液冷装置以及集成功率半导体模块的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及液冷装置以及集成功率半导体模块。该装置具有冷却循环、多个能按序排列的功率半导体模块和至少一个电容器装置，其中，功率半导体模块具有功率电子开关装置和用于冷却所述开关装置的能穿流的冷却装置，所述冷却装置具有带有至少一个冷却面的冷却体积和四个用于冷却液的连接装置，其中，所述连接装置成对地布置在所述功率半导体模块的主侧上，并且其中，通过将前后相继的功率半导体模块的相应的连接装置间接或直接相互连接的方式，所述功率半导体模块以其主侧串联在一起，并且其中，在至少两个前后相继的功率半导体模块之间布置有电容器装置，所述电容器装置就其而言借助所述装置的冷却循环被直接或间接冷却。
【专利说明】液冷装置以及集成功率半导体模块
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种具有可按序排列的功率半导体模块和至少一个电容器装置 的装置，其尤其适使用在分散式供能装置中。为此，该装置设置有液冷装置并且构造为使得 其例如可以用作在风力发电机组中的逆变器电路。
【背景技术】
[0002]原则上可按序排列的功率半导体模块和装置例如由DE10316356A1公开。在那被 称为子模块的功率半导体模块具有壳体以及负载连接装置和辅助连接装置。功率半导体模 块可以并排布置在冷却装置上并且借助连接装置与总装置连接。
[0003]此外，由EP1815514B1公开了流量分配模块和由此构成的装置。在此，流量分配模 块作为冷却系统的一部分具有壳体、入口分配器、出口分配器和多个穿流单元。该单元可以 构造成敞开的单元，其中，可以将功率电子开关装置置入孔中。在此，在流量分配模块与功 率电子开关装置之间产生了待密封的面。
实用新型内容
[0004]在该现有技术的认识上，本实用新型的任务在于，进一步改进这种装置，使其结合 液冷装置被构建得特别紧凑，并且同时可以实现灵活且特别合适的外部连接。本实用新型 的任务还在于为这种装置提供一种特别有利的功率半导体模块。
[0005]按照本实用新型，该任务通过以下的装置和用于该装置的功率半导体模块来解 决。
[0006]一种液冷装置，其具有冷却循环、多个能按序排列的功率半导体模块和至少一个 电容器装置，其中，功率半导体模块具有功率电子开关装置和用于冷却所述开关装置的能 穿流的冷却装置，所述冷却装置具有带有至少一个冷却面的冷却体积和四个用于冷却液的 连接装置，其中，所述连接装置成对地布置在所述功率半导体模块的主侧上，并且其中，通 过将前后相继的功率半导体模块的相应的连接装置间接或直接相互连接的方式，所述功率 半导体模块以其主侧串联在一起，并且其中，在至少两个前后相继的功率半导体模块之间 布置有电容器装置，所述电容器装置就其而言借助所述装置的冷却循环被直接或间接冷 却。
[0007]在一优选实施方式中，所述功率半导体模块具有带有功率电子电路、控制连接装 置、负载输入连接装置和负载输出连接装置的功率电子开关装置并且优选具有带有用于所 述连接装置的凹部的壳体，并且在此，所述壳体朝着所述冷却装置遮盖所述功率电子电路。
[0008]在一优选实施方式中，所述电容器装置具有负载连接装置，并且所述负载连接装 置以符合电路接通的方式与至少一个功率半导体模块的所配属的负载输入连接装置或负 载输出连接装置连接。
