CN218550379U - 一种高功耗轻量化模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及高功耗芯片技术领域，具体而言，涉及一种高功耗轻量化模块，本实用新型全包裹的模块设计，并且盖板和小扣板均采用内嵌设计，包括盲插连接器的位置都进行封闭，完全防止电磁泄露，将各层级热阻的逐层优化，并且充分利用传导热管高导热系数，可弯折，表面柔软等特性，开发了一款重量轻，导热性能好，屏蔽性能优良的模块，该模块架构可应用于所有高功耗模块密闭加固机箱设备内使用。

Description

一种高功耗轻量化模块

技术领域

本实用新型涉及高功耗芯片技术领域，具体而言，涉及一种高功耗轻量化模块。

背景技术

高精度电子设备对可靠性要求高，需要设备适用于各种恶劣环境，而采用全密闭加固结构的设备能完全隔绝外部环境，为内部电系统创造良好的运行条件，使设备工作新能稳定，使用寿命长，但是全密闭加固在隔绝外部环境的同时也会造成内部电气系统的热堆积和散热困难，加之当前现有器件趋势以及设备功能性能的大幅提升，当前设备及单模块功耗正在逐步加大，使得热控问题越来越突出，因此为了更好的满足当前需求，急切需要攻克全密闭加固结构下解决高功耗模块的热控技术，以适应高功耗密闭加固设备的散热要求。无人机作战是当前战场的一个趋势，无人机的续航能力也是作战能力的一个重要指标，重量载荷对无人机的续航起到至关重要的影响，因此如何在全密闭加固架构下，完成高功耗热控的同时解决轻量化的问题也是必须要考虑的重点方向。模块功耗越高辐射越强，因此高功耗模块的屏蔽问题也是亟待解决和优化的地方，现有技术存在以下几种问题：为了解决密闭加固散热的问题，高功耗模块为了能更好的传热往往采用更厚的基板传热，导致重量更重；模块的传热取决于模块材料的导热系数，为了满足高功耗的的导热有时候必须使用铜来作为模块盒体材料，重量比铝合金3.3倍；即使是铜将近400的导热系数也没办法满足当前高功耗模块的导热散热需求；现在的芯片基本都在60W左右，整个PCB板上的功耗甚至高达95W以上；当前一般只能做到单芯片25W，45W整模块的全密闭传导散热的能力，远不能满足当前发展趋势以及当下的热控需求；当前设备基本采用模块化架构，模块化架构下要求各模块能实现盲插维护，因此导热路径必须要能反复使用，当前的技术每次的盲插维护都对导热可能产生比较大的影响，使模块和整机的散热情况不稳定。当前对于芯片的导热一般采用导热的凸台将热量传导至模块壳体，但是芯片一般高度都比较矮就会导致凸台很厚，就会导致热阻很大，严重制约了导热散热；模块盒体总是存在电磁泄露，这将完全制约全密闭加固这种当前可靠性最高的设备形态的应用范围。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高功耗轻量化模块，其用于解决上述技术问题。

本实用新型的实施例通过以下技术方案实现：

一种高功耗轻量化模块，包括：PCB板、模块壳体，所述PCB板安设于所述模块壳体中，所述PCB板的一侧焊接有高功耗芯片，所述PCB板与所述模块壳体之间还设有导热结构，所述高功耗芯片与所述导热结构抵接。

作为优选地，所述导热结构包括铜基座，所述铜基座分别与所述高功耗芯片、模块壳体抵接，所述铜基座内嵌入安设有基座热管。

作为优选地，所述模块壳体远离所述铜基座的一侧安设有传导热管。

作为优选地，还包括导热界面填充材料，所述铜基座通过所述导热界面填充材料分别与所述高功耗芯片、模块壳体抵接。

作为优选地，所述模块壳体上还设有盖板。

作为优选地，所述模块壳体的一端安设有盲插连接器。

作为优选地，所述模块壳体远离所述盲插连接器的一端安设有助拔器。

作为优选地，所述模块壳体远离所述盲插连接器的一端还安设有楔形锁紧器。

本实用新型实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

本实用新型中，创新性的将铜基座打孔，并在孔内嵌入基座热管，基座热管与铜内部间填充导热界面材料，热管作为一种超高导热系数的导热材料，其导热系数高达是铜的几千倍，并且其中空结构重量极轻，可兼顾导热与重量，铜基座一面与芯片接触，一面与传导热管接触，与传导热管接触面填充或焊接，降低接触热阻，再者，创新性的利用传导热管，高达20000W/mK的热传导能力以及可弯折的属性，层层递进将高功耗芯片的热量转移至指定区域，解决了当前国产化高功耗芯片以及当前军用设备性能越来越高功耗越来越大，在全密闭加固设备内的热控问题，可实现单芯片65W，整版功耗95W以上的热控散热能力，将大大提升全密闭加固架构的应用空间，并且为军用电子设备的可靠性提升提供了重要的解决方案；从芯片层级到机箱热传导层级的全路径实现超低热阻下的热量高效传递，方法灵活，操作简单，成本较低；模块的重量能达到传统设计技术方法的1/3，能完全使用无人机载等平台的应用，对无人机的作战效能提升；全包裹的模块设计，并且盖板和小扣板均采用内嵌设计，包括盲插连接器的位置都进行封闭，完全防止电磁泄露，将各层级热阻的逐层优化，并且充分利用传导热管高导热系数，可弯折，表面柔软等特性，开发了一款重量轻，导热性能好，屏蔽性能优良的模块，该模块架构可应用于所有高功耗模块密闭加固机箱设备内使用。

