结构化因此尤其证明是有利的，因为简单、快速且工艺安全地引起结构化。此外，随后在结构化之前进行氧化的情况下刚好防止，形成蚀刻侧边，所述蚀刻侧边以被氧化的表面在氧化之后被覆层。
尤其提出，在连接之前将至少一个第一金属层和/或至少一个第二金属层的上侧和/或下侧的邻接于凹口的区域以除去被氧化的表面的方式提供。例如，在此将在至少一个第一金属层和/或至少一个第二金属层的上侧和/或下侧处的被氧化的表面的一部分蚀刻掉或以机械方式，通过抛光，再去除。由此，所述邻接于凹口的区域在连接时不构成熔融物，所述熔融物可能会进入凹口中，并且随后制成的冷却通道会堵塞。例如，在上侧和/或下侧处的邻接于凹口的区域沿平行于主延伸平面伸展的方向从凹口的边缘伸展或测得直至3mm，优选直至2mm和特别优选直至1mm。
优选提出，除了在至少一个第一金属层和/或至少一个第二金属层中凹口或留空部之外，实现厚度减小的区域。在具有减小的厚度的区域中可以形成冷却通道的基本上平行于主延伸平面伸展的另一子部段，因为该区域同样在连接时不形成熔融物，所述熔融物可实现在至少一个第一金属层和/或至少一个第二金属层之间的连结。在连结至少一个第一金属层和至少一个第二金属层之后，在厚度减小的区域中构成在至少一个第一金属层和至少一个第二金属层之间的相应的空心区域。例如，在具有减小的厚度的规划的区域中，将至少一个第一金属层或至少一个第二金属层仅从一侧，即仅在上侧或下侧处蚀刻或刻蚀，而为了构成凹口将至少一个第一金属层和/或至少一个第二金属层在两侧上，即在上侧和下侧处蚀刻或刻蚀。换言之：用于上侧和下侧的掩膜在用于构成凹口的区域中一致，而在规划的减少的厚度的区域中，上侧的或下侧的掩膜之一是封闭的。也还可设想的是，厚度减小的区域与凹口间隔开，以便例如形成冷却通道的基本上平行于主延伸平面伸展的子部段，所述冷却通道的垂直于主延伸平面伸展的扩展由以下数值确定，厚度减小的区域相对于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厚度减小了该数值。
例如，至少一个第一或第二金属层的减小的厚度与厚度的比例具有在0.25和0.8之间的值，优选在0.3和0.7之间和特别优选在0.4和0.6之间的值。
还优选提出，氧化热学地和/或化学地，尤其湿化学地执行。优选地，氧化热学地进行，因为这对于接着的层压是有利的并且使其变得容易。例如，为此至少一个第一金属层和/或至少一个第二金属层通过相应的设备尤其水平地输送。在此，氧化在结构化之前进行的流程证明是特别有利的，因为这允许在氧化时的简化的操作，由此简化冷却元件的制造过程。氧化可以优选在一侧上或在两侧上进行。
优选地，制成的冷却元件具有上部的覆盖层和/或下部的覆盖层，其中沿堆叠方向看，在上部的覆盖层下方和/或在下部的覆盖层上方设置至少一个第一金属层和/或至少一个第二金属层和/或至少一个第三金属层，其中上部的覆盖层和/或下部的覆盖层具有用于连结要冷却的器件，尤其激光二极管的连结区域。在此例如可设想的是，上部的和/或下部的覆盖层由陶瓷或陶瓷元件制成。这证明尤其对于这种应用情况是有利的，在所述应用情况中与冷却元件的电绝缘是必需的。为此，优选使用直接连结法，如DCB法，或活性焊接法。
优选提出，凹口沿平行于主延伸平面伸展的方向具有直至0.8mm，优选直至0.5mm和特别优选直至0.4mm的扩展，尤其宽度。对于这种相对窄的扩展，所描述的流程证明是特别有利的，因为在相应的扩展中，尤其在直至0.4mm的扩展中，存在在连接时构成的可能被熔融物堵塞的升高的风险。通过所描述的流程，仍减少了以下可能性：熔融物可能到达凹口中并且冷却通道的随后的子部段在冷却元件的制成状态下会堵塞。本领域技术人员，尤其在矩形凹口的情况下，优选将宽度理解为垂直于凹口的纵向方向伸展并且优选形成凹口的较窄侧的方向。
在另一实施方式中提出，接合，尤其加热，为了将至少一个第一金属层与至少一个第二金属层连接，在500℃和1080℃之间，尤其850℃和1080℃之间或500℃和660℃之间的温度下执行。通过给出的在接合时的温度，在具有被氧化的表面的区域中构成熔融物，所述熔融物引起至少一个第一金属层和/或至少一个第二金属层连接，以构成单片的或一件式的冷却元件。尤其，连接对应于直接金属连结法，例如DCB或DAB法。
