液冷组件和方法

关于联邦资助研发的声明

本发明是在由美国政府授予的第W911NF1820101号合同下通过政府支持进行的。美国政府在本发明中拥有某些权利。

对相关申请的交叉引用

本申请要求2021年10月12日提交的美国专利申请No. 17/499,324的优先权，该申请以其整体通过引用结合在本文中。

技术领域

本公开大体上涉及电功率模块部件，并且更具体地涉及具有用于功率模块部件的直接液体冷却的结构的壳体。

背景技术

功率系统管理从诸如发电机的功率源到电负载的功率的供应。在一个示例中，燃气涡轮发动机用于飞行器的推进，并且典型地提供机械功率，该机械功率最终为诸如发电机、起动器/发电机、永磁交流发电机(PMA)、燃料泵和液压泵的多个不同附件(例如，用于飞行器上所需的除推进之外的功能的装备)提供功率。例如，现代飞行器需要电功率来用于航电设备、马达和其它电气装备。与燃气涡轮发动机联接的发电机将发动机的机械功率转换成电能，电能通过功率分配系统的电联接节点在整个飞行器上分配。此外，这种功率系统内的电部件在操作期间可产生显著量的热，并且存在用于冷却这种系统的各种机构，包括散热器、热交换器等。

发明内容

本公开的方面和优点将在下面的描述中部分地被阐述，或者可从描述中显而易见，或者可通过本文中的公开的实践获知。

在一个方面，本公开涉及一种用于电子部件的液冷组件。该组件包括：壳体，其限定至少一个部件室，该至少一个部件室具有设置在壳体的外部上的插入狭槽；第一冲击喷雾器，其位于部件室的第一侧上；第二冲击喷雾器，其位于部件室的第二侧上；在壳体上的入口，其流体联接到冲击喷雾器；在壳体上的出口，其流体联接到部件室；以及液体冷却剂回路，其从入口穿过壳体，穿过第一冲击喷雾器或第二冲击喷雾器中的至少一个，穿过部件室，并且到达出口。

在另一方面，本公开涉及一种冷却电子部件的方法，该电子部件具有联接到衬底的一组发热部件。该方法包括：使液体冷却剂通过供应管线流至位于电子部件的相对侧上的第一和第二冲击喷雾器；将液体冷却剂的冲击喷雾从第一和第二冲击喷雾器发射到部件室内的电子部件的至少两个相对表面上；以及将喷射的液体冷却剂通过流体联接到部件室的返回管线引导出部件室。

参考以下描述和所附权利要求书，本公开的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解。结合在本说明书中并构成其一部分的附图图示了本公开，并与描述一起用于解释本文中的公开的原理。

附图说明

在参考附图的说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的完整且能够实现的公开内容，包括其最佳模式，在附图中：

图1是根据本文中描述的各个方面的用于呈功率覆盖(POL)片形式的电子部件的模块化液冷组件的示意性透视图。

图2是图1的组件中的一个模块化单元的示意性透视图。

图3是沿着线III-III的图2的模块化单元的示意性截面视图。

图4是根据本文中描述的各个方面的用于电子部件的另一个模块化液冷组件的透视图。

图5是沿着线V-V的图4的组件的截面视图。

图6是沿着线VI-VI的图4的组件的截面视图。

图7是图示根据本文中描述的各个方面的冷却电子部件的方法的流程图。

具体实施方式

本公开的各方面针对电功率组件或电功率架构。出于说明的目的，将在飞行器功率系统的一个示例性环境中描述本公开。将理解，本公开的各方面可对任何功率系统以及在诸如其它移动应用和非移动工业、商业和住宅应用的非飞行器应用中具有普遍适用性。

典型的功率电子设备芯片通常利用脆弱的线键合或带键合互连，这些线键合或带键合在一侧上在设备表面上方延伸，并限制从芯片到设备的另一侧的主要热提取路径。常规的线或带键合设备不允许功率模块的容易的双侧冷却或堆叠。这导致附接到单独的平面冷板的二维或平面“平铺”设备构造。这样的冷板在传热路径中具有附加热阻，并且相对于在设备本身上的直接接触强制对流具有较低的热性能。

此外，冷却流体性能对于不同类型的流体来说不同。对于给定的泵送功率，相比用于直接接触冷却的其它绝缘性较低的冷却流体(例如水)，电绝缘冷却流体(例如油)通常具有较低的热性能。

