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Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitskühlkörper mit einem Grundkörper und mit einem Metallkörper.
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Aus der
DE 10 2013 109 592 B3 ist eine Leistungshalbleitereinrichtung mit Leistungshalbleitermodulen und mit einem von einem Flüssigkeitsstrom in einer Durchströmungsrichtung durchströmbaren Flüssigkeitskühlkörper bekannt. Das jeweilige Leistungshalbleitermodul weist Leistungshalbleiterbauelemente auf, die auf elektrisch leitenden Leiterbahnen eines jeweiligen Substrats des jeweiligen Leistungshalbleitermoduls angeordnet sind. Die Substrate sind auf Metallplatten des Flüssigkeitskühlkörpers angeordnet, die in Durchströmungsrichtung hintereinander angeordnet sind. Der Kühlkörper weist weiterhin einen Grundkörper auf, wobei die Metallplatten mit dem Grundkörper flüssigkeitsdicht verbunden sind. Die Metallplatten und der Grundkörper begrenzen einen Hohlraum des Flüssigkeitskühlkörpers. Von den Metallplatten ausgehend, erstecken sich in den Hohlraum hinein Kühlpins aufweisende Kühlpinanordnungen, wobei jeder Metallplatte eine Kühlpinanordnung zugeordnet ist. Nachteilig dabei ist, dass die Kühlpinanordnungen und damit auch die Leistungshalbleiterbauelemente des jeweiligen Leistungshalbleitermoduls unterschiedlich stark von dem Flüssigkeitsstrom gekühlt werden. Die in Durchströmungsrichtung zuerst angeordnete Kühlpinanordnung wird am meisten vom Flüssigkeitsstrom gekühlt und die in Durchströmungsrichtung zuletzt angeordnete Kühlpinanordnung wird am wenigsten vom Flüssigkeitsstrom gekühlt, da der Flüssigkeitsstrom beim Durchströmen jeder Kühlpinanordnung erwärmt wird und somit die Wärmemenge, welche von der zuerst angeordneten Kühlpinanordnung an den Flüssigkeitsstrom abgeben wird, höher ist als die Wärmemenge, welche von dem zuerst angeordneten Kühlpinanordnung an den Flüssigkeitsstrom abgegeben wird. Die Leistungshalbleiterbauelemente, die von der zuletzt angeordneten Kühlpinanordnung gekühlt werden, werden somit deutlich schlechter gekühlt als die Leistungshalbleiterbauelemente, die von der zuerst angeordneten Kühlpinanordnung gekühlt werden.
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Aus der
US 2012/0139096 A1 ist eine Kühleinheit mit einen ersten Fließweg, der sich von einem Kühlmitteleinbringungseinlass erstreckt, mit einen zweiten Fließweg, der parallel zu dem ersten Fließweg angeordnet ist und sich zu einem Kühlmittelableitungsauslass erstreckt, mit mehreren dritten Fließwegen, die mit dem ersten Fließweg und dem zweiten Fließweg kommunizieren und mit einer Wärmesenke, die in den mehreren dritten Fließwegen angeordnet ist, bekannt.
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Aus der
US 2016/0029516 A1 ist ein PIN-FIN-Kühlsystem bekannt, das mindestens eine erste Oberfläche, die mindestens einen Basisabschnitt des Kühlsystems definiert, mindestens eine PIN-FIN-Anordnung, die sich von der wenigstens einer Oberfläche erstreckt und mindestens einen Kühlfluidstromdetektor, der sich von der wenigstens einen ersten Oberfläche erstreckt, aufweist.
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Aus der
US 2016/0307821 A1 ist ein Kühler zum Kühlen eines Halbleitermoduls bekannt, wobei der Kühler an einer Basis befestigbar ist, wobei der Kühler einen Kühlerkörper, der einen Kühlmittelströmungspfad aufweist, der von einem ersten Wandteil mit einem ersten Durchgangsloch und einem zweiten Wandteil, der dem ersten Wandteil gegenüberliegend angeordnet ist, umgeben ist und der einen Verbindungsbereich für die Verbindung mit der Basis an einer dem ersten Durchgangsloch gegenüberliegenden Position und einen Seitenwandteil zur Verbindung des Umfangs des ersten Wandteils und des Umfangs des zweiten Wandteils aufweist.
