具有大功率半导体模块和冷却装置的结构以及冷却系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出了一种具有大功率半导体模块和冷却装置的结构，其中冷却装置具有方形的主体和第一侧边元件，该主体具有主面、侧面和纵面，其中大功率半导体模块设置在第一主面上并且导热地与主体相连，并且其中多个冷却通道从第一侧面朝第二侧面延伸穿过主体。第一侧边元件紧密地贴靠在主体的第一侧面上并且具有面向该第一侧面的凹槽，冷却通道通到该凹槽中并且该凹槽构成了用于这些冷却通道的连接空间。主体在此在其第一纵侧上具有第一流体接口，其中第一流体接口过渡到第一连接通道中，该连接通道以在30°和75°之间的角度在第一侧面上排出并且在第一入口上通到该处的第一连接空间中。

【技术实现步骤摘要】
具有大功率半导体模块和冷却装置的结构以及冷却系统
本技术涉及一种具有大功率半导体模块和冷却装置的结构以及一种设置有该结构的冷却系统。
技术介绍
由现有技术，例如由DE197 47 321A1已知一种用于大功率半导体模块的冷却装置，其中该冷却装置由导热良好的冷却体构成，该冷却体具有多个用来接收流态冷却介质的冷却通道。在每个冷却通道中抗扭地设置有螺线，其外径与冷却通道的内部轮廓一样大。冷却装置的进入孔和排出孔偏置地设置在侧面上，因此不存在优选的具有更小流动阻力的管子。 流量在此不能与各管子相匹配，或只能以巨大的花费才能匹配。此外，各外部的冷却通道就流量而言是优选的。
技术实现思路
在上述事实的基础上，本技术的目的是，提出一种具有大功率半导体模块和冷却装置的结构，其中多个冷却通道的流量能够在其比例上进行调节并且同时或备选地补偿或均衡。 在按本技术的具有大功率半导体模块和冷却装置的结构中，冷却装置构成为具有方形的主体和第一侧边元件的流体冷却装置，该主体具有相互平行设置的第一和第二主面、侧面和纵面，其中大功率半导体模块设置在第一主面上并且导热地与主体相连。多个冷却通道从第一侧面朝第二侧面延伸穿过主体，其中第一侧边元件紧密地贴靠在主体的第一侧面上并且具有面向该第一侧面的凹槽，冷却通道通到该凹槽中并且该凹槽构成了用于这些冷却通道的连接空间。主体在其第一纵侧上具有第一流体接口，其中第一流体接口过渡到第一连接通道中，该连接通道以在30°和75°之间的第一角度在第一侧面上排出并且在第一入口上连通到该处的第一连接空间。 原则上作为等同的解决方案，连接空间也可局部地或完全地设置在主体中，其方式是，在侧边元件上类似地设置凹槽。 所述的大功率半导体模块当然指至少一个大功率半导体模块，其中多个功率半导体构件能够设置在主体上。 优选的是，第一连接通道在第一流体接口过渡时具有第一宽度和第一横截面，并且在第一连接空间的第一入口上具有第二宽度和第二横截面，其中第二横截面具有第一横截面的75%至125%的面积。在此，第一、第二或两个横截面都构成为圆形。第一和第二横截面在此以及在下面总是指垂直于流动方向的表面。宽度同样定义为这些横截面的宽度。 同样，第一流体接口与所属的第一侧面能够具有间距，该间距在第一宽度的0.5至5倍之间。 第一连接通道优选具有直的、垂直于第一侧面的第一通道部段和直的第二通道部段，该第二通道部段以第一角度从第一侧面通到第一连接空间中，其中这两个通道部段具有过渡区域，该过渡区域将这两个通道部段连接起来。 还有利的是，冷却通道具有第三宽度和相互等距离的间距，该间距是第三宽度的0.2至3倍。在此，冷却通道的宽度是指平行于主体的主面且垂直于冷却介质的冷却流体的流动方向的宽度。在此，第一入口在此与相邻的冷却通道具有间距，该间距是冷却通道相互间的间距的0.5至5倍。 第一侧边元件的凹槽以优选的方式具有U形的第三横截面。