Радиоэлектронное устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1663793 А 191 ЯЦ Н 05 К 7 2 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИ РИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ МУ СВ ЕЛЬСТВ К АВТО(54) РАДИОЭЛ (57) Изобретен технике, Цель и фективности ох тем увеличения счет обеспечения в теплоотводящи состоянии насы ющей жидкости рез полость гер интегрального л. %26роблем кибернетики(088.8) 05 К 7/20, 1 ча при низк роста. Пер. с 80, х температуангл, М.: Мир, , Н 05 К 7/20,%0217676(56) Патент СШАМ 4203129, кл, НТеплопередарах. Под ред. У,ф1977, с,391.Патент ЕПВ1986,ЕКТРОННОЕ УСТРОИСТВО ие относится к электронной зобретения - повышение эфлаждения - достигается пуинтенсивности теплообмена за подачи охлаждающей жидкости е углы интегрального модуля в щения отвода паров охлаждав циркуляционный контур чеметичной секции 9 корпуса 8 модуля 7. 2 з,п. ф-лы, 2 ил,5 10 15 20 30 35 40 50 Изобретение относится к электронной технике, в частности к электронно-вычислительной технике с высокой плотностью электронных элементов и большими тепло- выделениями, снабженной системой охлаждения. Цель изобретения - повышение эффективности охлаждения путем увеличения интенсивности теплообмена за счет обеспечения подачи охлаждающей жидкости в теплоотводящие узлы интегрального модуля в состоянии насыщения и отвода паров охлаждающей жидкости в циркуляционный контур через полость герметичной секции корпуса интегрального модуля,На фиг.1 показано радиоэлектронное устройство, общий вид; на фиг,2 - узел 1(теплоотводящий узел) на фиг,1.Радиоэлектронное устройство содержит циркуляционный контур для охлаждающей жидкости, включающий в себя подводящий трубопровод 1 с насосом 2 на его входе, который соединен своим входом с теплообменником-конденсатором 3, связанным с источником 4 холода, и отводящий трубопровод 5, выход которого соединен с теплообменником-конденсатором 3, и змеевик 6, соединенный с выходом подводящего трубопровода 1. Устройство содержит интегральный модуль 7, выполненный в виде корпуса 8 из двух секций 9,10 соответственно, соединенных междусобой посредством винтов 11, и в виде печатной платы 12, на которой закреплены через теплоизоляционные подложки 13 корпуса 14 электронные элементы 15, в которых расположены кристаллы 16, соединенные своими выводами 17 в виде контактных ножек с соответствующими контактными площадками(не показаны) печатной платы 12, Причем печатная плата 12 с электронными элементами 15 установлена в секции 10 корпуса 8 интегрального модуля 7 и сообщена с окружающей средой за счет неплотностей соединения с секцией 9 корпуса 8 и с печатной платой 12, а секция 9 корпуса 8 интегрального модуля выполнена герметичной из двух частей, герметично соединенных между собой посредством винтов 11 и прокладок 18, и покрыта с внешних сторон слоем теплоиэоляционного покрытия 19, при этом герметичная секция 9 корпуса 8 интегрального модуля 7 снабжена теплоотводящими узлами, каждый иэ которых выполнен в виде двух коаксиально расположенных один относительно другого сильфонов 19 и 20 (соответственно внутренний и внешний сильфоны), герметично соединенных одними своими концами по торцам со стенкой герметичной секции 9 корпуса 8, по их периметрам по кромкам и с внешней стороны отверстий 21 укаэанной стенки герметичной секции 9 соответственно, а другими своими концами по торцам между собой - днищами 22, на внутренних поверхностях которых размещен слой 23 пористого покрытия из материала с высокой теплопроводностью, при этом полости внутренних сильфонов 19 сообщены с поло стью герметичной секции 9 корпуса 8 через отверстия 21 в ее стенке, а полость 24 между внутренним 19 и внешним 20 сильфонами каждого теплоотводящего узла - с указанной выше полостью герметичной секции 9 посредством капиллярных отверстий 25, выполненных на той же стенке, что и отверстия 21, с их внешних сторон. Герметичная секция 9 корпуса 8 расположена своими тепло- отводящими узлами в сторону электронных элементов 15 интегрального модуля 7 с возможностью теплового контакта днищ ее теплоотводящих узлов их внешними поверхностями с корпусами 14 электронных элементов 15,Циркуляционный контур связан с герметичной секцией 9 корпуса 8 интегрального модуля 7 своим змеевиком 6, который размещен внутри нее, и выходом своего отводящего трубопровода 5. При этом змеевик 6 выполнен с соплами 26, которые расположены в полостях внутренних силь- фонов 19 теплоотводящих узлов и направлены своими выходами к их днищам 22.