液体冷却的功率半导体模块制造技术

描述一种液体冷却的功率半导体模块（1）。该功率半导体模块（1）具有电绝缘的壳体（11），在该壳体中布置有如下冷却装置（13）以及功率电子子系统（12），该冷却装置具有用于冷却液体的冷却液体入口（131）和冷却液体出口（133），其中，冷却装置（13）具有冷却室（132），在该冷却室中功率电子子系统（12）与冷却液体形成热接触。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及ー种液体冷却的功率半导体模块。
技术介绍
液体冷却的功率半导体模块已公知，其中液体冷却在高电流密度的情况下导致半导体器件中出现的损耗热可靠地导出。在DE 10205408A1中描述了一种半导体模块，其布置在壳体中，该壳体在一侧上通过液体冷却的冷却体封闭。在DE 602005006310T2中描述了流量分配模块，其设置用于分配液体的、经由有待冷却的表面的流量。此外如下地设置，即，多个这样的模块被堆叠。该流量分配模块具有用于有待冷却的半导体衬底的容纳空间，其中在流量分配模块的壳体中设置有用于容纳电连接端子的孔。这样通过将流量分配模块与半导体衬底的彼此堆叠可以构建液体冷却的半导体模块。
技术实现思路
本技术的任务是建立ー种具有功率电子装置的、改进的液体冷却的功率半导体模块，该功率半导体模块使得，能够简单地构建由功率半导体模块构成的功率电子装置。根据本技术，该任务借助权利要求I的主题来解決。提出了ー种液体冷却的功率半导体模块，其中如下地设置，即，功率半导体模块具有电绝缘壳体，在该壳体中布置有冷却装置(该冷却装置具有用于冷却液体的冷却液体入口和冷却液体出口)以及功率电子子系统，其中冷却装置具有冷却室，在所述冷却室中功率电子子系统与冷却液体形成热接触。通过有待冷却的功率电子子系统和液体流经的冷却装置在壳体中的布置获得了特别是较简单的结构，其中该功率电子子系统和该冷却装置通过壳体而在运输、安装和运行中受到最佳地保护。功率电子子系统可以是半桥电路，该半桥电路特别是在级联布置中适于使用在风カ设备中。可以如下地设置，即，冷却装置由电绝缘的材料构造。冷却装置例如可以构造为由热塑性塑料构成的、借助压铸制造的塑料体。但也可以如下地设置，S卩，冷却装置由金属或由金属合金构造。冷却装置例如可以由招合金构造。可以如下地设置，S卩，功率电子子系统的控制接头构造为接触弹簧，该接触弹簧在压カ下贴靠在控制电路板的触点上。由此产生了特别易于安装的结构，其中可以取消用于将控制接头彼此连接和/或与控制模块连接的钎焊或焊接作业。控制电路板可以具有电印制导线，该电印制导线将控制电路板的触点与电插接器的接触元件连接，所述电插接器布置在控制电路板的端部区段处。控制电路板的电插接器可以构造为内置式插头和/或插座。当控制接头划分到多于ー个的插接器上(例如到两个插接器上)吋，则在ー个插接器构造为内置式插头而另ー个插接器构造为插座的情况下可以获得极性反接保护。可以如下地设置，S卩，冷却液体入口和冷却液体出口以及电插接器布置在功率半导体模块的端面上。于是得到了特别易于安装的结构，因为在安装步骤中不仅可以建立用于冷却液体的连接而且可以建立用于传输控制信号的电连接。进ー步可以如下地设置，S卩，在壳体中还布置有电容器，该电容器与内部直流接头电连接。该电容器可以设置为保护电容器和/或滤波电容器。所述电容器可以有利 地与冷却装置热接触。这样，电容器可以设置有更小的结构形状，并且/或者所述电容器的使用寿命可能由于热负荷减小而提高，从而使得功率半导体模块具有提高的可靠性。可以如下地设置，即，内部直流母线(Gleichspannungsverschienung)将内部直流接头彼此连接并且与电容器和外部直流接头连接。类似布置也可以设计用于交流接头。可以设置如下功率电子装置，该功率电子装置包括多个前面所描述的功率半导体模块和外部冷却装置，在该外部冷却装置上并排地布置有功率半导体模块，并且所述外部冷却装置具有用于冷却液体的第一通管和第二通管，其中，模块侧的冷却液体入口与第一通管、并且模块侧的冷却液体出口与第二通管液体密封地连接，或者反过来。在一个优选的构造中，功率半导体模块在冷却剂环路中并联。但也可以如此地构造通管，使得功率半导体模块在冷却剂环路中串联。