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Aus der
DE 10 2013 209 719 A1 ist ein Leistungshalbleitermodul mit einer Bodenplatte, mit einem mindestens ein auf der Bodenplatte angeordnetem zu kühlendem Substrat und mit einem unter die Bodenplatte angeordnetem zweiteiligem Kühlsystem, das ein oberes Teilstück aufweist, dass derart ausgebildet ist, dass es mit der Bodenplatte einen Strömungskanal für eine Kühlflüssigkeit bildet, wobei das obere Teilstück einen ersten Zulauf sowie ein Ablauf aufweist, durch die die Kühlflüssigkeit in den Strömungskanal ein- bzw. ausgeleitet werden kann, wobei das obere Teilstück mindestens einen zweiten Zulauf aufweist, der in Längsrichtung von dem ersten Zulauf beabstandet ist, bekannt.
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Aus der
DE 10 2015 212 721 A1 ist eine Kühlvorrichtung zum Kühlen eines Leistungshalbleiters bekannt, wobei die Kühlvorrichtung einen Hohlraum zum Führen eines Fluidstroms entlang einer Flussachse und eine Wärmekontaktwand aufweist, welche mit einer Seite der Wärmekontaktwand zu dem Hohlraum zugewandt ist, wobei eine dazu gegenüberliegende Seite eine Kontaktfläche zum Kontaktieren des Leistungshalbleiters aufweist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung einen Flüssigkeitskühlkörper mit in Durchströmungsrichtung eines Flüssigkeitsstroms hintereinander angeordneten Kühlpinanordnungen zu schaffen bei denen der Unterschied der Wärmemengen, welche von den jeweiligen Kühlpinanordnungen an den Flüssigkeitsstrom abgegeben werden, reduziert ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Flüssigkeitskühlkörper mit einem Grundkörper und mit einem Metallkörper, die einen von einem Flüssigkeitsstrom in einer Durchströmungsrichtung durchströmbaren Hohlraum begrenzen, wobei der Metallkörper mit dem Grundkörper flüssigkeitsdicht verbunden ist, wobei eine dem Hohlraum abgewandte erste Metallkörperhauptseite des Metallkörpers einen ersten Kühlflächenbereich und einen in Durchströmungsrichtung nach dem ersten Kühlflächenbereich angeordneten zweiten Kühlflächenbereich aufweist, wobei der Metallkörper eine dem ersten Kühlflächenbereich gegenüberliegend angeordnete, ausgehend von einer der ersten Metallkörperhauptseite des Metallkörpers gegenüberliegend angeordneten zweiten Metallkörperhauptseite des Metallkörpers in den Hohlraum hinein erstreckende, erste Kühlpins aufweisende, erste Kühlpinanordnung und eine dem zweiten Kühlflächenbereich gegenüberliegend angeordnete, ausgehend von der zweiten Metallkörperhauptseite des Metallkörpers in den Hohlraum hinein erstreckende, zweite Kühlpins aufweisende, zweite Kühlpinanordnung ausweist, und mit einer Bypasseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, dass ein Teil des Flüssigkeitsstroms an der ersten Kühlpinanordnung vorbei in die zweite Kühlpinanordnung fließt, wobei der Grundkörper eine, in Durchströmungsrichtung verlaufende, den Hohlraum begrenzende, erste Seitenwand aufweist, wobei die Bypasseinrichtung derart ausgebildet ist, dass der Flüssigkeitskühlkörper eine, in Durchströmungsrichtung entlang der ersten Kühlpinanordnung verlaufende und zwischen der ersten Kühlpinanordnung und der ersten Seitenwand des Grundkörpers angeordnete, erste Bypasskanalwand aufweist, wobei zwischen der ersten Bypasskanalwand und der ersten Seitenwand des Grundkörpers ein erster Bypasskanal ausgebildet ist, der in die zweite Kühlpinanordnung einmündet, wobei der Grundkörper eine, in Durchströmungsrichtung verlaufende, den Hohlraum begrenzende, der ersten Seitenwand gegenüberliegende, zweite Seitenwand aufweist, wobei die Bypasseinrichtung derart ausgebildet ist, dass der Flüssigkeitskühlkörper eine, in Durchströmungsrichtung entlang der ersten Kühlpinanordnung verlaufende und zwischen der ersten Kühlpinanordnung und der zweiten Seitenwand des Grundkörpers angeordnete, zweite Bypasskanalwand aufweist, wobei zwischen der zweiten Bypasskanalwand und der zweiten Seitenwand des Grundkörpers ein zweiter Bypasskanal ausgebildet ist, der in die zweite Kühlpinanordnung einmündet.
