专利名称：用于igbt模块的高性能液体冷却散热器的制作方法
技术领域：
本发明大体涉及冷却物体，具体而言，涉及从绝缘栅双极晶体管(IGBT)模块中抽
取热量。
背景技术：
·
至少部分已知的计算机和/或电子系统包括至少一个IGBT模块，以便高效快速地切换电力。在运行过程中，已知的IGBT模块通常会产生热量。这样，至少部分已知的IGBT模块会与散热器连接，以便驱散由IGBT模块产生的热量。至少部分已知的系统会带有热阻较高的IGBT模块散热器接口界面。例如，界面可能有微小的平坦度问题并/或因为压力较小而缺少接触面积。随着近年来计算机和/或电子系统领域的技术发展，人们已付出了大量努力，以开发可靠高效的散热器。至少部分已知的系统包括位于IGBT模块与散热器之间的热界面材料Ο Μ)，例如氧化锌填充的硅脂。但是，较薄的TIM脂接合处只会造成界面与周围环境之间的总体温度下降25-50 %。
发明内容
—方面，本发明提供一种外壳，用于包括多片散热片的散热器。外壳包括界定多个第一通道的第一歧管和界定多个第二通道的第二歧管，多个第二通道与多个第一通道流体连通。多个第一通道中的至少一个第一通道在多个第二通道中相邻的一对第二通道之间延伸，其经定向以将流体导向多片散热片中的至少一片散热片。多片散热片位于外壳内。另一方面，本发明提供一种散热器组件，用于电子装置。散热器组件包括连接至电子装置第一侧的底板、从底板延伸出的多片散热片以及包括界定多个第一通道的第一歧管和界定多个第二通道的第二歧管的外壳，多个第二通道与多个第一通道流体连通。多个第一通道中的至少一个第一通道在多个第二通道中相邻的一对第二通道之间延伸，其经定向以将流体导向多片散热片中的至少一片散热片。多片散热片位于外壳内。其进一步包括位于所述底板与所述电子装置的所述第一侧之间的共晶合金。其中所述多片散热片使用焊接合金连接至所述底板，所述焊接合金的导热性在约10. Off/ (m K)至约100. Off/ (m K)之间。其中所述多片散热片中的至少一片散热片大体为固态。其中所述多个第一通道和所述多个第二通道的至少一个通道经定向以在所述外壳内提供多个局部流路。其中所述第一歧管与入口流体连通，所述第二歧管与出口流体连通，这样流体就会经引导从所述入口流过所述多个第一通道，并通过所述出口从所述多个第二通道排出。所述的散热器组件，其中所述外壳进一步包括第一侧壁和相对的第二侧壁，其中所述多个第一通道从所述第一侧壁延伸向所述第二侧壁，且所述多个第二通道从所述第二侧壁延伸向所述第一侧壁。其中所述多个第一通道与所述多个第二通道大体平行。其中所述底板包括多个加强肋。所述的散热器组件，其进一步包括密封，所述密封可将流体保持在所述外壳内。
所述的散热器组件，其进一步包括连接到所述电子装置的第二侧的第二底板；从所述第二底板延伸而出的第二组多片散热片；以及第二外壳，其包括界定多个第三通道的第三歧管和界定多个第四通道的第四歧管，所述多个第四通道与所述多个第三通道流体连通，所述多个第三通道中的至少一个第三通道在所述多个第四通道中相邻的一对第四通道之间延伸，并经定向以将流体导向所述第二组多片散热片中的至少一片散热片，其中所述第二组多片散热片位于所述第二外壳内。再一方面，本发明提供一种用于冷却电子装置的方法，电子装置与散热器组件连接，散热器组件包括底板和从底板延伸出的多片散热片。该方法包括将多片散热片定位到外壳中，外壳包括界定多个第一通道的第一歧管和界定多个第二通道的第二歧管，多个第二通道与多个第一通道流体连通。多个第一通道中的至少一个第一通道在多个第二通道中相邻的一对第二通道之间延伸。流体经引导以通过多个第一通道中的至少一个第一通道，流向多片散热片中的至少一片散热片，再通过多个第二通道中的至少一个第二通道。 所述的方法，其进一步包括在所述底板与所述电子装置之间涂抹共晶合金。所述的方法，其中引导流体进一步包括在多个局部流路中引导流体。其中引导流体进一步包括从入口将流体引导通过所述多个第一通道；以及通过出口从所述多个第二通道中排出流体。所述的特征、功能和优点可独立于本发明的各实施例来实现，或者可在其他实施例中进行结合，参考以下说明和附图可了解所述实施例的进一步细节。
