專利名稱：帶一體成型針式水冷盒的大功率元器件的制作方法
技術領域：
本發明涉及散熱器大功率元器件的散熱，尤其涉及一種帶一體成型針式水冷盒的大功率元器件。
背景技術：
隨著電子產業的迅速發展，大功率元器件(IGBT)越來越多的應用于電子產業上。由于大功率元器件(IGBT)在工作的過程當中會發熱，產生熱量，如果不能及時的將產生的熱量散發出去，就會直接影響到大功率元器件的正常工作，甚至可能直接影響到大功率元器件的使用壽命。在現有技術當中，通過將大功率元器件與鎢銅板進行連接，使得大功率元器件產生的熱量通過鎢銅板導出去，但是這種技術還是具有一些缺點的。I、鎢銅板的主要成份為貴重金屬鎢(80% -85% )、銅(20% -15% )，導致整個鎢銅板的材料成本過高，推廣性較低。2、鎢銅材料的硬度非常的高，對鎢銅板進行加工的時候，都需要用到特別的刀具，而且加工過程當中所產生的金屬(銅)屑會粘在刀具上，減少了刀具的壽命，同時還存在著成品率低的問題，使得加工成本高。 3、雖然鎢銅板的導熱性能非常好了，散熱的效果也不錯，但是大功率元器件產生的熱量太多，所以鎢銅板還是無法達到一個足夠好的散熱效果。

發明內容
根據本發明的一個方面，提供了帶一體成型針式水冷盒的大功率元器件，其包括元器件本體和水冷盒，元器件本體包括導熱面，水冷盒包括底座和密封蓋板,底座可以采用純銅或者純招材料制作,底座上凹設有容置腔，密封蓋板覆蓋于底座上，容置腔位于密封蓋板下方，底座的一端設有與容置腔相通的入水口和出水口，冷卻水從入水口流入，并從出水口流出，元器件本體的導熱面與水冷盒的底座緊密接觸。其有益效果是，元器件本體由于正常工作會產生大量的熱量，由于導熱面與底座是緊密接觸的，所以由于熱傳遞的原因，熱量會通過導熱面傳遞到水冷盒的底座上，然后從入水口通入冷卻水，冷卻水進入容置腔后與底座進行熱交換，被加熱后的冷卻水攜帶熱量后再從出水口排出，從而實現良好的散熱效果。底座采用純銅或者純鋁材料制作，可以保證良好的導熱效果，同時，銅和鋁的熱阻也較低，散熱效果好。通過水冷盒可以將大功率元器件產生的熱量及時的散發出去。在一些實施方式中，容置腔內部設有復數根散熱柱，所述散熱柱與所述底座是采用鍛壓工藝一體成型的。其有益效果是，通過設置復數根散熱柱，可以增大冷卻水與水冷盒的接觸面積，散熱效果更好。同時散熱柱與底座采用一體成型結構，散熱柱與底座為一體的，熱傳導不會出現阻斷，可以更好的保證導熱效果。在一些實施方式中，底座上容置腔的外圍設有環型凹槽，環型凹槽內設有密封圈。其有益效果是，使得底座與密封蓋板之間實現良好的密封效果，保證容置腔內的冷卻水不會泄露出來。在一些實施方式中，容置腔內還設有一個或者多個用于控制水流的方向的隔板。其有益效果是，通過隔板來控制水流的方向，使得水流流過整個容置腔。在一些實施方式中，隔板將容置腔隔成供水流通過的連續的流道。由此，通過隔板可以使水流不易形成死角，而提高傳熱效率，使熱交換更充分。在一些實施方式中，底座上設有入水口和出水口，入水口設于流道的一頭，出水口 設于流道的另一頭。其中入水口和出水口可以是一個也可以是多個。在一些實施方式中，所述入水口和出水口的內側壁上均設有內螺紋。其有益效果是，在入水口和出水口上連接管道的時候，可以通過螺紋連接，連接效果好，不會出現滲漏。在一些實施方式中，還包括有螺絲柱，底座四周設有多個螺絲孔，所述密封蓋板上設有與所述螺絲孔相對應的通孔，密封蓋板通過螺絲柱固定在底座上。其有益效果是，通過螺絲柱實現密封蓋板與底座之間的緊密連接，連接效果好。在一些實施方式中，散熱柱為圓柱體，散熱柱與底座為一體成型結構，二者均為純鋁制成，散熱柱的高度與相臨散熱柱之間的間隙比例最大為50 I。其有益效果是，將散熱柱做成圓柱狀其表面積更大，所以散熱面積也就更大，散熱效果就更好。在一些實施方式中，散熱柱為菱形結構,使水流通過菱形散熱柱時產生擾流,使熱阻降低，提高散傳熱效率，散熱柱的高度與相臨散熱柱之間的間隙比例最大為50 I。其有益效果是，通過將散熱柱的截面設置成菱形，可以使得冷卻水的流速更緩慢一些，利于冷卻水在水冷盒內停留更長的時間，散熱效果更加好。


