具有承载件和电子装置的系统以及用于制造承载件的方法与流程

文档序号:17816992发布日期:2019-06-05 21:50
具有承载件和电子装置的系统以及用于制造承载件的方法与流程

本发明涉及一种在权利要求1的前序部分中所述类型的系统以及一种在权利要求9的前序部分中所述类型的方法。



背景技术:

这种类型的系统和制造方法由现有技术在大量的实施变型方案中已知。

已知的具有承载件和热传递地固定在承载件上的包括印刷电路板和多个设置在印刷电路板的装配面上的且待冷却的第一电子结构元件的电子装置(尤其是功率电子装置)的系统一方面具有被动冷却,例如借助冷却肋的冷却。另一方面也已知主动冷却,例如通风装置,其将冷却空气吹送至待冷却的面上。对于必须达到较高冷却功率的应用而言,例如在用于电动车辆的功率电子装置或者类似装置的情况下,所述冷却方案不再够用。在这些情况下于是使用水冷却,在所述水冷却的情况下引导冷却水穿过构造在电子装置的承载件中的冷却管路。为此在制造承载件时(例如在金属压铸方法中)使用滑动件,所述滑动件在完成铸造之后从以这种方式制造的承载件中被拉出。



技术实现要素:

本发明就从此着手。

本发明的任务在于,更高效地设计对设置在承载件上的电子装置的、尤其是功率电子装置的冷却。

该任务通过一种具有权利要求1的特征的系统以及一种具有权利要求9的特征的方法解决。从属权利要求涉及本发明的有利的扩展方案。

本发明的一个重要优点尤其在于,能够有效地并且同时以小的耗费实现对电子装置的、尤其是对功率电子装置的冷却。借助本发明能够使本身冲突的目标在很大程度上兼容。通过根据本发明对冷却管路的空间布置与待冷却的第一电子结构元件的空间位置的协调,在例如同时减小冷却管路长度的情况下实现对电子装置的有效冷却。冷却管路精准地处于设置有待冷却的第一电子结构元件的位置上。热流从待冷却的第一电子结构元件至冷却管路的路径在承载件材料中的热传导的方面最小化。由此实现非常高效的冷却。如果待冷却的第一电子结构元件组包括具有极大冷却需求的结构元件,则这尤其适用。通过将冷却管路构成为单独的构件,冷却管路并且由此冷却管路在承载件上的设置能够更灵活地与个别情况的事实相匹配。不同于构造在承载件中的冷却管路,根据本发明的系统的冷却管路的布置不受技术上的限制(例如在铸模中使用滑动件的可能性或者类似情况)。

原则上,所述冷却管路能够根据类型、材料、形状、尺寸和布置方式在宽泛且适当的极限范围内自由选择。根据本发明的系统的一个特别有利的扩展方案规定,冷却管路的材料相比用于承载件的材料具有更高的熔化温度并且至少部分地(优选完全地)被承载件的材料包封。由此能够将冷却管路设置成与承载件处于紧密接触中,使得从待冷却的第一电子结构元件至冷却管路的热传递连接进一步改进。此外,所述冷却管路能够以这种方式在通用的用于制造用于电子装置的承载件(例如壳体部件)的铸造方法(例如金属铸造方法)中使用,而不受由通过在铸造方法中使用滑动件或者类似装置构造冷却管路引起的技术限制。如果冷却管路完全地被承载件的材料包封,则尤其有利。通过这种方式更好地保护冷却管路免受不符合期望的周围环境影响。

根据本发明的系统的一个其它的有利的扩展方案规定,将承载件构成为金属压铸件、尤其是构成为压铸铝件。金属压铸是一种已证明可靠的且成本有利的用于制造用于电子装置的承载件(例如用于构成为壳体部件的承载件)的方法。相比于其它金属,铝具有重量优势,在应用于车辆技术的情况下(例如在电动车辆的情况下)这尤其重要。

根据本发明的系统的一个特别有利的扩展方案规定,所述多个待冷却的第一电子结构元件借助印刷电路板和承载件与冷却管路处于直接的导热连接中。相比于例如具有例如热对流部分的热传递连接,以这种方式能够实现更高的冷却能力。

