CS233062B1 - Liquid cooler for power semiconductor elements cooling - Google Patents
Liquid cooler for power semiconductor elements cooling Download PDFInfo
- Publication number
- CS233062B1 CS233062B1 CS282783A CS282783A CS233062B1 CS 233062 B1 CS233062 B1 CS 233062B1 CS 282783 A CS282783 A CS 282783A CS 282783 A CS282783 A CS 282783A CS 233062 B1 CS233062 B1 CS 233062B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- liquid cooler
- coolant
- lids
- chamber
- cooling
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
- H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Description
Vynález se týká kapalinového chladiče pro chlazení výkonových polovodičových součástek, sestávajícího z komory protékané chladicím médiem od vstupního k výstupnímu otvoru, přičemž oba otvory leží v jedné rovině a svírají vzájemně libovolný úhel a komora chladiče je ve styku s aspoň jednou teplosměnnou plochou součástky generující teplo· Komora sestává z nejméně dvou vík a alespoň jedné spirálovité přepážky, tvoříce! spolu s víky kanál pro chladicí ímédium· Alternativně může být chladicí Lkanál tvořen buč spirálovitou přepážkou vinutou bifilárně nebo dvěma samostatnými do sebe vloženými přepážkami· polovodičových součástekThe present invention relates to a liquid cooler for cooling power semiconductor components comprising a chamber flowing through a coolant from an inlet to an outlet opening, the two openings being flush with each other at an arbitrary angle and the cooling chamber communicating with at least one heat transfer surface of the heat generating component. The chamber consists of at least two lids and at least one helical partition, forming! coolant channel together with lids · Alternatively, the cooling channel can be either a spiral baffle wound bifilar or two separate baffles · semiconductor devices
233 0β2233 0β2
Vynález se týká kapalinového chladiče pro chlazení výkonových polovodičových součástek, sestaveného z komory protékané chladícím mediem od vstupního к výstupnímu otvoru, přičemž oba otvory leží v jedné rovině a svírají vzájemně libovolný úhel» Komora chladiče je ve styku s alespoň jednou teplosměnnou plochou součástky generující teplo»BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a liquid cooler for cooling power semiconductor devices consisting of a chamber flowing through a cooling medium from an inlet to an outlet opening, the two openings lying flush with each other at any angle.
Kapalinové chladiče jsou dnes již pro chlazení výkonových polovodičových součástek známé» Zvyšování parametrů polovodičových součástek je provázeno generací vyššího ztrátového tepla a rostou tedy nároky na rozměry a hmotnost vzduchových chladičů, v některých případech se již dosahuje mezních možností chlazení vzduchem» Nezbytným důsledkem je nutnost použít jiného účinnějšího způsobu chlazení, jímž je kapalinové chlazení# Kapalinové chladiče poskytují obecně větší reservu chladícího výkonu, vyrovnávají se snadněji s nárazovými a přechodnými stavy vzhledem к tomu, že jejich tepelná setrvačnost dovoluje vyrovnávat krátké tepelné impulsy jen s nepatrným vzrůstem teploty# Další předností kapalinového chladiče je omezení a v některých případech i vyloučení hlučnosti, která je u vzduchového chlazení vyvolávána zamontovanými ventilátory. Naopak je třeba připomenout, že kapalinové chlazení je poněkud, složitější a náročnější na údržbu# Chladiče jsou v mnoha případech konstruovány jakoLiquid coolers are already known for cooling power semiconductor components »Increasing the parameters of semiconductor components is accompanied by the generation of higher heat dissipation and therefore increasing demands on the size and weight of air coolers, in some cases the limitations of air cooling are already reached» # Liquid coolers generally provide a greater reserve of cooling power, they are easier to cope with with impact and transient conditions, as their thermal inertia allows short thermal impulses to be compensated with only a slight increase in temperature # Another advantage of a liquid cooler is limiting and in some cases eliminating the noise generated by the mounted fans in the air cooling system. On the contrary, it should be remembered that liquid cooling is somewhat, more complex and more difficult to maintain. # Coolers are in many cases designed as
233 062 tělesa válcového nebo kvádrového tvaru s přívodním a odvodním nátrubbm, Uvnitř tělesa je vytvořena soustava bu3. paralelních či různě propojených kanálů. Někdy jsou takové kanály vytvořeny přímo v proudových pasnicích a v některých případech se rozvod chladící kapaliny provádí pomocí vytvořených příček, nebo jsou proudu kapaliny stavěny do cesty různé sestavy kolíků. Všechny tyto úpravy slouží ke zvětšení stykové plochy předávající teplo chladící kapalině. Existují i řešení obsahující prázdnou vyplachovanou chladící komoru.233 062 of cylindrical or cuboid body with inlet and outlet pipes. parallel or differently connected channels. Sometimes such ducts are formed directly in the jet bays and in some cases the coolant distribution is carried out by means of formed partitions, or different sets of pins are placed in the path of the liquid stream. All these adjustments are used to increase the heat transfer surface area of the coolant. There are also solutions containing an empty flushed cooling chamber.
