一种大功率集成散热晶闸管制造技术

本实用新型专利技术公开了一种大功率集成散热晶闸管，包括晶闸管换热组件和散热组件；晶闸管换热组件包括晶闸管、封装体、液态合金、第一封堵件、第二封堵件、托底槽和半导体散热层；托底槽位于晶闸管下方；托底槽的面积大于晶闸管的面积；托底槽的侧壁与晶闸管之间通过封装体浇注封装；晶闸管与托底槽以及封装体围成容置腔；液态合金承装于托底槽内，与半导体散热层接触；晶闸管包括沿轴向依次设置的管盖、上钼片、芯片、下钼片和管座，管座与下钼片连接的一端设置有循环流道，管座的另一端与散热器连接，管盖内设置有散热流道。本实用新型专利技术能够大幅提高散热效率、减少温升、运行可靠、使用寿命长。

A high power integrated heat dissipation thyristor

【技术实现步骤摘要】
一种大功率集成散热晶闸管
本技术涉及晶闸管散热
，尤其是涉及一种大功率集成散热晶闸管。
技术介绍
晶闸管作为一种开关元件，可以在高电压大电流的场合使用。由于晶闸管本身具有一定的压降，因此当电流流过时会存在一定的损耗，电流越大，损耗就越大。晶闸芯片产生损耗时，器件的温度会随之升高，而温度升高对器件的特性会产生不利的影响。而且当温度高过一定的值，器件将失效。因此，在晶闸管使用时，通过散热器将其热量带走是目前比较通用和有效的方法。现有的晶闸管具有以下缺陷：一是当晶闸管在通流时间过长时，会导致严重发热，热损耗呈指数级增长，从而大幅度降低晶闸管的通流性能，影响电能传输，因而能否快速地将晶闸管产生的热量传递转移出去，成为保证并提高晶闸管性能稳定的关键因素；同时，对提高晶闸管以及换流阀的寿命也有非常明显的效果；二是目前的散热器从冷却方法上可以分为风冷和水冷两种，风冷散热器一般有铝型材和热管散热器，在工作时需要配风机，体积较大，对于水冷散热器，通常，在直流换流阀内部，晶闸管与散热器通过压装结构设计牢固联接，散热器内部通入循环的冷却水将晶闸管产生的热量带走，然而受结构设计、成本限制，通过增大晶闸管尺寸来提高其流通能力、控制结温的方法应用空间十分有限，主要依赖于散热效率的提升。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能够大幅提高散热效率、减少温升、运行可靠、使用寿命长的集成散热晶体管。本技术解决上述技术问题采用的技术方案是：一种大功率集成散热晶闸管，包括晶闸管换热组件和散热组件；晶闸管换热组件包括晶闸管、封装体、液态合金、第一封堵件、第二封堵件、托底槽和半导体散热层；晶闸管底部与半导体散热层贴合；托底槽位于晶闸管下方；托底槽的面积大于晶闸管的面积；托底槽的侧壁与晶闸管之间通过封装体浇注封装；晶闸管与托底槽以及封装体围成容置腔；液态合金承装于托底槽内，与半导体散热层接触；散热组件包括第一引流管、第二引流管和散热管；第一引流管的一端贯穿托底槽一侧的侧壁，与容置腔连通；第二引流管的一端贯穿托底槽另一侧的侧壁，与容置腔连通；第一引流管与托底槽之间通过第一封堵件密封；第二引流管与托底槽之间通过第二封堵件密封；第一引流管的另一端与第二引流管的另一端通过散热管连通；晶闸管包括沿轴向依次设置的管盖、上钼片、芯片、下钼片和管座，管座与下钼片连接的一端设置有循环流道，管座的另一端与散热器连接，管盖内设置有散热流道；循环流道的内壁设置有多个突起，突起包括柱形部和球形部，球形部设置在柱形部的顶端；管盖上沿圆周布设有散热通孔，管盖包括外环部、内环部、连接于外环部和内环部之间的连接部，外环部和内环部沿中心轴线相互错开，散热通孔布设于外环部和内环部上。本技术中，优选地，循环流道呈之字形。本技术中，优选地，散热器内设置有冷却水道，冷却水道沿散热器的轴线方向设置，冷却水道具有入水口和出水口。