|
| |
|
Слаботочка Книги духа не должны находиться со стороны обслуживающего персо-лала. Базовые НКЗ должны обеспечивать возможность установки воздуховодов в верхней и нижней частях шкафов, а также возможность установки их в один ряд. Учет этих требований позволяет сократить длину воздуховодов, уменьшить количество соединений в них и тем самым уменьшить вероятность возможных утечек воздуха через неплотности в воздуховодах. Особое внимание при конструировании следует обратить на распределение общего потока воздуха на отдельные потоки по шкафам или по каналам внутри блоков и шкафов в зависимости от количества, определяемого тепловым расчетом. В БНК2 и БНКЗ должны быть предусмотрены возможности установки устройств, регулирующих расход воздуха и распределение его между отдельными воздушными каналами. Регулирующие устройства в виде регулируемых заслонок, жалюзей сеток должны устанавливаться в нижней части (в отдельных случаях и в верхней) шкафа, пульта или на монтажной раме перед входом в охлаждаемый блок. Базовые НК должны предусматривать возможность подвода охлаждающей жидкости к объектам охлаждения по трубам или по элементам БНК. При этом должны быть предусмотрены устройства, препятствующие вытеканию жидкости. При контакте охлаждающего воздуха с более холодными поверхностями жидкостно-воздушных теплообменников на них может осаждаться конденсат из воздуха. Для избежания попадания конденсата на ЭРЭ элементы конструкции БНК должны предусматривать возможность установки в них устройств для отвода конденсата. Одним из наиболее простых и эффективных способов снижения перегревов ИС и МСБ является их установка на кондуктивные теплостоки. Кондуктивные теплостоки выполняются в виде теплоотводящих шин (рис. 9.25) и металлических оснований (рис. 9.26). Материалом для кондуктивных теплостоков служат сплавы алюминия, медь и ее сплавы. Применение кондуктивных теплостоков позволяет снизить перегрев корпусов ИС в естественно-вентилируемой аппаратуре на 15-20%, при этом толщина металлических оснований из алюминиевых сплавов должна быть не менее ЫО- м, а из меди и ее сплавов не менее 0,5-Ю" м [40]. В принудительно-вентилируемой аппаратуре уменьшение перегрева на 30-50% достигается .при толщине оснований из меди и ее спла1Вов не менее 1 • 10" а из сплавов алюминия - не менее 2-10-3 м [41]. Применение кондуктивных теплостоков в герметичных конструкциях является малоэффективным, так как снижение перегрева в этом случае не превышает 5-8% [40]. Одним из условий эффективного применения кондуктивных теплостоков является обеспечение низкого теплового сопротивления между корпусом ИС Рис. 9.26. Установка микросхем со штырьковыми (а) н планарными (б) выводами на металлическое основание. / - металлическое основание; 2 - корпус ИС; 5 - печатная плата Рис. 9.25. Установка ИС на тепло-отводящие шины: / - корпус ИС; 2 -печатная плата; .J- теп-10отводнщая шина; 4- контактная пло-ш;адка
  и теплостоком за счет приклеивания. Правда, теплопроводность клея влияет не очень значительно. Так, например, при увеличении коэффициента теплопроводности клея от 0,2 до 1,8 Вт/(м-К) перегрев снижается на 10% для алюминиевых оснований и на 23% для медных. Эффект кондуктивных теплостоков особенно повышается с применением теплового контакта между ячейкой и корпусом блока. При этом создается непрерывная тепловая цепочка «корпус ИС - кондуктивный теплосток -тепловой разъем - корпус блока - окружающая среда», снижающая суммарное тепловое сопротивление между ИЭТ и окружающей средой. Это приводит к снижению перегрева ИС в 2-3 раза. При этом при естественной конвекции [42]: толщина теплостока более 0,5 мм незначительно уменьшает перегрев корпуса ИС; применение медных теплостоков вместо алюминиевых незначительно влияет на тепловой режим ИС; теплопроводность клея при приклеивании корпуса ИС к теплостоку практически не влияет на перегрев ИС; нецелесообразно приклеивать к теплостоку корпуса с площадью основания менее 4-10"* м; наиболее ощутимый эффект от приклеивания к теплостокам достигается для корпусов ИС с площадью основания не менее 5-10~* м. Как видно, наличие теплового контакта между ячейками и блоком дает значительный эффект. Вместе с тем тепловой контакт должен иметь низкое тепловое сопротивление Rt, т. е. сопротивление, обусловленное несовершенством механического соединения контактирующих поверхностей. При прохождении теплового потока в зоне контакта возникает, как правило, нежелательный дополнительный перепад температур, который может быть соизмерим или даже превосходить перепад температур на остальных участках цепочки ЭРЭ - окружающая среда. .. Б неразъемных соединениях тепловой контакт обеспечивается достаточно просто, хотя сопротивление Rt зависит от материала контактирующих поверхностей, чистоты их обработки, усилия сжатия и др. Контакт может быть достигнут за счет пайки, сварки и склеивания мест соединений, а также за счет заклепочных и винтовых соединений. В последних случаях для уменьшения теплового сопротивления рекомендуется в местах соединения прокладывать теплопроводные пасты, например КПТ-8, или клеи. Применение пасты особенно эффективно, если соприкасаются поверхности с чистотой обработки менее V5. Применение пасты позволяет практически снять зависимость Ят от усилия прижатия. В современной РЭА неразъемные контакты встречаются редко. В основном требуется обеспечить низкое тепловое сопротивление в разъемных конструкциях. И в этом случае вступают в действие два противоречивых требования. Для легкого разъема конструкции (например, установки и извлечения ячеек из блока по направляющей) необходимо, чтобы был достаточный зазор между печатной платой и направляющей. С другой стороны, для обеспечения малого значения требуется полное отсутствие этого зазора. Это противоречие вынуждает разработчика РЭА вводить в конструкции дополнительные элементы - тепловые разъемы, обладающие, как правило, сложностью конструкции, неудобством в эксплуатации, низкой технологичностью изготовления и другими недостатками. Конструкций тепловых разъемов разработано много, в том числе и с тепловой трубой, но все они в той или иной степени обладают указанными выше недостатками. Пример применения кондуктивных теплостоков и теплового разъема в сочетании с жидкостным охлаждением показан на рис. 9.27. С обеих сторон многослойной печатной платы расположены теплоотводящие шины, на которых закреплены корпуса ИС. Шины соединены с ребристым теплоотводом, который составляет часть пластинчатого теплового разъема. Другая часть разъема устанавливается на каркас шкафа и соединяется с теплообменником, по которо.му циркулирует охлаждающая жидкость. Такая конструкция, обладает низким тепловым сопротивлением по всей плате (0,3-0,45 К/Вт), обеспечивает возможность оперативной замены ячеек в устройствах [43].  Рнс. 9.27. Тепловая модель ячейки: канал для жидкого теплоносителя; 2 - тепловой разъем; 3 - корпус ЙС; 4 - теплоог-водящая шина; 5 - печатная плата 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 [68] 69 70 71 72 73 74 75 76 |