Радиатор для охлаждения радиоэлементов Советский патент 1990 года по МПК H05K7/20 H01L23/34 

Изобретение относится к области .радиоэлектронной техники и средствам охлаждения, . .

Цель изобретения - повышение ин- тенс юности охлаждения путем увели чения быстродействия пружины с эффектом памяти формы. На фиг. 1 изображен радиатор в . исходном cocTOHHtm; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг, 1; на фиг. 3 - разогретый радиатор; на фиг. 4. - узел I на фиг. I; на фиг. 5 - вариант исполнения радиатора со штыревыми ребрами; на фи1 . 6 - то же, на. корпусе мощного транзистора.

Радиатор содержит основание 1 с ребрами 2 и пружины 3 из материала с эффектом памяти формы в виде конических спиралей из ленты или проволоки, контактируюпойх с поверхностью ребер по. их контуру и закрепленных одним концом на теплоизоляционТсых прокладках-втулках 4, вьтолненных

11-89

из электроизоляционного материала. На радиаторе.установлен тепловыделяющий элемент, например мощный транзнстор-З, Пружины 3 у основания имеют виток 6,. повторяющий форму выступа 7 втулки 4, закрепленной на осиовании клеем или компаундом 8. При нагреве пружины 3 из материала с эффектом памяти I формы принимают форму 9, для штыревьпс ребер ,10 пружины 3 изготавливаются

.;из проволоки II. Пружмна 3 из материала с памятью формы (или проволоки П) может устанавливаться непосред- ственно на крышку 12 мощного транзистора.

Пружины 3 выполнены, , из нитейола - сплав 55% нтжеля и 45% титана,- обладающего свойством запоминать придайную ему форму и при соответствующих условиях возвращаться к ней многократно, могут быть напиты

из материала различного профиля, например из лент, толщиной 0,3-1,0 мм,

00

и изготовлены в следующей последона тельности: заготовку пружины (ленту) нз1гретую, например,- до температуры 30°С, навипают Ни оправке попторяю- Щ€|й форму наружной поверхности реб- рй|, придавая ей форму сложенного состояния (см, фиг. }, 2)|, образуя у основания пружины РИТОК 6 повто- рйгощий ф,орму выступа 7 теилоизоля- .цйонной втулки 4р занр.поливают в на- вятом состоянии и охлаждают до иор- м{1льной температуры. ;5атом повторно нагревают до и быстро растяги- вгдат до размеров, необходимых для интенсивного коявектинного теплооб- , например так, чтобы isar витков составлял 3-5 размеров ширины Л( нты (или диаметра проволоки), из которой кавита пружина, фиксируют в растянутом состоянии, oxлaJfЦ5aют до нормальной температурьа и повторно сжимают до исходного состояния. Таким образом, пружины гфи прини- м.ают растянутое положение, а при фэрму сжатого состояния. Тб мпература распрямления пружины (70°С) выбирает с я так, чтобы она была н;а 15-20° допустимой температуры разогрева транзистора 5. Температура сжатия .(складьтания) пружины ныйирается из У|Словия вынесения и рассеивания в О ружа1ощее пространство максимального количества тепла,-которое тем больше, чем больше разность темпера- тур пружины при разогреве и складывании. Плотность примыкания пружины сложенном состоянии к боковым по- ерхностям ребра по периметру обес- ечивается конусностью ребер и тем, ITO в сжатом состоянии влтки пружи- Йы не ложатся друг на друга, -а имеют 1|1ебольюой принудительный яазор, на ЙрИмер, величиной 0,3-0,5 мм Изготовленные таким образом пружины ус ранавливаются на ребра 2 радиатора, Йружины 3 к теплоизолпциониой втул- Ке А и втулка к основанию радиатора крепятс с использованием клея или КомпаунД а 8.

