CN115966531A - 功率模块的散热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种功率模块的散热系统，包括：散热器，所述散热器形成有一侧敞开的冷却腔；散热基板，所述散热基板与所述散热器相连以封闭所述冷却腔的敞开侧，所述散热基板设有多个散热针翅，所述散热针翅伸至所述冷却腔内且位于所述冷却腔的进流口与出流口之间，多个所述散热针翅中的至少一个具有多边形横截面。本发明实施例的功率模块的散热系统，通过设置有多个散热针翅，且散热针翅至少一个具有多边形横截面，避免了冷却液与散热针翅的脱体现象，增大了散热针翅的可利用散热面积，增加了冷却液绕散热针翅流动的扰动，增强了散热效果，使用效果更好，适用范围更广。
Description
技术领域
本发明涉及功率模块技术领域，尤其是涉及一种功率模块的散热系统。
背景技术
随着用于车辆、工业等领域的功率模块的增加，以及功率模块的多功能和微型化的趋势，出现了大量功率模块需要集成在基板的小片区域内的问题，且功率模块在驱动过程中会产生散热影响功率模块性能，因此，在功率模块的制造领域中加入了散热系统来防止功率模块的性能下降。现有的功率模块的散热系统在散热时其冷却液流过散热针翅时，极易形成涡街，造成冷却液与散热针翅的脱体现象，一方面增加了流动阻力，另一方面减小了散热针翅的可利用散热面积，削弱了散热效果，存在改进空间。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种功率模块的散热系统，增大了散热针翅的可利用散热面积，增加了冷却液绕散热针翅流动的扰动，增强了散热效果。
根据本发明实施例的功率模块的散热系统，包括：散热器，所述散热器形成有一侧敞开的冷却腔；散热基板，所述散热基板与所述散热器相连以封闭所述冷却腔的敞开侧，所述散热基板设有多个散热针翅，所述散热针翅伸至所述冷却腔内且位于所述冷却腔的进流口与出流口之间，多个所述散热针翅中的至少一个具有多边形横截面。
根据本发明实施例的功率模块的散热系统，通过设置有多个散热针翅，且散热针翅至少一个具有多边形横截面，避免了冷却液与散热针翅的脱体现象，增大了散热针翅的可利用散热面积，增加了冷却液绕散热针翅流动的扰动，增强了散热效果，使用效果更好，适用范围更广。
根据本发明实施例的功率模块的散热系统，多个所述散热针翅均具有多边形横截面。
根据本发明实施例的功率模块的散热系统，多个所述散热针翅中的至少两个所述散热针翅的横截面的形状相同。
根据本发明实施例的功率模块的散热系统，所述进流口和所述出流口沿水流方向依次分布，多个所述散热针翅的横截面的棱角相对于所述水流方向所处的角度相同。
根据本发明实施例的功率模块的散热系统，所述散热针翅具有六边形横截面，且所述散热针翅的六边形横截面的两个棱角在所述水流方向上正对分布。
根据本发明实施例的功率模块的散热系统，多个所述散热针翅在所述冷却腔内呈多排多列间隔开分布，且将所述冷却腔分隔为多条散热水道。
根据本发明实施例的功率模块的散热系统，多排所述散热针翅在所述冷却腔的长度方向上间隔开分布，每排的所述散热针翅为多个且在多个所述散热针翅在所述冷却腔的宽度方向上间隔开分布；其中，相邻两排的多个所述散热针翅在所述冷却腔的长度方向上错开分布。
根据本发明实施例的功率模块的散热系统，多个所述散热针翅的横截面的形状和尺寸均相同。
根据本发明实施例的功率模块的散热系统，所述散热基板设有多个第一连接孔，所述散热器设置有第二连接孔，所述第一连接孔和所述第二连接孔均用于穿设将所述散热基板和所述散热器固定的连接件。
根据本发明实施例的功率模块的散热系统，所述多边形横截面为正多边形型面。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的散热基板的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的功率模块的结构示意图。
附图标记：
功率模块1，
散热基板11，散热针翅12，进流口13，出流口14，散热水道15，第一连接孔16，密封面17，功率器件18。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1-图2描述根据本发明实施例的功率模块的散热系统，增大了散热针翅12的可利用散热面积，增加了冷却液绕散热针翅12流动的扰动，增强了散热效果。
