CN214279960U - 一种水冷模块一体化的液冷散热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水冷模块一体化的液冷散热器，该方案包括散热器基体和IGBT一体模块；所述IGBT一体模块包括IGBT模块和焊接于IGBT模块上的翅片基板；所述散热器基体上设有供IGBT一体模块安装的安装槽以及供翅片基板安装的翅片槽；所述散热器基体内还设有用于对每个IGBT模块进行密封的多个密封圈；冷却液从所述散热器基体的水嘴进入，流经所述翅片槽，与翅片基板上的翅片进行热交换再从另一个水嘴流出，实现对IGBT模块的散热，该方案无需导热胶和导热硅脂的使用，避免了长时间使用导热效率低，具有且使用寿命长，导热效率高的优点。

Description

一种水冷模块一体化的液冷散热器

技术领域

本实用新型涉及一种液冷散热器，具体涉及一种水冷模块一体化的液冷散热器。

背景技术

IGBT模块双面压接散热液冷散热器，通过在模块两侧涂抹导热硅脂以及设计绝缘结构或其他形式的绝缘以及散热连接。由于IGBT模块表面与散热器表面之间存在接触热阻，一般在模块表面与散热器表面之间设置导热胶或涂抹导热硅脂，以减少热阻，提高导热性能，冷却液流经流道将模块两侧的热量带走。但是这种结构在当IGBT高功耗较大时且面积较小时热流密度较大，通过上述方式设置导热胶或涂抹导热硅脂均无法很好的达到散热需求，而且导热硅脂的使用寿命大多为两到三年，尤其是在长期高温条件下，时间越长导热效率越差。

综上，亟待需要一种可显著提高使用寿命、提高导热效率的散热器。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种水冷模块一体化的液冷散热器。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种水冷模块一体化的液冷散热器包括散热器基体和IGBT一体模块；所述IGBT一体模块包括IGBT模块和焊接于IGBT模块上的翅片基板；所述散热器基体上设有供IGBT一体模块安装的安装槽以及供翅片基板安装的翅片槽；所述散热器基体内还设有用于对每个IGBT模块进行密封的多个密封圈；冷却液从所述散热器基体的水嘴进入，流经所述翅片槽，与翅片基板上的翅片进行热交换再从另一个水嘴流出，实现对IGBT模块的散热。

工作原理及有益效果：1、采用IGBT一体模块结构，相比原先采用导热胶或导热硅脂填充IGBT模块与翅片基板间隙的方式，本方案通过焊接方式，相比导热胶和导热硅脂导热系数更高，可显著提升导热效率，提高散热器的散热上限能力，且使用寿命远远高于现有技术，而且无需人工涂抹，焊接的方式可采用液态焊料，焊接方便；

2、由于采用导热胶和导热硅脂的方式不方便控制尺寸，容易造成尺寸偏差，导致翅片基板可能存在无法对其的情况，对于工人的装配要求较高，而本方案采用焊接的方式，相比导热硅脂和导热胶更加容易控制尺寸，尤其是在采用液态焊料的情况下，或者是采用自动焊接设备；

3、本方案不仅可适用于双面IGBT散热，也能够适用单面IGBT散热，尤其是适用于常规的液冷散热，对于体积小，功率密度大的车用散热更为合适；

4、模块化的设置，使得各部分可实现大批量生产，从而降低单件的成本。

进一步地，所述散热器基体包括上散热器和与上散热器可拆卸连接的下散热器；所述IGBT模块上下两面焊接有翅片基板；所述上散热器和下散热器之间形成供IGBT一体模块安装的安装槽以及供翅片基板安装的翅片槽，所述上散热器和下散热器之间还设有用于对每个IGBT模块进行密封的多个密封圈；冷却液从所述上散热器或下散热器的水嘴进入，流经所述翅片槽，与翅片基板上的翅片进行热交换再从另一个水嘴流出，实现对IGBT模块的散热。此设置，适用于双面散热结构，在保证每个IGBT模块散热的同时，也能够更好保证IGBT模块的防水效果。

进一步地，每个所述IGBT模块对应两个翅片基板，所述翅片槽与翅片基板一一对应。此设置，结构紧凑，使得密封圈并不是位于翅片槽内，可防止密封圈长期处于高温环境，减缓密封圈老化速度，也能够使得上下散热器能够和密封圈更好地配合，无需采用更大的密封圈。

进一步地，每个所述IGBT模块四周均设有两个密封圈，两个密封圈分别位于每个所述IGBT模块的上下两面，且所述上散热器和下散热器合并时与每个密封圈过盈配合。采用此设置，对于双面散热结构，使得密封圈能够与散热器之间配合的更加紧密，可保证每个IGBT模块的防水效果。

进一步地，所述上散热器包括上散热器盖板和上散热器主体，所述下散热器包括下散热器盖板和下散热器主体，所述上散热器主体和下散热器主体上均设有供翅片基板安装的翅片槽。此设置，对于每个散热器进行更近一步细化，通过将翅片槽设置在散热器主体上，可通过铣削等操作加工而成，而散热器盖板可通过单独加工而成，通过散热器盖板来固定上下两个散热器，降低单个零件的加工难度，也提高了整体结构的可维护性。

