DE102007050405A1 - Electrical power component, in particular power semiconductor module, with a cooling device and method for surface and heat-conducting bonding of a cooling device to an electrical - Google Patents

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Abstract

Die elektrische Leistungskomponente (1) weist ein flächiges Substrat (4) als Träger auf. An das Substrat (4) ist eine Kühlvorrichtung (2, 2') flächig und wärmeleitend angebunden. Diese Anbindung erfolgt mittels zumindest einer mittels eines Kaltgasspritzverfahrens erzeugten metallischen Schicht (12). Auf diese Weise ist eine gute Wärmeabfuhr von der elektrischen Leistungskomponente (1) zur Kühlvorrichtung (2, 2') gewährleistet.The electrical power component (1) has a planar substrate (4) as a carrier. To the substrate (4), a cooling device (2, 2 ') is connected flat and thermally conductive. This connection takes place by means of at least one metallic layer (12) produced by means of a cold gas spraying process. In this way, a good heat dissipation from the electric power component (1) to the cooling device (2, 2 ') is ensured.

Description

Elektrische Leistungskomponente, insbesondere Leistungshalbleiter-Modul, mit einer Kühlvorrichtung und Verfahren zum flächigen und wärmeleitenden Anbinden einer Kühlvorrichtung an eine elektrische Leistungskomponenteelectrical Power component, in particular power semiconductor module, with a cooling device and method for planar and thermally bonding a cooling device to an electrical power component

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Leistungskomponente, insbesondere auf ein Leistungshalbleiter-Modul, mit einer Kühlvorrichtung sowie auf ein Verfahren zur flächigen und wärmeleitenden Anbindung einer Kühlvorrichtung an die Komponente.The This invention relates to an electrical power component, in particular to a power semiconductor module, with a cooling device as well to a process for planar and heat-conducting Connection of a cooling device to the component.

Aus der EP 0 427 143 B1 ist ein Leistungshalbleiter-Modul nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt. Es weist als Träger ein flächiges Substrat auf, das aus einem keramischen Werkstoff gefertigt ist. Auf der ersten Seite des Substrats ist eine metallische Schicht aufgebracht, die zur Erzeugung von Leiterbahnen strukturiert ist. Diese Strukturierung geschieht vorzugsweise über Ätzen. Weiterhin ist auf der ersten Seite eine Anzahl an Leistungshalbleitern befestigt und miteinander leitend verbunden. Auf seiner zweiten Seite ist das keramische Substrat mit einer in einem Direktverbindungsverfahren aufgebrachten Bodenmetallisierung versehen, damit ein Maßverzug aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des keramischen Substrats und der metallischen strukturierten Schicht insbesondere beim Betrieb des Leistungshalbleiter-Moduls vermieden ist.From the EP 0 427 143 B1 a power semiconductor module according to the preamble of claim 1 is known. As a carrier, it has a planar substrate made of a ceramic material. On the first side of the substrate, a metallic layer is applied, which is structured to produce printed conductors. This structuring is preferably done by etching. Furthermore, a number of power semiconductors are attached and conductively connected to one another on the first side. On its second side, the ceramic substrate is provided with a bottom metallization applied in a direct connection method so that a dimensional distortion due to the different coefficients of expansion of the ceramic substrate and the metallic structured layer is avoided, in particular during operation of the power semiconductor module.

Leistungshalbleiter sind für das Steuern und Schalten hoher elektrischer Ströme und hoher elektrischer Spannungen ausgelegt. Beim Betrieb eines Leistungshalbleiter-Moduls wird dieses durch Verlustwärme stark erhitzt. Dieser Effekt wurde noch dadurch verstärkt, dass im Zuge zunehmender Miniaturisierung der Leistungshalbleiter-Module die Leiterbahnendichte sukzessive erhöht wurde. Um ein ordnungsgemäßes Funktionieren eines Leistungshalbleiter-Moduls zu gewährleisten, ist daher in der Regel ein sogenanntes Entwärmungskonzept notwendig, das im Betrieb des Leistungshalbleiter-Moduls eine Überhitzung ausschließt. Ein derartiges Entwärmungskonzept umfasst sämtliche Maßnahmen, die zusammengefasst garantieren, dass eine Grenztemperatur eines elektrischen Schaltkreises nicht überschritten wird. Eine übliche Methode zur Entwärmung eines Leistungshalbleitermoduls besteht darin, eine Kühlvorrichtung, insbesondere in Form eines Luft- oder Fluidkühlers, mit dem Modul zu verbinden.Power semiconductor are for controlling and switching high electric currents and high electrical voltages. When operating a power semiconductor module this is strongly heated by heat loss. This effect was reinforced by the fact that in the course of increasing Miniaturization of the power semiconductor modules the conductor track density was gradually increased. To be a proper one To ensure functioning of a power semiconductor module is therefore usually a so-called Entwärmungskonzept necessary, that during operation of the power semiconductor module overheating excludes. Such a cooling concept includes all measures that are summarized guarantee that a limit temperature of an electrical circuit is not exceeded. A common method for the heat dissipation of a power semiconductor module therein, a cooling device, in particular in the form of a Air or fluid cooler to connect to the module.

Für die Herstellung einer flächigen und wärmeleitenden Verbindung wird die Kühlvorrichtung an dem Trägersubstrat des elektrischen Schaltkreises insbesondere durch Verschraubung befestigt. Der Spalt zwischen dem elektrischen Bauteil und der Kühlvorrichtung wird mittels einer Übergangsschicht aus einer Wärmeleitpaste aufgefüllt, um den Wärmeübergang vom elektrischen Bauteil zu der Kühlvorrichtung zu verbessern. Jedoch ist die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleitpaste vergleichsweise schlecht, so dass die Übergangsschicht die Wärmeabfuhr zur Kühlvorrichtung hin behindert.For the production of a flat and heat-conducting The connection becomes the cooling device on the carrier substrate the electrical circuit in particular by screwing attached. The gap between the electrical component and the cooling device is by means of a transition layer of a thermal paste filled to the heat transfer from to improve electrical component to the cooling device. However, the thermal conductivity of the thermal paste is comparatively bad, so the transition layer hinders the heat dissipation to the cooling device.