Všechny tyto koncepce a konstrukce se vyznačují společným znakem, jímž je nutnost používat při výrobě strojního opracování což zvyšuje náklady na výrobu. Mnohé konstrukce kapalinových chladičů jsou velmi složité, sestávající z několika dílů a neobejdou se bez dokonalého těsnění. Tento problém je, jak dobře známo, při dodržení požadavku dlouhé životnosti náročný a může způsobovat nenadálé poruchy s rozsáhlými následky. Nevýhodou jiných řešení je existence oblastí nedokonale vyplachovaných chladící kapalinou, kde se dosahuje nižšího chladícího účinku s celkově sníženým chladícím efektem. Dalším z nedostatků je nemožnost libovolného nastavení úhlu mezi vstupním a výstupním nátrubkem chladící kapaliny podle potřeby přizpůsobit se ostatním přídavným zařízením.All these concepts and constructions are characterized by the common feature of the need to use machining in the manufacture of machinery, which increases production costs. Many designs of liquid coolers are very complex, consisting of several parts and do not need a perfect seal. This problem is, as is well known, compliant with the longevity requirement and can cause sudden failures with extensive consequences. A disadvantage of other solutions is the existence of areas incompletely flushed by the coolant, where a lower cooling effect is achieved with a generally reduced cooling effect. Another drawback is the impossibility of adjusting the angle between the coolant inlet and outlet ports as required to accommodate other auxiliary devices.
Uvedené nedostatky řeší kapalinový chladič pro chlazení výkonových polovodičových součástek podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že komora chladiče sestává z nejméně dvou vík a alespoň jedné spirálovité přepážky, tvořící spolu s víky kanál pro chladící medium.These drawbacks are solved by a liquid cooler for cooling power semiconductor devices according to the invention, characterized in that the cooler chamber consists of at least two lids and at least one helical partition forming together with the lids a coolant channel.
Alternativně je kanál pro chladící medium vytvořen bifilárně vinutou spirálovitou přepážkou s přepouštěcími otvory a “V ý alespoň dvěma víky.Alternatively, the coolant channel is formed by a bifilarly wound helical partition with through holes and at least two lids.
Další alternativou je kanál pro chladící médium vytvořený dvěma samostatnými,shodnými a do sebe vloženými spirálovitými přepážkami a alespoň dvěma víky.Another alternative is a coolant channel formed by two separate, identical and interposed spiral barriers and at least two lids.
Výhodné je řešení, kde alespoň jedno z vík tvoří se spirálovitou přepážkou integrální celek. Vnitřní povrch stěn kanálu pro chladící médium je zvětšen např, zdrsněním nebo zvlněním.Advantageously, at least one of the lids forms an integral whole with the helical partition. The inner surface of the walls of the coolant duct is enlarged, for example, by roughening or undulating.
233 062233 062
Výhoda řešení kapalinového chladiče podle vynálezu, spočívá v jednoduchosti koncepce a v malém množství spotřebované mechanické a strojírenské práce0 Rovněž obtékání celé teplosměnné plochy chladícím médiem je dokonalé. Další výhodou je možnost libovolného nastavení úhlu mezi vtokovým a výtokovým nátrubkem»The advantage of the liquid cooler according to the invention lies in the simplicity of design and consumed in a small amount of mechanical engineering and Wrapping paper 0 Also, the entire heat exchange surface of the cooling medium is perfect. Another advantage is the possibility of arbitrary adjustment of the angle between inlet and outlet nozzle »
Na připojeném výkresu je znázorněn kapalinový chladič podle vynálezu v několika provedeních.The attached drawing shows a liquid cooler according to the invention in several embodiments.
