1.本发明涉及一种用于制造可冷却的电子设备模块的方法，包括如下步骤：a) 提供由多个层元件构建的夹层模块，该夹层模块具有平的、闭合的上板和设有通孔的下板，其中，在上板与下板之间构造有与下板的通孔连接的流体腔，b) 将夹层模块的下板安放到被流体供给通道的通入部穿通的工件支架上，从而将下板的通孔和流体供给通道的通入部流体密封地相互连接，c) 将电子部件安放到上板上，d) 以沿上板的面法线朝该上板来指向的力加载电子部件，以及e) 通过流体供给通道以液压流体填充流体腔并以补偿到上板上的力的反压力加载液压流体。
背景技术：
2.由de 10 2019 204 683 a1已知一种这种类型的制造方法。
3.在机动车、尤其纯电或电动混合动力的机动车的功率电子设备中实施高功率。为此使用的电子部件，例如所谓的功率模块(例如igbt)需要冷却器来导出在此积累的热。这样的电子部件通常配备有冷却结构，例如迷宫式冷却肋，其被通常液态的冷却剂围绕流动。这些冷却结构可以直接装设在电子部件处，并伸入到冷却剂通道(简称：冷却通道)中。然而，还已知的是，将电子部件与这里称为上板的板(其覆盖冷却通道的开口)面式地连接，并且将冷却结构装设在该上板的相对而置的、面向冷却通道的侧面上。
4.由开头提到的文件已知一种用于冷却机动车辆的电子部件的冷却组件，其具有这样的板状冷却通道盖，在其中在多个这里分别称为冷却位置的部位处，待冷却的电子部件以热接触的方式固定、尤其烧结在上板的上侧上。在上板的下侧上，在每个冷却位置的区域中分别焊接有湍流垫(turbulenzmatte)，其设计为平面延展的且可以平行于冷却剂的延展平面穿流的且在此将冷却剂流动激发成湍流的结构。在此类文件中，这样的湍流垫的在本技术的上下文中也优选的实施形式被描述为相对于波周期以相移的方式相互连接的波纹板材条的组件。
5.上板的下侧边缘地以包围湍流垫的方式与盆状下板的上侧流体密封地焊接，湍流垫沉入到该下板中。下板在其底部中设有中央通孔以及在其侧壁中设有侧向通孔，所述通孔在组装完成状态下用作针对冷却剂的流入开口和流出开口。在具有多个这样的冷却位置的常见实施形式中，即当多个湍流垫沉入到多个下板盆中的各一个中时，这些湍流垫在之后的时间点利用两个嵌套到彼此中的碗状物(n
ä
pfen)拱跨，其一方面将不同冷却位置的流入开口相互连接，并且另一方面将其流出开口相互壳体状地连接。
6.为了将(多个)电子部件固定在一个或多个冷却位置处已知的是，将这些电子部件烧结在上板的上侧上。在大面积地施加压紧力的情况下，即可以将为构造材料配合的连接所需的过程温度以这样的程度降低，使得可靠地防止对电子部件的热损坏。相对于焊接方法，这是一个明显的优点。然而，为烧结所需的压紧力尤其在丝状(filigran)结构的情况下
可导致由平的上板和盆状下板构成的夹层模块(sandwich-modul,有时也称为三明治式模块)的变形。因此，前述文件建议将夹层模块以其边缘流体密封地安置在工件支架的相对于其尺寸过大的盆(wanne,有时也称为托盘)的边缘上，并与电子部件的力加载并行地以液压流体、尤其以气体(如氮气)淹没工件支架盆，并以静液压力加载工件支架盆。液压流体在此经由在模块下侧与工件支架上侧之间形成的支撑流体腔渗透到夹层模块的流体腔中，并构建对所施加的力的补偿反压力。在此，尺寸过大的工件容纳盆中的液压流体也围绕下板的盆冲刷，从而从外部，即在支撑流体腔中产生下板盆中的内部压力，即补偿反压力。这也是必要的，因为否则盆状弯曲的下板将面临变形的危险。
7.对于这种已知方法的不利的是较大的液压流体体积，该液压流体体积被需要，以便能够在内部和在外部以必要的补偿性压力加载下板盆。针对每个工作循环所需的体积流量是耗时且耗能的。此外，尤其在下板通孔较小的情况下，可至少暂时地造成流体腔与支撑流体腔之间的压力差，这潜藏了下板变形的危险。
技术实现要素：
