DE102020110937B4 - Cooling device for cooling a power semiconductor module - Google Patents

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Abstract

Kühleinrichtung zur Kühlung eines Leistungshalbleitermoduls, mit einem von einer Flüssigkeit durchströmbaren, einen Hohlraum (4) aufweisenden Gehäusebauteil (2), das eine erste Kühlplatte (3) aufweist, wobei die erste Kühlplatte (3) eine den Hohlraum (4) begrenzende erste Kühlplatteninnenfläche (3b) aufweist, mit mehreren in dem Hohlraum (4) angeordneten ersten Kühlkörpern (5), die zu einer in einer ersten Richtung (X) verlaufenden Reihe angeordnet sind, wobei die ersten Kühlkörper (5) jeweils eine erste Kühlkörpergrundplatte (5a) aufweisen, von der eine Mehrzahl von ersten Erhebungen (5b) hervorstehen, wobei die ersten Erhebungen (5b) der ersten Kühlkörper (5), mittels einer jeweiligen stoffschlüssigen Verbindung, mit der ersten Kühlplatteninnenfläche (3b) verbunden sind, wobei in der ersten Richtung (X) zwischen den ersten Kühlkörpern (5) jeweils ein erstes Kühlkörpertrennelement (7) angeordnet ist, wobei das jeweilige erste Kühlkörpertrennelement (7) an seinen den ersten Kühlkörpern (5) zugewandten beiden Seiten Auswölbungen (7a) aufweist, die in zwischen den ersten Erhebungen (5b) vorhandene Zwischenräume (5c) eingreifen.Cooling device for cooling a power semiconductor module, with a housing component (2) through which a liquid can flow and which has a cavity (4) and a first cooling plate (3), the first cooling plate (3) having a first cooling plate inner surface (4) delimiting the cavity (4). 3b), with a plurality of first heat sinks (5) arranged in the cavity (4) and arranged in a row running in a first direction (X), the first heat sinks (5) each having a first heat sink base plate (5a), from which a plurality of first elevations (5b) protrude, wherein the first elevations (5b) of the first cooling body (5) are connected to the first cooling plate inner surface (3b) by means of a respective material connection, wherein in the first direction (X) between the first heat sinks (5) in each case a first heat sink separating element (7) is arranged, the respective first heat sink separating element (7) on its first heat sinks (5) has bulges (7a) on both sides facing, which engage in intermediate spaces (5c) present between the first elevations (5b).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung zur Kühlung eines Leistungshalbleitermoduls.The invention relates to a cooling device for cooling a power semiconductor module.

Im Betrieb eines Leistungshalbleitermoduls treten in den Leistungshalbleiterbauelementen des Leistungshalbleitermoduls elektrische Verluste auf, die zu einer Erwärmung der Leistungshalbleiterbauelemente führen. Zur Kühlung der Leistungshalbleiterbauelemente ist das Leistungshalbleitermodul techniküblich an eine von einer Kühlflüssigkeit durchströmten Kühleinrichtung thermisch leitend angekoppelt.When a power semiconductor module is in operation, electrical losses occur in the power semiconductor components of the power semiconductor module, which lead to heating of the power semiconductor components. In order to cool the power semiconductor components, the power semiconductor module is thermally conductively coupled to a cooling device through which a cooling liquid flows, as is customary in technology.

Aus der DE 10 2013 109 589 B3 ist eine Kühleinrichtung zur Kühlung eines Leistungshalbleitermoduls bekannt. Die Kühleinrichtung weist ein mit Ausnehmungen versehenes erstes Kühlgehäusebauteil und ein zweites Kühlgehäusebauteil und mit Kühlpins versehene Kühlplatten auf, die die Ausnehmungen abdecken. Zur Herstellung der Dichtigkeit, sind die Elemente miteinander verschweißt. Die Herstellung einer solchen Kühleinrichtung ist sehr aufwendig bzw. zeitintensiv. Insbesondere ist die Herstellung der Flüssigkeitsdichtigkeit zwischen den Grundplatten und dem ersten Kühlgehäusebauteil an den Ausnehmungen nur sehr aufwendig zu realisieren, da die hierzu notwendige Schweissverbindung mit sehr hoher Qualität ausgeführt werden muss. Weiterhin können sich bei Erwärmung die Kühlplatten und das erste Kühlgehäusebauteil unterschiedlich stark ausdehnen, was zu einem Versagen der Schweissverbindung führen kann.From the DE 10 2013 109 589 B3 a cooling device for cooling a power semiconductor module is known. The cooling device has a first cooling housing component provided with recesses and a second cooling housing component and cooling plates provided with cooling pins which cover the recesses. The elements are welded together to create a seal. The production of such a cooling device is very complex and time-consuming. In particular, establishing liquid tightness between the base plates and the first cooling housing component at the recesses can only be achieved with great effort, since the welded connection required for this purpose must be of very high quality. Furthermore, when heated, the cooling plates and the first cooling housing component can expand to different extents, which can lead to failure of the welded connection.

Aus der JP 2013-239675 A ist eine Kühleinrichtung zur Kühlung einer elektronischen Komponente, mit einem von einer Flüssigkeit durchströmbaren, einen Hohlraum (4) aufweisenden Gehäusebauteil, das eine erste Kühlplatte aufweist, wobei die erste Kühlplatte eine den Hohlraum begrenzende erste Kühlplatteninnenfläche aufweist und mit mehreren in dem Hohlraum angeordneten ersten Kühlkörpern, die zu einer in einer ersten Richtung verlaufenden Reihe angeordnet sind, bekannt.From the JP 2013-239675 A is a cooling device for cooling an electronic component, having a housing component through which a liquid can flow, having a cavity (4), which has a first cooling plate, the first cooling plate having a first cooling plate inner surface delimiting the cavity and having a plurality of first heat sinks arranged in the cavity , which are arranged in a row running in a first direction, are known.

Aus der US 2012 / 0 006 523 A1 ist eine Kühleinrichtung mit einem Kühlfinnen aufweisenden Kühlelement, dass mittels eines Stangenpressverfahrens einfach herstellbar ist, bekannt.US 2012/0 006 523 A1 discloses a cooling device with a cooling element having cooling fins, which can be easily produced by means of a rod pressing method.

Aus der US2009/0114372 A1 ist ein Flüssigkeitskühlkörper mit einem Kühlkörpergehäuse, indem eine Kühlflüssigkeit zur Kühlung eines Kühlelements fließt, wobei das Kühlelement einem Kontakt mit dem Kühlkörpergehäuse aufweist, bekannt.From the US2009/0114372 A1 a liquid heat sink with a heat sink housing, in which a cooling liquid flows for cooling a cooling element, wherein the cooling element is in contact with the heat sink housing, is known.

