[發明專利]一種雙螺旋階梯強制渦流式液冷散熱器及其加工方法

在審

• 申請號: 201811172034.3
• 申請日: 2018-10-09
• 公開（公告）號: CN111029318A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 喻望春;葉博森
• 申請（專利權）人: 深圳市智通電子有限公司
• 主分類號: H01L23/473
• 分類號: H01L23/473;B23P15/26
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 高占元

本發明涉及一種雙螺旋階梯強制渦流式液冷散熱器及其加工方法，包括依次固定為一體的上蓋板、基板和下蓋板；上蓋板和下蓋板中的至少一個設有雙螺旋式階梯凹槽，使冷卻液流過雙螺旋式階梯凹槽時沿螺旋路線流動并產生強制渦流，形成一個或兩個雙螺旋階梯強制渦流式液流通道；基板的一側設有液流入口和液流出口，還設有貫穿頂部和底部且與液流出口相連通的回液導流孔；基板的頂部和底部均開設有與液流入口相連通的導流槽，導流槽由導流槽密封塊密封，導流槽密封塊上開設有進液導流孔。通過設置多層雙螺旋階梯強制渦流式液流通道，有效增強散熱面積及渦流效應，大幅降低半導體器件溫升，提高半導體器件的穩定性和可靠性。

技術領域

本發明涉及散熱器技術領域，更具體地說，涉及一種適用于在大功率晶閘管、電力電子半導體器件上的雙螺旋階梯強制渦流式液冷散熱器及其加工方法。

背景技術

現代電網的電力電子設備對可靠性要求、性能指標、功率密度等要求進一步提高，電力電子設備的熱設計也越來越重要。半導體器件是軌道交通、電力電子設備中的關鍵器件，其工作狀態的好壞直接影響整機可靠性、安全性以及使用壽命，半導體器件的散熱方案除了能有效的散掉熱量之外，可靠性也是至關重要的。

當前半導體器件器件在工作時會產生導通以及開關損耗，因此需要安裝冷卻設備進行散熱，以降低功率器件的結溫，確保半導體器件在允許溫度下正常、可靠運行。目前半導體器件的冷卻方式主要有風冷、液冷和熱管等，隨著器件性能要求和功率密度的進一步提高，對散熱要求也越來越嚴苛。從可靠性考慮，一般選用散熱效率高的液冷散熱器對功率器件進行冷卻，由于小流量大功耗成為一種趨勢，而常規的直槽道結構難以實現高功率密度冷卻要求，需要采用強化散熱技術。

傳統的液冷散熱器是通過在液冷基板上開直槽，再將液冷蓋板與基板在中間夾一層釬料片通過真空釬焊焊接在一起，在蓋板面安裝電子器件，采用的蓋板多為薄壁板結構以降低散熱器傳導熱阻要求。可見現有液冷板流道簡單，水在單層同一平面上冷卻，散熱性能低安全性風險高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了新一代的一種雙螺旋階梯強制渦流式液冷散熱器，解決了軌道交通、電力電子設備現有技術液冷系統無法適應現有電力電子設備中半導體器件功率增加發熱的問題。

本發明的技術解決方案是：本發明提供一種雙螺旋階梯強制渦流式液冷散熱器，包括依次固定為一體的上蓋板、基板和下蓋板；

所述上蓋板和下蓋板中的至少一個設有雙螺旋式階梯凹槽，使冷卻液流過所述雙螺旋式階梯凹槽時沿螺旋路線流動并產生強制渦流，形成一個或兩個雙螺旋階梯強制渦流式液流通道；

所述基板的一側設有液流入口和液流出口，還設有貫穿頂部和底部且與所述液流出口相連通的回液導流孔；所述基板的頂部和底部均開設有與所述液流入口相連通的導流槽，所述導流槽由導流槽密封塊密封，所述導流槽密封塊上開設有進液導流孔；冷卻液經所述液流入口進入所述基板，再經所述進液導流孔流入所述上蓋板/下蓋板或上蓋板和下蓋板上的雙螺旋式階梯凹槽，繼續經所述回液導流孔流入所述液流出口排出。

進一步的，所述上蓋板/下蓋板或上蓋板和下蓋板上設有多層雙螺旋階梯強制渦流式液流通道。

進一步的，所述上蓋板和下蓋板分別通過上釬料板和下釬料板與所述基板以及導流槽密封塊焊接為一體。

進一步的，所述上釬料板和下釬料板上分別設有與所述進液導流孔位置相對應的上釬料板進液導流孔和下釬料板進液導流孔，以及與所述回液導流孔位置相對應的上釬料板回液導流孔和下釬料板回液導流孔。

進一步的，所述導流槽密封塊通過釬焊工藝與所述基板焊接為一體。

為解決技術問題，本發明還提供一種雙螺旋階梯強制渦流式液冷散熱器加工方法，其包括下列步驟：