Устройство для охлаждения полупроводниковых приборов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1 Т 11274 19) ЫЛ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ рукторско-технолоым производством рственном универ.А.Семенюк/34, 1984. ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ПОЫХ ПРИБОРОВ ится кр роводни(71) Специальное констгическое бюро с опытнпри Белорусском госудаситете им. В.И,Ленина(54) УСТРОЙСТВОЛУПРОВОДНИКОВ Изобретениеотнос адиозлектронике, к силовой полуп ковой технике,Цель изобретения - повышение эффективности теплообмена и плотности компановки путем увеличения поверхности теплосъема,На фиг.1 показано предлагаемое устройство, общий вид, продольный разрез; на фиг.2 - вид А на фиг.1; на фиг.3 - узел на фиг.1; на фиг.4 - вид А на фиг.1, вариант.Устройство включает расположенный в камере радиатор 1, который содержит оребренное с обеих сторон основание 2 в виде пластины, на которой закреплены тепловыделяющие приборы 3 (фиг.1 и 4) на площадках. Оребрение выполнено в виде ребер 4 конической, цилиндрической, прямоугольной или другой известной формы, между которыми в основании предусмотрены(57) Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к силовой полупроводниковой технике. Целью изобретения является повышение эффективности теплообмена и плотности компановки путем увеличения поверхности теплосъема, Использование предложенного устройства для охлаждения полупроводниковых приборов .позволяет исключить создаваемые потоки хладагента, не участвующие в охлаждении радиатора,.а также непроизводительные потери энергии при охлаждении приборов или установить на том же радиаторе большее число тепловыделяющих приборов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил,сквозные отверстия циркуляции, расширя-. ющиеся от его середины, при этом отверстия 5 в сечении могут представлять форму двух усеченных конусов, например, с углом конусности а= 30 - 45 и поверхностями 6 и 7. Радиатор 1 имеет на боковых стенках основания углубления на 2 - 4 мм в виде двух пазов 8 прямоугольного или трапецеидального сечения, и редназначен ных для ограниченного перемещения теплопроводных стенок 9 и 10 камер при регулировке создаваемых зазоров и закрепления последных на основании 2.Две теплопроводные тонколистовые стенки 9 и 10, выполненные в виде С-образного профиля в сечении, например, из сплава АМц,0, или латуни Л 80-1,0, установлены коаксиально относительно радиатора 1 и входят своими отбортованными кромками 11 в пазы 8 последнего без зазора благодаря упругой деформации по крайней мере одной из них (фиг.2 и 4), что позволяет создать тепловой контакт с радиатором, а стенки - выполняющими роль теплостоков. Стенки 9 и 10 соединяются между собой по контуру беэ зазора с помощью пазов 8 в радиаторе и образуют в зазоре между собой и радиатором две сообщающиеся через отверстия 5 циркуляции полости 12 и 13, которые служат для прохода и формирования охлаждающей среды. Стенки фиксируются на.основании, например, методом кернения винтами, -герметизируются в соединении кромок 11, например, пайкой и являются также корпусом охладителя.На внутренней поверхности каждой стенки 9 и 10 выполнен по меньшей мере один Ч-образный поперечный дросселирующий выступ 14, выдавленный внутрь полостей 12 и 13 и размещенный (фиг.3) в зоне высокой плотности теплового потока, создаваемого тепловыделяющими приборами 3, по всему поперечному сечению, вершина которого соосна с отверстиями 5 циркуляции радиатора. Ц сечении выступы 14 имеют угол между наклонными участками при вершине 60 в виде равностороннеготреугольника высотой и = 0;3-0,6 Н, где Н - высота ребер радиатора, при этом вершины выступа и сопряжения со стенкой выполнены закругленными с радиусом кривизныР= 0,2-0,3 Я,где 3 - шаг радиатора, ширина выступов равна ширине основания радиатора.На внутренних поверхностях стенок 9 и 10 выполнены также сферические локальные выступы 15, выдавленные внутрь полостей 12 и 13, вершины которых расположены соосно с отверстиями 5 циркуляции. В сечении эти выступы имеют форму полусферы или, например, усеченного конуса с углом при вершине Р= 60 с размерами, аналогичными Ч-образными выступам 14, и размещены равномерно по периферии с таким же смещением в противофазе в направлении потока.