CN116648593A - 用于脉动运行的热管散热器和这种热管散热器的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热管散热器(1)，其中，热管散热器(1)设计用于作为脉动的热管运行，其中，热管散热器(1)具有主体(2)。为了改进热管散热器(1)的性能和可制造性而建议：主体(2)在内部具有至少一个闭合的通道(3)、特别是交替弯曲或蜿蜒形构造的通道(3)，其中，主体(2)具有弯曲、交替弯曲、蜿蜒形构造或U形构造的第一主体部段(21)，其中，冷却介质(6)、特别是气态的冷却介质(6)能够沿着第一主体部段(21)的表面(4)流过第一主体部段(21)，其中，通道(3)的部段和/或在多于一个通道(3)的情况下不同的通道(3)彼此平行设置。本发明还涉及一种用于制造这种热管散热器(1)的方法，其中，在第一步骤中主体(2)或块状件(24)以块状形式制造，其中，通道(3)在一个平面中延伸，其中，在第二步骤中将主体(2)或块状件成型或弯曲，从而生成具有交替弯曲的、蜿蜒形的或U形的结构的第一主体部段(21)。本发明还涉及具有这种热管散热器(1)的功率半导体单元(10)和功率转换器(30)，其中，所形成的热量能够借助于热管散热器(1)导出到冷却介质(6)。

Description

用于脉动运行的热管散热器和这种热管散热器的制造方法

技术领域

本发明涉及一种热管散热器，其中，该热管散热器设置用于作为脉动的热管运行，其中，热管散热器具有主体。本发明还涉及一种制造这种散热器的方法。本发明还涉及一种具有这种热管散热器和至少一个功率半导体模块的功率半导体单元以及涉及一种具有这种热管散热器或这种功率半导体单元的功率转换器。

背景技术

多年来，热管散热器已经在市场上用于实施有效冷却。在此，通过热源在热管散热器的闭合的管中的热量输入蒸发液体。由于闭合的管中的真空，液体在管中的另一部位处冷凝，然后热量能够从该部位例如输出给环境空气。毛细管效应用于液体在管中的回流。为此，管的内侧设有多孔结构。

在脉动热管(PHP)、也称为振荡热管运行是，不需要多孔结构。管的内侧也能够光滑地构造。在脉动热管中也经由液体进行热量传递，其中，液体的一部分在管中气态地存在。由于热量输入，管中的流体开始来回移动。这种脉冲使热管得名。

液体流回热源通过交替的沸腾和冷凝过程来进行，其通过形成通道的管的几何形状来支持，其中，在该热源处通过蒸发展开冷却作用。将通道的尺寸，特别是横截面选择成，使得重力的效应相对于表面张力效，进而液体也能够克服重力在通道中传播。换言之，几何形状设计成，使得表面张力效应相对于重力占主导。因此，对于脉动热管不再需要多孔结构，而是毛细管作用因几何形状而发挥作用。

发明内容

本发明所基于的目的是尤其在冷却性能和可制造性方面改进热管散热器。

该目的通过一种热管散热器来实现，其中，热管散热器设计用于作为脉动的热管运行，其中，热管散热器具有主体，其中，主体在内部具有至少一个闭合的通道、特别是交替弯曲或蜿蜒形构造的通道，其中，主体具有弯曲、交替弯曲、蜿蜒形构造或U形构造的第一主体部段，其中，冷却介质、特别是气态的冷却介质能够沿着第一主体部段的表面流过第一主体部段，其中，通道的多个部段和/或在多于一个通道的情况下不同的通道相互平行布置。此外，该目的通过一种功率半导体单元实现，功率半导体单元具有这种热管散热器和至少一个功率半导体模块，其中，功率半导体模块与热管散热器导热地连接，使得通过功率半导体模块的功率损耗形成的热量能够借助于热管散热器排导至冷却介质、特别是气态的冷却介质或排导至环境空气。该目的还通过一种功率转换器来实现，功率转换器具有这种热管散热器或这种功率半导体单元。该目的还通过一种用于制造这种制造热管散热器的方法来实现，其中，在第一步骤中，以块状形式制造主体或块状件，其中，主体具有通道或者主体连接于块状件以在连接的块状件的内部生成通道，其中，通道在一个平面中延伸，其中，在第二步骤中，将主体或块状件成型或弯曲，从而生成具有弯曲的、交替弯曲的、尤其横向于通道的流动方向或流动方向的优选方向弯曲的、蜿蜒形的或U形的结构的第一主体部段。

