CS201119B1 - Kapalinový chladič, zejména pro chlazení výkonových polovodičových součástek - Google Patents

Description

V minulosti se jen velmi zřídka používalo pro chlazení výkonových polovodičových součástek kapalinových chladičů, protože chlazení vzduchem bylo daleko jednodušší při poměrně nízkých ztrátových výkonech součástek. Vzhledem k neustále se zvyšujícímu nároku na odvod ztrátového tepla narůstaly rozměry vzduchových chladičů, takže v současné době jsou zařízení používající jako chladivá vzduchu nesrovnatelně větší, než zařízení s kapalinovými chladícími systémy.

Konstruktéři zařízení s polovodičovými součástkami začínají používat kapalin jako chladících médií, protože poskytují daleko větší rezervu chladicího výkonu, než je tomu u chlazení vzduchem a bezpečně se navíc vyrovnávají s nárazovými a přechodnými stavy, vzhledem k tomu, že jejich tepelná setrvačnost umožňuje absorbovat krátké tepelné impulsy pouze a nepatrným nárůstem teploty.

Kapalinové chlazení také podstatně omezuje hlučnost, která bývá původním jevem u vzduchem chlazených zařízení, protože hluk je možno snadno zmenšit, nebo dokonce zcela odstranit umístěním výměníku tepla a čerpadla mimo prostor obsluhy zařízení. Uvedené výhody jsou částečně zmenšeny poměrně velkou složitostí systémů s kapalinovým chlazením a z

201 119

201 119

- 2 toho vyplývající potřebou údržby, která se projevuje na zvýšených provozních nákladech.

I přes tyto komplikace je kapalinové chlazení e nuceným oběhem chladivá bezesporu perspektivní technikou chlazení výkonových polovodičových součástek.

Známé kapalinové chladiče jsou zpravidla řešeny s přímými kanály vnitřních trubicových prostorů, zejména z důvodu jednoduchosti výrobní technologie. V těchto kanálech vy-, tvořených v tepelně dobře vodivém materiálu, např. mědi, se u stěn trubic vytváří laminární vrstva snižující přestup tepla z chladicího média, např. vody, do základního materiálu chladiče a chladič potom vykazuje poněkud vyšší tepelný odpor.

Kapalinový chladič podle vynálezu odstraňuje výše uvedené nevýhody a řeší daný úkol tak, že přívody chladicího média tvořené dvěma tenkostěnnými trubicemi jsou propojeny alespoň dvěma spojovacími trubicemi, přičemž tento celek je umístěn uvnitř kovového bloku, tvořícího dosedací plochy chladiče a současně přívod elektrického proudu.

U kapalinového chladiče podle vynálezu dochází k dostatečné turbulenci proudící chl&dicí kapaliny a tím k vyšším dosaženým součinitelům přestupu tepla z chladicího média do materiálu chladiče. Vzhledem k objemu chladiče je dosahováno dobrého využití drahé a nedostatkové mědi, která tvoří pouze tenkostenné trubice uvnitř masivního hliníkového bloku. Kapalinový chladič podle vynálezu je použitelný jak pro jednostranné, tak i oboustranné chlazené polovodičové součástky.

Na připojených výkresech jsou zobrazeny příklady provedení kapalinového chladiče r podle vynálezu, kde na obr. 1 je chladič zobrazen v nárysu v částečném řezu a na obr. 2 v půdoryse v částečném řezu. Přívody chladicího média 2 jsou tvořeny dvěma navzájem rovnoběžnými tenkostěnnými měděnými trubicemi, které jsou propojeny řadou vzájemně rovnoběžných měděných trubiček 2.· v podstatě kolmých k přívodům 2. Takto zhotovený celek je zalit nebo zastříknut do hliníku, jehož povrch tvoří dosedací plochu chladiče a současně přívod elektrického proudu. Využití hliníkového bloku 2 představuje úsporu nedostatkové mědi při zachování dobrých tepelných vlastností chladiče. Univerzálnost kapalinového chladiče podle vynálezu jej předurčuje k využití zejména v oblasti výkonové elektroniky a v dalších aplikacích, v nichž je zapotřebí dosahovat přenosy velkých hustot tepelné energie.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Kapalinový chladič, zejména pro chlazení výkonových polovodičových součástek, vyzZ načený tím, že přívody (2,2) chladicího média, tvořené dvěma tenkostěnnými trubicemi jsou propojeny alespoň dvěma spojovacími trubicemi (3), přičemž tento celek je umístěn uvnitř · kovového bloku (1) tvořícího dosedací plochy chladiče a současně přívod elektrického proudu.