Aus DE 11 2017 003 768 T5 ist eine Kühlvorrichtung mit einem Gehäuse, das mit einer oberen Wand, einer unteren Wand und einem Kühlmitteldurchgang darin versehen ist, und mit einen Wärmestrahler, der im Kühlmitteldurchgang in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei der Wärmestrahler mit mehreren Wärmeabstrahleinheiten, die in vertikaler Richtung gestapelt angeordnet sind und einer Zwischenplatte, die zwischen benachbarten Wärmeabstrahleinheiten angeordnet ist, versehen ist, bekannt.Out of DE 11 2017 003 768 T5 is a cooling apparatus having a case provided with a top wall, a bottom wall and a coolant passage therein, and a heat radiator disposed in the coolant passage in the case, the heat radiator having a plurality of heat radiation units stacked in the vertical direction and an intermediate plate arranged between adjacent heat radiating units is known.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine zuverlässige rational herstellbare Kühleinrichtung zur Kühlung eines Leistungshalbleitermoduls zu schaffen und ein rationelles Verfahren zur Herstellung einer solchen Kühleinrichtung anzugeben.It is the object of the invention to provide a reliable, rationally manufacturable cooling device for cooling a power semiconductor module and to specify a rational method for manufacturing such a cooling device.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kühleinrichtung zur Kühlung eines Leistungshalbleitermoduls, mit einem von einer Flüssigkeit durchströmbaren, einen Hohlraum aufweisenden Gehäusebauteil, das eine erste Kühlplatte aufweist, wobei die erste Kühlplatte eine den Hohlraum begrenzende erste Kühlplatteninnenfläche aufweist, mit mehreren in dem Hohlraum angeordneten ersten Kühlkörpern, die zu einer in einer ersten Richtungverlaufenden Reihe angeordnet sind, wobei die ersten Kühlkörper jeweils eine erste Kühlkörpergrundplatte aufweisen, von der eine Mehrzahl von ersten Erhebungen hervorstehen, wobei die ersten Erhebungen der ersten Kühlkörper, mittels einer jeweiligen stoffschlüssigen Verbindung, mit der ersten Kühlplatteninnenfläche verbunden sind, wobei in der ersten Richtung zwischen den ersten Kühlkörpern jeweils ein erstes Kühlkörpertrennelement angeordnet ist, wobei das jeweilige erste Kühlkörpertrennelement an seinen den ersten Kühlkörpern zugewandten beiden Seiten Auswölbungen aufweist, die in zwischen den ersten Erhebungen vorhandene Zwischenräume eingreifen.This object is achieved by a cooling device for cooling a power semiconductor module, having a housing component through which a liquid can flow, having a cavity, which has a first cooling plate, the first cooling plate having a first cooling plate inner surface delimiting the cavity, with a plurality of first cooling bodies arranged in the cavity , which are arranged in a row running in a first direction, the first heat sinks each having a first heat sink base plate from which a plurality of first elevations protrude, the first elevations of the first heat sinks being connected to the first cooling plate inner surface by means of a respective material connection are, wherein in the first direction between the first heat sinks in each case a first heat sink separating element is arranged, wherein the respective first heat sink separating element has bulges on its two sides facing the first heat sinks is, which intervene in existing between the first surveys interstices.

Es erweist sich als vorteilhaft, wenn das Gehäusebauteil eine der ersten Kühlplatte gegenüberliegend angeordnete zweite Kühlplatte aufweist, wobei die zweite Kühlplatte eine den Hohlraum begrenzende zweite Kühlplatteninnenfläche aufweist, wobei die Kühleinrichtung mehrere in dem Hohlraum angeordnete zweite Kühlkörper aufweist, die zu einer in der ersten Richtung verlaufenden Reihe angeordnet sind, wobei die zweiten Kühlkörper jeweils eine zweite Kühlkörpergrundplatte aufweisen, von der eine Mehrzahl von zweiten Erhebungen hervorstehen, wobei die zweiten Erhebungen der zweiten Kühlkörper mittels einer jeweiligen stoffschlüssigen Verbindung mit der zweiten Kühlplatteninnenfläche verbunden sind, wobei in der ersten Richtung zwischen den zweiten Kühlkörpern jeweils ein zweites Kühlkörpertrennelement angeordnet ist, wobei das jeweilige zweite Kühlkörpertrennelement an seinen den zweiten Kühlkörpern zugewandten beiden Seiten Auswölbungen aufweist, die in zwischen den zweiten Erhebungen vorhandene Zwischenräume eingreifen.It has proven to be advantageous if the housing component has a second cooling plate arranged opposite the first cooling plate, the second cooling plate having a second cooling plate inner surface delimiting the cavity, the cooling device having a plurality of second cooling bodies arranged in the cavity, which lead to one another in the first direction running row, wherein the second heat sinks each have a second heat sink base plate, from which a plurality of second elevations protrude, the second elevations of the second heat sinks being connected to the second cooling plate inner surface by means of a respective material connection, with in the first direction between the second heatsinks in each case a second heatsink separator is arranged, wherein the respective second heatsink separator has bulges on its two sides facing the second heatsinks, which in between the intervene second surveys existing gaps.

Das erste Kühlkörpertrennelement weist an seinen den ersten Kühlkörpern zugewandten beiden Seiten Auswölbungen auf, die in zwischen den ersten Erhebungen vorhandene Zwischenräume eingreifen. Hierdurch wird beim Durchfluss der Flüssigkeit durch die Kühleinrichtung hindurch zuverlässig verhindert, dass Flüssigkeit in relevanter Menge in einer senkrecht zur ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung an den ersten Erhebungen vorbeifließen kann.The first heatsink separating element has bulges on its two sides facing the first heatsinks, which bulges engage in intermediate spaces present between the first elevations. As a result, when the liquid flows through the cooling device, it is reliably prevented that a relevant quantity of liquid can flow past the first elevations in a second direction running perpendicularly to the first direction.

Es erweist es sich als vorteilhaft, wenn das zweite Kühlkörpertrennelement an seinen den zweiten Kühlkörpern zugewandten beiden Seiten Auswölbungen aufweist, die in zwischen den zweiten Erhebungen vorhandene Zwischenräume eingreifen. Hierdurch wird beim Durchfluss der Flüssigkeit durch die Kühleinrichtung hindurch zuverlässig verhindert, dass Flüssigkeit in relevanter Menge in einer senkrecht zur ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung an den zweiten Erhebungen vorbeifließen kann.It has proven to be advantageous if the second heat sink separating element has bulges on its two sides facing the second heat sinks, which bulges engage in the intermediate spaces present between the second elevations. As a result, when the liquid flows through the cooling device, it is reliably prevented that a relevant quantity of liquid can flow past the second elevations in a second direction running perpendicularly to the first direction.

Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn zwischen der jeweiligen ersten und zweiten Kühlkörpergrundplatte eine Trennplatte angeordnet ist, die mit der jeweiligen ersten und zweiten Kühlkörpergrundplatte, mittels einer jeweiligen stoffschlüssigen Verbindung, verbunden ist. Hierdurch weist die Kühleinrichtung eine besonders hohe mechanische Stabilität auf.Furthermore, it proves to be advantageous if a separating plate is arranged between the respective first and second heat sink base plate, which is connected to the respective first and second heat sink base plate by means of a respective material connection. As a result, the cooling device has a particularly high level of mechanical stability.

Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Gehäusebauteil eine erste Stirnseite und eine zur ersten Stirnseite gegenüberliegende zweite Stirnseite aufweist, die eine jeweilige Öffnung des Gehäusebauteils zum Hohlraum umlaufen, wobei die Kühleinrichtung eine den Hohlraum begrenzende, mit der ersten Stirnseite verbundene, erste Abschlussplatte aufweist, und eine den Hohlraum begrenzende, mit der zweiten Stirnseite verbundene, zweite Abschlussplatte aufweist.Furthermore, it proves to be advantageous if the housing component has a first end face and a second end face opposite the first end face, which run around a respective opening of the housing component to the cavity, wherein the cooling device has a first end plate which delimits the cavity and is connected to the first end face , and has a second end plate which delimits the cavity and is connected to the second end face.

In diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn die erste Abschlussplatte, mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, mit der ersten Stirnseite verbunden ist und die zweite Abschlussplatte, mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, mit der zweiten Stirnseite verbunden ist.In this context, it proves to be advantageous if the first closing plate is connected to the first end face by means of a material connection and the second end plate is connected to the second end face by means of a material connection.

Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die jeweilige stoffschlüssige Verbindung als Lötverbindung ausgebildet ist. Hierdurch wird eine besonders rational herstellbare Kühleinrichtung zur Kühlung eines Leistungshalbleitermoduls geschaffen, da alle oben beschriebenen stoffschlüssigen Verbindungen der Kühleinrichtung gleichzeitig zusammen durch einfaches Erhitzen, z.B. in einem Ofen, und wieder Abkühlen herstellbar sind. Vorzugsweise werden die Lötverbindungen mittels eines Vakuumlötprozesses ausgebildet.Furthermore, it has proven to be advantageous if the respective material connection is designed as a soldered connection. This creates a particularly rationally manufacturable cooling device for cooling a power semiconductor module, since all of the above-described integral connections of the cooling device can be produced simultaneously by simply heating, e.g. in an oven, and cooling again. The soldered connections are preferably formed by means of a vacuum soldering process.