本公开的各方面实现了用于通过在设备的多个侧上的直接液体冲击来进行功率电子设备冷却的装置和方法。在一个非限制性示例中，诸如功率覆盖(POL)片的电子部件以非线键合构造被制造，该构造导致紧凑的平面形状因素(form factor)。这样的POL片被插入到壳体中，该壳体提供冷却液体的直接接触或冲击射流，该冷却液体定位成直接相邻于诸如碳化硅(SiC)芯片、汇流条等的需要冷却的POL片的部分。壳体包括防漏馈通，可将POL片插入其中，并与其它设备进行电连接。本文中将进一步详细描述本公开的这些和其它方面。

所有方向参考(例如，径向、轴向、上部、下部、向上、向下、左、右、横向、前、后、顶部、底部、上方、下方、竖直、水平、顺时针、逆时针)仅用于标识目的，以帮助读者理解本公开，并且不产生限制，特别是关于其位置、定向或使用的限制。连接参考(例如，附接、联接、连接和连结)应被广义地解释，并且可包括一系列元件之间的中间构件和元件之间的相对运动，除非另有指示。照此，连接参考不一定表示两个元件直接连接并且彼此之间成固定关系。在非限制性示例中，连接或断开可选择性地构造成提供相应的元件之间的电连接、实现相应的元件之间的电连接、禁用相应的元件之间的电连接等。

虽然将描述“一组”的各种元件，但将理解，“一组”可包括任何数量的相应元件，包括仅一个元件。另外，虽然本文中可使用诸如“电压”、“电流”和“功率”的术语，但对于本领域技术人员来说将显而易见的是，当描述电路或电路操作的方面时，这些术语可为可互换的。

本公开可在具有开关的任何电路环境中实现。可包括本公开的各方面的电路环境的一个非限制性示例可包括飞行器功率系统架构，其使得能够从诸如燃气涡轮发动机的涡轮发动机的至少一个转轴产生电功率，并经由诸如固态功率控制器(SSPC)开关设备的至少一个固态开关将电功率输送到一组电负载。SSPC的一个非限制性示例可包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，诸如基于碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)的高功率开关。SiC或GaN可根据其固态材料构造、其以较小和较轻的形状因素处理高电压和大功率水平的能力以及其非常快速地执行电操作的高速开关能力来选择。可包括附加的开关设备或附加的硅基功率开关。

如本文中所使用的，“系统”或“控制器模块”可包括至少一个处理器和存储器。存储器的非限制性示例可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存或一种或多种不同类型的便携式电子存储器，诸如磁盘、DVD、CD-ROM等或这些类型的存储器的任何合适的组合。处理器可配置成运行任何合适的程序或可执行指令，这些程序或可执行指令被设计成执行各种方法、功能、处理任务、计算等，以使本文中描述的技术操作或操作成为可能或实现。

示例性附图仅用于图示的目的，并且本文所附附图中反映的尺寸、位置、顺序和相对大小可变化。

图1是根据本文中描述的各个方面的用于电子部件的一个示例性液冷组件10(以下称为“组件10”)的示意图。将以功率覆盖(POL)片14的示例性形式描述电子部件。本公开的各方面可应用于任何合适的电子部件，包括在非限制性示例中的印刷电路板(PCB)卡或PCB片。

组件10包括多个联接的壳体12，其承载对应的POL片14。在所示的示例中，一个POL片14定位在对应的壳体12内，尽管不一定要如此。

每个POL片14从第一端部16延伸到第二端部18。POL片14可在第二端部18处例如经由发电机、总线或其它功率源被供应以功率，并且可经由第一端部16能够切换地将供应的功率输送到连接的设备。与利用多个线键合以用于设备附接的常规设备相比，设想，POL片14可包括非线键合架构，其中，能够实现直接连接以降低电感、改善设备开关性能或减少设备开关时间。除了为了改善本公开的清晰性或理解而需要的地方之外，将不描述POL片14的特定细节。

组件10可呈模块化组件的形式。在所示的示例中，一个壳体12和一个POL片14共同限定模块化单元20。附加地或备选地，模块化单元20可由接收多个POL片14的单个壳体12限定。每个模块化单元20可被紧固、堆叠或以其它方式联接在一起，以在至少两个方向上(诸如在非限制性示例中水平地和竖直地)延伸。以这种方式，组件10可具有多个模块化单元，其联接在一起并沿着多个方向布置，以形成具有增加的功率密度以满足功率需求的多维液冷组件。