圖I為本發明一實施方式帶一體成型針式水冷盒的大功率元器件的結構示意圖。圖2為圖I所示水冷盒的結構示意圖。圖3為圖2所示水冷盒的側視圖。圖4為圖2所示水冷盒的截面圖。圖5為本發明另一實施方式的帶一體成型針式水冷盒的大功率元器件中的水冷盒的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對發明作進一步詳細的說明。圖I-圖4示意性地顯示了根據本發明的一種實施方式的帶一體成型針式水冷盒的大功率元器件。其包括元器件本體100和水冷盒200兩部份，元器件本體100包括一個用于傳導熱量的導熱面101，水冷盒200包括底座201和密封蓋板202，該裝置包含底座201和密封蓋板202，底座201為長方體，在底座201上凹設有容置腔203，容置腔203內設有陣列排布的散熱柱204，底座201和散熱柱204可以選用純銅或者純鋁材料制成，選用純銅材料制成的時候，其中銅含量>99.9%，純銅的密度大，導熱性能好，有利于達到最佳的散熱效果。底座201和散熱柱204選用純鋁材料制成的時候，其中鋁含量> 99. 5%，鋁的導熱性能好，散熱快，而且易于成型制作。密封蓋板202采用透明硬質材料制成，密封蓋板202覆蓋于底座201上，容置腔203即位于密封蓋板202的下方。因為需要將密封蓋板202和底座201密封，防止冷卻水溢出，所以在底座201上容置腔203的外圍還設有一環型凹槽205，環型凹槽205內設有相對應的密封圈206。這樣就可以通過密封圈206使密封蓋板202和一體成型針式水冷盒達到密封的效果了。為了可以不間斷的更換冷卻水，所以底座201的一端設有供冷卻水進出的入水口和出水口。而為了使熱交換更充分，使散熱效果達到最佳，容置腔203內還設有一個或者多個用于控制水流的方向的隔板209。本實施選用設有一個隔板209來舉例說明，通過隔板209可以控制水流的方向，使得水流流過整個容置腔203。隔板209將容置腔203隔成供水流通過的連續的流道210。由此，通過隔板209可以使水流不易形成死角，而提高傳熱效率，使熱交換更充分。底座201上設有入水口 207和出水口 208，入水口 207設于流道210的一頭，出水口 208設于流道210的另一頭。其中入水口 206和出水口 208可以是一個也可以是多個。冷卻水從入水口 206不間斷的通入流道210內，然后水流沿著流道210流動，在水流流動的過程當中，利用冷卻水將熱量帶出去。而為了方便的將水管連接入水口 207和出水口 208，所以入水口 207和出水口 208的內側壁上均設有內螺紋。這樣可以方便連接和拆卸水管了，而且可以實現良好緊密的連接。而為了將密封蓋板202和底座201連接，所以水冷盒200還包括螺絲柱212，在底座201四周設有復數個螺絲孔，密封蓋板202上設有與螺絲孔相對應的通孔213，螺絲柱212固定在螺絲孔和通孔213內，使密封蓋板202通過螺絲柱212固定在底座201上。這樣就達到了將密封蓋板202固定在底座201上的效果。為了可以增大散熱柱204的面積，所以散熱柱204為圓柱體設計，且散熱柱204與底座201為一體成型結構。因為圓柱形的散熱柱204其導熱面101積大，散熱快，而且圓柱形的散熱柱204，其阻力小，對熱交換介質的阻力也就變要小，交換速度快，而且圓柱形的散熱柱204，其各個點的受力都是均勻的，散熱柱204的穩定性和機械強度都比較好，不易變形，而散熱柱204與底座201為一體成型結構則保證了散熱柱204與底座201之間連接的穩定性。其中散熱柱204的高度與相臨散熱柱204間的間距的比值最大為50 I。因為間隙越小，散熱柱204的數量就越大，導熱面101積也就越大，散熱效果就更好。本發明的工作原理為元器件本體100正常工作狀態下，會產生大量的熱量，這些熱量先通過導熱面101傳遞到底座201上，底座201上的熱量再傳遞到散熱柱204上，水冷盒200的入水口 207中會以一定速度通入冷卻水，冷卻水進入容置腔203的第一容置空間210，然后再進入第二容置空間211。