Полость герметичной секции 9 корпуса 8 является паровой полостью 27 интегрального модуля 7, а полость секции 10 корпуса 8 - газовой полостью 28 интегрального модуля 7. Устройство содержит баллон 29 для подачи осушенного инертного газа на поверхность печатной платы 12 и в газовую полость 28 интегрального модуля 7 через патрубок 30, соединяющий баллон 29 с газовой полостью 28 интегрального модуля. При этом баллон 29 может быть соединен с теплообменником-конденсатором 3 через отводящий трубопровод 5 посредством трубопровода 31.Пористое покрытие может быть выполнено, например, из медной пудры, спеченной в вакууме,Радиоэлектронное устройство работает следующим образом.Сконденсировавшаяся в теплообменнике-конденсаторе 3 жидкость с помощью насоса 2 через подводящий трубопровод 1 подается в змеевик 6, расположенный внутри интегрального модуля 7, а затем в виде струй, формируемых в соплах 26, расположенных на змеевике 6, - на слой 23 пористого покрытия днищ 22 теплоотводящих узлов. Выкипая,жидкость отводиттеплоту от змеевиков 6 и электронных элементов 15, выделяющую 166379350 55 ся при их работе, Испарившаяся жидкость из паровой полости 27 интегрального модуля 7 через отводящий трубопровод 5 подается на реконденсацию в теплообменник-конденсатор 3, связанный и источником 4 холода. Так как охлаждающая жидкость имеет температуру кипения ниже температуры окружающей среды, интегральный модуль 7, подводящий и отводящий трубопроводы 1 и 5 имеют тепловую изоляцию, Тепловой контакт теплоотводящих узлов с электронными элементами 15, в частности с полупроводниковыми кристаллами 16, расположенными в корпусах 14, обеспечивается с помощью двух коаксиально расположенных сильфонов 19 и 20, прижимающих приваренные к ним днища 22 к корпусам 14 и кристаллам 16 электронных элементов 15, расположенных на печатной плате 12, Полость между сильфонами 19 и 20 связана с паровой полостью 28 интегрального модуля 7 с помощью капиллярных отверстий 25 и служит тепловой изоляцией теплоотводящих узлов. Для предотвращения выпадения влаги и других примесей, находящихся в атмосферном воздухе, при температурах ниже точки росы поверхность печатной платы 12 и контактирующие ножки-выводы 17 электронных элементов 15 обдуваются осушенным инертным газом, который подается в газовую полость 27 интегрального модуля 7 через патрубок 30 из баллона 29, которая не является полностью герметизированной, и инертный газ через неплотности выходитв атмосферу и не создает в полости 28избыточного давления. Кроме того гаэ из баллона 29 может подпитывать внешний циркуляционный контур, если в нем циркулирует то же самое вещество (например, азот).Использование для отвода теплоты, выделяемой электронными элементами 15, струи жидкости, находящейся в состоянии насыщения, позволяет увеличить примерно напорядок коэффициент теплоотдачи по сравнению с коэффициентом телоотдачи при кипении насыщенной жидкости и (также примерно на порядок) по сравнению с коэффициентом теплоотдачи при непосредственном жидкостном (иммерсионном) охлаждении, Пористое покрытие, нанесенное на внутреннюю поверхность теплоотводящих устройств, позволяет, во-первых, более равномерно распределить жидкость по поверхности днищатеплоотводящего устройства и, во-вторых, в 2-3 раза уменьшить температуру перегрева, (Ь Т = Ткр-Тнас, где Ткр - температура поверхности кристалла; Тнас - температура кипения насыщенной жидкости), что влечет за собой снижение термического сопротив 5 10 15 20 25 30354045 ления телоотводящего устройства. Кроме того, использование криогенной жидкост 1 позволяет на порядок увеличить коэффи циент теплопроводимости материалов, при меняемых в электроной технике, и сравнению с их теплопроводностью при нормальных температурах и тем самым еще больше увеличить коэффициент теплоотдачи.