在一个非限制性示例中，液冷组件10可包括一个或多个流体连接件15(以虚线示意性地图示)。可使用任何数量的流体连接件15。在非限制性示例中，这样的流体连接件15可提供到模块化单元20的流体入口、到模块化单元20的流体出口或在两个模块化单元20之间的流体联接。

转到图2，图示了具有壳体12和POL片14的一个示例性模块化单元20，该模块化单元20可在组件10中使用。POL片14还包括承载一组电设备24的衬底22。该组电设备24可包括固态开关设备、配置成操作相应的固态开关设备的栅极的栅极设备、诸如二极管的整流部件、诸如电池的功率存储设备等或它们的任何组合。第二端部18包括引出线连接器26，用于根据需要连接到其它电设备。任选地，绝缘或介电涂层25可设置在POL片14的任何部分上，包括在一组电设备24上，或在整个POL片14上。这样的涂层25可包括任何合适的绝缘材料，在非限制性示例中包括硅树脂或聚对二甲苯。在图示的示例中，涂层25被图示在包括一组电设备24的衬底22的一部分上，尽管不一定要如此。

密封元件28可设置在组件10中。在所示的示例中，密封元件28联接到POL片14。附加地或备选地，密封元件28可联接到壳体12或POL片14中的任一者或两者。在所示的示例中，如图所示，包括靠近第一端部16的第一密封件30和靠近第二端部18的第二密封件32。密封元件28可由任何合适的材料形成，包括但不限于橡胶、硅树脂、介电材料、聚合物材料、复合材料或玻璃纤维材料等或它们的组合。此外，虽然图示为包括一对密封件，但密封元件28可包括任何数量的密封件，包括仅一个、或三个或更多个。在另一非限制性示例中，密封元件28可形成为在多个位置处联接到POL片14的整体本体，诸如在其远端部处联接到POL片14的U形密封本体。再此外，虽然密封元件28图示为大体上矩形的元件，但这仅仅是为了视觉清晰性的目的，并且密封元件28的设计、尺寸或形状不限于此。密封元件28可具有任何合适的几何轮廓，以及包括锁定机构、紧固件等的其它部件，如本领域中已知的。

壳体12包括界定内部36的外壁34。呈第一插入狭槽38形式的孔口穿过外壁34延伸到内部36。如图所示，POL片可通过第一插入狭槽38被插入到壳体12中。

在形成组件10的过程中可使用任何合适的制造方法或过程，包括铸造、机加工或增材制造。如本文中所使用的，“增材制造”(AM)将指其中部件通过材料的连续沉积逐层构建的过程。AM是一个合适的名称，用来描述通过添加一层压一层的材料来构建3D物体的技术，无论该材料是塑料还是金属。AM技术可利用计算机、3D建模软件(计算机辅助设计或CAD)、机器装备和分层材料。一旦产生CAD草图，AM装备就可从CAD文件中读入数据，并以一层压一层的方式铺设或添加液体、粉末、片材或其它材料的连续层，以制造3D物体。应当理解，术语“增材制造”涵盖许多技术，包括像3D打印、快速原型制造(RP)、直接数字制造(DDM)、分层制造和增材加工(fabrication)这样的子集。可用于形成增材制造部件的增材制造的非限制性示例包括粉末床熔合、容器内光聚合、粘合剂喷射、材料挤出、定向能量沉积、材料喷射或片材层压。

图3图示了在插入后的壳体12和POL片14的示意性截面视图。为了视觉清晰性，涂层25在图3中未图示。将理解，POL片14的任何部分都可包括介电涂层25。

壳体12还包括穿过外壁34延伸到内部36的第二狭槽40。在图示的示例中，第二狭槽40与第一插入狭槽38配准，尽管不一定要如此。POL片14的第一端部16定位成相邻于第一插入狭槽38。POL片14的第二端部18定位成相邻于第二狭槽40。以这种方式，第二端部18可由第二狭槽40接收或延伸穿过第二狭槽40，例如以提供对引出线连接器26的外部访问(图1)。在另一个示例中，当POL片通过第一插入狭槽38被插入时，第二端部18可保持在壳体12内，而不需要额外的狭槽。

