ЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК С КОНДУКТИВНЫМ ОТВОДОМ ТЕПЛА

Предлагаемый электронный блок с кондуктивным отводом тепла относится к области радиоэлектроники и, в частности, системам цифровой обработки информации.
Известен электронный блок с кондуктивным отводом тепла (типовой блок 1ATR LONG фирмы «RADSTONE Technology»), содержащий металлический корпус со съемной верхней крышкой и боковыми стенками с внутренними выступами-направляющими для кондуктивного отвода тепла от установленных в корпус электронных модулей, каждый из которых включает в себя верхнюю металлическую планку, печатную плату с теплоотводящим слоем и два теплоотводящих узла с клиновыми прижимами, размещенные на боковых кромках модуля и имеющих тепловой контакт с теплоотводящим слоем. Такой блок является наиболее близким к предлагаемому электронному блоку с кондуктивным отводом тепла по технической сущности и выполняемым функциям и принят за прототип.
Известный электронный блок имеет недостатки:
1 - тепло, выделяемое каждым электронным модулем, поступает на корпус только от двух боковых теплоотводящих узлов электронного модуля через внутренние выступы-направляющие боковых стенок, что ограничивает отвод тепла от электронных модулей и уменьшает их надежность;
2 - недостаточный отвод тепла от электронных модулей снижает допустимое тепловыделение в них и не позволяет увеличить количество электронных компонентов в электронных модулях, а также установить более мощные производительные компоненты для получения более высоких полезных технических характеристик аппаратуры.
Сущность предлагаемого электронного блока с кондуктивным отводом тепла заключается в том, что он содержит металлический корпус со съемной верхней крышкой и боковыми стенками с внутренними выступами-направляющими для кондуктивного отвода тепла от установленных в блок
электронных модулей. Каждый модуль имеет верхнюю металлическую планку, печатную плату с теплоотводящим слоем и два теплоотводящих узла с клиновыми прижимами, размещенных на боковых кромках модуля и имеющие тепловой контакт с теплоотводящим слоем печатной платы модуля. Предлагаемый электронный блок отличается тем, что на внутренней поверхности съемной верхней крышки размещена теплопроводная прокладка, а на печатной плате каждого модуля под верхней металлической планкой размещена металлизированная полоска, которая обеспечивает тепловой контакт теплоотводящего слоя печатной платы с верхней металлической планкой каждого модуля и через теплопроводную прокладку с верхней съемной крышкой и корпусом блока.
В предлагаемом электронном блоке с кондуктивным отводом тепла теплопроводная прокладка выполнена, например, из уложенного плотным плоским зигзагом многожильного медного провода без изоляции, состоящего из множества тонких медных проволок.
Размещение на нижней поверхности верхней съемной крышки теплопроводной прокладки, а на печатной плате каждого модуля под верхней металлической планкой металлизированной полоски создает дополнительные пути отвода тепла от теплоотводящего слоя печатной платы каждого модуля на корпус блока через металлизированную полоску на верхнюю металлическую планку модуля, а от нее через теплопроводную прокладку на верхнюю съемную крышку и корпус блока.
Создание дополнительных путей отвода тепла позволяет:
увеличить отвод тепла от электронных модулей не менее, чем на 20%, что повышает их надежность;
увеличить допустимое тепловыделение в электронных модулях, что дает возможность увеличить количество электронных компонентов в модулях и установить более мощные производительные компоненты для получения более высоких технических характеристик аппаратуры.
Такая конструкция электронного блока с кондуктивным отводом тепла особенно полезна для построения высокопроизводительных вычислительных систем, которые работают в особо жестких условиях эксплуатации, и в которых при наращивании мощности для повышения вычислительных возможностей системы отвод тепла является актуальной проблемой.
Сущность предлагаемого электронного блока с кондуктивным отводом тепла поясняется чертежами на фиг.1-4.
Блок содержит корпус 1 в виде металлического короба со съемной верхней крышкой 2 и боковыми стенками 3 с внутренними выступами-направляющими 4, кондуктивно отводящими тепло от электронных модулей 5, установленных в корпус 1. Модули 5 содержат на верхней кромке металлическую верхнюю планку 6, а на боковых кромках - два теплоотводящих узла 7 с клиновыми прижимами. Клиновые прижимы обеспечивают кондуктивный тепловой контакт каждого модуля 5 с внутренними выступами-направляющими 4 боковых стенок 3, а через них с корпусом 1. На нижней поверхности съемной верхней крышки 2 размещена теплопроводная прокладка 8, которая при креплении крышки 2 на корпусе 1 имеет тепловой контакт с крышкой 2 и плоскостью, образованной внешними поверхностями верхних металлических планок 6 всех модулей 5, установленных в корпус 1. Теплоотводящие узлы 7 каждого модуля 5 имеют тепловой контакт с теплоотводящим слоем 10 (фиг.3) печатной платы 9, на которой в каждом модуле установлены тепловыделяющие электронные компоненты. Теплоотводящие узлы 7 с клиновыми прижимами обеспечивают крепление модулей 5 в корпусе 1 и передачу тепла от теплоотводящего слоя 10 печатной платы 9 модуля 5 на корпус 1. Верхние металлические планки 6 каждого модуля 5 имеют тепловой контакт с теплоотводящим слоем 10 печатной платы 9 модуля 5 через металлизированную полоску 11. Верхняя металлическая планка 6 каждого модуля 5 служит также для крепления механизмов извлечения модулей 5 из корпуса 1 и дополнительно обеспечивает
прочность конструкции модуля 5. Съемная верхняя крышка 2 корпуса 1 также обеспечивает в блоке доступ для установки и извлечения модулей 5.
На фиг.2 показаны пути отвода тепла в предлагаемом электронном блоке до и после введения дополнительных признаков - размещения теплопроводной прокладки 8 и размещения на печатной плате 9 металлизированной полоски 11.
Пути отвода тепла до введения дополнительных признаков: теплоотводящий слой 10 печатной платы 9 каждого модуля 5, теплоотводящий узел 7 с клиновыми прижимами, внутренние выступы-направляющие 4 боковых стенок 3 корпуса (фиг.2 - горизонтальные черные стрелки).
Дополнительные пути отвода тепла в электронном блоке после введения дополнительных признаков: теплоотводящий слой 10 печатной 9 каждого модуля 5, металлизированная полоска 11 на печатной плате 9, металлическая верхняя планка 6 модуля 5, теплопроводная прокладка 8, съемная верхняя крышка 2 корпуса 1 (фиг.2 - вертикальные черные стрелки).
Теплопроводная прокладка выполнена из материала, обладающего высокой теплопроводностью, гибкого и подвижного, чтобы выбрать возможные неровности прижимаемых к ней поверхностей. Прокладка в виде уложенного плотным плоским зигзагом многожильного медного провода без изоляции отвечает поставленным условиям. Такая прокладка показана на фиг.4. Прокладка 8 установлена, например, с помощью креплений 13 на поверхности дна 12 съемной верхней крышки 2, которая крепится на корпусе блока винтами 14.
Предлагаемый электронный блок с кондуктивным отводом тепла изготовлен и прошел проверку в ОАО «Лантан» в опытном образце изделия. Проверка показала положительные результаты. Блок принят к серийному производству.