本技术中，优选地，冷却水道的首尾端设置有垂直于冷却水道的轴线旁的两个管道，管道通过管座和散热器的接触面分别与管座内的循环流道的首尾端连接，使得晶闸管和散热器上各有一对进出水端，且两对进出水端相匹配，使得晶闸管和散热器经过压装后，两对进出水端无缝衔接形成一个连通的流道。本技术中，优选地，冷却水道呈之字形。本技术中，优选地，冷却水道的内壁设置有多个突起，突起包括柱形部和球形部，球形部设置在柱形部的顶端。本技术中，托底槽的一侧的侧壁上设有第一通孔，第一引流管穿过第一通孔与容置腔连通，第一封堵件呈环形，且设于第一引流管与第一通孔之间的缝隙中；托底槽的另一侧的侧壁上设有第二通孔，第二引流管穿过第二通孔与容置腔连通，第二封堵件呈环形，且设于第二引流管与第二通孔之间的缝隙中。本技术中，优选地，第一通孔与第二通孔的高度高于托底槽内部的底面。本技术具有的有益效果是：1、在晶闸管的管座内部加设循环流道后，冷却液能够进一步靠近位于晶闸管中心的芯片，能够有效减少结壳之间的热阻，降低结温。2、循环流道和冷却水道采用之字形，延长了液体的流动路径，且在内壁设置包括柱形和球形的突起后，进一步增大了内壁与冷却液的接触面积，提高了对流换热效率。3、在管盖内设置散热流道，进一步减小热阻，降低结温，提高了晶闸管的散热效果。4、由于半导体散热层具有传热、散热性能好、机械强度高、耐磨的特点，因此当半导体散热层与晶闸管底部贴合，再与液态合金大面积接触后，可将晶闸管内部所产生的热量迅速传递给液态合金；液态合金的特点在于其比热容极高，流动性能极好，控制节奏较强，能够吸收大量热。再通过第一引流管和第二引流管将高温液态合金流体导入散热管，由于散热管本身置于外界环境中，可以将管内液态合金的热量散出。因此，上述结构的大功率集成散热晶闸管可以快速地将晶闸管产生的热量传递转移出去，保证并提高晶闸管工作的稳定性；同时，对提高晶闸管的寿命也有非常明显的效果。5、设置若干散热通孔，有效地起到晶闸管散热的作用，散热效果好。6、通过多重散热，散热效果极大加强，保证并提高晶闸管工作的稳定性，并提高晶闸管的使用寿命。附图说明图1是本技术的结构示意图。图2是本技术的晶闸管的结构示意图。图3是本技术的散热器及其冷却水道的结构示意图。图4是本技术的管座内循环流道的示意图。图5是本技术的晶闸管的示意图。图6是本技术的晶闸管的循环流道和散热器的冷却水道的截面示意图。图7是本技术的管盖内散热流道的示意图。图8是本技术的具有凹陷的流槽的截面图。图9是本技术的管座的正面结构示意图。图中：1、晶闸管换热组件，2、散热组件，3、封装体，4、晶闸管，41、管盖，411、入口，412、出口，42、管座，43、散热通孔，44、循环流道，45、散热器，46、散热流道，47、突起，48、柱形部，49、球形部，50、冷却水道，51、入水口，52、出水口，53、流槽，54、凹陷，55、外环部，56、内环部，57、连接部，5、液态合金，6、第一封堵件，61、第二封堵件，7、托底槽，8、第一引流管，81、第二引流管，9、散热管，10、半导体散热层，11、容置腔具体实施方式以下结合附图和实施方式对本技术作进一步的说明。如图1～9所示，本技术提供了一种大功率集成散热晶闸管，包括晶闸管换热组件1和散热组件2；晶闸管换热组件1包括晶闸管4、封装体3、液态合金5、第一封堵件6、第二封堵件61、托底槽7和半导体散热层10；晶闸管4底部与半导体散热层10贴合；托底槽7位于晶闸管4下方；托底槽7的面积大于晶闸管4的面积；托底槽7的侧壁与晶闸管4之间通过封装体3浇注封装；晶闸管4与托底槽7以及封装体3围成容置腔11；液态合金5承装于托底槽7内，与半导体散热层10接触；散热组件2包括第一引流管8、第二引流管81和散热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大功率集成散热晶闸管，其特征在于：包括晶闸管换热组件(1)和散热组件(2)；/n晶闸管换热组件(1)包括晶闸管(4)、封装体(3)、液态合金(5)