[發明專利]一種基于流體介質散熱的板卡組件及安裝板卡組件的設備

在審

• 申請號: 201810387455.1
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108495516A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 曾文兵;喻偉;盧聯杰;周蘇茂;馮小利;陳秀瓊;溫傳義
• 申請（專利權）人: 湖北三江航天萬峰科技發展有限公司
• 主分類號: H05K7/14
• 分類號: H05K7/14;H05K7/20
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 李佑宏

本發明公開了一種基于流體介質散熱的板卡組件及安裝板卡組件的設備，包括液冷板、流體介質、流道蓋板、PCB板、鎖緊裝置、插拔器、導向銷、盲插式流體連接器；板卡組件的液冷板內充滿流動的流體介質，PCB板上產生的熱量通過熱傳遞傳給液冷板，液冷板與流體介質進行熱交換，液流具有高換熱系數、良好的流動性的特點，使得本發明的板卡組件能夠承受的熱流密度大，板卡散熱效率高，熱負載溫度梯度小。板卡組件的鎖緊裝置進行了特殊的設計，在傳統鎖緊原理下提供新的實現方式。板卡組件的插拔器利用滾動摩擦取代傳統的硬擠壓幫助板卡組件插拔，同時插拔器的助力桿能夠卡入液冷板實現自鎖。

技術領域

本發明屬于板卡領域，具體涉及一種基于流體介質散熱的板卡組件及安裝板卡組件的設備，主要用于計算機、控制器、交換機、通訊設備、電力電子、雷達設備等功能設備內印制板電路的散熱，特別適用于高功率、高密度電子設備內印制板電路的散熱，確保其具有良好的工作環境。

背景技術

隨著電子技術的快速發展，電子設備集成度進一步提高，集成器件的功能日趨復雜，功率不斷加大，再加上特殊領域電子裝備小型化和機動性的需要，其結構設計朝著小型組裝方向發展，單位面積的功率不斷增大，電子元器件散發的熱量相應增加，熱流密度也成倍的增加。大量的熱耗如果不能及時散發出去，將極大地影響電子設備的可靠性。

一般而言，電子產品的溫度每急劇上升10℃，可靠度可能會降低為原來的一半，而溫度從75℃升高至125℃，可靠度則變為原來的20％。印制板電路是一種高度集成的應用電路，PCB板卡上會焊接大量的電子元器件，其中電阻、電源模塊和芯片等器件在工作過程中會產生一定的熱量，實踐證明，隨著溫度的增加，PCB板卡的失效率也呈指數增長趨勢。PCB板卡工作的可靠性和正常工作壽命與其工作溫度密切相關，而實施有效的熱控制措施是提高設備工作可靠性的關鍵措施，PCB板卡的熱控制尤為重要。

目前PCB板卡的冷卻方式通常為自然風冷和強迫風冷兩種形式。自然風冷是最理想的冷卻方式，無需其他輔助設備，但其冷卻能力較低，適合熱流密度在0.04W/cm2以下的電子元器件的冷卻，自然風冷是將PCB板上的熱量通過熱輻射和熱傳導的形式傳遞到外部。強迫風冷的冷卻系統結構簡單、緊湊，成本低，設備量少，但受外形尺寸及重量的限制，所提供的風量有限，適合熱流密度較低的場合，強迫風冷是將PCB板上的熱量傳遞給散熱器，然后強迫風流將散熱器表面能的熱量帶出環境。一般情況下，在熱流密度小于0.4W/cm2時，可采用強迫風冷。目前自然風冷和強迫風冷廣泛應用于PCB板卡的散熱，但是這種冷卻方式在板卡技術領域有一定的局限性：

1、自然風冷熱傳遞路徑長，整個散熱路徑熱阻大；

2、強迫風冷需設計風道，合理的風道才能提供足夠的風流進行良好的冷卻；

3、強迫風冷是開放的冷卻方式，使灰塵、濕氣等負面因素帶入板卡工作環境；

4、自然風冷和強迫風冷初始熱交換效率低，具有一定的熱梯度之后熱交換效率會升高；

5、自然風冷和強迫風冷的風流受環境影響很大，若PCB板卡所處的環境本身就溫度就比較高，在大系統中自然風冷和強迫風冷就起不到作用；

6、自然風冷和強迫風冷自身散熱能力的局限性限制了板卡的設計，在板卡設計時需充分論證板卡的散熱能力，由于空間限制會給結構設計造成很大壓力。

發明內容

針對現有技術以上缺陷或改進需求中的至少一種，本發明提供了一種基于流體介質散熱的板卡組件，不僅能夠完成目前PCB板卡的安裝及散熱功能，為PCB板提供可靠的固定方式，同時能夠提供良好的散熱路徑，為PCB板的工作提供可靠的散熱環境，確保PCB板工作的可靠性和工作壽命，同時提供一種可靠的PCB板安裝方式和設備；板卡組件的鎖緊裝置進行了特殊的設計，在傳統鎖緊原理下提供新的實現方式。板卡組件的插拔器利用滾動摩擦取代傳統的硬擠壓幫助板卡組件插拔，同時插拔器的助力桿能夠卡入液冷板實現自鎖。