[发明专利]内胆式蒸发冷却装置蒸发室

说明书

技术领域

本发明涉及蒸发冷却装置的蒸发室，尤其是一种铜、铝等薄金属板做内胆，钢、不锈钢等金属做外加 固框架的蒸发冷却装置蒸发室。

技术背景

中国专利CN2824289公开了一种开关电源的全系统非消耗性冷剂重力循环蒸发冷却装置，专利中列举 了几种蒸发室的结构，由于冷媒有一定的压力，蒸发室要有一定的机械强度，为了保证与半导体功率器件 的热接触，贴装表面需加工成很高的光洁度和平整度，这都增加成本。

发明内容

本发明的目的就在于满足蒸发室的密封性、耐压强度和与半导体功率器件接触面要求的情况下，降 低材料和加工工艺成本。铜铝金属具有良好的导热性能，机械加工易形成光洁的表面，尤其是铜非常容易 通过焊接、卡压形成密封腔体，是制造空调器通用零部件最常用的金属，但其价格较高，且机械强度远低 于钢和不锈钢材。

用薄铜板制作内胆，实现良好的密封和热接触，用钢、不锈钢等金属做外加固框架满足强度要求的 蒸发冷却装置蒸发室对大功率开关电源冷却，应是很好的选择。

毫无疑问本技术也可以应用于其它高功率密度的装置。

图(1)为本发明的一种典型内胆式蒸发冷却装置蒸发室。图中1为被冷却的半导体功率器件，2为 用薄金属板，以铜板为最好，制作的内胆，3为由高机械强度的金属如钢、不锈钢等材料制成外套卡箍，4 为兼做电输出引线的金属压板，5和6也为电输出引线，7为液体冷媒入口，8为气体冷媒出口。液体冷媒 入口7和气体冷媒出口8则分别与位于其上边蒸发冷却系统冷凝器下部的液体冷媒出口和上部的气体冷媒 入口连接。

工作时蒸发室内胆2与蒸发冷却系统的冷凝器共同构成一个封闭的腔体，内部充有冷媒，在系统的 工作温度范围内，选取冷媒的工作压力应在10-30个大气压，以保证内胆的外表面与半导体功率器件有 良好的热接触，同时对结构的强度要求又不会太高。内胆铜板的厚度以0.5-2mm为宜，半导体功率器件 的导热面积越大、铜板的厚度越大。

大功率的IGBT、二极管整流桥、可控硅模块，其换热底面的面积可达50-100cm²，最高工作温度时 底面压力可达数吨，现有的功率模块结构自身难于承受，本发明采用由铸造或焊接工艺生产的专用框架将 模块固定于内胆式蒸发室的外加固框架上。如图2中的4。

图3所示为本发明的以密封为主要目的内胆式蒸发冷却装置蒸发室。发热的变压器、电感器1置于 蒸发室内部，由穿板接头4实现电连接，蒸发室内胆2可由普通钢板或不锈钢板焊接或结合拉伸成型制造， 外加固框架由角钢或槽钢构成网格状部件再由螺栓组合而成。此种方式可极大的减轻蒸发室的重量，减小 密封系统的制作难度。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明：

附图说明

图1是本发明的一种安装有塑封半导体功率器件的内胆式蒸发冷却装置蒸发室；

图2是本发明的一种安装有半导体功率模块的内胆式蒸发冷却装置蒸发室；

图3是本发明的一种腔室内置有发热部件以密封为主要目的内胆式蒸发冷却装置蒸发室；

图4是本发明的多面体形状内胆式蒸发冷却装置蒸发室。

图5是长方形内胆的带有安装螺栓外套箍。

具体实施方式

图(1)给出了一种安装有塑封半导体功率器件的内胆式蒸发冷却装置蒸发室结构。图中1为被冷却 的半导体功率器件，2为用薄金属板，以铜板为最好，制作的内胆，3为外套卡箍，由高机械强度的金属 如钢、不锈钢等材料制成，4为兼做电输出引线的金属压板，5和6也为电输出引线，7为液体冷媒入口， 8为气体冷媒出口，9为紧固螺栓。内胆2为长方形的密封腔体，液体冷媒入口7和气体冷媒出口8分别 焊装于内胆2的下面和上面，内胆左右表面的宽度大于前后表面，并且应通过抛光等方式提高光洁度，半 导体功率器件1的导热面贴装于内胆2的左右表面。根据电连接的需要可在功率器件的外表面设置2到3 层引线板，最外层的引线板做成U形强化后可兼做压板。图1中采用了外部的螺栓9将两个侧面安装的组 件连接固定，并抵抗蒸发室内的压力，使半导体功率器件1与内胆2形成良好的热接触。外套卡箍也可加 工成图5所示的结构，焊接于卡箍300上的螺栓301可代替图1中的为紧固螺栓9，压板可为独立的紧构 件，电连接也可置于外部。