一种新型氮化铝陶瓷水冷散热器的制作方法

1.本实用新型涉及散热器技术领域，尤其涉及铁路车辆用的一种新型氮化铝陶瓷水冷散热器。


背景技术：

2.铁路车辆既包括正常运营的客货运普通列车、动车、高铁，也包括用于检测维修的轨道车等。随着人们对于铁路车辆时速要求越来越高，现今的铁路车辆通常都装有车载设备比如列车运行监控记录装置、轨道车运行控制设备、列车超速防护系统、机车信号等，用以实时向车辆发送信息以及对车辆进行控制，保证行车安全。
3.功率模块中半导体元件是关键器件，半导体元件的温升对性能影响非常显著，随着铁路车辆对功率要求不断提高，作为变流器核心原件的功率半导体也开始逐步向第三代碳化硅半导体转移，在现有技术中，对于大功率输出的应用通常使用水冷散热器，随着功率的增大，对高温半导体的散热要求也在相应提高，现有的水冷散热器则无法满足散热的需求，存在着不足。
4.因此，有必要设计一种新型氮化铝陶瓷水冷散热器，以克服上述缺陷。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种新型氮化铝陶瓷水冷散热器，以达到快速散热的目的。
6.本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是：
7.一种新型氮化铝陶瓷水冷散热器，包括：水冷散热器，水冷散热器的散热区域安装有氮化铝陶瓷散热层，氮化铝陶瓷散热层贴合于铁路车辆的大功率半导体，铁路车辆的大功率半导体发出的热量通过氮化铝陶瓷散热层直接传递至水冷散热器，水冷散热器的内部设置有水道，水道流通的冷却液将热量带走。
8.进一步，所述水道呈螺旋状分布。
9.进一步，所述水冷散热器的一侧设置有进水口，水冷散热器的另一侧设置有出水口，水道的一个接口连通进水口，水道的另一个接口连通出水口。
10.进一步，所述水冷散热器包含有刻有水道的铝基板，铝基板上设置有盖板，铝基板和盖板之间通过焊接层成为一体，焊接层的焊接方式为真空钎焊。
11.进一步，所述水冷散热器的铝基板表面设置有阳极氧化层。
12.进一步，所述水冷散热器上的其中一个水接口安装有提高防电腐蚀能力的不锈钢电极。
13.进一步，所述进水口和出水口在水冷散热器两侧对称设置。
14.进一步，所述氮化铝陶瓷散热层的形状呈圆形或长方形。
15.本实用新型的优点在于：结构简单，设计新颖，可用于轨交车辆、电网输配电装置及其他相关领域，氮化铝高热传导性、高介电强度的陶瓷材料；铝基水冷板成本低、耐腐蚀，
加工工艺成熟；两者结合既提高了热传导效率，又不会大幅增加加工成本，以适应新的应用需求。
附图说明
16.图1是本实用新型的结构示意图；
17.图2是本实用新型水冷散热器结构图；
18.100-氮化铝陶瓷散热层，110-水冷散热器，120-进水口，130-出水口，111-盖板，112-焊接层，113-铝基板。
具体实施方式
19.为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本实用新型。
20.如图1所示，一种新型氮化铝陶瓷水冷散热器，包括：水冷散热器110，水冷散热器110的散热区域安装有氮化铝陶瓷散热层100，氮化铝陶瓷散热层100贴合于铁路车辆的大功率半导体，铁路车辆的大功率半导体发出的热量通过氮化铝陶瓷散热层直接传递至水冷散热器，水冷散热器110的内部设置有水道，水道呈螺旋状分布，水道流通的冷却液将热量带走。
21.另外，水冷散热器110的一侧设置有进水口120，水冷散热器110的另一侧设置有出水口130，水道的一个接口连通进水口，水道的另一个接口连通出水口，进水口和出水口在水冷散热器两侧对称设置，进出水口互换既不影响散热性能，也不改变流阻。
22.如图2所示，水冷散热器110包含有刻有水道的铝基板113，铝基板113上设置有盖板111，铝基板113和盖板111之间通过焊接层112成为一体，焊接层112的焊接方式为真空钎焊，水冷散热器110的铝基板表面设置有阳极氧化层。
23.水冷板在其中一个水接口安装不锈钢电极，提高铝基散热器的防电腐蚀能力。
24.氮化铝陶瓷散热层100的形状呈圆形或长方形，而且水冷散热器采用的是定制化设计，其几何造型可根据待冷却器件的需要进行改变，增加了冷却系统对待冷却部件的接触面积，使其冷却的效果进一步得到了提升。
25.本实用新型在水冷散热器的散热区域安装氮化铝陶瓷散热层，与大功率半导体表面直接贴合；半导体工作时发出的热量通过氮化铝陶瓷散热层直接传递到水冷散热器内部，由内部水道内快速流过的冷却液将热量带走，本实用新型氮化铝陶瓷散热层已经作为大规模集成电路和大功率器件的封装材料在实际产品中应用，具有高导热、高耐温，介电强度高，热膨胀系数低，化学性能稳定的特点。铝基水冷器在铁路车辆上长期应用于大功率半导体散热，加工技术成熟，水道可以根据实际耗散功率灵活设计，有大量的实际应用经验。因此两者结合，即能发挥新材料的特性，也利用已有技术的成熟优势，快速适应新的应用需求，实用性能优。
26.本实用新型的优点在于：结构简单，设计新颖，可用于轨交车辆、电网输配电装置及其他相关领域，氮化铝高热传导性、高介电强度的陶瓷材料；铝基水冷板成本低、耐腐蚀，加工工艺成熟；两者结合既提高了热传导效率，又不会大幅增加加工成本，以适应新的应用需求。
27.以上实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让本领域的技术人员了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。


