一種電力電子發熱器件的散熱裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種電力電子發熱器件的散熱裝置，所涉及的技術包括熱設計技術、液體相變換熱技術、池沸騰傳熱技術、金屬材料加工成型技術、金屬表面的處理技術，本實用新型專利技術的散熱裝置主要由集蒸發器與冷凝器為一體的換熱主體部件（1）、取熱板（2）和封裝板（3）組合而成。本散熱裝置主要用于電力電子器件的散熱，其功能是將電力電子發熱器件運行過程中所產生的耗散熱量帶離發熱器件表面，從而使電力電子器件的表面溫度在一個合理的范圍內波動。本散熱裝置具有較高的散熱能力，可以實現較高熱流密度下電子器件散熱要求。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于電力電子冷卻領域，是一種高效的電子器件冷卻裝置，將發熱器件的表面與散熱裝置的吸熱面緊密貼合，接觸面涂抹導熱硅脂后可有效降低電力電子發熱器件的溫度。適用于發熱功率為30W-200W的電力電子發熱器件的散熱，將發熱器件的溫度控制在65°C以下。
技術介紹
二十世紀六十年代至今，隨著微電子和光電子等行業的不斷發展，技術上的不斷進步，光電器件的集成度越來越高，工作時產生的熱量越來越多，熱流密度也越來越高。在半導體芯片領域，根據著名的摩爾定律，在價格不變的情況下，集成電路上可以容納的晶體管的數量每隔約十八個月就會增加一倍，其性能也將提升一倍。雖然技術的進步也同樣降 低了單個晶體管的能量消耗，但是由于晶體管數目增長的速度大于單個晶體管能耗降低的速度，整體上造成了電子芯片的能耗是不斷增加的，如此多的熱量如不能及時地擴散掉，將會使芯片內部溫度逐漸上升，最終導致芯片停止工作。同時，芯片長時間在較高溫度下運行也會顯著地降低其使用壽命。隨著單個芯片上集成的晶體管數量的不斷增加，其功耗必然也會不斷地隨之增加，而當單個芯片的功耗超過70W后，其冷卻器件的價格會急劇上升。在顯示
，陰極射線管顯示器(CRT)由于其高質量的畫質曾經壟斷整個顯示行業，但是近年來液晶顯示(IXD)、等離子顯示(PDP)和激光顯示等新型的平板式顯示器正逐漸取代CRT顯示器成為市場上的主導產品，這主要是由于激光和發光二極管技術的進步引起的。與傳統CRT顯示不同，激光和發光二極管顯示都是采用固體光源，而解決這些固體光源的散熱難題也成了必須面對的新挑戰。由于激光以及發光二極管等器件對溫度很敏感，工作溫度的不穩定不但會嚴重影響畫面顯示質量，而且也會大大縮短光源的壽命，所以這些固體光源的工作溫度范圍很窄，允許的工作溫度波動范圍往往很小。此外，在顯示器播放運動畫面時，由于播放畫面的不一致性和畫面間的連續轉換，屏幕的局部區域所產生的熱量可能會有成百上千倍地增加，從而使保持整個屏幕光源工作溫度的均一性面臨更大的挑戰。因此，精確的工作溫度控制對這些光源來說不可或缺。在照明領域，隨著技術的進步，采用發光二極管(LED)作為光源的照明燈正逐漸出現并替代傳統的燈具。LED照明具有高效、節能、環保、壽命長和響應速度快等特點，被認為將成為繼白熾燈、熒光燈、氣體放電燈之后的第四代光源，有廣闊的市場前景。目前，LED燈的發光效率為10% 20%，其余的能量最后轉化成熱能。由于LED的高功率和結構緊湊的特征，其工作過程中產生的余熱使芯片的封裝表面具有較高的熱流密度，這些熱量如果不能及時帶走，必將使發光二極管的溫度顯著升高，這種由溫升引起的熱效應對LED的性能產生嚴重的影響，可以使芯片的發射光譜發生紅移，影響出光效率，加速器件的老化，縮短使用壽命，甚至導致芯片燒毀。因此，LED芯片的散熱問題成了制約LED照明行業快速發展的關鍵問題。照明行業的用電量大約占社會用電量的12%左右，如果可以解決LED照明芯片的散熱問題，進而推動LED照明的普及，必將對我國節能減排做出巨大貢獻。
技術實現思路
本技術的目的在于解決現有電力電子設備與器件運行過程中存在的發熱量過大、器件溫度過高、工作壽命短、由于產熱引起的工作不穩定等問題；提供一種換熱效率高、結構設計緊湊、成本低、溫控能力強的相變式散熱裝置來解決電力電子設備運行中存在的熱問題。為達到上述目的，本技術的技術解決方案是一種電力電子發熱器件的散熱裝置，適用于發熱功率為30w-200w的電力電子發熱器件，包括換熱主體部件、取熱板和封裝板，換熱主體部件集蒸發器與冷凝器為一體，其特征在于，換熱主體部件包括圓柱形的金屬外殼及均勻布置在所述金屬外殼外表面的金屬肋片，在所述金屬外殼的一個端面設置所述取熱板，另一個端面設置所述封裝板，且所述取熱板和封裝板的形狀與所述金屬外殼相應的配合端面的開口形狀一致，所述金屬外殼、取熱板和封裝板裝配后形成一封閉的圓柱形空腔。·優選地,換熱主體部件截面圓形直徑徑為20mm-200mm,長度為40mm-300mm。換熱主體部件的金屬外殼厚度為2mm-10mm。換熱主體部件外表面肋片的厚度2mm-10mm，肋片的高度為5mm-100mm,肋片間的間距為2mm-50mm。裝置的取熱板和封裝板的厚度為lmm-20mm。優選地，所述換熱主體部件的金屬肋片之間還布置有若干個布線孔和若干個螺栓定位孔；所述金屬肋片的表面呈波紋狀，端部呈C形或Y形，以增大肋片的散熱面積；所述封裝板上設置充液/汽口。優選地，所述充液/汽口為螺栓密封或錐形密封或其他的阻止泄露封裝塞。優選地，散熱裝置內部填充工質，如乙醇、去離子水、或乙醇和去離子水的混合液等,混合液體中去離子水的體積比例為10%-90%。進一步地，所述封裝板上設置有充液/汽口。優選地，當內部工質為乙醇與去離子水的混合液時，充裝特征為，將高溫高壓的乙醇與去離子水的混合蒸汽通過設置于封裝板上的充液/汽口充入裝置內部，待充滿后封閉充液/汽口，腔內高溫高壓蒸汽冷卻液化后內部形成真空。優選地，當內部工質為乙醇或去離子水時，充裝特征為，通過設置于封裝板上的充液/汽口充入裝置內部，通過抽壓工藝，讓內部形成負壓，之后封閉所述充液/汽口。本技術的電力電子發熱器件的散熱裝置，其下底面與發熱裝置的表面相貼合，貼合面涂抹導熱硅脂用于熱傳遞。當電力電子器件工作時，電力電子器件所產生的熱量通過貼合表面傳遞給散熱裝置底面，散熱裝置底面再將熱量傳遞到裝置底面內部，底面內表面附近的乙醇與去離子水的混合液體工質受熱后發生相變，吸收傳遞到底面內表面的熱量，相變產生的蒸汽彌散到整個空腔的內部，由于空腔的非加熱表面溫度較低，蒸汽在空腔內的非加熱表面發生冷凝，蒸汽變為液體流回空腔底部，同時將熱量傳遞給非加熱表面，然后再通過金屬外殼將熱量傳遞到散熱裝置外表面，外殼外表面布置有散熱肋片，通過肋片等強化傳熱手段再將熱量傳遞到環境中去，達到對電力電子器件散熱的目的。本技術散熱裝置的優點主要體現在以下幾個方面I.換熱效率高、換熱溫差小。本散熱裝置采用相變傳熱技術，而液體在相變發生前后溫度基本不發生變化，但是散熱裝置內混合液體在散熱裝置底面(被加熱面)吸熱發生相變變為蒸汽時，相變的面積較小，但是當蒸汽在空腔內其它表面放熱液化變為液體的時候，相變的面積明顯變大。這樣就在基本上不增加換熱溫差的情況下，增大了換熱發生的面積，使得電力電子設備產生的耗散熱能夠更快更好地傳遞到外圍環境中去。另外，本散熱裝置在金屬外殼的外圍布置有間隔合理、高度適中的散熱肋片，也可以使傳遞到非加熱外殼表面上的熱量更快更好地擴散到周圍環境中去，進一步強化了換熱效率。2.節省材料、經濟性好、重量輕。與傳統的電力電子冷卻裝置相比，本換熱裝置由于采用了內部空腔化的設計，所以大大減少了所用金屬材料的數量，散熱裝置外殼外圍布置的肋片經過精心設計，厚度和高度都比較適中，最大可能地節省了所用材料的數量。本散熱裝置外殼厚度較薄，這一方面在保證所需強度的情況下減少了材料的使用量，另一方面也減少了熱量傳遞中的溫度差，強化了換熱。 3.運行穩定、可靠性高。本換熱裝置的熱量最終是通過自然風冷的方式傳遞到環境中去，系統中沒有使用外加風扇的強制空冷，這一方面節省了外加風扇所需的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電力電子發熱器件的散熱裝置，適用于發熱功率為30w？200w的電力電子發熱器件，包括換熱主體部件（1）、取熱板（2）和封裝板（3），換熱主體部件（1）集蒸發器與冷凝器為一體，其特征在于，換熱主體部件（1）包括圓柱形的金屬外殼（4）及均勻布置在所述金屬外殼（4）外表面的金屬肋片（5），在所述金屬外殼（4）的一個端面設置所述取熱板（2），另一個端面設置所述封裝板（3），且所述取熱板（2）和封裝板（3）的形狀與所述金屬外殼（4）相應的配合端面的開口形狀一致，所述金屬外殼（4）、取熱板（2）和封裝板（3）裝配后形成一封閉的圓柱形空腔（6）。

【技術特征摘要】
1.一種電力電子發熱器件的散熱裝置，適用于發熱功率為30W-200W的電力電子發熱器件，包括換熱主體部件(I)、取熱板(2)和封裝板(3)，換熱主體部件(I)集蒸發器與冷凝器為一體，其特征在于，換熱主體部件(I)包括圓柱形的金屬外殼(4)及均勻布置在所述金屬外殼(4)外表面的金屬肋片(5)，在所述金屬外殼(4)的一個端面設置所述取熱板(2)，另一個端面設置所述封裝板(3)，且所述取熱板(2)和封裝板(3)的形狀與所述金屬外殼(4)相應的配合端面的開口形狀一致，所述金屬外殼(4)、取熱板(2)和封裝板(3)裝配后形成一封閉的圓柱形空腔(6 )。2.如權利要求I中所述的電力電子發熱器件的散熱裝置，其特征在于，所述金屬外殼(4)的圓形橫截面的內徑為20mm-200mm,長度為40mm-300mm,厚度為2mm-10mm;所述肋片(5)的厚度為高度為5mm-100mm,肋片間的間距為2mm-50mm;所述取熱板(2)和封裝板(3)的厚度為lmm-20mm。3.如權利要求I中所述的電力電子發熱器...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐新旗，
申請(專利權)人：北京瑞德桑節能科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：