CS267556B1 - Chladič výkonových polovodičových součástek - Google Patents

Abstract

Sestává z alespoň jednoho chladicího dílu, vyrobeného technologií tváření - válcování za studená. Každý chladicí díl je vytvořen plným jádře* kruhového průřezu, na které* jsou vytvořena kruhová žebra ve tvaru Sroubovice, přičemž poměr průměru jádra ku průměru žebra je v rozmezí 0,3 až 0,95 * poměr tlouěíky žebra kil mezižebemí mezeře je v rozmezí 0,02 až 10.

Description

Vynález se týká chladiče výkonových polovodičových součástek, například diod, tranzistorů a podobně.

Výkonově polovodičové součástky při sván provozu vytvářejí značné Množství tepla, které je zapotřebí s ohlede· na poměrně nízkou maximální přípustnou teplotu PN přechodů účinně rozptylovat. Polovodičové součástky jsou z tohoto důvodu umíslovány na jednom nebo mezi dvěma chladicími díly tak, že čelní strany každé součástky přiléhají k doeedacím plenárním povrchům jednotek chladicích dílů. Teplo je odnímáno z čelních stran nebo strany polovodičových součástek, vedeno stěnami chladicích dílů k chladicím žebrům a potom rozptylováno do okolního prostředí. Pro přirozené i nucené chlazení polovodičových prvků jsou většinou používány hliníkové protlačované profily, opatřené na obvodu rozmístěnými žebry.

Mezi nevýhody současných provedení vzduchových chladičů výkonových polovodičových součástek je možno uvést například následující. Při použití protlačovaných profilů je to jejich poměrně velká hmotnost a tloušíka chladicích žeber a velké mezižebemí mezery, což má za následek vyšší hodnoty tepelného odporu. V případě žebrovaných trubek a tyčí jako chladičů výkonových polovodičových součáatek jsou žebra vyráběna odděleně od jádra chladiče a spojena s ním bud pájením, lepením nebo nalisováním, což opět zvyšuje pracnost i tepelný odpor přechodem mezi jádrem a žebry.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že na plném jádru kruhového průřezu chladicího dílu jsou vytvořena kruhová žebra ve tvaru šroubovice, přičemž poměr průměru jádra ku průměru žebra je v rozmezí 0,3 až 0,95 a poměr tlouštky žebra ku mezižeberní mezeře je v rozmezí 0,02 až 10.

Alternativně je v ose jádra chladicího dílu vytvořena alespoň jedna dutina kruhového průřezu, ve které mohou být umístěny přítlačné členy, popřípadě opěrky nebo kalíšky.

Pro sestavu několika chladicích dílů je mezi vnitřní chladicí díly vložen do dutiny středící díl.

S výhodou je jádro chladiče výkonových polovodičových součástek vytvořeno ze dvou nebo více homogenních materiálů souose uspořádaných.

Výhodou uspořádání chladiče podle vynálezu j· zejména snížení jeho tepelného odporu při nižší hmotnosti, vysoká intenzita přestupu tepla z chladiče do okolního vzduchu. Jednoduchý způsob výroby tvářením nebo válcováním za studená společně s jednoduchým konstrukčním uspořádáním představují podstatné snížení pracnosti, zvýšení spolehlivosti a dosažení materiálových úspor při výrobě.

Na připojených výkresech jsou zobrazeny příklady provedení chladiče podle vynálezu, kde na obr. 1 je zobrazen pohled na chladicí díl, kde jádro z tyčového materiálu je opatřeno šroubovícovými kruhovými žebry, na obr. 2 je řez chladičem, kde jádro chladicího dílu je odlehčeno dutinou kruhového průřezu a na obr. 3 je sestava dvou výkonových polovodičových součástek se čtyřmi chladicími díly.

Chladicí díl na obr. 1 je tvořen plným jádrem χ kruhového průřezu s dosedacími plochami 3 pro styk s výkonovými polovodičovýni součástkami nebo elektrickými vývody, popřípadě isolačními vložkami anebo přítlačnými prostředky. Jádro χ průměru d je opatřeno kruhovými žebry 2 tloušlky t ve tvoru šroubovice se stoupáním s a průměrem D.

Jádro může být vyrobeno i z několika materiálů různé tepelné vodivosti, například vnitřní část může být vyrobena z mědi a vnější s kruhovými žebry z hliníku.

CS 267 556 Bl

Chladicí díl na obr. 2 je obdobného provedení jako na obr. 1 s tím, že jeho jádro £ je odlehčeno dutinou 4, kruhového průřezu, ve které mohou být umístěny přitlačovací prostředky nebo středící členy. Dosedací plocha 2 zde opatřena středícím otvorem 2 pro přiléhající výkonové polovodičové součástky.

Na obr. 3 je sestava dvou výkonových polovodičových součástek 2 ^8e čtyřmi chladicími díly 8. V dutině 4 jádra χ jednoho z chladicích dílů .8 je umístěn přítlačný člen 6 vložený do kalíšku 11. který přenáší přítlačnou sílu na desku 12. tvořenou například elektrickým vývodem nebo izolačním členem, a jádro χ chladicího dílu 8. Soustava chladicích dílů 8 je fixována opěrkami 13 k rámu 14. Mezi vnitřními chladicími díly 8 je vložen středící díl 10 těchto chladicích dílů 8 a desky 12. Na kterékoliv z desek 12 mohou být umístěny elektronické obvody, například, zapalovací obvody, přepěťové ochrany. Mezi elektrodami výkonových polovodičových součástek a jádry χ chladicích dílů 8 mohou být umístěny kontaktní prostředky 15 tvořené například silikonovou vaselinou nebo slitinou kontaktního kovu s nízkým bodem tání, který je za provozu výkonových polovodičových součástek v kapalném skupenství.

Chladič podle vynálezu je určen pro chlazení výkonových součástek, například diod, tyristorů nebo odporů.

Claims (6)

1. Chladič výkonových polovodičových součástek, sestávající alespoň z jednoho chladicího dílu s plným jádren kruhového průřezu s žebry, vyrobeného technologií tváření - válcování za studená, vyznačující se tím, že kruhová žebra /2/ jsou ve tvaru šroubovice, přičemž poměr průměru jádra d ku průměru žebra D je v rozmezí 0,3 až 0,95 a poměr tloušťky žebra t ku mezižeberní mezeře s je v rozmezí 0,02 až 10.

2. Chladič podle bodu 1, vyznačující se tin, že v ose jádra /1/ chladicího dílu je vytvořena alespoň jedna dutina /4/ kruhového průřezu.

3. Chladič podle bodu 2, vyznačující se tím, že v dutině /4/ jsou umístěny přítlačné členy /6/, popřípadě opěrky /13/ nebo kalíšky /11/.

4. Chladič podle bodu 2, vyznačující se tin, že v dutině /4/ jsou umístěny středící díly /10/.

5. Chladič podle bodu 1 až 4, vyznačující se tin, že jádro /1/ je tvořeno ze dvou nebo více homogenních materiálů souose uspořádaných.

6. Chladič podle bodů 1 až 5, vyznačující se tím, že jádro chladiče je opatřeno dosedací plochou /3/ pro přestup tepla.