CN201966204U - 一种大功率半导体器件散热装置 - Google Patents

Abstract

一种大功率半导体器件散热装置，包括均热板及固定在均热板上的散热组件，其中散热组件包括若干U形换热管及散热翅片，各U形换热管的下端管脚固定在均热板上，上端管脚穿置在各散热翅片上，各U形换热管由内往外散射地安装在均热板和各散热翅片上形成下端管脚排布密集、上端管脚排布分散的整体呈喇叭形状的结构。本实用新型由于采用了这种结构，使散热装置能够有效地将大功率半导体器件的热量迅速地传导出去，并且是以最小的体积和最大的散热面积将热量快速地散发到空气中，保证了大功率半导体器件的结温能够有效地控制在一个较低的稳定值内，从而有效地增长了大功率半导体器件的使用寿命。本实用新型还具有重量轻、安全性好和应用范围广等优点。

Description

一种大功率半导体器件散热装置

技术领域

本实用新型涉及一种散热装置，特别是一种大功率半导体器件散热装置。

背景技术

国内现有大功率半导体器件（如：IGBT、SCR、LED等半导体器件）的散热装置通常采用单纯的铝合金型材散热装置，而且其结构一般采用带翼片型材铝按散热功率设计其散热面积和承热量（储能体），并通过调整其体积和翼片结构来适用各种功率的散热场合。然而，由于受铝合金材质导热性能不足的影响，这种散热装置存在的缺点是：1、只适用于热源分布面积较大的场合，如矩阵式LED路灯的散热外壳，还有就是采用多个功率器件分布来降低热量集中的装置上；2、对于发热比较集中的大功率半导体器件，必须加大散热装置的储能体（即加厚和加大整个散热器），这样就大大增加了散热装置的体积和重量，必要时还要在热源和散热装置之间增加大面积的铜板进行快速导热将热量分布，不但导致散热装置笨重，而且增加了成本，这种笨重的散热装置如果用在大功率LED灯具上，LED灯具的重量会很大（100W约15公斤以上），若其挂在8-20米高空，危险性就增加，尤其遇到台风、地震等都可能产生意外，如果是用在大功率电源设备（如：变频器、不间断电源等）上，同样严重增加其重量，安装楼层也要特殊要求。针对上述问题，现有技术中出现了一种专门用于大功率半导体器件上的新型散热装置，这种散热装置由U形换热管、穿置在U形换热管其中一管脚上的散热翅片及穿置在U形换热管另一管脚上的均热板组成。然而，这种散热装置的U形换热管是均匀地安装在均热板及散热翅片上的，也就是说，任意相邻两U形换热管之间的中心距离都是相等的，这种结构的设置，很大程度上限制了散热装置的散热面积，从而导致其无法达到最佳的散热效果。

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述存在的问题和不足，提供一种设计巧妙，导热及散热速度快，散热效果好的大功率半导体器件散热装置。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型所述的大功率半导体器件散热装置，包括均热板及固定在均热板上的散热组件，其中所述散热组件包括若干U形换热管及散热翅片，所述各U形换热管的下端管脚固定在均热板上，上端管脚穿置在各散热翅片上，其特点是所述各U形换热管由内往外散射地安装在均热板和各散热翅片上形成下端管脚排布密集、上端管脚排布分散的整体呈喇叭形状的结构。

其中，上述均热板包括上均热板及下均热板，所述上均热板及下均热板上分别设置有若干夹持凹槽，其中同一均热板上相邻两夹持凹槽的中心距离由外往内逐渐缩小，上述各U形换热管的下端管脚夹置在所述上均热板及下均热板的夹持凹槽之间。

为了进一步地提高热量的传递效率，上述各散热翅片上分别设置有一侧带凸环的若干穿管孔和固定孔，其中同一散热翅片上相邻两穿管孔的中心距离相等，上述各U形换热管的上端管脚分别穿置在所述各穿管孔内，所述各固定孔内穿置有固定管。

为了使U形换热管与均热板之间接触良好，以利于热量的传递，上述夹持凹槽与U形换热管的下端管脚之间通过导热硅脂连接。

为了使U形换热管的导热效果更好，上述各U形换热管内设置有毛细管网结构。

为了使本实用新型的散热效果更好，上述均热板上对称地设置有两组散热组件。

为了使热量的传递又快又均匀，并且方便大功率半导体器件的安装，上述均热板采用挤压铝合金材料制作而成。

本实用新型由于巧妙地采用把各U形换热管由内往外散射地安装在均热板和各散热翅片上形成下端管脚排布密集、上端管脚排布分散的整体呈喇叭形状的结构，使散热装置能够有效地将大功率半导体器件的热量迅速地传导出去，并且是以最小的体积和最大的散热面积将热量散发到空气中，散热速度快，保证了大功率半导体器件的结温能够有效地控制在一个较低的稳定值内，这样就不会产生因导热和散热速度不够而造成热积聚使大功率半导体器件温度不断上升的问题了，而且大功率半导体器件和散热装置任何位置的温差都能够控制在1-3℃之内，从而有效地增长了大功率半导体器件的使用寿命。并且整个散热装置的U形换热管都采用铜管，散热翅片都采用薄铝片，从重量上比相同散热效果的铝型材散热装置要轻70%-80%，从而大大减轻了整个散热装置的重量，解决了安装难、安装危险等一系列的问题。本实用新型还具有结构简单可靠、安全性能好及应用范围广等优点。

