CN217719580U - 晶体管冷却装置及电路板组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子元件冷却领域，提供一种晶体管冷却装置及电路板组件，其中，晶体管冷却装置，包括：第一凹槽安装晶体管；介质承装件内承装有冷却介质，第一凹槽所在的凸起置于冷却介质内。用以解决现有技术中冷却装置散热效率低的缺陷，本实用新型提供的晶体管冷却装置，通过介质承装件内的冷却介质对第一凹槽所在的凸起的多个面进行热交换，安装件与晶体管的多个面进行换热，进而实现冷却介质对晶体管的多个面进行热交换，提高冷却效率，以满足大功率晶体管的使用温度。

Description

晶体管冷却装置及电路板组件

技术领域

本实用新型涉及电子元件冷却技术领域，尤其涉及一种晶体管冷却装置及电路板组件。

背景技术

晶体管(transistor)是一种固体半导体器件(包括二极管、三极管、场效应管、晶闸管等，有时特指双极型器件)，具有检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制等多种功能。晶体管作为一种可变电流开关，能够基于输入电压控制输出电流。与普通机械开关(如Relay、switch)不同，晶体管利用电信号来控制自身的开合，所以开关速度可以非常快，实验室中的切换速度可达100GHz以上。其中，例如金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor,MOSFET)即MOS管。MOS管是电子电路中常用的功率半导体器件，可以用作电子开关、可控整流等，是一种电压驱动型的器件。MOS管在工作过程中会产生大量的热，如不及时散热，会影响MOS管性能和寿命。

现有对普通MOS管的散热方式主要是自冷、风冷和水冷。其中，水冷散热方式是把MOS管放置在水冷模块上表面，通过水冷模块里面的水道把热量带走。然而，在使用大功率MOS管时，大功率MOS管会在短时间中产生大量的热。现有的散热方式，散热效果差，不能满足大功率MOS管的正常使用温度。

实用新型内容

本实用新型提供一种晶体管冷却装置及电路板组件，用以解决现有技术中冷却装置散热效率低无法满足大功率晶体管的正常使用温度的缺陷，实现高效对大功率晶体管进行快速散热，以满足大功率晶体管的工作温度。

本实用新型提供一种晶体管冷却装置，包括：

安装件，所述安装件开设有第一凹槽，所述第一凹槽用于安装晶体管；

介质承装件，所述介质承装件内承装有冷却介质，所述第一凹槽所在的凸起置于所述冷却介质内，所述安装件与所述介质承装件连接。

根据本实用新型提供的晶体管冷却装置，所述介质承装件包括第二凹槽，所述冷却介质置于所述第二凹槽内；

其中，所述第一凹槽所在的所述凸起置于所述第二凹槽内。

根据本实用新型提供的晶体管冷却装置，所述安装件包括连接板和所述凸起，所述凸起置于所述连接板下方，所述第一凹槽形成在所述凸起中，且贯通所述连接板；

其中，所述连接板置于所述第二凹槽上方与所述介质承装件连接。

根据本实用新型提供的晶体管冷却装置，所述介质承装件包括密封槽和密封圈，所述密封槽开设在所述介质承装件与所述连接板接触的一端，所述密封圈置于所述密封槽内。

根据本实用新型提供的晶体管冷却装置，所述介质承装件开设有进口和出口，所述进口和所述出口连通用于循环所述冷却介质。

根据本实用新型提供的晶体管冷却装置，还包括压板，所述压板设置在所述第一凹槽上方，且与所述安装件连接，用以将晶体管限位在所述第一凹槽中。

根据本实用新型提供的晶体管冷却装置，所述压板包括引脚孔，所述晶体管的引脚贯穿所述引脚孔。

根据本实用新型提供的晶体管冷却装置，所述安装件间隔开设有多个所述第一凹槽，多个所述第一凹槽形成的多个所述凸起均与所述冷却介质接触。

本实用新型还提供了一种电路板组件，所述电路板组件包括电路板和上述的晶体管冷却装置；

其中，所述电路板上连接有所述晶体管。

根据本实用新型提供的电路板组件，所述介质承装件包括第一冷却柱和第二冷却柱，所述第一冷却柱和所述第二冷却柱相连，且之间形成U型区，所述U型区用于容纳所述电路板的元件；