、第一封堵件(6)、第二封堵件(61)、托底槽(7)和半导体散热层(10)；晶闸管(4)底部与半导体散热层(10)贴合；托底槽(7)位于晶闸管(4)下方；托底槽(7)的面积大于晶闸管(4)的面积；托底槽(7)的侧壁与晶闸管(4)之间通过封装体(3)浇注封装；晶闸管(4)与托底槽(7)以及封装体(3)围成容置腔(11)；液态合金(5)承装于托底槽(7)内，与半导体散热层(10)接触；/n散热组件(2)包括第一引流管(8)、第二引流管(81)和散热管(9)；第一引流管(8)的一端贯穿托底槽(7)一侧的侧壁，与容置腔(11)连通；第二引流管(81)的一端贯穿托底槽(7)另一侧的侧壁，与容置腔(11)连通；第一引流管(8)与托底槽(7)之间通过第一封堵件(6)密封；第二引流管(81)与托底槽(7)之间通过第二封堵件(61)密封；第一引流管(8)的另一端与第二引流管(81)的另一端通过散热管(9)连通；/n晶闸管(4)包括沿轴向依次设置的管盖(41)、上钼片、芯片、下钼片和管座(42)，管座(42)与下钼片连接的一端设置有循环流道(44)，管座(42)的另一端与散热器(45)连接，管盖(41)内设置有散热流道(46)；循环流道(44)的内壁设置有多个突起(47)，突起(47)包括柱形部(48)和球形部(49)，球形部(49)设置在柱形部(48)的顶端；/n管盖(41)上沿圆周布设有散热通孔(43)，管盖(41)包括外环部(55)、内环部(56)、连接于外环部(55)和内环部(56)之间的连接部(57)，外环部(55)和内环部(56)沿中心轴线相互错开，散热通孔(43)布设于外环部(55)和内环部(56)上。/n...

【技术特征摘要】
1.一种大功率集成散热晶闸管，其特征在于：包括晶闸管换热组件(1)和散热组件(2)；
晶闸管换热组件(1)包括晶闸管(4)、封装体(3)、液态合金(5)、第一封堵件(6)、第二封堵件(61)、托底槽(7)和半导体散热层(10)；晶闸管(4)底部与半导体散热层(10)贴合；托底槽(7)位于晶闸管(4)下方；托底槽(7)的面积大于晶闸管(4)的面积；托底槽(7)的侧壁与晶闸管(4)之间通过封装体(3)浇注封装；晶闸管(4)与托底槽(7)以及封装体(3)围成容置腔(11)；液态合金(5)承装于托底槽(7)内，与半导体散热层(10)接触；
散热组件(2)包括第一引流管(8)、第二引流管(81)和散热管(9)；第一引流管(8)的一端贯穿托底槽(7)一侧的侧壁，与容置腔(11)连通；第二引流管(81)的一端贯穿托底槽(7)另一侧的侧壁，与容置腔(11)连通；第一引流管(8)与托底槽(7)之间通过第一封堵件(6)密封；第二引流管(81)与托底槽(7)之间通过第二封堵件(61)密封；第一引流管(8)的另一端与第二引流管(81)的另一端通过散热管(9)连通；
晶闸管(4)包括沿轴向依次设置的管盖(41)、上钼片、芯片、下钼片和管座(42)，管座(42)与下钼片连接的一端设置有循环流道(44)，管座(42)的另一端与散热器(45)连接，管盖(41)内设置有散热流道(46)；循环流道(44)的内壁设置有多个突起(47)，突起(47)包括柱形部(48)和球形部(49)，球形部(49)设置在柱形部(48)的顶端；
管盖(41)上沿圆周布设有散热通孔(43)，管盖(41)包括外环部(55)、内环部(56)、连接于外环部(55)和内环部(56)之间的连接部(57)，外环部(55)和内环部(56)沿中心轴线相互错开，散热通孔(43)布设于外环部(55)和内环部(56)上。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑锦春，王勇，
申请(专利权)人：杭州汉安半导体有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33