[发明专利]冷却装置及其制造方法

说明书

本发明涉及冷却装置及其制造方法。冷却装置(100)冷却安装在电路板(1)上的多个高功率电子部件(7)。设置多个冷却板组件(3a‑3d)，各冷却板组件包括与高功率电子部件(7)中的一者配合的冷却板(31)。外壳(32)安装至每个冷却板(31)，以在冷却板的表面的至少一部分上方限定冷却剂输送路径。一个或更多个管道(4)连接在冷却板组件(3)之间，以在所述冷却板组件的相应冷却剂输送路径之间流体连通。管道(4)是柔性的，使得冷却板(31)的相对位置是能调节的，以与不同平面中的相应高功率电子部件(7)配合。冷却板(31)由金属板形成，并且每个冷却板包括配合面，该配合面抵靠冷却板的相应高功率电子部件(7)的顶表面平坦地配合。

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。本公开尤其涉及用于冷却汽车应用的电子控制单元的冷却板，更具体地涉及多域控制器(MDC)。

背景技术

一些电子部件在使用期间变热，这随后可能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上以将电子电路系统的工作温度保持在可接受公差内。对于特别高需求的应用，由于液体冷却系统高冷却效率而经常使用液体冷却系统。传统的液体冷却系统通常具有冷却板，该冷却板是通常具有扁平金属主体的装置，该扁平金属主体具有冷却通道或管的内部回路，冷却剂流体可以通过该内部回路来循环。在使用中，冷却板抵靠电子部件装配，并且在部件变热时，将热量通过主体和冷却管传递到冷却剂中，从而通过冷却剂将热量从回路输送走。

尽管印刷电路板(PCB)上的一些电子部件在使用中可能变得非常热，但是其它部件不会。例如，高功率电子部件(诸如，片上系统(SoC))在工作时生成大量的废热，因此对于装置的工作来说，有效地冷却这些热部件极其重要。相反，其它部件可以是低功率部件，低功率部件需要冷却但是生成较少的废热，因此具有较低的热传递需求。通常还存在其它无源部件，诸如，二极管和电容器，它们根本不需要主动冷却。同时，无源部件通常在几何上比相邻的高功率部件和低功率部件高(即更高)。因此，当将扁平冷却板装配在PCB上时，冷却板通常抵接较高的无源部件的顶部，但在冷却板与较矮的高功率部件和低功率部件的顶部之间留有间隙。由于这些空气间隙将另外对来自冷却板旨在冷却的部件的热传递提供阻挡，因此必须在这些间隙中装配所谓的“底座(pedestal)”。这些底座通常由与冷却板的主体相同的金属(诸如，铝)形成，并提供导热材料柱，以建立从高功率或低功率部件到冷却板的热路径。

上述传统布置的问题在于，不管底座材料的导热性如何，热路径的长度都意味着底座仍然具有显著热阻。特别是对于高功率部件，底座因此在部件与冷却剂之间提供次优的热连接。

确保底座与高功率部件之间良好热接触的挑战进一步加剧了上述问题。特别地，部件与底座的相对面之间的空气间隙可以显著地减少热传导。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尺寸稳定性的生产变化引起的较大间隙的任何东西。例如，实际上，印刷电路板(PCB)不是完全平坦的，从而导致一些部件比其它部件更远离冷却板安装。同时，部件本身可能具有尺寸变化或以稍微倾斜的配置安装到PCB，这也导致到冷却板的距离变化。为了试图减轻这种情况，通常施加一层热界面材料(TIM)来填充这些间隙，从而改进零件之间接合处的配合。然而，由于可能出现较大的间隙，通常施加相对较厚的TIM层以确保有足够的材料来完全填充间隙。不幸地，这损害了总的导热性，因为尽管TIM是比空气更好的导热体，但它不如在高功率部件与冷却结构之间提供非常紧密的连接有效。

另外，在传统结构中，底座与部件之间的接触力难以控制。这样，这进一步助长了热交换期间的热阻。

因此，仍然需要一种用于冷却安装至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，所述冷却装置用于冷却安装在电路板上的多个电子部件。冷却装置可以是与电子控制单元或多域控制器一起使用的冷却板。