本實(shí)用新型涉及通信測(cè)控領(lǐng)域中大功率密封及電子設(shè)備適用的散熱器。特別適用于對(duì)需要遠(yuǎn)距離、大跨度傳熱的電子設(shè)備。

背景技術(shù)：

目前密封設(shè)備的散熱形式主要是將發(fā)熱器件緊貼機(jī)箱內(nèi)壁，熱流通過(guò)熱傳導(dǎo)到機(jī)箱外壁，再通過(guò)機(jī)箱外壁的肋片以自然對(duì)流和輻射的方式向外部空間散熱。這種方式有著很多不足之處，特別是針對(duì)接口較多的單板式機(jī)箱，發(fā)熱芯片距離機(jī)箱壁較遠(yuǎn)，傳統(tǒng)的金屬件加導(dǎo)熱襯墊的導(dǎo)熱方式很難控制芯片所受壓力的大小，尤其是對(duì)于BGA封裝的表貼器件，壓力過(guò)大容易損壞器件的球形焊盤(pán)，導(dǎo)致芯片無(wú)法工作或降低器件壽命。另一方面，由于發(fā)熱芯片距離機(jī)箱壁較遠(yuǎn)，導(dǎo)熱熱阻急劇增加，極大的影響散熱效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提出了一種適用于密封機(jī)箱的“活塞”式散熱器，在控制芯片所受壓力、降低導(dǎo)熱熱阻的同時(shí)，兼顧機(jī)箱的密封性能，使其適用于密封設(shè)備的散熱。

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種活塞式傳熱散熱器，包括帶散熱肋的導(dǎo)熱外殼1、導(dǎo)熱活塞2和彈簧3；導(dǎo)熱外殼1內(nèi)部有用于容置導(dǎo)熱活塞2和彈簧3的容置空間；彈簧3設(shè)在容置空間內(nèi)，彈簧3的一端與容置空間的上表面相連接，另一端與導(dǎo)熱活塞2的頂端相連接；導(dǎo)熱活塞2的外側(cè)壁與容置空間的內(nèi)側(cè)壁之間間隙配合，導(dǎo)熱活塞2的底端用于與發(fā)熱體相接觸。

其中，還包括帶有開(kāi)孔的底座4，導(dǎo)熱外殼1與底座4相固定連接，導(dǎo)熱活塞2呈階梯形，底端面積小于頂端面積，導(dǎo)熱活塞2的底部穿過(guò)底座4的開(kāi)孔。

其中，導(dǎo)熱外殼1與導(dǎo)熱活塞2之間的預(yù)設(shè)間隙內(nèi)填充有導(dǎo)熱介質(zhì)航空硅脂油。

其中，導(dǎo)熱活塞2的頂部設(shè)有與彈簧3相匹配的凹槽。

其中，導(dǎo)熱外殼1的外壁上開(kāi)有至少一個(gè)排氣孔。

其中，還包括熱管5，熱管5固定在導(dǎo)熱外殼1的外壁上。

其中，底座4上設(shè)有限位柱。

其中，導(dǎo)熱外殼1的頂部開(kāi)設(shè)有用于安裝密封螺釘6和密封膠墊7的圓孔且底座4上與圓孔相對(duì)應(yīng)位置開(kāi)有用于安裝固定螺釘?shù)男】?；?dǎo)熱外殼1的頂部邊緣開(kāi)設(shè)有用于安裝密封膠條的凹槽。

本實(shí)用新型相比背景技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本實(shí)用新型在實(shí)現(xiàn)機(jī)箱密封的同時(shí)，有效控制了對(duì)芯片的接觸壓力，防止芯片因壓力過(guò)大而損壞，它還實(shí)現(xiàn)了距離機(jī)箱壁較遠(yuǎn)的芯片的大跨度傳熱，對(duì)于大功率密封機(jī)箱來(lái)說(shuō)，散熱肋片暴露在機(jī)箱外面，直接與空氣進(jìn)行對(duì)流換熱，可以有效降低遠(yuǎn)距離傳熱的熱阻，增加傳熱效率。并且還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、通用性好和可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明：

