用于功率电子装置模块的具有冷却适配器的冷却装置、功率电子装置模块以及机动车辆制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于功率电子装置模块(1)的用于冷却所述功率电子装置模块(1)的功率电子组件(2)的冷却装置(5)，所述冷却装置具有

【技术实现步骤摘要】
用于功率电子装置模块的具有冷却适配器的冷却装置、功率电子装置模块以及机动车辆


[0001]本专利技术涉及一种用于功率电子装置模块的冷却装置，其用于冷却功率电子装置模块的功率电子组件。所述冷却装置具有用于导出功率电子组件的设置在电路板上的至少一个功率电子结构元件的废热的冷却体。此外，冷却装置具有用于提供在所述至少一个功率电子结构元件和所述冷却体之间的导热路径的至少一个导热元件。此外，本专利技术涉及一种功率电子装置模块以及一种机动车辆。

技术介绍

[0002]在本专利技术中，关注点集中在用于电气化的机动车辆、即电动或者混合动力车辆)的功率电子装置模块上。这种功率电子装置模块例如可以是整流器并且具有功率电子组件，该功率电子组件具有多个功率电子结构元件、例如功率半导体开关，所述功率电子结构元件设置在电路板上。在功率电子装置模块运行时，在功率电子结构元件上产生热损失或者说废热，由于所述热损失或者说废热，功率电子装置模块可能会过热。为了冷却功率电子结构元件，能够将电路板例如借助承载板设置在冷却体上，使得从该功率电子结构元件经由电路板并且在可能的情况下经由承载板至冷却体构成导热路径。通过相关材料层的导热能力和在这些材料层之间的热接触电阻表明在此产生的温度梯度的特征并且由此表明冷却效率的特征。在此，可达到的冷却效率将限制功率电子结构元件的运行范围，例如限制功率半导体开关的开关频率，和/或功率电子结构元件的小型化程度。
[0003]从DE 10 2007 057 533 B4中已知一种具有基体的冷却体，其设有用于扩大散热表面的结构。基体和与基体一件式构造的结构由电绝缘材料制成。此外，冷却体具有多个金属成型件，各金属成型件分别彼此电绝缘，其中，每个成型件具有用于固定在热源上的固定区段和热传导区段。这种热源例如可以是电子电路或者电子组件。至少每个金属成型件的热传导区段与基体机械连接。金属成型件基于其高的导热能力如散热器那样起作用并且由此确保大面积地热耦入到基体中。这种冷却体具有如下缺点，即其必须专门为要冷却的电子组件制造，因为成型件在冷却体上的位置必须匹配于热源在电路板上的位置。

