CN103096695A - 电源系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电源系统，所述电源系统包括电源装置，用于对半导体设备提供直流电源，所述电源装置内具有一电源模块以及被所述电源模块因工作产生的热量而加热的气体；冷却装置，搭载在所述电源装置上，所述冷却装置包括第一通道以及与所述第一通道相接触进行热交换的第二通道，所述第二通道内具有外接循环流动的冷却液；所述第一通道与所述电源装置相连通构成一气体循环回路，在循环单元的作用下所述气体在所述气体循环回路内循环流动，所述加热的气体由所述电源装置流动到所述第一通道中，将热量传递给所述第二通道内的冷却液，所述气体得到冷却后，流回所述电源装置内，从而实现对所述电源模块的冷却，避免将加热的气体排放到洁净室中。
Description
技术领域
本发明涉及对半导体设备提供直流电源的电源装置，特别是涉及一种电源系统。
背景技术
在洁净室中的半导体设备，如金属有机化合物化学气相沉淀(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，简称MOCVD)等设备，需要专门的电源装置提供直流电源，所述电源装置中具有大功率的直流电源模块，所述电源模块在工作时会产生出大量的热能并使所述电源模块温度上升，如果所述电源模块的温度过高会导致所述电源模块工作效率变低甚至会烧毁所述电源模块。为了保证所述电源模块能正常工作，所述电源模块自带有冷却风机，所述冷却风机的作用是向所述电源模块内抽入冷却气体(冷却气体为洁净室的气体，其的温度一般为洁净室的室温)对所述电源模块的散热器降温，所述冷却气体与所述电源模块的散热器进行热交换，使所述电源模块的散热器得到降温，所述冷却气体被加热为加热的气体，同时所述电源模块排出所述加热的气体到所述电源装置中，这些加热的气体直接由所述电源装置内的排放风机抽走并排放到洁净室里。
由所述电源装置排出的大量加热的气体会给洁净室的空调系统增加大量的负担，因此需增加空调系统的容量，导致空调系统成本增加；通常洁净室中都要求温度恒定在一定的温度范围内，如22℃～24℃之间，然而，由所述电源装置排出的大量加热的气体破坏了洁净室局部地方的恒温环境，对半导体的工艺制备产生不良影响。
因此，如何提供一种半导体设备的所述电源装置的冷却技术，减少或消除现有技术中破坏洁净室的恒温环境的问题，已成为本领域技术人员需要解决的技术。
发明内容
现有技术的电源系统存在破坏洁净室的恒温环境以及空调系统成本高的问题，本发明提供一种能解决上述问题的电源系统。
本发明提供一种电源系统，包括：
电源装置，用于对半导体设备提供直流电源，所述电源装置内具有一电源模块以及被所述电源模块因工作产生的热量而加热的气体；
冷却装置，搭载在所述电源装置上，所述冷却装置包括第一通道以及与所述第一通道相接触进行热交换的第二通道，所述第二通道内具有外接循环流动的冷却液；
所述第一通道与所述电源装置相连通构成一气体循环回路，所述气体循环回路中设置有一循环单元，在所述循环单元的作用下所述气体在所述气体循环回路内循环流动，所述加热的气体由所述电源装置流动到所述第一通道中，将热量传递给所述第二通道内的冷却液，所述气体得到冷却后，流回所述电源装置内。
进一步的，所述电源装置的出气孔正对贴合所述第一通道的进气口，所述电源装置的进气孔正对贴合所述第一通道的出气口，从而构成所述气体循环回路。
进一步的，所述循环单元为冷却风机，所述冷却风机位于所述电源装置的出气孔和进气孔处，或所述循环单元为循环泵，所述循环泵位于所述第一通道内。
进一步的，所述电源装置的出气孔与所述第一通道的进气口连接，所述电源装置的进气孔与所述第一通道的出气口连接，从而构成所述气体循环回路。
进一步的，所述循环单元为冷却风机，所述冷却风机位于所述电源装置的出气孔和进气孔处，或所述循环单元为循环泵，所述循环泵位于所述第一通道内。
进一步的，所述第一通道嵌套在所述第二通道内。
进一步的，所述第一通道为螺旋状或分枝状。
进一步的，所述冷却液为冷却水或冷却油。
进一步的，所述第二通道具有一冷却液输入管和一冷却液输出管，