根据本发明的系统的一个另外的有利的扩展方案规定,在承载件和电子装置之间和/或在承载件和冷却管路之间设置有导热剂。由此使承载件和电子装置之间的和/或承载件和冷却管路之间的导热连接进一步改进。如果冷却管路不是部分地或者完全地被承载件的材料包封,而是设置在承载件的表面上,则这是尤其有利的。

前述实施方式的一个特别有利的扩展方案规定,所述导热剂同时构成为粘合剂。通过这种方式不需要附加的粘合剂以用于将电子装置固定在承载件上和/或将冷却管路固定在承载件上。

尽管根据本发明的系统在冷却管路的空间布置方面具有高度灵活性,但是在某些应用情况下可以设想,不可能所有待冷却的电子结构元件都属于待冷却的第一电子结构元件组。例如具有复杂的空间延伸走向的系统就是这种情况,在所述系统的情况下,待冷却的电子结构元件在承载件的相对于冷却管路处于外围的位置上设置在电子装置的印刷电路板上。因此,根据本发明的系统的一个有利的扩展方案规定,在承载件上构造有至少一个冷却肋,所述冷却肋从冷却管路的位置延伸到至少一个待冷却的第二电子结构元件的位置。由此可能的是,借助冷却管路也高效地冷却在空间位置方面相对于冷却管路处于不太有利的位置的电子结构元件。

原则上,所述系统能够根据类型、形状、材料、尺寸和系统的构件彼此间的相对布置在宽泛且适当的极限范围内自由选择。有利地将承载件构成为壳体的壳体部件并且电子装置在系统的装配位置中设置在壳体的内部空间中。以这种方式保护电子装置免受不符合期望的操作以及免受不符合期望的周围环境影响。

根据本发明的系统的一个特别有利的扩展方案规定,将冷却管路构成为柔性软管。由此进一步简化冷却管路的空间布置。

附图说明

下面根据粗略示意性的附图更详细地解释本发明。在附图中:

图1以透视图示出根据本发明的系统的一个实施例的局部视图,

图2以俯视图示出该实施例的不包括电子装置的局部视图,

图3以仰视图示出该实施例的局部视图,以及

图4以剖视图示出该实施例。

具体实施方式

下面根据图1至图4更详细地阐述本发明。相同的或者作用相同的结构元件用相同的附图标记进行标记。

在图1中局部地示出根据本发明的系统的一个实施例。该系统具有构成为壳体下部件的承载件2.1和构成为用于机动车的功率电子装置的电子装置4。壳体下部件2.1构成为压铸铝件并且借助金属压铸方法制造。电子装置4包括设置在印刷电路板4.1的装配面4.1.1上的多个第一电子结构元件4.2。第一电子结构元件4.2在图1中仅概括性地通过三个圈住的区域标示。第一电子结构元件4.2是电子装置4的待冷却的电子结构元件4.2,这些待冷却的电子结构元件在电子装置4的运行中产生待从电子装置4中输出的大部分热量。

此外,在图1中可以看到构成为钢管的冷却管路6的入口接管6.1和出口接管6.2。冷却管路6在制造构成为壳体下部件的承载件2.1时已被装入铸模中并且被壳体下部件2.1的材料(即铝)完全地包封。为此,为冷却管路6选择相比壳体下部件2.1的材料(即铝)具有更高的熔化温度的材料。冷却管路6构成为未详细示出的水冷却装置的组成部分。壳体下部件2.1是在图4中示出的双体式壳体2的部分。壳体下部件2.1与壳体盖2.2一起构成壳体2。在图4中示出的系统的装配位置中,电子装置4设置在被壳体2包围的内部空间2.3中。

电子装置4除了待冷却的第一电子结构元件4.2之外也还具有待冷却的第二电子结构元件,所述第二电子结构元件部分地构成为存储扼流圈(Speicherdrosseln)4.3。各存储扼流圈4.3分别位于印刷电路板4.1的侧向并且与该印刷电路板导电地连接。基于存储扼流圈4.3(相对于壳体下部件2.1)的边缘位置,存储扼流圈处于壳体下部件2.1的相对于冷却管路6的外围位置上。

