電子發(fā)熱組件的相變溫控裝置及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電子發(fā)熱組件的相變溫控裝置，包含：殼體，具有一內(nèi)腔，該內(nèi)腔底部表面上設(shè)置有呈環(huán)形散射狀陣列排布的筋狀結(jié)構(gòu)；該殼體的外底部表面與電子發(fā)熱組件相貼合設(shè)置；蓋板，焊接設(shè)置在殼體頂部，使殼體內(nèi)腔成為密閉空間；抽真空輔助管，分別焊接設(shè)置在所述的殼體的兩側(cè)，且穿過該殼體的側(cè)壁；相變蓄能材料，封裝設(shè)置在殼體內(nèi)腔內(nèi)；該相變蓄能材料的相變點低于電子發(fā)熱組件的最高正常工作溫度；所述的蓋板上還設(shè)置有體積可補償結(jié)構(gòu)。本發(fā)明基于相變蓄能材料可使溫度控制在某一范圍內(nèi)的特性，將其密封封裝在相變溫控裝置中，并通過采用體積可補償結(jié)構(gòu)來解決相變蓄能材料的相變后體積膨脹對相變溫控裝置的破壞。
【專利說明】電子發(fā)熱組件的相變溫控裝置及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電子發(fā)熱組件的相變溫控裝置及其制造方法，更具體的，是指一 種適用于狹小空間內(nèi)的電子發(fā)熱組件的相變溫控裝置及其制造方法，屬于電子器件散熱及 熱管理的【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 大功率電子組件工作時會產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量若散發(fā)不及時或管理不到位 將嚴重影響電子組件的性能。特別是在某些系統(tǒng)中需多個電子組件共同工作，對各電子組 件的溫度一致性有嚴格的要求，溫度控制不當(dāng)將影響系統(tǒng)的性能，嚴重時可能燒毀電子器 件從而導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作。所以，大功率電子組件通常需配有散熱裝置?，F(xiàn)有技術(shù)中， 電子器件的熱控散熱方式主要有以下幾類：自然散熱(冷卻)、強迫空氣冷卻、液體冷卻、相 變冷卻以及其他冷卻技術(shù)(如熱管，冷板等)。
[0003] 其中，自然散熱(冷卻)通常包含傳導(dǎo)、對流和輻射這三種主要傳熱方式。自然散熱 (冷卻）往往適用對溫度控制要求不高、電子器件發(fā)熱的熱流密度不大的低功耗電子器件和 部件，以及密封或密集組裝的器件不宜(或不需要)采用其它冷卻技術(shù)的情況。但是，其局限 性是：當(dāng)電子設(shè)備的熱流密度超過0· 8w/cm2時，自然散熱(冷卻）已經(jīng)不能滿足相應(yīng)的冷卻 強迫空氣冷卻技術(shù)主要是借助于風(fēng)扇等強迫電子器件周邊的空氣流動，從而將電子器 件散發(fā)出的熱量帶走的一種方法。該方法是一種操作簡便、收效明顯的散熱方法。但是，其 局限性是：整個強迫空氣冷卻的系統(tǒng)需要較大的體積，在高空環(huán)境及空氣稀薄、氣壓低的環(huán) 境下，其冷卻能力將會大幅下降。
[0004] 液體冷卻主要用于高性能超級電子計算機、軍用航空電子等大熱流密度芯片的設(shè) 備中。該方法適用于熱耗體積密度很高，或那些必須在高溫環(huán)境下工作且電子器件與被冷 卻表面之間的溫度梯度又很小的部件，其局限性在于，需外部提高冷卻介質(zhì)。
[0005] 熱管散熱器經(jīng)過蒸發(fā)、冷凝、絕熱三段工作，可以將大量的熱量通過其很小的截面 面積遠距離的傳輸而無需外加功力。導(dǎo)熱性極高，體積小，具有良好的等溫性等優(yōu)點。但是， 其局限性是實施困難，經(jīng)費較高。
[0006] 而相變溫控則是指利用材料的相變吸收熱量，阻止或延遲熱量傳入電子器件內(nèi) 部，由此達到溫控的目的。該方法具有結(jié)構(gòu)緊湊、性能可靠、經(jīng)濟節(jié)能等優(yōu)點。
[0007] 中國專利"201110460197. 3-種機載相控陣雷達天線的散熱裝置"，公開了一種機 載相控陣雷達天線的散熱裝置，該裝置包括熱管、液冷冷板、冷媒儲罐；在T/R盒體底面外 側(cè)面靠近功率器件的部位鑲嵌熱管，利用熱管的高導(dǎo)熱性能使T/R組件盒體內(nèi)的各功率器 件溫度均勻。該裝置需増加液冷冷板，需額外占用空間。