[0009]在一优选实施方式中，相应功率半导体模块的用于冷却液的连接装置分别被构造 成入流流入口和入流流出口以及构造成回流流入口以及回流流出口。[0010]在一优选实施方式中，在相应功率半导体模块中，所述入流流入口和所述回流流 出口以及所述入流流出口和所述回流流入口被分别布置在主侧上，或其中，所述入流流入 口和所述回流流入口以及所述入流流出口和所述回流流出口被分别布置在主侧上。[0011]在一优选实施方式中，功率半导体模块的入流流出口与所述入流流入口间接或直 接连接，而所述回流流入口与所述接下来的功率半导体模块的回流流出口间接或直接连 接，并且其中，通过将所述功率半导体模块的入流流出口与所述入流流出口间接或直接连 接而将所述回流流出口与所述接下来的功率半导体模块的回流流入口间接或直接连接的 方式，所述功率半导体模块串联在一起。[0012]在一优选实施方式中，所述功率半导体模块在所述入流流入口与所述入流流出口 之间布置有第一分支，以及在所述回流流入口与所述回流流出口之间布置有第二分支，由 此所述冷却装置的冷却体积能从入流到回流地被冷却液穿流。[0013]在一优选实施方式中，所述电容器装置与一个或两个相邻的功率半导体模块的冷 却面热导接触，并且相邻的功率半导体模块的相应的连接装置直接相互连接。[0014]在一优选实施方式中，所述电容器装置具有自己的第二连接装置，所述第二连接 装置分别被构造为入流流入口和入流流出口以及构造为回流流入口和回流流出口，并且通 过所述电容器装置相对于冷却循环连接在其间的方式，相邻的功率半导体模块的相应的连 接装置间接相互连接。[0015]在一优选实施方式中，所述电容器装置被构造为对于冷却液能够穿流，并且因此 所述电容器装置具有第二冷却体积以及为了穿流所述第二冷却体积而具有配属于所述入 流或回流的两个分支。[0016]一种集成功率半导体模块，其具有集成电容器装置和共同的壳体，其中，所述集成 功率半导体模块具有功率半导体子模块、功率电子开关装置和为此具有能穿流的冷却装 置，所述冷却装置具有至少一个用于冷却所述功率电子电路的冷却体积和所述集成电容器 装置的电容器以及四个用于冷却液的连接装置，所述连接装置成对地布置在所述集成功 率半导体模块的主侧上，并且其中，通过前后相继的集成功率半导体子模块的相应的连接 装置能相互连接的方式，所述集成功率半导体模块能以其主侧按序排列。[0017]在一优选实施方式中，所述集成电容器装置的电容器仅在模块内部与所配属的负 载输入连接装置或负载输出连接装置连接。[0018]在一优选实施方式中，所述功率半导体子模块与集成电容器装置一起防尘且防潮 地包封。[0019]一种液冷装置，其具有冷却循环、多个带有功率半导体子模块的能按序排列的集 成功率半导体模块和集成电容器装置，其中，所述集成功率半导体模块具有功率电子开关 装置和能穿流的冷却装置，所述冷却装置具有带有至少一个冷却面的冷却体积和四个用于 冷却液的连接装置，所述连接装置成对地布置在所述集成功率半导体模块的主侧上，并且 其中，通过将前后相继的集成功率半导体模块的相应的连接装置直接相互连接的方式，所 述集成功率半导体模块能以其主侧串联在一起。[0020]根据本实用新型的装置具有冷却循环、多个可按序排列的功率半导体模块和至少 一个电容器装置。在此，各功率半导体模块具有长方体状的基本形状，由此限定了两个主侧 (两个长边和两个窄边)，它们分别成对地对置。此外，通过如下方式限定主侧，即，在长方体状的基本形状方面，该主侧的面积是最大的，而窄边的面积相应地是最小的。各侧在保持长 方体状的基本形状的情况下并不强制性地构成完全平坦的面，更确切地说，各侧的表面可 以具有例如用于连接元件的插入口和作为备选或附加具有的凹部。
[0021]此外，每一个功率半导体模块都具有功率电子开关装置和用于此的能穿流的冷 却装置。在此，冷却装置具有四个用于冷却液的连接装置和带有至少一个冷却面的冷却体 积。在此，冷却体积尤其指的是单个的能穿流的腔，或多个并联或串联的能穿流的腔。该腔 构成了冷却装置的空腔，其中，至少一个冷却面与这些空腔中的至少一个邻接。至少一个冷 却面优选平行于主侧布置。
