RU2685962C1 - Система охлаждения полупроводниковых тепловыделяющих компонентов (варианты) - Google Patents
Система охлаждения полупроводниковых тепловыделяющих компонентов (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2685962C1 RU2685962C1 RU2018127194A RU2018127194A RU2685962C1 RU 2685962 C1 RU2685962 C1 RU 2685962C1 RU 2018127194 A RU2018127194 A RU 2018127194A RU 2018127194 A RU2018127194 A RU 2018127194A RU 2685962 C1 RU2685962 C1 RU 2685962C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- inserts
- insert
- conducting
- platform
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 8
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 6
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
- G06F1/02—Digital function generators
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
Изобретение относится к средствам охлаждения и может быть использовано в электронно-вычислительных устройствах с высоким тепловыделением, в частности, для охлаждения полупроводниковых тепловыделяющих компонентов. Достигаемый технический результат заключается в повышении эффективности отвода тепла за счет интенсификации теплообмена при применении нескольких теплоотводящих элементов в виде вставок. Технический результат достигается за счет системы охлаждения полупроводниковых тепловыделяющих компонентов, которая содержит тепловыделяющий элемент и теплоотводящую платформу, причем платформа содержит по меньшей мере одно отверстие, в которое установлены по меньшей мере две резьбовые вставки из теплопроводящего материала, причем нижняя вставка установлена с обеспечением плотного контакта с тепловыделяющим элементом, а следующая вставка установлена с обеспечением плотного контакта с нижней вставкой. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Заявленное техническое решение относится к средствам охлаждения и может быть использовано в электронно-вычислительных устройствах с высоким тепловыделением, в частности, для охлаждения полупроводниковых тепловыделяющих компонентов, таких как компьютерный процессор.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известно устройство для отвода тепла от тепловыделяющих компонентов, размещенных на печатной плате (патент RU173259, 21.08.2017). Известное устройство содержит радиатор с печатной платой, выполненный с возможностью крепления на нем тепловыделяющих компонентов, в радиаторе выполнено сквозное отверстие, вставку, впрессованную в радиатор, и винт из высокотеплопроводного материала с резьбой, который вкручивается в отверстие вставки или в отверстие радиатора, а сквозное отверстие радиатора или вставки выполнено с резьбой.
Недостатками известного устройства является недостаточная эффективность отвода тепла, а также технологическая сложность предотвращения самоотвинчивания и невозможность отвода тепла с одновременным обеспечением гальванической изоляции корпуса прибора или радиатора от охлаждаемого компонента.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для решения существующей технической проблемы в части повышения эффективности охлаждения полупроводниковых тепловыделяющих компонентов, предлагается применять теплоотводящие системы, содержащие составные теплоотводящие вставки, выполненные из материала с высокой теплопроводностью.
Достигаемый технический результат заключается в повышении эффективности отвода тепла, за счет интенсификации теплообмена при применении нескольких теплоотводящих элементов в виде вставок.
Дополнительно также обеспечивается повышение надежности устройства, за счет Обеспечения самостопорения резьбового соединения.
Технический результат достигается за счет системы охлаждения полупроводниковых тепловыделяющих компонентов, которая содержит тепловыделяющий элемент, и теплоотводящую платформу, причем платформа содержит по меньшей мере одно отверстие, в которое установлены по меньшей мере две резьбовые вставки из теплопроводящего материала, причем нижняя вставка установлена с обеспечением плотного контакта с тепловыделяющим элементом, а следующая вставка установлена с обеспечением плотного контакта с нижней вставкой.
В одном из примеров реализации технического решения резьба и контактирующая поверхность каждой из вставок содержит слой теплопроводящей пасты.
В другом примере реализации технического решения вставки выполняются из меди, серебра, или сплавов алюминия.
В другом примере реализации технического решения количество витков резьбы вставок выбирается от 3 до 5.
В другом примере реализации технического решения во вставках выполняется по меньшей мере одно технологическое отверстие или выемка.
Во втором варианте предпочтительной реализации технического решения для достижения заявленного технического результата, представлена система охлаждения полупроводниковых тепловыделяющих компонентов, содержащая тепловыделяющий элемент, и теплоотводящую платформу, причем платформа содержит по меньшей мере одно отверстие, в которое установлены по меньшей мере три вставки из теплопроводящего материала, причем первая вставка установлена с обеспечением плотного контакта с тепловыделяющим элементом и гальванически изолирована от других вставок с помощью теплопроводящего компаунда, вторая вставка выполняется резьбовой и установлена с контактом с первой вставкой через упомянутый слой теплопроводящего компаунда, третья вставка выполняется резьбовой и установлена до достижения плотного контакта со второй вставкой.
