Устройство для охлаждения тепловыделяющей аппаратуры Советский патент 1980 года по МПК F25B19/04 

I

Изобретение относится к устройствам, используемым для охлаждения аппаратуры, преимущественно полупроводниковой техники.

Известны устройства для охлаждения тепловыделяющей аппаратуры, содержащие корпус и расположенные внутри него стержень и стакан, имеющий перфорированные стенки и жестко присоединенный к патрубку подвода хладагента 1.

Недостатком известных устройств является ограниченное применение из-за отсутствия электрической изоляции их охлаждающих поверхностей.

Для обеспечения электрической изоляции приборов (что часто необходимо в преобразовательных агрегатах) требуется или выполнять стенку корпуса из электроизоляционного материала, или использовать хладагент с высоким электрическим сопротивлением, например кремнеорганические жидкости, что влечет за собой значительное увеличение теплового сопротивления, а также усложнение всей системы охлаждения.

Цель изобретения - повыщение надежности при использовании изоляции из керамических материалов и снижение тепловых напряжений.

Цель достигается тем, что стержень установлен перпендикулярно к оси корпуса и на наружной поверхности последнего размещены токопроводящие пластины, выполненные составными, и составные части пластин расположены одна относительно другой с зазором.

На фиг. 1 изображено описываемое устройство; на фиг. 2 - один из вариантов 10 выполнения токопроводящей пластины; на фиг. 3 - другой вариант выполнения токопроводящей пластины с прорезями; на фиг. 4 - вариант выполнения токопроводящей пластины.

Устройство содержит корпус 1, стержень 2, стакан 3 с перфорированными стенками 4, патрубок 5 подвода хладагента, изоляционный керамический диск 6, токопроводящую пластину 7, на которой расположен охлаждаемый прибор 8, патрубок 9. Пластина 7 выполнена из составных частей 10. |1азмещенных одна относительно другой с зазором 11.

Устройство работает следущим образом. Хладагент через патрубок 5 поступает в стакан 3, установленный в корпусе 1, и, вытекая из отверстий в стенке 4 в виде струй отвесно на теплоотдающую поверхность внутри корпуса, интенсивно отбирает тепло от прибора 8, прижатого к стенке корпуса, через токопроводящую пластину 7 и керамический диск 6. При этом керамический диск обеспечивает электрическую изоляцию прибора от стенки корпуса. Стержень 2 воспринимает сжимающие усилия и препятствует прогибу и растрескиванию керамического диска. Затем хладагент отводится из патрубка 9. В качестве электроизоляционной прокладки предпочтительно использовать керамические диски из материала на основе окиси алюминия, окиси бериллия или алмазной керамики. Керамический диск имеет на плоских торцах молибден-марганцевое, а также никелевое покрытие и прикреплен к стенке корпуса и проводящей пластине с помощью пайки, которая может быть осуществлена мягким или галлиевым припоем. Установка прокладки из электроизоляционного материала между стенкой корпуса и аппаратурой позволяет расширить возможности применения устройства. Использование в качестве электроизоляционных црокладок керамических дисков с высоким коэффициентом теплопроводности позволяет обеспечить электрическую изоляцию аппаратуры при незначительном (15-20%) увеличении теплового сопротивления системы охлаждения. При этом для уменьщения контактных тепловых сопротивлений керамика токопроводящая пластина и керамика - стенки корпуса, керамические диски припаяны мягким припоем к пластине и к корпусу. Установка стержня в стакане и корпусе перпендикулярно оси корпуса позволяет исключить прогиб керамического диска и его растрескивание, которое может иметь место при наличии осевых усилий при прижатии аппаратуры к стенке корпуса. С целью уменьщения напряжений сдвига, возникающих из-за различия коэффициентов линейного расщирения материалов токоподводящей пластины, стенки корпуса и керамического диска (например, для меди коэффициент линейного расширения равен 17,2 10 1/град., а для керамики на основе окиси алюминия - (6,9-8,8) -10 1/град.) и жесткого крепления керамической прокладки к пластине и корпусу, керамический диск со стороны контактирующих поверхностей имеет переходный слой, например молибденмарганцевый, на который нанесено металлическое покрытие, например никелевое, хорощо смачиваемое припоями. Переходный слой имеет коэффициент линейного расщирения, средний между материалами пластины и керамики. Формула изобретения . Устройство для охлаждения тепловыделяющей аппаратуры, содержащее корпус и расположенные внутри него стержень и стакан, имеющий перфорированные стенки и жестко подсоединенный к патрубку подвода хладагента, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности при использовании изоляции из керамических материалов, стержень установлен перпендикулярно к оси корпуса и на наружной поверхности последнего размещены токопроводящие пластины. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью снижения тепловых напряжений, пластины выполнены составными. 3.Устройство по п. 2, отличающееся тем, что составные части пластин расположены одна относительно другой с зазором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР J№ 571679, кл. F 25 В 19/04, 1976.

V///////////////7.

fe/

.2