УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТВОДА ТЕПЛА ОТ ЭЛЕКТРОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
DEVICE TO REMOVE HEAT FROM ELECTRONIC ELEMENTS

Изобретение относится к устройствам для отвода тепла от электронных компонентов.
Известен радиатор см. патент на полезную модель №8524 P01L 23/00, публ. 16.11.1998 «Устройство для отвода тепла от полупроводникового прибора», размещенный в корпусе с одним или более выводами, выполненными на поверхности максимального нагрева корпуса, включающее термоэлектрический холодильник с холодной и горячей сторонами, элемент сопряжения корпуса полупроводникового прибора с холодной стороной и радиатор, сопряженный с горячей стороной, при этом в элементе сопряжения корпуса полупроводникового прибора с холодной стороной термоэлектрического холодильника выполнены сквозные каналы для каждого вывода, а в термоэлектрическом холодильнике и радиаторе выполнены сквозные отверстия, сопряженные одно с другим, а также со сквозными каналами в элементе сопряжения корпуса полупроводникового прибора с холодной стороной термоэлектрического холодильника.
К недостаткам известного устройства можно отнести невысокую эффективность отвода тепла и необходимость выполнения изоляции выводов в сквозных каналах термоэлектрического холодильника.
Известен радиатор для электронного компонента, содержащий множество отдельных радиаторных пластин, имеющих, по меньшей мере, две параллельные кромки и скрепленных вблизи этих кромок через теплопроводящие прокладки друг с другом с образованием соответственно теплопоглощающей части, контактирующей с выделяющей тепло поверхностью электронного компонента, и теплораспределительной части, противолежащей теплопоглощающей части, при этом радиаторные пластины и упомянутые прокладки выполненные одинаковой длины, скреплены друг с другом припоем или теплопроводящим клеем.
К недостаткам известного радиатора можно отнести низкую эффективность отвода тепла.
Известен наиболее близкий по технической сущности и совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению радиатор для электронного компонента, см. патент RU №2217886, МПК Н05К 7/20, публ. 27.11.2003 г., - прототип, содержащий множество отдельных радиаторных пластин, скрепленных друг с другом в их соединительной части с образованием теплопоглощающей части, контактирующей с выделяющей тепло поверхностью электронного компонента. Части радиаторных пластин, противоположные теплопоглощающей части, отделены друг от друга и совместно образуют теплоотводные части. Множество радиаторных пластин скреплены вместе посредством крепежного средства. Между радиаторными пластинами расположено множество распорок, каждая из которых расположена между соединительными частями смежных радиаторных пластин для обеспечения зазора между теплоотводными частями радиаторных пластин.
Известный радиатор имеет недостаточную эффективность теплообмена, связанную с различной теплоотдачей радиаторных пластин. К тому же массивная часть скрепленных пластин создает своеобразный аккумулятор тепла, что может привести к перегреву электронных элементов, а также высоким аэродинамическим сопротивлениям воздушному потоку на входе и выходе из радиатора.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка радиатора для электронного компонента, в котором более эффективно используются все теплопоглощающие части поверхности радиаторных пластин и основания.
Поставленная задача достигается сочетанием общих с прототипом известных признаков, включающих скрепленные друг с другом радиаторные пластины, связанные с основанием и образующие теплораспределительную поверхность, и новых признаков, заключающихся в выполнении по периметру каждой радиаторной пластины в местах их контакта с основанием и для создания теплоотводящих от устройства потоков отгибов, при этом на отгибах внутренней стороны каждой пластины, обеспечивающих равномерность отвода потоков тепла от устройства, выполнены окна, а на отгибах, перпендикулярных продольной оси устройства, выполнены замковые соединения, состоящие из двух элементов, один в виде отверстия на отгибе, другой в виде выступа на этом же отгибе, выполненном напротив отверстия, при этом устройство снабжено наружной обечайкой, контактно связанной с выступом, выполненным на наружной стороне каждой пластины.
Окна, выполненные на отгибах, обеспечивающих равномерность отвода потоков тепла, по высоте выполнены равными 0,4-0,9 высоты отгиба.
Отгибы, перпендикулярные продольной оси устройства, выполнены трапецеидальной формы меньшим основанием направлены к центру.
На поверхности каждой радиаторной пластины выполнены отверстия, создающие дополнительные каналы для равномерного распределения тепловых потоков.
Каждая пластина при помощи отгибов закреплена на верхней стороне основания при помощи припоя, сварки или склеивания при сборке устройства.
Положение каждой радиаторной пластины дополнительно зафиксировано при помощи обечайки, контактно связанной и смонтированной на выступах радиаторных пластин, выполненных на наружной их стороне с радиусными переходами или со скосами.
Боковые стороны каждой пластины по форме выполнены в виде сочетаний прямоугольника и полусферы или треугольника и полусферы.
Новизной предложенного технического решения является выполнение по периметру каждой радиаторной пластины в местах их контакта с основанием и для создания теплоотводящих от устройства потоков отгибов, при этом на отгибах внутренней стороны каждой пластины, обеспечивающих равномерность отвода потоков тепла от устройства, выполнены окна, а на отгибах, перпендикулярных продольной оси устройства, выполнены замковые соединения, состоящие из двух элементов, один в виде отверстия на отгибе, другой в виде выступа на этом же отгибе, выполненном напротив отверстия, при этом устройство снабжено наружной обечайкой, контактно связанной с выступом, выполненным на наружной стороне каждой пластины.
