电力半导体器件用型材超导散热器制造技术

一种电力半导体器件用型材超导散热器，它是以铝型材的空腔为内腔，制成以热的超导体－无机热传导元件为核心的、具有铝型材散热器结构的新型散热器。它兼有铝型材散热器和超导元件散热器的优点，适于大功率、大热流密度散热的需要，而且有结构灵活、紧凑等优点。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种散热器，特别涉及一种电力半导体器件器用散热器。电力半导体器件用铝型材散热器，经过多年的发展，日臻完善，已形成多种系列产品。由于它把受热部分、传热部分、散热部分结为一体，使得三部分之间不存在接触热阻，而且结构紧凑。但是，由于受到铝导热系数(在100℃时，λ=240W(m·℃))的限制，距离大时传热能力较低，难以胜任大功率、大热流密度散热的需要。传热的超导体--热管的出现推动了电力半导体器件散热器的发展，出现了电力半导体器件用热管散热器。通常由基板、热管、散热片等组成，由于热管具有超常的传热能力，传热距离大时，优点尤为显著，所以电力半导体器件周热管散热器在大功率、大热流密度的传热方面表现了巨大的优越性。但是，一般情况下，基板、热管及散热片采取分离式结构，存在接触热阻，限制了热管传热能力更好的发挥，也限制了结构的灵活性。能否将铝型材与热管作成一体，而兼有二者的优点呢 根据热管工作原理，若将铝型材与热管作在一起，为充分发挥热管的效能，热管空腔内须有复杂的结构，而且对工质也有特殊的要求，从而为上述设想的实施带来了极大的困难，所以至今未见实际应用。无机热超导元件是传热的另一种超导体，它与热管具有类似的传热功能，但它与热管有不同的工作原理，在用于电力半导体器件应用的情况下，它的空腔内不必有复杂的结构，对其工质也没有特殊的要求，这样，无机热传导元件的出现，便为铝型材与传热的超导元件作在一起提供了可能。本技术的目的是提供一种兼有铝型材散热器和超导元件散热器优点的电力半导体器件用散热器，本技术的技术方案如下习惯上称铝型材上受热平面所在的部分为基板。在铝型材的基板及传热主筋内制成空腔，形成新的铝型材。采用上述铝型材，当散热面积小时，基板与散热肋片相接；当散热面积大时，基板通过传热主筋与散热肋片相接，利用基板及传热主筋内的空腔作为无机热传导元件的内腔，灌入工质，加上封堵进行密封，制成以无机热传导元件为核心的、具有铝型材散热器结构的新型散热器。为了安装和固定的需要，可加些必要的附加结构(包括压板、固定用耳板以及必要的圆孔和螺孔等)。为了加强强度，有时还为了制作固定单面散热半导体器件的螺孔，须在基板受热平面相邻的空腔内设有若干个拉筋，带有螺孔的拉筋要宽些，以防止工质由此泄漏。型材超导散热器所用铝型材，或采用原电力半导体器件散热用铝型材类似的系列化形状，或根据需要，另行设计新的铝型材系列化形状，但均需在基板及传热主筋内制成空腔，必要时，空腔内须设拉筋，这种铝型材可简称空心铝型材。与空心铝型材相对应，可根据电力半导体器件功耗的大小和应用场合的不同，形成与原电力半导体器件用铝型材散热器类似的多种型材超导散热器系列化形状，也可根据需要，设计多种新的铝型材超导散热器系列化形状。在用于多只单面散热的半导体器件集中排布的情况下，基板上须有一个较宽阔的受热平面，散热器可以以相同的结构沿传热主筋方向延伸。为了封闭无机热传导元件的空腔，需在基板的两侧加装专用封堵。为了使基板上多只单面散热元件置于设备密闭箱体内，而散热肋片置于密闭箱体外，可将扁平的基板拐向传热主筋的侧方。在用于单只双面散热的半导体器件的情况下，散热肋片较集中，一般只有一个受热平面，受热平面对面有为夹板所留的装卡空位。为了固定电力半导体器件及封闭无机热传导元件的空腔，须加装兼作封堵的固定耳板及专用封堵。本技术兼有铝型材散热器和超导元件散热器的优点，适于大功率、大热流密度散热的需要，而且有结构灵活、紧凑的优点，在电力半导体散热领域有广阔的应用前景。本技术的具体结构由以下六个附图给出附图说明图1是多只单面散热半导体器件(功率较小)集中排布用的型材超导散热器示意图2是单面散热半导体器件(功率较大)用型材超导散热器示意图；图3是多只单面散热半导体器件(功率大，只数多)集中排布用的半导体散热器示意图；图4是多只单面散热半导体器件置于设备密闭箱体内用型材超导散热器示意图；图5是单只双面散热半导体器件用型材超导散热器示意图；图6是图5中的A-A剖视示意图；图7是图5的仰视图。