本发明专利技术涉及用于紧压包装的散热器和冷却及包装叠层。提供了用于直接冷却至少一个电子装置包装（２０）的散热器（３００）。电子装置包装具有上接触表面（２２）和下接触表面（２４）。散热器包括由至少一种热传导性材料形成的冷却件（３１０）。冷却件限定构造成用以接收冷却剂的多个进入歧管（１２），以及构造成用以排放冷却剂的多个排出歧管（１４）。进入歧管和排出歧管是交错的。冷却件还限定了构造成用以接收来自于进入歧管的冷却剂且将冷却剂输送给排出歧管的多个毫通道（１６）。毫通道及进入歧管和排出歧管还构造成用以通过与冷却剂的直接接触来直接冷却电子装置包装的上接触表面和下接触表面中的一者，使得散热器构成一体式散热器。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术大体上涉及功率电子设备，且更具体地涉及用于功率电子设备的改进式冷 却。
技术介绍
大功率转换器如中压工业驱动器、用于油气的变频器、牵引驱动器、柔性AC传输 (FACT)装置，以及其它大功率转换设备，如整流器和逆变器，通常包括具有液体冷却的紧压 包装(press-pack)功率装置。功率装置的非限制性实例包括集成门极换向晶闸管(IGCT)、 二极管、绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)、晶闸管以及门极可关断晶闸管(GTO)。紧压包装装 置对于大功率应用特别有利，并且紧压包装的好处包括双面冷却，以及在故障期间不会出 现等离子爆炸的情形。为了构造使用紧压包装装置的大功率转换器电路，通常夹入散热器和紧压包装装 置来形成叠层(stack)。现有技术水平的功率转换器叠层通常使用具有直径较大的冷却通 道的常规液冷式散热器。散热器和功率装置并未集成到现有技术水平的功率转换器叠层 中。在有些应用中，热脂层设置在紧压包装装置和液冷散热器中的各个紧压包装装置和液 冷散热器之间。在其它应用中，这些层中的至少一些层是仅由压力保持在一起，而没有热脂 在它们之间。该布置产生了显著的接触阻抗。这种功率转换器叠层的其它不足之处包括从 半导体结至液体有较高的热阻抗，以及由于所包括零件的数目而使叠层组件的结构和工艺 较为复杂。因此期望的是，改善使用紧压包装装置的功率转换器叠层的热性能和包装。更具 体而言，期望的是，减小从半导体结至液体的热阻抗以便提高可靠性和/或功率密度。进一 步期望的是，提供一种相对简单的叠层组件结构来提高可维修性。
技术实现思路
简而言之，本专利技术的一个方面在于一种用于直接冷却至少一个电子装置包装 (package)的散热器。该电子装置包装具有上接触表面和下接触表面。散热器包括由至少 一种热传导性材料形成的冷却件。冷却件限定了构造成用以接收冷却剂的多个进入歧管， 以及构造成用以排放冷却剂的多个排出歧管。进入歧管和排出歧管是交错的。冷却件还限 定了构造成用以接收来自于进入歧管的冷却剂且将冷却剂输送给排出歧管的多个毫通道 (millichannel)。毫通道及进入歧管和排出歧管还构造成用以通过与冷却剂直接接触来 直接冷却电子装置包装的上接触表面和下接触表面中的一者，使得散热器构成一体式散热ο本专利技术的另一个方面在于包括至少一个散热器的冷却及包装叠层。该散热器包括 冷却件，该冷却件限定构造成用以接收冷却剂的多个进入歧管、构造成用以排放冷却剂的 多个排出歧管，以及构造成用以接收来自于进入歧管的冷却剂且将冷却剂输送给排出歧管 的多个毫通道。进入歧管和排出歧管是交错的。叠层还包括具有上接触表面和下接触表面的至少一个电子装置包装。歧管和毫通道设置成邻近于上接触表面和下接触表面中的相应 一个接触表面，用于通过与冷却剂直接接触来直接冷却该相应的表面，使得散热器构成一 体式散热器。附图说明当参照附图研读如下详细描述时，本专利技术的这些及其它特征、方面和优点将变得 更容易理解，所有附图中的相似标号表示相似的零件，在附图中图1描绘了具有上散热器和下散热器的电子装置包装；图2示出了具有并入到单个冷却件中的毫通道和歧管的散热器；图3示出了用于图2或图4中的散热器的径向毫通道的截面；以及图4示出了增加了径向通道数目的散热器设计；图5示出了构造成用于多个电子装置包装的冷却及包装叠层；图6为图2或图4中的歧管布置的截面图；图7示出了用于本专利技术的双面散热器的密封布置；以及图8为示出用于本专利技术的双面散热器实施例的偏移歧管布置的截面图。尽管上述图形列出了备选实施例，但还可构思出本专利技术的其它实施例，正如如下 论述中将提到的。在所有情况下，本公开内容都是通过代表而非限制的方式来介绍本专利技术 的所示实施例。本领域的技术人员可设计出落入本专利技术原理的范围和精神内的多个其它修 改和实施例。