В одном из примеров реализации технического решения резьба и контактирующая поверхность второй и третьей вставок содержит слой теплопроводящей пасты.
В другом примере реализации технического решения вставки выполняются из металлов и/или сплавов с высокой теплопроводностью, в частности, серебра, меди, или сплавов алюминия.
В другом примере реализации технического решения первая вставка выполняются из материала с большей теплопроводностью, чем последующие вставки.
В другом примере реализации технического решения количество витков резьбы второй и третьей вставок выбирается от 3 до 5.
В другом примере реализации технического решения во второй и третьей вставках выполняется технологическое отверстие или выемка.
В другом примере реализации технического решения вторая вставка содержит приемный паз для первой вставки.
В другом примере реализации технического решения первая вставка выполняется толщиной от 1/3 до 3/4 толщины второй вставки.
В другом примере реализации технического решения слой теплопроводящего компаунда представляет собой теплопроводящую резину или теплопроводящий клей.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 иллюстрирует первый вариант охлаждающей системы.
Фиг. 2 иллюстрирует пример определения диаметра вставок.
Фиг. 3 иллюстрирует второй вариант охлаждающей системы.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На Фиг. 1 представлен первый вариант реализации заявленной системы (10). Даная конструкция, в частности, может использоваться для тепловыделяющих элементов (11), электрически изолированных от цепей питания. Система (10) содержит теплораспределяющая платформу (12), выполненную, например, из алюминиевого сплава или иного типа материала, обладающего высокими показателями теплопроводности.
В платформе (12) выполняется одно или более отверстий для установки комплекта вставок (13, 14). Первая вставка (13) (нижняя вставка) устанавливается до плотного контакта с тепловыделяющим элементом (11). За счет этого достигается компенсация разброса тепловыделяющих элементов по высоте.
Вторая вставка (14) устанавливается с обеспечением плотного контакта с первой (нижней) вставкой (13). Вставки (13, 14) выполняются резьбовыми из теплопроводящего материала, например, меди, серебра, сплавов алюминия и т.п. Количество витков по высоте каждой из вставок (13, 14), предпочтительно, выбирается от трех до пяти.
Таким образом, за счет конструкции системы (10), содержащей две и более вставок (13, 14), установленных указанным образом, достигается выборка зазора в резьбе вставок (13, 14), что обеспечивает улучшение передачи тепла от вставок (13, 14) к платформе (12) и обеспечивается самоторможение пакета вставок, что способствует увеличению надежности функционирования устройства, и сохраняет ремонтопригодность изделия в целом.
Предпочтение следует отдавать максимальному шагу резьбы для выбранного диаметра D вставок (13, 14). Предпочтительно вставки выполняются одинаковыми. Выбор диаметра D осуществляется с запасом не менее 10% от максимального охватываемого размера L тепловыделяющего элемента (11), как это представлено на Фиг. 2.
Предпочтительно также, чтобы контактирующая поверхность каждой из вставок (13, 14) содержала слой теплопроводящей пасты, что позволяет снизить термосопротивление перехода между вставками (13, 14) и улучшает отвод тепла от вставок (13, 14) к платформе (12). Также, для удобства монтажа вставок (13, 14), в них может выполняться одно или несколько технологических отверстий или выемка (15).
На Фиг. 2 представлена конструкция второй системы (20) охлаждения. Система (20), предпочтительно, применяется для тепловыделяющих элементов (21) электрически не изолированных от цепей питания. Система (20) охлаждения содержит теплоотводящую платформу (22), в которой выполняется отверстие, содержащее как минимум пакет из трех вставок (23, 24, 25). Первая (нижняя) вставка (23) контактирует с тепловыделяющим элементов (21) и устанавливается до плотного контакта с ним. Нижняя вставка (23) выполняется преимущественно цилиндрической формы без внешней резьбы. Нижняя вставка (23) в системе (20) гальванически изолирована от других вставок (24, 25) с помощью теплопроводящего компаунда (26), например, с помощью теплопроводящей резины или теплопроводящего клея.