第三横截面可具有在长度上恒定的间距并且从侧面(该侧面从属于第一入口)持续或非持续地减小。第三横截面的面积在此以及在下文当然只是指第一入口和最后一个冷却通道之间的相关区域。持续地减少在此指，在第一入口至最后一个冷却通道之间的相关范围中的直径不是增大，而是减少。非持续地减少在此应指，直径在短的范围内变大，以便在第一入口的附近形成涡流室。 尤其有利的是，主体朝其中间平面是对称的并因此也具有第二流体接口，其中第二流体接口过渡到第二连接通道中，该连接通道以在30°和75°之间的第二角度在第二侧面上排出并且在第二入口上同样连通到第二侧边元件的该处的第二连接空间。中间平面在此指对称平面，它平行于侧面进行延伸并且从中间分割主面和纵面。在此尤其有利的是，第一和第二流体接口在主体的纵向方向上并排设置。 按本技术的冷却系统具有两个上述结构，其分别只具有一个流体接口。这两个结构借助其第二侧面相互平行且镜像对称地设置，并且借助额外的连接装置彼此连接。 为此尤其有利的是，该连接装置是耦合装置，它使两个结构的所属的相互对齐的冷却通道分别相互连接。 应理解，本技术的各个构造方案能够单独地或者在任意的本身不排斥的组合中实现，以实现改进。以上提到和阐述的特征尤其与它们是否在该内容的框架内被提及无关，并且不仅能在提到的组合中应用，而且还能在其它的组合中或单独地应用，而不会偏离本技术的范围。 【附图说明】 本技术的其它阐述、有利的细节和特征都来自按本技术的结构的图1至7所示的实施例的以下描述或来自其中的一部分描述。 图1在主面的俯视图中示出了按本技术的结构的第一种构造方案，该结构具有大功率半导体模块和冷却装置； 图2在俯视图中示出了按本技术的结构的第二种构造方案； 图3在俯视图中示出了按本技术的第一种冷却系统； 图4在俯视图中示出了按本技术的第二种冷却系统； 图5在横截面中示出了按本技术的结构的侧面元件； 图6在第一侧面的视图中示出了按本技术的第一种结构； 图7在第一纵面的视图中示出了按本技术的第一种结构。 【具体实施方式】 图1在主面的俯视图中示出了按本技术的结构的第一构造方案的剖面图，该结构具有大功率半导体模块和冷却装置。在此示出了主体30，其具有相互平行设置的第一和第二主面300、301 (参见图6)、第一和第二侧面302、303以及第一和第二纵面304、305，并且具有四个冷却通道，这些冷却通道从第一侧面302延伸至第二侧面303。由于主体30在挤压法中由铝或由主要含铝的合金制成，以此构造这些冷却通道32。 还参见图6，在第一主面300上设置多个大功率半导体模块2，为了清晰起见只示出了其中一个。这些大功率半导体模块2优选是以常规形式制成的大功率半导体模块，它们典型地在同样示意性示出的功率半导体构件20的范围内局部地具有最高的冷却要求。经模拟示出了，在按所述现有技术的冷却装置中中间的冷却通道通常正好具有比各外部冷却通道更小的冷却流体流量，并因此具有更小的冷却功率。另一方面，设置在中间冷却通道上方的功率半导体构件大多需要最高的冷却功率，因为与设置在外部冷却通道上方的功率半导体构件20相比，侧面的热量排放只能以更小的程度实现。 冷却装置3还具有第一侧边元件40 (在此为了使视图清楚而隔开地示出)，它紧密地(示例性地借助示意性示出的螺纹连接和未示出的密封元件)设置在主体30的第一侧面302上。第一侧边元件40在其贴靠在第一侧面302的侧边上具有第一凹槽42。因此该凹槽构成连接空间420，所有冷却通道都通到该连接空间中。该凹槽42在此具有U形的第三横截面，它们的面积在此在整个相关长度上都是恒定的。 按本技术，主体30在其第一纵侧304上具有第一流体接口 34。该第一流体接口 34能够如所示的一样构成为螺纹连接，用来输入或排出冷却流体的装置能够设置在该螺纹连接上。 