專利名稱：具有錯(cuò)列冷卻劑通道的功率模塊組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及功率模塊組件，更具體地涉及具有冷卻劑通道的汽車功率模塊 組件。
背景技術(shù)：
替代性燃料車輛，例如混合動(dòng)力車輛和燃料電池車輛，包括通常使用交流(AC)功 率供應(yīng)裝置的電動(dòng)機(jī)和其他部件。然而，這種應(yīng)用中使用的功率供應(yīng)裝置，例如電池和燃料 電池，僅可提供直流(DC)功率。因此，可使用功率變換器來將DC功率轉(zhuǎn)換為AC功率?，F(xiàn)代的汽車功率變換器通常采用包括集成電路的功率模塊組件，集成電路具有形 成在其上的多個(gè)半導(dǎo)體器件(例如晶體管和二極管)以將DC功率轉(zhuǎn)換為AC功率。由于高 的電流水平，功率模塊可產(chǎn)生大量的熱。為了確保可靠的性能，功率模塊組件通常具有冷卻 系統(tǒng)以將熱量傳送到變換器組件外。汽車變換器組件中使用的常規(guī)冷卻系統(tǒng)通常包括充當(dāng)熱沉且固定在功率模塊組 件的歧管上的基板。來自功率模塊的熱量通過功率模塊被傳導(dǎo)到基板，在那里通過冷卻劑 將熱量從功率模塊去除。上述類型的簡單熱沉冷卻系統(tǒng)可能無法實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的功率裝置冷卻。例如，冷卻劑 淤塞可降低熱量的耗散。通過采用主動(dòng)冷卻系統(tǒng)可減輕這些限制，主動(dòng)冷卻系統(tǒng)采用泵使 冷卻劑流體在功率裝置上循環(huán)或者循環(huán)到功率裝置上。然而，即使主動(dòng)冷卻系統(tǒng)也在一些 方面受到限制。這種冷卻系統(tǒng)傾向于實(shí)施起來相對復(fù)雜且昂貴。因此，希望具有這樣一種汽車功率模塊組件，其尺寸緊湊，相比常規(guī)系統(tǒng)具有較少 部件，提供對高功率裝置的改善的冷卻，并且比常規(guī)系統(tǒng)成本更低。此外，從后續(xù)的詳細(xì)描 述和所附權(quán)利要求并結(jié)合附圖和前述技術(shù)領(lǐng)域和背景技術(shù)，本發(fā)明的其他期望特征和特性 將變得明顯。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，提供一種用于支撐功率模塊組件的歧管，所述功率模塊 組件具有包括第一和第二功率模塊的多個(gè)功率模塊。所述歧管包括具有第一表面和第二表 面的第一歧管部分。所述第一歧管部分的第一表面構(gòu)造成接收所述第一功率模塊，所述第 一歧管部分的第二表面限定第一腔，所述第一腔具有熱聯(lián)接到所述第一功率模塊的第一基 板。第二歧管部分包括第一表面和第二表面。所述第二歧管部分的第一表面構(gòu)造成接收所 述第二功率模塊，所述第二歧管部分的第二表面限定第二腔，所述第二腔具有熱聯(lián)接到所 述第二功率模塊的第二基板。所述第一歧管部分的第二表面和所述第二歧管部分的第二表面聯(lián)接到一起使得所述第一歧管部分的所述第一腔和所述第二歧管部分的所述第二腔形 成冷卻劑通道。所述第一歧管部分的所述第一腔關(guān)于所述第二歧管部分的所述第二腔至少 部分地錯(cuò)列。根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，一種功率模塊組件包括歧管和固定在所述歧管上的多 個(gè)功率模塊。所述歧管限定錯(cuò)列冷卻劑通道，冷卻劑通過所述錯(cuò)列冷卻劑通道流動(dòng)以從所 述多個(gè)功率模塊去除熱量。本發(fā)明還提供了以下方案1. 一種用于支撐功率模塊組件的歧管，所述功率模塊組件具有包括第一和第二功 率模塊的多個(gè)功率模塊，所述歧管包括包括第一表面和第二表面的第一歧管部分，所述第一歧管部分的第一表面構(gòu)造成 接收所述第一功率模塊，所述第一歧管部分的第二表面限定第一腔，所述第一腔具有熱聯(lián) 接到所述第一功率模塊的第一基板；和包括第一表面和第二表面的第二歧管部分，所述第二歧管部分的第一表面構(gòu)造成 接收所述第二功率模塊，所述第二歧管部分的第二表面限定第二腔，所述第二腔具有熱聯(lián) 接到所述第二功率模塊的第二基板，所述第一歧管部分的第二表面和所述第二歧管部分的 第二表面聯(lián)接到一起使得所述第一歧管部分的所述第一腔和所述第二歧管部分的所述第 二腔形成冷卻劑通道，所述第一歧管部分的所述第一腔關(guān)于所述第二歧管部分的所述第二 腔至少部分地錯(cuò)列。