用于冷却半导体模块的冷却装置和具有冷却装置的转换器制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种具有半导体模块

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于冷却半导体模块的冷却装置和具有冷却装置的转换器


[0001]本专利技术涉及一种用于冷却半导体模块的具有半导体模块的冷却装置以及具有该冷却装置的转换器
。

技术介绍

[0002]在工业和发电
/
配电的几乎所有应用领域中，如果通过提供和使用以下这些来调整电气设备方式实现经济和技术成功，则很难忽视对电气设备更紧凑设计的要求，以及在驱动技术中对电气转换器更紧凑设计的要求
。
[0003]例如，需要针对转换器的电气尺寸，专门应用任务或本地安装限制提供模块化和结构化解决方案
。
[0004]例如，转换器能够具有多个转换器模块并且转换器系统能够具有多个转换器，这些转换器在它们的功能和电气尺寸方面能够是相同的，但是也能够具有差异
。
标准化的耦合机制，例如通过背板总线的方式，应该并且能够使此类转换器或转换器系统在技术上和空间上非常紧密地结合在一起
。
[0005]然而，这使得必须将转换器的至少所有技术上相关的部件尽可能更紧凑地布置在转换器上或转换器中
。
[0006]书本尺寸的西门子
SINAMICS S120
转换器系列就是一个例子
。
顾名思义，转换器或其转换器模块在几何或描述结构方面具有书本形状
。
该转换器系列的设计高度和深度目前基本上是固定的，但宽度能够变化
。
因此，宽度提供了进一步最小化安装空间的潜力
。
[0007]转换器中的模块通常仍然需要相当大的空间，它们是用于冷却与这些部件结合的电气或电子元件的冷却体或冷却装置
。
[0008]所提及的转换器系列的最小宽度主要由具有冷却体的冷却装置以及连接到冷却体以进行操作冷却的半导体模块的设计决定
。
在本文中，半导体模块被理解为意指具有单个半导体的半导体模块和具有多个半导体的桥式电路形式的半导体模块
——
例如六脉冲桥式电路
(B6
桥
)。
典型的半导体是设计为功率半导体的
IGBT(
绝缘栅双极晶体管
)
或
MOSFET(
金属氧化物半导体场效应晶体管
)。
[0009]从制造商和用户的角度来看，现有冷却装置的当前已知的构造技术仍然需要太多的空间，例如使用更小的，分散布置的转换器或使用转换器或转换器模块来开辟新的应用
在性能数据和功能方面更加精细
。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是提出一种用于冷却半导体模块的冷却装置以及具有该冷却装置的转换器，其比现有技术需要更少的空间
。
该目的通过具有权利要求1中指定的特征的冷却装置以及通过具有权利要求
14
中指定的特征的转换器来实现
。
[0011]为了实现该目的，提出了一种具有半导体模块和用于冷却半导体模块的冷却体的冷却装置，半导体模块具有第一覆盖表面和第二覆盖表面以及多个侧表面，第一覆盖表面
背离第二覆盖表面，其中，在覆盖表面之间形成有半导体模块的模块空间，该模块空间被侧表面包围，冷却体具有基体，在基体的第一表面处形成有从基体上突出的冷却元件，半导体模块是在第一覆盖表面处与基体的第一表面连接，以及半导体模块嵌入在至少一些冷却元件之间
。
[0012]通过将半导体模块嵌入在冷却元件之间，与其中冷却元件被嵌入的已知结构相比，有利地减小了由冷却体，冷却元件和半导体模块组成的根据本专利技术的结构的结构体积以及空间需求
。
没有形成在被指定为半导体模块的安装表面的基体的第一表面上，并且因此没有通过这种特殊的结构拓扑与半导体模块布置在一起
。
[0013]在空间意义上，术语“嵌入”还被理解为意指通过冷却元件包围，封闭，围绕或界定半导体模块，特别是在其侧表面上
。
以这种方式形成的用于半导体模块的嵌入空间也至少由冷却体的基体的第一表面限定
。
[0014]单个半导体或多个半导体，例如以
B6
桥电路的形式，能够布置在形成于半导体模块中的模块空间中
。
[0015]也形成模块空间的侧表面的数量不受限制，但是提供至少三个侧表面
。
[0016]冷凝器装置的有利设计方案在从属权利要求中给出
。
[0017]在冷却装置的第一有利设计方案中，冷却元件被设计为冷却肋或针肋片或冷却肋和针肋片的组合
。
[0018]术语“针肋片”现已成为与冷却体相关的技术术语
。
