Устройство для охлаждения полупроводниковых приборов

 

Изобретение относится к радиоэлектронике , в частности к силовой полупроводниковой технике. Целью изобретения является повышение эффективности теплообмена и плотности компановки путем увеличения поверхности теплосъема. Использование предложенного устройства для охлаждения полупроводниковых приборов позволяет исключить создаваемые потоки хладагента, не участвующие в охлаждении радиатора, а также непроизводительные потери энергии при охлаждении приборов или установить на том же радиаторе большее число тепловыделяющих приборов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

.СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. 4

Ю

Ф (21) 4756341/21 (22) 31.07.89 (46) 07.02.92. Бюл. М 5 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством при Белорусском государственном университете им. В.И.Ленина (72) В.Н.Вишневский и В.А.Семенюк (53) 621.565.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1239768, кл. Н 01 L 23/34, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

Изобретение относится к радиоэлектронике, к силовой полупроводниковой технике, Цель изобретения — повышение эффективности теплообмена и плотности компановки путем увеличения поверхности теплосъема.

На фиг.1 показано предлагаемое устройство, общий вид, продольный разрез; на фиг.2 — вид А на фиг.1; на фиг.3 — узел I на фиг.1; на фиг.4 — вид А на фиг.1, вариант.

Устройство включает расположенный в камере радиатор 1, который содержит оребренное с обеих сторон основание 2 в виде пластины, на которой закреплены тепловыделяющие приборы 3 (фиг.1 и 4) на площадках. Оребрение выполнено в виде ребер 4 конической, цилиндрической, прямоугольной или другой известной формы, между которыми в основании предусмотрены (я)5 Н 01 L 23/34, Н 05 К 7/20 (57) Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к силовой полупроводниковой технике. Целью изобретения является повышение эффективности теплообмена и плотности компановки путем увеличения поверхности теплосъема. Использование предложенного устройства для охлаждения полупроводниковых приборов .позволяет исключить создаваемые потоки хладагента, не участвующие в охлаждении радиатора,.а также непроизводительные потери энергии при охлаждении приборов или установить на том же радиаторе большее число тепловыделяющих приборов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. сквозные отверстия циркуляции, расширяющиеся от его середины, при этом отверстия 5 в сечении могут представлять форму двух усеченных конусов, например, с углом конусности а-30 — 45 и поверхностями 6 и

7. Радиатор 1 имеет на боковых стенках основания углубления на 2 — 4 мм в виде двух пазов 8 прямоугольного или трапецеидального сечения, и редназначен ных для ограниченного перемещения теплопроводных стенок 9 и 10 камер при регулировке создаваемых зазоров и закрепления последных на основании 2.

Две теплопроводные тонколистовые стенки 9 и 10, выполненные в виде С-образного профиля в сечении, например, из сплава АМц-1,0, или латуни Л80-1,0, установлены коаксиально относительно радиатора 1 и входят своими отбортованными кромками

11 в пазы 8 последнего без зазора благода1711274 ря ynpyroh деформации по крайней мере одной из них (фиг.2 и 4), что позволяет создать тепловой контакт с радиатором, а стенки — выполняющими роль теплостоков.

Стенки 9 и 10 соединяются между собой по контуру беэ зазора с помощью пазов 8 в радиаторе и образуют в зазоре между собой и радиатором две сообщающиеся через отверстия 5 циркуляции полости 12 и 13, которые служат для прохода и формирования охлаждающей среды. Стенки фиксируются на.основании, например, методом кернения винтами, -герметизируются в соединении кромок 11, например, пайкой и являются также корпусом охладителя.

На внутренней поверхности каждой стенки 9 и 10 выполнен по меньшей мере один V-образный поперечный дросселирующий выступ 14, выдавленный внутрь полостей 12 и 13 и размещенный (фиг.3) в зоне высокой плотности теплового потока, создаваемого тепловыделяющими приборами

3, по всему поперечному сечению, вершина которого соосна с отверстиями 5 циркуляции радиатора. Ц сечении выступы 14 имеют угол между наклонными участками при вершине 60 в виде равностороннеготреугольника высотой h = 0;3-0,6 Н, где Н вЂ” высота ребер радиатора, при этом вершины выступа и сопряжения со стенкой выполнены закругленными с радиусом кривизны

Р=0,2-0,3 S, где S — шаг радиатора, ширина выступов равна ширине основания радиатора.

На внутренних поверхностях стенок 9 и

10 выполнены также сферические локальные выступы 15, выдавленные внутрь полостей 12 и 13, вершины которых расположены соосно с отверстиями 5 циркуляции. В сечении эти выступы имеют форму полусферы или, например, усеченного конуса с углом при вершине P = 60 с размерами, аналогичными V-образными выступам 14, и размещены равномерно по периферии с таким же смещением в противофазе в направлении потока.