圖1是散熱器結(jié)構(gòu)剖面圖及熱路圖；

圖2是散熱器密封螺釘安裝示意圖；

圖3是散熱器外觀(guān)示意圖；

圖4是散熱器在機(jī)箱中安裝剖面圖；

圖5是散熱器在機(jī)箱中安裝的外觀(guān)圖。

具體實(shí)施方式：

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，結(jié)合附圖圖1至圖5，對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

如圖1和圖2，一種活塞式傳熱散熱器，包括帶散熱肋的導(dǎo)熱外殼1、導(dǎo)熱活塞2、彈簧3、帶有開(kāi)孔的底座4、熱管5、密封螺釘6和密封膠墊7；導(dǎo)熱外殼1與底座4相固定連接，內(nèi)部形成用于容置導(dǎo)熱活塞2和彈簧3的容置空間；導(dǎo)熱活塞2的頂端設(shè)有與彈簧3相匹配的凹槽；彈簧3設(shè)在容置空間內(nèi)，彈簧3的一端與容置空間的上表面相連接，另一端與導(dǎo)熱活塞2的頂端相連接；導(dǎo)熱活塞2的外側(cè)壁與容置空間的內(nèi)側(cè)壁之間間隙配合，導(dǎo)熱外殼1與導(dǎo)熱活塞2之間的預(yù)設(shè)間隙內(nèi)填充有導(dǎo)熱介質(zhì)航空硅脂油，其導(dǎo)熱系數(shù)為0.0966W/m.K；導(dǎo)熱活塞2的底端用于與發(fā)熱體相接觸；導(dǎo)熱活塞2呈階梯形，底端面積小于頂端面積，導(dǎo)熱活塞2的底部穿過(guò)底座4的開(kāi)孔；底座4上設(shè)有限位柱。

導(dǎo)熱外殼1的頂部開(kāi)設(shè)有用于安裝密封螺釘6和密封膠墊7的圓孔且底座4上與圓孔相對(duì)應(yīng)位置開(kāi)有用于安裝固定螺釘?shù)男】?；?dǎo)熱外殼1的頂部邊緣開(kāi)設(shè)有用于安裝密封膠條的凹槽，且導(dǎo)熱外殼1的外壁上開(kāi)有至少一個(gè)排氣孔；熱管5固定在導(dǎo)熱外殼1的外壁上。具體的實(shí)現(xiàn)步驟包括：

1)印制板上的芯片11產(chǎn)生的熱量傳遞到導(dǎo)熱活塞2上，再通過(guò)導(dǎo)熱活塞2依次經(jīng)過(guò)外殼與活塞之間的導(dǎo)熱填充介質(zhì)、導(dǎo)熱外殼1及熱管5最終通過(guò)導(dǎo)熱外殼上的散熱肋與環(huán)境空氣進(jìn)行對(duì)流換熱；

2)通過(guò)彈簧3可以調(diào)節(jié)活塞與芯片之間的接觸壓力；

3)通過(guò)底座4的限位支柱可將散熱器上所受的力傳遞到機(jī)箱8的底板上從而保護(hù)芯片不被損壞；

4)如圖5，本實(shí)用新型適用于芯片11距離機(jī)箱8的壁較遠(yuǎn)的大跨度傳熱，可在機(jī)箱蓋板9開(kāi)口，將散熱肋露出機(jī)箱8，通過(guò)導(dǎo)熱外殼1上的膠條10與機(jī)箱蓋板9接觸實(shí)現(xiàn)密封。

安裝過(guò)程如下：

1)將熱管5焊接到導(dǎo)熱外殼1的四周邊；

2)將導(dǎo)熱活塞2的外表面均勻涂抹航空硅脂油；

3)依次將彈簧3、導(dǎo)熱活塞2及底座4安裝到導(dǎo)熱外殼1上；

4)安裝時(shí)先將密封螺釘6拆下，將散熱器安裝到機(jī)箱的底板上，然后穿過(guò)安裝密封螺釘6的孔安裝底座螺釘，旋緊帶有密封膠墊7的密封螺釘6。

組裝成整個(gè)散熱器，外觀(guān)示意圖如圖3所示。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：