其中，所述第一冷却柱和所述第二冷却柱内承装有所述冷却介质。

本实用新型提供的晶体管冷却装置，通过将第一凹槽所在的凸起置于介质承装件内，通过介质承装件内的冷却介质对第一凹槽所在的凸起的多个面进行热交换，将晶体管置于安装件的第一凹槽内，通过安装件与晶体管的多个面进行换热，进而实现冷却介质对晶体管的多个面进行热交换，提高冷却效率，以满足大功率晶体管的使用温度，且结构简单。

进一步，在本实用新型提供的电路板组件中，由于具备如上所述的晶体管冷却装置，因此同样具备如上所述的各种优势。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提供的电路板组件的整体结构示意图；

图2是本实用新型提供的电路板组件的截面图；

图3是本实用新型提供的电路板组件的爆炸图；

图4是本实用新型提供的晶体管冷却装置的局部结构截面图。

附图标记：

100：安装件；101：第一凹槽；102：连接板；103：凸起；110：压板；111：引脚孔；200：介质承装件；201：第二凹槽；202：进口；203：出口；204：底座；205：密封槽；206：密封圈；210：第一冷却柱；220：第二冷却柱；230：U型区；300：电路板；301：晶体管。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型实施例和简化描述，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实用新型实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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实用新型实施例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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面结合图1至图4，对本实用新型的实施例进行描述。应当理解的是，以下所述仅是本实用新型的示意性实施方式，并不对本实用新型构成限定。

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种晶体管冷却装置，包括：用于承装晶体管301的安装件100和对安装件100、晶体管301进行冷却降温的介质承装件200。具体地，安装件100开设有第一凹槽101，第一凹槽101用于安装晶体管301；介质承装件200内承装有冷却介质，第一凹槽101所在的凸起103置于冷却介质内，安装件100与介质承装件200连接。其中，晶体管可以为二极管、三极管、场效应管、晶闸管等。

也就是说，将放置有晶体管301的安装件100置于冷却介质中，冷却介质环绕在安装件100形成第一凹槽101的凸起103的周围，冷却介质与安装件100热交换，安装件100对晶体管301进行热交换，从而实现对晶体管301的冷却。安装件100的侧壁和底面均与冷却介质接触进行热交换，冷却面积大，所以对晶体管301的冷却效果好。

例如，第一凹槽101与晶体管301的侧壁与底面均接触，在热交换的过程中，安装件100与晶体管301的接触面积大，冷却效果好。其中，安装件100可以采用铝合金等金属材质加工制作，有利于热量传递。

针对本实用新型的介质承装件200而言，介质承装件200可以为箱体，箱体的容腔内充满冷却介质，安装件100的凸起103部分浸入到冷却介质中，使安装件100的多面进行热交换。其中，本实用新型的冷却介质可以为液体或气体，例如低温的水、冷却剂、冷却液、干冰等。

如图2所示，在本实用新型的一个实施例中，介质承装件200包括第二凹槽201，冷却介质置于第二凹槽201内；其中，第一凹槽101所在的凸起103置于第二凹槽201内。

换句话说，介质承装件200为实体结构上开设第二凹槽201，第二凹槽201内通有冷却介质，冷却介质与外部环境之间通过介质承装件200的厚度进行隔绝，避免冷却介质的冷量被外部环境吸收，造成冷量浪费。换言之，介质承装件200与外部环境之间存在较厚的壁厚，以避免冷量散失。

