一种水冷散热一体化的晶闸管及晶闸管串联模块制造技术

本发明专利技术公开了一种水冷散热一体化的晶闸管及晶闸管串联模块，属于晶闸管散热技术领域。晶闸管包括：硅片、两个钼片、两个铜基座、门级触发线及散热组件；所述硅片夹在所述两个钼片中间，所述两个钼片固定在所述两个铜基座之间，所述门级触发线与硅片连接，并穿过其中一个铜基座引出，所述散热组件设置在另一个铜基座内。串联模块包括外部框架以及设置在外部框架内的多个上述所述的晶闸管，多个所述的晶闸管之间串联连接。本发明专利技术减小了晶闸管的体积，并提升了散热效率，同时能够减小多个晶闸管单元串联模块的体积，提升了脉冲电源的储能密度及散热效率，还减少了散热器的设计和成本。还减少了散热器的设计和成本。还减少了散热器的设计和成本。

【技术实现步骤摘要】
一种水冷散热一体化的晶闸管及晶闸管串联模块


[0001]本专利技术属于晶闸管散热
，更具体地，涉及一种水冷散热一体化的晶闸管及晶闸管串联模块。

技术介绍

[0002]脉冲电源能够输出瞬时超高功率脉冲，是实现很多极端物理条件的前提，在国防领域和基础学科领域都有广泛的应用，如雷达、电磁发射、强磁场、可控核聚变和大功率激光等。脉冲电源的整体储能密度是衡量其性能的重要指标。半导体开关(晶闸管和二极管)作为脉冲电源的大功率器件，占据了电源相当的体积，对其进行小型化研究，是脉冲电源获得更高储能密度的最直接有效的途径之一。
[0003]当晶闸管处于重复频率工作状态下，强脉冲电流通过使得晶闸管本身产生的损耗大增并引起晶闸管硅片的结温升高，影响晶闸管的运行性能及使用寿命，因此需要专门对晶闸管进行散热设计，使其温升控制在较为理想的水平。
[0004]现有技术中，常用的有自冷式散热器、风冷式散热器、水冷式散热器和热管散热器等。在脉冲功率领域，综合考虑散热效率、电气绝缘性能以及结构设计等多方面因素，普遍采用在上下铜基座之间用紧固件外接水冷散热器，散热器内部通入循环的冷却水将晶闸管产生的热量带走。但由于散热器本身体积较大，外接时用紧固件与铜基座相连，接触热阻较大，导致散热效率低。同时，这种散热结构的附件很多，装配繁琐，整个器件体积很大，会导致脉冲电源的储能密度较低。并且，现有的这种散热设计会导致晶闸管之间的串接非常困难，即便能够串接，也会使得器件体积很大，降低脉冲电源的储能密度及散热效率。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种水冷散热一体化的晶闸管及晶闸管串联模块，其目的在于减小晶闸管的体积及提升散热效率。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种水冷散热一体化的晶闸管，包括硅片、两个钼片、两个铜基座、门级触发线及散热组件；
[0007]所述硅片夹在所述两个钼片中间，所述两个钼片固定在所述两个铜基座之间，所述门级触发线与硅片连接，并穿过其中一个铜基座引出，所述散热组件设置在另一个铜基座内。
[0008]进一步地，所述散热组件包括散热通道和水嘴，所述散热通道的两端分别为进水口和出水口，所述水嘴与出水口相连，并与设置在所述铜基座外部。
[0009]进一步地，所述散热通道内设置有刻槽。
[0010]进一步地，所述刻槽为对称的折线形。
[0011]进一步地，所述水嘴与散热通道可拆卸式连接。
[0012]进一步地，两个铜基座之间通过陶瓷衬套封装。
[0013]按照本专利技术的另一个方面，提供了一种水冷散热一体化的晶闸管串联模块，包括
外部框架以及设置在外部框架内的多个如第一方面任意一项所述的晶闸管，多个所述的晶闸管之间串联连接。
[0014]进一步地，所述外部框架包括压紧轴、上轭、下轭和引出铜排；
[0015]所述压紧轴垂直设置在所述上轭与下轭之间，所述串联连接的晶闸管放置在所述上轭与下轭之间，所述引出铜排设置在所述串联连接的晶闸管内。
[0016]进一步地，在所述压紧轴上设置有调节螺母。
[0017]进一步地，所述上轭与下轭分别与晶闸管接触的表面设置有垫块。
[0018]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
[0019](1)本专利技术通过将水冷散热组件设置在晶闸管的铜基座内，不需要另外压装外接散热器，实现了晶闸管本体与散热组件的一体化设计，减小了晶闸管的体积和重量；同时，由于一体化设计后，不需要在晶闸管的铜基座之间压装外接水冷散热器，解决了水冷散热器与晶闸管的接触问题，不存在接触热阻，相比现有技术，不仅具有更好的机械性能，而且能起到更好的散热效果。
