Способ охлаждения электронных компонент печатных плат

Изобретение относится к способам охлаждения электронного оборудования и, в частности, к охлаждению теплонапряженных компонентов постоянно работающих электронных приборов, включая компьютеры. Технический результат - создание универсального способа охлаждения электронных компонент печатных плат с повышенной эффективностью охлаждения за счет использования широкого класса веществ, обладающих достаточной теплопроводностью, пластичностью в рабочем интервале температур охлаждаемой электроники, а также пластичностью теплопроводного материала оболочки, что обеспечивает хороший тепловой контакт с компонентами платы. Достигается тем, что на плате устанавливают теплоотводящий модуль с обеспечением теплового контакта его поверхности с электронными компонентами платы, теплоотводящий модуль изготавливают в виде герметичной оболочки из эластичного теплопроводного материала, объем которой заполняют дозированным количеством теплопроводного вещества и устанавливают в ней теплообменник, по которому пропускают охлаждающую жидкость. При этом элементы теплообменника устанавливают над тепловыделяющими поверхностями компонентов плат, причем выходы теплообменника размещают вне замкнутого объема оболочки. 2 ил.

 

Изобретение относится к способам охлаждения электронного оборудования и, в частности, к охлаждению теплонапряженных компонентов постоянно работающих электронных приборов, включая компьютеры.

Многие современные электронные приборы содержат элементы, рассеивающие при работе большое количество тепла, поэтому такие приборы нуждаются в эффективных системах обеспечения температурного режима. Наиболее актуальна эта проблема в вычислительной технике, работающей в круглосуточном режиме.

Известен «Способ охлаждения электрорадиоэлементов» (см. патент РФ №2110902 от 13.11.96, опубликованный в Бюллетене №13, 10.05.98). Сущность предлагаемого способа охлаждения заключается в том, что для увеличения поверхности теплообмена и обеспечения надежности теплового контакта между поверхностями радиоэлементов и теплоотводом устанавливают эластичную разделительную перегородку из теплопроводного материала, защемленную в корпусе, в котором закреплена и плата с электрорадиоэлементами. В зазор между обращенными друг к другу поверхностями теплоотвода, корпусами электрорадиоэлементов и монтажной платы соответственно и упомянутой перегородкой заливают дозированную массу теплопроводного материала, в качестве которого используют теплоаккумулирующее вещество, температура фазового перехода которого находится в рабочем интервале температур электрорадиоэлементов. Сверху этот объем герметично закрывается теплоотводом. Тепловой поток от внешних поверхностей корпусов электрорадиоэлементов через упомянутую эластичную разделительную перегородку передается теплоаккумулирующему веществу. Часть теплового потока поглощается данным веществом при его расплавлении, а далее тепловой поток передается на теплоотвод, с которого сбрасывается в окружающую среду. Наличие эластичной разделительной перегородки из теплопроводного материала позволяет обеспечить надежный тепловой контакт на пути теплового потока к теплоотводу. Вышеуказанный способ охлаждения электрорадиоэлементов является наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и поэтому выбран в качестве прототипа.

Недостатком указанного способа является ограничение по использованию в качестве теплопроводного материала для заливки теплоаккумулирующего вещества, температура фазового перехода которого находится в рабочем интервале температур электрорадиоэлементов. При использовании для охлаждения вычислительной либо другой электронной техники, работающей в круглосуточном либо ином длительном режиме, достижение фазового перехода и поглощаемой при этом теплоты является несущественным нестационарным процессом. При переходе в стационарный режим (когда все теплоаккумулирующее вещество перейдет в жидкую фазу) теплоаккумулирующее вещество работает как любая другая теплопроводная среда.

Другим недостатком указанного прототипа является то, что теплопроводная перегородка устанавливается, а теплоаккумулирующее вещество заливается в полости, ограниченные элементами конструктива, что усложняет доступ к электрорадиоэлементам в случае их необходимой замены. Появляется необходимость ожидания момента, когда теплоаккумулирующее вещество перейдет в твердую фазу, что усложняет оперативное обслуживание электронного оборудования.