在這個過程當中，冷卻水與散熱柱204進行熱交換，冷卻水被加熱后，再從出水口 208排出，冷卻水被排出的同時也帶走了大量的熱量，實現了快速散熱的效果。進一步請參見圖5所示，本發明的又一實施方式的帶一體成型針式水冷盒的大功率元器件中的水冷盒200。為了能增加對水流的阻力，減少水流的速度，使熱交換更加充分，所以散熱柱204的截面為菱形結構，散熱柱204與底座201為一體成型結構。因為菱形柱體的散熱柱204其導熱面101積相對比較小，對熱交換介質的阻力比較大，相對的冷卻水的流動速度就會相對變慢，使得熱交換相對更加充分，從而保證了散熱的效果。而散熱柱204與底座201為一體成型結構則保證了散熱柱204與底座201之間連接的穩定性。其中散熱柱204的高度與相臨散熱柱204間的間距的比值最大為50 I。因為間隙越小，散熱柱204的數量就越大，導熱面101積也就越大，散熱效果就更好。以上所述的僅是本發明的一些實施方式。對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都 屬于發明的保護范圍。
權利要求
1.帶一體成型針式水冷盒的大功率元器件，其特征在于，包括元器件本體和水冷盒， 所述元器件本體包括導熱面， 所述水冷盒包括底座和密封蓋板，底座上凹設有容置腔，所述密封蓋板覆蓋于底座上，容置腔位于密封蓋板下方，所述底座的一端設有與容置腔相通的入水口和出水口， 所述元器件本體的導熱面與所述水冷盒的底座緊密接觸。
2.根據權利要求I所述的帶一體成型針式水冷盒的大功率元器件，其特征在于，所述容置腔內部設有復數根散熱柱，所述散熱柱與所述底座為一體成型結構。
3.根據權利要求I所述的帶一體成型針式水冷盒的大功率元器件，其特征在于，所述底座上容置腔的外圍設有環型凹槽，所述環型凹槽內設有密封圈。
4.根據權利要求I所述的帶一體成型針式水冷盒的大功率元器件，其特征在于，所述容置腔內還設有一個或者多個用于控制水流的方向的隔板。
5.根據權利要求4所述的帶一體成型針式水冷盒的大功率元器件，其特征在于，所述隔板將容置腔隔成供水流通過的連續的流道。
6.根據權利要求4所述的帶一體成型針式水冷盒的大功率元器件，其特征在于，所述底座的一端設有入水口和出水口，所述入水口設于流道的一頭，出水口設于流道的另一頭。
7.根據權利要求6所述的帶一體成型針式水冷盒的大功率元器件，其特征在于，所述入水口和出水口的內側壁上均設有內螺紋。
8.根據權利要求I所述的帶一體成型針式水冷盒的大功率元器件，其特征在于，還包括有螺絲柱，所述底座四周設有多個螺絲孔，所述密封蓋板上設有與所述螺絲孔相對應的通孔，所述密封蓋板通過螺絲柱固定在底座上。
9.根據權利要求I所述的帶一體成型針式水冷盒的大功率元器件，其特征在于，所述散熱柱為圓柱體，所述散熱柱與底座為一體成型結構，二者均為純鋁制成，所述散熱柱的高度與相臨散熱柱之間的間隙比例最大為50 I。
10.根據權利要求I所述的帶一體成型針式水冷盒的大功率元器件，其特征在于，所述散熱柱的截面為菱形，使水流通過菱形散熱柱時產生擾流，使熱阻降低，提高散傳熱效率，所述散熱柱的高度與相臨散熱柱之間的間隙比例最大為50 I。
全文摘要
本申請公開了帶一體成型針式水冷盒的大功率元器件，其包括元器件本體和水冷盒，元器件本體包括導熱面，水冷盒包括底座和密封蓋板，底座可以采用純銅或者純鋁材料制作，底座上凹設有容置腔，密封蓋板覆蓋于底座上，容置腔位于密封蓋板下方，底座的一端設有與容置腔相通的入水口和出水口，冷卻水從入水口流入，并從出水口流出，元器件本體的導熱面與水冷盒的底座緊密接觸。其有益效果是，通過水冷盒可以將大功率元器件產生的熱量及時的散發出去。
文檔編號H05K7/20GK102740661SQ20121022194
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月29日 優先權日2012年6月29日
發明者吳斌, 周斌, 張俊武 申請人:昆山谷捷金屬制品有限公司