用于冷却电气部件的流量分配器、包括这种流量分配器的半导体模块以及流量分配器的制造方法技术

提供了一种流量分配器(1)，用于将电气部件的输热流体流(2)分配跨过通过流体被冷却和/或加热的表面。该分配器包括被配置为引导该流体流跨过该表面的至少一个流动通道，这些流动通道是在两侧通过壁(4)来界定的以便在这些流动通道(3)内形成用于该流体流(2)的路径(6)，并且包括延伸到该至少一个流动通道(3)中的壁段(5)；并且这些壁段(5)中的至少一个包括至少一个旁路通路(7)以连接由该壁段(5)分离的两个相邻空间(8)，其中该至少一个旁路通路(7)以倾斜取向(10)从该壁段的一侧延伸到另一侧，以便为该流体流(2)的一部分建立短路流(9)。此外，提供了一种制造这种流量分配器的方法，该流量分配器具有嵌入件，该嵌入件具有本发明专利技术的流量分配器的壁结构，该嵌入件是通过注射成型或通过3D打印制造的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于冷却电气部件的流量分配器、包括这种流量分配器的半导体模块以及流量分配器的制造方法本专利技术涉及一种用于对电气部件的输热流体流进行分配的流量分配器、包括这种流量分配器的半导体模块以及制造这种流量分配器的方法。流量分配器是已知的，这些流量分配器用于对电气部件内、尤其是对具有这种流量分配器的半导体模块内的输热流体流进行分配，例如用于对这种电气部件进行加热和/或冷却。这种流量分配器的制造方法在现有技术中也是已知的。通常是电气部件、尤其是半导体装置在其操作期间产生热量。就半导体装置的可靠操作而言，其自身产生的热量是不利的。由电气或电子部件产生的热量通常起到使半导体装置的操作退化的作用。因此，对于高功率半导体装置，有必要在操作期间对装置进行冷却以维持可接受的装置性能。用于从半导体装置排除热量的技术通常包括对流和/或传导。对流风扇经常附接到半导体封装外壳正是出于这个原因。此外，将散热器集成到半导体封装中是已知的。这个散热器将热量从半导体装置吸走，其可以是空气冷却的或液体冷却的，取决于特定应用。因此，本专利技术的目的是建立一种具有流量分配器的、尤其用于电子部件、尤其用于半导体模块的冷却系统，该流量分配器实现了流量分配，其形成了增加热传递率的基础以使对这种电子装置进行冷却和/或加热的效率增加而不会失去部件的紧凑性且不会显著增加制造工作量和成本。这个目的是针对以下解决的：具有根据权利要求1或6所述的特征的流量分配器，具有根据权利要求13所述的特征的半导体模块，具有根据权利要求14所述的流量分配器的壁结构的嵌入件，以及制造具有根据权利要求16或17所述的特征的流量分配器的方法。在从属权利要求中定义了流量分配器和制造方法的其他实施例。根据本专利技术，流量分配器将电气部件的输热流体流从入口歧管到出口歧管分配跨过通过流体被冷却和/或加热的表面。根据本专利技术，该分配器包括至少一个流动通道，其被配置为引导流体流从入口歧管到出口歧管跨过表面，以吸收热能并将热能输送离开其产生的地方或输送到需要加热的地方。本专利技术的流动通道与其他流动通道分离并在两侧由壁界定以便在该流动通道内形成用于流体流的路径，并且包括延伸到这些流动通道中的壁段。通过围绕这些壁段引导流体流，该流体流的湍流程度增加以使热传递效率增加。根据本专利技术，至少一个壁段包括至少一个旁路通路，以直接通过壁段以倾斜取向使通过壁段分开的两个相邻空间相连，使得该旁路另外为流体流的一部分建立短路流体流并且使流动通道内的涡流增加，使得湍流程度以及因此热传递率增加而不会使流体流通过通道的速度增加。否则这将意味着将需要更多功率来将流体流泵送通过装置，这样进而增加了例如具有这种流量分配器的半导体模块的操作成本。对于术语“倾斜取向”，在本专利技术的框架内应理解为分别在壁段中的旁路开口或孔的方向，该方向有利于将流体流的一部分从一个空间分离到相邻空间。这意味着倾斜取向相对于流体流穿过流动通道的总体主要方向可以在-45°到+45°之间，其根据主实施例呈水平角度α布置，而其也可以是竖直角度β以及以倾斜方式布置，使得壁段中的旁路的倾斜取向还可以水平和竖直地布置，这意味着以倾斜方式布置，从而限定相对于流体流的纵向方向的角度α的倾斜和/或限定通过延伸到流动通道中、优选地垂直于水平面的壁段相对于水平面的角度β的倾斜。这种倾斜取向将意味着沿着壁段从主流分离的流体流的一部分可以易于穿过这个旁路，而不会在其他方面对流体流形成显著障碍从而减少穿过不以任何倾斜方式定向的旁路的流体流的量。根据另一实施例，壁段包括至少一个旁路通路，该旁路通路的倾斜取向相对于壁的纵向方向具有取向角度。这意味着沿着壁段面向流体流的流动方向的倾斜有利于流体流的一部分通过壁段绕过并且通常增加相邻空间中的流体流的湍流、尤其是涡流，使得输热流体流增加其吸收更多热量或将更多热量引导到例如待加热而不是被冷却的地方的能力。