[發明專利]冷卻設備

在審

• 申請號: 201380026478.5
• 申請日: 2013-04-03
• 公開（公告）號: CN104620374A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發明（設計）人: 馬丁·洪斯貝格-里德爾;雅各布·勒施克;格哈德·米蒂克;蘭道夫·莫克;托馬斯·馮茨
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H01L23/34
• 分類號: H01L23/34
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;李慧

技術領域

本發明涉及一種用于冷卻電子構件、尤其是功率半導體的冷卻設備。

背景技術

為了冷卻熱學要求苛刻的電子部件、例如功率半導體，通常借助于冷卻體進行被動對流冷卻是不足夠的。因此，在這種情況下需要附加地主動地產生對準冷卻體的空氣流。

除了應用不僅噪音大而且也易受磨損影響的機械風扇之外，對此也已知應用超聲波轉換器。這種轉換器、例如壓電超聲波發生器也能夠產生遠離轉化器取向的空氣流、所謂的超聲風，所述超聲風能夠用于進行主動冷卻。

然而與機械風扇相比，借助超聲波轉換器僅產生相對小的空氣流量。

發明內容

因此，本發明的目的是：提供一種改進的冷卻設備，所述冷卻設備實現了對電子器件的改進的散熱，并且尤其產生提高的空氣流量。

該目的通過具有權利要求1的特征的冷卻設備、借助具有權利要求2的特征的冷卻設備以及借助具有權利要求8的特征的冷卻設備來實現。本發明的優選的改進形式從所屬的從屬權利要求、下面的描述和附圖中得出。

根據本發明的冷卻設備構成用于冷卻電子器件、尤其功率半導體。其具有用于產生預設波長的超聲波的至少一個超聲波發生器元件，此外，根據本發明的冷卻設備具有與超聲波發生器元件相關聯的共振管，所述共振管具有開口的第一端部和開口的第二端部。在根據本發明的冷卻設備中，超聲波發生器元件與第二端部相比布置得距第一端部更近，也或者第一端部指向超聲波發生器元件。超聲波發生器和第二端部的間距和/或第一端部和第二端部之間的間距基本上對應于半波長的整數倍。替選于或者除了相應的間距之外，超聲波發生器和第二端部之間的流動路徑和/或從第一端部和第二端部之間穿過共振管的流動路徑基本上相應于半波的整數倍。

要理解的是，基本上相應于半波長的整數倍的間距或者流動路徑與半波長的整數倍相比能夠稍微地偏差、即尤其是最多偏差波長的八分之一、優選地最多偏差波長的十六分之一。理想地，與半波長的整數倍的偏差最高為波長的三十二分之一。尤其優選地，間距或者流動路徑在制造公差的范圍內剛好相應于半波長的整數倍。

由于該幾何布置，在共振管的第二端部上構成通過超聲波發生器元件共振激發的超聲波駐波的波腹-在超聲波發生器元件和共振管的第二端部之間或者在共振管的第二端部和第一端部之間因此產生駐波。因此，在根據本發明的冷卻體中如之前描述的那樣，振動特性對應于開口的管風琴(Orgelpfeife)。

通過在共振管中振動的超聲場，在共振管的第二端部處實現流動空氣的與無共振管的布置相比顯著提高的流動速度。因此，將布置在第二端部附近的冷卻體到流動空氣的熱傳遞被顯著地改進。

尤其適宜的是，共振管的第一端部距超聲波發生器間隔半波長的多倍，其中共振管的第一和第二端部彼此間隔半波長的多倍，也或者在第一和第二端部之間的流動路徑為半波長的多倍。以該方式，能夠有利地相互疊加或加強在第一和第二端部之間以及在超聲波發生器元件和第二端部之間形成的共振。

適當地，在根據本發明的冷卻設備中，超聲波發生器元件布置在共振管之外和/或相對于所述共振管布置在端側。以該方式，超聲波發生器元件能夠尤其有效地在共振管中激發共振。

有利地，根據本發明的冷卻設備還包括能與器件熱耦合的冷卻體，所述冷卻體布置在共振管的第二端部附近、尤其相對于共振管布置在端側和/或布置在共振管之外。從共振管中流出的、其流動速度相對于現有技術顯著提高的空氣因此能夠借助用于散熱的空氣對冷卻體環流。

優選地，在根據本發明的冷卻設備中，在共振管的第二端部和冷卻體之間設有氣隙。由此，實現通過超聲波輸送的空氣流的流出。

理想地，在根據本發明的冷卻設備中，超聲波發生器元件和共振管的第二端部之間的間距、和/或在共振管的第一端部和第二端部之間的間距、和/或超聲波發生器和共振管的第二端部之間穿過共振管的流動路徑、和/或共振管的第一端部和第二端部之間穿過共振管的流動路徑對應于半個波長和/或一個波長和/或一個半波長和/或兩個波長和/或兩個半波長和/或三個波長。實際上，以該方式能夠有效地激發共振。

適宜地，在根據本發明的冷卻設備中，共振管的直徑基本上相應于波長。能夠在共振管中在該情況下尤其簡單地激發共振。

要理解的是，共振管的基本上相應于波長的直徑能夠與波長也稍微地偏差、即尤其最多偏差波長的八分之一、優選地最多偏差波長的十六分之一。理想地，與半波長的整數倍的偏差最高為波長的三十二分之一。