DE112017003768T5

DE112017003768T5 - Kühlvorrichtung

Info

Publication number: DE112017003768T5
Application number: DE112017003768.9T
Authority: DE
Inventors: Shinobu Tamura; Takayuki Matsuzawa
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2016-07-26
Filing date: 2017-07-11
Publication date: 2019-04-18
Also published as: US11075143B2; WO2018021009A1; JP2018018877A; JP6738226B2; CN109478542A; US20190139863A1

Abstract

[Problem] Bereitstellen einer Kühlvorrichtung, die eine verbesserte Kühlleistung aufweist.
[Mittel zum Lösen] Die Kühlvorrichtung 1 weist ein Gehäuse 2, das eine obere Wand 2a und eine unteren Wand 2b hat, einen darin vorgesehenen Kühlmitteldurchgang 3 und einen Wärmestrahler 4, der im Kühlmitteldurchgang 3 angeordnet ist, auf. Der Wärmestrahler 4 ist aus mehreren Wärmeabstrahleinheiten 10, die in vertikaler Richtung gestapelt angeordnet sind, und einer Zwischenplatte 11 aufgebaut, die zwischen benachbarten Wärmeabstrahleinheiten 10 angeordnet ist. Die Wärmeabstrahleinheit 10 ist aus einem Substrat 12 und mehreren stiftartigen Lamellen 13, 14 aufgebaut, die auf der oberen und unteren Fläche des Substrats 12 vorgesehen sind. Das Substrat 12 der Wärmeabstrahleinheit 10 und die Zwischenplatte 11 sind in vertikaler Richtung beabstandet. Die stiftartige Lamelle 13 der oberen Seite der Wärmeabstrahleinheit 10 des oberen Endes ist an die obere Wand 2a gelötet, und die stiftartige Lamelle 14 der unteren Seite der Wärmeabstrahleinheit 10 des unteren Endes ist an die untere Wand 2b gelötet. Die stiftartigen Lamellen 13 und 14 der Wärmeabstrahleinheit 10, angeordnet auf der oberen und unteren Seite der Zwischenplatte 11, sind an die Zwischenplatte 11 zwischen den benachbarten Wärmeabstrahleinheiten 10 gelötet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung zum Kühlen eines Heizelements, das eine elektronische Komponente, wie beispielsweise ein Halbleiterelement, aufweist.
Es sei darauf hingewiesen, dass in dieser Spezifikation und den Ansprüchen die obere und untere Seite der 2 als „obere Seite“ und „untere Seite“ bezeichnet sind.
Stand der Technik
Als Kühlvorrichtung zum Kühlen beispielsweise einer Leistungseinrichtung (Halbleiterelement), wie etwa eines IGBTs („Insulated Gate Bipolar Transistor“), zur Verwendung in einer Leistungsumwandlungseinrichtung für die Montage in einem Elektrofahrzeug, einem Hybridfahrzeug, einem Zug usw., hat der vorliegende Anmelder bereits eine Kühlvorrichtung vorgeschlagen (vgl. Patentdokument 1). Die Kühleinrichtung ist mit einem Gehäuse, das eine obere Wand und eine untere Wand aufweist, und mit einem Kühlmitteldurchgang darin sowie einem Wärmestrahler, angeordnet in dem Kühlmitteldurchgang im Gehäuse, versehen. Der Wärmestrahler ist mit einer einzigen Wärmeabstrahleinheit eingerichtet, die aus einem horizontalen Substrat und mehreren vertikalen stiftartigen Lamellen aufgebaut ist, die an der oberen und unteren Fläche des Substrats vorgesehen sind, wobei deren Längsrichtung vertikal verläuft. Das Substrat der Wärmeabstrahleinheit und die obere Wand und die untere Wand des Gehäuses sind vertikal voneinander beabstandet. Das Vorderende der stiftartigen Lamelle der oberen Seite der Wärmeabstrahleinheit ist an der oberen Wand des Gehäuses befestigt. Ferner ist das obere Ende der stiftartigen Lamelle der unteren Seite an der unteren Wand des Gehäuses befestigt.
Mit Erhöhung der Ausgabeleistung von Halbleiterelementen in den letzten Jahren ist jedoch die Wärmemenge der Halbleiterelemente gestiegen, was eine weitere Verbesserung der Leistung der Kühlvorrichtung erfordert.
Dokument aus dem Stand der Technik
Patentdokument
Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2013-239675
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Von der Erfindung zu lösende Probleme
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kühlvorrichtung mit verbesserter Kühlleistung als Antwort auf die vorstehend beschriebene Anforderung bereitzustellen.
Mittel zum Lösen der Probleme
Die vorliegende Erfindung umfasst die folgenden Aspekte, um die vorstehend dargelegte Aufgabe zu lösen.
(1) Kühlvorrichtung, die aufweist:

ein Gehäuse, das mit einer oberen Wand, einer unteren Wand und einem Kühlmitteldurchgang darin versehen ist; und
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,
die Wärmeabstrahleinheit aus einem Substrat und mehreren stiftartigen Lamellen aufgebaut ist, die auf dem Substrat in einem Zustand vorgesehen sind, in dem deren Längsrichtung in vertikaler Richtung verläuft,
das Substrat der Wärmeabstrahleinheit und die Zwischenplatte in vertikaler Richtung beabstandet sind,
die stiftartige Lamelle der obersten Wärmeabstrahleinheit sich mit der oberen Wand des Gehäuses in thermischem Kontakt befindet,
die stiftartige Lamelle der untersten Wärmeabstrahleinheit sich mit der unteren Wand des Gehäuses in thermischem Kontakt befindet, und
die stiftartigen Lamellen der Wärmeabstrahleinheiten, die auf der oberen und unteren Seite der Zwischenplatte angeordnet sind, sich mit der Zwischenplatte zwischen den in vertikaler Richtung benachbarten Wärmeabstrahleinheiten in thermischem Kontakt befinden.

(2) Kühlvorrichtung gemäß dem vorgenannten Punkt (1), bei der

die stiftartige Lamelle der Wärmeabstrahleinheit auf beiden Flächen bzw. Oberflächen des Substrats vorgesehen ist, und
die Zwischenplatte zwischen den stiftartigen Lamellen der Wärmeabstrahleinheiten, die in vertikaler Richtung benachbart vorgesehen sind, angeordnet ist.