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Der Grundkörper weist eine, in Durchströmungsrichtung verlaufende, den Hohlraum begrenzende, erste Seitenwand auf, wobei die Bypasseinrichtung derart ausgebildet ist, dass der Flüssigkeitskühlkörper eine, in Durchströmungsrichtung entlang der ersten Kühlpinanordnung verlaufende und zwischen der ersten Kühlpinanordnung und der ersten Seitenwand des Grundkörpers angeordnete, erste Bypasskanalwand aufweist, wobei zwischen der ersten Bypasskanalwand und der ersten Seitenwand des Grundkörpers ein erster Bypasskanal ausgebildet ist, der in die zweite Kühlpinanordnung einmündet. Hierdurch ist die Funktion der Bypasseinrichtung unabhängig von der Anordnung und Ausbildung der Kühlpins.
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Weiterhin weist der Grundkörper eine, in Durchströmungsrichtung verlaufende, den Hohlraum begrenzende, der ersten Seitenwand gegenüberliegende, zweite Seitenwand auf, wobei die Bypasseinrichtung derart ausgebildet ist, dass der Flüssigkeitskühlkörper eine, in Durchströmungsrichtung entlang der ersten Kühlpinanordnung verlaufende und zwischen der ersten Kühlpinanordnung und der zweiten Seitenwand des Grundkörpers angeordnete, zweite Bypasskanalwand aufweist, wobei zwischen der zweiten Bypasskanalwand und der zweiten Seitenwand des Grundkörpers ein zweiter Bypasskanal ausgebildet ist, der in die zweite Kühlpinanordnung einmündet. Hierdurch ist die Bypasseinrichtung besonders effizient ausgebildet.
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Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die jeweiligen Kühlpins in Durchströmungsrichtung einen kreisrunden, ovalen oder einen polygonalen Querschnitt aufweisen. Hierdurch sind die Kühlpins einfach herstellbar und/oder weisen eine große Oberfläche auf.
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Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Flüssigkeitskühlkörper eine, in Durchströmungsrichtung verlaufende, ausgehend von der zweiten Metallkörperhauptseite des Metallkörpers in den Hohlraum hinein erstreckende, Trennwand aufweist, die die erste Kühlpinanordnung in eine erste und zweite Kühlpinunteranordnung und die zweite Kühlpinanordnung in eine dritte und vierte Kühlpinunteranordnung teilt. Hierdurch wird die Führung des Flüssigkeitsstroms in Durchströmungsrichtung verbessert.