功率电子装置还可以包括控制模块。该控制模块在最简单的情况下可以将外部线路分配到功率半导体模块上。但也可以如下地设置，即，控制模块具有电子控制电路，该电子控制电路控制和监控例如功率半导体模块的运行。可以如下地设置，S卩，外部冷却装置具有导线通道，在该导线通道中布置有总线印刷电路板，该总线印刷电路板具有插接器，该插接器可以与功率半导体模块的控制插接器连接，并且可以与控制模块的控制插接器连接。功率半导体模块可以在放置到外部冷却装置上之后经由插接器在控制侧彼此连接并且与控制模块连接。在具有基本上方形结构的功率半导体模块的ー个特别有利的三维设计方案中，在功率半导体模块的底侧上布置有用于控制功率半导体模块的电插接器以及模块侧的冷却液体入口和模块侧的冷却液体出口，并且在两个彼此对置的端侧上布置有直流接头和交流接头，用于将功率半导体模块接入到功率电流回路中。在液体冷却装置上，紧密地布置有具有朝向彼此的侧面的功率半导体模块。由此也是在这样构成的功率电子装置中，直流接头布置在其中ー侧上，并且交流接头布置在另ー侧上，由此可以特别简单地进行例如功率半导体模块的级联。在该结构中，作为另外的优点达到了，辅助接头(也就是控制接头)和负载接头(也就是直流接头和交流接头)布置在功率半导体模块的不同的侧面上，并且因此有效地去耦合。附图说明现在借助实施例更为详细地阐述本技术。其中图I以透视示图示出根据本技术的功率半导体模块的ー个实施例；图2示出具有已安放的控制电路板的图I中的功率半导体模块；图3示出由图I中的功率半导体模块构建的功率电子装置；图4以透视示图示出了功率半导体模块的第二实施例；图5a示出从直流接头来观察的图4中的功率半导体模块；图5b示出从交流接头来观察的图4中的功率半导体模块。具体实施方式图I示出了部分构建的功率半导体模块1，该功率半导体模块在所示的例子中在一个壳体11中(參见图3)具有四个功率电子子系统12，所述四个功率电子子系统布置在共同的冷却装置13上。四个子系统12以每两个子系统彼此对置的方式布置在壳体11中。功率电子子系统12可以是半桥电路，例如用于在风力设备中使用。冷却装置13由电绝缘的塑料构成。冷却装置13具有构造为分配通道的用于冷却液体的输入区段和构造为汇集通道的用于冷却液体的输出区段。输入区段和输出区段彼此平行地布置。在这两个区段之间布置有四个槽式的冷却室132，其槽开ロ分别由有待冷却的功率电子子系统12的衬底覆盖。在包围槽开ロ的端面与功率电子子系统12的朝向冷却室132的衬底表面之间布置有环形的密封元件(在图I中未示出)，该密封元件例如可以布置在所配属的冷却室132的端面中的环绕的槽中。冷却液体在模块侧的冷却液体入口 131中在输入区段的输入口处进入冷却装置13并且从那里流入四个冷却室132中，在所述四个冷却室中冷却装置与功率电子子系统11的半导体器件的衬底达到直接接触。在该优选的构造中前提条件是，冷却液体是不导电的。由冷却室132出来的受热的冷却液体在冷却装置13的输出区段中汇集并且在模块侧的冷却液体出口 133处出来。可以如下地设置，即，多个这样的功率半导体模块I布置在外部冷却装置2上，如以下在图3中进ー步描述的那样。功率电子子系统12具有交流接头121、两个内部直流接头122和外部直流接头123 (參见图3)。内部直流接头122借助内部直流母线122v (參见图3)彼此连接并与电容器122本文档来自技高网...

【技术保护点】
液体冷却的功率半导体模块（1），其特征在于，所述功率半导体模块（1）具有电绝缘的壳体（11），在所述壳体中布置有冷却装置（13）以及功率电子子系统（12），所述冷却装置具有用于冷却液体的冷却液体入口（131）和冷却液体出口（133），其中，所述冷却装置（13）具有冷却室（132），在所述冷却室中所述功率电子子系统（12）与所述冷却液体形成热接触。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·贝克达尔，英戈·博根，拉尔夫·埃勒，哈拉尔德·科波拉，汤姆斯·施托克迈尔，
申请(专利权)人：赛米控电子股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：