CN210325765U - 一种真空管散热半导体功率组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种真空管散热半导体功率组件。所述半导体功率组件包括半导体元件和半导体功率散热组件组成，半导体功率散热组件包括两片平行置于半导体元件两侧的散热器，每片散热器是由蒸发段、冷凝段和散热翅片组成，蒸发段和冷凝段分别位于散热器上下两端，并通过开设在散热翅片内的真空腔相连，所述真空腔是直接在散热翅片内开挖形成的中空腔体，并灌注冷却液后抽真空密封形成的真空腔体，且真空腔从散热翅片的底部延伸置散热翅片的顶部。本实用新型由于导热介质的变化使体积和重量进一步缩减，减少了散热组件装配时间及人力，其结构有效地降低热阻同时提升散热效率，体积重量上的缩减增大了散热柜体的剩余空间。
Description
技术领域
本实用新型应用于电力行业大型机组的大功率整流装置，属于水利水电领域，具体是一种真空管散热半导体功率组件。
背景技术
目前国内大功率散热器同样采用蒸发段、冷凝段及散热翅片的结构，但蒸发段与冷凝段采用金属直管相连，金属直管经过挤压成型塞入散热翅片中。热量由半导体元件散出从蒸发段到冷凝段的过程中必须经过散热翅片、金属直管、空气三种介质，三种介质的热阻对散热效果的影响非常明显。金属直管挤压成型塞入散热翅片的方式在工艺上非常繁琐，同时还限制了功率组件的重量体积，其装配需要多个装配人员将散热器搬至柜体内同时借助外部支撑完成螺栓固定，整个过程繁琐且效率较低，大大增加了电力行业大型机组的柜体装配难度。
发明内容
本实用新型的目的是提出一种适用于电力行业大型机组的环形真空管散热半导体功率组件，该散热组件的可以提高其散热性能，并可以简化其装配过程。
为了解决上述问题，本实用新型提供一种真空管散热半导体功率组件，所述半导体功率组件包括半导体元件和半导体功率散热组件组成，半导体功率散热组件包括两片平行置于半导体元件两侧的散热器，每片散热器是由蒸发段、冷凝段和散热翅片组成，蒸发段和冷凝段分别位于散热器上下两端，并通过开设在散热翅片内的真空腔相连，所述真空腔是直接在散热翅片内开挖形成的中空腔体，并灌注冷却液后抽真空密封形成的真空腔体，且真空腔从散热翅片的底部延伸置散热翅片的顶部。
本实用新型进一步的技术方案：该真空管散热半导体功率组件还包括滑动安装组件，所述滑动安装组件包括上滑杆、下滑杆和分别固定在半导体功率散热组件顶部和底部的U型或凹型滑槽，在上滑杆和下滑杆上均设有滑块和固定螺孔，并在上滑杆和下滑杆上开设有用于安装在电力柜体内的安装孔，所述半导体功率散热组件与半导体元件固定连接后通过其顶部和底部的U型或凹型滑槽滑动安装在对应侧的滑杆上，并通过螺钉固定。
本实用新型较优的技术方案：所述散热翅片采用铝型材拉伸一体成型，其翅片部位通过挤压成型形成与真空腔连通的中空腔体。
本实用新型较优的技术方案：所述半导体功率散热组件的高度为850mm～950mm，耗散功率1200W～1500W。
本实用新型较优的技术方案：每个散热翅片的真空腔包括临近半导体元件的散热腔和被翅片包裹的冷凝腔，且散热腔与冷凝腔相互连通。
本实用新型较优的技术方案：所述上滑杆和下滑杆是采用高耐温绝缘FR-4树脂及纤维复合材料制成的四根长方体支撑杆。
本实用新型较优的技术方案：所述上滑杆和下滑杆分别通过安装孔固定于电力柜体的冷凝段上方及蒸发段下方，每根滑杆的两端部分别设有与U型或凹型滑槽的滑块，并可安装两组半导体功率散热组件。
本实用新型的冷凝段和蒸发段由铝型材拉伸成型的散热翅片内形成的真空腔相连，替代原冷凝管及蒸发管通过直管联结的构造，散热翅片紧贴半导体压接平面与之平行，且散热翅片的翅片部位也设置成与真空腔相互连通的中空腔体，其真空腔的结构设计使散热器单位体积散热功率提升20％(散热功率可达1200W至1500W左右)，同时散热器体积和重量减小20％(铝型材拉伸成型的单片散热翅片高度降至800～900mm)，散热器体积及重量的缩减使功率组件在装配方式上有充分空间得到优化。
