Радиоэлектронное устройство

 

Изобретение относится к электронной технике. Цель изобретения - повышение эффективности охлаждения - достигается путем увеличения интенсивности теплообмена за счет обеспечения подачи охлаждающей жидкости в теплоотводящие углы интегрального модуля в состоянии насыщения и отвода паров охлаждающей жидкости в циркуляционный контур через полость герметичной секции 9 корпуса 8 интегрального модуля 7. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>s Н 05 К 7/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4641804/21 (22) 05.12.88 (46) 15.07.91. Бюл. № 26 (71) Институт проблем кибернетики АН

СССР (72) А.А,Бичев, Ю.Н.Копылов, А.А.Мельников и Г.В.Резников (53) 621.396.67.7 (088.8) (56) Патент США

¹ 4203129, кл. Н 05 К 7/20, 1980.

Теплопередача при низких температурах. Под ред. У,Фроста. Пер. с англ. M. Мир, 1977, с.391.

Патент ЕПВ №0217676, кл. Н 05 К 7/20, 1986.

„„5U „„1663793 А1 (54) РАДИОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к электронной технике, Цель изобретения — повышение эффективности охлаждения — достигается путем увеличения интенсивности теплообмена за счет обеспечения подачи охлаждающей жидкости в теплоотводящие углы интегрального модуля в состоянии насыщения отвода паров охлажда- ющей жидкости в циркуляционный контур через полость герметичной секции 9 корпуса 8 интегрального модуля 7. 2 з.п. ф-лы, 2 ил, 1663793

30

40

55

Изобретение относится к электронной технике, в частности к электронно-вычислительной технике с высокой плотностью электронных элементов и большими тепловыделениями, снабженной системой охлаждения. Цель изобретения — повышение эффективности охлаждения путем увеличения интенсивности теплообмена за счет обеспечения подачи охлаждающей жидкости в теплоотводящие узлы интегрального модуля в состоянии насыщения и отвода паров охлаждающей жидкости в циркуляционный контур через полость герметичной секции корпуса интегрального модуля, На фиг.1 показано радиоэлектронное устройство, общий вид; на фиг.2 — узел (теплоотводящий узел) на фиг.1.

Радиоэлектронное устройство содержит циркуляционный контур для охлаждающей жидкости, включающий в себя подводящий трубопровод 1 с насосом 2 на его входе, который соединен своим входом с теплообменником-конденсатором 3, связанным с источником 4 холода, и отводящий трубопровод 5, выход которого соединен с теплообменником-конденсатором 3, и змеевик 6, соединенный с выходом подводящего трубопровода 1. Устройство содержит интегральный модуль 7, выполненный в виде корпуса 8 из двух секций 9,10 соответственно, соединенных между собой посредством винтов 11, и в виде печатной платы 12, на которой закреплены через теплоизоляционные подложки 13 корпуса 14 электронные элементы 15, в которых расположены кристаллы 16, соединенные своими выводами

17 в виде контактных ножек с соответствуf ющими контактными площадками (не показаны) печатной платы 12, Причем печатная плата 12 с электронными элементами 15 установлена в секции 10 корпуса 8 интегрального модуля 7 и сообщена с окружающей средой за счет неплотностей соединения с секцией

9 корпуса 8 и с печатной платой 12, а секция 9 корпуса 8 интегрального модуля выполнена герметичной из двух частей, герметично соединенных между собой посредством винтов 11 и прокладок 18, и покрыта с внешних сторон слоем теплоиэоляционного покрытия 19, при этом герметичная секция 9 корпуса 8 интегрального модуля Y снабжена теплоотводящими узлами, каждый иэ которых выполнен в виде двух коаксиально расположенных один относительно другого сильфонов 19 и 20 (соответственно внутренний и внешний сильфоны), герметично соединенных одними своими концами по торцам со стенкой герметичной секции 9 корпуса 8, по их периметрам по кромкам и с внешней стороны отверстий 21 укаэанной стенки герметичной секции 9 соответственно, а другими своими концами по торцам между собой — днищами 22, на внутренних поверхностях которых размещен слой 23 пористого покрытия из материала с высокой теплопроводностью, при этом полости внутренних сильфонов 19 сообщены с поло стью герметичной секции 9 корпуса 8 через отверстия 21 в ее стенке, а полость 24 между. внутренним 19 и внешним 20 сильфонами каждого теплоотводящего узла — с указанной выше полостью герметичной секции 9 посредством капиллярных отверстий 25, выполненных на той же стенке, что и отверстия

