[發明專利]用于電子元器件的鼠籠式風冷散熱器

無效

• 申請號: 201110284307.5
• 申請日: 2011-09-23
• 公開（公告）號: CN102306639A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 單江東;田小建;吳戈;汝玉星
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/467
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王恩遠

技術領域

本發明屬于用于電子元器件的散熱裝置的技術領域。

背景技術

進入二十一世紀，隨著科學技術，尤其是電子技術的飛速發展，電子儀器及元器件的應用幾乎滲透到了民用、工農業、國防軍事等各個方面。在民用方面，如家用電器、通訊工具、交通運輸工具等；在國防軍事方面，如航空航天、原子能控制等領域。因為電子元器件逐漸向高頻、高速、高集成化技術的方向發展，以及MEMS(Micro?Electro-Mechanical?System)技術的進步，在電子儀器設備體積的不斷縮小的同時，其功能性和復雜性卻逐步增強，從而導致了熱密度急劇上升，工作溫度也迅速升高。而過高的工作溫度是絕大多數電子元器件最嚴重的危害之一，它會導致單個元器件的失效以至整個電子系統無法正常工作。

大多數電子設備中的主要器件是功率器件(晶體管或MOSFET)。功率管在傳遞和處理電能的同時，有一部分能量要通過電-熱轉換的方式消耗掉。為了保持元器件的正常工作，熱能必須及時傳出器件并有效地散發掉，否則會使元器件因為過高的工作溫度而改變特性。如果功率器件的工作環境惡化，電子儀器設備的尺寸卻越來越小及總功率大幅度增加，將導致功率器件本身及其表面的熱流密度非常大。功率器件(尤其是大功率器件)發熱量大，其工作狀態的優劣直接影響到整個系統的可靠性。然而僅靠器件本身的散熱遠遠無法滿足散熱要求，所以需要對其采取合理有效的散熱措施，解決功率器件的熱輸運問題是保證整個電子系統正常工作的關鍵。與本發明相近的現有的散熱器由風扇、風扇罩構成，風扇裝在功率管的散熱面處，這種結構的散熱效率已經遠不能滿足電子元器件的散熱要求。綜上所述，有效解決電子元器件(特別是功率器件)的熱輸運問題已成為當今電子系統設備設計的關鍵技術。

在實際應用中，溫度對電子元器件及電子儀器設備的影響主要體現在以下幾個方面：

第一，文獻資料表明，當工作溫度的變化超過±15℃時，會極大地降低元器件的壽命和可靠性，對于集成電路，結溫每升高10℃，發生故障的頻率就增加一倍。當工作溫度變化超過±20℃時，電子元器件失效率可達到8.1倍，單個元器件的失效進而會導致整個電子設備的失效。

第二，溫度幾乎對所有晶體三極管參數都有影響，這些參數的變化直接危及器件的安全使用。同時，溫度過高還會使半導體器件的工作點漂移，出現失真等電性能惡化的情況。

第三，溫度對大功率晶體管的影響尤其嚴重。通常把晶體管集電極最大允許耗散功率在1瓦以上，或最大集電極電流在1安培以上的三極管稱為大功率晶體管，其內部結構和工作原理都和小功率晶體管相似，一般由三層半導體、兩個PN結組成。分為NPN型和PNP型兩種結構，又稱為雙極型晶體管。大功率晶體管電路通常采用共發射極接法。大功率晶體三極管的體積比較大，其外殼上有安裝孔，以便于將管子安裝在外部散熱器上。對于大功率晶體三極管而言，僅僅靠管子的外殼散熱是遠遠不夠的。例如，一只功率為50瓦的硅低頻大功率晶體三極管，如果不外加有效的散熱器工作，其允許的最大耗散功率僅為2～3瓦。

由于溫度對電子元器件和電子系統都有較大的影響，尤其是對大功率管而言，使器件發出的熱量能通過散熱系統盡快地發散出去，從而保證功率器件內部的結溫始終保持在允許的結溫之內。因此及時高效的熱輸運是非常重要的。對于提高電子元器件及系統的可靠性、穩定性等方面都有著重要的意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，設計出一種新型的風冷式散熱器，可應用在多個大功率管串并聯使用的場合，可有效地提高功率器件的散熱效率，保證元器件及系統安全、可靠、高效地工作。

一種用于電子元器件的鼠籠式風冷散熱器，由風扇2、風扇罩3構成，其特征在于，結構還有散熱體1；所述的風扇2和風扇罩3有兩個；所述的散熱體1是兩端開口的方筒形狀，兩端分別由內向外各安裝一個風扇2和一個風扇罩3；從一端看去兩個風扇2的旋轉方向是相同的；電子元器件安裝在散熱體1內。

需要注意的是，兩個風扇的旋轉方向一定要保持一致，從而形成風洞效應，提高散熱效率。

電子元器件(如功率管)安裝在散熱體內，電子元器件的散熱面與散熱體1側面緊密接觸，且兩者之間要均勻涂有導熱硅脂。各功率管之間的距離最好保證相鄰功率管發熱強度疊加后是均衡的，不出現發熱強度集中突出的情況。