[发明专利]具有增大的冷却面的紧凑的功率电子模块

说明书

一种功率电子模块，具有第一电路载体(5，10，11)以及电接触地布置在该第一电路载体(5，10，11)的上部的扁平侧的电子组件(20，30)和与该第一电路载体(5，10，11)的下侧热接触的第一冷却体(40)，其中，该模块至少具有布置在第二电路载体(5，10，11)的上侧的第二组件(20，30)和布置在该第二电路载体(5，10，11)的下侧的第二冷却体(40)，其中，该第一电路载体和该第二电路载体(5，10，11)以朝向彼此的上侧布置并且在这些组件(20，30)之间的空间中布置有与这些组件(20，30)电绝缘的至少一个中央散热器(60，61，63，64)，其中，这些组件(20，30)和该至少一个中央散热器(60，61，63，64)埋入在导热的浇注料(50)中，其中，该模块具有数量N≥3个的电路载体(5，10，11)连同装配在这些电路载体的上侧的组件(20，30)和装配在这些电路载体的下侧的冷却体(40)，以这些组件(20，30)彼此指向的侧面被布置成在该中央散热器(60，61，63，64)周围形成具有N角多边形作为截面的形状。

技术领域

本发明涉及一种功率电子模块，具有电路载体和电接触地布置在电路载体的上部的扁平侧的电子组件以及与电路载体的下侧热接触(也就是说，能够导热地连接至电路载体的下侧)的冷却体。

背景技术

功率电子设备的组件包括预先结构化以用于电连接的组件载体(例如电路板)，该组件载体装备有适合于高电流的部件。该组件体现功率电子模块的在运行中被电流流过的组成部分。由此，该组件形成由于欧姆损耗功率而引起的热源。

该模块的其他组成部分尤其用于通过与散热器的接触面运走所生成的热，其中，主要的散热器通常是空气冷却的或者水冷却的冷却体。在电流较高且同时冷却不足的情况下，面临组件毁坏的风险。

常见的电路载体例如是铜质冲裁网格或者有机绝缘的或陶瓷绝缘的电路板或组件载体，其具有导轨结构。部件通过经挤压的或者材料连接的接触元件(例如接合线或者细带)与电路载体的导轨电连接。电路载体或者自身热膨胀地设计(例如通过在下侧的厚的金属层，该金属层藉由绝缘涂层与上侧的导电的导体电绝缘)，或者电路载体是陶瓷形成的，具有布置在上侧的、典型地薄的导轨并且装配在单独的金属的热膨胀板上。

在本说明书的上下文中，热膨胀总是在电路载体的下侧进行，也就是说，电路载体能够具有额外装配的热膨胀板或者还自身热膨胀地起作用。电路载体的下侧与主要的散热器力配合地并且形状配合地处于热接触。与此相比，在电路载体的上侧，在组件中由于欧姆损耗而产生热。

组件通常埋入(或者还：浇注)在诸如硅胶或者电绝缘的环氧树脂的电绝缘材料中，其中，绝缘材料常常具有同样高值的热绝缘性。仅功率电子模块的外部的联接触点保持裸露。

将热从组件运走至冷却体在如下两个时间标度上进行：脉冲功率(＜1秒)和持续功率(＞＞1秒)。脉冲功率非常短，以便直接到达散热器并且必须暂时被接收在组件附近的绝缘材料的热物质中。而持续功率引起损耗功率的持续的热流沿着热梯度经过所有可导热的材料到达散热器。

为了改善冷却，已经提出了导热好的并且同时电绝缘的浇注料作为绝缘材料，例如在DE 1 514 413 A1中提出一种无机的接合剂。专利文件EP 3 066 684 B1同样使用一种导热的接合剂，以便在其处于热膨胀板的装配侧上的组件上方的表面上以热接触的方式布置第二冷却体(尤其参见EP 3 066 684 B1的图3和图4)。

导热的接合剂很好地适合于接收脉冲功率。然而，其导热能力处于1与20W/(m*K)之间的范围中并且由此比常见的冷却体的导热值低一个至二两个数量级。在连续运行中，尽管在组件的两侧进行冷却，EP 3 066 684 B1的功率模块的发热仍非常不对称地进行，因为大部分所产生的热可能首先放出至热膨胀板的下侧的冷却体。因此，浇注料的表面上的第二冷却体的工作在很大程度上并不高效。

发明内容

因此，本发明的目的是，提供一种具有改善的冷却的尽可能紧凑的功率电子模块。