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WO2008119309A2 - Wärmesenke sowie bau- oder moduleinheit mit einer wärmesenke - Google Patents

Wärmesenke sowie bau- oder moduleinheit mit einer wärmesenke Download PDF

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WO2008119309A2
WO2008119309A2 PCT/DE2007/002186 DE2007002186W WO2008119309A2 WO 2008119309 A2 WO2008119309 A2 WO 2008119309A2 DE 2007002186 W DE2007002186 W DE 2007002186W WO 2008119309 A2 WO2008119309 A2 WO 2008119309A2
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WO
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layer
heat sink
cooling
ceramic
compensating
Prior art date
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PCT/DE2007/002186
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WO2008119309A3 (de
Inventor
Ernst Hammel
Jürgen SCHULZ-HARDER
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Electrovac AG
Original Assignee
Electrovac AG
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Publication date
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Priority to US12/450,505 priority patent/US8559475B2/en
Priority to CN2007800524433A priority patent/CN101641786B/zh
Priority to JP2010500059A priority patent/JP5429819B2/ja
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    • H10W90/753—
    • H10W90/754—

Definitions

  • the invention relates to a heat sink according to the preamble of claim 1 or 3 and to a modular unit according to claim 22.
  • Heat sinks are also known for this purpose, in the heat sink of which at least one, preferably highly branched cooling channel structure is formed, which can be flowed through by a liquid and / or gaseous and / or vaporous heat transport medium or cooling medium, for example water.
  • solder joint between the component or assembly and the heat sink has u.a. also the advantage that both components can be prepared separately and are connected to each other after their production.
  • DCB method direct copper bond technology
  • metal layers or sheets eg copper sheets or sheets
  • metal sheets eg copper sheets or sheets
  • copper sheets or metal or copper foils which have on their surface sides a layer or coating (reflow layer) of a chemical compound of the metal and a reactive gas, preferably oxygen, in this example in US-PS 3,744,120 or in US Pat DE-PS 23 19 854 described method
  • this layer or coating forms a eutectic having a melting temperature below the melting temperature of the metal (eg copper), so that by placing the film on the ceramic and by heating all layers connected to each other can be, by melting the metal or copper substantially only in the range of Aufsc melt layer or oxide layer.
  • This DCB method then indicates e.g. the following process steps:
  • active soldering process for example for joining metal layers or metal foils forming metallizations, in particular also copper layers or copper foils with ceramic material.
  • active soldering process which is also used especially for the production of metal-ceramic substrates, at a temperature between about 800 - 1000 0 C, a connection between a metal foil, such as copper foil, and a ceramic substrate, such as aluminum nitride ceramic, using a brazing filler metal, which also contains an active metal in addition to a main component such as copper, silver and / or gold.
  • This active metal which is, for example, at least one element of the group Hf, Ti, Zr, Nb, Ce, establishes a connection between the solder and the ceramic by chemical reaction, while the connection between the solder and the metal is a metallic braze joint ,
  • the object of the invention is to provide a heat sink, which avoids the aforementioned disadvantages.
  • a heat sink according to claim 1 or 3 is formed.
  • a building or module unit with a heat sink is the subject of claim 22.
  • a module or module is achieved, in particular also between the metallic heat sink and one with this over the Solder connection connected metal-ceramic substrate or with another substrate or intermediate carrier, which consists of a deviating from the heat sink material, for example of a material or metal, which or has a relation to the heat sink reduced thermal expansion coefficient.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an arranged on a heat sink of a heat sink electronic power module.
  • 2 and 3 show the temperature profile of the power module as a function of time when switching on or activating the module ( Figure 2) and when switching off or deactivating the module ( Figure 3), and at different
  • Fig. 4 is a schematic representation of the structure of the module according to the
  • FIG. 5-7 in a schematic representation of further embodiments of the invention.
  • 1 electrical or electronic power module is essentially composed of a ceramic-metal substrate 2, namely a DCB substrate made of a ceramic layer 3, which is provided with a metallization 4 on both sides.
  • the metallizations 4 and 5, for example, each formed of copper foils, with Help the DCB technology are applied flat on the relevant surface side of the ceramic layer 3.
  • the ceramic layer 3 consists, for example, of an aluminum oxide ceramic (AbOs ceramic) or an aluminum nitride ceramic (AlN ceramic).
  • the thickness of the ceramic layer 3 is for example in the range between 0.2 and 2 mm.
  • the metallization 4 on the upper side of the ceramic layer 3 is structured to form conductor tracks, contact surfaces, etc.
  • a power device 6 e.g. In the form of an electronic switching element (IGBT) and other, serving for driving components 7.
  • the components 6 and 7 are housed in a closed housing 8, which, for example. made of plastic.
  • the interior 9 of the housing 8 is potted with a suitable material.
  • corresponding terminals 10 are led out at the top of the housing.
  • heatsink 11 which serves as a heat sink for dissipating the heat loss generated by the module 1 and to which the metallization 5 is connected in a good heat transfer ensuring manner
  • the heat sink 1 1 is plate-shaped or cuboidal, with an upper side 11.1, a bottom 11.2, with two longitudinal sides 1 1.3 and with end faces 11.4 and 11.5, which together with the longitudinal sides 11.3 of the peripheral surface of the heat sink 1 1 form.
  • Figures 2 and 3 initially show in principle the temperature / time profile of the module 1 and thus also the base of this module 1 forming ceramic metal substrate 2 when activating or switching on the module ( Figure 2) and when switching off or deactivating of the module 1 ( Figure 3), each for a air-cooled heat sink 12 (curve LK) and a liquid- or water-cooled heat sink 1 1 (curve VVK).
  • LK air-cooled heat sink 12
  • VVK liquid- or water-cooled heat sink 1
  • the temperature T slows down to the operating temperature with time t, while with a water-cooled heat sink 11, a relatively steep temperature rise occurs, the temperature gradient, i.e., the temperature gradient.
  • the change in temperature with time t is relatively abrupt.
  • the temperature T decreases relatively slowly and steadily after deactivation, while in a liquid-cooled heat sink 1 1 a very abrupt temperature change occurs, so even when deactivating the temperature gradient (change in temperature as a function of time t) much larger is than in an air-cooled heat sink 11, wherein the absolute cooling capacity in a water-cooled heat sink 1 1 is of course much higher.
