本實用新型涉及通信測控領(lǐng)域中大功率密封及電子設備適用的散熱器。特別適用于對需要遠距離、大跨度傳熱的電子設備。

背景技術(shù)：

目前密封設備的散熱形式主要是將發(fā)熱器件緊貼機箱內(nèi)壁，熱流通過熱傳導到機箱外壁，再通過機箱外壁的肋片以自然對流和輻射的方式向外部空間散熱。這種方式有著很多不足之處，特別是針對接口較多的單板式機箱，發(fā)熱芯片距離機箱壁較遠，傳統(tǒng)的金屬件加導熱襯墊的導熱方式很難控制芯片所受壓力的大小，尤其是對于BGA封裝的表貼器件，壓力過大容易損壞器件的球形焊盤，導致芯片無法工作或降低器件壽命。另一方面，由于發(fā)熱芯片距離機箱壁較遠，導熱熱阻急劇增加，極大的影響散熱效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提出了一種適用于密封機箱的“活塞”式散熱器，在控制芯片所受壓力、降低導熱熱阻的同時，兼顧機箱的密封性能，使其適用于密封設備的散熱。

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種活塞式傳熱散熱器，包括帶散熱肋的導熱外殼1、導熱活塞2和彈簧3；導熱外殼1內(nèi)部有用于容置導熱活塞2和彈簧3的容置空間；彈簧3設在容置空間內(nèi)，彈簧3的一端與容置空間的上表面相連接，另一端與導熱活塞2的頂端相連接；導熱活塞2的外側(cè)壁與容置空間的內(nèi)側(cè)壁之間間隙配合，導熱活塞2的底端用于與發(fā)熱體相接觸。

其中，還包括帶有開孔的底座4，導熱外殼1與底座4相固定連接，導熱活塞2呈階梯形，底端面積小于頂端面積，導熱活塞2的底部穿過底座4的開孔。

其中，導熱外殼1與導熱活塞2之間的預設間隙內(nèi)填充有導熱介質(zhì)航空硅脂油。

其中，導熱活塞2的頂部設有與彈簧3相匹配的凹槽。

其中，導熱外殼1的外壁上開有至少一個排氣孔。

其中，還包括熱管5，熱管5固定在導熱外殼1的外壁上。

其中，底座4上設有限位柱。

其中，導熱外殼1的頂部開設有用于安裝密封螺釘6和密封膠墊7的圓孔且底座4上與圓孔相對應位置開有用于安裝固定螺釘?shù)男】祝粚嵬鈿?的頂部邊緣開設有用于安裝密封膠條的凹槽。

本實用新型相比背景技術(shù)具有如下優(yōu)點：

本實用新型在實現(xiàn)機箱密封的同時，有效控制了對芯片的接觸壓力，防止芯片因壓力過大而損壞，它還實現(xiàn)了距離機箱壁較遠的芯片的大跨度傳熱，對于大功率密封機箱來說，散熱肋片暴露在機箱外面，直接與空氣進行對流換熱，可以有效降低遠距離傳熱的熱阻，增加傳熱效率。并且還具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、通用性好和可靠性高的優(yōu)點。

附圖說明：

圖1是散熱器結(jié)構(gòu)剖面圖及熱路圖；

圖2是散熱器密封螺釘安裝示意圖；

圖3是散熱器外觀示意圖；

圖4是散熱器在機箱中安裝剖面圖；

圖5是散熱器在機箱中安裝的外觀圖。

具體實施方式：

為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，結(jié)合附圖圖1至圖5，對本實用新型的實施方式作進一步的詳細描述。

如圖1和圖2，一種活塞式傳熱散熱器，包括帶散熱肋的導熱外殼1、導熱活塞2、彈簧3、帶有開孔的底座4、熱管5、密封螺釘6和密封膠墊7；導熱外殼1與底座4相固定連接，內(nèi)部形成用于容置導熱活塞2和彈簧3的容置空間；導熱活塞2的頂端設有與彈簧3相匹配的凹槽；彈簧3設在容置空間內(nèi)，彈簧3的一端與容置空間的上表面相連接，另一端與導熱活塞2的頂端相連接；導熱活塞2的外側(cè)壁與容置空間的內(nèi)側(cè)壁之間間隙配合，導熱外殼1與導熱活塞2之間的預設間隙內(nèi)填充有導熱介質(zhì)航空硅脂油，其導熱系數(shù)為0.0966W/m.K；導熱活塞2的底端用于與發(fā)熱體相接觸；導熱活塞2呈階梯形，底端面積小于頂端面積，導熱活塞2的底部穿過底座4的開孔；底座4上設有限位柱。

