[发明专利]一种双螺旋阶梯强制涡流式液冷散热器及其加工方法

说明书

本发明涉及一种双螺旋阶梯强制涡流式液冷散热器及其加工方法，包括依次固定为一体的上盖板、基板和下盖板；上盖板和下盖板中的至少一个设有双螺旋式阶梯凹槽，使冷却液流过双螺旋式阶梯凹槽时沿螺旋路线流动并产生强制涡流，形成一个或两个双螺旋阶梯强制涡流式液流通道；基板的一侧设有液流入口和液流出口，还设有贯穿顶部和底部且与液流出口相连通的回液导流孔；基板的顶部和底部均开设有与液流入口相连通的导流槽，导流槽由导流槽密封块密封，导流槽密封块上开设有进液导流孔。通过设置多层双螺旋阶梯强制涡流式液流通道，有效增强散热面积及涡流效应，大幅降低半导体器件温升，提高半导体器件的稳定性和可靠性。

技术领域

本发明涉及散热器技术领域，更具体地说，涉及一种适用于在大功率晶闸管、电力电子半导体器件上的双螺旋阶梯强制涡流式液冷散热器及其加工方法。

背景技术

现代电网的电力电子设备对可靠性要求、性能指标、功率密度等要求进一步提高，电力电子设备的热设计也越来越重要。半导体器件是轨道交通、电力电子设备中的关键器件，其工作状态的好坏直接影响整机可靠性、安全性以及使用寿命，半导体器件的散热方案除了能有效的散掉热量之外，可靠性也是至关重要的。

当前半导体器件器件在工作时会产生导通以及开关损耗，因此需要安装冷却设备进行散热，以降低功率器件的结温，确保半导体器件在允许温度下正常、可靠运行。目前半导体器件的冷却方式主要有风冷、液冷和热管等，随着器件性能要求和功率密度的进一步提高，对散热要求也越来越严苛。从可靠性考虑，一般选用散热效率高的液冷散热器对功率器件进行冷却，由于小流量大功耗成为一种趋势，而常规的直槽道结构难以实现高功率密度冷却要求，需要采用强化散热技术。

传统的液冷散热器是通过在液冷基板上开直槽，再将液冷盖板与基板在中间夹一层钎料片通过真空钎焊焊接在一起，在盖板面安装电子器件，采用的盖板多为薄壁板结构以降低散热器传导热阻要求。可见现有液冷板流道简单，水在单层同一平面上冷却，散热性能低安全性风险高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了新一代的一种双螺旋阶梯强制涡流式液冷散热器，解决了轨道交通、电力电子设备现有技术液冷系统无法适应现有电力电子设备中半导体器件功率增加发热的问题。

本发明的技术解决方案是：本发明提供一种双螺旋阶梯强制涡流式液冷散热器，包括依次固定为一体的上盖板、基板和下盖板；

所述上盖板和下盖板中的至少一个设有双螺旋式阶梯凹槽，使冷却液流过所述双螺旋式阶梯凹槽时沿螺旋路线流动并产生强制涡流，形成一个或两个双螺旋阶梯强制涡流式液流通道；

所述基板的一侧设有液流入口和液流出口，还设有贯穿顶部和底部且与所述液流出口相连通的回液导流孔；所述基板的顶部和底部均开设有与所述液流入口相连通的导流槽，所述导流槽由导流槽密封块密封，所述导流槽密封块上开设有进液导流孔；冷却液经所述液流入口进入所述基板，再经所述进液导流孔流入所述上盖板/下盖板或上盖板和下盖板上的双螺旋式阶梯凹槽，继续经所述回液导流孔流入所述液流出口排出。

进一步的，所述上盖板/下盖板或上盖板和下盖板上设有多层双螺旋阶梯强制涡流式液流通道。

进一步的，所述上盖板和下盖板分别通过上钎料板和下钎料板与所述基板以及导流槽密封块焊接为一体。

进一步的，所述上钎料板和下钎料板上分别设有与所述进液导流孔位置相对应的上钎料板进液导流孔和下钎料板进液导流孔，以及与所述回液导流孔位置相对应的上钎料板回液导流孔和下钎料板回液导流孔。

进一步的，所述导流槽密封块通过钎焊工艺与所述基板焊接为一体。

为解决技术问题，本发明还提供一种双螺旋阶梯强制涡流式液冷散热器加工方法，其包括下列步骤：