大功率IGBT散热器制造技术

本实用新型专利技术提供一种大功率IGBT散热器，所述散热器由上下贴合的导热基板(100)与散热底板(200)和储水板(300)组成，所述储水板(300)具有中空的储水空间，散热底板(200)内平行设置n条U型流道(1)，U型流道(1)底部设置竖直向上的流道扰流柱(8)；上层储水板(301)内设置向上突起的肋板(10)，所述肋板(10)的一端朝向总进水端(4)，另一端朝向出水端(5)。本实用新型专利技术通过新增肋板有效增强了散热效果，提高了产品性能，且散热器内流道的压力损失进一步减少，从而实现了能量损失减少，使冷却液分布更均匀，因此获得了更好的散热效果。因此获得了更好的散热效果。因此获得了更好的散热效果。

【技术实现步骤摘要】
大功率IGBT散热器


[0001]本技术涉及大功率IGBT电子元件的散热器。

技术介绍

[0002]IGBT是一种新型的大功率电子元器件，在我国的制造业上有着广泛的应用场景，比较常见的是运用在变频器、开关电源、轨道交通及电动汽车上。IGBT芯片模块作为纯电动汽车电机控制器的核心部件，它有着开关速率快、驱动功率小以及饱和压降低、载流密度大等优点，但是随着集成电路的迅猛发展，集成化程度越来越高，电子元器件功率密度增大，导致其产热量极高，会导致存在较多的安全隐患，因此对大功率电子元器件IGBT的散热器的结构设计具有重要理论研究意义和工程应用价值。
[0003]本专利技术人在前期研究中，对大功率IGBT电子元件的散热器进行了改进，得到了一种新型复合多回路结构的散热器。该散热器实现了在入口温度为290K时，芯片最高温度319.7K，中截面最高温度312.8K，具有良好的散热性能。然而，通过优化散热器结构以进一步提高散热器性能始终是本领域的追求。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是在现有技术的基础上，对散热器做进一步结构改进，验证改进后的散热器是否能够实现更好的散热性能。
[0005]对此，本技术的思路是通过对散热器内的流道进行扰流，考察扰流结构是否能够有利于进一步散热，以提供一种散热性能更好的散热器。
[0006]基于此，本技术提供一种大功率IGBT散热器，所述散热器由上下贴合的导热基板与散热底板和储水板组成，所述储水板具有中空的储水空间，散热底板内平行设置n条U型流道，每条U型流道设置具有流道进口和流道出口，U型流道底部设置竖直向上的流道扰流柱；
[0007]储水板包括上层储水板和下层储水板，上层储水板设有一总进水端和n个出水端，每个出水端分别与流道进口连接，下层储水板设有一总出水端和n个进水端，每个进水端分别与流道出口连接，上层储水板内设置竖直向上的储水板扰流柱；
[0008]其中，上层储水板内设置向上突起的肋板，所述肋板的一端朝向总进水端，另一端朝向出水端。
[0009]在本技术中，术语“前”和“后”用于非限制性地描述部件的相对位置。其中，“前”是指相对朝向总进水端的方向，而“后”是指相对朝向U型流道的弯道的方向。
[0010]肋板的设置可以有多种选择。例如，将肋板设置在上层储水板的前部，而将储水板扰流柱设置在上层储水板的中后部，即肋板位于在储水板扰流柱与总进水端之间；或者将肋板设置在上层储水板的中部，而储水板扰流柱围绕在肋板四周，即将肋板设置在储水板扰流柱所在区域之间；或者将肋板设置在上层储水板的后部，而将储水板扰流柱设置在上层储水板的中部，即肋板位于在储水板扰流柱与各个出水端之间，如图5
‑
7所示。
[0011]作为一种优选的实施方式，肋板位于在储水板扰流柱与总进水端之间。
[0012]在本技术中，U型流道的数量n为4、5、6、7、8、9或10。
[0013]根据一种特别优选的实施方式，n＝5。
[0014]为了提高肋板对于散热的效果，优选地，肋板的数量为n
‑
1。
[0015]在本技术中，流道扰流柱和/或储水板扰流柱是错列分布的。
[0016]在本技术中，流道内有冷却液，使冷却液从总进水端经U型流道流向总出水端实现散热，所述冷却液是纯水或乙二醇的水溶液，其中，纯水由于具备更优比热容和导热系统而作为最优方案。本领域技术人员也可以根据散热需求，使用其他合适的材料作为冷却液。
[0017]在本技术中，为了确保具备良好的导热和散热性能，导热基板、散热底板和储水板的材料是铝或铜。
