Устройство для охлаждения полупроводниковых элементов Советский патент 1979 года по МПК H01L23/36 

разному охлаждаются тиристоры, имеющие тепловой контакт с обеими торцовыми поверхностями, но и на каждой поверхности теплоотдачи охлаждающим устройством и тиристором имеет место непостоянное распределение температур.

Различие в охлаждении тиристоров на обеих торцовых поверхностях известного охлаледающего устройства особенно отрицательно сказывается нри охлаждении нескольких установленных в столб тиристоров и может привести к тому, что с целью устранения тепловой перегрузки тиристоры будут работать только при мощности, которая меньще их допустимой предельной мощности.

Целью изобретения является уменьшение тепловых перегрузок путем обеспечения равномерного охлаждения полупроводниковых элементов.

Цель достигается тем, что змеевик состоит из двух спиралей, концы которых соединены таким образом, что обе спирали имеют вид бифилярной намотки с попеременно близко расположенными друг к другу витками спирали для противоположных направлений потока охлаждающей жидкости, причем участки змеевика, располол енные вблизи поверхностей, предназначенных для теплопроводящего соединения с полупроводниковыми элементами, проходят, по крайней мере частично, по нрямой линии.

Кроме того, цель достигается тем, что змеевик выполнен из металла, например из нержавеющей стали, а тем, что сердечник выполнен из алюминия, или тем, что сердечник выполнен из алюминиевого сплава.

На фиг. 1 схематично показан спиральный бифилярно намотанный змеевик; на фиг. 2 - то , вид сверху.

Устройство содержит спиральной формы бифилярно намотанный змеевик 1 с впускным штуцером 2 и выходным штуцером 3. Змеевик 1 вмонтирован в сердечник 4 из геплонроводящего материала, который обозначен щтрих-пз-нктирной линией.

Ца фиг. 1 направление втекающего потока жидкости обозначено стрелкой А, а вытекающего потока - стрелкой В. На фиг. 1 видно, что витки спирали А и В поочередно чередуются. Этим самым рядом располол енные витки спирали попеременно заполняются горячей и холодной охлаждающей л идкостью, поддерживая, по крайней мере приближенно, постоянное среднее значение температуры по всей спирали.

На фиг. 2 показан вид сверху спирали змеевика 1 в направлении впускного щту,иера 2 и выпускного щтуцера 3. На фиг. 2 1юказапо, что в сердечнике 4 находятся две плоскости 5 и 6, причем каждая плоскость расположена вблизи одной из торцовых плоскостей 7 и 8, которые предусмотрены для теплопроводящего соединения с тиристором. Отдельные участки 9 и 10 змеевика 1, которые проходят в плоскостях 5 и 6, по существу проходят по прямой линии, так что достигается равномерное охлаждение торцовых поверхностей 7 и 8, одинаковое для обоих торцовых поверхностей без появления на них градиента температуры. Благодаря прямолинейному ходу участков 9 и 10 спиральной формы змеевик 1 принимает

в плоскостях 5 и 6 сплющенную форму.

Из фиг. 1 и 2 видно, что в приведенном примере исполнения исключен поворот змеевика 1 для бифилярной намотки в конце спирали на 360°. Такой сильный поворот

мог привести как к технологическим трудностям, так и к слолшости условий для протекания охладителя. В примере исполнения по фиг. 1 и 2 поворот (точка 11) осуществляется на участке 12, который соединяет

друг с другом на конце спирали участки 9 и 10, которые лежат в плоскостях 5 и 6. Этим самым реализуется существенно меньшая кривизна поворота 11.

Выполнением змеевика в виде бифилярной намотки достигается то, что по расположенным рядом спиральным виткам с противоположным направлением потока проходит холодная и горячая охлаждающая жидкость. Тем самым средняя температура остается постоянной по всей спирали и на обеих торцовых поверхностях, служащих теплопередающими поверхностями, и поэтому осуществляется равномерное охлал дение тиристоров, закрепленных на этих поверхностях охлаждающего устройства, кроме того, в торцовых поверхностях не возникает температурный градиент.

Материал сердечника может быть теплопроводящим синтетическим материалом.

Нреимущественно сердечник изготавливают из металла, причем особенно пригоден алюминнй или сплав алюминия, например сплав алюминия-кремния-магния, благодаря чему получают хорошую тенлоироводность и тем самым малое тепловое сонротивление в сердечнике.

31меевик преимущественно изготавливают из стойкого к коррозии металла, например из нержавеющей стали, допустим сталь с

содержанием хрома, никеля и титана.

Благодаря этому молсно применять охлал дающие жидкости с окислительным действием.

Формула изобретения

1. Устройство для охлаждения полупроводниковых элементов, например тиристоров, содержащее сердечник из теплопроводящего материала с размещенным в нем спиральным змеевиком для прохождения охлал дающей жидкости, концы которого выведены во впускное и выпускное отверстия, и имеющий две поверхности, вблизи

которых проходят участки змеевика, предназначенные для теплопроводящего соединения с полупроводниковыми элементами, отличающееся тем, что, с целью уменьшения тепловых перегрузок путем обеспечения равномерного охланадения полупроводниковых элементов, змеевик состоит из двух спиралей, концы которых соединены таким образом, что обе спирали имеют вид бифилярной намотки с попеременно близко расположенными друг к другу витками спирали для противоположных направлений потока охлаждающей жидкости, причем участки змеевика, расположенные

вблизи поверхностей, предназначенных для теплопроводящего соединения с полупроводниковыми элементами, проходят, по крайней мере частично, но прямой линии.

2.Устройство по п. 1, отличающеес я тем, что змеевик выполнен из металла, например из нержавеющей стали.

3.Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющееся тем, что сердечник выполнен из алюминия.

4.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что сердечник выполнен из алюминиевого сплава.

3 S