專利名稱：具有肋式冷卻體的冷卻裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有肋式冷卻體的冷卻裝置，所述肋式冷卻體具有基底和冷卻
肋，這些冷卻肋沿相同方向從所述基底突起并且通過間隙空間彼此保持間隔。
背景技術：
這種冷卻裝置例如應用在電子的功率半導體模塊中，以便從該模塊的電子功率半導體結構元件導出損耗功率。 冷卻裝置的肋式冷卻體通常由擠壓型材或者沖擠型材制成，冷卻介質沿肋式冷卻體的冷卻肋的縱向流過該肋式冷卻體。耗散熱的熱傳遞通常垂直于該方向也就是說從基底出發(fā)朝向冷卻肋的方向進行。 在已知的肋式冷卻體中，流過間隙空間的冷卻介質是以不均勻的方式加熱的。與遠離待冷卻的功率結構元件的區(qū)域相比，在待冷卻的功率結構元件附近，冷卻劑被更大程度地加熱，從而在冷卻介質中出現了溫度變化曲線的不期望的分層結構(Schichtenbildimg)。該分層結構意味著，在冷卻肋的根部區(qū)段附近冷卻介質的加熱程度比冷卻介質的平均加熱程度更大。結果是，已知冷卻裝置(其具有沿其縱向被穿流的肋式冷卻體)的冷卻功率不能滿足需要。在肋間距較小(與此相關，散熱表面有利地是較大的)的肋式冷卻體中存在由于污染以及由此造成的阻塞而導致局部溫度過高的危險，這是因為在阻塞的地方至少部分地阻塞該間隙空間，并且被阻塞的間隙空間喪失了冷卻效果。
發(fā)明內容
考慮到上述這些情況，本發(fā)明的任務在于實現開頭所述類型的冷卻裝置，該冷卻裝置具有明顯改善的冷卻效果。 根據本發(fā)明，該任務通過權利要求1的特征來解決，也就是說解決方法在于，所述肋式冷卻體與流動介質轉向體組合，所述流動介質轉向體具有指狀肋，這些指狀肋伸入所述肋式冷卻體的所述冷卻肋之間的間隙空間，從而在所述肋式冷卻體和所述流動介質轉向體之間形成流道，所述流道是針對沿橫向環(huán)流流過所述肋式冷卻體的所述冷卻肋和所述流動介質轉向體的所述指狀肋的冷卻介質而設置的。 在已知肋式冷卻體中，冷卻介質沿冷卻肋縱向流過相鄰冷卻肋之間的間隙空間，而在本發(fā)明的冷卻裝置中，冷卻介質橫向于冷卻肋和指狀肋流過由該冷卻肋和指狀肋限定的流道。由此避免上面提及的溫度分層結構。此外通過本發(fā)明構造方式避免了局部通道污染的負面效果。因而明顯改善本發(fā)明冷卻裝置的冷卻效果。 已被證實的特別有利之處在于，在本發(fā)明冷卻裝置中，所述流道的在一側通過所述指狀肋頂端區(qū)段限定的橫截面與剩余的流道的橫截面相比較小，因為由此在所述流道的由指狀肋頂端區(qū)段在一側限定的區(qū)段中，流動速度加大，并因而增強在該區(qū)域中、即冷卻肋根部區(qū)域中的熱傳遞，進而改善冷卻效果。 在冷卻肋根部區(qū)域中，在冷卻介質與冷卻裝置之間的溫差最大的區(qū)域中冷卻效果因此為最佳。 通過充分利用全部體積流量獲得將冷卻介質的加熱降至最小程度的優(yōu)點。例如，在體積流量為201/min并且待導出的功率損耗為3kW情況下，由50%水和50%乙二醇組成的冷卻介質的變熱例如僅為2. 5K。 在本發(fā)明冷卻裝置方面，已證實的有利之處在于，所述肋式冷卻體的這些冷卻肋具有下述的橫截面輪廓，所述橫截面輪廓從所述肋式冷卻體基底開始朝向所述冷卻肋的頂端縮小。所述流動介質轉向體的這些指狀肋可以具有下述橫截面輪廓，所述橫截面輪廓具有至少近似恒定的壁厚。 根據本發(fā)明，所述流動介質轉向體在一側可以構成有用于冷卻介質的流入通道，而在對置的另一側構成有用于冷卻介質的流出通道。同樣，所述流動介質轉向體可以在其彼此對置的兩側具有各一個流入通道并且在中間區(qū)域具有流出通道。
根據附圖所示的本發(fā)明冷卻裝置的實施例的以下說明得到其他細節(jié)、特征和優(yōu)點，圖中以局部立體視圖示出本發(fā)明冷卻裝置。
具體實施例方式
附圖示出冷卻裝置10的結構，其具有肋式冷卻體12和流動介質轉向體14。肋式冷卻體12具有基底16和冷卻肋18，這些冷卻肋18以材料一體化且相互保持間隔方式沿相同方向從基底16突起。 流動介質轉向體14具有指狀肋20，這些指狀肋20伸入間隙空間22，這些間隙空間22形成在冷卻肋18之間。因而在肋式冷卻體12和流動介質轉向體14之間形成流道24，流道24是針對沿橫向環(huán)流流過肋式冷卻體12的冷卻肋18和流動介質轉向體14的指狀肋20的冷卻介質而設置的。為實現此目的，流動介質轉向體14在一側設有冷卻介質的流入通道26，而在對置的另一側設有冷卻介質的流出通道28。在肋式冷卻體12和流動介質轉向體14之間的流道24內的冷卻介質流入方向在附圖左側通過箭頭30表示，并且冷卻介質流出方向在右側通過箭頭32表示。 通過雙箭頭34示出的流道24橫截面在指狀肋20頂端部分36的區(qū)域中比剩余的流道24的橫截面更小，從而在這里沿橫向流經流道24的冷卻介質的流動速度更快。由此在冷卻肋18根部38的區(qū)域中熱量導出較好，因而獲得冷卻裝置10的最佳冷卻效果。