2.如方案1所述的歧管，其中，所述冷卻劑通道構(gòu)造成引導(dǎo)冷卻劑迎著所述第一 歧管部分的所述第一基板以經(jīng)由所述第一基板從所述第一功率模塊去除熱量，并且構(gòu)造成 引導(dǎo)冷卻劑迎著所述第二歧管部分的所述第二基板以經(jīng)由所述第二基板從所述第二功率 模塊去除熱量。3.如方案1所述的歧管，進(jìn)一步包括從所述第一基板延伸進(jìn)入所述第一腔的針 翅。4.如方案1所述的歧管，其中，所述第一歧管部分具有第一和第二側(cè)面，并且其 中，所述第一歧管部分的第二表面在所述第一側(cè)面限定冷卻劑入口，所述冷卻劑入口構(gòu)造 成引導(dǎo)所述冷卻劑進(jìn)入所述冷卻劑通道。5.如方案4所述的歧管，其中，所述第一歧管部分的第二表面進(jìn)一步在所述第二 側(cè)面限定冷卻劑出口，以引導(dǎo)所述冷卻劑排出所述冷卻劑通道。6.如方案1所述的歧管，其中，所述多個(gè)功率模塊進(jìn)一步包括第三功率模塊，并且其中，所述第一歧管部分的第二表面限定第三腔，所述第三腔具有構(gòu)造成熱聯(lián)接 到所述第三功率模塊的第三基板，所述第一歧管的所述第三腔形成所述冷卻劑通道的一部 分使得冷卻劑被引導(dǎo)從所述第一歧管部分的所述第一腔流向所述第二歧管部分的所述第 二腔，并且流向所述第一歧管部分的所述第三腔。7.如方案6所述的歧管，其中，所述多個(gè)功率模塊進(jìn)一步包括第四功率模塊，并且其中，所述第二歧管部分的第二表面限定第四腔，所述第四腔具有構(gòu)造成熱聯(lián)接 到所述第四功率模塊的第四基板，所述第四歧管的所述第四腔形成所述冷卻劑通道的一部分使得冷卻劑被引導(dǎo)從所述第一歧管部分的所述第一腔流向所述第二歧管部分的所述第 二腔，流向所述第一歧管部分的所述第三腔，并且流向所述第二歧管部分的所述第四腔。8.如方案7所述的歧管，其中，所述多個(gè)功率模塊進(jìn)一步包括第五功率模塊，并且其中，所述第一歧管部分的第二表面限定第五腔，所述第五腔具有構(gòu)造成熱聯(lián)接 到所述第五功率模塊的第五基板，所述第二歧管的所述第五腔形成所述冷卻劑通道的一部 分使得冷卻劑被引導(dǎo)從所述第一歧管部分的所述第一腔流向所述第二歧管部分的所述第 二腔，流向所述第一歧管部分的所述第三腔，流向所述第二歧管部分的所述第四腔，并且流 向所述第一歧管部分的所述第五腔。9. 一種功率模塊組件，包括歧管；和固定在所述歧管上的多個(gè)功率模塊，所述歧管限定錯(cuò)列冷卻劑通道，冷卻劑通過 所述錯(cuò)列冷卻劑通道流動(dòng)以從所述多個(gè)功率模塊去除熱量。10.如方案9所述的功率模塊組件，其中，所述功率模塊包括第一和第二功率模 塊，并且其中，所述歧管包括具有內(nèi)表面和外表面的第一歧管部分，所述第一功率模塊固定在所述第一歧管部 分的外表面上，所述第一歧管部分的內(nèi)表面限定第一腔，所述第一腔具有熱聯(lián)接到所述第 一功率模塊的第一基板；和包括第一表面和第二表面的第二歧管部分，所述第二歧管部分的第一表面構(gòu)造成 接收所述第二功率模塊，所述第二歧管部分的第二表面限定第二腔，所述第二腔具有熱聯(lián) 接到所述第二功率模塊的第二基板，所述第一歧管部分的第二表面和所述第二歧管部分的 第二表面聯(lián)接到一起使得所述第一歧管部分的所述第一腔和所述第二歧管部分的所述第 二腔形成所述錯(cuò)列冷卻劑通道。11.如方案10所述的功率模塊組件，其中，所述第一腔具有第一高度，所述第二腔 具有第二高度，所述第一和第二高度在縱向方向關(guān)于彼此完全偏移。12.如方案10所述的功率模塊組件，其中，所述錯(cuò)列冷卻劑通道構(gòu)造成引導(dǎo)冷卻 劑迎著所述第一歧管部分的所述第一基板以經(jīng)由所述第一基板從所述第一功率模塊去除 熱量，并且構(gòu)造成引導(dǎo)冷卻劑迎著所述第二歧管部分的所述第二基板以經(jīng)由所述第二基板 從所述第二功率模塊去除熱量。13.如方案10所述的功率模塊組件，進(jìn)一步包括從所述第一基板延伸進(jìn)入所述第 一腔的針翅。