如图1-图2所示，根据本发明实施例的功率模块的散热系统，包括：散热器和散热基板11。
散热器形成有一侧敞开的冷却腔，散热基板11与散热器相连以封闭冷却腔的敞开侧，散热基板11设有多个散热针翅12，散热针翅12伸至冷却腔内且位于冷却腔的进流口13与出流口14之间，多个散热针翅12中的至少一个具有多边形横截面。
具体的，功率模块的散热系统设置有散热器与散热基板11，散热器与散热基板11相连接，散热器的一侧设置有敞开的冷却腔，散热基板11与散热器相连的同时可将冷却腔的敞开侧封闭以形成冷却液流动空间，冷却腔设置有进流口13与出流口14，冷却液从进流口13流入，从出流口14流出，同时，散热基板11设置有多个散热针翅12，多个散热针翅12中的至少一个具有多边形横截面，该多边形横截面可设置为六边形横截面、八边形横截面或者其它边数的多边形横截面，如此设计相较于圆形横截面的散热针翅12多边形横截面的外表面积更大，且散热针翅12外的不同表面的引流方向不同，利于优化对冷却液的扰动效果，且多个散热针翅12均设置于冷却腔内且位于冷却腔的进流口13与出流口14之间，以使冷却液经过冷却腔时可流经多个散热针翅12。
进一步的，散热系统与功率器件18封装后组成功率模块1，功率器件18在工作时会产生热量影响功率器件18的工作性能，当功率器件18工作时冷却液从冷却腔的进流口13流入，冷却腔内的进流口13与出流口14之间设置有多个散热针翅12，该散热针翅12至少一个具有多边形横截面，冷却液流入冷却腔后可流经散热针翅12，且可与散热基板11的下表面以及散热针翅12的表面进行对流换热，以为功率器件18进行散热，避免功率器件18温度过高，冷却液吸收热量后可通过冷却腔的出流口14流出，从而将功率器件18所产生的热量带出，散热针翅12至少一个具有多边形横截面可以增加冷却液绕散热针翅12流动的扰动，从而增强散热效果，且多边形横截面可以增加冷却液与散热针翅12表面的接触面积，即增加冷却液与散热针翅12对流换热的面积，进一步增强散热效果。
根据本发明实施例的功率模块的散热系统，通过设置有多个散热针翅12，且散热针翅12至少一个具有多边形横截面，避免了冷却液与散热针翅12的脱体现象，增大了散热针翅12的可利用散热面积，增加了冷却液绕散热针翅12流动的扰动，增强了散热效果，使用效果更好，适用范围更广。
在一些实施例中，多个散热针翅12均具有多边形横截面，如图1所示，可将多个散热针翅12均设置为具有六边形横截面、八边形横截面或者其它边数的多边形横截面。
具体的，多个散热针翅12设置于冷却腔的进流口13与出流口14之间，当冷却液从进流口13流入冷却腔后需流经多个散热针翅12后从出流口14流出，冷却液在与散热针翅12接触时，其温度低于散热针翅12的温度，温度从低温向高温传递，故散热针翅12的温度会传递至冷却液，从而降低散热针翅12的温度，即功率器件18所产生的温度通过散热针翅12传递至冷却液，从而降低功率器件18的温度，将散热针翅12的横截面设置为多边形可以使冷却液在流经散热针翅12时增加冷却液与散热针翅12的接触面积，进而增加冷却液与散热针翅12对流换热的面积，在冷却液流速相同时，对流换热的面积越大冷却液吸收的热量越多，故将多个散热针翅12的横截面均设置为多边形可以提高散热效果，使功率器件18的工作性能得到保证。
在一些实施例中，多个散热针翅12中的至少两个散热针翅12的横截面的形状相同，即可将多个散热针翅12中的两个、三个或者更多个均设置为横截面的形状相同，尤其可将多个个散热针翅12横截面的形状均设置为相同。
由此，功率器件18在工作时会产生热量，该热量会传导至散热针翅12，使散热针翅12温度较高，而冷却液温度较低，当冷却液流经散热针翅12且与散热针翅12表面接触后，散热针翅12的热量因熵差传递至冷却液中，散热针翅12的横截面的形状相同使冷却液在接触散热针翅12时其接触面积相同，即冷却液与散热针翅12对流换热的面积相同，以保证散热效果。
在一些实施例中，如图1所示，进流口13和出流口14沿水流方向依次分布，多个散热针翅12的横截面的棱角相对于水流方向所处的角度相同。