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Weiterhin erweist sich eine Leistungshalbleitereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Flüssigkeitskühlkörper, mit einem auf dem ersten Kühlflächenbereich angeordnetem ersten Substrat, mit einem auf dem zweiten Kühlflächenbereich angeordnetem zweiten Substrat, wobei das erste und zweite Substrat jeweilig eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht aufweisen auf deren dem Metallkörper abgewandten Hauptseite elektrisch leitende Leiterbahnen angeordnet sind, und mit auf den Leiterbahnen des ersten und zweiten Substrats angeordneten mit den jeweiligen Leiterbahnen elektrisch leitend verbundenen Leistungshalbleiterbauelementen als vorteilhaft.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die unten stehenden 1, 2, 5 und 6 erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Leistungshalbleitereinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Flüssigkeitskühlkörper,
- 2 eine perspektivische Schnittansicht der in 1 dargestellten Leistungshalbleitereinrichtung,
- 3 eine perspektivische Ansicht einer Ausbildung eines Metallkörpers eines Flüssigkeitskühlkörpers der in 1 dargestellten Leistungshalbleitereinrichtung,
- 4 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausbildung eines Metallkörpers eines Flüssigkeitskühlkörpers einer Leistungshalbleitereinrichtung,
- 5 eine perspektivische Ansicht einer Ausbildung eines Metallkörpers eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitskühlkörpers einer Leistungshalbleitereinrichtung und
- 6 eine Ansicht von oben auf den in 5 dargestellten Metallkörper.
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Gleiche Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Leistungshalbleitereinrichtung 14 mit einem erfindungsgemäßen Flüssigkeitskühlkörper 1 dargestellt. In 2 ist eine perspektivische Schnittansicht der in 1 dargestellten Leistungshalbleitereinrichtung 14 dargestellt. In 3 eine perspektivische Ansicht einer Ausbildung eines Metallkörpers 1b eines Flüssigkeitskühlkörpers 1 der in 1 dargestellten Leistungshalbleitereinrichtung 14 dargestellt.
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Der erfindungsgemäße Flüssigkeitskühlkörper 1 weist einen Grundkörper 1a und einen Metallkörper 1b auf, die einen von einem Flüssigkeitsstrom S in einer Durchströmungsrichtung S' durchströmbaren Hohlraum 2 des Flüssigkeitskühlkörpers 1 begrenzen, wobei der Metallkörper 1b mit dem Grundkörper 1a flüssigkeitsdicht verbunden ist. Der Metallkörper 1b liegt vorzugsweise in Form einer Grundmetallplatte 1b''' vor von der sich aus Erhebungen erstrecken. Die Metallkörper 1b kann, wie beim Ausführungsbeispiel, einstückig aber auch mehrstückig ausgebildet sein. Der Metallkörper 1b, kann z.B. aus Kupfer, aus einer Kupferlegierung, aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet sein. Im Falle eines mehrstückig ausgebildeten Metallkörpers 1b kann auf einer Grundmetallplatte 1b''' des Metallkörpers 1b, die z.B. aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung besteht kann, eine Verbindungmetallplatte, die z.B. aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen kann, aufgebracht sein. Der Grundkörper 1a kann z.B. aus Kupfer, aus einer Kupferlegierung, aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet sein. Der Metallkörper 1b kann, alternativ oder zusätzlich, mehrstückig in Form von in Durchströmungsrichtung S' hintereinander angeordneten Teilmetallkörpern ausgebildet sein. Auf den Teilmetallkörpern kann jeweilig ein Substrat angeordnet sein. Der Metallkörper 1b kann, wie beim Ausführungsbeispiel, mit dem Grundkörper 1a flüssigkeitsdicht verbunden sein, indem zwischen dem Grundkörper 1a und dem Metallkörper 1b eine elastische Dichtung 9 angeordnet ist, wobei der Metallkörper 1b mit dem Grundkörper 1a mittels Schrauben 20, die durch Durchgangslöcher 13 des Metallkörpers 1b hindurchverlaufen, verbunden ist. Der Grundkörper 1a weist hierzu mit einem Innengewinde versehene Sacklöcher auf in die die Schrauben 20 hineingedreht werden. Der Übersichtlichkeit halber ist in 2 nur eine Schraube 20 dargestellt. Der Flüssigkeitskühlkörper 1, insbesondere der Grundkörper 1a, weist eine mit dem Hohlraum 2 strömungstechnisch verbundene Eintrittsöffnung 3a auf, mittels derer der Flüssigkeitsstrom S (z.B. Kühlwasserstrom) in den Hohlraum 2 eingeleitet wird, und weiterhin eine mit dem Hohlraum 2 strömungstechnisch verbundene Austrittsöffnung 3b auf, mittels derer der Flüssigkeitsstrom S aus dem Hohlraum 2 ausgeleitet wird.
