[實用新型]一種功率半導(dǎo)體器件冷卻裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320388953.0
• 申請日: 2013-07-02
• 公開（公告）號: CN203386738U
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊玉春;谷孝娟;王國強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 北京睿德昂林新能源技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/473
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種功率半導(dǎo)體器件冷卻裝置，特別涉及功率半導(dǎo)體器件模塊的冷卻裝置。

背景技術(shù)

功率半導(dǎo)體器件是半導(dǎo)體變流技術(shù)中的關(guān)鍵部件。隨著變流裝置功率容量的劇增，功率半導(dǎo)體器件的體積和發(fā)熱功率也在劇增，高效的冷卻裝置對于功率半導(dǎo)體器件的可靠性極其重要。高性價比的冷卻裝置成為價格敏感的行業(yè)如新能源汽車行業(yè)追求的目標(biāo)。

功率半導(dǎo)體模塊通常由數(shù)個芯片均布焊接在模塊的散熱基板上。目前公知常用的功率半導(dǎo)體器件模塊冷卻裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示：功率半導(dǎo)體器件模塊(1)安裝在設(shè)置冷卻介質(zhì)通道的導(dǎo)熱支撐平板(13)上，冷卻介質(zhì)從進(jìn)口(3)進(jìn)入腔體，在通道內(nèi)部表面平流，依次和靠近入口的腔體內(nèi)表面及靠近出口的腔體內(nèi)表面進(jìn)行熱交換，從出口(4)流出，從而帶走功率半導(dǎo)體器件模塊(1)的熱量。在這種冷卻方式下，冷卻介質(zhì)進(jìn)入腔體后溫度逐漸上升，導(dǎo)致功率半導(dǎo)體模塊的芯片冷卻不均勻，局部高溫造成模塊失效，可靠性降低。導(dǎo)熱支撐平板(13)和冷卻介質(zhì)(14)之間為層流換熱，溫度梯度小，熱阻大，芯片溫升高，溫度變化率大，器件壽命低，可靠性差。通常的高熱導(dǎo)率金屬體也同時作為殼體的支撐體，體積大，性價比低。

授權(quán)公告號CN201623026專利記載的冷卻裝置是在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上在冷卻介質(zhì)通道上真空釬焊散熱翅片，通過增加散熱面積的方式提高熱交換效率。未能解決冷卻不均勻和平流高熱阻造成的可靠性低和成本高的問題。授權(quán)公告號為CN202656971專利記載的方案是在上述水道內(nèi)加入在出入水口依次錯開的平行密布的立壁分割成的液管，也未能解決冷卻不均勻和平流高熱阻造成的可靠性低和成本高的問題。

授權(quán)公告號為CN101005745的專利記載了一種微噴射流冷卻系統(tǒng)。技術(shù)方案使用內(nèi)設(shè)數(shù)個腔體，腔體間設(shè)有微冷卻介質(zhì)導(dǎo)引嘴的隔板的微噴射流器，配合循環(huán)微泵和帶有風(fēng)扇與散熱器的儲液箱形成射流冷卻系統(tǒng)。該方案存在著這樣的問題：功率半導(dǎo)體器件的基板體積小，熱容量小，當(dāng)發(fā)生浪涌熱量時器件芯片溫度變化劇烈，而且完全依賴良好的冷卻介質(zhì)循環(huán)，熱循環(huán)壽命降低，可靠性低。

授權(quán)公告號為CN201365388的專利記載的冷卻裝置是在被開有小孔的L型隔壁分成上下兩個冷卻道的散熱座上安裝功率半導(dǎo)體模塊基板，功率半導(dǎo)體器件器件的基板直接接觸冷卻介質(zhì)。該方案也存在著基板熱容量小，溫度變化劇烈且完全依賴良好的冷卻介質(zhì)循環(huán)，不能解決可靠性低的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是提供解決上述問題，提供能均勻散熱并提高熱交換效率，防止芯片溫升過高，且能降低芯片溫度變化率、提高芯片循環(huán)壽命的低成本功率半導(dǎo)體器件冷卻系統(tǒng)。

本實用新型的目的是通過如下裝置來達(dá)到：

1.一種功率半導(dǎo)體器件冷卻裝置，其特征在于：具有：上表面安裝功率半導(dǎo)體器件、下表面設(shè)有開口、側(cè)壁為環(huán)狀的安裝器和緊密安裝于所述安裝器下表面開口下的冷卻介質(zhì)容器以及安裝于所述安裝器上面和下面的O型圈，所述冷卻介質(zhì)容器一個側(cè)面上設(shè)有冷卻介質(zhì)入口，所述冷卻介質(zhì)容器上表面至少設(shè)有一個開口，所述冷卻介質(zhì)容器安裝有液位檢測器和至少一個溫度傳感器。

2.根據(jù)上述1所述的功率半導(dǎo)體器件冷卻裝置，其特征在于：所述安裝器內(nèi)部上表面設(shè)有凸出下表面的柱體。

3.根據(jù)上述1所述的功率半導(dǎo)體器件冷卻裝置，其特征在于：所述安裝器上表面為開口。

4.根據(jù)上述3所述的功率半導(dǎo)體器件冷卻裝置，其特征在于：還包括安裝于功率半導(dǎo)體器件和所述安裝器之間的附加基板，所述附加基板下表面設(shè)有凸出下表面的柱體。

5.根據(jù)上述1所述的功率半導(dǎo)體器件冷卻裝置，其特征在于：所述安裝器側(cè)面上設(shè)有冷卻介質(zhì)出口。

6.根據(jù)上述1所述的功率半導(dǎo)體器件冷卻裝置，其特征在于：所述冷卻介質(zhì)容器側(cè)壁上設(shè)有一個冷卻介質(zhì)出口，該出口與入口通過二者中間的立壁分隔，所述冷卻介質(zhì)容器上表面設(shè)有與冷卻介質(zhì)出口聯(lián)通且和安裝器內(nèi)部聯(lián)通的口。

7.根據(jù)上述1所述的功率半導(dǎo)體器件冷卻裝置，其特征在于：所述冷卻介質(zhì)容器上表面與冷卻介質(zhì)入口相連通的口上設(shè)有冷卻介質(zhì)導(dǎo)引嘴，冷卻介質(zhì)導(dǎo)引嘴高出冷卻介質(zhì)容器上表面。

8.根據(jù)上述1或3或4或5或6或7所述的功率半導(dǎo)體器件冷卻裝置，其特征在于：所述冷卻介質(zhì)容器材料是鋁薄板或塑料。

9.根據(jù)上述3或4或5或6或7所述的功率半導(dǎo)體器件冷卻裝置，其特征在于：所述冷卻介質(zhì)容器和所述安裝器的接觸部分以其制造材料連接成為一體。