СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОХЛАДИТЕЛЯ ДЛЯ СИЛОВОГО ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРИБОРА Российский патент 1995 года по МПК H05K7/20 H01L23/34 

Изобретение относится к силовой полупроводниковой технике и может быть использовано в модулях с мощными диодами и тиристорами (на токи 800-1200 А).

Известен способ изготовления охладителя, заключающийся в том, что прокатный алюминиевый профиль распиливают на блоки заданного размера, затем на стороне каждого блока, противоположной оребрению, фрезеруют площадку для посадки силового полупроводникового прибора, сверлят и нарезают крепежные отверстия.

Однако при реализации данного способа не обеспечивается хорошего отвода тепла от полупроводникового прибора из-за небольшой площадки контакта алюминий воздух.

Этот недостаток устраняется при интенсификации теплообмена применением испарительного охлаждения ребер. Однако соответствующие системы слишком сложны и не могут быть использованы в преобразователях электровозов.

Другой путь решения задачи связан с развитием поверхности теплообмена путем перехода на сложную конфигурацию ребер.

Хотя при этом поверхность ребер в том же объеме блока может быть увеличена в 2,5-3,5 раза, но такие блоки можно изготовить только методом точного литья, что существенно усложняет технологию производства. Этот же недостаток относится и к более сложным конструкциям охладителей.

Наиболее близким к изобретению является способ изготовления охладителя, заключающийся в том, что прокатный профиль распиливают на прямоугольные блоки заданного размера, в каждом блоке фрезеруют посадочную площадку для установки силового полупроводникового прибора.

Однако в этом способе из-за небольшой площади рабочей поверхности ребер тепловое сопротивление охладителя получается недостаточным для отвода тепла потерь от мощных диодов и тиристоров.

Цель изобретения улучшение тепловых характеристик охладителя.

Для этого распиливают ребра под углом 45^о к плоскости ребер в двух взаимно перпендикулярных направлениях, после чего отгибают распиленные участки ребер попарно в противоположные стороны.

Существенные отличительные признаки связаны с выполнением вышеуказанных операций.

На фиг. 1 показан исходный прокатный профиль с разметкой распилов; на фиг.2 вид А на фиг.1; на фиг.3 и 4 готовый охладитель, две проекции.

Предложенный способ иллюстрируется на примере изготовления охладителя из стандартного прокатного профиля с прямыми ребрами, распиленного на прямоугольные блоки 1. Каждый блок 1, т.е. заготовка для изготовления охладителя, содержит основание 2, в котором фрезеруют площадку 3 для последующей установки полупроводникового прибора. С другой стороны от основания 2 отходят ребра 4. На фиг.2 показана разметка распилов, выполняемых дисковой пилой по линиям 5 и 6, которые пересекают плоскости ребер 4 под углом 45^о. Точки 7 пересечения линий 5 и 6 находятся посередине межреберных промежутков.

После выполнения этих распилов участки ребер отгибают как показано стрелками на фиг.4. В результате получается готовый охладитель, который работает при обдуве его потоком 8 воздуха, направление которого показано стрелками. При этом рабочая поверхность каждого ребра увеличилась примерно вдвое за счет площади скошенных торцов. Кроме того, дополнительно эффективность охлаждения возросла за счет того, что поток 8 воздуха турбулизируется в межреберном пространстве, что при скорости 6-8 м/с обеспечивает улучшение теплоотдачи (снижение теплового сопротивления R_т, град.С на Вт) в 1,8-2,1 раза.

При этом расход металла (алюминия) не увеличивается, а за счет дополнительных операций распила и отгиба стоимость охладителя возрастает на 22-29%
Таким образом, технико-экономическая эффективность изобретения обеспечивается снижением теплового сопротивления в условиях обдува воздушным потоком в 2,5-3 раза. Угол 45^о при распиле необходим по условиям симметрии, чтобы охладитель мог работать при указанном направлении потока 8 воздуха и при противоположном его направлении.

Использование: в силовой полупроводниковой технике в преобразователях с мощными диодами и тиристорами. Сущность изобретения: в процессе изготовления охладителя в блоке 1 его заготовки ребра 4 распиливают в двух взаимно перпендикулярных направлениях по плоскостям, расположенным под углом 45° к плоскости расположения ребер 4, а затем распиленные участки ребер 4 отгибают в противоположных направлениях от плоскости ребра в противоположные стороны в шахматном порядке. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОХЛАДИТЕЛЯ ДЛЯ СИЛОВОГО ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРИБОРА, включающий разрезание профиля с односторонними прямыми ребрами из алюминия по его длине на заготовки охладителя в виде блоков указанного профиля, формирование посадочной площадки для установки полупроводникового прибора на блоке заготовки охладителя со стороны, противоположной его ребрам, разрезание прямых ребер на всю их высоту по всей их длине на участки и отгибку полученных участков ребер попарно в противоположные стороны в шахматном порядке, отличающийся тем, что разрезание прямых ребер блока заготовки охладителя осуществляют в двух взаимно перпендикулярных направлениях по плоскостям, расположенным под углом 45^o к плоскостям расположения прямых ребер. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что разрезание проката с прямыми ребрами на блоки заготовок охладителя и его прямых ребер на участки осуществляют путем распиливания. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что формирование посадочной площадки на блоке заготовки охладителя осуществляют путем фрезерования.