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Eine dem Hohlraum 2 abgewandte erste Metallkörperhauptseite 1b' des Metallkörpers 1b weist einen, vorzugsweise ebenen, ersten Kühlflächenbereich 5a und einen in Durchströmungsrichtung S' nach dem ersten Kühlflächenbereich 5a angeordneten, vorzugsweise ebenen, zweiten Kühlflächenbereich 5b auf. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels weist die dem Hohlraum 2 abgewandte erste Metallkörperhauptseite 1b' des Metallkörpers 1b einen in Durchströmungsrichtung S' nach dem zweiten Kühlflächenbereich 5b angeordneten, vorzugsweise ebenen, dritten Kühlflächenbereich 5c auf.
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Weiterhin weist der Metallkörper 1b eine dem ersten Kühlflächenbereich 5a gegenüberliegend angeordnete, ausgehend von einer der ersten Metallkörperhauptseite 1b' des Metallkörpers 1b gegenüberliegend angeordneten zweiten Metallkörperhauptseite 1b" des Metallkörpers 1b in den Hohlraum 2 hinein erstreckende, erste Kühlpins 6a aufweisende, erste Kühlpinanordnung 7a und eine dem zweiten Kühlflächenbereich 5b gegenüberliegend angeordnete, ausgehend von der zweiten Metallkörperhauptseite 1b" des Metallkörpers 1b in den Hohlraum 2 hinein erstreckende, zweite Kühlpins 6b aufweisende, zweite Kühlpinanordnung 7b auf. Bei dem Ausführungsbeispiel weist der Metallkörper 1b eine dem dritten Kühlflächenbereich 5c gegenüberliegend angeordnete, ausgehend von einer der ersten Metallkörperhauptseite 1b' des Metallkörpers 1b gegenüberliegend angeordneten zweiten Metallkörperhauptseite 1b" des Metallkörpers 1b in den Hohlraum 2 hinein erstreckende, dritte Kühlpins 6c aufweisende, dritte Kühlpinanordnung 7c auf.
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Im Rahmen der Erfindung weist der Flüssigkeitskühlkörper 1, insbesondere der Metallkörper 1b, eine Bypasseinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, dass ein Teil des Flüssigkeitsstroms S an der ersten Kühlpinanordnung 7a vorbei in die zweite Kühlpinanordnung 7b fließt. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels ist die Bypasseinrichtung weiterhin dazu ausgebildet, dass ein Teil des Flüssigkeitsstroms S an der ersten Kühlpinanordnung 7a und an der zweiten Kühlpinanordnung 7b vorbei in die dritte Kühlpinanordnung 7c fließt. Hierdurch wird erreicht, dass der Unterschied der Wärmemengen, welche jeweilig von den Kühlpinanordnungen 7a, 7b und 7c an den Flüssigkeitsstrom S abgegeben werden, reduziert ist, da ein Teil des Flüssigkeitsstroms S, welche in die zweite Kühlpinanordnung 7b bzw. in die dritte Kühlpinanordnung 7c fließt im Wesentlichen die gleiche Temperatur aufweist wie der Teil des Flüssigkeitsstroms S der in die erste Kühlpinanordnung 7a fließt.
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Wie beispielhaft in den 2 und 3 dargestellt, kann in Normalenrichtung N der zweiten Metallkörperhauptseite 1b" die Länge der ersten Kühlpins 6a kleiner sein als die Länge der zweiten Kühlpins 6b. Gemäß 2 und 3 kann in Normalenrichtung N der zweiten Metallkörperhauptseite 1b" die Länge der zweiten Kühlpins 6b kleiner sein als die Länge der dritten Kühlpins 6c.
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In 4 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausbildung eines Metallkörpers 1b eines Flüssigkeitskühlkörpers 1 der Leistungshalbleitereinrichtung 14 dargestellt. Die Ausbildung des Metallkörpers 1b gemäß 4 stimmt dabei einschließlich vorteilhafter Ausführungsformen und Ausbildungsvarianten mit dem Metallkörper 1b gemäß 1 bis 3, mit Ausnahme der Ausbildung der Bypasseinrichtung, überein.
