ОХЛАДИТЕЛЬ ДЛЯ СИЛОВОГО ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРИБОРА Российский патент 1995 года по МПК H05K7/20 H01L23/34 H01L23/36 

Изобретение относится к силовой полупроводниковой технике, а точнее к металлическим охладителям, представляющим собой комбинацию плоской оребренной пластины и дополнительного теплообменного элемента из листового материала.

Известны охладители, содержащие металлическую пластину, поверхность которой развита за счет того, что на ней предусмотрены выступы.

Недостаток этих охладителей связан с тем, что они нетехнологичны, поскольку могут быть изготовлены лишь литьем.

Более технологичны охладители на базе типовых прокатных профилей из алюминия, содержащие пластину, с одной стороны которой предусмотрены ребра, а с другой площадка для крепления силового полупроводника.

Недостаток такого охладителя связан с небольшой поверхностью теплоотдачи, поскольку прокатные профили имеют небольшое количество толстых ребер, что связано с ограничениями технологического характера, т.е. с технологией проката.

Наиболее близким к предлагаемому является охладитель, содержащий оребренную пластину с площадкой для закрепления силового полупроводникового прибора и дополнительное средство теплоотвода в виде гофрированного металлического листа.

Недостаток прототипа связан с тем, что крепление гофрированного листа к пластине встык сложно технологически и вся конструкция в целом получается механически нестабильной. Кроме того, теплоотдача от пластины гофрированному ребру затруднена из-за высокого переходного теплового сопротивления в зоне сварного стыка.

Цель изобретения повышение механической прочности охладителя и улучшение его теплоотдачи.

Это достигается за счет того, что гофрированный металлический лист закреплен на оребренной стороне пластины плашмя, причем его выступы попеременно приварены к пластине в межреберных пространствах и к торцам ребер.

Существенные признаки изобретения: крепление гофрированного металлического листа к пластине охладителя плашмя; лист приварен к пластине в межреберных пространствах и на торцах ребер.

Эти признаки существенны и в известных устройствах не повторяются. Они обеспечивают достижение цели изобретения.

На фиг.1-3 изображены варианты конструкции предлагаемого охладителя.

Предлагаемый охладитель содержит (см. фиг.1) алюминиевую пластину 1 с ребрами 2 и площадкой 3 для крепления силового полупроводникового прибора 4. Крепление осуществляется при помощи прижимного устройства, условно показанного стрелкой. На оребренной стороне пластины 1 закреплен гофрированный лист 5, имеющий форму меандра. Высота меандра равна высоте ребер 2. Выступы листа 5 закреплены на торцах ребер 2 и в серединах межреберных пространств, для чего использована холодная сварка под давлением сварные швы обозначены а и b.

Охладитель по фиг.1 работает следующим образом.

При работе полупроводника 4 выделяется тепло, которое через площадку 3 передается пластине 1 и далее ребрам 2. От торцов ребер 2 через швы а и от пластины 1 через швы b тепло передается листу 5. Воздушный поток продувается вентилятором в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа. Отдача тепла воздуху происходит от поверхностей ребер, межреберных пространств пластины и от поверхности листа. За счет наличия листа 5 поверхность теплообмена увеличивается примерно в два раза при несущественном увеличении массы.

На фиг. 2 показан вариант охладителя с применением двух листов 5 и 6. Теплоотдача за счет дополнительного развития поверхности теплообмена увеличивается в четыре раза по сравнению со случаем обычного охладителя (только пластина 1 с ребрами 2).

На фиг. 3 показан вариант с листом 5 в форме сложного меандра. При этом могут быть укорочены ребра 2 и снижен вес охладителя.

Технико-экономическая эффективность охладителя обеспечивается за счет развития поверхности теплообмена и возможности снижения его массы и укорочения ребер. Для тиристоров и диодов на номинальный ток 600-800 А хорошие результаты получены при использовании алюминиевого профиля 12 мм при высоте ребер 25 мм с листом толщиной 0,6 мм. При 7 ребрах и применении двух листов по фиг.2 по сравнению с типовым охладителем ОАА удалось снизить массу на 35% при одновременном снижении теплового сопротивления на 42%

Использование: в силовой полупроводниковой технике. Сущность изобретения: в охладителе для силового полупроводникового прибора, содержащем оребренную пластину 1 с площадкой 3 для закрепления полупроводникового прибора 4, и гофрированный теплоотвод, выполненный из металлического листа 1 и жестко соединенный с оребренной пластиной посредством сварного соединения в виде сварного шва, гофрированный теплообвод установлен на оребренной стороне оребренной пластины 1 планарно и своими гофрами попеременно жестко соединен с пластиной в межреберных пространствах и с торцами ребер дополнительными сварными швами. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. ОХЛАДИТЕЛЬ ДЛЯ СИЛОВОГО ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРИБОРА, содержащий оребренную пластину с площадкой для закрепления полупроводникового прибора и гофрированный теплоотвод, выполненный из металлического листа и жестко соединенный с оребренной пластиной посредством сварного соединения в виде сварного шва, отличающийся тем, что гофрированный теплоотвод установлен на оребренной стороне оребренной пластины планарно и своими гофрами попеременно жестко соединен с пластиной в межреберных пространствах и с торцами ребер дополнительными сварными швами. 2. Охладитель по п.1, отличающийся тем, что вершины гофр гофрированного теплоотвода соединены с торцами ребер, а основания гофр гофрированного теплоотвода с пластиной в межреберных пространствах. 3. Охладитель по п. 1, отличающийся тем, что гофрированный теплоотвод выполнен с разновысокими чередующимися между собой гофрами, при этом более высокие гофры размещены между ребрами оребренной пластины и соединены с ней своими вершинами в межреберных пространствах, а менее высокие гофры установлены своими вершинами на торцах ребер оребренной пластины и соединены с ними.