Es sei angemerkt, dass das Gehäusebauteil vorzugsweise einstückig ausgebildet ist.It should be noted that the housing component is preferably formed in one piece.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die unten stehenden Figuren erläutert. Dabei zeigen:

  • 1 eine Explosionsdarstellung einer Ausbildung einer erfindungsgemäßen Kühleinrichtung,
  • 2 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung gemäß 1,
  • 3 eine perspektivische Ansicht eines ersten bzw. zweiten Kühlkörpers einer erfindungsgemäßen Kühleinrichtung,
  • 4 eine perspektivische Ansicht eines ersten bzw. zweiten Kühlkörpertrennelements einer erfindungsgemäßen Kühleinrichtung,
  • 5 eine perspektivische Darstellung einer Ausbildung der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung, wobei die Kühleinrichtung zusätzlich ein erstes und zweites Anschlusselement aufweist und
  • 6 eine weitere Ausbildung eines Gehäusebauteils der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung.
Exemplary embodiments of the invention are explained below with reference to the figures below. show:
  • 1 an exploded view of an embodiment of a cooling device according to the invention,
  • 2 a sectional view of the cooling device according to the invention 1 ,
  • 3 a perspective view of a first or second heat sink of a cooling device according to the invention,
  • 4 a perspective view of a first or second heat sink separating element of a cooling device according to the invention,
  • 5 a perspective view of an embodiment of the cooling device according to the invention, wherein the cooling device additionally has a first and second connection element and
  • 6 a further embodiment of a housing component of the cooling device according to the invention.

Es sei angemerkt, dass in den Figuren der Übersichtlichkeit halber die zur Ausbildung der stoffschlüssigen Verbindungen (z.B. Lötverbindungen) vorhandenen Verbindungsschichten (z.B. Lotschichten) nicht dargestellt sind.It should be noted that, for the sake of clarity, the connection layers (e.g. solder layers) present for forming the material connections (e.g. soldered connections) are not shown in the figures.

In 1 ist in einer Explosionsdarstellung eine Ausbildung einer erfindungsgemäßen Kühleinrichtung 1 dargestellt. In 2 ist eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung gemäß 1 dargestellt, wobei der Schnitt entlang der in 1 dargestellten Schnittline A verläuft.In 1 an embodiment of a cooling device 1 according to the invention is shown in an exploded view. In 2 is a sectional view of the cooling device according to the invention according to FIG 1 shown, with the section along the in 1 illustrated cutting line A runs.

Die erfindungsgemäße Kühleinrichtung 1 weist zur Kühlung eines Leistungshalbleitermoduls ein von einer Flüssigkeit durchströmbaren, einen Hohlraum 4 aufweisenden, vorzugsweise einstückig ausgebildeten Gehäusebauteil 2 auf, das eine erste Kühlplatte 3 aufweist. Die erste Kühlplatte 3 weist eine den Hohlraum 4 begrenzende erste Kühlplatteninnenfläche 3b auf. Der Hohlraum 4 wird lateral von den Seitenwänden des Gehäusebauteils 2 begrenzt. Die Seitenwände des Gehäusebauteils 2 umschließen lateral den Hohlraum 4. Die erste Kühlplatte 3 bildet eine Seitenwand des Gehäusebauteils 2 aus. Das Gehäusebauteil 2 ist aus Metall, insbesondere aus Kupfer, aus einer Kupferlegierung, aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung, ausgebildet. Die erste Kühlplatte 3 weist eine der ersten Kühlplatteninnenfläche 3b gegenüberliegend angeordnete erste Kühlplattenaußenfläche 3a auf.For cooling a power semiconductor module, the cooling device 1 according to the invention has a housing component 2 through which a liquid can flow, which has a cavity 4 and is preferably designed in one piece and has a first cooling plate 3 . The first cooling plate 3 has a first cooling plate inner surface 3b delimiting the cavity 4 . The cavity 4 is delimited laterally by the side walls of the housing component 2 . The side walls of the housing component 2 enclose the cavity 4 laterally. The first cooling plate 3 forms a side wall of the housing component 2 . The housing component 2 is made of metal, in particular copper, a copper alloy, aluminum nium or an aluminum alloy. The first cooling plate 3 has a first cooling plate outer surface 3a arranged opposite the first cooling plate inner surface 3b.

Das Gehäusebauteil 2 kann mittels eines Strangpressverfahrens auf einfache Art und Weise hergestellt werden, so dass eine große Anzahl von Gehäusebauteilen 2 rationell hergestellt werden kann. Das Gehäusebauteil 2 liegt somit vorzugsweise als stranggepresstes Gehäusebauteil vor.The housing component 2 can be produced in a simple manner by means of an extrusion process, so that a large number of housing components 2 can be produced efficiently. The housing component 2 is therefore preferably present as an extruded housing component.

Zur Kühlung des Leistungshalbleitermoduls, das der Übersichtlichkeit halber in den Figuren nicht dargestellt ist, wird das Leistungshalbleitermodul auf der ersten Kühlplattenaußenfläche 3a angeordnet, wobei zwischen dem Leistungshalbleitermodul und der ersten Kühlplattenaußenfläche 3a, z.B. eine Wärmeleitpaste oder eine Verbindungschicht, wie z.B. eine Lotschicht, Sinterschicht oder Klebeschicht, angeordnet sein kann.To cool the power semiconductor module, which is not shown in the figures for the sake of clarity, the power semiconductor module is arranged on the first cooling plate outer surface 3a, with a heat-conducting paste or a connecting layer, such as a solder layer, sintered layer or Adhesive layer can be arranged.

Die Kühleinrichtung 1 weist weiterhin einen in dem Hohlraum 4 angeordneten erste Kühlkörper 5 auf, die eine erste Kühlkörpergrundplatte 5a aufweisen, von denen eine Mehrzahl von ersten Erhebungen 5b hervorstehen. Die ersten Erhebungen 5b sind vorzugsweise als Kühlpins (siehe 3), oder als Kühlfinnen ausgebildet. Der erste Kühlkörper 5 ist vorzugsweise einstückig ausgebildet.The cooling device 1 also has a first heat sink 5 which is arranged in the cavity 4 and has a first heat sink base plate 5a, from which a plurality of first elevations 5b protrude. The first elevations 5b are preferably designed as cooling pins (see 3 ), or designed as cooling fins. The first heat sink 5 is preferably designed in one piece.

Die ersten Erhebungen 5b sind, mittels einer jeweiligen stoffschlüssigen Verbindung, die vorzugweise als Lötverbindung ausgebildet ist, mit der ersten Kühlplatteninnenfläche 3b verbunden. Dabei ist vorzugsweise die der Kühlkörpergrundplatte 5a abgewandte Oberseite 5b' der ersten Erhebungen 5b, mittels einer zwischen der Oberseite 5b' der ersten Erhebungen 5b und der ersten Kühlplatteninnenfläche 3b angeordneten Verbindungschicht (nicht dargestellt), mit der ersten Kühlplatteninnenfläche 3b stoffschlüssig verbunden. Im Falle einer Lötverbindung ist die Verbindungschicht als Lotschicht ausgebildet. Durch diese stoffschlüssige Verbindung wird eine thermisch gut leitende Ankopplung der ersten Kühlkörper 5 an die erste Kühlplatte 3 ausgebildet. Weiterhin weist das Gehäusebauteil 2 keine nach außen reichenden Ausnehmungen auf, die von den ersten Kühlkörper 5 abgedeckt sind, so dass konstruktionsbedingt keine Dichtigkeitsprobleme zwischen den ersten Kühlkörpern 5 und dem Gehäusebauteil 2 auftreten können.The first elevations 5b are connected to the first cooling plate inner surface 3b by means of a respective material connection, which is preferably designed as a soldered connection. The top side 5b' of the first elevations 5b facing away from the heat sink base plate 5a is preferably cohesively connected to the first cooling plate inner surface 3b by means of a connecting layer (not shown) arranged between the top side 5b' of the first elevations 5b and the first cooling plate inner surface 3b. In the case of a soldered connection, the connection layer is designed as a solder layer. A thermally highly conductive coupling of the first cooling bodies 5 to the first cooling plate 3 is formed as a result of this integral connection. Furthermore, the housing component 2 does not have any outwardly extending recesses that are covered by the first heat sink 5, so that no sealing problems can arise between the first heat sinks 5 and the housing component 2 due to the design.