根据本发明的一个优选的实施方式提出，至少一个第一金属层具有沿堆叠方向测量的在100μm和1mm之间，优选在150μm和550μm之间和特别优选在150μm和350μm之间的厚度。在此，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例如由铜构成。也可设想的是，至少一个第一金属层与至少一个第二金属层不同，例如鉴于初始粒度、杂质份额或材料，例如由铜构成的层和由铜合金构成的其他层方面不同。
本发明的另一主题是借助根据本发明的方法制造的冷却元件。所有针对方法所描述的特性和优点可以类似地转用于冷却元件，并且反之亦然。
附图说明
其他优点和特性从下面参照附图对根据本发明的主题的优选实施方式的描述中得出。附图示出：
图1示出根据本发明的示例性的第一实施方式的冷却元件的示意性分解图；
图2示出图1中的冷却元件的第一金属层的示意图；
图3示出根据本发明的示例性的第二实施方式的冷却元件的示意图；
图4示出根据本发明的示例性的实施方式的用于制造冷却元件的方法的示意图；以及
图5a至5d示出用于根据本发明的第三、第四、第五和第六实施方式的冷却元件的第一金属层和/或第二金属层的示意图。
具体实施方式
在图1中示意地示出根据本发明的优选的第一实施方式的冷却元件1的分解图。尤其，冷却元件1是这种设计用于冷却电子的或电气的器件(未示出)，尤其半导体元件和特别优选激光二极管的冷却元件。为了冷却电气的或电子的器件，制成的冷却元件1构成冷却通道，在运行中可通过冷却通道传导冷却流体，使得冷却流体可以吸收和导出由电子的或电气的器件在运行中发出的热。
为此，在冷却元件1中，尤其在冷却通道中，优选设有导入区域和导出区域(未示出)，其中经由导入区域将冷却流体导入并且经由导出区域再导出。优选提出，冷却通道构成为，使得冷却流体1在从导入区域过渡到导出区域时经过鳍形结构25，所述鳍形结构尤其伸入冷却通道中或形成所述冷却通道。鳍形结构25优选是接片式元件7，所述接片式元件伸入冷却通道中，以便提供用于流体的尽可能大的接触面，使得可以将热从冷却通道的壁部或接片式元件7有效地传递到流体。
优选地，冷却元件1包括至少一个第一金属层11、至少一个第二金属层12和/或至少一个第三金属层13。为了构成冷却通道，将至少一个第一金属层11、至少一个第二金属层12和/或至少一个第三金属层13通过至少一个凹口21、22结构化，使得其通过沿着堆叠方向S上下堆叠或上下叠置来构成冷却通道。
在此尤其提出，至少一个第一金属层11、至少一个第二金属层12和/或至少一个第三金属层13分别不同地结构化或构造有不同伸展的凹口21、22。尤其提出，至少一个第一金属层11、至少一个第二金属层12和/或至少一个第三金属层13形成在至少一个凹口21、22中的至少一个第一部分21，所述第一部分具有接片式元件7，所述接片式元件尤其在垂直于堆叠方向S伸展的主延伸平面HSE中延伸。除至少一个第一金属层11中的至少一个凹口21、22的第一部分21外优选提出，在至少一个第一金属层11中的至少一个凹口21、22的第二部分22设计用于将冷却流体导入第一部分21中或从第一部分21中导出或形成导入区域和/或导出区域的一部分。
冷却元件1优选沿堆叠方向S通过上部的覆盖层15和下部的覆盖层14限界，其中至少一个第一金属层11、至少一个第二金属层12和/或至少一个第三金属层13沿堆叠方向S看设置在下部的覆盖层14和上部的覆盖层15之间。尤其，由至少一个第一金属层11、至少一个第二金属层12和/或至少一个第三金属层13构成的构造夹层式地设置在上部的覆盖层15和下部的覆盖层14之间。除由第一部分21和第二部分22组成的至少一个凹口21、22外优选提出，冷却元件1或至少一个金属层11具有另外的凹口24，所述另外的凹口不是具有鳍形结构25的冷却通道的组成部分。此外优选提出，在上部的覆盖层15和/或下部的覆盖层14处设有连结面30。尤其，在所述连结面30处连结有电气的或电子的器件，尤其沿堆叠方向S看，在优选沿垂直于堆叠方向S伸展的方向延伸的鳍形结构25之上或之下连结。换言之，鳍形结构25，尤其是其接片式元件7在连结面30之下并且优选与其平行地延伸。通过将由接片式元件7构成的鳍形结构25相应地设置在连结面30之上或之下能有效地借助于鳍形结构25冷却电气的或电子的器件。