(3) Kühlvorrichtung gemäß dem vorgenannten Punkt (2), bei der

ein Vorderende der stiftartigen Lamelle der oberen Seite der obersten Wärmeabstrahleinheit metallurgisch an der oberen Wand des Gehäuses befestigt ist und ein Vorderende der stiftartigen Lamelle der unteren Seite metallurgisch an der Zwischenplatte befestigt ist, und
ein Vorderende der stiftartigen Lamelle der unteren Seite der untersten Wärmeabstrahleinheit metallurgisch an der unteren Wand des Gehäuses befestigt ist und ein Vorderende der stiftartigen Lamelle der oberen Seite metallurgisch an der Zwischenplatte befestigt ist.

(4) Kühlvorrichtung gemäß dem vorgenannten Punkt (3), bei der

die mehreren Wärmeabstrahleinheiten drei oder mehr Wärmeabstrahleinheiten umfassen, die über eine Zwischenplatte in vertikaler Richtung gestapelt angeordnet sind, und
Vorderenden der oberen und unteren stiftartigen Lamellen der Wärmeabstrahleinheit, mit Ausnahme der obersten und untersten Wärmeabstrahleinheit, metallurgisch an der Zwischenplatte befestigt sind.

(5) Kühlvorrichtung gemäß dem vorgenannten Punkt (2), bei der

die stiftartige Lamelle eine kreisförmige Querschnittsform aufweist,
der Durchmesser der stiftartigen Lamelle 4 mm oder weniger beträgt,
ein Abstand zwischen der Zwischenplatte und den Substraten der Wärmeabstrahleinheiten, angeordnet auf der oberen und unteren Seite der Zwischenplatte, 1,3 mm oder weniger beträgt, und
wenn ein Durchmesser der stiftartigen Lamelle D mm beträgt und ein Zwischenraum bzw. Abstandswert von zwei nächsten stiftartigen Lamellen der Abstrahllamelle P mm beträgt, P gleich oder kleiner als D+2 mm (P≤D+2 mm) ist.

(6) Kühlvorrichtung gemäß dem vorgenannten Punkt (2), bei der

eine Durchgangsöffnung in dem Substrat ausgebildet ist,
ein stabförmiges Lamellenausbildungselement in die Durchgangsöffnung eingebracht ist, so dass ein Abschnitt bestimmter Länge des Stiftausbildungselements auf beiden Endseiten in Längsrichtung von der Durchgangsöffnung vorsteht bzw. aus dieser ragt,
das Lamellenausbildungselement an dem Substrat an einem Abschnitt des Lamellenausbildungselements, der sich in der Durchgangsöffnung befindet, befestigt ist, und
ein Abschnitt des Lamellenausbildungselements, der von der Durchgangsöffnung vorsteht, als die stiftartige Lamelle fungiert.

(7) Kühlvorrichtung gemäß dem vorgenannten Punkt (1), bei der

die mehreren Abstrahleinheiten zwei Wärmeabstrahleinheiten umfassen, die über eine Zwischenplatte in vertikaler Richtung gestapelt angeordnet sind,
die stiftartige Lamelle der Wärmeabstrahleinheit der oberen Seite nur auf einer unteren Fläche des Substrats vorgesehen ist,
die stiftartige Lamelle der unteren Wärmeabstrahleinheit nur auf einer oberen Fläche des Substrats vorgesehen ist,
das Substrat der Wärmeabstrahleinheit der oberen Seite metallurgisch an der oberen Wand des Gehäuses befestigt ist und ein Vorderende der stiftartigen Lamelle der Wärmeabstrahleinheit der oberen Seite an der Zwischenplatte befestigt ist, und
das Substrat der Wärmeabstrahleinheit der unteren Seite an der unteren Wand des Gehäuses befestigt ist und ein Vorderende der stiftartigen Lamelle der Wärmeabstrahleinheit der unteren Seite metallurgisch an der Zwischenplatte befestigt ist.

(8) Kühlvorrichtung gemäß dem vorgenannten Punkt (7), bei der

eine Durchgangsöffnung in dem Substrat ausgebildet ist,
ein Endabschnitt in Längsrichtung eines stabförmigen Lamellenausbildungselements in die Durchgangsöffnung eingebracht ist und ein restlicher Abschnitt des stabförmigen Lamellenelements aus der Durchgangsöffnung vorsteht,
das Lamellenausbildungselement an dem Substrat an einem Abschnitt des Lamellenausbildungselements, der sich in der Durchgangsöffnung befindet, befestigt ist,
ein Abschnitt des Lamellenausbildungselements, der aus der Durchgangsöffnung vorsteht, als die stiftartige Lamelle fungiert,
eine obere Endfläche des Lamellenausbildungselements der Wärmeabstrahleinheit der oberen Seite zu einer oberen Fläche des Substrats bündig ist und metallurgisch an der oberen Wand des Gehäuses befestigt ist, und
eine untere Endfläche des Lamellenausbildungselements der Wärmeabstrahleinheit der unteren Seite zu einer unteren Fläche des Substrats bündig ist und metallurgisch an der unteren Wand des Gehäuses befestigt ist.

(9) Kühlvorrichtung gemäß dem vorgenannten Punkt (6) oder (8), bei der

die Substrate aller Wärmeabstrahleinheiten und aller Zwischenplatten abwechselnd durch Verbindungselemente an beiden Enden in Richtung senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Kühlmittels in dem Kühlmitteldurchgang des Gehäuses integriert sind.

(10) Kühlvorrichtung gemäß dem vorgenannten Punkt (1), bei der

die stiftartigen Lamellen der in vertikaler Richtung benachbarten Wärmeabstrahleinheiten dieselbe Querschnittsform und Größe aufweisen, und
die stiftartigen Lamellen der in vertikaler Richtung benachbarten Wärmeabstrahleinheiten in einer Draufsicht zumindest teilweise überlappen.

(11) Kühlvorrichtung gemäß dem vorgenannten Punkt (1), bei der

die stiftartige Lamelle eine kreisförmige Querschnittsform aufweist, und
wenn eine Dicke des Substrats T mm beträgt und ein Durchmesser der stiftartigen Lamelle D mm beträgt, T gleich oder größer als D/8 (T ≥ D/8) ist.

