本發(fā)明涉及電子器件散熱技術(shù)，尤其涉及的是一種基于液流槽串聯(lián)的igbt模塊液冷板及其制造方法。
背景技術(shù)：
：隨著電子器件封裝的熱流密度越來越大，單一通道的冷板結(jié)構(gòu)很難滿足其散熱要求，對于中尺度的冷板結(jié)構(gòu)設(shè)計，多通道冷板結(jié)構(gòu)越來越受研究者的青睞。隨著新能源行業(yè)的發(fā)展，igbt（insulatedgatebipolartransistor，絕緣柵雙極型晶體管或者大功率開關(guān)器件）作為大功率的開關(guān)器件逐漸得到廣泛的使用，igbt模塊主要是對一系列芯片的封裝，內(nèi)部的芯片為igbt芯片和二極管芯片，在實際工作過程中經(jīng)常伴有高的熱流密度，因此igbt模塊的失效主要是過熱失效，igbt模塊內(nèi)部的熱量及時的散出是當前解決的關(guān)鍵性問題。由于冷板結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，熱載荷范圍廣，但隨著芯片的熱流密度不斷擴大，單一通道冷板結(jié)構(gòu)不再滿足其散熱要求。傳統(tǒng)的igbt模塊冷板結(jié)構(gòu)多為串聯(lián)s型單通道冷板結(jié)構(gòu)或多通道冷板結(jié)構(gòu)，即流道的主要拓撲結(jié)構(gòu)為s型，通常只針對特定的igbt模塊數(shù)進行冷板結(jié)構(gòu)設(shè)計。傳統(tǒng)流道存在以下缺點：（1）s型串聯(lián)的單通道或多通道結(jié)構(gòu)中，進出口壓力沿程損失較大，會引起較大的壓降，因此對液冷系統(tǒng)循環(huán)泵的功率要求高，所需要的成本相應(yīng)增大（2）傳統(tǒng)冷板結(jié)構(gòu)對于進出口流道過長的情況容易引起冷板表面較大的溫差，容易導致熱應(yīng)力分布不均而失效；（3）傳統(tǒng)冷板結(jié)構(gòu)只是針對一定數(shù)量的igbt模塊設(shè)計，當模塊數(shù)量增加或減少，需要再重新設(shè)計冷板結(jié)構(gòu)，沒有很好的通用性。因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進和發(fā)展。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種基于液流槽串聯(lián)的igbt模塊液冷板及其制造方法，旨在通過所述igbt液冷板使每個igbt模塊下面的通道流量分布均勻，液冷板表面具有良好的均溫性，進出口壓降控制在合理范圍內(nèi)，散熱功率高，對于其它數(shù)目的igbt模塊冷板結(jié)構(gòu)設(shè)計有很好的通用性，使整個流道結(jié)構(gòu)加工方便，整體密封性好。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：一種基于液流槽串聯(lián)的igbt模塊液冷板，其中，所述igbt模塊液冷板包括：設(shè)置于igbt模塊下端面的基板；所述基板上端串聯(lián)設(shè)置有供冷卻液流通對所述igbt模塊進行冷卻的多個液流槽；每個所述液流槽之間通過一中間液流道連接；所述液流槽兩端分別連通設(shè)置有一進液流道及出液流道；所述液流槽中部設(shè)置有多個相互平行的直翅片，連接所述出液流道的液流槽在所述igbt模塊的芯片布置區(qū)域設(shè)置有若干個局部擾流結(jié)構(gòu)；所述基板上方設(shè)置有一用于對igbt模塊進行密封的密封圈；所述基板上方設(shè)置有一將所述基板和密封圈進行蓋合的蓋板。優(yōu)選方案中，所述的基于液流槽串聯(lián)的igbt模塊液冷板，其中，所述進液流道與所述出液流道設(shè)置為對稱結(jié)構(gòu)。優(yōu)選方案中，所述的基于液流槽串聯(lián)的igbt模塊液冷板，其中，所述液流槽中部設(shè)置的多個直翅片間距相同，所述直翅片用于將流經(jīng)所述液流槽的冷卻液分為多個通道。