在图2中示出至少一个第一金属层11的示意图，所述至少一个第一金属层在图1中示例性构成。在示出的实施方式中，鳍形结构25由接片式元件7构成，所述接片式元件在主延伸平面HSE中看不同远地延伸。尤其，接片式元件7的长度朝向至少一个第一金属层11的中轴线M增加。由此有利地可行的是，将冷却作用尤其在连结面30的中央区域中尽可能最大化。还可设想的是，接片式元件平行于和/或倾斜于中轴线M伸展。优选地，接片式元件7的形状尤其是其长度和/或相对于中轴线M的倾斜沿着主延伸平面HSE通过用于冷却相应的电气的或电子的器件的相应的要求概述确定或固定。
为了实现在两个相邻的接片式元件7之间的尽可能小的间距A1，优选提出，在至少一个第一金属层11中的至少一个凹口21、22的第一部分21通过腐蚀，尤其电火花腐蚀，和/或蚀刻进行。尤其，在此涉及借助于电极丝腐蚀(Drahterodieren)的制造。
还提出，至少一个凹口21、22的第二部分22通过蚀刻进行。优选地，蚀刻尤其在凹口21、22的第二部分的大面积的区域中执行，即在随后的导入和/或导出区域中执行，所述导入和/或导出区域构造为用于导入和导出冷却流体。与其相反尤其提出，腐蚀设计为精细结构化地成形凹口21、22，即凹口21、22的第一部分21。已证实的是，由此能够在接片式元件7之间制造相对非常小的间距，而不依赖具有至少一个凹口21、22的蚀刻的第一部分21的多个第一金属层11，所述多个第一金属层必须彼此上下堆叠，以便实现在两个接片式元件7之间的尽可能小的间距。优选地，在两个接片式元件7之间的相对置的侧壁之间的间距A1小于0.4mm，优选小于0.3mm和特别优选小于0.2mm。由此能将尽可能多的接片式元件7集成到鳍形结构25中。相应地可行的是，提高冷却作用，因为冷却流体和冷却通道的壁部之间的接触面可以以相应的方式增加。
优选地，至少一个第一金属层11、至少一个第二金属层12、至少一个第三金属层13、上部的覆盖层15和/或下部的覆盖层14具有沿堆叠方向S测量的在0.2mm和0.7mm之间，优选在0.35mm和0.6mm之间和特别优选在0.3mm和0.4mm之间的厚度。优选地，至少一个第一金属层11、至少一个第二金属层12和/或至少一个第三金属层13分别构成相同的厚度。还优选提出，至少一个第一金属层11、至少一个第二金属层12和/或至少一个第三金属层13在烧结法的过程中成形为整体的冷却通道，其方式为：通过相应的温度处理，将至少一个第一金属层11、至少一个第二金属层12和/或至少一个第三金属层13的结构融入彼此或彼此融合。还提出，上部的覆盖层15和/或下部的覆盖层14也分别具有至少一个凹口21、22和/或另外的凹口24，其中上部的覆盖层15和/或下部的覆盖层14优选不具有接片式元件7或随后的鳍形结构25的组成部分。另外的凹口24优选用于固定或紧固冷却元件1。
在图3中提出根据优选的第二实施方式的冷却元件1。在此，冷却元件1基本上对应于图1中的冷却元件并且不同之处主要在于，下部的覆盖层14和/或上部的覆盖层15构成为金属陶瓷复合件。尤其在此提出，上部的覆盖层15和/或下部的覆盖层14分别具有陶瓷层，优选由氮化铝构成的陶瓷层，所述陶瓷层例如在两侧上用金属层，优选铜层覆盖。例如，在此涉及由氮化铝构成的陶瓷层，其厚度沿堆叠方向S测量而具有0.1mm至0.5mm，优选0.2mm至0.4mm和特别优选基本上0.38mm的值，而分别覆盖陶瓷层的位于外部的金属层具有0.05mm和0.4mm之间，优选0.1mm和0.3mm之间和特别优选0.15mm和0.25mm之间的厚度。
在此尤其提出，在陶瓷层的相对置的侧处构成的金属层是不同厚度的。例如，一个金属层具有0.2mm的铜厚度，而相对置的铜层具有0.12mm的厚度，所述厚度在金属层对铜层的连结过程之后尤其通过金刚石磨削实现。优选地，上部的覆盖层15和/或下部的覆盖层14是金属陶瓷复合件，其借助于DCB法制造。
还优选提出，图3中的冷却元件1具有密封元件承载层17，例如O形环可以固定在所述密封元件承载层中或借助其固定，以便保证在用于冷却元件1的导入和导出区域的连结区域中的相应的密封。优选地，密封元件承载层17是具有相应的凹口21、22或另外的凹口24的金属层，其中密封元件承载层17可以具有沿堆叠方向测量的0.1mm和0.4mm之间，优选0.1mm和0.4mm之间和特别优选0.2mm和0.3mm之间的厚度。
