專利名稱：一種電力半導(dǎo)體元件散熱器熱阻測(cè)試方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種散熱器的熱阻測(cè)試方法及裝置，特別是一種電力半導(dǎo)體元件散熱器熱阻測(cè)試方法及裝置，主要用于電力半導(dǎo)體元件散熱器的熱阻測(cè)試試驗(yàn)中，屬于溫度測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電力半導(dǎo)體元件在工作時(shí)耗散功率高、熱流密度和發(fā)熱量大，導(dǎo)致發(fā)熱量和溫度急劇上升，將嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性，因此必須對(duì)其采用適當(dāng)?shù)睦鋮s方式進(jìn)行散熱， 才能滿足其正常工作的可靠性要求。電力半導(dǎo)體元件的冷卻通常用液冷、風(fēng)冷、熱管、自然冷卻散熱器，其中液冷包括水冷和油冷。在實(shí)際的工程應(yīng)用中，電力半導(dǎo)體元件冷卻所用散熱器的熱阻都是通過試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)量的。在試驗(yàn)中，通過測(cè)量出散熱器的臺(tái)面最高溫度Ts和進(jìn)出口冷卻介質(zhì)的溫度 Tin，計(jì)算出散熱器的溫升(Δ T=Ts-Tin)和熱阻(R= Δ T/Pall)。為了測(cè)量散熱器的臺(tái)面溫度，目前常用的方法是根據(jù)GB/T8446. 2-2004《電力半導(dǎo)體元件用散熱器第2部分熱阻和流阻測(cè)試方法》中所描述的“測(cè)量散熱器上基準(zhǔn)點(diǎn)溫度 Ts的位置，應(yīng)在發(fā)熱元件管殼臺(tái)面直徑外或螺栓型管殼最大直徑外2mm處的散熱器臺(tái)面上的一個(gè)小孔，孔徑為0. 8mm，孔深1mm”。然而隨著電力半導(dǎo)體元件的功率損耗和熱流密度的增大，散熱器臺(tái)面最高的溫度并非是周邊2mm，而是元件底部與散熱器接觸的區(qū)域中。若仍然采用GB/T8446. 2-2004的方法，則無(wú)法測(cè)量到散熱器臺(tái)面溫度的最高點(diǎn)，從而導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果的不準(zhǔn)確和對(duì)散熱器散熱阻的判斷錯(cuò)誤，因此非常有必要對(duì)此加以改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)在半導(dǎo)體元件散熱器的熱阻測(cè)試試驗(yàn)中測(cè)量不到散熱器臺(tái)面溫度的最高點(diǎn)，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確，對(duì)散熱器熱阻的判斷錯(cuò)誤的不足，在不改變熱敏元件埋放方式和模擬發(fā)熱元件的情況下，提出一種散熱器熱阻測(cè)試的新方法及裝置。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是
一種電力半導(dǎo)體元件散熱器熱阻測(cè)試方法，其特征在于，在熱阻測(cè)試試驗(yàn)中，包括以下步驟
第一步，在散熱器臺(tái)面的元件安裝區(qū)域開出凹槽或在發(fā)熱模塊上開出凹槽； 第二步，將測(cè)溫用熱敏元件埋裝在散熱器臺(tái)面的元件安裝區(qū)域； 第三步，將熱敏元件引線從所述第一步開出的凹槽中引出；
