SU682970A1 - Cooler - Google Patents
CoolerInfo
- Publication number
- SU682970A1 SU682970A1 SU772442531A SU2442531A SU682970A1 SU 682970 A1 SU682970 A1 SU 682970A1 SU 772442531 A SU772442531 A SU 772442531A SU 2442531 A SU2442531 A SU 2442531A SU 682970 A1 SU682970 A1 SU 682970A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- plates
- cooler
- holes
- casing
- gap
- Prior art date
Links
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
33
монтажные поверхности дл креплени нриборов-: Кожух с пластинами может состо ть из двух частей, жестко закрепленных одна относительно другой. Между пластинами и контактирующими с ними част ми кожуха может быть проложена фольга из м гкого металла, нанример, отожженной меди.mounting surfaces for fastening the tools-: The casing with plates can consist of two parts rigidly fixed one relative to the other. Between the plates and parts of the casing in contact with them can be laid a foil of soft metal, such as annealed copper.
С целью гальваннческой разв зки полупроводниковых приборов между пластинами и контактирующими с ними част ми кожуха может быть прокладка из изол ционного материала, например окиси берилли . На фиг. 1 показан предлагаемый охладитель в разрезе вместе с полупроводниковым прибором штыревого тина; на фиг. 2 - то же, вид в плане со сн тым прибором; на фиг. 3 - представлен другой вариант выполнени охладител : с кожухом, состо щим из двух частей, в изометрической проекции .For the purpose of galvanic isolation of semiconductor devices, a strip of insulating material, such as beryllium oxide, can be placed between the plates and the parts of the housing in contact with them. FIG. 1 shows the proposed cooler in section along with the semiconductor device of the pin type; in fig. 2 - the same, plan view with the instrument; in fig. 3 shows another embodiment of the cooler: with a casing consisting of two parts, in an isometric view.
Охладитель (фиг. 1) содержит основание 1 с монтажной новерхностью 2 и резьбовым отверстием 3. На основании 1 перпендикул рно его продольной оси 4 установлены с зазором охлаждаемые воздухом пластины 5, закренленные, например, холодным прессованием . Оси отверстий 6 и 7 соседних пластин смещены на рассто ние, равное половине шага между отверсти ми. Верхн пластина 8 вл етс несущей механическую нагрузку и имеет три ушка 9 с отверсти ми 10 дл кренлени охладител . Шпилька И прибора 12 вкручиваетс в резьбовое отверстие 3 основани 1, прижима полупроводниковый прибор 12 торцовой поверхностью 13 к монтажной поверхности 2 основани 1 через медную пластину 14, имеющую отверстие 15 дл токосъема. Зазор 16 между пластинами 5 составл ет четверть диаметра отверстий 6 и 7. Стенки 17 по периметру окружают пластины 5 и отсто т от них на рассто нии, равном зазору между пластинами. Эти стенки 17 образуют кожух, который вместе с пластинами 5 составл ет воздушный канал 18. Двига сь внутри канала 18 параллельно оси 4, охлаждающий воздух проходит через все пластины 5 и пластину 8, омыва также и периферийные кромки 19 пластин 5.The cooler (Fig. 1) contains a base 1 with an assembly surface 2 and a threaded hole 3. On the base 1, perpendicular to its longitudinal axis 4, air-cooled plates 5 are installed with a clearance, which are, for example, cold-pressed. The axes of the holes 6 and 7 of the adjacent plates are shifted by a distance equal to half the pitch between the holes. The top plate 8 carries the mechanical load and has three tabs 9 with slots 10 for the cooler to cool. The pin And of the device 12 is screwed into the threaded hole 3 of the base 1, pressing the semiconductor device 12 with the end surface 13 to the mounting surface 2 of the base 1 through the copper plate 14 having the hole 15 for current collection. The gap 16 between the plates 5 is a quarter of the diameter of the holes 6 and 7. Along the perimeter, the walls 17 surround the plates 5 and are spaced from them at a distance equal to the gap between the plates. These walls 17 form a casing which, together with the plates 5, constitutes the air channel 18. Moving inside the channel 18 parallel to the axis 4, the cooling air passes through all the plates 5 and the plate 8, washing also the peripheral edges 19 of the plates 5.
Направление воздуха на входе и выходе охладител показано стрелками.The direction of air inlet and outlet of the cooler is shown by arrows.