此外，图3中的实施方式与图1中的实施方式的区别在于，冷却元件1在其上部的覆盖层15处是封闭的并且用于导入冷却流体的进入开口和用于导出冷却流体的排出开口仅在下部的覆盖层14处构成，使得冷却流体经由下部的覆盖层14导入冷却元件1中，沿着堆叠方向S贯穿所述下部的覆盖层并且在至少一个第三金属层13中转向，以便随后沿相反方向又离开冷却元件1。由金属陶瓷复合件构成的上部的覆盖层15和下部的覆盖层14尤其证明对于这种应用情况是有利的，在所述应用情况下冷却元件1必须与在冷却元件1上连结或连结到冷却元件1的构件电绝缘。
在图4中示出根据本发明的示例性的实施方式的用于制造冷却元件1的方法的示意图。尤其在此提出，在准备步骤中提供至少一个第一金属层11、至少一个第二金属层12和/或至少一个第三金属层13。尤其，将至少一个第一金属层11、至少一个第二金属层12和/或至少一个第三金属层13作为板状的和/或未结构化的金属板或薄膜提供。
将所提供的至少一个第一金属层11、至少一个第二金属层12和/或至少一个第三金属层13优选首先氧化，尤其是其方式为：将其通过相应的设备或化学湿室，优选水平地输送。通过所述氧化101将未结构化的至少一个第一金属层11、至少一个第二金属层12和/或至少一个第三金属层13设有或配设有被氧化的表面，尤其在至少一个第一金属层11、至少一个第二金属层12和/或至少一个第三金属层13的整个外侧之上设有或配设有被氧化的表面。
接着，将至少一个第一金属层11、至少一个第二金属层12和/或至少一个第三金属层13结构化，例如其方式为：将其蚀刻和/或腐蚀，用于构成凹口21、22和/或另外的凹口24。通过固定顺序，使得结构化102首先在氧化101之后进行，有利地可行的是，在至少一个第一金属层11、至少一个第二金属层12和/或至少一个第三金属层13中的凹口21、22的内侧处实现蚀刻侧边，所述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不具有被氧化的表面。这证明是有利的，因为由此可以避免，在将至少一个第一金属层11与至少一个第二金属层12随后连接103时，在连接过程中产生的熔融物不减少凹口21、22的扩展或在此甚至造成堵塞。这尤其对于这种冷却元件1具有有利效果，所述冷却元件的冷却通道是相对窄或薄的。
在结构化102之后，将至少一个第一金属层11和至少一个第二金属层12沿着堆叠方向S上下相叠地堆叠并且接着在连接过程中彼此连接。优选地，对此将由至少一个第一金属层11和至少一个第二金属层12构成的整体加热到850℃和1080℃之间的温度，由此实现至少一个第一金属层11和至少一个第二金属层12的连接，以构成具有至少一个冷却通道的一件式或单片的冷却元件1。
在图5a至5d中示出了根据本发明的第三、第四、第五和第六实施方式的至少一个第一金属层11、至少一个第二金属层12和/或至少一个第三金属层13的不同构造形式。尤其，在此涉及至少一个第一金属层11、至少一个第二金属层12和/或至少一个第三金属层13，由它们通过堆叠和接着连接而成形冷却元件1，它们设计用于冷却功率电子装置。在此，至少一个第一金属层11和/或至少一个第二金属层12，尤其是其凹口21、22，相对于彼此错开或相对于彼此横向滑移或相对于彼此围绕垂直于主延伸平面HSE伸展的轴线旋转并且接着上下相叠地堆叠。随后，将堆叠的层通过底部(Boden)彼此连接。在此，优选使用上述的用于制造冷却元件的方法。由此，在制成的冷却元件1中形成蜿蜒状的或带状的走向，所述走向形成在金属和冷却流体之间的尽可能大的接触面。优选提出，成形的冷却通道具有基本上U形的走向，其中通过U形的走向将冷却流体引导至要冷却的侧，即器件侧或连结面，并且接着在被引出。换言之：与图1和3中的实施方式不同，冷却流体基本上不平行于冷却元件1的要冷却的外侧，而是基本上或大部分地(即除了在冷却通道的带状部段中的反转部段外)垂直或倾斜于(即关于垂直于主延伸平面HSE伸展的方向倾斜地)冷却元件1的要冷却的外侧伸展。通过多个这种带状的冷却通道随后能实现有效的并且必要时局部有针对性地定向的冷却。
尤其在图5a至5d中，在至少一个第一金属层11、至少一个第二金属层12和/或至少一个第三金属层13中的凹口21、22在此具有多边形的形状，其中例如角部可以是倒圆的。在图5a中示出的形状具有基本上六边形的基本形状，其中在凹口21、22的基本形状的每个第二角度处构成拱起部。在组装好的状态下，各个上下相叠地堆叠的金属层的拱起部形成侧柱，所述侧柱尤其延伸大于冷却元件1的垂直于主延伸平面HSE测量的厚度的一半，优选大于2/3和特别优选大于3/4。在图5b中示出的凹口21、22具有基本上V形的轮廓，其中相邻两排的凹口21、22中的凹口21、22相对于彼此在侧向上错开。在图5c中设有矩形的凹口21、22，所述凹口以类似棋盘的图案在至少一个第一金属层11、至少一个第二金属层12和/或至少一个第三金属层13之上延伸。