进一步设想，壳体12可提供POL片14的液体冲击冷却。更具体地，壳体12的外壁34可限定至少一个流体入口42和流体出口44。可提供多个流体入口42和多个流体出口44，尽管不一定要如此。第一流体通道46和第二流体通道48可位于壳体12内并流体联接到流体入口42。呈冲击室形式的中心部件室52可定位在第一流体通道46和第二流体通道48之间，并且流体联接到流体出口44。第一内部壁56将第一流体通道46与部件室52隔开。第二内部壁58将第二流体通道48与部件室52隔开。以这种方式，第一内部壁56可形成部件室52的第一侧，并且第二内部壁58可形成部件室52的第二侧。

第一冲击喷雾器66和第二冲击喷雾器68将冲击流引导到POL片14上。冲击喷雾器可位于POL片14的相对侧上或部件室52的相对侧上。如所图示，一种可能的实现方式是将冲击喷雾器66、68结合到相应的第一内部壁56和第二内部壁58中。在所示的示例中，第一冲击喷雾器66呈延伸穿过第一内部壁56的第一组冲击孔67的形式，并且第二冲击喷雾器68呈延伸穿过第二内部壁58的第二组冲击孔69的形式。冲击喷雾器66、68可具有任何合适的形式，在非限制性示例中包括圆孔、矩形狭槽、射流喷嘴、淋浴喷头喷嘴等。在另一个非限制性示例中，冲击喷雾器66、68中的任一者或两者可包括联接到液体供应管线的喷雾器本体或喷嘴。如图所示，第一冲击喷雾器66或第二冲击喷雾器68中的任一者或两者也可将相应的第一流体通道46和第二流体通道48流体联接到部件室52。以这种方式，第一内部壁56和第二内部壁58可至少部分地限定部件室52。

可提供任何数量的冲击喷雾器。此外，可在第一组冲击孔67和第二组冲击孔69中设置任何数量的冲击孔。在所示的示例中，第一组冲击孔67比第二组冲击孔69包含更少的冲击孔，尽管不一定要如此。例如，在操作期间，POL片14可具有离散的或局部化的受热区域或“热点”。在这种情况下，一簇冲击喷雾器或孔可定位成相邻于或面对这样的区域，以提供局部化的冲击冷却。冲击喷雾器的数量和定位可根据功率覆盖片定制，以改善冷却和效率。此外，冲击喷雾器的相对尺寸、定位和布置可基于通过液体供应管线的流体流的速率来调整或定制。在一个非限制性示例中，供应管线和冲击喷雾器可构造成提供通过冲击喷雾器的在0.1 m/s和1 m/s之间、或在1 m/s和3 m/s之间、或大于3 m/s的流体速度或射流速度。

当POL片14被插入到POL室52中时，密封元件28可抵接或接触壳体12的对应内表面或内部表面。在图示的示例中，第一密封件30抵接相邻于第一插入狭槽38的第一表面76，并且第二密封件32抵接相邻于第二狭槽40的第二表面78，尽管不一定要如此。密封元件28可提供冲击室52的流体密封并防止通过第一插入狭槽38或第二狭槽40的泄漏。以这种方式，第一内部壁56、第二内部壁或密封元件28可至少部分地限定部件室52。

大体上参考图1至图3，在操作期间，热可由在POL片14上的一组电设备24产生。诸如水、水-乙二醇、油或介电流体的液体冷却剂90可通过流体入口42流入壳体12中。在其中POL片14包括介电涂层25的非限制性示例中，水可用于液体冷却剂90，同时保持在POL片14中的部件的电绝缘。

更具体地，液体冷却剂90可进入第一流体通道46和第二流体通道48，流过第一冲击喷雾器66和第二冲击喷雾器68，并在通过流体出口44离开壳体12之前冲击在室52内的POL片的相对侧上。以这种方式，液体冷却剂回路92可从流体入口42穿过壳体12，到达第一流体通道46或第二流体通道48中的至少一个，到达第一冲击喷雾器66或第二冲击喷雾器68中的至少一个，到达部件室52，并且到达流体出口44。供应管线94可至少部分地由流体入口42和一个或两个冲击喷雾器66、68限定。返回管线96可至少部分地由部件室52和流体出口44限定。供应管线94和返回管线96可至少部分地形成液体冷却剂回路92。以这种方式，壳体12可提供插入其中的POL片14的至少双侧液体冲击冷却。