本实用新型的功率组件采用FR-4高耐温复合材料绝缘件制成的长方体滑槽同散热翅片通过螺栓固定，每组散热翅片与上下两个绝缘件连接，装配过程中只需要将绝缘件与柜内支撑架对齐，然后横向平移进柜体内即可完成装配。
本实用新型通过导热介质的改变提升散热器单位体积散热功率，使半导体元件在整流过程中能够快速冷却，导热介质的改变同时缩减了散热组件的体积和重量从而保留柜体更多剩余空间，使散热组件的装配及固定方式设计更加灵活；本实用新型的装配方式由原螺栓上下固定模式变为滑动槽嵌入式，在保障散热组件安全稳定性的前提下大大减少散热组件装配时间及人力；本实用新型有效地降低了热阻同时提升散热效率，体积重量上的缩减增大了散热柜体的剩余空间，散热效率的提升降低了散热过程中能量内部循环损耗，散热组件的温度更接近于半导体元件自身产热温度，为实时监测温度变化创造更好的技术条件。
附图说明
图1、图2是本实用新型的结构示意图；
图3是图1的正面结构示意图；
图4是图1的侧面结构示意图；
图5是单组半导体功率散热组件的结构示意图；
图6是单片散热器的结构示意图
图7是半导体功率散热组件俯视图；
图8是半导体功率散热组件横向剖开示意图；
图9是本实用新型的安装示意图。
图中：1—半导体元件，2—散热器，3—蒸发段，4—冷凝段，5—散热翅片，6—真空腔体，7—上滑杆，8—下滑杆，9—U型或凹型滑槽,10—滑块，11—固定螺孔，12—电力柜体，13—安装孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。附图1至图8均为实施例的附图，采用简化的方式绘制，仅用于清晰、简洁地说明本实用新型实施例的目的。以下对在附图中的展现的技术方案为本实用新型的实施例的具体方案，并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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实用新型的限制。
实施例提供的一种真空管散热半导体功率组件，如图1和图2所示，包括滑动安装组件、半导体元件1和半导体功率散热组件组成，实施例附图中的真空管散热半导体功率组件包括两组半导体功率散热组件、一根上滑杆7和一根下滑杆8，每组半导体功率散热组件内置有一个半导体元件1，且每组半导体功率散热组件顶部和底部分别固定有U型滑槽9，所述上滑杆7和下滑杆8是采用高耐温绝缘FR-4树脂及纤维复合材料制成的四根长方体支撑杆，每根滑杆的两端部分别设有与U型滑槽9的滑块10，并在设有滑块10的位置开设有固定螺孔11，两组半导体功率散热组件滑动安装在上、下滑杆的两端，并通过螺钉固定拧紧。如图8所示，所述上滑杆7和下滑杆8分别通过安装孔13固定于电力柜体12的冷凝段上方及蒸发段下方。每组半导体功率散热组件的高度为850mm～950mm，耗散功率1200W～1500W。
实施例提供的一种真空管散热半导体功率组件中的每个半导体功率散热组件如图5、图6和图7所示，包括两片平行置于半导体元件1两侧的散热器2，每片散热器是由蒸发段3、冷凝段4和散热翅片5组成，冷凝段4和分别位于散热器上下两端，并通过开设在散热翅片5内的真空腔6相连，如图6和图8所示，所述真空腔6是直接在散热翅片5内开挖形成的中空腔体，并灌注冷却液后抽真空密封形成的真空腔体，且真空腔6从散热翅片5的底部延伸置散热翅片5的顶部。每个散热翅片的真空腔体6包括与半导体元件1平行接触的蒸发腔和被翅片包裹的冷凝腔，两部分腔体相互连通形成一个整体。实施例附图中的每片散热器包括两个采用铝型材拉伸一体成型的散热翅片4，其翅片部位也通过挤压成型形成与真空腔体6连通的中空腔体。