所述冷却液为冷却水，所述冷却液输入管和冷却液输出管均分别一端与所述第二通道相连，另一端通向安装所述半导体设备的洁净室外；或所述冷却液为冷却油，在安装所述半导体设备的洁净室外还设置有一冷却油冷却单元，所述冷却液输入管和冷却液输出管均分别一端与所述第二通道相连，另一端连接所述冷却油冷却单元。
进一步的，所述半导体设备为金属有机化学气相沉积设备。
与现有技术相比，本发明提供的电源系统具有以下优点：
1.本发明的电源系统中，所述冷却装置搭载在所述电源装置上，所述冷却装置包括第一通道以及与所述第一通道相接触进行热交换的第二通道，所述第二通道内具有外接循环流动的冷却液，所述第一通道与所述电源装置相连通构成一气体循环回路，所述气体循环回路中设置有一循环单元，在所述循环单元的作用下所述气体在所述气体循环回路内循环流动，与现有技术相比，所述加热的气体由所述电源装置流动到所述第一通道中，将热量传递给所述第二通道内的冷却液，所述气体得到冷却后，流回所述电源装置内，继续对所述电源模块进行冷却，从而避免了将所述加热的气体排放到安装所述半导体设备的洁净室中，直接在所述气体循环回路的所述第一通道中对所述加热的气体进行冷却，降低了洁净室空调系统成本增加，并保证了所述洁净室局部地方的恒温环境。
2.本发明的电源系统中，所述电源装置的出气孔正对贴合所述第一通道的进气口，所述电源装置的进气孔正对贴合所述第一通道的出气口，从而构成所述气体循环回路，避免了所述加热的气体被排放到所述洁净室中，使所述加热的气体从所述冷却装置排除后直接进入所述冷却装置，可以有效地防止所述加热的气体与所述洁净室的气体进行热交换。
3.本发明的电源系统中，所述第一通道嵌套在所述第二通道内，进一步的所述第一通道为螺旋状或分枝状，或所述第二通道嵌套在所述第一通道内，进一步的所述第二通道为螺旋状或分枝状，可以增加所述加热的气体与所述冷却液的热交换效率。
附图说明
图1是本发明一实施方式的电源系统的示意图；
图2是本发明一实施方式的电源系统的示意图；
图3是本发明一实施方式的电源系统的示意图。
具体实施方式
现有技术的电源系统中，被所述电源模块因工作产生的热量而加热的气体直接被排放到安装所述半导体设备的洁净室中，从而破坏了所述洁净室局部地方的恒温环境，并导致空调系统成本增加。发明人经过对现有技术电源系统的深入研究发现，将一冷却装置搭载在所述电源装置上，所述冷却装置包括第一通道以及与所述第一通道相接触进行热交换的第二通道，所述第二通道内具有外接循环流动的冷却液；所述第一通道与所述电源装置相连通构成一气体循环回路，所述气体循环回路中设置有一循环单元，在所述循环单元的作用下所述气体在所述气体循环回路内循环流动，所述加热的气体由所述电源装置流动到所述第一通道中，将热量传递给所述第二通道内的冷却液，所述气体得到冷却后，流回所述电源装置内，从而避免将加热的气体排放到洁净室中。现有技术的电源系统并没有设置所述冷却装置对所述加热的气体进行冷却并循环使用。
有鉴于上述的研究，本发明提出一种可以使所述加热的气体进行冷却并循环使用的电源系统，所述电源系统电源装置，用于对半导体设备提供直流电源，所述电源装置内具有一电源模块以及被所述电源模块因工作产生的热量而加热的气体；冷却装置，搭载在所述电源装置上，所述冷却装置包括第一通道以及与所述第一通道相接触进行热交换的第二通道，所述第二通道内具有外接循环流动的冷却液；所述第一通道与所述电源装置相连通构成一气体循环回路，所述气体循环回路中设置有一循环单元，在所述循环单元的作用下所述气体在所述气体循环回路内循环流动。
进一步的，为了有效地防止所述加热的气体与所述洁净室的气体进行热交换，所述电源装置的出气孔正对贴合所述第一通道的进气口，所述电源装置的进气孔正对贴合所述第一通道的出气口，从而构成所述气体循环回路，防止被加热的气体泄露。
进一步的，为了增加所述加热的气体与所述冷却液的热交换效率，所述第一通道嵌套在所述第二通道内，进一步的所述第一通道为螺旋状或分枝状，或所述第二通道嵌套在所述第一通道内，进一步的所述第二通道为螺旋状或分枝状。
与现有技术电源系统相比较，本发明的电源系统中，所述加热的气体由所述电源装置流动到所述第一通道中，将热量传递给所述第二通道内的冷却液，所述气体得到冷却后，流回所述电源装置内，继续对所述电源模块进行冷却，从而避免了将所述加热的气体排放到所述洁净室中，直接在所述气体循环回路的所述第一通道中对所述加热的气体进行冷却，降低了所述洁净室空调系统成本增加，并保证了所述洁净室局部地方的恒温环境。
