尤其用于冷却电力电子元件的液体冷却体的制作方法

本发明涉及一种液体冷却体，其用于借助于穿流该冷却体的冷却液体来冷却电力电子元件。此外，本发明还涉及一种包括至少一个电力电子元件和液体冷却体的电力电子组件。

背景技术：

1、电力电子器件中的功率半导体例如在带有电驱动部的车辆或混合动力车辆中携带高电流。在这种情况下，运行时会产生损耗热量，而该损耗热量只能在非常小的面积内散发。在这种情况下，热流密度能够高达1000w/cm2。因此，必须设置液体冷却，以避免例如车辆的控制器过热。此外，就车辆的控制器而言，必须存在一定的鲁棒性，以便能够承受温度波动、振动、冲击或类似情况，而不会在运行期间受到损害。因此，这种液体冷却器通常被设计成压铸构件，其中这些压铸构件除了重量大以外还有相对较大的制造开销。替代方案是由多个构件制成的铝制冷却器。这些铝制冷却器借助于硬焊工艺来制造。然而，电力电子元件必须借助于软焊工艺连接到铝制冷却器上。因此，必须在该铝制冷却器上设置可软焊的涂层、例如铜涂层。然而，这种涂覆了铜涂层的铝制冷却器在其制造方面非常昂贵并且尤其在这种薄的铜涂层的范围内往往不能以充分的方式进行散热。

技术实现思路

1、与此相反，具有权利要求1的特征的根据本发明的液体冷却体用于借助于穿流该冷却体的液体来冷却电力电子元件，所述液体冷却体具有下述优点：所述冷却体的制造能够大幅降价。此外，与现有技术相比，通过根据本发明的冷却体实现的散热能够得到明显改善。这一点根据本发明通过下述方式来实现：液体冷却体以多部分的方式由铝制成并且为了散热而具有铜制板件。更确切地说，所述冷却体包括铝制下部、铝制上部和铝制插入件，所述插入件布置在所述铝制下部和所述铝制上部之间。所述铜制板件在此布置在所述铝制上部处并且进一步布置在所述铝制插入件的区域中。此外，所述铜制板件设立用于紧固所述电力电子元件。因此，由所述电力电子元件产生的热量能够首先传递到所述铜制板件上，并且从所述铜制板件传递到所述铝制上部上，并且从那里传递到穿流所述铝制插入件的冷却液体上，并且被散发。此外，所述铜制板件能够使得所述(一个或多个)电力电子元件能够以简单的方式借助于软焊过程被焊接到所述铝制冷却体上。这样一来就能够实现将作为单独的构件且有一定厚度的铜制板件以相对简单且成本低廉的方式连接到铝制冷却体上。因此，带有额外的铜制板件的由铝制成的液体冷却体为运行时具有相对较大的发热量的电力电子元件提供了显著改善的散热可能性。尤其，热点热源的热扩散通过所述铜制板件得到了改善。由此能够避免对这类电力电子元件或者说邻近的构件和/或冷却体的热损伤。

2、从属权利要求展示了本发明的优选的改进方案。

3、特别优选的是，所述铜制板件布置在所述铝制上部中的扁平的凹部中。所述铝制上部中的扁平的凹部在此减少了所述铝制上部的壁厚，从而能够大幅改善从铜制板件通过铝制上部向冷却液体的热传导。尽管所述扁平的凹部减少了铝制上部在该区域中的壁厚，但通过将铜制板件置入到冷却体的扁平的凹部中仍然保持了必要的强度。

4、特别优选的是，所述铜制板件以下述方式布置在所述扁平的凹部中，使得不存在铜制板件的超出铝制上部的表面的超出部分。特别优选的是，所述铜制板件在所述扁平凹部中的布置以下述方式来设计，使得所述铝制上部的表面和所述铜制板件的表面形成一个平面。因此，通过设置更厚的铜制板件，垂直于铝制冷却体的表面不需要额外的结构空间。因此，铝制上部的厚度能够保持不变。

5、进一步优选的是，所述铜制板件仅布置在所述铝制上部的表面的一部分处。由此优选能够使得所述铜制板件或者多个铜制板件仅设置在下述位置处，在该位置处设置有电力电子元件。由此能够实现进一步的成本缩减，因为并不是所述铝制上部的整个表面都被厚的铜制板件覆盖。

