Охладитель силового полупроводникового прибора

Авторы патента:

H01L23/46 - с отводом тепла посредством потока жидкости или газа (H01L 23/42,H01L 23/44 имеют преимущество)

Использование: для теплоотвода от силовых полупроводниковых приборов (СПП). Сущность изобретения: для обеспечения лучшего теплоотвода путем уменьшения теплового сопротивления контактный узел охладителя 1 выполнен в виде гибкой теплотокопроводящей диафрагмы 3. герметично соединенной с основанием охладителя 1. Образованная ими полость заполнена теплотокопроводящей пластичной массой 4. СПП 2 сжаты с двух сторон охладителями 1. Предел текучести массы 4 ниже усилия сжатия СПП 2 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 01 (23/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ (21) 4820370/21 (22) 27,04.90 (46) 07.07.92. Бюл. М 25 (75) И.А,Тепман (53) 621.396.677(088.8) (56) Патент США N 3654521, кл. Н 05 К 7/20, 1972.

Марченко Я.E., Черкас А.Я. Особенности теплового конструирования преобразовательных агрегатов. Таллинн, 1982, Тезисы докладов отраслевого научно-технического совешения МЭТП, ВПО "Союзпреобразователь", с, 26.

1 SU „„1746437A1 (54) ОХЛАДИТЕЛЬ СИЛОВОГО ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРИБОРА (57) Использование: для теплоотвода от си- . ловых полупроводниковых приборов (СПП).

Сущность изобретения: для обеспечения .лучшего теплоотвода путем уменьшения теплового сопротивления контактный узел охладителя 1 выполнен в виде гибкой теплотокопроводящей диафрагмы 3, герметично соединенной с основанием охладителя 1.

Образованная ими полость заполнена теплотокопроводящей пластичной массой 4.

СПП 2 сжаты с двух сторон охладителями 1.

Предел текучести массы 4 ниже усилия сжатия СПП 2, 1 ил.

1746437

Изобретение относится к охладителям с воздушным, жидкостным и испарительным охлаждением, предназначенным для теплоотвода от силовых полупроводниковых приборов (СПП), Целью изобретения является повышение эффективности охлаждения и расширение эксплуатационных возможностей.

Поставленная цель достигается за счет изготовления теплового контактного узла . охладителя в виде тонкой гибкой теплотокопроводящей мембраны, герметично соединенной с основанием, вместе образующими замкнутую оболочку, заполненную пластичной теплотокопроводящей массой, придающей поверхности оболочки, при ее сжатии с тепловыделяющим теплом, . форму поверхности последнего, что создает беззазорный контакт и позволяет резко снизить величину переходного теплового сопротивления, На чертеже представлена конструкция групповых охладителей 1 с контактным узлом. Силовые полупроводниковые прибора.

2 таблеточной конструкции вйешней силой

Р прижаты к внешней поверхности. контактных узлов, представляющих собой гибкую, теплотокопроводящую диафрагму 3, герметично соединенную с оснрванием охладителя, а образованная ими полость заполнена теплотокопроводящей пластичной массой .4..

Как видно из чертежа, при сжатии приборов 2 с контактными узлами охладителей

1 гибкая диафрагма 3 пластичной массой 4 . беззазорно прижимается к приборам 2, обеспечивая хороший тепловой контакт и низкое значение контактйого сопротивления полупроводниковый прибор вЂ” охлади- тель, несмотря на различие толщин полупроводниковых приборов.

Гибкая диафрагма изготавливается из материала с высокой теплопроводимостью (медь, алюминий, серебро, молибден, никель и др.), при этом толщина выбирается из соображений обеспечения герметичности диафрагмы .при приложении к ней максимально возможных возникающих от действия усилий сжатия сил, составляющих, как правило, не более 1500 Н/см площади контакта. Необходимая для этих усилий толщина диафрагмы лежит в пределах от нескольких десятков до нескольких сотен микрон. Диаметр диафрагмы, для исключения воэможности выпучивания ее под действием упругих сил, выбирается равным или близким к диаметру основания тепловыде- лг:ющего тела.