Alternativ werden das elektrische Bauteil und die Kühlvorrichtung miteinander verlötet, sodass das Lot eine metallische Übergangsschicht bildet, deren Wärmeleitfähigkeit gegenüber der Wärmeleitfähigkeit einer aus Wärmeleitpaste gebildeten Übergangsschicht stark verbessert ist. Besteht jedoch eine oder bestehen beide der angrenzenden Schichten des Trägersubstrats und/oder der Kühlvorrichtung aus einem nicht oder schwer lötbaren Werkstoff, wie z. B. Aluminium, so lässt sich ein Lötvorgang nur mit großem Aufwand oder überhaupt nicht durchführen. Auf der anderen Seite handelt es sich speziell bei Aluminium um einen sehr gut verarbeitbaren und vor allem gut wärmeleitenden Werkstoff. Deshalb sind oftmals die Kühlvorrichtung und/oder die auf die Kühlvorrichtung weisende Seite des elektrischen Bauteils aus Aluminium gefertigt. In diesen Fällen wird aus Kostengründen oftmals auf ein Verlöten verzichtet und auf die erste Variante mit der Wärmeleitpaste zurückgegriffen.alternative become the electrical component and the cooling device soldered together, so that the solder is a metallic transition layer forms, their thermal conductivity opposite the thermal conductivity of a thermal grease formed transition layer is greatly improved. Consists however, one or both of the adjacent layers of the carrier substrate and / or the cooling device from a not or hard solderable material, such as. As aluminum, so leaves a soldering process only with great effort or at all do not perform. On the other side it is especially for aluminum to make a very workable and before all good heat conducting material. That is why often the Cooling device and / or on the cooling device facing side of the electrical component made of aluminum. In these cases, for cost reasons, often waived soldering and the first variant used with the thermal grease.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Kühlvorrichtung in verbesserter Weise flächig und wärmeleitend an eine elektrische Leistungskomponente anzubinden.task The invention therefore, the cooling device in improved Way flat and thermally conductive to an electrical Connect power component.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1. Hierzu ist die Kühlvorrichtung über zumindest eine mittels eines Kaltgasspritzverfahrens erzeugte metallische Schicht an das Substrat angebunden. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass sich mittels eines Kaltgasspritzverfahrens metallische Schichten mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit erzeugen lassen. Die Grundlagen des Kaltgasspritzverfahrens sind in der EP 0 484 533 B1 beschrieben. Weitere Einzelheiten des Kaltgasspritzverfahrens sind dem Fachartikel von J. Vlcek „Einsatzmöglichkeiten von kaltgasgespritzten Schichten in der Luft- und Raumfahrtindustrie", Galvanotechnik 3/2005, Seite 684 ff. , zu entnehmen. Bei einem Kaltgasspritzverfahren werden in einen „kalten" Trägergasstrom mit einer Gastemperatur unter 800°C Spritzpartikel injiziert. Der mit den Spritzpartikeln beladene Trägergasstrom wird in einer Düse entspannt. Dadurch wird der Trägergasstrom mit den Spritzpartikeln auf eine Geschwindigkeit beschleunigt, die über der Schallgeschwindigkeit liegt. Die derart beschleunigten Spritzpartikel treffen auf ein zu beschichtendes Bauteil. Im Gegensatz zu den bekannten thermischen Spritzverfahren, wie Flammspritzen, Lichtbogenspritzen, Plasmaspritzen oder Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen, werden die Spritzpartikel in dem „kalten" Trägergasstrahl nicht aufgeschmolzen. Beim Aufprall auf das zu beschichtende Bauteil sind mechanische Verklammerung, Kaltverschweißen und Reibschweißprozesse für den Schichtaufbau wirksam. Auf diese Weise gehen metallische Beschichtung und Bauteil in einem gleitenden Übergang ineinander über. Aufgrund der hohen Geschwindigkeit der Spritzpartikel entsteht eine sehr dichte und porenarme metallische Schicht. Da weiterhin die thermi sche Energie, der die Spritzpartikel ausgesetzt sind, niedrig ist, kommt es an der Partikeloberfläche der Spritzpartikel nicht oder nur kaum zu einer Oxidschichtbildung. Somit lassen sich Oxideinschlüsse, wie sie von mittels thermischem Spritzen gebildeten Schichten bekannt sind, nahezu vollständig vermeiden, wodurch eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit der auf das Bauteil aufgetragenen kaltgasgespritzen Schicht bewirkt wird.This object is achieved according to the invention by the feature combination of claim 1. For this purpose, the cooling device is connected to the substrate via at least one metallic layer produced by means of a cold gas spraying process. The invention is based on the finding that metallic layers having a high thermal conductivity can be produced by means of a cold gas spraying process. The basics of the cold gas spraying process are in the EP 0 484 533 B1 described. Further details of the cold gas spraying process are the technical article of J. Vlcek "Applications of cold gas-sprayed coatings in the aerospace industry", Galvanotechnik 3/2005, page 684 ff. , refer to. In a cold gas spraying process, spray particles are injected into a "cold" carrier gas stream with a gas temperature below 800 ° C. The carrier gas stream laden with the spray particles is expanded in a nozzle, thereby accelerating the carrier gas flow with the spray particles to a speed which is above the speed of sound. The thus accelerated spray particles strike a component to be coated, in contrast to the known thermal spraying methods, such as flame spraying, arc spraying, plasma spraying or high-speed flame spraying The spray particles in the "cold" carrier gas jet are not melted.When impacting the component to be coated, mechanical interlocking, cold welding and friction welding processes are effective for the layer structure, so that the metallic coating and the component merge into one another in a sliding transition Since the thermal energy to which the spray particles are exposed is also low, the particle surface of the spray particles does not or hardly ever forms an oxide layer, so that oxide inclusions can be produced by means of Thermal spray formed layers are known, almost completely avoided, whereby a very high thermal conductivity of the applied cold sprayed on the component layer is effected.

Durch eine kaltgasgespritzte Übergangsschicht zwischen Substrat und Kühlvorrichtung ist daher erkanntermaßen ein besonders effizienter Wärmeübergang realisierbar.By a cold gas sprayed transition layer between substrate and cooling device is therefore recognized to be particularly efficient heat transfer feasible.

