冷却设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于冷却电子构件、尤其是功率半导体的冷却设备。
【背景技术】
[0002]为了冷却热学要求苛刻的电子部件、例如功率半导体，通常借助于冷却体进行被动对流冷却是不足够的。因此，在这种情况下需要附加地主动地产生对准冷却体的空气流。
[0003]除了应用不仅噪音大而且也易受磨损影响的机械风扇之外，对此也已知应用超声波转换器。这种转换器、例如压电超声波发生器也能够产生远离转化器取向的空气流、所谓的超声风，所述超声风能够用于进行主动冷却。
[0004]然而与机械风扇相比，借助超声波转换器仅产生相对小的空气流量。
【发明内容】
[0005]因此，本发明的目的是:提供一种改进的冷却设备，所述冷却设备实现了对电子器件的改进的散热，并且尤其产生提高的空气流量。
[0006]该目的通过具有权利要求1的特征的冷却设备、借助具有权利要求2的特征的冷却设备以及借助具有权利要求8的特征的冷却设备来实现。本发明的优选的改进形式从所属的从属权利要求、下面的描述和附图中得出。
[0007]根据本发明的冷却设备构成用于冷却电子器件、尤其功率半导体。其具有用于产生预设波长的超声波的至少一个超声波发生器元件，此外，根据本发明的冷却设备具有与超声波发生器元件相关联的共振管，所述共振管具有开口的第一端部和开口的第二端部。在根据本发明的冷却设备中，超声波发生器元件与第二端部相比布置得距第一端部更近，也或者第一端部指向超声波发生器元件。超声波发生器和第二端部的间距和/或第一端部和第二端部之间的间距基本上对应于半波长的整数倍。替选于或者除了相应的间距之外，超声波发生器和第二端部之间的流动路径和/或从第一端部和第二端部之间穿过共振管的流动路径基本上相应于半波的整数倍。
[0008]要理解的是，基本上相应于半波长的整数倍的间距或者流动路径与半波长的整数倍相比能够稍微地偏差、即尤其是最多偏差波长的八分之一、优选地最多偏差波长的十六分之一。理想地，与半波长的整数倍的偏差最高为波长的三十二分之一。尤其优选地，间距或者流动路径在制造公差的范围内刚好相应于半波长的整数倍。
[0009]由于该几何布置，在共振管的第二端部上构成通过超声波发生器元件共振激发的超声波驻波的波腹-在超声波发生器元件和共振管的第二端部之间或者在共振管的第二端部和第一端部之间因此产生驻波。因此，在根据本发明的冷却体中如之前描述的那样，振动特性对应于开口的管风琴(Orgelpfeife)。
[0010]通过在共振管中振动的超声场，在共振管的第二端部处实现流动空气的与无共振管的布置相比显著提高的流动速度。因此，将布置在第二端部附近的冷却体到流动空气的热传递被显著地改进。
[0011]尤其适宜的是，共振管的第一端部距超声波发生器间隔半波长的多倍，其中共振管的第一和第二端部彼此间隔半波长的多倍，也或者在第一和第二端部之间的流动路径为半波长的多倍。以该方式，能够有利地相互叠加或加强在第一和第二端部之间以及在超声波发生器元件和第二端部之间形成的共振。
[0012]适当地，在根据本发明的冷却设备中，超声波发生器元件布置在共振管之外和/或相对于所述共振管布置在端侧。以该方式，超声波发生器元件能够尤其有效地在共振管中激发共振。
[0013]有利地，根据本发明的冷却设备还包括能与器件热耦合的冷却体，所述冷却体布置在共振管的第二端部附近、尤其相对于共振管布置在端侧和/或布置在共振管之外。从共振管中流出的、其流动速度相对于现有技术显著提高的空气因此能够借助用于散热的空气对冷却体环流。
[0014]优选地，在根据本发明的冷却设备中，在共振管的第二端部和冷却体之间设有气隙。由此，实现通过超声波输送的空气流的流出。
