Блок полупроводниковых приборов

 

Изобретение относится к области полупроводникового (ПП) приборостроения и может быть использовано для охлаждения силовых полупроводниковых приборов таблеточного типа, устанавливаемых в блоки столбового типа. Цель - повышение эффективности охлаж- .. дения, а также надежности и технологичности конструкции блока ПП приборов . Она достигается тем, что по мень шей мере одна из стенок испарителя прикреплена к корпусу испарителя с помощью упругого элемента (УЭ) 5, например , в виде гофра, выступы котороо го расположены один против другого с возможностью контакта их опорных по3 г f СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„.8Ф, 1305901 (51)4 Н 05 К 7/20 Н 01 L 23/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3942599/24-21 (22) 13.08.85 (46) 23.04.87. Бюл. к« 15 (71) Производственное объединение

"Харьковский электромеханический завод" и Всесоюзный электротехнический институт им. В.И. Ленина (72) В.С. Лабковский, А.А. Ткаченко, Т.К. Котляревская, И.И. Фейгельман, В.M. Бабайлов, И.В. Кубышкин и А.Г. Курский (53) 621.396.67.7(088.8) (56) Исакеев А.И. и др. Эффективные способы охлаждения силовых полупроводниковых приборов, 1982, с.l05l1l, рис. 5-1.

Патент Японии 11« 52-25300, кл. 99(5)С4, опублик. 1977. (54) БЛОК ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ (57) Изобретение относится к области полупроводникового (ПП) приборостроения и может быть использовано для охлаждения силовых полупроводниковых приборов таблеточного типа, устанавливаемых в блоки столбового типа.

Цель — повышение эффективности охлаж- .. дения, а также надежности и технологичности конструкции блока HP. приборов. Она достигается тем, что по мень шей мере одна из стенок испарителя прикреплена к корпусу испарителя с помощью упругого элемента (УЭ) 5, например, в вице гофра, выступы которо- а го расположены один против другого с возможностью контакта их опорных по1305901 верхностей, одна из которых имеет сферическую форму. В описании изобреИзобретение относится к устройствам для охлаждения преимущественно силовых полупроводниковых приборов таблеточного типа, устанавливаемых в блоки столбового типа, которые могут быть использованы, например, в тиристорных приводах, а также тиристорных источниках питания °

Цель изобретения — повышение эффективности охлаждения и технологичности, а также повышение надежности путем исключения взаимодействия кипящей жидкости с материалом припоя.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, общий вид спереди (с вырывом); на фиг. 2 — то же, вид сбоку; на фиг. 3 — испаритель, вариант выполнения; на фиг. 4 — то же, другой вариант выполнения.

Испаритель содержит корпус с ппос-2О копараллельными стенками с установочными площадками 1 и 2 и с внутренними выступами 3 и 4 соответственно. По меньшей мере одна из указанных сте25 нок прикреплена к остальной части корпуса испарителя с помощью периметрического гибкого элемента 5, например кольцевого гофра. Другая стенка также может быть прикреплена к остальной части корпуса испарителя с помощью гибкого элемента 5 ° Выступы

3 и 4 служат для развития теплопередающей поверхности и выполнены как одно целое с соответствующими стенками. Торцовая часть выступа 3 имеет 35. форму сферы, а его тело — например, форму усеченного конуса, большее основание которого является установочной площадкой 1. Выступ 4 может иметь исполнение, одинаковое с исполнением 40 выступа 3. Выступы 3 и 4 выполнены из материала с высокой электро- и теплопроводностью, например из меди, расположены один напротив другого и соприкасаются один с другим торцовы- 45 ми опорными поверхностями.

Корпус испарителя может быть выполнен из двух металлических листотения даны различные конструктивные выполнения УЭ 5. 5 з,п. ф-лы, 4 ил. вых конструкций 6 и 7 (фиг. 3), например из меди, соединенных между собой по периметру, в частности сваркой в центральной плоскости симметрии испарителя. Конструкции 6 и 7 в своей центральной части повторяют форму соответствующих выступов 3 и 4 так, что при этом с наружной части корпуса образуются полости, в которых расположены и укреплены, например, с помощью пайки соответствующие установочные площадки 3 и 4. Этот вариант предусматривает также, что гибкий элемент 5 содержится в конструкции 6 (либо в обеих конструкциях 6 и 7) и выполнен с ней заодно. На поверхности центральной части конструкций 6 и 7 выполнены, в частности, насечки для развития теплопередающей поверхности выступов 3 и 4. Корпус испарителя имеет дискообразную форму и частично заполнен испаряющейся жидкостью, нейтральной к материалу внутренней поверхности корпуса, например водой. К корпусу испарителя прикреплен конденсатор, выполненный, например, в виде комплекта оребренных трубок 8, сообщающихся с испарителем.