在本实用新型的一些实施例中，第一凹槽101所在的凸起103的外壁与第二凹槽201之间有间隙，便于冷却介质与凸起103的外壁充分接触。

如图2和图3所示，在本实用新型的一个可选实施例中，安装件100包括连接板102和凸起103，凸起103置于连接板102下方，第一凹槽101形成在凸起103中，且贯通连接板102；其中，连接板102置于第二凹槽201上方与介质承装件200连接。

换言之，凸起103伸入至第二凹槽201内，连接板102靠近凸起103的下表面与介质承装件200开设第二凹槽201的上表面接触，并连接。凸起103的底面和侧面均置于第二凹槽201内与第二凹槽201内的冷却介质热交换。

进一步地，如图3和图4所示，介质承装件200包括密封槽205和密封圈206，密封槽205开设在介质承装件200与连接板102接触的一端，密封圈206置于密封槽205内。也就是说，在介质承装件200的上表面向下开设有密封槽205，将密封圈206置于密封槽205内，用于对介质承装件200与连接板102的连接进行密封，防止冷却介质从连接处溢出，保证密封性。

为了保证密封性的良好，密封槽205的深度小于密封圈206的厚度，在安装件100与介质承装件200连接时通过挤压力将密封圈206封堵在安装件100与介质承装件200的连接缝隙中。例如，密封圈206为橡胶材质。

继续参考图1，在本实用新型的其它可选实施例中，介质承装件200开设有进口202和出口203，进口202和出口203连通用于循环冷却介质。

具体来说，进口202和出口203均与第二凹槽201连通，进口202用于通入温度较低的冷却介质，出口203用于输出换热后温度升高的冷却介质。进口202和出口203在外部通过管道连通，例如，进口202通过管道与水泵连接，水泵与水箱连接，水箱通过管道与出口203连接，进而实现了温度较低的水在介质承装件200内循环，实现换热。

当然，进口202也可以与换热器连接，换热器与压缩机连接，压缩机与出口203连接，形成制冷剂的冷却循环回路，通过制冷剂对晶体管301进行降温。

如图4所示，在本实用新型的一个具体实施例中，晶体管冷却装置还包括压板110，压板110设置在第一凹槽101上方，且与安装件100连接，用以将晶体管301限位在第一凹槽101中。换句话说，压板110将晶体管301固定在第一凹槽101内，防止晶体管301从第一凹槽101内移出。

例如，压板110与安装件100接触的一侧开设有容纳槽，用于容纳晶体管301露出在安装件100上表面的一部分，容纳槽的槽底与晶体管301的上表面抵接，晶体管301的引脚贯穿压板110。压板110可以与安装件100通过紧固件连接，其中，紧固件可以为螺栓、螺钉、铆钉等。

进一步地，在本实用新型的另一个可选实施例中，压板110包括引脚孔111，引脚孔111用于贯穿晶体管301的引脚。也就是说，晶体管301的引脚贯穿引脚孔111，与电路板300连接。具体来说，晶体管301包括芯片本体和引脚，芯片本体是发热的主要来源，将芯片本体置于第一凹槽101内，芯片本体的多面与冷却介质热交换，可以实现晶体管301的整体降温，引脚用于与电路板300连接。

继续参考图3，在本实用新型的其它可选实施例中，安装件100间隔开设有多个第一凹槽101，多个第一凹槽101形成的多个凸起103均与冷却介质接触。

换句话说，在连接板102的下方设置有彼此间隔的多个凸起103，每个凸起103均开设有一个用于容纳晶体管301的第一凹槽101，每个第一凹槽101内均放置有一个晶体管301。多个凸起103均放置在介质承装件200的一个第二凹槽201内，进行与冷却介质换热，多个凸起103内的多个晶体管301同时换热，增加换热效率。

本实用新型还提供一种电路板组件，电路板组件包括电路板300和上述实施例的晶体管冷却装置；其中，电路板300上连接有晶体管301。

也就是说，将安装在电路板300上的晶体管301与晶体管冷却装置连接，从而将电路板300和晶体管冷却装置形成电路板组件。其中，电路板300与晶体管301的引脚电连接。

