一种用于大功率模块的散热器及其方法与流程

本发明涉散热装置技术领域,具体的是一种用于大功率模块的散热器，及大功率模块散热器的散热方法。

背景技术：

随着科学技术的不断发展，电子产品体积越来越小，功率密度和热流密度也越来越大，体积小而功率大的模块热流过于集中，大的扩散热阻使得热量难以在散热器表面扩散开来，热流密度过于集中而造成散热困难，而现有散热器多采用表面镶嵌热管使热量扩散从而达到散热目的，但也只能使得热量在局部范围扩散开来，散热效果不好。

技术实现要素：

本发明提供一种用于大功率模块的散热器及其方法，通过储液箱内制冷剂汽化吸热，并通过散热片对汽化后的制冷剂液化，重新流入储液箱内，达到循环吸热的目的，解决热流密度过于集中而造成散热困难的问题。

为达上述目的，本发明提供一种用于大功率模块的散热器，包括储液箱，储液箱一侧开有多个螺纹孔，大功率模块通过螺栓与储液箱侧面固定连接；储液箱的另一侧与盖板的一侧连接，盖板的另一侧与基板连接；盖板上与基板连接的侧面开有上流道；上流道的进液端开有进液孔，上流道的排液端开有排液孔；盖板通过进液孔和排液孔与储液箱连通，进液孔和排液孔内还分别安装有单向阀；基板上与盖板连接的侧面开有与上流道相匹配的下流道；下流道的进液端和排液端分别开有与进液孔和排液孔位置对应的进液定位孔和排液定位孔。

进一步地，储液箱侧面连接1～6个大功率模块。

进一步地，基板上与盖板连接的另一侧平行间隔布置有多排散热片。

进一步地，上流道和下流道的容积和为储液箱容积的30％～50％。

进一步地，上流道和下流道为“s”形流道。

进一步地，进液定位孔和排液定位孔为盲孔。

进一步地，储液箱与盖板焊接连接，盖板与基板焊接连接。

一种大功率模块散热器的散热方法，包括以下步骤：

步骤1：储液箱内制冷剂吸收大功率模块工作产生的热量汽化，汽化后的制冷剂体积膨胀，通过进液孔内的单向阀进入到上流道和下流道内；

步骤2：散热片与空气进行热交换使上流道和下流道内的汽化制冷剂液化；

步骤3：后续的汽化制冷剂推动上流道和下流道内的液化制冷剂经排液孔内的单向阀重新进入到储液箱，形成冷却循环。

本发明的有益效果在于：通过储液箱内制冷剂汽化吸热，并通过散热片对汽化后的制冷剂液化，重新流入储液箱内，达到循环吸热的目的，解决热流密度过于集中而造成散热困难的问题；通过在进液孔和排液孔处布置单向阀，保证了制冷剂的单向循环，有效防止回流。