優(yōu)選方案中，所述的基于液流槽串聯(lián)的igbt模塊液冷板，其中，所述液流槽在放置所述igbt模塊的進口部位設(shè)置一用于調(diào)節(jié)igbt模塊之間流量分布不均勻、并增加液冷板表面均溫性的倒角。優(yōu)選方案中，所述的基于液流槽串聯(lián)的igbt模塊液冷板，其中，所述igbt模塊中的芯片分布在中間多通道區(qū)域的正上方；所述液流槽一端設(shè)置有若干個導流片，所述導流片用于控制冷卻液集中在發(fā)熱芯片正下方的多通道區(qū)域來增大換熱效率。優(yōu)選方案中，所述的基于液流槽串聯(lián)的igbt模塊液冷板，其中，所述導流片數(shù)量為6個，所述導流片的間距相同且與多通道中直翅片的間距相等。優(yōu)選方案中，所述的基于液流槽串聯(lián)的igbt模塊液冷板，其中，在所述igbt模塊的芯片布置區(qū)域設(shè)置的局部擾流結(jié)構(gòu)的形狀包括：圓形結(jié)構(gòu)、方形結(jié)構(gòu)或者菱形結(jié)構(gòu)，所述局部擾流結(jié)構(gòu)以增加基板對流動于液流槽內(nèi)流體的擾流性能。優(yōu)選方案中，所述的基于液流槽串聯(lián)的igbt模塊液冷板，其中，所述基板和蓋板之間通過螺釘進行連接。優(yōu)選方案中，所述的基于液流槽串聯(lián)的igbt模塊液冷板，其中，所述基板和蓋板采用高導熱系數(shù)的鋁板、銅鋁復合板或鋁合金型材加工而成。一種如上任意一項所述的基于液流槽串聯(lián)的igbt模塊液冷板，其中，所述制造方法包括：將蓋板及基板分別加工完成后，所述igbt模塊設(shè)置在所述液流槽上方，并在所述基板上設(shè)置密封圈，再通過螺釘將所述蓋板固定在所述基板上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的一種基于液流槽串聯(lián)的igbt模塊液冷板及其制造方法，所述igbt模塊液冷板包括：設(shè)置于igbt模塊下端面的基板；所述基板上端串聯(lián)設(shè)置有供冷卻液流通對所述igbt模塊進行冷卻的多個液流槽；每個所述液流槽之間通過一中間液流道連接；所述液流槽兩端分別連通設(shè)置有一進液流道及出液流道；連接所述進液流道的液流槽中部設(shè)置有多個間距相同的直翅片，連接所述出液流道的液流槽在所述igbt模塊的芯片布置區(qū)域設(shè)置有若干個局部擾流結(jié)構(gòu)；所述基板上方設(shè)置有一用于對igbt模塊進行密封的密封圈；所述基板上方設(shè)置有一將所述基板和密封圈進行蓋合的蓋板。本發(fā)明通過所述igbt模塊液冷板使每個igbt模塊下面的通道流量分布均勻，液冷板表面具有良好的均溫性，進出口壓降控制在合理范圍內(nèi)，散熱功率高，整體密封性好。附圖說明圖1是本發(fā)明基于液流槽串聯(lián)的igbt模塊液冷板較佳實施例的基板上液流槽串聯(lián)組合結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明基于液流槽串聯(lián)的igbt模塊液冷板較佳實施例的流道結(jié)構(gòu)和熱源分布結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明基于液流槽串聯(lián)的igbt模塊液冷板較佳實施例的基板上擾流柱及熱源集中區(qū)結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明基于液流槽串聯(lián)的igbt模塊液冷板較佳實施例的基板上三種形狀的擾流柱結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明基于液流槽串聯(lián)的igbt模塊液冷板較佳實施例的基板內(nèi)部流道結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明基于液流槽串聯(lián)的igbt模塊液冷板較佳實施例的液流槽設(shè)置導流片結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本發(fā)明基于液流槽串聯