[發(fā)明專利]一種具有螺旋副接觸行程的局部高熱密度的密封型散熱冷板

有效

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• 申請日: 2016-07-13
• 公開（公告）號: CN106028759B
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方偉奇;王克軍;胡凱博
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子工程研究所
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心61204
• 代理人: 王鮮凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種具有螺旋副接觸行程的局部高熱密度的密封型散熱冷板。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)ATR機(jī)箱結(jié)構(gòu)采用密封設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)3U/6U印制板采用冷板與楔形塊鎖緊器安裝在機(jī)箱兩側(cè)板的鎖緊定位槽內(nèi)，機(jī)箱兩側(cè)板內(nèi)設(shè)計(jì)有水平方向的散熱翅片，機(jī)箱尾部安裝有散熱風(fēng)機(jī)，印制板芯片上的熱量通過柔性導(dǎo)熱墊后傳遞到冷板，然后由冷板傳遞到兩側(cè)的鎖緊器，由鎖緊器傳遞到機(jī)箱兩側(cè)壁，靠風(fēng)機(jī)對流將側(cè)壁翅片上的熱量帶走。由于熱傳遞時(shí)沿冷板的面方向的熱阻較大，并且兩鎖緊器自身的熱阻也較大，所以在熱傳遞的中間環(huán)節(jié)存在較大的溫升，實(shí)際工程中會出現(xiàn)機(jī)箱內(nèi)部印制板芯片很熱，但是風(fēng)機(jī)同樣具備大風(fēng)量和風(fēng)壓的要求時(shí)，仍不能滿足散熱要求。

針對傳統(tǒng)ATR機(jī)箱進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)時(shí)，取消兩側(cè)板內(nèi)的散熱翅片，將每個標(biāo)準(zhǔn)3U/6U模塊的鎖緊定位槽之間獨(dú)立設(shè)計(jì)出散熱風(fēng)道，這種針對每個模塊進(jìn)行獨(dú)立散熱的方法可以避免出現(xiàn)鎖緊器與沿冷板面方向傳遞時(shí)的高熱阻的情況。此時(shí)配合使用具有楔形塊滑動接觸行程的低熱阻散熱冷板可以到達(dá)良好的散熱效果。楔形塊滑動接觸行程冷板具備接觸行程，當(dāng)插件拆卸時(shí)，接觸冷板回撤產(chǎn)生拆卸所需的間隙，當(dāng)插件安裝到位時(shí)，接觸冷板延展出接觸所需的行程填充安裝縫隙。上述冷板可以滿足大多數(shù)印制板插件的散熱要求，但是針對某些特定的印制板來說，其上某些芯片的熱密度很高，并且整個冷板的重量受限。尤其是在航空或者航天領(lǐng)域內(nèi)，重量一直是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的約束條件。采用大面積的楔形塊滑動接觸冷板時(shí)，為了達(dá)到良好的導(dǎo)熱要求，將冷板材料由鋁或者鎂改為高導(dǎo)熱的銅材料。此時(shí)整個冷板的重量增加了3-5倍，若航空航天設(shè)備大批量的使用銅材料會造成重量急劇上升，此時(shí)需尋求一種輕質(zhì)量結(jié)構(gòu)的，并且可以使用高導(dǎo)熱性的冷板結(jié)構(gòu)來作為具有楔形塊滑動接觸行程的冷板的有力補(bǔ)充。這種具備局部高熱密度的密封型散熱冷板首先與機(jī)箱配合使用，完成整個ATR機(jī)箱的密封設(shè)計(jì)，冷板局部區(qū)域采用銅材料進(jìn)行熱量的高效傳遞，而其余密封、支撐、安裝結(jié)構(gòu)區(qū)域采用鋁或者鎂等輕型材料。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種具有螺旋副接觸行程的局部高熱密度的密封型散熱冷板。