Auf diese Weise lassen sich bestehende Leistungshalbleiter-Module effektiv kühlen. Weiterhin gestattet die Anbindung der Kühlvorrichtung mittels einer kaltgasgespritzten Schicht an das Leistungshalbleiter-Modul auch die Entwicklung von Leistungshalbleiter-Modulen mit einem höheren Integrationsgrad, d. h., mit einer erhöhten Anzahl von Leiterbahnen je Flächeneinheit, da über die verbesserte Anbindung der Kühlvorrichtung nunmehr eine erhöhte Wärmemenge abführbar ist. Die beschriebene Anbindung einer Kühlvorrichtung ist für jede elektrische Leistungskomponente realisierbar. Unter einer elektrischen Leistungskomponente ist hier jeder elektrische Schaltkreis zu verstehen, der eine große Wärmemenge produziert, insbesondere ein Mikrocontroller oder dergleichen.On This way, existing power semiconductor modules can be effectively cool. Furthermore allows the connection of the cooling device by means of a cold gas-sprayed layer to the power semiconductor module also the development of power semiconductor modules with a higher Degree of integration, d. h., with an increased number of Tracks per unit area, because of the improved Connection of the cooling device now an increased amount of heat is deductible. The described connection of a cooling device is feasible for every electrical power component. Under an electric power component here is any electrical Circuit to understand that a large amount of heat produced, in particular a microcontroller or the like.

Die Begriffe „metallisch" und „Metall" werden dahingehend verstanden, dass die metallische Schicht sowohl aus einem elementaren Metall, als auch aus einer Metalllegierung bestehen kann.The The terms "metallic" and "metal" are used to this effect understood that the metallic layer consists of both an elementary Metal, as well as may consist of a metal alloy.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung besteht die metallische Schicht aus einem lötbaren Metall, wobei das Substrat und die Kühlvorrichtung mittels eines an die metallische Schicht angebundenen Lotes miteinander verlötet sind. In einer vorteilhaften Variante ist hierbei die metallische Schicht flächig auf das Substrat aufgetragen. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist in einer weiteren vorteilhaften Variante die metallische Schicht flächig auf eine Kontaktfläche der Kühlvorrichtung aufgetragen. Durch das Auftragen der lötbaren metallischen Schicht wird ein nicht oder nur schlecht lötbares Bauteil, nämlich das Substrat bzw. die Kontaktfläche der Kühlvorrichtung, in ein gut lötbares Bauteil übergeführt. Die Verbindung zwischen dem Substrat und der Kühlvorrichtung mittels des Lots weist eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, so dass eine hohe Wärmemenge vom Substrat zur Kühlvorrichtung hin abführbar ist. Je nach der zu erwartenden thermischen Belastung des Leistungshalbleiter-Moduls kann das Lot als Weichlot oder als Hartlot ausgeführt sein. Weiterhin ist es möglich, die Werkstoffkombination aus der zumindest einen lötbaren metallischen Schicht und dem Lot so aufeinander anzupassen, dass sich ein optimierter Wärmeübergang zwischen dem Substrat und der Kühlvorrichtung ergibt. Als Lote kommen beispielsweise die in dem Fachbuch von Wolfgang Bergmann, „Werkstofftechnik, Teil 2: Anwendung", Carl Hanser Verlag München, 1991, ISBN 3-446-15599-6 auf Seite 165 ff. genannten Lote in Frage.In an expedient development, the metallic layer consists of a solderable metal, wherein the substrate and the cooling device are soldered to one another by means of a solder connected to the metallic layer. In an advantageous variant, in this case the metallic layer is applied flat to the substrate. Additionally or alternatively, in a further advantageous variant, the metallic layer is applied flat on a contact surface of the cooling device. By applying the solderable metallic layer, a non-solderable or only poorly solderable component, namely the substrate or the contact surface of the cooling device, is transferred into a component which can be soldered well. The connection between the substrate and the cooling device by means of the solder has a high thermal conductivity, so that a large amount of heat can be dissipated from the substrate to the cooling device. Depending on the expected thermal load of the power semiconductor module, the solder may be designed as a soft solder or brazing. Furthermore, it is possible to adapt the material combination of the at least one solderable metallic layer and the solder to one another such that an optimized heat transfer between the substrate and the cooling device results. For example, the solders in the textbook of Wolfgang Bergmann, "Materials Technology, Part 2: Application", Carl Hanser Verlag Munich, 1991, ISBN 3-446-15599-6 on page 165 ff. in question.

In einer vorteilhaften Variante umfasst die Kühlvorrichtung einen metallischen Kühlkörper, insbesondere aus Aluminium, aus Kupfer oder aus einem anderen thermisch leitfähigen Material. Da das Lot als Verbindung zwischen dem Substrat und dem Kühlkörper eine besonders gute wärmeleitende Verbindung gewährleistet, lässt sich die Kühlvorrichtung von ihrer Größe und damit von ihrem Einbauvolumen her optimieren. Der Kühlkörper ist vorzugsweise in einfach herstellbarer und kostengünstiger Bauweise aus einem Strangpressprofil gefertigt.In an advantageous variant comprises the cooling device a metallic heat sink, in particular from Aluminum, copper or another thermally conductive Material. Because the solder as a connection between the substrate and the heat sink ensures a particularly good heat-conducting connection, lets the cooling device of its size and thus optimize their installation volume ago. The heat sink is preferably easy to produce and cheaper Construction made of an extruded profile.

Vorteilhaft ist als Kühlvorrichtung ein metallischer Rippenkühler oder ein Kühler mit mäanderförmigen Vorsprüngen vorgesehen. Die Kühlrippen bzw. die mäanderförmigen Vorsprünge sind dünn und weit vom Substrat abstehend ausführbar, so dass eine große Fläche zur Wärmeabgabe an ein Kühlmedium mittels Konvektion bereitgestellt ist.Advantageous is a metallic finned cooler as a cooling device or a cooler with meandering protrusions intended. The cooling ribs or the meandering Projections are thin and protrude far from the substrate executable, leaving a large area for heat transfer to a cooling medium by means of convection is provided.

