一種水冷板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及功率模塊散熱技術(shù)領(lǐng)域，尤其適用于大功率IGBT電力電子器件的冷卻。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)IGBT元器件在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)通以及開(kāi)關(guān)損耗，因此需要安裝冷卻設(shè)備進(jìn)行散熱，以降低功率器件的結(jié)溫，確保IGBT元器件在允許溫度下正常、可靠運(yùn)行。目前功率器件的冷卻方式主要有風(fēng)冷、水冷和熱管等，隨著器件性能要求和功率密度的進(jìn)一步提高，對(duì)散熱要求也越來(lái)越嚴(yán)苛。從可靠性考慮，一般選用散熱效率高的水冷散熱器對(duì)功率器件進(jìn)行冷卻，由于小流量高功耗成為一種趨勢(shì)，而常規(guī)的直槽道結(jié)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)高功率密度冷卻要求，需要采用強(qiáng)化散熱技術(shù)。
[0003]傳統(tǒng)的水冷散熱器是通過(guò)在水冷基板上開(kāi)槽，再將水冷蓋板與基板在中間夾一層釬料片通過(guò)真空釬焊焊接在一起，在蓋板面安裝電子器件，采用的蓋板多為薄壁板結(jié)構(gòu)以降低散熱器傳導(dǎo)熱阻要求。但是蓋板面鉆孔后因安裝孔深度往往會(huì)超過(guò)中間焊縫區(qū)，水冷板密封性和可靠性存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，流道的設(shè)計(jì)也會(huì)受到很大的限制，造成冷板的散熱能力減弱。并且蓋板本身比較薄，一般厚度3-5mm，在蓋板面鉆孔后其承壓能力會(huì)降低，影響到整個(gè)冷板的可靠性性能。可見(jiàn)，現(xiàn)有水冷板流道簡(jiǎn)單，散熱性能低且蓋板面安裝元器件時(shí)存在漏水風(fēng)險(xiǎn)。
[0004]以下是檢索到的部分國(guó)內(nèi)現(xiàn)有專利(申請(qǐng))技術(shù):
[0005]1、水冷式散熱板，申請(qǐng)?zhí)枮?01120560304.5，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種水冷式散熱板，屬于電器設(shè)備的散熱器元器件；旨在提供一種高效水冷式散熱板。它由內(nèi)部設(shè)有若干流道的散熱板本體構(gòu)成；其中，流道的表面形狀為內(nèi)齒輪狀結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、熱交換效率高、散熱效果好等優(yōu)點(diǎn)；是一種電器設(shè)備散熱器的散熱。
[0006]2、一種水冷散熱器及其制備方法，申請(qǐng)?zhí)枮?01210517964.4,本發(fā)明公開(kāi)了一種水冷散熱器，包括基板、堵頭、接頭及緊定螺釘，所述基板內(nèi)部加工有橫豎交
[0007]錯(cuò)的孔道，所述基板內(nèi)孔道與堵頭及緊定螺釘通過(guò)螺紋緊密配合，基板內(nèi)孔道成為有進(jìn)口及出口的蛇形流道，進(jìn)口及出口均安裝有接頭。其制備方法包括:從基板周邊向內(nèi)部打出橫豎交錯(cuò)的孔道；將堵頭及緊定螺釘通過(guò)螺紋與基板內(nèi)孔道緊密配合，基板內(nèi)孔道成為有進(jìn)口及出口的蛇行流道；在進(jìn)口及出口安裝接頭。本水冷散熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，直接在鋁板上打孔，再將部分流道封住，形成完整的蛇形流道，改進(jìn)了加工工藝，強(qiáng)化傳熱，同時(shí)內(nèi)部的擾流器進(jìn)一步加強(qiáng)了流體的擾流效果，使得進(jìn)口段板溫和出口段板溫不致相差太遠(yuǎn)，以免影響電力電子器件正常工作。
[0008]3、一種水冷散熱器，申請(qǐng)?zhí)枮?01220665270.0，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種水冷散熱器，包括基板、堵頭、接頭及緊定螺釘，所述基板內(nèi)部加工有橫豎交錯(cuò)的孔道，所述基板內(nèi)孔道與堵頭及緊定螺釘通過(guò)螺紋緊密配合，基板內(nèi)孔道成為有進(jìn)口及出口的蛇形流道，進(jìn)口及出口均安裝有接頭。本水冷散熱器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，直接在鋁板上打孔，再將部分流道封住，形成完整的蛇形流道，改進(jìn)了加工工藝，強(qiáng)化傳熱，同時(shí)內(nèi)部的擾流器進(jìn)一步加強(qiáng)了流體的擾流效果，使得進(jìn)口段板溫和出口段板溫不致相差太遠(yuǎn)，以免影響電力電子器件正常工作。
[0009]以上實(shí)用新型雖然都是采用水冷板流道解決散熱問(wèn)題，但散熱性能相對(duì)較底且都不能解決蓋板面安裝元器件時(shí)存在的漏水風(fēng)險(xiǎn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種水冷板，其具有內(nèi)部?jī)?yōu)化流道結(jié)構(gòu)且采用強(qiáng)化散熱技術(shù)，具有較高的傳熱效率和散熱效果；結(jié)構(gòu)上，將基板與蓋板進(jìn)行凹凸配合設(shè)計(jì)，螺紋安裝孔不穿過(guò)焊縫層，降低了工藝加工難度，提高了整體水冷板的可靠性要求。
