CN103489837A - 晶闸管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶闸管，包括晶闸管本体（1），所述晶闸管本体（1）内设有用于冷却液流通散热的散热流道（2）；所述晶闸管本体（1）包括管盖（1.1）、芯片（1.2）和管座（1.3），所述管盖（1.1）、芯片（1.2）和管座（1.3）依次连接；所述散热流道（2）包括分设在管盖（1.1）与管座（1.3）内的第一散热流道（2.1）与第二散热流道（2.2）。该晶闸管体积小、能减少接触热阻从而使得散热效果更好。

Description

晶闸管

技术领域

本发明涉及一种晶闸管，尤其涉及一种大功率晶闸管。 

背景技术

晶闸管作为一种开关元件，可以在高电压大电流的场合使用。目前大功率晶闸管已广泛用于直流输电、智能电网、电力变流器、无触点开关等领域，前景广阔，发展空间巨大。由于晶闸管本身具有一定的压降，因此当电流流过时会存在一定的损耗，电流越大，损耗就越大。晶闸芯片片产生损耗时，器件的温度会随之升高，而温度升高对器件的特性会产生不利的影响。而且当温度高过一定的值，器件将失效。因此，在晶闸管使用时，通过散热器将其热量带走是目前比较通用和有效的方法。 

现有技术的电力半导体散热器有多种。从冷却方法上分可以分为风冷和水冷两种，风冷散热器一般有铝型材和热管散热器，在工作时一般需要配风机，体积较大。水冷散热器一般用于功率较大的场合，体积较小，散热功率较高，可多只串联使用，但需要配置冷却系统。例如在HVDC直流输电中均使用水冷散热系统。 

现有散热器的设计及工艺较为成熟，但现有技术的散热器和晶闸管都是分开设计的。如图6和图7所示，为一种目前通用的散热器6’和晶闸管1’压接使用的结构示意图。在该图中，在使用时散热器6’和晶闸管1’都是单独的个体，通过机械压装紧固的方式将两个散热器6’分别压接在晶闸管1’的上面和下面。其存在的缺点是：一是由于现有技术的散热器6’的外形及流道涉及需与晶闸管1’匹配，增加了设计难度和成本；二是散热器6’一般体积不小还需要通过压装固定的方式与晶闸管1’连接，不仅增加了安装操作难度，而且使得散热器6’和晶闸管1’整体结合起来的体积较大；三是散热器6’和散热器1’的连接是通过压力压接在一起，存在较大的接触热阻，影响散热效果。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种体积小、能减少接触热阻从而使得散热效果更好的晶闸管。 

本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的晶闸管，包括晶闸管本体，所述晶闸管本体内设有用于冷却液流通散热的散热流道。 

与现有技术相比，本发明的晶闸管具有以下优点：由于散热流道设在晶闸管本体内，不需要另外加设散热器，与现有散热器上面和下面压装晶闸管来进行散热的结构相比，不需要设计与晶闸管匹配的散热器，减少了散热器的设计和成本。而且将用于冷却液流通散热的散热流道设在晶闸管内，实现了晶闸管与散热机构的一体化，不仅整体体积小、重量轻，而且本发明的晶闸管具有现有技术的晶闸管和散热器的双重功能，集成度高。由于一体化后，不需要在晶闸管外面加设散热器，解决了散热器与晶闸管的接触问题，散热器与晶闸管不存在接触面，无接触热阻。冷却液从晶闸管内的冷却流道流过，相比外接散热器散热，不仅具有更好的机械性能，而且能起到更好的散热效果。 

作为本发明的一种优选，所述晶闸管本体包括管盖、芯片和管座，所述管盖、芯片和管座依次连接；所述散热流道包括分设在管盖与管座内的第一散热流道与第二散热流道。冷却液通过管盖的第一散热流道和管座内的第二散热流道流通，双层散热，能更好的带走芯片产生的热量，起到更好的冷却效果。 

作为本发明的一种改进，所述第一散热流道与第二散热流道是分别由两块铜板及两块铜板上的流道交叉形成的双层交叉网状流道。方便加工，散热效果好。交叉网状流道不仅能保证散热均匀，而且能防止管座和管盖的铜块或呈铜块基板的塌陷或隆起，从而能充分降低管座和管盖的铜块基板的厚度，减小本发明的晶闸管的体积。 