本实用新型的冷凝段和蒸发段由真空腔6相互连通，其真空腔6直接在散热翅片内形成，从散热翅片5的底部延伸其顶部，覆盖了整个散热翅片，并在腔体内注入冷凝液并抽真空，使其替代原冷凝管及蒸发管通过直管联结的构造，散热翅片紧贴半导体压接平面与之平行。本实用新型工作时，半导体元件1产生热量通过蒸发段3蒸发为气体并通过真空腔6上升送至冷凝段4，冷凝段4将气体转化为液体颗粒将热量耗散。本实用新型真空腔的结构设计使散热器单位体积散热功率提升20％，同时散热器体积和重量减小20％，散热器体积及重量的缩减使功率组件在装配方式上有充分空间得到优化。
以上所述，只是本实用新型的一个实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种真空管散热半导体功率组件，包括半导体元件(1)和半导体功率散热组件组成，其特征在于：所述半导体功率散热组件包括两片平行置于半导体元件(1)两侧的散热器(2)，每片散热器是由蒸发段(3)、冷凝段(4)和散热翅片(5)组成，冷凝段(4)和蒸发段(3)分别位于散热器上下两端，并通过开设在散热翅片(5)内的真空腔(6)相连，所述真空腔(6)是直接在散热翅片(5)内开挖形成的中空腔体，并灌注冷却液后抽真空密封形成的真空腔体，且真空腔(6)从散热翅片(5)的底部延伸置散热翅片(5)的顶部。
2.根据权利要求1所述的一种真空管散热半导体功率组件，其特征在于：该真空管散热半导体功率组件还包括滑动安装组件，所述滑动安装组件包括上滑杆(7)、下滑杆(8)和分别固定在半导体功率散热组件顶部和底部的U型或凹型滑槽(9)，在上滑杆(7)和下滑杆(8)上均设有滑块(10)和固定螺孔(11)，并在上滑杆(7)和下滑杆(8)上开设有用于安装在电力柜体(12)内的安装孔(13)，所述半导体功率散热组件与半导体元件(1)固定连接后通过其顶部和底部的U型或凹型滑槽(9)滑动安装在对应侧的滑杆上，并通过螺钉固定。
3.根据权利要求1所述的一种真空管散热半导体功率组件，其特征在于：所述散热翅片(5)采用铝型材拉伸一体成型，其翅片部位通过挤压成型形成与真空腔(6)连通的中空腔体。
4.根据权利要求1所述的一种真空管散热半导体功率组件，其特征在于：所述半导体功率散热组件的高度为850mm～950mm，耗散功率1200W～1500W。
5.根据权利要求1所述的一种真空管散热半导体功率组件，其特征在于：每个散热翅片(5)的真空腔(6)包括临近半导体元件(1)的散热腔和被翅片包裹的冷凝腔，且散热腔与冷凝腔相互连通。
6.根据权利要求2所述的一种真空管散热半导体功率组件，其特征在于：所述上滑杆(7)和下滑杆(8)是采用高耐温绝缘FR-4树脂及纤维复合材料制成的四根长方体支撑杆。
7.根据权利要求2所述的一种真空管散热半导体功率组件，其特征在于：所述上滑杆(7)和下滑杆(8)分别通过安装孔(13)固定于电力柜体(12)的冷凝段上方及蒸发段下方，每根滑杆的两端部分别设有与U型或凹型滑槽(9)的滑块(10)，并可安装两组半导体功率散热组件。
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| CN201921581058.4U CN210325765U (zh) | 2019-09-20 | 2019-09-20 | 一种真空管散热半导体功率组件 |
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2019
- 2019-09-20 CN CN201921581058.4U patent/CN210325765U/zh active Active
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