В процессе работы мощного транзистора г1р зисходит разогрев радиатора. При пружины приобретают вьшрямлепнуЛ форму 9 (фиг, 3), пло- дцадь их контактиропанял с окружающей Средой увеличивается, тепло, запа- Ьенное в сложенном состоянии, отдается в окружающее пространство путем конвективного теплообмена в тур

0

5

0

5

0

5

0

5,

булентном потоке воздуха. Имея более развитую поверхность и находясь в воздушном турбулизованном потоки, Пружины интенсивно отдают запасенное тепло и охлождаготся. Теплоизоляционная втулка /4 при этом препятствует поступлению тепля от основания радиатора к нижшт BHTicJiM пружины 3

Отд,1я запасенную пор1даю тепла в окружающее пространство и охладившись до 30°С, пружины 3 складываются (сжимаются, приобретая первоначаль- йзгш форму), запасают тепло, и. цикл повторяется заново. Дополнительно в процессе переноса тепла коническими пружинами происходит возмущение (продувка) воздуганой среды между ребрами радиатора дваждь за цикх - при распрлмлеии - и сжатии конических пружин. При этой каждой пружиной продувается четыре поверхности (в случае пластинчатого радиатора); две поверхности ребра, на котором она установлена, и дцо - смежнь х ребер.

Изготовление и термообработку конических элементов с памятью формы для штыревых радиаторов производят с учетом малой конусности штырей, которая может состаилять 1-2, Для обеспечения хорошего контактироийния. витковпружины с боковой поверхностью таких ребер одновременно с распрямлением и сжатием обеспечивают вращательное движение пружины, причем вращение сопровождается уменьшением диаметра витков пружины при сжатии. Применение предлагаемого технического вращения в радиаторах со штыревыми ребрами, аналогичным . опи- санному выгве, повышает интенсивность охлаждек1 Я таких радиаторов,

На фиг. 6 показан вариант использования предлагаемого рад} втора с установкой непосредствекно на корпус мощного транзистора. тепло- отдаюп1егог ребра в этом случае выполняет крыпо а 12, которая может выпол- няться конусной, а в случае исполь- . зования элементов с памятью формы, Термообработан}п 1х с закруткой, при сжатии может иметь цилиндрическую форму... ,

Формула изобретения

1 . Радиатор для охлаждения радиоэлементов, содержавший основяние с -ребрами и пружины, выполненные из матёриала с эффектом памяти формы с различ- HbWH температурами прямого и обратного мартенснтного превращения, установленные и закрепленные одними своими концами с возможностью теплового контакта с ребрами на прокладках из теплоизоляционного материала, которые размещены на основании, отличающийся тем, что, с целью повьпления интенсивности охлаждения путем увеличения быстродействия пружин из материала с эффектом памяти формы, ребра вьтолнены конической формы, пружины из материала с эффек- том памяти формы - в виде конических

спиралей, а прок ладкн - в виде вту лок, которые размещены соосно с ребрами, причем коиические спирали установлены на ребрах с воэможностью взаимодействия нх внутренних конических поверхностей с внешними ческими поверхностями ребер,

2.Радиатор по п. I, отличающийся тек, что конические спирали выполнены из ленты, при этом ребра вьтолнеиы в виде выступов,

3.Радиатор по п. 1, j-o. т л и ч а- ю ц и И с я тем, что кс ничесйие спирали в ыполнены из провоЛоки, при этом ребра - в виде штырей.

Изобретение используется для повьппения интенсивности охлаждения радиоэлементов. На конических ребрах 2 закреплены пружины 3, вьтол- , i ненные из материала с эффектом памяти. При нагреве пружины 3 до- от тепловыделяющего элемента 5 Ьни принимают развернутую форму, чивая площадь rtx контактирования с . окружающей средой, при 30 онискла- дьшаются. В изобретении предусматрн-- вается возможность использовать вмес- то пружии проволоку, а ребра 2 выполнять в виде ш.тырей, 2 з.п. ф-лы. 6 нп.

Фиг.

ФигЛ

Фи.§

ф{/г.§