Wirkungen der Erfindung
Gemäß der in den vorgenannten Punkten (1) bis (11) dargelegten Kühlvorrichtung ist der Wärmestrahler, angeordnet im Kühlmitteldurchgang in dem Gehäuse, mit mehreren Wärmeabstrahleinheiten, die in vertikaler Richtung gestapelt angeordnet sind, und einer Zwischenplatte, die zwischen benachbarten Wärmeabstrahleinheiten angeordnet ist, versehen. Die Wärmeabstrahleinheit weist ein Substrat und mehrere stiftartige Lamellen auf, die auf dem Substrat vorgesehen sind, wobei deren Längsrichtung vertikal verläuft. Das Substrat der Wärmeabstrahleinheit und die Zwischenplatte sind in vertikaler Richtung getrennt. Die stiftartige Lamelle der obersten Wärmeabstrahleinheit befindet sich mit der oberen Wand des Gehäuses in thermischem Kontakt. Die stiftartige Lamelle der untersten Wärmeabstrahleinheit befindet sich mit der unteren Wand des Gehäuses in thermischem Kontakt. Die stiftartigen Lamellen der Wärmeabstrahleinheiten, angeordnet auf der oberen und unteren Seite der Zwischenplatte, befinden sich mit der Zwischenplatte zwischen den in vertikaler Richtung benachbarten Wärmeabstrahleinheiten in thermischem Kontakt. Somit wird die Wärme, die vom Heizelement abgegeben wird, das an der oberen Wand und/oder der unteren Wand angebracht ist, an die stiftartigen Lamellen der Wärmeabstrahleinheit übertragen, die an dem Endabschnitt der Wandseite, an der das Heizelement angebracht ist, angeordnet ist, und dann von der stiftartigen Lamelle an das Kühlmittel, das durch den Kühlmitteldurchgang des Gehäuses strömt, übertragen. Ferner wird die Wärme, die an die stiftartigen Lamellen der Wärmeabstrahleinheit übertragen wird, die an dem Endabschnitt der Wandseite, an der das Heizelement angebracht ist, angeordnet ist, an das Substrat der Wärmeabstrahleinheit übertragen und dann vom Substrat an das Kühlmittel, das durch den Kühlmitteldurchgang des Gehäuses strömt, übertragen. Ferner wird die Wärme, die an die stiftartigen Lamellen der Wärmeabstrahleinheit übertragen wird, die an dem Endabschnitt der Wandseite, an der das Heizelement angebracht ist, angeordnet ist, an die Zwischenplatte übertragen, mit der sich die stiftartigen Lamellen in thermischem Kontakt befinden, und dann von der Zwischenplatte an das Kühlmittel, das durch den Kühlmitteldurchgang des Gehäuses strömt, übertragen, während diese von der Zwischenplatte an die benachbarten stiftartigen Lamellen der Wärmeabstrahleinheit übertragen wird, und wird dann von den stiftartigen Lamellen an das Kühlmittel, das durch den Kühlmitteldurchgang des Gehäuses strömt, übertragen. Durch Wiederholung der vorstehend beschriebenen Wärmeübertragung wird die Wärme, die vom Heizelement abgegeben wird, an die stiftartigen Lamellen und die Substrate aller Wärmeabstrahleinheiten übertragen und von allen Zwischenplatten an das Kühlmittel, das durch den Kühlmitteldurchgang strömt, übertragen. Dadurch wird das Heizelement gekühlt. Im Vergleich zur Kühlvorrichtung, die im Patentdokument 1 offenbart ist, kann somit die Kühlleistung verbessert werden, da der Wärmeübertragungsbereich zum Kühlmittel, das durch den Kühlmitteldurchgang des Gehäuses strömt, größer ist.
Gemäß der Kühlvorrichtung, die im vorgenannten Punkt (2) dargelegt ist, ist es möglich, die Anzahl der Wärmeabstrahleinheiten, die den Wärmestrahler aufbauen, beliebig zu ändern. Da beide Flächen bzw. Oberflächen des Substrats jeder Wärmeabstrahleinheit zur Wärmeübertragung an das Kühlmittel beitragen, ist es ferner möglich, die Kühlleistung wirksam zu verbessern.
Gemäß der Kühlvorrichtung, die im vorgenannten Punkt (3) dargelegt ist, können die Wärmeleitfähigkeit zwischen der Wand, an der das Heizelement angebracht ist, und der stiftartigen Lamelle, die an der Wand befestigt ist, und die Wärmeleitfähigkeit zwischen der stiftartigen Lamelle und der Zwischenplatte, an der die stiftartige Lamelle befestigt ist, verbessert werden.
Gemäß der Kühlvorrichtung, die im vorgenannten Punkt (4) dargelegt ist, kann die Wärmeleitfähigkeit zwischen den stiftartigen Lamellen benachbarter Wärmeabstrahleinheiten über die Zwischenplatte verbessert werden.
Gemäß der Kühlvorrichtung, die im vorgenannten Punkt (5) dargelegt ist, ist es möglich, den Wärmeübertragungsbereich vom Wärmestrahler an das Kühlmittel wirksam zu erhöhen, während eine deutliche Erhöhung des Durchgangswiderstands am Kühlmitteldurchgang unterbunden wird.
Gemäß den Kühlvorrichtungen, die in den vorgenannten Punkten (6) und (8) dargelegt sind, ist es möglich, die Wärmeabstrahleinheit vergleichsweise einfache und preiswerte herzustellen.
Gemäß den Kühlvorrichtungen, die in den vorgenannten Punkten (7) und (8) dargelegt sind, können die Wärmeleitfähigkeit zwischen der Wand, an der das Heizelement angebracht ist, und der stiftartigen Lamelle, die metallurgisch an der Wand befestigt ist, und die Wärmeleitfähigkeit zwischen der stiftartigen Lamelle und der Zwischenplatte, an der die stiftartige Lamelle metallurgisch befestigt ist, verbessert werden.
Gemäß der Kühlvorrichtung, die im vorgenannten Punkt (9) dargelegt ist, können die Substrate, die Zwischenplatten und die Verbindungselemente aller Wärmeabstrahleinheiten beispielsweise durch Biegen einer einzigen Platte ausgebildet werden. Somit ist es möglich, die Anzahl der Komponenten zu verringern und die Positionsgenauigkeit der oberen und unteren Wärmeabstrahleinheiten zu verbessern.
Gemäß der Kühlvorrichtung, die im vorgenannten Punkt (10) dargelegt ist, wird der Wärmeleitweg zwischen den stiftartigen Lamellen der benachbarten Wärmeabstrahleinheiten über die Zwischenplatte breiter, wodurch die Wärmeleitfähigkeit zwischen den stiftartigen Lamellen beider Wärmeabstrahleinheiten verbessert wird.
Gemäß der Kühlvorrichtung, die im vorgenannten Punkt (11) dargelegt ist, kann in jeder Wärmeabstrahleinheit die Wärmeleitfähigkeit zwischen der stiftartigen Lamelle und dem Substrat verbessert werden.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die den Gesamtaufbau der Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie A-A der 1 genommen ist.
3 ist eine vergrößerte Teilansicht der 2.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die den Gesamtaufbau des Wärmestrahlers zur Verwendung in der Kühlvorrichtung der 1 zeigt.
5 ist eine Ansicht, die der 3 entspricht, wobei eine erste Modifikation des Wärmestrahlers zur Verwendung in der Kühlvorrichtung der 1 gezeigt ist.
6 ist eine perspektivische Ansicht, die den Gesamtaufbau der ersten Modifikation des Wärmestrahlers zur Verwendung in der Kühlvorrichtung der 1 zeigt.
7 ist eine Ansicht, die der 3 entspricht, wobei eine zweite Modifikation des Wärmestrahlers zur Verwendung in der Kühlvorrichtung der 1 gezeigt ist.
8 ist eine Ansicht, die der 3 entspricht, wobei eine dritte Modifikation des Wärmestrahlers zur Verwendung in der Kühlvorrichtung der 1 gezeigt ist.
9 ist eine Draufsicht, die ein Material zur Herstellung eines dritten Wärmestrahlers in 8 zeigt.
10 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie B-B der 9 genommen ist.

