CN113114051A - 散热器、功率模块封装体以及逆变器 - Google Patents

散热器、功率模块封装体以及逆变器 Download PDF

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Abstract

公开了一种散热器、功率模块封装体以及逆变器。该散热器包括纵向方向平行的三个冷却板、沿着纵向方向延伸的接合部，其中，每个冷却板的一侧沿纵向方向联接至接合部，至少一个第一冷却通道设置在至少一个冷却板内部并且沿着冷却板的纵向方向延伸，并且/或者第二冷却通道设置在接合部内部并且沿着冷却板的纵向方向延伸。

Description

散热器、功率模块封装体以及逆变器
技术领域
本发明涉及一种散热器、一种功率模块封装体以及一种具有紧凑结构的逆变器。
背景技术
如图1所示，公开了一种具有平行的功率器件的逆变器。逆变器包括具有板形的冷却系统100，并且功率器件200(诸如SiC器件)通过夹子平行地固定在冷却系统100的表面上。在功率器件的上方设置有具有电容器300的PCB。在图1中，示出了三相应用，并且401、402、403分别表示U相、V相和W相。冷却剂通过入口1流入冷却系统，并且通过出口2流出冷却系统。这种传统逆变器由于其平面散热器而需要更多的安装空间。另外，由于这种逆变器通常使用蛇形冷却通道并且产生冷却剂的温度不平衡，因此一些功率器件没有被充分地冷却。
发明内容
为了改善温度平衡，公开了一种散热器，该散热器包括纵向方向平行的三个冷却板、沿着纵向方向延伸的接合部，其中，每个冷却板的一侧沿纵向方向联接至接合部，至少一个第一冷却通道设置在至少一个冷却板内部并且沿着冷却板的纵向方向延伸，并且/或者第二冷却通道设置在接合部内部并且沿着冷却板的纵向方向延伸。
根据本发明的另一方面，还公开了一种包括上述散热器的功率模块封装体。功率模块封装体进一步包括分别与三个冷却板相对应的三组功率器件，每组的功率器件构成上臂电路和下臂电路，每组的上臂电路和下臂电路分别布置在对应冷却板的两个相反的表面上。
根据本发明的另一方面，还公开了一种逆变器。逆变器包括上述功率模块封装体，进一步包括至少一个电容器和电联接至电容器的PCB模块。
通过以下结合附图的详细描述，实施例的其他方面和优点将变得显而易见，这些附图以示例的方式展示了所描述的实施例的原理。
附图说明
通过参考以下结合附图的描述，可以最好地理解所描述的实施例及其优点。在不脱离所描述的实施例的精神和范围的情况下，这些附图决不限制本领域技术人员可以对所描述的实施例进行的形式和细节上的任何改变。
图1展示了传统逆变器的透视图。
图2展示了根据本发明的一个实施例的逆变器的第一透视图。
图3展示了根据本发明的一个实施例的逆变器的第二透视图。
图4展示了根据本发明的另一个实施例的散热器的透视图，其中任意两个相邻的冷却板所限定的角度是钝角。
图5展示了根据本发明的另一个实施例的散热器的透视图，其中两个相邻的冷却板所限定的任意角度是锐角。
图6展示了根据图2的实施例的第一冷却通道的透视截面视图。
具体实施方式
现参考附图，详细描述本发明的实施例。首先参考图2和图3，散热器包括纵向方向(纵向方向标记为L)平行的三个冷却板11、12和13。在这个实施例中，三个冷却板11、12和13构成T形结构，即冷却板13与另外两个冷却板11、12垂直。散热器进一步包括沿着纵向方向L延伸的接合部10，并且每个冷却板的一侧沿纵向方向联接至接合部10。如图2和图3所示，接合部10被集成至冷却板11。应当理解，代替使用图2和图3所示的集成至冷却板的构件，可以使用独立的构件作为接合部。
在一个实施例中(例如，具有低的冷却需求)，第一冷却通道21设置在冷却板13内部并且沿着冷却板的纵向方向L延伸。冷却剂通过冷却板13的一端上的入口进入第一冷却通道21，并且经由冷却板13的另一端上的出口离开第一冷却通道21。在这种情况下，因为冷却需求低(例如，需要冷却的半导体器件的发热量较小)，所以一个第一冷却通道就足够了。在另一实施例中，冷却板12、13二者分别设置有第一冷却通道。参考图6，两个梳形的第一冷却通道21分别设置在冷却板12、13内部。通过这种设计，随着冷却剂的流动，冷却板在纵向方向L和与纵向方向L垂直的方向的两个方向上被充分地冷却。在这种情况下，设置在不同的冷却板12、13中的第一冷却通道21彼此连通，因此所有的第一冷却通道可以共享一个入口。如图6所示，每个第一冷却通道21包括梳支路，并且在不同的冷却板12、13中的第一冷却通道21通过这些梳支路彼此连通。应当理解，也可以使用形状不同于图6所示的梳形或截面为诸如直通道或具有蛇形的通道的第一冷却通道。
返回图2和图3，每个冷却板11、12或13具有用于安装功率器件3(诸如SiC器件)的两个相反的表面。三组功率器件3安装在散热器上，以便形成用于三相系统的功率模块封装体。每组的功率器件构成上臂电路和下臂电路。一个组的上臂电路设置在冷却板的一个表面上，并且同一组的下臂电路设置在同一冷却板的相反的表面上。随着冷却剂的流动，功率器件3在切换过程中产生的热量将迅速消散。
通过将上述功率模块封装体与电容器4和电联接至电容器4的PCB模块联接而形成逆变器。电容器4设置在冷却板12、13下方。在这个实施例中，PCB模块包括与三个冷却板相对应的三个PCB 5。
现参考图4，公开了具有另一种形状的散热器。在这个实施例中，任意两个相邻的冷却板所限定的三个角度是钝角(例如120°)。通过这种设计，在两个相邻的冷却板之间，存在更多空间以用于设置功率器件和电容器。此外，代替在冷却板上设置第一冷却通道，在此散热器的接合部内部设置第二冷却通道22。第二冷却通道22沿着冷却板的纵向方向L延伸。
现参考图5，展示了具有另一种设计的散热器。在这个实施例中，两个相邻的冷却板所限定的所有角度是锐角。通过在冷却板的相反表面上设置功率器件而形成功率模块封装体。对于包括此功率模块封装体的逆变器，在散热器下方设置形状与散热器互补的电容器4，这使得逆变器更加紧凑，因此当将逆变器应用于EV时需要更少的安装空间。
针对优选实施例已经提出了许多替代性结构元件和处理步骤。因此，尽管已经参考具体实施例描述了本发明，但是该描述是本发明的说明而不应被解释为限制本发明。在不脱离由所附权利要求限定的本发明的真实精神和范围的情况下，本领域技术人员可以进行各种修改和应用。