Минимальная толщина пластичной массы (прокладки) должна быть такой, чтобы при сжатии обеспечивать выборку макрозазоров, вследствие неплоскостности тепловыделяющего тепла и охладителей, суммарная величина которых по ТУ может составлять 40 микрометров.

Максимальная толщина прокладки выбирается при использовании групповых охладителей для 2-стороннего теплоотвода от

2 или 3 СПП такой толщины, чтобы обеспечить плотное прилегание всех оснований таблеточных СПП к охладителям, учитывая возможную разницу высот используемых полупроводниковых приборов, Так, при диаметре оснований СПП 40 мм, максимальной разности их толщин 2 мм и расстоянии между. осями СПП 400 мм толщина прокладки должна быть не менее 0,2 мм, Материал, используемый в качестве пластичной прокладки, должен обладать достаточно высокой теплоэлектропроводностью и находиться втвердой фазе во всем диапазоне температур, возникающих при работе контактов. Предел текучести материала пластичной прокладки должен быть ниже минимально возможных усилий сжатия в рабочем диапазоне температур либо при температуре формовки контактов для обеспечения плотного поджатия гибкой диафрагмы охладителя к источнику тепла.

Материал прокладки в контакте с оболочкой должен создавать низкое переходное тепловое сопротивление.

Перечисленным требованиям отвечают индий и его смеси с медным порошком (температура плавления 156ОС), предел текучести которых при 20 С меньше ууельных усилий сжатия контактов (1 кг на мм площади контакта), который практически хорошо смачивает все контактирующие с ним металлы и сплавы.

Могут быть использованы в качестве пластичных прокладок и сплавы олова со свинцом (ПОС-10) вЂ” (ПОС-90) с температурой плавления 183 вЂ” 277 С. предел текучести которых становится меньше 1 кг/мм при 1201500С, При использовании сплавов олова со свинцом контакты сборки в сжатом виде с целью их формовки должны быть нагреты токовым импульсом или внешним источником тепладо температуры, при которой предел текучести сплава ниже усилия сжатия, при этом пластичная прокладка обеспечит плотное поджатие диафрагмы к источнику тепла.

При выборе материалов прокладки следует обращать внимание на то, чтобы температура ее формовки не превосходила допустимой изготовителем СПП температу1746437

Составитель Е.Шершавова

Редактор Л.Алексеенко Техред M.Mîðãåíòàë Корректор Н.Король

Заказ 2398 Тираж

Ф 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 ры нагрева СПП и охладителя без приложения.

Соединение гибкой диафрагмы с основанием охладителя может быть выполнено опрессовкой, холодной или горячей посадкой, холодной сваркой, аргонодуговой или импульсной сваркой, пайкой, склейкой и др. методами в зависимости от требований конструкции и оптимизации технологических процессов.

Формула изобретения

Охладитель силового полупроводникового прибора, содержащий основания с контактными узлами, расположенные с двух противоположных- сторон охлаждаемых приборов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности охлажде5 ния и расширения эксплуатационных возможностей, каждый контактный узел вы пол не н в виде гибкой тепл ото коп роводящей диафрагмы, герметично соединенной с основанием с образованием замкнутой rio10 лости, и заполняющего указанную полость теплотокопроводя щего вещества, предел текучести которого ниже усилия сжатия полупроводникового прибора,

Межсоединение для сверхбольших интегральных схем // 1730989

Радиатор для охлаждения полупроводниковых приборов // 1691913

Изобретение относится к электротехнике, в частности к радиаторам охлаждения полупроводниковых приборов, и может быть использовано в радиоэлектронной промышленности