本发明的其他有利的设计方案在从属权利要求中说明。

本发明尤其基于以下知识，即热管散热器中的第一主体部段的热效率与所用材料的热导率非常强地相关。将脉动热管集成到第一散热器部段中能够将热导率提高数倍，进而显著改进热效率。借此，尤其在冷却性能更好的情况下能够弃用铜等的昂贵材料。但是，一般来说，能够考虑结构上足够稳定的(且可成型的)材料，即例如也考虑电绝缘的或极其耐腐蚀或磨损不敏感的材料。主体优选为铝制主体或塑料构造的主体。其可在市场上买到，能够便宜地制造并且具有足够好的热导率。

在将脉动热管集成到第一主体部段中的挑战是成本效益的制造，以便能够以市场价格实现在典型的工业应用中的使用。

所提出的方案是：从仅一个构件中产生具有热管散热器的第一主体部段的各个主体。该构件设有一个或多个PHP结构并交替地例如以较大的弯曲角度弯曲(弯曲180°)，使得形成一种蛇形、蜿蜒形或U形，其中，在此能够任意地变化弯曲部之间的进行调节的间距，并且在此也能够变化热管散热器的尺寸。替代地，该构件在预设的间距中例如以较大的弯曲角度交替地90°向右弯曲两次并且90°向左弯曲两次，以便实现类似的结果，其中，能够更好地变化与热源的接触面积。

理想地，热管散热器的最大部分、即主体在平面状态下(例如压印、铣削或轧制工艺)或已经在挤压工艺中产生。随后，主体在其第一主体部段中的后续的成型中产生最终的散热器几何形状。

于是，根据工艺还能够产生端部件以将PHP结构闭合/连接。这例如能够借助于带焊接来进行。

在端部件内或在由多个块状件之一内伸展的连接件例如用于将多个通道串联或将它们并联以同时进行填充。换言之，两个或更多个通道、特别是两个或更多个相邻的通道能够通过端部件彼此联接。

例如，能够对端部件进行压花、铣削、钻孔、3D打印、注塑和浇注，尤其也借助临时模具来进行。在增材添加的端部件的情况下，材料也能够不是铝。3D打印的或借助临时模具铸造的端部件在此具有在进行水力优化时提高脉动热管性能的潜力。

还可行的是：主体的端部、尤其两个端部仅借助一个端部件封闭，并且尤其同时连接，以实现环绕的PHP几何形状。这会根据几何形状来提供，以变实现更稳定地运行热管散热器和/或更容易地开动脉动热管。这种布置的一个特别的优点在于：对于主体最多仅需要两个终止件，尤其刚好一个终止件，以连接通道部段。替代地，主体也能够无闭合地构造。由于该通道用于冷却，所以以下也称为冷却通道。

因此能够通过以下方式实现热管散热器的高性能和简单的可制造性：即主体首先在具有内置的蜿蜒形的冷却通道的块状模具中产生。可将块状模具理解为多边形主体，该多边形主体能够蜿蜒形地成形或者弯曲。这种块状模具的一个实例是长方体。在此，这种块状模具或这种长方体不一定必须具有平坦面作为边缘。其也不必成对彼此平行。这在下文中用以下词语来描述：即块基本上对应于长方体或基本上以长方体形状构造，因为主体不一定必须具有平坦面作为边缘或成对平行的表面。例如，为了更好地向冷却介质传递热量，相对于平面形状能够增加表面。这能够例如通过波浪形状来进行、尤其在主体的一部分处的波浪形状来进行，该波浪形状设置用于形成第一主体部段。此外，表面也能够通过突出或伸入的元件进行粗糙化。在下一步骤中，将该主体成型或弯曲，使得该主体在第一主体部段中获得蜿蜒形的或U形的构造。在此，主体能够弯曲成例如90°或180°的弧。此外，例如还可行的是：将铝体弯曲成270°的弧，其中，于是有利地将该弧以不同方向直接彼此连接。冷却介质、即例如空气能够流过蜿蜒形构造或U形构造的第一主体部段。由此，能够实现有效的冷却。