[0022]冷却装置的四个用于冷却液的连接装置成对地布置在功率半导体模块的主侧上。 用于冷却液的连接装置分别构造成入流流入口和入流流出口以及构造成回流流入口和回 流流出口。入流在此尤其指的是如下液体流，其将冷却液运到待冷却的物体，而回流尤其指 的是如下液体流，其在待冷却的物体的热传递之后将冷却液运走。
[0023]功率半导体模块优选具有功率电子开关装置，该开关装置具有功率电子电路、控 制连接装置、负载输入连接装置和负载输出连接装置。此外优选的是，功率半导体模块具有 带有用于该连接装置的凹部的壳体，以及壳体在此朝着冷却装置遮盖功率电子电路。
[0024]形成该装置的功率半导体模块以其主侧串联在一起，其方式是前后相继的功率半 导体模块的相应的连接装置间接或直接相互连接。此外，在至少两个前后相继的功率半导 体模块之间布置有如下电容器装置，该电容器装置本身借助装置的冷却循环被直接或间接 冷却。
[0025]直接冷却应当指的是，电容器装置具有与冷却循环的自己的连接，而间接冷却不 具有该连接。
[0026]在间接冷却中，原则上优选的是，电容器装置与一个或两个相邻的功率半导体模 块的冷却面导热接触，并且相邻的功率半导体模块的用于冷却液的相应的连接装置直接相 互连接。
[0027]在直接冷却中优选的是，电容器装置与相邻的功率半导体模块的冷却面导热接 触，并且相邻的功率半导体模块的用于冷却液的相应的连接装置间接相互连接。
[0028]直接连接在此指的是如下连接，在该连接中相应的连接装置在通过必需的密封器 件的唯一的补充下直接连接。间接连接在此指的是如下连接，在该连接中相应的连接装置 不是直接相互连接。这例如是如下情况，当电容器装置是独立的且具有自己的第二连接装 置，该第二连接装置分别被构造成入流流入口和入流流出口以及构造成回流流入口和回流 流出口。由此相邻的功率半导体模块的相应的连接装置可以间接相互连接，其方式是在考 虑到冷却循环的情况下中间连接有电容器装置。
[0029]在该情况下特别有利的是，电容器装置构造成为对于冷却液可穿流，并且为此该 电容器装置具有第二冷却体积以及为了其穿流具有配属于入流或回流的第二分支。
[0030]该电容器装置优选具有负载连接装置，其中，该负载连接装置以符合电路接通的 方式与至少一个功率半导体模块的所配属的负载输入连接装置或负载输出连接装置连接。 倘若装置用于构成逆变器电路，那么关于像这种以专业上常用方式的电路，功率半导体模 块的负载输入连接装置与电容器装置的负载连接装置连接，该电容器装置由此构成了平滑 电容器以及同时或作为备选构成了中间回路电容器。倘若装置用于构成整流器电路，那么关于像这种以专业上常用方式的电路，功率半导体模块的负载输出连接装置与电容器装置 的负载连接装置连接。[0031]对这种装置而言，根据本实用新型的集成功率半导体模块特别有利，因为集成功 率半导体模块具有在与该功率半导体子模块的共同的壳体中的电容器装置，该功率半导体 子模块基本上对应上述的功率半导体模块。该集成功率半导体模块同样具有功率电子开关 装置和用于此的能穿流的冷却装置，其中，该冷却装置具有带有至少一个冷却面的冷却体 积，用于冷却功率电子电路和电容器装置。集成功率半导体模块同样具有四个用于冷却液 的连接装置，其成对地布置在集成功率半导体模块的主侧上。根据本实用新型的集成功率 半导体模块可以其主侧直接按序排列，其方式是使前后相继的功率半导体模块的相应的连 接装置，在使用必需的密封装置的情况下，能够直接相互连接。[0032]在一个特别有利的扩展方案中，集成功率半导体模块与其电容器装置一起防尘和 防潮地包封。【专利附图】