1)導(dǎo)熱活塞2與芯片11之間的接觸壓力由彈簧調(diào)節(jié)控制，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)彈簧的壓縮量和限位支柱的高度完全可以抵消芯片高度公差的影響，并且可以將接觸壓力控制在5.5lb之內(nèi)；

2)導(dǎo)熱活塞2與導(dǎo)熱外殼1之間采用間隙配合最大間隙0.03mm，以便活塞2上下移動(dòng)調(diào)節(jié)芯片的接觸壓力，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致“活塞”與殼體之間充滿(mǎn)空氣，增加了導(dǎo)熱熱阻，雖然間隙很小，也必須排除間隙內(nèi)的空氣來(lái)減小熱阻。采用航空潤(rùn)滑脂填充間隙，航空潤(rùn)滑脂粘度大，不易流動(dòng)，對(duì)散熱器的密封性能要求不高，其內(nèi)含油脂還可以起到潤(rùn)滑作用；

3)散熱器底座4有四個(gè)限位柱通過(guò)螺釘與機(jī)箱的底板連接，這樣散熱器上所受的力均由限位支柱傳遞到機(jī)箱上，保護(hù)了芯片不受其他外力作用；

4)散熱過(guò)程為：芯片的熱量先傳到導(dǎo)熱活塞2，經(jīng)由導(dǎo)熱填充介質(zhì)、熱管5和導(dǎo)熱外殼1，最終通過(guò)導(dǎo)熱外殼1上的散熱肋片與空氣進(jìn)行對(duì)流換熱。整個(gè)結(jié)構(gòu)的傳熱路徑如圖1，其總熱阻為：

R_總＝R_c+R_c-p+R_t+R_p-h+R_h+R_h-k

式中各熱阻意義如下：

a)R_c為芯片內(nèi)熱阻，假設(shè)芯片表面的熱流量時(shí)均勻的，其背面與活塞式點(diǎn)接觸，熱量大多只能通過(guò)芯片中心區(qū)域傳至活塞，這相當(dāng)于一個(gè)收縮熱阻。按有效傳熱半徑與芯片本身的傳熱半徑的比值來(lái)確定R_c，芯片到活塞熱阻R_c-p，是金屬接觸點(diǎn)的導(dǎo)熱熱阻，要求盡量減小此熱阻可通過(guò)填充導(dǎo)熱硅脂或柔性導(dǎo)熱墊的方式減小此接觸熱阻一般R_c-p；

b)活塞本身的熱阻R_t，熱量由活塞端部擴(kuò)散到活塞，形成一個(gè)擴(kuò)散熱阻本文按圓柱均勻?qū)崽幚?，忽略收縮效應(yīng)；

c)從活塞到導(dǎo)熱外殼的熱阻R_p-h，可利用本文按多層圓柱熱阻計(jì)算；

d)導(dǎo)熱外殼本身的熱阻R_h，由導(dǎo)熱外殼側(cè)壁的熱阻R₁與散熱肋底部基板的熱阻R₂串聯(lián)組成，如圖1所示，L₁是外殼壁導(dǎo)熱路徑長(zhǎng)度，L₂是散熱肋底部基板厚度，外殼內(nèi)壁直徑d_h，外殼外壁寬度正方形d_c，d_p為活塞直徑，k為導(dǎo)熱外殼材料的導(dǎo)熱系數(shù)，則熱阻R_h為：

e)散熱肋與空氣之間的熱阻R_h-k，可根據(jù)等截面直肋的導(dǎo)熱方法計(jì)算，其值為；δ為散熱肋基板厚度，A₁為無(wú)肋側(cè)的表面積，A₂為有肋側(cè)表面積；

f)本例散熱器適用于密封機(jī)箱，可將機(jī)箱上蓋板開(kāi)口，露出散熱器的肋片，通過(guò)機(jī)箱蓋板和散熱器之間的導(dǎo)電密封橡膠條實(shí)現(xiàn)密封，如圖4、圖5。