  • the thermal expansion coefficient given in e -10 "6 / K 0 is given for different materials, namely of aluminum, silicon, copper, aluminum nitride ceramics (AlN), alumina ceramics (Al2O3), for DCB Substrates with alumina ceramic (Al 2O3-DC B substrates) and for DCB substrates with an aluminum nitride ceramic (AIN-DCB substrates).
  • heat sink according to the heat sink 1 1 usually metals with high thermal conductivity, ie copper or aluminum are used, it can be seen from the illustration of Figure 4, that in the module structure or the module unit of Figure 1 consisting of the module 1 and the heat sink 1 1 alone due to the different thermal expansion coefficient e of the substrate 2 and the example consisting of copper heatsink 1 1 significant voltages within the module unit occur, which act (voltages) substantially in the solder layer 12, that is taken from this s partly compensated.
  • the solder layer 12 is as thin as possible. The thickness of the solder layer 12 is as thin as possible. The thickness
  • the module 1 is not in continuous operation, but in switching mode or intermittently operated, as is the case, for example, in a module for controlling or switching drives, etc., so occur in the solder layer 12 quite significant, constantly changing mechanical stresses on, in particular in a water- or liquid-cooled heat sink 11 cause a high shock load of the solder layer 12. This can lead to a destruction of the solder joint between the module 1 and the heat sink 11 and thus ultimately to a destruction of the module 1 due to the lack of sufficient cooling.
  • the load of the solder layer 12 by the different thermal expansion coefficient of the adjacent ceramic-metal substrate 2 and the heat sink 11 increases with the reduction of the thickness of this solder layer and is also dependent on the composition of the solder of the solder layer 12. Particularly high is the load of the solder layer 12 when a lead-free solder is used for this layer, as is increasingly required for reasons of environmental relief.
  • lead-free solders are, for example, SnAg5, SnCu3.
  • the heat sink 11 is provided on its upper side 11.1 or cooling surface to be connected to the substrate 1 with a leveling layer 13 which consists of a material with high thermal conductivity and a thermal coefficient of thermal expansion which is reduced compared to copper and aluminum e consists, ie of a material with a thermal expansion coefficient e less than 10 x 10 ⁇ 6 / ° K.
  • the leveling layer 13 which has a thermal conductivity greater than 100 W / mK and whose thickness is for example in the range between 0.05 and 2 mm, is without any intermediate layer, that is applied directly to the heat sink 11 and to the metal (for example copper) of this heat sink 11 and consists for example of Mo, W, Mo-Cu, W-Cu, Cu-diamond and / or Cu-CNF (copper with Carbon nanotubes or carbon nanofibers).
  • the thickness of the compensating layer 13 to the thickness of the ceramic layer 3 is preferably adjusted so that the ratio "thickness of the compensation layer 13 / thickness of the ceramic layer 3" is in the range between 1.3 and 0.25 , In a preferred embodiment of the invention, the thickness of the leveling layer 13 is in the range between 0.05 and 3 mm.
  • the application of the leveling layer 3 on the metallic surface of the heat sink 1 1 is carried out by suitable surface methods, for example by plating, e.g. Explosion plating, by metal cold spraying, by thermal metal spraying, for example molten bath spraying, flame spraying, flame spraying, arc spraying, plasma spraying, etc.
  • plating e.g. Explosion plating
  • metal cold spraying by metal cold spraying
  • thermal metal spraying for example molten bath spraying, flame spraying, flame spraying, arc spraying, plasma spraying, etc.
  • an adjustment of the thermal expansion coefficient takes place on both sides of the solder layer 12 provided components and thus a relief of the solder layer 12 in particular during a stop and go operation of the module 1 and the resulting permanent change in temperature of the module 1 and the ceramic and metal substrate 2.
  • This relief is particularly advantageous because of the high temperature gradient in an active heat sink, ie, in a heat sink, within its Heatsink 11 with flowed through by a gaseous and / or vaporous and / or liquid medium cooling channels and which are designed for optimum cooling as possible, for example, that the inner, with the cooling medium in contact heat exchange or cooling surface is substantially larger, for example by at least a factor of 2 or a factor of 4 is greater than the outer, with the module 1 related cooling surface.
  • a symmetrical with respect to the temperature behavior training of the heat sink 1 1 is also provided on its module 1 side facing away from the underside with a compensation layer 13 corresponding additional layer 13 a, which then preferably a larger compared to the thickness of the compensation layer 13 Thickness.
  • FIG. 6 shows, in a simplified representation, an arrangement 14, which in turn is made of the ceramic-metal substrate 2, which is, for example, a component of a module (not shown in detail in this figure) and of the ceramic-metal substrate 2 via a soldered connection (FIG. Lot für 12) connected heat sink 11 is made, which is made at least at its surface connected to the ceramic-metal substrate surface side of copper.
  • the intermediate or compensation layer 13 is applied on the heat sink 1 1, in turn.
  • a further intermediate layer 15 of nickel or a nickel alloy for example of a nickel-silver alloy or another alloy, which contains at least one metal, which also forms part of the solder of the solder layer 12, is applied to the layer 13 is, which adjoins the intermediate layer 15 and connects this intermediate layer and thus the heat sink 1 1 with the ceramic-metal substrate.
  • FIG. 7 shows, in an enlarged partial view, the heat sink 11 together with a laser bar 12 which, with its longitudinal extension, is perpendicular to the plane of the drawing 7 is oriented and has a plurality of laser light-emitting emitters, which are provided longitudinally offset in laser bars against each other.
  • the heat sink 1 1 is again plate or cuboid running, with the top 1.1, the bottom 11.2, the longitudinal sides 1 1.3 and the end faces 11.4 and 11.5.
  • the laser bar 12 is provided on the upper side 11.1 in the region of an end face 1 1.5, in such a way that it is oriented with its longitudinal extent parallel to this end face and the upper side 11.1, ie perpendicular to the plane of the figure 7 and with its laser light exit side in is approximately flush with the front side 11.5.
  • a compensation layer 13 is applied to the upper side 11.1 and to the lower side 11.2.
  • laser bar 16 is soldered, via the provided between the leveling layer 13 and the intermediate carrier 17 (Submount) solder layer 18.