具体的，冷却液从冷却腔的进流口13流入，在与散热基板11的下表面以及散热针翅12的表面进行对流换热后从冷却腔的出流口14流出，进流口13和出流口14沿水流方向依次布置，当冷却液流入进流口13对功率器件18进行降温后可沿水流方向流动进而从出流口14流出，该进流口13和出流口14位置的设置方式可以使冷却液的流动方向与进出入的设置方向一致，避免冷却液因进流口13与出流口14的位置而改变原有流向，进而增加冷却液流动时的阻力，削弱散热效果。
进一步的，当冷却液从进流口13流入冷却腔后，冷却液需通过与散热针翅12的表面接触后进行对流换热，多个散热针翅12设置于冷却腔内，在冷却液流入冷却腔后，随着冷却液的流动，其可与每个散热针翅12相接处，保证功率器件18每处的散热效果，同时，冷却液在流动时会被散热针翅12横截面的棱角进行分流，使冷却液可流经冷却腔中的各个地方，多个散热针翅12的横截面的棱角相对于水流方向所处的角度相同，其对冷却液的分流效果也相同，可以保证冷却液对整个功率器件18降温效果的一致。
在一些实施例中，如图1所示，散热针翅12具有六边形横截面，且散热针翅12的六边形横截面的两个棱角在水流方向上正对分布，即两个棱角中的一个棱角相对于水流方向逆向凸出，且另一个棱角相对于水流方向顺向凸出。
具体的，冷却液在冷却腔内朝向一个散热针翅12流动时，先与该散热针翅12的一个棱角接触，实现分流作用，且分流之后的两股冷却液沿着散热针翅12的侧部棱角流动，实现不同角度的扰流，最后两股冷却液绕至散热针翅12的另一个棱角汇聚，进一步地共同朝向出流口14流动，在此过程中，实现了不同方向、不同角度的冷却液扰动，且与散热针翅12的不同侧面进行了有效接触，从而增强冷却效果。
由此，冷却液在冷却腔内流动时会被散热针翅12横截面的棱角进行分流，以保证功率器件18各个部分均能进行散热，散热针翅12的六边形横截面的两个棱角在水流方向上正对分布，使冷却液沿水流方向进行分流，分流后的冷却液在合流时其流动方向仍与原流动方向一致，减少流动时的能量损失，减小流阻，提高散热效果。
在一些实施例中，如图1所示，多个散热针翅12在冷却腔内呈多排多列间隔开分布，且将冷却腔分隔为多条散热水道15。
具体的，冷却腔设置有进流口13与出流口14，冷却液从进流口13流入流经多个散热针翅12后从出流口14流出，冷却液的温度低于散热针翅12的温度，可通过与散热针翅12外表面接触进行热量传递以对散热针翅12进行降温，即功率器件18通过散热针翅12将温度传导至冷却液，从而达到降温散热的效果，多个散热针翅12在冷却腔内呈多排多列间隔开分布，且将冷却腔分隔为多条散热水道15，冷却液可通过散热水道15进行流动，且多个散热水道15使冷却液与散热针翅12接触速度更快，加快散热速度，提高散热效果。
在一些实施例中，如图1所示，多排散热针翅12在冷却腔的长度方向上间隔开分布，每排的散热针翅12为多个且在多个散热针翅12在冷却腔的宽度方向上间隔开分布；其中，相邻两排的多个散热针翅12在冷却腔的长度方向上错开分布。
具体的，冷却液从进流口13流入流经多个散热针翅12后从出流口14流出，冷却液通过与散热针翅12外表面接触进行热量传递以对散热针翅12进行降温，即功率器件18通过散热针翅12将温度传导至冷却液，从而达到降温散热的效果，多排散热针翅12在冷却腔的长度方向上间隔开分布，每排的散热针翅12为多个且在多个散热针翅12在冷却腔的宽度方向上间隔开分布，冷却液在流经冷却腔时可依次流经每排每列散热针翅12以保证散热效果，且相邻两排的多个散热针翅12在冷却腔的长度方向上错开分布，该排列方式使散热针翅12形成的散热水道15呈互相交错式排布，保证冷却液与散热针翅12的接触面积的同时加快了散热速度，提高散热效果。
在一些实施例中，多个散热针翅12的横截面的形状和尺寸均相同，由此，多个散热针翅12与冷却液的接触面积、扰流效果均相同，使得多个散热针翅12的散热作用更加均衡。
具体的，当冷却液从进流口13流入冷却腔后需流经多个散热针翅12后从出流口14流出，冷却液在与散热针翅12接触时，散热针翅12的温度会传递至冷却液，从而降低散热针翅12的温度，即功率器件18所产生的温度通过散热针翅12传递至冷却液，从而降低功率器件18的温度，多个散热针翅12的横截面的形状和尺寸均相同可以使冷却液在流经散热针翅12时冷却液与散热针翅12的接触面积均相同，进而保证冷却液与散热针翅12对流换热的面积均相同，在冷却液流速相同时，对流换热的面积相同冷却液吸收的热量也相同，故多个散热针翅12的横截面的形状和尺寸均相同可以保证功率器件18各处的散热效果均相同，使功率器件18的工作性能得到保证。
