CN114207812A - 包括冷却器和用于功率半导体模块的基板的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括冷却器(38)和用于功率半导体模块的基板(10)的装置(46)，其中冷却器(38)设置有适于提供冷却剂流(24)的冷却通道(26)，其中基板(10)包括适于承载电子电路的第一侧(12)，电子电路包括至少一个功率半导体器件(14)，其中至少一个功率半导体器件(14)在第一侧(12)上形成至少一个器件区域(16)，器件区域是功率半导体器件(14)的覆盖区，其中基板(10)还包括位于与第一侧(12)相反的第二侧(18)，其中基板(10)在第二侧(18)上包括与至少一个器件区域(16)相反的至少一个冷却区域(20)，其中至少一个冷却区域(20)适于通过使冷却区域(20)与冷却通道(26)中的冷却剂流(24)接触来散发来自基板(10)的热量，其中基板(10)在第二侧(18)上附加地包括定位成与冷却区域(20)邻接的辅助区域(22)，其中辅助区域(22)包括用于降低冷却剂流(24)在辅助区域(22)中的流率的导流件(28)，并且其中冷却通道(26)适于接纳至少一个冷却区域(20)和至少一个导流件(28)。

Description

包括冷却器和用于功率半导体模块的基板的装置

技术领域

本发明涉及一种包括冷却器和用于功率半导体模块的基板的装置。

背景技术

功率半导体模块在本领域中一般是众所周知的。功率半导体模块的功率半导体器件会产生热量，需要散发该热量以便维持该功率半导体模块的功能。存在不同的冷却技术以用于从功率半导体模块的基板散热，诸如使集成在基板中的冷却结构与液态冷却剂的冷却剂流直接接触。可以在冷却器的冷却通道中提供冷却剂流。

优选的冷却方式是使用销翅片作为冷却结构。US 2017/02877809描述了一种销翅片散热器，其中多个销从基板延伸，并且通过锻造与该基板一体形成。销场限定了具有25mm的长边的矩形区域。

US 5,978,220 A描述了一种用于高功率半导体模块的液体冷却装置，该液体冷却装置包含多个发热子模块，该发热子模块彼此邻接地布置在冷却表面上并且熔融地结合到该冷却表面，通过该液体冷却装置实现了改进的负载循环阻力。液体冷却装置具有外壳，该外壳封闭液体空间，冷却液体流动通过该液体空间，并且该液体空间的上侧形成冷却表面，并且该液体冷却装置的外壳，至少在冷却表面的由金属-陶瓷复合材料组成的区域中，其热膨胀系数适应于陶瓷衬底的热膨胀系数或子模块的功率半导体器件的热膨胀系数，并且用于改善冷却表面与冷却液体之间的传热的附加装置设置在该液体冷却装置的液体空间中。

US 2003/227732 A1描述了一种包括传热模块的传热结构，该传热模块在管道室中具有多个传热构件，其中密度沿着冷却剂的流动方向增加，并且在靠近热源的位置具有最大的密度，该热源与传热模块以热接触的方式附接。根据热源的位置进行调整管道室的轮廓，以增加直接在热源下方的冷却剂的速度，并且部分地或完全地阻止冷却剂流向不需要进行温度调节的区域。传热构件可以被形成为由弹簧制成的销翅片，该弹簧在垂直于弹簧的纵向轴线和/或平行于传热模块的纵向轴线的方向上被压缩至预定密度。

然而，诸如根据以上引用的参考文献的现有技术仍然提供了改进的空间，尤其是关于功率半导体模块的有效冷却的改进空间。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种至少部分地克服现有技术的至少一个缺点的解决方案。尤其是本发明的目的是提供一种用于均匀且有效地冷却基板上的一个或多个功率半导体器件的解决方案。

通过具有独立权利要求1的特征的装置来至少部分地解决这些目的。在从属权利要求、其他描述以及附图中给出了有利的实施例，其中除非没有被明确排除，否则所描述的实施例可以单独地或以相应的实施例的任意组合来提供本发明的特征。