Така конструкци технологична в изготовлении , так как состоит из основани простейшей формы и пластин с отверсти ми , которые могут изготовл тьс методом простой штамповки; она позвол ет примен ть любые материалы, в том числе дешевые и легкие алюминиевые сплавы, а также использовать пластины весьма малой толщины (1 мм и менее) и устанавливать их с любыми зазорами между собой.Such a structure is easy to manufacture, since it consists of a base of the simplest form and plates with holes that can be made by simple stamping; it allows the use of any materials, including cheap and light aluminum alloys, as well as the use of plates of very small thickness (1 mm or less) and install them with any gaps between them.
Холодное прессование обеспечивает надежный тепловой контакт меледу основанием и пластинами охлаждени . Квадратное ребро с центральным тешюподводом ивл 4Cold pressing ensures reliable thermal contact with the base and cooling plates. Square edge with central exit 4
етс наилучшим с точки зрени эффективности ребра.This is best in terms of edge efficiency.
На фиг. 3 представлен второй вариантFIG. 3 presents the second option
конструктивного выполнени охладител вconstructive implementation of the chiller
5 разобранном виде, предназначенный дл 5 unassembled, designed for
охлаждени одного полупроводниковогоcooling single semiconductor
прибора.device.
Охладитель состоит из двух частей (верхней п нижней), вставленных друг в друга. К) Кажда из них нредставл ет единую отливку п содержит основание 1 с монтажной поверхностью 2 дл кренлени прибора, пластин 5 с отверсти ми 6 и 7 и боковую стенку 17. Основание 1 верхней части с монтаж15 ной поверхностью 2 вынолнено более толстым по сравнению с основанием нижней части, на которой отсутствует монтажна поверхность. В основании 1 верхней части имеютс назы 20 и 21, в которые вход т уд20 линенные крайние нластины 22 и 23 нижней части, обеснечивающие фиксацию частей друг относительно друга, а в отверстие 24, наход щеес на монтажной поверхности 2, вставл етс штифт дл фиксации 5 таблетки нолупроводникового прибора. частей друг к другу обеспечиваетс либо одновременно с полупроводниковым нрибором, либо независимо от него. В собранном виде основани 1 и боковые 0 стенки 17 обеих частей образуют кожух. Зазор 16 между пластинами одной части равен толщине пластины 5 плюс удвоенный зазор между соседними пластинами охладител в собранном виде.The cooler consists of two parts (top and bottom), inserted into each other. K) Each of them does not include a single casting; it contains a base 1 with a mounting surface 2 for heeling the device, plates 5 with holes 6 and 7 and a side wall 17. The base 1 of the upper part with mounting 15 is made thicker than the base bottom part where there is no mounting surface. In the base 1 of the upper part there are names 20 and 21, into which are extended upper edges 22 and 23 of the lower part, which ensure fixation of the parts relative to each other, and a pin is inserted into the hole 24 located on the mounting surface 2 pills noluprovodnikovogo device. parts to each other are provided either simultaneously with the semiconductor device or independently of it. The assembled base 1 and side 0 walls 17 of both parts form a casing. The gap 16 between the plates of one part is equal to the thickness of the plate 5 plus the double gap between the adjacent plates of the cooler when assembled.
5 В процессе работы воздух, двига сь внутри кожуха, проходит через все отверсти пластин 5 в направлении, перпендикул рном их плоскост м.5 In the course of operation, the air moving inside the casing passes through all the openings of the plates 5 in the direction perpendicular to their planes.
Конструкци охладител нозвол ет осу0 ществить крепление приборов со всех четырех или даже с шести сторон. Дл этого кожух должен иметь дополнительные монтажные поверхности на четырех гран х (например , в схеме с общим катодом), а в слу5 чае креплени нриборов с шести сторон крайние пластины (например, в верхней части ) должны помимо отверстий дл прохол дени воздуха иметь монтажные поверхности и быть более толстыми. 0 Конструкци нозвол ет при массовом производстве применить литье, при этом кокиль дл каждой части охладител должен содержать стойку со стержн ми, обеспечивающими перфорацию в пластинах. 5 Каждый из представленных на фиг. 1 и 3 конструктивных вариантов может быть использован дл охлаждени нриборов как таблеточного, так и штыревого типов.The design of the cooler makes it possible to mount the fixtures on all four or even six sides. For this, the casing should have additional mounting surfaces on four faces (for example, in a circuit with a common cathode), and in the case of mounting the instruments on six sides, the outer plates (for example, in the upper part) should have mounting surfaces in addition to the air cooling holes. and be thicker. 0 The design allows for mass production to apply casting, while the metal mold for each part of the cooler must contain a rack with rods that provide perforations in the plates. 5 Each of FIG. 1 and 3 design options can be used to cool both tablet and pin types.