In einer vorteilhaften Variante ist die Kühlvorrichtung selbst mittels des Kaltgasspritzverfahrens gebildet. Mit anderen Worten erfolgt mittels des Kaltgasspritzverfahrens ein Materialauftrag auf das Substrat, der die Struktur der Kühlvorrichtung vorgibt. Dieser Materialauftrag kann die Struktur von Kühlrippen oder Vorsprünge nach Art von Mäandern aufweisen. Zweckmäßig lässt sich die als Kühlvorrichtung aufgetragene metallische Schicht zusätzlich konturieren, d. h., mit einer unregelmäßigen und zerklüfteten Oberfläche versehen. Auf diese Weise lässt sich die Oberfläche der Kühlvorrichtung vergrößern, so dass ein besonders guter Wärmeübergang durch Konvektion erreichbar ist.In An advantageous variant is the cooling device itself formed by means of the cold gas spraying process. In other words takes place by means of the cold gas spraying a material application on the substrate, the structure of the cooling device pretends. This material application can change the structure of cooling fins or meander-like projections. Appropriately, the applied as a cooling device additionally contour the metallic layer, d. h., with an irregular and jagged Surface provided. In this way, the Enlarge the surface of the cooling device, so that a particularly good heat transfer through convection is reachable.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist als Kühlvorrichtung ein Fluidkühler vorgesehen. Ein Fluid als Kühlmedium weist gegenüber Luft oder einem Gas eine bedeutend höhere Wärmekapazität auf. Mittels eines Fluidkühlers ist daher eine bedeutend größere Wärmemenge vom Leistungshalbleiter-Modul abführbar, als mittels eines Luftkühlers. Der Fluidkühler kann vorteilhaft gebildet werden, indem die Kühlrippen eines Rippenkühlers oder die Vorsprünge eines Kühlers mit mäanderförmigen Vorsprüngen zur Bildung von Strömungskanälen verschlossen werden. Der Rippenkühler oder der Kühler mit den mäanderförmigen Vorsprüngen wird zweckmäßig wie bereits weiter oben beschrieben erzeugt. Die Strömungskanäle werden gebildet, in dem benachbarte Rippen oder Vorsprünge an ihren Freiende flächig miteinander verbunden werden. Dies geschieht im einfachsten Fall durch die Befestigung eines dünnen Blechs an den Freienden der Rippen oder an den Freienden der Vorsprünge. Die Befestigung des Blechs ist hierbei beliebig. So kann das Blech durch Verschrauben oder durch Verlöten an den Freienden der Rippen oder an den Freienden der Vorsprünge befestigt sein. Auch die Freienden der Rippen oder die Freienden der Vorsprünge können mit einer lötbaren metallischen Schicht mittels Kaltgasspritzen versehen werden, um ein schlecht oder nicht lötbares Material wie Aluminium löten zu können. Dies kann fertigungstechnisch insbesondere bei einem filigranen Kühler mit dünnen Kühlrippen oder mäanderförmigen Vorsprüngen gegenüber einem Verschrauben des Blechs Vorzüge haben.In an expedient development, a fluid cooler is provided as the cooling device. A fluid as the cooling medium has a significantly higher heat capacity than air or a gas. By means of a fluid cooler therefore a significantly larger amount of heat from the power semiconductor module can be dissipated, as by means of an air cooler. The fluid cooler can be advantageously formed by the Cooling ribs of a fin cooler or the projections of a radiator with meandering projections to form flow channels are closed. The fin cooler or the cooler with the meandering projections is expediently produced as already described above. The flow channels are formed, in which adjacent ribs or projections are connected to each other at their free end surface. This is done in the simplest case by attaching a thin sheet to the free ends of the ribs or at the free ends of the projections. The attachment of the sheet is hereby arbitrary. Thus, the sheet may be secured by screwing or by soldering to the free ends of the ribs or to the free ends of the projections. The free ends of the ribs or the free ends of the projections can also be provided with a solderable metallic layer by means of cold gas spraying in order to be able to solder a poorly or non-solderable material, such as aluminum. This can production advantages, especially in a filigree cooler with thin cooling fins or meandering projections over a screwing of the sheet benefits.

Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum flächigen und wärmeleitenden Anbinden einer Kühlvorrichtung an eine elektrische Leistungskomponente, insbesondere an ein Leistungshalbleiter-Modul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11. Hierbei sind die Ausgestaltungen des Leistungshalbleiter-Moduls mit der Kühlvorrichtung und ihre Vorzüge den auf die Vorrichtung gerichteten vorstehenden Ausführungen zu entnehmen.The Task is further solved by a method for planar and thermally bonding a cooling device to an electrical power component, in particular to a power semiconductor module with the features of claim 11. Here are the embodiments of the power semiconductor module with the cooling device and its benefits to the device directed above Refer to versions.

In einer zweckmäßigen Variante wird die Kühlvorrichtung mittels einer auf das Substrat reversibel aufbrachten Maske gebildet. Eine derartige Maske ist mit Ausnehmungen versehen, die das negative Abbild der zu bildenden Kühlvorrichtung darstellen. Für die Bildung der Kühlvorrichtung wird die Maske zunächst auf das Substrat aufgelegt oder am Substrat reversibel befestigt. Anschließend werden mittels einer Kaltgasspritzvorrichtung, insbesondere mit einer Kaltgasspritzpistole, die Ausnehmungen der Maske mit einer metallischen Schicht aufgefüllt. Somit lässt sich die Kühlvorrichtung in zeitsparender und reproduzierbarer Weise den Anforderungen einer Serienfertigung gemäß erzeugen.In a suitable variant, the cooling device formed by means of a reversibly applied to the substrate mask. Such a mask is provided with recesses which are the negative Represent image of the cooling device to be formed. For the formation of the cooling device becomes the mask first placed on the substrate or reversibly attached to the substrate. Subsequently, by means of a cold gas spraying device, in particular with a cold gas spray gun, the recesses of Mask filled with a metallic layer. Consequently can the cooling device in time-saving and reproducible manner according to the requirements of mass production.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung wird die Kühlvorrichtung gebildet, indem eine Kaltgasspritzvorrichtung, insbesondere eine Kaltgasspritzpistole, in Bahnen über das Substrat bewegt wird. Falls eine Maske mit Ausnehmungen nach der bereits beschriebenen Weise verwendet wird, lässt sich eine Beschichtung der Maske auf diese Weise weitgehend vermeiden, so dass die Maske auch über einen längeren Zeitraum verwendbar ist. In einer anderen Variante lässt sich die Kühlvorrichtung auch ohne eine aufgelegte Maske erzeugen. Hierzu wird die Kaltgasspritzvorrichtung über bestimmte Gebiete des Substrats öfter bewegt, als über andere Gebiete, so dass im Lauf des Be schichtungsvorganges ein unregelmäßiger Materialauftrag nach Art von Rippen oder meanderförmigen Vorsprüngen gebildet ist. Wird hingegen die Kaltgasspritzvorrichtung in regelmäßigen Bahnen über das Substrat bewegt, so lässt sich ein gleichmäßiger Schichtaufbau für die Bildung einer lötbaren metallischen Schicht oder für eine Basis eines Kühlers erzeugen.In an expedient development is the cooling device formed by a cold gas spraying device, in particular a Cold gas spray gun, moved in tracks across the substrate becomes. If a mask with recesses after the already described Way is used, a coating of the Mask in this way largely avoid, so that the mask also over a longer period is usable. In another Variant can be the cooling device without a create an applied mask. For this purpose, the cold gas spraying device over certain areas of the substrate are moved more often than over other areas, so that during the coating process an irregular Material application in the manner of ribs or meandering Projections is formed. In contrast, the cold gas spraying device in regular tracks across the substrate moved, so can a more even Layer structure for the formation of a solderable metallic Layer or for a base of a radiator.

