Радиатор для охлаждения мощных транзисторов Советский патент 1981 года по МПК H01L23/34 

(5i) РАДИАТОР ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ МОЩНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

Изобретение относится к охлаждению тепловыделяющей аппаратуры, преимущественно к конструированию радиаторов для мощных транзисторов. Известны радиаторы для охлаждения например, полупроводниковых приборов содержащие оребренную пластину с монтажной поверхностью для крепления охлаждаемого элемента, в котором оребрение выполнено в виде шипов.Для интенсификации теплообмена шипы выполняют конической формы. Между шипами в пластине предусмотрены сквозные отверстия для прохода хладагента I. Однако данные радиаторы малоэффективны, сложны конструктивно и не технологичны при изготовлении. Эти радиаторы могут быть изготовлены литьем под давлением, что требует до рогого литейного оборудования. После литья радиаторов необходима механическая обработка монтажной поверхнос ти и снятие заусениц и кромок на типах и ребрах. Наиболее близким техническим решением является радиатор для охлаждения мощных транзисторов, выполненный в виде плоской пластины с отогнутыми в обе стороны по ее периферии ребрами прямоугольного сечения, расположенными не менее чем в два ряда Г2. Недостатками известной конструкции является нерациональное расположение ребер по периферии пластины радиатора, которые не создают высокую турбулизацию воздуха, чем не обеспечивают достаточное охлаждение. Кроме того, радиатор имеет большой вес. Цель изобретения - улучшение охлаждения при одновременном уменьшении веса. Цель достигаетсятем, что в радиаторе для охлаждения мощных транзисторов, выполненном в виде плоской пластины с отогнутыми в обе стороны по ее периферии ребрами прямоутолт.3ного сечения, расположенными не менее чем в два ряда ребра в каждом ряде расположены таким образом, что расстояние между осями разрядов не б лее половины шага ребер, а ширина ре бер не менее толв(нмы пластины, при этом теплофизические и геометрические параметры радиатора удовлетворяю следующему соотношению dl-d Ъ где о1 - средний коэффициент теплоотдачи от радиатора к хладагенту, d - диаметр транзистора, X - коэффициент теплопроводност материала радиатора, ширина ребра, толщина пластины радиатора, шаг ребер в рядах, расстояние между осями ряНа чертеже изображен один из вариантов радиатора для охлаждения. Радиатор содержит плоское основание 1 и установленные по периферии с обеих сторон пластины ребра. На плос ком основании радиатора устанавливается полупроводниковый прибор 2. Реб ра в данном варианте радиатора расположены в два ряда: ряд 3, расположенный ближе к центру радиатора, и ряд 4. Тепло от прибора 2 через тепл проводную пасту или металлическую пластину поступает к пластине радиатора 1 и, растекаясь в ней в радиаль ном направлении, доходит до перифери ных ребер 3 и 4. Съем тепла происходит с поверхности ребер и плоского основания радиатора. При использовании принудительной конвекции ребра расположены с обеих сторон пластины. При использовании естественной конвекции ребра могут быть размещены в одну сторону - в сторону охлаждаемого транзистора. В оптимальном варианте радиатор изготавли ается из меди, алюминия или же из их сплавов, при этом геометрические параметры удовлетворяют указанным соотношениям. С целью уменьшения перекоса температур корпусов охлаждаемых элементов с разными тепловыделениями при групповом их охлаждении, охлаждаемые транзисторы размещают в шахматном порядке на единой с обеих сторон оребренной пластине и расположены по ходу движения хлад0агента с учетом уменьшения тепловыделения. Выполнением расстояния между осями рядов не более половины шага ребер достигается высокий коэффициент турбулизации охлаждающего воздуха, что способствует интенсификации теплообмена от радиатора к хладаг нту, и, следовательно, улучшению охлаждения.. Для увеличения охлаждающей поверхности радиатора ширина ребра должна быть не менее толщины пластины, что также улучшает охлаждение. Экспериментально установлено, что для различных типов транзисторов и для радиаторов, выполненных из различных материалов, улучшение охлаждения достигаетЬя только при указанном соотношении ..i.-| 5MO-.HOПример. К основанию радиатора прижимаются транзисторы типа КТ 812 или 2Т 803. Диаметры транзистора меняются от 20 до 24 мм.Размеры радиатора для охлаждения одного транзистора 42x38x18 мм, а для охлаждения пяти транзисторов радиатор имеет размеры 122x82x20 мм. Толщина основания радиатора меняется от 0,5 до 2,0 мм, а ширина ребра от 1,5 до 3,5 мм. Для транзистора мощностью 30 Вт и диаметром 20 мм минимальноезначение среднего перегрева корпуса транзистора соответствует медному радиатору с толщиной основания 1,5 мм и шириной ребра 2,0 мм. Оптимальное значение соотношения параметров /±1-JL Й-7 1 ч сА составляет (0,7-1 ,2) - Ю при скорости воздуха W 1,0м/с, (1,4-2,2)-10 при W 2,0 м/с и (2,1-3,0)-10 при W 3,0 м/с. Средний перегрев корпуса транзистора уменьшается по сравнению с известным на 25С при рассеиваемой мощности 30 Вт. Это существенно увеличивает надежность транзистора, а вес и габаритные размеры уменьшены в 1,5 раза. Формула изобретения Радиатор для ох.пажд.ения мощных транзисторов, выполненный в виде плоской пластины с отогнутыми в обе