以下结合附图对实施例作进一步说明图1所示是功率较小的多只单面散热半导体器件11集中排布用型材超导散热器的情况，为明了单面散热半导体器件11的压装情况，特将单面散热半导体器件11及其紧固螺钉画在图中。由于半导体器件功率小，基板3直接与散热肋片4相接。基板3有一个较宽阔的受热平面2，在与受热平面2相邻的空腔1内设有若干个拉筋13，拉筋13有固定单面散热半导体器件11的螺孔9，用机加工方法(如铣)削断空腔1两端内拉筋13的头部，使分立的空腔1连通(以下同)，空腔1两端被专用封堵7所密封，空腔1内有无机热传导元件的工质(以下同)。5是圆孔。图2所示是功率较大的单面散热半导体器件用型材超导散热器的情况。其内部结构与图1大致相同，但由于半导体器件耗散功率大，散热面亦应相应加大，这时，基板3通过传热主筋14与散热肋片4相接，空腔1出现了分支结构，空腔1两端均被专用封堵7所密封。图3是单面散热半导体器件散热功率大且只数较多时的情况。这时，散热器是以相同的结构沿传热主筋14方向延伸，既增加了受热面积，也增加了散热面积。图4是多只单面半导体器件11用型材超导散热器的另一种形式，它适于基板3上的多个单面散热半导体器件11置于设备密闭箱体内腔19中，而散热肋片4置于箱体内腔19外的情况。为了明了其应用的情况，特将所在设备的箱体和紧固螺钉以及单面散热半导体器件11也画在图中。这时扁平的基板3拐向传热主筋14的侧方，再附加一些固定用的端头20。17、18分别是设备密闭箱体的侧壁和拉门。安装在基板3上的半导体器件11置于密闭的箱体内，散热肋片4置于箱体内腔19外，既可置于箱体最外面，也可置于靠着箱体内腔19的热气流通道21内。当散热功率小时，传热主筋14只是单面有散热肋片4，这时基板3可兼作箱体侧壁；当散热功率大时，传热主筋14双面有散热肋片4，这时基板3不应兼作箱体侧壁，箱体侧壁需另设。图5、图6及图7是单只双面散热半导体器件用型材超导散热器的情况。夹板16是钢件，为将散热器与半导体器件夹紧之用。散热肋片4较集中，一般只有一个受热平面2，受热平面2对面有为夹板16所留的装卡空位15，空腔1两端为固定耳板6及专用封堵7所密封，固定耳板6的另外作用是作为装卡半导体器件的防串支架，在半导体器件不太大的情况下，固定耳板6也可以以相应的专用封堵代替。10是引出电极。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力半导体器件用型材超导散热器，其基体由铝型材（１２）等制成，包括基板（３）、散热肋片（４）（散热面积大时，还有传热主筋（１４）），其特征在于：基板（３）与散热肋片（４）相接（散热面积大时，基板（３）通过传热主筋（１４）与散热肋片（４）相接），在基板（３）及传热主筋（１４）内制成空腔（１），将空腔（１）密封成含有工质的无机热传导元件的内腔。

【技术特征摘要】
1.一种电力半导体器件用型材超导散热器，其基体由铝型材(12)等制成，包括基板(3)、散热肋片(4)(散热面积大时，还有传热主筋(14))，其特征在于基板(3)与散热肋片(4)相接(散热面积大时，基板(3)通过传热主筋(14)与散热肋片(4)相接)，在基板(3)及传热主筋(14)内制成空腔(1)，将空腔(1)密封成含有工质的无机热传导元件的内腔。2.根据权利要求1所述的电力半导体器件用型材超导散热器，其特征在于与基板受热平面(2)相邻的空腔(1)内有拉筋(13)。3.根据权利要求2所述的电力半导体器件用型材超导散热器，其特征在于空腔(1)内的拉筋(13)要宽些，其上有固定单面半导体器件(11)用的螺孔(9)。4.根据权利要求1所述的电力半导体器件用型材超导散热器，其特征在于所用空心铝型材，或采用原电力半导体器件散热用铝型材类似的系列化形状，或根据需要另行设计新的铝型材系列化形状，但均须在基板(3)及传热主筋(14)内制成空腔(1)，必要时，空腔(1)内须设拉筋(13)。5.根据权利要求1所述的电力半导体器件用型材超导散热...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘克文，
申请(专利权)人：刘克文，
类型：实用新型
国别省市：21[中国|辽宁]