Zweckmäßig werden zur Erzeugung der metallischen Schicht einer oder mehrere Spritzparameter zur Beeinflussung der Schichteigenschaften vorgegeben.expedient be one or more to produce the metallic layer Spray parameters for influencing the layer properties specified.

So wird als Spritzparameter eine Eigenschaft eines dem Kaltgasspritzverfahrens zugrundeliegenden Trägergases, insbesondere dessen chemische Zusammensetzung, dessen Massenstrom oder dessen Temperatur, herangezogen.So is a characteristic of the cold gas spraying process as a spraying parameter underlying carrier gas, in particular its chemical composition, its mass flow or its temperature, used.

Weiterhin wird als Spritzparameter eine Eigenschaft eines dem Kaltgasspritzverfahren zugrundeliegenden metallischen Pulvers, insbesondere dessen chemische Zusammensetzung, dessen Massenstrom oder dessen Partikelgrößenverteilung, herangezogen. Zweckmäßig wird weiterhin als Spritzparameter eine Düsengeometrie einer dem Kaltgasspritzverfahrens zugrundeliegenden Kaltgasspritzpistole herangezogen.Farther is a spray parameter a property of the cold gas spraying process underlying metallic powder, in particular its chemical Composition, its mass flow or its particle size distribution, used. It is expedient furthermore as a spraying parameter a nozzle geometry of the Kaltgasspritzverfahrens underlying Cold gas spray gun used.

Weiterhin wird zweckmäßig ein Spritzparameter eine Eigenschaft des Substrats, insbesondere dessen Werkstoff oder dessen Temperatur während des Beschichtens herangezogen.Farther For example, a spray parameter becomes a property of the substrate, in particular its material or its temperature used during coating.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:following Two embodiments of the invention with reference to a Drawing explained in more detail. Show:

1 schematisch ein erstes Halbleitermodul mit einer ersten Kühlvorrichtung, sowie 1 schematically a first semiconductor module with a first cooling device, as well

2 schematisch ein zweites Leistungshalbleiter-Modul mit einer zweiten Kühlvorrichtung. 2 schematically a second power semiconductor module with a second cooling device.

1 zeigt ein erstes Leistungshalbleiter-Modul 1 mit einer ersten Kühlvorrichtung 2 schematisch in einer geschnittenen Seitenansicht. Das Leistungshalbleiter-Modul 1 umfasst ein sogenanntes DCB-Substrat 3. Das DCB-Substrat 3 weist ein flächiges Substrat 4 als Träger auf, das aus einem isolierenden keramischen Werkstoff, wie Aluminiumoxid, gefertigt ist. Auf der ersten Seite des Substrats 4 ist eine metallische und zur Erzeugung von Leiterbahnen strukturierte Schicht 5 aufgebracht. Die Schicht 5 ist aus Kupfer gefertigt. Die Leiterbahnen werden in einem Ätzverfahren erzeugt. Auf der der ersten Seite des Substrats 4 abgewandten Seite ist eine durchgängige metallische Stabilisierungsschicht 6 aufgebracht. 1 shows a first power semiconductor module 1 with a first cooling device 2 schematically in a sectional side view. The power semiconductor module 1 includes a so-called DCB substrate 3 , The DCB substrate 3 has a flat substrate 4 as a carrier, which is made of an insulating ceramic material, such as aluminum oxide. On the first side of the substrate 4 is a metallic and structured for the production of printed conductors layer 5 applied. The layer 5 is made of copper. The printed conductors are produced in an etching process. On the the first side of the substrate 4 opposite side is a continuous metallic stabilization layer 6 applied.

Auf der strukturierten metallischen Schicht 5 sind mehrere Leistungshalbleiter 7 mittels jeweils eines Verbindungslotes 8 durch Löten befestigt. In der geschnittenen Seitenansicht sind drei dieser Leistungshalbleiter 7 zu sehen. Die Leistungshalbleiter 7 sind untereinander und mit den Leiterbahnen der strukturierten metallischen Schicht 5 mittels Bonddrähten 9 miteinander verbunden.On the textured metallic layer 5 are several power semiconductors 7 by means of a connecting solder 8th fixed by soldering. In the sectional side view are three of these power semiconductors 7 to see. The power semiconductors 7 are with each other and with the tracks of the structured metallic layer 5 by means of bonding wires 9 connected with each other.

