[发明专利]液体冷却的功率半导体模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种液体冷却的功率半导体模块。

背景技术

液体冷却的功率半导体模块已公知，其中液体冷却在高电流密度的情况下导致半导体器件中出现的损耗热可靠地导出。

在DE 102 05 408 A1中描述了一种半导体模块，其布置在壳体中，该壳体在一侧上通过液体冷却的冷却体封闭。

在DE 60 2005 006 310 T2中描述了流量分配模块，其设置用于分配液体的、经由有待冷却的表面的流量。此外如下地设置，即，多个这样的模块被堆叠。该流量分配模块具有用于有待冷却的半导体衬底的容纳空间，其中在流量分配模块的壳体中设置有用于容纳电连接端子的孔。这样通过将流量分配模块与半导体衬底的彼此堆叠可以构建液体冷却的半导体模块。

发明内容

本发明的任务是建立一种具有功率电子装置的、改进的液体冷却的功率半导体模块，该功率半导体模块使得，能够简单地构建由功率半导体模块构成的功率电子装置。

根据本发明，该任务借助权利要求1的主题来解决。提出了一种液体冷却的功率半导体模块，其中如下地设置，即，功率半导体模块具有电绝缘壳体，在该壳体中布置有冷却装置（该冷却装置具有用于冷却液体的冷却液体入口和冷却液体出口）以及功率电子子系统，其中冷却装置具有冷却室，在所述冷却室中功率电子子系统与冷却液体形成热接触。

通过有待冷却的功率电子子系统和液体流经的冷却装置在壳体中的布置获得了特别是较简单的结构，其中该功率电子子系统和该冷却装置通过壳体而在运输、安装和运行中受到最佳地保护。功率电子子系统可以是半桥电路，该半桥电路特别是在级联布置中适于使用在风力设备中。

可以如下地设置，即，冷却装置由电绝缘的材料构造。冷却装置例如可以构造为由热塑性塑料构成的、借助压铸制造的塑料体。

但也可以如下地设置，即，冷却装置由金属或由金属合金构造。冷却装置例如可以由铝合金构造。

可以如下地设置，即，功率电子子系统的控制接头构造为接触弹簧，该接触弹簧在压力下贴靠在控制电路板的触点上。由此产生了特别易于安装的结构，其中可以取消用于将控制接头彼此连接和/或与控制模块连接的钎焊或焊接作业。

控制电路板可以具有电印制导线，该电印制导线将控制电路板的触点与电插接器的接触元件连接，所述电插接器布置在控制电路板的端部区段处。

控制电路板的电插接器可以构造为内置式插头和/或插座。当控制接头划分到多于一个的插接器上（例如到两个插接器上）时，则在一个插接器构造为内置式插头而另一个插接器构造为插座的情况下可以获得极性反接保护。

可以如下地设置，即，冷却液体入口和冷却液体出口以及电插接器布置在功率半导体模块的端面上。于是得到了特别易于安装的结构，因为在安装步骤中不仅可以建立用于冷却液体的连接而且可以建立用于传输控制信号的电连接。

进一步可以如下地设置，即，在壳体中还布置有电容器，该电容器与内部直流接头电连接。该电容器可以设置为保护电容器和/或滤波电容器。

所述电容器可以有利地与冷却装置热接触。这样，电容器可以设置有更小的结构形状，并且/或者所述电容器的使用寿命可能由于热负荷减小而提高，从而使得功率半导体模块具有提高的可靠性。

可以如下地设置，即，内部直流母线（Gleichspannungsverschienung）将内部直流接头彼此连接并且与电容器和外部直流接头连接。类似布置也可以设计用于交流接头。

可以设置如下功率电子装置，该功率电子装置包括多个前面所描述的功率半导体模块和外部冷却装置，在该外部冷却装置上并排地布置有功率半导体模块，并且所述外部冷却装置具有用于冷却液体的第一通管和第二通管，其中，模块侧的冷却液体入口与第一通管、并且模块侧的冷却液体出口与第二通管液体密封地连接，或者反过来。

在一个优选的构造中，功率半导体模块在冷却剂环路中并联。但也可以如此地构造通管，使得功率半导体模块在冷却剂环路中串联。

功率电子装置还可以包括控制模块。该控制模块在最简单的情况下可以将外部线路分配到功率半导体模块上。但也可以如下地设置，即，控制模块具有电子控制电路，该电子控制电路控制和监控例如功率半导体模块的运行。

可以如下地设置，即，外部冷却装置具有导线通道，在该导线通道中布置有总线印刷电路板，该总线印刷电路板具有插接器，该插接器可以与功率半导体模块的控制插接器连接，并且可以与控制模块的控制插接器连接。

功率半导体模块可以在放置到外部冷却装置上之后经由插接器在控制侧彼此连接并且与控制模块连接。