在功率半导体单元的情况下，热管散热器和功率半导体模块能够形成一个单元或一个单元的一部分。例如，功率半导体模块的底板能够通过热管散热器或热管散热器的一部分形成。

对于在热管散热器中的热传递证明为特别有利的是：冷却介质的优先流动方向横向于热源的装配面。

在本发明的一个有利的设计方案中，主体的在第一主体部段中的垂直于通道定向的横截面沿着通道在主体的总长度的至少80％的不间断的长度上具有相同的尺寸。换言之，在本发明的一个有利的设计方案中，主体在第一方向的至少80％的规模上以在第一方向上的长度上无中断的方式无接头地构造，其中，第一方向对应于主体的优选方向。所提出的热管散热器的实施例的一个特别的优点在于：不需要或如果有的话仅需要少量的终止件。在此，替代地，为了保持相同的横截面，通道的横截面能够具有相同的尺寸。在此，在第一主体部段中基本上直至例如除了一个或多个终止件之外不存在接头，使得该第一主体部段部分地或甚至完全无接头地构造。通过弃用接头，能够尤其简单地执行成型。否则在接头处提高的断裂危险通过所述设计方案不存在，或仅较少地存在。

第一主体部段的大部分没有中断与终止件。这反映在：第一主体部段在其沿着通道的长度的至少80％上具有相同的横截面。在此，有利地，通道的横截面在该长度上也保持基本恒定。通道结构中的变化仅通过制造过程中的弯曲得到。

在本发明的另一有利的设计方案中，热管散热器在第一主体部段处具有冷却肋。通过将冷却肋设置到主体的表面处、尤其设置在第一主体部段的区域中，从热管散热器到冷却介质的热量输出还更好地且更有效低输出，其中，该冷却介质沿着第一主体部段流动。尤其在热管散热器和冷却介质、即例如空气之间的温度差小的情况下，能够显著改进热传递。

在本发明的另一有利的设计方案中，热管散热器具有至少两个主体。已经证明有利的是：热管散热器模块化地借助多个主体、即至少两个主体构建。在此，主体能够相同地构造或是不同的。由此冗余地设计冷却。即使在一个主体的冷却作用例如因通道中的非密封性而失效的情况下，通过其余的主体还确保充分的冷却。同样可行的是：通过以下方式制造具有不同性能的热管散热器，即将不同数量的相同主体用于形成热管散热器。换言之，热管散热器具有多个相同的主体。在此，根据热管散热器的性能得到主体的数量。借此能够便宜地制造具有不同性能的多个热管散热器。

在本发明的另一有利的设计方案中，从流过的冷却介质的角度观察，主体串联地布置。在该步骤中，主体能够以简单的方式相互固定，因为该主体由相同的材料(铝)制成进而在加热时也经受相同的扩展。因此可靠地避免由于不同扩展而引起的疲劳现象，并且热管散热器实现高的使用寿命。

在本发明的另一有利的设计方案中，热管散热器具有底板，其中，底板与主体导热地连接，其中，底板设置用于与热源连接。在此，底板能够设计成，使得热源、例如半导体、在功率进而随之产生的功率损耗较高的情况下也称作为功率半导体能够可靠地固定在热管散热器的底板处。同时，热量通过底板扩张，使得热量均匀地传输给主体。在此，底板能够有凹槽，该凹槽能够容纳主体的第一区域的蜿蜒形的或U形的主体部段的一部分。通过增加主体和底板之间的接触面，改进了底板和主体之间的热传递，并且提高了热管散热器的性能。底板和主体例如能够借助于钎焊、熔焊、粘贴、夹紧、挤压或其他方法持久地彼此连接。

在本发明的另一有利的设计方案中，热源设置在底板的边缘处。这种布置是特别有利的，因为借此可实现从热源经由底板到冷却通道的特别好的热传递。借此，热管散热器在到环境的热传递方面是特别有效的。

在本发明的另一有利的设计方案中，第一主体部段U形地构造，其中，第一主体部段与终止件连接，尤其与第一主体部段自身连接，以形成环形的主体。通过所述设计方案能够在热管散热器中产生多个独立的冷却通道。

在此，多个冷却通道例如能够通过串联或并联多个或所有冷却通道来构造。

借此，这样构建的热管散热器具有高冗余度。此外，能够由冷却空气以简单的方式流过热管散热器的环形的主体。此外，主体的第一部分能够以简单的方式通过仅一个弯曲过程产生。

将环形形状可理解为闭合形状。属于此的例如是圆形形状、椭圆形形状或者还有两个平行的、在其端部处通过半圆形部段闭合的部段。

在本发明的另一有利的设计方案中，主体具有第二主体部段，该第二主体部段具有平坦的表面，其中，表面设置用于与热源连接。在这种设计方案中，热源尤其靠近主体的通道设置。由于靠近该通道，能够特别好地利用热管的高效冷却。特别地，有利的是：将热源设置在多个冷却管道或冷却通道的多个部分区段或多个冷却管道的环境中。在此，已经证明有利的是：将热源优选面状地设置在平行于冷却通道伸展的面的平面处。大量的热量能够在没有任何明显时间延迟的情况下从热源传输出去。此外，热管散热器能够仅由少量部件构建。在最简单的情况下，热管散热器仅由如下主体构造，该主体具有用于使冷却空气流过的第一区域和用于设置热源的第二区域。因此能够以简单的方式低成本地制造高性能的且轻的散热器。

此外，借助环形闭合的第一主体部段，在通道内能够以优选方向流动。在此，除其他外，也提供套筒状构造的连接件。该套筒的特征在于环绕的卡圈，该卡圈不仅精确地定位主体的U形成形的区域的两个开放的端部的精确的定位而且也机械地保护防止位移。连接套筒优先包含填充和封闭机构。

在本发明的另一有利的设计方案中，主体由至少两个块状件组成。如果主体由两个块状件组成，则能够以简单的方式执行通道的制造。然后，通道的部件能够分别设置在块状件的边界面处。随后，例如能够通过钎焊、熔焊、粘贴、夹紧、挤压或其他方法由块状件形成主体。因此能够以尤其简单的方式将冷却通道引入主体中。

在此，在由两个块状件制造主体时首先将两个块状件连接成主体，或者替代地首先将块状件成型或者弯曲，并且随后连接成主体。

在本发明的另一有利的设计方案中，主体借助于挤压机方法在块状模具中制造。一般而言，在本发明的该进一步的有利的设计方案中，借助于挤压方法、特别是挤压机方法或连续铸造方法或注塑方法，在块状模具中制造主体或块状件。连续铸造方法或替代地挤压方法证实为用于主体的便宜的制造方法。在此，一种方案至少是借助于挤压机部分地制造脉动热管的主体和其所属的内部结构。当然，如果仅设有主体的个别的U形构造的第一主体部段，则于是该第一主体部段又必须全部在两个端部处具有连接结构，以便将振荡热管的内部冷却结构闭合，这又会导致成本提高。在此，铝是最适合的，该铝在散热器中如今同行也具有最佳的成本效益比。但是，在一些应用中，替代地能够考虑使用塑料。尤其当冷却结构暴露于湿气或腐蚀性介质或需要电绝缘时，使用塑料是有利的。

在本发明的另一有利的设计方案中，将主体铣削、冲压或挤压，特别是将通道铣削、冲压或挤压到两个块状件中。铣削也是一种简单的制造方法。刚好为了由两个块状件制造主体，提供铣削以将通道引入到两个块状件中。各个块状件能够在第一步骤中生产为相同的块。在第二步骤中，管道的结构被铣削、冲压或挤压到块状件中。在此，例如根据热源的构造而能够不同地设计通道部分的铣削进而不同地设计通道的构造。

此外，在使用连接的块状件的情况下，通道连接器和填充开口能够集成，并且由此必要时弃用其他的连接或封闭元件。

在本发明的另一有利的设计方案中，通道的横截面具有具有在0.5mm至5mm的范围内的最小尺寸。在此，这种几何形状已被证明特别有利于：为大量液体带来毛细管效应。同时，在该尺寸的情况下在压力损失小的情况下确保足够的流体流进而确保特别好的冷却效果。在使用水的情况下、必要时添加防冻剂，在4毫米至5毫米的范围内的最小尺寸是有利的，因为借此已经能够实现足够的毛细管效应。其他液体至少部分需要直至0.5毫米的较小的尺寸，以实现足够的毛细管效应。

已经发现：借助具有该尺寸的几何形状在热传输时能够实现特别高的功率密度和性能。原因之一在于：材料传输几乎仅经由存在于通道中的蒸汽压力来进行。由此，热传递特别快。这实现：传输高的热量进而确保对应的散热器的高的功率密度。

附图说明

下面，根据附图中所示的实施例更详细地描述和解释本发明。附图示出：

图1至图4示出热管散热器和功率半导体单元的实施例，

图5至图7示出主体的实施例，

图8至图14示出热管散热器的实施例，和

图15示出功率转换器。

具体实施方式

图1示出热管散热器1，热管散热器具有主体2和底板7。热源8设置在底板7处，该热源将热量Q_th引入热管散热器1中。若热源8为功率半导体模块11，则热管散热器1和功率半导体模块11的组合称为功率半导体单元10。主体2基本上具有蜿蜒形成形的第一主体部段21。冷却介质6、特别是气态的冷却介质6，即例如空气沿着第一主体部段21的表面4流动。该冷却介质6借助于当前附图中的箭头示出。主体2借助终止件23闭合。终止件23也能够有利地用于填充在此未详细示出的通道3。

热管散热器1的通道3的内部中的脉动的气液混合物通过具有两个箭头尖端的垂直箭头表示。

图2示出热管散热器1的或功率半导体单元10的另一个实施例。该热管散热器1具有两个底板7，在这些底板处分别设置热源8或功率半导体模块11，该热源或功率半导体模块将热量Q_th引入热管散热器1中。为了避免重复，参考图1的描述以及那里引入的附图标记。在此，冷却介质6也沿着主体2的第一主体部段21的表面4流过热管散热器1，但是这在该图中和后面的图中未进一步借助于箭头和所属的附图标记示出。

图3示出热管散热器1的另一实施例。该热管散热器1不包括底板7。热管散热器1因此无底板地构造。除了具有蜿蜒形构造的第一主体部段21之外，该主体还具有带有平坦表面9的第二主体部段22。热源8或功率半导体模块11设置在第二主体部段22的平坦的表面9处。为了避免重复，参考图1和图2的描述以及那里引入的附图标记。

图4示出热管散热器1的另一实施例。该热管散热器1在第一主体部段21与第二主体部段22之间具有第一主体部段21与第二主体部段22之间的连接部31。借助该连接部31，来自热源8的、引入主体2的第二主体部段22中的热量Q_th还更好地传递至主体2的第一主体部段21，其中，传递至冷却介质或气态的冷却介质。为了避免重复，参考图1至图3的描述以及那里引入的附图标记。

图5示出主体2的一个实施例。该主体2具有块形的构造。在主体2内部存在通道3。在该通道3中存在两相的流体，借助该流体实现热管、特别是脉动热管的作用方式。主体2的终止件23用于闭合和必要时填充通道。在热管散热器1的制造的范围内，将主体2在弯曲部位32处成型为蜿蜒形或U形。主体2的蜿蜒形或U形构造的区域于是形成第一主体部段21，该第一主体部段用于将热量传递至冷却介质6。为了避免重复，参考图1至图4的描述以及那里引入的附图标记。

图6示出图5的主体2的不同的截面图。此外，主体2分成在制造范围中相互连接成主体2的两个块状件24。为避免重复，参考图1至图5的描述以及那里引入的附图标记。主体2内部中具有通道3。从主体2的块形的构造中得出基本上矩形的截面。然而，为了增加第一主体部段21的表面4进而改进从热管散热器到冷却介质6的热传递，主体能够在其表面处、尤其在第一主体部段21的表面4处具有波浪状的表面，如其在图7中所示。替代地，锯齿形或三角形也是可行的。该锯齿形或三角形也改进了从热管散热器1到冷却介质6的热传递，进而改进了热管散热器的性能。为避免重复，参考图1至图6的描述以及那里引入的附图标记。

图8示出热管散热器1或功率半导体单元10的另一实施例。为避免重复，参考图1至图7的描述以及那里引入的附图标记。在此，蜿蜒形的部分具有超过180°角度的弯曲部。例如，该弯曲部能够具有270°的范围，其中，相反的弯曲部彼此直接连接并且不具有或至少不一定具有直线部段。由此能够进一步增加第一主体部段21的对于从热管散热器1到冷却介质6的热传递有效的表面4。这进一步改进热管散热器1的性能。

图9示出热管散热器1或功率半导体单元10的另一实施例。为避免重复，参考图1至图8的描述以及那里引入的附图标记。该实施例的底板7具有凹部33。该凹部33构造用于，容纳主体2的第一主体部段21的一部分。在此，其被证明为是有利的。凹部33构造有相对于底板7弯曲的边界面。由此，主体2能够贴靠底板7。通过凹部33增加对于在底板7与主体2之间的热传递有效的表面。有效表面的扩大导致热管散热器1的改进的性能。

图10示出热管散热器1或功率半导体单元10的另一个实施例。为避免重复，参考图1至图9的描述以及那里引入的附图标记。在此，冷却肋5设置在主体2处的第一主体部段21中。该冷却肋通常也称为肋片或销钉。冷却肋能够作为杆或板设置在第一主体部段21的表面4处。替代地或附加地，该冷却肋也能够在第一主体部段21的表面4处设置成三角形的、即例如棱柱形的结构。同样可行的是，如中间所示，将冷却肋设置在第一主体部段21的两个区域之间。

证实为尤其有利的是：冷却肋5平行于底板7或平行于第二主体部段21伸展。冷却肋5中的加热是特别均匀的，并且不会由于热管散热器1的部分的不均匀加热而产生机械应力。

图11示出热管散热器1的另一实施例，该热管散热器无底板7地构造。为了避免重复，参考图1至图10的描述以及那里引入的附图标记。热源8能够设置在第二主体部段处。在此，热管散热器具有两个开放的端部34。如果该开放的端部34借助终止件23封闭，则主体2获得闭合的形状。这在图12中示出。为了避免重复，参考图1至图11的描述以及那里引入的附图标记。

由于多个通道或通道区段直接邻接，图12下部覆盖示出的面提供用于接触热源。

图13示出热管散热器1的另一实施例。为了避免重复，参考图1至图12的描述以及那里引入的附图标记。该热管散热器1具有多个主体2。在该实施例中，该主体U形地构造。通过终止件23得到环形部，冷却介质6、特别是气态的冷却介质6能够流过该环形部。该主体与底板7连接，该底板还确保主体上下彼此对准。替代地，第一主体区域也能够蜿蜒形地构造。因此，在将多个主体2用于形成热管散热器1时，也能够使用主体2的多个蜿蜒形构造的第一区域21。图14示出没有终止件23的布置，从其中可见主体2的U形的构造。

图15示出具有三个功率半导体单元10的功率转换器30。功率半导体单元10分别具有至少一个功率半导体模块11。借助于在此未详细示出的热管散热器1使功率半导体模块冷却或散热。在此，能够根据上述附图之一构造热管散热器1。

综上所述，本发明涉及一种热管散热器，其中，热管散热器设置用于作为脉动的热管运行，其中，热管散热器具有主体。为了改进热管散热器的性能和可制造性而建议：主体在内部中具有至少一个闭合的通道、特别是蜿蜒形构造的通道，其中，主体具有蜿蜒形或U形构造的第一主体部段，其中，冷却介质、特别是气态的冷却介质能够沿着第一主体部段的表面流过第一主体部段。本发明还涉及一种用于制造这种热管散热器的方法，其中，在第一步骤中，主体或块状件以块状形式制造，其中，通道在一个平面中延伸，其中，在第二步骤中，将主体或块状件成型或弯曲，从而生成具有蜿蜒形的或U形的结构的第一主体部段。本发明还涉及具有这种热管散热器的功率半导体单元和功率转换器，其中，所形成的热量能够借助于热管散热器排导至冷却介质。

换言之，本发明总体上涉及一种热管散热器，其中，热管散热器设置用于作为脉动的热管运行，其中，热管散热器具有主体。为了改进热管散热器的性能和可制造性而建议：主体在内部中具有至少一个闭合的通道、特别是交替弯曲或蜿蜒形构造的通道，其中，主体具有弯曲、交替弯曲、蜿蜒形或U形构造的第一主体部段，其中，冷却介质、特别是气态的冷却介质能够沿着第一主体部段的表面流过第一主体部段，其中，通道的多个部段和/或在多于一个通道的情况下不同的通道相互平行布置。本发明还涉及一种用于制造这种热管散热器的方法，其中，在第一步骤中，主体或块状件以块状形式制造，其中，通道在一个平面中延伸，其中，在第二步骤中，将主体或块状件成型或弯曲，从而生成具有交替弯曲的、蜿蜒形的或U形的结构的第一主体部段。本发明还涉及具有这种热管散热器的功率半导体单元和功率转换器，其中，所形成的热量能够借助于热管散热器排导至冷却介质。

Claims (20)