Выступы 14 и 15 выполнены высотой

0,3-0,6Н, а вершины и сопряжения со стенками выполнены закругленными с радиусом кривизны в сечении, равным R= 0,2-0,3 S, что обеспечивает развитие поверхностей теплостока без увеличения гидравлического сопротивления в устройстве.

Охлаждающая среда (воздух или жидкость) поступает в две сообщающиеся полости 12 и 13, где в зоне высокой плотности теплового потока (вблизи приборов 3) поочередно дросселируются поперечными Vобразными выступами 14 в межреберных пространствах 16, а также в них поочередно турбулизируется сферическими выступами

15. Такой поток среды формирует локальные перепады давления, в силу чего он разделя5 ется на струйки, как показано стрелками (фиг.1), и обтекает поверхности 6 и 7 отверстий 5 циркуляции основания 2, приборов 4, одновременно охлаждаясь у стенок 9 и 10, особенно в зоне Ч-образных выступов, по10 сле чего два потока объединяются в распределительном конфузоре 17 и выходят наружу. Турбулизация и дросселирование потока среды способствуют тем самым повышению эффективности теплообмена.

15 Форма Н-образных сферических выступов

14 и 15 на стенках 9 и 10, а также выполнение отверстий 5 циркуляции с расширяющимися поверхностями 6 и 7 существенно увеличивают поверхность теплосъема и исключают на них застойные зоны. Взаимное

20 расположение элементов в стенках 9 и 10 отверстий 5 циркуляции и ребер 4 позволяет равномерно охлаждать поверхности устройства при невысоком гидравлическом сопротивлении для прохода среды.

25 B устройстве возможно наличие одной стенки 9 с выступами 14 и 15 при установке ее со стороны тепловыделяющих приборов, при этом длина стенки соизмерима с радиатором 1.

30 При присоединении такого охладителя к системе принудительного охлаждения хладагент поступает в полость 12, достигает выступов 14 и 15 и равномерно распределяется ими к ребрам 4, затем через отверстия

35 5 циркуляции разделившаяся часть потока выходит к ребрам противоположной стороны радиатора и проникает наружу. Последний может быть использован преимущественно при воздушном охлажде40 нии.

Выполнение устройства с одной стенкой обеспечивает повышение плотности компоновки за счет увеличения поверхности теплосъема, повышение эффективности

45 теплообмена за счет дросселирования потока в зонах высокой плотности теплового потока и турбулизации его выступами 14 и 15 и повышение надежности приборов за счет более эффективного процесса теплопереда50 чи и защиты их от внешних воздействий при наладке, контроле и транспортировке.

Таким образом, устройство позволяет исключить создаваемые потоки хладагента, не участвующие в охлаждении радиатора 1, 55 исключает непроизводительные потери энергии при охлаждении приборов или позволяет установить на том же радиаторе большее число тепловыделяющих приборов.

1711274

Формула изобретения

Риз.1

ВША

Риаз

Фиг.

Составитель 3.Яшина

Техред М.Моргентал Корректор O.Кравцова

Редактор И.Шулла

Заказ 346, Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

1. Устройство для охлаждения полупроводниковых приборов, содержащее камеру с боковыми стенками, в которой расположен радиатор с основанием, на противопо- 5 ложных поверхностях которого выполнены сквозные отверстия для прОхода охлаждаю- щей жидкости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности теплообмена и плотности компоновки путем уве- 10 личения поверхности теплосъема, стенки камеры выполнены С-образными в поперечном сечении из теплопроводного материала и установлены с возможностью фиксации в . пазах, выполненных на торцовых поверхно- 15 стях основания радиатора с образованием двух сообщающихся полостей для охлаждающей жидкости, на внутренних поверхно9 16 Я Я стях стенок камеры выполнены поперечные

Ч-образные и сферические выступы, расположенные соосно с отверстиями основания радиатора между его ребрами, причем V-образные выступы одной стенки камеры смещены относительно V-образных выступов другой стенки с шагом, кратным шагу размещения ребер основания радиатора, и расположены с образованием канала для прохода охлаждающей жидкости.

2. Устройство по п.1, отл и ч а ю щеес я тем, что высота выступов на внутренних стенках камеры выбирается из соотношения h = 0,3 — 0,6Н, где Н вЂ” высота ребер основания, м, а вершины выступов выполнены с радиусным закруглением в сечении, которое выбирается из соотношения R = 0,2 — 0,3

S, где S — шаг размещения ребер между собой,м.

Я 7 1595