Вторая (24) и третья вставки (25) выполняются резьбовыми. Для предотвращения смещения первой вставки (23), увеличения площади передачи тепла через компаунд (26) и развития длины резьбы, во второй вставке (24) может быть выполнен паз, в который укладывается первая вставка (23). Третья вставка (25) выполняется резьбовой, аналогично конструкции вставок в системе (10). Количество витков резьбы второй (24) и третьей (25) вставок выбирается от трех до пяти.
Предпочтительно, чтобы резьба и контактирующая поверхность второй (24) и третьей (25) вставок содержали слой теплопроводящей пасты. Вставки (23, 24, 25) в системе (20) выполняются из металлов и/или сплавов с высокой теплопроводностью, в частности, серебра, меди, или сплавов алюминия. Причем, каждая из вставок (23, 24, 25) может выполняться из различного типа материала, при этом в данном случае предпочтительно изготавливать первую вставку (23) из материала с большей теплопроводностью, чем последующие вставки (24, 25).
Для удобства монтажа системы (20) во второй (24) и третьей (25) вставках может выполняться технологическое отверстие или выемка (27). Вставки (23, 24, 25) могут выполняться различной толщины. Предпочтительно, чтобы толщина первой вставки (23) составляла от 1/3 до 3/4 толщины второй вставки (24).
Claims (14)
1. Система охлаждения полупроводниковых тепловыделяющих компонентов, содержащая тепловыделяющий элемент и теплоотводящую платформу, отличающаяся тем, что платформа содержит по меньшей мере одно отверстие, в которое установлены по меньшей мере две резьбовые вставки из теплопроводящего материала, причем нижняя вставка установлена с обеспечением плотного контакта с тепловыделяющим элементом, а следующая вставка установлена с обеспечением плотного контакта с нижней вставкой.
2. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что резьба и контактирующая поверхность каждой из вставок содержат слой теплопроводящей пасты.
3. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что вставки выполняются из меди, серебра, сплавов алюминия.
4. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что количество витков резьбы вставок выбирается от 3 до 5.
5. Система по п. 1, характеризующаяся тем, что во вставках выполняется по меньшей мере одно технологическое отверстие или выемка.
6. Система охлаждения полупроводниковых тепловыделяющих компонентов, содержащая тепловыделяющий элемент и теплоотводящую платформу, отличающаяся тем, что платформа содержит по меньшей мере одно отверстие, в которое установлены по меньшей мере три вставки из теплопроводящего материала, причем первая вставка установлена с обеспечением плотного контакта с тепловыделяющим элементом и гальванически изолирована от других вставок с помощью теплопроводящего компаунда, вторая вставка выполняется резьбовой и установлена с контактом с первой вставкой через упомянутый слой теплопроводящего компаунда, третья вставка выполняется резьбовой и установлена до достижения плотного контакта со второй вставкой.
7. Система по п. 6, характеризующаяся тем, что резьба и контактирующая поверхность второй и третьей вставок содержат слой теплопроводящей пасты.
8. Система по п. 6, характеризующаяся тем, что вставки выполняются из металлов и/или сплавов с высокой теплопроводностью, в частности серебра, меди, или сплавов алюминия.
9. Система по п. 8, характеризующаяся тем, что первая вставка выполняется из материала с большей теплопроводностью, чем последующие вставки.
10. Система по п. 6, характеризующаяся тем, что количество витков резьбы второй и третьей вставок выбирается от 3 до 5.
11. Система по п. 6, характеризующаяся тем, что во второй и третьей вставках выполняется технологическое отверстие или выемка.
12. Система по п. 6, характеризующаяся тем, что вторая вставка содержит приемный паз для первой вставки.
13. Система по п. 6, характеризующаяся тем, что первая вставка выполняется толщиной от 1/3 до 3/4 толщины второй вставки.
