专利名称：制造片叠层特别是包括片叠层的冷却器或冷却器元件的方法
技术领域：
本发明涉及制造片叠层特别是制造包括至少一个片叠层的冷却器或冷却器元件或散热器的方法，所述片叠层至少有两个用金属，例如铜制造并有通道或开口的片状元件，这些重叠的元件在连接面上用粘接剂通过加热到处理温度互相连接起来形成片叠层。
背景技术：
本专业都知道，冷却器，或者称为微型冷却器，用于冷却电气组件，或模件，特别是大功率组件，或模件，所述冷却器由多个薄金属片(金属箔)互相连接形成片叠层，中间的片在结构上有开口或通道，从而形成冷却剂在片叠层，即，冷却器内部的冷却通道，亦即，流通通道。为了这些片的表面与表面连接，在其连接表面上涂敷粘接剂。为了把这些片连接起来，再把这些片上下重叠后加热到适当的处理温度，粘接剂在连接表面上形成熔化金属区域(连接层，或热金属层)，从而在片叠层冷却后这些片互相连接形成片叠层。
现有方法的缺点是在凝固成连接层或热熔金属层时，所述片叠层的内部在两个相邻的片之间的开口或通道的连接部形成收缩区，或有害的凹进，或死区，所述死区引起冷却剂在流经由片叠层形成的冷却器时产生有害的紊流。
发明内容
本发明的目的的提供一种克服所述缺点的方法。这一目的是通过制造片叠层，特别是制造至少包括一个片叠层的冷却器或冷却器元件或散热器达到的，所述冷却器至少有两个带通道或开口的用金属，例如铜制造的片状元件，这些片状元件重叠后通过加热到处理温度的办法用所述片状元件连接表面上的粘接剂连接起来形成片叠层，其特征在于在粘接之前也把粘接剂涂敷于所述通道或开口的内表面。
本发明的其它的可能实施例是从属权利要求书的主题。下面基于各个示例性实施例参照附图对本发明作说明，这些附图中
图1是散热器或冷却器的三个金属层或片的简化分解透视图，所述散热器或冷却器用于未示出的电气部件或模件的冷却；图2是图1内所示现有的用表面连接或粘接这种办法制造的冷却器的一部分的简化的局部视图；图3示出的是根据本发明的冷却器的横断面图，a-d是连接或粘接前各块片的横断面图，e是通过冷却器的横断面图；图4所示与图3所示类似，示出的是本发明的另一可能实施例；图5所示与图1所示类似，是冷却器的另一可能实施例，有五层片；图6是图5所示的横断面图，a-e是粘接成微冷却器前各块片的横断面图，f是通过由片形成的冷却器的部分横断面图；图7所示与图6所示类似；图8示出的是本发明另一实施例的两个步骤a和b。
具体实施例方式
在附图中，标号1-4是用金属(例如铜或铜合金)制造的片状元件或片，所述片面与面互相连接形成片叠层，制成供冷却未示出的电器部件用的冷却器或散热器或它们的一部分。所示实施例内的片1-4是同样大小的方形金属箔，例如，铜箔的坯料。为了形成冷却结构，即，为了形成例如冷却剂可以从中流过的冷却通道，片1-3的结构如下片1在靠近两个相对的边缘附近在边缘的中点各有通道或孔5；片2在相应的两个相对的边缘附近有平行延伸的狭长形开口6；片3有多个互相平行并与方形片1-4另两个边缘平行的狭长形开口7。另外，在组装上，这些开口和孔5-7安排成，在把片1-4互相连接起来形成冷却器时，各个孔5的位置与狭长形开口6相对，各个狭长形开口6与狭长形开口7的一端相对，片3的狭长形开口7背向片2的一侧为片4所封闭。
这样，狭长形开口7形成了多个平行的冷却通道，各个冷却通道的两端与狭长形开口6形成的分配通道连接。狭长形开口6形成的分配通道通过孔5形成的接合部与冷却剂管路连接。
