一种半导体液冷散热装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于大功率电子元件散热领域，主要涉及一种利用半导体制冷和液冷散热结合的冷却方法，可以为大功率电子元件提供良好的冷却效果。
【背景技术】
[0002]本发明专利基于以下背景:
[0003]全球信息化时代的发展，电子设备的使用越来越广泛。大功率电子元件运行的同时也会产生大量的热，而电子元件长期在高温环境中运行会降低其工作效率和使用寿命，选择电子元件合理的散热方式能大大提高其性能。
[0004]常用的大功率电子元件冷却方法有，自然对流冷却、强制对流冷却、液体冷却、制冷方式的冷却或冷却过程中的能量疏导等方式。
[0005]半导体制冷属于制冷方式的冷却，其工作原理是基于帕尔帖原理，即利用当两种不同的导体A和B组成的电路且通有直流电时，在接头处除焦耳热以外还会释放出某种其它的热量，而另一个接头处则吸收热量。
[0006]二十世纪五十年代随着半导体材料的迅猛发展，半导体制冷器才逐渐从实验室走向工程实践，在工业、农业和日常生活等领域获得应用。
[0007]半导体制冷器的尺寸小，重量轻，微型制冷器往往能够小到只有几克或几十克。无机械传动部分，工作中无噪音，无液、气工作介质，因而不污染环境。制冷参数不受空间方向以及重力影响，在大的机械过载条件下，也能够正常地工作。通过调节工作电流的大小，可方便调节制冷速率，作用速度快，使用寿命长，且易于控制。
[0008]液体冷却是利用栗，使散热管中的冷却液循环并进行冷却。液冷板用于从大功率电子元件上吸收热量，再把热量通过冷却液传递到液冷散热器排到机器外部。
[0009]液体冷却一直以来都被广泛应用于工业途径，如汽车，飞机引擎的散热，是一种成熟的冷却技术。
[0010]液体冷却最大的优点是由于液体对流换热能力远远大于空气，因此液冷散热器往往具备不错的冷却效果，同时在噪音方面也能得到很好的控制。
【发明内容】
[0011]本发明的内容是一种半导体液冷散热装置，利用半导体制冷获得可以用于大功率电子元件冷却的冷源，利用液冷散热带走半导体制冷装置热端的热量，从而满足电子元件适宜的温度工况。
[0012]为了实现上述发明目的，本发明采取的具体技术方案如下:
[0013]上述一种半导体液冷散热装置，其装置主要由半导体制冷装置、隔热材料、进出水管、小型水栗、液冷板、液冷散热器及散热风扇等构成。
[0014]上述一种半导体液冷散热装置，该装置是利用半导体制冷装置冷端获得的冷量来冷却大功率电子元件，以满足大功率电子元件需要的温度工况。
[0015]上述一种半导体液冷散热装置，电子元件发热面通过辅助导热材料和半导体制冷装置的冷端相接触，因为半导体制冷装置的冷端一般都要比电子元件大，需要用辅助导热材料把热从电子元件的核心传导到半导体制冷装置的冷端，有利于充分利用半导体制冷装置的冷制效果。
[0016]上述一种半导体液冷散热装置，大功率电子元件和半导体制冷装置用隔热材料封装，避免和外界空气直接接触，防止结霜使电子元件受潮。
[0017]上述一种半导体液冷散热装置，可以通过调节半导体制冷装置的功率来控制冷端的制冷量，从而满足不同的电子元件的散热要求。
[0018]上述一种半导体液冷散热装置，半导体制冷装置的热端涂上导热胶后直接和液冷板相接触，液冷板的大小应和半导体热端的大小相一致。
[0019]上述一种半导体液冷散热装置，液冷散热装置采用小型水栗驱动，把通过液冷板温度上升后的冷却液送到液冷散热器中进行冷却。
[0020]上述一种半导体液冷散热装置，液冷散热装置中的冷却液可以采用水、乙二醇或丙三醇溶液。
[0021]上述一种半导体液冷散热装置，可以通过调节液冷散热装置中小型水栗的功率来控制冷却液的流量，从而满足不同的电子元件的散热要求。
[0022]上述一种半导体液冷散热装置，可以通过调节液冷散热装置中液冷散热器端的散热风扇的转速来控制液冷散热器的散热效果，从而满足不同的电子元件的散热要求。
[0023]上述一种半导体液冷散热装置，液冷散热装置中液冷散热器可以采用不同的结构形式来满足不同的散热要求，常见的是肋片加散热风扇的结构形式。
[0024]本发明结构简单，使用方便，可调性强，能满足大功率电子元件散热的要求。
[0025]为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现:
[0026]一种半导体液冷散热装置，包括:半导体制冷装置，隔热材料，进、出水管，小型水栗，液冷板，液冷散热器及散热风扇，其中:
[0027]隔热材料用于封装半导体制冷装置；
[0028]液冷板安装在半导体制冷装置上，进水管和出水管的一端分别连接液冷板，另一端连接液冷散热器，且出水管通过小型水栗连接液冷散热器；
[0029]散热风扇安装于液冷散热器上。
[0030]所述的一种半导体液冷散热装置，其特征在于:通过半导体制冷装置的冷端给大功率电子元件冷却降温，半导体制冷装置的热端通过液冷装置冷却降温。
[0031]所述的一种半导体液冷散热装置，其特征在于:大功率电子元件的发热面通过辅助导热材料和半导体制冷装置的冷端相连接。
[0032]所述的一种半导体液冷散热装置，其特征在于:大功率电子元件与半导体制冷装置用隔热材料封装，避免和外界空气直接接触。
[0033]所述的一种半导体液冷散热装置，其特征在于:半导体制冷装置的热端通过导热胶和液冷板相连接。
[0034]所述的一种半导体液冷散热装置，其特征在于:液冷板的进、出水管分别与液冷散热器和小型水栗相连接。
[0035]所述的一种半导体液冷散热装置，其特征在于:液冷装置中的冷却液采用水、乙二醇或丙三醇溶液。
[0036]所述的一种半导体液冷散热装置，其特征在于:液冷散热末端包括肋片，肋片上设置小型风扇。
【附图说明】
[0037]图1为一种半导体液冷散热装置示意图。
[0038]图中各部件名称如下:1隔热材料；2大功率电子元件；3导热胶；4辅助导热材料；5半导体制冷装置；6液冷板；7出水管；8进水管；9小型水栗；10液冷散热器；11散热风扇。
【具体实施方式】
[0039]结合【附图说明】如下:
[0040]本说明所举的具体例子只用于解释说明而不用于限制本发明的保护范围。
[0041]所述大功率电子元件2正常工作产生热量，同时所述半导体制冷装置5正常工作，冷端产生冷量，热端产生热量。所述半导体制冷装置5产生的冷量通过所述辅助导热材料4到达所述大功率电子元件2，使其温度下降。所述半导体制冷装置的热端的热量通过所述导热胶3传到所述液冷板6中，热量通过在所述液冷板6中的对流换热，使所述液冷板6中的冷却液温度上升。在所述小型水栗9的作用下，温度上升后的冷却液通过所述出水管7，到达所述液冷散热器10。在所述液冷散热器10和所述散热风扇11共同作用下，冷却液温度下降，通过所述进水管8回到液冷板，完成整个循环。
[0042]本发明结构简单，使用方便，可调性强，能满足大功率电子元件散热的要求。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种半导体液冷散热装置，包括:半导体制冷装置，隔热材料，进、出水管，小型水栗，液冷板，液冷散热器及散热风扇，其中: 隔热材料用于封装半导体制冷装置；液冷板安装在半导体制冷装置上，进水管和出水管的一端分别连接该液冷板，另一端连接液冷散热器，且出水管通过小型水栗连接液冷散热器；散热风扇安装在液冷散热器上。2.如权利要求1所述的一种半导体液冷散热装置，其特征在于:通过半导体制冷装置的冷端给大功率电子元件冷却降温，半导体制冷装置的热端通过液冷装置冷却降温。3.如权利要求1所述的一种半导体液冷散热装置，其特征在于:大功率电子元件的发热面通过辅助导热材料和半导体制冷装置的冷端相连接。4.如权利要求1所述的一种半导体液冷散热装置，其特征在于:大功率电子元件与半导体制冷装置用隔热材料封装，避免和外界空气直接接触。5.如权利要求1所述的一种半导体液冷散热装置，其特征在于:半导体制冷装置的热端通过导热胶和液冷板相连接。6.如权利要求1所述的一种半导体液冷散热装置，其特征在于:液冷板的进、出水管分别与液冷散热器和小型水栗相连接。7.如权利要求1所述的一种半导体液冷散热装置，其特征在于:液冷装置中的冷却液采用水、乙二醇或丙三醇溶液。8.如权利要求1所述的一种半导体液冷散热装置，其特征在于:液冷散热器末端包括肋片，肋片上设置小型风扇。
【专利摘要】本发明属于电子元件散热领域，提供一种散热装置，主要由半导体制冷装置、小型水泵、液冷板、液冷散热器以及水管等构成。其主要利用半导体制冷技术冷却大功率电子元件，并通过液体冷却装置来冷却半导体制冷装置的热端，以满足大功率电子设备冷却的需求。
【IPC分类】H01L23/38, H01L23/473
【公开号】CN105097734
【申请号】CN201510527291
【发明人】吕静, 李昶, 王太晟, 常明涛, 李宁, 赵琦昊
【申请人】上海理工大学
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年8月25日