8.本发明的目的是，提供一种更可靠的且更有效的用于可冷却的电子设备模块的制造方法。
9.该目的结合一种用于制造可冷却的电子设备模块的方法由此来实现，即在步骤d和e的力和压力加载期间，下板以其面的主要份额安置在工件支架上。所述方法包括如下步骤：a) 提供由多个层元件构建的夹层模块，该夹层模块具有平的、闭合的上板和设有通孔的下板，其中，在上板与下板之间构造有与下板的通孔连接的流体腔，b) 将夹层模块的下板安放到被流体供给通道的通入部穿通的工件支架上，从而将下板的通孔和流体供给通道的通入部流体密封地相互连接，c) 将电子部件安放到上板上，d) 以沿上板的面法线朝该上板来指向的力加载电子部件，以及e) 通过流体供给通道以液压流体填充流体腔并以补偿到上板上的力的反压力加载液压流体。
10.本发明的核心构思是，将夹层模块的下侧大面积地支撑在工件支架上，并且将流体供给通道的液压流体直接(即在没有中间接入下板与工件支架之间延伸的支撑流体腔的情况下)导入到流体腔中。由此，一方面可以减少所需的流体体积。另一方面，排除了在流体腔的上侧与下侧之间的压力差和因此下板的变形。
11.在本发明的第一实施形式中，如基本上由现有技术已知的那样，下板构造成盆状的。例如，下板可以构造为板材成形件、尤其深冲件。这是特别成本高效的、材料节省的且结构空间及重量有利的。在这样的设计方案中设置成，夹层模块(10)具有两个层元件，即
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上板，和
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作为下板起作用的底部盆，该底部盆具有中央的、形成流体腔的盆下沉部以及完全周向环绕盆下沉部的盆边缘，所述盆下沉部包括作为下板通孔起作用的底部盆通孔，所述盆边缘与上板的下侧材料配合地连接。
12.本发明的一个备选的实施形式设置成，下板构造成平的，并且在下板与上板之间
流体密封地固定有至少一个同样构造成平的、包围下板的通孔的间距保持器框架。该方式基于如下方案，使夹层模块由纯平的元件构造，在该夹层模块上烧结电子部件并且该夹层模块在成品电子设备模块中包围冷却通道。就此而言，平的表示彼此相对而置的主面(如果存在的话)基本上彼此平行地伸延。这并不与如下相对：这样的平的元件可以很容易地设有通孔，相反，这种通孔、尤其在下板与布置在下板和上板之间的间距保持器框架中的通孔是本发明的重要要素。以这种方式，流体腔(其在制造方法期间用于构建补偿性的静液反压力并且在成品电子设备模块中用作冷却通道)即可以在没有变形的板材结构的情况下仅通过逐层地构建不同穿通的板来设计。由此得到夹层模块的平的下侧，即平的下板的下侧，该下侧可以被安置到工件支架的基本上平的部分上，以支撑由静液内部压力施加到其上的、向外部作用的力。可以如现有技术中已知的那样通过单独的支撑流体腔中的补偿性外压力省去流体腔中的内部压力的同样液压支撑。如上文已经阐述，这导致了总体上所需液压流体体积的减少和因此整个方法的更时间高效且能量高效的设计。
13.当下板通过工件支架机械地支撑时，优选地设置整面接触。这在下板的壁厚很薄的情况下也确保了即使在流体腔中的静液压力较高时也不发生变形。然而，在相应的尺寸设计中也可以设置成，下板的某些区域保持未支撑，例如，如果工件支架由紧密并排布置的肋构建，所述肋的间距足够小，从而在预设的静液压力和下板的预设的厚度的情况下也可以不担心变形。工件支架的肋状设计具有如下优点：可能还渗出的液压流体可以漏出，而不在工件支架与下板下侧之间形成不期望的填垫部(polster)。
14.为了具体设计夹层模块，可以考虑不同的实施形式。在第一变型中设置成，夹层模块具有三个层元件，即
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上板，
