Охладитель для мощных полупроводниковых приборов

 

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к устройствам для охлаждения полупроводниковых приборов с принудительной системой охлаждения . Сущность изобретения заключается в повышении эффективности охлаждения за счет увеличения поверхности теплообмена и улучшения условий теплопередачи за счет того, что охладитель для полупроводникового прибора содержитустановочную площадку 1 и плоские ребра 3 охлаждения с зафиксированными между ними турбулизирующими вставками, которые выполнены в виде П-образных пружинных насадок 4, при этом торцовые кромки боковых стенок насадок выполнены с просечками клинообразной формы. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4898431/21 (22) 02.01.91 (46) 07.01.93. Бюл. N 1 (75) В.Ф.Наконечный . (56) Авторское свидетельство СССР

И. 1226693, кл. Н 01 L 23/34, 1985.

Авторское свидетельство СССР

М 1229982, кл. Н 05 К 7/20, 1986. (54) ОХЛАДИТЕЛЬ ДЛЯ МОЩНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ (57) Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к устройствам для охлаждения полупроводниковых прибо. Ж 1786697 Al (я)л Н 05 К 7/20, Н 01 1 23/34, /36 ров с принудительной системой охлаждения. Сущность изобретения заключается в повышении эффективности охлаждения за счет увеличения поверхности теплообмена и улучшения условий теплопередачи за счет того, что охладитель для полупроводникового прибора содержитустановочную площадку 1 и плоские ребра 3 охлаждения с зафиксированными между ними турбулизирующими вставками, которые выполнены в виде П-образных пружинных насадок 4, при этом торцовые кромки боковых стенок насадок выполнены с просечками клинообразной формы. 1 з,п.ф-лы, 4 ил.

1786697

20

Изобретение относится к преобразовательной технике, в частности к устройствам для охлаждения мощных полупроводниковых приборов с принудительной системой охлаждения, Известен охладитель для силовых полупроводниковых приборов, содержащий корпус с установочной площадкой и клиновидными ребрами, при этом в смежных ребрах выполнены полукруглые выемки для фиксированной установки металлических трубок с обеспечением достаточной площади теплового контакта, Такая конструкция обуславливает поток хладагента с низкой турбулентностью, что ограничивает эффективность охлаждения силовых полупроводниковых приборов и тем самым мощность преобразовательных устройств. Кроме того, такие охладители не технологичны из-за необходимости точной механической обработки ребер под установку трубок. К недостаткам следует отнести и непригодность указанной конструкции для соосной сборки большого количества полупроводниковых приборов в столбик.

Наиболее близким заявляемому решению по технической сущности и достигаемому результату является охладитель, содержащий корпус с установочной площадкой и ребрами, к торцам которых прикреплена винтами пластина с клиновидными гофрированными турбулизирующими вставками.

Такая конструкция обеспечивает направление и турбулизацию потока, но имеет следующие недостатки; отсутствие эффективного теплосъема с поверхности турбулизирующих вставок ввиду значительного удаления их от источника тепла и наличие на пути теплового потока к ним контактных сопротивлений в местах крепления вставок к пластине и пластины к торцам ребер, сложность конструкции и трудоемкость ее изготовления (необходимость сварки, сверления, нарезки резьбы). Недостатком также является предназначение такого охладителя преимущественно для односторонней установки полупроводникового прибора.

Цель изобретения — повышение эффективности охлаждения эа счет увеличения поверхности охлаждения и улучшения условий теплопередачи .

Цель Достигается эа счет того, что в охладителе для силового полупроводникового прибора, содержащем установочную площадку и плоские ребра с зафиксированными между ними турбулиэирующими вставками, турбулиэирующие вставки выполнены в виде П-образных пружинящих насадок, установленных на ребрах с упором боковых стенок смежных насадок друг в друга, при этом продольные кромки насадок выполнены с просечками клиновидной формы, Предлагаемая конструкция обеспечивает повышение эффективности охлаждения за счет того, что турбулизирующие вставки, выполненные из теплопроводящего материала, имеют хороший тепловой контакт с торцами и поверхностью ребер, сами работают как ребра, осуществляя эффективный теплоотвод.

Установка П-образных турбулизирующих насадок на ребрах с последующим прижатием их к торцам ребер и взаимным упором боковых стенок смежных вставок друг в друга обеспечивает надежный тепловой контакт вставок между собой и с нагретой поверхностью ребер охладителя, обеспечивая улучшение условий передачи и распределения тепла в объеме всего охладителя.

На фиг. 1, 3 показаны варианты конструкции охладителя; на фиг. 2 — вариант конструкции насадки; на фиг. 4 — вариант охладителя с насадкой, выполненный с интенсивно развитой турбулизирующей поверхностью.