[0008]中國專利"2〇l3l〇7〇3231.4T/R組件的散熱結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)中熱管的設(shè)計方法"，公開 了一種T/R組件的散熱結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)中熱管的設(shè)計方法，基于熱管式散熱器和風(fēng)冷相結(jié)合的 散熱方式，將T/R組件的熱量傳導(dǎo)至散熱片，再通過風(fēng)冷進行散熱，用于解決Τ/R組件高密 度大功率條件下的散熱問題。該方法實現(xiàn)有一定難度，經(jīng)濟性不高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種電子發(fā)熱組件的相變溫控裝置及其制造方法，基于相變 蓄能材料可使溫度控制在某一范圍內(nèi)的特性，將其密封封裝在相變溫控裝置中，并通過采 用體積可補償結(jié)構(gòu)來解決相變蓄能材料的相變后體積膨脹對相變溫控裝置的破壞。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種電子發(fā)熱組件的相變溫控裝置，其對所述的電 子發(fā)熱組件進行溫度控制，具體包含：殼體，其具有一內(nèi)腔，該內(nèi)腔底部表面上設(shè)置有呈環(huán) 形散射狀陣列排布的筋狀結(jié)構(gòu)；該殼體的外底部表面與所述的電子發(fā)熱組件相貼合設(shè)置； 蓋板，其焊接設(shè)置在所述的殼體的頂部，使殼體的內(nèi)腔成為一個密閉空間；抽真空輔助管， 其分別焊接設(shè)置在所述的殼體的兩側(cè)，且分別穿過該殼體的側(cè)壁；相變蓄能材料，其封裝設(shè) 置在所述的殼體的內(nèi)腔內(nèi)；該相變蓄能材料的相變點低于電子發(fā)熱組件的最高正常工作溫 度；所述的蓋板上還設(shè)置有體積可補償結(jié)構(gòu)，其為若千環(huán)形且凹凸相間的凹槽，該體積可補 償結(jié)構(gòu)所補償?shù)捏w積與封裝在殼體的內(nèi)腔內(nèi)的相變蓄能材料發(fā)生相變后的體積膨脹量相 匹配。
[0011]所述的殼體以及蓋板由鋁材、或銅材或不銹鋼材料制成；所述的殼體、蓋板以及抽 真空輔助管的表面采用鍍金工藝或鍍鎳工藝。
[0012]所述的殼體的各個角落上分別開設(shè)有第一螺釘孔，所述的電子發(fā)熱組件的各個角 落上分別開設(shè)有與第一螺釘孔的位置、大小相匹配的第二螺釘孔，將螺釘分別穿過第一螺 釘孔和第二螺釘孔以固定連接所述的殼體和電子發(fā)熱組件。
[0013]所述的殼體的外底部表面上涂覆有導(dǎo)熱硅脂，g卩該殼體和電子發(fā)熱組件的貼合面 之間涂覆有導(dǎo)熱硅脂。
[0014]所述的殼體的內(nèi)腔頂部設(shè)置有環(huán)形臺階，該環(huán)形臺階的深度與蓋板的深度相一 致，用于鑲嵌并焊接蓋板。
[0015] 所述的相變蓄能材料的介質(zhì)質(zhì)量ME為：

【權(quán)利要求】
1. 一種電子發(fā)熱組件的相變溫控裝置，對電子發(fā)熱組件（6)進行溫度控制，其特征在 于，包含： 殼體（2)，其具有一內(nèi)腔，該內(nèi)腔底部表面上設(shè)置有呈環(huán)形散射狀陣列排布的筋狀結(jié)構(gòu) (22);該殼體（2)的外底部表面與所述的電子發(fā)熱組件（6)相貼合設(shè)置； 蓋板（3)，其焊接設(shè)置在所述的殼體（2)的頂部，使殼體（2)的內(nèi)腔成為一個密閉空間； 抽真空輔助管（4)，其分別焊接設(shè)置在所述的殼體（2)的兩側(cè)，且分別穿過該殼體（2)的側(cè)壁； 相變蓄能材料（5)，其封裝設(shè)置在所述的殼體（2)的內(nèi)腔內(nèi)；該相變蓄能材料（5)的相 變點低于電子發(fā)熱組件（6)的最高正常工作溫度； 其中，所述的蓋板（3)上還設(shè)置有體積可補償結(jié)構(gòu)（31)，其為若干環(huán)形且凹凸相間的 凹槽，該體積可補償結(jié)構(gòu)（31)所補償?shù)捏w積與封裝在殼體（2)的內(nèi)腔內(nèi)的相變蓄能材料 (5)發(fā)生相變后的體積膨脹量相匹配。
2. 如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)熱組件的相變溫控裝置，其特征在于，所述的殼體（2)以 及蓋板（3)由鋁材、或銅材或不銹鋼材料制成；所述的殼體（2)、蓋板（3)以及抽真空輔助管 (4)的表面采用鍍金工藝或鍍鎳工藝。