进一步地，所述上散热器盖板和上散热器主体之间以及下散热器盖板和下散热器主体之间均通过真空钎焊固连。此设置，利用真空钎焊的优点，可显著减少金属钎剂的使用，也无需复杂的焊剂清洗，降低了生产成本，而且钎焊的导热效率远高于导热硅脂和导热胶，使用寿命更是远远高于导热硅脂和导热胶。

进一步地，所述上散热器和下散热器之间通过连接件固定。此设置，使得上散热器和下散热器可方便地进行拆装，维护方便。

进一步地，每个所述翅片槽四周均设有供密封圈安装的密封槽。此设置，可方便密封圈的安装，使得密封圈与散热器主体之间可更好地配合，提高密封能力。

进一步地，所述翅片基板设有Pin-fin结构。Pin-fin为具有针状结构的铜基板，可显著提高与液体的换热效率，而且是市面上成熟的技术，可向厂家直接定制，无需额外的设计成本。

进一步地，所述密封圈为耐高温密封圈。此设置，可显著提升密封圈的耐高温能力，从而提高密封圈的使用寿命，尤其是采用金属密封圈，使用寿命更长。

附图说明

图1是本实用新型的内部结构示意图；

图2是本实用新型一种实施方式的***图；

图3是图2的装配完成后的立体图；

图4是另一种实施方式的立体图；

图5是图4的内部结构示意图。

图中，1、散热器基体；2、IGBT一体模块；3、水嘴；4、密封圈；5、安装槽；6、翅片槽；7、螺栓；8、螺母；9、进水口；10、出水口；11、上散热器；12、下散热器；13、密封槽；111、上散热器盖板；112、上散热器主体；121、下散热器盖板；122、下散热器主体；21、IGBT模块；22、翅片基板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的披露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本水冷模块一体化的液冷散热器包括散热器基体1和IGBT一体模块2。

具体地，所述IGBT一体模块2包括IGBT模块21和焊接于IGBT模块21上的翅片基板22，其中IGBT模块21为现有技术，而翅片基板22为常见的带有Pin-fin结构的散热翅片铜基板，将其通过真空钎焊或液态焊料焊接在IGBT模块21上，封装成IGBT一体模块2，提高导热效率和使用寿命，集成度高。

具体地，所述散热器基体1上设有供IGBT一体模块2安装的安装槽5以及供翅片基板22安装的翅片槽6，通过将翅片基板22的翅片部分装入到翅片槽6内，冷却液从所述散热器基体1的水嘴3进入，流经所述翅片槽6，与翅片基板22上的翅片进行热交换再从另一个水嘴3流出，实现对IGBT模块21的散热。

具体地，所述散热器基体1内还设有用于对每个IGBT模块21进行密封的多个密封圈4，在本实施例中，所述密封圈4为耐高温密封圈4。此设置，可显著提升密封圈4的耐高温能力，从而提高密封圈4的使用寿命，尤其是采用金属密封圈4，使用寿命更长，当然还可以是其他材料的密封圈4。

请参阅图2-3，在另一种实施例中，所述散热器基体1包括上散热器11和与上散热器11可拆卸连接的下散热器12；所述IGBT模块21上下两面焊接有翅片基板22；所述上散热器11和下散热器12之间形成供IGBT一体模块2安装的安装槽5以及供翅片基板22安装的翅片槽6，所述上散热器11和下散热器12之间还设有用于对每个IGBT模块21进行密封的多个密封圈4；冷却液从所述上散热器11或下散热器12的水嘴3进入，流经所述翅片槽6，与翅片基板22上的翅片进行热交换再从另一个水嘴3流出，实现对IGBT模块21的散热。此设置，适用于双面散热结构，在保证每个IGBT模块21散热的同时，也能够更好保证IGBT模块21的防水效果。

具体地，每个所述IGBT模块21对应两个翅片基板22，所述翅片槽6与翅片基板22一一对应。此设置，结构紧凑，使得密封圈4并不是位于翅片槽6内，可防止密封圈4长期处于高温环境，减缓密封圈4老化速度，也能够使得上下散热器12能够和密封圈4更好地配合，无需采用更大的密封圈4。

具体地，每个所述IGBT模块21四周均设有两个密封圈4，两个密封圈4分别位于每个所述IGBT模块21的上下两面，且所述上散热器11和下散热器12合并时与每个密封圈4过盈配合，每个所述翅片槽6四周均设有供密封圈4安装的密封槽13。此设置。采用此设置，对于双面散热结构，使得密封圈4能够与散热器之间配合的更加紧密，可保证每个IGBT模块21的防水效果。

