用于使半导体器件的两个侧面冷却的冷却器制造技术

一种用于使一个或多个半导体器件的两个侧面冷却的冷却器，它包括：　　　　多个扁平冷却管，它们有一个或多个冷却通道以允许冷却流体从其中流过，接触所述半导体器件的顶部表面和底部表面并安置在所述半导体器件的两个侧面；　　　　入口头部，为所述冷却管的开口端提供所述冷却流体；　　　　出口头部，聚集来自于所述扁平冷却管的其它开口端的所述冷却流体；以及　　　　一个压紧机构，用于压紧一摞所述半导体器件和所述扁平冷却管，　　　　其中所述头部在所述压紧机构的压紧力的作用下变形，进而吸收堆叠方向上压紧摞的总长度与头部部分的总长度之间的尺寸公差。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于使半导体器件的两个侧面(顶部表面和底部表面)冷却的冷却器
技术介绍
在JP2001-320005A中披露了一种用于使半导体器件的两个侧面冷却的传统冷却器，它包括一组扁平的冷却管，每个冷却管都有吸热表面用于与半导体模块的表面接触，以及一个或多个冷却流体流动通道，并且与半导体模块交替放置；一个入口头部或进口集管(inlet header)，与扁平冷却管的一端连接并为扁平冷却管提供冷却流体；一个出口头部或出口集管(outlet header)，与扁平冷却管的另一端连接并聚集来自扁平冷却管的冷却流体；以及一个压紧机构(例如，螺栓和螺母)用于给扁平冷却管施加压紧力，所述扁平冷却管从半导体器件的两个侧面夹持半导体器件。而且，在JP6-291223A，1994中披露了一种从半导体器件的两个侧面散发热量的传统散热片。然而，在JP2001-320005A中披露的冷却器有一个缺点，半导体的温度变化范围宽，即使在半导体器件产生的热量比较一致时(也是如此)。专利技术者通过研究解释，温度变化是由于作用在半导体器件与扁平冷却管上压紧力的变化引起的，因为热阻取决于压紧力。扁平冷却管在中心部位，此处螺栓和螺母压紧它们，在与半导体表面垂直的方向上发生最大的变形，而在两端(冷却流体的入口和出口)变形最小，因为它们固定在头部或集管。结果，压紧力的变化取决于扁平冷却管长度方向上的接触位置。而且，由于尺寸的变化，例如，扁平冷却管固定于头部的位置的变化，以及扁平冷却管的厚度的变化，变形会发生变化。结果，压紧力是变化的。具体地，螺栓紧固力的一部分被吸收用于其中一个扁平冷却管的弹性变形，其余部分变成半导体器件和扁平冷却管之间的压紧力。因而，由弹性变形引起的反作用力的变化导致了上述压紧力的变化。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种用于使半导体器件的两个侧面(上表面和下表面)冷却的使用冷却流体的冷却器，其中扁平冷却管上夹持半导体器件的压紧力的变化减小，进而均匀地散发由半导体器件(半导体芯片或组件或模块)产生的热量，而且减少取决于半导体器件位置的散热能力的变化。上述均匀的散热能力是通过简单的结构实现的。本专利技术有下述九个特征。特征1的本专利技术的冷却器包括一组扁平管，它们有一个或更多个冷却通道以允许冷却流体从其中流过，接触半导体器件的上表面和下表面并安置在半导体器件的两个侧面；一个入口头部或进口集管，为冷却管的开口端提供冷却流体；一个出口头部或出口集管，聚集来自于冷却管其它开口端的冷却流体；以及一个压紧机构，用于压紧一摞半导体器件和冷却管。特征1的特征在于头部或集管是在压紧机构的压紧力作用下变形的，进而吸收了堆叠方向上压紧摞的总长度与头部或集管部分的总长度之间的尺寸公差。根据特征1，头部的形状使其比堆叠方向上扁平冷却管部分更容易变形。因而，头部有膨胀/收缩功能。因此，在上述压紧力的作用下，从冷却管施加到半导体器件的力被防止过大以损害半导体器件，并且头部的变形吸收了堆叠的总厚度，尤其是半导体器件与冷却管接触的那部分，与堆叠方向上头部的长度之间的差异，进而将热量有效地从半导体器件传递到冷却管。而且，由于每个元件尺寸的变化而引起的压紧力变化以及扁平冷却管的每一部分上的压紧力变化减小，因而均匀地散发由半导体器件(例如，半导体芯片或组件或模块)产生的热量，而且减少了取决于半导体器件位置的散热能力的变化。