Решаемой задачей является создание универсального и более эффективного способа охлаждения электронных компонент печатных плат.

Достигаемым техническим результатом является повышение эффективности охлаждения за счет использования в качестве теплопроводного вещества широкого класса веществ, обладающих достаточной теплопроводностью, пластичностью в рабочем интервале температур охлаждаемой электроники, а также пластичностью теплопроводного материала оболочки, что позволяет обеспечить хороший тепловой контакт с компонентами платы.

Для достижения технического результата в способе охлаждения электронных компонент печатных плат, заключающемся в том, что на плате устанавливают теплоотводящий модуль с обеспечением теплового контакта его поверхности с электронными компонентами платы, новым является то, что теплоотводящий модуль изготавливают в виде герметичной оболочки из эластичного теплопроводного материала, объем которой заполняют дозированным количеством теплопроводного вещества и устанавливают в ней теплообменник, по которому пропускают охлаждающую жидкость, при этом элементы теплообменника устанавливают над тепловыделяющими поверхностями компонентов плат, причем выходы теплообменника размещают вне замкнутого объема оболочки.

Новая совокупность существенных признаков в заявляемом способе позволяет повысить эффективность охлаждения и упростить оперативное обслуживание электронного оборудования.

Способ охлаждения электронных компонент печатных плат реализуется устройством, представленным на фиг. 1 и фиг. 2.

На фиг. 1 представлено устройство охлаждения электронных компонент горизонтальной печатной платы.

На фиг. 2 представлено устройство охлаждения электронных компонент вертикальных печатных плат (например, модулей памяти).

Способ реализуется следующим образом. На плате 2 устанавливают теплоотводящий модуль 7, состоящий из оболочки из эластичного теплопроводного материала 3, заполненной дозированным количеством теплопроводного вещества 4 и установленным в нем теплообменником 5, по которому пропускают охлаждающую жидкость 6, причем выходы теплообменника 5 размещают вне замкнутого объема оболочки 3.

Способ охлаждения электронных компонент работает следующим образом.

Радиоэлементы 1, расположенные на печатных платах 2, выделяют тепло, которое через стенку оболочки из эластичного теплопроводного материала 3, через теплопроводное вещество 4, передается на теплообменник 5 и затем отводится протекающей через него охлаждающей жидкостью 6.

Устройство, которым реализуется способ охлаждения электронных компонент печатных плат, может быть выполнено следующим образом. В качестве эластичной теплопроводной оболочки предполагается использовать материал Sil-Pad 2000 компании Бергкуист. В качестве заполняющего теплопроводного вещества предполагается использовать теплопроводные пасты Cooler Master ThermalFusio 400, Zalman ZM-STG1, Arctic Silver, мелкодисперсные: графит, никель, вольфрам (микро- и нанопорошки), угольные нити, угольные нанотрубки, алмаз (микропорошки), медь, металлический индий. Появляется класс новых наноматериалов, например, теплопроводность elNano S27Z - 2 составляет 2000 Вт/(м·К), что в пять раз превосходит теплопроводность меди. Радиатор предполагается изготовить из медной трубки.

Числовое компьютерное моделирование подтверждает работоспособность заявляемого способа охлаждения электронных компонент печатных плат.

Способ охлаждения электронных компонент печатных плат, заключающийся в том, что на плате устанавливают теплоотводящий модуль с обеспечением теплового контакта его поверхности с электронными компонентами платы, отличающийся тем, что теплоотводящий модуль изготавливают в виде герметичной оболочки из эластичного теплопроводного материала, объем которой заполняют дозированным количеством теплопроводного вещества и устанавливают в ней теплообменник, по которому пропускают охлаждающую жидкость, при этом элементы теплообменника устанавливают над тепловыделяющими поверхностями компонентов плат, причем выходы теплообменника размещают вне замкнутого объема оболочки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам охлаждения и теплоотвода, в частности к устройствам для охлаждения компьютерных процессоров. Техническим результатом является повышение эффективности системы охлаждения.