第四步，將發(fā)熱模塊固定在散熱器臺(tái)面的元件安裝區(qū)域，通過熱敏元件引線測(cè)量散熱器臺(tái)面的高點(diǎn)溫度。所述第一步中凹槽的形狀和大小應(yīng)確保熱敏元件弓丨線可以從凹槽中引出。根據(jù)上述方法提出的一種電力半導(dǎo)體元件散熱器熱阻測(cè)試裝置，包括電力半導(dǎo)體元件散熱器，發(fā)熱模塊，熱敏元件和緊固件，發(fā)熱模塊通過緊固件固定在散熱器臺(tái)面的元件安裝區(qū)域，其特征在于在散熱器臺(tái)面的元件安裝區(qū)域開出凹槽或者在發(fā)熱模塊上開有凹槽，熱敏元件埋裝在散熱器臺(tái)面的元件安裝區(qū)域，熱敏元件引線從所述凹槽中引出。所述發(fā)熱模塊包括發(fā)熱模塊基體、隔熱板和電熱管，其中電熱管安裝在發(fā)熱模塊基體中，均勻分布，同時(shí)使發(fā)熱模塊基體靠近散熱器臺(tái)面的一側(cè)厚度大于發(fā)熱模塊基體靠近隔熱板一側(cè)的厚度。所述凹槽的形狀和大小應(yīng)確保熱敏元件引線可以從凹槽中引出。所述隔熱板可以采用云母板或其他隔熱材料制成的隔熱板，所述電熱管可用其他電熱材料代替。本發(fā)明因?yàn)椴捎靡陨霞夹g(shù)方案，其有益效果在于1、測(cè)量點(diǎn)取在散熱器臺(tái)面與發(fā)熱模塊的接觸面上，解決了現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法測(cè)量散熱器臺(tái)面最高溫度的缺陷；2、熱敏元件采用全封閉式埋裝，使得測(cè)量結(jié)果更加精確；3、發(fā)熱模塊中采用電熱管代替現(xiàn)有技術(shù)中的熱阻絲，提升了發(fā)熱模塊的發(fā)熱性能，能更為真實(shí)地模擬電力半導(dǎo)體元件的工作狀況；4、本發(fā)明原理簡(jiǎn)單，容易實(shí)施，適合推廣使用。


圖1為本發(fā)明所述一種電力半導(dǎo)體元件散熱器熱阻測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明所述在散熱器臺(tái)面元件安裝區(qū)域上開槽的示意圖3為本發(fā)明所述在發(fā)熱模塊基體上開槽的示意圖； 圖4為本發(fā)明所述一種電力半導(dǎo)體元件散熱器熱阻測(cè)試裝置的安裝示意圖。圖中1電力半導(dǎo)體散熱器臺(tái)面，2熱敏元件，3發(fā)熱模塊基體，4電熱管，5隔熱板， 6墊片，7螺栓，8凹槽。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步闡述本發(fā)明。本發(fā)明一種電力半導(dǎo)體元件散熱器熱阻測(cè)試方法，它是利用在散熱器臺(tái)面的元件安裝區(qū)域開槽或在發(fā)熱模塊上開槽，從而將熱電偶埋裝在散熱器臺(tái)面上，通過從凹槽引出的熱敏元件引線測(cè)量出電力半導(dǎo)體元件散熱器在工作狀況下的溫升和熱阻。在熱阻測(cè)試試驗(yàn)中，包括以下步驟
第一步，在散熱器臺(tái)面的元件安裝區(qū)域開出凹槽或在發(fā)熱模塊上開出凹槽，凹槽的形狀為矩形或者圓弧形，凹槽大小可以容納熱敏元件引線通過，凹槽數(shù)量不限； 第二步，將測(cè)溫用熱敏元件埋裝在散熱器臺(tái)面的元件安裝區(qū)域； 第三步，將熱敏元件引線從第一步開出的凹槽中引出；
第四步，將發(fā)熱模塊固定在散熱器臺(tái)面的元件安裝區(qū)域，通過熱敏元件引線測(cè)量散熱器臺(tái)面的高點(diǎn)溫度。根據(jù)上述方法提出的一種電力半導(dǎo)體元件散熱器熱阻測(cè)試裝置，包括電力半導(dǎo)體元件散熱器，發(fā)熱模塊，熱敏元件和緊固件，在散熱器臺(tái)面的元件安裝區(qū)域開出凹槽或者在發(fā)熱模塊上開出凹槽，凹槽的形狀可以為矩形或圓弧形，熱敏元件埋裝在散熱器臺(tái)面的元件安裝區(qū)域，熱敏元件引線從所述凹槽中引出，緊固件將發(fā)熱模塊固定在散熱器臺(tái)面的元件安裝區(qū)域上。所述發(fā)熱模塊由三部分組成發(fā)熱模塊基體、隔熱板和電熱管，其中電熱管安裝在發(fā)熱模塊基體內(nèi)，均勻分布，同時(shí)使發(fā)熱模塊基體靠近散熱器臺(tái)面的一側(cè)厚度大于發(fā)熱模塊基體靠近隔熱板一側(cè)的厚度。實(shí)施例一