為了加大指狀肋20的相鄰頂端區(qū)段36之間的流道的橫截面，肋式冷卻體12的冷卻肋18具有下述的橫截面輪廓，該橫截面輪廓從基底16 (也就是從根部38)開始朝向各自的指狀肋20頂端40縮小。流動介質轉向體14的這些指狀肋20例如具有下述橫截面輪廓，其具有至少近似恒定的壁厚。 耗散熱沿箭頭42所示的方向傳遞至電子功率模塊(未示出)的冷卻裝置10。例如利用固定螺栓來固定該未示出的功率模塊，該固定螺栓可以擰入形成在肋式冷卻體12中的螺紋盲孔44中。 按照適當方式將肋式冷卻體12的冷卻肋18配備給功率芯片(未示出)，也就是設置在功率半導體模塊的功率芯片所處的位置處，從而促進有效冷卻。
流動介質轉向體14借助于密封件46與肋式冷卻體12密封連接
附圖標記列表
10冷卻裝置12(冷卻裝置IO的)肋式冷卻體14(冷卻裝置10的)流動介質轉向體16(肋式冷卻體12的)基底18(肋式冷卻體12的基底16上的)冷卻肋20(流動介質轉向體14的)指狀肋22(冷卻肋18之間的)間隙空間24(肋式冷卻體12和流動介質轉向體14之間的)流道26(冷卻裝置10的)流入通道28(冷卻裝置10的)流出通道30箭頭/冷卻介質的流入方向32箭頭/冷卻介質的流出方向34雙箭頭/ (頂端區(qū)段36處的流道24的)橫截面36(指狀肋20的)頂端區(qū)段38(冷卻肋18的)根部40(冷卻肋18的)頂端42箭頭/(向冷卻裝置io的)熱傳遞44(肋式冷卻體12中的)螺紋盲孔46(肋式冷卻體12與流動介質轉向體14之間的)密封件
權利要求
具有肋式冷卻體(12)的冷卻裝置，所述肋式冷卻體(12)具有基底(16)和冷卻肋(18)，所述冷卻肋(18)沿相同方向從所述基底突起并且通過間隙空間(22)彼此保持間隔，其特征在于，所述肋式冷卻體(12)與流動介質轉向體(14)組合，所述流動介質轉向體(14)具有指狀肋(20)，所述指狀肋(20)伸入所述肋式冷卻體(12)的所述冷卻肋(18)之間的所述間隙空間(22)內，從而在所述肋式冷卻體(12)與所述流動介質轉向體(14)之間形成流道(24)，所述流道(24)是針對沿橫向環(huán)流流過所述肋式冷卻體(12)的所述冷卻肋(18)和所述流動介質轉向體(14)的所述指狀肋(20)的冷卻介質而設置的。
2. 根據權利要求l所述的冷卻裝置，其特征在于，所述流道(24)的在一側通過所述指 狀肋(20)的頂端區(qū)段(36)限定的橫截面(34)與剩余的所述流道(24)的橫截面相比較小。
3. 根據權利要求l所述的冷卻裝置，其特征在于，所述肋式冷卻體(12)的所述冷卻肋 (18)具有下述的橫截面輪廓，所述橫截面輪廓從所述肋式冷卻體(12)的所述基底(16)開 始朝向所述冷卻肋(18)的所述頂端(40)縮小。
4. 根據權利要求l所述的冷卻裝置，其特征在于，所述流動介質轉向體(14)的所述指 狀肋(20)具有下述的橫截面輪廓，所述橫截面輪廓具有至少近似恒定的壁厚。
5. 根據權利要求l所述的冷卻裝置，其特征在于，所述流動介質轉向體(14)在一側 具有用于冷卻介質的流入通道(26)，而在對置的另一側具有用于所述冷卻介質的流出通道 (28)。
6. 根據權利要求l所述的冷卻裝置，其特征在于，所述流動介質轉向體(14)在其彼此 對置的兩側具有各一個流入通道(26)并且在中間區(qū)域具有流出通道(28)。
7. 根據權利要求1至6之一所述的冷卻裝置(10)用于功率模塊的應用。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種具有肋式冷卻體的冷卻裝置(10)，肋式冷卻體(12)具有基底(16)和冷卻肋(18)，這些冷卻肋沿相同方向從基底突起并且通過間隙空間(22)彼此保持間隔。為了獲得最佳冷卻效果，肋式冷卻體(12)與流動介質轉向體(14)組合，流動介質轉向體具有指狀肋(20)，這些指狀肋伸入冷卻肋(18)之間的間隙空間(22)，從而在肋式冷卻體(12)與流動介質轉向體(14)之間形成流道(24)，流道是針對沿橫向環(huán)流流過冷卻肋(18)和指狀肋(20)的冷卻介質而設置的。根據本發(fā)明的冷卻裝置具有明顯改善的冷卻效果。
文檔編號H01L23/46GK101794756SQ20101000490
公開日2010年8月4日 申請日期2010年1月20日 優(yōu)先權日2009年1月23日
發(fā)明者克勞斯·巴克豪斯, 路德維希·哈格爾 申請人:賽米控電子股份有限公司