  • the connection between the laser bar 16 and the intermediate carrier 17 is likewise formed by a solder layer 19, in such a way that the laser bar with its laser light exit side is flush with a longitudinal side or longitudinal edge of the over the entire length of the laser bar 16 extending intermediate carrier 17, the latter but with its other longitudinal side on the back of the laser bar 16 stands.
  • the compensation layer 13 By means of the compensation layer 13, an alignment between the different coefficients of thermal expansion of the heat sink 1 1 made of copper or aluminum and the intermediate support 17 made of Cu-Mo is achieved in this embodiment as well, thus relieving the solder layer 18.
  • the compensation layer 13 opposite to the underside 11.2 a corresponding layer 13a is applied, in such a way that the thickness of the layer 13a is greater than the thickness of the compensation layer 13, but is smaller than the sum of the thicknesses of the compensation layer 13 and the intermediate carrier 17th
  • compensation layer 13 and / or counter-layer 13a those made of sputtered ceramics or high-strength metals are also possible.
  • the compensation layer 13 and / or counter-layer 13a as composite layers, in one or more layers or layers, wherein e.g. each layer of several different materials, e.g. is made of different metals or alloys of different metals, or e.g. different layers of different materials or material mixtures (for example, metal alloys) exist, which are then applied, for example, with different methods.
  • a metallic layer e.g., Cu layer
  • another layer e.g., ceramic layer
  • layers or layers of diamond, carbon, and / or carbon nanofibers may be used e.g. be applied by CVD (Chemical Vapor Deposition), these layers or layers can then be coated with Cu powder cold gas.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • the heat sink 11 may also be part of a so-called heat pipe, in which case the layers 13 and / or 13a also serve to seal risk zones with respect to leaks and contribute to an improvement in the life of a building or modular unit alone. LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • ceramic-metal substrate in particular ceramic-copper substrate

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Abstract

Wärmesenke zum Kühlen von Bauteilen, Baugruppen, Modulen oder dergleichen Komponenten, insbesondere zum Kühlen von elektrischen oder elektronischen Komponenten, mit zumindest einem Kühlkörper, der wenigstens eine Kühlfläche zum Ankoppeln der zu kühlenden Komponente bildet und an dieser Kühlfläche aus einem metallischen Werkstoff besteht.

Description

Wärmesenke sowie Bau- oder Moduleinheit mit einer Wärmesenke
Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmesenke gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1 oder 3 sowie auf eine Bau- oder Moduleinheit entsprechend dem Patentanspruch 22.
Es ist allgemein üblich und notwendig, elektrische oder elektronische Bauelemente oder Baugruppen und dabei insbesondere auch Leistungsbauelemente oder - baugruppen bzw. -module zum Abführen von Verlustwärme zu kühlen, und zwar jeweils über wenigstens eine zumindest einen Kühlkörper aufweisende Wärmesenke (Kühler). Bekannt sind für diesen Zweck insbesondere auch Wärmesenken, in deren Kühlkörper wenigstens eine, vorzugsweise stark verzweigte Kühlkanalstruktur ausgebildet ist, die von einen flüssigen und/oder gasförmigen und/oder dampfförmigen Wärme transportierenden Medium oder Kühlmedium, beispielsweise von Wasser durchströmbar ist.
Für eine möglichst optimale Kühlung ist es hierbei in vielen Fällen zumindest zweckmäßig, derartige Bauelemente oder Baugruppen über eine Lötverbindung mit einer äußeren Kühlfläche des Kühlkörpers der Wärmesenke zu verbinden. Der Kühlkörper besteht dann zumindest im Bereich seiner äußeren Kühlfläche aus einem metallischen Werkstoff hoher Wärmeleitfähigkeit, insbesondere aus Kupfer oder Aluminium. Die Lötverbindung zwischen dem Bauelement bzw. der Baugruppe und dem Kühlkörper hat u.a. auch den Vorteil, dass beide Komponenten getrennt hergestellt werden können und erst nach ihrer Herstellung miteinander verbunden werden.
Problematisch ist aber, dass die Lötverbindung bzw. Lötschicht zwischen dem jeweiligen Kühlkörper und dem das wenigstens eine elektrische Bauelement aufweisenden Teil einer Bau- oder Moduleinheit wegen der in der Regel sehr unterschiedlichen thermischen Wärmeausdehnungskoeffizienten der über die Lötschicht an einander anschließenden Komponenten erheblichen, thermisch bedingten mechanischen Belastungen ausgesetzt ist. Diese sind besonders ausgeprägt bei häufigen Temperaturänderungen, wie sie z.B. bei einem ständigen Lastwechsel an dem elektrischen Bauelement oder an der elektrischen Baugruppe auftreten, wie dies z.B. bei elektrischen Antriebssteuerungen der Fall ist. Diese thermisch bedingte mechanische Belastung führt zu einer frühzeitigen Alterung der Lötverbindung und im Extremfall zu einem teilweisen oder vollständigen Lösen dieser Lötverbindung und damit zu einem Verlust der erforderlichen Kühlung des Bauelementes oder der Baugruppe.
Bekannt ist das sogenannten „DCB-Verfahrens" (Direct-Copper-Bond-Technology) beispielsweise zum Verbinden von Metallschichten oder -blechen (z.B. Kupferblechen oder -folien) mit einander und/oder mit Keramik oder Keramikschichten, und zwar unter Verwendung von Metall- bzw. Kupferblechen oder Metall- bzw. Kupferfolien, die an ihren Oberflächenseiten eine Schicht oder einen Überzug (Aufschmelzschicht) aus einer chemischen Verbindung aus dem Metall und einem reaktiven Gas , bevorzugt Sauerstoff aufweisen. Bei diesem beispielsweise in der US-PS 3744 120 oder in der DE-PS 23 19 854 beschriebenen Verfahren bildet diese Schicht oder dieser Überzug (Aufschmelzschicht) ein Eutektikum mit einer Schmelztemperatur unter der Schmelztemperatur des Metalls (z.B. Kupfers), so dass durch Auflegen der Folie auf die Keramik und durch Erhitzen sämtlicher Schichten diese miteinander verbunden werden können, und zwar durch Aufschmelzen des Metalls bzw. Kupfers im wesentlichen nur im Bereich der Aufschmelzschicht bzw. Oxidschicht.