还设想，在一种可能的实现方式中，液体冷却剂90可在返回管线96和供应管线94之间再循环。在图示的示例中，液体冷却剂90可由泵93从贮存器91中抽出。泵93可将液体冷却剂90引导到供应管线94，以用于POL片14的冲击冷却。返回管线96可将液体冷却剂90从壳体12引出到热交换器95或其它冷却机构，以用于将冷却剂中包含的多余的热从POL片14中移除。然后，降温的液体冷却剂90可被引导回到供应管线94，以进一步或继续冲击冷却壳体12内的POL片14。为了视觉清晰性，沿着液体冷却剂回路92的公共部分图示了贮存器91、泵93和热交换器95。将理解，液体冷却剂回路92可包括其它部分、分支等以及诸如阀、开关等的其它部件，如本领域中已知的。

下面将描述组件10和模块化单元20的一些附加的非限制性示例或实现方式。将理解，这样的示例是为了说明目的而给出的。

在一个示例性实现方式中，多个模块化单元20可在对应的流体入口42和流体出口44之间流体联接在一起。在一个示例中，第一模块化单元的流体出口可联接到第二模块化单元的流体入口，使得多个模块化单元串联流体联接并共享公共的液体冷却剂回路。

在另一个示例性实现方式中，两个模块化单元可设置有流体分离的液体冷却剂回路。例如，第一模块化单元可设置有第一冷却剂，并且第二模块化单元可设置有第二冷却剂。这样的布置可用于冷却两种不同类型的电子部件，诸如在一个非限制性示例中的POL片和POL卡。

在另一个示例性实现方式中，第一组模块化单元可共享第一液体冷却剂回路，例如其具有串联联接到流体出口的流体入口，而第二组模块化单元共享第二液体冷却剂回路。

在另一个示例性实现方式中，单个模块化单元20可设置有多个液体冷却剂回路。例如，壳体可包括第一流体入口和第一流体出口，其中第一液体冷却剂回路在两者之间延伸穿过壳体。壳体还可包括第二流体入口和第二流体出口，其中第二液体冷却剂回路在两者之间延伸穿过壳体。第一和第二液体冷却剂回路可承载相同或不同的液体冷却剂。在一个示例中，第一液体冷却剂回路流体联接到电子部件的一侧，并且第二液体冷却剂回路流体联接到电子部件的另一侧。在一个示例中，第一液体冷却剂回路将冷却剂以第一速度冲击到电子部件的一侧上，并且第二液体冷却剂回路将冷却剂以第二速度冲击到电子部件的第二侧上。在一个示例中，第一液体冷却剂回路将第一冷却剂(例如油)提供到电子部件的一侧，并且第二液体冷却剂回路将第二冷却剂(例如水)提供到电子部件的另一侧。

设想，模块化液冷组件10可具有供应到每个模块化单元的一种或多种类型的冷却剂。还设想，模块化液冷组件10可具有供应到包含在其中的每个电子部件(诸如POL片)的一种或多种类型的冷却剂。可基于冷却需求、性能或其它考虑因素为每个模块化单元或为每个部件室定制一种或多种类型的冷却剂。

现在参考图4，图示了另一个液冷组件110。组件110类似于组件10；因此，相似的零件将用增加了100的相似数字来描述，其中理解的是，组件10的相似零件的描述适用于组件110，除非另有说明。

组件110包括具有流体入口142和流体出口144的壳体112。与组件10相比的一个不同之处在于，壳体112包括多个插入狭槽138，该插入狭槽138构造成接收多个电子部件，例如多个POL片。在所示的示例中，壳体112构造成接收第一POL片114A和第二POL片114B(以虚线轮廓图示)。第一POL片114A和第二POL片114B可以堆叠构造被接收在壳体112内。将理解，壳体112可容纳任何数量的POL片，包括单个POL片、或三个或更多个POL片。此外，POL片可以任何合适的方式布置在壳体112内，包括以堆叠构造、平面构造、环形构造等或它们的组合。此外，可提供多个壳体112并将其联接在一起以形成模块化功率覆盖组件或布置。这样的模块化功率覆盖组件也可形成为在多个方向上延伸。

图示了进入流体入口142的液体供应管线194，并且图示了离开流体出口144的液体返回管线196。还设想，冷却剂可如上所述那样从返回管线196再循环到供应管线194。附加地或备选地，类似于介电涂层25的介电涂层可设置在第一POL片114A和第二POL片114B中的任一者或两者上，包括在其任何部分上。

转到图5，图示了沿着线V-V的壳体112的截面视图，其中第一POL片114A和第二POL片114B就位。流体入口142联接到内部入口室180，内部入口室180可供给一个或多个流体通道，该一个或多个流体通道图示为第一流体通道146、第二流体通道148和第三流体通道150。第一POL片14A被插入第一部件室152中，并且第二POL片14B被插入第二部件室154中。第一部件室152和第二部件室154可流体联接到内部出口室182。内部出口室182可流体联接到流体出口144。