图I为连接至示例性散热器和示例性外壳的示例性电子装置的侧视图；图2为图I所示散热器的俯视/仰视图；以及图3为图I所示外壳的示例性通道布置的示意图。兀件符号列表
参考标号部件参考标号部件
"电子装置散热器组件 120 散热器 130
140 IS 150底板表面
160 电子装置表面 170散热片
180 g 190APffiit
200 出口通道 2 0局部流路
~220 230加强肋~240密封250入口歧管
~260出口歧管270第一侧壁
~280第二侧壁290AP
100tHP310入口通道宽度
~320出口通道宽度330入口通道长度
具体实施方式
本专利申请文件所述的方法和系统涉及到冷却物体。散热器组件包括连接至物体第一侧的底板、从底板延伸而出的多片散热片以及包括界定多个第一通道的第一歧管和界定多个第二通道的第二歧管的外壳，多个第二通道与多个第一通道流体连通。在运行过程中，热量会通过底板从物体转移至散热片。为了冷却散热片，流体通过至少一个第一通道，经弓I导流向至少一片散热片，再通过至少一个第二通道。图I所示为连接至散热器组件110的示例性电子装置100，该散热器组件110包括示例性散热器120和示例性外壳130。本专利申请文件所用的术语“电子装置”是指影响电子和/或相关电场并在运行过程中产生副产物热量的物体。电子装置的实例包括但不限于，绝缘栅双极晶体管(IGBT)模块、半导体芯片、微处理器、数字信号处理器、图形处理单元、集成电路、二极管和/或其他任意合适的生热装置。在示例性实施例中，电子装置100为可在市场上购买到的日本东京三菱电机公司(Mitsubishi Electric Corporation)提供的三菱CM2400HCB-34N IGBT0或者，电子装置100可以为可让散热器120和/或外壳130如本专利申请文件所述那样运行的任意物体。在示例性实施例中，多个电子装置100连接至散热器组件110。具体而言，在示例性实施例中，散热器组件110为双侧组件，这样两个电子装置100便可分别连接至组件两侦U。或者，任意数量的电子装置100也可连接至拥有任意个侧面的散热器组件110，散热器组件拥有的侧面数可让电子装置100和/或散热器装置110如本专利申请文件所述那样运行。在示例性实施例中，散热器120包括连接至电子装置100的底板140，用于吸收并/或驱散由电子装置100产生的热量。散热器120使用可让散热器组件110和/或电子装置100如本专利申请文件所述那样运行的任意合适的紧固机制连接至电子装置100。例如，在示例性实施例中，底板140和电子装置100均有多个开口(图I中未图示)，紧固件(未图示)延伸通过每个开口，以便将电子装置100和/或底板140连接至外壳130。此外，底板140与电子装置100之间提供了较薄的焊接界面，以在底板与电子装置之间提供导热材料。在示例性实施例中，导热材料为共晶金属合金。例如，在示例性实施例中，共晶金属合金用于将底板140焊接至电子装置100。在示例性实施例中，使用共晶金属合金可以使底板140和电子装置100紧密连接，以增强底板与电子装置之间的导热性。或者，导热材料可能包括可让散热器120和/或电子装置100如本专利申请文件所述那样运行的任意合适的材料和/或成分。为了增强底板140与电子装置100之间的导热性，在示例性实施例中，底板140的表面150与电子装置100的表面160大体互补。作为补充或替代，底板140可使用导热性强的材料制成，例如，此类材料包括但不限于，铝、铜、铝碳化硅、铝合金、铝复合物、铜合金、铜复合物和/或石墨。在一项替代实施例中，散热器组件110不包括底板140，散热片170直接连接至电子装置的表面160。在示例性实施例中，多片散热片170从底板140延伸而出，这样有助于带走电子装置100的热量。在示例性实施例中，每片散热片170均与底板140 —体成型。