Es sei angemerkt, dass ein Leistungshalbleitermodul Leistungshalbleiterbauelemente aufweist. Das jeweilige Leistungshalbleiterbauelement liegt vorzugweise in Form eines Leistungshalbleiterschalters oder einer Diode vor. Die Leistungshalbleiterschalter liegen dabei vorzugsweise in Form von Transistoren, wie z.B. IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) vor. Die Leistungshalbleiterbauelemente dienen vorzugsweise zum Gleich- und/oder Wechselrichten von elektrischen Spannungen. Die Leistungshalbleiterbauelemente sind vorzugsweise zu mindestens einer Halbbrückenschaltung verschaltet.It should be noted that a power semiconductor module has power semiconductor components. The respective power semiconductor component is preferably in the form of a power semiconductor switch or a diode. The power semiconductor switches are preferably in the form of transistors, such as IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) or MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors). The power semiconductor components are preferably used for rectifying and/or inverting electrical voltages. The power semiconductor components are preferably connected up to form at least one half-bridge circuit.

Die Kühleinrichtung 1 weist, wie beispielhaft in 1 dargestellt, mehrere in dem Hohlraum 4 angeordnete erste Kühlkörper 5 auf, die zu einer in einer ersten Richtung X verlaufenden Reihe angeordnet sind, wobei die ersten Erhebungen 5b der ersten Kühlkörper 5, in analoger Weise wie oben beschrieben, mittels einer jeweiligen stoffschlüssigen Verbindung mit der ersten Kühlplatteninnenfläche 3b verbunden sind.The cooling device 1 has, as exemplified in 1 shown, several first heat sinks 5 arranged in the cavity 4, which are arranged in a row running in a first direction X, wherein the first elevations 5b of the first heat sinks 5, in a manner analogous to that described above, by means of a respective material connection with the first cooling plate inner surface 3b are connected.

In der ersten Richtung X ist zwischen den ersten Kühlkörpern 5 jeweils ein erstes Kühlkörpertrennelement 7 angeordnet. Wie beispielhaft in 4 dargestellt, weist das erste Kühlkörpertrennelement 7 an seinen den ersten Kühlkörpern 5 zugewandten beiden Seiten Auswölbungen 7a auf, die in zwischen den ersten Erhebungen 5b vorhandene Zwischenräume 5c eingreifen. Hierdurch wird beim Durchfluss der Flüssigkeit durch die Kühleinrichtung hindurch verhindert, dass Flüssigkeit in relevanter Menge in einer senkrecht zur ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung Y an den ersten Erhebungen 5b vorbeifließen kann. An dem ersten und letzten ersten Kühlkörper 5 der Reihe ist vorzugsweise jeweilig ein erstes Kühlkörperabschlusstrennelement 7' angeordnet, das an seiner den ersten Kühlkörpern 5 zugewandten Seite Auswölbungen 7'a aufweist, die in zwischen den ersten Erhebungen 5b vorhandene Zwischenräume 5c eingreifen.In the first direction X, a first heat sink separating element 7 is arranged between the first heat sinks 5 in each case. As exemplified in 4 shown, the first heat sink separating element 7 has bulges 7a on its two sides facing the first heat sinks 5, which bulges engage in intermediate spaces 5c present between the first elevations 5b. As a result, when the liquid flows through the cooling device, it is prevented that a relevant quantity of liquid can flow past the first elevations 5b in a second direction Y running perpendicular to the first direction. On the first and last first heatsink 5 in the row, a first heatsink terminating element 7′ is preferably arranged in each case, which has bulges 7′a on its side facing the first heatsinks 5 , which engage in spaces 5c present between the first elevations 5b.

Das Gehäusebauteil 2 weist weiterhin vorzugsweise eine der ersten Kühlplatte 3 gegenüberliegend angeordnete zweite Kühlplatte 8 auf. Die zweite Kühlplatte 8 weist eine den Hohlraum 4 begrenzende zweite Kühlplatteninnenfläche 8b auf. Die zweite Kühlplatte 8 bildet eine Seitenwand des Gehäusebauteils 2 aus. Die zweite Kühlplatte 8 weist eine der zweiten Kühlplatteninnenfläche 8b gegenüberliegend angeordnete zweite Kühlplattenaußenfläche 8a auf.The housing component 2 also preferably has a second cooling plate 8 arranged opposite the first cooling plate 3 . The second cooling plate 8 has a second cooling plate inner surface 8b delimiting the cavity 4 . The second cooling plate 8 forms a side wall of the housing component 2 . The second cooling plate 8 has a second cooling plate outer surface 8a arranged opposite the second cooling plate inner surface 8b.

Zur Kühlung eines weiteren Leistungshalbleitermoduls, das der Übersichtlichkeit halber in den Figuren nicht dargestellt ist, kann das weitere Leistungshalbleitermodul auf der zweiten Kühlplattenaußenfläche 8a angeordnet werden, wobei zwischen dem weiteren Leistungshalbleitermodul und der zweiten Kühlplattenaußenfläche 8a, z.B. eine Wärmeleitpaste oder eine Verbindungschicht, wie z.B. eine Lotschicht, Sinterschicht oder Klebeschicht, angeordnet sein kann.To cool a further power semiconductor module, which is not shown in the figures for the sake of clarity, the further power semiconductor module can be arranged on the second cooling plate outer surface 8a, with e.g. a thermally conductive paste or a connecting layer such as a Solder layer, sintered layer or adhesive layer can be arranged.

Die Kühleinrichtung 1 weist weiterhin vorzugsweise einen in dem Hohlraum 4 angeordneten zweiten Kühlkörper 6 auf, der eine zweite Kühlkörpergrundplatte 6a aufweist, von der eine Mehrzahl von zweiten Erhebungen 6b hervorstehen. Die zweiten Erhebungen 6b sind vorzugsweise als Kühlpins (siehe 3), oder als Kühlfinnen ausgebildet. Der zweite Kühlkörper 5 ist vorzugsweise einstückig ausgebildet. Der erste und zweite Kühlkörper 5 und 6 sind vorzugsweise identisch ausgebildet.The cooling device 1 also preferably has a second heat sink 6 which is arranged in the cavity 4 and has a second heat sink base plate 6a, from which a plurality of second elevations 6b protrude. The second elevations 6b are preferably designed as cooling pins (see 3 ), or designed as cooling fins. The second heat sink 5 is preferably designed in one piece. The first and second heat sinks 5 and 6 are preferably of identical design.

Die zweiten Erhebungen 6b sind, mittels einer jeweiligen stoffschlüssigen Verbindung, die vorzugweise als Lötverbindung ausgebildet ist, mit der zweiten Kühlplatteninnenfläche 8b verbunden. Dabei ist vorzugsweise die der Kühlkörpergrundplatte 6a abgewandte Oberseite 6b' der zweiten Erhebungen 6b, mittels einer zwischen der Oberseite 6b' der zweiten Erhebungen 6b und der zweiten Kühlplatteninnenfläche 8b angeordneten Verbindungschicht (nicht dargestellt), mit der zweiten Kühlplatteninnenfläche 8b stoffschlüssig verbunden. Im Falle einer Lötverbindung ist die Verbindungschicht als Lotschicht ausgebildet. Durch diese stoffschlüssige Verbindung wird eine thermisch gut leitende Ankopplung des zweiten Kühlkörpers 6 an die zweite Kühlplatte 8 ausgebildet. Weiterhin weist das Gehäusebauteil 2 keine nach außen reichende Ausnehmungen auf, die vom zweiten Kühlkörper 6 abgedeckt sind, so dass konstruktionsbedingt keine Dichtigkeitsprobleme zwischen dem zweiten Kühlkörper 6 und dem Gehäusebauteil 2 auftreten können.The second elevations 6b are connected to the second cooling plate inner surface 8b by means of a respective material connection, which is preferably designed as a soldered connection. The upper side 6b' of the second elevations 6b facing away from the heat sink base plate 6a is preferably cohesively connected to the second inner surface 8b of the cooling plate by means of a connecting layer (not shown) arranged between the upper side 6b' of the second elevations 6b and the second inner surface 8b of the cooling plate. In the case of a soldered connection, the connection layer is designed as a solder layer. A thermally highly conductive coupling of the second cooling element 6 to the second cooling plate 8 is formed as a result of this integral connection. Furthermore, the housing component 2 does not have any outwardly extending recesses that are covered by the second heat sink 6, so that no sealing problems can arise between the second heat sink 6 and the housing component 2 due to the design.