6、优选的是，所述铝制插入件是条翅式构件(strip-fin-bauteil)或者针翅式构件(pin-fin-bauteil)。作为替代方案，所述铝制插入件是曲折形地延伸的管子或通道或者多个平行延伸的管子。

7、进一步优选的是，在所述液体冷却体处直接布置有入口和出口。

8、根据本发明的另一种优选的设计方案，所述铜制板件具有比铝制上部的厚度更小的厚度。优选的是，所述铜制板件具有约为0.5至2.0毫米的厚度，并且所述铝制上部具有约为1.5至2.5毫米的厚度。在设置扁平的凹部的情况下，所述扁平的凹部特别优选具有0.5至2.0毫米的深度，以便能够完全容纳所述铜制板件。

9、优选的是，所述冷却体在所述铝制上部上具有多个铜制板件。这些铜制板件优选以相同的尺寸构造，以获得尽可能大的相同部件数量。

10、此外，本发明还涉及一种电力电子组件，其包括至少一个电力电子元件和根据本发明的液体冷却体。所述电力电子元件在此借助于液体冷却体的铜制板件借助于软焊连接部固定在所述冷却体上。所述软焊连接部在此在≤420℃的温度时构造。

11、进一步优选的是，所述电力电子组件包括多个电力电子元件，其中，每个电力电子元件在所述液体冷却体处被固定在一个单独的铜制板件上。

12、进一步优选的是，所述液体冷却体的所有由铝提供的构件借助于在≥590℃的温度时构造的硬焊连接部来连接。

13、此外，本发明还涉及一种控制器、尤其用于车辆的控制器，其具有根据本发明的电力电子组件。

技术特征：

1.一种液体冷却体，用于借助于穿流所述液体冷却体的冷却液体来冷却电力电子元件(2)，包括：

2.根据权利要求1所述的液体冷却体，其中，所述铜制板件(7)布置在所述铝制上部(31)的扁平的凹部(13)中。

3.根据权利要求2所述的液体冷却体，其中，所述铜制板件(7)以下述方式布置在所述扁平的凹部(13)中，使得不存在所述铜制板件(7)的超出所述铝制上部(31)的表面(31a)的超出部分。

4.根据权利要求3所述的液体冷却体，其中，所述铝制上部(31)的表面(31a)和所述铜制板件(7)的表面(7a)形成一个平面(e)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的液体冷却体，其中，所述铜制板件(7)仅布置在所述铝制上部(31)的表面的一部分处。

6.根据前述权利要求中任一项所述的液体冷却体，其中，所述铝制插入件(32)是条翅式构件或针翅式构件。

7.根据前述权利要求中任一项所述的液体冷却体，其中，所述铜制板件(7)具有比所述铝制上部(31)的厚度更小的厚度。

8.根据前述权利要求中任一项所述的液体冷却体，包括布置在所述铝制上部(31)的表面(31a)处的多个单独的铜制板件(7)。

9.一种电力电子组件，包括至少一个电力电子元件(2)和根据前述权利要求中任一项所述的液体冷却体(3)，其中，所述电力电子元件(2)借助于软焊连接部(6)固定在所述液体冷却体(3)的铜制板件(7)处。

10.根据权利要求9所述的电力电子组件，包括多个电力电子元件(2)，其中，每个电力电子元件(2)在冷却体(3)处固定在一个单独的铜制板件(7)处。

技术总结
本发明涉及一种液体冷却体，用于借助于穿流该液体冷却体的冷却液体来冷却电力电子元件(2)，包括铝制下部(30)、铝制上部(31)、布置在所述铝制下部(30)和所述铝制上部(31)之间的铝制插入件(32)和布置在所述铝制上部(31)处的铜制板件(7)，其中，所述铜制板件(7)布置在所述铝制插入件(32)的区域中，并且其中，所述铜制板件(7)设立用于紧固所述电力电子元件(2)。

技术研发人员：F·韦茨尔,M·劳伦茨,C·雅泽克
受保护的技术使用者：罗伯特·博世有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13