应理解，涡流在本申请内的含义描述了运动的流体的与流体的总体向前的速度垂直的速度的旋转分量。根据本专利技术，本专利技术的流量分配器可以用于冷却和加热两者。冷却可能是本专利技术的装置的主要应用种类，但在需要时也可以将其用于加热目的。根据另一实施例，优选的是，在流动通道内具有多个壁段，并且这些壁段中的每一个都包括多个旁路通路，这可以意味着尤其是这些壁段还可以被穿孔，其中穿孔在相应壁段中处于倾斜取向。优选地，根据另一实施例，旁路通道的尺寸适于应从主流分离而通过旁路通道从一个空间到相邻空间的流体流的量。旁路通道的尺寸使得流体流的优选地多达40％、具体地多达30％、更具体地多达15％到20％、并且甚至更具体地多达10％到15％通过这些旁路通道被传导到相应流动通道内的相应空间。根据另一实施例，流量分配器将电气部件的输热流体流从入口歧管到出口歧管分配跨过通过流体被冷却和/或加热的表面。根据本专利技术，该分配器包括至少一个流动通道，其被配置为引导流体流从入口歧管到出口歧管跨过表面，以吸收热能并将热能输送离开其产生的地方或输送到需要加热的地方。本专利技术的流动通道与其他流动通道分离并在两侧由在流动通道的纵向方向上延伸的挡壁界定，并且包括导引壁段，这些导引壁段基本上垂直于流动通道的纵向方向延伸，以便在流动通道内形成用于流体流的曲折路径。通过在流动通道内围绕这些挡壁引导流体流，流体流的湍流程度增加以使热传递效率增加。根据本专利技术，至少一个导引壁段包括至少一个旁路通路，以直接通过导引壁段以倾斜取向使通过导引壁段分开的两个相邻曲折空间相连，使得该旁路另外为流体流的一部分建立短路流体流并且使流动通道内的涡流增加，使得湍流程度以及因此热传递率增加而不会使流体流通过通道的速度增加。否则这将意味着将需要更多功率来将流体流泵送通过装置，这样进而增加了例如具有这种流量分配器的半导体模块的操作成本。对于术语“倾斜取向”，在本专利技术的框架内应理解为分别在导引壁段中的旁路开口或孔的方向，该方向有利于将流体流的一部分从一个曲折空间分离到相邻曲折空间。这意味着倾斜取向相对于流体流穿过流体通道的总体主要方向可以在-45°到+45°之间，其根据主实施例呈水平角度α布置，而其也可以是竖直角度β以及以倾斜方式布置，使得导引壁段中的旁路的倾斜取向还可以水平和竖直地布置，这意味着以倾斜方式布置，从而限定相对于流体流的纵向方向的角度α的倾斜和/或限定通过与水平面垂直的导引壁段相对于水平面的角度β的倾斜。这种倾斜取向将意味着沿着导引壁段从主流分离的流体流的一部分可以易于穿过这个旁路，而不会在其他方面对流体流形成显著障碍从而减少穿过不以任何倾斜方式定向的旁路的流体流的量。根据另一实施例，导引壁段包括至少一个旁路通路，该旁路通路的倾斜取向相对于挡壁的纵向方向具有取向角度。这意味着沿着导引壁段面向流体流的流动方向的倾斜有利于流体流的一部分通过导引壁段绕过并且通常增加相邻曲折空间中的流体流的湍流、尤其是涡流，使得输热流体流增加其吸收更多热量或将更多热量引导到例如待加热而不是被冷却的地方的能力。应理解，涡流在本申请内的含义描述了运动的流体的与流体的总体向前的速度垂直的速度的旋转分量。根据本专利技术，本专利技术的流量分配器可以用于冷却和加热两者。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流量分配器(1)，用于将电气部件的输热流体流(2)分配跨过通过流体被冷却和/或加热的表面，该分配器(1)包括：/na)至少一个流动通道被配置为引导该流体流(2)跨过该表面，/nb)这些流动通道(3)彼此分离并在两侧由壁(4)界定以便在这些流动通道(3)内形成用于该流体流(2)的路径(6)，并且包括延伸到该至少一个流动通道(3)中的壁段(5)；以及/nc)这些壁段(5)中的至少一个包括至少一个旁路通路(7)以连接由该壁段(5)分离的两个相邻空间(8)，其中该至少一个旁路通路(7)以倾斜取向(10)从该壁段的一侧延伸到另一侧，以便为该流体流(2)的一部分建立短路流体流(9)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181015 DE 102018217652.31.一种流量分配器(1)，用于将电气部件的输热流体流(2)分配跨过通过流体被冷却和/或加热的表面，该分配器(1)包括：
a)至少一个流动通道被配置为引导该流体流(2)跨过该表面，
b)这些流动通道(3)彼此分离并在两侧由壁(4)界定以便在这些流动通道(3)内形成用于该流体流(2)的路径(6)，并且包括延伸到该至少一个流动通道(3)中的壁段(5)；以及
c)这些壁段(5)中的至少一个包括至少一个旁路通路(7)以连接由该壁段(5)分离的两个相邻空间(8)，其中该至少一个旁路通路(7)以倾斜取向(10)从该壁段的一侧延伸到另一侧，以便为该流体流(2)的一部分建立短路流体流(9)。


