WO2018145910A1 - Cooling apparatus, electronics assembly, and method of producing the same - Google Patents

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WO2018145910A1
WO2018145910A1 PCT/EP2018/051813 EP2018051813W WO2018145910A1 WO 2018145910 A1 WO2018145910 A1 WO 2018145910A1 EP 2018051813 W EP2018051813 W EP 2018051813W WO 2018145910 A1 WO2018145910 A1 WO 2018145910A1
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flat tube
coating
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ceramic plate
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Hans-Heinrich Angermann
Stefan Schmidgall
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Mahle International Gmbh
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    • C04B2237/50Processing aspects relating to ceramic laminates or to the joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/86Joining of two substrates at their largest surfaces, one surface being complete joined and covered, the other surface not, e.g. a small plate joined at it's largest surface on top of a larger plate

Definitions

  • Cooling device electronic assembly and associated manufacturing method
  • the present invention relates to a cooling device for cooling power electronics.
  • the invention also relates to an electronic device with such a cooling device.
  • the invention relates to a method for producing a cooling device for cooling power electronics.
  • a power electronics usually consists of a variety of electronic and / or electrical components which are arranged on a circuit board and interconnected by interconnects.
  • the conductor tracks can be expediently formed directly on the board, so-called printed circuit board.
  • their components generate heat that must be dissipated to increase the life of the components or to avoid overheating of the components.
  • a significantly better cooling performance can be achieved if the board is coupled to a heat exchanger through which a gaseous or liquid coolant flows, so that the heat can be transferred to the coolant and removed.
  • Such a heat exchanger can be formed in the simplest case by a flat housing, which is usually in several parts, or by a flat tube, which is usually in one piece.
  • a soldering process is considered in principle.
  • a soft soldering process is preferred because at the higher temperature of a brazing process due to different thermal expansion coefficients, the risk of distortion of the heat exchanger and / or the board is increased.
  • an electrical insulation between the usually metallic heat exchanger and the power electronics This can be ensured, for example, by a ceramic plate or by a metallic plate with ceramic coating.
  • the heat exchanger In principle, it is conceivable to produce the heat exchanger from copper or from a copper alloy in order to be able to fasten the circuit board to it by means of a soldering process.
  • copper is expensive and heavy compared to aluminum. Therefore, a heat exchanger made of aluminum or of an aluminum alloy is preferred. Due to an aluminum oxide layer which is unavoidable and difficult to remove, soft soldering can only be carried out with considerable effort. It is recommended for the connection of the electrically insulating boards a brazing process, but in which the above-mentioned risk of delay is given.
  • a cooling device in which a stabilizing structure is used in a heat-flowable by a liquid cooling body, which is formed by a multi-part housing, and fixed by means of a brazing inside at an upper side and at an underside of the housing is.
  • a ceramic plate is externally attached via an aluminum coating. This ceramic plate also has a further aluminum coating on its outer side facing away from the housing.
  • the known liquid cooling device builds in the region of the heat exchanger comparatively massive.
  • large wall thicknesses are needed to avoid distortion of the housing during brazing.
  • By the large wall thickness results in a correspondingly high material usage with relatively high costs.
  • a coolant flow-through flat tube is known, on the one or both sides a solder coated on both sides sheet is applied. On both sides of the sheets lot-coated electrical insulators are placed on the electronic components are placed.
  • the flat tube is made of aluminum and the applied plates are also made of aluminum, but can also be made of copper. In the latter case, they are coated with a Cu solder.
  • the sequence of solders, sheets and electrical insulators can also be laminated to the tube. The structure is relatively cumbersome, costly and builds quite high.
  • JP 2006-294971 A in the embodiment shown in FIG. 4, an AIN ceramic is applied on both sides to an aluminum flat tube on both sides, the double-sided DBA method (direct bonded aluminum) with 0.4 mm thick Al layers is occupied by means of an epoxy adhesive.
  • the double-sided DBA method direct bonded aluminum
  • Al solder on one side an AIN electrical insulator is soldered onto the aluminum flat tube by means of Al solder, while the opposite side is covered with a 1 mm thick Al 2 O 3 plate.
  • the power module substrate is applied to the AIN ceramic side.
  • a disadvantage is that AIN and the DBA method are very expensive.
  • the present invention is concerned with the problem of providing a cooling device of the type mentioned at the outset or an electronic device equipped therewith. Kanaku or for an associated manufacturing method to provide an improved embodiment, which is characterized by low production costs, at the same time efficient cooling of the power electronics is possible. At the same time a high voltage application for the power electronics should be possible.
  • the invention is based firstly on the general idea of using a flat tube as the heat exchanger and fastening both on an upper side of the flat tube and on an underside of the flat tube an electrically insulating ceramic plate by external brazing on the flat tube.
  • a flat tube is characterized in that it has a flat cross-section transversely to its longitudinal direction, in which it can be flowed through by the coolant.
  • the flat cross-section is characterized by the fact that its width is at least twice as large as its height.
  • the length of the flat tube is also at least twice as large as its height.
  • the length of the flat tube is also greater than the width of the flat tube.
  • Flat tubes, which are used in heat exchangers usually have a comparatively small wall thickness of a maximum of 1 mm.
  • the flat tube which consists of an aluminum material, requires little material, so that there is a cost advantage.
  • the wall thickness of the flat tube is thereby approximately in the same size range as the wall thickness of the ceramic plate, which, for example, likewise amounts to a maximum of 1 mm and which may preferably be in a range of 0.2 to 0.7 mm. It has been found that distortion of the flat tube or the ceramic plates during brazing can be avoided if at the top and at the bottom respectively such a ceramic plate be attached by brazing. Accordingly, a cost-effective design for a cooling device for cooling a power electronics is presented here.
  • Particularly cost is the formation of an Al / Cu soldering between a unplated AI flat tube and a ceramic which is coated at least on one side with Al or Cu. If a Cu coating is provided, this can preferably be realized as DCB, where DCB stands for Direct Copper Bonding. Then there is a DCB ceramic.
  • a metal sheet or a metal laminate, also designed as a perforated plate, between the flat tube and the electrical insulation is not required and preferably does not exist.
  • the cooling device is particularly economical if the flat tube consists of an aluminum material.
  • the flat tube is preferably produced in one piece.
  • a liquid coolant is preferred.
  • the ceramic plate consists of an electrically insulating ceramic.
  • An inexpensive suitable ceramic is e.g. Al2O3.
  • an AI2O3 ceramic is preferred.
  • both ceramic plates are made of the same ceramic. The use of expensive AIN can be dispensed with.
  • the two above-mentioned variants can be combined, so that a one-sided or both sides coated with metal Al2O3 ceramic is used. If a Cu coating is used at least on one side, the DCB is used again, so that then there is a DCB-Al 2 O 3 ceramic, which can be particularly easily fixed to the unplated Al flat tube by means of a soldering process.
  • At least one of the ceramic plates on a side remote from the flat tube outside a copper coating for attaching components of power electronics by soldering can be equipped particularly easily with the components of the power electronics in order to build up the power electronics.
  • a rib structure made of an aluminum material may be expediently arranged in the flat tube in order to improve the heat transfer between the coolant and the flat tube.
  • the rib structure can be fixed inside by brazing on the upper side of the flat tube and inside on the underside of the flat tube. As a result, the heat transfer performance of the cooling device is significantly improved. At the same time, the rib structure also contributes to the dimensional stability during the brazing process.
  • the wall thickness of the rib structure is usually smaller than the wall thickness of the flat tube and is for example a maximum of 0.1 mm.
  • the two ceramic plates are about the same size, which compensate for the effects of different thermal expansion coefficients during brazing. Additionally or alternatively, it can be provided that the two ceramic plates extend over at least 75% of a length of the flat tube and / or over at least 75% of a width of the flat tube. In this way, a particularly large-area contact between ceramic plate and flat tube is realized, which improves the efficiency of the cooling effect.
  • the respective ceramic plate has a metal coating on its inner side facing the flat tube.
  • the metal coating facilitates the production of a braze joint with the flat tube.
  • a metal coating is basically any metal coating into consideration, which can be firmly connected by brazing with the flat tube, with appropriate solders and / or flux can be used.
  • the metal coating is preferably an aluminum miniumbe fürung, a nickel coating or more preferably a copper coating.
  • the use of a copper coating is particularly advantageous since the ceramic plate then carries a copper coating both on its inside and on its outside, which reduces thermally induced stresses within the ceramic plate.
  • the coated on both sides ceramic plate can be produced cheaper in this case over the relatively inexpensive DCB process.
  • Another embodiment provides that the flat tube outside and / or inside at the top and at the bottom each having a coating or a plating with aluminum solder.
  • the aluminum solder simplifies the brazing of the flat tube with the preferably metallically coated ceramic plate.
  • An electronic assembly according to the invention is characterized in that it comprises a cooling device of the type described above. Furthermore, the electronic assembly comprises power electronics, which has a plurality of electrical and / or electronic components. Several or all of these components are then attached to at least one of these ceramic plates by soft soldering. In principle, it is possible that the entire power electronics is arranged only on one of the two ceramic plates. However, an embodiment in which the components of the power electronics are distributed over both ceramic plates is preferred. As a result, the structure of the electronic assembly is more compact overall.
  • the inventive method for producing such a cooling device for cooling a power electronics assumes that the two ceramic plates are fastened simultaneously by a brazing process on the flat tube.
  • a flat tube made of an aluminum material is used, wherein in each case an electrically insulating ceramic plate, for example of AL2O3, on the outside of an upper side of the flat tube and externally placed on an underside of the flat tube.
  • the brazing process is performed without flux.
  • the components to be soldered together and the solder used are selected accordingly.
  • the respective ceramic plate may have a metal coating on its inner side facing the flat tube.
  • a metal coating on its inner side facing the flat tube.
  • a direct soldering of the ceramic plate to the flat tube would also be possible if, for example, a suitable active solder, optionally in combination with a suitable flux, is used.
  • Suitable metal coatings are those which are inexpensive and which use inexpensive solders and inexpensive fluxes or no fluxes.
  • the metal coating may be an aluminum coating or, preferably, a copper coating.
  • a nickel coating is conceivable.
  • the metal coating is designed as a copper coating.
  • a copper coating can, for example, be cost-effectively produced before the brazing process by direct copper bonding, so-called DCB (Direct Copper Bonding), or by thermal spraying or by wet-chemical coating or by electroplating.
  • the copper coatings can be single-sided or double-sided.
  • the flat tube may have an aluminum braze coating or an aluminum braze cladding on the outside at the top and at the bottom at the bottom. This simplifies the brazing process.
  • a rib structure made of an aluminum material can be inserted into the flat tube before the brazing process.
  • the two ceramic plates and the rib structure are then fastened to the flat tube at the same time.
  • the rib structure is fastened both on the upper side and on the underside of the flat tube.
  • the rib structure increases the heat transfer between the flat tube and the coolant.
  • the rib structure stabilizes the comparatively thin-walled flat tube.
  • the rib structure itself can also have a comparatively small wall thickness. Conceivable wall thicknesses of less than 0.1 mm.
  • the brazing process can be two-stage, to realize possibly different brazing temperatures. Instead of a separate rib structure, which is inserted into the flat tube, it is in principle also possible to produce the flat tube with integrally formed rib structure, e.g. by an extrusion process.
  • the flat tube can have an aluminum solder coating or an aluminum solder cladding on the inside and the underside. This simplifies the brazing process for attaching the rib structure to the flat tube.
  • the Al flat tube has an Al solder plating only on the inside, which faces the ribs. On the outer side or the outer sides, which face the electrically insulating Al2O3 plates, the flat tube does not have any solder plating. It is mixed with the DCB ceramics in a second soldering step at Tempe- connected below the Al / Al brazing temperature of about 600 ° C via an Al / Cu brazing.
  • Another embodiment provides that, after the brazing process, electrical and / or electronic components of power electronics are fastened to a side of the outer surface of at least one of the two ceramic plates facing away from the flat tube by a soldering process.
  • the respective ceramic plate is fitted after the brazing process with the components of the power electronics.
  • the respective ceramic plate may have on its outer side a copper coating in order to simplify the assembly with the components of the power electronics.
  • the copper coating in particular before the brazing process, can be produced by direct copper bonding (DCB) or by thermal spraying or by wet-chemical coating or by electroplating.
  • the respective copper coating can basically be full-surface.
  • the copper coating has a conductor track structure, which is required for the subsequent assembly with the components of the power electronics. Such structuring of a full surface copper coating is e.g. possible by etching.
  • the ceramic plate is first roughened wet-chemically or by laser ablation and then coated by thermal spraying with the respective metal, preferably with copper.
  • the coating can be patterned using a mask, so it is possible, for example, on the respective outside, already townspritzen strip conductors for power electronics.
  • wet-chemical coating the ceramic plate is first roughened, for example by an etching process or by laser ablation. Thereafter, the roughened ceramic plate can be germinated, for example with palladium. Subsequently, the actual metallic coating takes place, for example, with nickel, copper or aluminum. As mentioned, copper is preferred here. Usually, two or more coatings are superimposed. Etching processes can then be used again for the printed conductor structure.
  • the copper coating in particular after the brazing process, can be produced by screen printing.
  • the desired conductor track structure can be realized particularly easily here.
  • the ceramic plate may be metallically coated on one or both sides, wherein the coating on both sides is preferred.
  • a double-coated ceramic plate may be coated on both sides with the same metal or with different metals.
  • a ceramic plate coated with different metals may be coated on one side with aluminum and on the other side with copper (DCB), the aluminum side being associated with the flat tube and the copper side with the power electronics.
  • DCB copper
  • FIGURE 1 shows a highly simplified, schematic sectional view of a cooling device in the manufacture of an electronic assembly.
  • an electronic assembly 1 comprises a cooling device 2 and power electronics 3, which is not yet connected to the cooling device 2 in FIG.
  • the power electronics 3 comprises a plurality of components 4, which are electrical and / or electronic components typically found in power electronics.
  • the cooling device 2 is used to cool the power electronics 3.
  • the cooling device 2 has a flat tube 5, which serves to guide a gaseous or liquid coolant 6.
  • a liquid coolant 6 is used here.
  • a flow through the flat tube 5 with the coolant 6 is indicated in Figure 1 by an arrow, which is denoted by 6.
  • the flow through the flat tube 5 with the coolant 6 is usually carried out in the longitudinal direction of the flat tube 5, which lies in the drawing plane in FIG. 1 and runs parallel to the flow of the coolant 6 and thus horizontally.
  • a height direction of the flat tube 5 extends vertically in Figure 1 and is also in the plane of the drawing.
  • a width direction of the flat tube 5 extends perpendicular to the plane of the drawing.
  • a cross section of the flat tube 5 extends transversely to the longitudinal direction of the flat tube 5 and thus also extends perpendicularly to the plane of the drawing of FIG. 1.
  • the cross-section defines the width and the height of the flat tube 5.
  • the cross-section is also flat and thus at least twice as wide as high.
  • the flat tube 5 has a width which is at least twice as large as the height.
  • the flat tube 5 is made of an aluminum material and has an upper side 7 and a lower side 8.
  • Top 7 and bottom 8 are each just configured in the example and run parallel to each other.
  • the respective plane extends perpendicular to the plane of the drawing, ie parallel to the longitudinal direction and parallel to the width direction.
  • Top 7 and bottom 8 are thus spaced from each other in the height direction.
  • an electrically insulating ceramic plate 9 is fixed in each case by brazing.
  • each of these ceramic plates 9 has on its side facing away from the flat tube 5 outside 10 a metal coating 1 1, which is preferably designed as a copper coating.
  • an aluminum coating or a nickel coating is also conceivable here.
  • the metal coating 1 1 or the copper coating is used to attach the components 4 of the power electronics 3, wherein preferably a soldering process is used.
  • a rib structure 12 is arranged in the flat tube 5, which also consists of an aluminum material.
  • the rib structure 12 serves to improve the heat transfer between the coolant 6 and the flat tube 5 and has the added benefit of mechanical stabilization.
  • the rib structure 12 is fixed inside on the top 7 and inside on the bottom 8 by brazing.
  • the rib structure 12 is folded in a rectangular shape so that it has upper contact surfaces 13, which rest flat against the upper side 7 and are fixed thereto by brazing.
  • the rib structure 13 has lower contact surfaces 14 which lie flat against the underside 8 and are secured thereto by brazing.
  • the two ceramic plates 9 are the same size.
  • the two ceramic plates 9 extend approximately over the entire length of the flat tube 5. In the width direction, the two ceramic plates 9 may extend over at least 75% of the width of the flat tube 5, for example.
  • the ceramic plates 9 preferably extend essentially over the entire width of the flat tube 5.
  • the respective ceramic plate 9 may have a metal coating 16 on its inner side 15 facing the flat tube 5.
  • the flat tube 5 on the upper side 7 and on the underside 8 can have an aluminum solder coating 17 or aluminum solder plating 17 on the outside, and preferably also an aluminum solder coating 18 or an aluminum solder plating 18 inside.
  • the metal coating 16 and the external aluminum solder cladding 17 are suitably coordinated so that a particularly efficient brazing connection between the respective ceramic plate 9 and the flat tube 5 can be produced.
  • the metal coating 16 on the inner side 15 of the ceramic plate 9 is, for example, an aluminum coating. It is preferably a copper coating.
  • the components 4 are attached to the outside of the respective ceramic plate 9, in particular by soldering attached thereto. In the preferred example of FIG. 1, both ceramic plates 9 are used for mounting the components 4 of the power electronics 3.
  • the attachment of the components 4 is indicated in Figure 1 by arrows 19.
  • a method for manufacturing the cooling device 2 and the electronic assembly 1 will be explained in more detail.
  • a flat tube 5 made of an aluminum material is used.
  • a ceramic plate 9 are placed on the outside 7 on the outside and on the bottom 8 on the outside.
  • the two ceramic plates 9 are simultaneously pressed by a hard Soldering attached to the flat tube 5.
  • any suitable brazing process can be used. Different solders with or without flux can be used. Preferred are brazing processes that manage without flux.
  • the respective ceramic plate 9 expediently has on its inner side 15 a metal coating 16 in each case.
  • the respective metal coating 16 can be designed as a nickel coating or aluminum coating or as a copper coating. Particularly advantageous is an embodiment as a copper coating.
  • Such a copper coating can be embodied as direct copper bonding, so-called “direct copper bonding", DCB for short.
  • the flat tube 5 may have the aluminum solder coating 17 on the outside and the aluminum solder coating 18 on the inside.
  • the rib structure 12 made of aluminum material can be inserted into the flat tube 5 before the brazing process. During the subsequent brazing process, the ceramic plates 9 and the rib structure 12 are then fastened to the flat tube 5 at the same time.
  • a copper-coated ceramic plate 9 on both sides and a rib structure 12 made of aluminum or aluminum alloy to be soldered to the flat tube 5 made of aluminum or aluminum alloy advantageously two separate brazing are undertaken, since the Cu / Al brazing temperature about 30 - 40K under the AI / AI brazing temperature should be.
  • an extruded flat tube 5 may be used in which the rib structure 12 is formed integrally. As a result, the insertion and soldering, ie the AI / AI brazing the separate rib structure 12 can be omitted.
  • a ceramic plate 9 which is coated on the inside 15 with aluminum and on the outside 10 with copper (DCB) is intended for an Al-Al soldering process, so that a one-shot soldering on the one hand the rib structure 12 on the flat tube 5 and on the other the ceramic plate 9 on the flat tube 5 is possible.
  • the components 4 of the power electronics 3 can be arranged on the outside 10 of at least one of the two ceramic plates 9 and fixed by means of a soldering process.
  • the respective ceramic plate 9 on the outside 10 have a suitable metal coating 1 1, which is preferably designed as a copper coating, e.g. via a DCB procedure.
  • the metal coating 16 on the inside 15 or the metal coating 1 1 on the outside 10 can be attached, for example by direct copper bonding or by thermal spraying or by wet-chemical coating or galvanic. It is also conceivable to produce the respective metal coating 11 or 16 by screen printing.
  • the respective ceramic plate 9 for example, an aluminum oxide, preferably of the formula AI2O3 is. In principle, other ceramic, electrically insulating materials are conceivable, such as Si3N4 or SiC.
  • the respective ceramic plate 9 may have in the height direction of the flat tube 5, for example, a wall thickness of a maximum of 1 mm.
  • the ceramic plate 9 has a wall thickness in the range of 0.3 to 0.7 mm.
  • a ceramic plate 9 coated on both sides is used. The use of a ceramic plate 9 coated on both sides with DCB is particularly advantageous. Such ceramic plates 9 are available inexpensively as circuit boards.
  • the respective metal Layering 1 preferably the copper coating, already have the required interconnect structure for constructing the power electronics 3 or for interconnecting the components 4.
  • the metal coating 16 may expediently be configured over its entire surface. It is also conceivable to replicate also on the inner side 15 of the conductor track structure.
  • the respective metal coating 11 or 16 can also be produced by means of thermal spraying.
  • the ceramic plate 9, preferably again of Al 2 O 3, can first be roughened wet-chemically or by laser ablation and then thermally coated with the respective metal.
  • the coating by means of thermal spraying can be structured by means of a mask, so that, for example, the conductor track structure on the outside 10 can already be produced.
  • identical metal layers can be produced on the outside 10 and on the inside 15, for example made of aluminum or nickel or copper. It is also possible to produce on the outside 10 and on the inside 15, the metal coatings 1 1, 16 of different metals.
  • the metal coating 1 1 of the outside 10 may be configured as a copper coating to facilitate soldering with the components 4, while the metal coating 16 of the inside 15 is designed as an aluminum coating or nickel coating in order to simplify the brazing with the flat tube 5.
  • the respective ceramic plate 9 can be coated galvanically or wet-chemically.
  • the ceramic plate 9 can first be roughened, for example by etching or by laser ablation. Subsequently, a germination can be carried out, for example with palladium.
  • a metallic coating preferably galvanically.
  • the wet-chemical coating or galvanic coating can also be realized with nickel, copper and aluminum.
  • two or more different metallic see coatings are stacked.
  • the respective metallic coating typically has a thickness of less than 3 ⁇ m.
  • the layer thickness is in the range of 1 ⁇ to 2 ⁇ .
  • the conductor track structure on the outside 10 can be introduced by a subsequent etching process. In principle, it is conceivable to dispense with the preceding etching if the electrical resistance of the metallic coating is sufficiently high by reducing the layer thickness to less than 1 ⁇ m. Electrical leakage currents are then comparatively low and negligible.
  • the flat tube 5 is preferably made of a single piece of sheet metal.
  • a flat piece of sheet metal can be rolled up around the longitudinal axis of the flat tube 5 and fixed to the front side, ie in the circumferential direction, preferably welded, in order to form the flat tube 5.
  • the weld then extends in the longitudinal direction of the flat tube 5.
  • an embodiment of the flat tube 5 as a so-called folding tube is possible in which instead of a weld seam, a fold is used to fasten the circumferentially adjacent ends of the sheet metal piece together.
  • integrally drawn or extruded tubular body are conceivable. Theoretically, a flat tube 5 assembled from two half-shells is also conceivable.
  • the individual parts of the flat tube 5 can also be secured together by brazing. This is then expediently carried out during brazing for fastening the ceramic plates 9 and possibly the rib structure 12.
  • the wall thickness of the flat tube 5 and the wall thickness of the respective ceramic plate 9 are preferably in the same order of magnitude. This ranges from a minimum of 0.1 mm to a maximum of 1.0 mm.
  • the wall thickness of the flat tube 5 is in the range of 0.1 to 0.5 mm, while the wall thickness of the respective ceramic plate 9 is in the range of 0.2 to 0.7 mm.
  • the wall thicknesses of the flat tube 5 and the ceramic plates 9 are each less than 1 mm.
  • the small wall thickness of the flat tube 5 reduces the manufacturing costs and improves the heat transfer to the coolant 6.

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Abstract

The present invention relates to a cooling apparatus (2) for cooling power electronics (3), having a flat tube (5) for carrying a coolant (6), wherein the flat tube (5) consists of an aluminum material. Warping of the cooling apparatus (2) can be prevented if an electrically insulating Al2O3 ceramic plate (9) is attached by brazing to the exterior of the flat tube (5) on an upper face (7) and another is attached by brazing to the exterior of the flat tube (5) on a lower face (8), wherein at least one of the ceramic plates (9) comprises a metal coating (11) on an outer face (10) facing away from the flat tube (5) for mounting components (4) of power electronics (3) by soft soldering, the metal coating consists of Al or Cu and, in the case of a Cu coating, a DCB process is used.

Description

Kühlvorrichtung, Elektronikanordnung und zugehöriges Herstellungsverfahren  Cooling device, electronic assembly and associated manufacturing method
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung zum Kühlen einer Leistungselektronik. Die Erfindung betrifft außerdem eine Elektronikanordnung mit einer solchen Kühlvorrichtung. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Kühlvorrichtung zum Kühlen einer Leistungselektronik. The present invention relates to a cooling device for cooling power electronics. The invention also relates to an electronic device with such a cooling device. Finally, the invention relates to a method for producing a cooling device for cooling power electronics.
Eine Leistungselektronik besteht üblicherweise aus einer Vielzahl elektronischer und/oder elektrischer Komponenten, die auf einer Platine angeordnet und durch Leiterbahnen miteinander verschaltet sind. Die Leiterbahnen können dabei zweckmäßig unmittelbar auf der Platine ausgebildet sein, sogenannte Leiterplatine. Während des Betriebs der Leistungselektronik erzeugen deren Komponenten Wärme, die abgeführt werden muss, um die Lebensdauer der Komponenten zu erhöhen bzw. um eine Überhitzung der Komponenten zu vermeiden. Hierzu ist es grundsätzlich möglich, die jeweilige Platine mit einem Kühlkörper zu versehen, der die Wärme aufnimmt und in eine Umgebung abgibt, z.B. durch Konvektion und/oder durch Strahlung. Eine deutlich bessere Kühlleistung lässt sich erzielen, wenn die Platine mit einem Wärmeübertrager gekoppelt wird, der von einem gasförmigen oder flüssigen Kühlmittel durchströmt wird, so dass die Wärme auf das Kühlmittel übertragen und abgeführt werden kann. Ein derartiger Wärmeübertrager kann im einfachsten Fall durch ein flaches Gehäuse, das in der Regel mehrteilig ist, oder durch ein Flachrohr gebildet sein, das in der Regel einteilig ist. Um die jeweilige Platine für eine gute Wärmeübertragung fest mit dem Wärmeübertrager verbinden zu können, kommt grundsätzlich ein Lötvorgang in Betracht. Dabei wird bisher ein Weichlötvorgang bevorzugt, da bei der höheren Temperatur eines Hartlötvorgangs aufgrund unterschiedlicher thermischer Dehnungskoeffizienten die Gefahr eines Verzugs des Wärmetauschers und/oder der Platine erhöht ist. Bei Hochspannungsanwendungen besteht zusätzlich das Erfordernis einer elektrischen Isolierung zwischen dem in der Regel metallischen Wärmeübertrager und der Leistungselektronik. Dies kann z.B. durch eine Keramikplatte oder durch eine metallische Platte mit Keramikbeschichtung gewährleistet sein. Grundsätzlich ist denkbar, den Wärmeübertrager aus Kupfer bzw. aus einer Kupferlegierung herzustellen, um die Platine durch einen Weichlötvorgang daran befestigen zu können. Kupfer ist jedoch im Vergleich zu Aluminium teuer und schwer. Bevorzugt ist daher ein Wärmeübertrager aus Aluminium bzw. aus einer Aluminiumlegierung. Aufgrund einer bei Aluminium unvermeidbaren und schwer zu entfernenden Aluminiumoxidschicht ist ein Weichlöten nur unter erheblichem Aufwand durchführbar. Es empfiehlt sich für die Anbindung der elektrisch isolierenden Platinen ein Hartlötvorgang, bei dem jedoch die vorstehend genannte Gefahr eines Verzugs gegeben ist. A power electronics usually consists of a variety of electronic and / or electrical components which are arranged on a circuit board and interconnected by interconnects. The conductor tracks can be expediently formed directly on the board, so-called printed circuit board. During operation of the power electronics, their components generate heat that must be dissipated to increase the life of the components or to avoid overheating of the components. For this purpose, it is basically possible to provide the respective board with a heat sink, which absorbs the heat and releases it into an environment, eg by convection and / or by radiation. A significantly better cooling performance can be achieved if the board is coupled to a heat exchanger through which a gaseous or liquid coolant flows, so that the heat can be transferred to the coolant and removed. Such a heat exchanger can be formed in the simplest case by a flat housing, which is usually in several parts, or by a flat tube, which is usually in one piece. To be able to firmly connect the respective board for a good heat transfer to the heat exchanger, a soldering process is considered in principle. In this case, a soft soldering process is preferred because at the higher temperature of a brazing process due to different thermal expansion coefficients, the risk of distortion of the heat exchanger and / or the board is increased. In high voltage applications, there is an additional requirement an electrical insulation between the usually metallic heat exchanger and the power electronics. This can be ensured, for example, by a ceramic plate or by a metallic plate with ceramic coating. In principle, it is conceivable to produce the heat exchanger from copper or from a copper alloy in order to be able to fasten the circuit board to it by means of a soldering process. However, copper is expensive and heavy compared to aluminum. Therefore, a heat exchanger made of aluminum or of an aluminum alloy is preferred. Due to an aluminum oxide layer which is unavoidable and difficult to remove, soft soldering can only be carried out with considerable effort. It is recommended for the connection of the electrically insulating boards a brazing process, but in which the above-mentioned risk of delay is given.
Gesucht wird eine preiswerte Möglichkeit für eine effiziente Kühlung einer Leistungselektronik, bei der ein Verzug vernachlässigbar oder zumindest reduziert ist. We are looking for a low-cost option for efficient cooling of power electronics, where a delay is negligible or at least reduced.
Aus der DE 100 51 338 A1 ist eine Kühlvorrichtung bekannt, bei der in einem von einem flüssigen Kühlmittel durchströmbaren Kühlkörper, der durch ein mehrteiliges Gehäuse gebildet ist, eine Stabilisierungsstruktur eingesetzt ist und mittels eines Hartlötvorgangs innen an einer Oberseite und an einer Unterseite des Gehäuses befestigt ist. An der Oberseite des Gehäuses ist außen eine Keramikplatte über eine Aluminiumbeschichtung befestigt. Diese Keramikplatte weist an ihrer vom Gehäuse abgewandten Außenseite außerdem eine weitere Aluminiumbeschichtung auf. From DE 100 51 338 A1, a cooling device is known in which a stabilizing structure is used in a heat-flowable by a liquid cooling body, which is formed by a multi-part housing, and fixed by means of a brazing inside at an upper side and at an underside of the housing is. At the top of the housing, a ceramic plate is externally attached via an aluminum coating. This ceramic plate also has a further aluminum coating on its outer side facing away from the housing.
Die bekannte Flüssigkeitskühlvorrichtung baut im Bereich des Wärmeübertragers vergleichsweise massiv. Insbesondere werden große Wandstärken benötigt, um während des Hartlötens ein Verziehen des Gehäuses zu vermeiden. Durch die großen Wandstärken ergibt sich ein entsprechend hoher Materialeinsatz mit vergleichsweise hohen Kosten. The known liquid cooling device builds in the region of the heat exchanger comparatively massive. In particular, large wall thicknesses are needed to avoid distortion of the housing during brazing. By the large wall thickness results in a correspondingly high material usage with relatively high costs.
Aus der US 201 1/0235279 A1 ist ein kühlmitteldurchströmtes Flachrohr bekannt, auf das ein- oder beidseitig ein beidseitig lotbeschichtetes Blech aufgebracht wird. Auf die Bleche werden beidseitig lotbeschichtete elektrische Isolatoren aufgelegt, auf die elektronische Komponenten aufgelegt werden. Das Flachrohr ist aus Aluminium und die aufgebrachten Bleche sind ebenfalls aus Aluminium, können aber auch aus Kupfer sein. In letzterem Fall sind sie mit einem Cu-Lot beschichtet. Die Abfolge aus Loten, Blechen und elektrischen Isolatoren können auch auf das Rohr laminiert werden. Der Aufbau ist vergleichsweise umständlich, kostenintensiv und baut recht hoch. From US 201 1/0235279 A1 a coolant flow-through flat tube is known, on the one or both sides a solder coated on both sides sheet is applied. On both sides of the sheets lot-coated electrical insulators are placed on the electronic components are placed. The flat tube is made of aluminum and the applied plates are also made of aluminum, but can also be made of copper. In the latter case, they are coated with a Cu solder. The sequence of solders, sheets and electrical insulators can also be laminated to the tube. The structure is relatively cumbersome, costly and builds quite high.
In der US 2013/0277034 A1 , die eine Weiterentwicklung der vorstehend genannten US 201 1/0235279 A1 darstellt, ist das metallische, massive Blech durch ein Lochblech ersetzt. Dieser Vorschlag hat jedoch dieselben vorstehend beschriebenen Nachteile. In US 2013/0277034 A1, which represents a further development of the above-mentioned US 201 1/0235279 A1, the metallic, solid sheet is replaced by a perforated sheet. However, this proposal has the same disadvantages as described above.
In der JP 2006-294971 A wird bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform beidseitig auf ein Al-Flachrohr je eine AIN-Keramik, die beidseitig über das DBA- Verfahren (direct bonded aluminum) mit jeweils 0,4 mm dicken AI-Lagen belegt ist, mittels eines epoxy-Klebers aufgefügt. In der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform wird einseitig ein AIN elektrischer Isolator, mittels AI-Lot auf das Al-Flachrohr aufgelötet, während die Gegenseite mit einer 1 mm dicken AI2O3-Platte belegt wird. Das Leistungsmodulsubstrat wird auf die Seite mit der AIN-Keramik aufgebracht. Nachteilig ist dabei, dass AIN und das DBA-Verfahren sehr teuer sind. In JP 2006-294971 A, in the embodiment shown in FIG. 4, an AIN ceramic is applied on both sides to an aluminum flat tube on both sides, the double-sided DBA method (direct bonded aluminum) with 0.4 mm thick Al layers is occupied by means of an epoxy adhesive. In the embodiment shown in FIG. 5, on one side an AIN electrical insulator is soldered onto the aluminum flat tube by means of Al solder, while the opposite side is covered with a 1 mm thick Al 2 O 3 plate. The power module substrate is applied to the AIN ceramic side. A disadvantage is that AIN and the DBA method are very expensive.
Die vorliegenden Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Kühlvorrichtung der eingangs genannten Art bzw. für eine damit ausgestattete Elektroni- kanordnung bzw. für ein zugehöriges Herstellungsverfahren eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich durch geringe Herstellungskosten auszeichnet, wobei gleichzeitig eine effiziente Kühlung der Leistungselektronik möglich ist. Gleichzeitig soll auch eine Hochspannungsanwendung für die Leistungselektronik möglich sein. The present invention is concerned with the problem of providing a cooling device of the type mentioned at the outset or an electronic device equipped therewith. Kanordnung or for an associated manufacturing method to provide an improved embodiment, which is characterized by low production costs, at the same time efficient cooling of the power electronics is possible. At the same time a high voltage application for the power electronics should be possible.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This problem is solved according to the invention by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung beruht zunächst auf dem allgemeinen Gedanken, als Wärmeübertrager ein Flachrohr zu verwenden und sowohl an einer Oberseite des Flachrohrs als auch an einer Unterseite des Flachrohrs jeweils eine elektrisch isolierende Keramikplatte durch Hartlöten außen am Flachrohr zu befestigen. Ein Flachrohr zeichnet sich dadurch aus, dass es quer zu seiner Längsrichtung, in der es vom Kühlmittel durchströmbar ist, einen flachen Querschnitt besitzt. Der flache Querschnitt charakterisiert sich dadurch, dass seine Breite mindestens doppelt so groß ist wie seine Höhe. Die Länge des Flachrohrs ist ebenfalls mindestens doppelt so groß wie seine Höhe. Üblicherweise ist die Länge des Flachrohrs auch größer als die Breite des Flachrohrs. Flachrohre, die bei Wärmeübertragern zum Einsatz kommen, besitzen üblicherweise eine vergleichsweise kleine Wandstärke von maximal 1 mm. Übliche Wandstärken liegen in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 mm. Somit benötigt das Flachrohr, das aus einem Aluminiumwerkstoff besteht, nur wenig Material, so dass sich ein Kostenvorteil ergibt. Insbesondere liegt dadurch die Wandstärke des Flachrohrs etwa in demselben Größenbereich wie die Wandstärke der Keramikplatte, die z.B. ebenfalls maximal 1 mm beträgt und die vorzugsweise in einem Bereich von 0,2 bis 0,7 mm liegen kann. Es hat sich gezeigt, dass sich ein Verziehen des Flachrohrs bzw. der Keramikplatten beim Hartlöten vermeiden lässt, wenn an der Oberseite und an der Unterseite jeweils eine solche Keramikplatte durch Hartlöten angebracht werden. Dementsprechend wird hier eine kostengünstige Bauform für eine Kühlvorrichtung zum Kühlen einer Leistungselektronik präsentiert. Besonders kostengünstig ist die Ausbildung einer Al/Cu-Lötung zwischen einem unplattierten AI-Flachrohr und einer Keramik, die zumindest einseitig mit AI oder Cu beschichtet ist. Sofern eine Cu-Beschichtung vorgesehen ist, kann diese bevorzugt als DCB realisiert sein, wobei DCB für Di- rect Copper Bonding steht. Dann liegt eine DCB-Keramik vor. Ein Metallblech oder ein Metalllaminat, auch als Lochblech ausgelegt, zwischen dem Flachrohr und der elektrischen Isolierung ist nicht erforderlich und vorzugsweise nicht vorhanden. The invention is based firstly on the general idea of using a flat tube as the heat exchanger and fastening both on an upper side of the flat tube and on an underside of the flat tube an electrically insulating ceramic plate by external brazing on the flat tube. A flat tube is characterized in that it has a flat cross-section transversely to its longitudinal direction, in which it can be flowed through by the coolant. The flat cross-section is characterized by the fact that its width is at least twice as large as its height. The length of the flat tube is also at least twice as large as its height. Usually, the length of the flat tube is also greater than the width of the flat tube. Flat tubes, which are used in heat exchangers, usually have a comparatively small wall thickness of a maximum of 1 mm. Usual wall thicknesses are in a range of 0.1 to 0.5 mm. Thus, the flat tube, which consists of an aluminum material, requires little material, so that there is a cost advantage. In particular, the wall thickness of the flat tube is thereby approximately in the same size range as the wall thickness of the ceramic plate, which, for example, likewise amounts to a maximum of 1 mm and which may preferably be in a range of 0.2 to 0.7 mm. It has been found that distortion of the flat tube or the ceramic plates during brazing can be avoided if at the top and at the bottom respectively such a ceramic plate be attached by brazing. Accordingly, a cost-effective design for a cooling device for cooling a power electronics is presented here. Particularly cost is the formation of an Al / Cu soldering between a unplated AI flat tube and a ceramic which is coated at least on one side with Al or Cu. If a Cu coating is provided, this can preferably be realized as DCB, where DCB stands for Direct Copper Bonding. Then there is a DCB ceramic. A metal sheet or a metal laminate, also designed as a perforated plate, between the flat tube and the electrical insulation is not required and preferably does not exist.
