Радиатор (варианти)

H01L23 / 36 - изборът на материали или специална форма за улесняване на охлаждане или загряване, например апарат да разсее топлината

Собствениците на патента RU 2589942:

Дружество с ограничена отговорност "Twin" (RU)

Изобретението се отнася до твърдотелни електроника и по-специално за затопляне на мивки от полупроводникови устройства на повишена мощност, и може да се използва в различни Топлотехнически устройства, работещи с големи специфични топлинни натоварвания. Радиатор за охлаждане на поне един от източника на топлина местно включва основна плоча под формата на диамант. Защитено върху споменатия основен слой структура на топлинно провеждане на плочите. слоести структура плочи са разположени успоредно на основата. В тази част на съседните повърхности на споменатите пластини има термичен контакт, и в областите между останалите части на тези повърхности, разположени материал топлинен капацитет. Техническият резултат - увеличаване на мощността, изтеглени от местен източник на топлина (полупроводникови устройства) с увеличаване на времето за работа на последните. 8 ZP е LY-1-ил.

Недостатъкът на това е да се ограничи радиатора изтеглени от силата на полупроводникови устройства (източник на топлина) в повишена работното време. Така след време т> 10da 2 / ка ≈6 MS (ка - термичен коефициент на диамант, ка = 2,7 cm 2 / сек), разпределение на температурата в плочата диамант при източника на топлина ще се побере почти непрекъснат режим. Следователно, максималната р плътност на мощността, издаден на повърхността на диаманта плоча, където местен източник на топлина ще бъде излъчвана от обратната страна на плочата, за регулиране на фактора ≈ 1 / (1 + г), което за това количество отвеждане на топлината е ≈ 1. Така, максималната плътност на мощността на обратната страна на диамантени плочи е практически равна на плътността на мощност, т.е. да бъде повече от 0,5 кВт / cm 2 плътност на мощността, кранчета толкова дълго време е технически трудно, като същевременно увеличава източник на местната власт става 2-3 пъти на практика невъзможно.

Недостатъкът на това решение е продължаващото ограничението на източената мощност с увеличаване на времето за работа на източника на топлина, тъй като дебелината на диамантени плочи обикновено е по-малко от 0.5 mm, и зоната за пренос на топлина на диамант плоча на мед студен пръст се ограничава от тяхната контактна зона, т.е. плътността на мощността на границата на студената пръст е страхотно.

Реши този проблем - да се намали количеството на плътност на мощността на охлаждане страна на диаманта плоча може да бъде значително увеличаване на нейната дебелина, което е изключително трудно. Ограничаването на дебелината използва в радиатори диамантени плочи се дължи на факта, че производството на диамантени плочи с дебелина 1 mm и повече, свързани с някои трудности. Диамантът плоча с ограничени размери и скъпо. Получаване на CVD-диамантени пластини големи - реши проблема, но увеличението на дебелината на плочите, като се поддържа скоростта на растеж води до влошаване на топлопроводимост. Намалена растеж води до рязко увеличение на цените CVD-диамантени плочи.

Целта на изобретението е да се отстранят тези недостатъци. Техническият резултат е да се увеличи мощността изтеглени от местен източник на топлина (полупроводникови устройства), с увеличаване на времето за работа на последния.