描述了一种包括冷却器和用于功率半导体模块的基板的装置，其中所述冷却器设置有适于提供冷却剂流的冷却通道，其中所述基板包括适于承载电子电路的第一侧，所述电子电路包括至少一个功率半导体器件，其中至少一个功率半导体器件在所述第一侧上形成至少一个器件区域，所述器件区域是所述功率半导体器件的覆盖区(footprint)，其中所述基板还包括位于与所述第一侧相反的第二侧，其中所述基板在所述第二侧上包括与至少一个器件区域相反的至少一个冷却区域，其中所述至少一个冷却区域适于通过使所述冷却区域与所述冷却通道中的所述冷却剂流接触来散发来自所述基板的热量，其中所述基板在所述第二侧上附加地包括定位成与所述冷却区域邻接的辅助区域，其中所述辅助区域包括用于降低所述冷却剂流在所述辅助区域中的流率的导流件，并且其中所述冷却通道适于接纳所述至少一个冷却区域和至少一个导流件。

这种装置提供了优于现有技术的解决方案的显着优势，尤其是在对功率半导体器件的有效和/或均匀的冷却方面。

因此，本发明涉及一种包括基板和冷却器的装置，该基板具有导流件。在生产功率半导体模块的过程中，基板可以与功率半导体器件在该基板上的不同布置一起使用。

本发明的基板具有第一侧，该第一侧适于承载并且特别地承载了包括至少一个功率半导体器件的电子电路。功率半导体器件可以具有本领域已知的功能。为了可靠地执行功率半导体器件的功能，功率半导体器件需要被冷却，即由功率半导体器件所产生的热量需要从该功率半导体器件散发。

功率半导体器件在基板的第一侧形成器件区域。在本发明的意义上，形成器件区域意味着：一个或多个功率半导体器件在基板的第一侧上的位置、尺寸、规格、几何形状和/或布置分别限定了一个或多个器件区域在基板的第一侧上的位置、尺寸、规格、几何形状和/或布置。因此，基板上的被放置功率半导体器件的区域、并且因此该功率半导体器件与基板的接触区域对应于该器件区域。换言之，器件区域可以是功率半导体器件在基板的第一侧上的覆盖区。

可能的是，基板适合于在该基板的第一侧上承载一个功率半导体器件。在这种情况下，也可以存在一个器件区域。

也可能的是，基板适于在基板的第一侧上承载多于一个的功率半导体器件。例如，基板可以适于在第一侧上承载2个、3个、4个、甚至多于4个的功率半导体器件。在这种情况下，也可以存在2个、3个、4个、甚至更多个器件区域。因此，在这种情况下，每个功率半导体器件限定一个器件区域。

功率半导体器件布置在基板的第一侧上的布局可以是任意的。或者，可以选择布局以增强功率半导体模块的功能，例如，可以选择布局以便减少杂散电感，或者以便能够充分地利用该功率半导体器件的高开关频率。

基板的第二侧与基板的第一侧相反地定位。基板的第二侧可以平行于基板的第一侧。例如，基板的第一侧可以是上侧，并且基板的第二侧可以是下侧。

基板的第二侧包括与第一侧上的至少一个器件区域相反的至少一个冷却区域。冷却区域适于通过使该冷却区域与冷却通道中的冷却剂流接触来从散发来自基板的热量，其中冷却通道由冷却器提供。因此，由第一侧上的一个或多个功率半导体器件所产生的热量可以从基板散发，并且因此从一个或多个功率半导体器件散发到冷却剂中。冷却通道中的冷却剂流具有可以影响从基板散热的某一的流率。冷却通道中的冷却剂可以是液态冷却剂、气态冷却剂或超临界冷却剂。优选地，冷却剂是液态冷却剂，更优选地，冷却剂是水和乙二醇的混合物。

为了有效地冷却该一个或多个功率半导体器件，至少一个冷却区域的位置可以基本上对应于至少一个器件区域的位置。冷却区域不仅可以与器件区域相反，而且在该冷却区域的位置上也可以基本上对应于器件区域的位置。此外，冷却区域的尺寸可以在器件区域的尺寸的100％至500％的范围内，并且因此至少一个冷却区域的尺寸对应于至少一个器件区域的尺寸。