Bezugszeichenliste

1:: Kühlvorrichtung
2:: Gehäuse
2a:: Obere Wand
2b:: Untere Wand
3:: Kühlmitteldurchgang
4, 20, 25, 30:: Wärmestrahler
10, 26:: Wärmeabstrahleinheit
11:: Zwischenplatte
12:: Substrat
13, 14, 27:: Stiftartige Lamelle
15:: Durchgangsöffnung
16:: Lamellenausbildungselement

AUSFÜHRUNGSFORM ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Nachstehend werden einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In dieser Ausführungsform wird die Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung für eine Kühlvorrichtung des Typs der Flüssigkeitskühlung angewendet.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Bezeichnung „Aluminium“ neben reinem Aluminium auch die Bedeutung von Aluminiumlegierungen umfasst.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass in der nachstehenden Beschreibung die linke und rechte Seite in 2 als die „linke“ und „rechte“ Seite bezeichnet wird.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass dieselben Bezugszeichen in den Zeichnungen den gleichen Elementen und Abschnitten zugeordnet sind.
1 und 2 zeigen die Gesamtstruktur der Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, und 3 zeigt den Aufbau des Hauptteils. 4 zeigt den Wärmestrahler, der in der Kühlvorrichtung der 1 verwendet wird.
Gemäß 1 und 2 weist die Kühlvorrichtung 1 auf: ein hohles Gehäuse 2, das eine obere Wand 2a, eine untere Wand 2b und eine Umfangswand 2c aufweist und im Innern mit einem Kühlmitteldurchgang 3 versehen ist; und einen Wärmestrahler 4, der im Kühlmitteldurchgang 3 in dem Gehäuse 2 angeordnet ist.
An einem Ende in dem Gehäuse 2, gemäß dieser Ausführungsform im Bereich, der näher am rechten Ende liegt, ist ein Einlasskopf 5 vorgesehen, in den das Kühlmittel von außen einströmt. Auf der anderen Endseite des Gehäuses 2 in Längsrichtung, gemäß dieser Ausführungsform im Bereich, der näher am linken Ende liegt, ist ein Auslasskopf 6 vorgesehen, durch den das Kühlmittel nach außen herausströmt. Der Kühlmitteldurchgang 3 ist so eingerichtet, dass das Kühlmittel, das in den Einlasskopf 5 zum Auslasskopf 6 strömt, darin fließen bzw. strömen kann. In der oberen Wand 2a des Gehäuses 2 sind ein Aluminiumeinlassrohr 7 zum Zuführen des Kühlmittels zum Einlasskopf 5 in dem Gehäuse 2 und ein Aluminiumauslassrohr 8 zur Abgabe des Kühlmittels aus dem Auslasskopf 6 in dem Gehäuse 2 angebunden. Ferner ist der Aufbau so vorgesehen, dass auf der Außenfläche der oberen Wand 2a und/oder der Außenfläche der unteren Wand 2b des Gehäuses 2, gemäß dieser Ausführungsform auf der Außenfläche der oberen Wand 2a, ein Heizelement (nicht gezeigt) angebracht ist, beispielsweise eine Leistungseinrichtung, wie etwa ein IGBT, IGBT-Modul, in dem ein IGBT mit einem Steuerschaltkreis integriert ist und als gemeinsames Paket aufgebaut ist, ein intelligentes Leistungsmodul, in dem zusätzlich zum IGBT-Modul ein Schutzschaltkreis integriert ist und als gemeinsames Paket aufgebaut ist.
Wie in 2 bis 4 gezeigt, ist der Wärmestrahler 4 mit mehreren Wärmeabstrahleinheiten 10, in dieser Ausführungsform mit zwei Wärmeabstrahleinheiten 10, die in vertikaler Richtung gestapelt angeordnet sind, und einer Aluminiumzwischenplatte 11 versehen, die zwischen benachbarten Wärmeabstrahleinheiten 10 angeordnet ist. Die Wärmeabstrahleinheit 10 ist aus einem horizontalen Aluminiumsubstrat 12 und mehreren stiftartigen Aluminiumlamellen 13, 14 aufgebaut, die von dem Substrat 12 von beiden Flächen des Substrats 12 vorstehend angeordnet sind, wobei deren Längsrichtung in vertikaler Richtung verläuft. Mehrere kreisförmige Durchgangsöffnungen 15 sind in dem Substrat 12 ausgebildet, und ein rundes stabförmiges Aluminiumlamellenausbildungselement 16 ist in die kreisförmige Durchgangsöffnung 15 eingebracht und am Substrat 12 befestigt, wobei der mittlere Abschnitt in Längsrichtung in der kreisförmigen Durchgangsöffnung 15 angeordnet ist. Die Abschnitte des Lamellenausbildungselements 16, die aus der kreisförmigen Durchgangsöffnung 15 des Lamellenausbildungselements 16 nach oben und unten vorstehen, fungieren als obere und untere stiftartige Lamellen 13, 14. Die Befestigung des Lamellenausbildungselements 16 am Substrat 12 wird durch Presspassung in der kreisförmigen Durchgangsöffnung 15 oder mittels eines Lötmaterials (nachfolgend als „Löten“ bezeichnet) bewerkstelligt.
Das Vorderende der stiftartigen Lamelle 13 der oberen Seite der oberen (obersten) Wärmeabstrahleinheit 10 ist an die Innenfläche der oberen Wand 2a des Gehäuses 2 gelötet, um mit dieser in thermischem Kontakt zu stehen. Auf gleiche Weise ist das Vorderende der stiftartigen Lamelle 14 der unteren Seite an die untere Fläche der Zwischenplatte 11 gelötet, um mit dieser in thermischem Kontakt zu stehen. Ferner ist das Vorderende der stiftartigen Lamelle 14 der unteren Seite der unteren (untersten) Wärmeabstrahleinheit 10 an die Innenfläche der unteren Wand 2b des Gehäuses 2 gelötet, um mit dieser in thermischem Kontakt zu stehen. Auf gleiche Weise ist das Vorderende der stiftartigen Lamelle 13 der oberen Seite an die untere Fläche der Zwischenplatte 11 gelötet, um mit dieser in thermischem Kontakt zu stehen. Auf diese Weise sind die Substrate 12 beider Wärmeabstrahleinheiten 10 und die Zwischenplatte 11 vertikal voneinander beabstandet. Die oberen und unteren stiftartigen Lamellen 13, 14 beider vertikal angeordneter Wärmeabstrahleinheiten 10 weisen jeweils eine kreisförmige Querschnittsform und die gleiche Abmessung bzw. Größe auf. Die oberen und unteren stiftartigen Lamellen 13, 14 beider Wärmeabstrahleinheiten 10, die in vertikaler Richtung benachbart angeordnet sind, überlappen sich zumindest teilweise, vollständig gemäß dieser Ausführungsform, betrachtet in einer Draufsicht.