Die Kühleinrichtung 1 weist vorzugsweise, wie beispielhaft in 1 dargestellt, mehrere in dem Hohlraum 4 angeordnete zweite Kühlkörper 6 auf, die zu einer in einer ersten Richtung X verlaufenden Reihe angeordnet sind, wobei die zweiten Erhebungen 6b der zweiten Kühlkörper 6, in analoger Weise wie oben beschrieben, mittels einer jeweiligen stoffschlüssigen Verbindung mit der zweiten Kühlplatteninnenfläche 8b verbunden sind. Der jeweilige erste Kühlkörper 5 ist vorzugsweise identisch wie der jeweilige zweite Kühlkörper 6 ausgebildet.The cooling device 1 preferably has, as exemplified in 1 shown, has a plurality of second heat sinks 6 arranged in cavity 4, which are arranged in a row running in a first direction X, with the second elevations 6b of the second heat sink 6, in a manner analogous to that described above, by means of a respective material connection with the second cooling plate inner surface 8b are connected. The respective first heat sink 5 is preferably configured identically to the respective second heat sink 6 .

In der ersten Richtung X ist vorzugsweise zwischen den zweiten Kühlkörpern 6 jeweils ein zweites Kühlkörpertrennelement 9 angeordnet. Wie beispielhaft in 4 dargestellt, weist das zweite Kühlkörpertrennelement 9 vorzugsweise an seinen den zweiten Kühlkörpern 6 zugewandten beiden Seiten Auswölbungen 9a auf, die in zwischen den zweiten Erhebungen 6b vorhandene Zwischenräume 6c eingreifen. Hierdurch wird beim Durchfluss der Flüssigkeit durch die Kühleinrichtung hindurch verhindert, dass Flüssigkeit in relevanter Menge in einer senkrecht zur ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung Y an den zweiten Erhebungen 6b vorbeifließen kann. An dem ersten und letzten zweiten Kühlkörper 6 der Reihe ist vorzugsweise jeweilig ein zweites Kühlkörperabschlusstrennelement 9` angeordnet, das an seiner den zweiten Kühlkörpern 6 zugewandten Seite Auswölbungen 9'a aufweist, die in zwischen den zweiten Erhebungen 6b vorhandene Zwischenräume 6c eingreifen.A second heat sink separating element 9 is preferably arranged in each case between the second heat sinks 6 in the first direction X. As exemplified in 4 shown, the second heat sink separating element 9 preferably has bulges 9a on its two sides facing the second heat sinks 6, which bulges engage in intermediate spaces 6c present between the second elevations 6b. As a result, when the liquid flows through the cooling device, it is prevented that a relevant quantity of liquid can flow past the second elevations 6b in a second direction Y running perpendicularly to the first direction. On the first and last second heat sink 6 in the row, a second heat sink terminating separating element 9` is preferably arranged, which has bulges 9'a on its side facing the second heat sinks 6, which engage in intermediate spaces 6c present between the second elevations 6b.

Zwischen der jeweiligen ersten und zweiten Kühlkörpergrundplatte 5a und 6a ist vorzugsweise eine Trennplatte 10 angeordnet, die mit der jeweiligen ersten und zweiten Kühlkörpergrundplatte 5a und 6a, mittels einer jeweiligen stoffschlüssigen Verbindung, die vorzugweise jeweilig als Lötverbindung ausgebildet ist, verbunden ist. Die Trennplatte 10 ist vorzugsweise mit dem Gehäusebauteil 2 einstückig ausgebildet.A separating plate 10 is preferably arranged between the respective first and second heat sink base plate 5a and 6a, which is connected to the respective first and second heat sink base plate 5a and 6a by means of a respective material connection, which is preferably in the form of a soldered connection. The partition plate 10 is preferably formed in one piece with the housing component 2 .

Die Kühleinrichtung 1 weist vorzugsweise einen ersten und einen zweiten Flüssigkeitskanal 19 und 20 auf, die im Hohlraum 4, ausgehend von einer ersten Stirnseite 11 des Gehäusebauteils 2, vorzugsweise in der ersten Richtung X zu einer zweiten Stirnseite 12 des Gehäusebauteils 2 verlaufen, wobei der jeweilige Kühlkörper 5 bzw. 6 in der zweiten Richtung Y zwischen dem ersten und zweiten Flüssigkeitskanal 19 und 20 angeordnet ist. Die Trennplatte 10 kann, wie beispielhaft in 2 dargestellt, den ersten und zweiten Flüssigkeitskanal 19 und 20 jeweilig in zwei Teilkanäle unterteilen.The cooling device 1 preferably has a first and a second liquid channel 19 and 20, which run in the cavity 4, starting from a first end face 11 of the housing component 2, preferably in the first direction X to a second end face 12 of the housing component 2, the respective Heatsink 5 and 6 is arranged in the second direction Y between the first and second liquid channel 19 and 20. The partition plate 10 can, as exemplified in 2 shown, divide the first and second liquid channel 19 and 20 respectively into two sub-channels.

Die zweite Stirnseite 12 ist gegenüberliegend zur ersten Stirnseite 11 angeordnet. Die erste und zweite Stirnseite 11 und 12 umlaufen eine jeweilige Öffnung des Gehäusebauteils 2 zum Hohlraum 4, wobei die erste Stirnseite 11 die Öffnung 14 umläuft. Die Kühleinrichtung 1 weist vorzugsweise eine den Hohlraum 4 begrenzende, mit der ersten Stirnseite 11 verbundene, erste Abschlussplatte 15 auf und eine den Hohlraum 4 begrenzende, mit der zweiten Stirnseite 12 verbundene, zweite Abschlussplatte 16 auf. Die erste Abschlussplatte 15 ist, vorzugsweise mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, die vorzugsweise als Lötverbindung ausgebildet ist, mit der ersten Stirnseite 11 verbunden und die zweite Abschlussplatte 16 ist, vorzugsweise mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, die vorzugsweise als Lötverbindung ausgebildet ist, mit der zweiten Stirnseite 12 verbunden. Mittels dieser stoffschlüssigen Verbindungen, insbesondere, wenn diese als Lötverbindungen ausgebildet sind, wird eine zuverlässige Abdichtung der Abschlussplatten 15 und 16 mit dem Gehäusebauteil 2 erzielt.The second end face 12 is arranged opposite the first end face 11 . The first and second end faces 11 and 12 run around a respective opening of the housing component 2 to the cavity 4 , with the first end face 11 running around the opening 14 . The cooling device 1 preferably has a first end plate 15 that delimits the cavity 4 and is connected to the first end face 11 , and a second end plate 16 that delimits the cavity 4 and is connected to the second end face 12 . The first end plate 15 is connected to the first end face 11, preferably by means of a material connection, which is preferably designed as a soldered connection, and the second end plate 16 is connected to the second end face 12, preferably by means of a material connection, which is preferably designed as a soldered joint tied together. A reliable sealing of the end plates 15 and 16 with the housing component 2 is achieved by means of these materially bonded connections, in particular if they are designed as soldered connections.

Die erste Abschlussplatte 15 weist vorzugsweise eine in der ersten Richtung X zum ersten Flüssigkeitskanal 19 fluchtend angeordnete Flüssigkeitseinlassöffnung 15a auf. Die zweite Abschlussplatte 16 weist vorzugsweise eine in der ersten Richtung X zum zweiten Flüssigkeitskanal 20 fluchtend angeordnete Flüssigkeitsauslassöffnung 16a auf.The first closing plate 15 preferably has a liquid inlet opening 15a arranged in alignment with the first liquid channel 19 in the first direction X. The second end panel 16 preferably faces in the first direction X to the second liquid channel 20 arranged in alignment liquid outlet 16a.