2.根据权利要求1所述的流量分配器(1)，其中，该壁段(5)包括至少一个旁路通路(7)，该至少一个旁路通路的倾斜取向具有相对于这些壁(4)的纵向方向的第一角度α，该第一角度α的倾斜部面向该流体流(2)的流动方向，以便使该流体流的一部分绕过并且增加这些流动通道(3)内的输热流体流的涡流。


3.根据权利要求1或2所述的流量分配器(1)，其中，该旁路通路(7)包括通过垂直于水平面延伸的壁段(5)、相对于该水平面的第二角度β的倾斜部。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的流量分配器(1)，其中，那些壁段(5)包括至少一个旁路通路，该至少一个旁路通路各自包括多个旁路通路(7)、尤其是穿孔的这些壁段(5)。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的流量分配器(1)，其中，这些旁路通路(7)的尺寸使得该流体流(2)的多达40％、具体地多达30％、更具体地多达15％到20％、并且甚至更具体地多达10％到15％通过这些旁路通路(7)被传导到该流动通道(3)内的相应空间(8)。


6.一种流量分配器(1)，用于将电气部件的输热流体流(2)分配跨过通过流体被冷却和/或加热的表面，该分配器(1)包括：
a)至少一个流动通道被配置为引导该流体流(2)跨过该表面，
b)这些流动通道(3)彼此分离并在两侧通过在这些流动通道(3)的纵向方向上延伸的挡壁(4)界定，并且包括导引壁段(5)，这些导引壁段基本上垂直于这些流动通道(3)的纵向方向延伸，以便在这些流动通道(3)内形成用于该流体流(2)的曲折路径(6)；以及
c)这些导引壁段(5)中的至少一个包括至少一个旁路通路(7)以连接由该导引壁段(5)分离的两个相邻曲折空间(8)，其中该至少一个旁路通路(7)以倾斜取向(10)从该导引壁段的一侧延伸到另一侧以便为该流体流(2)的一部分建立短路流体流(9)。


7.根据权利要求6...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔治·韦格，
申请(专利权)人：丹佛斯硅动力有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE