基于相变储热的微波组件热控结构的制作方法

本实用新型涉及热控技术领域，尤其涉及一种基于相变储热的微波组件热控结构。

背景技术：

近些年随着微波产品小型化、集成化的发展，越来越多的高功耗元器件应用到产品中，尤其真空环境工作，热量没有其他转移路径，在元器件热耗较低时，可以采用元器件本身及壳体材料储热的方式进行显热储热。然而，当元器件的热耗较高、超过元器件本身及壳体的热容时，采用元器件本身及壳体材料储热的方式就无法满足散热需求。例如，在微波组件中，若热量无法及时散出去，将严重影响微波组件的正常工作。

可见，如何能够在短时间内将高功耗元器件的热量散出去，设计出适应市场需求的高质量产品，保证微波组件在瞬态发射时间内能够高效、可靠的工作，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于相变储热的微波组件热控结构，旨在实现在短时间内将高功耗元器件的热量散出去的目的，保证微波组件在瞬态发射时间内能够高效、可靠的工作。

为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种基于相变储热的微波组件热控结构，包括：至少一个发热组件、至少一个相变储能组件和壳体；

其中，

所述至少一个发热组件设置在所述壳体的正面；

在所述壳体的背面、与所述至少一个发热组件在所述壳体的正面的设置位置相对应的区域，设置有对应的至少一个凹槽；

所述至少一个相变储能组件设置在所述至少一个凹槽内。

在上述基于相变储热的微波组件热控结构中，当所述至少一个发热组件为10个时：

第1-4发热组件设置在所述壳体的正面的第一区域；

第5-10发热组件设置在所述壳体的正面的第二区域；

所述至少一个凹槽包括：第一凹槽和第二凹槽；其中，所述第一凹槽对应于所述第一区域，所述第二凹槽对应于所述第二区域；

所述至少一个相变储能组件包括：第一相变储能组件和第二相变储能组件；其中，所述第一相变储能组件设置在所述第一凹槽内，所述第二相变储能组件设置在所述第二凹槽内。

在上述基于相变储热的微波组件热控结构中，

所述第1-4发热组件按照第一设定间隔、呈一排设置在所述第一区域；

所述第5-10发热组件按照第二设定间隔、呈两排设置在所述第二区域。

在上述基于相变储热的微波组件热控结构中，

所述第一设定间隔为2mm；

所述第二设定间隔为3mm；

所述第一区域的区域面积为：74mm*30mm，所述第一区域的一边与所述壳体的第一边缘的距离为11.5mm，所述第一区域的另一边与所述壳体的第二边缘的距离为8.5mm；

所述第二区域的区域面积为：37mm*96mm，所述第二区域的一边与所述壳体的第一边缘的距离为11.5mm，所述第二区域的另一边与所述壳体的第二边缘的距离为46.5mm。

在上述基于相变储热的微波组件热控结构中，

所述第一凹槽的区域面积为：78mm*33mm，所述第一凹槽的一边与所述壳体的第一边缘的距离为10mm，所述第一凹槽的另一边与所述壳体的第二边缘的距离为7mm；

所述第二凹槽的区域面积为：100mm*40mm，所述第二凹槽的一边与所述壳体的第一边缘的距离为10mm，所述第二凹槽的另一边与所述壳体的第二边缘的距离为45mm。

在上述基于相变储热的微波组件热控结构中，

所述第一凹槽和所述第二凹槽的深度为1.5mm；其中，所述壳体的厚度大于1.5mm。

在上述基于相变储热的微波组件热控结构中，

各个发热组件的尺寸为：17mm*30mm。

在上述基于相变储热的微波组件热控结构中，

所述壳体的尺寸为：100mm*120mm。

在上述基于相变储热的微波组件热控结构中，

各个发热组件的功率为3.6w。

在上述基于相变储热的微波组件热控结构中，

各个发热组件中包括：两个功率为1w的发热单元和两个功率为0.8w的发热单元。

本实用新型具有以下优点：

(1)在壳体和发热组件的基础上增加了相变储能组件，相变储能组件相比金属材料铝或铜等，可以将高功耗元器件(如，所述发热组件)产生的热量瞬间吸收，满足瞬时散热的需求，保证微波组件在瞬态发射时间内能够高效、可靠的工作。

(2)相变储能组件性能稳定，可反复使用。避免损伤电子器件，提高产品的电性能。

(3)相变储能组件的数量和位置可以根据实际情况灵活设置，例如，可以基于Pro/E与ANSYS Workbench的结合，对实际情况所涉及的数据进行仿真优化，进而确定相变储能组件的数量和位置。可见，本实用新型所述的基于相变储热的微波组件热控结构可以广泛应用在各种实际场景中，设置灵活、便于实现。

附图说明

图1是本实用新型实施例中一种基于相变储热的微波组件热控结构的俯视图；

图2是本实用新型实施例中一种基于相变储热的微波组件热控结构的仰视图；

图3是本实用新型实施例中一种基于相变储热的微波组件热控结构的第一尺寸标注示意图；

图4是本实用新型实施例中一种基于相变储热的微波组件热控结构的第二尺寸标注示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型公共的实施方式作进一步详细描述。

图1，示出了本实用新型实施例中一种基于相变储热的微波组件热控结构的俯视图；图2，示出了本实用新型实施例中一种基于相变储热的微波组件热控结构的仰视图。结合图1和图2，在本实用新型中，基于相变储热的微波组件热控结构，包括：至少一个发热组件、至少一个相变储能组件和壳体1。

在本实用新型中，所述至少一个发热组件设置在所述壳体1的正面；在所述壳体1的背面、与所述至少一个发热组件在所述壳体1的正面的设置位置相对应的区域，设置有对应的至少一个凹槽；所述至少一个相变储能组件设置在所述至少一个凹槽内。其中，需要说明的是，相变储能组件可以是指基于相变材料构成的组件。相变储热技术是利用相变材料的相态变化进行能量的存储。

如图1所示，所述至少一个发热组件具体可以是10个：第1发热组件201、第2发热组件202、第3发热组件203、第4发热组件204、第5发热组件205、第6发热组件206、第7发热组件207、第8发热组件208、第9发热组件209、第10发热组件210。其中，第1-4发热组件设置在所述壳体的正面的第一区域301；第5-10发热组件设置在所述壳体的正面的第二区域302。

相应的，结合图2，当所述至少一个发热组件为10个时，所述至少一个凹槽包括：第一凹槽401和第二凹槽402；其中，所述第一凹槽401对应于所述第一区域301，所述第二凹槽402对应于所述第二区域302。所述至少一个相变储能组件包括：第一相变储能组件501和第二相变储能组件502；其中，所述第一相变储能组件501设置在所述第一凹槽401内，所述第二相变储能组件502设置在所述第二凹槽402内。

在上述基于相变储热的微波组件热控结构中，所述第1-4发热组件按照第一设定间隔、呈一排设置在所述第一区域；所述第5-10发热组件按照第二设定间隔、呈两排设置在所述第二区域。

参照图3，示出了本实用新型实施例中一种基于相变储热的微波组件热控结构的第一尺寸标注示意图。参照图4，示出了本实用新型实施例中一种基于相变储热的微波组件热控结构的第二尺寸标注示意图。

结合上述实施例，在本实用新型实施例中，所述第一设定间隔可以但不仅限于为2mm；所述第二设定间隔可以但不仅限于为3mm。

在上述基于相变储热的微波组件热控结构中，所述第一区域301的区域面积可以但不仅限于为：74mm*30mm，所述第一区域301的一边与所述壳体1的第一边缘101的距离可以但不仅限于为11.5mm，所述第一区域301的另一边与所述壳体1的第二边缘102的距离可以但不仅限于为8.5mm。

在上述基于相变储热的微波组件热控结构中，所述第二区域302的区域面积可以但不仅限于为：37mm*96mm，所述第二区域302的一边与所述壳体1的第一边缘101的距离可以但不仅限于为11.5mm，所述第二区域302的另一边与所述壳体1的第二边缘102的距离可以但不仅限于为46.5mm。

在上述基于相变储热的微波组件热控结构中，所述第一凹槽401的区域面积可以但不仅限于为：78mm*33mm，所述第一凹槽401的一边与所述壳体1的第一边缘101的距离可以但不仅限于为10mm，所述第一凹槽401的另一边与所述壳体1的第二边缘102的距离可以但不仅限于为7mm。

在上述基于相变储热的微波组件热控结构中，所述第二凹槽402的区域面积可以但不仅限于为：100mm*40mm，所述第二凹槽402的一边与所述壳体1的第一边缘101的距离可以但不仅限于为10mm，所述第二凹槽402的另一边与所述壳体1的第二边缘102的距离可以但不仅限于为45mm。其中，所述第一凹槽401和所述第二凹槽402的深度均为1.5mm，所述壳体1的厚度大于1.5mm，例如，所述壳体1的厚度可以但不仅限于为2mm或3mm等任意适当值。