Dieses DCB-Verfahren weist dann z.B. folgende Verfahrensschritte auf:
• Oxidieren einer Kupferfolie derart, dass sich eine gleichmäßige Kupferoxidschicht ergibt;
• Auflegen des Kupferfolie auf die Keramikschicht; • Erhitzen des Verbundes auf eine Prozesstemperatur zwischen etwa 1025 bis 10830C, z.B. auf ca. 1071 0C;
• Abkühlen auf Raumtemperatur.
Bekannt ist weiterhin das sogenannte Aktivlot-Verfahren (DE 22 13 115; EP-A-153 618) z.B. zum Verbinden von Metallisierungen bildenden Metallschichten oder Metallfolien, insbesondere auch von Kupferschichten oder Kupferfolien mit Keramikmaterial. Bei diesem Verfahren, welches speziell auch zum Herstellen von Metall-Keramik-Substraten verwendet wird, wird bei einer Temperatur zwischen ca. 800 - 10000C eine Verbindung zwischen einer Metallfolie, beispielsweise Kupferfolie, und einem Keramiksubstrat, beispielsweise Aluminiumnitrid-Keramik, unter Verwendung eines Hartlots hergestellt, welches zusätzlich zu einer Hauptkomponente, wie Kupfer, Silber und/oder Gold auch ein Aktivmetall enthält. Dieses Aktivmetall, welches beispielsweise wenigstens ein Element der Gruppe Hf, Ti, Zr, Nb, Ce ist, stellt durch chemische Reaktion eine Verbindung zwischen dem Lot und der Keramik her, während die Verbindung zwischen dem Lot und dem Metall eine metallische Hartlot- Verbindung ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wärmesenke aufzuzeigen, die die vorgenannten Nachteile vermeidet. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Wärmesenke entsprechend dem Patentanspruch 1 oder 3 ausgebildet. Eine Bau- oder Moduleinheit mit einer Wärmesenke ist Gegenstands des Patentanspruchs 22.
Durch die an der wenigstens einen Kühlfläche des Kühlkörpers vorgesehene Ausgleichsschicht, die unmittelbar auf das Metall des Kühlkörpers aufgebracht ist, wird ein wirksamer Ausgleich der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Kühlkörper und den mit diesen Kühlkörper über die Lötverbindung verbundenen Funktionselementen eine Bau- oder Moduleinheit erreicht, insbesondere auch zwischen dem metallischen Kühlkörper und einem mit diesem über die Lötverbindung verbundenen Metall-Keramik-Substrat oder mit einem anderen Substrat oder Zwischenträger, der aus einem von dem Kühlkörper abweichenden Werkstoff besteht, beispielsweise aus einem Werkstoff oder Metall, welcher bzw. welches einen gegenüber dem Kühlkörper reduzierten Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung ein auf einem Kühlkörper einer Wärmesenke angeordnetes elektronisches Leistungsmodul; Fig. 2 und 3 den Temperaturverlauf des Leistungsmoduls in Abhängigkeit von der Zeit beim Einschalten bzw. Aktivieren des Moduls (Figur 2) und beim Ausschalten bzw. Deaktivieren des Moduls (Figur 3), und zwar bei unterschiedlichen
Kühlmethoden; Fig. 4 in einer schematischen Darstellung den Aufbau des Moduls entsprechend der
Erfindung; Fig. 5 - 7 in schematischer Darstellung weitere Ausführungen der Erfindung.
In Figur 1 ist 1 elektrisches bzw. elektronisches Leistungsmodul im Wesentlichen bestehend aus einem Keramik-Metall-Substrat 2, nämlich aus einem DCB-Substrat aus einer Keramikschicht 3, die beidseitig mit einer Metallisierung 4 bzw. versehen ist. Die Metallisierungen 4 und 5 sind beispielsweise jeweils von Kupferfolien gebildet, die mit Hilfe der DCB-Technik flächig auf die betreffende Oberflächenseite der Keramikschicht 3 aufgebracht sind. Die Keramikschicht 3 besteht beispielsweise aus einer Aluminiumoxid-Keramik (AbOs-Keramik) oder einer Aluminiumnitrid-Keramik (AlN- Keramik). Die Dicke der Keramikschicht 3 liegt beispielsweise im Bereich zwischen 0,2 und 2 mm.
Die Metallisierung 4 an der Oberseite der Keramikschicht 3 ist zur Bildung von Leiterbahnen, Kontaktflächen usw. strukturiert. Auf der Metallisierung 4 sind u.a. elektronische Bauelemente aufgebracht, und zwar beispielsweise ein Leistungs- Bauelement 6 z.B. in Form eines elektronischen Schaltelementes (IGBT) sowie weitere, zur Ansteuerung dienende Bauelemente 7. Die Bauelemente 6 und 7 sind in einem geschlossenen Gehäuse 8 untergebracht, welches z.B. aus Kunststoff besteht. Der Innenraum 9 des Gehäuses 8 ist mit einem geeigneten Material vergossen. Für die Stromversorgung und Ansteuerung des Moduls 1 sind an der Oberseite des Gehäuses 8 entsprechende Anschlüsse 10 herausgeführt.
Zur Kühlung des Moduls 1 ist dieses auf einem in der Figur 1 allgemein mit 11 bezeichneten Kühlkörper 11 angeordnet, der als Wärmesenke zum Abführen der von dem Modul 1 erzeugten Verlustwärme dient und mit dem die Metallisierung 5 in einer eine gute Wärmeübertragung sicherstellenden Weise verbunden ist, und zwar über eine Lotschicht 12. Der Kühlkörper 1 1 ist platten- oder quaderförmig ausgeführt, und zwar mit einer Oberseite 11.1 , einer Unterseite 11.2, mit zwei Längsseiten 1 1.3 und mit Stirnseiten 11.4 bzw. 11.5, die zusammen mit den Längsseiten 11.3 der Umfangsfläche des Kühlkörpers 1 1 bilden.