如圖1、圖2所示，所述電力半導(dǎo)體元件散熱器熱阻測(cè)試裝置包括散熱器臺(tái)面1，熱電偶 2 (所述熱敏元件采用熱電偶)，發(fā)熱模塊基體3、電熱管4，云母板5，墊片6，螺栓7。在散熱器臺(tái)面1的元件安裝區(qū)域開有凹槽8，凹槽8的截面為矩形或圓弧形，在熱電偶2的埋裝位置上鉆孔，孔徑為0. 8mm，孔深1mm，熱電偶放置在小孔中，用錘尖拍打附近金屬使熱電偶與散熱器堅(jiān)實(shí)的接觸，熱電偶2的熱敏元件弓丨線從凹槽8中引出；電熱管4安裝在發(fā)熱模塊基體3中，在發(fā)熱模塊基體3上安裝有云母板5，將測(cè)溫用熱電偶2埋裝完成后，再在發(fā)熱模塊基體3的底部均勻涂抹導(dǎo)熱硅脂，墊片6和螺栓7作為緊固件將整個(gè)發(fā)熱模塊固定安裝在散熱器臺(tái)面1上，安裝過程中須用扭矩扳手測(cè)量螺栓的扭矩，保證發(fā)熱模塊安裝各螺栓緊固力一致；發(fā)熱模塊外接電源，用于發(fā)熱模塊的耗散功率輸入。實(shí)施例二
如圖1、圖3所示，所述電力半導(dǎo)體元件散熱器熱阻測(cè)試裝置包括散熱器臺(tái)面1，熱電偶 2 (所述熱敏元件采用熱電偶)，發(fā)熱模塊基體3、電熱管4，云母板5，墊片6，螺栓7。在發(fā)熱模塊基體3上開有凹槽8，凹槽8的形狀為矩形或圓弧形，熱電偶2埋裝在散熱器臺(tái)面1的元件安裝區(qū)域，在熱電偶2的埋裝位置，凹槽8的槽道略有擴(kuò)大，用以避開熱電偶2的埋裝部位，在散熱器臺(tái)面1的熱電偶埋裝位置鉆孔，孔徑為0. 8mm，孔深1mm，熱電偶2放置在小孔中，用錘尖拍打附近金屬使熱電偶與散熱器臺(tái)面堅(jiān)實(shí)接觸，熱電偶2的熱敏元件引線從凹槽8中引出；電熱管4安裝在發(fā)熱模塊基體3中，在發(fā)熱模塊基體3上安裝有云母板5， 將測(cè)溫用熱電偶2埋裝完成后，再在發(fā)熱模塊基體3的底部均勻涂抹導(dǎo)熱硅脂，墊片6和螺栓7作為緊固件將整個(gè)發(fā)熱模塊固定安裝在散熱器臺(tái)面1上，安裝過程中須用扭矩扳手測(cè)量螺栓的扭矩，保證發(fā)熱模塊安裝各螺栓緊固力一致；試驗(yàn)中，發(fā)熱模塊外接電源，用于發(fā)熱模塊的耗散功率輸入。整個(gè)裝置各個(gè)部件之間位置關(guān)系和裝配順序如圖4所示。在試驗(yàn)中，通過測(cè)量出散熱器的臺(tái)面最高溫度Ts和進(jìn)出口冷卻介質(zhì)的溫度Tin，計(jì)算出散熱器的溫升(Δ T=Ts-Tin)和熱阻(Rtl= Δ T/Pall)。由于熱電偶須埋入散熱器臺(tái)面，對(duì)熱阻測(cè)量會(huì)有影響，所以在計(jì)算散熱器的實(shí)際熱阻時(shí)，通常還要加上埋裝深度(熱電偶到散熱器元件安裝面的距離)對(duì)熱阻的影響部分R1=IAAX),其中ξ為埋裝深度，A為發(fā)熱模塊的接觸面積，λ為散熱器材料的熱導(dǎo)率。從而可散熱器的實(shí)際熱阻為=R=RfR11權(quán)利要求