14.如方案10所述的功率模塊組件，其中，所述第一歧管部分具有第一和第二側(cè) 面，并且其中，所述第一歧管部分的第二表面在所述第一側(cè)面限定冷卻劑入口，所述冷卻劑 入口構(gòu)造成引導(dǎo)所述冷卻劑進(jìn)入所述錯(cuò)列冷卻劑通道。15.如方案14所述的功率模塊組件，其中，所述第一歧管部分的第二表面進(jìn)一步 在所述第二側(cè)面限定冷卻劑出口，以引導(dǎo)所述冷卻劑排出所述錯(cuò)列冷卻劑通道。16.如方案10所述的功率模塊組件，其中，所述多個(gè)功率模塊進(jìn)一步包括第三功率模塊，并且
其中，所述第一歧管部分的第二表面限定第三腔，所述第三腔具有構(gòu)造成熱聯(lián)接 到所述第三功率模塊的第三基板，所述第一歧管的所述第三腔形成所述錯(cuò)列冷卻劑通道的 一部分使得冷卻劑被引導(dǎo)從所述第一歧管部分的所述第一腔流向所述第二歧管部分的所 述第二腔，并且流向所述第一歧管部分的所述第三腔。17.如方案16所述的功率模塊組件，其中，所述多個(gè)功率模塊進(jìn)一步包括第四功率模塊，并且其中，所述第二歧管部分的第二表面限定第四腔，所述第四腔具有構(gòu)造成熱聯(lián)接 到所述第四功率模塊的第四基板，所述第四歧管的所述第四腔形成所述錯(cuò)列冷卻劑通道的 一部分使得冷卻劑被引導(dǎo)從所述第一歧管部分的所述第一腔流向所述第二歧管部分的所 述第二腔，流向所述第一歧管部分的所述第三腔，并且流向所述第二歧管部分的所述第四腔。18.如方案17所述的功率模塊組件，其中，所述多個(gè)功率模塊進(jìn)一步包括第五功率模塊，并且其中，所述第一歧管部分的第二表面限定第五腔，所述第五腔具有構(gòu)造成熱聯(lián)接 到所述第五功率模塊的第五基板，所述第二歧管的所述第五腔形成所述錯(cuò)列冷卻劑通道的 一部分使得冷卻劑被引導(dǎo)從所述第一歧管部分的所述第一腔流向所述第二歧管部分的所 述第二腔，流向所述第一歧管部分的所述第三腔，流向所述第二歧管部分的所述第四腔，并 且流向所述第一歧管部分的所述第五腔。19.如方案10所述的功率模塊組件，其中，所述多個(gè)功率模塊形成汽車功率變換器。20. 一種用于支撐功率模塊組件的歧管，所述功率模塊組件具有包括第一、第二、 第三、第四和第五功率模塊的多個(gè)功率模塊，所述歧管包括包括第一表面和第二表面的第一歧管部分，所述第一歧管部分的第一表面構(gòu)造成 接收所述第一、第二和第三功率模塊，所述第一歧管部分的第二表面限定第一腔，所述第一腔具有熱聯(lián)接到所述第一功率模塊的第一基板，第二腔，所述第二腔具有構(gòu)造成熱聯(lián)接到所述第二功率模塊的第二基板，和第三腔，所述第三腔具有構(gòu)造成熱聯(lián)接到所述第三功率模塊的第三基板；以及包括第一表面和第二表面的第二歧管部分，所述第二歧管部分的第一表面構(gòu)造成 接收所述第二和第三功率模塊，所述第二歧管部分的第二表面限定第四腔，所述第四腔具有熱聯(lián)接到所述第四功率模塊的第四基板，和第五腔，所述第五腔具有構(gòu)造成熱聯(lián)接到所述第五功率模塊的第四基板，其中，所述第一、第二、第三、第四和第五腔形成錯(cuò)列冷卻劑通道，使得冷卻劑被引 導(dǎo)從所述第一腔流向所述第四腔，流向所述第二腔，流向所述第五腔，并且流向所述第三腔。


在后文中，將結(jié)合下面的附圖來描述本發(fā)明，在附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似的元件，其中圖1是汽車的示意圖，該汽車具有根據(jù)示例性實(shí)施例的變換器組件；圖2是圖1的變換器組件的功率模塊組件的頂部等距視圖；圖3是圖1的變換器組件的功率模塊組件的底部等距視圖；圖4是圖2和圖3的功率模塊組件的第一歧管部分的等距視圖；圖5是圖2和圖3的功率模塊組件的第二歧管部分的等距視圖；并且圖6是功率模塊組件沿圖2的線6-6的剖視圖。
