散热器以及制造散热器的方法技术

本发明专利技术涉及一种散热器以及一种制造散热器的方法。该散热器包括基板和至少一个冷却翅片，其中，基板包括布置成以配合连接的方式接纳热源的表面。散热器基板包括至少一个散热器插入件和散热器本体块，至少一个散热器插入件和散热器本体块附接在一起，至少一个散热器插入件具有与散热器本体块不同的热性能，并且散热器插入件的表面的至少一部分适于形成布置成以配合连接的方式接纳所述热源的表面的至少一部分。

Radiator and method of manufacturing radiator

The invention relates to a radiator and a method for manufacturing a radiator. The radiator includes a base plate and at least one cooling fin, wherein the base plate includes a surface arranged to receive a heat source in a matched connection manner. The radiator base plate includes at least one radiator insert and a radiator body block, at least one radiator insert and a radiator body block are attached together, at least one radiator insert has different thermal performance from the radiator body block, and at least a part of the surface of the radiator insert is suitable for forming a surface arranged to receive the heat source in a matched connection manner At least in part.

【技术实现步骤摘要】
散热器以及制造散热器的方法
本专利技术涉及一种散热器，并且具体地涉及一种用于电力电子模块的散热器。
技术介绍
电力电子模块用于诸如逆变器或变频器的电力电子设备中。一个电力电子模块包括多个电力电子开关，这些电力电子开关能够切换高电流并且能够承受部件上的高电压。在诸如逆变器和变频器的许多设备中，所进行的操作基于高频率地操作电力电子开关，以对负载产生期望的电压或电流。电力电子模块的热损失主要经由电力电子模块的基板消散，该基板必须与冷却装置——例如空气冷却的散热器、液体冷却板或热虹吸管散热器——良好地热连接。冷却装置的热特性必须根据电力电子模块及电力电子模块的使用概况两者进行设计。高速马达驱动器的变频器或逆变器由于更高的切换频率而使热损失增大。此外，高功率循环应用在电力电子模块内具有更高的热诱导应力。常规的铝制散热器的热特性是众所周知的，并且也进行了很好的利用。然而，电力电子模块不断增加的加热功率密度(W/cm2)需要更有效的冷却解决方案。而且，常见铝制散热器的时间常数对于高功率循环应用来说是不够的(太长)。需要更快的响应以避免过高的结温并实现长的使用寿命。已经开发了特定的散热器设计以既降低热阻又增强散热器的功率循环响应。这些散热器的改进涉及：例如用于增大表面积和/或提高传热系数的特殊的冷却翅片设计、不同的结构材料(Al和Cu)的组合以及用于增加散热器内的散热的诸如热管的两相结构部件的使用。特别是两相散热器被证明在许多在热方面要求严格的应用中都能很好地工作。常见散热器的设计问题涉及不足的冷却翅片效率。铝是相对便宜的材料并且易于制造，但铝的导热性(k～200W/mK)通常不足。通常考虑使用铜制翅片或基板插入件(k～380W/mK)，但这会显著增加总重量和成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种散热器和一种制造散热器的方法，以减轻上述缺点。本专利技术的目的通过散热器和制造散热器的方法来实现，散热器和制造散热器的方法的特征在于本专利技术的方面所述的内容。在本专利技术的其他方面中公开了本专利技术的优选实施方式。本专利技术基于提供散热器的想法，在散热器中，散热器插入件附接至散热器本体块。附接的插入件的表面形成散热器表面的至少一部分，要冷却的热源可以附接至散热器表面。散热器本体块通常由铝制成，并且散热器插入件可以由铜制成或者可以包括蒸气室。本专利技术的散热器具有良好的热性能，因为由热源产生的热有效地扩散至散热器并且还从散热器有效地移除。由于热源优选地热连接至插入件的表面，因此热量扩散至散热器的冷却质量件。插入件将热传导至散热器本体块，该散热器本体块优选地由铝制成。本专利技术的散热器可以通过改变散热器插入件的形状和尺寸针对特定需要定制。插入件所连接的散热器本体块根据散热器插入件的形状和尺寸进行修改。本专利技术提供了高效的冷却、具有成本效益的结构以及根据要冷却的物体设计散热器的可能性。散热器的热性能的设计可以基于热源的类型，热源通常是具有多个功率半导体开关部件的电力电子模块。此外，散热器的热设计可以考虑使用电力电子模块的设备的预期用途。附图说明在下文中，将参照附图借助于优选实施方式更详细地描述本专利技术，在附图中：图1示出了根据本专利技术的实施方式的散热器的立体图；图2和图3示出了图1的实施方式的横截面视图；以及图4、图5、图6、图7、图8和图9示出了本专利技术的不同实施方式。具体实施方式图1示出了根据本专利技术的实施方式的散热器的立体图。图1的散热器包括基板11和至少一个冷却翅片12。散热器的基板布置成以热连接的方式接纳热源，使得来自热源的热有效地传递至散热器。散热器的基板包括散热器本体块13和至少一个散热器插入件14。在该实施方式中，散热器插入件由铜制成并且优选地通过焊接例如通过激光焊接附接至本体块13。如在图1中观察到的，散热器插入件包括至少一个冷却翅片，并且在所示实施方式中，散热器插入件具有四个冷却翅片，并且本体块还包括布置在与布置成接收热源的表面相反的表面上的冷却翅片组。根据另一实施方式，散热器插入件由铝形成并且包括增强传热或散热的结构，因此散热器插入件的热性能不同于本体块的热性能。散热器插入件的目的是有效地将热从热源传递和扩散至散热器的质量件(mass)和周围空气。散热器插入件的热性能不同于散热器本体块的热性能，因为材料不同或散热器插入件具有传热结构。此外在本专利技术中，散热器插入件的表面的至少一部分形成布置成接纳热源的表面的至少一部分。如图1所示，插入件14布置在本体块13中，使得本体块和插入件的底表面处于相同的水平。当插入件附接至本体块时，获得均匀的散热器结构。热源附接至散热器的底表面，在图1的实施方式中，散热器的底表面是位于基板的与冷却翅片相反的一侧的表面。热源可以附接成仅与插入件接触。替代性地，热源可以以使得热源与本体块和插入件接触的方式附接至散热器。然而，要冷却的热源通常与插入件热接触。在图1的示例中，插入件14被示出为位于散热器的一侧。在该示例中，箭头指示冷却空气流的方向。插入件定位成最靠近冷却空气入口，即插入件位于冷却空气流的上游。当冷却空气如箭头所示地流动时，来自插入件的热通过散热器的翅片传递至散热器的本体块并传递至周围空气。然而，冷却空气流方向取决于具体情况，并且涉及例如电气部件温度限制。图2和图3示出了本专利技术的实施方式的横截面以及与散热器的表面接触的热源。横截面表示与图1的立体图中所呈现的结构类似的结构。在图2和图3中示出了热源附接至铜制插入件。两个横截面都穿过热源截取，使得示出热源的位置。图4示出了本专利技术另一实施方式的横截面，其中，插入件位于本体块的更中央。该横截面沿冷却翅片的方向截取，并且示出了插入件相对于散热器的本体块如何定位。当散热器的端部由散热器翅片的方向限定使得翅片从一个端部延伸至另一端部时，该实施方式的散热器的铝制本体在散热器的两个端部处附接至散热器插入件。图4的散热器的端部是铝制本体块，并且围绕铜制插入件的侧部可以与图1和图2所示类似地由铝制本体块形成。铜制插入件的优选地定尺寸成使得形成散热器的底表面的一部分的表面能够接纳热源。图4的散热器可以通过对本体块切割适当尺寸的孔或开口并且将具有至少一个冷却翅片的散热器插入件——其可以是铜制插入件——附接至孔或开口来制造。图5示出了本专利技术另一实施方式的简化横截面。在该实施方式中，至少一个两相传热元件如热管16附接至铜制插入件，铜制插入件形成本实施方式的散热器的一部分。在该实施方式中，一个或更多个热管附接至散热器插入件，以在插入件内扩散热。众所周知，热管是用于冷却的有效装置。热管是中空管，其包括由于热而蒸发的液体。蒸气行进到管内的较冷位置并冷凝回液体。通过上述连续过程，可以有效地从最热点移除热。在插入件内，一个或更多个热管扩散热，使得插入件被更均匀地加热。同时，这意味着热从最热的位置传递至较冷的位置，并且进一步从铜制插入件传递至散热器的本体块并且传递至插入件的一个或更多个散热器翅片。图5示出了仅能看到一根热管的示例。然而，热管的数量、取向或位置不受限制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种散热器，所述散热器包括基板和至少一个冷却翅片，其中，所述基板包括布置成以配合连接方式接纳热源的表面，其中，/n所述散热器的所述基板包括至少一个散热器插入件和散热器本体块，所述至少一个散热器插入件和所述散热器本体块附接在一起，/n所述至少一个散热器插入件具有与所述散热器本体块不同的热性能，并且/n所述散热器插入件的表面的至少一部分适于形成布置成以配合连接方式接纳所述热源的表面的至少一部分。/n