片1-4用粘接介质或粘接剂(例如涂层8)把片1-4的面互相连接起来，即，粘接起来形成片叠层，制成冷却器，方法是把粘接介质涂到片1-4除了开口和孔5-7以外的要连接成片叠层的连接表面或表面侧，粘接时对这些表面加热使之产生可熔化或熔化金属区(粘接或熔化层)，从而片1-4在冷却后互相连接或粘接在一起形成片叠层或冷却器。现有的冷却器的缺点是因为冷却时连接层或熔化层或粘接层变性或收缩，或者因为粘接时可熔化或熔化金属覆盖不足，在连接后在各开口和孔及两片之间的连接部区域的连接层内产生死区9(如图2所示)在开口和孔5、6区域的片1和2之间的连接部区域。
这些死区9有不少缺点，这就是引起流经冷却器或冷却通道的冷却剂产生有害的紊流。特别这些死区9会引起有害的腐蚀，特别是由于死区9而暴露的孔和开口5-7的边缘区域的腐蚀。
图3示出的是本发明的第一可能实施例。在本实施例中，片1-4也是用于制造片叠层或冷却器10的，然而，在连接前，在片1-4上涂敷连接或粘接剂，因而作为粘接手段的涂层8不仅至少充分涂敷于冷却器10的片1-4的连接表面，或相邻的表面侧，还如图3的a-d所示在通道或开口5-7的边或内表面上涂敷足够厚度的内涂层8.1。
考虑到粘接时金属熔化的表面张力，在粘接片1-4形成冷却器后，现有冷却器产生的死区9没有产生，特别是由各个开口和孔的侧表面形成的冷却器10通道的表面和边缘覆盖着粘接剂，如图3e中所示，片1-4结合部在开口和孔5、6和7的区域没有产生死区。
图4示出的是与图3所示类似的本发明的另一实施例。在本实施例中，只有片2的通道或开口6在其内表面上有用粘接剂涂敷的涂层8.1，而片1、3和4只在连接面上有粘接剂。可是，因为狭长形开口6区域内的涂层有足够的厚度，即，连接时有充足的粘接剂至少够在相邻的孔5和狭长形开口7的结合部形成覆盖，从而不会产生有害的死区9，与孔5和狭长形开口7相邻的边缘覆盖着粘接层材料。
与图4相关，假定片1-4全部至少在其连接表面有粘接剂或涂层8，片1-3中的至少一片在其通道或开口的内表面或侧面也涂敷粘接剂(涂层8.1)。然而，一般地说，也可能片叠层或冷却器10内相邻的两片中只有一片在其表面上和其通道或开口的内表面或侧表面都有粘接剂，而与其相邻的片上一点粘接剂也没有。例如，可以与图4相关的实施例不同，片1至少在其与片2连接的表面上和孔5的内表面上有粘接剂，片3在其两个表面及其狭长形开口7的内表面上有粘接剂，而片2和4上没有粘接剂。连接片1-4时，所有这些片通过片1和3上的粘接剂连接起来，制成冷却器10，而且各片之间在开口和孔5-7区域的结合部也为粘接剂覆盖，从而不产生有害的死区9。
与此类似，也可以只给片2的两个表面和开口的内表面上涂敷粘接剂，片4同样至少在与片3连接的表面上有粘接剂，而片1和3上则不涂粘接剂。连接时，各片之间在孔和开口5-7区域的结合部同样也覆盖着可熔金属，从而不会产生有害的死区9。
可以想象本方法还有其它变型，例如，只有孔5和开口7的内表面有粘接剂的涂层8.1，而开口6的内表面没有粘接剂，等等。
图5所示与图1类似，各片连接形成片叠层或冷却器10a。本实施例总共使用五块片，即，片1-4中的片3和4之间有另一个片2，所示本实施例内的各片同样也是方形大小一样的金属箔，例如，铜箔。形成片叠层或冷却器10a的片1-4的表面连接或粘接同样也用粘接剂并加热到处理温度的办法进行。在冷却器10a内，两块片2的狭长形开口6形成直径更大的分配通道，片3的狭长形开口7同样形成这两个分配通道之间的多个冷却通道。冷却器10a的两边为片1和4所封闭，孔5同样形成由狭长形开口6组成的分配通道的外连接点，为此目的，须安装管状连接元件(未示出)。
在本方法中粘接剂不仅涂敷于片1-4的互相粘接的表面侧或连接表面，至少还涂敷于这些片的开口或孔的内表面。这样的实施例还示于图6和7内。
