[實用新型]基于液態金屬的散熱裝置

有效

• 申請號: 201320006719.7
• 申請日: 2013-01-07
• 公開（公告）號: CN203038911U
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 郭瑞;鄧月光;考笑梅
• 申請（專利權）人: 北京依米康散熱技術有限公司
• 主分類號: H01L23/473
• 分類號: H01L23/473
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨

技術領域

本實用新型涉及一種散熱裝置，特別涉及一種綜合利用液態金屬和熱管的優勢，對大功率IGBT進行散熱的裝置，該裝置采用液態金屬將IGBT處的高熱量導出，并在遠端利用熱管和翅片散熱器進行散熱，可應用于能源電力領域，可對大功率高/低壓變頻器高效地散熱。

背景技術

在能源電力領域，大功率高/低壓變頻器往往要求有極高的可靠性，而影響電力設備失效的主要形式是熱失效，因此高/低壓變頻器的熱設計直接關系到設備的可靠性與穩定性。高/低壓變頻器內多顆高功率IGBT密集排列所產生的“局部熱點”是大功率變頻器散熱最為棘手的難題。單個高功率IGBT即可產生較大的發熱量及較高的熱流密度，而多顆高功率IGBT密集排列導致嚴重的“熱量堆疊”效應，不僅造成電子組件溫度過高而失效，同時使遠離熱源的翅片散熱器效率低下，甚至失去意義。

目前，大功率IGBT的散熱主要有兩種方法，一種是常規的鋁/銅散熱器，鋁、銅的熱導率有限，遠離“局部熱點”的散熱翅片溫度接近環境溫度，換熱效率低下，增加散熱面積并不能有效提升散熱能力。另一種是在鋁/銅基板中嵌入熱管，利用熱管將IGBT處的熱量傳遞至遠端，這是目前最為常用的方法，然而，熱管是一種被動傳熱部件，其傳遞熱量的能力比較有限，在大功率IGBT組件較集中的情況下，需布置非常密集的熱管陣列，成本較高且難以滿足傳熱需求。此外，熱管的布置方式也會對熱傳遞產生影響，受限空間內多段彎折后熱管的傳熱性能大幅度下降。

IGBT模塊的體積小、熱流密度大，熱量導出后體積大熱流密度小，但整體熱流一直大。因此需要在IGBT模塊處設置高效的散熱方法，同時在熱量導出后的大空間內設置低成本的散熱方法。

發明內容

為此，本實用新型提出一種基于液態金屬的散熱裝置，其利用液態金屬將IGBT的高密度熱量導出，然后在遠端結合低成本熱管進行散熱。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：

一種基于液態金屬的散熱裝置，其特征在于，包括：

液態金屬管路，是裝有液態金屬的循環封閉管路，其與熱源導熱連接；

驅動泵，用來驅動所述液態金屬管路中的液態金屬循環流動；

熱管陣列，其吸熱端與所述液態金屬管路導熱連接；

散熱器，與所述熱管陣列的放熱段導熱連接。

所述的基于液態金屬的散熱裝置，其中，所述散熱器具有前側面與后側面，所述后側面上安裝有散熱翅片；所述熱源、液態金屬管路、驅動泵以及熱管陣列均固定在所述散熱器的前側面。

所述的基于液態金屬的散熱裝置，其中，所述液態金屬管路是銅管，采用緊配合的方式嵌入所述散熱器的前側面。

所述的基于液態金屬的散熱裝置，其中，所述的液態金屬管路與所述熱源直接導熱連接。

所述的基于液態金屬的散熱裝置，其中，所述熱管陣列嵌入所述散熱器的前側面上，且所述熱管陣列的吸熱端均鄰近于所述液態金屬管路。

所述的基于液態金屬的散熱裝置，其中，所述液態金屬管路是柔性塑料管路，所述熱源固定在所述的液態金屬管路上；所述熱管陣列的吸熱端與所述液態金屬管路導熱連接，所述散熱器與所述熱管陣列的放熱段焊接連接。

所述的基于液態金屬的散熱裝置，其中，還包括連接金屬板，用于將所述液態金屬管路與熱管陣列的吸熱端固定在一起。

所述的基于液態金屬的散熱裝置，其中，還包括向所述散熱器吹風的風扇。

所述的基于液態金屬的散熱裝置，其中，所述驅動泵為電磁泵、機械泵、電潤濕泵或壓電泵。

所述的基于液態金屬的散熱裝置，其中，所述液態金屬為熔點在200°C以下的鈉、鉀、鋰、銣、銫、鎵、銦、汞、鉛鉍合金、鎵基二元合金、鎵基多元合金、銦基合金、鉍基合金、汞基合金或鈉鉀合金。

所述的基于液態金屬的散熱裝置，其中，所述鎵基二元合金為鎵銦合金、鎵鉛合金或鎵汞合金。

所述的基于液態金屬的散熱裝置，其中，所述鎵基多元合金為鎵銦錫合金或鎵銦錫鋅合金。

本實用新型特別適合于具有體積小、熱流密度大特點的大功率IGBT的散熱。使用的時候，液態金屬管道緊貼IGBT模塊，將IGBT模塊的高密度熱量吸收并輸運至與液態金屬管道緊鄰的熱管陣列，熱管陣列再進一步將熱量輸運至翅片散熱器進行散熱。本實用新型具有高效的熱輸運能力和優異的低成本特征，在大功率高/低壓變頻器領域具有重要的應用價值。