具體實(shí)施例方式以下的詳細(xì)描述本質(zhì)上僅是示例性的且并不意在限定本發(fā)明及其應(yīng)用和用途。此 外，沒有意圖通過前面的技術(shù)領(lǐng)域、背景技術(shù)、發(fā)明內(nèi)容或下面的詳細(xì)描述中出現(xiàn)的任何明 示或暗示理論來加以約束。下面的描述涉及被“連接”或“聯(lián)接”到一起的元件或特征。如本文所使用的，除非 明確提及，否則“連接”指的是一個(gè)元件/特征直接結(jié)合到另一個(gè)元件/特征(或與另一個(gè) 元件/特征直接通信)，并且并不一定是通過機(jī)械方式。同樣，除非明確提及，否則“聯(lián)接” 指的是一個(gè)元件/特征直接或非直接地結(jié)合到另一個(gè)元件/特征(或與另一個(gè)元件/特征 直接或非直接地通信)，并且并不一定是通過機(jī)械方式。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然在下面 的一個(gè)實(shí)施例中可能將兩個(gè)元件描述成被“連接”，但在替代性實(shí)施例中，可能將類似元件 描述成被“聯(lián)接”，反過來也同樣如此。因此，雖然本文所示的示意圖示出了元件的示例性結(jié) 構(gòu)，但在實(shí)際的實(shí)施例中可出現(xiàn)另外的中間元件、裝置、特征或部件。應(yīng)當(dāng)理解，圖1-6僅是 示例性的，可能并未按比例繪制。圖1-6示出了汽車和功率模塊組件，該功率模塊組件可形成汽車變換器組件的一 部分。功率模塊組件可包括具有第一和第二歧管部分的歧管。歧管部分限定了具有基板的 腔，基板熱聯(lián)接到功率模塊。腔形成了錯(cuò)列冷卻劑通道，冷卻劑在錯(cuò)列冷卻劑通道中流動(dòng)以 從功率模塊去除熱量。圖1示出了根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的汽車(或車輛)100。汽車100包括底盤102、 車身104、四個(gè)車輪106和電子控制系統(tǒng)108。車身104布置在底盤102上并且基本圍住汽 車100的其他部件。車輪106各自在車身104的各自角部附近旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到底盤102。汽車100可以是許多不同類型汽車中的任意一種，例如轎車、貨車、卡車或運(yùn)動(dòng) 型多用途車(SUV)，而且也可以是兩輪驅(qū)動(dòng)(2WD)(例如后輪驅(qū)動(dòng)或前輪驅(qū)動(dòng))、四輪驅(qū)動(dòng) (4WD)或全輪驅(qū)動(dòng)(AWD)。汽車100還可包含許多不同類型發(fā)動(dòng)機(jī)中的任意一種或幾種的 組合，例如以汽油或柴油為燃料的燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)、“靈活性燃料車”(FFV)發(fā)動(dòng)機(jī)(即，使用汽 油和酒精混合物的發(fā)動(dòng)機(jī))、以氣體化合物(例如，氫氣和/或天然氣)為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)、燃 燒/電動(dòng)機(jī)混合發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)。在圖1所示的示例性實(shí)施例中，汽車100是混合動(dòng)力車輛，并且進(jìn)一步包括致動(dòng)器 組件110、電池112、功率變換器組件114和散熱器116。致動(dòng)器組件110包括燃燒發(fā)動(dòng)機(jī) 118和電動(dòng)機(jī)120。盡管未示出，但電動(dòng)機(jī)120可包括傳動(dòng)裝置、定子組件和轉(zhuǎn)子組件。仍舊參見圖1，在一個(gè)實(shí)施例中，燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)118和電動(dòng)機(jī)120是集成的使得二者 均通過一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)軸122機(jī)械地聯(lián)接到至少一些車輪106。盡管未詳細(xì)示出，但散熱器116包括在其內(nèi)穿過的多個(gè)冷卻通道，這些冷卻通道包含冷卻劑，例如水和/或諸如乙二醇 的防凍劑，并且散熱器116通過泵124聯(lián)接到燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)118和變換器組件114。