(lián)的igbt模塊液冷板較佳實施例的整個液冷板組成結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本發(fā)明進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明提供了一種基于液流槽串聯(lián)的igbt模塊液冷板，如圖1所示，所述igbt模塊液冷板包括：設(shè)置于igbt模塊下端面的基板10；所述基板10上端串聯(lián)設(shè)置有供冷卻液流通對所述igbt模塊進行冷卻的多個液流槽；本發(fā)明液流槽數(shù)量優(yōu)選為4個（當然液流槽還可以為其他數(shù)量），分別為第一液流槽11、第二液流槽12、第三液流槽13以及第四液流槽14，所述第一液流槽11、第二液流槽12、第三液流槽13以及第四液流槽14串聯(lián)組成整個液冷板的降溫結(jié)構(gòu)；每個所述液流槽之間通過一中間液流道17連接，即所述第一液流槽11和第二液流槽12通過所述中間液流道17連接，所述第二液流槽12和第三液流槽13通過所述中間液流道17連接，所述第三液流槽13和第四液流槽14通過所述中間液流道17連接；所述液流槽兩端分別連通設(shè)置有一進液流道15及出液流道16。圖1中，所述第一液流槽11連通進液流道15，所述第四液流槽14連通出液流道16；由于所述進液流道15與所述出液流道16設(shè)置為對稱結(jié)構(gòu)，所以第一液流槽11連通出液流道16，第四液流槽14連通進液流道15也可，只需滿足一進一出規(guī)則即可。如圖2或者圖5所示，所述第一液流槽11、第二液流槽12、第三液流槽13以及第四液流槽14的中部均設(shè)置有多個直翅片18，所有液流槽中部設(shè)置的多個直翅片18間距相同，本發(fā)明中所述直翅片18的數(shù)量優(yōu)選為15個（將所有液流槽均分為16個通道），所述直翅片18用于將流經(jīng)所述液流槽的冷卻液分為多個通道。進一步地，之所以將所述直翅片18設(shè)置為直翅片結(jié)構(gòu)，是因為直翅片采用密排方式進行排列設(shè)置，該結(jié)構(gòu)特點在于密排的直翅片可以與液流槽配合形成多通道流道結(jié)構(gòu)，從而可以在很大程度上減小流道沿程阻力。還可以將直翅片18設(shè)置為波紋型，即波紋型結(jié)構(gòu)，波紋型結(jié)構(gòu)的設(shè)計與直翅片結(jié)構(gòu)同理，在此不進行過多贅述。密排的直翅片還可以替換為若干個圓柱體，以增加基板10對流動于液流槽內(nèi)流體的擾流性能。如圖7所示，所述基板10上方設(shè)置有一用于對igbt模塊進行密封的密封圈21；所述基板10上方設(shè)置有一將所述基板10和密封圈21進行蓋合的蓋板23。本發(fā)明進一步較佳實施例中，如圖2所示，連接所述出液流道16的第三液流槽13和第四液流槽14在所述igbt模塊（igbt(insulatedgatebipolartransistor)，絕緣柵雙極型晶體管，是由bjt(雙極型三極管)和mos(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復合全控型電壓驅(qū)動式功率半導體器件,兼有mosfet的高輸入阻抗和gtr的低導通壓降兩方面的優(yōu)點。）的芯片布置區(qū)域設(shè)置有若干個局部擾流結(jié)構(gòu)。igbt模塊主要是對一系列芯片的封裝，內(nèi)部的芯片為igbt芯片和二極管芯片，如圖2所示，本發(fā)明的igbt模塊主要是對igbt芯片1和二極管芯片2的封裝，在1個igbt模塊液冷板結(jié)構(gòu)中，芯片主要是布置在中間多通道區(qū)域的正上方，流體域3充分填充中間的多通道區(qū)域。所述進液流道15與所述出液流道16設(shè)置為對稱結(jié)構(gòu)，能夠增強單個igbt模塊液冷板之間的互換性。