Предлагаемый охладитель при высокой 0 эффективности теплосъема с единицы поверхности позвол ет свести зазоры между пластинами охлаждени до весьма малых зпаченпй. Это само по себе обеспечивает охладителю малые габариты и, что еще более , позвол ет максимально прпблцзить теплоотдающие поверхности к источнику тепловыделени и за счет этого использовать пластины весьма малой толщины (1 мм и менее) прп достаточно высоком значении эффективности ребра, что, в свою очередь, значительно снижает габариты охладител и его вес.The proposed chiller at high heat removal efficiency per surface unit allows to reduce the gaps between the cooling plates to very small areas. This in itself provides the cooler with small dimensions and, what is more, allows maximum heat transfer surfaces to the heat source and due to this use plates of rather small thickness (1 mm or less), sufficiently high efficiency of the edge, which in turn , significantly reduces the size of the cooler and its weight.
С точки зрени компактности охладител , чем меньше зазор между пластинами охлаждени , тем лучше. Однако, существует предел, меньше которого выбирать указанный зазор не имеет смысла.From the point of view of cooler compactness, the smaller the gap between the cooling plates, the better. However, there is a limit, less than which to choose the specified gap does not make sense.
Известно, что, с точки зрени эффективности охлаждени , определ ющим фактором при выборе конструктивных параметров охладител вл етс отношение коэффициента теплоотдачи к коэффициенту аэродинамического сопротивлени ,It is known that, from the point of view of cooling efficiency, the determining factor in choosing the design parameters of a cooler is the ratio of the heat transfer coefficient to the aerodynamic drag coefficient,
Исследовани показывают, что при коридорном расположении отверстий дл охлаждающего воздуха это отношение растет с уменьшением межпластинчатого зазора, достига максимума при величине зазора, равной примерно одной четверти диаметра отверстий. Дальнейшее уменьшение зазора приводит к снижению указанного отношени , так как течение воздуха при этом все более приближаетс к течению в гладкой трубе.Studies show that with a corridor arrangement of cooling air holes, this ratio increases with a decrease in the interplate gap, reaching a maximum at a gap of approximately one quarter of the diameter of the holes. Further reduction of the gap leads to a decrease in this ratio, since the air flow in this case is more and more approaching the flow in a smooth pipe.
Дл иластин с шахматным расположением отверстий, когда воздух из отверстий одной пластины попадает на сплошную стенKV соседней пластины под пр мым углом, коэффициент теплоотдачи очень слабо мен етс с изменением межпластинчатого зазора . Аэродинамическое сопротивление при этом складываетс в основном из потерь на внезапное сужение и внезапное расширение в отверсти х пластин. Эти потери падают с уменьшением зазора и достигают минимума при величине зазора, равной одной четверти диаметра отверстий, когда скорость воздуха в зазоре у отверстий сравниваетс со скоростью воздуха в отверсти х. Дальнейптее уменьп1ение зазора приводит к резкому возрастанию потерь, так как скорость воздуха в зазорах начинает превалировать над скоростью воздуха в отверсти х.For chesspieces with a staggered arrangement of holes, when air from the holes of one plate hits the continuous wall KV of the adjacent plate at a right angle, the heat transfer coefficient varies very little with the interplate gap. The aerodynamic resistance in this case is mainly due to the losses due to sudden constriction and sudden expansion in the openings of the plates. These losses fall with a decrease in the gap and reach a minimum when the gap is equal to one quarter of the diameter of the holes, when the velocity of the air in the gap of the holes is compared to the velocity of the air in the holes. Further reduction of the gap leads to a sharp increase in losses, since the air velocity in the gaps begins to prevail over the air velocity in the holes.
Таким образом, как при корридорном, так и нри шахматном расположении отверстий в пластинах, минимальный межпластинчатый зазор должен быть равным или немного меньшим одной четверти диаметра отверстий (т. е. 0,2), тем более, что дальнейшее уменьшение зазора не приводит к существенному снижению габаритов охладител .Thus, as with the corridor and the staggered arrangement of the holes in the plates, the minimum interplate gap should be equal to or slightly less than one-quarter of the hole diameter (i.e., 0.2), especially since further reduction of the gap does not lead to significant reduce the size of the cooler.
Реальные же зазоры между пластинами будут определ тьс технологией изготовлени охладител . Кроме того, дл охладителей , работающих в очень запыленной атмосфере , могут потребоватьс большие зазоры .The actual gaps between the plates will be determined by the manufacturing technology of the cooler. In addition, for chillers operating in a very dusty atmosphere, large gaps may be required.