Устройство для охлаждения радиоэлектронной аппаратуры // 1651330

Изобретение относится к радиоэлектронике

Радиоэлектронное устройство // 1621195

Изобретение относится к электротехнике

Устройство для термостатирования радиоэлектронной аппаратуры // 1605873

Устройство для охлаждения радиоэлектронных блоков // 1292215

Изобретение относится к радиоэлектронной технике

Устройство для охлаждения радиоэлектронной аппаратуры // 1277441

Изобретение относится к области радиоэлектротехники

Радиатор для охлаждения полупроводниковых приборов // 1163126

Устройство для охлаждения радиоэлектронной аппаратуры // 708439

Охлаждающее устройство с замкнутым циклом циркулирующего теплоносителя // 2127456

Изобретение относится к устройствам для охлаждения электронной аппаратуры и может быть использовано в геофизической сейсморазведке

Способ охлаждения полупроводниковых пластин и устройство для его осуществления // 2153209

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано на литографических операциях при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Устройство охлаждения полупроводниковых пластин // 2193258

Радиатор // 2274927

Изобретение относится к полупроводниковым приборам или криохолодильным приборам на твердом теле и может быть использовано в качестве охлаждающего, или нагревательного, или вентиляционного приспособления и, прежде всего, в охладительных или нагревательных устройствах с использованием эффекта Пельтье

Система воздушного охлаждения тепловыделяющих электронных модулей // 2440702

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре для охлаждения электронных модулей

Радиоэлектронный модуль // 1767712

Радиоэлектронное устройство с испарительным охлаждением жидким диэлектриком // 1777255

Полупроводниковый преобразователь // 1786544

Охлаждающее устройство с низким уровнем шума // 2501982

Охлаждающее устройство 1, использующее пульсирующую текучую среду для охлаждения объекта, содержащее: преобразователь 2, имеющий мембрану, выполненную с возможностью генерирования волн давления с рабочей частотой fw, и полость 4, заключающую первую сторону мембраны. Полость 4 имеет по меньшей мере одно отверстие 5, выполненное с возможностью испускания пульсирующего потока текучей среды за вычетом потерь к указанному объекту, при этом отверстие 5 сообщается со второй стороной мембраны. Полость 4 является достаточно маленькой для предотвращения действия текучей среды в упомянутой полости 4 как пружины в резонирующей системе масса-пружина в рабочем диапазоне. Это является преимуществом, так как объемная скорость u1 около отверстия но существу равна объемной скорости u1' около второй стороны мембраны, за исключением знака минус. Таким образом, при рабочей частоте пульсирующая текучая среда за вычетом потерь может быть в значительной степени подавлена благодаря противофазе волн давления со второй стороны мембраны, вызывая в результате близкую к нулю объемную скорость в дальней области. Таким образом, обеспечивается низкий уровень звука при низкой стоимости и без необходимости обеспечения механической симметрии. 2 н.з.п., 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Охлаждающее устройство для охлаждения полупроводникового кристалла // 2521785

Изобретение относится к устройству для охлаждения полупроводникового кристалла (111). Охлаждающее устройство для полупроводникового кристалла (111) содержит радиатор (112), термически соединенный с полупроводниковым кристаллом (111) для рассеивания тепла, корпус (150), к которому прикреплен радиатор (112), причем радиатор расположен в корпусе (150), первый канал (153) потока текучей среды для обеспечения принудительного потока текучей среды внутри корпуса (150) и из него и тракт потока текучей среды, выполненный с возможностью направления текучей среды в первом направлении между первым каналом (153) потока текучей среды и радиатором (112), а также для направления потока текучей среды вдоль радиатора (112) во втором направлении из корпуса (150) или в него, отличном от первого направления. Изобретение обеспечивает охлаждающее устройство, обладающее улучшенной хладопроизводительностью, работающее с меньшим поглощением пыли, меньшим шумом, и компактное по размерам при меньшей стоимости. 5 н. и 14 з.п. ф-лы, 16 ил.