附图说明

图1为本发明大功率模块散热器的整体结构示意图；

图2为本发明大功率模块散热器的分解图；

图3为本发明大功率模块散热器单向阀的结构示意图；

图中：1.排液定位孔，2.排液孔，3.大功率模块，4.上流道，5.储液箱，6.进液孔，7.盖板，8.下流道，9.单向阀，9-1.进液单向阀，9-2.排液单向阀，10.进液定位孔，11.基板，12.散热片。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于解释说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1-3所示，一种用于大功率模块的散热器，包括装有制冷剂的储液箱5，所述储液箱5一侧开有多个螺纹孔，大功率模块3通过螺栓与储液箱5侧面固定连接；大功率模块3主要是用于逆变器、变频器上小体积、高热阻、高损耗的igbt率模块，储液箱5可连接多个大功率模块3，储液箱5内的制冷剂吸热汽化，降低大功率模块3的温度；所述储液箱5的另一侧与盖板7的一侧连接，盖板7的另一侧与基板11连接，既盖板7一侧连接储液箱5，另一侧连接基板11，优化散热器的结构，减小散热器的体积；所述盖板7上与基板11连接的侧面开有上流道4，提供制冷剂的循环通道；所述上流道4的一端为进液端，另一端为排液端；所述上流道4的进液端开有进液孔6，上流道4的排液端开有排液孔2；所述盖板7通过进液孔6和排液孔2与储液箱5连通，进液孔6内安装有进液单向阀9-1，排液孔2内安装有排液单向阀9-2；进液单向阀9-1和排液单向阀9-2保证了制冷剂的单向流动，既汽态的制冷剂由进液单向阀9-1进入到上流道4，液化后的制冷剂由排液单向阀9-2进入到储液箱5；所述基板11上与盖板7连接的侧面开有与上流道4形状和位置相匹配的下流道8，既上流道4和下流道8对应拼合后形成一个完整的制冷剂流道；同样的下流道8的一端为进液端，另一端为排液端；所述下流道8的进液端和排液端分别开有与进液孔6和排液孔2位置对应的进液定位孔10和排液定位孔1，进液定位孔10和排液定位孔1为盲孔，对进液单向阀9-1和排液单向阀9-2进行定位；所述盖板7与基板11上的上流道4和下流道8对应拼合后形成一个完整的制冷剂流道，并通过进液孔6和排液孔2与储液箱5相连通，形成循环回路。

所述储液箱5侧面连接1～6个大功率模块3，本例中连接一个。

所述基板11与盖板7连接的另一侧平行间隔布置有多排散热片12，通过多排散热片12，使基板11与外界空气对流传热带走热量。

所述上流道4和下流道8的容积和为储液箱5容积的30％～50％，保证制冷剂的高效循环。

所述上流道4和下流道8为“s”形流道，使冷却液在盖板7和基板11内从分流动，提高散热效率。

所述储液箱5与盖板7焊接连接，盖板7与基板11通过焊接连接，既保证整体的密封性，又简化了制造工艺。

一种大功率模块散热器的散热方法，包括以下步骤：

步骤1：储液箱5内制冷剂吸收大功率模块3工作产生的热量汽化，汽化后的制冷剂体积膨胀，通过进液孔6内的进液单向阀9-1进入到上流道4和下流道8内；

步骤2：散热片12与空气进行热交换使上流道4和下流道8内的汽化制冷剂液化；

步骤3：后续的汽化制冷剂推动上流道4和下流道8内的液化制冷剂经排液孔2内的排液单向阀9-2重新进入到储液箱5内，形成冷却循环。

本发明的工作原理如下：

储液箱5中受热易气化的制冷剂通过热交换将大功率模块3产生的热量吸收后汽化，汽化的制冷剂通过进液单向阀9-1进入到上流道4和下流道8形成的空间内，通过上流道4和下流道8将热量传递给散热片12，经散热片12与外界空气对流传热带走热量后，制冷剂重新液化，并在后续膨胀的制冷剂气体的推动下重新由排液单向阀9-2从新进入到储液箱5中，克服了由于接触面积小造成扩散热阻过大导致热量集中难以散热，特别是对小体积、高热阻、高损耗的大功率模块3在使用全铝型材散热器时出现局部温度过高的现象有着明显改善。

注液方法：

在进液孔6的进液单向阀9-1处抽出储液箱5内的空气，同时在排液孔2处排液单向阀9-2注入制冷剂，注入制冷剂完成后进行密封。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种用于大功率模块的散热器及其方法，储液箱一侧与大功率模块固定连接；储液箱的另一侧与盖板的一侧连接，盖板的另一侧与基板连接；盖板开有上流道；上流道的进液端开有进液孔，上流道的排液端开有排液孔；盖板与储液箱连通，进液孔和排液孔内安装有单向阀；基板开有下流道；下流道的进液端和排液端开有进液定位孔和排液定位孔；基板与盖板和储液箱连通。通过储液箱内制冷剂汽化吸热，并通过散热片对汽化后的制冷剂液化，重新流入储液箱内，达到循环吸热的目的，解决热流密度过于集中而造成散热困难的问题。

技术研发人员：王博华;孙剑伟;王哲
受保护的技术使用者：西安航空职业技术学院
技术研发日：2019.05.23
技术公布日：2019.09.17