【技术特征摘要】
20180531 EP 18175344.31.一种散热器，所述散热器包括基板和至少一个冷却翅片，其中，所述基板包括布置成以配合连接方式接纳热源的表面，其中，
所述散热器的所述基板包括至少一个散热器插入件和散热器本体块，所述至少一个散热器插入件和所述散热器本体块附接在一起，
所述至少一个散热器插入件具有与所述散热器本体块不同的热性能，并且
所述散热器插入件的表面的至少一部分适于形成布置成以配合连接方式接纳所述热源的表面的至少一部分。


2.根据权利要求1所述的散热器，其中，所述散热器本体块由铝制成。


3.根据权利要求1或2所述的散热器，其中，所述散热器插入件由铜制成并且包括至少一个冷却翅片。


4.根据权利要求1、2或3所述的散热器，其中，所述散热器插入件包括一个或更多个热管，所述热管至少部分地嵌入到所述散热器插入件的内部。


5.根据权利要求4所述的散热器，其中，至少一个热管完全嵌入到所述散热器插入件的内部。


6.根据权利要求4或5所述的散热器，其中，至少一个热管从所述散热器插入件延伸到所述散热器插入件的外部，并且延伸至所述至少一个冷却翅片。


7.根据前述权利要求1至6中的任一项所述的散热器，其中，所述散热器插入件包括碳制散热件。


8.根据权利要求7所述的散热器，其中，所述碳制散...

【专利技术属性】
技术研发人员：米卡·西尔文诺伊宁，约尔马·曼尼宁，约尼·帕卡里宁，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH