电子机箱的制作方法
【专利摘要】本实用新型是有关一种电子机箱，特别是适用于航空领域的电子机箱，其包括机壳及装设于该机壳内的电路板部件，该电路板部件设置有发热元件；该电子机箱还包括：主无机热导管，与该电路板部件的发热元件热连接；以及侧无机热导管，设置于该电路板部件与该电路板部件之间；其中，该发热元件发生的热量，经由该主无机热导管和/或该次无机热导管传导至该机壳。本实用新型的电子机箱具有电子发热模块快速热交换的技术效果。
【专利说明】电子机箱
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子机箱，特别涉及用于航空领域的快速散热的机载电子机箱。
【背景技术】
[0002]目前电子机箱发热元件的热交换传递介质一般使用导热性能较好的铝合金、铜合金等金属板处理，通过自然冷却、风冷、环控等散热方式进行机箱的热交换进行散热。随着航空电子设备的功能、性能需求不断提升，电子机箱中的发热元件功率应用的需求越来越大，同时，机载设备小型化和轻量化的需求越来越苛刻，航空电子设备的散热问题制约其进一步发展。
[0003]电子机箱的散热系统关系到发热元件的功率使用限制及使用效率，如何高效的将发热元件的热量快速转移到可实施冷却措施的区域是面临的难题。
【发明内容】
[0004]有鉴于上述现有技术所存在的缺陷，本实用新型的目的在于，提供一种电子机箱，使其解决电子发热模块的快速热交换问题。
[0005]为了实现上述目的，依据本实用新型提出的一种电子机箱，包括机壳及装设于该机壳内的电路板部件，该电路板部件设置有发热元件，该电子机箱还包括：主无机热导管，与该电路板部件的发热元件热连接；以及侧无机热导管，设置于该电路板部件与该电路板部件之间；其中，该发热元件发生的热量，经由该主无机热导管和/或该次无机热导管传导至该机壳。
[0006]本实用新型还可采用以下技术措施进一步实现。
[0007]前述的电子机箱，其中所述的电路板部件还设置有支撑柱；该主无机热导管与该发热元件接触，该主无机热导管的两端分别与该支撑柱连接。
[0008]前述的电子机箱，其中所述的侧无机热导管设置于该支撑柱的槽内，并与该机壳弹性接触。
[0009]前述的电子机箱，其还包括导热冷板，叠设于该电路板部件一侧，该主无机热导管设置于该导热冷板上。
[0010]前述的电子机箱，其中所述的导热冷板设置有上无机热导管，该上无机热导管与该机壳弹性接触。
[0011]前述的电子机箱，其还包括底无机热导管，该机壳内部设置有用于安装该底无机热导管的梁结构。
[0012]前述的电子机箱，其中所述的机壳包括上外盖和下外盖，分别安装于该机壳的上部和下部；该机壳的内侧壁上设置有电路板插槽。
[0013]前述的电子机箱，其中所述的机壳外侧设置有外无机热导管和散热翅片，该外无机热导管延伸至该散热翅片。
[0014]前述的电子机箱，其中所述的机壳的背部设置有用于散热的风冷系统，该风冷系统包括风冷驱动和冷源支撑架，该风冷驱动固定在该冷源支架上，该冷源支撑架上设置有出风口。
[0015]前述的电子机箱，其中所述的机壳的背部设置有控制温度的环控系统，该环控系统包括环控驱动和环控支撑架，该环控驱动固定在该环控支架上，该环控支撑架上设置有出风口。，
[0016]本实用新型是一种解决快速热交换的装置，包括电子设备以及装设于所述电子设备的热交换装置。所述电子设备包括机箱以及装设在所述机箱内的电路板部件，所述电路板部件包括电路板以及用于固定电路板的结构零件，所述电路板上有一发热元件，所述热交换装置用于所述发热元件热量的快速交换，所述热交换装置包括一连接电路板部件的无机热导管和用于连接的结构零件以及冷却装置，所述热交换装置与电子设备机箱及机箱内部梁结构相连接，所述机箱内部梁结构和所述热交换装置贴合，所述机箱具有散热冷却区域，所述热交换装置部分或全部固定在所述机箱体，所述热交换装置的冷却装置将所述机箱的散热冷却区域的热量迅速减少。
[0017]综上所述，本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本实用新型的电子机箱，至少具有下列优点：
[0018]一、本实用新型的电子机箱，机箱梁结构增强机箱强度的同时，充分扩大热传导接触面积和热量分布区域。
[0019]二、本实用新型的电子机箱，热交换接触区域充分利用机箱上部、机箱插槽的侧壁和后壁，使得利用非金属垫或硅脂类连接剂的影响大大降低，降低装配工艺难度。
[0020]三、本实用新型的电子机箱，散热装置和电路器件可一体化设置，维护性好。
[0021]四、本实用新型的电子机箱，发热元件和机箱温度均匀化，便于电子设备装置的温度状态测试及监控。
[0022]五、本实用新型的电子机箱，大功率电子设备在小空间体积内热量迅速均匀化，有效避免发热器件局部温度过高，满足小型化、高载荷设备功率需求。
[0023]六、本实用新型的电子机箱，提高电子设备整机的高温工作极限，拓展飞行器更广泛区域的活动能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图I是本实用新型电子机箱的第一实施例的立体示意图。
[0025]图2是是本实用新型电子机箱的第一实施例的部分立体示意图。
[0026]图3是本实用新型电子机箱的第一实施例的电路板部件立体示意图。
[0027]图4是本实用新型电子机箱的第一实施例的电路板部件的变形实施例的立体示意图。
[0028]图5A是本实用新型电子机箱的第二实施例的纵向剖视示意图。
[0029]图5B是本实用新型电子机箱的第二实施例的横向剖视示意图。
[0030]图6是本实用新型电子机箱的第二实施例的电路板部件立体示意图。
[0031]图7是是本实用新型电子机箱的第二实施例的电路板部件的变形实施例的立体示意图。
[0032]图8是本实用新型电子机箱的第二实施例的电路板部件的另一变形实施例的立体示意图。
[0033]图9是本实用新型电子机箱的第二实施例的电路板部件的再一变形实施例的立体示意图。
[0034]图IOA是本实用新型电子机箱的第三实施例的纵向剖视示意图。
[0035]图IOB是本实用新型电子机箱的第三实施例的横向剖视示意图。
[0036]图11是本实用新型电子机箱的第三实施例的电路板部件立体示意图。
[0037]图12是是本实用新型电子机箱的第三实施例的变形实施例的立体示意图。
[0038]图13A是本实用新型电子机箱的第四实施例的侧视示意图。
[0039]图13B是本实用新型电子机箱的第四实施例的横向剖视示意图。
[0040]图14是本实用新型电子机箱的第四实施例的立体示意图。
[0041]图15是本实用新型电子机箱的第四实施例的第一变形实施例的立体示意图。
[0042]图16是本实用新型电子机箱的第四实施例的第二变形实施例的立体示意图。图17A是本实用新型电子机箱的第五实施例的侧视示意图。
[0043]图17B是本实用新型电子机箱的第五实施例的横向剖视示意图。
[0044]图18是本实用新型电子机箱的第五实施例的立体示意图。
[0045]图19是本实用新型电子机箱的第五实施例的变形实施例的立体示意图。
【具体实施方式】
[0046]为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的航空电子机箱其【具体实施方式】、步骤、结构、特征及其功效详细说明。
[0047]请参阅图I、图2及图3所示，是本实用新型电子机箱的第一实施例的立体示意图，部分立体示意图及电路板部件立体示意图。
[0048]本实用新型第一较佳实施例的电子机箱，包括，电路板部件10、上外盖62、机壳63、底无机热导管64、下外盖65,连接压板66和母板67。