在基板中可能会存在一些热量扩散。特别地，由基板的第一侧上的功率半导体器件注入的热量可以在基板的第二侧上的大于器件区域的区域上扩散。因此，为了良好的冷却效率，具有大于器件区域的冷却区域可以是有利的。优选地，冷却区域以对称的方式在器件区域上延伸。换言之，器件区域和冷却区域在几何意义上可以是相似的，因为它们都具有相同的形状。更优选地，可以通过一致地缩放而从器件区域获得冷却区域。还可以规定，与冷却区域的尺寸的优先级相比，冷却区域相对于器件区域的对称布置的优先级更高。

基板的第二侧附加地包括辅助区域，该辅助区域与冷却区域邻接、并因此特别地不同于器件区域。特别地，与冷却区域邻接是指第二侧的靠近冷却区域的平面内。在存在多个冷却区域的情况下，可以存在与每个冷却区域邻接的辅助区域。或者，可以存在仅与一些冷却区域邻接的辅助区域，或者可以存在仅与一个冷却区域邻接的辅助区域。辅助区域包括用于降低冷却剂流在辅助区域处的流率或流速(flow rate)的导流件。由于辅助区域与第二侧的冷却区域邻接，并且由于冷却区域与器件区域相反，因此基板的第一侧上的与辅助区域相反的区域可以不是器件区域的一部分。因此，基板可以在与辅助区域相反的基板的第一侧上不承载功率半导体器件。因此，以与冷却区域相同的冷却速率冷却该辅助区域将阻碍功率半导体器件的均匀冷却的效益。因此，通过使用导流件降低冷却剂流在辅助区域处的流率，可以实现对功率半导体器件的均匀冷却。

导流件可以是适于降低冷却剂流在辅助区域处的速率的机械零部件。可以通过在辅助区域处防止高流率、或通过在辅助区域处使冷却剂移位，来降低流率。换言之，辅助区域可以包括用于降低将旁通该冷却区域的冷却剂流的流率的导流件。由于降低了辅助区域处的流率，因此也降低了从辅助区域的散热。但是，由于基板在与辅助区域相反的基板的第一侧上可以不承载功率半导体器件，因此该区域中的降低的散热不会不利地影响功率半导体模块的功能。相反，由于冷却剂的冷却能力不会被浪费在不需要冷却的区域，因此所有的冷却能力都可以被用于需要冷却的区域，即与器件区域相反的冷却区域。冷却能力也可以被用于需要比辅助区域更好的冷却的任何其他区域。

因此，通过使用导流件，可以更有效地冷却该冷却区域，并且增强从功率半导体器件的散热。这继而可以得到功率半导体器件的更可靠的功能，并且甚至得到功率半导体器件的延长的寿命。

关于冷却区域的有效冷却，可以设置基板，其中冷却区域包括冷却结构，其中冷却结构适于被放置在冷却通道中并且被冷却剂流流动通过。尤其是与平坦表面相比，通过增加与冷却剂流接触的冷却区域的表面，可以实现特别有效的传热。因此，通过使用可以被冷却剂流动通过的冷却结构，可以实现特别高的散热。

对此而言，优选的是冷却结构包括多个冷却销。优选地，冷却剂与冷却结构的冷却销直接接触。冷却销可以以垂直的方式从基板的第二侧突出。冷却剂可以在冷却销之间流动。因此，冷却销提供了大表面以用于传热到冷却剂，并且因此该冷却销对于散热是特别有效的方式。冷却销可以具有不同的截面。例如，截面可以是圆形的、椭圆形的或菱形的。

例如，冷却结构的销当被分配在热源下方，例如在功率半导体器件下方时，是最有效的。被分配为远离功率半导体器件的销对于冷却该功率半导体器件的贡献在程度上小得多，而是完全贡献于对冷却剂流的压降。因此，作为冷却结构的销场(field)有利地在与冷却区域大致相同的区域上延伸。

