РАДИОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1996 года по МПК H05K7/20 

Изобретение относится к электронному и микроэлектронному оборудованию и может быть использовано для охлаждения электронных компонентов высокопроизводительных вычислительных систем.

Известны радиоэлектронные устройства с испарительным охлаждением, которые представляют собой герметичный контейнер, в верхней части которого находится конденсатор в виде горизонтальных оребрений труб. Контейнер заполняется диэлектрической жидкостью до необходимого уровня. В жидкость опускаются платы с электронными компонентами. При выделении тепла электронными приборами жидкость кипит. Образующийся пар поднимается в верхнюю часть контейнера и конденсируется на трубах. Образовавшийся на трубах конденсат под действием силы тяжести стекает обратно в объем жидкости с электронными компонентами (1,2).

Недостатками известных устройств является то, что направление движения конденсата, стекающего с труб, противоположно направлению пара, поднимающегося из объема диэлектрической жидкости с электронными компонентами. Поднимающийся пар частично тормозит стекание конденсата, увеличивает толщину пленки конденсата на трубе, а следовательно, снижает интенсивность теплообмена (3). Исследования, выполненные в работе (1) показали, что всплывающие в жидкости цепочки паровых пузырей приводят к существенному волнообразованию границы раздела жидкость-пар. Капли жидкости, открывающиеся с поверхности границы раздела, попадают на трубы конденсатора, что также приводит к ухудшению интенсивности теплообмена. Конденсатор пара занимает значительную часть устройства (до 30%).

Электронное устройство может собираться из нескольких модулей (см. рис. 7 (2). В этом случае наличие конденсатора внутри модуля приводит к снижению плотности компоновки электронных компонентов в вычислительной системе, увеличивает длину линий связи между отдельными компонентами и снижает быстродействие всей системы.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является известное устройство с погружной системой охлаждения, в котором монтажные платы с полупроводниковыми кристаллами крепятся вертикально к стенкам камеры. Для увеличения интенсивности теплоотдачи между платами установлены затопленные конденсаторы в виде вертикального ряда оребренных труб. Над каждой трубой располагается ловушка для пара, изготовленная из пористого материала (2).

Недостатками известного устройства являются большие габариты и низкая плотность компоновки электронной системы, т.к. конденсатор находится между платами. Кроме того, основная часть конденсатора погружена в жидкость, что существенно снижает интенсивность теплообмена при конденсации (1).

Задачей изобретения является повышение эффективности охлаждения и увеличение плоскости компоновки электронной системы. Указанный технический результат достигается тем, что в радиоэлектронном устройстве, содержащем корпус, рабочий объем которого частично заполнен легкокипящей жидкостью с образованием над уровнем жидкости свободного пространства рабочего объема корпуса для пара, монтажные платы с электронными компонентами, установленные в рабочем объеме и погруженные в жидкость ниже уровня в рабочем объеме, конденсатор и разделительные пластины, размещенные в рабочем объеме корпуса, конденсатор расположен над уровнем жидкости, а разделительные пластины установлены одними своими концами ниже уровня жидкости, а другими своими концами размещены выше уровня жидкости с образованием канала для направленного движения конденсирующегося пара, который сообщен со свободным пространством рабочего объема корпуса для пара, тем, что разделительные пластины установлены параллельно стенкам корпуса, а также тем, что разделительные пластины установлены под углом относительно стенок корпуса.

На фиг.1-4 изображены различные варианты устройства. На фиг.1 изображено устройство, состоящее из герметичного корпуса 1, внутри которого расположены электронные компоненты 2. Над электронными компонентами 2 располагается конденсатор, выполненный из четырех вертикальных рядов горизонтальных оребренных труб 3, которые отделены двумя разделительными пластинами 4.

Устройство работает следующим образом.

Корпус 1 заполняется диэлектрической жидкостью так, чтобы электронные компоненты 2 находились в жидкости. После включения электроники и начала тепловыделения на электронных компонентах 2 жидкость закипает. Пар проходит по каналу между двумя разделительными пластинами 4 и обтекает пакет труб 3 сверху вниз. Образовавшийся конденсат стекает вниз по пакету и через проход между разделительными пластинами 4 и стенками корпуса 1 возвращается обратно в центральную часть рабочего объема.

На фиг. 2,3 изображены варианты радиоэлектронного устройства, в которых пакет труб 3 помещен в отдельную камеру, образованную разделительными пластинами 4. Это позволяет достигать более плотной компоновки электронных компонентов при изготовлении вычислительной системы из нескольких модулей.

На фиг. 4 изображен вариант радиоэлектронного устройства, при котором в качестве конденсатора пара используются стенки камеры 5.

Использование предложенного радиоэлектронного устройства позволяет существенно интенсифицировать теплообмен, а следовательно, уменьшить габариты и вес конденсатора.

Изобретение относится к электронному и микроэлектронному оборудованию и может быть использовано для охлаждения электронных компонентов высокопроизводительных вычислительных систем. Сущность изобретения заключается в том, что для повышения эффективности работы конденсатора пара, а также уменьшения веса и габаритов устройства радиоэлектронное устройство содержит корпус 1, рабочий объем которого частично заполнен легкокипящей жидкостью с образованным над ней паровым пространством. Монтажные платы с электронными компонентами 2 устанавливаются в рабочем объеме и погружаются в жидкость. Конденсатор представляет собой горизонтальные трубы 3, размещенные в один или несколько вертикальных рядов выше уровня жидкости. Конденсационные трубы 3 отделены от парового пространства разделительными пластинами 4. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. Радиоэлектронное устройство, содержащее корпус, рабочий объем которого частично заполнен легкокипящей жидкостью с образованием над уровнем жидкости свободного пространства рабочего объема корпуса для пара, монтажные платы с электронными компонентами, установленные в рабочем объеме и погруженные в жидкость ниже ее уровня в рабочем объеме, конденсатор и разделительные пластины, размещенные в рабочем объеме корпуса, отличающееся тем, что конденсатор расположен над уровнем жидкости, а разделительные пластины установлены одними концами ниже уровня жидкости, а другими выше уровня жидкости с образованием канала для направленного движения конденсирующегося пара, который сообщен со свободным пространством рабочего объема корпуса для пара. 2. Устройство по п.1, отличающееся там, что разделительные пластины установлены параллельно стенкам корпуса. 3. Устройство по п.1, отличающееся там, что разделительные пластины установлены под углом к стенкам корпуса.