[0049]所述机壳63内部设置有用于安装底无机热导管64的梁结构88,该机壳63的外侧壁上设置有散热翅片89,该机壳63的内侧壁上设置有电路板插槽80。该下外盖65安装于机壳63底部，该上外盖62安装于机壳63的上部，界定出内部空间。该电路板部件10通过机壳63上开设的电路板插槽80插入，该电路板部件10底部和母板67通过插针连接。该连接压板66将该电路板部件10固定于该母板67上。
[0050]所述的电路板部件10包括，含发热元件19的板卡11、锁紧装置12、导热侧弹垫
13、侧无机热导管14、主无机热导管15、两个支撑柱16、导热后弹垫17、后无机热导管18。两个支撑柱16分别位于板卡11的左右两侧，并与板卡11焊接一体化；锁紧装置12固定在支撑柱16 ;导热侧弹垫13、侧无机热导管14、导热后弹垫17和后无机热导管18分布在支撑柱16的预留槽内；主无机热导管15与发热元件19接触、主无机热导管15的两端分别与两个支撑柱16焊接在一起。
[0051]该导热侧弹垫13的弹性变形保证侧无机热导管14和机壳63连接；该导热后弹垫16的弹性变形保证后无机热导管17和机壳63连接；该锁紧装置12使电路板部件10固定在电路板插槽80内；该连接压板66压紧底无机热导管64,同时和电路板部件10的后无机热导管17连接。
[0052]本实施例的电子机箱工作时，发热元件19产生的热量通过主无机热导管15瞬间热交换至支撑柱16，固定在支撑柱16上的侧无机热导管14和后无机热导管18迅速将热量均匀化，通过导热侧弹垫13和导热后弹垫16传导至机壳63，同时主无机热导管15将热量传导至连接压板66，底无机热导管64进一步将热量传递到机壳63壁，最终通过散热翅片89的散热区域完成冷却。
[0053]本实施例中所述的无机热导管（底无机热导管64、主无机热导管15、侧无机热导管14、后无机热导管18)选自德州传茂热能科技有限公司生产的的渠氏无机热导管，传热效率甚至高达90%以上，连续数百天天运行后性能无衰减，传导率是1.0X106W/(mK)以上，是常规金属合金的千倍以上，甚至高达几万倍。本实施例的电子机箱，相比于传统的冷却方式，发热元件的温度下降20°以上。
[0054]所述航空电子机箱是安装和保护各种电路单元、元器件及机械零部件的重要机载电子设备，对于消除各种复杂环境对设备的干扰，保证设备安全、稳定、可靠地工作，提高设备的使用效率、寿命，以及增强设备安装、维修的方便性等起着非常重要的作用。可应用于，如惯性导航系统（INS)、综合任务处理系统（MS)、平视显示器（HUD)、头盔显示器（HMD)、飞行控制系统、载机雷达、全球定位系统（GPS)、飞行管理系统、数据链系统、环控系统、综合数据记录设备（IDMS)、大气机和光电探测设备等组件当中。
[0055]所述航空电子机箱通常情况下可以工作在较强振动和冲击的环境中，能够适应_40°C?+60°C高、低温，具备一定的抑制电磁干扰能力，其高可靠性、良好的维修性和经济性亦可将其拓展至航天电子设备、舰载电子设备、车载电子设备、陆基电子设备中应用。
[0056]请参阅图4所示，是本实用新型电子机箱的第一实施例的电路板部件的变形实施例的立体示意图。本实施例的电路板部件与第一实施例的电路板部件10相比，主无机热导管15T垂直方向连接发热元件19，完成热量上下部的均匀化。
[0057]请参阅图5A、图5B、图6所示，分别是本实用新型电子机箱的第二实施例的纵向剖视示意图、横向剖视示意图及电路板部件立体示意图。
[0058]第二实施例的电子机箱包括，电路板部件10A、上外盖62A、机壳63A、底无机热导管64A、下外盖65A，连接压板66A和母板67A。
[0059]所述机壳63A内部设置有用于安装底无机热导管64A的梁结构88A,该机壳63A的外侧壁上设置有散热翅片89A,该机壳63A的内侧壁上设置有电路板插槽80A。该下外盖65A安装于机壳63A底部，该上外盖62A安装于机壳63A的上部，界定出内部空间。该电路板部件IOA通过机壳63上开设的电路板插槽80A插入，该电路板部件IOA底部和母板67A通过插针连接。该连接压板66A将该电路板部件IOA固定于该母板67A上。
