专利名称：内胆式蒸发冷却装置蒸发室的制作方法
技术领域：
本发明涉及蒸发冷却装置的蒸发室，尤其是一种铜、铝等薄金属板做内胆，钢、不锈钢等金属做外加 固框架的蒸发冷却装置蒸发室。 技术背景中国专利CN2824289公开了一种开关电源的全系统非消耗性冷剂重力循环蒸发冷却装置，专利中列举 了几种蒸发室的结构，由于冷媒有一定的压力，蒸发室要有一定的机械强度，为了保证与半导体功率器件 的热接触，贴装表面需加工成很高的光洁度和平整度，这都增加成本。 发明内容本发明的目的就在于满足蒸发室的密封性、耐压强度和与半导体功率器件接触面要求的情况下，降 低材料和加工工艺成本。铜铝金属具有良好的导热性能，机械加工易形成光洁的表面，尤其是铜非常容易 通过焊接、卡压形成密封腔体，是制造空调器通用零部件最常用的金属，但其价格较高，且机械强度远低 于钢和不锈钢材。用薄铜板制作内胆，实现良好的密封和热接触，用钢、不锈钢3金属做外加固框架满足强度耍求的 蒸发冷却装置蒸发室对大功率开关电源冷却，应是很好的选择。 毫无疑问本技术也可以应用于其它高功率密度的装置。图(1)为本发明的一种典型内胆式蒸发冷却装置蒸发室。图中l为被冷却的半导体功率器件，2为 用薄金属板，以铜板为最好，制作的内胆，3为由高机械强度的金属如钢、不锈钢等材料制成外套卡箍，4 为兼做电输出引线的金属压板，5和6也为电输出引线，7为液体冷媒入口， 8为气体冷媒出口。液体冷奴 入口 7和气体冷媒出口 8则分别与位于其上边蒸发冷却系统冷凝器下部的液体冷媒出口和上部的气体冷奴 入口连接。工作时蒸发室内胆2与蒸发冷却系统的冷凝器共同构成一个封闭的腔体，内部充有冷媒，在系统的 工作温度范围内，选取冷媒的工作压力应在10—30个大气压，以保证内胆的外表面与T.导体功率器件冇 良好的热接触，同时对结构的强度要求又不会太高。内胆铜板的厚度以0.5—2mm为宜，T导体功率器件 的导热面积越大、铜板的厚度越大。大功率的IGBT、 二极管整流桥、可控硅模块，其换热底面的面积可达50—100cnf',最高L:作温皮时 底面压力可达数吨，现有的功率模块结构自身难于承受，本发明采用由铸造或焊接工艺生产的专ffl框架将 模块固定于内胆式蒸发室的外加固框架上。如图2中的4。图3所示为本发明的以密封为主要目的内胆式蒸发冷却装置蒸发室。发热的变压器、屯感器1宜厂蒸发室内部，由穿板接头4实现电连接，蒸发室内胆2可由普通钢板或不锈钢板焊接成结合拉伸成刚制造， 外加固框架由角钢或槽钢构成网格状部件再由螺栓组合而成。此种方式可极大的减轻蒸发室的重量，减小 密封系统的制作难度。下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明
图1是本发明的一种安装有塑封半导体功率器件的内胆式蒸发冷却装置蒸发室； 图2是本发明的一种安装有半导体功率模块的内胆式蒸发冷却装置蒸发室；图3是本发明的一种腔室内置有发热部件以密封为主要目的内胆式蒸发冷却装置蒸发室； 图4是本发明的多面体形状内胆式蒸发冷却装置蒸发室。 图5是长方形内胆的带有安装螺栓外套箍。
具体实施方式
图(l)给出了一种安装有塑封半导体功率器件的内胆式蒸发冷却装置蒸发室结构。图中1为被冷却的半导体功率器件，2为用薄金属板，以铜板为最好，制作的内胆，3为外套卡箍，由高机械强度的金属 如钢、不锈钢等材料制成，4为兼做电输出引线的金属压板，5和6也为电输出引线，7为液体冷媒入口， 8为气体冷媒出口， 9为紧固螺栓。内胆2为长方形的密封腔体，液体冷媒入口 7和气体冷媒出口 8分别 焊装于内胆2的下面和上面，内胆左右表面的宽度大于前后表面，并且应通过抛光等方式提高光洁度，T 导体功率器件1的导热面贴装于内胆2的左右表面。根据电连接的需耍可在功率器件的外农面设置2到 层引线板，最外层的引线板做成U形强化后可兼做压板。图1中采用了外部的螺栓9将两个侧面安装的组 件连接固定，并抵抗蒸发室内的压力，使半导体功率器件1与内胆2形成良好的热接触。外套卡箍也可加 工成图5所示的结构，焊接于卡箍300上的螺栓301可代替图1中的为紧固螺栓9，压板可为独立的紧构 件，电连接也可置于外部。蒸发冷却系统如为重力循环，应由蒸发器组件、冷凝器组件和它们之间连接管道组成，本发明的内 胆式蒸发室可与中国专利CN2824289公开的任何结构的蒸发室组合成蒸发器组件，也可以由1个或多个本 发明的内胆式蒸发室组合成蒸发器组件。液体冷媒入口 7和气体冷媒出口 8分别于的冷凝器下部的液体冷 媒出口和上部的气体冷媒入口连接。由于内胆是由薄金属板制成，加工时只需抛光外表面，而无须考虑整 个平面的平整度，与功率器件的熟接触靠冷媒的压力保证，极大的降低了加工成本。图2示出的是本发明用于大功率的IGBT、 二极管整流桥、可控硅模块的实施例。图中1为半导体功 率模块，其换热底面的面积可达50—100cm2; 2为蒸发室的内胆；3为外加l古l框架；4为T.导体功率模块1 的专用固定框架；5和6分别为冷媒的液体入口和气体出口。半导体功率模块1由专用固定框架4紧同在 外加固框架上，使其散热底面与蒸发室的内胆2紧密接触。
变压器、电感器等发热量很大的电子或机电零部件，经常没有统一的散热面，最好是置于蒸发室内与 冷媒直接换热。密封与机械强度是其蒸发室的两大难题，尤其是体积较大的部件。本发明的图3所示的实 施例提供了一种很好的解决方案。图3中1为发热的变压器、屯感器等部件，2为蒸发室内胆，3为外加 固框架，4为穿板接头，5为输出引线。此方法可比较容易的用l一2mm的不锈钢板构造体积人至数立力-米 的蒸发室,其形状也易于加工成能够承受大压力的球形、圆柱形。外加固框架为由网格状的角钢成槽钢构 成的部件组合而成，每一个部件与所述内胆的一个或几个外表表面贴合，由密封的穿板接头实现腔体内外 的电连接。如果将蒸发室的内胆制作成多面体结构，则可降低对外加固框架的结构要求，甚至可以由引线板做 外加固框架。本发明的图4所示的实施例提供了一种多面体结构内胆式蒸发冷却装置蒸发室。图4中1为 半导体功率模块，2为蒸发室的内胆，3电引出线，5和4分别冷媒的液体入口和气体出口。电引出线3紧 固了半导体功率模块并承受蒸发室内胆的压力。多面体结构内胆式蒸发冷却装置蒸发室以6—10面体为佳， 面数越多，外围引线板越接近于圆形，易于承受较大的力；但面数太多则是结构过亍复杂，压力过大。以上对本发明的几个实施例作了详尽的表述，但本领域的I:程技术人员应明了凡基r本发明权利保 护范围内的几种方式的组合以及不脱离本发明权利要求宗旨变化均应在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种蒸发冷却装置蒸发室，其特征在于蒸发室是由内胆和外加固框架两大部分组成，内胆是由铜铝等导热性好、延展性好的0.5—2mm金属薄板冲压、焊接加工成密封的腔体，所述内胆的外表面抛光成高光洁度，其不同的位置安置半导体功率器件和所述外加固框架，所述的外加固框架由钢或不锈钢等高机械强度的金属加工；
2、根据权利要求1所述的内胆式蒸发冷却装置蒸发室，其特征在于内胆用0. 5—lmm薄 铜板制作的长方形体，面积最小的上下端面分别设置冷媒气体出口和液体入口，半导体功率 器件贴装于矩形形体面积最大的端面，所述的外加固框架为钢或不锈钢等高机械强度金属制 作的卡箍，放置在所述的长方形内胆外周、半导体功率器件之间；
3、 根据权利要求1和权利要求2所述的内胆式蒸发冷却装置蒸发室，其特征在于在所述 的贴装于内胆外表面半导体功率器件的外面装有多层相互绝缘并与功率器件电引线相连的引 线板，最外层的引线板为U形，兼做功率器件的压板，两边的压板由螺栓连接构成所述加固 框架的一部分，紧固半导体功率器件，使之与所述的内胆形成良好的热接触；
4、 根据权利要求l所述的内胆式蒸发冷却装置蒸发室，其特征在于对形体较大的半导体 功率器件模块配有专用的外结构框架，框架用黄铜、钢、不锈钢等金属制作，将半导体功率器件模块紧固在所述的外加固框架，使半导体功率器件模块的导热面与所述内胆形成紧密的 贴合；
5.根据权利要求1所述的内胆式蒸发冷却装置蒸发室，其特征在于所述蒸发室的内胆制 作成多面体结构，多面体的每一个面上贴装半导体功率器件，半导体功率器件的外边装置可 兼做电引线的围板，构成所述外加固框架的一部分，使半导体功率器件模块的导热面与所述 内胆形成紧密的贴合；
6、 一种蒸发冷却装置蒸发室，其特征在于蒸发室是由内胆和加固框架两大部分组成，内 胆是由铜、钢或不锈钢等延展性好的0.5—2mm金属薄板冲压、焊接加工成密封的腔体，腔体 内安放发热的变压器、电感器等电子、机电部件，加固框架为由网格状的角钢或槽钢构成的 部件组合而成，每一个部件与所述内胆的一个或几个外表表面贴合，由密封的穿板接头实现 腔体内外的电连接；
7、 根据权利要求1和权利要求6所述的内胆式蒸发冷却装置蒸发室，其特征在于所述的 内胆腔室内和外表面均装有发热的器件。
全文摘要
一种内胆式蒸发冷却装置蒸发室。它是由薄金属板制成的内胆和外加固框架组成。易于实现密封和与半导体功率器件的热传递、加工容易、成本低。
文档编号H01L23/34GK101400241SQ20071015162
公开日2009年4月1日 申请日期2007年9月25日 优先权日2007年9月25日
发明者王玉富 申请人:王玉富