一种采用冷却技术延长使用寿命的功率半导体模块论文和设计-酒井雅弘

全文摘要

本实用新型涉及一种采用冷却技术延长使用寿命的功率半导体模块，所属电力转换装置技术领域，包括功率半导体模块，功率半导体模块下端设有与功率半导体模块相活动式触接的风冷散热组件，功率半导体模块外围设有与风冷散热组件相贴合的液冷散热体，液冷散热体与功率半导体模块间设有冷凝管，冷凝管端口设有循环泵，风冷散热组件外侧设有与循环泵相电路连通的控制柜，功率半导体模块上端设有与控制柜相电路连通的温度感应器。具有结构紧凑、强度高、冷却程度均匀、散热快、可靠性高、使用寿命长、节能降耗和易于使用的特点。延长了使用寿命，提高了产品质量。

主设计要求

1.一种采用冷却技术延长使用寿命的功率半导体模块，其特征在于：包括功率半导体模块（4），所述的功率半导体模块（4）下端设有与功率半导体模块（4）相活动式触接的风冷散热组件（6），所述的功率半导体模块（4）外围设有与风冷散热组件（6）相贴合的液冷散热体（2），所述的液冷散热体（2）与功率半导体模块（4）间设有冷凝管（5），所述的冷凝管（5）端口设有循环泵（7），所述的风冷散热组件（6）外侧设有与循环泵（7）相电路连通的控制柜（1），所述的功率半导体模块（4）上端设有与控制柜（1）相电路连通的温度感应器（3）；所述的功率半导体模块（4）包括功率半导体（8），所述的功率半导体（8）下端设有与风冷散热组件（6）相嵌接的绝缘基座（9），所述的绝缘基座（9）内设有若干与风冷散热组件（6）相活动式触接的水银柱管（10）。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种采用冷却技术延长使用寿命的功率半导体模块，其特征在于：所述的风冷散热组件（6）包括散热架（12），所述的散热架（12）侧边设有风机（11），所述的散热架（12）内设有若干与风机（11）相垂直式插接的散热片（13）。

3.根据权利要求1所述的一种采用冷却技术延长使用寿命的功率半导体模块，其特征在于：所述的水银柱管（10）包括管体（14），所述的管体（14）端口设有与管体（14）相活动式密封套接的活塞柱（16），所述的活塞柱（16）与管体（14）间设有水银（15）。

4.根据权利要求3所述的一种采用冷却技术延长使用寿命的功率半导体模块，其特征在于：所述的活塞柱（16）与风冷散热组件（6）相活动式触接。

5.根据权利要求1所述的一种采用冷却技术延长使用寿命的功率半导体模块，其特征在于：所述的冷凝管（5）呈“U”形。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电力转换装置技术领域，具体涉及一种采用冷却技术延长使用寿命的功率半导体模块。

背景技术

功率半导体模块就是按一定功能、模式的组合体，功率半导体模块是大功率电子电力器件按一定的功能组合再灌封成一体。功率半导体模块可根据封装的元器件的不同实现不同功能，功率半导体模块配用风冷散热可作风冷模块，配用水冷散热可作水冷模块等。半导体功率模块有魔镜、MOS - FET二极管、塞里斯塔等种类。这些材料需要绝缘结构，可使用半导体芯片、绝缘材料、散热板、铜电极、以及铝丝等多种材料。由于这些材料的热膨胀率的不同，接合部受到热压力。长时间使用的话，会因积存的损伤而损坏。由于增加热压力的时间轴的不同，寿命模式被分成能量循环寿命和服务周期寿命两种。