Так, выполнение отгибов обеспечивает надежный и достаточный для отвода тепла контакт каждой радиаторной пластины с основанием. Контакт пластин между собой при помощи замковых соединений и контакт пластин с обечайкой, смонтированной на выступах наружной поверхности пластин, также способствует отводу тепла от пластин и основания устройства. Наличие выполненных отгибов, направляющих тепловые потоки на внутренней стороне каждой радиаторной пластины, способствует более эффективному отводу тепла от основания и от каждой радиаторной пластины в целом.
Признаки выполнения окон на отгибах, обеспечивающих равномерность отвода потоков тепла, по высоте равными 0,4-0,9 высоты отгиба, выполнение отгибов перпендикулярных продольной оси устройства трапецеидальной формы, меньшим основанием, направленным к центру, выполнение на поверхности каждой радиаторной пластины отверстий, создающих дополнительные каналы для равномерного распределения тепловых потоков, крепление каждой пластины отгибами на верхней стороне основания при помощи припоя, сварки или склеивания при сборке устройства, фиксация положения каждой радиаторной пластины при помощи обечайки, контактно связанной и смонтированной на выступах радиаторных пластин, выполненных на наружной их стороне с радиусными переходами или со скосами, а также выполнение боковых сторон каждой пластины по форме в виде сочетаний прямоугольника и полусферы или треугольника и полусферы - являются признаками, дополнительными, способствующими достижению поставленной изобретением задачи.
Так, наличие замкового соединения и выполнение отгибов трапецеидальной формы позволяет устанавливать и закреплять радиаторные пластины строго на заданном расстоянии друг от друга.
Наличие окон на отгибах позволяет направлять тепловой поток через эти окна, повышая эффективность общего отвода тепла.
Согласно проведенным патентно-информационным исследованиям признаки предлагаемого технического решения являются новыми, не очевидными, промышленно выполнимыми и направлены на достижение поставленной изобретением задачи.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 представлена радиаторная пластина с окнами, замковым соединением, отгибами.
На фиг.2 схематично изображен общий вид радиаторных пластин без основания.
На фиг.3 показан общий вид устройства с основанием.
На фиг.4 показано основание с выполненными на верхней его поверхности отверстиями для установки светодиодов.
На фиг.5 показано в сечении расположение обечайки на наружных отгибах радиаторных пластин.
Предлагаемое устройство для отвода тепла состоит из основания 1 с выполненными и распределенными по его поверхности отверстиями 2 для установки электронных компонентов. Радиаторные пластины 3 при помощи замковых соединений, выполненных на отгибах в виде выступов 4 и отверстий 5, закрепляются на основании 1. В верхней и нижней частях замковые соединения закрепляются друг с другом. Отгибы 6 с окнами 7, выполненными по высоте на 0,4-0,9 их высоты, способствуют эффективному отводу тепловых потоков. Отгиб 8, выполненный перпендикулярно продольной оси 9, и отгиб 10, выполненный параллельно продольной оси, обеспечивают надежный при помощи пайки, сварки или склеивания контакт радиаторной пластины 3 с основанием 1.
Замковое соединение выполнено в виде отверстия 5 на верхнем 11 и нижнем 8 отгибах, перпендикулярных продольной оси устройства, и выступа 4 на отгибах напротив отверстия 5. Отверстия 12 на поверхности каждой радиаторной пластины 3 создают дополнительные каналы для отвода тепла от более нагруженных теплом пластин к менее нагруженным. Выступы 13 на наружной стороне нижней части радиаторных пластин 3 выполнены с радиусными 14 переходами либо со скосами 15. Обечайка 16 с охватом выступов 13 смонтирована на устройстве при помощи операции закатки.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Первоначально производят изготовление всех элементов радиатора и осуществляют их сборку при помощи кондуктора в единый элемент, образующий тороидальную фигуру. Для этого выступы 4 каждого замкового соединения радиаторных пластин 3 отгибают и вставляют их в отверстия рядом находящихся пластин.
Затем осуществляют закрепление на основании 1 всего предварительно собранного комплекта пластин путем пайки или приклеивания нижних отгибов 8 и выступов 4 на нижних отгибах к основанию 1. На выступы 13 снизу устанавливается обечайка 16 с отбортованной нижней кромкой и при помощи закатного механизма осуществляется закатка верхней кромки обечайки 16 до охвата ею выступов 13 каждой радиаторной пластины 3. При этом обечайка 16 плотно контактирует со скосами 15 или с радиусными переходами 14 и наружной стороной выступов 13.
При установке на основание 1 в отверстия 2 электронного прибора, элемента, нагревающегося во время работы, основание 1 передает отводимое тепло через отгибы 8 и 10 радиаторным пластинам 3. Тепловые потоки, сформированные при помощи направляющих отгибов 6 и окон 7, выполненных в них, проходя между пластинами 3 и через отверстия 12, формирующие каналы отвода тепла, обеспечивают эффективный отвод тепла, тепло, передаваемое пластинами по периметру обечайке 16, еще в большей мере способствуют его отводу, поддерживая температуру основания в заданных рабочих пределах.
В настоящее время на предлагаемое устройство на предприятии разработана техническая документация, изготовлена опытная их партия, испытания которой показали положительные результаты. После проведения комплексных испытаний будет принято решение об организации производства предлагаемых устройств.