在所示實(shí) 施例中，變換器組件124接收冷卻劑并與電動(dòng)機(jī)120分享冷卻劑。電子控制系統(tǒng)108與致 動(dòng)器組件110、電池112和變換器組件114可操作地通信，以將控制信號提供到汽車部件中 的一個(gè)或多個(gè)。在工作期間，在以交替方式利用燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)118和電動(dòng)機(jī)120和/或同時(shí)利用燃 燒發(fā)動(dòng)機(jī)118和電動(dòng)機(jī)120的情況下，通過向車輪106提供功率而使汽車100工作。為了 給電動(dòng)機(jī)120提供功率，從電池112向變換器組件114提供DC功率，變換器組件114在功 率被提供到電動(dòng)機(jī)120之前將DC功率轉(zhuǎn)換為AC功率。其他實(shí)施例可在不同于混合動(dòng)力車 輛的其他類型車輛中采用本文所描述的變換器組件114并且結(jié)合其他電力系統(tǒng)，例如動(dòng)力 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)或空調(diào)系統(tǒng)。變換器組件114也可用于非汽車的車輛，例如飛機(jī)和船只，或者具有 需要功率轉(zhuǎn)換的多個(gè)電力系統(tǒng)的任何系統(tǒng)。無論如何，隨著變換器組件114工作，功率模塊組件內(nèi)的半導(dǎo)體器件都會(huì)產(chǎn)生熱 量。如上所述，為了去除熱量，泵124使冷卻劑在變換器組件114內(nèi)循環(huán)。來自功率模塊組 件的熱量被傳導(dǎo)到冷卻劑，而冷卻劑然后被泵送回到散熱器116以再其內(nèi)被冷卻。下面將 更詳細(xì)的討論功率模塊組件，特別是功率組件的冷卻。圖2是功率模塊組件200的頂部等距視圖，例如是圖1的汽車100的變換器組件 114中所使用的功率模塊組件，而圖3是功率模塊組件200的底部等距視圖。如上所述，一 個(gè)或多個(gè)功率模塊組件200和關(guān)聯(lián)部件可被封裝在殼體內(nèi)以形成變換器組件114(圖1)。 通常，功率模塊組件200由固定在歧管210上的多個(gè)功率模塊202、203、204、205、206形成。 功率模塊組件200的其他部件可包括控制器、傳感器以及其他電力和機(jī)械部件。在圖3和圖4的示例性實(shí)施例中，可設(shè)置五個(gè)功率模塊252-256，但是功率模塊的 數(shù)量也可以變化。大體上，功率模塊252-256通常包括諸如微電子芯片的電子部件，但是其 他襯底和/或?qū)右部尚纬晒β誓K252-256的一部分。微電子芯片可包括半導(dǎo)體襯底(例 如硅襯底)，半導(dǎo)體襯底上形成有集成電路，該集成電路包括具有獨(dú)立半導(dǎo)體器件形式的一 個(gè)或多個(gè)開關(guān)(例如功率電子開關(guān))，例如絕緣柵雙極晶體管(IGBT)，這是通常能理解的。 IGBT在小的芯片尺寸中處理高電壓和高電流并且具有相對低的“開態(tài)”電阻。IGBT可快速 的開關(guān)，由此使得IGBT可在高功率、交流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用的三相變換器中作為開關(guān)使用，例如 用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)、混合動(dòng)力以及燃料電池車輛的電動(dòng)機(jī)。在其他實(shí)施例中，也可使用其他類型 的半導(dǎo)體器件。歧管210由第一歧管部分300和第二歧管部分400形成。在所示實(shí)施例中，三個(gè) 功率模塊252-254固定在第一歧管部分300上，兩個(gè)功率模塊255、256固定在第二歧管部 分400上。功率模塊252-256可固定在各自歧管部分300、400的外表面302、402上。因此， 功率模塊252-256以“背靠背”構(gòu)造連接到歧管210。歧管210可由例如鋁的金屬制成。圖4和圖5更詳細(xì)地示出了歧管部分300、400。圖4是功率模塊組件200的第一 歧管部分300的等距視圖，而圖5是功率模塊組件200的第二歧管部分400的等距視圖。 特別地，圖4示出了第一歧管部分300的內(nèi)表面304，而圖5示出了第二歧管部分400的內(nèi) 表面404。內(nèi)表面304、404聯(lián)接到一起以形成上面參見圖2和圖3所討論的功率模塊組件 200。
