一種功率元器件共用散熱器的二級散熱構造的製作方法

2023-05-28 03:02:16

專利名稱：一種功率元器件共用散熱器的二級散熱構造的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種功率元器件的散熱構造，特別是一種功率元器件共用散熱器的二級散熱構造。
背景技術：
在開關電源、電機驅動控制器等多路功率元器件共用一個散熱器的場合，功率元器件散熱是一個重要的問題。由於多路功率元器件共用一個鋁散熱器，就必須使功率元器件與共用鋁散熱器之間絕緣，目前在各路開關元器件與鋁散熱器之間採用絕緣導熱布或絕緣導熱膜隔離。由於絕緣導熱布或絕緣導熱膜的導熱係數很小，通常只有不足鋁散熱器的百分之一，使功率元器件的管芯熱量散不出來。目前絕 大多數大功率開關電源、電機驅動控制器採用多管並聯結構，即用多個功率元器件去分擔大電流負載，使得每個功率元器件的電流較小，產生的熱量也小，以期解決散熱問題。這樣不但增加了成本，還造成了多管共同工作時的均流問題，而影響均流的主要因素阻抗，在設計、生產過程中都很難掌控，成為影響開關電源、電機驅動控制器壽命的另一個主要原因。
發明內容本實用新型為了解決現有技術方案的不足，提供了一個結構簡單、散熱速度快、成本低、質量可靠、安裝方便的一種功率元器件共用散熱器的二級散熱構造。本實用新型是這樣實現的一種功率元器件共用散熱器的二級散熱構造在傳統的由共用散熱器、絕緣導熱層、功率元器件組成的散熱結構中的絕緣導熱層與功率元器件之間加入一個功率單元散熱片。使傳統的共用散熱器的功率元器件主要散熱途徑由功率元器件到絕緣導熱層，到共用散熱器；改變為功率元器件共用散熱器的二級散熱構造的由功率元器件到功率單元散熱片，到絕緣導熱層，到共用散熱器。所述共用散熱器為鋁製的散熱器殼體與安裝過渡部分。所述絕緣導熱層為導熱係數遠大於空氣導熱係數的絕緣材料製造的絕緣導熱布或絕緣導熱膜或可凝固的絕緣導熱膠。所述功率單元散熱片的材料為鋁或鋁合金或銅。所述絕緣導熱層和功率單元散熱片可以是預先製造結合好的整體。與功率元器件接觸的部分是功率單元散熱片，絕緣導熱層處於功率元器件與功率單元散熱片接觸面的對面或平行截面的位置。所述功率元器件主要指直插功率開關管。所述功率元器件的散熱面與功率單元散熱片緊密接觸。顯然，由於功率單元散熱片與功率元器件直接接觸，可使得功率元器件管芯的熱量以比傳統散熱方式高一百多倍(功率單元散熱片的材質為鋁或鋁合金)或二百多倍(功率單元散熱片的材質為銅)的速度迅速傳導到功率單元散熱片上；由於功率單元散熱片與絕緣導熱層的接觸面積大於傳統散熱方式的功率元器件與絕緣導熱層的接觸面積的數倍，因而，功率單元散熱片上的熱量又以比傳統散熱方式高數倍的速度傳導的共用散熱器上。以功率單元散熱片採用的材料為鋁合金AA1070且表面面積為10cm2，絕緣導熱層採用最好的導熱係數為2. 5的絕緣導熱膜為例，本實用新型的一種功率元器件共用散熱器的二級散熱構造的功率元器件到共用散熱器的散熱速度較傳統方式提高了 300多倍。起到了散熱速度放大作用。本實用新型有針對性解決功率元器件的管芯散熱問題，有效降低功率元器件管芯溫度，不但延長功率元器件壽命，而且在相同電流的條件下有效減少功率元器件使用數量。既提高了質量，又降低了成本。在已經應用的傳統散熱方式的30隻 功率元器件的三相直流無刷電動車控制器中，同等功率的條件下，使功率元器件減少到18隻。同時無故障率也有很大的提高。每個控制器減少器件成本近20元人民幣。

圖I、側向示意圖圖2、A_A向放大示意圖圖3、安裝示意圖圖中包括共用散熱器1，絕緣導熱層2，功率單元散熱片3、功率元器件4，安裝固定板5。
具體實施方式
如圖I所示的側向示意圖，一種功率元器件共用散熱器的二級散熱構造主要由共用散熱器1，絕緣導熱層2，功率單元散熱片3、功率元器件4，安裝固定板5組成。每個功率單元由功率元器件4緊密接觸功率單元散熱片3，功率單元散熱片3緊密接觸絕緣導熱層2，絕緣導熱層2緊密接觸共用散熱器1，如圖3所示用安裝固定板5通過螺栓將每個功率單元緊密固定在共用散熱器I上。當電路工作時，功率元器件4產生的熱量以功率單元散熱片3所決定的高導熱係數很快被傳導輻射到功率單元散熱片3中，功率單元散熱片3中的熱量在以數倍傳統散熱結構的速度通過絕緣導熱層2傳導到共用散熱器I。以絕緣導熱層2的材料結構完全相同且功率單元散熱片3面積為10平方釐米為例，功率元器件4管芯產生的熱量傳導散出的速度提高了一百到數百倍，而這些熱量被傳導散出的共用散熱器I提高到8倍左右(不計功率單元散熱片3通過空氣散熱部分)。
權利要求1.一種功率元器件共用散熱器的ニ級散熱構造，其特徵在於每個功率単元主要由依次安裝的共用散熱器(I)、絕緣導熱層(2)、功率単元散熱片(3)、功率元器件(4)構成。
2.根據權利要求I所述的ー種功率元器件共用散熱器的ニ級散熱構造，其特徵在於用安裝固定板(5)通過螺栓將每個功率単元緊密固定在共用散熱器(I)上。
3.根據權利要求I所述的ー種功率元器件共用散熱器的ニ級散熱構造，其特徵在於功率単元散熱片(3)的材料為鋁或鋁合金或銅。
4.根據權利要求I所述的ー種功率元器件共用散熱器的ニ級散熱構造，其特徵在於絕緣導熱層(2)為絕緣導熱膜或絕緣導熱布或可凝固的絕緣導熱膠。
5.根據權利要求I所述的ー種功率元器件共用散熱器的ニ級散熱構造，其特徵在於所述絕緣導熱層(2)和功率単元散熱片(3)可以是預先製造結合好的整體，接觸功率元器件(4)的部分為功率単元散熱片(3)，絕緣導熱層(2)處於與功率元器件(4)和功率単元散熱片(3)接觸面的對面或平行截面的位置。
專利摘要本實用新型是一種功率元器件共用散熱器的二級散熱構造。在多路功率元器件共用散熱器的場合，必須使每路功率元器件與共用散熱器之間絕緣。傳統採用絕緣導熱布或絕緣導熱膜隔離的多管並聯方式，用多管並聯結構降低單管的發熱量不但增加了成本，還造成了多管共同工作時的均流問題，成為影響功率元器件壽命的另一個主要原因。本實用新型採用在傳統的散熱結構中的絕緣導熱層與功率元器件之間加入功率單元散熱片的二級散熱構造。功率單元散熱片面積為10平方釐米時，功率元器件管芯產生的熱量傳導出的速度提高了近百倍，而這些熱量被傳導到共用散熱器的速度提高了8倍，多管並聯的功率元器件數量減少40％。
文檔編號H05K7/20GK202444730SQ201220031220
公開日2012年9月19日 申請日期2012年2月1日 優先權日2012年2月1日
發明者胡廣武 申請人:北京東方智明科技有限公司