CN102740661B - 带一体成型针式水冷盒的大功率元器件 - Google Patents

Abstract

本申请公开了带一体成型针式水冷盒的大功率元器件，其包括元器件本体和水冷盒，元器件本体包括导热面，水冷盒包括底座和密封盖板，底座可以采用纯铜或者纯铝材料制作，底座上凹设有容置腔，密封盖板覆盖于底座上，容置腔位于密封盖板下方，底座的一端设有与容置腔相通的入水口和出水口，冷却水从入水口流入，并从出水口流出，元器件本体的导热面与水冷盒的底座紧密接触。其有益效果是，通过水冷盒可以将大功率元器件产生的热量及时的散发出去。

Description

带一体成型针式水冷盒的大功率元器件

技术领域

本发明涉及散热器大功率元器件的散热，尤其涉及一种带一体成型针式水冷盒的大功率元器件。

背景技术

随着电子产业的迅速发展，大功率元器件(IGBT)越来越多的应用于电子产业上。由于大功率元器件(IGBT)在工作的过程当中会发热，产生热量，如果不能及时的将产生的热量散发出去，就会直接影响到大功率元器件的正常工作，甚至可能直接影响到大功率元器件的使用寿命。

在现有技术当中，通过将大功率元器件与钨铜板进行连接，使得大功率元器件产生的热量通过钨铜板导出去，但是这种技术还是具有一些缺点的。

1、钨铜板的主要成份为贵重金属钨(80％-85％)、铜(20％-15％)，导致整个钨铜板的材料成本过高，推广性较低。

2、钨铜材料的硬度非常的高，对钨铜板进行加工的时候，都需要用到特别的刀具，而且加工过程当中所产生的金属(铜)屑会粘在刀具上，减少了刀具的寿命，同时还存在着成品率低的问题，使得加工成本高。

3、虽然钨铜板的导热性能非常好了，散热的效果也不错，但是大功率元器件产生的热量太多，所以钨铜板还是无法达到一个足够好的散热效果。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了带一体成型针式水冷盒的大功率元器件，其包括元器件本体和水冷盒，

元器件本体包括导热面，

水冷盒包括底座和密封盖板，底座可以采用纯铜或者纯铝材料制作，底座上凹设有容置腔，密封盖板覆盖于底座上，容置腔位于密封盖板下方，底座的一端设有与容置腔相通的入水口和出水口，冷却水从入水口流入，并从出水口流出，

元器件本体的导热面与水冷盒的底座紧密接触。

其有益效果是，元器件本体由于正常工作会产生大量的热量，由于导热面与底座是紧密接触的，所以由于热传递的原因，热量会通过导热面传递到水冷盒的底座上，然后从入水口通入冷却水，冷却水进入容置腔后与底座进行热交换，被加热后的冷却水携带热量后再从出水口排出，从而实现良好的散热效果。底座采用纯铜或者纯铝材料制作，可以保证良好的导热效果，同时，铜和铝的热阻也较低，散热效果好。通过水冷盒可以将大功率元器件产生的热量及时的散发出去。

在一些实施方式中，容置腔内部设有复数根散热柱，所述散热柱与所述底座是采用锻压工艺一体成型的。其有益效果是，通过设置复数根散热柱，可以增大冷却水与水冷盒的接触面积，散热效果更好。同时散热柱与底座采用一体成型结构，散热柱与底座为一体的，热传导不会出现阻断，可以更好的保证导热效果。

在一些实施方式中，底座上容置腔的***设有环型凹槽，环型凹槽内设有密封圈。其有益效果是，使得底座与密封盖板之间实现良好的密封效果，保证容置腔内的冷却水不会泄露出来。

在一些实施方式中，容置腔内还设有一个或者多个用于控制水流的方向的隔板。其有益效果是，通过隔板来控制水流的方向，使得水流流过整个容置腔。

在一些实施方式中，隔板将容置腔隔成供水流通过的连续的流道。由此，通过隔板可以使水流不易形成死角，而提高传热效率，使热交换更充分。

在一些实施方式中，底座上设有入水口和出水口，入水口设于流道的一头，出水口设于流道的另一头。其中入水口和出水口可以是一个也可以是多个。

在一些实施方式中，所述入水口和出水口的内侧壁上均设有内螺纹。其有益效果是，在入水口和出水口上连接管道的时候，可以通过螺纹连接，连接效果好，不会出现渗漏。

在一些实施方式中，还包括有螺丝柱，底座四周设有多个螺丝孔，所述密封盖板上设有与所述螺丝孔相对应的通孔，密封盖板通过螺丝柱固定在底座上。其有益效果是，通过螺丝柱实现密封盖板与底座之间的紧密连接，连接效果好。