Wenn die Dicke des Substrats 12 T mm beträgt und der Durchmesser jeder der oberen und unteren stiftartigen Lamellen 13, 14 D mm beträgt, ist T vorzugsweise gleich oder größer als D/8 (T≥D/8). Im Fall von T<D/8 besteht in jeder Wärmeabstrahleinheit 10 die Gefahr, dass die Wärmeleitfähigkeit zwischen dem Lamellenausbildungselement 16, das die oberen und unteren stiftartigen Lamellen 13 ausbildet, und dem Substrat 12 zu gering ist. Der Durchmesser D jeder der oberen und unteren stiftartigen Lamellen 13, 14 beträgt ferner vorzugsweise 4 mm oder weniger, und der Abstand zwischen der Zwischenplatte 11 und den Substraten 12 der Wärmeabstrahleinheiten 10, die auf der oberen und unteren Seite der Zwischenplatte 11 angeordnet sind, beträgt vorzugsweise 1,3 mm oder weniger. Wenn der Zwischenraum, welcher der Abstand zwischen den nächsten stiftartigen Lamellen 13 der oberen Seite und der Abstand zwischen den nächsten stiftartigen Lamellen 14 der unteren Seite der Wärmeabstrahleinheit 10 ist, P mm beträgt, ist B vorzugsweise gleich oder kleiner als D+2 mm (P≤D+2 mm).
In der vorgenannten Kühlvorrichtung fließt das Kühlmittel, das durch das Einlassrohr 7 in den Einlasskopf 5 des Gehäuses 2 geflossen ist, in den Kühlmitteldurchgang 3, fließt bzw. strömt zwischen den stiftartigen Lamellen 13, 14 zwischen den Substraten 12 der oberen und unteren Wärmeabstrahleinheiten 10 und der oberen Wand 2a und der unteren Wand 2b des Gehäuses 2 und zwischen dem Substrat 12 jeder Wärmeabstrahleinheit 10 und der Zwischenplatte 11, tritt in den Auslasskopf 6 ein und wird vom Auslasskopf 6 über das Auslassrohr 8 abgegeben. Die Wärme, die vom Heizelement, das an der Außenfläche der oberen Wand 2a des Gehäuses 2 angebracht ist, abgegeben wird, wird zur oberen Wand 2a übertragen und wird dann an die Substrate 12 beider Wärmeabstrahleinheiten 10 und die oberen und unteren stiftartigen Lamellen 13, 14 übertragen und dann von der Zwischenplatte 11 an das Kühlmittel, das durch den Kühlmitteldurchgang 3 strömt, übertragen. Somit wird das Heizelement gekühlt.
Der Wärmeübertragungsweg der Wärme, die vom Heizelement abgegeben wird und an die obere Wand 2a des Gehäuses 2 an das Kühlmittel übertragen wird, das durch den Kühlmitteldurchgang 3 fließt, ist wie folgt: Der erste Weg, der die Wärme, abgegeben vom Heizelement, das an der Außenfläche der oberen Wand 2a des Gehäuses 2 angebracht ist, zum Kühlmittel transportiert, ist ein Weg direkt von der oberen Wand 2a zum Kühlmittel. Der zweite Weg ist ein Weg, über den die Wärme von der oberen Wand 2a an die oberen sowie unteren stiftartigen Lamellen 13, 14 der Wärmeabstrahleinheit des oberen Endes 10 übertragen wird und dann von den oberen sowie unteren stiftartigen Lamellen 13, 14 an das Kühlmittel übertragen wird. Der dritte Weg ist ein Weg, über den die Wärme von der oberen Wand 2a zum Substrat 12 über die stiftartige Lamelle 13 der oberen Seite der Wärmeabstrahleinheit 10 des oberen Endes übertragen wird und dann vom Substrat 12 an das Kühlmittel übertragen wird. Der vierte Weg ist ein Weg, über den die Wärme von der oberen Wand 2a zur Zwischenplatte 11 über die oberen sowie unteren stiftartigen Lamellen 13, 14 der Wärmeabstrahleinheit 10 des oberen Endes übertragen wird und dann an das Kühlmittel übertragen wird. Der fünfte Weg ist ein Weg, über den die Wärme von der oberen Wand 2a an die oberen sowie unteren stiftartigen Lamellen 13, 14 der Wärmeabstrahleinheit 10 der unteren Seite über die oberen sowie unteren stiftartigen Lamellen 13, 14 der Wärmeabstrahleinheit 10 des oberen Endes und die Zwischenplatte 11 übertragen wird und dann von den oberen sowie unteren stiftartigen Lamellen 13, 14 an das Kühlmittel übertragen wird. Der sechste Weg ist ein Weg, über den die Wärme von der oberen Wand 2a an die stiftartige Lamelle 13 der oberen Seite der Wärmeabstrahleinheit 10 der unteren Seite über die oberen sowie unteren stiftartigen Lamellen 13, 14 der Wärmeabstrahleinheit 10 des oberen Endes und der Zwischenplatte 11 übertragen wird und dann über die stiftartige Lamelle 13 der oberen Seite an das Substrat 12 übertragen wird, und dann vom Substrat 12 an das Kühlmittel übertragen wird.
5 bis 10 zeigen modifizierte Beispiele des Wärmestrahlers zur Verwendung in der Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der Wärmestrahler 20, gezeigt in 5 und 6, ist mit drei oder mehr Wärmeabstrahleinheiten 10, gemäß dieser Modifikation drei Wärmeabstrahleinheiten 10, die in vertikaler Richtung gestapelt angeordnet sind, und einer Aluminiumzwischenplatte 11 versehen, die zwischen den benachbarten Wärmeabstrahleinheiten 10 angeordnet ist. Der Aufbau jeder Wärmeabstrahleinheit 10 gleicht dem der Wärmeabstrahleinheit 10, die in der Kühlvorrichtung 1 gemäß der vorstehenden Ausführungsform verwendet wird.