[0020](2)进一步地，在本专利技术设计的水冷散热一体化的晶闸管结构的基础上，多个晶闸管串联形成模块化结构，能够解决现有技术中多个晶闸管之间串接困难的问题；并且，本专利技术设计单面散热结构，能够进一步减小多个晶闸管单元串联模块的体积，同时还能够实现较好的散热效果，一个晶闸管内的散热组件不仅能够给当前的晶闸管散热，还能够给相邻的晶闸管散热，进一步提升了脉冲电源的储能密度及散热效率；并且，这样的设计还能够保证晶闸管的电气绝缘可靠性。
[0021](3)作为优选，本专利技术中散热通道采用对称的折线形结构，一方面增大了冷却水与铜基座之间的接触面积，进一步提升晶闸管的散热能力，另一方面也能避免使晶闸管中温度分布不均匀导致的热应力破损。
[0022]总而言之，本专利技术减小了晶闸管的体积，并提升了散热效率，同时能够减小多个晶闸管单元串联模块的体积，提升了脉冲电源的储能密度及散热效率，还减少了散热器的设计和成本。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的水冷散热一体化晶闸管的结构示意图。
[0024]图2为散热通道的结构示意图。
[0025]图3为本专利技术的水冷散热一体化晶闸管串联模块的示意图。
[0026]在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或者结构，其中：
[0027]1‑
压紧轴，2
‑
调节螺母，3
‑
上轭，4
‑
下轭，5
‑
垫块，6
‑
引出铜排，7
‑
晶闸管，8
‑
硅片，9
‑
上钼片，10
‑
下钼片，11
‑
上铜基座，12
‑
下铜基座，13
‑
散热通道，14
‑
水嘴，15
‑
门级触发线，16
‑
陶瓷衬套，17
‑
刻槽。
具体实施方式
[0028]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要
彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0029]如图1所示，本专利技术的水冷散热一体化晶闸管，主要包括硅片8、上钼片9、下钼片10、上铜基座11、下铜基座12、门级触发线15及散热组件；
[0030]硅片8被夹在上钼片9和下钼片10中间，上钼片9和下钼片10则被固定在上铜基座11和下铜基座12座之间，门级触发线与硅片连接，穿过上铜基座引出，散热组件设置在下铜基座内，与晶闸形成一体化结构。在其它实施例中，门级触发线也可以穿过下铜基座引出，散热组件设置在上铜基座内。散热组件与门级触发线分别设置在不同的铜基座之中，保证了晶闸管的电气绝缘可靠性。
[0031]具体的，本实施例中，散热组件包括散热通道13和水嘴14，其中，散热通道13设置在下铜基座内，散热通道的一端作为入水口外接水冷机构时，冷却水通过入水口流入散热通道，对硅片进行冷却，然后通过作为出水口的散热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水冷散热一体化的晶闸管，其特征在于，包括硅片(8)、两个钼片(9，10)、两个铜基座(11，12)、门级触发线(15)及散热组件；所述硅片(8)夹在所述两个钼片(9，10)中间，所述两个钼片(9，10)固定在所述两个铜基座(11，12)之间，所述门级触发线(15)与硅片(8)连接，并穿过其中一个铜基座引出，所述散热组件设置在另一个铜基座内。2.根据权利要求1所述的晶闸管，其特征在于，所述散热组件包括散热通道(13)和水嘴(14)，所述散热通道(13)的两端分别为进水口和出水口，所述水嘴(14)与出水口相连，并与设置在所述铜基座外部。3.根据权利要求1所述的晶闸管，其特征在于，所述散热通道(13)内设置有刻槽(17)。4.根据权利要求1所述的晶闸管，其特征在于，所述刻槽(17)为对称的折线形。5.根据权利要求1所述的晶闸管，其特征在于，所述水嘴...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏翔，张钦，林福昌，李化，刘毅，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：