[實用新型]液體直接接觸式冷卻器

有效

• 申請號: 201720096690.4
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN206412347U
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: 王偉;呂松浩;李雪;徐凌燕
• 申請（專利權）人: 廣東合一新材料研究院有限公司
• 主分類號: H01L23/427
• 分類號: H01L23/427;H01L23/473
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司44224
• 代理人: 王雯雯,萬志香

技術領域

本實用新型涉及功率器件的冷卻技術領域，特別是涉及一種液體直接接觸式冷卻器。

背景技術

在實際工作中，高度集成的大功率器件產生的熱量會使芯片溫度升高，如果散熱緩慢，就有可能使芯片溫度升高到超過所允許的最高結溫，器件的性能將顯著下降，并且不能穩定工作，甚至可能會直接燒壞。因此控制大功率器件的升溫速度，使芯片內部溫度始終維持在允許的結溫之內，保證機器穩定運行，成為大功率器件技術領域研究的重點和難題。

由于功率器件需要絕緣保護，功率器件的散熱多采用風冷散熱模式和水冷板散熱器。當采用風冷散熱模式時，空氣的比熱容較小，通過空氣帶走的熱量相對較小，面對結構日益緊湊而功率日益增大的功率器件，風冷散熱模式無法滿足散熱需求。當采用水冷板散熱器時，將大功率器件直接貼附在水冷板散熱器的表面，通過冷卻水的循環流動來散熱，這種散熱方式一方面可能出現漏液導致停機，另一方面水冷基板散熱器長期使用形成的水垢會大幅降低導熱系數，并且接觸熱阻大，無法大功率器件的滿足散熱需求。

實用新型內容

基于此，有必要提供一種提高冷卻效果的液體直接接觸式冷卻器。

一種液體直接接觸式冷卻器，用于功率器件的散熱，包括冷卻器本體、第一換熱結構和循環泵；

所述冷卻器本體具有冷卻腔體和與所述冷卻腔體相連通的散熱口；所述冷卻腔體用于填充冷卻介質，并用于通過所述散熱口使所述冷卻介質能夠直接接觸所述功率器件的散熱表面；所述冷卻器本體至少圍繞所述散熱口的周邊部分用于與所述散熱壁密封配合；

所述第一換熱結構的冷卻通道與所述冷卻腔體通過回流管道相連通；

所述循環泵設于所述回流管道上，用于使從所述冷卻腔體內流出的所述冷卻介質經所述第一換熱結構冷卻后回流至所述冷卻腔體內。

在其中一個實施例中，所述散熱口設于所述冷卻器本體的一側壁的中部。

在其中一個實施例中，所述冷卻器本體的循環出液口位于所述冷卻腔體的底部，所述循環出液口與所述回流管道相連通。

在其中一個實施例中，所述冷卻器本體的循環進液口位于所述冷卻腔體的頂部，所述循環進液口與所述回流管道相連通；當所述冷卻器本體與所述功率器件密封配合時，在所述冷卻腔體內，所述冷卻介質的填充量至少能夠淹沒所述散熱口。

在其中一個實施例中，所述液體直接接觸式冷卻器還包括噴射結構，所述噴射結構位于所述冷卻腔體內且朝向所述散熱口設置，所述噴射結構的儲液腔與所述第一換熱結構的所述冷卻通道相連通；所述冷卻腔體內位于所述散熱口的下方為用于填充所述冷卻介質的積液部。

在其中一個實施例中，所述噴射結構包括噴射板，所述噴射板上布滿噴孔以用于使從所述冷卻通道冷卻回流的所述冷卻介質噴向所述散熱口。

在其中一個實施例中，所述噴射結構包括噴嘴，所述噴嘴朝向所述散熱口設置以使從所述冷卻通道冷卻的所述冷卻介質以霧化狀噴向所述散熱口。

在其中一個實施例中，所述噴嘴有多個，多個所述噴嘴呈陣列設置。

在其中一個實施例中，所述液體直接接觸式冷卻器還包括第二換熱結構，所述第二換熱結構具有冷凝通道，所述冷凝通道與所述冷卻腔體相連通，用于從積液部揮發后的冷卻介質冷凝回流至所述冷卻腔體內。

在其中一個實施例中，所述第二換熱結構設于所述冷卻器本體上，且位于所述冷卻腔體的頂端。

上述直接接觸式冷卻器包括冷卻器本體、換熱結構和循環泵，所述冷卻腔體用于填充冷卻介質，至少圍繞所述散熱口的周邊部分用于與所述散熱壁密封配合，所述循環泵設于冷卻器本體和換熱結構之間以形成循環回路。上述直接接觸式冷卻器中的冷卻介質可以直接與功率器件的散熱表面相接觸進而帶走熱量，一方面相對于空氣比熱容較小的散熱方式，消除了傳統功率器件的散熱表面與冷卻器的散熱板的接觸熱阻，可顯著提高傳熱性能；另一方面通過冷卻介質的循環流動，換熱結構不斷帶走熱量，整體上大大提高了功率器件的散熱效率。同時，上述液體直接接觸式冷卻器工作時，可以使功率器件的散熱表面的溫度均勻，提高功率器件的使用壽命。

進一步地，通過設置噴射結構直接噴射冷卻介質到功率器件的散熱表面或使冷卻介質霧化發生相變吸熱，可以進一步提高功率器件的散熱效率。

附圖說明

圖1為實施例1的液體直接接觸式冷卻器的結構示意圖；

圖2為實施例2的液體直接接觸式冷卻器的結構示意圖；

圖3為實施例3的液體直接接觸式冷卻器的結構示意圖。

具體實施方式