Das Vorderende der stiftartigen Lamelle 13 der oberen Seite der Wärmeabstrahleinheit 10 des oberen Endes ist an die Innenfläche der oberen Wand 2a des Gehäuses 2 gelötet, um mit dieser in thermischem Kontakt zu stehen. Auf gleiche Weise ist das Vorderende der stiftartigen Lamelle 14 der unteren Seite an die obere Fläche der Zwischenplatte 11 der oberen Seite gelötet, um mit dieser in thermischem Kontakt zu stehen. Das Vorderende der stiftartigen Lamelle 14 der unteren Seite der Wärmeabstrahleinheit 10 des unteren Endes ist an die Innenwand der unteren Wand 2b des Gehäuses 2 gelötet, um mit dieser in thermischem Kontakt zu stehen. Auf gleiche Weise ist das Vorderende der stiftartigen Lamelle 13 der oberen Seite an die untere Fläche der Zwischenplatte 11 gelötet, um mit dieser in thermischem Kontakt zu stehen. Ferner ist das Vorderende der stiftartigen Lamelle 13 der oberen Seite der zwischenliegenden Wärmeabstrahleinheit 10 an die untere Fläche der Zwischenplatte 11 der oberen Seite gelötet, um mit dieser in thermischem Kontakt zu stehen. Auf gleiche Weise ist das Vorderende der stiftartigen Lamelle 14 der unteren Seite an die obere Fläche der Zwischenplatte 11 der unteren Seite gelötet, um mit dieser in thermischem Kontakt zu stehen. Auf diese Weise sind die Substrate 12 aller Wärmeabstrahleinheiten 10 und die beiden Zwischenplatten 11 vertikal voneinander beabstandet. Die oberen sowie unteren stiftartigen Lamellen 13, 14 beider vertikal beabstandeter Wärmeabstrahleinheiten 10 weisen jeweils eine kreisförmige Querschnittsform auf und haben die gleiche Abmessung bzw. Größe. Alle stiftartigen Lamellen 13, 14 beider Wärmeabstrahleinheiten 10, die in vertikaler Richtung benachbart sind, überlappen sich zumindest teilweise, gemäß dieser Ausführungsform vollständig, in einer Draufsicht gesehen.
Die Wärme, die vom Heizelement abgegeben wird, das an der Außenfläche der oberen Wand 2a des Gehäuses 2 angebracht ist, wird an die obere Wand 2a übertragen und wird dann von den Substraten 12 beider Wärmeabstrahleinheiten 10, den oberen sowie unteren stiftartigen Lamellen 13, 14 und der Zwischenplatte 11 an das Kühlmittel, das durch den Kühlmitteldurchgang 3 fließt, übertragen. Somit wird das Heizelement gekühlt.
Der Wärmestrahler 25, gezeigt in 7, ist mit zwei Wärmeabstrahleinheiten 26, die in vertikaler Richtung gestapelt angeordnet sind, und einer Aluminiumzwischenplatte 11, die zwischen benachbarten Wärmeabstrahleinheiten 26 angeordnet ist, versehen.
Die Wärmeabstrahleinheit 26 ist aus einem horizontalen Aluminiumsubstrat 12 und mehreren stiftartigen Aluminiumlamellen 27 aufgebaut, die vorgesehen sind, um auf einer Fläche des Substrats 12 vom Substrat 12 vorzustehen, wobei deren Längsrichtung in vertikaler Richtung verläuft. Mehrere kreisförmige Durchgangsöffnungen 15 sind in dem Substrat 12 ausgebildet, und ein rundes stabförmiges Aluminiumlamellenausbildungselement 16 ist in die kreisförmige Durchgangsöffnung 15 eingebracht und am Substrat 12 befestigt, wobei ein Endabschnitt in Längsrichtung in der kreisförmigen Durchgangsöffnung 15 angeordnet ist und die eine Endfläche zur Fläche des Substrats 12 bündig ist. Die Abschnitte des Lamellenausbildungselements 16, die von der kreisförmigen Durchgangsöffnung 15 des Lamellenausbildungselements 16 vorstehen, fungieren als die stiftartige Lamelle 27. Die Befestigung des Lamellenausbildungselements 16 am Substrat 12 wird durch Presspassung in die kreisförmige Durchgangsöffnung 15 oder mittels Löten durchgeführt.
In der Wärmeabstrahleinheit 26 der oberen Seite ist die stiftartige Lamelle 27 lediglich auf der unteren Fläche des Substrats 12 vorgesehen. Das Substrat 12 der Wärmeabstrahleinheit 26 der oberen Seite ist an die obere Wand 2a des Gehäuses 2 gelötet. Das Vorderende der stiftartigen Lamelle 27 ist an die obere Fläche der Zwischenplatte 11 gelötet und befindet sich mit dieser in thermischem Kontakt. Die obere Endfläche des Lamellenausbildungselements 16 der Wärmeabstrahleinheit 26 der oberen Seite ist in die kreisförmige Durchgangsöffnung 15 des Substrats 12 eingebracht und ist zur oberen Fläche des Substrats 12 bündig, und sie ist an die obere Wand 2a gelötet. Die stiftartige Lamelle 27 der Wärmeabstrahleinheit 26 der oberen Seite befindet sich mit der oberen Wand 2a des Gehäuses 2 in thermischem Kontakt. Die Wärmeabstrahleinheit 26 der unteren Seite ist bezüglich der Wärmeabstrahleinheit 26 der oberen Seite auf dem Kopf stehend bzw. von oben nach unten zeigend angeordnet. In der Wärmeabstrahleinheit 26 der unteren Seite ist die stiftartige Lamelle 27 lediglich auf der oberen Fläche des Substrats 12 vorgesehen. Das Substrat 12 der Wärmeabstrahleinheit 26 der unteren Seite ist an die untere Wand 2b des Gehäuses 2 gelötet. Das Vorderende der stiftartigen Lamelle 27 ist an die untere Fläche der Zwischenplatte 11 gelötet und befindet sich mit dieser in thermischem Kontakt. Ferner ist die untere Endfläche des Lamellenausbildungselements 16 der Wärmeabstrahleinheit 26 der unteren Seite in die kreisförmige Durchgangsöffnung 15 des Substrats 12 eingebracht und ist zur unteren Fläche des Substrats 12 bündig, und sie ist an die untere Wand 2b gelötet. Die stiftartige Lamelle der Wärmeabstrahleinheit 26 der unteren Seite befindet sich mit der unteren Wand 2b des Gehäuses 2 in thermischem Kontakt. Auf diese Weise sind die Substrate 12 beider Wärmeabstrahleinheiten 26 und die Zwischenplatte 11 vertikal voneinander beabstandet. Die stiftartigen Lamellen 27 beider vertikal benachbarter Wärmeabstrahleinheiten 26 weisen jeweils eine kreisförmige Querschnittsform auf und haben dieselbe Abmessung bzw. Größe. Alle stiftartigen Lamellen 27 beider Wärmeabstrahleinheiten 26, die in vertikaler Richtung benachbart sind, überlappen sich zumindest teilweise, gemäß dieser Ausführungsform vollständig, in einer Draufsicht gesehen.