技術(shù)方案

一種具有螺旋副接觸行程的局部高熱密度的密封型散熱冷板，目的是安裝在多通道密封散熱機(jī)箱內(nèi)，在實(shí)現(xiàn)機(jī)箱的密封以及自身內(nèi)、外盒體的密封的前提下，實(shí)現(xiàn)機(jī)箱內(nèi)安裝的多個標(biāo)準(zhǔn)3U/6U模塊插件上高熱密度芯片的散熱，該冷板具備安裝接觸行程，螺旋副的旋轉(zhuǎn)可以產(chǎn)生模塊插件拆卸所需的間隙，同樣通過螺旋副旋轉(zhuǎn)接觸行程到位后，可以將3U/6U模塊插件上高熱密度芯片高效的傳遞到冷板內(nèi)腔體的散熱齒上，通過風(fēng)冷對流將熱量帶走。

該冷板外殼的后端面設(shè)計(jì)有中空的定位銷、前端面設(shè)計(jì)有法蘭安裝面，通過銷孔O形圈和前端面密封圈完成冷板與機(jī)箱框架的密封；因螺旋副傳動有螺紋間隙，產(chǎn)生接觸行程的銅環(huán)散熱器與銅環(huán)基座之間的密封靠環(huán)形密封圈完成。冷板接觸行程到位后，環(huán)形密封圈受壓，實(shí)現(xiàn)冷板自身的密封。該冷板的接觸行程靠銅環(huán)散熱器與銅環(huán)基座之間的螺旋副產(chǎn)生直線位移，借助于壓縮彈簧或者外圈壓簧來產(chǎn)生螺旋副防松的預(yù)緊力以抵抗振動和沖擊。借助壓電平面風(fēng)機(jī)或者軸流風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的冷卻氣流將銅環(huán)散熱器上的散熱棒或者陣列散熱簧片的熱量帶走。

一種具有螺旋副接觸行程的局部高熱密度的密封型散熱冷板，其特征在于包括冷板外殼、銅環(huán)散熱器和銅環(huán)基座；冷板外殼的一側(cè)設(shè)有中空形式安裝定位銷，相對的另一側(cè)上設(shè)有矩形周圈法蘭，在矩形周圈法蘭周圍設(shè)有前端面密封圈，銷孔O形圈套裝安裝定位銷上；冷板外殼對應(yīng)印制板模塊發(fā)熱芯片位置開有圓孔，銅環(huán)基座安裝在圓孔上，在銅環(huán)基座與冷板外殼之間設(shè)有法蘭密封墊，銅環(huán)基座內(nèi)圈加工有螺紋，銅環(huán)散熱器的外圈上設(shè)有與銅環(huán)基座相配合的螺紋，在銅環(huán)散熱器和銅環(huán)基座之間設(shè)有環(huán)形密封圈，銅環(huán)散熱器旋入銅環(huán)基座內(nèi)與銅環(huán)基座組成細(xì)牙螺旋副傳動。

所述的銅環(huán)散熱器包括銅環(huán)本體、壓電平面風(fēng)機(jī)、壓簧固定軸、壓縮彈簧和散熱棒；散熱棒以圓形陣列的方式分布在銅環(huán)本體的螺紋下端，壓電平面風(fēng)機(jī)位于銅環(huán)本體的側(cè)面且風(fēng)機(jī)對著散熱棒，螺紋下端中心位置設(shè)計(jì)有壓簧固定軸，壓縮彈簧內(nèi)圈套在壓簧固定軸上。

所述的銅環(huán)散熱器包括銅環(huán)本體、軸流風(fēng)機(jī)、外圈壓簧和銅簧片；軸流風(fēng)機(jī)安裝在銅環(huán)本體的底端中部凹臺區(qū)域內(nèi)，軸流風(fēng)機(jī)的外側(cè)陣列安裝可卡入式的銅簧片，外圈壓簧的內(nèi)圈套在陣列銅簧片的外圈圓周。

所述的冷板外殼的材料為鋁或鎂。