[0011]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種水冷板，包括基板、蓋板，所述蓋板連接在基板的背面，所述基板背面設(shè)置有冷卻液流道，所述冷卻液流道包括依次相連的入口沉臺(tái)、中間流道和出口沉臺(tái)；所述中間流道采用并聯(lián)加串聯(lián)方式，中間流道包括一個(gè)或二個(gè)以上流動(dòng)單元；每個(gè)流動(dòng)單元均包括三個(gè)淺沉臺(tái)，其中兩個(gè)淺沉臺(tái)的出水端均連接出口沉臺(tái)、進(jìn)水端均與第三個(gè)淺沉臺(tái)的出水端相連,第三個(gè)淺沉臺(tái)的進(jìn)水端連接入口沉臺(tái)。
[0012]所述流動(dòng)單元為三個(gè)，三個(gè)流動(dòng)單元并列設(shè)置在基板背面，三個(gè)流動(dòng)單元并聯(lián)后其兩端分別連接入口沉臺(tái)和出口沉臺(tái)。
[0013]所述淺沉臺(tái)上焊接有若干塊散熱翅片，若干塊散熱翅片錯(cuò)位排布，組成散熱翅片列。
[0014]所述基板上淺沉臺(tái)處為凹槽，所述蓋板上設(shè)有與該凹槽相配合的定位凸臺(tái)，所述基板與蓋板為采用凹凸配合法定位焊接和真空釬焊焊接形成的一體結(jié)構(gòu)。
[0015]所述基板與蓋板通過(guò)焊接連接，其焊接處所在層為焊縫層；所述基板正面設(shè)有用于安裝IGBT元器件的螺紋安裝孔，所述淺沉臺(tái)位于IGBT元器件安裝正下方，所述螺紋安裝孔直接在基板上加工形成，螺紋安裝孔不穿過(guò)焊縫層。
[0016]所述冷卻液流道還包括位于基板同側(cè)的進(jìn)口和出口，冷卻液流道的進(jìn)口和出口處均焊接有凸臺(tái)水嘴；所述冷卻液流道中還設(shè)置有深沉臺(tái)，冷卻液流道采用深沉臺(tái)和淺沉臺(tái)組合結(jié)構(gòu)。
[0017]所述冷卻液流道的進(jìn)口和出口以及非IGBT元器件安裝面下方流體流動(dòng)區(qū)域采用單一流道。
[0018]所述冷卻液流道的轉(zhuǎn)角處采用倒角設(shè)置。
[0019]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:基板上流道結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工，基板與散熱翅片采用真空釬焊焊接，操作簡(jiǎn)單，能滿足高熱流密度時(shí)的散熱要求，相同表面積條件下，散熱效率提高了 10%;基板與蓋板采用凹凸配合法進(jìn)行定位焊接，焊接性能好且可靠性高；外部的進(jìn)出口凸臺(tái)水嘴采用凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，便于管路連接和元器件安裝。元器件安裝孔位不穿過(guò)焊縫層，能夠提高整體裝置的安全性。
[0020]現(xiàn)有水冷板流道簡(jiǎn)單，散熱性能低且蓋板面安裝元器件時(shí)存在漏水風(fēng)險(xiǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型中的水冷散熱器具有內(nèi)部?jī)?yōu)化流道結(jié)構(gòu)且采用強(qiáng)化散熱技術(shù)，具有較高的傳熱效率和散熱效果；結(jié)構(gòu)上，將基板與蓋板進(jìn)行凹凸配合設(shè)計(jì)，螺紋安裝孔不穿過(guò)焊縫層，降低了工藝加工難度，提高了整體冷板的可靠性要求。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本實(shí)用新型水冷板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本實(shí)用新型水冷板的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是沿圖1中A-A線的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4是本實(shí)用新型中的基板的內(nèi)部流道結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5是圖3中的C處局部放大圖。
[0026]圖中:1、基板；2、蓋板；3、凸臺(tái)水嘴；4、螺紋安裝孔；5、元器件安裝面；6、深沉臺(tái)；7、出口沉臺(tái)；8、冷卻液流道；9、入口沉臺(tái)；10、散熱翅片；11、焊縫區(qū)；12、入口 ；13、出口 ；14、突臺(tái)；15、淺沉臺(tái)；16、基板安裝槽；17、定位凸臺(tái)；18、焊縫層。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下結(jié)合圖1至圖5及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0028]如圖1和圖2所示，圖1為本實(shí)用新型水冷板的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1所示水冷板左視示意圖。本實(shí)施例的水冷板，包括基板1、散熱翅片10、蓋板2和凸臺(tái)水嘴3，基板I上有深沉臺(tái)6、淺沉臺(tái)15，基板安裝槽16 (即淺沉臺(tái)處的凹槽，可與淺沉臺(tái)重合為同一組成部分，其上焊接安裝散熱翅片列)。所述蓋板連接在基板的背面，所述基板背面設(shè)置有冷卻液流道8，水能在冷卻液流道中流通，所述冷卻液流道包括依次相連的入口沉臺(tái)9、中間流道和出口沉臺(tái)7 ;所述中間流道采用并聯(lián)加串聯(lián)方式連接，中間流道包括三個(gè)流動(dòng)單元，三個(gè)流動(dòng)單元并列設(shè)置在基板背