Выступы 14 и 15 выполнены высотой 0,3-0,6 Н, а вершины и сопряжения со стенками выполнены закругленными с радиусом кривизны в сечении, равным Р= 0,2-0,3 Я, что обеспечивает развитие поверхностей теплостока без увеличения гидравлического сопротивления в устройстве.Охлаждающая среда (воздух или жидкость) поступает в две сообщающиеся полости 12 и 13, где в зоне высокой плотности теплового потока (вблизи приборов 3) поочередно дросселируются поперечными Ч- образными выступами 14 в межреберных пространствах 16, а также в них поочередно турбулизируется сферическими выступами 15. Такой поток среды формирует локальные перепады давления, в силу чего он разделя ется на струйки, как показано стрелками(фиг.1), и обтекает поверхности 6 и 7 отверстий 5 циркуляции основания 2, приборов 4, одновременно охлаждаясь у стенок 9 и 10, особенно в зоне Ч-образных выступов, по сле чего два потока объединяются в распределительном конфузоре 17 и выходят наружу. Турбулизация и дросселирование потока среды способствуют тем самым повышению эффективности теплообмена.15 Форма Ч-образных сферических выступов14 и 15 на стенках 9 и 10, а также выполнение отверстий 5 циркуляции с расширяющимися поверхностями 6 и 7 существенно увеличивают поверхность теплосъема и исключают на них застойные зоны. Взаимное 20 расположение элементов в стенках 9 и 10отверстий 5 циркуляции и ребер 4 позволяет равномерно охлаждать поверхности устройства при невысоком гидравлическом сопротивлении для прохода среды.25 В устройстве возможно наличие однойстенки 9 с выступами 14 и 15 при установке ее со стороны тепловыделяющих приборов, при этом длина стенки соизмерима с радиатором 1.30 При присоединении такого охладителяк системе принудительного охлаждения хладагент поступает в полость 12, достигает выступов 14 и 15 и равномерно распределяется ими к ребрам 4, затем через отверстия 35 5 циркуляции разделившаяся часть потокавыходит к ребрам противоположной стороны радиатора и проникает наружу. Последний может быть использован преимущественно при воздушном охлажде нии.Выполнение устройства с одной стенкой обеспечивает повышение плотности компоновки за счет увеличения поверхности теплосъема, повышение эффективности 45 теплообмена за счет дросселирования потока в зонах высокой плотности теплового потока и турбулизации его выступами 14 и 15 и повышение надежности приборов за счет более эффективного процесса теплопереда чи и защиты их от внешних воздействий приналадке, контроле и транспортировке,Таким образом, устройство позволяетисключить создаваемые потоки хладагента, не участвующие в охлаждении радиатора 1, 55 исключает непроизводительные потериэнергии при охлаждении приборов или позволяет установить на том же радиаторе большее число тепловыделяющих приборов.на едактор И.Шулла Т Корректор О.Кравцов Заказ 346, Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 1. Устройство для охлаждения полупроводниковых приборов, содержащее камеру с боковыми стенками, в которой расположен радиатор с основанием, на противопо ложных поверхностях которого выполнены сквозные отверстия для прОхода охлаждаю-щей жидкости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности тепло- обмена и плотности компоновки путем уве личения поверхности теплосъема, стенки камеры выполнены С-образными в поперечном сечении из теплопроводного материала и установлены с возможностью фиксации в . пазах, выполненных на торцовых поверхно стях основания радиатора с образованием двух сообщающихся полостей для охлаждающей жидкости, на внутренних поверхно 9 16 1 Ф Я 1 стях стенок камеры выполнены поперечные Ч-образные и сферические выступы, расположенные соосно с отверстиями основания радиатора между его ребрами, причем Ч-образные выступы одной стенки камеры смещены относительно Ч-образных выступов другойстенки с шагом, кратным шагу размещения ребер основания радиатора, и расположены с образованием канала для прохода охлаждающей жидкости,2.Устройство по п.1, отл ича ю щеес я тем, что высота выступов на внутренних стенках камеры выбирается из соотношения й = 0,3 - 0,6 Н, где Н - высота ребер основания, м, а вершины выступов выполнены с радиусным закруглением в сечении, которое выбирается из соотношения В = 0,2 - 0,3 Я, где Я - шаг размещения ребер между собой, м.3 1 159