Последний по меньшей мере одной из контактных площадок 1 и 2 своего корпуса состыкован с основанием охлаждаемого полупроводникового прибора 9.

При сборке охлаждаемых силовых полупроводниковых приборов таблеточного типа в столбы плоскопараллельные стенки корпуса испарителя своими установочными площадками 1 и 2 соприкасаются с основаниями этих приборов 9, и в процессе стягивания их, например, стяжными винтами 10 каждая из указанных пар испытывает прижимные усилия. Внутри каждого испарителя происходит самоустановка шаровой опоры в положение, которое она занимает в непосредственной зависимости от степени взаимной непараллельности каждой пары контактирующих поверхнос1305901 тей. Возможность такой самоустановки обеспечивается наличием по меньшей мере одного на испаритель гибкого элемента 5, позволяющего изменять положение установочных площадок 1 и 2 относительно оснований полупроводниковых приборов 9 и, таким образом, полностью выбирать зазоры между ними.

Благодаря наличию этих гибких элементов 5 в сочетании с шаровыми опо- 10 рами в процессе сборки столба он выравнивается, и конденсаторы всех термосифонов устанавливаются в строгой параллельности. Положение шаровых опор в полостях испарителей фиксиру- 15 ется стяжными винтами 10.

В процессе работы устройства вы— деляемое от токовой нагрузки тепло передается через основания полупроводниковых приборов к установочным пло- 20 щадкам 1 и 2 и соответственно к выступам 3 и 4, которые рассеивают тепло в жидкости, например в воде. Жидкость испаряется и отбирает тепло на парообразование с выступов 3 и 4. Па-25 ры поступают в трубки 8 конденсаторов, которые преимущественно принудительно охлаждаются, пары конденсируются, и жидкость возвращается в испаритель. В зоне контактирования выс-30 тупов 3 и 4, а также в углублениях насечек происходит наиболее интенсивный процесс парообразования за счет увеличения скорости перемещения пузырьков в испаряющейся жидкости у вершин угла, образующегося в сечениях шаровой опоры и насечки.

Другим вариантом выполнения выступа 4 является выступ в виде усеченного конуса, на меньшее основание кото-40 рого опирается сферическая поверхность выступа 3. На этом основании, в частности, выполнена лунка для размещения шаровой сферы выступа 3 (фиг. 4). В другом варианте выполне- 45 ния корпуса испарителя к плоскопараллельным стенкам корпуса с выступами

3 и 4 прикреплены с помощью сварки гибкие элементы 5, которые с другой стороны припаяны к остальной части 50 корпуса.

Изобретение обеспечивает повышение эффективности охлаждения путем снижения контактного термического сопротивления, повышение технологич- 55 ности за счет снижения требований к изготовляемым деталям, снижает вероятность деформации контактирующих поверхностей корпуса испарителя и охлаждаемого прибора.

Формула изобретения

1. Блок полупроводниковых приборов, содержащий столбы чередующихся между собой полупроводниковых приборов и частично заполненных жидкостью испарителей, на стенках которых с внутренней стороны выполнены выступы с опорными поверхностями, а с наружной стороны расположены установочные площадки с возможностью теплового контакта с полупроводниковыми приборами, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения, надежности и технологичности конструкции, одна из стенок кажцого испарителя снабжена упругим элементом, который выполнен в виде гофра по периметру стенки, а его выступы расположены один напротив другого с возможностью контакта их опорных поверхностей, причем опорная поверхность одного выступа выполнена сферической формы.

2. Блок по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что другая стенка каждого испарителя снабжена упругим элементом, выполненным в виде гофра по его периметру.

3. Блок по пп.1 и 2, о т л и— ч а ю шийся тем, что гофр упругого элемента выполнен кольцевой формы.

4. Блок по пп.1-3, о т л и ч а юшийся тем, что опорная поверхность другого выступа каждого испарителя выполнена сферической формы.

5. Блок по пп.1-3, о т л и ч а ю— шийся тем, что опорная поверхность одного из выступов каждого испарителя выполнена вогнутой.

6. Блок по пп.1-3, о т л и ч а ю— шийся тем, что стенки каждого испарителя с гофрами ч выступами выполнены из тонколистового материала, а установочные площадки выполнены в виде профилированных вставок, жестко соединенных со стенками испарителя с их внешней стороны.

1305901

Составитель С. Дуцкин

Редактор И., Горная Техред Л.Сердюкова Корректор А. Обручар

Заказ 1468/57 Тираж Я02 Подписное

ВНИИПИ Государственного комите га СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Произвоцственно-полиграфическое прецлриятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4