图2以俯视图(即在图1的图示平面中以来自上方的视向)示出壳体下部件2.1,但不包括在图1中示出的电子装置4。结合图1和图2来看能够清楚地看到,在壳体下部件2.1的、在系统的装配位置中与设置在印刷电路板4.1上的待冷却的第一电子结构元件4.2相对置的位置上,壳体下部件2.1具有相应面状的第一冷却基座2.1.1。这同样也适用于壳体下部件2.1的、在系统的装配位置中与设置在印刷电路板4.1侧向的存储扼流圈4.3相对置的位置;壳体下部件2.1的这些位置具有面状的第二冷却基座2.1.2。壳体下部件2.1以其冷却基座2.1.1和2.1.2借助构成为导热膏的并且未示出的导热剂在如下位置上贴靠在同样未在图1中示出的印刷电路板4.1的底侧面上,在所述位置上,在图1中示出的印刷电路板4.1装配面4.1.1上设置有所述待冷却的第一电子结构元件4.2和待冷却的存储扼流圈4.3。相应地,在待冷却的第一电子结构元件4.2和存储扼流圈4.3以及壳体下部件2.1之间的热传递阻力减小。在系统的装配位置中,第一电子结构元件4.2借助印刷电路板4.1、未示出的导热膏和壳体下部件2.1的第一冷却基座2.2.1与冷却管路6处于直接的导热连接中;也可参见图4。

在图3中以仰视图(即在图1的图示平面中以来自下方的视向)示出壳体下部件2.1。如从结合图2和图3来看所得出的那样,冷却管路6的空间布置与第一冷却基座2.1.1的空间位置相协调。冷却管路6的延伸走向这样选择,使得冷却管路6经过第一冷却基座2.1.1的位置。冷却管路6的空间布置由此这样与待冷却的第一电子结构元件4.2的空间位置相协调,使得冷却管路6和多个待冷却的第一电子结构元件4.2处于一个共同的、垂直于印刷电路板4.1的装配面4.1.1的平面8中;可参见图4,在该附图中,为了清晰起见仅示出平面8的剖切线与图4的剖面。在此,该共同的平面8基本上穿过第一电子结构元件4.2的和冷却管路6的体积重心延伸。因此在图3中,平面8沿着冷却管路6并且垂直于图3的图示平面延伸。待冷却的第一电子结构元件4.2经由印刷电路板4.1、导热膏和第一冷却基座2.1.1以直接的方式与冷却管路6处于导热连接中。

为了改进第二冷却基座2.1.2和因而存储扼流圈4.3以及其它关于冷却管路6设置在外围的待冷却的第二电子结构元件4.3至冷却管路6的导热连接,在图3中可见的壳体下部件2.1的底侧面上构造有冷却肋2.1.3,其从冷却管路6的位置延伸直至第二冷却基座2.1.2并且由此延伸直至待冷却的存储扼流圈4.3以及延伸至其它相对于冷却管路6设置在外围的待冷却的第二电子结构元件。此外,所述待冷却的存储扼流圈4.3经由印刷电路板4.1、导热膏和第二冷却基座2.1.2以直接的方式与冷却肋2.1.3并且由此与冷却管路6处于导热连接中。通过冷却肋2.1.3使可供用于热传导的壳体下部件2.1的横截面变大,使得从待冷却的第二电子结构元件(例如存储扼流圈4.3)朝向冷却管路6的热传导明显改进。此外,冷却肋2.1.3在壳体下部件2.1的外侧面上的(即在图3中示出的壳体下部件2.1的底侧面上的)布置同时用于被动冷却。经由通过冷却肋2.1.3增大的壳体下部件2.1的表面促进通过热辐射和对流将热量散发至自由的周围环境中。