[0018]本技术对散热器做了进一步改进，增加肋板对于散热性能提高非常显著，芯片最高温度和中截面温度都得到了有效降低，降幅显著，可见散热效果。此外，通过改进过，散热器内流道的压力损失进一步减少，从而实现了能量损失减少，使冷却液分布更均匀，因此获得了更好的散热效果。
附图说明
[0019]图1为组装的IGBT元件、导热基板、散热底板和储水板的立体图；
[0020]图2为实施例1的散热底板和储水板流道的主视图；
[0021]图3为图2的左视图；
[0022]图4为散热底板立体图；
[0023]图5为实施例1的散热底板和储水板仰视图(储水板绘制其流道轮廓)；
[0024]图6为实施例2的散热底板和储水板流道的主视图；
[0025]图7为实施例3的散热底板和储水板流道的主视图；
[0026]图8A
‑
8C为实施例1的整体仿真云图，其中图8A为云图主视图，8B为背面云图，图8C为云图轴侧图；
[0027]图9为实施例1的中截面最高温度仿真云图；
[0028]图10为实施例1的中截面最高流速仿真云图；
[0029]图11为实施例1的中截面最高压损仿真云图；
[0030]图12A
‑
12B为实施例2的整体仿真云图，其中图12A为云图主视图，图12B为云图轴侧图；
[0031]图13为实施例2的中截面最高温度仿真云图；
[0032]图14为实施例2的中截面最高流速仿真云图；
[0033]图15A
‑
15C为实施例3的整体仿真云图，其中图15A为云图主视图，15B为背面云图，图15C为云图轴侧图；
[0034]图16为实施例3的中截面最高温度仿真云图；
[0035]图17为实施例3的中截面最高流速仿真云图。
具体实施方式
[0036]以下实施例用于非限制性地解释本技术的技术方案。
[0037]实施例1
[0038]如图1所示，将IGBT元件与散热器组装在一起，其中，散热器由上下贴合的导热基板100与散热底板200和与散热底板连接的储水板300组成。
[0039]散热底板200如图4所示，平行设置5条U型流道1，每条U型流道1设置具有流道进口2和流道出口3，U型流道1底部设置竖直向上的圆柱形错列排列的流道扰流柱8。
[0040]储水板300如图2、3和5所示，包括上层储水板301和下层储水板302。上层储水板301用于与U型流道的各个流道进口2连接，下层储水板302用于与U型流道的各个流道出口3连接。其中，上层储水板301前端是总进水端4，后端是5个出水端5，每个出水端5分别与流道进口2连接。下层储水板302前端是总出水端6，后端是5个进水端7，每个进水端7分别与流道出口3连接。类似地，上层储水板301内设置竖直向上的、圆柱形的错列排列的储水板扰流柱9。此外，上层储水板301内、在位于在储水板扰流柱9与总进水端4之间的区域还设置4片向上突起的肋板10，每一片肋板10的前端朝向总进水端4，后端朝向出水端5。
[0041]冷却液从总进水端4进入上层储水板301中，先受到肋板10的影响，然后经过储水板扰流柱9，再从5个出水端5流入U型流道本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.大功率IGBT散热器，所述散热器由上下贴合的导热基板(100)与散热底板(200)和储水板(300)组成，所述储水板(300)具有中空的储水空间，散热底板(200)内平行设置n条U型流道(1)，每条U型流道(1)设置具有流道进口(2)和流道出口(3)，U型流道(1)底部设置竖直向上的流道扰流柱(8)；储水板(300)包括上层储水板(301)和下层储水板(302)，上层储水板设有一总进水端(4)和n个出水端(5)，每个出水端(5)分别与流道进口(2)连接，下层储水板(302)设有一总出水端(6)和n个进水端(7)，每个进水端(7)分别与流道出口(3)连接，上层储水板(301)内设置竖直向上的储水板扰流柱(9)；其特征在于上层储水板(301)内设置向上突起的肋板(10)，所述肋板(10)的一端朝向总进水端(4)，另一端朝向出水端(5)。2.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：宿志晨，王萌，聂景涛，田建伟，宋宇来，李志彬，赵锡朋，
申请(专利权)人：北京飞航捷迅物资有限责任公司，
类型：新型
国别省市：