请参阅图1，图1是本发明一实施方式的电源系统的示意图，在本实施例中，所述电源装置110的出气孔112正对贴合所述第一通道120的进气口123，所述电源装置110的进气孔113正对贴合所述第一通道120的出气口124，从而构成所述气体循环回路。
如图1所示，所述电源装置110用于对半导体设备提供直流电源，所述电源装置110内具有一电源模块111，所述电源模块111在工作时会产生出大量的热能并使所述电源模块111温度上升，由于所述电源模块111温度上升，导致所述电源装置110内的气体被加热。
冷却装置120搭载在所述电源装置110上，所述冷却装置120包括第一通道121以及与所述第一通道121相接触进行热交换的第二通道122，所述第二通道122内具有外接循环流动的冷却液，其中，所述冷却液可以为冷却水或冷却油。当所述冷却液为冷却水时，所述第二通道122的冷却液输入管125及冷却液输出管126与安装所述半导体设备的洁净室的水系统相连，所述冷却液输入管125及冷却液输出管126均为一端与所述第二通道122相连，另一端通向所述洁净室外；例如水系统使冷却水从洁净室外提供给所述第二通道122的冷却液输入管125，并经所述第二通道122与所述加热的气体进行热交换后，从所述冷却液输出管126流出，并最终由水系统排出洁净室，从而避免与所述加热的气体进行热交换后的热的冷却水停留在洁净室内，进一步的避免对洁净室温度的影响；当所述冷却液为冷却油时，还可以在所述洁净室外设置一个冷却油冷却单元，所述冷却油由所述冷却油冷却单元经冷却液输入管125供给所述第二通道122，并经所述第二通道122与所述加热的气体进行热交换后，从所述冷却液输出管126流出，并最终流回所述冷却油冷却单元，所述热的冷却油在所述冷却油冷却单元中冷却，然后再循环利用，所述冷却油亦可以避免与所述加热的气体进行热交换后的热的冷却水停留在所述洁净室内，从而进一步的避免对所述洁净室温度的影响。其中，所述冷却液的流向以及所述第二通道122的冷却液输入管125及冷却液输出管126的位置不作具体限制。
所述第一通道121与所述电源装置110相连通构成一气体循环回路，在本实施例中，所述电源装置110的出气孔112正对贴合所述第一通道120的进气口123，所述电源装置110的进气孔113正对贴合所述第一通道120的出气口124，从而构成所述气体循环回路，可以有效地防止所述加热的气体与所述洁净室的气体进行热交换。所述气体循环回路中设置有一循环单元130，在所述循环单元130的作用下所述气体在所述气体循环回路内循环流动，所述加热的气体由所述电源装置110的出气孔112流出，经所述第一通道120的进气口123流动到所述第一通道121中，在所述第一通道121中，所述加热的气体将热量传递给所述第二通道122内的冷却液，所述气体得到冷却后，由第一通道120的出气口124流出，经所述电源装置110的所述进气孔113流回所述电源装置110内，从而对所述电源模块111进行降温。
其中，所述循环单元130为冷却风机，所述冷却风机位于所述电源装置110内的出气孔112和进气孔113处，或所述循环单元130为循环泵，所述循环泵位于所述电源装置110或所述第一通道121内，均可使所述气体在所述气体循环回路内循环流动。
较佳的，所述第一通道121嵌套在所述第二通道122内，可以进一步的避免所述加热的气体与洁净室的气体进行热交换。优选的，所述第一通道121为螺旋状(参见图1)或分枝状(参见图2)，可以提高热交换的效率，但所述第一通道121的形状并不限于为螺旋状或分枝状，直筒状等形状亦可实现热交换的功能。
另外，所述第一通道121并不限于嵌套在所述第二通道122内，还可以是所述第二通道122嵌套在所述第一通道121内，或所述第一通道121与所述第二通道122并排接触，只要所述第一通道121与所述第二通道122相接触从而实现热交换的功能，亦在本发明的思想范围之内。
在本实施例中，所述半导体设备为沉积设备，如MOCVD、PECVD(等离子体增强化学气相沉积)等设备，但所述半导体设备不限于沉积设备，只要是通过所述电源装置对半导体设备提供直流电源的半导体设备，如刻蚀设备，亦在本发明的思想范围之内。