Die Kühlvorrichtung 2 umfasst einen aus Aluminium gefertigten Rippenkühler 10. Der Rippenkühler 10 weist eine flächig ausgebildete Kontaktfläche 11 auf, die der durchgängigen metallischen Stabilisierungsschicht 6 des Leistungshalbleiter-Moduls 1 zugewandt ist. Auf die Kontaktfläche 11 des Rippenkühlers 10 ist mittels eines Kaltgasspritzverfahrens eine flächige und durchgängige metallische Schicht 12 aufgetragen. Bei diesem Kaltgasspritzverfahren ist keine Vorbereitung der Kontaktfläche 11 des Rippenkühlers 10, beispielsweise durch Sandstrahlen o. dgl., notwendig. Vielmehr ergibt sich durch mechanische Verklammerung, Kaltverschweißen und Reibschweißprozesse eine innige Verbindung zwischen der Kontaktfläche 11 und der aus Kupfer bestehenden durchgängigen metallischen Schicht 12.The cooling device 2 includes a ribbed radiator made of aluminum 10 , The rib cooler 10 has a flat contact surface 11 on, which is the continuous metallic stabilization layer 6 of the power semiconductor module 1 is facing. On the contact surface 11 of the rib cooler 10 is by means of a cold gas spraying a flat and continuous metallic layer 12 applied. In this cold spraying method is no preparation of the contact surface 11 of the rib cooler 10 , For example, by sand blasting o. The like., Necessary. Rather, results from mechanical clamping, cold welding and Reibschweißprozesse an intimate connection between the contact surface 11 and the continuous metallic layer made of copper 12 ,

Zur flächigen und wärmeleitenden Anbindung der Kühlvorrichtung 2 an das Substrat 4 wird die aus lötbarem Kupfer bestehende Stabilisierungsschicht 6 mit der metallischen Schicht 12 der Kontaktfläche 11 mittels eines Lots 13 aus Kupfer verlötet. Die Verbindung zwischen dem Leistungshalbleiter-Moduls 1 und der Kühlvorrichtung 2 weist aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit von Kupfer selbst eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf.For flat and heat-conducting connection of the cooling device 2 to the substrate 4 becomes the solderable copper stabilization layer 6 with the metallic layer 12 the contact surface 11 by means of a lot 13 soldered from copper. The connection between the power semiconductor module 1 and the cooling device 2 Due to the high thermal conductivity of copper itself has a high thermal conductivity.

Der Rippenkühler 10 weist Kühlrippen 14 auf, die sich in vertikaler Richtung 15 vom Substrat 4 und damit vom Leistungshalbleiter-Modul 1 weg erstrecken. Weiterhin verlaufen die einzelnen Kühlrippen 14 einander parallel sowie senkrecht zur Bildebene. Zwischen benachbarten Kühlrippen 14 ist somit jeweils eine Ausnehmung 16 gebildet, die ebenfalls senkrecht zur Bildebene verläuft. An den Freienden der gleich langen Kühlrippen 14 ist ein Blech 17 befestigt, das die Ausnehmungen zur Bildung von Strömungskanälen 16 abschließt. Somit ist eine Anzahl einander paralleler und senkrecht zur Bildebene verlaufender Strömungskanäle 16 gebildet. Von der Bildebene auf den Betrachter zu bzw. vom Betrachter weg sind an den Stirnseiten des Rippenkühlers 10 ein nicht dargestellter Vorlauf und ein nicht dargestellter Rücklauf zur Beaufschlagung des Rippenkühlers 10 mit einem Fluid vorgesehen. Hierzu sind der Vorlauf und der Rücklauf kastenförmig und sich jeweils über die gesamte Stirnseite erstreckend ausgebildet, so dass gleichzeitig vom Vorlauf und vom Rücklauf sämtliche Strömungskanäle 16 erfassbar sind.The rib cooler 10 has cooling fins 14 on, looking in the vertical direction 15 from the substrate 4 and thus from the power semiconductor module 1 extend away. Furthermore, the individual cooling fins run 14 parallel to each other and perpendicular to the image plane. Between adjacent cooling fins 14 is thus each a recess 16 formed, which also runs perpendicular to the image plane. At the free ends of the same length cooling fins 14 is a tin 17 attached, which are the recesses for the formation of flow channels 16 concludes. Thus, a number of parallel and perpendicular to the image plane extending flow channels 16 educated. From the image plane to the viewer to or away from the viewer are on the front sides of the fin cooler 10 an unillustrated flow and an unillustrated return for acting on the fin cooler 10 provided with a fluid. For this purpose, the flow and the return are box-shaped and each extending over the entire end face formed, so that at the same time from the flow and return all flow channels 16 are detectable.

Weiterhin umfasst die Kühlvorrichtung 2 noch eine in der Figur nicht dargestellte Fluidpumpe, um das Fluid durch die Strömungskanäle 16 zu pumpen.Furthermore, the cooling device comprises 2 nor a fluid pump, not shown in the figure, to the fluid through the flow channels 16 to pump.

Im Betrieb des Leistungshalbleiter-Moduls 1 wird die von diesem produzierte Wärme mittels Wärmeleitung von der Stabilisierungsschicht 6 aus über das Lot 13 und die metallische Schicht 12 in vertikaler Richtung 15 zum Rippenkühler 10 hin transportiert. Der Rippenkühler 10 wird somit über seine mit der metallischen Schicht 12 beschichtete Kontaktfläche 11 mit Wärme beaufschlagt, die mittels Wärmeleitung auch die einzelnen Kühlrippen 14 erwärmt. Fließt nun ein Fluid durch die Strömungskanäle 16 der Kühlvorrichtung 2, so findet ein Wärmeübergang zwischen den Oberflächen der Kühlrippen 14 und dem Fluid statt. Eine passende Dimensionierung der Kühlvorrichtung 2 vorausgesetzt, lässt sich soviel Wärme vom Leistungshalbleiter-Modul 1 abführen, dass eine Beschädigung des Leistungshalbleiter-Moduls 1 sicher vermieden ist.During operation of the power semiconductor module 1 The heat produced by this heat by means of heat conduction from the stabilizing layer 6 out over the lot 13 and the metallic layer 12 in the vertical direction 15 to the rib cooler 10 transported away. The rib cooler 10 is thus over its with the metallic layer 12 coated contact surface 11 subjected to heat, which by means of heat conduction, the individual cooling fins 14 heated. Now a fluid flows through the flow channels 16 the cooling device 2 , so finds a heat transfer between the surfaces of the cooling fins 14 and the fluid instead. A suitable dimensioning of the cooling device 2 assuming so much heat from the power semiconductor module 1 dissipate that damage to the power semiconductor module 1 is safely avoided.

