SU1709566A1

SU1709566A1 - Apparatus for natural convective cooling of semiconductor devices

Info

Publication number: SU1709566A1
Application number: SU884392727A
Authority: SU
Inventors: Александр Сергеевич Макунин
Original assignee: Предприятие П/Я А-3421
Priority date: 1988-03-18
Filing date: 1988-03-18
Publication date: 1992-01-30

Abstract

Изобретение относитс к радиотехнике, в частности к устройствам охлаждени полупроводниковых приборов, и может быть использовано в стационарной аппаратуретипа источников питани и усилителей мощности. Целью изобретени вл етс уменьшение массогабаритных характеристик. Устройство содержит радиатор 1, имеющий тепловой контакт с охлаждаемым полупроводниковым прибором, корпус в виде ориентированной вертикально сквозной трубы. Кроме того, устройство содержит электронагревательный элемент 4, выполненный с возможностью прохождени воздушного потока, и установленный в верхней части основани трубы с зазором относительно ее стенок и радиатора 1. При этом радиатор имеет полированную поверхность, а сквозна труба 3 выполнена из теплоизол ционного материала. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.0--0елС4i_^ Ч1"SЮ СЛ Оч OsThe invention relates to radio engineering, in particular, to devices for cooling semiconductor devices, and can be used in stationary equipment of the type of power sources and power amplifiers. The aim of the invention is to reduce the weight and size characteristics. The device comprises a radiator 1 having thermal contact with a cooled semiconductor device, a housing in the form of a vertically oriented through pipe. In addition, the device contains an electric heating element 4, made with the possibility of passing the air flow, and installed in the upper part of the pipe base with a gap relative to its walls and radiator 1. At the same time, the radiator has a polished surface, and the through pipe 3 is made of heat insulating material. 1 hp f-ly, 2 il 0-0-0SEL4i_ ^ CH1 "SYu SL Och Os

Description

Изобретение относитс к радиотехнике , а именно к устройствам охлаждени полупроводниковых приборов, и может быть использовано в стационарной аппаратуре типа источников питани и усилителей мощности .The invention relates to radio engineering, namely, to cooling devices for semiconductor devices, and can be used in stationary equipment such as power sources and power amplifiers.

Цель изобретени -улучшение массогабаритных характеристик.The purpose of the invention is to improve the weight and size characteristics.

На фиг.1 изображено устройство, продольное сечение; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.Figure 1 shows the device, a longitudinal section; figure 2 - section aa in figure 1.

Устройство содержит радиатор 1, имеющий тепловой контакт с полупроводниковым прибором 2, корпус в виде ориентированной вертикально сквозной трубы 3, в нижней части которой смонтирован радиатор 1. Кроме того, устройство содержит электронагревательный элемент 4. выполненный с возможностью свободного прохождени воздушного потока через него и установленный в верхней части сквозной трубы 3 с зазором относительно ее стенок и радиатора 1. Причем последний имеет полированную поверхность, а сквозна труба 3 выполнена из теплоизол ционного материала .The device comprises a radiator 1 having thermal contact with a semiconductor device 2, a housing in the form of a vertically oriented through pipe 3, in the lower part of which a radiator 1 is mounted. In addition, the device contains an electric heating element 4. configured to freely pass an air stream through it and installed in the upper part of the through pipe 3 with a gap relative to its walls and radiator 1. Moreover, the latter has a polished surface, and the through pipe 3 is made of a heat insulating mat rial.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Конструкци устройства предполагает его установку в радиотехнической аппаратуре непосредственно между нижней и верхней поверхност ми кожуха аппаратуры, имеющего в этом месте вентил ционное отверстие . Рациональным вл етс и другой вариант установки устройства - вне кожуха аппаратуры, укрепленного на его задней или боковой стенке. Это позвол ет исключить тепловое вли ние устройства на остальные элементы аппаратуры. В этом случае устройство необходимо дополнить сеткой, установленной над вертикальной трубой, котора перекрывает свободный доступ к электронагревательному элементу.The design of the device involves its installation in radio equipment directly between the lower and upper surfaces of the equipment casing, which has a vent in this place. Another option for installing the device is rational — outside the equipment casing, mounted on its back or side wall. This eliminates the thermal effect of the device on the rest of the equipment. In this case, the device must be supplemented with a grid installed above the vertical pipe, which blocks free access to the electric heating element.

При включении аппаратуры, в состав которой входит предлагаемое устройство , подаетс напр жение к выводам электронагревательного элемента 4, смонтированного в сквозной трубе 3. Одновременно включаетс в работу полупроводниковый прибор 2, теплова мощность рассеивани которого передаетс радиатору 1, улучшающемутеплоотдачу массе окружающего воздуха. Благодар конвекции нагрета радиатором 1 масса воздуха поднимаетс .When the equipment, which includes the proposed device, is turned on, the voltage is applied to the terminals of the electric heating element 4 mounted in the through pipe 3. Simultaneously, the semiconductor device 2 switches on, the heat dissipation of which is transmitted to the radiator 1, which improves the heat transfer to the surrounding air mass. Due to convection heated by the radiator 1, the air mass rises.

