CN103247584A - 一种微槽群平板热管散片模块及其生产方法 - Google Patents

一种微槽群平板热管散片模块及其生产方法 Download PDF

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洪英杰
孟劲功
向彪
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Abstract

本发明提供了一种微槽群平板热管散片模块，其特征在于，包括上基板、下基板以及设于上基板和下基板之间的散热翅片，其中，所述的散热翅片为微槽群平板热管。本发明的优点是热交换效率高，散热性能好，能有效降低TGBT等发热元件的结温。

Description

一种微槽群平板热管散片模块及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种微槽群平板热管散片模块及其生产方法，用于IGBT的散热。
背景技术
随着通讯、电力电子、绿色能源等行业的飞速发展，其中所用电子元气件的发热功率也在不断提高，利用传统的散热组件已很难很好的解决相关的热传问题。
传统的散热多以热源加散热片，通过热交换将热量排出系统外部的方式进行散热；当前业界主要采用由散热片+风扇组成的散热模块形式，其热传导路径如下：热源(IGBT)→散热片(HeatSink)→由风扇(强制对流)将热量带走。在电力电子等行业中，IGBT发热模块的发热量越来越大，往往达到几千瓦，甚至更高，具有较高的热流密度和较大的热传输量，如图1所示，为传统的IGBT散热模块示意图，所述传统的IGBT散热片包括散热片基板1和与之相连的散热片翅片2，IGBT发热元件产生的热量传递至散热片基板1，之后传导至散热片翅片2表面，并通过空气对流将热量带走，由于散热片的导热系数相对较低，致使翅片的热交换效率相对较低，所以很难很好的将IGBT7产生的热量散失掉，从而致使IGBT发热元件结温升高。由散热片基板1至散热片翅片2热传输具有较大的温度梯度。尤其靠近散热片翅片2上表面区域，随着散热片翅片2高度不断上升，散热片翅片2表面温度越来越低，从而致使散热片翅片2与空气的热交换效率不断降低，致使散热片的散热效率大幅降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是热阻小、热反应快速、传热量大、重量轻、体积小、结构简单、结构强度大的IGBT散热模块及其生产方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种微槽群平板热管散片模块，其特征在于，包括上基板、下基板以及设于上基板和下基板之间的散热翅片，其中，所述的散热翅片为微槽群平板热管。
优选地，所述的上基板和下基板的厚度皆控制在10.0mm～25.0mm，微槽群平板热管的厚度为1.0mm～8.0mm，宽度为10.0mm～120.0mm，长度皆控制在40.0mm～350.0mm。
优选地，所述的上基板以及下基板皆设有沟槽，微槽群平板热管的上下两端皆设于沟槽中。
更优选地，所述的沟槽的深度控制在3.0mm～15.0mm。
本发明还提供了上述微槽群平板热管散片模块的生产方法，其特征在于，具体步骤为：在上基板的下表面以及下基板的上表面开设沟槽，沟槽的宽度满足：当微槽群平板热管插入沟槽后，微槽群平板热管与沟槽的内壁的间隙控制在0.05mm～0.25mm之间，将上基板和下基板清洗、去污、去油后，在沟槽内填入软钎焊焊剂，并利用定位及焊接治具将微槽群平板热管插入沟槽内，之后进行烘烤焊接，烘烤温度控制在80℃～160℃，烘烤时间控制在0.5hr～1.0hr，冷却，得到微槽群平板热管散片模块。
本发明的优点是热交换效率高，散热性能好，能有效降低IGBT等发热元件的结温。
附图说明
图1为传统的IGBT散热模块示意图；
图2为微槽群平板热管工作原理图；
图3为微槽群平板热管主视图；
图4为微槽群平板热管侧视图；
图5为微槽群平板热管散片模块结构示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1
如图5所示，为微槽群平板热管散片模块结构示意图，所述的微槽群平板热管散片模块包括上基板3、下基板4以及设于上基板3和下基板4之间的散热翅片，其中，所述的散热翅片为微槽群平板热管5。所述的上基板3和下基板4的厚度皆控制在10mm，微槽群平板热管5的厚度为1.0mm，宽度为10.0mm，长度皆控制在40.0mm。所述的上基板3的下表面以及下基板4的上表面皆设有沟槽6，微槽群平板热管5的上下两端皆设于沟槽6中。所述的沟槽6的深度控制在3.0mm。
如图3所示，为微槽群平板热管主视图，图4为其侧视图，微槽群平板热管5是一种具有超导热性能的导热元件。微槽群平板热管5的表观热传导率是同样金属材质热传导率的一万倍左右，是具有同样表面积的传统热管的换热能力的5～20倍，承压能力是后者的10～20倍以上，而成本则只有传统热管的1/5以下。如图2所示，为微槽群平板热管工作原理图，微槽群平板热管5包括壳体51，壳体51内设有流体通道52和蒸汽通道53，使用时，将壳体51内抽成1.0×10-2Pa的负压后充以适量的工作液体，密封。壳体51的一端为蒸发段(加热段)54，中部为绝热段55，另一端为冷凝段(冷却段)56。壳体51的一端受热时工作液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体沿重力方向流回蒸发段，如此循环不已，热量Q由微槽群平板热管5的一端传至另一端。微槽群平板热管具有热阻小、热反应快速、传热量大、重量轻、体积小、结构简单、结构强度大等特点。
上述微槽群平板热管散片模块的生产方法为：在上基板3的下表面以及下基板4的上表面开设沟槽6，沟槽6的宽度满足：当微槽群平板热管5插入沟槽6后，微槽群平板热管5与沟槽6的内壁的间隙控制在0.05mm，将上基板3和下基板4清洗、去污、去油后，在沟槽6内填入软钎焊焊剂，并利用定位及焊接治具将微槽群平板热管5插入沟槽6内，之后进行烘烤焊接，烘烤温度控制在80℃，烘烤时间控制在1.0hr，冷却，得到微槽群平板热管散片模块。
由于微槽群平板热管5具有热阻小、热反应快速、传热量大、沿传热方向具有更高的导热系数(为同样金属材质热传导率的一万倍左右)等特点；微槽群平板热管散片模块表面具有非常小的温度梯度。微槽群平板热管散片模块上、下表面区域翅片表面温差很小，从而很好改善微槽群平板热管散片模块的热交换效率，大幅提高了微槽群平板热管散片模块散热性能，有效的降低了IGBT等发热元件的结温。
实施例2
如图5所示，为微槽群平板热管散片模块结构示意图，所述的微槽群平板热管散片模块包括上基板3、下基板4以及设于上基板3和下基板4之间的散热翅片，其中，所述的散热翅片为微槽群平板热管5。所述的上基板3和下基板4的厚度皆控制在25mm，微槽群平板热管5的厚度为8.0mm，宽度为120.0mm，长度皆控制在350.0mm。所述的上基板3的下表面以及下基板4的上表面皆设有沟槽6，微槽群平板热管5的上下两端皆设于沟槽6中。所述的沟槽6的深度控制在15.0mm。
如图3所示，为微槽群平板热管主视图，图4为其侧视图，微槽群平板热管5是一种具有超导热性能的导热元件。微槽群平板热管5的表观热传导率是同样金属材质热传导率的一万倍左右，是具有同样表面积的传统热管的换热能力的5～20倍，承压能力是后者的10～20倍以上，而成本则只有传统热管的1/5以下。如图2所示，为微槽群平板热管工作原理图，微槽群平板热管5包括壳体51，壳体51内设有流体通道52和蒸汽通道53，使用时，将壳体51内抽成1.0×10-3Pa的负压后充以适量的工作液体，密封。壳体51的一端为蒸发段(加热段)54，中部为绝热段55，另一端为冷凝段(冷却段)56。壳体51的一端受热时工作液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体沿重力方向流回蒸发段，如此循环不已，热量Q由微槽群平板热管5的一端传至另一端。微槽群平板热管具有热阻小、热反应快速、传热量大、重量轻、体积小、结构简单、结构强度大等特点。
上述微槽群平板热管散片模块的生产方法为：在上基板3的下表面以及下基板4的上表面开设沟槽6，沟槽6的宽度满足：当微槽群平板热管5插入沟槽6后，微槽群平板热管5与沟槽6的内壁的间隙控制在0.25mm之间，将上基板3和下基板4清洗、去污、去油后，在沟槽6内填入软钎焊焊剂，并利用定位及焊接治具将微槽群平板热管5插入沟槽6内，之后进行烘烤焊接，烘烤温度控制在160℃，烘烤时间控制在0.5hr，冷却，得到微槽群平板热管散片模块。
由于微槽群平板热管5具有热阻小、热反应快速、传热量大、沿传热方向具有更高的导热系数(为同样金属材质热传导率的一万倍左右)等特点；微槽群平板热管散片模块表面具有非常小的温度梯度。微槽群平板热管散片模块上、下表面区域翅片表面温差很小，从而很好改善微槽群平板热管散片模块的热交换效率，大幅提高了微槽群平板热管散片模块散热性能，有效的降低了IGBT等发热元件的结温。