2 zeigt schematisch einen in einer geschnittenen Seitenansicht ein zweites Leistungshalbleiter-Modul 1, das identisch zum ersten Leistungshalbleiter-Modul aus 1 ausgeführt ist. An das zweite Leistungshalbleiter-Modul 1 schließt sich in vertikaler Richtung 15 eine zweite Kühlvorrichtung 2' an. Von dieser Kühlvorrichtung 2' ist lediglich ein Rippenkühler 10' dargestellt. Dieser Rippenkühler 10' mit Kühlrippen 14' und zwischenliegenden Ausnehmungen 16' wird gebildet, in dem mittels Kaltgasspritzens ein Materialauftrag auf der metallisch durchgängigen Schicht 6 des Substrats 4 erfolgt. Hierzu wird eine Kaltgasspritzpistole zunächst flächig über die gesamte metallische Schicht 12 zur Bildung einer flächigen Kühlerbasis bewegt. Anschließend werden die Kühlrippen 14' erzeugt, in dem die Kaltgasspritzpistole bahnartig verfahren wird. Die Kühlrippen 14' heben sich raupenartig in vertikaler Richtung 15 von der Kühlerbasis ab. Durch die Befestigung eines Bodenbleches 17 an den Freienden der Kühlrippen 14' des Rippenkühlers 10' sind wiederum aus der Bildebene heraus verlaufende, einander parallele Strömungskanäle 16' gebildet. Das Anschließen eines nicht dargestellten Vorlaufs und eines nicht dargestellten Rücklaufs zur Beaufschlagung der Strömungskanäle 16' mit einem Fluid erfolgt in der bereits zur 1 beschriebenen Weise. Insgesamt ist wiederum die zweite Kühlvorrichtung 2' gebildet durch den Rippenkühler 10', dessen Vorlauf und dessen Rücklauf, sowie eine in der 2 nicht dargestellte Fluidpumpe. 2 schematically shows a in a sectional side view of a second power semiconductor module 1 , which is identical to the first power semiconductor module 1 is executed. To the second power semiconductor module 1 closes in the vertical direction 15 a second cooling device 2 ' at. From this cooler 2 ' is just a ribbed cooler 10 ' shown. This rib cooler 10 ' with cooling fins 14 ' and intermediate recesses 16 ' is formed in which by means of cold gas spraying a material application on the metallic continuous layer 6 of the substrate 4 he follows. For this purpose, a cold gas spray gun is initially flat over the entire metallic layer 12 moved to form a flat radiator base. Subsequently, the cooling fins 14 ' produced, in which the cold gas spray gun is moved like a web. The cooling fins 14 ' lift up like a caterpillar in the vertical direction 15 from the radiator base. By attaching a floor plate 17 at the free ends of the cooling fins 14 ' of the rib cooler 10 ' are in turn out of the picture plane out running, parallel flow channels 16 ' educated. The connection of a flow, not shown, and a return, not shown, for acting on the flow channels 16 ' with a fluid already in the 1 described way. Overall, in turn, is the second cooling device 2 ' formed by the rib cooler 10 ' , whose flow and its return, and one in the 2 not shown fluid pump.

Der Rippenkühler 10' ist aus Kupfer gefertigt, das eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist. Durch die direkte Anbindung des Rippenkühlers 10' an die durchgängige metallische Schicht 6 des Substrats 4 ist ein sehr guter Wärmeübergang und damit eine sehr gute Abführung der vom Leistungshalbleiter-Modul 1 produzierten Wärme erreicht.The rib cooler 10 ' is made of copper, which has a good thermal conductivity. Due to the direct connection of the rib cooler 10 ' to the continuous metallic layer 6 of the substrate 4 is a very good heat transfer and thus a very good dissipation of the power semiconductor module 1 achieved produced heat.

Alternativ kann anstelle eines Materialauftrags zur Erzeugung des Rippenkühlers 10' auch ein Materialauftrag nach Art von mäanderförmigen Vorsprüngen erfolgen kann.Alternatively, instead of applying a material to produce the fin cooler 10 ' also a material order on the type of meandering projections can be done.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - EP 0427143 B1 [0003] - EP 0427143 B1 [0003]
  • - EP 0484533 B1 [0008] EP 0484533 B1 [0008]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • - J. Vlcek „Einsatzmöglichkeiten von kaltgasgespritzten Schichten in der Luft- und Raumfahrtindustrie", Galvanotechnik 3/2005, Seite 684 ff. [0008] - J. Vlcek "Applications of cold gas-sprayed coatings in the aerospace industry", Galvanotechnik 3/2005, page 684 ff. [0008]
  • - Wolfgang Bergmann, „Werkstofftechnik, Teil 2: Anwendung", Carl Hanser Verlag München, 1991, ISBN 3-446-15599-6 auf Seite 165 ff. [0012] Wolfgang Bergmann, "Materials Technology, Part 2: Application", Carl Hanser Verlag Munich, 1991, ISBN 3-446-15599-6 on page 165 ff. [0012]

Claims (24)