Die Figuren 2 und 3 zeigen zunächst prinzipiell den Temperatur/Zeit-Verlauf des Moduls 1 und damit auch des die Basis dieses Moduls 1 bildenden Keramik-Metall- Substrats 2 beim Aktivieren bzw. Einschalten des Moduls (Figur 2) und beim Abschalten bzw. Deaktivieren des Moduls 1 (Figur 3), und zwar jeweils für einen luftgekühlten Kühlkörper 12 (Kurve LK) und einen flüssigkeits- oder wassergekühlten Kühlkörper 1 1 (Kurve VVK).
Wie in der Figur 2 dargestellt ist, steigt bei einem luftgekühlten Kühlkörper 1 1 die Temperatur T mit der Zeit t verlangsamt auf die Betriebstemperatur an, während bei einem wassergekühlten Kühlkörper 11 ein relativ steiler Temperaturanstieg erfolgt, der Temperaturgradient, d.h. die Änderung der Temperatur mit der Zeit t (Temperatur/Zeit- Differential) relativ abrupt ist. Analog ist der Temperaturverlauf beim Deaktivieren des Moduls 1 , d.h. bei einem luftgekühlten Kühlkörper 12 nimmt die Temperatur T nach dem Deaktivieren relativ langsam und stetig ab, während bei einem flüssigkeitsgekühlten Kühlkörper 1 1 eine sehr abrupte Temperaturänderung eintritt, also auch beim Deaktivieren der Temperaturgradient (Änderung der Temperatur in Abhängigkeit von der Zeit t) wesentlich größer ist als bei einem luftgekühlten Kühlkörper 11 , wobei die absolute Kühlleistung bei einem wassergekühlten Kühlkörper 1 1 selbstverständlich wesentlich höher ist.
In der Figur 4 ist für verschiedene Materialien der thermische Ausdehnungskoeffizient, angegeben in e -10"6/0 K angegeben, und zwar für Aluminium, Silizium, Kupfer, Aluminiumnitrid-Keramik (AlN), Aluminiumoxid-Keramik (AI2O3), für DCB-Substrate mit Aluminiumoxid-Keramik (Al 2O3-DC B-Substrate) und für DCB-Substrate mit einer Aluminiumnitrid-Keramik (AIN-DCB-Substrate). Da für Kühlkörper entsprechend dem Kühlkörper 1 1 in der Regel Metalle mit hoher Wärmeleitfähigkeit, d.h. Kupfer oder Aluminium verwendet werden, ist aus der Darstellung der Figur 4 erkennbar, dass bei dem Modul-Aufbau oder der Moduleinheit der Figur 1 bestehend aus dem Modul 1 und dem Kühlkörper 1 1 allein schon aufgrund des unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten e des Substrates 2 und des beispielsweise aus Kupfer bestehenden Kühlkörper 1 1 erhebliche Spannungen innerhalb der Moduleinheit auftreten, die (Spannungen) im Wesentlichen in der Lotschicht 12 wirken, d.h. von dieser aufgenommen sowie teilweise ausgeglichen werden. Zur Erzielung einer optimalen Kühlwirkung ist die Lotschicht 12 möglichst dünn. Die Dicke der Lotschicht beträgt beispielsweise nur 0 bis 300 mμ.
Wird nun das Modul 1 nicht im Dauerbetrieb, sondern im Schaltbetrieb oder intermittierend betrieben, wie dies beispielsweise bei einem Modul zur Ansteuerung oder Schaltung von Antrieben usw. in der Regel der Fall ist, so treten in der Lotschicht 12 ganz erhebliche, ständig wechselnde mechanische Spannungen auf, die insbesondere auch bei einem wasser- oder flüssigkeitsgekühlten Kühlkörper 11 eine hohe Schockbelastung der Lotschicht 12 bedingen. Dies kann zu einer Zerstörung der Lötverbindung zwischen den Modul 1 und dem Kühlkörper 11 und damit wegen des Fehlens einer ausreichenden Kühlung letztlich zu einer Zerstörung des Moduls 1 führen.
Die Belastung der Lotschicht 12 durch den unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des angrenzenden Keramik-Metall-Substrats 2 und des Kühlkörpers 11 nimmt mit der Reduzierung der Dicke dieser Lotschicht zu und ist auch von der Zusammensetzung des Lotes der Lotschicht 12 abhängig. Besonders hoch ist die Belastung der Lotschicht 12 dann, wenn für diese Schicht ein bleifreies Lot verwendet wird, wie dies aus Gründen der Umweltentlastung zunehmend gefordert wird. Derartige bleifreie Lote sind beispielsweise SnAg5, SnCu3.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist entsprechend der Figur 5 der Kühlkörper 1 1 an seiner mit dem Substrat 1 zu verbindenden Oberseite 1 1.1 oder Kühlfläche mit einer Ausgleichsschicht 13 versehen, die aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit und einem gegenüber Kupfer und Aluminium reduzierten thermischen Wärmeausdehnungskoeffizienten e besteht, d.h. aus einem Material mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten e kleiner als 10 x 10~6/°K. Die Ausgleichsschicht 13, die eine Wärmeleitfähigkeit größer 100 W/mK aufweist und deren Dicke beispielsweise im Bereich zwischen 0,05 und 2 mm liegt, ist ohne jegliche Zwischenschicht, d.h. unmittelbar auf den Kühlkörper 11 bzw. auf das Metall (beispielsweise Kupfer) dieses Kühlkörpers 11 aufgebracht und besteht beispielsweise aus Mo, W, Mo-Cu, W-Cu, Cu-Diamant und/oder Cu-CNF (Kupfer mit Kohlenstoff- Nanotubes oder Kohlenstoff-Nanofasern).
Mit der Zwischen- oder Ausgleichsschicht 13 wird insbesondere eine Angleichung der thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Keramik-Metall-Substrates und des Kühlkörpers 1 1 im Bereich der Verbindung zwischen diesen Komponenten, d.h. beidseitig von der Lotschicht 11 erreicht. Da der thermische Ausdehnungskoeffizient e des Keramik-Metall-Substrats 2 u.a. von der Dicke der Keramikschicht 3 abhängt, ist auch die Dicke der Ausgleichsschicht 13 an die Dicke der Keramikschicht 3 bevorzugt so angepasst, dass das Verhältnis "Dicke der Ausgleichsschicht 13/Dicke der Keramikschicht 3" im Bereich zwischen 1,3 und 0,25 liegt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die Dicke der Ausgleichsschicht 13 im Bereich zwischen 0,05 und 3 mm.