基于冷却管路6的在技术上必要的曲率半径,第一冷却基座2.1.1的一些边缘区段同样也用作根据本发明的冷却肋。

图4以剖视图示出所述实施例,其中,所述剖面关于图3的图示平面从左向右延伸;可参见图3中的剖切线10。图4中的剖视图以从上方朝向图3中的剖切线的视向示出根据本实施例的根据本发明的系统。在该剖视图中能够清楚地看到,除了用于在冷却管路6中引导的冷却水的入口接管6.1和在图4中不可见的出口接管6.2之外,冷却管路6被壳体下部件2.1的材料完全包封。

此外,结合图4与图2来看显而易见的是,冷却管路6的在图4中被剖切平面剖切的区段(关于图2的图示平面)设置于在入口接管6.1和出口接管6.2之间设置的第一冷却基座2.1.1后方不远处。在图4的图示平面中,这是紧邻在剖切平面中示出的冷却管路6左侧附近设置的第一冷却基座2.1.1。相应地,与此对应的并且设置在印刷电路板4.1上的第一电子结构元件4.2的热流能够经由印刷电路板4.1、导热膏和在图4的剖切平面中示出的冷却基座2.1.1以最短的路径借助热传导被导出至冷却管路6并且由此导出至在冷却管路6中引导的并且构成为水的冷却介质。

也可以看到,冷却管路6在图4的图示平面中的进一步的延伸走向是向上的,并且在壳体下部件2.1上构造有冷却肋2.1.3,所述冷却肋从冷却管路6的位置并且关于冷却管路6朝向壳体下部件2.1的外围位置延伸。设置在壳体下部件2.1的该外围位置上的待冷却的第二电子结构元件在电子装置的运行中经由在该外围位置上引导的冷却肋2.1.3冷却。用于在图4的背景中可见的存储扼流圈4.3的冷却基座2.1.2同样是能够看见的。也可以看到,印刷电路板4.1仅经由冷却基座2.1.1和2.1.2以及设置在这些冷却基座和印刷电路板4.1之间的未示出的导热膏贴靠在壳体下部件2.1上。除此之外,印刷电路板4.1与壳体下部件2.1间隔开。这样在印刷电路板4.1和壳体下部件2.1之间实现的中间空间用于接纳未示出的粘合剂,其确保在印刷电路板4.1并且由此电子装置4和壳体下部件2.1之间的紧密连接。

本发明不局限于本实施例。例如可能能够设想,将导热剂同时构成为粘合剂。也可能将冷却管路构成为柔性软管来代替钢管。在至少部分地被承载件的材料包封的冷却管路的情况下只需要注意,用于冷却管路的材料相比承载件的材料具有更高的熔化温度。但是也可能能够设想,冷却管路(例如构成为柔性软管的冷却管路)以本领域技术人员已知的并且合适的其它方式与承载件处于热传递连接中。例如可能在承载件上设有保持夹以将冷却管路可松开地固定在承载件上。承载件和冷却管路也可能分别由金属合金或者复合材料(例如由塑料与集成在其中的金属织物或者类似材料)制成。其它的液态的或者气态的冷却介质代替水也是可能的。此外,冷却管路可能构成为热管,即构成为热导管(Heat-Pipe)。例如构成为壳体下部件的承载件不必强制性地作为铸件制造。

附图标记列表

2 壳体

2.1 构成为壳体2的壳体下部件的承载件

2.1.1 壳体下部件2.1的第一冷却基座

2.1.2 壳体下部件2.1的第二冷却基座

2.1.3 壳体下部件2.1的冷却肋

2.2 壳体2的壳体盖

2.3 壳体2的内部空间

4 电子装置

4.1 电子装置4的印刷电路板

4.1.1 印刷电路板4.1的装配面

4.2 电子装置4的待冷却的第一电子结构元件

4.3 电子装置4的待冷却的第二电子结构元件,构成为存储扼流圈

6 冷却管路,构成为钢管

6.1 冷却管路6的入口接管

6.2 冷却管路6的出口接管

8 第一结构元件4.2和冷却管路6的共同的平面,垂直于印刷电路板4.1的装配面4.1.1

10 图3中的剖切线,在图4中示出剖面沿着该剖切线延伸

再多了解一些
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