Besonders preiswert ist die Kühlvorrichtung, wenn das Flachrohr aus einem Alu- miniumwerkstoff besteht. Das Flachrohr ist bevorzugt einstückig hergestellt. Als Kühlmittel wird ein flüssiges Kühlmittel bevorzugt. Die Keramikplatte besteht aus einer elektrisch isolierenden Keramik. Eine preiswerte geeignete Keramik ist z.B. AI2O3. Dann liegt eine AI2O3-Keramik vor. Vorzugsweise bestehen beide Keramikplatten aus der gleichen Keramik. Auf die Verwendung von teurem AIN kann verzichtet werden. The cooling device is particularly economical if the flat tube consists of an aluminum material. The flat tube is preferably produced in one piece. As a coolant, a liquid coolant is preferred. The ceramic plate consists of an electrically insulating ceramic. An inexpensive suitable ceramic is e.g. Al2O3. Then there is an AI2O3 ceramic. Preferably, both ceramic plates are made of the same ceramic. The use of expensive AIN can be dispensed with.
Besonders vorteilhaft lassen sich die beiden vorstehend genannten Varianten kombinieren, so dass eine einseitig oder beidseitig mit Metall beschichtete AI2O3-Keramik verwendet wird. Sofern zumindest an einer Seite eine Cu- Beschichtung verwendet wird, kommt wieder das DCB zum Einsatz, so dass dann eine DCB-AI2O3-Keramik vorliegt, die sich besonders einfach am unplattierten AI-Flachrohr mittels eines Lötvorgangs fixieren lässt. Particularly advantageously, the two above-mentioned variants can be combined, so that a one-sided or both sides coated with metal Al2O3 ceramic is used. If a Cu coating is used at least on one side, the DCB is used again, so that then there is a DCB-Al 2 O 3 ceramic, which can be particularly easily fixed to the unplated Al flat tube by means of a soldering process.
Besonders vorteilhaft kann zumindest eine der Keramikplatten an einer vom Flachrohr abgewandten Außenseite eine Kupferbeschichtung zum Anbringen von Komponenten einer Leistungselektronik durch Weichlöten aufweisen. Auf diese Weise lässt sich die Keramikplatte besonders einfach mit den Komponenten der Leistungselektronik bestücken, um die Leistungselektronik aufzubauen. Particularly advantageously, at least one of the ceramic plates on a side remote from the flat tube outside a copper coating for attaching components of power electronics by soldering. To this In this way, the ceramic plate can be equipped particularly easily with the components of the power electronics in order to build up the power electronics.
Zweckmäßig kann im Flachrohr eine Rippenstruktur aus einem Aluminiumwerk- stoff zum Verbessern der Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittel und dem Flachrohr angeordnet sein. Die Rippenstruktur kann dabei innen an der Oberseite des Flachrohrs und innen an der Unterseite des Flachrohrs durch Hartlöten befestigt sein. Hierdurch wird die Wärmeübertragungsleistung der Kühlvorrichtung signifikant verbessert. Gleichzeitig trägt die Rippenstruktur während des Hartlötvorgangs ebenfalls zur Formstabilität bei. Die Wandstärke der Rippenstruktur ist in der Regel kleiner als die Wandstärke des Flachrohrs und beträgt beispielsweise maximal 0,1 mm. A rib structure made of an aluminum material may be expediently arranged in the flat tube in order to improve the heat transfer between the coolant and the flat tube. The rib structure can be fixed inside by brazing on the upper side of the flat tube and inside on the underside of the flat tube. As a result, the heat transfer performance of the cooling device is significantly improved. At the same time, the rib structure also contributes to the dimensional stability during the brazing process. The wall thickness of the rib structure is usually smaller than the wall thickness of the flat tube and is for example a maximum of 0.1 mm.
Zweckmäßig sind die beiden Keramikplatten etwa gleich groß, wodurch sich die Auswirkungen der unterschiedlichen thermischen Dehnungskoeffizienten während des Hartlötens kompensieren. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass sich die beiden Keramikplatten über wenigstens 75 % einer Länge des Flachrohrs und/oder über wenigstens 75 % einer Breite des Flachrohrs erstrecken. Auf diese Weise wird eine besonders großflächige Kontaktierung zwischen Keramikplatte und Flachrohr realisiert, was die Effizienz der Kühlwirkung verbessert. Suitably, the two ceramic plates are about the same size, which compensate for the effects of different thermal expansion coefficients during brazing. Additionally or alternatively, it can be provided that the two ceramic plates extend over at least 75% of a length of the flat tube and / or over at least 75% of a width of the flat tube. In this way, a particularly large-area contact between ceramic plate and flat tube is realized, which improves the efficiency of the cooling effect.
Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass die jeweilige Keramikplatte an ihrer dem Flachrohr zugewandten Innenseite eine Metallbeschichtung aufweist. Die Metallbeschichtung vereinfacht die Herstellung einer Hartlötverbindung mit dem Flachrohr. Als Metallbeschichtung kommt dabei grundsätzlich jede Metallbeschichtung in Betracht, die sich durch Hartlöten mit dem Flachrohr fest verbinden lässt, wobei entsprechende Lote und/oder Flussmittel zum Einsatz kommen können. Bevorzugt handelt es sich bei der Metallbeschichtung jedoch um eine Alu- miniumbeschichtung, eine Nickelbeschichtung oder besonders bevorzugt um eine Kupferbeschichtung. Besonders vorteilhaft ist dabei die Verwendung einer Kupferbeschichtung, da die Keramikplatte dann sowohl an ihrer Innenseite als auch an ihrer Außenseite jeweils eine Kupferbeschichtung trägt, was thermisch bedingte Spannungen innerhalb der Keramikplatte reduziert. Außerdem lässt sich die beidseitig beschichtete Keramikplatte in diesem Fall über das vergleichsweise kostengünstige DCB-Verfahren preiswerter herstellen. Another embodiment provides that the respective ceramic plate has a metal coating on its inner side facing the flat tube. The metal coating facilitates the production of a braze joint with the flat tube. As a metal coating is basically any metal coating into consideration, which can be firmly connected by brazing with the flat tube, with appropriate solders and / or flux can be used. However, the metal coating is preferably an aluminum miniumbeschichtung, a nickel coating or more preferably a copper coating. The use of a copper coating is particularly advantageous since the ceramic plate then carries a copper coating both on its inside and on its outside, which reduces thermally induced stresses within the ceramic plate. In addition, the coated on both sides ceramic plate can be produced cheaper in this case over the relatively inexpensive DCB process.
Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass das Flachrohr außen und/oder innen an der Oberseite und an der Unterseite jeweils eine Beschichtung oder eine Plattierung mit Aluminiumlot aufweist. Das Aluminiumlot vereinfacht das Hartlöten des Flachrohrs mit der vorzugsweise metallisch beschichteten Keramikplatte. Another embodiment provides that the flat tube outside and / or inside at the top and at the bottom each having a coating or a plating with aluminum solder. The aluminum solder simplifies the brazing of the flat tube with the preferably metallically coated ceramic plate.
Eine erfindungsgemäße Elektronikanordnung charakterisiert sich dadurch, dass sie eine Kühlvorrichtung der vorstehend beschriebenen Art aufweist. Ferner um- fasst die Elektronikanordnung eine Leistungselektronik, die mehrere elektrische und/oder elektronische Komponenten aufweist. Mehrere oder sämtliche dieser Komponenten sind dann an wenigstens einer dieser Keramikplatten durch Weichlöten befestigt. Grundsätzlich ist es möglich, dass die gesamte Leistungselektronik nur an einer der beiden Keramikplatten angeordnet ist. Bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform, bei der sich die Komponenten der Leistungselektronik auf beide Keramikplatten verteilen. Hierdurch wird der Aufbau der Elektronikanordnung insgesamt kompakter. An electronic assembly according to the invention is characterized in that it comprises a cooling device of the type described above. Furthermore, the electronic assembly comprises power electronics, which has a plurality of electrical and / or electronic components. Several or all of these components are then attached to at least one of these ceramic plates by soft soldering. In principle, it is possible that the entire power electronics is arranged only on one of the two ceramic plates. However, an embodiment in which the components of the power electronics are distributed over both ceramic plates is preferred. As a result, the structure of the electronic assembly is more compact overall.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer solchen Kühlvorrichtung zum Kühlen einer Leistungselektronik geht davon aus, dass die beiden Keramikplatten gleichzeitig durch einen Hartlötprozess am Flachrohr befestigt werden. Hierzu wird ein Flachrohr aus einem Aluminiumwerkstoff verwendet, wobei je eine elektrisch isolierende Keramikplatte, z.B. aus AL2O3, außen auf einer Ober- seite des Flachrohrs und außen auf einer Unterseite des Flachrohrs aufgelegt wird. Wesentlich ist dabei, dass die beiden Keramikplatten gleichzeitig an den genannten, einander gegenüberliegenden Seiten des Flachrohrs durch Hartlöten befestigt werden, da sich dadurch die durch unterschiedliche thermische Dehnungseffekte hervorgerufenen Spannungen quasi gegenseitig kompensieren. Bevorzugt wird der Hartlötprozess ohne Flussmittel durchgeführt. Hierzu werden die miteinander zu verlötenden Komponenten und das zum Einsatz kommende Lot entsprechend ausgewählt. The inventive method for producing such a cooling device for cooling a power electronics assumes that the two ceramic plates are fastened simultaneously by a brazing process on the flat tube. For this purpose, a flat tube made of an aluminum material is used, wherein in each case an electrically insulating ceramic plate, for example of AL2O3, on the outside of an upper side of the flat tube and externally placed on an underside of the flat tube. It is essential that the two ceramic plates are fastened simultaneously by brazing to said, opposite sides of the flat tube, as a result, compensate for the stresses caused by different thermal expansion effects quasi each other. Preferably, the brazing process is performed without flux. For this purpose, the components to be soldered together and the solder used are selected accordingly.