也就是说，在示例性实施例中，底板140和散热片170是使用单片材料制成的，制造方法为挤压、浇铸、力口工和/或其他金属加工工艺。作为补充或替代，可以在适合电子装置100的温度下将散热片170焊接至底板 140。也就是说，可以将散热片170连接至底板140，而又不使位于电子装置100内的部件(未图示)发出改变或损坏。例如，在此类实施例中，可以使用共晶金属粘接工艺将散热片170软焊接至底板140。共晶金属粘接可使散热片170与底板140之间的热阻抗较低。在示例性实施例中，共晶金属合金的熔点低于电子装置100中使用的焊接温度。在示例性实施例中，共晶金属合金的熔点大约低于360°C。具体而言，在示例性实施例中，共晶金属合金的熔点低于约230°C。更具体而言，在示例性实施例中，共晶金属合金的熔点低于约180°C。
权利要求
1.一种用于包括多片散热片(170)的散热器(120)的外壳(130),所述外壳包括 界定多个第一通道(190)的第一歧管(250);以及 界定多个第二通道(200)的第二歧管(260)，所述多个第二通道与所述多个第一通道流体连通，所述多个第一通道中的至少ー个第一通道在所述多个第二通道中相邻的ー对第二通道之间延伸，并经定向以将流体导向所述多片散热片中的至少一片散热片，其中所述多片散热片位于所述外壳内。
2.根据权利要求I所述的外壳，其中所述多个第一通道和所述多个第二通道经定向以在所述外壳内提供多个局部流路(210)。
3.根据权利要求I所述的外壳，其中所述第一歧管与入口(290)流体连通，且所述第二歧管与出口(300)流体连通，这样流体就会经引导从所述入口流过所述多个第一通道，并通过所述出ロ从所述多个第二通道排出。
4.根据权利要求I所述的外壳，其进ー步包括第一侧壁(270)和相対的第二侧壁(280)，其中所述多个第一通道从所述第一侧壁延伸向所述第二侧壁，且所述多个第二通道从所述第二侧壁延伸向所述第一側壁。
5.根据权利要求I所述的外壳，其中所述多个第一通道与所述多个第二通道大体平行。
6.ー种用于电子装置(100)的散热器组件(110)，所述散热器组件包括 连接到所述电子装置的第一侧(160)的底板(140)； 从所述底板延伸出的多片散热片(170);以及 外壳(130)，其包括界定多个第一通道(190)的第一歧管(250)和界定多个第二通道(200)的第二歧管(260)，所述多个第二通道与所述多个第一通道流体连通，所述多个第一通道中的至少ー个第一通道在所述多个第二通道中相邻的ー对第二通道之间延伸，并经定向以将流体导向所述多片散热片中的至少一片散热片，其中所述多片散热片位于所述外壳内。
7.根据权利要求6所述的散热器组件，其进ー步包括位于所述底板与所述电子装置的所述第一侧之间的共晶合金。
8.根据权利要求6所述的散热器组件，其中所述多片散热片使用焊接合金连接至所述底板，所述焊接合金的导热性在约10. Off/(m K)至约100. Off/(m K)之间。
9.根据权利要求6所述的散热器组件，其中所述多片散热片中的至少一片散热片大体为固态。
10.根据权利要求6所述的散热器组件，其中所述多个第一通道和所述多个第二通道的至少ー个通道经定向以在所述外壳内提供多个局部流路(210)。
全文摘要
本发明名称为“用于IGBT模块的高性能液体冷却散热器”。本发明涉及并公开了一种散热器组件包括连接至电子装置第一侧的底板。多片散热片位于外壳内，并从所述底板延伸而出。所述外壳包括界定多个第一通道的第一歧管和界定多个第二通道的第二歧管，所述多个第二通道与所述多个第一通道流体连通。所述多个第一通道中的至少一个第一通道在所述多个第二通道中相邻的一对第二通道之间延伸，其经定向以将流体导向所述多片散热片中的至少一片散热片；并进一步公开了一种冷却电子装置的方法。
文档编号H01L23/473GK102956586SQ20121030149
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月22日 优先权日2011年8月22日
发明者M.E.谢泼德 申请人:通用电气公司