[发明专利]用于电子元器件的鼠笼式风冷散热器

说明书

技术领域

本发明属于用于电子元器件的散热装置的技术领域。

背景技术

进入二十一世纪，随着科学技术，尤其是电子技术的飞速发展，电子仪器及元器件的应用几乎渗透到了民用、工农业、国防军事等各个方面。在民用方面，如家用电器、通讯工具、交通运输工具等；在国防军事方面，如航空航天、原子能控制等领域。因为电子元器件逐渐向高频、高速、高集成化技术的方向发展，以及MEMS(Micro Electro-Mechanical System)技术的进步，在电子仪器设备体积的不断缩小的同时，其功能性和复杂性却逐步增强，从而导致了热密度急剧上升，工作温度也迅速升高。而过高的工作温度是绝大多数电子元器件最严重的危害之一，它会导致单个元器件的失效以至整个电子系统无法正常工作。

大多数电子设备中的主要器件是功率器件(晶体管或MOSFET)。功率管在传递和处理电能的同时，有一部分能量要通过电-热转换的方式消耗掉。为了保持元器件的正常工作，热能必须及时传出器件并有效地散发掉，否则会使元器件因为过高的工作温度而改变特性。如果功率器件的工作环境恶化，电子仪器设备的尺寸却越来越小及总功率大幅度增加，将导致功率器件本身及其表面的热流密度非常大。功率器件(尤其是大功率器件)发热量大，其工作状态的优劣直接影响到整个系统的可靠性。然而仅靠器件本身的散热远远无法满足散热要求，所以需要对其采取合理有效的散热措施，解决功率器件的热输运问题是保证整个电子系统正常工作的关键。与本发明相近的现有的散热器由风扇、风扇罩构成，风扇装在功率管的散热面处，这种结构的散热效率已经远不能满足电子元器件的散热要求。综上所述，有效解决电子元器件(特别是功率器件)的热输运问题已成为当今电子系统设备设计的关键技术。

在实际应用中，温度对电子元器件及电子仪器设备的影响主要体现在以下几个方面：

第一，文献资料表明，当工作温度的变化超过±15℃时，会极大地降低元器件的寿命和可靠性，对于集成电路，结温每升高10℃，发生故障的频率就增加一倍。当工作温度变化超过±20℃时，电子元器件失效率可达到8.1倍，单个元器件的失效进而会导致整个电子设备的失效。

第二，温度几乎对所有晶体三极管参数都有影响，这些参数的变化直接危及器件的安全使用。同时，温度过高还会使半导体器件的工作点漂移，出现失真等电性能恶化的情况。

第三，温度对大功率晶体管的影响尤其严重。通常把晶体管集电极最大允许耗散功率在1瓦以上，或最大集电极电流在1安培以上的三极管称为大功率晶体管，其内部结构和工作原理都和小功率晶体管相似，一般由三层半导体、两个PN结组成。分为NPN型和PNP型两种结构，又称为双极型晶体管。大功率晶体管电路通常采用共发射极接法。大功率晶体三极管的体积比较大，其外壳上有安装孔，以便于将管子安装在外部散热器上。对于大功率晶体三极管而言，仅仅靠管子的外壳散热是远远不够的。例如，一只功率为50瓦的硅低频大功率晶体三极管，如果不外加有效的散热器工作，其允许的最大耗散功率仅为2～3瓦。

由于温度对电子元器件和电子系统都有较大的影响，尤其是对大功率管而言，使器件发出的热量能通过散热系统尽快地发散出去，从而保证功率器件内部的结温始终保持在允许的结温之内。因此及时高效的热输运是非常重要的。对于提高电子元器件及系统的可靠性、稳定性等方面都有着重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，设计出一种新型的风冷式散热器，可应用在多个大功率管串并联使用的场合，可有效地提高功率器件的散热效率，保证元器件及系统安全、可靠、高效地工作。

一种用于电子元器件的鼠笼式风冷散热器，由风扇2、风扇罩3构成，其特征在于，结构还有散热体1；所述的风扇2和风扇罩3有两个；所述的散热体1是两端开口的方筒形状，两端分别由内向外各安装一个风扇2和一个风扇罩3；从一端看去两个风扇2的旋转方向是相同的；电子元器件安装在散热体1内。

需要注意的是，两个风扇的旋转方向一定要保持一致，从而形成风洞效应，提高散热效率。

电子元器件(如功率管)安装在散热体内，电子元器件的散热面与散热体1侧面紧密接触，且两者之间要均匀涂有导热硅脂。各功率管之间的距离最好保证相邻功率管发热强度叠加后是均衡的，不出现发热强度集中突出的情况。