【附图说明】[0033]以下对图1至6中所示的根据本实用新型的装置或用于其的根据本实用新型的功 率半导体模块的实施例的描述得出对本实用新型的有利的细节和特征的进一步的阐释。[0034]图1以三维视图示出了根据本实用新型的装置的功率半导体模块；[0035]图2示意性地示出了从长边方向看根据本实用新型的装置的功率半导体模块的 剖面的俯视图；[0036]图3示出了从主侧方向看根据本实用新型的不带壳体的功率半导体模块的或相 应的电容器装置的俯视图；[0037]图4在上部示出了从长边方向看功率半导体子模块的剖面的示意性俯视图，而在 下部示出了根据本实用新型的装置的电容器装置的相应的俯视图；[0038]图5示出了根据本实用新型的装置的第一扩展方案的三维视图；[0039]图6示出了根据本实用新型的装置的第二扩展方案的三维视图。【具体实施方式】[0040]图1以三维视图示出了根据本实用新型的装置100 (参见图6)的功率半导体模块 1，其中可以清楚看到功率半导体模块I的长方体状的基本形状。因此，功率半导体模块I 具有两个主侧2a/b，在这两个主侧上用于冷却液的连接装置110、120、130、140分别与长边 3a/b和窄边4a/b紧邻地布置在对置的角部中。这些连接装置110、120、130、140是功率半 导体模块I的冷却装置10的一部分。在第一主侧2a上在此示出了入流流出口 120和回流 流出口 140。在其余两个角部中，冷却装置10被设置在贯穿主面2a/b的凹部18之间，凹部 在多个功率半导体模块I串联在一起时用于将功率半导体模块连接。[0041]同样，示出了功率半导体模块I的壳体30，该壳体遮盖构造为U形的冷却装置10 并且在此构建第一主侧2a的主要部分。功率半导体模块I的功率电子开关装置20的功率 电子电路22被壳体30遮盖且不可见地布置。从功率电子开关装置20可看到的是负载连 接装置24、26 (在此为负载输出连接装置26)以及控制连接装置28。它们在分别配属的凹 部34、36、38处贯穿壳体30，即负载连接装置24、26在功率半导体模块I的长边3a/b上贯穿壳体30和控制连接装置28在功率半导体模块I的窄边面4a上贯穿壳体30。
[0042]图2示意性地示出了从长边3a的方向看根据本实用新型的装置100的功率半导 体模块I的剖面的俯视图。再次示出了 U形冷却装置10，该冷却装置几乎完全构建功率半 导体模块I的第二主侧2b以及两个窄边4a/b。同样，冷却装置10也构建第一主侧2a的一 部分以及两个长边3a/b的一些部分(参见图1)。第一主侧2a的其余部分以及其中一个窄 边4a和两个长边3a/b的其余部分由壳体30构建。
[0043]在U形冷却装置10的内部中，功率电子电路22的三个开关模块220在此布置在 冷却装置10的冷却面160上，并且借助该冷却面与冷却液热接触。冷却装置10的冷却体 积16还具有第二冷却面162，该第二冷却面同时构建第二主侧2b的一部分。该第二冷却面 162示例性地用于对与之热连接的电容器装置进行间接冷却，参见图6。
[0044]入流12的冷却液在功率半导体模块I中通过在第二主侧2b上的入流流入口 110 进入冷却装置10中并且在那借助第一分支122被划分成两个分流。冷却液的主要部分通 过在第一主侧2a上的入流流出口 120离开功率半导体模块I的冷却装置10，而较少部分的 冷却液则穿流具有邻接的冷却面160的冷却体积16。
[0045]回流流入口 130布置在第一主面2a上。回流14的冷却液通过该回流流入口进入 冷却装置10中并且在第二分支142处与已穿流冷却体积16的冷却液合并。之后，回流14 通过在第二主侧2b上的回流流出口 140离开冷却装置10。
[0046]附加地，该功率半导体模块I还具有内部控制电路板240，该控制电路板以专业上 常用的方式与开关模块220以及和布置在那里的功率半导体器件以符合电路接通的方式 连接并且提供了用于功率电子电路22的驱动功能。该内部控制电路板240作为功率电子 开关装置20的一部分在功率半导体模块I的窄边4a上具有控制连接装置28，该控制连接 装置穿过壳体30的凹部38突出。
