[發(fā)明專利]用于多個功率模塊的冷卻裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980115831.0
• 申請日: 2009-04-27
• 公開（公告）號: CN102017825A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: K·K·奧萊森;L·波爾森;J·克林哈根
• 申請（專利權(quán)）人: 丹福斯矽電有限責(zé)任公司
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20;H01L23/46
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 宣力偉;梁冰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種按照獨(dú)立權(quán)利要求前序部分的用于多個功率模塊的冷卻裝置。

背景技術(shù)

對于例如由DE?10358641A1已知的冷卻裝置，該冷卻裝置的造型非常昂貴，因此成本緊張并且單個模塊的裝配復(fù)雜。此外這里出現(xiàn)此問題，即冷卻效果不能穩(wěn)定地達(dá)到在所有模塊上均勻。

一種替代方案，即直接冷卻，具有此缺點(diǎn)，即充滿水的區(qū)域需要在電子元件的附近的密封，并且由于具有長的電子元件使用時間和高的損害的使用條件可能意味著它的失效，可能泄露的危險迄今在現(xiàn)有技術(shù)中導(dǎo)致，通常放棄開放的水冷卻器。傳統(tǒng)的具有冷卻板的方法只允許模塊平面布置，并且由此需要比堆疊的結(jié)構(gòu)大非常多的基礎(chǔ)面積。此外這里模塊裝配也是昂貴的。

US?6,542,365B2已經(jīng)描述了一種具有彈性區(qū)段的冷卻蛇管，其中半導(dǎo)體裝置固定在冷卻蛇管的中間和端部區(qū)段之間。這種復(fù)雜的結(jié)構(gòu)具有提高的泄露風(fēng)險，因為冷卻介質(zhì)通道多次彎曲并且受到機(jī)械影響。這種布置此外由于它的復(fù)雜性只能以高的費(fèi)用生產(chǎn)。

最后還要引用申請人的EP?1815514B1，它已經(jīng)涉及流量分配模塊，其中功率模塊的基板布置在殼體的空腔中。特殊的入口分配器和出口分配器形成流量連接。由于相同的模塊幾何形狀，它們具有相同的流動阻力，從而在一定的距離下，也就是說在多個模塊的情況下，它可能由于在相應(yīng)的入口中的不等高的分壓力產(chǎn)生不同的流量。

發(fā)明內(nèi)容

因此本發(fā)明提出此任務(wù)，即提供一種冷卻裝置，它可以以節(jié)約空間且可簡單裝配的方式實(shí)現(xiàn)多個功率模塊的堆疊的結(jié)構(gòu)，并且在此同時以可靠的方式無泄漏危險地實(shí)現(xiàn)在所有模塊上相同的冷卻功率。

根據(jù)本發(fā)明它通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征解決。從屬權(quán)利要求描述本發(fā)明有利的實(shí)施方案。

特別是由此，即冷卻裝置在一側(cè)設(shè)置用于相鄰地容納多個功率模塊的冷卻肋片，其中每個單個的冷卻肋片設(shè)置成在多個功率模塊的其中一個的至少上側(cè)面或下側(cè)面上產(chǎn)生固定的導(dǎo)熱接觸，并可以獲得非常節(jié)約空間的布置，如果中間的冷卻肋片設(shè)置成頂壓在相鄰的功率模塊的上側(cè)面和下側(cè)面上，這可以特別好地控制。在此要考慮，端部肋片當(dāng)然分別只冷卻一個功率模塊，并且該功率模塊也可以這樣布置，即上側(cè)面朝向上側(cè)面對齊或者下側(cè)面朝向下側(cè)面對齊，只要人們總體上看能夠?qū)β孰娮友b置產(chǎn)生上側(cè)面和下側(cè)面的明確定義。

壓緊力可以借助于楔塊施加在功率電子裝置模塊上，從而產(chǎn)生此必要性，即無論如何端部肋片必須機(jī)械地特別支撐，如它例如可以通過支撐肋片實(shí)現(xiàn)，它不直接與功率電子裝置模塊接觸，但是保護(hù)其防止垂直于端部肋片向外彎曲。

通過模塊的簡單的堆疊布置此外可以，實(shí)現(xiàn)簡單的電感少的總線。并且模塊(以及楔塊)總體機(jī)械地防止相對打滑。

此外得出此優(yōu)點(diǎn)，即水冷卻裝置的密封可以實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)離模塊的側(cè)面上空間遠(yuǎn)地與電子元件隔開，從而可以設(shè)置多個密封層。盡管如此還產(chǎn)生具有簡單的裝配的緊湊的節(jié)約空間的結(jié)構(gòu)，因為所有模塊接口都很好可見。

通過平行的布置得出優(yōu)化的冷卻介質(zhì)分配，它還可以進(jìn)一步通過在冷卻裝置的承載肋片的板條區(qū)域中的塑料插件優(yōu)化。因為冷卻介質(zhì)以相同的溫度進(jìn)入每個冷卻腔，相對在現(xiàn)有技術(shù)中的布置產(chǎn)生均勻的冷卻，在現(xiàn)有技術(shù)中冷卻介質(zhì)流過多個串聯(lián)連接的冷卻裝置。

堆疊模塊的相鄰的布置在這種情況下意味著，其互相平行地成列地以平側(cè)面互相朝向如堆疊一樣對齊。在這種情況下肋片有利地具有如功率模塊大約相同的尺寸，其中不過它由于對其優(yōu)選設(shè)置的用于形成通道的壁體的插入件而設(shè)計得比功率模塊厚。在功率模塊的尺寸上的超出大約會使裝配困難，不過另一方面有時機(jī)械地以有利的方式保護(hù)連接。

通過楔塊(它又有利地與在功率模塊中的相應(yīng)的導(dǎo)軌對應(yīng)地構(gòu)造，它通過經(jīng)過所有冷卻肋片上的可利用螺栓固定的封閉板來固定)可以實(shí)現(xiàn)功率模塊在冷卻裝置中的導(dǎo)熱的固定的接觸。楔塊的材料在此可以如模塊的材料匹配冷卻裝置的膨脹，特別是承載肋片的基礎(chǔ)板條的膨脹。

單個的肋片可以設(shè)計成可取下的，例如通過螺栓固定或者它可以是儲水罐的蓋體的集成的組成部分，其中在另一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，它可以設(shè)計成內(nèi)部空心的，以容納構(gòu)成水通道的板片。不過它也可以容納熱管或者由特別導(dǎo)熱的材料制成。