[发明专利]冷却装置及其制造方法

说明书

本发明提供了一种冷却装置及其制造方法。所述冷却装置用于冷却安装在电路板(17)上的多个电子部件(18)。所述装置(1)包括接触片(2)，所述接触片被成形为形状与所述多个电子部件(18)相符，并且包括冷却面(22)以及用于抵靠所述多个电子部件(18)配合的配合面(21)。外壳(3)被安装到所述冷却面(21)，并限定用于供冷却剂液体循环通过的冷却剂输送回路。可以设置联接件(14)以便将所述配合面(21)朝向所述多个电子部件(18)偏压。

技术领域

本公开涉及一种用于冷却安装在电路板上的多个电子部件的冷却装置及其制造方法。本公开特别涉及用于冷却汽车应用所用的电子控制单元以及最特别地多域控制器(MDC)的冷板。

背景技术

一些电子部件在使用期间变热，这可能随后损害它们的功能或导致部件损坏。因此，通常将冷却装置装配到电子电路系统以将其操作温度维持在可接受的容限内。对于特别高要求的应用，由于液体冷却系统的高冷却效率而经常使用液体冷却系统。常规的液体冷却系统通常具有冷板，该冷板是通常具有扁平金属本体的装置，该扁平金属本体具有冷却通道或冷却管的内部回路，冷却剂流体可通过该冷却通道或冷却管循环。在使用中，冷板抵靠电子部件装配，且随着部件变热，热量通过本体和冷却管被传递到冷却剂中，热量从冷却剂被输送远离回路。

尽管印刷电路板(PCB)上的一些电子部件在使用中会变得非常热，但是其它部件不会。例如，芯片上系统(SoC)可以被认为是“热部件”，因为它通常在工作时产生大量废热。相反，诸如二极管或电容器之类的无源部件可以被认为是“冷部件”，因为它们通常将保持相对冷。同时，热的部件通常在几何形状上比周围的较冷的无源部件低(即，更扁平)。因此，当扁平的冷板被装配在PCB上时，冷板通常抵接较高的冷部件的顶部，但在冷板和较低的热部件的顶部之间留有间隙。由于这些空气间隙否则将对来自冷板旨在冷却的部件的热传递提供屏障或障碍，因此需要在这些间隙中装配所谓的“基座”。这些基座通常由与冷板的本体相同的金属形成，并且提供了热传导材料柱，以便建立从热部件到冷板的热路径。

上述常规布置的问题在于，不管基座材料的热导率如何，热路径的长度意味着基座仍然呈现显著的热阻。基座由此在热部件和冷却剂之间提供了次优的热连接。

上述问题因为确保基座和热部件之间的良好热接触的挑战而进一步加剧。特别地，部件和基座的相对面之间的空气间隙会显著地降低热传导。这些间隙可以是从由表面粗糙度引起的非常小的孔到由损害组件的尺寸稳定性的生产变化引起的较大间隙的任何间隙。例如，PCB可能不是完全扁平或平坦的，导致一些部件被安装得比其它部件更远离冷板。为了减轻这种情况，通常施加一层热界面材料(TIM)以填充这些间隙，从而改进部件之间的接合处的配合。然而，由于可能出现较大的间隙，通常施加相对厚的TIM层以确保有足够的材料来完全填充间隙。不幸的是，这损害了总的热导率，因为尽管TIM是比空气更好的热导体，但它并不像在热部件和冷却结构之间提供非常紧密的连接那样有效。

US 2014/0233175公开了一种试图解决上述问题中的一些问题的冷板。在这种布置中，冷板设置有孔，较高的无源电子部件可以穿过该孔突出，从而允许冷板位于更靠近电路板上的较热、较低高度的装置。然而，对于这种布置存在许多问题。首先，其制造相对复杂和昂贵。例如，对于每个特定的电路布局，必须在冷板金属中形成或机加工出高部件孔。此外，孔的位置被限制于冷板的不包含延伸穿过冷板本体的整体冷却剂通道或管的区域，这给设计强加了显著的限制。此外，由尺寸变化引起的较大基座间隙的问题未被消除。例如，导致PCB弯曲的变形仍可能导致一些部件被定位成更远离刚性冷板的平坦冷却面。因此，US2014/0233175教导的布置仍然需要TIM用作间隙填充物。

因此，仍然需要一种用于冷却安装到电路板的部件的改进的冷却装置。

发明内容

本公开涉及一种冷却装置和用于制造冷却装置的方法，该冷却装置用于冷却安装在电路板上的多个电子部件。冷却装置可以是与安装到印刷电路板的电子控制单元或多域控制器一起使用的冷板。