Na obr.l je kapalinový chladič v příčném řezu, na obr.2 je v pohledu v provedení s bifiláxně vinutou spirálovitou přepážkou, na obx.3 je jednoduchá spirálovitá přepážka, na obr.4 je chladící kanál tvořen dvěma samostatnými,shodnými a do sebe vloženými spirálovými přepážkami a na obr. 5 je chladící kanál ve shodném provedení, kde boční stěny komory jsou tvořeny přímo jednou ze spirálovitých přepážek.Fig. 1 shows the liquid cooler in cross-section, Fig. 2 shows a design with a bifilax wound spiral bar, in Fig. 3 there is a simple spiral bar, in Fig. 4 the cooling channel consists of two separate, identical and interconnected 5 is a coolant channel in the same embodiment, wherein the side walls of the chamber are formed directly by one of the helical baffles.
Kapalinový chladič na obr.l a 2 sestává z komory 1, obsahující dvě víka 2 , 2 » boční stěnu 4 a spirálovitou přepážku jjj. Spirálovitá přepážka 2 spolu s víky 2, J tvoří chladící kanál 6,. Spodní víko 2» boční stěna 4 a spirálovitá překážka £ tvoří v tomto provedení jeden celek.The liquid cooler in Figures 1 and 2 consists of a chamber 1 comprising two lids 2, 2, a side wall 4 and a helical partition 11. The helical partition 2 together with the lids 2, 3 form a cooling channel 6. The lower lid 2, the side wall 4 and the helical obstacle 4 form a single unit in this embodiment.
Komora 1 je opatřena vstupním a výstupním tvorem £ a 8 s nátrubky pro přívod a odvod chladícího média, umístěnými v jedné rovině. Spirálovitá přepážka 3 je vinuta bifilárně, takže v tomto případě je třeba průtok chladící kapaliny zajistit přepouštěcími otvory £, ve středové oblasti spirálovité přepážky Směr průtoku chladící kapaliny je znázorněn na obr. 2 šipkami.The chamber 1 is provided with an inlet and an outlet formation 8 and 8, with coolant inlets and outlets arranged in one plane. The spiral baffle 3 e j bifilarly wound, so in this case it is necessary to ensure the flow of coolant overflow openings £, in the central region of the spiral partition towards the coolant flow is shown in Fig. 2 by arrows.
V případě použití jednoduché spirálovité přepážky 2 Úe jeden z nátrubků prodloužen /obr.3/, prochází všemi závity přepážky a ústí ke středovému konci přepážky. Průtočný prostor kolem prodlouženého nátrubku nutno volit tak, aby neomezoval proudění chladící kapaliny.In case of using a simple spiral baffle 2 U e one of the sleeves /obr.3/ extended, passes through all the turns of the partition and the mouth end to the central bulkhead. The flow space around the elongated sleeve must be selected so as not to restrict the flow of coolant.
Na obr. 4 je kapalinový chladič, jehož kanál 6 pro chlXící médium je vytvořen dvěma samostatnými tvarově i rozměrově shodnými spirálovitými přepážkami 2 a i2> které jsou umístěny tak, že se jejich konce dotýkají boční stěny 4 komory 1. u vstupního 2 a výstupního 8 otvoru.Fig. 4 shows a liquid cooler whose cooling medium channel 6 is formed by two separate spiral barriers 2 and 12 , which are positioned so that their ends contact the side wall 4 of the chamber 1 at the inlet 2 and outlet 8 hole.
