一种功率半导体器件的散热结构的制作方法
【技术领域】
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[0001]本实用新型涉及一种功率半导体器件的散热结构，属于电动汽车技术领域。
【背景技术】
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[0002]节能减排、低碳发展是世界性的问题，各国都已意识到环境要与发展相平衡。我国已制定节能减排低碳发展行动方案，专家认为，新能源、节能减排的发展离不开半导体技术和半导体功率单元的支持。
[0003]当前半导体功率单元行业迅猛发展，功率密度不断提高，散热往往与性能及可靠性密切相关。半导体功率单元的底板一般通过导热硅脂直接安装在散热器表面，这种散热方式热阻较大、效率较低，无法应用于更高功率密度的半导体功率单元；对于高功率密度的半导体功率单元，目前市场上流行在所述半导体功率单元底板下方加工pin fin (交叉分布的圆柱阵列)结构来增强散热效果，但此方式需要借助散热器结构的合理设计，否则无法保证流场的均匀性，无法保证散热效果的均匀性，而且采用pin fin结构的散热方式时，随着流体散热温度升高，流道后端的半导体功率单元散热效果较差，无法保证前后散热效果一致。
【发明内容】
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[0004]本实用新型的目的是提供一种功率半导体器件的散热结构，适合用于更高功率密度、热源较分散的功率单元，具有各功率单元独立散热、流量分布均匀等特点。
[0005]本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的。
[0006]—种功率半导体器件的散热结构，包括散热器主体、底板和若干功率单兀，在散热器主体的顶面上设置有敞开的腔室，底板安装在散热器主体的顶面上并且密封着所述的腔室，若干功率单元分别间隔排列地安装在散热器主体或者底板上，在腔室相对的两侧、散热器主体上设置有进水主流道和出水主流道，进水主流道、出水主流道均与腔室连通，在腔室里面设置有若干隔板，在隔板之间形成若干并列的分流道，通过若干并列的分流道把进水主流道与出水主流道连通在一起，在进水主流道里面安装有螺旋状的扰流器。
[0007]上述进水主流道的进水口与出水主流道的出水口分别位于散热器主体相对的两侧。
[0008]上述分流道的形状呈“S”形。
[0009]上述若干功率单元通过焊接均匀排布在底板的顶面上，隔板是从底板的底面上往下伸出的，隔板伸入到所述的腔室里面。
[0010]上述分流道的数量与功率单元的数量相等，在每个功率单元下方、底板的底面上设置有I个分流道。
[0011 ] 上述在分流道内部设置有交叉分布的圆柱。
[0012]上述进水主流道与腔室相交形成进水狭缝，进水主流道通过进水狭缝与腔室连通，出水主流道与腔室相交形成出水狭缝，出水主流道通过出水狭缝与腔室连通。
[0013]上述腔室为敞开式的方形结构，进水主流道与出水主流道的截面均呈圆形，进水狭缝与出水狭缝均沿腔室的长度方向延伸。
[0014]上述扰流器的长度与进水狭缝的长度相当。
[0015]本实用新型与现有技术相比，具有如下效果:
[0016]I)冷却介质通过进水口后进入进水主流道，通过螺旋状的扰流器后进入侧方并列的腔室，经过腔室并列的分流道后的冷却介质在出水主流道汇合，最后从出水口流出，流经并列冷却结构的冷却介质不受其它热源影响，同时，在进水主流道中增加了螺旋状的扰流器，使各分流道流量尽可能一致，保证了散热的均匀性、提高了散热效率。
[0017]2)靠近进水口的分流道虽然冷却介质的进入速度相对较快，但是由于该靠近进水口的分流道远离出水口而流出速度相对较慢，同样的远离进水口的分流道虽然冷却介质的进入速度相对较慢，但是由于该远离进水口的分流道靠近出水口而流出速度相对较快，因此能很好的平衡各分流道中冷却介质的流量，保证散热的均匀性，避免后端功率单元的散热受前端功率单元的影响。
[0018]3)分流道的形状呈“S”形，冷却介质能带走更多的热量，提高散热效率。
[0019]4)分流道的数量与功率单元的数量相等，在每个功率单元下方、底板的底面上设置有I个分流道，各功率单元独立散热，保证每个功率单元的散热不会受到影响。
[0020]5)在分流道内部设置有交叉分布的圆柱，可以有效增加散热效果。
[0021]6)进水主流道与腔室相交形成进水狭缝，进水主流道通过进水狭缝与腔室连通，出水主流道与腔室相交形成出水狭缝，出水主流道通过出水狭缝与腔室连通，避免了腔室前后出现明显压力差，保证冷却介质均匀、稳定的流动和散热。
【附图说明】
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[0022]图1是本实用新型的立体图；
[0023]图2是本实用新型散热器主体的立体图；
[0024]图3是本实用新型底板的立体图；
[0025]图4是本实用新型的一个结构剖视图；
[0026]图5是本实用新型的另一个结构剖视图。
【具体实施方式】
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[0027]下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型作进一步详细的描述。
[0028]实施例一:如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例是一种功率半导体器件的散热结构，包括散热器主体1、底板2和若干功率单元3，在散热器主体I的顶面上设置有敞开的腔室10，底板2安装在散热器主体I的顶面上并且密封着所述的腔室10，若干功率单元3分别间隔排列地安装在底板2上，在腔室10相对的两侧、散热器主体I上设置有进水主流道11和出水主流道12，进水主流道11与腔室10相交形成进水狭缝111，进水主流道11通过进水狭缝111与腔室10连通，出水主流道12与腔室10相交形成出水狭缝121，出水主流道12通过出水狭缝121与腔室10连通。腔室10为敞开式的方形结构，进水主流道11与出水主流道12的截面均呈圆形，进水狭缝111与出水狭缝121均沿腔室10的长度方向延伸。