Из всего вышесказанного следует, что в охладител х зазор между пластинами должен находитьс в пределах от 0,2 до 1 диаметра отверстий в пластинах. При этом по возможности следует стремитьс к меньшим значени м зазора.From the foregoing it follows that in the coolers the gap between the plates should be in the range of 0.2 to 1 the diameter of the holes in the plates. At the same time, if possible, one should strive for smaller gap values.
В силу хорошей теплоотдачи и достаточной поверхности теплосъема наружные кромки пластин охлаждени могут внести существенный вклад в процесс теплоотвода , и потому кожух относительно этих кромок целесообразно располагать с некоторым зазором. Этот зазор должен быть достаточным , чтобы пропускать нужный расход воздуха. Однако, как показывают расчеты , он не должен превышать удвоенногоDue to good heat transfer and sufficient heat removal surface, the outer edges of the cooling plates can make a significant contribution to the heat removal process, and therefore it is advisable to position the casing relative to these edges with a certain gap. This gap should be sufficient to pass the desired air flow. However, as calculations show, it should not exceed double
рассто ни между пластинами охлаждени , так как это не приводит к суп ественному росту мощности теплосъема, но увеличивает затраты на прокачку охлаждающего воздуха .the distance between the cooling plates, since this does not lead to a real increase in the power of heat removal, but increases the cost of pumping cooling air.
По своим технико-экономическим показател м данный охладитель значительно превосходит как типовые ребристые охладители , так и известный охладитель перфорированного типа. Причем это превосходствоIn terms of its technical and economic indicators, this cooler considerably surpasses both standard finned coolers and the well-known perforated cooler. And this superiority
про вл етс не только в весогабаритных показател х, но также и в затратах мощности на прокачку охлаждающего воздуха. В таких охладител х осуществл етс эффективный теплосъем при малых скорост х иit manifests itself not only in weight and dimension indicators, but also in the power consumption for pumping cooling air. In such coolers, effective heat removal is carried out at low speeds and
расходах охлаждающего воздуха, и потому , несмотр на значительное сопротивление перфорированных пластин, мощность прокачки остаетс малой. Сравнительные данные предлагаемойcooling air flow, and therefore, despite the considerable resistance of the perforated plates, the pumping power remains low. Comparative data proposed
конструкции охладител и известных конструкций следуюн;ие: выполненный по первому конструктивному варианту охладитель при одинаковой с типовым охладителем А-7 мощности теплоотвода в 330 Вт, в 4,2 разаdesign of the cooler and the known structures of the following; ie: the cooler made according to the first constructive variant with the same power of the heat sink of 330 W with the typical A-7 cooler, 4.2 times
легче и в 5,6 раза компактнее. При этом мощность на прокачку охлаждающего воздуха в 1,8 раза меньще.lighter and 5.6 times more compact. At the same time, the power for pumping cooling air is 1.8 times less.
Спроектированный по второму варианту охладитель, при одинаковой мощности теплосъема с типовым охладителем дл тиристора Т9-200, в 4,16 раз легче и в 5,7 раз компактнее при соответственно меньших (в 1,17 раз) затратах мониюсти на охлаждение .The cooler designed according to the second variant, with the same heat removal capacity with a typical cooler for the T9-200 thyristor, is 4.16 times lighter and 5.7 times more compact with correspondingly smaller (1.17 times) cooling costs.
В схеме с общим катодом, вес Т1 габариты можно дополнительно снизить, если каждый охладитель, выполненный по второму конструктивному варианту, исиользовать дл охлаждени нескольких полупроводниковых приборов, прижатых, например, анодами к четырем или даже щести его гран м. Така система охлаждени будет особенно компактна дл мощных приборов (например, Т-500), когда необходимо охлаждать и анод и катод. В этом случае дл охлаждени катодов целесообразно использовать охладитель, выполненный по первому конструктивному варианту.In a circuit with a common cathode, the weight T1 dimensions can be further reduced if each cooler, made according to the second constructive option, is used to cool several semiconductor devices pressed, for example, by anodes, to four or even of the edges of its faces. Such a cooling system will be especially compact for powerful devices (for example, T-500), when it is necessary to cool both the anode and the cathode. In this case, to cool the cathodes, it is advisable to use a cooler made in accordance with the first constructive variant.