壳体112可包括多个内部壁，这些内部壁隔开并形成对应的流体通道和部件室。在所示的示例中，第一内部壁156分离并至少部分地限定第一流体通道146和第一部件室152。第二内部壁158分离并至少部分地限定第二流体通道148和第一部件室152。第三内部壁160分离并至少部分地限定第二流体通道148和第二部件室154。第四内部壁162分离并至少部分地限定第三流体通道150和第二部件室154。以这种方式，第一内部壁156和第二内部壁158形成第一部件室152的相对侧，并且第三内部壁160和第四内部壁162形成第二部件室154的相对侧。

尽管流体通道146、148、150和POL室152、154以堆叠构造被图示，但可使用内部壁、流体通道和部件室的任何布置或定位。在一个示例中，POL片可竖直地接收在壳体内，使得冷却液体冲击POL片的上部部分并通过重力沿着POL片的表面向下流动。在另一个示例中，POL片可在公共壳体内以多个定向(包括水平地、竖直地、对角地等或它们的组合)定位。

此外，可提供第一冲击喷雾器166、第二冲击喷雾器168、第三冲击喷雾器170和第四冲击喷雾器172，以用于将冲击流引导到POL片114A、114B中的任一者或两者上。如所图示，一种可能的实现方式是在相应的第一内部壁156、第二内部壁158、第三内部壁160和第四内部壁162中结合冲击喷雾器166、168、170、172。冲击喷雾器166、168、170、172各自图示为包括成组的冲击孔，这些冲击孔可流体地联接由每个内部壁156、158、160、162分离的对应的流体通道和POL室。

液体冷却剂回路192穿过壳体112，并且包括供应管线194和返回管线196。为了视觉清晰性，在壳体112内未图示冷却剂。将理解，液体冷却剂可流过包括供应管线194和返回管线196的液体冷却剂回路192。

在示出液体冷却剂回路192的一个可能实现方式的图示的示例中，图示的示例的供应管线194穿过流体入口142到达入口室180，继续到达第一流体通道146、第二流体通道148和第三流体通道150，并且进入第一冲击喷雾器166、第二冲击喷雾器168和第三冲击喷雾器170。返回管线196从第一部件室152和第二部件室154通到出口室182和流体出口144。

图6图示了沿着线VI-VI(图4)的壳体112的另一个截面视图，并且以备选透视图图示了液体冷却剂回路192。第一密封元件128A和第二密封元件128B可设置在组件110中。在所示的示例中，第一密封元件128A联接到第一POL片114A，并且第二密封元件128B联接到第二POL片114B，尽管不一定要如此。在另一个非限制性示例中，密封元件128A、128B中的任一者或两者可直接联接到壳体112。

如图所示，图示的示例的第一密封元件128A包括第一密封件130A和第二密封件132A，并且第二密封元件128B包括第一密封件130B和第二密封件132B。更具体地，第一密封件130A、130B定位成靠近相应的第一端部116A、116B，并且第二密封件132A、132B定位成靠近相应的第一POL片114A和第二POL片114B的相应的第二端部118A、118B。以这种方式，第一密封元件128A和第二密封元件128B可提供对应的第一部件室152和第二部件室154的流体密封。

大体上参考图5至图7，液体冷却剂可通过供应管线194流过液体冷却剂回路192，进入流体入口142和入口室180。然后，液体冷却剂可被引导到第一流体通道146、第二流体通道148和第三流体通道150中。第一喷雾器166和第二喷雾器168可将液体冷却剂的冲击喷雾发射到部件室152内的第一POL片114A的相对侧上。第三冲击喷雾器170和第四冲击喷雾器172可将液体冷却剂的冲击喷雾发射到第二部件室154内的POL片114b的相对侧上，从而在操作期间从POL片114A、114B中移除热。加温的冷却剂可通过返回管线196被引导到出口室182，并且经由流体出口144离开壳体112。

图7图示了冷却电子部件的方法200，该电子部件具有联接到衬底的一组发热部件，诸如POL片14、114A、114B。方法200在202以如下步骤开始：使液体冷却剂90通过供应管线94、194流到位于诸如POL片14、114A、114B的电子部件的相对侧上的第一和第二冲击喷雾器66、68、166、168、170、172。在204，方法200包括将液体冷却剂90的冲击喷雾从第一和第二冲击喷雾器66、68、166、168、170、172发射到部件室52、152、154内的诸如POL片14、114A、114B的电子部件的至少两个相对表面上。在206，方法包括通过流体联接到部件室52、152、154的返回管线96、196将喷雾的液体冷却剂90引导出部件室52、152、154。任选地，方法200包括将液体冷却剂90引导到壳体12、112内的至少两个流体通道46、48、146、148、150中。至少两个流体通道46、48、146、148、150可定位在冲击喷雾器66、68、166、168、170、172的上游。任选地，方法200包括使液体冷却剂90通过壳体12、112的内部壁56、58、156、158、160、162中的一组冲击孔67、69流入部件室52、152、154中，其中一组冲击孔67、69至少部分地限定第一和第二冲击喷雾器66、68、166、168、170、172。任选地，方法200包括使液体冷却剂90流入在至少两个流体通道46、48、146、148、150的上游且至少部分地限定供应管线94、194的入口室180中。任选地，方法200包括将液体冷却剂90从部件室52、152、154引导到至少部分地限定返回管线96、196的下游出口室182中。任选地，方法200包括：通过至少部分地形成供应管线94、194的流体入口42、142将液体冷却剂90抽吸到承载诸如POL片14、114A、114B的电子部件的壳体12、112中；以及通过至少部分地形成返回管线96、196的流体出口44、144将液体冷却剂90从壳体12、112中移除。在一个非限制性示例中，液体冷却剂90可从外部贮存器中抽吸。任选地，方法200包括使液体冷却剂90从返回管线96、196再循环回到供应管线94、194。

本公开的各方面提供了多种益处。本文中描述的液冷组件可包括具有基本上类似的基础(underlying)形状因素(例如，覆盖区或公共连接)的可替换的构建块或片，其可为POL模块组件或其它功率模块组件提供低成本的可制造性和交互式放置。公共的或可重复使用的形状因素可进一步导致更高的过程或制造产率，以及不同的模块构造，而无需显著的设计更改。此外，所描述的组件提供了改善的可修复性，因为给定的功率覆盖片可根据需要容易地移除、更换或维修。密封的模块化壳体提供多个设备到功率电子系统中的紧凑、超高功率密度的组装。本文中描述的壳体设计允许实现可更换或永久安装和密封的功率电子设备。

与利用散热器、传导板等的传统设计相比，直接液体冲击或喷雾的使用提供了功率覆盖片的改善的冷却。通过直接的液体接触可同时冷却功率覆盖片的多个侧，包括在片的相对侧上，从而减少冷却时间并改善功率覆盖组件的性能。在其中介电涂层与片表面一起使用的示例中，功率覆盖片设计还允许使用与绝缘流体(例如油)相比具有更好冷却性能的非绝缘冷却流体(例如水)，包括在其中绝缘涂层设置在POL片上的示例中。

对于具有更高功率密度的功率电子系统的未来设计，需要更紧凑和高效的冷却方法。与传统方法相比，在功率电子设备的双侧上直接接触的强制对流冷却提供了在更短的时间尺度上更高效的热提取。通过射流冲击或喷雾的强制对流进一步增强了具有局部更高的传热系数的这种热提取，其可直接靶向内部发热部件中的每个。如本文中描述的密封和模块化壳体允许更高的功率密度、更适合于满足高功率需求的三维构造。

本公开还设想除了上述图中所示的那些之外的许多其它可能的方面和构造。

在尚未描述的程度上，各个方面的不同特征和结构可根据期望彼此组合使用。一个特征没有在所有方面中示出并不意在被解释为它不被包括，而是为了描述的简洁才这样做。因此，不同方面的各种特征可根据期望进行混合和匹配，以形成本公开的新方面，无论这些新方面是否被明确描述。本公开覆盖了本文中描述的特征的所有组合或排列。

本书面描述使用示例来公开本公开的各方面，包括最佳模式，并且还使本领域的任何技术人员能够实践本文中的公开的各方面，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何结合的方法。本公开的可专利性范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有与权利要求书的字面语言没有区别的结构要素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有无实质性差别的等同结构要素，则此类其它示例旨在处于权利要求书的范围内。