Das Aufbringen der Ausgleichsschicht 3 auf die metallische Oberfläche des Kühlkörpers 1 1 erfolgt mit geeigneten Oberflächenverfahren, beispielsweise durch Plattieren, z.B. Explosionsplattieren, durch Metall-Kaltspritzen, durch thermisches Metall-Spritzen, beispielsweise Schmelzbadspritzen, Flammschockspritzen, Flammspritzen, Lichtbogenspritzen, Plasmaspritzen usw.
Durch die Ausgleichsschicht 13 erfolgt ein Angleichen des thermischen Ausdehnungskoeffizienten beidseitig von der Lotschicht 12 vorgesehenen Komponenten und damit eine Entlastung der Lotschicht 12 insbesondere auch bei einem Stopp- und Go-Betrieb des Moduls 1 und der hieraus resultierenden ständigen Temperaturänderung des Moduls 1 sowie des Keramik- und Metallsubstrats 2. Diese Entlastung ist insbesondere wegen des hohen Temperaturgradienten bei einer aktiven Wärmesenke, d.h. bei einer Wärmesenke von besonderem Vorteil, die innerhalb ihres Kühlkörpers 11 mit von einem gasförmigen und/oder dampfförmigen und/oder flüssigen Medium durchströmte Kühlkanäle aufweist und die für eine möglichst optimale Kühlung beispielsweise so ausgebildet sind, dass die innen liegenden, mit dem Kühlmedium in Kontakt stehenden Wärmeaustausch- oder Kühlfläche wesentlich größer ist, beispielsweise um mindestens den Faktor 2 oder den Faktor 4 größer ist als die äußere, mit dem Modul 1 in Verbindung stehende Kühlfläche.
Zur Erzielung einer symmetrischen Ausbildung, insbesondere auch einer hinsichtlich des Temperaturverhaltens symmetrischen Ausbildung ist der Kühlkörper 1 1 auch an seiner dem Modul 1 abgewandten Unterseite mit einer der Ausgleichsschicht 13 entsprechenden zusätzlichen Schicht 13a versehen, die dann bevorzugt eine im Vergleich zur Dicke der Ausgleichsschicht 13 größere Dicke aufweist.
Die Figur 6 zeigt in vereinfachter Darstellung eine Anordnung 14, die wiederum aus dem Keramik-Metall-Substrat 2, welches beispielsweise Bestandteil eines in dieser Figur nicht näher dargestellten Moduls ist, sowie aus dem mit dem Keramik-Metall- Substrat 2 über eine Lötverbindung (Lotschicht 12) verbundenen Kühlkörper 11 besteht, welcher zumindest an seiner mit dem Keramik-Metall-Substrat verbundenen Oberflächenseite aus Kupfer gefertigt ist. Auf dem Kühlkörper 1 1 ist wiederum die Zwischen- oder Ausgleichsschicht 13 aufgebracht. Abweichend von der Ausführungsform der Figur 5 ist auf die Schicht 13 eine weitere Zwischenschicht 15 aus Nickel oder eine Nickellegierung, beispielsweise aus einer Nickel-Silber-Legierung oder einer anderen Legierung aufgebracht, welche zumindest ein Metall enthält, welches auch Bestandteil des Lotes der Lotschicht 12 ist, die sich an die Zwischenschicht 15 anschließt und diese Zwischenschicht und damit den Kühlkörper 1 1 mit dem Keramik-Metall-Substrat verbindet.
Die Figur 7 zeigt in vergrößerter Teildarstellung den Kühlkörper 11 zusammen mit einem Laserbarren 12, der mit seiner Längserstreckung senkrecht zur Zeichenebene der Figur 7 orientiert ist und eine Vielzahl von Laser-Licht emittierenden Emittern aufweist, die in Laserbarren längsrichtung gegeneinander versetzt vorgesehen sind. Der Kühlkörper 1 1 ist wiederum platten- oder quaderförmig ausgeführt, und zwar mit der Oberseite 1 1.1 , der Unterseite 11.2, den Längsseiten 1 1.3 und den Stirnseiten 11.4 bzw. 11.5. Der Laserbarren 12 ist an der Oberseite 11.1 im Bereich einer Stirnseite 1 1.5 vorgesehen, und zwar derart, dass er mit seiner Längserstreckung parallel zu dieser Stirnseite und zur Oberseite 11.1 , d.h. senkrecht zur Zeichenebene der Figur 7 orientiert ist und mit seiner Laserlicht-Austrittsseite in etwa bündig mit der Stirnseite 11.5 liegt.
Zumindest im Bereich der Stirnseite 11.5 ist auf die Oberseite 11.1 sowie auf die Unterseite 11.2 wiederum eine Ausgleichsschicht 13 aufgebracht. Auf die Ausgleichsschicht 13 an der Oberseite 11.1 ist der mit einem plattenförmigen Zwischenträger 17 versehene Laserbarren 16 aufgelötet, und zwar über die zwischen der Ausgleichsschicht 13 und dem Zwischenträger 17 (Submount) vorgesehene Lotschicht 18. Die Verbindung zwischen dem Laserbarren 16 und den Zwischenträger 17 ist ebenfalls von einer Lotschicht 19 gebildet, und zwar derart, dass der Laserbarren mit seiner Laserlicht-Austrittsseite bündig mit einer Längsseite oder Längskante des sich über die gesamte Länge des Laserbarrens 16 erstreckenden Zwischenträgers 17 liegt, letzterer aber mit seiner anderen Längsseite über die Rückseite des Laserbarrens 16 wegsteht.
Durch die Ausgleichsschicht 13 wird auch bei dieser Ausführungsform ein Angleichen zwischen den unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des aus Kupfer oder Aluminium bestehenden Kühlkörpers 1 1 und des aus Cu-Mo bestehenden Zwischenträgers 17 und damit eine Entlastung der Lotschicht 18 erreicht. Um eine insbesondere auch thermisch symmetrische Ausbildung zu erhalten, ist dem Ausgleichsschicht 13 gegenüber liegend auf der Unterseite 11.2 eine entsprechende Schicht 13a aufgebracht, und zwar derart, dass die Dicke der Schicht 13a größer ist als die Dicke der Ausgleichsschicht 13, aber kleiner ist als die Summe der Dicken der Ausgleichsschicht 13 und des Zwischenträgers 17.
Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
So sind als Ausgleichsschicht 13 und/oder Gegenschicht 13a auch solche aus gesputterten Keramiken oder hochfesten Metallen möglich.
Weiterhin ist es insbesondere auch möglich, die Ausgleichsschicht 13 und/oder Gegenschicht 13a als Composite-Schichten herzustellen, und zwar ein- oder mehrschichtig oder -lagig, wobei z.B. jede Lage aus mehreren unterschiedlichen Materialien, z.B. aus unterschiedlichen Metallen oder Legierungen unterschiedlicher Metalle besteht, oder z.B. unterschiedliche Lagen aus unterschiedlichen Werstoffen oder Werkstoffgemischen (z.B. Metalllegierungen) bestehen, die dann beispielsweise auch mit unterschiedlichen Verfahren aufgebracht sind. So ist es beispielsweise möglich, eine metallische Lage (z.B. Cu-Lage) durch Kaltspritzen und eine weitere Lage (z.B. Keramik-Lage) durch Plasma-Spritzen aufzubringen.
Speziell Schichten oder Lagen aus Diamant, Kohlenstoff und/oder Kohlenstoff- Nanofasern können z.B. durch CVD (Chemical Vapour Deposition) aufgebracht werden, wobei diese Schichten oder Lagen anschließend mit Cu-Pulver-Kaltgas beschichtet werden können.
Der Kühlkörper 11 kann auch Bestandteil einer sogenannten Heat-Pipe sein, wobei in diesem Fall die Schichten 13 und/oder 13a auch zur Abdichtung von Risikozonen bezüglich Leckagen dienen und schon allein hierdurch zu einer Verbesserung der Lebensdauer einer Bau- oder Moduleinheit beitragen. Bezugszeichenliste
1 Modul
2 Keramik-Metall-Substrat, insbesondere Keramik-Kupfer-Substrat
3 Keramikschicht
4, 5 Metallisierung, insbesondere Kupferschicht
6, 7 elektronisches Bauelement
8 Modulgehäuse
9 Innenraum des Gehäuses
10 Anschluss
11 Kühlkörper oder Wärmesenke
11.1 Oberseite
11.2 Unterseite
11.3 Längsseite 11.4, 11.5 Stirnseite
12 Lotschicht
13 Ausgleichsschicht 13a zusätzliche Schicht
14 Anordnung
15 Zwischenschicht
16 Laserbarren
17 Zwischenträger oder Submount 18, 19 Lotschicht

Claims

Patentansprüche
1. Wärmesenke zum Kühlen von Bauteilen (6, 7), Baugruppen, Modulen (1) oder dergleichen Komponenten, insbesondere zum Kühlen von elektrischen oder elektronischen Komponenten, mit zumindest einem Kühlkörper (1 1 ), der wenigstens eine Kühlfläche (1 1.1) zum Ankoppeln der zu kühlenden Komponente bildet und an dieser Kühlfläche aus einem metallischen Werkstoff besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (1 1) zumindest an der wenigstens einen Kühlfläche (1 1.1 ) mit wenigstens einer unmittelbar auf diese Kühlfläche aufgebrachten zumindest einlagigen Ausgleichsschicht (13) versehen ist, die eine Wärmeleitfähigkeit größer 100 W/m°K sowie einen thermischen Wärmeausdehnungskoeffizienten kleiner 10 • 10"6/°K besitzt
2. Wärmesenke nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsschicht (13) aus wenigstens einer Lage aus Mo, W, Mo-Cu, W-Cu, Cu-CNF und/oder Cu-Diamant besteht.
3. Wärmesenke zum Kühlen von Bauteilen (6, 7), Baugruppen, Modulen (1) oder dergleichen Komponenten, insbesondere zum Kühlen von elektrischen oder elektronischen Komponenten, mit zumindest einem Kühlkörper (1 1), der wenigstens eine Kühlfläche (1 1.1) zum Ankoppeln der zu kühlenden Komponente bildet und an dieser Kühlfläche aus einem metallischen Werkstoff besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (1 1 ) zumindest an der wenigstens einen Kühlfläche (1 1.1) mit wenigstens einer unmittelbar auf diese Kühlfläche aufgebrachten zumindest einlagigen Ausgleichsschicht (13) versehen ist, und dass die Ausgleichsschicht (13) oder wenigstens eine Lage der Ausgleichsschicht aus Mo, W, Mo-Cu, W-Cu, Cu-CNF, Cu-Diamant, Kohlenstoff und/oder Kohlenstoff-Nanofasern besteht.
4. Wärmesenke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsschicht (13) oder wenigstens eine Lage der Ausgleichsschicht (13) eine Wärmeleitfähigkeit größer 100 W/m°K sowie einen thermischen Wärmeausdehnungskoeffizienten kleiner 10 • 10"6/°K besitzt.
5. Wärmesenke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (1 1) zumindest an einer der wenigstens einen Kühlfläche (1 1.1 ) gegenüber liegenden Seite (11.2) mit einer der wenigstens einen Ausgleichsschicht (13) entsprechenden weiteren zumindest einlagigen Schicht (13a) versehen ist.
6. Wärmesenke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsschicht (13) und/oder die weitere Schicht (13a) als Composite-Schicht aus unterschiedlichen Materialien und/oder aus mehreren Einzelschichten bestehend erzeugt ist, wobei die Einzelschichten beispielsweise zumindest teilweise durch Kaltgasspritzen aufgebracht sind.
7. Wärmesenke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsschicht (13) und/oder die weitere Schicht (13a) oder wenigstens eine Lage der Ausgleichsschicht (13) und/oder der weiteren Schicht (13a) durch Plattieren, insbesondere Sprengplattieren, durch Kaltspritzen, durch Metallpulver-Kaltgas-Beschichten, durch thermisches Spritzen oder Sputtern auf den Kühlkörper (11 ) oder eine dort bereits vorgesehene Lage der Ausgleichsschicht (13) und/oder der weiteren Schicht (13a) aufgebracht ist.
