SU1746437A1 - Охладитель силового полупроводникового прибора - Google Patents

Abstract

Использование: дл  теплоотвода от силовых полупроводниковых приборов (СПП). Сущность изобретени : дл  обеспечени  лучшего теплоотвода путем уменьшени  теплового сопротивлени  контактный узел охладител  1 выполнен в виде гибкой тепло- токопровод щей диафрагмы 3. герметично соединенной с основанием охладител  1. Образованна  ими полость заполнена теп- лотокопровод щей пластичной массой 4. СПП 2 сжаты с двух сторон охладител ми 1. Предел текучести массы 4 ниже усили  сжати  СПП 2 1 ил.

Description

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК <» SU.„. 1746437 А1 (51)5 Н 01 L 23/46 ________

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ . ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

(21) 4820370/21 (22) 27.04.90 (46) 07.07.92. Бюл. № 25 (75) И.А.Тепман (53)621.396.677(088.8) (56) Патент США № 3654521, кл. Н 05 К 7/20, 1972.

Марченко Я.Е., Черкас А.Я. Особенности теплового конструирования преобразовательных агрегатов. Таллинн, 1982, Тезисы докладов отраслевого научно-технического совешения МЭТП, ВПО Союзпреобразователь, с. 26.

(54) ОХЛАДИТЕЛЬ СИЛОВОГО ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРИБОРА (57) Использование: для теплоотвода от силовых полупроводниковых приборов (СПП). Сущность изобретения: для обеспечения лучшего теплоотвода путем уменьшения теплового сопротивления контактный узел охладителя 1 выполнен в видё гибкой теплотокопроводящей диафрагмы 3, герметично соединенной с основанием охладителя 1. Образованная ими полость заполнена теплотокопроводящей пластичной массой 4. СПП 2 сжаты с двух сторон охладителями 1. Предел текучести массы 4 ниже усилия сжатия СПП 2. 1 ил.

Р

437 А1

Изобретение относится* охладителям с воздушным, жидкостным и испарительным охлаждением, предназначенным для теплоотвода от силовых полупроводниковых приборов (СПП),

Целью изобретения является повышение эффективности охлаждения и расширение эксплуатационных возможностей.

Поставленная цель достигается за счет изготовления теплового контактного узла охладителя в виде тонкой гибкой теплотокопроводящей мембраны, герметично соединенной с основанием, вместе образующими· замкнутую оболочку, заполненную пластичной теплотокопроводящей массой, придающей поверхности оболочки, при ее сжатии с тепловыделяющим теплом, форму поверхности последнего, что создает беззазррный контакт и позволяет резко снизить величину переходного теплового сопротивления,

На чертеже представлена конструкция групповых охладителей 1 с контактным узлом. Силовые полупроводниковые прибора. 2 таблеточной конструкции внешней силой Р прижаты к внешней поверхности контактных узлов, представляющих собой гибкую, теплотокопроводящую диафрагму 3. герметично соединенную с основанием охладителя, а образованная ими полость заполнена теплотокопроводящей пластичной массой . 4.· .

Как видно из чертежа, при сжатии приборов 2 с контактными узлами охладителей 1 гибкая диафрагма 3 пластичной массой 4 беззазорно прижимается к приборам 2, обеспечивая хороший тепловой контакт и низкое значение контактного сопротивления полупроводниковый прибор - охлади¹ тель, несмотря на различие толщин полупроводниковых.приборов.

Гибкая диафрагма изготавливается из материала с высокой теплопроводимостью (медь, алюминий, серебро, молибден, никель и др.), при этом толщина выбирается из соображений обеспечения герметичности диафрагмы при приложении к ней максимально возможных возникающих от действия усилий сжатия сил, составляющих, как правило, не более 1500 Н/см² площади контакта. Необходимая для этих усилий толщина диафрагмы лежит в пределах от нескольких десятков до нескольких сотен микрон. Диаметр диафрагмы, для исключения возможности выпучивания ее под действием упругих сил, выбирается равным или близким к диаметру основания тепловыделяющего тела.

Минимальная толщина пластичной массы (прокладки) должна быть такой, чтобы при сжатии обеспечивать выборку макрозазоров, вследствие неплоскостности тепловыделяющего тепла и охладителей, суммарная величина которых по ТУ может составлять 40 микрометров.

Максимальная толщина прокладки выбирается при использовании групповых ох- ладителей для 2-стороннего теплоотвода от 2 или 3 СПП такой толщины, чтобы обеспечить плотное прилегание всех оснований таблеточных СПП к охладителям, учитывая возможную разницу высот используемых полупроводниковых приборов, Так, при диаметре оснований СПП 40 мм, максимальной разности их толщин 2 мм и расстоянии между осями СПП 400 мм толщина прокладки должна быть не менее 0,2 мм.

Материал, используемый в качестве пластичной прокладки, должен обладать достаточно высокой теплоэлектропроводностью и находиться втвердой фазе во всем диапазоне температур, возникающих при работе контактов. Предел текучести материала пластичной прокладки должен быть ниже минимально возможных усилий сжатия в рабочем диапазоне температур либо при температуре формовки контактов для обеспечения плотного поджатия гибкой диафрагмы охладителя к источнику тепла. Материал прокладки в контакте с оболочкой должен создавать низкое переходное тепловое сопротивление.

Перечисленным требованиям отвечают индий и его смеси с медным порошком (температура плавления 156°С). предел текучести которых при 20°С меньше удельных усилий сжатия контактов (1 кг на мм² площади контакта), который практически хорошо смачивает все контактирующие с ним металлы и сплавы.

Могут быть использованы в качестве пластичных прокладок и сплавы олова со свинцом (ПОС-Ю)-(ПОС-ЭО) с температурой плавления 183-277°С. предел текучести которых становится меньше 1 кг/мм³ при 120150°С.

При использовании сплавов олова со свинцом контакты сборки в сжатом виде с целью их формовки должны быть нагреты токовым импульсом или внешним источником тепла до температуры, при которой предел текучести сплава ниже усилия сжатия, при этом пластичная прокладка обеспечит плотное поджатие диафрагмы к источнику тепла.

При выборе материалов прокладки следует обращать внимание на то, чтобы температура ее формовки не превосходила допустимой изготовителем СПП температу ры нагрева СПП и охладителя без приложения.

Соединение гибкой диафрагмы с основанием охладителя может быть выполнено опрессовкой, холодной или горячей посад- 5 кой, холодной сваркой, аргонодуговой или ' импульсной сваркой, пайкой, склейкой и др. методами в зависимости от требований конструкции и оптимизации технологических процессов. 10

Claims (1)

1. Формула изобретения Охладитель силового полупроводникового прибора, содержащий основания с кон тактными узлами, расположенные с двух противоположных- сторон охлаждаемых приборов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения и расширения эксплуатационных возможностей, каждый контактный узел выполнен в виде гибкой теплотокопроводящей диафрагмы, герметично соединенной с основанием с образованием замкнутой полости, и заполняющего указанную полость теплотокопроводящего вещества, предел текучести которого ниже усилия сжатия полупроводникового прибора.