Na obr.5 je kapalinový chladič lišící se od právě popsaného řešení pouze tím, že boční stěna 4 komory 1 je tvořena přímoIn Fig. 5 the liquid cooler differs from the solution just described in that only the side wall 4 of the chamber 1 is formed directly
233 062 jednou ze spirálovitých přepážek £ a 10 a nátrubky u vstupní2 a výstupního 8 otvoru jsou umístěny tangenciálně к boční stěna Д komory 1«,233 062 by one of the helical barriers 8 and 10 and the sleeves at the inlet 2 and outlet 8 of the opening are located tangential to the side wall D of chamber 1 ',
V případě potřeby může být komora 2 kapalinového chladiče kvádrového tvaru. Tlouštka spirálovité přepážky £,resp. 10 je volena tak, aby byla zajištěna nutná mechanická pevnost a tuhost při spojení s výkonovou polovodičovou součástkou. Zvolená tlouštka musí také vyhovovat z hlediska rozvodu tepla ode dna komory. Vytvořením kanálu pro chtdící médium ve tvaru spirály se pokryje celá teplosmšnná plocha komory. Zvláší výhodná je sestava dvou spirál, kdy chladící kapalina proudí na jedné straně vstupním otvorem do vytvořeného labyrintu a proudí od kraje chladiče ke středu a potom proti proudně od středu zpět. Tím je dosaženo rovnoměrného a velmi dokonalého oplachování celého teplosměnného povrchu chladící kapalinou. Počet závitů je volen vhodně tak, aby vytvořený kanál labyrintu měl stejný průřez jako vstupní a výstupní otvor pro chladící kapalinu. Tak nedochází ke zbytečnému porušování toku chladivá a snižování nebo zvyšování tlaku chladící kapaliny. Existují ovšem specielní případy, kdy je účelné rozměr kanálu snížit na úkor zvýšení tlaku proudícího chladivá. Pro zvýšení chladícího účinku je možno vnitřní stěny kanálu po délce a ploše různým způsobem zdrsnit.či zvlnit, aby se zvětšil jejich povrch, aby se zvětšila styčná plocha se základnou a aby se rozrušil proud chladící kapaliny a tím se dosáhlo turbulentního proudění.If desired, the liquid cooler chamber 2 may be cuboid in shape. The thickness of the helical partition? 10 is selected so as to provide the necessary mechanical strength and rigidity when coupled to the power semiconductor component. The selected thickness must also suit the heat distribution from the bottom of the chamber. By forming a spiral-like coolant channel, the entire heat transfer surface of the chamber is covered. Particularly preferred is a dual coil assembly wherein the coolant flows on one side through an inlet into the formed labyrinth and flows from the edge of the radiator to the center and then upstream from the center. This achieves a uniform and very perfect rinsing of the entire heat transfer surface with the cooling liquid. The number of turns is suitably selected so that the labyrinth channel formed has the same cross section as the coolant inlet and outlet. This avoids unnecessary disturbance of the coolant flow and decreases or increases the coolant pressure. However, there are special cases in which it is expedient to reduce the duct size at the expense of increasing the pressure of the flowing refrigerant. In order to increase the cooling effect, the inner walls of the duct can be roughened along the length and area in various ways or crimped to enlarge their surface, to increase the contact surface with the base and to disrupt the flow of coolant and thereby achieve turbulent flow.
Kapalinový chladič uvedené konstrukce se vyznačuje velice dobrými chladícími účinky při poměrně nízké průtočné rychlosti chladící kapaliny, malé spotřebě materiálu a nízkých výrobních nákladech.The liquid cooler of this construction is characterized by very good cooling effects at relatively low coolant flow rate, low material consumption and low production costs.