Охладитель(фиг. 1) содержитустановоч-. ную площадку 1 под полупроводниковый прибор 2, радиально расположенйые плоские ребра 3 и установленные на ребрах турбулизирующие насадки 4, прижатые к торцам ребер с помощью прижимного элемента 5. Насадки 4 (см.фиг. 2) выполнены

П-образной формы из теплопроводящего материала с клиновидными просечками по всей длине продольных торцовых кромок, образуя лепестки 6, При этом максимальный зазор mMBKc между стенками продольных торцовых кромок каждой насадки не должен превышать толщины ребер, а наружный размер h между боковыми стенками турбулизирующих насадок 4 должен быть не менее шага расположения ребер. Выполненные таким образом насадки 4 при установке на ребра 3 своими лепестками 6 плотно охватывают боковую. поверхность ребер 3. Прижатие лепестков 6 к поверхности ребер 3 еще более усиливается взаимным упором боковых стенок смежных насадок 4, давящих друг на друга, и прижатием их прижимным элементом 5, выполненным из теплопроводящего материала, к торцам ребер 3, Собранный таким образом охладитель обеспечивает хороший тепловой контакт ребер 3 с насадками 4 и прижимным элементом 5, а также общую тепловую связь между всеми ребрами 3 че178669 7 рез плотно соприкасающиеся стенки насадок 4 и поверхностью прижимного элемента

5. Выполнение клиновидных просечек на продольных торцовых кромках насадок 4 обеспечивает надежный тепловой контакт всех лепестков 6 с поверхностью ребер 3 независимо от искривления этой поверхности по длине ребра, а также обеспечивает условия интенсивной турбулизациидохлаждающего потока особенно в зоне наибольшего теплового напора, т,е. в зоне основания ребра 3, Конструкция охладителя обеспечивает как одностороннюю, так и двустороннюю установку полупроводниковых приборов, а также соосную сборку охлаждаемых полупроводниковых приборов в столбик:

На фиг. 3 показан охладитель, состоящий из двух охладителей, установленных друг на друга ребрами 3, где прижатие турбулизирующих насадок к торцам ребер осуществляется с помощью взаимной стяжки обычным крепежом 7.

На фиг. 4 показан вариант охладителя с турбулизирующими насадками 4, снабженными дополнительными упругими выступами 8, обеспечивающими дополнительный тепловой контакт насадок 4 с поверхностью ребра 3.

Устройство работает следующим образом.

Тепло, выделяющееся в силовом полупроводниковом приборе 2, передается через площадку 1 к ребрам 3, а также через контактные площадки на торцах ребер и в местах соприкосновения лепестков 6 с боковой поверхностью ребер 3 к турбулизирующим насадкам 4 и прижимному элементу

5, поверхности которых интенсивно обдуваются потоком воздуха, продуваемым в направлении, параллельном плоскости ребра

- 3. При этом благодаря наличию клиновидных вырезов между лепестками 6 охлаждающий поток интенсивно турбулизируется, особенно в наиболее горячей зоне у основания ребер 3, интенсивно отнймая тепло как от стенок ребер 3, так и от стенок турбулизирующих насадок 4 и прижимного элемента 5, пл6щадь поверхности которых в сумме в 3,5-4 раза превышает теплоотдающую поверхность ребер 3 охладителя, что вместе с

5 интенсивной турбулизацией потока обеспечивает высокую эффективность работы охладителя.

Повышение эффективности работы охладителя способствует также и прижатие

10 охлаждающего потока к наиболее нагретым частям ребер — их основаниям за счет уменьшения сечения и увеличения аэродинамического сопротивления межреберных каналов со стороны торцов ребер.

15 Заявляемое решение в сравнении с прототипом при тех же массо-габаритных показателях повышает эффективность охлаждения на 35 — 40, снижая при этом на

10 — 15 трудоемкость его изготовления.

Формула изобретения

1. Охладитель для мощных полупроводниковых приборов, содержащий корпус с установочной площадкой для размещения

25 полупроводниковых приборов, плоские ребра охлаждения, размещенные. на корпусе, вокруг его указанной установленной площадки, и турбулизирующие теплопроводные вставки, размещенные между плоскими

30 ребрами охлаждейия, и зафиксированные отйосительно них, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения путем увеличения поверхности теплообмена и улучшения условий теплопе35 редачи, каждая турбулизирующая вставка выполнена в виде П-образной пружинной насадки с продольными просечками на торцах ее боковых стенок, причем указанные выше П-образные пружинные насадки уста40 новлены на вершинах плоских ребер охлаждения симметрично относительно них с воэможностью контактирования боковых стенок соседних насадок между собой с . обеспечением упора, 45 2. Охладитель rio и, 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что просечки выполнены клиновидной формы.

1786697

Составитель В. Наконечный

Техред M,Ìîðãåíòàë . Корректор М, Максимишинец

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина 101

Заказ 258 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5