Проблемът се решава и технически резултат се постига с това, че радиатора за охлаждане на поне един от източника на местно топлина, съдържащ база под формата на диамант плоча на споменатата основа закрепен слоеста конструкция от провеждане на плоча на топлина с топлопроводимост по-голяма от 4 вата / cm · К, разположен успоредно на основата, при което една част на съседните повърхности на споменатите пластини има термичен контакт, и в областите между останалите части на тези повърхности, разположени материал топлинен капацитет. Тъй като топлината материал капацитет може да се използва вещество с фазов преход от първи ред при температура на източника на топлина местно. В слоеста структура на плочата топлопроводимост за предпочитане изработен от диамант, и съотношението на параметрите на плочи за прехвърляне на топлина и капацитета на топлина са за предпочитане домейни отговаря на R / S> λa / вб ρb г 2. където г - размер на материала на топлинен капацитет над повърхността на съседната топлопроводима плочи на ламинат структура, СВ и ρb - топлината си капацитет и плътност, съответно; и - разстоянието между регионите по повърхността на капацитета на топлина материал съседни термично проводими плочи на конструкцията на ламинат, λa - тяхната топлопроводимост; г - дебелината на структурата на ламинат. Като вещества топлинен капацитет целесъобразно да се използва вода. В този случай, радиатора за предпочитане е снабдена с устройство за принудително циркулира водата по повърхността на топлинно провеждане плочи на слоеста структура. Всички диамант плоча препоръчително да се извърши CVD-диамант и основна повърхност, на която е разположен източник на локално топлина, обхващащ проводящ слой. Термични контактни повърхности на съседните проводящи термично плочи на конструкцията на ламинат могат да бъдат образувани чрез спояване.

Рисунката показва, предложен радиатора.

Източникът на топлина местно 1, като полупроводникови транзистор разположени от едната страна на основата 2 на предложената радиатора оформена като диамант плоча. От другата страна на споменатата основа фиксирана слоеста структура, включваща плоча радиатор 3 и топлинен капацитет на веществото 4. плочи 3 са направени от силициев карбид или на диамант, който намалява температурната разлика в слоестата структура, т.е. между топлинния източник 1 и материал 4, акумулиране на топлина. Като материал за диамантени пластини 2 и 3, се използват CVD-плочи, чиито характеристики могат да бъдат контролирани в тяхното производство. За подобряване на термичен контакт на източника на топлина местно 1 до основата 2 на нейната повърхност е покрита с проводящ слой 5, например, метализирана. мивката на топлина може да бъде двойна, при което основата 2 и топлинния източник 1, от двете страни на ламинирана структура.

Слоест структура от силициев карбид или диамант термопроводящ плочи 3, разположени успоредно на основата 2, частта на съседните повърхности на споменатата плоча 3 чрез запояване има термичен контакт, и в областите (отворени и / или затворени кухини) между останалите части на тези повърхности, разположени топлинен капацитет материал 4 високо вб топлинен капацитет. (Например, берилий вб = 2,2 J / г · К) и / или голяма топлина на стапяне на промяната на фазата на първия вид в обхвата на действие на източника на топлина 120 ° С - 80 ° С (например, хидроксиламин с точка на топене 33 ° С и топлина точка на топене ≈ 500 J / г, точка на кипене от 58 ° с и топлина на изпаряване ≈ 1500 W / г). В по-голяма топлина материал капацитет 4 (берилий) спрямо ва топлинен капацитет материал плочи 3 (у диамант ва = 0.8 J / г, силициев карбид ва у = 0.85 J / г К) берилий абсорбира повече топлина, отколкото Karbid Kremniya или диамант, като по този начин забавя повишаването на температурата на цялата структура. Когато се използва хидроксиламин неговите еднаграма до два фазови преходи на първия вид ще абсорбират енергия от 2 кДж е еквивалентно на нагряване при 20 ° 125 грама от диамант плоча 3 или 130 гр от силициев карбид плоча 3, където във фазовия преход от първи вид температура хидроксиламин увеличава и следователно, температурата през цялото радиатор ще се увеличи значително по-бавно.

Поради развитие на областта на контактната повърхност, чрез който топлината от топлопроводимост плоча 3, капацитетът на топлина прехвърля вещество 4 е много по-голям (броят на плочи може да бъде значително) от прототип, където пренос на топлина се извършва само на един от диамант плоча. Районът чрез който топлината от топлината провеждане плочи 3, 4 се предава увеличава вещество в 2N (п - брой плочи 3) пъти в сравнение с прототипа. Следователно мощност плътност, кървят плочи се намалява със същия фактор, т.е. в 2n. Така предложената радиатора позволява да се оттегли от източника на топлина 1 е по-голяма от мощността за по-дълго време за работа.