Сквозна труба, уртановленна над радиатором 1, способствует усилению естественной конвекции.A through pipe, urban above radiator 1, contributes to the enhancement of natural convection.

Дополнительный нагрев объема воздуха в вертикальной трубе 3 над радиаторомAdditional heating of the air volume in the vertical pipe 3 above the radiator

1 электронагревательным элементом 4 позвол ет увеличить скорость движени и расход конвектируемого воздуха, что, в свою очередь, обеспечивает большую интенсивность обтекани наружным, более холодным , воздухом поверхности радиатора 1.1, the electric heating element 4 makes it possible to increase the speed of movement and the flow of convected air, which, in turn, provides greater intensity of flow around the outer, cooler, air of the surface of the radiator 1.

Таким образом, эффект охлаждени полупроводникового прибора 2 усиливаетс без увеличени высоты сквозной трубы 3.Thus, the cooling effect of the semiconductor device 2 is enhanced without increasing the height of the through-tube 3.

Улучшение теплоотдачи радиатора 1 дает возможность уменьшить размеры и вес радиатора 1. При этом конструкци радиатора 1 должна быть такой, чтобы не преп тствовать прохождению вертикального потокаImproving the heat transfer of radiator 1 makes it possible to reduce the size and weight of radiator 1. In this case, the design of radiator 1 should be such as not to hinder the passage of vertical flow.

воздуха. Величина зазора между электронагревательным элементом 4, стенками сквозной трубы 3 и горизонтальной поверхностью радиатора 1 сводит к минимуму непосредственный нагрев их электронагревательным элементом 4.of air. The size of the gap between the electric heating element 4, the walls of the through pipe 3 and the horizontal surface of the radiator 1 minimizes the direct heating by their electric heating element 4.

Тепловое вли ние практически исключаетс благодар отполированной поверхности радиатора 1. При необходимости внутренние стенки вертикальной трубыThe heat effect is practically eliminated due to the polished surface of the radiator 1. If necessary, the inner walls of the vertical pipe

также полируютс . Вертикальна труба изготавливаетс из теплостойкого теплоизолирующего материала, например, стеклотекстолита.also polished. The vertical pipe is made of heat-resistant heat insulating material, for example, fiberglass.

В данном случае электронагревательный элемент 4 (фиг.2) выполнен в виде зигзагообразно согнутой пр моугольной металлической ленты с высоким удельным сопротивлением. Така форма электронагревательного элемента 4 обеспечивает эффективный нагрев сло воздуха в верхней части сквозной трубы 3 и малое гидравлическое сопротивление конвекционному потоку воздуха через него.In this case, the electric heating element 4 (Fig. 2) is made in the form of a zigzag bent rectangular metal tape with high resistivity. Such a shape of the electric heating element 4 provides effective heating of the air layer in the upper part of the through pipe 3 and low hydraulic resistance to the convection air flow through it.

Пожаро- и электробезопасность обеспечиваетс установкой защитного ограждени , например, сетки с крупной чейкой, на выходе трубы, преп тствующей касанию электронагревательного элемента и попаданию на него горючих материалов, подбором негорючего теплоизолирующего материала дл выводов электронагревательного элемента и ограничением электрического напр жени на его выводах на уровне, обеспечивающем температуру электронагревательного элемента не более 200° С.Fire and electrical safety is ensured by installing a protective barrier, for example, a grid with a large cell, at the pipe outlet preventing the electric heating element from touching and combustible materials on it, selecting a non-combustible heat insulating material for the electric heating element leads and limiting the electric voltage to its outputs at the level providing the temperature of the electric heating element is not more than 200 ° C.

Claims

Claim 1. Device for natural convective cooling of semiconductor devices, comprising: a case made in the form of a through pipe made of heat-resistant material, oriented with its longitudinal geometric axis of symmetry along the convective flow of air, with an installation area for the size (semiconductor devices, CATO;

The ra is located at least on the outer surface of one of its walls, on the side of one end of the through pipe, a radiator with ribs and base, installed inside the through pipe, on the side of its end with a mounting platform, ensuring its thermal and mechanical contact with the walls of the through pipe and with the installation platform and oriented with its ribs and base, respectively, along and perpendicular to the longitudinal geometric axis of the through pipe, which with its free internal part is located above the radiator m, characterized in that, in order

to improve weight and size characteristics, it is equipped with an electric heating element installed in the free inner part of the through pipe from its free end, above the radiator to form between it, the walls of the through pipe and the radiator gaps, respectively, and oriented along the longitudinal geometric axis of the through pipe, the radiator being made with polished surface, and heat-insulating material is used as a heat-resistant material.

2. The device according to Claim 1, in connection with the fact that the electric heating element is zigzag-shaped from a rectangular metal tape.

7 ////////// 7 / Z /////////////////// A

/ 7 ///// 7 //// 7 // Z 7 //////////// 7A

FIG. 2