Универсальная вычислительная платформа с отводом тепла от тепловыделяющих компонентов

Полезная модель относится к специализированным устройствам контрольно-измерительной и вычислительной техники с функцией контроля технического состояния и может быть использована в качестве встроенного средства контроля технического состояния электронных устройств и комплексов, в частности, магистральных вычислительных систем. Особенностью этого устройства является наличие средств отвода тепла от электронных компонентов, характеризующихся интенсивным его выделением.
Известно устройство с электронными компонентами [RU 2350055, Н05K 7/20, 20.03.2009], в котором для отвода тепла от тепловыделяющих компонентов используется теплоотвод, в качестве которого применены изогнутые медные пластины, имеющие три участка, установленные в разных плоскостях модуля так, что первые участки медных пластин установлены на базовую плоскость и могут использоваться как присоединительные выводы, вторые участки медных пластин присоединены к металлизированным плоскостям подложки, третьи участки медных пластин припаяны к основаниям тепловыделяющих приборов, причем, форма и толщина медных пластин выбираются исходя из требований к жесткости конструкции, плотности тока, протекающего через приборы, максимально допустимого теплового сопротивления теплоотвода, рассеивающим избыточное тепло непосредственно и/или с помощью прижима дополнительных радиаторных элементов.
Недостатком этого устройства является относительно низкая эффективность отвода тепла, что снижает надежность устройства. Это обусловлено тем, что, во-первых, необходимостью прижима к устройству дополнительных радиаторов, что не всегда возможно с конструктивной точки зрения и не обеспечивает эффективный отвод тепла от прибора, во-вторых, невозможностью обеспечить низкие тепловые сопротивления для нескольких теплонагруженных приборов одновременно, что диктуется требованиями к жесткости конструкции теплоотвода и, в-третьих, данное устройство не применимо для отвода тепла от множества интегральных схем, имеющих матричные или шариковые выводы корпуса и установленных на одной печатной плате.
Известно также устройство с электронными компонентами на печатной плате [RU 2105441, Н05K 7/20, 20.02.1998], в котором для отвода тепла от теплонагруженного электронного компонента с планарными выводами теплоотводящее основание корпуса компонента прижато к теплопроводному корпусу блока, при этом, планарные выводы корпуса компонента отогнуты под прямым углом в сторону противоположную теплоотводящему основанию его корпуса, что позволяет за счет пружинящих свойств выводов корпуса компонента обеспечивать плотный тепловой контакт между корпусом блока и корпусом компонента одновременно для нескольких теплонагруженных компонентов.
Недостатком этого устройства является относительно низкая эффективность отвода тепла, что снижает надежность устройства, поскольку используемые средства отвода тепла пригодны только для рассматриваемой конкретной конструкции блока и отсутствует возможность их использования для интегральных микросхем с корпусами, установленных на одной печатной плате и имеющих матричные и шариковые выводы.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату является устройство [RU 117056, U1, Н05K 7/20, G12B 15/06, G06F 1/20, 10.06.2012] в виде размещенных на плате электронных компонентов со средством охлаждения и отвода тепла, состоящем из принимающего и отводящего тепло элементов от электронных компонентов и конструкции теплостока, установленных на печатной плате электронной системы, причем, принимающий и отводящий тепло элементы выполнены в виде двух пластин из высокотеплопроводных материалов, одна из которых закреплена на корпусе электронного компонента, а другая - на конструкции теплостока, при этом пластины соединены между собой посредством гибких высокотеплопроводных звеньев для обеспечения степени подвижности во всех направлениях.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая надежность и теплостойкость устройства, вызванная относительно низкой эффективностью отвода тепла от электронных компонентов, обусловленная тем, что используемые гибкие высокотеплопроводные звенья должны быть выполнены с возможностью обеспечения степени подвижности во всех направлениях. Следовательно, они могут быть присоединены к пластинам только своими торцами. Это снижает площадь теплоотвода от принимающей тепло платины и площадь теплопривода на отводящей тепло пластине. Кроме того, требование к торцевому соединению гибких высокотеплопроводных звеньев обусловливает необходимость использования относительно сложных средств крепления. Это усложняет устройство.
Задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, заключается в повышении надежности и теплостойкости устройства за счет повышения эффективности теплоотвода и упрощении устройства.