Die Kühleinrichtung 1 kann weiterhin, wie beispielhaft in 5 dargestellt, ein erstes und zweites Anschlusselement 23 und 24 aufweisen. Das erste Anschlusselement 23 weist einen ersten Durchgangskanal 23a, der fluchtend zur Flüssigkeitseinlassöffnung 15a angeordnet ist, auf. Das zweite Anschlusselement 24 weist einen zweiten Durchgangskanal 24a, der fluchtet zur Flüssigkeitsauslassöffnung 16a angeordnet ist, auf. Das erste und zweite Anschlusselement 23 und 24 werden mittels Schrauben 25 mit dem Gehäusebauteil 2 verbunden, wobei zwischen dem ersten und zweiten Anschlusselement 23 und 24 und dem Gehäusebauteil 2 jeweilig eine Dichtung (nicht dargestellt) angeordnet sein kann.The cooling device 1 can also, as exemplified in 5 shown, have a first and second connecting element 23 and 24 . The first connecting element 23 has a first through-channel 23a, which is arranged in alignment with the liquid inlet opening 15a. The second connecting element 24 has a second through-channel 24a, which is arranged in alignment with the liquid outlet opening 16a. The first and second connection elements 23 and 24 are connected to the housing component 2 by means of screws 25, it being possible for a seal (not shown) to be arranged between the first and second connection elements 23 and 24 and the housing component 2 in each case.

In 6 ist eine weitere Ausbildung eines Gehäusebauteils 2 der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung 1 dargestellt. Bei diesem Gehäusebauteil 2 ist in dessen Hohlraum 4, analog wie in 1 dargestellt, eine Reihe von ersten Kühlkörpern 5 angeordnet, wobei deren Erhebungen 5b, mittels einer jeweiligen stoffschlüssigen Verbindung, insbesondere mittels einer jeweiligen Lötverbindung, mit der ersten Kühlplatteninnenfläche 3b verbunden sind.In 6 a further embodiment of a housing component 2 of the cooling device 1 according to the invention is shown. In this housing component 2, in its cavity 4, analogously to 1 shown, a row of first heat sinks 5 is arranged, with their elevations 5b being connected to the first cooling plate inner surface 3b by means of a respective materially bonded connection, in particular by means of a respective soldered connection.

Im Betrieb der Kühleinrichtung 1 fließt die Flüssigkeit (z.B. Wasser) zur Kühlung des jeweiligen Leistungshalbleitermoduls durch die Flüssigkeitseinlassöffnung 15a in den ersten Flüssigkeitskanal 19 hinein und von dort in der zweiten Richtung Y durch die jeweiligen Kühlkörper 5 bzw. 6 hindurch in den zweiten Flüssigkeitskanal 20 hinein und von diesem durch die Flüssigkeitsauslassöffnung 16a aus dem Gehäusebauteil 2 hinaus.During operation of the cooling device 1, the liquid (e.g. water) for cooling the respective power semiconductor module flows through the liquid inlet opening 15a into the first liquid channel 19 and from there in the second direction Y through the respective heat sink 5 or 6 into the second liquid channel 20 and from there through the liquid outlet opening 16a out of the housing component 2.

Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung einer Kühleinrichtung 1 zur Kühlung eines Leistungshalbleitermoduls mit folgenden Verfahrensschritten beschrieben.A method for producing a cooling device 1 for cooling a power semiconductor module with the following method steps is described below.

In einem Verfahrensschritt a) erfolgt ein Bereitstellen eines von einer Flüssigkeit durchströmbaren, einen Hohlraum 4 aufweisenden, vorzugsweise einstückig ausgebildeten, Gehäusebauteils 2, das eine erste Kühlplatte 3 aufweist, wobei die erste Kühlplatte 3 eine den Hohlraum 4 begrenzende erste Kühlplatteninnenfläche 3b aufweist, wobei auf der ersten Kühlplatteninnenfläche 3b eine erste Lotschicht (in den Figuren nicht dargestellt) angeordnet ist.In a method step a), a housing component 2 through which a liquid can flow, which has a cavity 4 and is preferably formed in one piece, is provided, which has a first cooling plate 3, the first cooling plate 3 having a first cooling plate inner surface 3b delimiting the cavity 4, wherein on a first solder layer (not shown in the figures) is arranged on the first cooling plate inner surface 3b.

In einem weiteren Verfahrensschritt b) der vor, gleichzeitig mit oder nach Verfahrensschritt a) durchgeführt wird, erfolgt ein Bereitstellen eines ersten Kühlkörpers 5, der eine erste Kühlkörpergrundplatte 5a aufweist, von der eine Mehrzahl von ersten Erhebungen 5b hervorstehen.In a further method step b), which is carried out before, simultaneously with or after method step a), a first heat sink 5 is provided, which has a first heat sink base plate 5a from which a plurality of first elevations 5b protrude.

In einem den Verfahrensschritten a) und b) nachfolgenden Verfahrensschritt c) erfolgt ein Anordnen des ersten Kühlkörpers 5 im Hohlraum 4 derart, dass die ersten Erhebungen 5b einen mechanischen Kontakt mit der ersten Lotschicht aufweisen. Der erste Kühlkörper 5 wird hierzu vorzugsweise in ersten Richtung X in den Hohlraum 4 hineingeführt.In a method step c) following method steps a) and b), the first heat sink 5 is arranged in the cavity 4 in such a way that the first elevations 5b have mechanical contact with the first solder layer. For this purpose, the first heat sink 5 is preferably guided into the cavity 4 in the first direction X.

In einem den Verfahrensschritten c) nachfolgenden Verfahrensschritt d) erfolgt ein Erwärmen der ersten Lotschicht, so dass die erste Lotschicht schmilzt.In a method step d) following the method steps c), the first solder layer is heated, so that the first solder layer melts.

In einem den Verfahrensschritten d) nachfolgenden Verfahrensschritt e) erfolgt ein Abkühlen der ersten Lotschicht, so dass die ersten Erhebungen 5b mittels einer jeweiligen Lötverbindung mit der ersten Kühlplatteninnenfläche 3b verbunden sind.In a method step e) following the method steps d), the first solder layer is cooled, so that the first elevations 5b are connected to the first cooling plate inner surface 3b by means of a respective soldered connection.

Im Verfahrensschritt b) erfolgt vorzugsweise ein Bereitstellen von mehreren ersten Kühlkörpern 5, die zu einer in einer ersten Richtung X verlaufenden Reihe angeordnet sind, und im Verfahrensschritt c) erfolgt vorzugsweise ein Anordnen der ersten Kühlkörper 5 im Hohlraum 4 derart, dass die ersten Erhebungen 5a der ersten Kühlkörper 5 einen mechanischen Kontakt mit der ersten Lotschicht aufweisen. Im Verfahrensschritt d) erfolgt vorzugsweise ein Erwärmen der ersten Lotschicht, so dass die erste Lotschicht schmilzt. Im Verfahrensschritt e) erfolgt vorzugsweise ein Abkühlen der ersten Lotschicht, so dass die ersten Erhebungen 5b der ersten Kühlkörper 5 mittels einer jeweiligen Lötverbindung mit der ersten Kühlplatteninnenfläche 3b verbunden sind. In diesem Zusammenhang erfolgt vorzugsweise beim Verfahrensschritt b) ein Bereitstellen mindestens eines ersten Kühlkörpertrennelements 7 und im Verfahrensschritt c) ein Anordnen des jeweiligen ersten Kühlkörpertrennelements 7 derart im Hohlraum 4, dass in der ersten Richtung X zwischen den ersten Kühlkörpern 5 jeweils ein erstes Kühlkörpertrennelement 7 angeordnet ist. Im Verfahrensschritt c) können vorzugsweise auch die ersten Kühlkörperabschlusstrennelemente 7' im Hohlraum 4 angeordnet werden.In method step b), a plurality of first heat sinks 5 are preferably provided, which are arranged in a row running in a first direction X, and in method step c), the first heat sinks 5 are preferably arranged in the cavity 4 in such a way that the first elevations 5a the first heat sink 5 have a mechanical contact with the first solder layer. In method step d), the first solder layer is preferably heated, so that the first solder layer melts. In method step e), the first solder layer is preferably cooled, so that the first elevations 5b of the first cooling bodies 5 are connected to the first cooling plate inner surface 3b by means of a respective soldered connection. In this context, at least one first heat sink separator 7 is preferably provided in method step b) and the respective first heat sink separator 7 is arranged in the cavity 4 in method step c) in such a way that a first heat sink separator 7 is arranged in each case in the first direction X between the first heat sinks 5 is. In method step c), the first heat sink terminating separating elements 7 ′ can preferably also be arranged in the cavity 4 .