21, с их внешних сторон. Герметичная секция 9 корпуса 8 расположена своими теплоотводящими узлами в сторону электронных элементов 15 интегрального модуля 7 с возможностью теплового контакта днищ ее теплоотводящих узлов их внешними поверхностями с корпусами 14 электронных элементов 15.

Циркуляционный контур связан с герметичной секцией 9 корпуса 8 интегрального модуля 7 своим змеевиком 6, который размещен внутри нее, и выходом своего отводящего трубопровода 5. При этом змеевик 6 выполнен с соплами 26, которые расположены в полостях внутренних сильфонов 19 теплоотводящих узлов и направлены своими выходами к их днищам 22.

Полость герметичной секции 9 корпуса

8 является паровой полостью 27 интегрального модуля 7, а полость секции 10 корпуса

8 — газовой полостью 28 интегрального модуля 7. Устройство содержит баллон 29 для подачи осушенного инертного газа на поверхность печатной платы 12 и в газовую полость 28 интегрального модуля 7 через патрубок 30, соединяющий баллон 29 с газовой полостью 28 интегрального модуля.

При этом баллон 29 может быть соединен с теплообменником-конденсатором 3 через отводящий трубопровод 5 посредством трубопровода 31.

Пористое покрытие может быть выполнено, например, из медной пудры, спеченной в вакууме, Радиоэлектронное устройство работает следующим образом.

Сконденсировавшаяся в теплообменнике-конденсаторе 3 жидкость с помощью насоса 2 через подводящий трубопровод 1 подается в змеевик 6, расположенный внутри интегрального модуля 7, а затем B виде струй, формируемых в соплах 26, расположенных на змеевике 6, — на слой 23 пористого покрытия днищ 22 теплоотводящих узлов. Выкипая, жидкость отводит теплоту от змеевиков

6 и электронных элементов 15, выделяющую1663793

35

45

55 ся при их работе, Испарившаяся жидкость из паровой полости 27 интегрального модуля 7 через отводящий трубопровод 5 подается на реконденсацию в теплообменник-конденсатор 3, связанный и источником 4 холода. Так как охлаждающая жидкость имеет температуру кипения ниже температуры окружающей среды, интегральный модуль

7, подводящий и отводящий трубопроводы

1 и 5 имеют тепловую изоляцию, Тепловой контакт теплоотводящих узлов с электронными элементами 15, в частности с полупроводниковыми кристаллами 16, расположенными в корпусах 14, обеспечивается с помощью двух коаксиально расположенных сильфонов 19 и 20, прижимающих приваренные к ним днища 22 к корпусам 14 и кристаллам 16 электронных элементов 15, расположенных на печатной плате 12, Полость между сильфонами 19 и 20 связана с паровой полостью 28 интегрального модуля

7 с помощью капиллярных отверстий 25 и служит тепловой изоляцией теплоотводящих узлов. Для предотвращения выпадения влаги и других примесей, находящихся в атмосферном воздухе, при температурах ниже точки росы поверхность печатной платы 12 и контактирующие ножки-выводы 17 электронных элементов 15 обдуваются осушенным инертным газом, который подается в газовую полость 27 интегрального модуля

7 через патрубок 30 из баллона 29, которая не является полностью герметизированной, и инертный газ через неплотности выходит в атмосферу и не создает в полости 28 избыточного давления. Кроме того гаэ из баллона 29 может подпитывать внешний циркуляционный контур, если в нем циркулирует то же самое вещество (например, азот).