Требуемый технический результат, достигаемый при реализации полезной модели, заключается в повышении надежности и теплостойкости устройства за счет повышения эффективности теплоотвода и упрощении устройства.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в устройстве, содержащем электронные компоненты, размещенные в корпусе, который оснащен теплостоком, выполненным в виде радиатора охлаждения, а тепловыделяющие электронные компоненты оснащены принимающей тепло пластиной, закрепленной на электронном компоненте, и отводящей тепло пластиной, закрепленной на теплостоке, а также гибким высокотеплопроводным узлом, соединяющий принимающую и отводящую тепло пластины, согласно полезной модели, высокотеплопроводящий узел выполнен в виде соединенных в ленту теплопроводных трубок, входная часть которой закреплена при помощи средств крепления на внешней поверхности принимающей тепло пластине с непосредственным контактом с ней и максимальным охватом ее площади, а выходная часть закреплена при помощи средств крепления на внешней поверхности отводящей тепло пластине с непосредственным контактом с ней и максимальным охватом ее площади.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, в качестве средств крепления ленты теплопроводных трубок на внешней поверхности принимающей тепло пластине и на внешней поверхности отводящей тепло пластине используют прижимные пластины.
На чертеже представлены:
на фиг. 1 - общий вид универсальной вычислительной платформы с отводом тепла от тепловыделяющих компонентов;
на фиг. 2 - фрагмент универсальной вычислительной платформы с отводом тепла от тепловыделяющих компонентов, вид сверху;
на фиг. 3 - фрагмент универсальной вычислительной платформы с отводом тепла от тепловыделяющих компонентов, вид снизу;
на фиг. 4 - пример конструктивного выполнения устройства отвода тепла от тепловыделяющих компонентов совместно с электронным компонентом и теплостоком.
Универсальная вычислительная платформа с отводом тепла от тепловыделяющих компонентов содержит корпус 1, который оснащен теплостоком 2, выполненным в виде радиатора охлаждения, и в котором размещены тепловыделяющие электронные компоненты 3, оснащенные принимающей тепло пластиной 4, закрепленной на тепловыделяющем электронном компоненте 3, и отводящей тепло пластиной 5, закрепленной на теплостоке 2, а также гибкий высокотеплопроводный узел 6, соединяющий принимающую 4 и отводящую 5 тепло пластины,
В качестве теплостока 2 может быть использован радиатор из теплопроводного материала, например, алюминия, а в качестве отводящей тепло пластины 5 его задняя стенка.
Высокотеплопроводящий узел 6 выполнен в виде соединенных в ленту теплопроводных трубок, входная часть которой закреплена при помощи средств 7 крепления на внешней поверхности принимающей тепло пластине 4 с непосредственным контактом с ней и максимальным охватом ее площади, а выходная часть закреплена при помощи средств 7 крепления на внешней поверхности отводящей тепло пластине 5 с непосредственным контактом с ней и максимальным охватом ее площади.
В качестве средств 7 крепления ленты теплопроводных трубок на внешней поверхности принимающей тепло пластине 4 и на внешней поверхности отводящей тепло пластине 5 используют прижимные пластины, которые, например, механически закрепляются на соответствующих пластинах. В качестве теплопроводных трубок в ленте могут быть использованы тепловые трубки АМЕС THERMASOL.
Используется устройство отвода тепла от тепловыделяющих объектов следующим образом.
Высокотеплопроводящий узел 6, выполненный в виде соединенных в ленту теплопроводных трубок, крепится входной частью при помощи средств 7 крепления на внешней поверхности принимающей тепло пластине 4 с непосредственным контактом с ней и максимальным охватом ее площади, а выходная часть закреплена при помощи средств 7 крепления на внешней поверхности отводящей тепло пластине 5 с непосредственным контактом с ней и максимальным охватом ее площади. Выделяемое тепло от электронного компонента 3 передается на пластину 4 и утилизируется в теплостоке 2. В качестве средств 7 крепления ленты теплопроводных трубок на внешней поверхности принимающей тепло пластине 4 и на внешней поверхности отводящей тепло пластине 5 используют прижимные пластины, закрепленные, например, с помощью болтов. Плотное прижатие ленты к соответствующим поверхностям обеспечивает максимальный эффект передачи тепла, и, одновременно, обеспечивает высокую ремонтопригодность устройства.
Если лента недостаточно широка для максимального охвата поверхностей пластин, то можно использовать их параллельное размещение, а при сложной поверхности пластин может быть использован соответствующий им сложный профиль ленты. Поэтому, в целом, для получения максимального эффекта отвода тепла входная часть ленты теплопроводных трубок выполнена по форме внешней поверхности принимающей тепло пластины 4, а выходная часть ленты теплопроводных трубок выполнена по форме внешней поверхности отводящей тепло пластины 5.
Таким образом, в предложенном устройстве достигается требуемый технический результат, заключается в повышении надежности и теплостойкости устройства за счет повышения эффективности теплоотвода и упрощении устройства, поскольку в устройстве используется высокотеплопроводящий узел, выполненный в виде соединенных в ленту теплопроводных трубок, что обеспечивает возможность максимального охвата площадей поверхностей пластин, участвующих в теплоотводе, в том числе и сложной формы, а использование простейших прижимных платан также повышает эффективность отвода тепла и делает устройство проще и обеспечивает высокий уровень ремонтопригодности.