如圖4所示，第一歧管部分300的內(nèi)表面304限定了多個(gè)腔352、353、354。腔352、 353,354的位置通常對應(yīng)于固定在第一歧管部分300的第一表面302 (圖2)上的功率模塊 252、253、254?；?62、363、364定位在各自腔352、353、354內(nèi)并且熱聯(lián)接到各自功率模 塊252、253、254。第一歧管部分300進(jìn)一步限定用于冷卻劑通道的入口 370和出口 372，下 面將更詳細(xì)地進(jìn)行討論。類似地，如圖5所示，第二歧管部分400的內(nèi)表面404限定了多個(gè)腔355、356。腔 355,356的位置通常對應(yīng)于固定在第二歧管部分400的外表面402 (圖3)上的功率模塊 255、256?；?65、366定位在各自腔355、356內(nèi)并且熱聯(lián)接到各自功率模塊255、256。第一和第二模塊部分300、400中的每一個(gè)基板362-366均可具有針翅374，針翅 374從基板與功率模塊252-256相對的側(cè)面上延伸。針翅374可由導(dǎo)熱材料制成，例如鋁。如 下面將更詳細(xì)討論的，基板362-366的平坦表面被放置成與功率模塊252-256熱接觸(例 如被軟焊到支撐功率模塊252-256的襯底)，并且針翅374暴露于冷卻劑。在器件工作期 間，熱量被傳導(dǎo)離開功率模塊252-256并且進(jìn)入被冷卻劑冷卻的基板362-366和針翅374。如現(xiàn)在更詳細(xì)討論的，當(dāng)歧管部分300、400聯(lián)接到一起時(shí)，腔352-356協(xié)作以形成 冷卻劑通道，從而冷卻功率模塊252-256。圖6是功率模塊組件200沿圖2的線6_6的剖視 圖。特別地，圖6示出了由腔352-356形成的冷卻劑通道500。如上所述，冷卻劑通道500 通常通過泵124(圖1)與散熱器116(圖1)流體連通，以主動(dòng)地將冷卻劑傳送通過冷卻劑 通道500。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，將歧管部分300、400聯(lián)接到一起使得冷卻劑通道500密 封，因而避免需要使用額外的緊固件和/或密封件。在圖6的所示實(shí)施例中，如箭頭501所示，冷卻劑通道500開始于入口 370，冷卻 劑通過入口 370進(jìn)入功率模塊組件200。然后，冷卻劑流向第一歧管部分300內(nèi)的腔352， 流向第二歧管部分400內(nèi)的腔355，流向第一歧管部分300內(nèi)的腔353，流向第二歧管部分 400內(nèi)的腔356，并且流向第一歧管部分300內(nèi)的腔354。隨著冷卻劑通過出口 372排出，冷 卻劑通道500得以完成。如上所述，隨著冷卻劑流動(dòng)穿過冷卻劑通道500，冷卻劑接觸基板 362-366以去除功率模塊252-256產(chǎn)生的熱量。針翅374延伸進(jìn)入冷卻劑通道500并且進(jìn) 一步幫助冷卻劑和基板362-366之間的熱傳遞。各自腔352-356的側(cè)面可以是成角度的或 者以另外的形式構(gòu)造以將冷卻劑導(dǎo)引到后續(xù)腔352-356內(nèi)。腔352-356的交替性質(zhì)導(dǎo)致“錯(cuò)列”冷卻劑通道500。換句話說，冷卻劑通道500 在腔352內(nèi)的部分處于第一平面內(nèi)，而冷卻劑通道500在腔355內(nèi)的后續(xù)部分處于第二平 面內(nèi)。進(jìn)一步，沿冷卻劑通道500的后續(xù)腔353、356、354也在第一和第二平面之間交替。 更具體地，在圖5的實(shí)施例中，第一歧管部分300的腔352、353、354的高度沿縱向方向不重 疊第二歧管部分300的腔355、356的高度，但是在替代性實(shí)施例中，交替的腔352-356的高 度可部分地重疊。