它的特点是冷却体上的针状凸起，与传统的散热片相比，其通常更小，并且能够更精细地分布在冷却体的表面上，作为单个针片
。
[0019]借助于传统的冷却肋片，对流通常能够有利地在冷却体上方沿通道状方向引导，其中，针肋片还有利地能够在特定点处或通过产生局部涡流来使对流变薄，通过细粒度排列可能性来加强它
。
[0020]根据需要，例如要冷却的半导体模块的设计，散热片，针状散热片或两种冷却元件的组合可能更有效
。
[0021]在冷却装置的另一有利设计方案中，半导体模块在其第二覆盖表面上连接至构件承载元件，特别是印刷电路板
。
[0022]半导体模块通常经由构件承载元件，优选印刷电路板电连接
。
[0023]半导体模块在基体的第一表面和构件承载元件之间的有利布置有利地进一步减小了将半导体模块连接到冷却体所需的空间
。
[0024]导电轨或其他电导体也能够用作构件承载元件，然后将半导体模块附接至该构件承载元件
。
[0025]在冷却装置的另一有利设计方案中，冷却装置具有冷却元件遮盖部，每个冷却元件形成远离基体的冷却元件端部，并且至少一些冷却元件在其自冷却元件端部处连接至冷却元件遮盖部
。
[0026]借助冷却元件遮盖部能够更好地密封定向冷却通道与冷却装置周围的区域，从而能够至少在半导体模块和半导体模块的侧表面处以更有针对性的方式引导对流并进而有利地对其进行冷却
。
[0027]在冷却装置的另一有利实施例中，冷却元件遮盖部由与冷却体和
/
或冷却元件的
基体相同的金属材料制成
。
[0028]因此，由于金属设计，冷却元件遮盖部还具有基体和
/
或冷却元件的通常非常好的热冷却特性，从而改善了在半导体模块的操作期间产生的热损失到半导体模块周围的消散
。
能够有利地进行冷却装置
。
[0029]在冷却装置的另一有利实施例中，冷却元件由基体，冷却元件和冷却元件遮盖部一体地设计
。
[0030]以这种方式呈现的整体结构使得能够生产紧凑且工业上廉价的冷却装置
。
[0031]由于半导体模块嵌入在冷却元件之间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种冷却装置
(1)
，具有半导体模块
(2)
和用于冷却所述半导体模块
(2)
的冷却体
(3)
，其中，
‑
所述半导体模块
(2)
具有第一覆盖表面和第二覆盖表面
(4
，
5)
和多个侧表面
(6)
，
‑
所述第一覆盖表面
(4)
背离所述第二覆盖表面
(5)
，
‑
在覆盖表面
(4
，
5)
之间形成所述半导体模块
(2)
的模块空间
(7)
，所述模块空间由所述侧表面
(6)
包围，
‑
所述冷却体
(3)
具有基体
(8)
，
‑
在所述基体
(8)
的第一表面
(22)
处形成从所述基体
(8)
突出的冷却元件
(9)
，
‑
所述半导体模块
(2)
在所述第一覆盖表面
(4)
处与所述基体
(8)
的所述第一表面
(22)
连接，以及
‑
所述半导体模块
(2)
嵌入在至少一些所述冷却元件
(9)
之间
。2.
根据权利要求1所述的冷却装置
(1)
，其中，所述冷却元件
(9)
形成为冷却肋
(10)
或针肋片
(11)
或形成为冷却肋
(10)
和针肋片
(11)
的组合
。3.
根据权利要求1或2中任一项所述的冷却装置
(1)
，其中，所述半导体模块
(2)
在所述半导体模块的第二覆盖表面
(5)
处与构件承载元件
(12)、
尤其印刷电路板
(13)
连接
。4.
根据前述权利要求中任一项所述的冷却装置
(1)
，具有冷却元件遮盖部
(15)
，其中，所述冷却元件
(9)
各自形成背离所述基体
(8)
的冷却元件端部
(14)
，并且至少一些所述冷却元件
(9)
在所述冷却元件的冷却元件端部
(14)
处与所述冷却元件遮盖部
(15)
连接
。5.
根据权利要求4所述的冷却装置
(1)
，其中，所述冷却元件遮盖部
(15)
由与所述冷却体
(3)
的所述基体
(8)
和
/
或所述冷却元件
(9)
相同的金属材料制成
。6.
根据权利要求5所述的冷却装置
(1)
，其中，所述冷却体
(3)
由所述基体
(8)、
所述冷却元件
(9)
和所述冷却元件遮盖部
(15)
一体式地形成
。7.
根据权利要求4所述的冷却装置
(1)
，其中，所述冷却元件遮盖部
(15)
形成为构件承载元件
(12)、<...

【专利技术属性】
技术研发人员：本诺，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：