Изобретение относится к области электроники и электротехники и может быть использовано для обеспечения эффективного отвода тепла от тепловыделяющих компонентов, размещенных преимущественно на единой плате, выполненной, например, в виде металлического листа или металлической печатной платы.

Изобретение предназначено для осуществления направленного регулируемого отвода тепла в радиоэлектронной и электротехнической аппаратуре и поддержания минимальной рабочей температуры теплонагруженных элементов - мощных ЭРИ, узлов, блоков и модулей, что приводит к значительному увеличению их сроков эксплуатации.

Изобретение может быть использовано при изготовлении радиоэлектронных устройств (РЭУ). Усилительный блок (УБ) содержит, по меньшей мере, одну печатную плату (ПП), на которой установлен, по меньшей мере, один мощный полупроводниковый элемент (МПЭ), содержащий теплоотводящее основание (ТО), по меньшей мере, один кристалл, расположенный на ТО, и выводы для передачи высокочастотного сигнала, электрически соединенные с плоскими проводниками, расположенными на поверхности ПП, с образованием согласованных участков передачи сигнала, и теплоотводящую опору, на которой установлено ТО.

Изобретение касается охлаждения электронного устройства, содержащего электронный отсек, образованный корпусом и, по меньшей мере, одной электронной платой, вставленной в корпус.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано при охлаждении электронного и микроэлектронного оборудования. Способ охлаждения электронного и микроэлектронного оборудования реализуется за счет использования конденсатора пара в качестве пленкоформирователя, обеспечивающего формирование тонких безволновых пленок жидкости высокой равномерности и качества.

Изобретение относится к устройствам охлаждения и может быть использовано в электросиловых элементах с высоким тепловыделением. Технический результат - повышение эффективности устройства путем интенсификации теплообмена, повышения надежности устройства.

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано в конструкциях устройств для контроля параметров процесса литья. С целью гарантии безаварийного функционирования входящей в устройство электронной системы (4) она размещена в модуле (3), который может быть прикреплен к металлургическому сосуду, задвижке его замка, его запорному устройству или механизму замены литниковой трубки.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в импульсных источниках вторичного электропитания в качестве способа отвода тепла от обмоток в планарном индуктивном элементе (ПИЭ).

Изобретение относится к шумоподавляющему корпусу для электронного оборудования и способу его изготовления. Технический результат - снижение шума с одновременным улучшением теплообмена оборудования - достигается тем, что корпус для подавления шума, создаваемого внутри него, содержит конструкцию, задающую внутреннюю камеру, имеющую вентиляционные отверстия для входа и выхода охлаждающего воздуха.

Изобретение относится к системам охлаждения и теплоотвода, в частности к устройствам для охлаждения компьютерных процессоров. Техническим результатом является повышение эффективности системы охлаждения.

Изобретение относится к шумоподавляющему корпусу для электронного оборудования и способу его изготовления. Технический результат - снижение шума с одновременным улучшением теплообмена оборудования - достигается тем, что корпус для подавления шума, создаваемого внутри него, содержит конструкцию, задающую внутреннюю камеру, имеющую вентиляционные отверстия для входа и выхода охлаждающего воздуха.

Изобретение относится к способу регулирования температуры посредством вентиляторов и терморегулирующему устройству вентиляторного типа. Технический результат - более эффективная регулировка температуры посредством вентиляторов и терморегулирующего устройства.

Использование: для охлаждения и теплоотвода, например охлаждения компонентов компьютерной техники. Сущность изобретения заключается в том, что способ отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов на основе применения полупроводниковых лазеров заключается в применении термомодуля, примыкающего холодными спаями к электронному компоненту, а горячие спаи термомодуля представляют собой матрицу полупроводниковых лазеров, предназначенную для преобразования тепловой энергии, поступившей с холодных спаев в виде электрического тока, в энергию электромагнитного излучения оптического диапазона, отводящую тепло от охлаждаемого устройства в окружающую среду.