[0047]图3示出了从主侧2的方向看根据本实用新型的不带壳体的功率半导体器件I的 俯视图，或用虚线示意地示出了类似构造的电容器装置50的俯视图。
[0048]在此再次示出了 U形冷却装置10，其具有在第一主侧2a的对置角部中的入流流 出口 120和回流流出口 140。附加地，在冷却装置10的所有角部中都设置有从第一主侧2a 穿过到第二主侧2b的、不与冷却循环连接的凹部18，该凹部用于与另外的功率半导体模块 连接，其方式是由此可以布置用于将功率半导体模块与根据本实用新型的装置连接的螺栓 连接装置。
[0049]此外还示出了冷却面160，在该冷却面上布置有功率电子电路22的三个开关模 块220。从这些子模块220伸到长边3a/b的负载连接装置24、26同样如从这些子模块220 伸到窄边4a/b的辅助连接装置28那样未被示出。
[0050]具有直接冷却的电容器装置50在冷却装置的构型方面构造得与功率半导体模块 相同。取代功率半导体模块的开关模块，在电容器装置中设置有三个用虚线示出的电容器 58。电容器装置的负载连接装置未被示出，但可以设置在第一长边3a上。
[0051]图4在上部示出了从长边3a的方向看功率半导体子模块Ib的剖面的示意性俯视 图，而在下部则示出了根据本实用新型的装置的集成电容器装置50b的相应的俯视图。在 一个特别有利的扩展方案中，功率半导体子模块Ib与电容器装置50b直接相互连接并且因 而构建集成功率半导体模块la，亦即具有集成电容器装置50b的功率半导体模块。同样优选的是，该集成功率半导体模块Ia (即功率半导体子模块Ib)和集成电容器装置50b被防 尘且防潮的包封件包围，该包封件因此构建共同的壳体30。因为为清楚起见功率半导体子 模块Ib和集成电容器装置50b被彼此相间隔地示出，所以包封件30以该间距用虚线示出。[0052]功率半导体子模块Ib具有与按图2的功率半导体模块的冷却装置类似的冷却装 置10。但是在此，入流流入口 110以及回流流入口 130都布置在第二主侧2b上。与之对应 地，入流流出口 120和回流流出口 140被布置在第一主侧2a上。冷却体积16在此同样不 仅构建用于冷却功率电子开关装置20的开关模块220的第一冷却面160，而且还构建与该 第一冷却面对置的第二冷却面162。该第二冷却面162优选与集成电容器装置50b的电容 器58直接热接触。[0053]该集成电容器装置50b同样如功率半导体子模块Ib那样具有长方体形的基本形 状。此外，集成电容器装置50b具有用于直接冷却的自己的冷却装置500，该冷却装置与功 率半导体子模块Ib的冷却装置类似地具有在第二主侧502b上的入流流入口 510和回流 流入口 530。[0054]在另一种优选的实施形式中，在带有集成电容器装置50b的集成功率半导体子模 块Ib中，功率半导体子模块Ib和集成电容器装置50b的两个冷却装置10、500近似一体式 构造。对此应当理解为，在按本实施例无通用性限制的扩展方案中，集成电容器装置50b的 冷却装置500的入流流出口 520与功率半导体子模块Ib的冷却装置10的入流流入口 110 在无需在那里设置附加的密封器件的情况下一体式相互连接，并且集成电容器装置50b的 回流流出口 540与功率半导体子模块Ib的回流流入口 130在无需在那设置附加的密封器 件的情况下一体式相互连接。这并不一定意味着，各冷却装置10、500或由此形成的共同的 冷却装置本身同样一体式构造。[0055]入流12的冷却液在集成功率半导体模块Ia中通过在第二主侧502b上的入流流 入口 110进入冷却装置10中，并且在那里借助第二分支522被划分成两个分流。