在图5d中，矩形的凹口不同地取向，尤其使得其纵向方向相对于彼此垂直。换言之，矩形的凹口相对于彼此转动90°。
附图标记列表
1 冷却元件
7 接片式元件
11 第一金属层
12 第二金属层
13 第三金属层
14 下部的覆盖层
15 上部的覆盖层
17 密封元件承载层
21 凹口的第一部分
22 凹口的第二部分
24 另外的凹口
25 鳍形结构
30 连结面
101 氧化
102 结构化
103 连接
A1 间距
S 堆叠方向
HSE 主延伸平面
Claims (10)
1.一种用于制造冷却元件(1)的方法，所述冷却元件尤其是微型冷却元件，所述方法包括：
-提供至少一个第一金属层(11)和至少一个第二金属层(12)；
-将所述至少一个第一金属层(11)和/或所述至少一个第二金属层(12)氧化(101)；
-将所述至少一个第一金属层(11)和/或所述至少一个第二金属层(12)结构化(102)，以构成至少一个凹口(21、22)；
-将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)连接(103)以构成冷却元件(1)，尤其通过接合，其中在组装状态下通过在所述至少一个第一金属层(11)和/或至少一个第二金属层(12)中的所述凹口(21、22)形成在所述冷却元件(1)中的冷却通道的至少一个子部段，并且其中在连接(103)之前至少部段地，优选完全地，以除去被氧化的表面的方式提供所述凹口(21、22)的内侧。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在时间上在结构化(102)之前执行氧化(101)。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中为了结构化(102)将所述至少一个第一金属层(11)和/或所述至少一个第二金属层(12)蚀刻、激光处理、激光辅助和/或腐蚀。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中在连接(103)之前以除去被氧化的表面的方式提供所述至少一个第一金属层(11)和/或所述至少一个第二金属层(12)的上侧和/或下侧的邻接于所述凹口(21、22)的区域。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中除了在所述至少一个第一金属层(21)和/或所述至少一个第二金属层(22)中的留空部(21、22)之外，还实现厚度减小的区域。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中热地和/或湿化学地执行氧化(101)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中制成的冷却元件(1)具有上部的覆盖层(15)和/或下部的覆盖层(14)，其中沿堆叠方向(S)看，在所述上部的覆盖层(15)下方和/或在所述下部的覆盖层(14)上方设置所述至少一个第一金属层(11)和/或所述至少一个第二金属层(12)和/或至少一个第三金属层(13)，其中所述上部的覆盖层(15)和/或所述下部的覆盖层(14)具有用于连结要冷却的器件，尤其激光二极管的连结区域(30)。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述凹口(21、22)沿平行于主延伸平面(HSE)伸展的方向具有直至0.8mm，优选直至0.5mm和特别优选直至0.4mm的扩展，宽度。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述至少一个第一金属层(11)与所述至少一个第二金属层(12)连接(103)时，在850℃和1080℃之间的温度下执行接合，尤其加热。
10.一种借助根据上述权利要求中任一项所述的方法制造的冷却元件(1)。
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