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作为下板起作用的底部板，该底部板具有作为下板通孔起作用的底部板通孔，和
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作为间距保持器框架起作用的、一方面与上板且另一方面与底部板材料配合地连接的间隔板，该间隔板被形成流体腔的、包围底部板通孔的间隔板通孔穿透。
15.在该设计方案中，夹层模块因此基本上由由流体腔形成的冷却通道或包围冷却通道的壁组成。成品电子设备模块中所需的导入和导出结构必须随后(即在电子设备元件烧结之后)装设。尤其地，例如可以构造为板材件、尤其深冲件的两个嵌套到彼此中的碗状物可以被施加、尤其焊上，优选地借助于激光焊接。为了针对每个冷却位置确保低压力损失的流入和流出，在该实施形式中优选地设置成，底部板具有多个通孔，所述通孔共同被间隔板的通孔包围。而随后待施加的碗状物仅分别拱跨这些通孔中的一个或这些通孔中的一组，使得底部板的一个或多个通孔与第一碗状物相关联作为供给通道，这些底部板通孔中的一个或多个其他通孔与另一个碗状物相关联作为导出通道。然而，对于在此本发明核心的制造方法来说，底部板通孔或下板通孔的具体数量不重要，只要这些通孔对工件支撑面充分密封。
16.在第二种变型中设置成，夹层模块具有五个层元件，即
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上板，
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同样构造成平的、设有多个底部板通孔的底部板，
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作为第一间距保持器框架起作用的、一方面与上板且另一方面与底部板材料配
合地连接的间隔板，该间隔板被形成流体腔的上部区域的、包围底部板通孔的间隔板通孔穿透，
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设有多个下板通孔的下板，和
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作为第二间距保持器框架起作用的、一方面与底部板且另一方面与下板材料配合地连接的壳体板，该壳体板被至少两个共同形成流体腔的分开的下部区域的壳体板通孔穿透，其中，壳体板通孔包围不同的底部板通孔或底部板通孔组，并且分别与下板通孔中的一个连接。
17.在该实施形式中，因此到实际冷却通道的导入和导出部也是夹层模块的组成部分。夹层模块的由上板、间隔板和底部板组成的上部部分精确相应于夹层模块的此外上文所阐述的三层变型的结构。然而，五层变型的底部板与在三层变型中不同地不作为待安放在工件支架上的下板起作用。而是，在该变型中，到底部板处联接有在此被称为壳体板的第二间距保持器框架，其具有多个分离的纵向切口状通孔，所述通孔与不同的底部板通孔或不同的底部板通孔组对应。在此，底部板通孔也用作到冷却位置的流入部或从冷却位置的流出部；而第二间距保持器框架中的通孔形成至这些流入部或流出部的导入部或导出部。第二间距保持器框架由实际的下板封闭，该下板在根据本发明的方法的范畴中安置在工件支架上，并且在特别的实施形式中可以与壳体板或第二间距保持器框架材料一致地一件式地连接。
18.本领域技术人员将理解，形成一个或多个间距保持器框架的层元件必须具有相对较大的材料厚度，以便能够在其内部中确保低压力损失的冷却剂流动，或者在根据本发明的制造方法的范畴中确保低压力损失的液压流体流动。然而，外部受限的或处于两个间距保持器框架之间的层元件，即上板、下板和必要时不作为下板起作用的底部板可以构造成非常薄壁的，因为它们既不在根据本发明的制造方法的范畴中也不在运行以后在没有补偿性反压力或机械支撑的情况下遭受较大的单侧压力。