作为本发明的另一种改进，所述散热流道包括设在两端的用于进液和出液的进液嘴和出液嘴。进液嘴和出液嘴用于与外部冷却液管道连接。 

作为本发明的另一种优选，所述形成散热流道的铜板分为上基板和下基板，所述上基板和下基板上均设有多个具有相同斜度的流槽。 

作为本发明的还有一种优选，所述流槽的槽深为1～3mm。方便加工。 

作为本发明的还有一种优选，所述流槽的槽深为2.5mm。能容纳足够的冷却液，对晶闸管起到好的冷却效果。 

作为本发明的还有一种优选，所述流槽的槽宽为2～5mm。方便加工。 

作为本发明的还有一种优选，所述流槽的槽宽为3.8mm。方便加工流槽，并使设有多个流槽的上下基板散热效果好。 

附图说明

图1所示是本发明的晶闸管的结构示意图。 

图2所示是图1中的管盖的结构示意图。 

图3所示是图1中的管座的结构示意图。 

图4是图2中的A-A视图。 

图5是图2的B-B视图。 

图6是现有技术的散热器和晶闸管连接的结构示意图。 

图7是现有技术的晶闸管的结构示意图。 

图1～5中所示：1、晶闸管本体，1.1、管盖，1.2、芯片，1.3、管座，1.4、上下钼片，2、散热流道，2.1、第一散热流道，2.2、第二散热流道，2.3、进液嘴，2.4、出液嘴，3、上基板，4、下基板，5、流槽。 

图6和图7中：1’、晶闸管，6’、散热器。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。 

本发明的晶闸管，包括晶闸管本体1，所述晶闸管本体1内设有用于冷却液流通散热的散热流道2。 

所述晶闸管本体1包括管盖1.1、芯片1.2、上下钼片1.4和管座1.3，所述管盖1.1、上钼片、芯片1.2、下钼片和管座1.3依次连接；所述散热流道2包括分设在管盖1.1与管座1.3内的第一散热流道2.1与第二散热流道2.2。在本发明中采用冷却水进行散热，冷却水经第一散热流道2.1和第二散热流道2.2流通，带走晶闸管本体1内的热量，尤其是对芯片1.2进行散热降温。 

所述第一散热流道2.1与第二散热流道2.2是分别由两块铜板及两块铜板上的流道交叉形成的双层交叉网状流道。 

所述散热流道2包括设在两端的用于进液和出液的进液嘴2.3和出液嘴2.4。 

所述形成散热流道2的铜板分为上基板3和下基板4，所述上基板3和下基板4上均设有多个具有相同斜度的流槽5。所述上基板3和下基板4采用银片作 为焊接材料在高温焊接炉汇总进行焊接，一般焊接时间为2～3小时，焊接温度在800℃左右。尤其是，对于第一散热流道2.1与第二散热流道2.2的焊接，焊料如果过多，会导致多余的焊料流到散热流道2中阻塞水路，增大流阻；如果焊料过少又容易导致虚焊，影响焊层的均匀性和牢固。 

所述流槽5的槽深为1～3mm。优选流槽5的槽深为2.5mm。 

所述流槽5的槽宽为2～5mm。优选流槽5的槽宽为3.8mm。 

虽然已经结合具体实施例对本发明进行了描述，然而可以理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进或替换。尤其是，只要不存在结构上的冲突，各实施例中的特征均可相互结合起来，所形成的组合式特征仍属于本发明的范围内。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。 

Claims (9)

1.一种晶闸管，包括晶闸管本体（1），所述晶闸管本体（1）内设有用于冷却液流通散热的散热流道（2）。

2.根据权利要求1所述的晶闸管，其特征在于，所述晶闸管本体（1）包括管盖（1.1）、芯片（1.2）和管座（1.3），所述管盖（1.1）、芯片（1.2）和管座（1.3）依次连接；所述散热流道（2）包括分设在管盖（1.1）与管座（1.3）内的第一散热流道（2.1）与第二散热流道（2.2）。

3.根据权利要求1或2所述的晶闸管，其特征在于，所述第一散热流道（2.1）与第二散热流道（2.2）是分别由两块铜板及两块铜板上的流道交叉形成的双层交叉网状流道。

4.根据权利要求3中所述的晶闸管，其特征在于，所述散热流道（2）包括设在两端的用于进液和出液的进液嘴（2.3）和出液嘴（2.4）。

5.根据权利要求3所述的晶闸管，其特征在于，所述形成散热流道（2）的铜板分为上基板（3）和下基板（4），所述上基板（3）和下基板（4）上均设有多个具有相同斜度的流槽（5）。

6.根据权利要求5所述的晶闸管，其特征在于，所述流槽（5）的槽深为1～3mm。

7.根据权利要求6所述的晶闸管，其特征在于，所述流槽（5）的槽深为2.5mm。

8.根据权利要求5～7中任一项所述的晶闸管，其特征在于，所述流槽（5）的槽宽为2～5mm。

9.根据权利要求8所述的晶闸管，其特征在于，所述流槽（5）的槽宽为3.8mm。

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