Elektrische Leistungskomponente, insbesondere Leistungshalbleiter-Modul (1), – mit einem flächigen Substrat (4) als Träger, – mit einer flächig und wärmeleitend an das Substrat angebundenen Kühlvorrichtung (2, 2'), dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (2, 2') über zumindest eine mittels eines Kaltgasspritzverfahrens erzeugte metallische Schicht (12) an das Substrat (4) angebunden ist.Electrical power component, in particular power semiconductor module ( 1 ), - with a flat substrate ( 4 ) as a carrier, - with a surface and heat-conducting connected to the substrate cooling device ( 2 . 2 ' ), characterized in that the cooling device ( 2 . 2 ' ) via at least one metallic layer produced by means of a cold gas spraying process ( 12 ) to the substrate ( 4 ) is attached. Komponente (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Schicht (12) aus einem lötbaren Metall besteht und dass das Substrat (4) und die Kühlvorrichtung (2, 2') mittels eines an die metallische Schicht (12) angebundenen Lots (13) miteinander verlötet sind.Component ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the metallic layer ( 12 ) consists of a solderable metal and that the substrate ( 4 ) and the cooling device ( 2 . 2 ' ) by means of a to the metallic layer ( 12 ) linked lots ( 13 ) are soldered together. Komponente (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Schicht (12) flächig auf das Substrat (4) aufgetragen ist.Component ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the metallic layer ( 12 ) flat on the substrate ( 4 ) is applied. Komponente (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Schicht (12) flächig auf eine Kontaktfläche (11) der Kühlvorrichtung (2, 2') aufgetragen ist.Component ( 1 ) according to claim 2 or 3, characterized in that the metallic layer ( 12 ) flat on a contact surface ( 11 ) of the cooling device ( 2 . 2 ' ) is applied. Komponente (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (2, 2') einen Kühlkörper (10) aus Aluminium, aus Kupfer, oder einem anderen thermisch leitfähigen Material umfasst.Component ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cooling device ( 2 . 2 ' ) a heat sink ( 10 ) of aluminum, copper, or other thermally conductive material. Komponente (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (2, 2') einen aus einem Strangpressprofil gefertigten Kühlkörper (10) umfasst.Component ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the cooling device ( 2 . 2 ' ) a heat sink made of an extruded profile ( 10 ). Komponente (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen metallischen Rippenkühler (10) als Kühlvorrichtung (2, 2').Component ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized by a metallic rib cooler ( 10 ) as a cooling device ( 2 . 2 ' ). Komponente (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Schicht (12) eine konturierte Oberfläche aufweist.Component ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the metallic layer ( 12 ) has a contoured surface. Komponente (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (2, 2') mittels des Kaltgasspritzverfahrens gebildet ist.Component ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the cooling device ( 2 . 2 ' ) is formed by means of the cold gas spraying process. Komponente (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen Fluidkühler als Kühlvorrichtung (2, 2').Component ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, characterized by a fluid cooler as cooling device ( 2 . 2 ' ). Verfahren zum flächigen und wärmeleitenden Anbinden einer Kühlvorrichtung (2, 2') an ein als Träger wirkendes Substrat (4) einer elektrischen Leistungskomponente, insbesondere eines Leistungshalbleiter-Moduls (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (2, 2') mittels einer mittels eines Kaltspritzverfahrens erzeugten metallischen Schicht (12) an das Substrat (4) angebunden ist.Method for laminar and heat-conductive bonding of a cooling device ( 2 . 2 ' ) to a substrate acting as a carrier ( 4 ) of an electrical power component, in particular of a power semiconductor module ( 1 ), characterized in that the cooling device ( 2 . 2 ' ) by means of a metallic layer produced by means of a cold spraying process ( 12 ) to the substrate ( 4 ) is attached. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Schicht (12) aus einem lötbaren Metall oder aus einer lötbaren metallischen Legierung gefertigt wird und dass das Substrat (4) und die Kühlvorrichtung (2) mittels eines an die metallische Schicht (12) angebundenen Lots (13) miteinander verlötet werden.Method according to claim 11, characterized in that the metallic layer ( 12 ) is made of a solderable metal or of a solderable metallic alloy and that the substrate ( 4 ) and the cooling device ( 2 ) by means of a to the metallic layer ( 12 ) linked lots ( 13 ) are soldered together. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Schicht (12) flächig auf das Substrat (4) aufgetragen wird.Method according to claim 12, characterized in that the metallic layer ( 12 ) flat on the substrate ( 4 ) is applied. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Schicht (12) flächig auf eine Kontaktfläche (11) der Kühlvorrichtung (2, 2') aufgetragen wird.Method according to claim 12 or 13, characterized in that the metallic layer ( 12 ) flat on a contact surface ( 11 ) of the cooling device ( 2 . 2 ' ) is applied. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der metallischen Schicht (12) konturiert wird.Method according to one of claims 11 to 14, characterized in that the surface of the metallic layer ( 12 ) is contoured. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (2, 2') mittels des Kaltgasspritzverfahrens gebildet wird.Method according to one of claims 11 to 15, characterized in that the cooling device ( 2 . 2 ' ) is formed by means of the cold gas spraying process. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (2, 2') mittels einer auf das Substrat (4) reversibel aufgebrachten Maske gebildet wird.Method according to one of claims 11 to 16, characterized in that the cooling device ( 2 . 2 ' ) by means of a on the substrate ( 4 ) reversibly applied mask is formed. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (2, 2') gebildet wird, indem eine Kaltgasspritzvorrichtung, insbesondere eine Kaltgasspritzpistole, in Bahnen über die zweite Seite des Substrats (4) bewegt wird.Method according to one of claims 11 to 17, characterized in that the cooling device ( 2 . 2 ' ) by forming a cold gas spraying device, in particular a cold gas spray gun, in paths over the second side of the substrate ( 4 ) is moved. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der metallischen Schicht (12) einer oder mehrere Spritzparameter vorgegeben werden zur Beeinflussung der Schichteigenschaften.Method according to one of claims 12 to 17, characterized in that for the production of the metallic layer ( 12 ) one or more spray parameters are specified for influencing the layer properties. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass als Spritzparameter eine Eigenschaft eines dem Kaltgasspritzverfahren zugrunde liegenden Trägergases, insbesondere dessen chemische Zusammensetzung, dessen Massenstrom oder dessen Temperatur, herangezogen wird.Method according to claim 19, characterized that as a spray parameter a property of the cold gas spraying process underlying carrier gas, in particular its chemical Composition, whose mass flow or its temperature, used becomes. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass als Spritzparameter eine Eigenschaft eines dem Kaltspritzverfahren zugrunde liegenden metallischen Pulvers, insbesondere dessen chemische Zusammensetzung, dessen Massenstrom, oder dessen Partikelgrößenverteilung, herangezogen wird.A method according to claim 19 or 20, characterized in that as a spraying parameter, a property of the metallic powder underlying the cold spraying process, in particular of the sen chemical composition whose mass flow, or its particle size distribution, is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass als Spritzparameter eine Düsengeometrie einer dem Kaltgasspritzverfahren zugrunde liegenden Kaltgasspritzpistole herangezogen wird.Method according to one of claims 19 to 21, characterized in that as spray parameters a nozzle geometry a Kaltgasspritzpistole underlying the cold gas spraying process is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass als Spritzparameter eine Eigenschaft des Substrats, insbesondere dessen Werkstoff oder dessen Temperatur während des Beschichtens, herangezogen wird.Method according to one of claims 19 to 22, characterized in that as a spray parameter a property of the substrate, in particular its material or its temperature during coating, is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzparameter so gewählt wird, dass eine metallische Schicht mit einer konturierten Oberfläche erzeugt wird.Method according to one of claims 19 to 23, characterized in that the spraying parameter is selected that is a metallic layer with a contoured surface is produced.
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