冷却液的 主要部分进一步流向第一分支122并在那里再次被划分，以及通过在第一主侧2a上的入流 流出口 120离开集成功率半导体子模块Ib的冷却装置10，而较少部分的冷却液分别穿流具 有邻接的冷却面160、162、560的冷却体积16、56。[0056]在此，三个电容器58被布置在集成电容器装置50b的冷却装置500的冷却面560 上，并且与功率半导体子模块Ib的第二冷却面162以及与集成电容器装置50b的冷却面 560热接触。因此确保了电容器58具有与冷却液良好的热接触。这尤其是必要的，因为通 常电容器58的热承受力小于开关模块220的功率半导体器件的热承受力。[0057]功率半导体子模块Ib的功率电子开关装置20原则上构造成与按图2的功率半导 体模块的功率电子开关装置一样，并且具有开关模块220、内部控制电路板240以及控制连 接装置28、负载输入连接装置24和负载输出连接装置26。该控制连接装置、负载输入连接 装置和负载输出连接装置用于功率半导体子模块Ib的外部连接。在作为集成功率半导体 模块Ia (即作为带有集成电容器装置50b的集成功率半导体子模块Ib)的扩展方案中，有 利的是，集成电容器装置50b不具有外部的(即能从外部连接的)负载连接装置。更确切地 说，有利的是，集成电容器装置50b的电容器58在内部与功率半导体子模块Ib的所配属的 负载连接装置24、26连接，并且由此能在外部连接。根据功率电子电路22的构型的不同， 集成电容器装置50b的电容器58在内部与功率半导体子模块Ib的负载输入连接装置24或负载输出连接装置26连接。[0058]在该有利扩展方案中，集成功率半导体模块Ia的主侧由功率半导体子模块Ib的 第一主侧2a和集成电容器装置50b的第二主侧502b形成。功率半导体子模块Ib的第二 主侧2b在此近似仅构建功率半导体子模块Ib的第二冷却面162，而电容器装置的第一主侧 502a基本上由待冷却的电容器58的表面形成。[0059]图5示出了根据本实用新型的装置IOOa的第一扩展方案的三维视图。在此示出 了三个集成功率半导体模块la，其本身分别由功率半导体子模块Ib和通过虚线示出的象 征性的分割线与该功率半导体子模块Ib分开但不是真正与之分开的电容器装置50b构成， 参见图4。[0060]集成功率半导体模块Ia在使用合适的密封装置的情况下直接相互连接。它们因 此直接相互贴靠或彼此具有仅很小的间距。为了构建装置100a，各集成功率半导体模块Ia 借助未示出的夹持装置相互连接。同样，各功率半导体模块Ia也可以借助参见图2的螺栓 连接装置相互连接。[0061]该装置分别具有用于冷却液的共同的入流12和回流14。每个功率半导体模块Ia 在此处可见的相同的第一长边3a上都具有负载输入连接装置24，其在此被构造成延伸穿 过壳体30的凹部34的直流电压连接装置。在此利用功率半导体模块Ia的功率电子开关 装置实现的逆变器电路的交流电压连接装置(负载输出连接装置)被布置在不可见的第二 长边上。[0062]装置IOOa的所有功率半导体模块Ia的辅助连接装置28都被布置在各功率半导 体模块Ia的窄边4a上。这具有重要的优点，即，长边3a/b可自由地用于构建外部负载连 接。因此可以实现与该装置IOOa的特别有利的、例如低感应的外部连接。[0063]辅助连接装置28穿过壳体30的所配属的凹部38突出并且在此与共同的外部控 制电路板40连接，该控制电路板可以具有各种不同功能。该控制电路板可以仅用于信号连 接，但也具有复杂的控制功能和监控功能。在此所示的文本中，外部控制电路板40还具有 密封装置400，以避免受环境影响。这尤其是在结合防尘且防潮包封集成功率半导体模块 Ia的情况下是有利的。[0064]图6示出了根据本实用新型的装置100的第二扩展方案的三维视图。在此，多个 功率半导体模块I与按图2的功率半导体模块类似地与电容器装置50交替地布置。