[發明專利]具有螺旋歧管的一體式散熱器

無效

• 申請號: 201110257388.X
• 申請日: 2011-08-23
• 公開（公告）號: CN102438427A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: A·G·保世;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: 朱鐵宏;譚祐祥

相關申請的交叉引用

本申請為Satish?Gunturi等人的名稱為″Heat?sink?and?cooling?and?packaging?stack?for?press-packages″的美國專利申請序列No.12/193,441的部分延續申請，該專利申請通過引用整體并入本文中。

技術領域

本發明主要涉及功率電子設備，且更具體地涉及用于功率電子設備的改進式冷卻。

背景技術

大功率轉換器如中壓工業驅動器、用于油氣的變頻器、牽引驅動器、柔性AC傳輸(FACT)裝置，以及其它大功率轉換設備如整流器和逆變器，通常包括具有液體冷卻的緊壓包裝(press-pack)功率裝置。功率裝置的非限制性實例包括集成門極換向晶閘管(IGCT)、二極管、絕緣柵極雙極型晶體管(IGBT)、晶閘管以及門極可關斷晶閘管(GTO)。緊壓包裝裝置對于大功率應用特別有利，且緊壓包裝的益處包括雙面冷卻，以及在故障期間不會出現等離子激增的情形。

為了構造使用緊壓包裝裝置的大功率轉換器電路，通常夾持散熱器和緊壓包裝裝置而形成疊層(stack)。現有技術水平的功率轉換器疊層通常使用具有直徑較大的冷卻通道的常規液冷散熱器。在一些應用中，熱脂層設置在相應的緊壓包裝裝置與常規液冷散熱器之間。在其它應用中，至少一些層僅由壓力保持在一起，而沒有熱脂在它們之間。這種布置導致了顯著的熱接觸阻抗。這種布置導致了顯著的接觸阻抗。這種功率轉換器疊層的其它不足之處包括從半導體結至液體有相對較高的熱阻抗，以及由于包括許多零件而使疊層組件的結構和工藝較為復雜。

因此，將期望的是改善使用緊壓包裝裝置的功率轉換器疊層的熱性能和包裝。更具體而言，將期望的是針對高可靠性和/或高功率密度而減小從半導體結至液體的熱阻抗。還將期望的是針對高的可維護性而提供一種相對簡化的疊層組件結構。

發明內容

本發明的一個方面在于一種用于直接地冷卻具有上接觸表面和下接觸表面的至少一個電子裝置包裝(或組件，package)的散熱器。該散熱器包括由至少一種熱傳導性材料形成的冷卻件，其中，該冷卻件限定構造成用以接收冷卻劑的至少一個入口歧管和構造成用以排出冷卻劑的至少一個出口歧管。入口歧管和出口歧管交錯并以螺旋布置設置。該冷卻件還限定許多毫通道(millichannel)，這些毫通道以徑向布置設置且構造成用以接收來自入口歧管的冷卻劑和將冷卻劑輸送至出口歧管。毫通道以及入口歧管和出口歧管還構造成用以通過與冷卻劑直接接觸來直接地冷卻電子裝置包裝的上接觸表面和下接觸表面中的一個，使得散熱器構成一體式散熱器。

附圖說明

當參照附圖閱讀如下詳細描述時，本發明的這些及其它特征、方面和優點將變得更容易理解，所有附圖中的相似標號表示相似的零件，在附圖中：

圖1繪出了具有上散熱器和下散熱器的電子裝置包裝；

圖2為具有結合到單個冷卻件中的徑向毫通道和螺旋歧管的散熱器本體的透視圖；

圖3為圖2中所示的散熱器的頂視圖；

圖4示出了用于圖2、圖3或圖5中的散熱器的徑向毫通道的示例性截面圖；

圖5示出了增加徑向毫通道數目的散熱器設計；

圖6為雙面散熱器的截面視圖；

圖7為單面散熱器的截面視圖；

圖8為雙面散熱器的倒置模型，其具有圓形歧管和相對于相應的入口倉室和出口倉室線性地布置的入口分配腔室和出口腔室；

圖9為散熱器的倒置模型，其具有相對于相應的入口倉室和出口倉室垂直地布置的入口分配腔室和出口腔室；以及

圖10示意性地繪出了利用墊圈而密封到相鄰電子設備包裝上的雙面散熱器。

盡管上述附圖列舉了備選實施例，但還可構思出本發明的其它實施例，如在論述中所提到的。在所有情形中，本公開內容都是通過代表而非限制的方式來介紹本發明的所示實施例。本領域的普通技術人員可設計出落入本發明原理的范圍和精神內的許多其它變型和實施例。

零件清單

2?冷卻件的第一表面

4?冷卻件的第二表面

10?散熱器

16?冷卻件

20?電子裝置包裝

21?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