在一些实施方式中，散热柱为圆柱体，散热柱与底座为一体成型结构，二者均为纯铝制成，散热柱的高度与相临散热柱之间的间隙比例最大为50∶1。其有益效果是，将散热柱做成圆柱状其表面积更大，所以散热面积也就更大，散热效果就更好。

在一些实施方式中，散热柱为菱形结构，使水流通过菱形散热柱时产生扰流，使热阻降低，提高散传热效率，散热柱的高度与相临散热柱之间的间隙比例最大为50∶1。其有益效果是，通过将散热柱的截面设置成菱形，可以使得冷却水的流速更缓慢一些，利于冷却水在水冷盒内停留更长的时间，散热效果更加好。

附图说明

图1为本发明一实施方式带一体成型针式水冷盒的大功率元器件的结构示意图。

图2为图1所示水冷盒的结构示意图。

图3为图2所示水冷盒的侧视图。

图4为图2所示水冷盒的截面图。

图5为本发明另一实施方式的带一体成型针式水冷盒的大功率元器件中的水冷盒的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对发明作进一步详细的说明。

图1-图4示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的带一体成型针式水冷盒的大功率元器件。其包括元器件本体100和水冷盒200两部份，元器件本体100包括一个用于传导热量的导热面101，水冷盒200包括底座201和密封盖板202，该装置包含底座201和密封盖板202，底座201为长方体，在底座201上凹设有容置腔203，容置腔203内设有阵列排布的散热柱204，底座201和散热柱204可以选用纯铜或者纯铝材料制成，选用纯铜材料制成的时候，其中铜含量＞99.9％，纯铜的密度大，导热性能好，有利于达到最佳的散热效果。底座201和散热柱204选用纯铝材料制成的时候，其中铝含量＞99.5％，铝的导热性能好，散热快，而且易于成型制作。密封盖板202采用透明硬质材料制成，密封盖板202覆盖于底座201上，容置腔203即位于密封盖板202的下方。因为需要将密封盖板202和底座201密封，防止冷却水溢出，所以在底座201上容置腔203的***还设有一环型凹槽205，环型凹槽205内设有相对应的密封圈206。这样就可以通过密封圈206使密封盖板202和一体成型针式水冷盒达到密封的效果了。为了可以不间断的更换冷却水，所以底座201的一端设有供冷却水进出的入水口和出水口。而为了使热交换更充分，使散热效果达到最佳，容置腔203内还设有一个或者多个用于控制水流的方向的隔板209。本实施选用设有一个隔板209来举例说明，通过隔板209可以控制水流的方向，使得水流流过整个容置腔203。隔板209将容置腔203隔成供水流通过的连续的流道210。由此，通过隔板209可以使水流不易形成死角，而提高传热效率，使热交换更充分。底座201上设有入水口207和出水口208，入水口207设于流道210的一头，出水口208设于流道210的另一头。其中入水口206和出水口208可以是一个也可以是多个。冷却水从入水口206不间断的通入流道210内，然后水流沿着流道210流动，在水流流动的过程当中，利用冷却水将热量带出去。而为了方便的将水管连接入水口207和出水口208，所以入水口207和出水口208的内侧壁上均设有内螺纹。这样可以方便连接和拆卸水管了，而且可以实现良好紧密的连接。而为了将密封盖板202和底座201连接，所以水冷盒200还包括螺丝柱212，在底座201四周设有复数个螺丝孔，密封盖板202上设有与螺丝孔相对应的通孔213，螺丝柱212固定在螺丝孔和通孔213内，使密封盖板202通过螺丝柱212固定在底座201上。这样就达到了将密封盖板202固定在底座201上的效果。为了可以增大散热柱204的面积，所以散热柱204为圆柱体设计，且散热柱204与底座201为一体成型结构。因为圆柱形的散热柱204其导热面101积大，散热快，而且圆柱形的散热柱204，其阻力小，对热交换介质的阻力也就变要小，交换速度快，而且圆柱形的散热柱204，其各个点的受力都是均匀的，散热柱204的稳定性和机械强度都比较好，不易变形，而散热柱204与底座201为一体成型结构则保证了散热柱204与底座201之间连接的稳定性。其中散热柱204的高度与相临散热柱204间的间距的比值最大为50∶1。因为间隙越小，散热柱204的数量就越大，导热面101积也就越大，散热效果就更好。