为了 在装置100中构成冷却液的入流12和回流14，功率半导体模块I间接或直接相互连接，其 方式是将功率半导体模块的入流流出口 120与相邻的功率半导体模块的入流流入口 110连 接，并且功率半导体模块的回流流出口 140以同样方式与相邻的功率半导体模块的回流流 入口 130连接。[0065]该连接可以构造为直接或间接的(即中间连接有连接件)。但在两个方案中显然都 能以专业上常用的方式设置有合适的密封装置。[0066]各电容器装置50都不具有自己的冷却装置，因此通过功率半导体模块I的冷却面 162仅间接地被冷却。[0067]同样在此还示出了电容器装置50沿主面2a/b的法线方向与功率半导体模块I的 所配属的负载输入连接装置24平齐的负载连接装置524。这可以实现相同极性的外部连接 装置的特别简单的连接。功率半导体模块I的负载输出连接装置被布置在不可见的第二长边上。辅助连接装置在此未示出，但显然可以设置在功率半导体模块的窄边上。
【权利要求】
1.一种液冷装置(100)，其具有冷却循环、多个能按序排列的功率半导体模块(I)和至少一个电容器装置(50)，其中，功率半导体模块(I)具有功率电子开关装置(20)和用于冷却所述开关装置(20)的能穿流的冷却装置(10)，所述冷却装置具有带有至少一个冷却面 (160、162)的冷却体积(16)和四个用于冷却液的连接装置(110、120、130、140)，其中，所述连接装置(110、120、130、140)成对地布置在所述功率半导体模块(I)的主侧(2a/b)上，并且其中，通过将前后相继的功率半导体模块(I)的相应的连接装置(110、120、130、140)间接或直接相互连接的方式，所述功率半导体模块(I)以其主侧(2a/b)串联在一起，并且其中，在至少两个前后相继的功率半导体模块(I)之间布置有电容器装置(50)，所述电容器装置就其而言借助所述装置的冷却循环被直接或间接冷却。
2.按权利要求1所述的液冷装置，其中，所述功率半导体模块(I)具有带有功率电子电路(22 )、控制连接装置(28 )、负载输入连接装置(24)和负载输出连接装置(26 )的功率电子开关装置(20)并且优选具有带有用于所述连接装置(110、120、130、140)的凹部(34、36、 38)的壳体(30)，并且在此，所述壳体(30)朝着所述冷却装置(10)遮盖所述功率电子电路 (22)。
3.按权利要求2所述的液冷装置，其中，所述电容器装置(50)具有负载连接装置 (524)，并且所述负载连接装置以符合电路接通的方式与至少一个功率半导体模块(I)的所配属的负载输入连接装置(24)或负载输出连接装置(26)连接。
4.按前述权利要求之一所述的液冷装置，其中，相应功率半导体模块(I)的用于冷却液的连接装置(110、120、130、140)分别被构造成入流流入口( 110)和入流流出口( 120)以及构造成回流流入口(130)以及回流流出口(140)。
5.按权利要求4所述的液冷装置，其中，在相应功率半导体模块(I)中，所述入流流入口(110)和所述回流流出口(140)以及所述入流流出口(120)和所述回流流入口(130)被分别布置在主侧(2a/b)上，或其中，所述入流流入口(110)和所述回流流入口(130)以及所述入流流出口(120)和所述回流流出口(140)被分别布置在主侧(2a/b)上。
6.按权利要求5所述的液冷装置，其中，功率半导体模块(I)的入流流出口(120)与所述入流流入口(110)间接或直接连接,而所述回流流入口(130)与所述接下来的功率半 导体模块(I)的回流流出口(140)间接或直接连接，并且其中，通过将所述功率半导体模块的入流流出口(120)与所述入流流出口(110)间接或直接连接而将所述回流流出口(140)与所述接下来的功率半导体模块的回流流入口(130)间接或直接连接的方式，所述功率半导体丰吴块(I)串联在一起。