在一些实施例中，如图1所示，散热基板11设有多个第一连接孔16，散热器设置有第二连接孔，第一连接孔16和第二连接孔均用于穿设将散热基板11和散热器固定的连接件。
具体的，功率模块的散热系统设置有散热器与散热基板11，散热器的一侧设置有敞开的冷却腔，散热基板11与散热器相连的同时可将冷却腔的敞开侧封闭以形成冷却液流动空间，散热基板11和散热器可以通过将连接件穿设于第一连接孔16与第二连接孔以进行连接，散热基板11朝向散热器的方向设置有密封面17，在散热基板11和散热器连接后可通过密封面17进行密封，保证冷却腔的密封性，避免冷却液等漏出，损坏功率器件18。
在一些实施例中，多边形横截面为正多边形型面。
具体的，多个散热针翅12设置于冷却腔的进流口13与出流口14之间，当冷却液从进流口13流入冷却腔后需流经多个散热针翅12后从出流口14流出，冷却液在与散热针翅12接触时可将散热针翅12的温度传递至冷却液，从而降低散热针翅12的温度，即功率器件18所产生的温度通过散热针翅12传递至冷却液，从而降低功率器件18的温度，将散热针翅12的横截面设置为正多边形可以使冷却液在流经散热针翅12时冷却液与散热针翅12每一个面的接触面积相同，进而保证冷却液与散热针翅12每个面对流换热的面积相同，故将散热针翅12的多边形横截面的设置为正多边形可以保证散热针翅12每个面的散热效果均相同，使功率器件18的工作性能得到保证。
1、在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此不能理解为对本发明的限制。
2、在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。
3、在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
4、在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。
5、在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种功率模块的散热系统，其特征在于，包括：
散热器，所述散热器形成有一侧敞开的冷却腔；
散热基板，所述散热基板与所述散热器相连以封闭所述冷却腔的敞开侧，所述散热基板设有多个散热针翅，所述散热针翅伸至所述冷却腔内且位于所述冷却腔的进流口与出流口之间，多个所述散热针翅中的至少一个具有多边形横截面。
2.根据权利要求1所述的功率模块的散热系统，其特征在于，多个所述散热针翅均具有多边形横截面。
3.根据权利要求2所述的功率模块的散热系统，其特征在于，多个所述散热针翅中的至少两个所述散热针翅的横截面的形状相同。
4.根据权利要求2所述的功率模块的散热系统，其特征在于，所述进流口和所述出流口沿水流方向依次分布，多个所述散热针翅的横截面的棱角相对于所述水流方向所处的角度相同。
5.根据权利要求4所述的功率模块的散热系统，其特征在于，所述散热针翅具有六边形横截面，且所述散热针翅的六边形横截面的两个棱角在所述水流方向上正对分布。
6.根据权利要求1所述的功率模块的散热系统，其特征在于，多个所述散热针翅在所述冷却腔内呈多排多列间隔开分布，且将所述冷却腔分隔为多条散热水道。
7.根据权利要求6所述的功率模块的散热系统，其特征在于，多排所述散热针翅在所述冷却腔的长度方向上间隔开分布，每排的所述散热针翅为多个且在多个所述散热针翅在所述冷却腔的宽度方向上间隔开分布；
其中，相邻两排的多个所述散热针翅在所述冷却腔的长度方向上错开分布。
8.根据权利要求1所述的功率模块的散热系统，其特征在于，多个所述散热针翅的横截面的形状和尺寸均相同。
9.根据权利要求1所述的功率模块的散热系统，其特征在于，所述散热基板设有多个第一连接孔，所述散热器设置有第二连接孔，所述第一连接孔和所述第二连接孔均用于穿设将所述散热基板和所述散热器固定的连接件。
10.根据权利要求1所述的功率模块的散热系统，其特征在于，所述多边形横截面为正多边形型面。
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