Claims (5)

1.一种微槽群平板热管散片模块，其特征在于，包括上基板(3)、下基板(4)以及设于上基板(3)和下基板(4)之间的散热翅片，其中，所述的散热翅片为微槽群平板热管(5)。
2.如权利要求1所述的微槽群平板热管散片模块，其特征在于，所述的上基板(3)和下基板(4)的厚度皆控制在10.0mm～25.0mm，微槽群平板热管的厚度为1.0mm～8.0mm，宽度为10.0mm～120.0mm，长度皆控制在40.0mm～350.0mm。
3.如权利要求1所述的微槽群平板热管散片模块，其特征在于，所述的上基板(3)以及下基板(4)皆设有沟槽(6)，微槽群平板热管(5)的上下两端皆设于沟槽(6)中。
4.如权利要求3所述的微槽群平板热管散片模块，其特征在于，所述的沟槽(6)的深度控制在3.0mm～15.0mm。
5.权利要求1所述的微槽群平板热管散片模块的生产方法，其特征在于，具体步骤为：在上基板(3)的下表面以及下基板(4)的上表面开设沟槽(6)，沟槽(6)的宽度满足：当微槽群平板热管(5)插入沟槽(6)后，微槽群平板热管(5)与沟槽(6)的内壁的间隙控制在0.05mm～0.25mm之间，将上基板(3)和下基板(4)清洗、去污、去油后，在沟槽(6)内填入软钎焊焊剂，并利用定位及焊接治具将微槽群平板热管(5)插入沟槽(6)内，之后进行烘烤焊接，烘烤温度控制在80℃～160℃，烘烤时间控制在0.5hr～1.0hr，冷却，得到微槽群平板热管散片模块。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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