[实用新型]一种功率半导体器件冷却装置

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及一种功率半导体器件冷却装置，特别涉及功率半导体器件模块的冷却装置。

背景技术

功率半导体器件是半导体变流技术中的关键部件。随着变流装置功率容量的剧增，功率半导体器件的体积和发热功率也在剧增，高效的冷却装置对于功率半导体器件的可靠性极其重要。高性价比的冷却装置成为价格敏感的行业如新能源汽车行业追求的目标。

功率半导体模块通常由数个芯片均布焊接在模块的散热基板上。目前公知常用的功率半导体器件模块冷却装置结构如图1所示：功率半导体器件模块(1)安装在设置冷却介质通道的导热支撑平板(13)上，冷却介质从进口(3)进入腔体，在通道内部表面平流，依次和靠近入口的腔体内表面及靠近出口的腔体内表面进行热交换，从出口(4)流出，从而带走功率半导体器件模块(1)的热量。在这种冷却方式下，冷却介质进入腔体后温度逐渐上升，导致功率半导体模块的芯片冷却不均匀，局部高温造成模块失效，可靠性降低。导热支撑平板(13)和冷却介质(14)之间为层流换热，温度梯度小，热阻大，芯片温升高，温度变化率大，器件寿命低，可靠性差。通常的高热导率金属体也同时作为壳体的支撑体，体积大，性价比低。

授权公告号CN201623026专利记载的冷却装置是在上述结构的基础上在冷却介质通道上真空钎焊散热翅片，通过增加散热面积的方式提高热交换效率。未能解决冷却不均匀和平流高热阻造成的可靠性低和成本高的问题。授权公告号为CN202656971专利记载的方案是在上述水道内加入在出入水口依次错开的平行密布的立壁分割成的液管，也未能解决冷却不均匀和平流高热阻造成的可靠性低和成本高的问题。

授权公告号为CN101005745的专利记载了一种微喷射流冷却系统。技术方案使用内设数个腔体，腔体间设有微冷却介质导引嘴的隔板的微喷射流器，配合循环微泵和带有风扇与散热器的储液箱形成射流冷却系统。该方案存在着这样的问题：功率半导体器件的基板体积小，热容量小，当发生浪涌热量时器件芯片温度变化剧烈，而且完全依赖良好的冷却介质循环，热循环寿命降低，可靠性低。

授权公告号为CN201365388的专利记载的冷却装置是在被开有小孔的L型隔壁分成上下两个冷却道的散热座上安装功率半导体模块基板，功率半导体器件器件的基板直接接触冷却介质。该方案也存在着基板热容量小，温度变化剧烈且完全依赖良好的冷却介质循环，不能解决可靠性低的问题。

发明内容

本实用新型的目的是提供解决上述问题，提供能均匀散热并提高热交换效率，防止芯片温升过高，且能降低芯片温度变化率、提高芯片循环寿命的低成本功率半导体器件冷却系统。

本实用新型的目的是通过如下装置来达到：

1.一种功率半导体器件冷却装置，其特征在于：具有：上表面安装功率半导体器件、下表面设有开口、侧壁为环状的安装器和紧密安装于所述安装器下表面开口下的冷却介质容器以及安装于所述安装器上面和下面的O型圈，所述冷却介质容器一个侧面上设有冷却介质入口，所述冷却介质容器上表面至少设有一个开口，所述冷却介质容器安装有液位检测器和至少一个温度传感器。

2.根据上述1所述的功率半导体器件冷却装置，其特征在于：所述安装器内部上表面设有凸出下表面的柱体。

3.根据上述1所述的功率半导体器件冷却装置，其特征在于：所述安装器上表面为开口。

4.根据上述3所述的功率半导体器件冷却装置，其特征在于：还包括安装于功率半导体器件和所述安装器之间的附加基板，所述附加基板下表面设有凸出下表面的柱体。

5.根据上述1所述的功率半导体器件冷却装置，其特征在于：所述安装器侧面上设有冷却介质出口。

6.根据上述1所述的功率半导体器件冷却装置，其特征在于：所述冷却介质容器侧壁上设有一个冷却介质出口，该出口与入口通过二者中间的立壁分隔，所述冷却介质容器上表面设有与冷却介质出口联通且和安装器内部联通的口。

7.根据上述1所述的功率半导体器件冷却装置，其特征在于：所述冷却介质容器上表面与冷却介质入口相连通的口上设有冷却介质导引嘴，冷却介质导引嘴高出冷却介质容器上表面。

8.根据上述1或3或4或5或6或7所述的功率半导体器件冷却装置，其特征在于：所述冷却介质容器材料是铝薄板或塑料。

9.根据上述3或4或5或6或7所述的功率半导体器件冷却装置，其特征在于：所述冷却介质容器和所述安装器的接触部分以其制造材料连接成为一体。