УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЕ

Полезная модель относится к области электротехники и может применяться для охлаждения групп тепловыделяющих элементов печатной платы.
Известно устройство «УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ МОЩНОГО ТРАНЗИСТОРА». RU. Патент №15445. U1. МПК 7 Н05К 7/20. Заявка: 2000108383/20, 06.04.2000
. Устройство для охлаждения мощного транзистора, которое включает транзистор, смонтированный на печатной плате, коллекторный проводник, присоединенный к коллекторному выводу транзистора, теплопроводную изоляционную плату, которая имеет первую и вторую стороны и расположена вблизи транзистора, отличающееся тем, что между подложкой печатной платы и теплопроводной изоляционной платой расположен сплошной проводник печатной платы, который выполняет роль земли и находится в тепловом контакте с первой стороной теплопроводной изоляционной платы, на второй стороне которой расположен коллекторный проводник, который находится с этой стороной в тепловом контакте.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что транзистор и теплопроводная изоляционная плата расположены с одной стороны печатной платы.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что транзистор и теплопроводная изоляционная плата расположены с разных сторон печатной платы.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что коллекторный проводник выполнен таким, что его толщина соизмерима с его шириной.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сплошной металлический проводник печатной платы, который выполняет роль земли, в области, расположенной под теплопроводной изоляционной платой и в близлежащей к ней области, выполнен двухслойным. (Прототип).
Недостатком является сложность монтажа при сборке всей конструкции.
Известен аналог, описанный в патенте России №2282956 (заявка №2004137331, дата подачи 2004.12.21, опубл. 2006.08.27), который представляет собой цельнометаллическую конструкцию с оребрением. Рассеивание тепла в окружающее пространство осуществляется через оребрение, при этом поверхности ребер выполнены волнообразными. Недостатком такого устройства является сложность изготовления профиля оребрения, при котором требуется обязательное изготовление оснастки, что приводит к дополнительным затратам. При этом применение такого устройства ограничено следующими факторами: устройство получается без определенных габаритных размеров, что является важным в условиях ограниченного пространства; монтаж устройства производится на один тепловыделяющий элемент или тепловыделяющие элементы, расположенные в ряд, т.е. имеет место ограничение по направлению оребрения и расположению элементов.
Известны аналогичные технические решения, описанные в патенте США 5583316 (заявка 19940211241 от 1994.03.29) и в патенте США 5504650 (заявка 19950433131 от 1995.05.03), представляющие собой устройство с оребрением, в конструкции которого предусмотрен канал для воздушного охлаждения.
Недостатком этих устройств являются сложность теплопередачи и наличие принудительного охлаждения, что усложняет конструкцию.
Известно устройство, описанное в патенте на полезную модель №53097 (заявка №2005135933 от 21.11.2005 г, опубликовано 2006.04.27), представляющее собой устройство охлаждения, которое фиксируется на печатной плате, имеет оребрение и теплоотводящие площадки. Устройство охлаждения контактирует с печатной платой таким образом, что форма прилегающей поверхности устройства к печатной плате повторяет конфигурацию проводников и площадок печатной платы.
Недостатком является то, что устройство не обеспечивает полноценной теплопередачи.
Технический результат - обеспечение эффективного отвода тепла от тепловыделяющего элемента и рассеивание тепла в окружающее пространство при отсутствии принудительного охлаждения, а также обеспечение электромагнитного экранирования тепловыделяющего элемента при ограничениях по габаритным размерам устройства охлаждения.
Технический результат достигается тем, что устройство для охлаждения полупроводниковых элементов на печатной плате состоит из корпуса, имеющего верхнюю крышку и нижнюю крышку, полупроводниковых элементов, печатной платы, причем, на одном краю корпуса, на верхней крышке расположен «П»-образный паз с выпуклостью на внутренней поверхности, направленный в нижний паз на нижней крышке, причем, печатная плата и нижняя крышка взаимодействуют через теплопроводную прокладку, а над полупроводниковыми элементами, расположенными над печатной платой, расположена теплопроводная резина, которая взаимодействует с верхней крышкой, причем, на втором конце корпуса крышки соединены винтовой парой и «замком» из системы паз на торце верхней и выступ на торце нижней крышки, а над полупроводниковыми элементами на верхней и нижней крышке имеются ребра радиаторов охлаждения.
На чертеже расположено «Устройство для охлаждения полупроводниковых элементов на печатной плате».
Устройство для охлаждения полупроводниковых элементов (1) на печатной плате (2) состоит из корпуса (3), имеющего верхнюю крышку(4) и нижнюю крышку (5), полупроводниковых элементов (1), печатной платы (2), отличающееся тем, что на одном краю (6) корпуса (3), на верхней крышке (4) расположен «П»-образный паз (7) с выпуклостью (8) на внутренней поверхности (9), направленный в нижний паз (10) на нижней крышке (5), причем, печатная плата (2) и нижняя крышка (5) взаимодействуют через теплопроводную прокладку (11), а над полупроводниковыми элементами (1), расположенными над печатной платой (2), расположена теплопроводная резина (12), которая взаимодействует с верхней крышкой (4), причем, на втором конце корпуса (3) крышки соединены винтовой парой (14) и «замком» (15) из системы паз на торце (16) верхней и выступ на торце (17) нижней крышки, а над полупроводниковыми элементами (1) на верхней (4) и нижней крышке (5) имеются ребра радиаторов охлаждения (18).
Под печатной платой (2) располагается теплопроводная прокладка (11). Над полупроводниковыми элементами (1) наносится слой теплопроводной резины (12). В «П»-образный паз (7) на верхней крышке (4) входит нижняя крышка (5) так, чтобы ее нижний паз (10) был заполнен выпуклостью (8) на «П»-образном пазе (7) верхней крышки (5). Верхняя крышка (5) прижимается к резине (12) и, следовательно, к полупроводниковому элементу(1). Винтовая пара (14) стягивает вторые концы (13) корпуса (3). «Замок» (15) обеспечивает процесс сборки. При нагревании полупроводниковых элементов (1) часть тепла от них передается через теплопроводную резину (12) к верхней крышке (4) и рассеивается с помощью ребер охлаждения (18). Тепло через печатную плату (2) и через теплопроводную прокладку (11) проходит к нижней крышке (5), где через ребра радиаторов охлаждения (18) на нижней крышке (5) рассеивается.
Изготовленный образец устройства охлаждения показал стабильные, эффективные параметры охлаждения полупроводниковых элементов на печатной плате.
Технико-экономические показатели выше прототипа.
Перечень позиций.
1.- полупроводниковый элемент
2. - печатная плата
3. - корпус
4. - верхняя крышка
5.- нижняя крышка
6. - один край
7. - «П»-образный паз
8. - выпуклость
9. - внутренняя поверхность
10. - нижний паз
11. - теплопроводная прокладка
12. - теплопроводная резина
13. - второй конец корпуса
14. - винтовая пара
15. - «замок»
16. - паз на торце верхней крышки
17. - выступ на торце нижней крышки
18. - ребро радиатора охлаждения.