Патент на изобретение №2335813

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ НАГРЕВАЮЩИХСЯ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к электронной технике, в частности к устройствам охлаждения элементов и узлов аппаратуры неразрушающего контроля, технической и медицинской диагностики, бытовой аппаратуры. Суть изобретения состоит в том, что теплорассеивающий модуль (микросхема) выполнен из хаотично упакованной неизолированной проволоки, контактно уложенной на тепловыделяющем корпусе и контактирующей витками друг с другом на изгибах их пересечения, проволока изготовлена из алюминиевой жилы, плакированной медью, при этом на наружную поверхность упакованной проволоки нанесена оболочка из материала с высокой теплопроводностью, а модуль снабжен всасывающим улавливателем для откачки воздуха из окружающей среды модуля и удаления налета пыли с поверхности оболочки, размещенным снаружи модуля. Технический результат – увеличение ресурса работы электронной аппаратуры и повышение метрологических характеристик. 2 ил.

Изобретение относится к электронной технике, в частности к устройствам охлаждения элементов и узлов аппаратуры неразрушающего контроля, технической и медицинской диагностики, бытовой аппаратуры, и может быть использовано в производстве полупроводниковых приборов, микросхем, гибридных наносвязок микросхем, электрических радиоэлементов, блоков электропитания, сверхвысокочастотных узлов преобразования информации связи, приборостроительной, кораблестроительной и др. отраслях промышленности.

Известны устройства охлаждения элементов электронной техники, содержащие микросхемы, размещенные на радиаторах, обеспечивающие рассеивание температуры микросхемы, другие отводы тепла в виде вентиляторов, продуваемых пространство элементов электронных схем [SU №520625, G12В 15/04, БИ №25, 1976].

Недостатком этих устройств является массивность радиаторов, увеличивающих площадь электронной схемы, вес и объем аппарата, а перегрев схемы приводит к ее выключению, превентивные меры, используемые в виде радиатора, не обеспечивают устранение нагрева, тем самым стабилизации параметров электрических характеристик схем, что недопустимо в современной электронно-вычислительной технике, обслуживающей особенно важные объекты.

Известно устройство, близкое к заявляемому техническому решению, обладающее изобретательским уровнем, заключающееся в том, что оно содержит пачку микросхем, снабженных теплорассеивающими элементами в виде металлических оправок, тепловыделяющие тепло наружу от элемента и обдуваемые вентилятором [журнал URGRFDE # 49 (87), декабрь 2002].

Это устройство весьма эффективно обеспечивает отвод тепла от микросхем и других полупроводниковых элементов за счет использования массивных металлических радиаторов и продувки окружающей среды потоком воздуха вентилятора. Недостатки – невысокие эксплуатационные показатели: большие габариты и вес, малый ресурс работы; недостаточная температурная стабильность характеристик электронных схем, приводящая к снижению ресурса их работы и метрологических характеристик.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для охлаждения нагревающихся элементов электронной техники, содержащем сборку в виде отдельных модулей электронной схемы, каждый из которых включает тепловыделяющий корпус, теплопередающую прокладку и теплорассеиватель, а также вентилятор, теплорассеивающий узел модуля схемы электронной аппаратуры выполнен из хаотично упакованной неизолированной проволоки, контактно уложенной на тепловыделяющем корпусе модуля и контактирующей витками друг с другом на изгибах их пересечения, проволока изготовлена из алюминиевой жилы, плакированной медью, при этом на наружную поверхность упакованной проволоки нанесена оболочка из материала с высокой теплопроводностью, а модуль снабжен всасывающим улавливателем для откачки воздуха из окружающей среды модуля и удаления налета пыли с поверхности оболочки, размещенным снаружи модуля.

Техническим результатом является увеличение ресурса работы электронной аппаратуры и повышение метрологических характеристик за счет стабилизации температурного поля модуля путем увеличения площади поверхности эффективного теплорассеивания электронного модуля вследствие использования материалов теплорассеивающего узла с высокой теплопроводностью и теплоотдачей, а также отсоса от этого узла воздушно-пылевой взвеси.