Vorteilhaft kann die jeweilige Keramikplatte an ihrer dem Flachrohr zugewandten Innenseite eine Metallbeschichtung aufweisen. Hierdurch vereinfacht sich der Lötvorgang und die Qualität der Lötnaht verbessert sich enorm. Grundsätzlich wäre auch eine direkte Verlötung der Keramikplatte mit dem Flachrohr möglich, wenn beispielsweise ein geeignetes Aktivlot, gegebenenfalls in Verbindung mit einem geeigneten Flussmittel zum Einsatz kommt. Geeignete Metallbeschichtun- gen sind solche, die preiswert sind und bei denen preiswerte Lote und preiswerte Flussmittel oder keine Flussmittel zur Anwendung kommen. Beispielsweise kann es sich bei der Metallbeschichtung um eine Aluminiumbeschichtung oder bevorzugt um eine Kupferbeschichtung handeln. Ebenso ist grundsätzlich auch eine Nickelbeschichtung denkbar. Advantageously, the respective ceramic plate may have a metal coating on its inner side facing the flat tube. This simplifies the soldering process and the quality of the soldered seam improves enormously. In principle, a direct soldering of the ceramic plate to the flat tube would also be possible if, for example, a suitable active solder, optionally in combination with a suitable flux, is used. Suitable metal coatings are those which are inexpensive and which use inexpensive solders and inexpensive fluxes or no fluxes. For example, the metal coating may be an aluminum coating or, preferably, a copper coating. Likewise, in principle, a nickel coating is conceivable.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der die Metallbeschichtung als Kupferbeschichtung ausgestaltet ist. Eine derartige Kupferbeschichtung kann beispielsweise kostengünstig vor dem Hartlötprozess durch direktes Kupferbonding, sogenanntes DCB {Direct Copper Bonding), oder durch thermisches Spritzen oder durch nasschemisches Beschichten oder galvanisch hergestellt sein. Die Kupferbeschichtungen können je nach Anwendung einseitig oder beidseitig ausgeführt sein. Bei einer anderen Ausführungsform kann das Flachrohr außen an der Oberseite und außen an der Unterseite eine Aluminiumlot-Beschichtung oder eine Aluminiumlot-Plattierung aufweisen. Hierdurch vereinfacht sich der Hartlötprozess. Particularly advantageous is an embodiment in which the metal coating is designed as a copper coating. Such a copper coating can, for example, be cost-effectively produced before the brazing process by direct copper bonding, so-called DCB (Direct Copper Bonding), or by thermal spraying or by wet-chemical coating or by electroplating. Depending on the application, the copper coatings can be single-sided or double-sided. In another embodiment, the flat tube may have an aluminum braze coating or an aluminum braze cladding on the outside at the top and at the bottom at the bottom. This simplifies the brazing process.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann vor dem Hartlötprozess eine Rippenstruktur aus einem Aluminiumwerkstoff in das Flachrohr eingesetzt werden. Beim nachfolgenden Hartlötprozess werden dann gleichzeitig die beiden Keramikplatten und die Rippenstruktur am Flachrohr befestigt. Die Rippenstruktur wird dabei sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite des Flachrohrs befestigt. Wie erwähnt erhöht die Rippenstruktur die Wärmeübertragung zwischen Flachrohr und Kühlmittel. Gleichzeitig stabilisiert die Rippenstruktur das vergleichsweise dünnwandige Flachrohr. Auch die Rippenstruktur selbst kann eine vergleichsweise geringe Wandstärke besitzen. Denkbar sind Wandstärken von kleiner als 0,1 mm. Der Hartlötprozess kann dabei zweistufig sein, um gegebenenfalls unterschiedliche Löttemperaturen zu realisieren. Anstelle einer separaten Rippenstruktur, die in das Flachrohr eingesetzt wird, ist es grundsätzlich auch möglich, das Flachrohr mit integral ausgeformter Rippenstruktur herzustellen, z.B. durch ein Extrusionsverfahren. According to another advantageous embodiment, a rib structure made of an aluminum material can be inserted into the flat tube before the brazing process. During the subsequent brazing process, the two ceramic plates and the rib structure are then fastened to the flat tube at the same time. The rib structure is fastened both on the upper side and on the underside of the flat tube. As mentioned, the rib structure increases the heat transfer between the flat tube and the coolant. At the same time, the rib structure stabilizes the comparatively thin-walled flat tube. The rib structure itself can also have a comparatively small wall thickness. Conceivable wall thicknesses of less than 0.1 mm. The brazing process can be two-stage, to realize possibly different brazing temperatures. Instead of a separate rib structure, which is inserted into the flat tube, it is in principle also possible to produce the flat tube with integrally formed rib structure, e.g. by an extrusion process.
Gemäß einer Weiterbildung kann das Flachrohr innen an der Oberseite und an der Unterseite eine Aluminiumlot-Beschichtung oder eine Aluminiumlot- Plattierung aufweisen. Hierdurch vereinfacht sich der Hartlötprozess zum Befestigen der Rippenstruktur am Flachrohr. According to a development, the flat tube can have an aluminum solder coating or an aluminum solder cladding on the inside and the underside. This simplifies the brazing process for attaching the rib structure to the flat tube.
Gemäß einer anderen Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das AI- Flachrohr nur auf der Innenseite, die den Rippen zugewandt ist, eine Al- Lotplattierung aufweist. Auf der oder den Außenseiten, die den elektrisch isolierenden AI2O3-Platten zugewandt sind, weist das Flachrohr keinerlei Lotplattie- rung auf. Es wird mit den DCB-Keramiken in einem zweiten Lötschritt bei Tempe- raturen unterhalb der Al/Al-Löttemperatur von ca. 600°C über eine Al/Cu- Hartlötung verbunden. According to another development it can be provided that the Al flat tube has an Al solder plating only on the inside, which faces the ribs. On the outer side or the outer sides, which face the electrically insulating Al2O3 plates, the flat tube does not have any solder plating. It is mixed with the DCB ceramics in a second soldering step at Tempe- connected below the Al / Al brazing temperature of about 600 ° C via an Al / Cu brazing.
Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass nach dem Hartlötprozess elektrische und/oder elektronische Komponenten einer Leistungselektronik an einer vom Flachrohr abgewandten Außenseite wenigstens einer der beiden Keramikplatten durch einen Weichlötprozess befestigt werden. Mit anderen Worten, die jeweilige Keramikplatte wird nach dem Hartlötprozess mit den Komponenten der Leistungselektronik bestückt. Another embodiment provides that, after the brazing process, electrical and / or electronic components of power electronics are fastened to a side of the outer surface of at least one of the two ceramic plates facing away from the flat tube by a soldering process. In other words, the respective ceramic plate is fitted after the brazing process with the components of the power electronics.
Die jeweilige Keramikplatte kann an ihrer Außenseite eine Kupferbeschichtung aufweisen, um die Bestückung mit den Komponenten der Leistungselektronik zu vereinfachen. The respective ceramic plate may have on its outer side a copper coating in order to simplify the assembly with the components of the power electronics.
Beispielsweise kann die Kupferbeschichtung, insbesondere vor dem Hartlötprozess, durch direktes Kupferbonding (direct copper bonding DCB) oder durch thermisches Spritzen oder durch nasschemisches Beschichten oder galvanisch hergestellt werden. Die jeweilige Kupferbeschichtung kann dabei grundsätzlich vollflächig sein. Bevorzugt besitzt die Kupferbeschichtung eine Leiterbahnstruktur, die für die nachfolgende Bestückung mit den Komponenten der Leistungselektronik benötigt wird. Eine solche Strukturierung einer vollflächigen Kupferbeschichtung ist z.B. durch Ätzen möglich. For example, the copper coating, in particular before the brazing process, can be produced by direct copper bonding (DCB) or by thermal spraying or by wet-chemical coating or by electroplating. The respective copper coating can basically be full-surface. Preferably, the copper coating has a conductor track structure, which is required for the subsequent assembly with the components of the power electronics. Such structuring of a full surface copper coating is e.g. possible by etching.
Beim thermischen Spritzen wird die Keramikplatte zunächst nasschemisch oder mittels Laserablation aufgeraut und anschließend mittels thermischem Spritzen mit dem jeweiligen Metall, vorzugsweise mit Kupfer, beschichtet. Die Beschich- tung kann dabei über eine Maske strukturiert erfolgen, so ist es zum Beispiel auf der jeweiligen Außenseite möglich, bereits Leiterbahnen für die Leistungselektronik aufzuspritzen. Beim nasschemischen Beschichten wird die Keramikplatte zunächst aufgeraut, zum Beispiel durch einen Ätzvorgang oder durch Laserablation. Danach kann die aufgeraute Keramikplatte bekeimt werden, beispielsweise mit Palladium. Anschließend erfolgt die eigentliche metallische Beschichtung zum Beispiel mit Nickel, Kupfer oder Aluminium. Wie genannt wird hierbei Kupfer bevorzugt. Üblicherweise werden zwei oder mehr Beschichtungen übereinander gelegt. Für die Leiterbahnstruktur können dann wieder Ätzvorgänge zur Anwendung kommen. In thermal spraying, the ceramic plate is first roughened wet-chemically or by laser ablation and then coated by thermal spraying with the respective metal, preferably with copper. The coating can be patterned using a mask, so it is possible, for example, on the respective outside, already aufzuspritzen strip conductors for power electronics. In wet-chemical coating, the ceramic plate is first roughened, for example by an etching process or by laser ablation. Thereafter, the roughened ceramic plate can be germinated, for example with palladium. Subsequently, the actual metallic coating takes place, for example, with nickel, copper or aluminum. As mentioned, copper is preferred here. Usually, two or more coatings are superimposed. Etching processes can then be used again for the printed conductor structure.
Alternativ kann die Kupferbeschichtung, insbesondere nach dem Hartlötprozess, durch Siebdruck hergestellt werden. In Verbindung mit einer entsprechenden Maske oder Schablone lässt sich hier die jeweils gewünschte Leiterbahnstruktur besonders einfach realisieren. Alternatively, the copper coating, in particular after the brazing process, can be produced by screen printing. In conjunction with a corresponding mask or template, the desired conductor track structure can be realized particularly easily here.
Die Keramikplatte kann einseitig oder beidseitig metallisch beschichtet sein, wobei das beidseitige Beschichten bevorzugt ist. Eine beidseitig beschichtete Keramikplatte kann auf beiden Seiten mit dem gleichen Metall oder mit unterschiedlichen Metallen beschichtet sein. Eine mit unterschiedlichen Metallen beschichtete Keramikplatte kann auf der einen Seite mit Aluminium und auf der anderen Seite mit Kupfer (DCB) beschichtet sein, wobei die Aluminiumseite dem Flachrohr und die Kupferseite der Leistungselektronik zugeordnet ist. The ceramic plate may be metallically coated on one or both sides, wherein the coating on both sides is preferred. A double-coated ceramic plate may be coated on both sides with the same metal or with different metals. A ceramic plate coated with different metals may be coated on one side with aluminum and on the other side with copper (DCB), the aluminum side being associated with the flat tube and the copper side with the power electronics.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung. Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawing and from the associated description of the figures with reference to the drawing.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, son- dem auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained not only in the combination specified in each case, but which can be used in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be explained in more detail in the following description.
Die einzige Figur 1 zeigt eine stark vereinfachte, schematische Schnittansicht einer Kühlvorrichtung beim Herstellen einer Elektronikanordnung. The sole FIGURE 1 shows a highly simplified, schematic sectional view of a cooling device in the manufacture of an electronic assembly.
Entsprechend Figur 1 umfasst eine Elektronikanordnung 1 eine Kühlvorrichtung 2 und eine Leistungselektronik 3, die in Figur 1 noch nicht mit der Kühlvorrichtung 2 verbunden ist. Die Leistungselektronik 3 umfasst mehrere Komponenten 4, bei denen es sich um elektrische und/oder elektronische Bauteile handelt, die sich typischerweise in einer Leistungselektronik finden. According to FIG. 1, an electronic assembly 1 comprises a cooling device 2 and power electronics 3, which is not yet connected to the cooling device 2 in FIG. The power electronics 3 comprises a plurality of components 4, which are electrical and / or electronic components typically found in power electronics.