1.一种热管散热器(1)，其中，所述热管散热器(1)设置用于作为脉动的热管运行，其中，所述热管散热器(1)具有主体(2)，其中，所述主体(2)在内部具有至少一个闭合的通道(3)、特别是交替弯曲或蜿蜒形构造的通道(3)，其中，所述主体(2)具有弯曲、交替弯曲、蜿蜒形构造或U形构造的第一主体部段(21)，其中，冷却介质(6)、特别是气态的冷却介质(6)能够沿着所述第一主体部段(21)的表面(4)流过所述第一主体部段(21)，其中，所述通道(3)的多个部段和/或在多于一个通道(3)的情况下多个不同的通道(3)相互平行地布置。

2.根据权利要求1所述的热管散热器(1)，其中，所述主体(2)的在所述第一主体部段(21)中的垂直于所述通道(3)定向的横截面沿着所述通道(3)在所述主体(2)的总长度的至少80％的不间断的长度上具有相同的尺寸。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的热管散热器(1)，其中，所述热管散热器(1)在所述第一主体部段(21)上具有冷却肋(5)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的热管散热器(1)，其中，所述热管散热器(1)具有至少两个主体(2)。

5.根据权利要求4所述的热管散热器(1)，其中，从流过的所述冷却介质(6)的角度观察，所述主体(2)串联地布置。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的热管散热器(1)，其中，所述热管散热器(1)具有底板(7)，其中，所述底板(7)与所述主体(2)导热地连接，其中，所述底板(7)设置用于与热源(8)连接。

7.根据权利要求6所述的热管散热器(1)，其中，所述热源(8)设置在所述底板(7)的边缘处。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的热管散热器(1)，其中，所述第一主体部段(21)U形地构造，其中，所述第一主体部段(21)与终止件(23)连接，尤其与所述第一主体部段自身连接，以生成环形的主体。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的热管散热器(1)，其中，所述主体(2)具有第二主体部段(22)，所述第二主体部段具有平坦的表面(9)，其中，所述表面(9)设置用于与热源(8)连接。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的热管散热器(1)，其中，所述通道的横截面具有在0.5mm至5mm的范围内的最小尺寸。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的热管散热器(1)，其中，所述第一主体部段(21)以无接头的方式构造。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的热管散热器(1)，其中，所述主体(2)一体式地构造。

13.一种功率半导体单元(10)，具有：

-根据权利要求1至12中任一项所述的热管散热器(1)，和

-至少一个功率半导体模块(11)，

其中，所述功率半导体模块(11)与所述热管散热器(1)导热地连接，使得由所述功率半导体模块(11)的功率损耗形成的热量能够借助于所述热管散热器(1)排导至冷却介质(6)、特别是气态的冷却介质(6)或者排导至环境空气。

14.一种功率转换器(30)，具有根据权利要求1至12中任一项所述的热管散热器(1)或根据权利要求13所述的功率半导体单元(10)。

15.一种用于制造根据权利要求1至13中任一项所述的热管散热器(1)的方法，其中，在第一步骤中，以块状形式制造所述主体(2)或块状件(24)，其中，所述主体(2)具有通道(3)，或者所述主体连接于所述块状件(24)以在连接的所述块状件(24)的内部生成通道(3)，其中，所述通道(3)在平面中延伸，其中，在第二步骤中，将所述主体(2)或所述块状件(24)成型或弯曲，从而生成具有弯曲的、交替弯曲的、尤其横向于所述通道(3)的流动方向或流动方向的优选方向弯曲的、蜿蜒形的或U形的结构的所述第一主体部段(21)。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述主体(2)在第一方向上的至少80％的规模上以在第一方向的长度上无中断的方式无接头地构造，其中，所述第一方向对应于所述通道(3)的走向的优选方向。

17.根据权利要求15或16所述的方法，其中，所述主体(2)通过改造由仅一个呈块状形式的部件形成。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，其中，所述主体(2)由至少两个块状件(24)形成。

19.根据权利要求15至18中任一项所述的方法，其中，借助于挤压方法、特别是挤压机方法或连续铸造方法或注塑方法，在块状模具中制造所述主体(2)或所述块状件(24)。

20.根据权利要求15至19中任一项所述的方法，其中，将所述主体(2)铣削、冲压或挤压，尤其将所述通道(3)铣削、冲压或挤压到两个所述块状件(24)中。