请参阅图3，图3是本发明又一实施方式的电源系统的示意图。所述又一实施方式的电源系统200与所述一实施方式的电源系统100基本相同，其区别在于：
所述电源装置210的出气孔212与所述第一通道221的进气口223连接，所述电源装置210的进气孔213与所述第一通道221的出气口224连接，从而构成所述气体循环回路，如在本实施例中，所述电源装置210的出气孔212与所述第一通道221的进气口223通过第一循环管240相连，所述电源装置210的进气孔213与所述第一通道221的出气口224通过第二循环管250相连，通过所述第一循环管240和第二循环管250构成所述气体循环回路有利于根据不同的所述电源装置210与所述第一通道221的形状和位置对所述气体循环回路进行调节。但并不限于通过所述第一循环管240和所述第二循环管250实现所述气体循环回路，还可以通过气体传输装置实现所述气体循环回路。
其中，所述循环单元230为冷却风机，所述冷却风机位于所述电源装置210的出气孔112和进气孔113处，均可使所述气体在所述气体循环回路内循环流动，或所述循环单元230为循环泵，所述循环泵位于所述第一通道221内，亦可使所述气体在所述气体循环回路内循环流动。
本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定上述实施方式所述，如：所述电源模块还可配置一冷却风机，所述冷却风机的作用是向所述电源模块内抽入冷却气体对所述电源模块的散热器降温，从而提高热交换的效率。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (10)
1.一种电源系统，其特征在于：包括：
电源装置，用于对半导体设备提供直流电源，所述电源装置内具有一电源模块以及被所述电源模块因工作产生的热量而加热的气体；
冷却装置，搭载在所述电源装置上，所述冷却装置包括第一通道以及与所述第一通道相接触进行热交换的第二通道，所述第二通道内具有外接循环流动的冷却液；
所述第一通道与所述电源装置相连通构成一气体循环回路，所述气体循环回路中设置有一循环单元，在所述循环单元的作用下所述气体在所述气体循环回路内循环流动，所述加热的气体由所述电源装置流动到所述第一通道中，将热量传递给所述第二通道内的冷却液，所述气体得到冷却后，流回所述电源装置内。
2.如权利要求1所述的电源系统，其特征在于：所述电源装置的出气孔正对贴合所述第一通道的进气口，所述电源装置的进气孔正对贴合所述第一通道的出气口，从而构成所述气体循环回路。
3.如权利要求2所述的电源系统，其特征在于：所述循环单元为冷却风机，所述冷却风机位于所述电源装置的出气孔和进气孔处，或所述循环单元为循环泵，所述循环泵位于所述第一通道内。
4.如权利要求1所述的电源系统，其特征在于：所述电源装置的出气孔与所述第一通道的进气口连接，所述电源装置的进气孔与所述第一通道的出气口连接，从而构成所述气体循环回路。
5.如权利要求4所述的电源系统，其特征在于：所述循环单元为冷却风机，所述冷却风机位于所述电源装置的出气孔和进气孔处，或所述循环单元为循环泵，所述循环泵位于所述第一通道内。
6.如权利要求1-5中任意一项所述的电源系统，其特征在于：所述第一通道嵌套在所述第二通道内。
7.如权利要求6所述的电源系统，特征在于：所述第一通道为螺旋状或分枝状。
8.如权利要求1所述的电源系统，其特征在于：所述冷却液为冷却水或冷却油。
9.如权利要求1所述的电源系统，其特征在于：所述第二通道具有一冷却液输入管和一冷却液输出管，
所述冷却液为冷却水，所述冷却液输入管和冷却液输出管均分别一端与所述第二通道相连，另一端通向安装所述半导体设备的洁净室外；或所述冷却液为冷却油，在安装所述半导体设备的洁净室外还设置有一冷却油冷却单元，所述冷却液输入管和冷却液输出管均分别一端与所述第二通道相连，另一端连接所述冷却油冷却单元。
10.如权利要求1所述的电源系统，其特征在于：所述半导体设备为金属有机化学气相沉积设备。
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