[0029]从底板2的底面上往腔室10里面伸出若干隔板5，在隔板5之间形成若干并列的分流道20，分流道20的形状呈“S”形，通过若干并列的分流道20把进水主流道11与出水主流道12并联在一起，即每条分流道20的进水端与进水主流道11接通，出水端与出水主流道12接通。在进水主流道11里面安装有螺旋状的扰流器4，扰流器4的长度与进水狭缝111的长度相当，并且扰流器的截面形状为圆形、方形等，节距可以调整。
[0030]冷却介质通过进水口后进入进水主流道11，通过螺旋状的扰流器4后进入侧方并列的腔室10，经过腔室10并列的分流道20后的冷却介质在出水主流道12汇合，最后从出水口流出，流经并列冷却结构的冷却介质不受其它热源影响，同时，在进水主流道中增加了螺旋状的扰流器，使各分流道流量尽可能一致，保证了散热的均匀性、提高了散热效率。
[0031]进水主流道11的进水口 110与出水主流道12的出水口 120分别位于散热器主体I相对的两侧。靠近进水口 110的分流道20虽然冷却介质的进入速度相对较快，但是由于该靠近进水口 I1的分流道20远离出水口 120而流出速度相对较慢，同样的远离进水口110的分流道20虽然冷却介质的进入速度相对较慢，但是由于该远离进水口 110的分流道20靠近出水口 120而流出速度相对较快，因此能很好的平衡各分流道中冷却介质的流量，保证散热的均匀性，避免后端功率单元的散热受前端功率单元的影响。
[0032]优选的，分流道20的数量与功率单元3的数量相等，在每个功率单元3下方、底板2的底面上设置有I个分流道20，即每个功率单元3的散热互相独立，有效保证每个功率单元的散热。“S”形分流道的数量可以根据功率单元的数量确定。
[0033]可以在分流道20内部设置有交叉分布的圆柱，用以增加散热效率。
[0034]以上实施例为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式不限于此，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种功率半导体器件的散热结构，包括散热器主体(1)、底板(2)和若干功率单元(3)，在散热器主体(I)的顶面上设置有敞开的腔室(10)，底板(2)安装在散热器主体(I)的顶面上并且密封着所述的腔室(10)，若干功率单元(3)分别间隔排列地安装在散热器主体(I)或者底板(2)上，在腔室(10)相对的两侧、散热器主体(I)上设置有进水主流道(11)和出水主流道(12)，进水主流道(11)、出水主流道(12)均与腔室(10)连通，在腔室(10)里面设置有若干隔板(5)，在隔板(5)之间形成若干并列的分流道(20)，通过若干并列的分流道(20)把进水主流道(11)与出水主流道(12)连通在一起，其特征在于:在进水主流道(11)里面安装有螺旋状的扰流器(4)。2.根据权利要求1所述的一种功率半导体器件的散热结构，其特征在于:进水主流道(11)的进水口(110)与出水主流道(12)的出水口(120)分别位于散热器主体⑴相对的两侧。3.根据权利要求1所述的一种功率半导体器件的散热结构，其特征在于:所述分流道(20)的形状呈“S”形。4.根据权利要求1或2或3所述的一种功率半导体器件的散热结构，其特征在于:若干功率单元(3)通过焊接均匀排布在底板(2)的顶面上，隔板(5)是从底板(2)的底面上往下伸出的，隔板(5)伸入到所述的腔室(10)里面。5.根据权利要求4所述的一种功率半导体器件的散热结构，其特征在于:分流道(20)的数量与功率单元(3)的数量相等，在每个功率单元(3)下方、底板(2)的底面上设置有I个分流道(20)。6.根据权利要求1或2或3所述的一种功率半导体器件的散热结构，其特征在于:在分流道(20)内部设置有交叉分布的圆柱。7.根据权利要求1或2或3所述的一种功率半导体器件的散热结构，其特征在于:进水主流道(11)与腔室(10)相交形成进水狭缝(111)，进水主流道(11)通过进水狭缝(111)与腔室(10)连通，出水主流道(12)与腔室(10)相交形成出水狭缝(121)，出水主流道(12)通过出水狭缝(121)与腔室(10)连通。8.根据权利要求7所述的一种功率半导体器件的散热结构，其特征在于:腔室(10)为敞开式的方形结构，进水主流道(11)与出水主流道(12)的截面均呈圆形，进水狭缝(111)与出水狭缝(121)均沿腔室(10)的长度方向延伸。9.根据权利要求7所述的一种功率半导体器件的散热结构，其特征在于:扰流器(4)的长度与进水狭缝(111)的长度相当。
【专利摘要】本实用新型公开了一种功率半导体器件的散热结构，包括散热器主体、底板和若干功率单元，在散热器主体的顶面上设置有敞开的腔室，底板安装在散热器主体的顶面上并且密封着所述的腔室，若干功率单元分别间隔排列地安装在底板上，在腔室相对的两侧、散热器主体上设置有进水主流道和出水主流道，进水主流道、出水主流道均与腔室连通，在底板的底面上设置有若干并列的分流道，分流道伸入到腔室里面，通过若干并列的分流道把进水主流道与出水主流道并联在一起，在进水主流道里面安装有螺旋状的扰流器，适合用于更高功率密度、热源较分散的功率单元，具有各功率单元独立散热、流量分布均匀等特点。
【IPC分类】H01L23/473
【公开号】CN204741015
【申请号】CN201520348658
【发明人】牛利刚, 王志超
【申请人】中山大洋电机股份有限公司, 大洋电机新动力科技有限公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年5月26日