由于瞬时温度变化，在半导体芯片下的焊料和电极连接的铝线受到损伤是能量循环寿命。另一方面，比较温度周期较长，绝缘基板和放热板的焊料，受热压力使得服务周期寿命缩短。

发明内容

本实用新型主要解决现有技术中存在结构复杂、可靠性差、使用不方便和散热效果差的不足，提供了一种采用冷却技术延长使用寿命的功率半导体模块，其结构紧凑、强度高、冷却程度均匀、散热快、可靠性高、使用寿命长、节能降耗和易于使用的特点。延长了使用寿命，提高了产品质量。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种采用冷却技术延长使用寿命的功率半导体模块，包括功率半导体模块，所述的功率半导体模块下端设有与功率半导体模块相活动式触接的风冷散热组件，所述的功率半导体模块外围设有与风冷散热组件相贴合的液冷散热体，所述的液冷散热体与功率半导体模块间设有冷凝管，所述的冷凝管端口设有循环泵，所述的风冷散热组件外侧设有与循环泵相电路连通的控制柜，所述的功率半导体模块上端设有与控制柜相电路连通的温度感应器。所述的功率半导体模块包括功率半导体，所述的功率半导体下端设有与风冷散热组件相嵌接的绝缘基座，所述的绝缘基座内设有若干与风冷散热组件相活动式触接的水银柱管。

作为优选，所述的风冷散热组件包括散热架，所述的散热架侧边设有风机，所述的散热架内设有若干与风机相垂直式插接的散热片。散热片提高散热通风性，加快空气流速，提升散热效果。

作为优选，所述的水银柱管包括管体，所述的管体端口设有与管体相活动式密封套接的活塞柱，所述的活塞柱与管体间设有水银。

作为优选，所述的活塞柱与风冷散热组件相活动式触接。根据温升情况，合理散热，避免无效浪费能源。

作为优选，所述的冷凝管呈“U”形。添加冷却面积，提高散热效果。

=本实用新型能够达到如下效果：

本实用新型提供了一种采用冷却技术延长使用寿命的功率半导体模块，与现有技术相比较，具有结构紧凑、强度高、冷却程度均匀、散热快、可靠性高、使用寿命长、节能降耗和易于使用的特点。延长了使用寿命，提高了产品质量。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型中的功率半导体模块与风冷散热组件的安装结构示意图。

图3是本实用新型中的风冷散热组件的结构示意图。

图4是本实用新型中的水银柱管的结构剖视图。

图中：控制柜1，液冷散热体2，温度感应器3，功率半导体模块4，冷凝管5，风冷散热组件6，循环泵7，功率半导体8，绝缘基座9，水银柱管10，风机11，散热架12，散热片13，管体14，水银15，活塞柱16。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：如图1、图2、图3和图4所示，一种采用冷却技术延长使用寿命的功率半导体模块，包括功率半导体模块4，功率半导体模块4下端设有与功率半导体模块4相活动式触接的风冷散热组件6，风冷散热组件6包括散热架12，散热架12侧边设有风机11，散热架12内设有15块与风机11相垂直式插接的散热片13。功率半导体模块4外围设有与风冷散热组件6相贴合的液冷散热体2，液冷散热体2与功率半导体模块4间设有冷凝管5，冷凝管5呈“U”形。冷凝管5端口设有循环泵7，风冷散热组件6外侧设有与循环泵7相电路连通的控制柜1，功率半导体模块4上端设有与控制柜1相电路连通的温度感应器3。控制柜1分别与温度感应器3、风机11和循环泵7相电路连通。

功率半导体模块4包括功率半导体8，功率半导体8下端设有与风冷散热组件6相嵌接的绝缘基座9，绝缘基座9内设有16组与风冷散热组件6相活动式触接的水银柱管10。水银柱管10包括管体14，管体14端口设有与管体14相活动式密封套接的活塞柱16，活塞柱16与风冷散热组件6相活动式触接。活塞柱16与管体14间设有水银15。

当功率半导体8运行时，温度升温时，水银15膨胀，使得活塞柱16与风冷散热组件6触接后。驱动风机11启动，对功率半导体8进行风冷降温。当风冷降温时，温度感应器3温度过高达到40～50度时。此时，控制柜1控制循环泵7启动，采用冷凝管5对功率半导体8进行快速的液体流动式降温。冷凝管5内的介质为水。

综上所述，该采用冷却技术延长使用寿命的功率半导体模块，具有结构紧凑、强度高、冷却程度均匀、散热快、可靠性高、使用寿命长、节能降耗和易于使用的特点。延长了使用寿命，提高了产品质量。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范实施例的细节，而且在不背离实用新型的基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

总之，以上所述仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。

设计图

一种采用冷却技术延长使用寿命的功率半导体模块论文和设计

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