具体地，所述上散热器11包括上散热器盖板111和上散热器主体112，所述下散热器12包括下散热器盖板121和下散热器主体122，所述上散热器主体112和下散热器主体122上均设有供翅片基板22安装的翅片槽6。此设置，对于对于每个散热器进行更近一步细化，通过将翅片槽6设置在散热器主体上，可通过铣削等操作加工而成，而散热器盖板可通过单独加工而成，通过散热器盖板来固定上下两个散热器，降低单个零件的加工难度，也提高了整体结构的可维护性。其中两个散热器主体之间还有供冷却液流动的通道，这个通道与翅片槽6连通，具体的流道设置为常规技术手段，这里不再对其进行赘述。

具体地，所述上散热器盖板111和上散热器主体112之间以及下散热器盖板121和下散热器主体122之间均通过真空钎焊固连。此设置，利用真空钎焊的优点，可显著减少金属钎剂的使用，也无需复杂的焊剂清洗，降低了生产成本，而且钎焊的导热效率远高于导热硅脂和导热胶，使用寿命更是远远高于导热硅脂和导热胶。

具体地，所述上散热器11和下散热器12之间通过螺栓7和螺母8固定。此设置，使得上散热器11和下散热器12可方便地进行拆装，维护方便。

请参阅图4和图5，在另一种单面散热的结构中，本方案用于常规液冷散热器中，对单面散热的模块进行散热，该IGBT一体化散热模块采用螺钉通过连接孔安装在液冷散热器上，散热器盖板上设有用于安装IGBT基板翅片的翅片槽6以及安装密封圈4的密封槽13，通过模块对密封圈4的挤压对散热器进行密封。冷却液从进水口9进入散热器，流经IGBT基板上的翅片，直接对IGBT模块21进行散热，再从出水口10流出。适合用于大功率，水冷设计，对热阻要求高的散热工况。

本实用新型未详述部分为现有技术，故本实用新型未对其进行详述。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

尽管本文较多地使用了散热器基体1、IGBT一体模块2、水嘴3、密封圈4、安装槽5、翅片槽6、螺栓7、螺母8、进水口9、出水口10、上散热器11、下散热器12、密封槽13、上散热器盖板111、上散热器主体112、下散热器盖板121、下散热器主体122、IGBT模块21、翅片基板22等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水冷模块一体化的液冷散热器，其特征在于，包括散热器基体和IGBT一体模块；所述IGBT一体模块包括IGBT模块和焊接于IGBT模块上的翅片基板；所述散热器基体上设有供IGBT一体模块安装的安装槽以及供翅片基板安装的翅片槽；所述散热器基体内还设有用于对每个IGBT模块进行密封的多个密封圈；冷却液从所述散热器基体的水嘴进入，流经所述翅片槽，与翅片基板上的翅片进行热交换再从另一个水嘴流出，实现对IGBT模块的散热。

2.根据权利要求1所述的一种水冷模块一体化的液冷散热器，其特征在于，所述散热器基体包括上散热器和与上散热器可拆卸连接的下散热器；所述IGBT模块上下两面焊接有翅片基板；所述上散热器和下散热器之间形成供IGBT一体模块安装的安装槽以及供翅片基板安装的翅片槽，所述上散热器和下散热器之间还设有用于对每个IGBT模块进行密封的多个密封圈；冷却液从所述上散热器或下散热器的水嘴进入，流经所述翅片槽，与翅片基板上的翅片进行热交换再从另一个水嘴流出，实现对IGBT模块的散热。

3.根据权利要求2所述的一种水冷模块一体化的液冷散热器，其特征在于，每个所述IGBT模块对应两个翅片基板，所述翅片槽与翅片基板一一对应。

4.根据权利要求3所述的一种水冷模块一体化的液冷散热器，其特征在于，每个所述IGBT模块四周均设有两个密封圈，两个密封圈分别位于每个所述IGBT模块的上下两面，且所述上散热器和下散热器合并时与每个密封圈过盈配合。

5.根据权利要求2-4任意一项所述的一种水冷模块一体化的液冷散热器，其特征在于，所述上散热器包括上散热器盖板和上散热器主体，所述下散热器包括下散热器盖板和下散热器主体，所述上散热器主体和下散热器主体上均设有供翅片基板安装的翅片槽。

6.根据权利要求5所述的一种水冷模块一体化的液冷散热器，其特征在于，所述上散热器盖板和上散热器主体之间以及下散热器盖板和下散热器主体之间均通过真空钎焊固连。

7.根据权利要求2所述的一种水冷模块一体化的液冷散热器，其特征在于，所述上散热器和下散热器之间通过连接件固定。

8.根据权利要求5所述的一种水冷模块一体化的液冷散热器，其特征在于，每个所述翅片槽四周均设有供密封圈安装的密封槽。

9.根据权利要求1所述的一种水冷模块一体化的液冷散热器，其特征在于，所述翅片基板设有Pin-fin结构。

10.根据权利要求1所述的一种水冷模块一体化的液冷散热器，其特征在于，所述密封圈为耐高温密封圈。

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