进一步地，如图2所示，在本实用新型的一个实施例中，介质承装件200包括第一冷却柱210和第二冷却柱220，第一冷却柱210和第二冷却柱220相连，且之间形成U型区230，U型区230用于容纳电路板300的元件；其中，第一冷却柱210和第二冷却柱220内承装有冷却介质。

换言之，第一冷却柱210和第二冷却柱220一体结构，第一冷却柱210与第二冷却柱220之间形成凹陷的U型区230，在介质承装件200与电路板300连接时，电路板300的两侧设置有晶体管301，电路板300的其它元件设置在U型区230对应的电路板300位置上，在晶体管301置于第一凹槽101内时，其它元件可以避免干涉置于U型区230内。

当然，如图1和2所示，晶体管冷却装置设置有底座204，介质承装件200安装在底座204上，电路板300与底座204连接，从而将电路板300与晶体管冷却装置形成一个整体。

本实用新型提供的晶体管冷却装置，通过将第一凹槽101所在的凸起103置于介质承装件200内，通过介质承装件200内的冷却介质对第一凹槽101所在的凸起103的多个面进行热交换，将晶体管301置于安装件100的第一凹槽101内，通过安装件100与晶体管301的多个面进行换热，进而实现冷却介质对晶体管301的多个面进行热交换，提高冷却效率，以满足大功率晶体管301的使用温度，且结构简单。

进一步，在本实用新型提供的电路板组件中，由于具备如上所述的晶体管冷却装置，因此同样具备如上所述的各种优势。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种晶体管冷却装置，其特征在于，包括：

安装件，所述安装件开设有第一凹槽，所述第一凹槽用于安装晶体管；

介质承装件，所述介质承装件内承装有冷却介质，所述第一凹槽所在的凸起置于所述冷却介质内，所述安装件与所述介质承装件连接。

2.根据权利要求1所述的晶体管冷却装置，其特征在于，所述介质承装件包括第二凹槽，所述冷却介质置于所述第二凹槽内；

其中，所述第一凹槽所在的所述凸起置于所述第二凹槽内。

3.根据权利要求2所述的晶体管冷却装置，其特征在于，所述安装件包括连接板和所述凸起，所述凸起置于所述连接板下方，所述第一凹槽形成在所述凸起中，且贯通所述连接板；

其中，所述连接板置于所述第二凹槽上方与所述介质承装件连接。

4.根据权利要求3所述的晶体管冷却装置，其特征在于，所述介质承装件包括密封槽和密封圈，所述密封槽开设在所述介质承装件与所述连接板接触的一端，所述密封圈置于所述密封槽内。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的晶体管冷却装置，其特征在于，所述介质承装件开设有进口和出口，所述进口和所述出口连通用于循环所述冷却介质。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的晶体管冷却装置，其特征在于，还包括压板，所述压板设置在所述第一凹槽上方，且与所述安装件连接，用以将晶体管限位在所述第一凹槽中。

7.根据权利要求6所述的晶体管冷却装置，其特征在于，所述压板包括引脚孔，所述晶体管的引脚贯穿所述引脚孔。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的晶体管冷却装置，其特征在于，所述安装件间隔开设有多个所述第一凹槽，多个所述第一凹槽形成的多个所述凸起均与所述冷却介质接触。

9.一种电路板组件，其特征在于，所述电路板组件包括电路板和权利要求1至8中任一项所述的晶体管冷却装置；

其中，所述电路板上连接有所述晶体管。

10.根据权利要求9所述的电路板组件，其特征在于，所述介质承装件包括第一冷却柱和第二冷却柱，所述第一冷却柱和所述第二冷却柱相连，且之间形成U型区，所述U型区用于容纳所述电路板的元件；

其中，所述第一冷却柱和所述第二冷却柱内承装有所述冷却介质。

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