[实用新型]一种适用于存在局部热点的高热流密度电力电子元器件的微槽道换热器

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及换热器，具体将涉及一种适用于存在局部热点的高热流密度电力电子元器件的微槽道换热器。

【背景技术】

随着电力半导体器件的飞速发展，电力电子技术越来越趋向于大容量化和高频化，这一点在电力系统中尤为突出，由此带来的最显著的问题就是电力电子器件及其装置的高功率密度散热问题，要在很小的接触面积内传导出几百瓦甚至几千瓦的热量并非易事。以高功率绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）为例，其安全工作的温度范围仅在80℃以内，而在较高的开关频率和直流电压下，铜基板平均热流密度已非常高，大量的热若得不到及时排散，所产生的高温使产品的性能降低，可靠性，稳定性，精度下降，严重影响产品质量，且发热的热流密度在整个基板上的分布并不均，芯片部分局部热流密度甚至达到100W/cm²，这就导致了即使散热技术能满足其总散热量的需求，也可能因为局部热点的热量无法及时排出而引起瞬时温度大幅度升高，而缩短其使用寿命甚至烧坏。微槽道换热器是实现电力电子元器件高热流密度散热的有效技术，但传统的微槽道换热器很难满足其局部热点的要求，因此，在实际应用中元器件往往降额运行以保证安全性，但这造成了极大的浪费，增加了总体成本。因此，需要提供一种能满足存在局部热点的高热流密度电力电子元器件的微槽道换热器。

【实用新型内容】

本实用新型目的是为了解决现在微槽道换热器存在的上述问题，本实用新型提供了一种适用于存在局部热点的高热流密度电力电子元器件的微槽道换热器，用于解决存在局部热点的高热流密度电力电子元器件的散热问题。

为实现上述目的，本实用新型的采用以下技术方案：

一种适用于存在局部热点的高热流密度电力电子元器件的微槽道换热器，其特征在于所述微槽道换热器的微槽道上连有超高导热材料衬底层。微槽道换热器的材质可以为铝或铜，也可采用银、金等贵金属。

本实用新型的一种适用于存在局部热点的高热流密度电力电子元器件的微槽道换热器，其中，超高导热材料衬底层由超高导热材料薄膜经金属化制得。通过对超高导热材料薄膜的表面进行金属化处理，使得超高导热材料衬底层能够被焊接到微槽道换热器的底部，从而实现超高导热材料衬底层与微槽道散热器的可靠连接。

本实用新型的一种适用于存在局部热点的高热流密度电力电子元器件的微槽道换热器，其中，超高导热材料衬底层通过焊接方式连接到所述换热器的微槽道上。

本实用新型的一种适用于存在局部热点的高热流密度电力电子元器件的微槽道换热器，其中，超高导热材料衬底层为金刚石衬底层或石墨衬底层。

本实用新型的一种适用于存在局部热点的高热流密度电力电子元器件的微槽道换热器，其中，超高导热材料衬底层的厚度为0.5～5mm。

本实用新型的一种适用于存在局部热点的高热流密度电力电子元器件的微槽道换热器，其中，微槽道换热器的槽道数为10～500个。

本实用新型的一种适用于存在局部热点的高热流密度电力电子元器件的微槽道换热器，其中，微槽道换热器的微槽道间距为0.5～2mm。

本实用新型的一种适用于存在局部热点的高热流密度电力电子元器件的微槽道换热器，其中，微槽道换热器的外形尺寸为20mm×20mm×10mm～530mm×900mm×30mm。

本实用新型的一种适用于存在局部热点的高热流密度电力电子元器件的微槽道换热器，其中，微槽道换热器的微槽道的截面尺寸为0.4mm×1mm～5mm×8mm

更进一步的，本实用新型中所述金刚石衬底层微槽道换热器的工作压力范围为0～8bar。

本实用新型是将超高导热材料（金刚石、石墨）薄膜作为微槽道换热器的衬底层，利用其高导热性能将被冷却电力元器件的局部热点处的高热流密度均匀传递到整个散热面积上，再利用微槽道换热器的高散热能力将热量传导给工质，从而满足存在局部热点的高热流密度电力元器件的散热要求。本实用新型用于将高功率绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）等存在局部热点的高热流密度电力元器件进行热流密度均匀化，就是利用衬底层的超高导热性能将局部热点处大量的热均匀分布到整个散热面上，从而消除局部热点的影响，在高热流密度电力元器件的散热面上形成一个较均匀的热流密度场，使到达微槽道底部的热流密度维持在一个较均匀的状态，再利用微槽道换热器的高热流密度散热能力将热量传导给工质，从而满足存在局部热点的高热流密度电力元器件的散热要求。

附图说明