Формула изобретения Радиоэлектронное устройство, содержащее интегральный модуль, выполненный в виде корпуса из двух соединенных между собой секций, одна из которых выполнена герметичной, а другая сообщена с окружающей средой, в виде печатной платы с установленными на ней и электрически соединенными с ее соответствующими контактными площадками электронными элементами в виде кристаллов в корпусах, которая закреплена в полости секции корпуса, которая сообщена с окружающей средой, и в виде теплоотводящих узлов, иэ сильфонов с днищами на одних их торцовых концах, которые герметично соединены сво- . ими другими торцовыми концами по их периметрам со стенкой герметичной секции корпуса, противолежащей электронным элементам, сообщены своими полостями с полостью герметичной секции через отверстия в указанной выше стенке герметичной полости и направлены своими днищами к корпусам электронных элементов с возможностью теплового контакта между корпусами и днищами соответствующих сильфонов, и циркуляционный контур для охлаждающей жидкости, образованный последовательно соединенными между собой змеевиками с соплами, которые размещены внутри герметичной секции корпуса, и своими соплами расположен в полостях сильфонов теплоотводящих углов интегрального модуля, подводящим трубопроводом с насосом на его входе, выход которого соединен со змеевиками, теплообменником-конденсатором, соединенным с оной стороны с подводящим трубопроводом, и отводящим трубопроводом, выход которого соединен с другой стороной теплообменника-конденсатора, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения путем увеличения интенсивности теплообмена эа счет обеспечения подачи охлаждающей жидкости в теплоотводящие узлы интегрального модуля в состоянии насыщения и отвода паров охлаждающей жидкости в циркуляционный контур через полость герметичной секции корпуса интегрального модуля, циркуляционный контур для охлаждающей жидкости снабжен источником хо, ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035,Москва,Ж, Раушская наб 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 10 лода с температурой, не превышающей температуру конденсации охлаждающей жидкости, который соединенс теплообменником-конденсатором циркуляционного контура, герметичная секция корпуса интег рального модуля и теплоотводящие узлы интегрального модуля выполнены с теплоизоляцией с их внешних сторон, а вход отводящего трубопровода циркуляционного контура герметично соединен с полостью 10 герметичной секции корпуса интегрального модуля, причем на внутренние поверхности днищ теплоотводящих узлов нанесено покрытие с пористой структурой из материала с высокой теплопроводностью, 152.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что каждый теплоотводящий узел снабжен дополнительным сильфоном, установленным коаксиально относительно основного сильфона и герметично соединенным .20 со стенкой герметичной секции, по периметру, одним своим торцовым концом и с днищем другим своим торцовым концом с образованием полости между внешним и внутренним сильфонами, которая сообщена с полостью герметичной камеры корпуса интегрального модуля посредством капиллярных отверстий, выполненных в указанной выше стенке, вокруг соответствующего отверстия указанной стенки, тепловая изоляция герметичной секции корпуса интегрального модуля выполнена в виде слоев теплоизоляционного материала, размещенных на внешних поверхностях стенок указанной герметичной секции, а тепловая изоляция телоотводящих узлов интегрального модуля образована полостями между их внутренними и внешними сильфонэми.З.Устройство поп.1, отл ича ю щее - с я тем, что оно снабжено баллоном для подачи осушенного инертного газа с патрубком, соединяющим указанный баллон с полостью секции корпуса, которая сообщена с окружающей средой, причем баллон соединен с выходом отводящего патрубка и с теплообменником-конденсатором.