[0015]理想地，在根据本发明的冷却设备中，超声波发生器元件和共振管的第二端部之间的间距、和/或在共振管的第一端部和第二端部之间的间距、和/或超声波发生器和共振管的第二端部之间穿过共振管的流动路径、和/或共振管的第一端部和第二端部之间穿过共振管的流动路径对应于半个波长和/或一个波长和/或一个半波长和/或两个波长和/或两个半波长和/或三个波长。实际上，以该方式能够有效地激发共振。
[0016]适宜地，在根据本发明的冷却设备中，共振管的直径基本上相应于波长。能够在共振管中在该情况下尤其简单地激发共振。
[0017]要理解的是，共振管的基本上相应于波长的直径能够与波长也稍微地偏差、即尤其最多偏差波长的八分之一、优选地最多偏差波长的十六分之一。理想地，与半波长的整数倍的偏差最高为波长的三十二分之一。
[0018]尤其优选地，在根据本发明的冷却设备中，共振管的第一端部具有切割边。借助于切割边，在空气流进入时如在管风琴中那样引起共振管流动的共振效应的加强。理想地，通过切割边的几何形状和/或共振管的第一端部的几何形状和/或超声波发生器元件的几何形状引导空气流使得其刚好出现到切割边上，尤其借助于至少一个适当布置的流动引导元件。
[0019]在本发明的一个优选的改进形式中，在此，共振管在第一端部处的管壁在其内侧相对于共振管的纵向延伸适当地倾斜，使得管壁在第一端部处锐角地延伸或锐角地通向第一端部。
[0020]替选地或附加地，共振管的第一端部在其外侧相对于共振管的纵向延伸适当地倾斜，使得管壁在第一端部处锐角地延伸或锐角地通向第一端部。
[0021]在本发明的一个尤其优选的改进形式中，在冷却设备中附加地设有流动引导元件，借助于所述流动引导元件能够将流动的空气以与切割边相遇的方式引导。
[0022]适当地，流动引导结构布置和设计为，使得流动引导元件具有至少一个流动通道，所述流动通道的横截面在切割边附近变小。适当地，流动通道轴向与共振管对齐地布置。适当地，流动通道在远离切割边的端部上布置在超声波发生器元件附近。
[0023]优选地，流动引导元件具有至少一个流动引导管以及至少一个流动限制机构，所述流动限制机构与流动引导管以形成至少一个流动通道的方式共同作用。优选地，引导管与共振管轴向对齐地布置。在本发明的一个适宜的改进形式中，流动限制机构是与共振管轴向对齐布置的且位于引导管之内的漏斗、锥体或截锥体，所述漏斗、锥体或截锥体沿着流动引导管的纵轴线在朝共振管的方向上扩宽并且优选设计为是实心的。以该方式，流动引导管的流出开口能够在径向方向上与切割边叠加。如此实现切割边的尤其良好的环流。
[0024]借助超声波转换器产生的空气流量-和随此的冷却功率-能够通过如上描述的适当的措施来改进。
[0025]然而，借助根据如上描述的根据本发明的解决方案的加强的空气流量在借助超声波转换器进行主动冷却的情况下，也由于冷却体的表面上设计静止的空气限制层而偶尔地限制超声风的移动的空气流的热传递。
[0026]借助于下面描述的具有权利要求8中所述特征的根据本发明的冷却设备，实现与此相对进一步改进电子器件的散热，其中是冷却设备替选地或者-至少只要其不相应于之前描述的特征-除了根据本发明的冷却设备的特征之外能够如上描述地存在:
[0027]这种用于冷却电子器件、尤其是功率半导体的根据本发明的冷却设备包括能与器件热耦合的冷却体、用于产生预设波长的对准冷却体的超声波的至少一个超声波发生器元件，以及与超声波发生器元件相关联的共振管，所述共振管布置在超声波发生器元件和冷却体之间。
[0028]在此根据本发明提出:超声波发生器元件和冷却体之间的间距对应于波长的四分之一的整数倍。
[0029]由于该几何布置，在冷却体的表面上设计波结点-因此在超声波发生器元件和冷却体之间产生驻波。因此相反于上述布置，振动特性不再相应于打开的、而是相应于被盖