[发明专利]带有跳跃膜片的散热装置

说明书

一种带有跳跃膜片的散热装置，包括散热器(7)、器件固定平台(18)、气压控水单元(14)和呼吸单元。气压控水单元(14)安装在散热器(7)的一侧，器件固定平台(18)位于散热器(7)的上部，呼吸单元嵌入散热器(7)中，功率器件固定于器件固定平台(18)上。气压控水单元(14)通过隔热材料与散热器(7)隔离，并通过导水管(12)与呼吸单元连接，向呼吸单元提供蒸发散热用水。当对呼吸单元膨胀气室的球缺形跳跃膜片(5)施加大于跳跃失稳点压力时，球缺形跳跃膜片(5)下凹，莲瓣式曲面阀门(6)关闭，压缩膨胀室(4)内的气体；球缺形跳跃膜片(5)上凸，莲瓣式曲面阀门(6)打开，吸进空气或水，排出膨胀室(4)内的气体。

技术领域

本发明涉及一种散热装置。

背景技术

散热无处不到的应用，被人们认识和接受。以电力电子器件为例，由于功率器件的自身损耗，产生大量的热，而且功率损耗与功率增加成正比。目前散热方法主要有：自然冷却、强制排风冷、水循环冷却。其冷却效果、成本、复杂性、能量损耗依次由低到高，可靠性依次由高到低，尤其在高达225℃结温的宽禁带半导体器件，水循环冷却的温度限制则无法发挥宽禁带半导体器件耐高温特性。因此，散热是影响功率电子器件性能、质量的关键要素之一。功率器件的功率密度即单位体积的输出功率，单位体积的输出功率越大，器件的性能越好。器件的自然冷却是首选，自然冷却在无自然风情况下是利用散热器热源对周边空气加热，产生冷暖对流自然循环散热，自然冷却简单、可靠、成本低等优点。但是当散热器结构、体积、环境条件不变，而器件功率增加，散热器发热量增大，使散热器在水平和垂直方向温度分布的热空气对流发生方向及速度改变，形成乱流直接影响散热性能，此时自然冷却的热对流空气换热，不能满足散热要求，必须采取主动排风锁定热气流动方向和加快空气热对流速度，才能降低散热器温度。

随着宽禁带半导体器件快速的发展，宽禁带半导体器件突出优点之一是耐高温特性，使传统硅半导体的环境55℃温度要求提升到100℃以上，由于气体蒸发可达到100℃以上的高温气体，蒸发散热是宽禁带半导体器件非常好的散热方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有自然冷却功率器件散热方法的不足，提出一种气压控水、莲瓣曲面阀、气体膨胀膜片跳跃式散热装置。本发明集自然冷却、强迫风冷和水冷的优点，基于理想气体状态方程，在容积不变时，压强与热力学温度成正比原理，充分利用功率器件自身热源升高容器内气体温度，使容器内部压强增大，当容器内的大气压强大于空气压力时，利用跳跃膜片的失稳特性，控制阀门，在容器出口瞬间排出高压气流，使散热器周边气流加速方向被锁定，达到在自然冷却条件下提高散热器效率目的。

本发明散热装置由散热器、器件固定平台、气压控水单元和呼吸单元组成。气压控水单元安装在所述散热器的一侧，器件固定平台位于散热器上部，呼吸单元嵌入散热器中。

所述的气压控水单元安装在散热器一侧，气压控水单元与散热器通过隔热材料隔离，气压控水单元通过导水管与呼吸单元连接，向呼吸单元提供蒸发散热用水。

所述的器件固定平台固定功率器件。

所述的呼吸单元与散热器紧配合。

所述的呼吸单元由膨胀室、具有毛细管功能的导热材料、进气孔、进气端密封盖、逆止阀、球缺形跳跃膜片和莲瓣式曲面阀门组成。