在一個(gè)實(shí)施例中，冷卻劑沿縱向方向以及位于相對側(cè)上的入口 370和出 口 372以大致直的方向流動(dòng)，即冷卻劑不出現(xiàn)任何180°的轉(zhuǎn)向。另外，在一個(gè)實(shí)施例中，腔 352-356內(nèi)的冷卻劑通道500的流動(dòng)區(qū)域(area)小于腔352-356之間的流動(dòng)區(qū)域(area)， 隨著冷卻劑在冷卻劑通道500中移動(dòng)，這可導(dǎo)致壓降的降低。上述功率變換器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于因?yàn)楣β誓K252-256的背靠背構(gòu)造，所以冷 卻劑同時(shí)從功率模塊組件200的多個(gè)側(cè)面去除熱量。而且錯(cuò)列冷卻劑通道500導(dǎo)致更多的 冷卻劑直接接觸基板362-366。因此，冷卻劑所提供的冷卻得到增強(qiáng)，這允許使用溫度升高的冷卻劑和/或允許實(shí)現(xiàn)變換器組件114 (圖1)的性能提高。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于變換器的總 體尺寸得到最小化。作為圖2-6所示的示例性實(shí)施例的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)，歧管在制造時(shí)無需下 切(undercut)，即形成僅需兩次牽拉、更少加工以及更少裝芯部分(cored section)的更 簡單的制造方法。 雖然在前面的詳細(xì)描述中已經(jīng)給出了至少一個(gè)示例性實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)意識(shí)到仍 然存在數(shù)量眾多的變化形式。還應(yīng)當(dāng)意識(shí)到的是，該一個(gè)或多個(gè)示例性實(shí)施例僅僅是示例， 而并不旨在以任何方式對本發(fā)明的范圍、應(yīng)用領(lǐng)域或構(gòu)造進(jìn)行限制。相反，前面的詳細(xì)描述 將向本領(lǐng)域技術(shù)人員提供用于實(shí)施該一個(gè)或多個(gè)示例性實(shí)施例的方便的路徑圖。應(yīng)當(dāng)理 解，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可對元件的功能和結(jié)構(gòu)進(jìn)行各種改變，本發(fā)明的范圍 由所附權(quán)利要求書及其法律等同物闡明。
權(quán)利要求
1.一種用于支撐功率模塊組件的歧管，所述功率模塊組件具有包括第一和第二功率模 塊的多個(gè)功率模塊，所述歧管包括包括第一表面和第二表面的第一歧管部分，所述第一歧管部分的第一表面構(gòu)造成接收 所述第一功率模塊，所述第一歧管部分的第二表面限定第一腔，所述第一腔具有熱聯(lián)接到 所述第一功率模塊的第一基板；和包括第一表面和第二表面的第二歧管部分，所述第二歧管部分的第一表面構(gòu)造成接收 所述第二功率模塊，所述第二歧管部分的第二表面限定第二腔，所述第二腔具有熱聯(lián)接到 所述第二功率模塊的第二基板，所述第一歧管部分的第二表面和所述第二歧管部分的第二 表面聯(lián)接到一起使得所述第一歧管部分的所述第一腔和所述第二歧管部分的所述第二腔 形成冷卻劑通道，所述第一歧管部分的所述第一腔關(guān)于所述第二歧管部分的所述第二腔至 少部分地錯(cuò)列。
2.如權(quán)利要求1所述的歧管，其中，所述冷卻劑通道構(gòu)造成引導(dǎo)冷卻劑迎著所述第一 歧管部分的所述第一基板以經(jīng)由所述第一基板從所述第一功率模塊去除熱量，并且構(gòu)造成 引導(dǎo)冷卻劑迎著所述第二歧管部分的所述第二基板以經(jīng)由所述第二基板從所述第二功率 模塊去除熱量。
3.如權(quán)利要求1所述的歧管，進(jìn)一步包括從所述第一基板延伸進(jìn)入所述第一腔的針翅。
4.如權(quán)利要求1所述的歧管，其中，所述第一歧管部分具有第一和第二側(cè)面，并且其 中，所述第一歧管部分的第二表面在所述第一側(cè)面限定冷卻劑入口，所述冷卻劑入口構(gòu)造 成引導(dǎo)所述冷卻劑進(jìn)入所述冷卻劑通道。