在图6所示的实施例中，在连接片1-4形成冷却器10a之前，只每隔一片地在表面上和其开口的内表面上涂敷粘接剂，也就是说，在图中的a、c和e对片1、3和4涂敷涂层8和8.1。在连接或粘接时，粘接剂产生的可熔化金属覆盖相邻的片1-4在孔和开口5-7区域的所有结合部，从而不会产生有害的死区9，这些孔和开口的边缘和片1-4之间的结合部处在的开口的内表面也覆盖上粘接层的金属。
在图7所示的相应实施例中，因为仅仅两个片2的表面上有粘接剂(涂层8)和开口6内有粘接剂(涂层8.1)，也会得到同样的结果。在本实施例中，可熔化金属也覆盖相邻的片1-4在孔和开口5-7区域的所有结合部，从而不会产生有害的死区9。
粘接剂可以以许多方式涂敷，例如还决定于粘接剂的种类，因而也决定于粘接方法的种类。例如，假使用直接粘接法，例如，假使片1-4用铜制造的，例如，假使用铜直接粘接法，那么粘接剂就是相关片金属与反应气体之间的一种粘结料，即，对于用铜制造的片来说，一氧化铜和/或二氧化铜是粘接剂，把片1-4堆积成的片叠层放在氧含量很少的惰性气体环境内加热到1065摄氏度与1082摄氏度之间的处理温度后冷却到外界温度，连接或粘接就会形成。
例如，通过对片1-4或箔片坯料进行适当的化学处理来涂敷粘接剂。对于那些开口内表面也有粘接剂的片要在开口制成后再为粘接剂层，例如，一氧化铜和/或二氧化铜层的形成进行化学处理。
适合作粘接剂的有各种各样的金属或合金，特别是处理温度下与片的金属形成钎料的那些金属或合金，所述钎料的熔化温度比片1-4的金属的熔化温度低得多。
例如，含磷重量占1-20％的镍磷合金就是一种适当的粘接剂。把重叠起来的片1-4加热到850摄氏度与1082摄氏度之间的处理温度再冷却到外界温度就会连接或粘接起来，这样，所述粘接剂就在处理温度下形成相邻片1-4的铜的可熔化焊料。
银是一种特别适合于作铜制成的片1-4的粘接剂，加热到780摄氏度与1080摄氏度之间的处理温度就可粘接。
例如，锡或锡合金也适合于作铜制成的片1-4的粘接剂，加热到170摄氏度与280摄氏度之间的处理温度，重叠的片1-4即可连接或粘接。
粘接剂用化学方法涂敷，例如，用电镀或液浸的办法。
如果片的厚度在0.1与2mm之间，开口内表面的粘接剂涂层8.1的厚度大约0.5到1.5μm就够了。
特别是使用上述通过化学，即，电镀处理相应的片1-4而涂敷粘接剂的方法，粘接剂不仅在相应的开口内沉积成为涂层8.1，还会在相应片的两个表面上沉积成为涂层8，这一般是不可避免的。如果面上不需要粘接剂涂层，例如，一张片的两个表面中只有一个表面要涂敷粘接剂，那么，如图8所示，在涂敷粘接剂之后和粘接之前要作另外的处理。图8的a示出一张片，例如，片1，其两面都有粘接剂涂层8，孔5内也有粘接剂涂层8.1。在另一加工步骤中，例如，通过机械或化学处理，把其一个面上的粘接剂除去，从而所述片只在另一个面上和孔5的区域内有粘接剂。
本发明总的优点是在上述所有实施例中，片或片1-4之间在通道或开口区域的结合部没有现有冷却器的那种有害的死区，从而防止冷却剂产生有害的紊流。另外，在粘接时片1-4之间在通道或开口区域的结合部完全覆盖可熔化金属意味着在成品片叠层中表面上到处都是同样的物质，从而防止冷却剂(例如，水)与其它物质接触引起的接触腐蚀。
特别是所述与图5和7相关的实施例具有片1-4中只有一部分在粘接前必须涂敷粘接剂的优点，从而降低了制造成本或处理成本。在这些实施例中，各片之间在通道或开口区域的结合部还惊人地完全覆盖着粘接剂形成的可熔化金属，从而不仅不产生现有冷却器的有害死区，还至少在孔和狭长形开口区域内，在冷却剂流经的通道表面形成同样的物质，至少最大程度地避免低温腐蚀。