導熱外殼1的頂部開設有用于安裝密封螺釘6和密封膠墊7的圓孔且底座4上與圓孔相對應位置開有用于安裝固定螺釘?shù)男】?；導熱外?的頂部邊緣開設有用于安裝密封膠條的凹槽，且導熱外殼1的外壁上開有至少一個排氣孔；熱管5固定在導熱外殼1的外壁上。具體的實現(xiàn)步驟包括：

1)印制板上的芯片11產(chǎn)生的熱量傳遞到導熱活塞2上，再通過導熱活塞2依次經(jīng)過外殼與活塞之間的導熱填充介質(zhì)、導熱外殼1及熱管5最終通過導熱外殼上的散熱肋與環(huán)境空氣進行對流換熱；

2)通過彈簧3可以調(diào)節(jié)活塞與芯片之間的接觸壓力；

3)通過底座4的限位支柱可將散熱器上所受的力傳遞到機箱8的底板上從而保護芯片不被損壞；

4)如圖5，本實用新型適用于芯片11距離機箱8的壁較遠的大跨度傳熱，可在機箱蓋板9開口，將散熱肋露出機箱8，通過導熱外殼1上的膠條10與機箱蓋板9接觸實現(xiàn)密封。

安裝過程如下：

1)將熱管5焊接到導熱外殼1的四周邊；

2)將導熱活塞2的外表面均勻涂抹航空硅脂油；

3)依次將彈簧3、導熱活塞2及底座4安裝到導熱外殼1上；

4)安裝時先將密封螺釘6拆下，將散熱器安裝到機箱的底板上，然后穿過安裝密封螺釘6的孔安裝底座螺釘，旋緊帶有密封膠墊7的密封螺釘6。

組裝成整個散熱器，外觀示意圖如圖3所示。

結(jié)構(gòu)特點如下：

1)導熱活塞2與芯片11之間的接觸壓力由彈簧調(diào)節(jié)控制，通過合理的設計彈簧的壓縮量和限位支柱的高度完全可以抵消芯片高度公差的影響，并且可以將接觸壓力控制在5.5lb之內(nèi)；

2)導熱活塞2與導熱外殼1之間采用間隙配合最大間隙0.03mm，以便活塞2上下移動調(diào)節(jié)芯片的接觸壓力，同時會導致“活塞”與殼體之間充滿空氣，增加了導熱熱阻，雖然間隙很小，也必須排除間隙內(nèi)的空氣來減小熱阻。采用航空潤滑脂填充間隙，航空潤滑脂粘度大，不易流動，對散熱器的密封性能要求不高，其內(nèi)含油脂還可以起到潤滑作用；

3)散熱器底座4有四個限位柱通過螺釘與機箱的底板連接，這樣散熱器上所受的力均由限位支柱傳遞到機箱上，保護了芯片不受其他外力作用；

4)散熱過程為：芯片的熱量先傳到導熱活塞2，經(jīng)由導熱填充介質(zhì)、熱管5和導熱外殼1，最終通過導熱外殼1上的散熱肋片與空氣進行對流換熱。整個結(jié)構(gòu)的傳熱路徑如圖1，其總熱阻為：

R_總＝R_c+R_c-p+R_t+R_p-h+R_h+R_h-k

式中各熱阻意義如下：

a)R_c為芯片內(nèi)熱阻，假設芯片表面的熱流量時均勻的，其背面與活塞式點接觸，熱量大多只能通過芯片中心區(qū)域傳至活塞，這相當于一個收縮熱阻。按有效傳熱半徑與芯片本身的傳熱半徑的比值來確定R_c，芯片到活塞熱阻R_c-p，是金屬接觸點的導熱熱阻，要求盡量減小此熱阻可通過填充導熱硅脂或柔性導熱墊的方式減小此接觸熱阻一般R_c-p；

b)活塞本身的熱阻R_t，熱量由活塞端部擴散到活塞，形成一個擴散熱阻本文按圓柱均勻?qū)崽幚?，忽略收縮效應；

c)從活塞到導熱外殼的熱阻R_p-h，可利用本文按多層圓柱熱阻計算；

d)導熱外殼本身的熱阻R_h，由導熱外殼側(cè)壁的熱阻R₁與散熱肋底部基板的熱阻R₂串聯(lián)組成，如圖1所示，L₁是外殼壁導熱路徑長度，L₂是散熱肋底部基板厚度，外殼內(nèi)壁直徑d_h，外殼外壁寬度正方形d_c，d_p為活塞直徑，k為導熱外殼材料的導熱系數(shù)，則熱阻R_h為：

e)散熱肋與空氣之間的熱阻R_h-k，可根據(jù)等截面直肋的導熱方法計算，其值為；δ為散熱肋基板厚度，A₁為無肋側(cè)的表面積，A₂為有肋側(cè)表面積；

f)本例散熱器適用于密封機箱，可將機箱上蓋板開口，露出散熱器的肋片，通過機箱蓋板和散熱器之間的導電密封橡膠條實現(xiàn)密封，如圖4、圖5。