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Wie beispielhaft in 1 und 4 dargestellt, kann der Grundkörper 1a eine in Durchströmungsrichtung S' verlaufende, den Hohlraum 2 begrenzende, erste Seitenwand 8a aufweisen, wobei die Bypasseinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Abstände a in senkrechter Richtung zur Durchströmungsrichtung S' derjenigen ersten Kühlpins 6a, die am nächsten zur ersten Seitenwand 8a des Grundkörpers 1a angeordnet sind zur ersten Seitenwand 8a des Grundkörpers 1a größer sind als die Abstände b in senkrechte Richtung zur Durchströmungsrichtung S' derjenigen zweiten Kühlpins 6b, die am nächsten zur ersten Seitenwand 8a des Grundkörpers 1a angeordnet sind zur ersten Seitenwand 8a des Grundkörpers 1a. In 4 ist die Innenwandfläche 8a' der ersten Seitenwand 8a des Grundkörper 1a gestrichelt gezeichnet angedeutet dargestellt. Gemäß 4 kann die Bypasseinrichtung weiterhin derart ausgebildet sein, dass die Abstände in senkrechter Richtung zur Durchströmungsrichtung S' derjenigen zweiten Kühlpins 6b, die am nächsten zur ersten Seitenwand 8a des Grundkörpers 1a angeordnet sind zur ersten Seitenwand 8a des Grundkörpers 1a größer sind als die Abstände in senkrechte Richtung zur Durchströmungsrichtung S' derjenigen dritten Kühlpins 6c, die am nächsten zur ersten Seitenwand 8a des Grundkörpers 1a angeordnet sind zur ersten Seitenwand 8a des Grundkörpers 1a.
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Wie beispielhaft in 1 und 4 dargestellt, kann der Grundkörper 1a eine in Durchströmungsrichtung S' verlaufende, den Hohlraum 2 begrenzende, der ersten Seitenwand 8a gegenüberliegende, zweite Seitenwand 8b aufweisen, wobei die Bypasseinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Abstände c in senkrechter Richtung zur Durchströmungsrichtung S' derjenigen ersten Kühlpins 6a, die am nächsten zur zweiten Seitenwand 8b des Grundkörpers 1a angeordnet sind zur zweiten Seitenwand 8b des Grundkörpers 1a größer sind als die Abstände b in senkrechte Richtung zur Durchströmungsrichtung S' derjenigen zweiten Kühlpins 6b, die am nächsten zur zweiten Seitenwand 8b des Grundkörpers 1a angeordnet sind zur zweiten Seitenwand 8b des Grundkörpers 1a. In 4 ist die Innenwandfläche 8b' der zweiten Seitenwand 8b des Grundkörper 1a gestrichelt gezeichnet angedeutet dargestellt. Gemäß 4 kann die Bypasseinrichtung weiterhin derart ausgebildet sein, dass die Abstände in senkrechter Richtung zur Durchströmungsrichtung S' derjenigen zweiten Kühlpins 6b, die am nächsten zur zweiten Seitenwand 8b des Grundkörpers 1a angeordnet sind zur zweiten Seitenwand 8b des Grundkörpers 1a größer sind als die Abstände in senkrechte Richtung zur Durchströmungsrichtung S' derjenigen dritten Kühlpins 6c, die am nächsten zur zweiten Seitenwand 8b des Grundkörpers 1a angeordnet sind zur zweiten Seitenwand 8b des Grundkörpers 1a.
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In 5 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausbildung eines Metallkörpers 1b eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitskühlkörpers 1 der Leistungshalbleitereinrichtung 14 und in 6 eine Ansicht von oben auf den in 5 dargestellten Metallkörper 1b dargestellt. Die Ausbildung des Metallkörpers 1b gemäß 5 und 6 stimmt dabei einschließlich vorteilhafter Ausführungsformen und Ausbildungsvarianten mit dem Metallkörper 1b gemäß 1 bis 3 mit Ausnahme der Ausbildung der Bypasseinrichtung überein.