7.按权利要求4所述的液冷装置，其中，所述功率半导体模块(I)在所述入流流入口 (110)与所述入流流出口(120)之间布置有第一分支(122)，以及在所述回流流入口(130) 与所述回流流出口(140)之间布置有第二分支(142)，由此所述冷却装置(10)的冷却体积(16)能从入流(12)到回流(14)地被冷却液穿流。
8.按权利要求1所述的液冷装置，其中，所述电容器装置(50)与一个或两个相邻的功率半导体模块(I)的冷却面(160、162)热导接触，并且相邻的功率半导体模块的相应的连接装置(110、120、130、140)直接相互连接。
9.按权利要求1所述的液冷装置，其中，所述电容器装置(50)具有自己的第二连接装置(510、520、530、540)，所述第二连接装置分别被构造为入流流入口(510)和入流流出口(520)以及构造为回流流入口(530)和回流流出口(540)，并且通过所述电容器装置(50) 相对于冷却循环连接在其间的方式，相邻的功率半导体模块的相应的连接装置(110、120、 130、140)间接相互连接。
10.按权利要求1所述的液冷装置，其中，所述电容器装置(50)被构造为对于冷却液能够穿流，并且因此所述电容器装置(50)具有第二冷却体积(56)以及为了穿流所述第二冷却体积而具有配属于所述入流(12)或回流(14)的两个分支(522、542)。
11.一种集成功率半导体模块(la)，其具有集成电容器装置(50b)和共同的壳体(30)， 其中，所述集成功率半导体模块(Ia)具有功率半导体子模块(lb)、功率电子开关装置(20) 和为此具有能穿流的冷却装置(10、500),所述冷却装置具有至少一个用于冷却所述功率电子电路(22)的冷却体积(16、56)和所述集成电容器装置(50b)的电容器(58)以及四个用于冷却液的连接装置(510、120、530、140)，所述连接装置成对地布置在所述集成功率半导体模块(Ia)的主侧(2a、502b)上，并且其中，通过前后相继的集成功率半导体子模块(lb) 的相应的连接装置(510、120、530、140)能相互连接的方式，所述集成功率半导体模块(Ia) 能以其主侧(2a、502b)按序排列。
12.按权利要求11所述的集成功率半导体模块，其中，所述集成电容器装置(50b)的电容器(58)仅在模块内部与所配属的负载输入连接装置(24)或负载输出连接装置(26)连接。
13.按权利要求11所述的集成功率半导体模块，其中，所述功率半导体子模块(Ib)与集成电容器装置(50b) —起防尘且防潮地包封。
14.一种液冷装置(100a)，其具有冷却循环、多个带有功率半导体子模块(Ib)的能按序排列的集成功率半导体模块(Ia)和集成电容器装置(50b)，其中，所述集成功率半导体模块(Ia)具有功率电子开关装置(20)和能穿流的冷却装置(10、500)，所述冷却装置具有带有至少一个冷却面(160、162、560)的冷却体积(16、56)和四个用于冷却液的连接装置(510、120、530、140)，所述连接装置成对地布置在所述集成功率半导体模块(Ia)的主侧(2a/b)上，并且其中，通过将前后相继的集成功率半导体模块(Ia)的相应的连接装置 (510、120、530、140)直接相互连接的方式，所述集成功率半导体 模块(Ia)能以其主侧(2a、 502b)串联在一起。
【文档编号】H01L25/16GK203386739SQ201320191489
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年4月16日 优先权日:2012年4月17日
【发明者】马库斯·克内贝尔, 苏珊娜·卡拉, 安德烈亚斯·毛尔, 于尔根·斯蒂格 申请人:赛米控电子股份有限公司