CN104428891B - 带有冷却结构的集成电子设备模块 - Google Patents
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Abstract
集成电子设备模块，包含基板，该基板带有安装在基板的安装表面上的电子设备部件。导热层布置在基板的冷却表面上。冷却表面和安装表面位于基板的相反侧上。非磁性材料的且具有流体导管的流体冷却结构被安装为与导热层热接触。
Description
发明领域
本发明涉及带有冷却结构和承载电子设备部件的基板的集成电子设备模块。
背景技术
该类集成电子设备模块从美国专利US7397665是已知的。已知的集成电子设备模块被形成为带有集成电子设备板的热交换设备。该集成电子设备板包括印刷电路板和与印刷电路板隔开的相对的板。电子设备部件安装在印刷电路板上。印刷电路板与相对的板之间的空间形成储器。在电子设备部件的顶部，安装有流体导管的主体，其与储器流体对应(fluid correspondence)。冷却剂，尤其是新鲜空气进入到导管，并且穿过印刷电路板与相对的板之间的储器被带走。此外，美国专利申请US2004/0035245公开了一种塑料控制板。该塑料控制板具有布置在铝导热本体上方的电路板。该导热本体布置在通道上方使得流过通道的冷却媒介直接抵靠导热本体流过。
发明内容
本发明的目的是提供一种集成电子设备模块，其与磁共振环境兼容并且能够由简单的部件制成。
该目的通过本发明的集成电子设备模块来实现，其包含
-基板
-电子设备部件，其安装在基板的安装表面上，
-导热层，其布置在基板的冷却表面上，冷却表面和安装表面位于基板的相反侧上，
-非磁性材料的流体冷却结构，其具有被安装为与导热层热接触的流体导管。
带有流体冷却结构的导热层实现了从电子设备部件到集成电子设备模块外部的非常良好的热交换。当运行时，由电子设备部件产生的热量穿过基板被转移到导热层。导热层可以是铜或铝层。由于铜的较高的导热率，铜导热层提供了非常均匀的空间温度分布。冷却流体将热量带离到集成电子设备模块的外部。在实践中，蒸馏水被发现是好的冷却剂。导热层允许使用标准的基板，譬如印刷电路板(PCB)或在电子设备部件之间具有电连接的电绝缘基板。该基板是薄的，并且具有低热阻，使得基板安装表面上的电子设备部件与相反的冷却表面上的导热层之间存在良好的热交换。基板材料热阻的典型值是CCAF-01:1℃/W或CCAF-06:0.4℃/W。因为流体冷却结构由非磁性材料制成，所以集成电子设备模块不会干扰磁共振检查系统的运行。值得注意是，存在多种级别的MRI兼容性。如果电子设备被用于在成像腔体内部或非常接近成像腔体(imaging volume)的零件(像MRIRF接收器线圈)，那么MRI兼容性需要接近完美。对于本发明，MRI兼容性应当达到一些控制电子设备能够用在仍然在全磁场中并且被磁共振检查系统的梯度和RF场影响的患者工作台中的级别。对于该级别的MRI兼容性，到磁共振检查系统的成像腔体的距离典型地为一(1)米或更大。
本发明的集成电子设备模块能够将控制电子设备模块布置成靠近被控制的系统部件。例如，在MR图像导引的高强度聚焦超声波疗法中，系统驱动器放大器能够安装成靠近用于产生聚焦高强度超声束的换能器。用于控制电机的电子设备也可以设置成靠近电机。存在可获得的机械定位器，其带有用于旋转(例如，五个)长螺杆的专用的非磁性电机，以控制机械定位器/机器人。高强度聚焦超声疗法(HIFU)系统的超声传输换能器被固定至该定位器。该电机于是能够用于以五自由度将换能器移动至所需的位置和角度。常规的机械定位器本身从国际申请WO2008/026134和WO2011/036607中是已知的。用于直肠内的或经尿道的HIFU前列腺应用的机械定位器具有更多的简单电机系统，该电机系统仅带有旋转杆，还可能具有用于移动换能器杆“进/出”的第二电机。
本发明的这些和其它方面将参考从属权利要求限定的实施例来进一步阐释。
在集成电子设备模块的优选实施例中，流体导管被布置成邻接导热层。这在导热层与冷却结构之间提供了优异的热接触，特别是在流体导管中采用冷却剂，使得非常高效率的热交换得以实现。这在导热层与流体导管中的冷却流体之间实现了最佳的热交换。不透流体的密封件，例如具有O形环的形式，设置在流体导管与导热层之间，使得流体不能从流体导管交接导热层的地方泄漏出来。
在本发明的进一步的实施例中，流体导管分布在冷却表面区域的上方。流体导管被形成为，例如从输入液体连接器至输出液体连接器的单个凹槽。
在本发明的进一步的实施例中，在流体冷却结构中提供多个流体导管。当导热层与冷却流体之间的接触面积最大化时，热量传递容量增大，流体流量被最大化。还可以形成多个凹槽。
在本发明又一个优选的实施例中，流体导管邻接导热层。
本发明的这些和其它方面将参考后文描述的实施例并且参考附图来进行阐释。其中：
附图说明
图1示出了本发明的集成电子设备模块的原理性侧视图。
具体实施方式
