一种功率模块水冷板散热装置的制作方法

1.本实用新型涉及散热设备技术领域，特别是涉及一种功率模块水冷板散热装置。


背景技术：

2.igbt功率模块是由igbt（绝缘栅双极型晶体管芯片）与fwd（续流二极管芯片）通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品；封装后的igbt模块可直接应用于变频器、ups不间断电源等设备上。igbt是能源变换与传输的核心器件，俗称电力电子装置的“cpu”，在轨道交通、智能电网、航空航天、新能源装备等领域应用极广。
3.随着电力电子行业领域的发展，使用的电力电子设备功率、集成度越来越高，体积小型化等，单只igbt工作的热损耗通常大于3千瓦，igbt在运行中会产生大量的热量，使得散热问题更加突出。传统的水冷散热器，其水冷板通常采用深孔钻的加工方式形成水道，水道结构单一，热交换面积有限，散热效果差；而采用串联“m”字型水道或“弓”字型水道的水冷板，如igbt并联则会造成出水口一端igbt温升过高的发热问题，从而影响igbt正常工作。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种功率模块水冷板散热装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种功率模块水冷板散热装置，包括水冷基板以及与功率模块一一对应的微通道散热片；所述水冷基板背面设置有多通道并联的散热水道以及与散热水道结构匹配的进水通道盖板和出水通道盖板；所述水冷基板一侧设置有供冷却液流入散热水道的进水口以及供换热后的冷却液流出散热水道的出水口；所述水冷基板上还设置有用于安装微通道散热片的凹槽，凹槽内侧壁上设置有多个分流水口，分流水口与散热水道连通；所述水冷基板、进水通道盖板、出水通道盖板和微通道散热片一体成型；所述功率模块设置在微通道散热片的正上方，功率模块与水冷基板固定连接。
7.所述微通道散热片包括微通道散热基板以及均匀排列在微通道散热基板上的微通道散热齿片，微通道散热基板和微通道散热齿片一体成型；所述微通道散热齿片设置在水冷基板的凹槽内，微通道散热齿片间的空隙形成微通道，微通道与分流水口连通。
8.所述微通道散热齿片上设置有微通道散热槽。
9.所述水冷基板与功率模块之间通过螺栓紧固件连接。
10.所述水冷板散热装置为铝合金水冷板散热装置。
11.本实用新型的有益效果是：
12.1.散热水道采用了创新的并联多通道结构，通过对冷却液的两次分流，增大散热面积的同时减小了流阻，使得igbt产生的热量与冷却液能够充分进行热交换，实现igbt内部芯片到芯片、igbt模块到模块温升相同，散热更均匀，不会出现出水口端igbt温升过高的发热问题。
13.2.微通道散热基板和微通道散热齿片一体成型，无热阻，能有效降低igbt温升，提高igbt的工作可靠性。
14.3.微通道散热槽的设置，可以增大湍流，增大对流换热强度，进一步提高散热效率。
15.4.水冷板散热装置整体采用铝合金材质，热传导系数高，能够及时将igbt功率模块产生的热量传导至微通道散热齿片，避免热量的聚集。
附图说明
16.图1为本实用新型的结构示意图；
17.图2为本实用新型的爆炸图；
18.图3为本实用新型图2中a处的放大示意图；
19.图4为本实用新型中微通道散热片的结构示意图；
20.图5为本实用新型图4中b处的放大示意图；
21.图6为本实用新型中散热水道的结构示意图；
22.图7为本实用新型中图6中c处的放大示意图。
23.图中: 1、功率模块；2、微通道散热片；3、水冷基板；4、进水口；5、出水口；6、进水通道盖板；7、出水通道盖板；8、微通道散热齿片；9、微通道散热槽；10、微通道散热基板；11、分流水口；12、微通道；13、散热水道。
具体实施方式
24.下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
25.请参阅图1～图7，本实用新型实施例中提供一种功率模块水冷板散热装置，用于对功率模块1的散热，包括水冷基板3以及与功率模块1一一对应的微通道散热片2；所述水冷基板3背面设置有多通道并联的散热水道13以及与散热水道13结构匹配的进水通道盖板6和出水通道盖板7；所述水冷基板3一侧设置有供冷却液流入散热水道13的进水口4以及供换热后的冷却液流出散热水道13的出水口5；所述水冷基板3上还设置有用于安装微通道散热片2的凹槽，凹槽内侧壁上还设置有多个用于实现冷却液分流的分流水口11，分流水口11与散热水道13连通；所述水冷基板3、进水通道盖板6、出水通道盖板7和微通道散热片2一体成型；所述功率模块1设置在微通道散热片2的正上方，功率模块1与水冷基板3固定连接。
26.所述微通道散热片2包括微通道散热基板10以及均匀排列在微通道散热基板10上的微通道散热齿片8，所述微通道散热基板10和微通道散热齿片8一体成型；所述微通道散热齿片8设置在水冷基板3的凹槽内，微通道散热齿片8之间的空隙形成微通道12，微通道12与分流水口11连通。
27.所述微通道散热齿片8上设置有微通道散热槽9。
28.所述水冷基板3与功率模块1之间通过螺栓紧固件连接。
29.所述水冷板散热装置为铝合金水冷板散热装置。
30.当igbt工作时，会产生大量热量，热量传递到功率模块1正下方的微通道散热片2。水冷板散热装置采用了热传导系数较高的铝合金材质，且微通道散热片2为整体结构，无热
阻，使得热量能够及时从微通道散热基板10分散到微通道散热齿片8，不会有热量聚集。
31.参见图6，冷却液从进水口4流入散热水道13，由于多水道并联，冷却液在进水口4处进行第一次分流，此时到达每个功率模块1的冷却液流束温度一致；当各流束到达分流水口11时，再一次进行分流，然后到达微通道散热齿片8；参见图7，微通道散热齿片8之间的空隙形成微通道12，冷却液流经微通道12与微通道散热齿片8发生换热，带走热量。微通道散热齿片8上还设置有微通道散热槽9，能够增大湍流，增大对流换热强度，进一步提高散热的效率。
32.如果使用传统的串联水道结构，冷却液在水道中是依次经过每个功率模块1的，在与元器件进行热量交换后，冷却液会逐渐吸热升温，到达最后的igbt时极易因温升过高而影响igbt正常工作。而本实施例采用了并联水道结构，且设置了分流水口11，让冷却液在水道中两次分流，缩短冷却液在微通道12内的路径，减少了流阻，保证冷却液到达每个功率模块1时温度一致，使得igbt内部芯片到芯片、igbt模块到模块温升相同，散热均匀，实现了 igbt功率模块1之间温升小于2
°
c，压降小于0.08mpa。
33.换热后的冷却液流束从分流水口11流出，在散热水道13内汇聚后，再从出水口5流出，回到冷却塔进行降温，以便再次循环散热。随着冷却液的不断循环，功率模块1产生的热量被带走，核心温度降低，工作稳定性得到了保证。
34.本实用新型的工作原理是：通过设置并联的散热水道13和分流水口11，对冷却液进行两次分流，增大散热面积的同时减少流阻，实现igbt内部芯片到芯片、igbt模块到模块的温升相同，不会出现出水口5一端igbt温升过高的发热问题；微通道散热片2为整体结构，无热阻，能有效降低igbt温升，进一步提高散热效率，保证igbt的工作可靠性。
35.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。