[發明專利]具有毫通道冷卻的熱沉

無效

• 申請號: 201110192453.5
• 申請日: 2011-06-29
• 公開（公告）號: CN102316707A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: A·G·保特施;S·S·岡圖里;P·J·拉扎丁
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;譚祐祥

技術領域

本發明大體涉及功率電子設備，且更具體地涉及用于功率電子設備的先進的冷卻。

背景技術

高功率轉換器諸如中壓工業驅動器、用于油和氣體的變頻器、牽引驅動器、柔性AC傳輸(FACT)裝置和其它高功率轉換設備，例如整流器和變換器，典型地包括利用液體冷卻的壓裝功率裝置。功率裝置的非限制性示例包括集成門極換流晶閘管(IGCT)、二極管、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、晶閘管和門極可關斷晶閘管(GTO)。壓裝裝置特別有利于高功率應用，且壓裝的益處包括雙側冷卻以及在故障期間不存在等離子爆炸事件。

為了使用壓裝裝置構造高功率轉換器電路，熱沉和壓裝裝置典型地被夾入以形成疊層。現有技術的功率轉換器疊層典型地采用帶直徑較大冷卻通道的傳統的液體冷卻式熱沉。在某些應用中，熱脂層設置在壓裝裝置和傳統的液體冷卻式熱沉的相應者之間。在其它應用中，至少一些層簡單地由壓力保持在一起，在它們之間沒有熱脂。這種布置導致顯著的接觸電阻。

期望提供改進的熱沉設計，其在裝配、拆卸或保養期間防止冷卻劑泄漏到電子設備上。還期望提供一種改進的熱沉設計，其使得能使用熱擴散效果來增強功率電子設備的冷卻。

發明內容

本發明的一個方面在于一種用于冷卻至少一個電子裝置包裝的熱沉。電子裝置包裝具有上接觸表面和下接觸表面。該熱沉包括由至少一種導熱材料形成的下蓋、上蓋和主體。主體設置在下蓋與上蓋之間且密封到下蓋和上蓋且限定構造成接收冷卻劑的至少一個進口歧管和構造成排出冷卻劑的至少一個出口歧管。進口歧管和出口歧管相互交替且設置成環形或螺旋布置。多個毫通道形成在主體中，設置成徑向布置，且構造成從進口歧管接收冷卻劑且輸送冷卻劑到出口歧管。毫通道和進口歧管及出口歧管進一步構造成冷卻電子裝置包裝的上接觸表面和下接觸表面之一。

本發明的另一方面在于一種用于冷卻電子裝置包裝的熱沉。該熱沉包括由至少一種導熱材料形成的蓋和主體。主體密封到蓋且限定構造成接收冷卻劑的至少一個進口歧管和構造成排出冷卻劑的至少一個出口歧管。進口歧管和出口歧管相互交替且設置成環形或螺旋布置。多個毫通道形成在主體或蓋中，設置成徑向布置，且構造成從進口歧管接收冷卻劑和輸送冷卻劑到出口歧管。毫通道和進口歧管及出口歧管進一步構造成冷卻電子裝置包裝的上接觸表面和下接觸表面之一。

本發明的又一方面在于一種用于冷卻至少一個電子裝置包裝的熱沉。該熱沉包括由至少一種導熱材料形成的下蓋、上蓋和主體。主體設置在下蓋與上蓋之間且密封到下蓋和上蓋且限定構造成接收冷卻劑的至少一個進口歧管和構造成排出冷卻劑的至少一個歧管。進口歧管和出口歧管相互交替且設置成環形或螺旋布置。多個毫通道形成在下蓋和上蓋中的至少一個中，設置成徑向布置，且構造成從進口歧管接收冷卻劑和輸送冷卻劑到出口歧管。毫通道和進口歧管及出口歧管進一步構造成冷卻電子裝置包裝的上接觸表面和下接觸表面之一。

附圖說明

當參考附圖來閱讀下文的詳細描述時，本發明的這些和其它特征、方面和優點將變得更好理解，在所有附圖中，相似的標號表示相似的部件，其中：

圖1描繪了帶有上熱沉和下熱沉的電子裝置包裝；

圖2是帶有環形歧管的熱沉主體的透視圖；

圖3是單側熱沉的橫截面圖，其中在上蓋中形成徑向毫通道；

圖4是雙側熱沉的橫截面圖，其中在下蓋和上蓋中形成徑向毫通道；

圖5是熱沉主體的頂視圖，其具有環形歧管和形成在主體中的徑向毫通道；

圖6示出熱沉設計，其增加了徑向通道的數量；

圖7是雙側熱沉的反轉模型，其中在蓋中形成徑向通道；

圖8是雙側熱沉的反轉模型，其中在主體中形成徑向通道；

圖9是單側熱沉的橫截面圖，其中在主體中形成徑向毫通道；以及

圖10是帶有螺旋歧管的熱沉主體的頂視圖。

部件列表

2???熱沉主體的第一表面

4???熱沉主體的第二表面

10??在主體中具有徑向通道的熱沉

12??下蓋

14??上蓋

16??主體

20??電子裝置包裝

21??(多個)半導體裝置

22??上接觸表面

23??晶片

24??下接觸表面

25??上CTE匹配板

26??殼體

27??下CTE匹配板

28??上電極

29??下電極