[发明专利]具有螺旋歧管的一体式散热器

说明书

相关申请的交叉引用

本申请为Satish Gunturi等人的名称为″Heat sink and cooling and packaging stack for press-packages″的美国专利申请序列No.12/193,441的部分延续申请，该专利申请通过引用整体并入本文中。

技术领域

本发明主要涉及功率电子设备，且更具体地涉及用于功率电子设备的改进式冷却。

背景技术

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，且紧压包装的益处包括双面冷却，以及在故障期间不会出现等离子激增的情形。

为了构造使用紧压包装装置的大功率转换器电路，通常夹持散热器和紧压包装装置而形成叠层(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散热器。在一些应用中，热脂层设置在相应的紧压包装装置与常规液冷散热器之间。在其它应用中，至少一些层仅由压力保持在一起，而没有热脂在它们之间。这种布置导致了显著的热接触阻抗。这种布置导致了显著的接触阻抗。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相对较高的热阻抗，以及由于包括许多零件而使叠层组件的结构和工艺较为复杂。

因此，将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，将期望的是针对高可靠性和/或高功率密度而减小从半导体结至液体的热阻抗。还将期望的是针对高的可维护性而提供一种相对简化的叠层组件结构。

发明内容

本发明的一个方面在于一种用于直接地冷却具有上接触表面和下接触表面的至少一个电子装置包装(或组件，package)的散热器。该散热器包括由至少一种热传导性材料形成的冷却件，其中，该冷却件限定构造成用以接收冷却剂的至少一个入口歧管和构造成用以排出冷却剂的至少一个出口歧管。入口歧管和出口歧管交错并以螺旋布置设置。该冷却件还限定许多毫通道(millichannel)，这些毫通道以径向布置设置且构造成用以接收来自入口歧管的冷却剂和将冷却剂输送至出口歧管。毫通道以及入口歧管和出口歧管还构造成用以通过与冷却剂直接接触来直接地冷却电子装置包装的上接触表面和下接触表面中的一个，使得散热器构成一体式散热器。

附图说明

当参照附图阅读如下详细描述时，本发明的这些及其它特征、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绘出了具有上散热器和下散热器的电子装置包装；

图2为具有结合到单个冷却件中的径向毫通道和螺旋歧管的散热器本体的透视图；

图3为图2中所示的散热器的顶视图；

图4示出了用于图2、图3或图5中的散热器的径向毫通道的示例性截面图；

图5示出了增加径向毫通道数目的散热器设计；

图6为双面散热器的截面视图；

图7为单面散热器的截面视图；

图8为双面散热器的倒置模型，其具有圆形歧管和相对于相应的入口仓室和出口仓室线性地布置的入口分配腔室和出口腔室；

图9为散热器的倒置模型，其具有相对于相应的入口仓室和出口仓室垂直地布置的入口分配腔室和出口腔室；以及

图10示意性地绘出了利用垫圈而密封到相邻电子设备包装上的双面散热器。

尽管上述附图列举了备选实施例，但还可构思出本发明的其它实施例，如在论述中所提到的。在所有情形中，本公开内容都是通过代表而非限制的方式来介绍本发明的所示实施例。本领域的普通技术人员可设计出落入本发明原理的范围和精神内的许多其它变型和实施例。

零件清单

2 冷却件的第一表面

4 冷却件的第二表面

10 散热器

16 冷却件

20 电子装置包装

21 半导体装置

22 上接触表面

23 晶片

24 下接触表面

25 上CTE匹配板

26 壳体

27 下CTE匹配板

28 上电极