19.在上述五层变型的情况下可以设置成，下板的通孔分别利用材料配合地固定在下板上的管接套，即所谓的凸台(butzen)包围，其当在步骤b中将夹层模块安放到工件支架上时被形状配合地插入到流体供给通道的通入部中。在此，同时可以实现液压流体密封。
20.有利地，壳体板在其上侧上可以具有环绕的轴环，包括底部板、间隔板和上板的子模块形状配合地且表面齐平地固定到该轴环中。这样的、形成实际的冷却通道的子模块可以单独制造，并且然后插入到包括壳体板和下板的、同样单独制造的子模块中。例如，两个子模块都可以制造为硬焊组装件，并且也可以相互硬焊或以其他方式相互固定。总的来说，与具体的实施形式无关，优选的是通过硬焊将各个层元件连接成夹层模块。在此这是一种可靠的、控制良好的且成本有利的方法，其唯一的缺点(即相对较高的温度加载)是无害的，因为特别温度敏感的电子部件在根据本发明的方法的范畴中在后续过程步骤中才被施加，并且因此不经受过度的温度负荷。
21.为了重量节省和结构空间节省可为值得期望的是，将间距保持器框架的壁厚选择得非常薄。然而，这不可避免地与相应的结构敏感性有关。在任何情况下，壁厚必须如此厚地设计，使得其承受冷却剂的在运行中出现的内部压力。然而，流体腔中的在制造方法的范畴中出现的且在烧结中补偿力加载的内部压力可能会明显更高。为了仍然能够创造非常薄
壁的结构，在本发明的改进方案中设置成，工件支架构造为盆，并且夹层模块在将其下板安放到工件支架上时形状配合地插入到工件支架的盆中。由此，即还侧向地、尤其完全周向地得到由工件支架在流体腔中产生的内部压力的机械支撑。该工件支架相应稳定地优选地由钢、尤其厚壁钢形成。而夹层模块优选地由轻金属、尤其铝制成。
22.用语“将夹层模块形状配合地插入到工件支架的盆中”在此应广义地理解，并且尤其还包括有间隙的形状配合。由此，即可以将一方面夹层模块和另一方面工件支架的材料的不同热膨胀系数考虑到烧结过程中出现的加热。因此，特别优选地设置成，在步骤d的力加载之前和/或在其期间，加热夹层模块，其中，通过加热在夹层模块与工件支架的盆之间建立无间隙的形状配合。换句话说，夹层模块因此首先略微尺寸不足地、以有间隙的形状配合插入到工件支架的盆中。随后的加热导致间隙减小，优选地导致间隙减小到零。在烧结过程的范畴中的随后的力和压力加载中，流体腔中的静液压力于是可以由工件支架向下方和向侧向无间隙地支撑，从而排除夹层模块的变形。同样排除了向上方的变形，因为对于烧结所需的力正是从这里经由电子设备模块被导入。
23.众所周知，如果在待相互烧结的元件之间施加烧结层、尤其烧结膏，可以将烧结过程制定得明显简化且更高效。因此，在本发明的范畴中还优选地设置成，在步骤c中将电子部件安放到上板上之前，以烧结层涂覆上板的上侧和/或电子部件的下侧。
24.在从工件支架到流体腔的液压流体转移的密封方面，与下板作为平的元件或作为盆的具体设计无关地可以设置成，当在步骤b中将下板安放到工件支架上时，将流体供给通道的通入部和下板的通孔直接流体上压力密闭地相互连接。由此，确保了液压流体直接从流体供给通道通过下板通孔流到流体腔中，从而使工件支架此外保持干燥。但这可能是结构上耗费的。因此，在一种备选的设计方案中设置成，当在步骤b中将下板安放到工件支架上时，将流体供给通道的通入部和下板的通孔借助于优选地直接邻近地包围它们的密封器件流体密封地相互连接。例如，类似于iso 1179的密封切削刃可用于此。备选地，还可以设置有包围流体供给通道的通入部的密封槽，o形环插入到该密封槽中，使得通过流体供给通道流到流体腔中的液压流体仅在该密封圈内润湿工件支架的上侧或下板的下侧。而工件支架或下板下侧在其主要区域中保持干燥，因此，在根据步骤e的压力加载中，前者可以直接机械地支撑后者。