Claims (13)

1.一种散热器，其特征在于，包括：
纵向方向平行的三个冷却板，
沿着所述纵向方向延伸的接合部，
其中，每个冷却板的一侧沿所述纵向方向联接至所述接合部。
2.如权利要求1所述的散热器，其中，至少一个第一冷却通道设置在至少一个冷却板内部并且沿着所述冷却板的纵向方向延伸。
3.如权利要求1或2所述的散热器，其中，第二冷却通道设置在所述接合部内部并且沿着所述冷却板的纵向方向延伸。
4.如权利要求3所述的散热器，其中，第一冷却通道具有蛇形或梳形。
5.如权利要求4所述的散热器，其中，设置在不同的冷却板中的所述第一冷却通道彼此连通。
6.如权利要求1至5中任一项所述的散热器，其中，两个相邻的冷却板所限定的至少一个角度是锐角。
7.如权利要求1至5中任一项所述的散热器，其中，任意两个相邻的冷却板所限定的角度是钝角。
8.如权利要求1至5中任一项所述的散热器，其中，一个冷却板与另外两个冷却板垂直。
9.如权利要求1至5中任一项所述的散热器，其中，所述接合部被集成至所述冷却板中的至少一个冷却板。
10.一种功率模块封装体，包括如权利要求1至9中任一项所述的散热器，其中，所述功率模块封装体进一步包括分别与三个冷却板相对应的三组功率器件，每组的所述功率器件构成上臂电路和下臂电路，每组的所述上臂电路和所述下臂电路分别布置在对应冷却板的两个相反的表面上。
11.一种逆变器，包括如权利要求10所述的功率模块封装体，所述逆变器进一步包括至少一个电容器和电联接至所述电容器的PCB模块。
12.如权利要求11所述的逆变器，其中，所述电容器设置在两个相邻的冷却板之间。
13.如权利要求11所述的逆变器，其中，所述PCB模块包括分别与所述三个冷却板相对应的三个PCB。
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