[发明专利]一种电力半导体器件用散热装置翼片

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力半导体器件用散热装置翼片，属机械配件技术领域。

背景技术

电力电子器件又称为功率半导体器件，主要用于电力设备的电能变换和控制电路方面。随着电子行业的发展，半导体器件及设备向着小型化、紧凑化、高性能的方向发展，大功率的电子器件通常指电流为数十至数千安，电压为数百伏以上的器件。因此，大功率半导体器产生热量更多，热流密度更大。如果没有适当的散热措施，芯片的温度就有可能超过所允许的最高结温，从而导致器件性能的恶化以致损坏。因此，研究大功率半导体器件的散热有重要意义。当前，半导体器件的发展趋势是芯片尺寸越来越大，功率越来越高。本世纪以来，半导体器件的研究取得了较大的进展。仅以功率半导体来说，随着半导体器件制造工艺水平的不断提高，无论是器件的种类还是器件的功率等级都有了长足的进展，一些大功率、超大功率半导体器件相继问世。就整流二极管和晶闸管来说，其单只器件的芯片直径达到了5~6寸，电流的额定值高达7000A以上，电压达到了6000V以上。半导体器件功率的提高，对大容量电力电子装置的制造与发展提供了强大的支持。本世纪以前，由于单个半导体器件所能承受的电流电压较小的，致使电力电子装置的容量受到限制。所以，在大功率应用场合，多采用多只半导体器件串联或并联的方式，来提高电力电子装置的容量。但是，这使得设备的电连接较多，体积、重量增加，降低设备的可靠性，维护困难。而大功率器件的研制成功，使器件串并联的问题得到很大的改善。只需一只或较少数量的器件就可满足装置的容量要求。从而简化了设计，有效地降低了装置的故障率和成本。正因如此，在容量较大的应用中，大功率半导体器件越来越受到市场的青睐。不过，随着半导体器件功率的增大，其发热量也急剧增加，这就不可避免地带来了散热的问题。电子元件的故障发生率是随工作温度的提高而呈指数关系增长的，单个半导体元件的温度升高10℃，系统的可靠性降低50%。电子设备的主要失效形式之一是热失效，电子设备的失效有55%是温度超过规定的值引起的。采取有效的散热措施，使半导体器件的温度保持在相对安全的范围，是保证半导体器件正常工作的关键。不过，随着半导体器件功率的增大，其发热量也急剧增加，这就不可避免地带来了散热的问题。电子元件的故障发生率是随工作温度的提高而呈指数关系增长的，单个半导体元件的温度升高10℃，系统的可靠性降低50%。电子设备的主要失效形式之一是热失效，电子设备的失效有 55%是温度超过规定的值引起的。采取有效的散热措施，使半导体器件的温度保持在相对安全的范围，是保证半导体器件正常工作的关键。国外在半导体的研究开发上时间较早，技术水平较高，其对半导体器件散热的研究也远远超过国内。在半导体器件的散热中，不管何种散热方式，综合考虑材料的散热性能、加工制造以及价格等因素，大多以铝或铝型材作为制造散热器的理想材料，也有少量的铜质散热器。通过将半导体器件压装在各式散热器上，通过散热器将器件产生的热量带走，使其温度得以降低。经过不断的研究发展，半导体器件所用的散热器已经系列化，标准化，可以满足常规用途中小功率的散热要求。比如 SF12~18 系列风冷散热器，SS11~16 系列水冷散热器等。极大地方便了工程应用人员的选用。此外，随着这几年半导体器件功率的不断增大，对散热的要求也在不断提高，常规的散热器已难以满足实际的需要，就必须不断研究和开发出符合要求的新散热器。由于国内器件制造商普遍重视半导体器件的研究开发，对相应的散热研究工作重视不够，而相关的工程应用人员又对散热了解较少，从而导致制造和应用上的脱节。在工程实际中，由于对器件的散热设计不合理，经常出现大马拉小车或器件长期高温工作的问题，这一方面增加了成本，造成很大的浪费，另一方面缩短了器件的寿命，降低了装置的可靠性。随着芯片功率密度的逐年增加，为了提高电子设备散热能力及运行可靠性，国内外研究人员，对风冷散热系统进行了很多深入的研究。针对电子器件风冷散热系统，研究从早期的以自然对流散热为主发展到现在的多种方式并存的强迫对流散热方式。

发明内容

本发明主要解决的技术问题：针对电力电子器件元器件的热失效和热退化现象严重的问题，本发明提供了一种电力半导体器件用散热装置翼片

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案：

一种电力半导体器件用散热装置翼片，包括散热模块，所述的散热模块与半导体器件相接触，散热模块上方装有热管，热管周围穿插着散热翼片。