Beim Verfahrensschritt a) weist das Gehäusebauteil 1 vorzugsweise eine der ersten Kühlplatte 3 gegenüberliegend angeordnete zweite Kühlplatte 8 auf, wobei die zweite Kühlplatte 8 eine den Hohlraum 4 begrenzende zweite Kühlplatteninnenfläche 8b aufweist. Auf der zweiten Kühlplatteninnenfläche 8b ist eine zweite Lotschicht (in den Figuren nicht dargestellt) angeordnet. Im Verfahrensschritt b) erfolgt vorzugsweise ein Bereitstellen eines zweiten Kühlkörpers 6, der eine zweite Kühlkörpergrundplatte 6a aufweist, von der eine Mehrzahl von zweiten Erhebungen 6b hervorstehen. Im Verfahrensschritt c) erfolgt vorzugsweise ein Anordnen des zweiten Kühlkörpers 6 im Hohlraum 4 derart, dass die zweiten Erhebungen 6b einen mechanischen Kontakt mit der zweiten Lotschicht aufweisen. Im Verfahrensschritt d) erfolgt vorzugsweise ein Erwärmen der zweiten Lotschicht, so dass die zweite Lotschicht schmilzt. Im Verfahrensschritt e) erfolgt vorzugsweise ein Abkühlen der zweiten Lotschicht, so dass die zweiten Erhebungen 6b mittels einer jeweiligen Lötverbindung mit der zweiten Kühlplatteninnenfläche 8b verbunden sind.In method step a), the housing component 1 preferably has a second cooling plate 8 arranged opposite the first cooling plate 3 , the second cooling plate 8 having a second cooling plate inner surface 8b delimiting the cavity 4 . A second solder layer (not shown in the figures) is arranged on the second cooling plate inner surface 8b. In method step b), a second heat sink 6 is preferably provided, which has a second heat sink base plate 6a, from which a plurality of second heights exercises 6b protrude. In method step c), the second heat sink 6 is preferably arranged in the cavity 4 in such a way that the second elevations 6b have mechanical contact with the second solder layer. In method step d), the second solder layer is preferably heated, so that the second solder layer melts. In method step e), the second solder layer is preferably cooled, so that the second elevations 6b are connected to the second cooling plate inner surface 8b by means of a respective soldered connection.

Im Verfahrensschritt b) erfolgt vorzugsweise ein Bereitstellen von mehreren zweiten Kühlkörpern 6, die zu einer in einer ersten Richtung X verlaufenden Reihe angeordnet sind, und im Verfahrensschritt c) erfolgt vorzugsweise ein Anordnen der zweiten Kühlkörper 6 im Hohlraum 4 derart, dass die zweiten Erhebungen 6a der ersten Kühlkörper 6 einen mechanischen Kontakt mit der zweiten Lotschicht aufweisen. Im Verfahrensschritt d) erfolgt vorzugsweise ein Erwärmen der zweiten Lotschicht, so dass die zweite Lotschicht schmilzt. Im Verfahrensschritt e) erfolgt vorzugsweise ein Abkühlen der zweiten Lotschicht, so dass die zweiten Erhebungen 6b der zweiten Kühlkörper 6 mittels einer jeweiligen Lötverbindung mit der zweiten Kühlplatteninnenfläche 8b verbunden sind.In method step b), a plurality of second heat sinks 6 are preferably provided, which are arranged in a row running in a first direction X, and in method step c), the second heat sinks 6 are preferably arranged in the cavity 4 in such a way that the second elevations 6a the first heat sink 6 have a mechanical contact with the second solder layer. In method step d), the second solder layer is preferably heated, so that the second solder layer melts. In method step e), the second solder layer is preferably cooled, so that the second elevations 6b of the second cooling body 6 are connected to the second cooling plate inner surface 8b by means of a respective soldered connection.

Im Verfahrensschritt b) erfolgt vorzugsweise ein Bereitstellen mindestens eines zweiten Kühlkörpertrennelements 9 und im Verfahrensschritt c) erfolgt vorzugsweise ein Anordnen des jeweiligen zweiten Kühlkörpertrennelements 9 derart im Hohlraum 4, dass in der ersten Richtung X zwischen den zweiten Kühlkörpern 6 jeweils ein zweites Kühlkörpertrennelement 9 angeordnet ist.In method step b), at least one second heat sink separating element 9 is preferably provided, and in method step c), the respective second heat sink separating element 9 is preferably arranged in the cavity 4 in such a way that a second heat sink separating element 9 is arranged in each case in the first direction X between the second heat sinks 6 .

Beim Verfahrensschritt a) weist das Gehäusebauteil 1 vorzugsweise eine erste Stirnseite 11 und eine zur ersten Stirnseite 11 gegenüberliegende zweite Stirnseite 12 auf, die eine jeweilige Öffnung 14 des Gehäusebauteils 1 zum Hohlraum 4 umlaufen. In einem zwischen Verfahrensschritt b) und c) liegenden Verfahrensschritt b1) erfolgt vorzugsweise ein Bereitstellen einer ersten und zweiten Abschlussplatte 15 und 16. Im Verfahrensschritt c) erfolgt vorzugsweise ein Anordnen der ersten Abschlussplatte 15 an der ersten Stirnseite 11, wobei zwischen der ersten Abschlussplatte 15 und der ersten Stirnseite 11 eine dritte Lotschicht 17 angeordnet ist, und ein Anordnen der zweiten Abschlussplatte 16 an der zweiten Stirnseite 12, wobei zwischen der zweiten Abschlussplatte 16 und der zweiten Stirnseite 12 eine vierte Lotschicht 18 angeordnet ist. Im Verfahrensschritt d) erfolgt vorzugsweise ein Erwärmen der dritten und vierten Lotschicht 17 und 18, so dass die dritte und vierte Lotschicht 17 und 18 schmilzt. Im Verfahrensschritt e) erfolgt vorzugsweise ein Abkühlen der dritten und vierten Lotschicht 17 und 18, so dass die erste Abschlussplatte 15 mit der ersten Stirnseite 11 und die zweite Abschlussplatte 16 mit der zweiten Stirnseite 12, mittels einer jeweiligen Lötverbindung, verbunden sind. Die dritte und vierte Lotschicht 17 und 18 können z.B. in Form einer Lotfolie vorliegen.In method step a), the housing component 1 preferably has a first end face 11 and a second end face 12 opposite the first end face 11 and running around a respective opening 14 of the housing component 1 to the cavity 4 . In a method step b1) between method step b) and c), a first and second end plate 15 and 16 are preferably provided. In method step c), the first end plate 15 is preferably arranged on the first end face 11, with between the first end plate 15 and the first end face 11 a third solder layer 17 is arranged, and arranging the second end plate 16 on the second end face 12, a fourth solder layer 18 being arranged between the second end plate 16 and the second end face 12. In method step d), the third and fourth solder layers 17 and 18 are preferably heated, so that the third and fourth solder layers 17 and 18 melt. In method step e), the third and fourth solder layers 17 and 18 are preferably cooled, so that the first end plate 15 is connected to the first end face 11 and the second end plate 16 to the second end face 12 by means of a respective soldered connection. The third and fourth solder layers 17 and 18 can be in the form of a solder foil, for example.

Beim Verfahrensschritt a) kann zwischen der jeweiligen ersten und zweiten Kühlkörpergrundplatte 5a und 6a eine Trennplatte 10 angeordnet sein, die zur Ausbildung einer jeweiligen Lotverbindung der Trennplatte 10 mit der jeweiligen ersten und zweiten Kühlkörpergrundplatte 5a und 6a auf ihren der ersten bzw. zweiten Kühlkörpergrundplatte 5a bzw. 6a zugewandten Seiten 10a bzw. 10b jeweilig eine Lotbeschichtung aufweist.In method step a), a separating plate 10 can be arranged between the respective first and second heat sink base plate 5a and 6a, which is mounted on its first or second heat sink base plate 5a or Each side 10a and 10b facing 6a has a solder coating.

