[發明專利]具有大功率半導體模塊和冷卻裝置的結構、冷卻系統以及制造該結構的方法

有效

• 申請號: 201410258530.6
• 申請日: 2014-06-11
• 公開（公告）號: CN104347545B
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: K·帕拉哈;R·波普
• 申請（專利權）人: 賽米控電子股份有限公司
• 主分類號: H01L23/473
• 分類號: H01L23/473;H01L23/367;H01L21/02
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 韓國勝

本發明提出了一種具有大功率半導體模塊和冷卻裝置的結構，其中冷卻裝置具有方形的主體和第一側邊元件，該主體具有主面、側面和縱面，其中大功率半導體模塊設置在第一主面上并且導熱地與主體相連，并且其中多個冷卻通道從第一側面朝第二側面延伸穿過主體。第一側邊元件緊密地貼靠在主體的第一側面上并且具有面向該第一側面的凹槽，冷卻通道通到該凹槽中并且該凹槽構成了用于這些冷卻通道的連接空間。主體在此在其第一縱側上具有第一流體接口，其中第一流體接口過渡到第一連接通道中，該連接通道以在30°和75°之間的角度在第一側面上排出并且在第一入口上通到該處的第一連接空間中。

技術領域

本發明涉及一種具有大功率半導體模塊和冷卻裝置的結構、一種設置有該結構的冷卻系統以及一種用于制造該結構的方法。

背景技術

由現有技術，例如由DE 197 47 321 A1已知一種用于大功率半導體模塊的冷卻裝置，其中該冷卻裝置由導熱良好的冷卻體構成，該冷卻體具有多個用來接收流態冷卻介質的冷卻通道。在每個冷卻通道中抗扭地設置有螺線，其外徑與冷卻通道的內部輪廓一樣大。冷卻裝置的進入孔和排出孔偏置地設置在側面上，因此不存在優選的具有更小流動阻力的管子。

流量在此不能與各管子相匹配，或只能以巨大的花費才能匹配。此外，各外部的冷卻通道就流量而言是優選的。

發明內容

在上述事實的基礎上，本發明的目的是，提出一種具有大功率半導體模塊和冷卻裝置的結構以及一種尤其優選的用來制造這種結構的方法，其中多個冷卻通道的流量能夠在其比例上進行調節并且同時或備選地補償或均衡。

此目的按本發明通過具有權利要求1特征的結構以及通過按權利要求14所述的方法得以實現。在各從屬權利要求中描述了優選的實施例。

在按本發明的具有大功率半導體模塊和冷卻裝置的結構中，冷卻裝置構成為具有方形的主體和第一側邊元件的流體冷卻裝置，該主體具有相互平行設置的第一和第二主面、側面和縱面，其中大功率半導體模塊設置在第一主面上并且導熱地與主體相連。多個冷卻通道從第一側面朝第二側面延伸穿過主體，其中第一側邊元件緊密地貼靠在主體的第一側面上并且具有面向該第一側面的凹槽，冷卻通道通到該凹槽中并且該凹槽構成了用于這些冷卻通道的連接空間。主體在其第一縱側上具有第一流體接口，其中第一流體接口過渡到第一連接通道中，該連接通道以在30°和75°之間的第一角度在第一側面上排出并且在第一入口上連通到該處的第一連接空間。

原則上作為等同的解決方案，連接空間也可局部地或完全地設置在主體中，其方式是，在側邊元件上類似地設置凹槽。

所述的大功率半導體模塊當然指至少一個大功率半導體模塊，其中多個功率半導體構件能夠設置在主體上。

優選的是，第一連接通道在第一流體接口過渡時具有第一寬度和第一橫截面，并且在第一連接空間的第一入口上具有第二寬度和第二橫截面，其中第二橫截面具有第一橫截面的75％至125％的面積。在此，第一、第二或兩個橫截面都構成為圓形。第一和第二橫截面在此以及在下面總是指垂直于流動方向的表面。寬度同樣定義為這些橫截面的寬度。

同樣，第一流體接口與所屬的第一側面能夠具有間距，該間距在第一寬度的0.5至5倍之間。

第一連接通道優選具有直的、垂直于第一側面的第一通道部段和直的第二通道部段，該第二通道部段以第一角度從第一側面通到第一連接空間中，其中這兩個通道部段具有過渡區域，該過渡區域將這兩個通道部段連接起來。

還有利的是，冷卻通道具有第三寬度和相互等距離的間距，該間距是第三寬度的0.2至3倍。在此，冷卻通道的寬度是指平行于主體的主面且垂直于冷卻介質的冷卻流體的流動方向的寬度。在此，第一入口在此與相鄰的冷卻通道具有間距，該間距是冷卻通道相互間的間距的0.5至5倍。