3. 如權(quán)利要求2所述的電子發(fā)熱組件的相變溫控裝置，其特征在于，所述的殼體（2)的 各個角落上分別開設(shè)有第一螺釘孔（21)，所述的電子發(fā)熱組件（6)的各個角落上分別開設(shè) 有與第一螺釘孔（21)的位置、大小相匹配的第二螺釘孔（61)，將螺釘分別穿過第一螺釘孔 (21)和第二螺釘孔（61)以固定連接所述的殼體（2)和電子發(fā)熱組件（6)。
4. 如權(quán)利要求3所述的電子發(fā)熱組件的相變溫控裝置，其特征在于，所述的殼體（2)的 外底部表面上涂覆有導(dǎo)熱硅脂，即該殼體（2)和電子發(fā)熱組件（6)的貼合面之間涂覆有導(dǎo) 熱娃脂。
5. 如權(quán)利要求2所述的電子發(fā)熱組件的相變溫控裝置，其特征在于，所述的殼體（2)的 內(nèi)腔頂部設(shè)置有環(huán)形臺階（23)，該環(huán)形臺階（23)的深度與蓋板（3)的深度相一致，用于鑲 嵌并焊接蓋板（3)。
6. 如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)熱組件的相變溫控裝置，其特征在于，所述的相變蓄能 材料（5)的介質(zhì)質(zhì)量Me為：
其中，Qh為電子發(fā)熱組件（6)的發(fā)熱功率，tsh為電子發(fā)熱組件（6)的溫升時間，nt為熱效率，cps為相變蓄能材料（5)的固相比熱容，cpl為相變蓄能材料（5)的液相比熱容， Ti為相變蓄能材料（5)的初始溫度，Tm為相變蓄能材料（5)的相變溫度，Te為相變蓄能材 料（5)的最終溫度。
7. -種如權(quán)利要求1?6中任一項所述的電子發(fā)熱組件的相變溫控裝置的制造方法， 其特征在于，包含以下步驟： S1、加工殼體（2)和蓋板（3)，其中，在所述的殼體（2)的內(nèi)腔底部表面上設(shè)置呈環(huán)形散 射狀陣列排布的筋狀結(jié)構(gòu)（22)，在該殼體（2)的內(nèi)腔頂部設(shè)置環(huán)形臺階（23)，在殼體（2)的 每個角落上開設(shè)第一螺釘孔（21);采用專用模具在蓋板（3)上沖制若干環(huán)形且凹凸相間的 凹槽，形成體積可補償結(jié)構(gòu)（31); 52、 對殼體（2)、蓋板（3)以及抽真空輔助管（4)的表面進行鍍金工藝或鍍鎳工藝； 53、 將所述的蓋板（3 )鑲嵌在殼體（2 )的環(huán)形臺階（23 )內(nèi)，并通過焊接將蓋板（3 )和殼 體（2)連接，使殼體（2)的內(nèi)腔成為一個密閉空間；將抽真空輔助管（4)分別焊接在殼體（2) 的兩側(cè)，且穿過該殼體（2)的側(cè)壁； 54、 將相變蓄能材料（5)加熱到相變溫度點以上，通過殼體（2) -側(cè)的抽真空輔助管 (4) 對密閉內(nèi)腔進行抽真空，并同時由殼體（2)另一側(cè)的抽真空輔助管（4)將相變蓄能材料 (5) 注入至殼體（2)的密閉內(nèi)腔內(nèi)；當(dāng)抽入至密閉內(nèi)腔內(nèi)的相變蓄能材料（5)的體積到達預(yù) 設(shè)值時，瞬間夾斷殼體（2)兩側(cè)的抽真空輔助管（4); 55、 在所述的殼體（2)的外底部表面上涂覆導(dǎo)熱硅脂，并與電子發(fā)熱組件（6)相貼合， 將螺釘分別穿過殼體（2)上的第一螺釘孔（21)和電子發(fā)熱組件（6)上的第二螺釘孔（61) 以固定連接所述的殼體（2)和電子發(fā)熱組件（6)。
8. 如權(quán)利要求7所述的電子發(fā)熱組件的相變溫控裝置的制造方法，其特征在于，步驟 Sl中，所述的殼體（2)和蓋板（3)由鋁材、或銅材或不銹鋼材料制成。
9. 如權(quán)利要求7所述的電子發(fā)熱組件的相變溫控裝置的制造方法，其特征在于，步驟 S3中，所述的蓋板（3)與殼體（2)的焊接可采用錫焊、或釬焊、或激光縫焊的方式實現(xiàn)；所述 的抽真空輔助管（4)與殼體（2)的焊接可采用錫焊的方式實現(xiàn)。
10. 如權(quán)利要求7所述的電子發(fā)熱組件的相變溫控裝置的制造方法，其特征在于，步驟 S4中，所述的抽真空輔助管（4)的瞬間夾斷，是在完成相變蓄能材料（5)的注入之后，對該 抽真空輔助管（4)進行當(dāng)場夾斷的工藝，并采用氬弧焊進行封口。
【文檔編號】F28D20/02GK104244677SQ201410414411
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月21日
【發(fā)明者】彭思平, 王燕玲, 楊鑫鑫, 顧網(wǎng)平, 皋利利 申請人:上海無線電設(shè)備研究所