Wenn die Dicke des Substrats 12 T mm beträgt und der Durchmesser der stiftartigen Lamelle 27 D mm beträgt, ist hierin T vorzugsweise gleich oder größer als D/8 (T≥D/8). Im Fall von T<D/8 besteht bei jeder Wärmeabstrahleinheit 26 die Gefahr, dass die Wärmeleitfähigkeit zwischen dem Lamellenausbildungselement 16, das die stiftartigen Lamellen 27 ausbildet, und dem Substrat 12 zu gering ist. Ferner beträgt der Durchmesser D der stiftartigen Lamelle 27 vorzugsweise 4 mm oder weniger und beträgt der Abstand zwischen der Zwischenplatte 11 und den Substraten 12 der Wärmeabstrahleinheiten 26, angeordnet auf der oberen und unteren Seite der Zwischenplatte 11, vorzugsweise 1,3 mm oder weniger. Wenn der Zwischenraum, welcher der Abstand zwischen den nächsten zwei stiftartigen Lamellen 27 der Wärmeabstrahleinheit 26 ist, P mm beträgt, ist P vorzugsweise gleich oder kleiner als D+2 mm (P≤D+2 mm).
In dem in 8 gezeigten Wärmestrahler 30 sind das Substrat 12 und die Zwischenplatte 11 der oberen und unteren Wärmeabstrahleinheit 10 des Wärmestrahlers 4 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform über ein Verbindungselement 31 an beiden Endabschnitten in einer Richtung (der Vor-/Rückrichtung der Ebene der 2), die senkrecht auf der Strömungsrichtung des Kühlmittels im Kühlmitteldurchgang 3 steht, abwechselnd integriert. Somit sind im vertikalen Querschnitt das Substrat 12 und die Zwischenplatte 11 in gewellter Form ausgebildet. In dem Verbindungselement 31 ist eine rechteckige Öffnung 32, die in der Vor-/Rückrichtung der Ebene der 8 länglich ist, auf eine durchgehende Weise bzw. als Durchgangsöffnung ausgebildet. Der Wärmestrahler 30 ist im Kühlmitteldurchgang 3 des Gehäuses 2 angeordnet, wobei die Links-/Rechtsrichtung der 8 der Vor-/Rückrichtung der Ebene der 2 zugewandt ist.
Selbst im Fall des in 5 und 6 gezeigten Wärmestrahlers 20 und des Wärmestrahlers, der mit vier oder mehr Wärmeabstrahleinheiten 10 versehen ist, kann der Aufbau so sein, dass die Substrate 12 aller Abstrahleinheiten 10 und die Zwischenplatte 11 der benachbarten Wärmeabstrahleinheiten 10 am linken Ende oder rechten Ende über das Verbindungselement abwechselnd integriert sind, so dass die Substrate 12 und die Zwischenplatten 11 im vertikalen Querschnitt in gewellter Form ausgebildet sind.
Der in 8 gezeigte Wärmestrahler 30 wird durch das Verfahren, das in 9 und 10 gezeigt ist, hergestellt.
Diesbezüglich wird ein erstes Rohblech 35 bereitgestellt. Das erste Rohblech 35 weist auf: mehrere Substratausbildungsabschnitte 36, in denen mehrere kreisförmige Durchgangsöffnungen 15 ausgebildet sind, einen Zwischenplattenausbildungsteil 37, der zwischen benachbarten Substratausbildungsabschnitten 36 angeordnet ist, und Verbindungselementausbildungsabschnitte 38, die entsprechend zwischen dem Substratausbildungsabschnitt 36 und dem Zwischenplattenausbildungsteil 37 angeordnet sind und eine rechteckige Öffnung 32 aufweisen. Ferner wird ein zweites Rohblech (nicht gezeigt) aus dem gleichen Material wie das Lamellenausbildungselement 16 bereitgestellt. Anschließend wird das zweite Rohblech oberhalb angeordnet, so dass dieses vom ersten Blech 35 beabstandet ist. Das zweite Blech wird einem Pressformungsprozess unterzogen, um ein Lamellenausbildungselement 16 zu stanzen. Das gestanzte Lamellenausbildungselement 16 wird in die kreisförmige Durchgangsöffnung 15 des Substratausbildungsabschnitts 36 des ersten Blechs 35 eingepresst. Danach wird das erste Rohblech 35 an beiden Seiten des Verbindungselementausbildungsabschnitts 38 gebogen, um eine insgesamt gewellte Form auszubilden. Auf diese Weise wird der Wärmestrahler 30 hergestellt.
Die stiftartigen Lamellen 13, 14, 27 aller vorgenannten Wärmeabstrahleinheiten 10 und 26 werden in einem Zustand durch Befestigen eines stabförmigen Lamellenausbildungselements 16 am Substrat 12 hergestellt, in dem dieses in die Durchgangsöffnung 15, ausgebildet in dem Substrat 12, eingebracht wird. Allerdings ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt. Eine Wärmeabstrahleinheit, aufgebaut aus Substraten und stiftartigen Lamellen, kann auch durch Schmieden oder Schneiden eines Metallrohlings hergestellt werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann zum Kühlen einer Leistungseinrichtung verwendet werden, beispielsweise eines IGBTs in einem Leistungsmodul, wie etwa einer Leistungsumwandlungseinrichtung, die zur Installation in einem Elektrofahrzeug, einem Hybridfahrzeug und/oder einem Zug eingerichtet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2013239675 [0005]