За да се оптимизира конструктивни параметри радиатор плочи 3 и топлинно отстраняване области на материал топлинен капацитет 4 трябва да отговарят неравенството

където г - размер на материала на топлинен капацитет над повърхността на съседната топлопроводима плочи на ламинат структура, СВ и ρb - неговата специфична топлина и плътност, съответно;

и - разстоянието между регионите по повърхността на капацитета на топлина материал съседни термично проводими плочи на конструкцията на ламинат, λa - тяхната топлопроводимост;

г - дебелината на структурата на ламинат.

Неравенство получен от състоянието на стабилна работа радиатор: захранващия плътността на топлинния поток се абсорбира от веществото 4, повече мощност плътност на топлинния поток се предава от генератора на топлина 1 във вътрешността на слоестата структура.

За да се подобри ефективността на топлопредаване от топлината провеждане плочи 3 като материал топлинен капацитет 4 използва вода, което допълнително засили пренос на топлина насилствено изпомпва заедно плаките 3. Освен това, използването на процеса на вряща вода с голяма абсорбция на топлина, топлинна обработка стабилизира и удължаването.

Предложената топлината работи както следва.

Топлината, генерирана от местен източник на топлина 1 чрез проводимия слой 5 на основата 2 се простира във всички посоки, преминаващ нататък в плоча 3 и се разпространява в него. Тъй като топлопроводимостта на плочите 2, 3 е висока, тяхната температура режим бързо освобождава в стационарен режим. От плочи 3 топлинен капацитет, топлината се предава вещество 4 и ги натрупва.

Предложеният дизайн позволява да се увеличи мощността изтеглени от източник на локално парно (полупроводникови устройства), с увеличаване на времето за работа на последния.

1. Модулът на радиатор за охлаждане на поне един от източника на местно топлина, съдържаща основна плоча под формата на диамант, характеризиращ се с това, че споменатата основа е фиксиран на слоеста структура направен от топлопроводим плоча с топлопроводимост по-голяма от 4 W / cm · К, разположени успоредно на основата, където порциите съседни повърхности на споменатите пластини има термичен контакт, и други части в областите между тези повърхности, разположени материал топлинен капацитет.

2. мивката на топлина съгласно претенция. 1, характеризиращ се с това, че топлината провеждане плоча слоеста конструкция от диамант.

3. мивката на топлина съгласно претенция. 1, характеризиращ се с това, че веществото се използва като материал топлинен капацитет с фазов преход от първи ред при температура на източника на топлина местно.

4. мивката на топлина съгласно претенция. 1, характеризиращ се с това, че слоеста структура на параметрите на отношението на топлопроводими плочи и топлинни области капацитет отговаря на веществото
R / S> λa / вб ρb г 2,
където г - размер на материала на топлинен капацитет над повърхността на съседната топлопроводима плочи на ламинат структура, СВ и ρb - неговата специфична топлина и плътност, съответно;
и - разстоянието между регионите по повърхността на капацитета на топлина материал съседни термично проводими плочи на конструкцията на ламинат, λa - тяхната топлопроводимост;
г - дебелината на структурата на ламинат.

5. мивката на топлина съгласно претенция. 1, характеризиращ се с това, че веществото се използва като специфична топлина водата.

6. мивката на топлина от претенция. 5, характеризиращ се с това, че устройството е снабдено с принудително изпомпване на вода по повърхността на топлинно провеждане плочи на слоеста структура.

7. мивката на топлина съгласно претенция. 2, характеризиращ се с това, че всички диамантени пластини са изработени от CVD-диамант.

8. мивката на топлина съгласно претенция. 1, характеризиращ се с това, че повърхността на основата, върху която е разположен източник на локално топлина е покрита проводящ слой.

9. мивката на топлина съгласно претенция. 1, характеризиращ се с това, че термичен контакт на повърхностите на съседните проводящи термично плочи на слоеста структура се образува от тях запояване.