上面是基于示例性实施例对本发明作出的说明。不言而喻，可以有不脱离本发明的基本思想的各种修改和变型。
标号表1、2、3、4 片或片状元件5、6、7 孔、通道或开口8 表面上的粘接剂涂层8.1 开口上的粘接剂涂层9 死区10、10a冷却器
权利要求
1.一种制造片叠层，特别是制造至少有一个片叠层的冷却器或冷却器元件或者散热器的方法，所述片叠层至少有两个用金属，例如铜制造的片状元件(1-4)，所述片状元件有通道或开口(5-7)，把所述元件(1-4)重叠起来加热到处理温度用所述元件上的粘接剂粘接在一起形成片叠层，其特征为在粘接前也在所述通道或开口(5-7)的内表面涂敷粘接剂。
2.根据权利要求1的方法，其特征为对于铜制造的元件(1-4)用一氧化铜和/或二氧化铜作粘接剂；粘接在1065摄氏度与1082摄氏度之间的处理温度形成。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征为把含磷重量占1-20％的镍磷合金用作粘接剂；粘接在850摄氏度与1082摄氏度之间的处理温度形成。
4.根据上述权利要求中的一项的方法，其特征为银用作粘接剂；粘接在780摄氏度与1080摄氏度之间的处理温度形成。
5.根据上述权利要求中的一项的方法，其特征为用锡或至少锡合金作粘接剂；粘接在170摄氏度与280摄氏度之间的处理温度形成。
6.根据上述权利要求中的一项的方法，其特征为使用铜制的元件(1-4)时把一氧化铜和/或二氧化铜作为粘接剂涂敷于连接表面和/或开口(5、6、7)的内表面然后把元件(1-4)重叠起来加热到1065摄氏度与1082摄氏度之间的处理温度使之互相连接。
7.根据上述权利要求中的一项的方法，其特征为把例如含磷重量占大约1-20％的镍磷合金用作粘接剂涂敷到元件(1-4)的连接表面和/或开口的内表面上，然后再把元件(1-4)重叠起来加热到850摄氏度与1082摄氏度之间的处理温度使之连接起来。
8.根据上述权利要求中的一项的方法，其特征为把银用作粘接剂涂敷到元件(1-4)的连接表面和/或开口的内表面上，然后再把元件(1-4)重叠起来加热到780摄氏度与1080摄氏度之间的处理温度使之连接起来。
9.根据上述权利要求中的一项的方法，其特征为把锡或至少锡合金用作粘接剂涂敷到元件(1-4)的连接表面和/或开口的内表面上，然后再把元件(1-4)重叠起来加热到170摄氏度与280摄氏度之间的处理温度使之连接起来。
10.根据上述权利要求中的一项的方法，其特征为在粘接前所有元件(1-4)都要至少在其连接表面及其所有孔或通道或开口(5-7)上涂敷粘接剂(8、8.1)。
11.根据上述权利要求中的一项的方法，其特征为在粘接前元件(1-4)中的有一些至少在其连接表面及其孔或通道或开口(5-7)上涂敷粘接剂(8、8.1)。
12.根据上述权利要求中的一项的方法，其特征为在片叠层中相邻的元件中只有一个元件的表面及其开口或通道上涂敷粘接剂。
全文摘要
本发明涉及制造片叠层特别是制造包括至少一个片叠层的冷却器或冷却器元件或散热器的方法，所述片叠层至少有两个用金属，例如，铜制造并有通道或开口的片状元件，这些重叠的元件在连接面上用粘接剂通过加热到处理温度互相连接起来形成片叠层。
文档编号F28F3/08GK1645999SQ20051000393
公开日2005年7月27日 申请日期2005年1月11日 优先权日2004年1月12日
发明者于尔根·舒尔策·哈德 申请人:于尔根·舒尔策·哈德