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Wie beispielhaft in 1, 5 und 6 dargestellt, kann der Grundkörper 1a eine, in Durchströmungsrichtung S' verlaufende, den Hohlraum 2 begrenzende, erste Seitenwand 8a aufweisen, wobei die Bypasseinrichtung derart ausgebildet ist, dass der Flüssigkeitskühlkörper 1 eine, in Durchströmungsrichtung S' entlang der ersten Kühlpinanordnung 6a verlaufende und zwischen der ersten Kühlpinanordnung 6a und der ersten Seitenwand 8a des Grundkörpers 1a angeordnete, erste Bypasskanalwand 11a aufweist, wobei zwischen der ersten Bypasskanalwand 11a und der ersten Seitenwand 8a des Grundkörpers 1a ein erster Bypasskanal 12a ausgebildet ist, der in die zweite Kühlpinanordnung 7b einmündet. Die seitlichen Wände des ersten Bypasskanals 12a werden dabei vorzugsweise durch die erste Bypasskanalwand 11a und einer teilweise zwischen der ersten Bypasskanalwand 11a und der ersten Seitenwand 8a des Grundkörpers 1a verlaufenden dritten Bypasskanalwand 11a' gebildet. In 5 und 6 sind die Innenwandfläche 8a' der ersten Seitenwand 8a des Grundkörper 1a und die erste Seitenwand 8a des Grundkörper 1a gestrichelt gezeichnet angedeutet dargestellt. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 5 und 6 kann die Bypasseinrichtung weiterhin derart ausgebildet sein, dass die dritte Bypasskanalwand 11a', in Durchströmungsrichtung S' entlang der zweiten Kühlpinanordnung 6b verläuft, wobei zwischen der dritten Bypasskanalwand 11a' und der ersten Seitenwand 8a des Grundkörpers 1a ein dritter Bypasskanal 12a' ausgebildet ist, der in die dritte Kühlpinanordnung 7c einmündet. Die seitlichen Wände des dritten Bypasskanals 12a' werden dabei vorzugsweise durch die dritte Bypasskanalwand 11a' und einer teilweise zwischen der dritten Bypasskanalwand 11a' und der ersten Seitenwand 8a des Grundkörpers 1a verlaufenden vierten Bypasskanalwand 11a" gebildet.
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Wie beispielhaft in 1, 5 und 6 dargestellt, kann der Grundkörper 1a eine, in Durchströmungsrichtung S' verlaufende, den Hohlraum 2 begrenzende, der ersten Seitenwand 8a gegenüberliegende, zweite Seitenwand 8b aufweisen, wobei die Bypasseinrichtung derart ausgebildet ist, dass der Flüssigkeitskühlkörper 1 eine, in Durchströmungsrichtung S' entlang der ersten Kühlpinanordnung 6a verlaufende und zwischen der ersten Kühlpinanordnung 6a und der zweiten Seitenwand 8b des Grundkörpers 1a angeordnete, zweite Bypasskanalwand 11b aufweist, wobei zwischen der zweiten Bypasskanalwand 11b und der zweiten Seitenwand 8b des Grundkörpers 1a ein zweiter Bypasskanal 12b ausgebildet ist, der in die zweite Kühlpinanordnung 7b einmündet. Die seitlichen Wände des zweiten Bypasskanals 12b werden dabei vorzugsweise durch die zweite Bypasskanalwand 11b und einer teilweise zwischen der zweiten Bypasskanalwand 11b und der zweiten Seitenwand 8b des Grundkörpers 1a verlaufenden fünften Bypasskanalwand 11b' gebildet. In 5 und 6 sind die Innenwandfläche 8b' der zweiten Seitenwand 8b des Grundkörper 1a und die zweite Seitenwand 8b des Grundkörper 1a gestrichelt gezeichnet angedeutet dargestellt. Beim Ausführungsbeispiel gemäß 5 und 6 kann die Bypasseinrichtung weiterhin derart ausgebildet sein, dass die fünfte Bypasskanalwand 11b', in Durchströmungsrichtung S' entlang der zweiten Kühlpinanordnung 6b verläuft, wobei zwischen der fünften Bypasskanalwand 11b' und der zweiten Seitenwand 8b des Grundkörpers 1a ein vierter Bypasskanal 12b' ausgebildet ist, der in die dritte Kühlpinanordnung 7c einmündet. Die seitlichen Wände des vierten Bypasskanals 12b' werden dabei vorzugsweise durch die fünfte Bypasskanalwand 11b' und einer teilweise zwischen der fünften Bypasskanalwand 11b' und der zweiten Seitenwand 8b des Grundkörpers 1a verlaufenden sechsten Bypasskanalwand 11b" gebildet.