技术实现思路

[0004]本专利技术的任务在于，提供一种解决方案，借助该解决方案能够以简单并且高效的方式冷却功率电子装置模块的功率电子结构元件。
[0005]根据本专利技术，该任务通过具有根据相应的独立权利要求的特征的冷却装置、功率电子装置模块以及机动车辆来解决。本专利技术的有利的实施方案是从属权利要求、说明书以及附图的主题。
[0006]根据本专利技术的用于功率电子装置模块的冷却装置用于冷却功率电子装置模块的功率电子组件。所述冷却装置具有用于导出功率电子组件的设置在电路板上的至少一个功率电子结构元件的废热的冷却体。此外，所述冷却装置具有用于提供在所述至少一个功率
电子结构元件和所述冷却体之间的导热路径的至少一个导热元件。所述至少一个导热元件构成为与冷却体分离的、具有导热芯的冷却适配器。该冷却适配器能够设置在冷却体和功率电子组件之间并且设计用于，局部地跨接在所述至少一个功率电子结构元件和所述冷却体之间的间距。
[0007]此外，本专利技术涉及一种具有功率电子组件和至少一个根据本专利技术的冷却装置的功率电子装置模块。功率电子组件具有电路板和固定在该电路板上的至少一个功率电子结构元件。所述至少一个功率电子结构元件例如能够构成为半导体芯片形式的功率半导体开关。所述至少一个功率电子结构元件例如借助芯片接合(Chipbonding)固定在电路板或者印刷电路板上并且在那里导电接触。
[0008]为了冷却在功率电子装置模块运行时构成热源的所述至少一个功率电子结构元件而设有冷却体。该冷却体例如可以是冷却板，其具有用于引导冷却剂的至少一个冷却通道。在此，电路板尤其是这样相对于冷却体定位并且固定于其上，使得电路板的设置有所述要冷却的至少一个功率电子结构元件的一侧朝向冷却体。此外，在电路板固定在冷却体上的状态下，在电路板和冷却体之间构成间隙。通过该间隙构成的间距局部地借助所述至少一个导热元件跨接，此外，所述导热元件提供在功率电子结构元件和冷却体之间的导热路径。这尤其是意味着，导热元件仅处于空隙的与电路板上的功率电子结构元件的位置邻接的区域内。
[0009]在此，导热元件是冷却适配器形式的单独构件，所述冷却适配器能够设置在冷却体的任意位置上。将冷却适配器设置在所述空隙中，使得导热芯处于所述冷却体和所述至少一个结构元件之间并且由此能够使冷却体与所述至少一个功率电子结构元件热耦合。在此，导热芯由具有良好导热能力的材料、例如铜制成。导热元件尤其是不与冷却体一件式地构成或者集成到冷却体的材料中。在此，冷却适配器能够在冷却体和电路板之间压紧或者说夹住。附加地，冷却适配器例如能够经由具有导热能力的粘合膜固定在冷却体和功率电子组件上。
[0010]由此，能够借助冷却适配器实现有针对性地、局部地使用高导热材料。即不必将功率电子组件在其整个表面上借助具有导热能力的材料连接到冷却体上，从而特别经济地构造冷却装置。
[0011]特别优选地，冷却装置具有承载板，所述承载板固定在冷却体上并且所述承载板设计用于，将线路模块的电路板保持在冷却体上，其中，承载板具有与所述至少一个功率电子结构元件对齐地设置的至少一个通孔，所述至少一个冷却适配器插入所述通孔中。尤其是所述承载板由导热能力低于导热芯的导热能力的材料制成。承载板例如能够与冷却体拧紧。承载板的使用能够实现电路板的预安装以用于后续在冷却体上的安装。
[0012]在电路板和冷却体之间的导热路径(其在包括承载板材料的情况下可能穿过承载板引导)受到承载板材料的热特性以及承载板的厚度的限制。在此，具有良好的热特性的材料价格昂贵。为了特别经济地构造冷却装置，在导热路径不包括承载板材料的情况下，引导导热路径穿过承载板。为此，将通孔装入到承载板中并且将冷却适配器设置在通孔中。由此，在功率电子组件和冷却体之间的导热路径在排除承载板材料的情况下通过冷却适配器的导热芯构成。由此，承载板能够由经济的、但是在其热特性方面非优化的材料、例如塑料或者铝制成。此外，冷却适配器用于承载板和电路板之间的公差补偿，所述公差补偿例如在
热源附近发生。
[0013]在本专利技术的一种有利的扩展方案中，导热芯具有用于安装在功率电子组件上、例如直接安装在所述至少一个功率电子结构元件上的第一表面、例如上侧面，和用于安装在冷却体上的第二表面、例如底侧面。经由第一表面实现从功率电子组件进入导热芯中的热输入并且经由第二表面实现从导热芯至冷却体的热输出。导热芯例如能够构造成圆柱体形并且通过冲压制成。此外，冷却体由于在功率电子结构元件和导热芯的表面之间的大面积的热接触而用于在热源的位置处的散热。由于所述散热能够将废热高效地导出。
[0014]此外，冷却适配器具有至少部分地包围导热芯的周面的外罩，所述外罩尤其是由电绝缘材料制成。外罩设置在导热芯和承载板之间并且设计用于，将冷却适配器保持在承载板上。外罩例如能够塑料或者陶瓷制成。在此，所述外罩沿着在承载板和导热芯之间的导热路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于功率电子装置模块(1)的用于冷却所述功率电子装置模块(1)的功率电子组件(2)的冷却装置(5)，所述冷却装置具有
‑
用于导出所述功率电子组件(2)的设置在电路板(3)上的至少一个功率电子结构元件(4)的废热的冷却体(6)；以及
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用于提供在所述至少一个功率电子结构元件(4)和所述冷却体(6)之间的导热路径的至少一个导热元件(11)，其特征在于，所述至少一个导热元件(11)构成为与冷却体(6)分离的、具有导热芯(13)的冷却适配器(12)，所述冷却适配器能够设置在冷却体(6)和功率电子组件(2)之间并且设计用于，跨接在所述至少一个功率电子结构元件(2)和所述冷却体(6)之间的间距。2.根据权利要求1所述的冷却装置(5)，其特征在于，所述冷却装置(5)具有承载板(7)，所述承载板固定在冷却体(6)上并且所述承载板设计用于，将电路板(3)保持在冷却体(6)上，其中，所述承载板(7)具有与所述至少一个电子结构元件(4)对齐的至少一个通孔(14)，所述至少一个冷却适配器(12)插入到所述通孔中。3.根据权利要求2所述的冷却装置(5)，其特征在于，所述承载板(7)由导热能力小于所述导热芯(13)的导热能力的材料制成。4.根据权利要求2或3所述的冷却装置(5)，其特征在于，所述导热芯(13)具有用于安装在所述功率电子组件(2)上的第一表面(20)和用于安装在所述冷却体(6)上的第二表面(21)，并且所述冷却适配器(12)具有至少部分地包围...

【专利技术属性】
技术研发人员：L，
申请(专利权)人：宝马股份公司，
类型：发明
国别省市：