Die Kühlvorrichtung 2 dient zum Kühlen der Leistungselektronik 3. Die Kühlvorrichtung 2 weist ein Flachrohr 5 auf, das zum Führen eines gasförmigen oder flüssigen Kühlmittels 6 dient. Vorzugsweise kommt hierbei ein flüssiges Kühlmittel 6 zum Einsatz. Eine Durchströmung des Flachrohrs 5 mit dem Kühlmittel 6 ist in Figur 1 durch einen Pfeil angedeutet, der mit 6 bezeichnet ist. Die Durchströmung des Flachrohrs 5 mit dem Kühlmittel 6 erfolgt üblicherweise in der Längsrichtung des Flachrohrs 5, die in Figur 1 in der Zeichnungsebene liegt und parallel zum Strom des Kühlmittels 6 und insoweit horizontal verläuft. Eine Höhenrichtung des Flachrohrs 5 verläuft in Figur 1 vertikal und liegt ebenfalls in der Zeichnungsebene. Eine Breitenrichtung des Flachrohrs 5 erstreckt sich senkrecht zur Zeichnungsebene. Ein Querschnitt des Flachrohrs 5 verläuft quer zur Längsrichtung des Flachrohrs 5 und erstreckt sich somit ebenfalls senkrecht zur Zeichnungsebene der Figur 1 . Der Querschnitt definiert die Breite und die Höhe des Flachrohrs 5. Der Querschnitt ist ebenfalls flach und somit mindestens doppelt so breit wie hoch. Somit besitzt das Flachrohr 5 eine Breite, die wenigstens doppelt so groß ist wie die Höhe. The cooling device 2 is used to cool the power electronics 3. The cooling device 2 has a flat tube 5, which serves to guide a gaseous or liquid coolant 6. Preferably, a liquid coolant 6 is used here. A flow through the flat tube 5 with the coolant 6 is indicated in Figure 1 by an arrow, which is denoted by 6. The flow through the flat tube 5 with the coolant 6 is usually carried out in the longitudinal direction of the flat tube 5, which lies in the drawing plane in FIG. 1 and runs parallel to the flow of the coolant 6 and thus horizontally. A height direction of the flat tube 5 extends vertically in Figure 1 and is also in the plane of the drawing. A width direction of the flat tube 5 extends perpendicular to the plane of the drawing. A cross section of the flat tube 5 extends transversely to the longitudinal direction of the flat tube 5 and thus also extends perpendicularly to the plane of the drawing of FIG. 1. The cross-section defines the width and the height of the flat tube 5. The cross-section is also flat and thus at least twice as wide as high. Thus, the flat tube 5 has a width which is at least twice as large as the height.
Das Flachrohr 5 ist aus einem Aluminiumwerkstoff hergestellt und weist eine Oberseite 7 und eine Unterseite 8 auf. Oberseite 7 und Unterseite 8 sind im Beispiel jeweils eben konfiguriert und verlaufen parallel zueinander. Die jeweilige Ebene erstreckt sich senkrecht zur Zeichnungsebene, also parallel zur Längsrichtung und parallel zur Breitenrichtung. Oberseite 7 und Unterseite 8 sind somit in der Höhenrichtung voneinander beabstandet angeordnet. Außen an der Oberseite 7 und außen an der Unterseite 8 ist jeweils eine elektrisch isolierende Keramikplatte 9 durch Hartlöten befestigt. Im gezeigten Beispiel besitzt jede dieser Keramikplatten 9 an ihrer vom Flachrohr 5 abgewandten Außenseite 10 eine Me- tallbeschichtung 1 1 , die bevorzugt als Kupferbeschichtung ausgestaltet ist. The flat tube 5 is made of an aluminum material and has an upper side 7 and a lower side 8. Top 7 and bottom 8 are each just configured in the example and run parallel to each other. The respective plane extends perpendicular to the plane of the drawing, ie parallel to the longitudinal direction and parallel to the width direction. Top 7 and bottom 8 are thus spaced from each other in the height direction. On the outside of the upper side 7 and on the outside of the lower side 8, an electrically insulating ceramic plate 9 is fixed in each case by brazing. In the example shown, each of these ceramic plates 9 has on its side facing away from the flat tube 5 outside 10 a metal coating 1 1, which is preferably designed as a copper coating.
Grundsätzlich ist hier auch eine Aluminiumbeschichtung oder eine Nickelbeschichtung denkbar. Die Metallbeschichtung 1 1 bzw. die Kupferbeschichtung dient zum Anbringen der Komponenten 4 der Leistungselektronik 3, wobei bevorzugt ein Weichlötprozess zur Anwendung kommt. In principle, an aluminum coating or a nickel coating is also conceivable here. The metal coating 1 1 or the copper coating is used to attach the components 4 of the power electronics 3, wherein preferably a soldering process is used.
Im Beispiel der Figur 1 ist im Flachrohr 5 eine Rippenstruktur 12 angeordnet, die ebenfalls aus einem Aluminiumwerkstoff besteht. Die Rippenstruktur 12 dient zum Verbessern der Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittel 6 und dem Flachrohr 5 und hat den Zusatznutzen der mechanischen Stabilisierung. Die Rippenstruktur 12 ist innen an der Oberseite 7 und innen an der Unterseite 8 durch Hartlöten befestigt. Beispielsweise ist die Rippenstruktur 12 rechteckförmig gefaltet, so dass sie obere Kontaktflächen 13 besitzt, die flächig an der Oberseite 7 anliegen und daran durch Hartlöten befestigt sind. Ebenso besitzt die Rippenstruktur 13 untere Kontaktflächen 14, die an der Unterseite 8 flächig anliegen und daran durch Hartlöten befestigt sind. Inn Beispiel der Figur 1 sind die beiden Keramikplatten 9 gleich groß. Ferner erstrecken sich die beiden Keramikplatten 9 etwa über die gesamte Länge des Flachrohrs 5. In der Breitenrichtung können sich die beiden Keramikplatten 9 beispielsweise über wenigstens 75 % der Breite des Flachrohrs 5 erstrecken. Bevorzugt erstrecken sich die Keramikplatten 9 im Wesentlichen über die gesamte Breite des Flachrohrs 5. In the example of Figure 1, a rib structure 12 is arranged in the flat tube 5, which also consists of an aluminum material. The rib structure 12 serves to improve the heat transfer between the coolant 6 and the flat tube 5 and has the added benefit of mechanical stabilization. The rib structure 12 is fixed inside on the top 7 and inside on the bottom 8 by brazing. For example, the rib structure 12 is folded in a rectangular shape so that it has upper contact surfaces 13, which rest flat against the upper side 7 and are fixed thereto by brazing. Likewise, the rib structure 13 has lower contact surfaces 14 which lie flat against the underside 8 and are secured thereto by brazing. In the example of FIG. 1, the two ceramic plates 9 are the same size. Furthermore, the two ceramic plates 9 extend approximately over the entire length of the flat tube 5. In the width direction, the two ceramic plates 9 may extend over at least 75% of the width of the flat tube 5, for example. The ceramic plates 9 preferably extend essentially over the entire width of the flat tube 5.
Die jeweilige Keramikplatte 9 kann an ihrer dem Flachrohr 5 zugewandten Innenseite 15 eine Metallbeschichtung 16 aufweisen. Ferner kann das Flachrohr 5 an der Oberseite 7 und an der Unterseite 8 außen eine Aluminiumlot-Beschichtung 17 bzw. Aluminiumlot-Plattierung 17 und vorzugsweise auch innen eine Aluminiumlot-Beschichtung 18 bzw. eine Aluminiumlot-Plattierung 18 aufweisen. Die Metallbeschichtung 16 und die außenliegende Aluminiumlot-Plattierung 17 sind zweckmäßig so aufeinander abgestimmt, dass sich eine besonders effiziente Hartlötverbindung zwischen der jeweiligen Keramikplatte 9 und dem Flachrohr 5 herstellen lässt. Die Metallbeschichtung 16 an der Innenseite 15 der Keramikplatte 9 ist beispielsweise eine Aluminiumbeschichtung. Bevorzugt handelt es sich um eine Kupferbeschichtung. Zum Herstellen der Elektronikanordnung 1 werden die Komponenten 4 außen an der jeweiligen Keramikplatte 9 angebracht, insbesondere durch Weichlöten daran befestigt. Im bevorzugten Beispiel der Figur 1 werden beide Keramikplatten 9 zum Anbauen der Komponenten 4 der Leistungselektronik 3 genutzt. Das Anbringen der Komponenten 4 ist in Figur 1 durch Pfeile 19 angedeutet. The respective ceramic plate 9 may have a metal coating 16 on its inner side 15 facing the flat tube 5. Furthermore, the flat tube 5 on the upper side 7 and on the underside 8 can have an aluminum solder coating 17 or aluminum solder plating 17 on the outside, and preferably also an aluminum solder coating 18 or an aluminum solder plating 18 inside. The metal coating 16 and the external aluminum solder cladding 17 are suitably coordinated so that a particularly efficient brazing connection between the respective ceramic plate 9 and the flat tube 5 can be produced. The metal coating 16 on the inner side 15 of the ceramic plate 9 is, for example, an aluminum coating. It is preferably a copper coating. For producing the electronic assembly 1, the components 4 are attached to the outside of the respective ceramic plate 9, in particular by soldering attached thereto. In the preferred example of FIG. 1, both ceramic plates 9 are used for mounting the components 4 of the power electronics 3. The attachment of the components 4 is indicated in Figure 1 by arrows 19.
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Herstellen der Kühlvorrichtung 2 bzw. der Elektronikanordnung 1 näher erläutert. Bei diesem Verfahren wird ein Flachrohr 5 aus einem Aluminiumwerkstoff verwendet. Zunächst werden außen auf die Oberseite 7 und außen auf die Unterseite 8 jeweils eine Keramikplatte 9 aufgelegt. Anschließend werden die beiden Keramikplatten 9 gleichzeitig durch einen Hart- lötprozess am Flachrohr 5 befestigt. Grundsätzlich kann dabei jeder geeignete Hartlötprozess zum Einsatz kommen. Dabei können unterschiedliche Lote mit oder ohne Flussmittel zum Einsatz kommen. Bevorzugt sind Hartlötprozesse, die ohne Flussmittel auskommen. Hereinafter, a method for manufacturing the cooling device 2 and the electronic assembly 1 will be explained in more detail. In this method, a flat tube 5 made of an aluminum material is used. First, a ceramic plate 9 are placed on the outside 7 on the outside and on the bottom 8 on the outside. Subsequently, the two ceramic plates 9 are simultaneously pressed by a hard Soldering attached to the flat tube 5. In principle, any suitable brazing process can be used. Different solders with or without flux can be used. Preferred are brazing processes that manage without flux.
Wie erwähnt besitzt die jeweilige Keramikplatte 9 zweckmäßig an ihrer Innenseite 15 jeweils eine Metallbeschichtung 16. Die jeweilige Metallbeschichtung 16 kann als Nickelbeschichtung oder Aluminiumbeschichtung oder als Kupferbeschich- tung ausgestaltet sein. Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung als Kupferbe- schichtung. Eine solche Kupferbeschichtung kann als direktes Kupferbonding ausgeführt sein, sogenanntes "Direct Copper Bonding", kurz DCB. As mentioned, the respective ceramic plate 9 expediently has on its inner side 15 a metal coating 16 in each case. The respective metal coating 16 can be designed as a nickel coating or aluminum coating or as a copper coating. Particularly advantageous is an embodiment as a copper coating. Such a copper coating can be embodied as direct copper bonding, so-called "direct copper bonding", DCB for short.
Das Flachrohr 5 kann wie erwähnt außen die Aluminiumlot-Beschichtung 17 und innen die Aluminiumlot-Beschichtung 18 aufweisen. As mentioned, the flat tube 5 may have the aluminum solder coating 17 on the outside and the aluminum solder coating 18 on the inside.
Optional kann vor dem Hartlötprozess die Rippenstruktur 12 aus Aluminiumwerk- stoff in das Flachrohr 5 eingesetzt werden. Beim nachfolgenden Hartlötprozess werden dann gleichzeitig die Keramikplatten 9 und die Rippenstruktur 12 am Flachrohr 5 befestigt. Optionally, the rib structure 12 made of aluminum material can be inserted into the flat tube 5 before the brazing process. During the subsequent brazing process, the ceramic plates 9 and the rib structure 12 are then fastened to the flat tube 5 at the same time.
Wenn eine beidseitig kupferbeschichtete Keramikplatte 9 und eine Rippenstruktur 12 aus Aluminium bzw. Aluminiumlegierung auf das Flachrohr 5 aus Aluminium bzw. Aluminiumlegierung aufgelötet werden sollen, werden vorteilhaft zwei getrennte Hartlötungen unternommen, da die Cu/Al-Hartlöttemperatur ca. 30 - 40K unter der AI/AI-Hartlöttemperatur liegen sollte. Alternativ kann in einem solchen Fall ein extrudiertes Flachrohr 5 verwendet werden, bei dem die Rippenstruktur 12 integral ausgeformt ist. Hierdurch können das Einsetzen und Anlöten, also die AI/AI-Hartlötung der separaten Rippenstruktur 12 entfallen. Eine Keramikplatte 9, die auf der Innenseite 15 mit Aluminium und auf der Außenseite 10 mit Kupfer (DCB) beschichtet ist, ist gedacht für einen Al-Al- Lötprozess, so dass eine one shot Lötung einerseits der Rippenstruktur 12 auf das Flachrohr 5 und andererseits der Keramikplatte 9 auf das Flachrohr 5 möglich ist. If a copper-coated ceramic plate 9 on both sides and a rib structure 12 made of aluminum or aluminum alloy to be soldered to the flat tube 5 made of aluminum or aluminum alloy, advantageously two separate brazing are undertaken, since the Cu / Al brazing temperature about 30 - 40K under the AI / AI brazing temperature should be. Alternatively, in such a case, an extruded flat tube 5 may be used in which the rib structure 12 is formed integrally. As a result, the insertion and soldering, ie the AI / AI brazing the separate rib structure 12 can be omitted. A ceramic plate 9 which is coated on the inside 15 with aluminum and on the outside 10 with copper (DCB) is intended for an Al-Al soldering process, so that a one-shot soldering on the one hand the rib structure 12 on the flat tube 5 and on the other the ceramic plate 9 on the flat tube 5 is possible.
Nach dem Hartlötprozess können die Komponenten 4 der Leistungselektronik 3 an der Außenseite 10 wenigstens einer der beiden Keramikplatten 9 angeordnet und mittels eines Weichlötprozesses befestigt werden. Hierzu kann die jeweilige Keramikplatte 9 an der Außenseite 10 eine geeignete Metallbeschichtung 1 1 aufweisen, die bevorzugt als Kupferbeschichtung ausgestaltet ist, z.B. über ein DCB-Verfahren. After the brazing process, the components 4 of the power electronics 3 can be arranged on the outside 10 of at least one of the two ceramic plates 9 and fixed by means of a soldering process. For this purpose, the respective ceramic plate 9 on the outside 10 have a suitable metal coating 1 1, which is preferably designed as a copper coating, e.g. via a DCB procedure.
An der jeweiligen Keramikplatte 9 lässt sich die Metallbeschichtung 16 an der Innenseite 15 bzw. die Metallbeschichtung 1 1 an der Außenseite 10 beispielsweise durch direktes Kupferbonding oder durch thermisches Spritzen oder durch nasschemisches Beschichten oder galvanisch anbringen. Ebenso ist es denkbar, die jeweilige Metallbeschichtung 1 1 bzw. 16 durch Siebdruck herzustellen. On the respective ceramic plate 9, the metal coating 16 on the inside 15 or the metal coating 1 1 on the outside 10 can be attached, for example by direct copper bonding or by thermal spraying or by wet-chemical coating or galvanic. It is also conceivable to produce the respective metal coating 11 or 16 by screen printing.
Als keramischer Werkstoff für die jeweilige Keramikplatte 9 eignet sich beispielsweise ein Aluminiumoxid, vorzugsweise der Formel AI2O3. Grundsätzlich sind auch andere keramische, elektrisch isolierende Werkstoffe denkbar, wie zum Beispiel Si3N4 oder SiC. Die jeweilige Keramikplatte 9 kann in der Höhenrichtung des Flachrohrs 5 beispielsweise eine Wandstärke von maximal 1 mm aufweisen. Beispielsweise besitzt die Keramikplatte 9 eine Wandstärke im Bereich von 0,3 bis 0,7 mm. Bevorzugt kommt dabei eine beidseitig beschichtete Keramikplatte 9 zum Einsatz. Besonders vorteilhaft ist dabei die Verwendung einer beidseitig mit DCB beschichtete Keramikplatte 9. Derartige Keramikplatten 9 stehen als Platinen preiswert zur Verfügung. An der Außenseite 10 kann die jeweilige Metallbe- Schichtung 1 1 , vorzugsweise die Kupferbeschichtung, bereits die erforderliche Leiterbahnstruktur zum Aufbau der Leistungselektronik 3 bzw. zum Verschalten der Komponenten 4 aufweisen. An der Innenseite 15 kann die Metallbeschich- tung 16 dagegen zweckmäßig vollflächig ausgestaltet sein. Ebenso ist denkbar, auch auf der Innenseite 15 die Leiterbahnstruktur nachzubilden. As a ceramic material for the respective ceramic plate 9, for example, an aluminum oxide, preferably of the formula AI2O3 is. In principle, other ceramic, electrically insulating materials are conceivable, such as Si3N4 or SiC. The respective ceramic plate 9 may have in the height direction of the flat tube 5, for example, a wall thickness of a maximum of 1 mm. For example, the ceramic plate 9 has a wall thickness in the range of 0.3 to 0.7 mm. Preferably, a ceramic plate 9 coated on both sides is used. The use of a ceramic plate 9 coated on both sides with DCB is particularly advantageous. Such ceramic plates 9 are available inexpensively as circuit boards. On the outer side 10, the respective metal Layering 1 1, preferably the copper coating, already have the required interconnect structure for constructing the power electronics 3 or for interconnecting the components 4. On the inner side 15, however, the metal coating 16 may expediently be configured over its entire surface. It is also conceivable to replicate also on the inner side 15 of the conductor track structure.
Die jeweilige Metallbeschichtung 1 1 bzw. 16 kann auch mittels thermischem Spritzen hergestellt werden. Die Keramikplatte 9, vorzugsweise wieder aus AI2O3, kann zunächst nasschemisch oder mittels Laserablation aufgeraut und anschließend thermisch mit dem jeweiligen Metall beschichtet werden. Die Be- schichtung mittels thermischem Spritzen kann über eine Maske strukturiert erfolgen, so dass beispielsweise bereits die Leiterbahnstruktur auf der Außenseite 10 hergestellt werden kann. Grundsätzlich können auf der Außenseite 10 und auf der Innenseite 15 identische Metallschichten hergestellt werden, zum Beispiel aus Aluminium oder Nickel oder Kupfer. Ebenso ist es möglich, auf der Außenseite 10 und auf der Innenseite 15 die Metallbeschichtungen 1 1 , 16 aus unterschiedlichen Metallen herzustellen. Beispielsweise kann die Metallbeschichtung 1 1 der Außenseite 10 als Kupferbeschichtung ausgestaltet sein, um das Weichlöten mit den Komponenten 4 zu vereinfachen, während die Metallbeschichtung 16 der Innenseite 15 als Aluminiumbeschichtung oder Nickelbeschichtung ausgestaltet ist, um das Hartlöten mit dem Flachrohr 5 zu vereinfachen. The respective metal coating 11 or 16 can also be produced by means of thermal spraying. The ceramic plate 9, preferably again of Al 2 O 3, can first be roughened wet-chemically or by laser ablation and then thermally coated with the respective metal. The coating by means of thermal spraying can be structured by means of a mask, so that, for example, the conductor track structure on the outside 10 can already be produced. In principle, identical metal layers can be produced on the outside 10 and on the inside 15, for example made of aluminum or nickel or copper. It is also possible to produce on the outside 10 and on the inside 15, the metal coatings 1 1, 16 of different metals. For example, the metal coating 1 1 of the outside 10 may be configured as a copper coating to facilitate soldering with the components 4, while the metal coating 16 of the inside 15 is designed as an aluminum coating or nickel coating in order to simplify the brazing with the flat tube 5.
Alternativ kann die jeweilige Keramikplatte 9 galvanisch oder nasschemisch beschichtet werden. Hierzu kann die Keramikplatte 9 zunächst aufgeraut werden, beispielsweise durch Ätzen oder durch Laserablation. Anschließend kann eine Bekeimung durchgeführt werden, beispielsweise mit Palladium. Danach erfolgt eine metallische Beschichtung, vorzugsweise galvanisch. Auch die nasschemische Beschichtung bzw. galvanische Beschichtung lässt sich mit Nickel, Kupfer und Aluminium realisieren. Ebenso können zwei oder mehr verschiedene metalli- sehe Beschichtungen übereinander angebracht werden. Die jeweilige metallische Beschichtung hat typischer Weise eine Dicke von weniger als 3 μηη. Vorzugsweise liegt die Schichtdicke im Bereich von 1 μηη bis 2 μ ηη . Die Leiterbahnstruktur auf der Außenseite 10 kann durch einen nachfolgenden Ätzvorgang eingebracht werden. Grundsätzlich ist es denkbar, auf das vorausgehende Ätzen zu verzichten, wenn der elektrische Widerstand der metallischen Beschichtung durch Reduzieren der Schichtdicke auf weniger als 1 μηη hinreichend hoch ist. Elektrische Leckageströme sind dann vergleichsweise gering und vernachlässigbar. Alternatively, the respective ceramic plate 9 can be coated galvanically or wet-chemically. For this purpose, the ceramic plate 9 can first be roughened, for example by etching or by laser ablation. Subsequently, a germination can be carried out, for example with palladium. This is followed by a metallic coating, preferably galvanically. The wet-chemical coating or galvanic coating can also be realized with nickel, copper and aluminum. Likewise, two or more different metallic see coatings are stacked. The respective metallic coating typically has a thickness of less than 3 μm. Preferably, the layer thickness is in the range of 1 μηη to 2 μηη. The conductor track structure on the outside 10 can be introduced by a subsequent etching process. In principle, it is conceivable to dispense with the preceding etching if the electrical resistance of the metallic coating is sufficiently high by reducing the layer thickness to less than 1 μm. Electrical leakage currents are then comparatively low and negligible.
Denkbar ist ebenso, auf die Metallbeschichtung 16 an der Innenseite 15 zu verzichten, wenn die Keramikplatte 9 an der Innenseite 15 aufgeraut wird und zum Beispiel mit Palladium bekeimt wird. Auch dann lässt sich die Keramikplatte 9 bei geeignetem Lot und gegebenenfalls bei geeignetem Flussmittel verlöten. Ebenso ist auch ohne die genannte Bekeimung die Verwendung eines Aktivlots denkbar. It is also conceivable to dispense with the metal coating 16 on the inner side 15 when the ceramic plate 9 is roughened on the inner side 15 and germinated with, for example, palladium. Even then, the ceramic plate 9 can be soldered with a suitable solder and optionally with a suitable flux. Likewise, the use of a Aktivlots is conceivable without the mentioned seeding.
Das Flachrohr 5 ist vorzugsweise aus einem einzigen Blechstück hergestellt. Beispielsweise kann ein ebenes Blechstück um die Längsachse des Flachrohrs 5 aufgerollt und stirnseitig, also in Umfangsrichtung befestigt werden, vorzugsweise verschweißt werden, um das Flachrohr 5 zu bilden. Die Schweißnaht erstreckt sich dann in der Längsrichtung des Flachrohrs 5. Ebenso ist auch eine Ausgestaltung des Flachrohrs 5 als so genanntes Falzrohr möglich, bei dem anstelle einer Schweißnaht ein Falz verwendet wird, um die in Umfangsrichtung aneinander grenzenden Enden des Blechstücks aneinander zu befestigen. Ferner sind einstückig gezogene oder extrudierte Rohrkörper denkbar. Theoretisch ist auch ein aus zwei Halbschalen zusammengebautes Flachrohr 5 denkbar. Die Einzelteile des Flachrohrs 5 können ebenfalls durch Hartlöten aneinander befestigt werden. Dies erfolgt dann zweckmäßig während des Hartlötens zum Befestigen der Keramikplatten 9 und gegebenenfalls der Rippenstruktur 12. Die Wandstärke des Flachrohrs 5 und die Wandstärke der jeweiligen Keramikplatte 9 liegen vorzugsweise im gleichen Größenordnungsbereich. Dieser reicht von minimal 0,1 mm bis maximal 1 ,0 mm. Beispielsweise liegt die Wandstärke des Flachrohrs 5 im Bereich von 0,1 bis 0,5 mm, während die Wandstärke der jeweiligen Keramikplatte 9 im Bereich von 0,2 bis 0,7 mm liegt. Vorzugsweise liegen somit die Wandstärken des Flachrohrs 5 und der Keramikplatten 9 jeweils unter 1 mm. Die geringe Wandstärke des Flachrohrs 5 reduziert die Herstellungskosten und verbessert den Wärmeübergang auf das Kühlmittel 6. The flat tube 5 is preferably made of a single piece of sheet metal. For example, a flat piece of sheet metal can be rolled up around the longitudinal axis of the flat tube 5 and fixed to the front side, ie in the circumferential direction, preferably welded, in order to form the flat tube 5. The weld then extends in the longitudinal direction of the flat tube 5. Likewise, an embodiment of the flat tube 5 as a so-called folding tube is possible in which instead of a weld seam, a fold is used to fasten the circumferentially adjacent ends of the sheet metal piece together. Furthermore, integrally drawn or extruded tubular body are conceivable. Theoretically, a flat tube 5 assembled from two half-shells is also conceivable. The individual parts of the flat tube 5 can also be secured together by brazing. This is then expediently carried out during brazing for fastening the ceramic plates 9 and possibly the rib structure 12. The wall thickness of the flat tube 5 and the wall thickness of the respective ceramic plate 9 are preferably in the same order of magnitude. This ranges from a minimum of 0.1 mm to a maximum of 1.0 mm. For example, the wall thickness of the flat tube 5 is in the range of 0.1 to 0.5 mm, while the wall thickness of the respective ceramic plate 9 is in the range of 0.2 to 0.7 mm. Preferably, therefore, the wall thicknesses of the flat tube 5 and the ceramic plates 9 are each less than 1 mm. The small wall thickness of the flat tube 5 reduces the manufacturing costs and improves the heat transfer to the coolant 6.