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Beim Ausführungsbeispiel können die jeweiligen Kühlpins 6a, 6b bzw. 6c in Durchströmungsrichtung S' einen kreisrunden, ovalen oder einen polygonalen Querschnitt aufweisen.
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Beim Ausführungsbeispiel weist der Flüssigkeitskühlkörper 1, insbesondere der Metallkörpers 1b, vorzugsweise eine, in Durchströmungsrichtung S' verlaufende, ausgehend von der zweiten Metallkörperhauptseite 1b" des Metallkörpers 1b in den Hohlraum 2 hinein erstreckende, Trennwand 10 auf, die die erste Kühlpinanordnung 7a in eine erste und zweite Kühlpinunteranordnung und die zweite Kühlpinanordnung 7b in eine dritte und vierte Kühlpinunteranordnung teilt, sowie vorzugsweise die dritte Kühlpinanordnung 7c in eine fünfte und sechste Kühlpinunteranordnung teilt.
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Die Leistungshalbleitereinrichtung 14 weist den erfindungsgemäßen Flüssigkeitskühlkörper 1, ein auf dem ersten Kühlflächenbereich 5a des Metallkörpers 1b angeordnetes erstes Substrat 4a und ein auf dem zweiten Kühlflächenbereich 5b des Metallkörpers 1b angeordnetes zweites Substrat 4b auf. Im Rahmen des Ausführungsbeispiels weist der Flüssigkeitskühlkörper 1, ein auf dem dritten Kühlflächenbereich 5c des Metallkörpers 1b angeordnetes drittes Substrat 4c auf. Das jeweilige Substrat 4a, 4b bzw. 4c kann dabei über ein zwischen dem Metallkörpers 1b und dem jeweiligen Substrat 4a, 4b bzw. 4c angeordnete Lot- oder Sinterschicht mit dem Metallkörpers 1b stoffschlüssig verbunden sein. Alternativ kann zwischen dem jeweiligen Substrat 4a, 4b bzw. 4c und dem Metallkörper 1b eine Wärmeleitpaste angeordnet sein. Das jeweilige Substrat 4a, 4b bzw. 4c weist eine elektrisch nicht leitende Isolationsschicht 15 (z.B. Keramikplatte) auf, auf deren dem Metallkörper 1b abgewandten Hauptseite 15' elektrisch leitende Leiterbahnen 16 angeordnet sind. Die Leistungshalbleitereinrichtung 14 weist weiterhin auf den Leiterbahnen 16 des jeweiligen Substrats 4a, 4b bzw. 4c angeordnete und mit den jeweiligen Leiterbahnen 16, z.B. über eine Lot- oder Sinterschicht, elektrisch leitend verbundene Leistungshalbleiterbauelemente 17 auf. Das Substrat 3 kann z.B. als Direct Copper Bonded Substrat (DCB-Substrat) oder als Aktive Metal Brazing Substrat (AMB-Substrat) ausgebildet sein.
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Das jeweilige Leistungshalbleiterbauelement 17 liegt vorzugweise in Form eines Leistungshalbleiterschalters oder einer Diode vor. Der jeweilige Leistungshalbleiterschalter liegt dabei vorzugsweise in Form eines Transistors, wie z.B. eines IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder in Form eines MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) oder Thyristors vor.