8. Wärmesenke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsschicht (13) und/oder die weitere Schicht (13a) oder wenigstens eine Lage der Ausgleichsschicht (13) und/oder der weiteren Schicht (13a) durch CVD auf den Kühlkörper (1 1 ) oder eine dort bereits vorgesehene Lage der Ausgleichsschicht (13) und/oder der weiteren Schicht (13a) aufgebracht ist.
9. Wärmesenke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (11) in Bezug auf eine parallel zu der wenigstens einen Kühlfläche (1 1.1 ) verlaufenden Ebene hinsichtlich Schicht- und/oder Materialfolge symmetrisch oder im Wesentlichen symmetrisch ausgebildet ist.
10. Wärmesenke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (11 ) zumindest im Bereich der wenigstens einen Kühlfläche (11.1) aus Kupfer oder Aluminium besteht.
1 1.Wärmesenke nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (11) durchgehend aus Kupfer oder Aluminium besteht.
12. Wärmesenke nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (11) aus mehreren mit einander verbundenen Platten oder Schichten, beispielsweise aus mehreren mit dem DCB-Verfahren mit einander verbundenen Platten oder Schichten besteht.
13. Wärmesenke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen im Kühlkörper (1 1) ausgebildeten, von einem Kühlmedium durchströmbaren Kühlkanal.
14. Wärmesenke nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem wenigstens einen Kühlkanal gebildete innere Kühlfläche zumindest um den Faktor 2, vorzugsweise um den Faktor 4 größer ist als die wenigstens eine äußere Kühlfläche (1 1.1 ).
15. Wärmesenke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ihre Ausbildung als Heatpipe.
16. Wärmesenke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die wenigstens eine Ausgleichsschicht (13) eine weitere metallische Schicht (15) aufgebracht ist.
17. Wärmesenke nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere metallische Schicht (15) wenigstens ein Metall enthält, welches auch Bestandteil einer Lotschicht (12, 18) ist, über die wenigstens eine Komponente (1 , 16) mit dem Kühlkörper (1 1 ) verbunden ist.
18. Wärmesenke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der wenigstens einen Ausgleichsschicht im Bereich zwischen 0,05 und 2 mm liegt.
19. Wärmesenke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der zumindest zweilagigen Ausgleichsschicht (13) und/oder der zumindest zweilagigen weiteren Schicht (13a) eine metallische Einzelschicht durch Metall-Kaltspritzen aufgebracht ist.
20. Wärmesenke nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsschicht (13) und/oder die weitere Schicht (13a) aus wenigstens einer Plasma gespritzten oder gesputterten Keramikschicht und einer Kaltgas gespritzten Metallschicht, beispielsweise Cu-Schicht besteht.
21.Wärmesenke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ausgleichsschicht (13) und/oder die wenigstens eine weitere Schicht (13a) eine Einzelschicht aus CVD abgeschiedenem Diamant, Kohlstoff und/oder Kohlenstoff-Nanofasern sowie wenigstens eine durch Kaltspritzen und/oder durch chemische Abscheidung gebildete metallische Einzelschicht, beispielsweise CU-Einzelschicht aufweist.
22. Bau- oder Moduleinheit mit wenigstens einer Wärmesenke, dadurch gekennzeichnet, dass Wärmesenke nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
23. Bau- oder Moduleinheit nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass auf der wenigstens einen zumindest einlagigen Ausgleichsschicht (13) oder der auf diese aufgebrachten weiteren Schicht (15) über eine Lotschicht (12, 18) eine Komponente, z.B. ein Bauelement (16) oder ein Modul (1) oder ein Substrat oder Träger (2, 17) befestigt ist.
24. Bau- oder Moduleinheit nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Lotschicht maximal 300 mμ beträgt.
25. Bau- oder Moduleinheit nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Lotschicht (12) kleiner ist als die Dicke der zumindest einlagigen Ausgleichsschicht (3).
26. Bau- oder Moduleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger ein Keramik-Metall-Substrat (2) ist, bestehend aus einer Keramikschicht (3) und aus Metallisierungen (4, 5) an den Oberflächenseiten der Keramikschicht (2), und dass eine Metallisierung über die Lötverbindung mit der Wärmesenke bzw. mit dem Kühlkörper (1 1 ) verbunden ist.
27. Bau- oder Moduleinheit nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramik-Metall-Substrat ein DCB-Substrat ist.
28. Bau- oder Moduleinheit nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikschicht aus Aluminiumoxid- oder Aluminiumnitrid-Keramik besteht.
29. Bau- oder Moduleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramik-Metall-Substrat unter Anwendung des Aktivlötverfahrens hergestellt ist.
30. Bau- oder Moduleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (1 1) an einer den Keramik-Metall-Substrat (2) gegenüber liegenden Oberflächenseite mit einer der Ausgleichsschicht entsprechenden weiteren zumindest einlagigen Schicht (13a) versehen ist, und dass die weitere Schicht (13a) vorzugsweise eine Dicke aufweist, die größer ist als die Dicke der Ausgleichsschicht (13).
31. Bau- oder Moduleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Keramik-Metall-Substrat Bestandteil eines elektronischen Leistungsschaltkreises oder Moduls (1) ist.
32. Bau- oder Moduleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Bauteil wenigstens eine Laserdiode oder wenigstens ein Laserbarren (16) ist, die bzw. der über wenigstens eine Lötverbindung (18, 19) auf der Ausgleichsschicht (13) montiert ist.
33. Bau- oder Moduleinheit nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Laserdiode oder der wenigstens eine Laserbarren (16) auf einem plattenförmigen Zwischenträger (17) bzw. Submount befestigt, beispielsweise aufgelötet ist, und dass der Zwischenträger (17) über eine Lotschicht (18) mit der Ausgleichsschicht (13) am Kühlkörper (1 1) verbunden ist.
34. Bau- oder Moduleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsschicht (13) gegenüber liegend eine der Ausgleichsschicht entsprechende, vorzugsweise materialgleiche Gegenschicht (13a) vorgesehen ist.
35. Bau- oder Moduleinheit nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Gegenschicht (13a) größer ist als die Dicke der Ausgleichsschicht (13).
36. Bau- oder Moduleinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Gegenschicht (13a) maximal gleich der Summe der Dicke der Ausgleichsschicht (13) und der Dicke des Zwischenträgers (17) bzw. Submounts ist.
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