Claims

Ansprüche claims
1 . Kühlvorrichtung (2) zum Kühlen einer Leistungselektronik (3), 1 . Cooling device (2) for cooling power electronics (3),
- mit einem Flachrohr (5) zum Führen eines Kühlmittels (6),  with a flat tube (5) for guiding a coolant (6),
- wobei das Flachrohr (5) aus einem Aluminiumwerkstoff besteht,  - wherein the flat tube (5) consists of an aluminum material,
- wobei außen an einer Oberseite (7) des Flachrohrs (5) und außen an einer Unterseite (8) des Flachrohrs (5) jeweils eine elektrisch isolierende Keramikplatte (9) durch Hartlöten befestigt ist,  - Wherein externally on an upper side (7) of the flat tube (5) and externally on a lower side (8) of the flat tube (5) each an electrically insulating ceramic plate (9) is fixed by brazing,
- wobei zumindest eine der Keramikplatten (9) an einer vom Flachrohr (5) abgewandten Außenseite (10) eine Metallbeschichtung (1 1 ) zum Anbringen von Komponenten (4) einer Leistungselektronik (3) durch Weichlöten aufweist.  - Wherein at least one of the ceramic plates (9) on a side facing away from the flat tube (5) outside (10) has a metal coating (1 1) for attaching components (4) of a power electronics (3) by soldering.
2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 , 2. Cooling device according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
- dass im Flachrohr (5) eine Rippenstruktur (12) aus einem Aluminiumwerkstoff zum Verbessern der Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittel (6) und dem Flachrohr (5) angeordnet ist,  - That in the flat tube (5) a rib structure (12) made of an aluminum material for improving the heat transfer between the coolant (6) and the flat tube (5) is arranged,
- dass die Rippenstruktur (12) innen an der Oberseite (7) des Flachrohrs (5) und innen an der Unterseite (8) des Flachrohrs (5) durch Hartlöten befestigt ist.  - That the rib structure (12) is fixed inside the top (7) of the flat tube (5) and inside the bottom (8) of the flat tube (5) by brazing.
3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, 3. Cooling device according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
- dass die beiden Keramikplatten (9) aus der gleichen Keramik bestehen, und/oder  - That the two ceramic plates (9) consist of the same ceramic, and / or
- dass die beiden Keramikplatten (9) gleich groß sind, und/oder - dass sich die beiden Keramikplatten (9) über wenigstens 75 % einer Länge und/oder einer Breite des Flachrohrs (5) erstrecken. - That the two ceramic plates (9) are the same size, and / or - That the two ceramic plates (9) extend over at least 75% of a length and / or a width of the flat tube (5).
4. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. Cooling device according to one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die jeweilige Keramikplatte (9) an ihrer dem Flachrohr (5) zugewandten Innenseite (15) eine Metallbeschichtung (16) aufweist. the respective ceramic plate (9) has a metal coating (16) on its inner side (15) facing the flat tube (5).
5. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 5. Cooling device according to one of claims 1 to 4,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Flachrohr (5) außen und/oder innen an der Oberseite (7) und an der Unterseite (8) jeweils eine Aluminiumlot-Beschichtung (17, 18) oder eine Aluminiumlot-Plattierung (17, 18) aufweist. the flat tube (5) has an aluminum solder coating (17, 18) or an aluminum solder cladding (17, 18) on the outside and / or inside on the top side (7) and on the bottom side (8).
6. Elektronikanordnung (1 ), 6. Electronic assembly (1),
- mit einer Kühlvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,  - with a cooling device (2) according to one of claims 1 to 5,
- mit einer Leistungselektronik (3), die mehrere Komponenten (4) aufweist, with power electronics (3) having a plurality of components (4),
- wobei mehrere oder sämtliche dieser Komponenten (4) an wenigstens einer der Keramikplatten (9) durch Weichlöten befestigt sind. - Wherein several or all of these components (4) are attached to at least one of the ceramic plates (9) by soldering.
7. Elektronikanordnung nach Anspruch 6, 7. Electronic assembly according to claim 6,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass an beiden Keramikplatten (9) jeweils wenigstens eine Komponente (4) der Leistungselektronik (3) durch Weichlöten befestigt ist. in that in each case at least one component (4) of the power electronics (3) is attached to both ceramic plates (9) by soft soldering.
8. Verfahren zum Herstellen einer Kühlvorrichtung (2) zum Kühlen einer Leistungselektronik (3), 8. A method for producing a cooling device (2) for cooling power electronics (3),
- bei dem ein Flachrohr (5) aus einem Aluminiumwerkstoff verwendet wird, - bei dem je eine elektrisch isolierende Keramikplatte (9) außen auf eine Oberseite (7) des Flachrohrs (5) und außen auf eine Unterseite (8) des Flachrohrs (5) aufgelegt wird, in which a flat tube (5) made of an aluminum material is used, - In which each an electrically insulating ceramic plate (9) on the outside on an upper side (7) of the flat tube (5) and externally on a bottom (8) of the flat tube (5) is placed,
- bei dem die beiden Keramikplatten (9) gleichzeitig durch einen Hartlötprozess am Flachrohr (5) befestigt werden.  - In which the two ceramic plates (9) are fastened simultaneously by a brazing process on the flat tube (5).
9. Verfahren nach Anspruch 8, 9. The method according to claim 8,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die jeweilige Keramikplatte (9) an ihrer dem Flachrohr (5) zugewandten Innenseite (15) vor dem Anbringen am Flachrohr (5) mit einer Metallbeschichtung (16) versehen wird. the respective ceramic plate (9) is provided with a metal coating (16) on its inner side (15) facing the flat tube (5) prior to attachment to the flat tube (5).
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, 10. The method according to claim 8 or 9,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die jeweilige Keramikplatte (9) an Ihrer dem Flachrohr (5) zugewandten Innenseite (15) und der vom Flachrohr (5) abgewandten Außenseite (10) mit einer Metallbeschichtung (16) versehen wird. the respective ceramic plate (9) is provided with a metal coating (16) on its inner side (15) facing the flat tube (5) and on the outer side (10) facing away from the flat tube (5).
1 1 . Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, 1 1. Method according to claim 9 or 10,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Metallbeschichtung als Kupferbeschichtung ausgestaltet ist, die vor dem Hartlötprozess durch direktes Kupferbonding oder durch thermisches Spritzen oder durch nasschemisches Beschichten oder galvanisch hergestellt wird. in that the metal coating is designed as a copper coating which is produced by direct copper bonding or by thermal spraying or by wet-chemical coating or by electroplating before the brazing process.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , 12. The method according to any one of claims 8 to 1 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Metallbeschichtung als Kupfer-, Nickel- oder Aluminiumbeschichtung ausgeführt ist. that the metal coating is designed as a copper, nickel or aluminum coating.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, 13. The method according to any one of claims 8 to 12,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Metallbeschichtung der Keramikplatte (9) auf der dem Flachrohr (5) zugewandten Innenseite (15) und die Metallbeschichtung der Keramikplatte (9) auf der vom Flachrohr (5) abgewandten Außenseite (10) mit dem gleichen Metall o- der mit zwei verschiedenen Metallen gebildet ist. in that the metal coating of the ceramic plate (9) on the inner side (15) facing the flat tube (5) and the metal coating of the ceramic plate (9) on the outer side (10) facing away from the flat tube (5) with the same metal or two different Metals is formed.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, 14. The method according to any one of claims 8 to 13,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Metallbeschichtung der Keramikplatte (9) auf der Innenseite (15) und auf der Außenseite (10) aus Kupfer besteht oder mit Kupfer gebildet ist. the metal coating of the ceramic plate (9) on the inside (15) and on the outside (10) consists of copper or is formed with copper.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, 15. The method according to any one of claims 8 to 14,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Metallbeschichtung der Keramikplatte (9) auf der Innenseite (15) mit Aluminium und auf der Außenseite (10) mit Kupfer gebildet ist oder daraus besteht. that the metal coating of the ceramic plate (9) on the inside (15) with aluminum and on the outside (10) is formed with copper or consists thereof.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, 16. The method according to any one of claims 8 to 15,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Flachrohr (5) außen an der Oberseite (7) und an der Unterseite (8) vor dem Anbringen der Keramikplatten (9) mit einer Aluminiumlot-Beschichtung (17) oder mit einer Aluminiumlot-Plattierung (17) versehen wird. in that the flat tube (5) is provided on the outside at the top (7) and at the bottom (8) with an aluminum solder coating (17) or with aluminum solder plating (17) before the ceramic plates (9) are attached.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 16, 17. The method according to any one of claims 8 to 16,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
- dass vor dem Hartlötprozess eine Rippenstruktur (12) aus Aluminiumwerkstoff in das Flachrohr (5) eingesetzt wird, - dass beim Hartlötprozess gleichzeitig zum Befestigen der Keramikplatten (9) auch die Rippenstruktur (12) innen an der Oberseite (7) des Flachrohrs (5) und an der Unterseite (8) des Flachrohrs (5) befestigt wird. in that before the brazing process a rib structure (12) of aluminum material is inserted into the flat tube (5), - That during brazing process at the same time for fixing the ceramic plates (9) and the rib structure (12) inside the top (7) of the flat tube (5) and on the underside (8) of the flat tube (5) is attached.
18. Verfahren nach Anspruch 17, 18. The method according to claim 17,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das Flachrohr (5) innen an der Oberseite (7) und an der Unterseite (8) vor dem Einsetzen der Rippenstruktur (12) mit einer Aluminiumlot-Beschichtung (18) oder mit einer Aluminiumlot-Plattierung (18)versehen wird. in that the flat tube (5) is provided on the inside (7) and bottom (8) with an aluminum solder coating (18) or with an aluminum solder plating (18) before the insertion of the rib structure (12).
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 18, 19. The method according to any one of claims 8 to 18,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass nach dem Hartlötprozess Komponenten (4) einer Leistungselektronik (3) an einer vom Flachrohr (5) abgewandten Außenseite (10) wenigstens einer der beiden Keramikplatten (9) durch einen Weichlötprozess befestigt werden. in that after the brazing process, components (4) of power electronics (3) are fastened to an outer side (10) of at least one of the two ceramic plates (9) facing away from the flat tube (5) by a soldering process.
20. Verfahren nach Anspruch 19, 20. The method according to claim 19,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die jeweilige Keramikplatte (9) an ihrer Außenseite vor dem Anbringen der Komponenten (4) mit einer Metallbeschichtung (1 1 ) versehen wird. in that the respective ceramic plate (9) is provided with a metal coating (11) on its outside prior to the attachment of the components (4).
21 . Verfahren nach Anspruch 20, 21. Method according to claim 20,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Metallbeschichtung (1 1 ) vor dem Hartlötprozess durch direktes Kupferbonding oder durch thermisches Spritzen oder durch nasschemisches Beschichten oder galvanisch hergestellt wird. the metal coating (11) is prepared by direct copper bonding or by thermal spraying or by wet-chemical coating or by electroplating before the brazing process.
22. Verfahren nach Anspruch 20, 22. The method according to claim 20,
dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbeschichtung (1 1 ) nach dem Hartlötprozess durch Siebdruck hergestellt wird. characterized, the metal coating (11) is produced by screen printing after the brazing process.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, 23. The method according to any one of claims 20 to 22,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der Hartlötprozess zwischen Keramikplatte (9) und Flachrohr (5) auf einer Lötverbindung von Aluminium und Aluminium mittels AI-Hartlot besteht. the brazing process between the ceramic plate (9) and the flat tube (5) is based on a brazing joint of aluminum and aluminum by means of Al brazing alloy.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, 24. The method according to any one of claims 20 to 23,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass das AI-Flachrohr (5) nur auf der den Rippen zugewandten Innenseite mit AI- Lot belegt ist und auch nur dort eine AI/AI-Hartlötung stattfindet. that the AI flat tube (5) is only covered on the inside facing the ribs with AI solder and only there takes place AI / AI brazing.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 24, 25. The method according to any one of claims 20 to 24,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der Hartlötprozess zwischen Keramikplatte (9) und Flachrohr (5) auf einer Lötverbindung von Aluminium und Kupfer beruht. that the brazing process between ceramic plate (9) and flat tube (5) is based on a solder joint of aluminum and copper.
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