1.一種電力半導(dǎo)體元件散熱器熱阻測(cè)試方法，其特征在于，利用在散熱器臺(tái)面的元件安裝區(qū)域開槽或在發(fā)熱模塊上開槽，從而將熱電偶埋裝在散熱器臺(tái)面上，通過從凹槽引出的熱敏元件引線測(cè)量出電力半導(dǎo)體元件散熱器在工作狀況下的溫升和熱阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力半導(dǎo)體元件散熱器熱阻測(cè)試方法，其特征在于在熱阻測(cè)試試驗(yàn)中，包括以下步驟第一步，在散熱器臺(tái)面的元件安裝區(qū)域開出凹槽或在發(fā)熱模塊上開出凹槽；第二步，將測(cè)溫用熱敏元件埋裝在散熱器臺(tái)面的元件安裝區(qū)域；第三步，將熱敏元件引線從所述第一步開出的凹槽中引出；第四步，將發(fā)熱模塊固定在散熱器臺(tái)面的元件安裝區(qū)域，通過熱敏元件引線測(cè)量散熱器臺(tái)面的高點(diǎn)溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電力半導(dǎo)體元件散熱器熱阻測(cè)試方法，其特征在于 所述第一步中凹槽的形狀和大小應(yīng)確保熱敏元件引線可以從凹槽中引出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述方法提出的一種電力半導(dǎo)體元件散熱器熱阻測(cè)試裝置，包括電力半導(dǎo)體元件散熱器，發(fā)熱模塊，熱敏元件和緊固件，發(fā)熱模塊通過緊固件固定在散熱器臺(tái)面的元件安裝區(qū)域，其特征在于在散熱器臺(tái)面的元件安裝區(qū)域開出凹槽或者在發(fā)熱模塊上開有凹槽，熱敏元件埋裝在散熱器臺(tái)面的元件安裝區(qū)域，熱敏元件引線從所述凹槽中引出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電力半導(dǎo)體元件散熱器熱阻測(cè)試裝置，其特征在于所述發(fā)熱模塊包括發(fā)熱模塊基體、隔熱板和電熱管，其中電熱管安裝在發(fā)熱模塊基體中，均勻分布，同時(shí)使發(fā)熱模塊基體靠近散熱器臺(tái)面的一側(cè)厚度大于發(fā)熱模塊基體靠近隔熱板一側(cè)的厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電力半導(dǎo)體元件散熱器熱阻測(cè)試裝置，其特征在于所述凹槽的形狀和大小應(yīng)確保熱敏元件引線可以從凹槽中引出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電力半導(dǎo)體元件散熱器熱阻測(cè)試裝置，其特征在于所述凹槽的形狀為矩形或圓弧形。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電力半導(dǎo)體元件散熱器熱阻測(cè)試裝置，其特征在于所述隔熱板可以采用云母板或其他隔熱材料制成的隔熱板，所述電熱管可用其他電熱材料代替。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電力半導(dǎo)體元件散熱器熱阻測(cè)試方法和裝置，它是利用在散熱器臺(tái)面的元件安裝區(qū)域開槽或在發(fā)熱模塊上開槽，從而將熱電偶埋裝在散熱器臺(tái)面上，通過從凹槽引出的引線測(cè)量出電力半導(dǎo)體元件散熱器在工作狀況下的溫升和熱阻。發(fā)熱模塊由發(fā)熱模塊基體、隔熱板和電熱管三部分組成，其中電熱管安裝在發(fā)熱模塊基體內(nèi)，均勻分布，同時(shí)使發(fā)熱模塊基體靠近散熱器臺(tái)面的一側(cè)厚度大于發(fā)熱模塊基體靠近隔熱板一側(cè)的厚度。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中測(cè)量不到散熱器臺(tái)面溫度最高點(diǎn)的缺陷，原理簡(jiǎn)單，容易實(shí)施，適合推廣使用。
文檔編號(hào)G01K7/04GK102243110SQ201110099548
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者唐小堂, 白文浩, 賀榮 申請(qǐng)人:株洲時(shí)代散熱技術(shù)有限公司