零件清单2散热器的第一表面3进入腔室4散热器的第二表面5排出腔室 10散热器11进入端口 12进入歧管13排出端口 14排出歧管16毫通道20电子装置包 装(紧压包装)21半导体装置22电子装置包装的上接触表面23晶片M电子装置包装 的下接触表面25上热膨胀系数(CTE)匹配板沈紧压包装壳体27下热膨胀系数(CTE)匹 配板观上电极四下电极100冷却及包装叠层300散热器302用于收容0形圈的凹槽 304垫圈(0形圈)310冷却件具体实施例方式参照图1至图4，描述了用于直接冷却至少一个电子装置包装20的散热器300。例 如，如图1中所示，示例性的电子装置包装20具有上接触表面22和下接触表面24。散热 器300包括由至少一种热传导性材料形成的冷却件310。例如，如图2和图4中所示，冷却 件310限定了构造成用以接收冷却剂的多个进入歧管12，以及构造成用以排放冷却剂的多 个排出歧管14。例如，如图2、图4、图6和图8中所示，进入歧管和排出歧管为交错的(相 间错杂的)。冷却件310还限定了构造成用以接收来自于进入歧管的冷却剂且将冷却剂输 送给排出歧管的多个毫通道16。毫通道16及进入歧管12和排出歧管14还构造成用以通 过与冷却剂直接接触来直接冷却电子装置包装20的上接触表面22和下接触表面M中的 一个接触表面，使得散热器构成一体式散热器。更具体而言，歧管12，14和毫通道16设置 成邻近于上接触表面22和下接触表面24中相应的一个接触表面，用于通过与冷却剂直接 接触来冷却该相应的表面。根据更为具体的实施例，毫通道16及进入歧管12和排出歧管 14构造成用以将冷却剂均勻地输送给被冷却的电子装置包装的上接触表面22和下接触表 面M中的相应的一个接触表面。因此，散热器300 —体地形成到电子装置包装20中，其中，散热器300通过与冷却 剂直接接触来冷却电子装置包装20。换句话说，一体式散热器300的毫通道16及进入歧 管12和排出歧管14在面对功率装置包装20的一侧敞开，使得流过毫通道16的冷却剂可 直接接触功率装置包装20。这种布置是对现有技术的自含式(self-contained)散热器的 显著改进，在现有技术的自含式散热器中，冷却剂包含在散热器内，且因此必须经由散热器 外壳来间接地冷却该装置。通过除去这些附加的热层，本专利技术的一体式散热器300提供了 对功率装置的增强冷却。冷却件310可使用各种热传导性材料形成，其非限制性的实例包括铜、铝、镍、钼、 钛、它们的合金、金属基体复合材料如铝碳化硅(AlSiC)、铝石墨，以及陶瓷如氮化硅陶瓷。 冷却件可进行铸造和/或机加工。例如，冷却件310可进行铸造，且之后进行机加工用以进 一步地限定细微特征和表面要求。冷却剂的非限制性实例包括去离子水及其它非导电液体。对于特定的实施例，歧管12，14具有相对大于毫通道16的直径。在一个非限制性 实例中，毫通道的宽度在大约0. 5mm至大约2. Omm的范围内，而毫通道的深度在大约0. 5mm 至大约2mm的范围内。具体而言，通道的厚度可确定成用以确保半导体上的压力均勻性。通 过使半导体上的压力分布更为均勻，半导体的性能就不会受到损害。此外，应当注意到，毫 通道16和歧管12，14可具有多种截面形状，包括但不限于环形、圆形、梯形、三角形，以及正 方形/矩形截面。通道形状基于应用场合和制造约束进行选择，且会影本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于直接冷却至少一个电子装置包装（２０）的散热器（３００），所述电子装置包装具有上接触表面（２２）和下接触表面（２４），所述散热器包括由至少一种热传导性材料形成的冷却件（３１０），其中，所述冷却件限定： 构造成用以接收冷却剂的多个进入歧管（１２）； 构造成用以排放所述冷却剂的多个排出歧管（１４），其中，所述进入歧管和所述排出歧管为交错的；以及 构造成用以接收来自于所述进入歧管的所述冷却剂且将所述冷却剂输送给所述排出歧管的多个毫通道（１６），其中，所述毫通道及所述进入歧管和所述排出歧管还构造成用以通过与所述冷却剂的直接接触来直接冷却所述电子装置包装的上接触表面和下接触表面中的一个接触表面，使得所述散热器构成一体式散热器。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：SS冈图里，M巴拉苏布拉马尼亚姆，RV马利娜，RA博普雷，L颜，RS张，LD斯特瓦诺维克，AG保世，SA索洛维奇，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US
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