一種igbt模塊水冷散熱器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及水冷散熱領域，尤其涉及一種高壓電氣動態無功補償裝置(SVG)上的IGBT功率模塊冷卻用的水冷散熱器。
【背景技術】
[0002]IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，絕緣棚.雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅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點。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅動電流較大;MOSFET驅動功率很小，開關速度快，但導通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優點，驅動功率小而飽和壓降低。非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。
[0003]隨著高壓直流及交流輸電技術的不斷發展，IGBT功率模塊對散熱模塊的要求越來越高，散熱量越來越大。
[0004]現有SVG上的IGBT功率模塊散熱方式主要有空冷散熱和水冷散熱兩種。空冷散熱裝置適用于小容量的IGBT功率模塊散熱，散熱器基板外側為安裝面，對翅片進行強迫對流散熱;水冷散熱裝置適用于較大容量的IGBT功率模塊，水冷散熱器一側板面為安裝面，流體在水冷散熱器內部進行對流換熱。
[0005]目前的IGBT水冷散熱器采用水冷板單面冷卻形式，水冷板內部多為川字形或者S形流道。單面冷卻形式散熱效率低下，并且川字形和S形流道水冷散熱器均溫性較差，無法適應大容量IGBT功率模塊的散熱需求。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種IGBT模塊水冷散熱器，該水冷散熱器采用雙面散熱結構，散熱結構緊湊，并且采用長流道，冷熱流交錯換熱的冷卻水流道，散熱器的均溫性好，散熱效率高。
[0007]本實用新型是通過以下技術方案實現的:
[0008]一種IGBT模塊水冷散熱器，其特征在于:
[0009]所述水冷散熱器呈立式布置的板狀，包括前后順次層疊并固定為一體的第一散熱面板、中間隔板和第二散熱面板，
[0010]第一散熱面板和第二散熱面板朝向中間隔板的一側板面上分別開設冷卻水流道，[0011 ]冷卻水流道呈螺旋形盤繞，其水道先從螺旋外緣向內盤繞至螺旋的中心，形成冷卻水流道的進水段，再從螺旋的中心緊貼進水段反向盤繞至螺旋的外緣，形成冷卻水流道的出水段，
[0012]冷卻水流道的進水端與開設在水冷散熱器上端面的進水口連通，冷卻水流道的出水端與開設在水冷散熱器上端面的出水口連通，
[0013]第一散熱面板和第二散熱面板背向中間隔板的一側板面上，對應冷卻水流道安裝IGBT模塊。
[0014]本裝置采用雙面冷卻的散熱器結構，板狀散熱器的兩個板面均為工作面，兩塊導熱性能良好的金屬散熱面板之間通過中間隔板分隔開，兩散熱面板上的冷卻水流道相互獨立，每塊散熱面板分別針對其外露板面的一個或多個IGBT模塊進行散熱，增大了散熱器的單位冷卻容量，并且，帶壓力的冷卻水在螺旋形的冷卻水流道流動過程中，進水水流和出水水流多圈相互盤繞，相對低溫的進水還能夠與相對高溫的出水進行充分的熱交換，從而促使散熱面板的溫度分布更均勻，避免局部區域溫度過高，IGBT模塊發熱量無法及時被導出的情況。
[0015]進一步的，繞進水口、出水口外部，在水冷散熱器上端面上分別開設一圈排水槽，沿水冷散熱器高度方向，在第一散熱面板和第二散熱面板內分別開設排水道，排水道上端與排水槽槽底最低處連通，下端位于水冷散熱器下端面上。排水槽及排水道具有防漏水功能，當拆裝進水口、出水口上的進、出水管時，偶爾有流體從進水口、出水口溢出時，可以通過排水槽及排水道，在自身重力作用下，從排水道排出，避免溢水流到散熱器的外露板面上，導致IGBT模塊短路。
[0016]再進一步，為便于加工和裝配，所述第一散熱面板和第二散熱面板上的冷卻水流道關于中間隔板呈鏡面對稱。并且，第一散熱面板和第二散熱面板上的冷卻水流道共用一個進水口和一個出水口，第一散熱面板和第二散熱面板上的冷卻水流道分別通過各自的管路與進水口和出水口相連通。中間隔板在分隔開不同散熱面板上的冷卻水流道的同時，在進水口和出水口處，中間隔板開設相匹配的缺口，使第一散熱面板和第二散熱面板能夠共用進水口和出水口。
[0017]再進一步，所述第一散熱面板和第二散熱面板為6系鋁合金板，中間隔板為釬料板，第一散熱面板、中間隔板和第二散熱面板釬焊固定為一體。焊接好之后對散熱器表面進行打磨、拋光。6系鋁合金的主要合金材料包括鋁，鎂和硅。其主要特點是:中等強度，具有良好的塑性和優良的耐蝕性。特別是無應力腐蝕開裂傾向，其焊接性優良，耐蝕性及冷加工性好。非常適合用于制造板狀水冷型散熱器。
[0018]再進一步，所述冷卻水流道呈長方形螺旋，每塊第一散熱面板和第二散熱面板上分別上、下呈矩陣狀并列開設多個相互獨立的冷卻水流道，在每個冷卻水流道的長方形螺旋兩端，分別安裝一個IGBT模塊。這種布置結構緊湊，一個散熱器上可以同時對多個IGBT模塊散熱，有利于進一步提高散熱器的單位冷卻容量。
[0019]再進一步，所述第一散熱面板和第二散熱面板朝向中間隔板的一側板面上分別開設增阻分支管，進水口通過增阻分支管與冷卻水流道的進水端連通。冷卻水的流阻必須控制在一設定范圍內，流阻過小，冷卻水流道中的水流量會不均勻，影響散熱效率，流阻過大，又需要配置功率更大的壓力水栗。因此，當某些尺寸的散熱器的計算流阻過小時，可以考慮在進水口和冷卻水流道之間設置增阻分支管，達到增大流阻的目的。
[0020]本實用新型的有益效果在于:
[0021]1、散熱器的雙面散熱結構，明顯提高了單塊散熱器的散熱效率，并且散熱結構緊湊，單位冷卻容量高，減小了散熱器的整體重量；
[0022]2、螺旋形的長流道不僅散熱效率高，并且冷熱流交錯換熱方式，散熱器的均溫性好，散熱可靠性高；
[0023]3、兩塊散熱面板上的冷卻水流道呈鏡面對稱開設，不僅便于加工和裝配，而且可以使兩塊散熱板共用同一個進水口和同一個出水口，裝置的結構更加緊湊；<