包括带通道结构的脉动热管的电子模块的制作方法

本发明涉及一种电子模块，该电子模块包括：具有通道结构的脉动热管，在该通道结构中布置有热传输介质；以及一个电子元件，该电子元件与热传输介质导热地连接。此外，本发明涉及一种具有至少一个该种电子模块的功率转换器。此外，本发明涉及一种用于制造电子模块的方法，该电子模块包括：具有通道结构的脉动热管，在该通道结构中布置有热传输介质；和至少一个电子元件，该电子元件与热传输介质导热地连接。

背景技术：

1、例如，该种电子模块用于功率转换器中，并且能包括有源电子元件和/或无源电子元件。此外，电子模块能是功率半导体模块、用于数字信号处理的模块，但也能是分流模块。例如，功率转换器是整流器、逆变器、转换器或直流至直流转换器。

2、随着组装技术和连接技术的不断的小型化，例如，通过平面组装科技和连接科技，电子模块中的功率密度增加。例如，使用脉动热管(英文：pulsating heat pipe，php)，其也称为振荡热管(英文：oscillating heat pipe，ohp)，以防止电子设备因热过载而停止工作。脉动热管是具有封闭通道结构的用于热传递的装置，其中，布置有热传输介质，该热传输介质由于热传输介质的表面张力沿着通道结构交替地形成蒸汽段和液体段。蒸汽段和液体段受到温度梯度的激励以进行脉动或振荡。在热源处，蒸汽段由于较高的温度而膨胀；此外，液体的热传输介质在热源处沸腾并吸收潜热。在散热器处，蒸汽段由于气态的热传输介质的冷凝而收缩，并且在这种情况下释放潜热。局部温度差和压力差驱动蒸汽段和液体段一直进行脉动或振荡。

3、公开文献ep 3 823 018 a1描述了一种电子模块。该电子模块包括：具有通道结构的脉动热管，热传输介质布置在该通道结构中；和至少一个电气部件，该电气部件与热传输介质直接接触和/或导电地连接至接触元件，该接触元件与热传输介质直接接触。

技术实现思路

1、在该背景下，本发明的目的在于提供一种电子模块，与现有技术相比，该电子模块能实现改进的散热。

2、本发明的目的是通过一种电子模块来实现，该电子模块包括：具有通道结构的脉动热管，在通道结构中设置有热传输介质；和至少一个电子元件，该电子元件与热传输介质导热地连接，其中，脉动热管具有至少一个基体，该通道结构至少部分地构造在该基体中，其中，基体至少具有一个凹部，其中，在至少一个凹部中分别固定有肋部，并且肋部在基体的表面上尤其正交地伸出。

3、此外，根据本发明的目的通过具有至少一个该种电子模块的功率转换器来实现。

4、此外，根据本发明的目的通过一种用于制造电子模块的方法来实现，该电子模块包括：具有通道结构的脉动热管，在通道结构中设置有热传输介质；和至少一个电子元件，该电子元件与热传输介质导热地连接，其中，脉动热管具有至少一个基体，该通道结构至少部分地形成在该基体中，其中，在基体中引入至少一个凹部，其中，在至少一个凹部中固定有肋部，并且该肋部在基体的表面上尤其正交地伸出布置。

5、下文中列出的关于电子模块的优点和优选实施例能类似地转移至功率转换器和制造方法中。

6、本发明基于通过将至少一个肋部引入至脉动热管的基体中并且突出于基体之外，来改善具有脉动热管的电子模块中的至少一个电子元件的散热。此外，该种电子元件能是晶体管，例如，绝缘栅双极晶体管(igbt)或场效应晶体管、双向晶闸管、晶闸管、二极管或无源部件，例如电容器或电阻器，特别是分流电阻器。电子模块的脉动热管包括通道结构，该通道结构至少部分地构造在基体中。基体能至少部分地由介电材料和/或至少部分由金属材料制成。热传输介质布置在通道结构的通道中。例如，热传输介质是全氟-n-烷基-吗啉，由于热传输介质的高导热性、热传输介质的沸点和热传输介质的介电性质，良好地适合作为电子模块的热传输介质。

7、至少一个电子元件与热传输介质导热地连接，使得从电子元件散发出的热量能耦合入热传输介质中。基体具有至少一个凹部，其中，在至少一个凹部内固定有肋部，该肋部在基体的表面上尤其正交地伸出。肋部也能被称为板部，并且能至少部分地由介电材料和/或至少部分地由金属材料制成。此外，肋部能设计为方形的。两个或多个肋部也能布置在凹部中。此外，肋部能铸造在由塑料制成的基体中，肋部压入基体中，或者通过材料配合、特别是流体密封的连接部与基体连接。布置在凹部中的肋部能是不同的，例如，在肋部的几何形状、肋部的电导率和/或肋部的热导率方面。该表面能布置在基体的外表面或内表面上，特别是在通道结构的区域中。因此，肋部能特别地突入通道结构和/或突出于基体的外表面之外。突出于基体之外的肋部导致表面积的增加，该情况改善了对环境的热传递，并且因此改善了散热。因此，能通过引入基体中的肋部来实现有效的热耦合或热输出。

8、另外的实施方式提出，肋部由与基体的材料相比具有更高的热导率的材料制成。此外，基体能由聚合物制成，而肋部由陶瓷材料制成，例如，氧化铝。通过该方式，肋部能作为导热结构起作用，使得实现改进的热耦合或热输出。此外，由于更高的热导率实现了更有效的散热。

9、另一个实施方式提出，肋部由金属材料制成。例如，肋部包含铜、银和/或铝。该种金属材料具有高的热导率，由此能更有效地实现散热。

10、另一个实施方式提出，金属肋部与金属的散热器相关联。例如，金属的散热器由多个、特别是彼此平行布置的金属肋部形成，该金属肋部制造了至冷却流体的流动的过渡。由于金属肋部的表面积扩大，实现了更有效的散热。

11、另一个实施方式提出，肋部与热传输介质直接接触。例如，肋部延伸至通道结构的至少一个通道中。特别地，当使用金属肋部时，实现了改进的热传递。

12、另一个实施方式提出，至少一个肋部在基体上在两侧伸出。特别地，至少一个肋部突出于基体的相对的表面之上，使得表面附加地增大，由此附加地改善了向环境的热传递。

13、另一个实施方式提出，脉动热管的基体至少部分地由介电材料制成，其中，至少一个电子元件通过脉动热管与金属的散热器电绝缘地和导热地连接。由介电材料制成的基体使得电子元件与金属的散热器电绝缘。由于使用电绝缘液体进行两相冷却，能实现额外的或改进的电隔离。特别地，在具有垂直功率半导体(诸如例如，igbt)的电子模块中，能省去通常由dcb(陶瓷基覆铜板)基板提供的专用绝缘层，由此额外地节省了成本。

14、另一个实施方式提出，至少一个凹部布置在基体的介电材料中延伸。特别地，当使用金属肋部时，实现了改进的热传递。

15、另一个实施方式提出，基体被至少部分地以流体密封的方式被覆层。基体的介电材料(例如，聚合物)能对在脉动热管中形成蒸汽段和液体段的热传输介质是渗透的，使得热传输介质能通过基体的介电材料蒸发。为了防止热传输介质的蒸发，基体被至少部分地以流体密封的方式被覆层。因此，在基体的区域中能省去成本密集型金属材料，而对热管没有任何明显的影响。

16、另一个实施方式提出，基体被至少部分地涂覆金属材料、陶瓷材料和/或玻璃质材料。陶瓷材料和玻璃质材料具有良好的绝缘性能，并且即使在5μm-50μm范围内的非常小的膜厚度下也能实现足够的密封性。特别地，玻璃质材料(例如，二氧化硅)能通过cvd工艺，特别是通过pacvd工艺(plasma-enhanced chemical vapour deposition，等离子体增强化学气相沉积)应用于热稳定塑料，因为该种工艺典型地能在200℃至500℃的情况下进行，并且因此塑料不会被破坏。具有金属材料(例如，铜、金或银)的涂层特别能通过热压、pvd工艺，pvd工艺特别是溅射，或电镀来施加。该工艺是简单的和便宜的。由于5μm-50μm范围内的金属化厚度有效地防止了热传输介质的蒸发。

17、另一个实施方式提出，脉动热管的基体包括至少一个实施为流体密封的绝缘体。该种实施为流体密封的绝缘体能特别由陶瓷材料制成，并且使电子元件与金属的散热器电绝缘。特别地，在具有垂直功率半导体(诸如例如，igbt)的电子模块中，能省去通常由dcb基板提供的专用绝缘层，由此额外地节省了成本。此外，由于实施为流体密封的绝缘体有效地防止了热传输介质的蒸发。

18、另一个实施方式提出，至少一个电子元件经由金属泡沫与热传输介质接触。在这种情况下，电子元件能经由金属泡沫与热传输介质直接接触，或者例如经由导电接触元件与金属泡沫接触，该金属泡沫与热传输介质直接接触。该种金属泡沫，特别是开孔的金属泡沫，该金属泡沫例如能通过lcs(失碳酸盐烧结)工艺生产，能特别包括铜并且由热传输介质穿流该金属泡沫。因此，改善了电子元件与热管的热连接。

19、另一个实施方式提出，至少一个肋部、特别是金属的肋部，穿过金属泡沫延伸布置并且与热传输介质直接接触。由于该种布置，电子元件与热管的热连接被附加地改善。

20、另一个实施方式提出，至少一个肋部以力配合的方式，特别是经由压接连接在凹部中固定。该种力配合的连接能简单的且便宜的制造。

21、在下文中，参照附图中所示的实施例更详细地描述和解释该发明。