本公开的各种特征、方面和优点也可体现在本公开的各方面的任何排列中，包括但不限于如在列举的方面中限定的以下技术解决方案：

1. 一种用于电子部件的液冷组件，所述组件包括：壳体，其限定至少一个部件室，所述部件室具有设置在所述壳体的外部上的插入狭槽；第一冲击喷雾器，其位于所述部件室的第一侧上；第二冲击喷雾器，其位于所述部件室的第二侧上；在壳体上的入口，其流体联接到冲击喷雾器；在壳体上的出口，其流体联接到所述部件室；以及液体冷却剂回路，其从所述入口穿过所述壳体，穿过所述第一冲击喷雾器或所述第二冲击喷雾器中的至少一个，穿过所述部件室，并且到达所述出口。

2. 根据条款1所述的液冷组件，其中，所述第一冲击喷雾器包括延伸穿过所述壳体的第一内部壁的第一组冲击孔。

3. 根据前述条款中的任一项所述的液冷组件，其中，所述第二冲击喷雾器包括延伸穿过所述壳体的第二内部壁的第二组冲击孔。

4. 根据前述条款中的任一项所述的液冷组件，其中，所述第一组冲击孔面对所述第二组冲击孔。

5. 根据前述条款中的任一项所述的液冷组件，其中，所述部件室的所述第一侧定位成与所述部件室的所述第二侧相对。

6. 根据前述条款中的任一项所述的液冷组件，还包括位于所述部件室内并抵接所述壳体的内表面以流体密封所述部件室的密封元件。

7. 根据前述条款中的任一项所述的液冷组件，其中，所述电子部件包括功率覆盖(POL)片，并且所述液冷组件还包括在所述壳体内呈堆叠构造且具有多个对应的插入狭槽的多个部件室，所述多个对应的插入狭槽构造成接收多个对应的POL片。

8. 根据前述条款中的任一项所述的液冷组件，其中，所述壳体、部件室、第一冲击喷雾器和第二冲击喷雾器至少部分地限定模块化单元。

9. 根据前述条款中的任一项所述的液冷组件，还包括多个模块化单元，所述多个模块化单元联接在一起并沿着至少两个方向布置以形成多维液冷组件。

10. 根据前述条款中的任一项所述的液冷组件，还包括冷却剂，所述冷却剂在所述液体冷却剂回路内，并且包括水、水-乙二醇、油或介电液体中的一种。

11. 根据前述条款中的任一项所述的液冷组件，还包括设置在所述壳体的所述外部上并与所述插入狭槽配准的第二狭槽。

12. 根据前述条款中的任一项所述的液冷组件，其中，所述插入狭槽和所述第二狭槽中的每个流体联接到所述部件室。

13. 根据前述条款中的任一项所述的液冷组件，还包括在所述电子部件的至少一部分上的绝缘涂层。

14. 根据前述条款中的任一项所述的液冷组件，其中，所述绝缘涂层包括介电涂层。

15. 一种冷却电子部件的方法，所述电子部件具有联接到衬底的一组发热部件，所述方法包括：使液体冷却剂通过供应管线流到位于所述电子部件的相对侧上的第一冲击喷雾器和第二冲击喷雾器；将所述液体冷却剂的冲击喷雾从所述喷雾器发射到在部件室内的所述电子部件的至少两个相对表面上；和将喷雾的所述液体冷却剂通过流体联接到所述部件室的返回管线引导出所述部件室。

16. 根据前述条款中的任一项所述的方法，还包括将所述液体冷却剂引导到壳体内的至少两个流体通道中，其中所述至少两个流体通道定位在一组冲击喷雾器的上游。

17. 根据前述条款中的任一项所述的方法，还包括使所述液体冷却剂通过在所述壳体的内部壁中的一组冲击孔流入所述部件室中，其中所述一组冲击孔至少部分地限定所述一组冲击喷雾器。

18. 根据前述条款中的任一项所述的方法，还包括使所述液体冷却剂流入在所述至少两个流体通道的上游且至少部分地限定所述供应管线的入口室中。

19. 根据前述条款中的任一项所述的方法，还包括将所述液体冷却剂从所述部件室引导到至少部分地限定所述返回管线的下游出口室中。

20. 根据前述条款中的任一项所述的方法，还包括通过至少部分地形成所述供应管线的壳体入口将所述液体冷却剂抽吸到承载所述电子部件的壳体中。

21. 根据前述条款中的任一项所述的方法，还包括通过至少部分地形成所述返回管线的壳体出口从所述壳体中移除所述液体冷却剂。

22. 根据前述条款中的任一项所述的方法，还包括将所述液体冷却剂从所述返回管线再循环回到所述供应管线。