[實用新型]水冷散熱式功率半導體器件

有效

• 申請號: 201420765511.8
• 申請日: 2014-12-08
• 公開（公告）號: CN204289399U
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 范向平;顧東雷
• 申請（專利權）人: 上海南泰整流器有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;H01L23/367;H01L23/473
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所(普通合伙) 31230
• 代理人: 陳偉勇

技術領域

本實用新型涉及電力半導體技術領域，具體涉及功率半導體器件。

背景技術

實際應用中，單個功率半導體開關器件往往無法實現需要的功能，整流模塊通常由多個功率半導體開關器件連接組成，為保證各整流元件有良好的散熱，常規的風冷通常單獨設置散熱片，造成需要較多的散熱片及較高的安裝成本，不利于整個整流模塊的結構優化，限制了其安裝使用。

實用新型內容

本實用新型目的在于是提供一種水冷散熱式半導體功率器件，以解決上述技術問題。

為了實現上述目的，本實用新型的技術方案如下：

水冷散熱式半導體功率器件，包括一功率半導體模塊，其特征在于，所述功率半導體模塊的一側壁設有一水冷模塊，所述水冷模塊設有一進水口、一出水口；

所述水冷模塊內部設有金屬管路，所述金屬管路的一端與所述進水口連通，所述金屬管路的另一端與所述出水口聯通；

所述水冷模塊的進水口設有一PH值調節過濾模塊，所述PH值調節過濾模塊包括一PH值調節樹脂。

采用水冷模塊對功率半導體模塊進行冷卻，散熱能力較強，允許承載較大的功率。此外，本實用新型通過在傳統的水冷模塊的進水口設有一PH至調節過濾模塊，便于調節水冷模塊水流通道內的水質PH值，防止因為水質的PH值而照成對水流模塊內的金屬管路的腐蝕，提高水冷模塊的使用壽命。

還包括一貯水裝置，所述進水口通過一進水管路連接所述貯水裝置；所述進水口通過出水管路連接所述貯水裝置；

在所述進水管路和所述出水管路中，至少其中之一設有水泵。

進水管路與出水管路通過貯水裝置進行冷卻水的循環利用，通過水泵驅動水流流動。

所述功率半導體模塊還包括一用于封裝的封裝外殼，所述功率半導體模塊固定在所述封裝外殼內；所述封裝外殼內嵌有一溫度傳感器，所述溫度傳感器連接一信號處理模塊，所述信號處理模塊連接一變頻器，所述變頻器連接所述水泵。

本實用新型通過溫度傳感器檢測到功率半導體模塊的溫度，通過變頻器智能的調節水泵的轉速，從而根據實際情況調整水冷模塊內部的水體流速。

所述水冷模塊包括兩個呈板狀的板基體，所述板基體一側開有與所述金屬管路彎曲情況相匹配的溝槽，所述溝槽的橫截面呈半圓弧狀；

兩個所述板基體固定連接形成一與所述金屬管路相匹配的容置槽。

所述溝槽至所述板基體的厚度不大于5mm。

本實用新型通過水冷模塊的結構設計，從而便于板基體與金屬管路的可拆卸連接，便于水冷模塊部件的更換，此外，本實用新型通過限定溝槽至所述板基體的厚度在保證冷卻效果的同時，保證板基體對金屬管路的固定。容置槽用于金屬管路的安裝與放置。

所述溝槽的縱截面呈弧度大于270度的圓弧狀排布于所述板基體一側。

本實用新型溝槽的結構可使板基體內的循環水水流通道得到延長，以增強循環水的作用時間，同時可減小水流阻力。水流在金屬管路內流動時，沒有直角型折彎，而采用了圓弧狀，有助于減少水阻。

所述板基體開有溝槽側還開有一凹槽，所述凹槽距離所述溝槽不大于5mm。

本實用新型通過在溝槽側還設有一凹槽，兩塊板基體固定連接后，兩塊板基體的凹槽相結合，形成一制冷空間，溝槽內設有的金屬管路在對功率半導體模塊進行制冷時，同時也會對凹槽形成的制冷空間進行制冷，同樣的制冷空間也會對功率半導體模塊進行制冷。從而提高了制冷模塊的冷卻面積。

所述凹槽是一圓柱型凹槽，所述凹槽的中心軸線與所述溝槽的中心線處于同一直線上。

所述功率半導體模塊連接一電源輸入端子、整流輸出端子、控制端子，所述電源輸入端子固定在所述封裝外殼的一側，所述整流輸出端子位于所述封裝外殼的上方。

所述功率半導體模塊與所述水冷模塊之間設有絕緣層，所述絕緣層采用導熱硅膠制成的絕緣層。導熱硅膠具有良好的導熱性和絕緣性，有利于增強功率半導體模塊相對于外部的絕緣性，提高電焊機的安全性，同時利于導熱散熱。

所述水冷模塊的進水口設有兩個，分別為第一進水口、第二進水口，所述第一進水口設有的PH值調節過濾模塊是弱酸性陽離子交換樹脂，所述第二進水口設有的PH值調節過濾模塊是弱堿性陰離子交換樹脂；

所述進水管路設有兩個分支，分別為第一分支、第二分支，所述第一分支與所述第一進水口聯通，所述第二分支與所述第二進水口聯通；

所述第一分支上設有第一電磁閥，所述第二分支設有第二電磁閥；