其中，流體域3在中間區(qū)域為截面擴大(橫向和縱向)，從進口到中間區(qū)域過渡的結(jié)構(gòu)設(shè)計采用漸擴式，從中間區(qū)域到出口的結(jié)構(gòu)設(shè)計采用漸縮式，中間區(qū)域可以設(shè)計為多通道直翅片結(jié)構(gòu)；如圖3和圖5所示，所述基板10上端面在所述igbt模塊的芯片布置區(qū)域4（即熱源集中區(qū)域）設(shè)置有若干個局部擾流結(jié)構(gòu)，以增加基板10對流動于液流槽內(nèi)流體的擾流性能，例如圖5所示，所述第三液流槽和第四液流槽在在所述igbt模塊的芯片布置區(qū)域4設(shè)置了圓形的局部擾流結(jié)構(gòu)，以增加基板10對流動于所述第三液流槽和第四液流槽內(nèi)流體的擾流性能，之所以在出口兩個液流槽處增加擾流結(jié)構(gòu)（擾流柱）目的是提高冷卻流體的有效換熱面積和湍流強度，這樣才能夠更好的保證液冷板串聯(lián)結(jié)構(gòu)的均溫性；如圖4所示，布置的局部擾流結(jié)構(gòu)可為圓形結(jié)構(gòu)5、方形結(jié)構(gòu)6或者菱形結(jié)構(gòu)7，其中所述的菱形結(jié)構(gòu)7能夠克服圓形結(jié)構(gòu)5破壞速度邊界層弱的缺點，也克服了方形結(jié)構(gòu)6與流體域接觸不充分的缺點，具有局部換熱效率高的優(yōu)勢。本發(fā)明進一步較佳實施例中，如圖5所示，所述液流槽在放置所述igbt模塊的進口部位設(shè)置一用于調(diào)節(jié)igbt模塊之間流量分布不均勻、并增加液冷板表面均溫性的倒角20。本發(fā)明提出了單個igbt模塊進口部位增加倒角結(jié)構(gòu)，可以有效的控制相鄰igbt模塊之間的流量分布比例，能夠有效的igbt調(diào)節(jié)模塊之間流量分布不均勻問題，增加液冷板表面的均溫性。本發(fā)明進一步較佳實施例中，如圖5和圖7所示，由于所述igbt模塊中的芯片分布在中間多通道區(qū)域的正上方，所述液流槽進液端（第一液流槽11的進液端、第二液流槽12的進液端、第三液流槽13的進液端以及第四液流槽14的進液端）設(shè)置有若干個導流片19，所述導流片19用于控制冷卻液集中在發(fā)熱芯片正下方的多通道區(qū)域來增大換熱效率。本發(fā)明中所述導流片19數(shù)量優(yōu)選為6個，所述導流片19的間距相同且與多通道中直翅片18的間距相等，并且相互平行，如圖6所示，所有導流片19的傾角一致，如下表所示：傾斜角tana1tana2tana3tana4tana5tana66導流片0.50.50.50.50.50.5這樣能夠有效的讓流體主要集中在多通道區(qū)域中間6個小通道里，使模塊內(nèi)部小通道流量分布呈正態(tài)分布趨勢，也是發(fā)熱芯片正下方的區(qū)域（芯片布置區(qū)域4），中間區(qū)域的散熱效果更好，能夠有效的增大換熱效率。本發(fā)明進一步較佳實施例中，如圖7所示，所述基板10和蓋板23之間通過螺釘22（不同位置的螺釘型號根據(jù)需要進行設(shè)置）進行連接，且所述基板10和所述蓋板23之間還設(shè)置有一密封圈21，所述密封圈21能夠有效的控制整個冷板結(jié)構(gòu)的密封性；另外，所述基板10和蓋板23采用高導熱系數(shù)的鋁板、銅鋁復合板或鋁合金型材（鋁板或鋁擠型材）過攪拌摩擦焊工藝焊接組成。本發(fā)明進一步較佳實施例中，如圖7所示，所述基板10設(shè)置有一與進液流道15相連通的進液口24，以及一與出液流道16相連通的出液口25，所述進液口24及出液口25優(yōu)選設(shè)置在基板10的同一端，以便進行冷卻液的循環(huán)使用，簡化液冷板結(jié)構(gòu)，所述進液口24連接一轉(zhuǎn)換接口26，所述出液口25連接一轉(zhuǎn)換接口27，轉(zhuǎn)換接口26和轉(zhuǎn)換接口27大小結(jié)構(gòu)均相同，便于提高igbt模塊之間互換性。其中，進液流道15及出液流道16優(yōu)選采用圓柱形結(jié)構(gòu)，一方面保證冷卻液在其內(nèi)的流動流暢性，另一方面便于進液口24與接頭的連接（接頭指冷卻液液源與基板10之間的接頭），再一方面可使多個液流槽進口處流量分布均勻。