一种功率半导体器件用散热器制造技术

技术编号:3228190 阅读:179 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种功率半导体器件用散热器由散热片和圆柱铜芯组成,其特征在于所述散热片呈波纹状,每一散热片的边长为120~160mm,每两散热片之间的间距为3~5mm;所述圆柱铜芯的直径为30~80mm,所述波纹状散热片的波纹高度h为1.5~2.5mm,其波纹夹角a为100~135°,两波蜂或两波谷之间的节距为3~4.5mm。与同规格平板散热器相比,散热面积扩大27%,热阻下降10%。(*该技术在2007年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及一种功率半导体器件用散热器,属风冷散热器件类。长期以来,我国功率半导体器件用的风冷散热器,一直采用铸铝散热器和铝型材散热器。随着器件容量的增加,因受到铝型材散热系数的限制,为了散发更多的热量,必须将铝材散热器的体积增大,否则将严重影响功率半导体器件的散热。此外,由于铝材散热器与铜导体之间的接触面上存在着标准电位差,由于该标准电位差极易产生腐蚀工作器件的电位差。为了提高散热效率,同时又能有效防止电位差产生的电腐蚀,本专利技术的设计人提出了一种平板型铜质功率半导体器件用散热器,其使用结果已表明比传统铝材散热器具有更好的适用性。同时也预示着这种铜质功率半导体器件用散热器,具有很大的改进潜能。本技术专利技术的目的在于提供一种新结构功率半导体器件用散热器,使之在同等体积条件下,具有更高的散热效率。上述目的是通过以下技术方案来实现的,这种功率半导体器件用散热器由散热片(1)和圆柱铜芯(2)组成,其特征在于所述散热片(1)呈波纹状,每一散热器至少有8片散热片(1)组成,每两散热片之间的间距为3~5mm;同时该散热片边长为120~160mm;所述的圆柱铜芯(2)的直径为30~80mm。所述波纹状散热片(1)的波纹高度h为1.5~2.5mm,其波纹夹角a为100~135°,两波峰,波谷间节距为3~4.5mm。所述的散热片(1)为铜质材料。依据上述技术方案设计的功率半导体器件用散热器,和传统铝材散热器相比,不仅由于采用铜材消除由标准电位差产生的电腐蚀;而且由于采取波纹片状结构,在不改变散热器几何尺寸的前提下,改变气流在散热片间的运行状态,使散热器的散热面积增加27%,大大降低散热器的总热阻,能有效地保障半导体器件运行安全。附附图说明图1为功率半导体器件用散热器结构示意图;附图2为波纹状散热片局部放大图。以下结合附图进一步描述本技术,并给出实施例。图中所示的功率半导体器件用散热器,由铜质材料制成;为了减轻重量和易于加工制造,通常将散热片做成串片状形式,通过中心的圆柱形铜芯与多片散热片串焊而成。当散热片的尺寸、片数和圆柱铜芯的尺寸规格一定以后,散热器的热阻也就为一定值。本技术所涉及的功率半导体器件用散热器,就是在不改变原定使用尺寸的前提下,通过使用铜质材料,并将散热片(1)设计成如图所示的波纹型。这种波纹型铜质散热片的每边长120~160mm,做成正方形;每相邻两片之间的间距为3~5mm;其片中心的圆柱铜芯(2)的直径为30~80mm;所做成的散热器一般有8~12片散热片。根据设计人的测算,所述波纹状散热片(1)的波纹高度h为1.5~2.5mm,波纹夹角a为100~125°,两波峰或波谷间节距为3~4.5mm。这种波纹型功率半导体器件用散热器,之所以具有更低的热阻由以下几点原因。1、在通常通风条件下平板型散热器,气流在平直散热片内的流动为层流状态由于存在着较厚的流体力学边界层、热的传递不够充分;要想提高平板型散热片的散热能力只有增加散热面积,以便带走更多热量;但这在特定的使用环境中是不可取的。一旦将散热片做成波纹状,与同样尺寸规格的平板型散热片相比,其散热面积约增加27%,因而其散热效率也会相应增加。2、根据流体的湍流理论,选择适当的散热片波纹高度值h,波峰夹角a和节距s,使通过两散热片间的气流产生连续的湍化,也就是让气流在波纹之间产生纷乱的不规则搅动,以便充分利用气流把热量带走。由于在湍流状态下的气流具有比层流较薄的流体力学边界层和相应大的温度梯度,因此可以提高散热前的散热系数,而散热系数同样是与对流阻成反比的,所以可降低散热前的总热阻,提高散热效果。经对比试验表明采用波纹状散热片制作的功率半导体器件用铜质散热器的热阻平均约比平板散热器降低10%,具有良好的散热效果,而且由于采用波纹结构,有仅外形美观,还提高整体强度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率半导体器件用散热器由散热片(1)和圆柱铜芯(2)组成,其特征在于所述散热片(1)呈波纹状,每一个散热器至少有8片散热片(1)组成,每两散热片之间的间距为3~5mm;同时该散热片边长为120~160mm,所述的圆柱铜芯(2)的直径为30~80mm。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种功率半导体器件用散热器由散热片(1)和圆柱铜芯(2)组成,其特征在于所述散热片(1)呈波纹状,每一个散热器至少有8片散热片(1)组成,每两散热片之间的间距为3~5mm;同时该散热片边长为120~160mm,所述的圆柱铜芯(2)的直径为30~80mm。2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员:严树钢朱小铁
申请(专利权)人:铁道部株洲电力机车研究所
类型:实用新型
国别省市:43[中国|湖南]

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