[发明专利]沸腾冷却装置

说明书

本发明涉及一种沸腾冷却装置。所述沸腾冷却装置包括功率半导体，其竖直设置；散热板，其设置在功率半导体的两侧面上；热接收护套，其设置在功率半导体的两侧并覆盖散热板；制冷剂，其填充在热接收护套中并与散热板接触；冷凝器，其连接至热接收护套；以及细纵向凹槽，其在散热板的散热面上形成并沿竖直方向延伸，其中通过功率半导体中产生的热量和细纵向凹槽而促进气泡的产生，所产生的气泡上升并穿过前管然后到达冷凝器以液化，使得液体经由回管返回至热接收护套。

技术领域

本发明涉及一种沸腾冷却装置，更具体地，涉及一种能够有效冷却安装在车辆中的功率半导体的沸腾冷却装置。

背景技术

图14(现有技术)是示出常规双面冷却型功率半导体的示例的视图。如图14所示，功率半导体1用于控制逆变器中的功率并产生热量。因此，设置在功率半导体1上方和下方的水冷管2填充有制冷剂3，以允许制冷剂利用强制对流从两侧冷却功率半导体1。在这种构造中，导热润滑油(lubricant oil)4在功率半导体1与水冷却水管2之间形成，因此限制了散热。这是因为导热润滑剂4的热导率低至约3W/mK。另外，当水冷管2的翅片具有复杂形状时，压力损失增加，因此水冷管与制冷剂3之间的热阻减小受到限制。当制冷剂3的循环量增加时，热阻降低，但是需要增加泵容量，因此在成本和容纳空间方面存在限制。因此，期望可以在不使用泵的情况下进行高散热的沸腾冷却方法，但是由沸腾引起的临界热通量在约180W/cm²的值处不会波动。在诸如SiC-MOSFET等的下一代装置中，芯片面积变小，因此迄今为止使用的临界热通量不足，并且需要将临界热通量提高至约500W/cm²。

在日本发明No.2011-047616中公开的用于电子装置的冷却系统中，L形蒸发促进板313经由导热润滑油210安装在半导体装置200上并且覆盖有热接收护套，而用作制冷剂的水Wa在蒸发促进板中循环。制冷剂在减压下通过半导体装置的热量沸腾并蒸发，流入冷凝器320，在冷却风扇中冷却，液化，然后再次返回至热接收护套。蒸发促进板由铜板制成，并且在上述板的表面上以长度和宽度为0.5mm的间距间隔设置多个0.2mm×0.2mm的细角孔。当角孔中的制冷剂沸腾时，它会蒸发并带走热量。然而，在汽化促进板的水平面上产生的气泡不会大量生长。此外，L形蒸发促进板的竖直面在制冷剂液面上方的部分中蒸发附着的制冷剂，并且所有的面不都具有抑制每个气泡的直径或整流气泡的功能。

在日本发明No.2013-155925中公开的沸腾冷却器中，放置的半导体装置H由设置在上侧和下侧的沸腾冷却器M冷却。沸腾冷却器M具有容纳在其中的液态制冷剂3A和气态制冷剂3B，并且利用半导体装置H的热量产生气泡的多孔体5和围绕多孔体的附接部件4安装在液态制冷剂3A中。在连通孔8中产生的气泡穿过附接部件4的气流通道6然后上升。然而，由于气泡穿过连通孔8和水平气体通道6，因此气泡几乎不能平稳地排出，并且可能产生冷却效果降低的干燥(或烧毁)。

公开于该背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对发明背景的理解，因此其包括的信息可以并不构成在该国已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种沸腾冷却装置，其可以改善热通量从而改善散热性能。

根据本发明的沸腾冷却装置可以包括功率半导体，其竖直设置；散热板，其分别设置在功率半导体的左右两侧面上；热接收护套，其设置在功率半导体的左右两侧，并分别配置为覆盖散热板；制冷剂，其填充在热接收护套中并配置为与散热板直接接触；冷凝器，其经由前管和回管而连接至热接收护套；以及多个细纵向凹槽，其在散热板的散热面上形成并沿竖直方向延伸，其中可以通过在功率半导体中产生的热量在设置在散热面上的细纵向凹槽上产生气泡，气泡上升并穿过前管然后到达冷凝器以液化，然后液体经由回管返回至热接收护套。