14. Система по п. 6, характеризующаяся тем, что слой теплопроводящего компаунда представляет собой теплопроводящую резину или теплопроводящий клей.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018127194A RU2685962C1 (ru) | 2018-07-24 | 2018-07-24 | Система охлаждения полупроводниковых тепловыделяющих компонентов (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018127194A RU2685962C1 (ru) | 2018-07-24 | 2018-07-24 | Система охлаждения полупроводниковых тепловыделяющих компонентов (варианты) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2685962C1 true RU2685962C1 (ru) | 2019-04-23 |
Family
ID=66314603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018127194A RU2685962C1 (ru) | 2018-07-24 | 2018-07-24 | Система охлаждения полупроводниковых тепловыделяющих компонентов (варианты) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2685962C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2400952C1 (ru) * | 2009-08-20 | 2010-09-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственный комплекс "ЭЛАРА" имени Г.А. Ильенко" (ОАО "ЭЛАРА") | Устройство для отвода тепла |
| RU138222U1 (ru) * | 2013-10-21 | 2014-03-10 | Юрий Иванович Сакуненко | Устройство для отвода тепла от электронных компонентов, размещенных на печатной плате |
| RU2602805C1 (ru) * | 2015-07-21 | 2016-11-20 | Юрий Иванович Сакуненко | Устройство отвода тепла от тепловыделяющих объектов |
| WO2016192069A1 (zh) * | 2015-06-04 | 2016-12-08 | 华为技术有限公司 | 移动终端及散热屏蔽结构 |
| RU173259U1 (ru) * | 2016-08-26 | 2017-08-21 | Акционерное общество "Институт точной механики и вычислительной техники имени С.А. Лебедева Российской академии наук" | Устройство для отвода тепла от тепловыделяющих компонентов, размещенных на печатной плате |
-
2018
- 2018-07-24 RU RU2018127194A patent/RU2685962C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2400952C1 (ru) * | 2009-08-20 | 2010-09-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственный комплекс "ЭЛАРА" имени Г.А. Ильенко" (ОАО "ЭЛАРА") | Устройство для отвода тепла |
| RU138222U1 (ru) * | 2013-10-21 | 2014-03-10 | Юрий Иванович Сакуненко | Устройство для отвода тепла от электронных компонентов, размещенных на печатной плате |
| WO2016192069A1 (zh) * | 2015-06-04 | 2016-12-08 | 华为技术有限公司 | 移动终端及散热屏蔽结构 |
| RU2602805C1 (ru) * | 2015-07-21 | 2016-11-20 | Юрий Иванович Сакуненко | Устройство отвода тепла от тепловыделяющих объектов |
| RU173259U1 (ru) * | 2016-08-26 | 2017-08-21 | Акционерное общество "Институт точной механики и вычислительной техники имени С.А. Лебедева Российской академии наук" | Устройство для отвода тепла от тепловыделяющих компонентов, размещенных на печатной плате |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7474530B2 (en) | High-load even pressure heatsink loading for low-profile blade computer applications | |
| US6580611B1 (en) | Dual-sided heat removal system | |
| US20070206361A1 (en) | System for cooling electronic components | |
| US20090040727A1 (en) | Circuit Carrier Structure with Improved Heat Dissipation | |
| US6101094A (en) | Printed circuit board with integrated cooling mechanism | |
| US10031562B2 (en) | Cooling electronic components and supplying power to the electronic components | |
| JP2010212707A (ja) | 電子パワーモジュール及びその製造方法 | |
| GB2471497A (en) | Double sided multi-layer metal substrate PCB with SMD components mounted to top traces and lead wire components mounted to opposite side for heat dissipation | |
| US10504813B2 (en) | Heat sink assemblies for surface mounted devices | |
| CN113097162A (zh) | 散热片、芯片及电路板 | |
| TWI690246B (zh) | 內建縱向散熱陶瓷塊印刷電路板及具該電路板的電路組件 | |
| US20240196572A1 (en) | Heat sink for liquid cooling | |
| JP2017005131A (ja) | プリント基板、電子装置 | |
| US6000125A (en) | Method of heat dissipation from two surfaces of a microprocessor | |
| JPH09213851A (ja) | Ｉｃデバイスの放熱方法及び放熱手段 | |
| US20040080915A1 (en) | Thermal-conductive substrate package | |
| RU2685962C1 (ru) | Система охлаждения полупроводниковых тепловыделяющих компонентов (варианты) | |
| US20210378133A1 (en) | Surface Mounted Heat Buffer | |
| JP6381488B2 (ja) | 回路基板 | |
| US20190189532A1 (en) | Integrated circuit package and fastener | |
| US20050199377A1 (en) | Heat dissipation module with heat pipes | |
| WO2020087411A1 (zh) | 电路板以及超算设备 | |
| US6518661B1 (en) | Apparatus for metal stack thermal management in semiconductor devices | |
| RU173259U1 (ru) | Устройство для отвода тепла от тепловыделяющих компонентов, размещенных на печатной плате | |
| KR20140129804A (ko) | 방열기판 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200725 |