5.如權(quán)利要求4所述的歧管，其中，所述第一歧管部分的第二表面進(jìn)一步在所述第二 側(cè)面限定冷卻劑出口，以引導(dǎo)所述冷卻劑排出所述冷卻劑通道。
6.如權(quán)利要求1所述的歧管，其中，所述多個(gè)功率模塊進(jìn)一步包括第三功率模塊，并且其中，所述第一歧管部分的第二表面限定第三腔，所述第三腔具有構(gòu)造成熱聯(lián)接到所 述第三功率模塊的第三基板，所述第一歧管的所述第三腔形成所述冷卻劑通道的一部分使 得冷卻劑被引導(dǎo)從所述第一歧管部分的所述第一腔流向所述第二歧管部分的所述第二腔， 并且流向所述第一歧管部分的所述第三腔。
7.如權(quán)利要求6所述的歧管，其中，所述多個(gè)功率模塊進(jìn)一步包括第四功率模塊，并且其中，所述第二歧管部分的第二表面限定第四腔，所述第四腔具有構(gòu)造成熱聯(lián)接到所 述第四功率模塊的第四基板，所述第四歧管的所述第四腔形成所述冷卻劑通道的一部分使 得冷卻劑被引導(dǎo)從所述第一歧管部分的所述第一腔流向所述第二歧管部分的所述第二腔， 流向所述第一歧管部分的所述第三腔，并且流向所述第二歧管部分的所述第四腔。
8.如權(quán)利要求7所述的歧管，其中，所述多個(gè)功率模塊進(jìn)一步包括第五功率模塊，并且其中，所述第一歧管部分的第二表面限定第五腔，所述第五腔具有構(gòu)造成熱聯(lián)接到所 述第五功率模塊的第五基板，所述第二歧管的所述第五腔形成所述冷卻劑通道的一部分使 得冷卻劑被引導(dǎo)從所述第一歧管部分的所述第一腔流向所述第二歧管部分的所述第二腔，流向所述第一歧管部分的所述第三腔，流向所述第二歧管部分的所述第四腔，并且流向所 述第一歧管部分的所述第五腔。
9.一種功率模塊組件，包括 歧管；和固定在所述歧管上的多個(gè)功率模塊，所述歧管限定錯(cuò)列冷卻劑通道，冷卻劑通過所述 錯(cuò)列冷卻劑通道流動(dòng)以從所述多個(gè)功率模塊去除熱量。
10.一種用于支撐功率模塊組件的歧管，所述功率模塊組件具有包括第一、第二、第三、 第四和第五功率模塊的多個(gè)功率模塊，所述歧管包括包括第一表面和第二表面的第一歧管部分，所述第一歧管部分的第一表面構(gòu)造成接收 所述第一、第二和第三功率模塊，所述第一歧管部分的第二表面限定第一腔，所述第一腔具有熱聯(lián)接到所述第一功率模塊的第一基板， 第二腔，所述第二腔具有構(gòu)造成熱聯(lián)接到所述第二功率模塊的第二基板，和 第三腔，所述第三腔具有構(gòu)造成熱聯(lián)接到所述第三功率模塊的第三基板；以及 包括第一表面和第二表面的第二歧管部分，所述第二歧管部分的第一表面構(gòu)造成接收 所述第二和第三功率模塊，所述第二歧管部分的第二表面限定第四腔，所述第四腔具有熱聯(lián)接到所述第四功率模塊的第四基板，和 第五腔，所述第五腔具有構(gòu)造成熱聯(lián)接到所述第五功率模塊的第四基板， 其中，所述第一、第二、第三、第四和第五腔形成錯(cuò)列冷卻劑通道，使得冷卻劑被引導(dǎo)從 所述第一腔流向所述第四腔，流向所述第二腔，流向所述第五腔，并且流向所述第三腔。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有錯(cuò)列冷卻劑通道的功率模塊組件。具體地，提供了一種用于支撐功率模塊組件的歧管。所述歧管包括第一歧管部分。所述第一歧管部分的第一表面構(gòu)造成接收所述第一功率模塊，所述第一歧管部分的第二表面限定第一腔，所述第一腔具有熱聯(lián)接到所述第一功率模塊的第一基板。所述第二歧管部分的第一表面構(gòu)造成接收所述第二功率模塊，所述第二歧管部分的第二表面限定第二腔，所述第二腔具有熱聯(lián)接到所述第二功率模塊的第二基板。所述第一歧管部分的第二表面和所述第二歧管部分的第二表面聯(lián)接到一起使得所述第一腔和所述第二腔形成冷卻劑通道。所述第一腔關(guān)于所述第二腔至少部分地錯(cuò)列。
文檔編號H02M1/00GK101997401SQ20101025817
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月18日
發(fā)明者B·S·曼, M·D·科里奇, N·H·赫倫 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司