附图说明
25.本发明的另外的细节和优点由接下来的具体描述和附图得到。
26.其中：图1示出了根据本发明的方法的方法产品的第一实施形式的不同的示意性视图，图2示出了根据本发明的用于制造图1的产品的方法的第一方法步骤，图3示出了根据本发明的用于制造图1的产品的方法的第二方法步骤，图4示出了根据本发明的方法的方法产品的第二实施形式，图5示出了根据本发明的用于制造图4的产品的方法的核心的方法步骤，图6示出了根据本发明的方法的方法产品的第三实施形式，以及图7示出了根据本发明的用于制造图6的产品的方法的核心的方法步骤，图8示出了根据本发明的夹层模块10'''的另一个实施形式，
图9示出了根据本发明的夹层模块10'''的另一个实施形式。
27.在附图中相同的附图标记表示相同的或类似的元件。
具体实施方式
28.图1以极其示意性的、未按比例尺的图示和以不同的视图示出了根据本发明的方法的第一实施形式的直接的方法产品，即尤其可冷却的电子设备模块的上部部分。该单元以俯视图、以仰视图以及以根据俯视图或仰视图中的剖切线a-a和b-b的两个剖视图示出。该单元由夹层模块10和烧结在其上的电子部件20组成。夹层模块10由三个层组成，即较薄的上板110、同样较薄的底部板130(其在所示实施形式中也用作按照要求的下板120)以及在上板110与下板120或底部板130之间流体密封地固定的、明显更厚的间隔板140，该间隔板在所示实施形式中同时用作按照要求的间隔保持器框架150。三个板110,120/130和140/150优选地由轻金属、尤其铝制成并且彼此硬焊。在间隔保持器框架150或间隔板140中布置有较大的通孔141，所述通孔分别布置在电子部件20下方并且限定流体腔170，该流体腔在成品电子设备模块运行时作为冷却空间起作用，然而在根据本发明的制造方法的范畴中作为压力空间起作用。进入到该其中可以沉入有未示出的热交换器元件，例如焊接到上板110处的湍流垫。到流体腔170的流入通过对应的、明显更小的通孔131确保，所述通孔针对每个冷却位置中央地设置在底部板130中。在所示实施形式中，所述通孔可以同时是下板120的按照要求的通孔121。从流体腔170的流出通过底部板130中的另外的、侧向的通孔132确保。这样的流出被用于成品电子设备模块的冷却运行；然而，其在根据本发明的制造方法的范畴中不是强制必需的，因此也没有给予所提及的底部板通孔132单独的附图标记配属作为下板通孔。
29.在图1中利用虚线表示了导入和导出结构40，其将底部板通孔131,132成组地相互连接，以便如此在运行时确保以冷却剂并行地供应不同的冷却位置的流体腔170。在所示实施形式中，导入和导出结构40由两个拱跨彼此的碗状物41,42构造。内部碗状物41在每个冷却位置处将中央的底部板通孔131相互连接。反之，外部碗状物42将侧向的底部板通孔132相互连接，从而可以建立所有流体腔170的并行冷却剂穿流，如通过图1中的流动箭头所示。
30.图2示出了在使用根据图1的夹层模块10的情况下根据本发明的方法的第一方法步骤。这样的夹层模块10以其下板120的下侧安放到基本上平的工件支架50上。此外，电子元件20(优选地具有由烧结层30(例如烧结膏)的中间层的电子元件)被安放到上板110的上侧上。这些子步骤的具体顺序与本发明无关。
31.然而，重要的是，工件支架50被流体供给通道51穿透，该流体供给通道的通入部在空间上与下板120的通孔121(在所示实施形式中中央的通孔)重合。经由在所示实施形式中由密封槽和o形环组成的密封件52在所示实施形式中实现流体供给通道51与流体腔170之间的这种连接的密封。备选地，类似于iso 1179的切削刃密封也可以在工件支架50中实现。