附图说明

图1为本实用新型提供的高功耗轻量化模块的结构原理图；

图2为本实用新型提供的高功耗轻量化模块的剖视图；

图3为本实用新型提供的高功耗轻量化模块的A处结构原理图；

图4为本实用新型提供的高功耗轻量化模块的侧视图；

图例：1-PCB板；2-高功耗芯片；3-模块壳体；4-铜基座；5-基座热管；6-导热界面填充材料；7-传导热管；8-盖板；9-盲插连接器；10-助拔器；11-楔形锁紧器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

如图1所示，一种高功耗轻量化模块，包括：PCB板1、模块壳体3，所述PCB板1安设于所述模块壳体3中，所述PCB板1的一侧焊接有高功耗芯片2，所述PCB板1与所述模块壳体3之间还设有导热结构，所述高功耗芯片2与所述导热结构抵接。

如图2、图3所示，更为具体的是，所述导热结构包括铜基座4，所述铜基座4分别与所述高功耗芯片2、模块壳体3抵接，所述铜基座4内嵌入安设有基座热管5。

将铜基座打孔，并在孔内嵌入基座热管，基座热管与铜内部间填充导热界面材料，热管作为一种超高导热系数的导热材料，其导热系数高达是铜的几千倍，并且其中空结构重量极轻，可兼顾导热与重量，铜基座一面与芯片接触，一面与传导热管接触，与传导热管接触面填充或焊接，降低接触热阻，再者，创新性的利用传导热管，高达20000W/mK的热传导能力以及可弯折的属性，层层递进将高功耗芯片的热量转移至指定区域，解决了当前国产化高功耗芯片以及当前军用设备性能越来越高功耗越来越大，在全密闭加固设备内的热控问题，可实现单芯片65W，整版功耗95W以上的热控散热能力，将大大提升全密闭加固架构的应用空间，并且为军用电子设备的可靠性提升提供了重要的解决方案；从芯片层级到机箱热传导层级的全路径实现超低热阻下的热量高效传递，方法灵活，操作简单，成本较低；模块的重量能达到传统设计技术方法的1/3，能完全使用无人机载等平台的应用，对无人机的作战效能提升。

更为具体的是，所述模块壳体3远离所述铜基座4的一侧安设有传导热管7。

创新性的利用传导热管，高达20000W/mK的热传导能力以及可弯折的属性，层层递进将高功耗芯片的热量转移至指定区域，模块插入锁紧后，指定导热区域与设备机箱预设导热区域接触，将热量进步一传导至设备上进行散热处理，利用热管外表面为柔软铜皮的材料特性，在活动接触面上具有很好的贴合性，热阻低温差小。

更为具体的是，还包括导热界面填充材料6，所述铜基座4通过所述导热界面填充材料6分别与所述高功耗芯片2、模块壳体3抵接。

导热界面填充材料可采用导热垫、导热硅脂等，由于绝大部分热量沿传导热管路径高效传热，模块盒体其余空间位置的传导热量可忽略不计，此时其余位置可以减薄甚至挖空，整个盒体重量能达到原不采用该技术盒体重量的1/3及以上，极大的减轻了重量。

如图2所示，更为具体的是，所述模块壳体3上还设有盖板8。

更为具体的是，所述模块壳体3的一端安设有盲插连接器9。

如图4所示，更为具体的是，所述模块壳体3远离所述盲插连接器9的一端安设有助拔器10。

更为具体的是，所述模块壳体3远离所述盲插连接器9的一端还安设有楔形锁紧器11。

该模块设置有内嵌的盖板和小扣板，在盲插连接器焊接位置也是完全接触，能最大程度的减少电磁泄露。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高功耗轻量化模块，其特征在于，包括：PCB板(1)、模块壳体(3)，所述PCB板(1)安设于所述模块壳体(3)中，所述PCB板(1)的一侧焊接有高功耗芯片(2)，所述PCB板(1)与所述模块壳体(3)之间还设有导热结构，所述高功耗芯片(2)与所述导热结构抵接。

2.根据权利要求1所述的高功耗轻量化模块，其特征在于，所述导热结构包括铜基座(4)，所述铜基座(4)分别与所述高功耗芯片(2)、模块壳体(3)抵接，所述铜基座(4)内嵌入安设有基座热管(5)。

3.根据权利要求2所述的高功耗轻量化模块，其特征在于，所述模块壳体(3)远离所述铜基座(4)的一侧安设有传导热管(7)。

4.根据权利要求3所述的高功耗轻量化模块，其特征在于，还包括导热界面填充材料(6)，所述铜基座(4)通过所述导热界面填充材料(6)分别与所述高功耗芯片(2)、模块壳体(3)抵接。

5.根据权利要求1所述的高功耗轻量化模块，其特征在于，所述模块壳体(3)上还设有盖板(8)。

6.根据权利要求1所述的高功耗轻量化模块，其特征在于，所述模块壳体(3)的一端安设有盲插连接器(9)。

7.根据权利要求6所述的高功耗轻量化模块，其特征在于，所述模块壳体(3)远离所述盲插连接器(9)的一端安设有助拔器(10)。

8.根据权利要求7所述的高功耗轻量化模块，其特征在于，所述模块壳体(3)远离所述盲插连接器(9)的一端还安设有楔形锁紧器(11)。

Images