图1示出了本发明的集成电子设备模块的原理性侧视图。在基板1的安装表面11上安装有若干电子设备部件。基板可以是印刷电路板(PCB)或电绝缘层。电子设备经由电连接21而电连接至PCB表面111上的导电迹线112。这种类型的PCB典型地是仅有单层的板，用来最大化热传导，并且因此连接仅位于PCB的部件侧。在电绝缘层被用作基板的情况下，电连接22可以在电子设备部件之间被直接提供。电子设备部件之间的连接或PCB内部提供的电连接建立了限定集成电子设备模块功能的电路。这些绝缘的金属基板PCB基本上仅允许表面安装部件来进行组装(非通孔(导通孔)部件)。由于这些类型的PCB仅有一层，因此连接相对简单的电路布局是尽可能地优选的，否则信号的路线布局(routing)可能是困难的。因此，这种PCB典型地仅具有耗散很多电能的部件，像放大器，稳压器，功率LED或功率电阻器。电子设备部件2安装至基板的安装表面11。基板的与安装表面相反的表面命名为术语冷却表面12。
当在运行时，电子设备部件将会产生热量。导热层3作为具有高导热率的连续层布置在冷却表面12上。例如，导热层可以是连续的铜层。导热层在基板与液体冷却结构4之间提供了良好的热交换。因此，流体冷却结构能够带走由电子设备部件产生的热量，使得本发明的集成电子设备模块的过热得以避免。用于导热层3的合适的材料是铜(导热率385W/mK)，或铝(205W/mK)。铝的导热率通常足够好，并且通过使用铝，能够设计更轻重量的结构。
流体冷却结构包括多个流体导管41，冷却流体穿过该流体导管41。与冷却流体的接触面积越大和流量越大，越多功率能够被耗散和冷却下来。例如，耗散功率将处于50-500W的范围。这种功率级别在通常条件下能够进行空气冷却，但不是在MRI环境中，在MRI环境中，风扇不运行且从较远距离带来足够冷却空气是困难和不现实的。流体输入/输出件43设置成与流体导管流体对应，以将冷却流体插入至流体导管，并且带走被加热了的流体。当流体导管当中的一个邻接导热层3时，良好的热接触得以显著地建立。流体导管被形成为，例如从输入液体连接器至输出液体连接器的单个凹槽。还可以形成多个凹槽。这些凹槽可以在塑料块中简单地机械加工而成。不透流体的密封件42，此处具有在流体冷却结构的与导热层接界处环绕流体冷却结构的环的形式，被提供用来形成不透流体的屏障，其防止流体从流体导管泄漏出来。例如，O形环由与MR兼容的氟橡胶制成。
流体导管41容纳在外壳44中。流体导管和外壳由类似塑料之类的非磁性的、不导电的和便宜的材料制成。用于冷却液体的导管例如仅以单层布置。仅在塑料冷却块的底部中有用于液体流动的凹槽。流体冷却结构不会在RF频率范围内响应RF场产生信号，并且不会响应梯度磁场脉冲产生涡电流。优选地，导热层是薄的铜或铝层。
本发明提出了MR兼容到某一程度的冷却系统，该程度能够在MR成像期间用在MR患者工作台中而不直接靠近成像腔体。特别地，其MR兼容性需求不像例如对于MR接收线圈的需求那么严格。如果铜层的厚度得以最小化，则提出的本发明的MR兼容性得以改善。将铜层切片为多个实体降低了涡电流效应。对为避免涡电流而切片的需求由到MR成像腔体的距离决定。
Claims (4)
1.一种用于磁共振检查系统的集成电子设备模块，包括：
-基板，
-电子设备部件，所述电子设备部件安装在所述基板的安装表面上，
-导热层，所述导热层设置在所述基板的冷却表面上，所述冷却表面和所述安装表面位于所述基板的相反侧上，
-非磁性材料的流体冷却结构，所述流体冷却结构具有被安装成与所述导热层热接触的流体导管，
所述导热层被切片为多个实体。
2.如权利要求1所述的集成电子设备模块，其特征在于，
-所述流体导管邻接所述导热层，并且
-不透流体的密封件被设置成邻接所述流体导管的外周和所述导热层。
3.如权利要求1所述的集成电子设备模块，其特征在于，所述流体导管分布在所述冷却表面的区域的上方。
4.如权利要求1或2所述的集成电子设备模块，其特征在于，所述流体冷却结构包括多个流体导管。
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|---|---|---|---|---|
| US6011245A (en) * | 1999-03-19 | 2000-01-04 | Bell; James H. | Permanent magnet eddy current heat generator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2640574C2 (ru) | 2018-01-10 |
| CN104428891A (zh) | 2015-03-18 |
| JP6267686B2 (ja) | 2018-01-24 |
| BR112014026062A2 (pt) | 2017-06-27 |
| RU2014146775A (ru) | 2016-06-10 |
| US20150123663A1 (en) | 2015-05-07 |
| JP2015518660A (ja) | 2015-07-02 |
| WO2013160788A1 (en) | 2013-10-31 |
| EP2842162A1 (en) | 2015-03-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20180313 Termination date: 20190411 |
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