г 233 062г 233
Předmět vy nálezuThe subject of your finding
Claims (5)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS282783A CS233062B1 (en) | 1983-04-20 | 1983-04-20 | Liquid cooler for power semiconductor elements cooling |
DD26102784A DD230735A3 (en) | 1983-04-20 | 1984-03-19 | FLUID COOLER FOR COOLING POWER SEMICONDUCTOR ELEMENTS |
DE19843411523 DE3411523A1 (en) | 1983-04-20 | 1984-03-28 | Liquid heat sink for cooling power semiconductor components |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS282783A CS233062B1 (en) | 1983-04-20 | 1983-04-20 | Liquid cooler for power semiconductor elements cooling |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CS233062B1 true CS233062B1 (en) | 1985-02-14 |
Family
ID=5366519
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CS282783A CS233062B1 (en) | 1983-04-20 | 1983-04-20 | Liquid cooler for power semiconductor elements cooling |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
CS (1) | CS233062B1 (en) |
DD (1) | DD230735A3 (en) |
DE (1) | DE3411523A1 (en) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06101524B2 (en) * | 1985-09-18 | 1994-12-12 | 株式会社東芝 | Cooling element for semiconductor element |
DE3740233A1 (en) * | 1987-11-27 | 1989-06-08 | Asea Brown Boveri | Cooling box for conducting away the waste heat from semiconductors |
DE3908996C2 (en) * | 1989-03-18 | 1993-09-30 | Abb Patent Gmbh | Method of manufacturing a liquid heat sink |
DE4131739C2 (en) * | 1991-09-24 | 1996-12-19 | Behr Industrietech Gmbh & Co | Cooling device for electrical components |
JPH0637219A (en) * | 1992-07-16 | 1994-02-10 | Fuji Electric Co Ltd | Cooling unit for power semiconductor device |
DE9212752U1 (en) * | 1992-09-22 | 1993-03-04 | Siemens Ag, 8000 Muenchen, De | |
US5287919A (en) * | 1992-09-29 | 1994-02-22 | Gas Research Institute | Heat exchanger |
DE4301865A1 (en) * | 1993-01-25 | 1994-07-28 | Abb Management Ag | Cooling box for electric component |
DE19849099C2 (en) * | 1998-10-24 | 2001-02-15 | Sollich Kg | Device for the continuous tempering of cocoa butter-containing or similar fat-containing masses to be processed |
US8120915B2 (en) * | 2008-08-18 | 2012-02-21 | General Electric Company | Integral heat sink with spiral manifolds |
US20110317369A1 (en) * | 2010-06-29 | 2011-12-29 | General Electric Company | Heat sinks with millichannel cooling |
CN101984507A (en) * | 2010-08-27 | 2011-03-09 | 中国电力科学研究院 | Novel water-cooled radiator for thyristor |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE6600396U (en) * | 1968-09-10 | 1969-01-16 | Siemens Ag | RECTIFIER CELL WITH LIQUID COOLING |
CS191622B1 (en) * | 1977-05-04 | 1979-07-31 | Michal Pellant | Liquid operable cooler,especially for both-sidedly cooled semiconductor power elements |
CH654694A5 (en) * | 1981-09-01 | 1986-02-28 | Bbc Brown Boveri & Cie | METHOD OF COOLING SEMICONDUCTOR ELEMENTS AND RADIATORS FOR CARRYING OUT THE METHOD. |
-
1983
- 1983-04-20 CS CS282783A patent/CS233062B1/en unknown
-
1984
- 1984-03-19 DD DD26102784A patent/DD230735A3/en not_active IP Right Cessation
- 1984-03-28 DE DE19843411523 patent/DE3411523A1/en not_active Ceased
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3411523A1 (en) | 1984-10-25 |
DD230735A3 (en) | 1985-12-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CS233062B1 (en) | Liquid cooler for power semiconductor elements cooling | |
JP5806023B2 (en) | Fluid distribution manifold for heat exchanger and power electronics module incorporating fluid distribution manifold for heat exchanger | |
RU2357170C2 (en) | Heat exchanger core | |
JP2015049747A (en) | Information processing apparatus | |
JP2017004364A (en) | Cooling plate and information processing device equipped with cooling plate | |
JP2002237691A (en) | Cooling for electrical-element | |
JP2007003080A (en) | Evaporator | |
JP5084527B2 (en) | Heat sink and electrical equipment | |
KR20230016242A (en) | A heat exchanger | |
JPS59191897A (en) | Multitubular heat exchanger | |
JP2019054103A (en) | Liquid-cooled type cooling device | |
KR100545578B1 (en) | Heat exchanger | |
US11788802B2 (en) | Water cooling device and collector thereof | |
JP2005077012A (en) | Radiator | |
GB2052723A (en) | Plate heat exchanger | |
CN220254975U (en) | Heat radiation structure and electronic equipment | |
JP6669440B2 (en) | Supply ducts, exhaust ducts and associated cooling structures for the wing cooling circuit | |
TWI755078B (en) | Water cooling device and manifold thereof | |
KR0168886B1 (en) | Thermal conduction cooling plate | |
US20230402904A1 (en) | Inverter integrated motor | |
CN112895845B (en) | Electric vehicle, electric heater and electric heating cavity assembly thereof | |
CN112895846B (en) | Electric vehicle, electric heater and electric heating cavity assembly thereof | |
JP2017219279A (en) | Heat exchanger | |
JP7025521B1 (en) | Heat exchanger | |
JP2022078644A (en) | Battery module and battery unit |