本发明的工作原理为：元器件本体100正常工作状态下，会产生大量的热量，这些热量先通过导热面101传递到底座201上，底座201上的热量再传递到散热柱204上，水冷盒200的入水口207中会以一定速度通入冷却水，冷却水进入容置腔203的第一容置空间210，然后再进入第二容置空间211。在这个过程当中，冷却水与散热柱204进行热交换，冷却水被加热后，再从出水口208排出，冷却水被排出的同时也带走了大量的热量，实现了快速散热的效果。

进一步请参见图5所示，本发明的又一实施方式的带一体成型针式水冷盒的大功率元器件中的水冷盒200。为了能增加对水流的阻力，减少水流的速度，使热交换更加充分，所以散热柱204的截面为菱形结构，散热柱204与底座201为一体成型结构。因为菱形柱体的散热柱204其导热面101积相对比较小，对热交换介质的阻力比较大，相对的冷却水的流动速度就会相对变慢，使得热交换相对更加充分，从而保证了散热的效果。而散热柱204与底座201为一体成型结构则保证了散热柱204与底座201之间连接的稳定性。其中散热柱204的高度与相临散热柱204间的间距的比值最大为50∶1。因为间隙越小，散热柱204的数量就越大，导热面101积也就越大，散热效果就更好。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于发明的保护范围。

Claims (8)

1.带一体成型针式水冷盒的大功率元器件，其特征在于，包括元器件本体和水冷盒，

所述元器件本体包括导热面，

所述水冷盒包括底座和密封盖板，底座上凹设有容置腔，所述密封盖板覆盖于底座上，容置腔位于密封盖板下方，所述底座的一端设有与容置腔相通的入水口和出水口，

所述元器件本体的导热面与所述水冷盒的底座紧密接触；

所述容置腔内还设有用于控制水流的方向的隔板；

所述隔板将容置腔分隔成第一容置空间和第二容置空间，冷却水进入容置腔的第一容置空间，然后再进入第二容置空间；

所述容置腔内部设有复数根散热柱，所述散热柱与所述底座为一体成型结构；

所述散热柱沿水流方向呈非直线排布。

2.根据权利要求1所述的带一体成型针式水冷盒的大功率元器件，其特征在于，所述底座上容置腔的***设有环型凹槽，所述环型凹槽内设有密封圈。

3.根据权利要求1所述的带一体成型针式水冷盒的大功率元器件，其特征在于，所述隔板将容置腔隔成供水流通过的连续的流道。

4.根据权利要求1所述的带一体成型针式水冷盒的大功率元器件，其特征在于，所述底座的一端设有入水口和出水口，所述入水口设于流道的一头，出水口设于流道的另一头。

5.根据权利要求4所述的带一体成型针式水冷盒的大功率元器件，其特征在于，所述入水口和出水口的内侧壁上均设有内螺纹。

6.根据权利要求1所述的带一体成型针式水冷盒的大功率元器件，其特征在于，还包括有螺丝柱，所述底座四周设有多个螺丝孔，所述密封盖板上设有与所述螺丝孔相对应的通孔，所述密封盖板通过螺丝柱固定在底座上。

7.根据权利要求1所述的带一体成型针式水冷盒的大功率元器件，其特征在于，所述散热柱为圆柱体，所述散热柱与底座为一体成型结构，二者均为纯铝制成，所述散热柱的高度与相临散热柱之间的间隙比例最大为50:1。

8.根据权利要求1所述的带一体成型针式水冷盒的大功率元器件，其特征在于，所述散热柱的截面为菱形，使水流通过菱形散热柱时产生扰流，使热阻降低，提高散传热效率，所述散热柱的高度与相临散热柱之间的间隙比例最大为50:1。