上述均匀的散热能力通过一个简单的结构实现。换句话说，由于每个元件的公差被其头部自身的变形所吸收，半导体器件上的压紧力可以很均匀。而且，由于每个元件的尺寸变化被头部在压紧力方向上的容易变形所吸收，扁平冷却管与半导体器件接触的那部分的刚性可以得到保证并且半导体器件每个部分上的压紧力可以很均匀。在特征2中，扁平冷却管与半导体器件在压紧力的作用下紧密接触。根据特征2，在堆叠方向上头部比扁平冷却管更容易变形。因此，即使在头部与堆叠的中间部分之间存在厚度差异时，扁平冷却管也可与半导体器件保持紧密接触，进而有效地传递来自半导体器件的热量。这里，在特征1和2中，希望将头部的变形保持在弹性极限内，但它也可包括塑性变形。在特征3中，入口和出口头部由冷却管的末端部分及连接元件组成。冷却管的末端部分连接到冷却管的冷却通道并且在两个侧面上有两个头部孔朝向堆叠方向。连接元件位于两个相邻的末端部分之间。这里，连接元件包括一个在压紧力的作用下在堆叠方向上压缩的可压缩的部分。根据特征3，构成头部一部分的连接元件在堆叠方向上夹持在两个相邻的扁平冷却管之间，而扁平冷却管的两个末端部分构成了头部的其它部分。因而，连接部分是与扁平冷却管单独形成的。而且，连接元件可以是在堆叠方向上容易地变形的复杂形状。相应地，柔软的连接元件可以由简单的工艺过程制造而成。在特征4中，连接元件是波纹管形状的。波纹管有大圆筒部分和小圆筒部分，在轴线方向上交替连接。大圆筒部分最好是一个直径尺寸，但不是必须这样。小圆筒部分最好是一个直径尺寸，但不是必须这样。而且，波纹管可以是螺旋形状的。根据特征4，扁平冷却管和连接元件都可以通过简单的工艺过程制造而成。因而，避免了复杂的制造过程并且连接元件的可压缩部分具有很好的柔性。在特征5中，入口头部以及出口头部包括每个扁平冷却管上有一个开口部分，沿着堆叠方向开口，并且以一种不透液体的方式与相邻的扁平冷却管连接；一个隔膜，成形于开口部分周围，并在压紧力的作用下沿着堆叠方向是可变形的，其中开口部分的一端以一种不透液体的方式与相邻的扁平冷却管的另一开口部分的另一端连接。根据特征5，因为包含头部的扁平冷却管的两个末端在堆叠方向上都有可压缩的部分，头部在堆叠方向上的总厚度之间的变化被吸收，没有使用上述的连接元件而且也没有过大的压紧力。相应地，由于扁平冷却管与半导体器件的紧密接触，可以获得优秀的散热能力。因而，结构简单的、具有良好柔软性的可压缩部分的头部可以由简单的工艺过程制造而成。这里，隔膜可以是一组同轴圆环。然而，任何可以沿堆叠方向变形的已知结构都可以被使用。在特征6中，扁平冷却管由两个压制成形或挤压成形或冲压的金属板制成，其杯状部分面对面地铜焊在一起以形成一个管。根据特征6，扁平冷却管可以由简单的工艺过程制造而成。在特征7中，扁平冷却管由两个相同形状的压制成形或挤压成形或冲压的金属板制成，它们面对面地铜焊在一起以形成一个管。根据特征7，扁平冷却管可以由另一种简单的工艺过程制造而成。在特征8中，扁平冷却管在其中空部分内部有一个间隔元件用于承受压紧力并抑制扁平冷却管沿堆叠方向的变形。间隔元件可以与扁平冷却管的内表面铜焊在一起，可以装配到扁平冷却管里，或者可以仅仅与扁平冷却管的内表面接触。根据特征8，扁平冷却管上与半导体器件接触的那一部分的变形可以被抑制。因而，扁平冷却管与半导体器件之间的压紧力可通过一个简单的结构而达到很均匀。在特征9中，压紧机构包括一副与堆叠的最外侧相接触的夹持板；穿过夹持板的贯穿螺栓；以及固定到贯穿螺栓的螺母。根据特征9，扁平冷却管与半导体器件之间的压紧力可通过一个简单的结构而达到很均匀。附图描述附图说明图1是本专利技术的实施例1的用于使一组半导体模块冷却的冷却器的正视图。图2是压制成形的金属板(扁平冷却管)以及半导体模块的侧视图。图3是靠近沿着扁平冷却管和半导体模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：酒井泰幸，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：