модуль радиоэлектронной аппаратуры с гипертеплопроводящим основанием

Формула изобретения

1. Модуль радиоэлектронной аппаратуры, состоящий из теплоотводящего основания, печатных плат и установленных на них электрорадиоэлементов, отличающийся тем, что теплоотводящее основание выполнено из микропористого материала с микроканалами и заполнено жидким теплоносителем.

2. Модуль радиоэлектронной аппаратуры по п.1, отличающийся тем, что микроканалы расположены в теплоотводящем основании в двух ортогональных направлениях.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано при конструировании радиоэлектронной аппаратуры, функционирующей в условиях вакуума, например в космосе.

Известна электронная аппаратура с охлаждающим устройством для охлаждения тепловыделяющих компонентов, в которой первый воздушный канал обеспечивает подачу воздуха снаружи корпуса к теплоотводу и направление нагретого за счет теплообменника с теплоотводом наружу корпуса, а второй воздушный канал служит для направления воздуха внутри корпуса к его наружной стороне (патент US 6847524).

Однако применение такого охлаждающего устройства невозможно, если электронная аппаратура находится в вакууме, например в открытом космосе.

Известно также устройство для охлаждения электронного прибора (патент US 6711017 В2), взятый за прототип, в котором тепло от электрорадиоэлементов электронного прибора отводится с помощью жидкого теплоносителя, который прокачивается через трубку, проходящую последовательно под каждым электрорадиоэлементом.

Однако в таком устройстве должен быть насос, прокачивающий жидкий теплоноситель, что увеличивает массу и энергопотребление электронного прибора, а также снижает его надежность. Кроме того, при последовательной прокачке жидкого теплоносителя от одного электрорадиоэлемента до другого теплоноситель постепенно нагревается, что снижает эффективность охлаждения последних электрорадиоэлементов.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение отвода тепла от всех электрорадиоэлементов радиоэлектронной аппаратуры, функционирующей в условиях вакуума, например в космосе, без увеличения ее массы и энергопотребления, а также выравнивание температуры по всей поверхности модуля, увеличение эффективности охлаждения и повышение надежности конструкции.

Эта задача решается тем, что теплоотводящее основание модуля радиоэлектронной аппаратуры выполнено из микропористого материала с микроканалами и заполнено жидким теплоносителем, а также тем, что микроканалы расположены в теплоотводящем основании в двух ортогональных направлениях.

Суть изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен модуль радиоэлектронной аппаратуры, на фиг.2 изображено теплоотводящее основание модуля радиоэлектронной аппаратуры, выполненное из микропористого материала с микроканалами, на фиг.3 и 4 изображено теплоотводящее основание с микроканалами в двух ортогональных направлениях.

В предлагаемой конструкции модуль радиоэлектронной аппаратуры (фиг.1) состоит из теплоотводящего основания 1, печатных плат 2, на которых установлены электрорадиоэлементы 3. В процессе функционирования модуля электрорадиоэлементы выделяют тепло, которое передается на основание. Зона размещения электрорадиоэлементов на модуле является зоной нагрева 4. Кроме того, модуль имеет зону охлаждения 5. Для того чтобы обеспечить передачу тепла, выделяемого электрорадиоэлементами, в зону охлаждения, теплоотводящее основание выполнено из микропористого материала 6 с микроканалами 7 и заполнено теплоносителем, например аммиаком или водой (фиг.2). Микропористый материал насыщен теплоносителем в жидкой фазе, а в микроканалах теплоноситель находится в паровой фазе. Теплоноситель осуществляет передачу тепла из зоны нагрева модуля в зону охлаждения за счет скрытой теплоты парообразования. Тепло, поступающее в зону нагрева от электрорадиоэлементов, вызывает испарение теплоносителя. Возникающая при этом разность давлений побуждает пар двигаться из зоны нагрева в зону охлаждения, где пар конденсируется, отдавая при этом скрытую теплоту парообразования. В результате постоянного испарения количество жидкости в зоне нагрева уменьшается, и поверхность раздела фаз жидкость - пар сдвигается внутрь пористой структуры, что вызывает возникновение здесь капиллярного давления. Это капиллярное давление заставляет сконденсировавшуюся в зоне охлаждения жидкость возвращаться обратно в зону нагрева. Таким образом, непрерывно осуществляется перенос тепла из зоны нагрева в зону охлаждения.

Для обеспечения выравнивания температуры по всей поверхности модуля, увеличения эффективности работы, а также повышения надежности конструкции теплоотводящее основание может содержать два массива микроканалов, расположенных в ортогональных направлениях (фиг.3 и 4).

Испытания опытных образцов модулей предлагаемой конструкции подтвердили, что основание имеет эффективную теплопроводность, в 50-100 раз превышающую теплопроводность алюминия, то есть является гипертеплопроводящим. Модуль радиоэлектронной аппаратуры с гипертеплопроводящим основанием разработан, изготовлен и применен в составе бортовой радиоэлектронной аппаратуры космического назначения, обеспечивая ее оптимальный тепловой режим без увеличения массы, энергопотребления, что подтверждает эффективность предлагаемой конструкции.