而單個液流槽則優(yōu)選為六邊形結(jié)構(gòu)，其使液流槽流道寬度由進口到中間區(qū)域逐漸增大，從而使冷卻液充分接觸中間區(qū)域的部分的同時，防止進口處冷卻液過于分散，導致流動不均勻。液流槽和進液流道15、出液流道16以及中間流道17之間采用過渡的連接方式，這樣可以使液流槽的進口很小，在進液流道15中2個進口部分的表面積相對整個進液流道16的表面積很小，這樣可以使進液流道15中的冷卻液充分接觸2個液流槽進口部分，能很大程度上提高每個并聯(lián)液流槽之間流量分布的均勻性，出液流道16的設(shè)計原理相同。一種如上任意一項所述的基于液流槽串聯(lián)的igbt模塊液冷板，其中，所述制造方法包括：將蓋板23及基板10分別加工完成后，所述igbt模塊設(shè)置在所述液流槽上方，并在所述基板10上設(shè)置密封圈21，再通過螺釘22將所述蓋板23固定在所述基板10上。同時，本發(fā)明采用液冷板結(jié)構(gòu)實為模塊化結(jié)構(gòu)，其市場前景好，裝配和拆卸方便，液冷板的密封性好。而且由于整個液冷板的基板10采用對稱結(jié)構(gòu)，進口和出口的位置可以對調(diào)，只需要改變蓋板安裝的方向即可。該結(jié)構(gòu)的液冷板既克服了單一通道流阻過大和多通道流量分配不均問題，使得整個液冷板具有均溫性好，進出口壓降較低，調(diào)節(jié)蓋板翅片結(jié)構(gòu)可以有效改變整個冷板的散熱能力，基板10和蓋板23結(jié)構(gòu)制造工藝成熟，簡單。本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)流道結(jié)構(gòu)設(shè)計思路的缺點，提出一種冷板結(jié)構(gòu)的模塊化設(shè)計，本發(fā)明的優(yōu)點是在滿足所需要的性能指標前提下，找出綜合散熱性能最好的流道拓撲連接結(jié)構(gòu)，即本發(fā)明四個液流槽進行串聯(lián)的方式，所優(yōu)選的結(jié)構(gòu)進出口壓降小，結(jié)構(gòu)緊湊，該結(jié)構(gòu)設(shè)計為模塊化，模塊之間互換性好，液冷板的安裝與拆卸靈活方便，散熱功率大。綜上所述，本發(fā)明提供了一種基于液流槽串聯(lián)的igbt模塊液冷板及其制造方法，所述igbt模塊液冷板包括：設(shè)置于igbt模塊下端面的基板；所述基板上端串聯(lián)設(shè)置有供冷卻液流通對所述igbt模塊進行冷卻的多個液流槽；每個所述液流槽之間通過一中間液流道連接；所述液流槽兩端分別連通設(shè)置有一進液流道及出液流道；連接所述進液流道的液流槽中部設(shè)置有多個間距相同的直翅片，連接所述出液流道的液流槽在所述igbt模塊的芯片布置區(qū)域設(shè)置有若干個局部擾流結(jié)構(gòu)；所述基板上方設(shè)置有一用于對igbt模塊進行密封的密封圈；所述基板上方設(shè)置有一將所述基板和密封圈進行蓋合的蓋板。本發(fā)明通過所述igbt模塊液冷板使每個igbt模塊下面的通道流量分布均勻，液冷板表面具有良好的均溫性，進出口壓降控制在合理范圍內(nèi)，散熱功率高，整體密封性好。在本發(fā)明提出的具體實施例中，存在多種可替代方案，如四個液流槽替代方案可以為其他數(shù)量（例如3個或者5個）液流槽串聯(lián)組成；圓柱形進液流道15及出液流道16與六邊形腔體流道（即液流槽的內(nèi)部形狀）過渡的連接方式，替代方案可為四邊形進出口流道和四邊形腔體過渡連接等。替代方案可為中間直翅片結(jié)構(gòu)為v形結(jié)構(gòu)、順排叉排結(jié)構(gòu)、波紋型結(jié)構(gòu)等；多通道液冷板中倒角部分可替換為局部模塊進口尺寸增大，導流片的數(shù)量和間距設(shè)計可以不按中間區(qū)域翅片間距來約束等；入口處增加了導流片19，替代方案可為平板型加翅片結(jié)構(gòu)，而導流片19形狀可換圓柱擾流柱等。本發(fā)明中所采用的分離模塊式設(shè)計，替換方案可為在現(xiàn)有基礎(chǔ)上的整體式設(shè)計。應(yīng)當理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。當前第1頁12