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图。

图2为本实用新型的侧面结构示意图。

图3为本实用新型的剖面结构示意图。

图4为本实用新型U形换热管的剖面结构示意图。

图5为本实用新型均热板的侧面结构示意图。

图6为本实用新型散热翅片的侧面结构示意图。

具体实施方式

如图1-图6所示，本实用新型所述的大功率半导体器件散热装置，包括均热板1及固定在均热板1上的散热组件2，其中所述散热组件2包括若干U形换热管21及散热翅片22，所述各U形换热管21的下端管脚固定在均热板1上，上端管脚穿置在各散热翅片22上，为了使本实用新型能够以最小的体积和最大的散热面积将大功率半导体器件5产生的热量快速地散发到空气中，所述各U形换热管21由内往外散射地安装在均热板1和各散热翅片22上形成下端管脚排布密集、上端管脚排布分散的整体呈喇叭形状的结构。其中，上述均热板1包括上均热板11及下均热板12，所述上均热板11及下均热板12上分别设置有若干夹持凹槽13，其中同一均热板上相邻两夹持凹槽13的中心距离由外往内逐渐缩小，上述各U形换热管21的下端管脚夹置在所述上均热板11及下均热板12的夹持凹槽13之间，并且大功率半导体器件5安装在下均热板12的底面上，而上均热板11与下均热板12通过螺钉连接在一起。为了使U形换热管21与均热板1之间接触良好，以利于热量的传递，上述夹持凹槽13与U形换热管21的下端管脚之间通过导热硅脂连接。为了进一步地提高热量的传递效率，上述各散热翅片22上分别设置有一侧带凸环223的若干穿管孔221和固定孔222，其中同一散热翅片22上相邻两穿管孔221的中心距离相等，上述各U形换热管21的上端管脚分别穿置在所述各穿管孔221内，所述各固定孔222内穿置有固定管4。其中，凸环223凸出的长度为2mm～3mm，并且与U形换热管21管身紧密接触，从而增大了散热翅片22与U形换热管21的接触面积，有利于热量的传递。为了使U形换热管21的导热效果更好，上述各U形换热管21内设置有毛细管网结构3，而且整个U形换热管21为特制的紫铜管，由于紫铜管的直径为8mm，壁厚为0.3mm～0.5mm，并通过特殊工艺将铜粉末烧结到紫铜管内壁而形成厚度为0.1mm左右的毛细管网结构3，因此，不但重量轻，而且导热性能优越。为了使本实用新型的散热效果更好，上述均热板1上对称地设置有两组散热组件2。为了使热量的传递又快又均匀，并且方便大功率半导体器件5的安装，上述均热板1采用挤压铝合金材料制作而成。并且上述各散热翅片22采用厚度为0.3mm～0.5mm的铝合金材料冲压成型，对于本实用新型来说，散热翅片22安装得越多，散热效果就越好。

本实用新型是通过实施例来描述的，但并不对本实用新型构成限制，参照本实用新型的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本实用新型权利要求限定的范围之内。

Claims (8)

1.一种大功率半导体器件散热装置，包括均热板（1）及固定在均热板（1）上的散热组件（2），其中所述散热组件（2）包括若干U形换热管（21）及散热翅片（22），所述各U形换热管（21）的下端管脚固定在均热板（1）上，上端管脚穿置在各散热翅片（22）上，其特征在于所述各U形换热管（21）由内往外散射地安装在均热板（1）和各散热翅片（22）上形成下端管脚排布密集、上端管脚排布分散的整体呈喇叭形状的结构。

2.根据权利要求1所述大功率半导体器件散热装置，其特征在于上述均热板（1）包括上均热板（11）及下均热板（12），所述上均热板（11）及下均热板（12）上分别设置有若干夹持凹槽（13），其中同一均热板上相邻两夹持凹槽（13）的中心距离由外往内逐渐缩小，上述各U形换热管（21）的下端管脚夹置在所述上均热板（11）及下均热板（12）的夹持凹槽（13）之间。

3.根据权利要求2所述大功率半导体器件散热装置，其特征在于上述夹持凹槽（13）与U形换热管（21）的下端管脚之间通过导热硅脂连接。

4.根据权利要求1所述大功率半导体器件散热装置，其特征在于上述各散热翅片（22）上分别设置有一侧带凸环（223）的若干穿管孔（221）和固定孔（222），其中同一散热翅片（22）上相邻两穿管孔（221）的中心距离相等，上述各U形换热管（21）的上端管脚分别穿置在所述各穿管孔（221）内，所述各固定孔（222）内穿置有固定管（4）。

5.根据权利要求1所述大功率半导体器件散热装置，其特征在于上述各U形换热管（21）内设置有毛细管网结构（3）。

6.根据权利要求1所述大功率半导体器件散热装置，其特征在于上述均热板（1）上对称地设置有两组散热组件（2）。

7.根据权利要求1或2所述大功率半导体器件散热装置，其特征在于上述均热板（1）采用挤压铝合金材料制作而成。

8.根据权利要求1所述大功率半导体器件散热装置，其特征在于上述各散热翅片（22）采用铝合金材料冲压成型。

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