На фиг.1 и 2 показаны фрагменты модуля схемы электронной аппаратуры.

Устройство содержит тепловыделяющий корпус 1, теплопередающую прокладку 2 из мягкой теплопроводящей пасты, теплорассеивающий узел 3, выполненный из хаотично упакованной неизолированной проволоки по типу спирали «Бруно», улавливатель 4 для откачки из окружающей среды модуля воздушно-пылевой взвеси и вентилятор (на фиг. не показан).

Теплорассеивающий узел 3 представляет собой пакет, изготовленный из биметаллической проволоки, внутренняя жила которой выполнена из алюминиевого материала, а наружный слой из медного материала, обладающие оба высокой теплопроводностью. Выбор этих материалов обусловлен тем, что у алюминия выше теплопроводность, чем у меди, а у меди выше теплоотдача, чем у алюминия. Эта проволока упакована хаотично с тем, чтобы в местах пересечения ее витки контактировали друг с другом, причем пакет уложен на тепловыделяющий элемент 1 контактно либо на верхнюю часть его поверхности (фиг.1), либо на верхнюю и боковые поверхности (фиг.2).

Теплопередающая прокладка 2 обеспечивает теплопроводный контакт между тепловыделяющим элементом 1 и теплорассеивающим узлом 3, утопающим в материал прокладки 2 до контакта с корпусом 1.

Наружная поверхность пакета покрыта оболочкой (не показана) из материала с высокой теплопроводностью для обеспечения передачи тепла и создания теплорассеивающему узлу 3 необходимой жесткости.

Всасывающий улавливатель 4 воздушно-пылевой взвеси выполнен в виде воронки и предназначен для откачки нагретого воздуха из локальной окружающей среды модуля схемы и налета пыли с поверхности оболочки. Наличие пыли на оболочке резко ухудшает теплорассеивание узла. Откачка воздуха наружу аппаратуры обеспечивается через улавливатель 4 вентилятором (не показан).

Действие устройства осуществляется следующим образом.

На модуль схемы аппаратуры подают электрический ток, от которого модуль нагревается. Нагрев модуля вызывает изменение его электрических характеристик. Для стабилизации параметров электрических характеристик модуля обеспечивают своевременный и эффективный отвод от него тепла. Это тепло отводят с помощью теплорассеивающего узла 3 в окружающую его среду, а из нее нагретый воздух и находящуюся на оболочке модуля воздушно-пылевую взвесь откачивают через улавливатель 4 за пределы аппаратуры.

Техническим результатом является увеличение ресурса работы электронной аппаратуры и повышение метрологических характеристик за счет стабилизации температуры модуля путем увеличения площади поверхности эффективного теплорассеивания электронного модуля вследствие использования материалов теплорассеивающего узла с высокой теплопроводностью и теплоотдачей, а также отсоса от узла воздушно-пылевой взвеси.

Формула изобретения

Устройство для охлаждения нагревающихся элементов электронной техники, содержащее сборку в виде отдельных модулей электронной схемы, каждый из которых включает тепловыделяющий корпус, теплопередающую прокладку и теплорассеивающий узел, а также вентилятор, отличающееся тем, что теплорассеивающий узел модуля схемы электронной аппаратуры выполнен из хаотично упакованной неизолированной проволоки, контактно уложенной на тепловыделяющем корпусе и контактирующей витками друг с другом на изгибах их пересечения, проволока изготовлена из алюминиевой жилы, плакированной медью, при этом на наружную поверхность упакованной проволоки нанесена оболочка из материала с высокой теплопроводностью, а модуль снабжен всасывающим улавливателем для откачки воздуха из окружающей среды модуля и удаления налета пыли с поверхности оболочки, размещенным снаружи модуля.

РИСУНКИ