需要说明的是，第一相变储能组件501的尺寸与所述第一凹槽401的尺寸是相匹配的，第二相变储能组件502尺寸与所述第二凹槽402的尺寸是相匹配的。也即，第一相变储能组件501的尺寸为：78mm*33mm*1.5mm；第二相变储能组件502的尺寸为：100mm*40mm*1.5mm。

在上述基于相变储热的微波组件热控结构中，如图3，各个发热组件的尺寸可以但不仅限于为：17mm*30mm。

在上述基于相变储热的微波组件热控结构中，如图3，所述壳体1的尺寸可以但不仅限于为：100mm*120mm。

在上述基于相变储热的微波组件热控结构中，各个发热组件的功率可以但不仅限于为：3.6w。

在上述基于相变储热的微波组件热控结构中，如图3，各个发热组件中可以但不仅限于包括：两个功率为1w的发热单元(如图3所示的第一发热单元2011和第二发热单元2012)和两个功率为0.8w的发热单元(如图3所示的第三发热单元2013和第四发热单元2014)。

需要说明的是，相变储能组件的数量和设置位置可以根据实际情况确定。例如，一种确定相变储能组件的数量和设置的方式可以如下：

结合上述实施例，如图1所示，共计10个发热组件，各个发热组件的功率均为3.6w；元器件的最高温度不能超过90℃。

则，在70℃条件下，工作3分钟内，10个发热组件共释放热量Q为6480J；壳体1为铝材，环境温度从70℃升到90℃，壳体1吸收热量Q1＝c*m*Δt＝504J。故，可以确定相变储能组件吸收热量Q2需满足：Q1+Q2>Q，即，当Q2>5976J时才可以解决热控问题。其中，c为壳体1的比热容，m为壳体1的质量，Δt＝3min。

在本实施例中，假设相变储能组件对应的相变储热为286KJ/Kg，密度为2.18g/cm³，则，根据上述Q2>5976J这一条件，可以确定相变储能组件对应的体积至少大于等于9585mm³。也即，上述第一相变储能组件501和第二相变储能组件502的体积之和至少大于等于9585mm³。如前所述，第一相变储能组件501和第二相变储能组件502的体积之和为：78mm*33mm*1.5mm+100mm*40mm*1.5mm＝9861mm³>9585mm³。

使用三维建模软件Pro/E建立相应模型，然后通过ANSYS Workbench插件将模型导入ANSYS Workbench中进行瞬态热仿真分析。真空状态下，环境温度70℃，时间3分钟，参照图1、图2、图3和图4，将模型中的材料属性(Material)和热边界条件(Heat Flow)设置完整，进行仿真分析，得出元器件的最高温度为87.1℃，未超过元器件能承受的最高温度90℃，说明该基于相变储热的微波组件热控结构比较合理，满足瞬时散热的需求。

其中，需要说明的是，在确定相变储能组件在所述微波组件热控结构中的添加位置时，在小型化微波组件热控结构空间紧张的情况下，一般将相变储能组件尽可能设置在功耗较大较集中的位置。

进一步的，在Pro/E中建立的微波组件热控结构的三维简化模型包括：所有功耗元器件的分布情况、相变储能组件的分布情况及壳体，还有相关元器件的焊接层厚度等。

综上所述，本实用新型所述的基于相变储热的微波组件热控结构在壳体和发热组件的基础上增加了相变储能组件，相变储能组件相比金属材料铝或铜等，可以将高功耗元器件(如，所述发热组件)产生的热量瞬间吸收，满足瞬时散热的需求，保证微波组件在瞬态发射时间内能够高效、可靠的工作。

其次，相变储能组件性能稳定，可反复使用。避免损伤电子器件，提高产品的电性能。

再次，相变储能组件的数量和位置可以根据实际情况灵活设置，例如，可以基于Pro/E与ANSYS Workbench的结合，对实际情况所涉及的数据进行仿真优化，进而确定相变储能组件的数量和位置。可见，本实用新型所述的基于相变储热的微波组件热控结构可以广泛应用在各种实际场景中，设置灵活、便于实现。

以上所述，仅为本实用新型最佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

本实用新型说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。