[0060]所述的电路板部件IOA包括，含发热元件19A的板卡11A、锁紧装置12A、导热侧弹垫13A、侧无机热导管14A、主无机热导管15A、两个支撑柱16A、导热后弹垫17A、后无机热导管18A、导热冷板20A，导热上弹垫21A，上无机热导管22A。两个支撑柱16A分别位于板卡IlA的左右两侧，并与板卡IlA焊接一体化；锁紧装置12A固定在支撑柱16A ;导热侧弹垫13A、侧无机热导管14A、导热后弹垫17A和后无机热导管18A分布在支撑柱16A的预留槽内；导热冷板20A叠设于板卡IlA —侧,用于传导卡板IlA上的发热兀件19A发生的热量，导热冷板20A和支撑柱16A螺钉固定或铆接连接，；主无机热导管15A焊接固定在导热冷板20A预留槽内，并且通过导热硅脂或者相变硅膏和发热元件19A紧密接触。
[0061]该导热侧弹垫13A的弹性变形保证侧无机热导管14A和机壳63A连接；该导热后弹垫17A的弹性变形保证后无机热导管17A和机壳63A连接；该锁紧装置12A使电路板部件IOA固定在电路板插槽80A内；该连接压板66A压紧底无机热导管64A，同时和电路板部件IOA的后无机热导管17A连接。
[0062]本实施例的电子机箱工作时，发热元件19A产生的热量通过主无机热导管15A瞬间热交换至导热冷板20A和支撑柱16A,固定在支撑柱16A上的侧无机热导管14A和后无机热导管18A迅速将热量均匀化，通过导热侧弹垫13A和导热后弹垫17A传导至机壳63A，同时主无机热导管15A将热量传导至连接压板66A，底无机热导管64A进一步将热量传递到机壳63A壁，上盖板62A压紧导热上弹垫21A，热量从导热冷板20A传递至上无机热导管22A均匀化，再通过导热上弹垫21A传导至上外盖板62A，最终通过散热翅片89A的散热区域和上外盖板62A的散热翅片完成散热冷却。
[0063]请参阅图7所示，是本实用新型电子机箱的第二实施例的电路板部件的变形实施例的立体示意图。本变形实施例的电路板部件IOAT与第二实施例的电路板部件IOA相比，主无机热导管15AT垂直方向上部均匀化发热元件19AT的热量，热量从导热冷板20AT传递至上无机热导管22A均匀化，再通过导热上弹垫21A传导至外壳，完成散热冷却。
[0064]请参阅图8所示，是本实用新型电子机箱的第二实施例的电路板部件的另一变形实施例的立体示意图。本变形实施例的电路板部件10AT2与第二实施例的电路板部件IOA相比，主无机热导管15AT2水平方向均匀化发热元件19AT2的热量，导热冷板20AT2上部接触面积增大，同时，上无机热导管22AT2和导热上弹垫21A扩展接触面积，更有效热传输。
[0065]请参阅图9所示，是本实用新型电子机箱的第二实施例的电路板部件的再一变形实施例的立体示意图。本变形实施例的电路板部件10AT3与第二实施例的电路板部件IOA相比，主无机热导管15A水平方向均匀化发热元件19A的热量，导热冷板20AT2上部接触面积增大，同时，上无机热导管22AT2和导热上弹垫21AT2扩展接触面积，更有效热传输。
[0066]请参阅图10A、图10B、图11所示，分别是本实用新型电子机箱的第三实施例的纵向剖视示意图、横向剖视示意图及电路板部件立体示意图。
[0067]第三实施例的电子机箱包括，一内置热交换装置的电路板部件10B、上外盖62B、机壳63B、底无机热导管64B、下外盖65B,连接压板66B、母板67B和外无机热导管68B。