技术特征：
1.一种新型氮化铝陶瓷水冷散热器，包括：水冷散热器，其特征在于，水冷散热器的散热区域安装有氮化铝陶瓷散热层，氮化铝陶瓷散热层贴合于铁路车辆的大功率半导体，铁路车辆的大功率半导体发出的热量通过氮化铝陶瓷散热层直接传递至水冷散热器，水冷散热器的内部设置有水道，水道流通的冷却液将热量带走。2.根据权利要求1所述的一种新型氮化铝陶瓷水冷散热器，其特征在于，所述水道呈螺旋状分布。3.根据权利要求1所述的一种新型氮化铝陶瓷水冷散热器，其特征在于，所述水冷散热器的一侧设置有进水口，水冷散热器的另一侧设置有出水口，水道的一个接口连通进水口，水道的另一个接口连通出水口。4.根据权利要求1所述的一种新型氮化铝陶瓷水冷散热器，其特征在于，所述水冷散热器包含有刻有水道的铝基板，铝基板上设置有盖板，铝基板和盖板之间通过焊接层成为一体，焊接层的焊接方式为真空钎焊。5.根据权利要求1所述的一种新型氮化铝陶瓷水冷散热器，其特征在于，所述水冷散热器的铝基板表面设置有阳极氧化层。6.根据权利要求1所述的一种新型氮化铝陶瓷水冷散热器，其特征在于，所述水冷散热器上的其中一个水接口安装有提高防电腐蚀能力的不锈钢电极。7.根据权利要求3所述的一种新型氮化铝陶瓷水冷散热器，其特征在于，所述进水口和出水口在水冷散热器两侧对称设置。8.根据权利要求1所述的一种新型氮化铝陶瓷水冷散热器，其特征在于，所述氮化铝陶瓷散热层的形状呈圆形或长方形。

技术总结
本实用新型提出一种新型氮化铝陶瓷水冷散热器，包括：水冷散热器，水冷散热器的散热区域安装有氮化铝陶瓷散热层，氮化铝陶瓷散热层贴合于铁路车辆的大功率半导体，铁路车辆的大功率半导体发出的热量通过氮化铝陶瓷散热层直接传递至水冷散热器，水冷散热器的内部设置有水道，水道流通的冷却液将热量带走，可用于轨交车辆、电网输配电装置及其他相关领域，氮化铝高热传导性、高介电强度的陶瓷材料；铝基水冷板成本低、耐腐蚀，加工工艺成熟；两者结合既提高了热传导效率，又不会大幅增加加工成本，以适应新的应用需求。以适应新的应用需求。以适应新的应用需求。


技术研发人员：周泉 胡凯
受保护的技术使用者：上海中电罗莱电气股份有限公司
技术研发日：2021.09.10
技术公布日：2022/3/8