然而，功率半导体器件在基板上的布局以及因此需要冷却的区域可能会有所变化。例如，功率半导体器件的布局可以是交错的以便使杂散电感最小化、并且能够充分利用高频开关。布局也可能由于功率半导体器件的不同供应商而有所变化。

即使功率半导体器件在基板上的布局不同，保持对冷却器的界面相同也是有吸引力的，以便减少用于制造功率半导体模块所需的不同零部件的数量。尤其是与现有技术相比，根据本发明这是可能的且没有问题。

根据现有技术，保持到冷却器的界面独立于功率半导体器件的布局的可能性是对于所有不同的布局保持作为冷却结构的销场的区域恒定。为了避免任何未冷却的功率半导体器件，销场需要在覆盖所有不同布局的区域上延伸。因此，对于一些布局，存在远离功率半导体器件分配的销。

然而，远离功率半导体器件分配的销对于冷却该功率半导体器件的贡献在程度上要小得多。然而，如果远离功率半导体器件分配的销与其他销流体串联连接，则它们完全贡献于冷却剂流的压降。远离功率半导体器件分配的销消耗了部分的冷却剂流，因此减少了可用于冷却被分配在热源下方的销的流率。因此，降低了整体冷却性能。此外，因为一些功率半导体器件比其他功率半导体器件被更多的销包围，因此用于不同功率半导体器件的冷却速率是不相等的。这种不均匀的冷却可能导致功率半导体器件的不同温度，进而影响功率半导体器件的电性能。不均匀的冷却甚至可能导致不均匀的电流分布。

在不改变冷却通道的几何形状的情况下，省略远离功率半导体器件分配的销是不明智的。通过省略这些销，销场将比冷却通道更小，并且这将导致冷却剂明显地旁通流过其余的销。这进而会导致功率半导体器件的冷却效率降低。

因为根据本发明，优选地，至少一个冷却区域的尺寸并且特别是位置对应于如上所述的器件区域的尺寸并且特别是位置，所以可以克服以上描述的缺点。基板的第一侧上的与辅助区域相反的区域不是器件区域的一部分。因此，冷却区域的尺寸和位置与器件区域的尺寸和位置的对应得到了对器件区域的高度均匀的冷却。此外，这种基板与冷却器的界面独立于该基板上的功率半导体器件的几何形状和布置。因此，在生产功率半导体模块的过程中，这种基板可以与该基板上的功率半导体器件的不同布置一起使用。

如已经提到的，辅助区域包括用于降低冷却剂流在该辅助区域处的流率的导流件。一般地，可以通过导流件的不同设计来达到对辅助区域处的流率的降低。然而，可以优选的是，导流件包括与辅助区域的轮廓相对应地布置的轮廓。因为辅助区域的轮廓具有封闭的形式，因此这有几个优点。作为封闭的形式的非约束性示例，封闭的形式可以具有“o”的形状或矩形形状。此外，导流件可以具有与辅助区域基本相同的尺寸、轮廓和位置。因此，导流件只会降低冷却剂在辅助区域的流率。

根据以上内容，导流件可以由边沿形成。优选地，该边沿以垂直的方式从基板的第二侧突出。更优选地，导流件是中空的，这意味着在由边沿封闭的区域内部提供腔。这具有的优点是需要使用非常少的材料来提供导流件。因此，引入导流件的附加重量和成本也较低。此外，可以在导流件的腔中的冷却剂具有非常慢的流率，直至基本上为零的流率。因此，导流件基本上不对散热有贡献，并且实现了对器件区域的高度均匀的冷却。导流件可以具有不同的形状。优选地，在考虑器件区域和/或辅助区域的情况下选择导流件的形状。导流件的形状可以是基本上矩形的，例如导流件的形状可以具有带圆角的矩形的形状。它可能是圆形的形状，例如卵形或椭圆形。或者，导流件的形状可以是基本上四边形的、梯形的、多角形的或多边形的。或者，导流件可以具有“U”形形状、或“L”形形状、“H”形形状，即边沿具有两个或更多个端部。导流件的不同形状可以导致对冷却剂流通过导流件进行抑制，因此导流件可以具有阻流器的功能。

可以进一步规定，导流件由块状(massive)部分形成。因此，导流件不是中空的。在辅助区域中，所有的冷却剂都被块状的导流件移位。这与由具有低热导率的轻质材料(例如，塑料)制成的导流件组合是特别有利的。

导流件可以包括基本上矩形形状、U形形状或L形形状。矩形形状可以是带有或不带有圆角的矩形的形状、或平行四边形的形状。由于多个功率半导体器件具有矩形形状，因此以矩形形状来形成导流件对于均匀冷却可以是有利的。

可以进一步规定，导流件具有U形形状。可以通过省略矩形形状的一个边来实现U形形状。呈U形形状的导流件可以具有用于制造导流件的材料更少的优点。

此外，在又一实施例中，导流件可以具有L形形状。可以通过省略矩形形状的两个邻接边来实现L形形状。呈L形形状的导流件可以具有用于制造导流件的材料更少的优点。

可能的是，将导流件作为基板的一部分与基板一起连同冷却结构的冷却销通过锻造而被制成一体式。在这种情况下，导流件可以由与基板相同的材料制成。优选地，基板由铜或铜合金、铝或铝合金、和/或包括具有碳化硅颗粒的铝基质(AlSiC)的金属基质复合材料制成。或者，基板可以由铜和铝的层状化合物、铝合金的层状化合物、和/或铜合金的层状化合物制成。

除此之外，导流件可以通过钎焊、熔焊或胶合而固定在基板的主体。例如，可以通过钎焊将导流件固定到主体。将导流件胶合到基板或基板的主体也是可能的，在这种情况下，对于导流件和基板可以使用不同的材料。例如，导流件可以由塑料制成。使用塑料可以是有利的，因为塑料的重量轻且具有非常低导热率。因此，由塑料制成的导流件对传热几乎没有影响。

主体可以例如是基板的被形成为板并且形成例如用于导流件和任选地用于冷却销的支撑件的主要部分。

可以进一步优选的是，导流件的高度对应于冷却结构的高度。例如，导流件的边沿的高度可以基本上等于冷却结构的冷却销的高度。因此，冷却结构和导流件以相同的深度浸入冷却剂中。这可以得到对功率半导体器件的改善的冷却性能。相同的高度可以包括关于与冷却结构的高度相对应的导流件的高度可以存在相对于具有较大高度的部分在+/-5％的范围内的小偏差。因此，关于浸入的深度可以存在+/-5％的范围内的小偏差。

冷却器设置有(例如，包括)冷却通道，该冷却通道适于提供冷却剂流。冷却器可以是能够连接到基板的机械零部件，并且在这种状态下可以形成冷却通道。因此，可以由冷却器的开口通向一侧的空间形成冷却通道。冷却器的具有该空间的开口端的所述侧可以以密封的方式固定到基板，使得该空间形成冷却通道。在连接形式中，冷却器的冷却通道可以封闭冷却区域，并且特别地至少部分地封闭该基板的辅助区域。优选地，冷却剂为液态冷却剂，该液态冷却剂在冷却器的冷却通道中流动。冷却通道可以具有平坦的底部和基本上垂直于该底部的两个侧壁，其中侧壁可以固定到如上所述的基板。优选地，两个侧壁基本上彼此平行。在这种情况下，垂直于冷却剂流的截面具有基本上矩形的形状。关于侧壁的平行度和垂直度的在角度偏差方面的+/-5％范围内的小偏差可以被包括在本描述中。

然而，冷却通道的几何形状不受严格限制。冷却器的冷却通道适于接纳冷却区域和至少一个导流件。因此，该装置能够有效且均匀地冷却可以被布置在基板的第一侧上的功率半导体器件。

可以优选的是，辅助区域和冷却区域一起具有与冷却通道的宽度相对应的宽度。冷却通道的两个侧壁之间的最短距离限定了冷却通道的宽度。为了减少冷却剂的旁通流，冷却通道的宽度基本上等于辅助区域与冷却区域一起的宽度。关于表述“对应”，在冷却通道的宽度与辅助区域与冷却区域的共同宽度之间可以存在小偏差，该小偏差参考较大的值可以在+/-5％的范围内。

由于冷却区域与辅助区域的共同宽度(诸如，一侧的冷却结构与导流件的集体宽度)与另一侧的冷却通道的宽度的这种对应性，在冷却通道中的基本上整个冷却剂对冷却该冷却区域有贡献，并且在冷却区域周围不存在旁通流。例如，几乎所有的冷却剂都可以流动通过冷却区域中的冷却结构。

冷却剂的流动方向垂直于冷却通道的宽度。为了实现从基板的高散热，可以提供如下布置，其中辅助区域和冷却区域沿着冷却通道的宽度布置。因此，辅助区域和冷却区域的布置垂直于冷却剂流的流动方向，并且冷却剂流不会被导流件所阻碍。辅助区域和冷却区域垂直于冷却通道的宽度并因此沿着冷却剂流的流动方向的布置可能导致冷却剂流被导流件所阻碍，并且因此可能以不利的方式影响冷却区域中的散热。

根据以上内容，可以提供如下布置，其中导流件包括U形形状、矩形形状或L形形状，并且其中所述形状的导流件的较长的轴线平行于冷却剂流的流动方向。例如，可以提供如下布置，其中导流件包括U形形状，并且其中该U形形状的腿被布置成平行于冷却剂流的流动方向。优选地，U形形状的开口面向冷却剂流的方向，并且因此在导流件的下游端处。或者，该U形形状的开口面向与冷却剂流相反的方向，并且因此在导流件的上游端处。也可能的是，导流件包括基本上矩形的形状，其中矩形形状的较长的轴线平行于冷却剂流的流动方向。此外也可以的是，导流件包括L形形状，其中该L形形状的较长的轴线平行于冷却剂流的流动方向。在L形的腿的长度不同的情况下，该L形形状的较短的腿可以在导流件的下游处或上游端处。

同样，关于所述形状的导流件的较长的轴线相对于冷却剂流的流动方向的平行度在角度偏差方面的+/-5％的范围内的小偏差可能被包括在本描述中。

关于有效冷却，可以提供如下布置，其中冷却区域包括冷却结构，并且其中冷却结构和导流件与冷却通道的底部机械接触。如已经提到的，如果导流件的高度对应于冷却结构的高度，则这可以是有利的。当导流件和冷却结构与冷却通道的底部机械接触时，与可以具有平坦底部的冷却通道组合，这甚至更有利。因此，基本上全部的冷却剂流动通过冷却结构并且对于冷却该冷却区域有贡献。换言之，在冷却结构与冷却通道的底部之间、或在导流件与冷却通道的底部之间不存在冷却剂的旁通流。因此，实现了高效的冷却。

综上所述，本发明解决了如何有效地和/或均匀地冷却基板上的功率半导体器件的重要目的。

附图说明

参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得明显并且被阐明。在实施例中公开的各个特征可以单独地或组合地构成本发明的方面。不同实施例的特征可以从一个实施例转移到另一实施例。

在附图中：

图1示出了根据本发明的第一实施例的用于功率半导体模块的基板的第一侧的示意图；

图2示出了根据本发明的第二实施例的用于功率半导体模块的基板的第二侧的示意图；

图3示出了根据本发明的冷却器与图2的基板的装置的截面图；以及

图4示出了根据本发明的另一实施例的基板和冷却器的另一装置的示意图。

具体实施方式

图1示出了用于功率半导体模块的基板10，其中附图标记10可以特别地指示该基板10的主体。基板10包括第一侧12，该第一侧适于承载包括至少一个功率半导体器件14的电子电路。在图1所示的该第一实施例中，基板10适于承载4个功率半导体器件14。功率半导体器件14中的每个分别在基板10的第一侧12上限定器件区域16。为了清楚起见，器件区域16被显示为比器件14实际限定的略大，其中应注意的是，器件区域16是功率半导体器件14的覆盖区(footprint)。基板10还包括与第一侧12相反的第二侧18。在该实施例中，第二侧18是基板10的下侧、并且平行于第一侧12。第二侧18包括与至少一个器件区域16相反的至少一个冷却区域20。在该第一实施例中，第二侧18包括与每个器件区域16相反的冷却区域20。因此，第二侧18包括4个冷却区域20。每个冷却区域20的尺寸和位置对应于每个器件区域16的尺寸和位置，并且因此对应于相应的功率半导体器件14的尺寸和位置。第二侧18附加地包括定位成邻接冷却区域20的辅助区域22。在该第一实施例中，存在一个辅助区域22，该辅助区域位于两个冷却区域20之间。

在图2中，示出了基板10的另一实施例，其中与图1相比，由相同的附图标记限定相同或相当的部件。

在图2中，基板10被示出为平放在该基板的第一侧12上。因此，第一侧12上的器件区域16在图2中不可见。然而，示出了第二侧18上的冷却区域20。在该第二实施例中，第二侧18包括一个冷却区域20。冷却区域20适于通过使冷却区域20与冷却通道26中的冷却剂流24接触来散发来自基板10的热量，其中冷却通道26在图2中未示出，但是在图3中示出。辅助区域22定位成邻接冷却区域20。图2示出了辅助区域22包括导流件28。导流件28适于降低冷却剂流24在辅助区域22处的流率。

图2还示出了冷却区域20包括冷却结构30，该冷却结构适于被放置在冷却通道26中并且被冷却剂流24流动通过。在该第二实施例中，冷却结构30包括多个冷却销32。冷却销32以垂直的方式从基板10的第二侧18突出。

导流件28以及冷却结构30可以被理解为是基板10的一部分。

在图2中的本发明的第二实施例中，导流件28由边沿34形成，该边沿与辅助区域22的轮廓相对应地布置。导流件28包括基本上矩形形状。矩形形状的边沿34的边缘是圆角的。导流件28的高度并且因此边沿34的高度对应于冷却结构30的高度并且因此对应于冷却销32的高度。导流件28在该导流件的内部是中空的。因此，仅使用很少的材料来用于该导流件28的生产。呈矩形形状的导流件28的较长的轴线36平行于冷却剂流24的流动方向。

图3示出了冷却器38与图2的基板10的装置46。冷却器38包括适于提供冷却剂流24的冷却通道26。该冷却通道26具有平坦的底部40和基本上垂直于该底部40的两个侧壁42。冷却通道26的两个侧壁42之间的最短距离限定该冷却通道26的宽度44。

冷却器38的冷却通道26适于接纳冷却结构30和至少一个导流件28。

如从图2和图3可以看出的，辅助区域22和冷却区域20一起具有对应于冷却通道26的宽度44的宽度。沿着冷却通道26的宽度44布置该辅助区域22和冷却区域20。因此，通过冷却区域22的冷却剂流24不会被导流件28所阻碍。因此实现了对器件14的高效且均匀的冷却。此外，冷却结构30和导流件28与冷却通道26的底部40机械地接触。这相应地有效地防止了冷却剂在冷却通道26的底部40与冷却结构30或导流件28之间的旁路流。

图4示出了基板10与冷却器38的装置。该视图是从顶部观察的，因此在图4中只有冷却器38的侧壁42是可见的。基板10适于承载12个功率半导体器件14。该12个功率半导体器件14被布置成在基板10的第一侧12上，使得在基板的第二侧18上存在12个冷却区域20，其中每个冷却区域20对应于一个器件区域16。然而，由于12个冷却区域20被布置成每组有6个冷却区域20的两个组，并且其中每组的6个冷却区域20形成一个连续区域，因此也可以说，第二侧18包括两个冷却区域20。此外，第二侧18包括在辅助区域22中的导流件28。在该实施例中，导流件28具有L形形状。呈L形形状的导流件28的较长的轴线36平行于冷却剂流24的流动方向。

虽然已经在附图和前述描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述被认为是说明性的或示例性的而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员在实践所要求保护的发明时，通过研究附图、公开内容和所附权利要求，可以理解和实现对所公开的实施例的其他变化。在权利要求中，词语“包括”或“包含”不排除其他要素或步骤，不定冠词“一”或“一种”不排除复数。某些措施被记载在相互不同的从属权利要求中这一事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求中的任何附图标记不应被认为对范围进行限制。

附图标记列表

10 基板

12 第一侧

14 功率半导体器件

16 器件区域

18 第二侧

20 冷却区域

22 辅助区域

24 冷却剂流

26 冷却通道

28 导流件

30 冷却结构

32 冷却销

34 边沿

36 较长的轴线

38 冷却器

40 底部

42 侧壁

44 宽度

46 装置

Claims (14)

1.一种包括冷却器(38)和用于功率半导体模块的基板(10)的装置(46)，其中，所述冷却器(38)设置有适于提供冷却剂流(24)的冷却通道(26)，其中所述基板(10)包括适于承载电子电路的第一侧(12)，所述电子电路包括至少一个功率半导体器件(14)，其中至少一个功率半导体器件(14)在所述第一侧(12)上形成至少一个器件区域(16)，所述器件区域是所述功率半导体器件(14)的覆盖区，其中所述基板(10)还包括位于与所述第一侧(12)相反的第二侧(18)，其中所述基板(10)在所述第二侧(18)上包括与至少一个器件区域(16)相反的至少一个冷却区域(20)，其中所述至少一个冷却区域(20)适于通过使所述冷却区域(20)与所述冷却通道(26)中的所述冷却剂流(24)接触来散发来自所述基板(10)的热量，其中所述基板(10)在所述第二侧(18)上附加地包括定位成与所述冷却区域(20)邻接的辅助区域(22)，其中所述辅助区域(22)包括用于降低所述冷却剂流(24)在所述辅助区域(22)中的流率的导流件(28)，并且其中所述冷却通道(26)适于接纳所述至少一个冷却区域(20)和至少一个导流件(28)。

2.根据权利要求1所述的装置(46)，其特征在于，所述冷却区域(20)包括冷却结构(30)，其中所述冷却结构(30)适于被放置在所述冷却通道(26)中并且被所述冷却剂流(24)流动通过。

3.根据权利要求2所述的装置(46)，其特征在于，所述冷却结构(30)包括多个冷却销(32)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置(46)，其特征在于，至少一个冷却区域(20)的尺寸基本上对应于至少一个器件区域(16)的尺寸。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置(46)，其特征在于，所述导流件(28)包括与所述辅助区域(22)的轮廓相对应地布置的轮廓。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置(46)，其特征在于，所述导流件(28)由边沿(34)形成。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的装置(46)，其特征在于，所述导流件(28)由块状部分形成。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置(46)，其特征在于，所述导流件(28)包括矩形形状、U形形状或L形形状。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的装置(46)，其特征在于，所述导流件(28)的高度对应于所述冷却结构(30)的高度。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置(46)，其特征在于，所述导流件(28)通过钎焊、熔焊或胶合而被固定到所述基板(10)的主体。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置(46)，其特征在于，所述辅助区域(22)和所述冷却区域(20)一起具有与所述冷却通道(26)的宽度(44)相对应的宽度(44)。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置(46)，其特征在于，所述辅助区域(22)和所述冷却区域(20)是沿着所述冷却通道(26)的宽度(44)布置的。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的装置(46)，其特征在于，所述导流件(28)包括U形形状、矩形形状或L形形状，其中所述形状的导流件(28)的较长的轴线(36)平行于所述冷却剂流(24)的流动方向。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的装置(46)，其特征在于，所述冷却区域(20)包括冷却结构(30)，其中所述冷却结构(30)和所述导流件(28)与所述冷却通道(26)的底部(40)机械接触。

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