[0068]所述机壳63B内部设置有用于安装底无机热导管64B的梁结构88B,该机壳63B的外侧壁上设置有散热翅片89B，该机壳63B的内侧壁上设置有电路板插槽80B。该下外盖65B安装于机壳63B底部，该上外盖62B安装于机壳63B的上部，界定出内部空间。该电路板部件IOB通过机壳63B上开设的电路板插槽80B插入，该电路板部件IOB底部和母板67A通过插针连接。该连接压板66B将该电路板部件IOB固定于该母板67AB。其中散热翅片89B可用铝材或无机热导材料制作。该外无机热导管68B设置于该机壳63B的外侧，延伸至该散热翅片89B。
[0069]所述的电路板部件IOB包括，含发热元件19B的板卡11B、锁紧装置12B、导热侧弹垫13B、侧无机热导管14B、主无机热导管15B、两个支撑柱16B、导热后弹垫17B、后无机热导管18B、导热冷板20B，导热上弹垫21B，上无机热导管22B。两个支撑柱16B分别位于板卡IlB的左右两侧，并与板卡IlB焊接一体化；锁紧装置12B固定在支撑柱16B ;导热侧弹垫13B、侧无机热导管14B、导热后弹垫17B和后无机热导管18B分布在支撑柱16B的预留槽内；导热冷板20B叠设于板卡IlA—侧，用于传导卡板IlA上的发热元件19A发生的热量，导热冷板20B和支撑柱16B螺钉固定或铆接连接；主无机热导管15B焊接固定在导热冷板20B预留槽内，并且通过导热硅脂或者相变硅膏和发热元件19B紧密接触。
[0070]该导热侧弹垫13B的弹性变形保证侧无机热导管14B和机壳63B连接；该导热后弹垫16B的弹性变形保证后无机热导管17B和机壳63B连接；锁紧装置12B使电路板部件IOB固定在电路板插槽80B内；连接压板66B压紧底无机热导管64B，同时和电路板部件IOB的后无机热导管17B连接；该外无机热导管68B在机壳63B的预留安装孔道安装，和电路板部件IOB的若干固定支撑柱16B紧密接触，并且和散热翅片89B接触。
[0071]本实施例的电子机箱工作时，发热元件19B产生的热量通过主无机热导管15B瞬间热交换至导热冷板20B和支撑柱16B,固定在支撑柱16B上的侧无机热导管14B和后无机热导管17B迅速将热量均匀化，通过导热侧弹垫13B和导热后弹垫16B传导至机壳63B，同时主无机热导管15B将热量传导至连接压板66B，底无机热导管64B进一步将热量传递到机壳63B壁，同时，热量沿若干支撑柱16B传递至外无机热导管68B，通过接触的散热翅片89B完成热量转移；上盖板62B压紧导热上弹垫21B，热量从导热冷板20B传递至上无机热导管22B均匀化，再通过导热上弹垫21B导热至上盖板62B。最终通过散热翅89B的散热区域和上盖板62B的散热翅片完成散热冷却。
[0072]请参阅图12所示，是本实用新型电子机箱的第三实施例的变形实施例的立体示意图。
[0073]本变形实施例中，热量通过机壳63BT的梁结构88BT传导外机壳63BT，外机壳63BT上的外无机热导管68BT和上盖板62BT上的上无机热导管69BT将热量传导至散热翅片89BT的冷却区域，完成热量的传导。
[0074]请参阅图13A、图13B及图14所示，分别是本实用新型电子机箱的第四实施例的侧视示意图、横向剖视示意图及立体示意图。
[0075]本实用新型第四实施例的电子机箱与第三实施例的电子机箱的区别在于，机壳63C的背部增加风冷系统69C。
[0076]所述风冷系统69C包含风冷驱动7IC和冷源支撑架72C，风冷驱动7IC固定在冷源支架72C上，冷源支撑架72C上有出风口 91C。
[0077]本实施例的电子机箱工作时，发热兀件产生的热量瞬间均勻化，转移至机壳63C,并通过外无机热导管68C均匀化至散热翅片89C，若干风冷驱动7IC通过强制对流将热量送出出风口 91C，完成热量的交换。
[0078]请参阅图15、图16所示，是第四实施例的第一变形实施例的立体示意图、第二变形实施例的立体示意图。
[0079]本第一变形实施例中中，风冷驱动71CT和73CT配合完成强力热交换。第二变形实施例中，外机壳63CT上的外无机热导管68CT和上盖板62CT上的上无机热导管69CT将热量传导至外机壳63CT后端的冷却区域。