32.在接下来的、图3中所示的方法步骤中，从上方施加为将电子部件20烧结到夹层模块10上所需的力，而同时通过流体供给通道51以液压流体、尤其氮气淹没流体腔170，并以压力p加载该流体腔。这种静液内部压力如此设定，使得其精确补偿了从外部作用的压紧力。下板或底部板120/130在此整面地安置在工件支架50上，使得在此也不担心由于内部压力p而变形。
33.图4示出了夹层模块10'的备选的实施形式。夹层模块10'的具有上板110、底部板130和间隔板140的上部部分精确相应于图1的实施形式。然而，在图1的实施形式中经由随后待固定的碗状物41,42实现的导入部和导出部在此也集成到夹层模块10'中。因此，尤其设置有两个间隔保持器框架150a,150b，其中的第一间隔保持器框架(150a)如图1中那样通过间隔板140实现。然而，第二间隔保持器框架150b在下方联接到底部板130处，使得该底部板不和图1中那样同时作为下板起作用。而是，设置有单独的下板120，其在下方联接到第二间距保持器框架150b处。如尤其在图4中沿剖切线c-c的剖面图中可以看到的那样，在此也被称为壳体板160的第二间距保持器框架150b具有通道状的或纵向切口状的通孔161,162。中央的壳体板通孔161连接中央的底部板通孔131，并与下板通孔121连接。而侧向的壳体板通孔162连接侧向的底部板通孔132，并与另外的下板通孔122连接。
34.图5示出了将电子元件20烧结到根据图4的夹层模块10'上的核心的方法步骤。再次，下板通孔121中的一个与工件支架50'的流体供给通道51流体密封地连接，从而在分开的、由间隔板通孔141与壳体板通孔161,162构建的流体腔170a,b中可以产生补偿压紧力的、静液内部压力p。在所示实施形式中，针对根据本发明的方法基本上不需要的第二下板通孔122与相应于密封件52的密封件密封，以便防止液压流体挤入夹层模块10'与工件支架50'之间。在此，也可以备选于所示实施形式使用切削刃密封。
35.图6示出了夹层模块10''的另一个实施形式。在此，壳体板160在其上部边缘处具有轴环163，由上板110、间隔板140和底部板130构成的子模块插入并材料配合地、尤其通过硬焊固定到该轴环中。如图7中所示，整个夹层模块10''形状配合地插入到沉井式工件支架50''中，从而在加载以静液内部压力p时也进行侧向支撑，这实现壳体板160的更薄的壁厚。在该实施形式中，该烧结附加地通过压紧器60来支持。
36.图8和图9示出了根据本发明的夹层模块10'''的另一个实施形式，其是孤立的(图8)或插入到盆状工件容纳部50'''中(图9)。在该实施形式中，夹层模块50'''基本上两件式地构造，并且除了其上板110之外，还包括设计为底部盆130'''的下板120。该下板例如可以构造为板材成形件、尤其深冲件。工件支架50'''的盆的内轮廓和底部盆130'''的外轮廓如此相互协调，使得后者的侧壁在烧结过程中贴靠在前者的侧壁处，并且在内部压力加载时在流体腔170中侧向上在外部被支撑。
37.当然，具体描述中讨论的和图中所示的实施形式仅是本发明的说明性实施例。根据本公开，给予了本领域技术人员在变型可行方案方面广泛的范围。
38.附图标记列表10 夹层模块10' 夹层模块10'' 夹层模块10''' 夹层模块110 上板120 下板121 下板通孔122 下板通孔130 底部板
130''' 底部盆131 中央的底部板通孔131''' 底部盆通孔132 侧向的底部板通孔140 间隔板141 间隔板通孔150 间距保持器框架150a 第一间距保持器框架150b 第二间距保持器框架160 壳体板161 中央的壳体板通孔162 侧向的壳体板通孔163 轴环170 流体腔170a 170的上部区域170b 170的下部区域20 电子部件30 烧结层40 导入和导出结构41 内部碗状物42 外部碗状物50 工件支架50' 工件支架50'' 工件支架50''' 工件支架51 流体供给通道52 密封件60 压紧器。