Claims

Kühlvorrichtung, die aufweist: ein Gehäuse, das mit einer oberen Wand, einer unteren Wand und einem Kühlmitteldurchgang darin versehen ist; und 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, die Wärmeabstrahleinheit aus einem Substrat und mehreren stiftartigen Lamellen aufgebaut ist, die auf dem Substrat in einem Zustand vorgesehen sind, in dem deren Längsrichtung in vertikaler Richtung verläuft, das Substrat der Wärmeabstrahleinheit und die Zwischenplatte in vertikaler Richtung beabstandet sind, die stiftartige Lamelle der obersten Wärmeabstrahleinheit sich mit der oberen Wand des Gehäuses in thermischem Kontakt befindet, die stiftartige Lamelle der untersten Wärmeabstrahleinheit sich mit der unteren Wand des Gehäuses in thermischem Kontakt befindet, und die stiftartigen Lamellen der Wärmeabstrahleinheiten, die auf der oberen und unteren Seite der Zwischenplatte angeordnet sind, sich mit der Zwischenplatte zwischen den in vertikaler Richtung benachbarten Wärmeabstrahleinheiten in thermischem Kontakt befinden.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die stiftartige Lamelle der Wärmeabstrahleinheit auf beiden Flächen des Substrats vorgesehen ist, und die Zwischenplatte zwischen den stiftartigen Lamellen der Wärmeabstrahleinheiten, die in vertikaler Richtung benachbart vorgesehen sind, angeordnet ist.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 2, bei der ein Vorderende der stiftartigen Lamelle der oberen Seite der obersten Wärmeabstrahleinheit metallurgisch an der oberen Wand des Gehäuses befestigt ist und ein Vorderende der stiftartigen Lamelle der unteren Seite metallurgisch an der Zwischenplatte befestigt ist, und ein Vorderende der stiftartigen Lamelle der unteren Seite der untersten Wärmeabstrahleinheit metallurgisch an der unteren Wand des Gehäuses befestigt ist und ein Vorderende der stiftartigen Lamelle der oberen Seite metallurgisch an der Zwischenplatte befestigt ist.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 3, bei der die mehreren Wärmeabstrahleinheiten drei oder mehr Wärmeabstrahleinheiten umfassen, die über eine Zwischenplatte in vertikaler Richtung gestapelt angeordnet sind, und Vorderenden der oberen und unteren stiftartigen Lamellen der Wärmeabstrahleinheit, mit Ausnahme der obersten und untersten Wärmeabstrahleinheit, metallurgisch an der Zwischenplatte befestigt sind.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die stiftartige Lamelle eine kreisförmige Querschnittsform aufweist, der Durchmesser der stiftartigen Lamelle 4 mm oder weniger beträgt, ein Abstand zwischen der Zwischenplatte und den Substraten der Wärmeabstrahleinheiten, angeordnet auf der oberen und unteren Seite der Zwischenplatte, 1,3 mm oder weniger beträgt, und wenn ein Durchmesser der stiftartigen Lamelle D mm ist und ein Zwischenraum von zwei nächsten stiftartigen Lamellen der Abstrahllamelle P mm beträgt, P gleich oder kleiner als D+2 mm (P≤D+2 mm) ist.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 2, bei der eine Durchgangsöffnung in dem Substrat ausgebildet ist, ein stabförmiges Lamellenausbildungselement in die Durchgangsöffnung eingebracht ist, so dass ein Abschnitt bestimmter Länge des Lamellenausbildungselements auf beiden Endseiten in Längsrichtung von der Durchgangsöffnung vorsteht, das Lamellenausbildungselement an dem Substrat an einem Abschnitt des Lamellenausbildungselements, der sich in der Durchgangsöffnung befindet, befestigt ist, und ein Abschnitt des Lamellenausbildungselements, der von der Durchgangsöffnung vorsteht, als die stiftartige Lamelle fungiert.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die mehreren Wärmeabstrahleinheiten zwei Wärmeabstrahleinheiten umfassen, die über eine Zwischenplatte in vertikaler Richtung gestapelt angeordnet sind, die stiftartige Lamelle der Wärmeabstrahleinheit der oberen Seite nur auf einer unteren Fläche des Substrats vorgesehen ist, die stiftartige Lamelle der unteren Wärmeabstrahleinheit nur auf einer oberen Fläche des Substrats vorgesehen ist, das Substrat der Wärmeabstrahleinheit der oberen Seite metallurgisch an der oberen Wand des Gehäuses befestigt ist und ein Vorderende der stiftartigen Lamelle der Wärmeabstrahleinheit der oberen Seite an der Zwischenplatte befestigt ist, das Substrat der Wärmeabstrahleinheit der unteren Seite an der unteren Wand des Gehäuses befestigt ist und ein Vorderende der stiftartigen Lamelle der Wärmeabstrahleinheit der unteren Seite metallurgisch an der Zwischenplatte befestigt ist.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 7, bei der eine Durchgangsöffnung in dem Substrat ausgebildet ist, ein Endabschnitt in Längsrichtung eines stabförmigen Lamellenausbildungselements in die Durchgangsöffnung eingebracht ist und ein restlicher Abschnitt des stabförmigen Lamellenelements von der Durchgangsöffnung vorsteht, das Lamellenausbildungselement an dem Substrat an einem Abschnitt des Lamellenausbildungselements, der sich in der Durchgangsöffnung befindet, befestigt ist, ein Abschnitt des Lamellenausbildungselements, der aus der Durchgangsöffnung vorsteht, als die stiftartige Lamelle fungiert, eine obere Endfläche des Lamellenausbildungselements der Wärmeabstrahleinheit der oberen Seite zu einer oberen Fläche des Substrats bündig ist und an der oberen Wand des Gehäuses metallurgisch befestigt ist, eine untere Endfläche des Lamellenausbildungselements der Wärmeabstrahleinheit der unteren Seite zu einer unteren Fläche des Substrats bündig ist und metallurgisch an der unteren Wand des Gehäuses befestigt ist.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 6 oder 8, bei der die Substrate aller Wärmeabstrahleinheiten und aller Zwischenplatten abwechselnd über Verbindungselemente an beiden Enden in Richtung senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Kühlmittels in dem Kühlmitteldurchgang des Gehäuses miteinander integriert sind.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die stiftartigen Lamellen der in vertikaler Richtung benachbarten Wärmeabstrahleinheiten dieselbe Querschnittsform und Größe aufweisen, und die stiftartigen Lamellen der in vertikaler Richtung benachbarten Wärmeabstrahleinheiten in einer Draufsicht zumindest teilweise überlappen.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die stiftartige Lamelle eine kreisförmige Querschnittsform aufweist, und wenn eine Dicke des Substrats T mm beträgt und ein Durchmesser der stiftartigen Lamelle D mm beträgt, T gleich oder größer als D/8 (T ≥ D/8) ist.