Использование для отвода теплоты, выделяемой электронными элементами 15, струи жидкости, находящейся в состоянии насыщения, позволяет увеличить примерно на порядок коэффициент теплоотдачи по сравнению с коэффициентом телоотдачи при кипении насыщенной жидкости и (также примерно на порядок) по сравнению с коэффициентом теплоотдачи при непосредственном жидкостном (иммерсионном) охлаждении, Пористое покрытие, нанесенное на внутреннюю поверхность теплоотводящих устройств, позволяет, во-первых, более равномерно распределить жидкость по поверхности днища теплоотводящего устройства и, во-вторых, в

2-3 раза уменьшить температуру перегрева, (Л Т = Т р-Tabac, где Т р — температура поверхности кристалла; T

Формула изобретения

Радиоэлектронное устройство, содержащее интегральный модуль, выполненный в виде корпуса из двух соединенных между собой секций, одна из которых выполнена герметичной. а другая сообщена с окружающей средой, в виде печатной платы с установленными на ней и электрически соединенными с ее соответствующими контактными площадками электронными элементами в виде кристаллов в корпусах, которая закреплена в полости секции корпуса, которая сообщена с окружающей средой, и в виде теплоотводящих узлов, иэ сильфонов с днищами на одних их торцовых концах, которые герметично соединены сво- . ими другими торцовыми концами по их периметрам со стенкой герметичной секции корпуса, противолежащей электронным элементам, сообщены своими полостями с полостью герметичной секции через отверстия в указанной выше стенке герметичной полости и направлены своими днищами к корпусам электронных элементов с возможностью теплового контакта между корпусами и днищами соответствующих сильфонов, и циркуляционный контур для охлаждающей жидкости, образованный последовательно соединенными между собой змеевиками с соплами, которые размещены внутри герметичной секции корпуса, и своими соплами расположен в полостях сильфонов теплоотводящих углов интегрального модуля, подводящим трубопроводом с насосом на его входе, выход которого соединен со змеевиками, теплообменником-конденсатором, соединенным с оной стороны с подводящим трубопроводом, и отводящим трубопроводом, выход которого соединен с другой стороной теплообменника-конденсатора, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения путем увеличения интенсивности теплообмена эа счет обеспечения подачи охлаждающей жидкости в теплоотводящие узлы интегрального модуля в состоянии насыщения и отвода паров охлаждающей жидкости в циркуляционный контур через полость герметичной секции корпуса интегрального модуля, циркуляционный контур для охлаждающей жидкости снабжен источником хо1663793

У&лгмаю

Фрг. 1 15

Составитель А.Попова

Редактор А.Маковская Техред M.Ìoðlåíòàë . Корректор M.Ïîæî

Заказ 2275 Тираж 494 Подписное, ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 лода с температурой, не превышающей температуру конденсации охлаждающей жидкости, который соединен с теплообменником-конденсатором циркуляционного контура, герметичная секция корпуса интег- 5 рального модуля и теплоотводящие узлы интегрального модуля выполнены с теплоизоляцией с их внешних сторон, а вход отводящего трубопровода циркуляционного контура герметично соединен с полостью 10 герметичной секции корпуса интегрального модуля, причем на внутренние поверхности днищ теплоотводящих узлов нанесено покрытие с пористой структурой из материала с высокой теплопроводностью. 15

2.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что каждый теплоотводящий узел снабжен дополнительным сильфоном, установленным коаксиально относительно основного сильфона и герметично соединенным .20 со стенкой герметичной секции, по периметру, одним своим торцовым концом и с днищем другим своим торцовым концом с образованием полости между внешним и внутренним сильфонами, которая сообщена с полостью герметичной камеры корпуса интегрального модуля посредством капиллярных отверстий, выполненных в указанной выше стенке, вокруг соответствующего отверстия указанной стенки, тепловая изоляция герметичной секции корпуса интегрального модуля выполнена в виде слоев теплоизоляционного материала, размещенных на внешних поверхностях стенок указанной герметичной секции, а тепловая изоляция телоотводящих узлов интегрального модуля образована полостями между их внутренними и внешними сил ь фон э ми.

З.Устройство по п.1, отл и ч а ю щее— с я тем, что оно снабжено баллоном для подачи осушенного инертного газа с патрубком, соединяющим указанный баллон с полостью секции корпуса, которая сообщена с окружающей средой, причем баллон соединен с выходом отводящего патрубка и с теплообменником-конденсатором.