该第一流体接口 34过渡到第一连接通道36中，该连接通道具有直的第一通道部段360，该通道部段如同所示的一样优选垂直于第一纵侧304延伸到主体30中。第一连接通道36还具有直的第二通道部段370，它以第一角度从第一入口 30上的第一侧面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有大功率半导体模块(2)和冷却装置(3)的结构(1)，其中，该冷却装置(3)构成为具有方形的主体(30)和第一侧边元件(40)的流体冷却装置，该主体具有相互平行设置的第一主面(300)和第二主面(301)、第一侧面(302)和第二侧面(303)以及第一纵面(304)和第二纵面(305)，其中，该大功率半导体模块(2)设置在该第一主面(300)上并与该主体(30)导热连接，其中，多个冷却通道(32)从该第一侧面(302)朝向该第二侧面(303)延伸穿过该主体(30)，该第一侧边元件(40)紧密地贴靠在该主体(30)的第一侧面(302)上并且具有面向该第一侧面(302)的凹槽(42)，该冷却通道(32)连通到该凹槽中并且该凹槽构成用于该冷却通道(32)的连接空间，其中，该主体(30)在该第一纵面(304)上具有第一流体接口(34)，其中，该第一流体接口(34)过渡到第一连接通道(36)，该第一连接通道以在30°到75°之间的第一角度(α)在该第一侧面(302)上排出并且在第一入口(38)连通到第一连接空间(420)。

【技术特征摘要】
2013.07.29 DE 102013108086.31.一种具有大功率半导体模块(2)和冷却装置(3)的结构(I)，其中，该冷却装置(3)构成为具有方形的主体(30)和第一侧边元件(40)的流体冷却装置，该主体具有相互平行设置的第一主面(300)和第二主面(301)、第一侧面(302)和第二侧面(303)以及第一纵面(304)和第二纵面(305)，其中，该大功率半导体模块(2)设置在该第一主面(300)上并与该主体(30)导热连接，其中，多个冷却通道(32)从该第一侧面(302)朝向该第二侧面(303)延伸穿过该主体(30)，该第一侧边元件(40)紧密地贴靠在该主体(30)的第一侧面(302)上并且具有面向该第一侧面(302)的凹槽(42)，该冷却通道(32)连通到该凹槽中并且该凹槽构成用于该冷却通道(32)的连接空间，其中，该主体(30)在该第一纵面(304)上具有第一流体接口(34)，其中，该第一流体接口(34)过渡到第一连接通道(36)，该第一连接通道以在30°到75°之间的第一角度(α)在该第一侧面(302)上排出并且在第一入口(38)连通到第一连接空间(420)。2.根据权利要求1所述的结构，其中，所述第一连接通道(36)在所述第一流体接口(34)的过渡部具有第一宽度(362)和第一横截面，并且在所述第一连接空间(420)的第一入口(38)上具有第二宽度(372)和第二横截面，其中，所述第二横截面具有第一横截面的75%至125%的面积。3.根据权利要求2所述的结构，其中，所述第一横截面或第二横截面构成为圆形，或者所述第一横截面及第二横截面均构成为圆形。4.根据权利要求2所述的结构，其中，所述第一流体接口(34)与所述第一侧面(302)具有间距(340)，该间距在所述第一宽度(362)的0.5至5倍之间。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·帕拉哈，R·波普，
申请(专利权)人：赛米控电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：德国;DE