Радиатор с плавающимся наполнителем Советский патент 1977 года по МПК H01L23/36 

(54) РАДИАТОР С ПЛАВЯШИЛЮЯ НАПОЛНИТЕЛЕМ

1

Изобретение относится к радиоэлектронной технике, в частности к охлаждению элементов радиоэлектронной аппаратуры, например интегральных схем, работающих при кратковременных тепловых воздействиях.

Для обеспечения заданного температурного режима, при котором радиоэлектронная аппаратура сохраняет работоспособность и необходимые параметры, употребляются различные системы охлаждения: воз душные J жидкостные, термоэлектрические, а также cиcтe ы, основанные на фазовых превращениях, (испарительные,системы с фазовым превращением твердых веществ и системы с охлаждением посредством тепловых трубок). Для охлаждения малогабаритных устройств с незначительным временем работы, а также при наличии пиковых нагрузок чаще других пpи Eняютcя системы с фазовым превращением твердых веществ, основанные на использовании теплоты плавления. Охлаждающие устройства такого типа представляют собой контейнеры, заполненные твердьил веществом, например парафином.

Между поверхностью контейнера и охлаждаемым элементом обеспечен надежный контакт, гарантирующий передачу тепла fl

Наиболее близким по технической сущности к пр)едлагаемому устройству явпяет ся радиатор с плавящимся наполнителем, помещенным внутри металлической оболочки, на которой расположены охлаждаемые элементы 2.

Недостатком таких конструкций является то, что скорость движения границы раздела фаз при плавлении веществ, особенно при использовании неметаллических материалов; с плохой теплопроводностью, бывает недостаточной для снижения скорости разо-. грева электроэлементов теплового сопротивления в расплаве и отсутствия постоянного тепловогю контакта между рабочим веществом и металлической оболочкой корпуса радиатора, как в жидкой так и в твердой фазах.

O6pa3OBatnie газовой полости при затвердевашп вещества внутри объема, также отрииатель1Ю сказывается на теплообмене.

того, также радиаторы имеют ячдостаточ1ю интенсивное перемгамение жидко фазы малых конвективных токов теппа в закрытом объеме и особенно при отсутствии гравитадионных сил.

Цепь изобретения - повысить эффективность работы радиатора.

Это деютигвется тем, что по всей длине, по крайней мере, « нутреннвй стешш, устааоБпегхы биу1еталпическ1 е пружины, кон оы которых поджаты к указанной стенке скобами, неподвижно закреяпеннымн в оболочке, а к центру каждой пружины присое шиеиы перфорврставные теплопроводяшие пластины, площадь которых равна плсщади указанной стенки.

На фиг. 1 показан предлагаемый радиатор, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, пшеречный разрез.

Радиатор состоит из к(фпуса 1 и крышгн 2, соединенных собой и образующих оболочку 3, заволвена плавяншкюя веществом 4.

На корпусе 1 радиатора установлена, наврвм, интегральная схема 5, соединенная своими выводами 6 с крнтактными дорожке& га 7, нанесенными на электроЕзоп ииовный слой (на чертеже не обозначен).

На внутренних стенках оболочки 3 уотаноёпены биметаллические пружины 8, коя цы которых прижаты к оболочке скобамн 9

Пружины 8 oeдинeны заклепкой 10 с пластиной 11, снабженной отверстиями

Г метизаци корпуса 1 и крьпики 2 достигается с псмоюью резинового шнура 13 обхватывающего весь периметр радиатора и уплотненного хомутом 14., /

Крепление корпуса 1 с крышкой 2 и ско ( 9 с оболочкой 3 на чертеже не показаны.

Повышение эффективности работы радиатора достигается путэм обеспечения непосредственного теплового контакта плавящегося вещества с металлической оболочкой радиатора прь любой температуре вещества и повышения скорости движения границы раздела фаз при плавлении во время кратковременного теплового воздействия на радиатор.

Ради тор работает следующим образом.

Тепло, поступаюшее непосредстве лно от интегральной схемы 5 и дополнительно через выводы 6 и контагтные дорожки 7, передается на корпус радиатора 1 и на . KfiimKy 2.

Бшvl9тaллнчacкиe пружины 8, имек.шшв тепловой контакт с оболочкой 3, под деист, виемполученного теп.ча прогибаются .на-

встречу друг другу и перемещают перфорирванные пластины 11 к цен1ру оболочки.

Далее тепло через поверхности соприкосновения и заклепку 10 распространяет ся на пластины 11, а затем передается на границы раздела фаз плавящемуся веществу 4, которое приобретая жидкое состояние . по всей площади оболочки проходит за пластины 11 через отверстия 12 по мере сближения пластин. В процессе изгиба пружины 8 тепловой контакт с оболочкой 3 поддерживается ее концами, прижатыми к оболочке скобами 9 и имекнцими возможность перемешаться под )шмп, а контакт гфужины 8 с оболочкой 3 осуществляется дополнительно через боковые поверхности, соприкасакадиеСя с оболочкой по всей длине перемещения пластин 11.

Таким образом, увеличение скорости плавления вещества обеспечивается путем непосредственного теплового контакта пружин 8 с плавящимся веществом 4, а также под действием давления пружин 8 до полного получения жидкой фазы.

Возвращение пластин 11 в исходное состояние осуществляется по мере уменьшения потока тепла от интегральной схемы 5 и по мере остывание плавящегося ещества. Тепло в этом случае отводится из зоны и передается оболочке и радиатору также через пластины 11 iP пружинь 8.

Температурные характ истики плавящегося вещества и биметаллических пружин подбираются конструктивно,, с целью обеспечения возврата пластин в исходное положение в состоянии жидкой фазы вещества.

При движе{1ии пластин к центру оболочки во время плавления и прохода расплавленного вещества через отверстия происходит дополнительное перемещение жидкости, что также способствует конвективному теплообмену и увеличению скорости плавления.

Образование нежелательной i азовой псьлости в оболочке у верхней пластины устройства в твердой фазе устраняется путем заполнения полости элементами конструкции (биметаллическими пружинами, скобами, пластинами), чем обеспечивается контакт с веществом в твердой фазе и таплопроводяптимн деталями радиатора.

Таким образом, предлагаемая конструкция радиатора повышает скорость плавления вещества, а следовательно, термостабилизирует температурный режим интегральной схемы, снижает скорость ее разогрева при кратковременнЬ1Х тепловых нагрузках. Благодаря этому обеспечена надежность работ11 радиоэлектро1Шой аппаратурь; и наибольшая эффек ивность при ае эксплуатации

Формула изобретения

Радиатор с плавящимся наполнителем, помещенным внутри металлической оболочки, на которой расположены охлаждаемые эге- g манты, отличающийс я тем, что, с целью повышения его эффективности в работе, по всей длине, по крайней мере внутренней стенки, установлены биметаллические пружины, концы которых поджаты к указанной JQ стенке скобами, неподвижно закрепленными

в оболочке, а к центру каждой пружины присоединены перфор фован а.1е теплопро эодящне пластины, площадь которых равна плошадн указанной стенки.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе:

ММг в