Кроме того, с по леннем приборов таблеточного типа возникла остра необходиIn addition, from late on pill-type devices, an acute need
мость в создании мощных охладителей дл отвода тепла в 500-800 Вт и более. Попытки создать такие охладители на обычном известном принципе оказались неудачными, так как увеличение размеров охладителей при существующих небольших значени х контактных поверхностей таблеточных приборов привели к резкому падению эффективности ребра из-за вынужденной удаленности поверхностей охлаждени от источника тепловыделени .Most important in creating powerful coolers for heat removal of 500-800 W and more. Attempts to create such coolers on the usual well-known principle were unsuccessful, since an increase in the size of coolers with existing small values of the contact surfaces of tablet devices led to a sharp drop in the efficiency of the fin due to the forced distance of the cooling surfaces from the heat source.
Охладитель, согласно насто щему изобретению , в силу перечисленных выше преимуществ может быть создан на весьма большие мощности теплосъема при высокой эффективности охлаждени . Так, охладитель по первому конструктивному варианту , рассчитанный на 800 Ът отводимой мощности , при температуре корпуса таблеточного полупроводникового прибора 85°С и при затратах мощности на вентил цию в 26 Вт оказалс в 1,5 раза легче и 1,5 раза меньше по габаритам типового охладител А-7, отводима мощность которого составл ет всего 330 Вт.The cooler according to the present invention, due to the advantages listed above, can be created at very high heat removal rates with high cooling efficiency. Thus, according to the first constructive variant, the cooler, designed for 800 Üt of output power, at the temperature of the case of a tablet semiconductor device at 85 ° C and with the ventilation power consumption of 26 W was 1.5 times lighter and 1.5 times smaller than the typical dimensions cooler A-7, whose power output is only 330 watts.
Возможность создани компактньтх охладителей на отводимую тепловую мощность пор дка 1 кВт позвол ет отказатьс от вод ных охладителей в указанном диапазоне мощностей, что приведет к упрощению конструкции и повышению надежности устройств, содержащих силовые полупроводниковые приборы.The ability to create compact coolers for an exhaust heat capacity of the order of 1 kW makes it possible to refuse water coolers in the specified power range, which will simplify the design and increase the reliability of devices containing power semiconductors.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU772442531A SU682970A1 (en) | 1977-01-17 | 1977-01-17 | Cooler |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU772442531A SU682970A1 (en) | 1977-01-17 | 1977-01-17 | Cooler |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU682970A1 true SU682970A1 (en) | 1979-08-30 |
Family
ID=20691610
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU772442531A SU682970A1 (en) | 1977-01-17 | 1977-01-17 | Cooler |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU682970A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4314663A1 (en) * | 1993-05-04 | 1994-11-10 | Alusuisse Lonza Services Ag | Heatsinks for semiconductor devices |
-
1977
- 1977-01-17 SU SU772442531A patent/SU682970A1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4314663A1 (en) * | 1993-05-04 | 1994-11-10 | Alusuisse Lonza Services Ag | Heatsinks for semiconductor devices |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4503483A (en) | Heat pipe cooling module for high power circuit boards | |
US2965819A (en) | Heat dissipating electronic mounting apparatus | |
US3217793A (en) | Heat transfer | |
US3225549A (en) | Thermoelectric cooling device | |
JPS6361780B2 (en) | ||
US3416597A (en) | Heat sink for forced air or convection cooling of semiconductors | |
BR8604643A (en) | DISSIPATION INSTALLATION FOR SEMICONDUCTIVE POWER ELEMENTS | |
SE8303489L (en) | ELECTRICAL CIRCUIT DEVICES | |
SU682970A1 (en) | Cooler | |
EP0645593A1 (en) | Electronic cooling type refrigerator | |
CN210534699U (en) | Heat dissipation module structure for server | |
CN214206200U (en) | Novel heat dissipation device | |
JPH06244575A (en) | Radiator | |
CN113593616A (en) | Heat dissipation device for memory | |
JPS63192256A (en) | Integrated circuit cooling constitution | |
SU1112445A1 (en) | Semiconductor unit | |
JPH0714029B2 (en) | Power semiconductor device | |
CN219227020U (en) | Radiating device of box-type transformer substation | |
CN221305738U (en) | Inverter with a power supply | |
CN220931506U (en) | Cold and warm equipment and cell culture equipment | |
CN219612351U (en) | Ceramic circuit board with mounting structure | |
CN220043251U (en) | Thermoelectric power generation device | |
CN214891556U (en) | Radiating assembly, radiator and air conditioner outdoor unit | |
CN219876768U (en) | Semiconductor heat dissipation device | |
RU2047953C1 (en) | Heat-sink for cooling of power semiconductor devices |