Изобретение относится к системам охлаждения Центров хранения и обработки данных. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения Центров хранения и обработки данных.

Изобретение относится к области вычислительной техники. Технический результат - повышение эффективности охлаждения нагревающихся электронных компонентов, увеличение плотности установки вычислительных узлов, обеспечение функционирования серверной фермы при отрицательных температурах окружающей среды, а также сохранение эффективности охлаждения и экономии электроэнергии при установке неполного количества вычислительных узлов.

Изобретения относятся к компьютерным системам, монтируемым в серверных стойках и залах, а также к их охлаждению. Технический результат - обеспечение компьютерной системы с эффективным охлаждением, в которой возможен беспрепятственный монтаж/демонтаж оборудования в процессе ее работы.

Изобретение относится к теплоотводящей технике, может использоваться в теплообменных системах газового и жидкостного охлаждения, а также для отведения тепла от термонагруженных твердых элементов.

Изобретение относится к системам охлаждения и теплоотвода, например к устройствам для охлаждения компонентов электронной аппаратуры. Технический результат - повышение энергоэффективности системы охлаждения.

Изобретение относится к системе (1) для кондиционирования воздуха внутреннего пространства центра (2) обработки данных, оснащенного электронным оборудованием (3). Технический результат - обеспечение во внутреннем пространстве центра обработки данных наиболее подходящих значений температуры и относительной влажности для его корректной работы в широком диапазоне географических областей с различным климатом.

Изобретение относится к области охлаждающих устройств, в частности к области охлаждающих устройств для помещений и оборудования. Технический результат - обеспечение бесперебойного охлаждения, в частности, компьютерного оборудования для обеспечения бесперебойной обработки данных и целостности вычислительного оборудования и серверов в случаях сбоя питания. Достигается тем, что система охлаждения содержит основное устройство охлаждения и основной блок охлаждения, находящийся в жидкостном соединении с теплообменником, также основной блок охлаждения выполнен с возможностью охлаждения жидкого хладагента для использования его в теплообменнике. Система охлаждения дополнительно содержит резервное устройство охлаждения, которое включает в себя резервуар охлаждения, включающий в себя множество автономных аккумуляторов холода небольшого размера, вспомогательный блок охлаждения выполнен с возможностью охлаждения множества аккумуляторов холода небольшого размера во время фазы подзарядки, клапан, выполненный с возможностью выборочного соединения резервуара охлаждения с основным устройством охлаждения во время фазы отдачи таким образом, чтобы множество аккумуляторов холода небольшого размера обеспечивало теплоотвод для охлаждения охлаждающей жидкости для основного устройства охлаждения. 3 н. и 37 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способам охлаждения электронного оборудования и, в частности, к охлаждению теплонапряженных компонентов постоянно работающих электронных приборов, включая компьютеры. Технический результат - создание универсального способа охлаждения электронных компонент печатных плат с повышенной эффективностью охлаждения за счет использования широкого класса веществ, обладающих достаточной теплопроводностью, пластичностью в рабочем интервале температур охлаждаемой электроники, а также пластичностью теплопроводного материала оболочки, что обеспечивает хороший тепловой контакт с компонентами платы. Достигается тем, что на плате устанавливают теплоотводящий модуль с обеспечением теплового контакта его поверхности с электронными компонентами платы, теплоотводящий модуль изготавливают в виде герметичной оболочки из эластичного теплопроводного материала, объем которой заполняют дозированным количеством теплопроводного вещества и устанавливают в ней теплообменник, по которому пропускают охлаждающую жидкость. При этом элементы теплообменника устанавливают над тепловыделяющими поверхностями компонентов плат, причем выходы теплообменника размещают вне замкнутого объема оболочки. 2 ил.

Наверх