[0080]请参阅图17A、图17B及图18所示，分别是本实用新型电子机箱的第五实施例的侧视示意图、横向剖视示意图及立体示意图。
[0081]本实用新型第五实施例的电子机箱与第三实施方式的区别在于，机壳63D的的背部增加环控系统69D。
[0082]所述环控系统69D包括，环控驱动71D和环控支撑架72D，环控驱动71D固定在环控支架72D上，环控支撑架72D上有出风口 91D。
[0083]本实施例的电子机箱工作时，发热元件的热量瞬间均匀化，转移至机壳63D，并通过外无机热导管68D均匀化至散热翅片89D，若干环控驱动71D通过强制对流将热量送出出风口 91D，完成热量的交换。
[0084]请参阅图19所示,是第五实施例的变形实施例的立体示意图。本变形实施例中，外机壳63DT1上的外无机热导管68DT1和上盖板62DT1上的上无机热导管69DT1将热量传导至外机壳63DT1后端的冷却区域，由环控系统69D冷却。
[0085]虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然并非用以限定本实用新型实施的范围，依据本实用新型的权利要求书及说明内容所作的简单的等效变化与修饰，仍属于本实用新型技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种电子机箱,包括机壳及装设于该机壳内的电路板部件，该电路板部件设置有发热元件，其特征在于该电子机箱还包括: 主无机热导管，与该电路板部件的发热元件热连接；以及 侧无机热导管，设置于该电路板部件与该电路板部件之间， 其中，该发热元件发生的热量，经由该主无机热导管和/或该次无机热导管传导至该机壳。
2.如权利要求1所述的电子机箱，其特征在于其中所述的电路板部件还设置有支撑柱；该主无机热导管与该发热元件接触，该主无机热导管的两端分别与该支撑柱连接。
3.如权利要求2所述的电子机箱，其特征在于其中所述的侧无机热导管设置于该支撑柱的槽内，并与该机壳弹性接触。
4.如权利要求1所述的电子机箱，其特征在于其还包括导热冷板，叠设于该电路板部件一侧，该主无机热导管设置于该导热冷板上。
5.如权利要求4所述的电子机箱，其特征在于其中所述的导热冷板设置有上无机热导管，该上无机热导管与该机壳弹性接触。
6.如权利要求1至5中任一权利要求所述的电子机箱，其特征在于其还包括底无机热导管，该机壳内部设置有用于安装该底无机热导管的梁结构。
7.如权利要求1至5中任一权利要求所述的电子机箱，其特征在于其中所述的机壳包括上外盖和下外盖，分别安装于该机壳的上部和下部；该机壳的内侧壁上设置有电路板插槽。
8.如权利要求1至5中任一权利要求所述的电子机箱，其特征在于其中所述的机壳外侧设置有外无机热导管和散热翅片，该外无机热导管延伸至该散热翅片。
9.如权利要求1至5中任一权利要求所述的电子机箱，其特征在于该机壳的背部设置有用于散热的风冷系统，该风冷系统包括风冷驱动和冷源支撑架，该风冷驱动固定在该冷源支架上，该冷源支撑架上设置有出风口。
10.如权利要求1至5中任一权利要求所述的电子机箱，其特征在于该机壳的背部设置有控制温度的环控系统，该环控系统包括环控驱动和环控支撑架，该环控驱动固定在该环控支架上，该环控支撑架上设置有出风口。
【文档编号】H05K7/20GK204145975SQ201420581617
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月9日 优先权日:2014年10月9日
【发明者】周拥军, 宋炜, 沈淑梅, 张小军, 黄涛, 付兴领 申请人:中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所