In einem den Verfahrensschritten e) nachfolgenden Verfahrensschritt f) werden das oben beschriebene erste und zweite Anschlusselement 23 und 24 mittels Schrauben 25 mit dem Gehäusebauteil 2 verbunden, wobei zwischen dem ersten und zweiten Anschlusselement 23 und 24 und dem Gehäusebauteil 2 jeweilig eine Dichtung (nicht dargestellt) angeordnet sein kann.In a method step f) that follows method steps e), the first and second connection elements 23 and 24 described above are connected to the housing component 2 by means of screws 25, with a seal (not shown) between the first and second connection elements 23 and 24 and the housing component 2 ) can be arranged.

Es sei angemerkt, dass falls das Gehäusebauteil 2 mittels eines Strangpressverfahrens hergestellt wird, die im Inneren des Gehäusebauteils 2 angeordneten Lotschichten beim Strangpressen auf das Gehäusebauteil 2 plattiert werden können.It should be noted that if the case member 2 is manufactured by an extrusion process, the solder layers disposed inside the case member 2 may be plated onto the case member 2 upon extrusion.

Es sei angemerkt, dass selbstverständlich Merkmale von verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, sofern sich die Merkmale nicht gegenseitig ausschließen, beliebig miteinander kombiniert werden können.It should be noted that, of course, features of different exemplary embodiments of the invention can be combined with one another as desired, provided the features are not mutually exclusive.

Claims (6)

Kühleinrichtung zur Kühlung eines Leistungshalbleitermoduls, mit einem von einer Flüssigkeit durchströmbaren, einen Hohlraum (4) aufweisenden Gehäusebauteil (2), das eine erste Kühlplatte (3) aufweist, wobei die erste Kühlplatte (3) eine den Hohlraum (4) begrenzende erste Kühlplatteninnenfläche (3b) aufweist, mit mehreren in dem Hohlraum (4) angeordneten ersten Kühlkörpern (5), die zu einer in einer ersten Richtung (X) verlaufenden Reihe angeordnet sind, wobei die ersten Kühlkörper (5) jeweils eine erste Kühlkörpergrundplatte (5a) aufweisen, von der eine Mehrzahl von ersten Erhebungen (5b) hervorstehen, wobei die ersten Erhebungen (5b) der ersten Kühlkörper (5), mittels einer jeweiligen stoffschlüssigen Verbindung, mit der ersten Kühlplatteninnenfläche (3b) verbunden sind, wobei in der ersten Richtung (X) zwischen den ersten Kühlkörpern (5) jeweils ein erstes Kühlkörpertrennelement (7) angeordnet ist, wobei das jeweilige erste Kühlkörpertrennelement (7) an seinen den ersten Kühlkörpern (5) zugewandten beiden Seiten Auswölbungen (7a) aufweist, die in zwischen den ersten Erhebungen (5b) vorhandene Zwischenräume (5c) eingreifen.Cooling device for cooling a power semiconductor module, with a housing component (2) through which a liquid can flow and which has a cavity (4) and a first cooling plate (3), the first cooling plate (3) having a first cooling plate inner surface (4) delimiting the cavity (4). 3b), with a plurality of first heat sinks (5) arranged in the cavity (4) and arranged in a row running in a first direction (X), the first heat sinks (5) each having a first heat sink base plate (5a), from which a plurality of first elevations (5b) protrude, wherein the first elevations (5b) of the first cooling body (5) are connected to the first cooling plate inner surface (3b) by means of a respective material connection, wherein in the first direction (X) between the first heat sinks (5) in each case a first heat sink separating element (7) is arranged, with the respective first heat sink separating element (7) has bulges (7a) on its two sides facing the first heat sinks (5) which engage in intermediate spaces (5c) present between the first elevations (5b). Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäusebauteil (2) eine der ersten Kühlplatte (3) gegenüberliegend angeordnete zweite Kühlplatte (8) aufweist, wobei die zweite Kühlplatte (8) eine den Hohlraum (4) begrenzende zweite Kühlplatteninnenfläche (8b) aufweist, wobei die Kühleinrichtung (1) mehrere in dem Hohlraum (4) angeordnete zweite Kühlkörper (6) aufweist, die zu einer in der ersten Richtung (X) verlaufenden Reihe angeordnet sind, wobei die zweiten Kühlkörper (6) jeweils eine zweite Kühlkörpergrundplatte (6a) aufweisen, von der eine Mehrzahl von zweiten Erhebungen (6b) hervorstehen, wobei die zweiten Erhebungen (6b) der zweiten Kühlkörper (6) mittels einer jeweiligen stoffschlüssigen Verbindung mit der zweiten Kühlplatteninnenfläche (8b) verbunden sind, wobei in der ersten Richtung (X) zwischen den zweiten Kühlkörpern (6) jeweils ein zweites Kühlkörpertrennelement (9) angeordnet ist, wobei das jeweilige zweite Kühlkörpertrennelement (9) an seinen den zweiten Kühlkörpern (6) zugewandten beiden Seiten Auswölbungen (9a) aufweist, die in zwischen den zweiten Erhebungen (6b) vorhandene Zwischenräume (6c) eingreifen.cooling device claim 1 , characterized in that the housing component (2) has a second cooling plate (8) arranged opposite the first cooling plate (3), the second cooling plate (8) having a second cooling plate inner surface (8b) delimiting the cavity (4), the cooling device (1) has a plurality of second heat sinks (6) arranged in the cavity (4) and arranged in a row running in the first direction (X), the second heat sinks (6) each having a second heat sink base plate (6a), from from which a plurality of second elevations (6b) protrude, wherein the second elevations (6b) of the second cooling body (6) are connected to the second cooling plate inner surface (8b) by means of a respective material connection, wherein in the first direction (X) between the second Heatsinks (6) each have a second heatsink separating element (9) which is arranged, the respective second heatsink separating element (9) facing the second heatsinks (6) at its end Has bulges (9a) on both sides, which engage in intermediate spaces (6c) present between the second elevations (6b). Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der jeweiligen ersten und zweiten Kühlkörpergrundplatte (5a,6a) eine Trennplatte (10) angeordnet ist, die mit der jeweiligen ersten und zweiten Kühlkörpergrundplatte (5a,6a), mittels einer jeweiligen stoffschlüssigen Verbindung, verbunden ist.Cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that a separating plate (10) is arranged between the respective first and second heat sink base plate (5a, 6a), which is connected to the respective first and second heat sink base plate (5a, 6a) by means of a respective material connection , connected is. Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäusebauteil (2) eine erste Stirnseite (11) und eine zur ersten Stirnseite (11) gegenüberliegende zweite Stirnseite (12) aufweist, die eine jeweilige Öffnung des Gehäusebauteils (2) zum Hohlraum (4) umlaufen, wobei die Kühleinrichtung (1) eine den Hohlraum (4) begrenzende, mit der ersten Stirnseite (11) verbundene, erste Abschlussplatte (15) aufweist, und eine den Hohlraum (4) begrenzende, mit der zweiten Stirnseite (12) verbundene, zweite Abschlussplatte (16) aufweist.Cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that the housing component (2) has a first end face (11) and a second end face (12) opposite the first end face (11) and which has a respective opening of the housing component (2) to the cavity ( 4) circulate, wherein the cooling device (1) has a first end plate (15) delimiting the cavity (4) and connected to the first end face (11), and a first end plate (15) delimiting the cavity (4) and connected to the second end face (12) connected, second end plate (16). Kühleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abschlussplatte (15), mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, mit der ersten Stirnseite (11) verbunden ist und die zweite Abschlussplatte (15), mittels einer stoffschlüssigen Verbindung, mit der zweiten Stirnseite (12) verbunden ist.cooling device claim 4 , characterized in that the first end plate (15) is connected to the first end face (11) by means of an integral connection and the second end plate (15) is connected to the second end face (12) by means of an integral connection. Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige stoffschlüssige Verbindung als Lötverbindung ausgebildet ist.Cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that the respective material connection is designed as a soldered connection.
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