一种采用热管耦合散热齿自然风冷散热方式的小型密闭机箱的制作方法

1.本发明涉及机械和电路两个领域，涉及一种采用高导热率热管耦合高效散热齿的自然风冷散热方式的小型密闭机箱。


背景技术：

2.随着微电子技术集成化程度的不断发展和军用装备的不断升级，小型军用机箱的研究逐渐成为热点问题。由于小型军用机箱的体积小、重量轻，其散热要求更为严苛，同时，由于对小型军用机箱环境适应性要求的不断提高，在设计时不仅要满足高低温、振动冲击等基本要求，还要考虑沙尘、湿热、电磁兼容等严苛要求，为使设备能有效地防止电磁泄露和外来信号干扰，小型军用机箱通常采用密闭的结构形式，虽能有效地提高机箱的环境适应性，但有限密闭空间内的散热问题成为影响小型机箱运行稳定和可靠工作的关键因素之一。目前，小型军用机箱的散热主要采用强迫风冷的散热方式，其主要采用冷板和风机相结合的方式实现与空气进行热量交换达到散热的目的，该方式需要风机一直处于外部环境中，恶劣的外部环境将直接影响风机的使用寿命，进而影响机箱的可靠性，例如沙尘湿热等环境将有可能导致风机转动装置的受损和电路板的短路，直接影响小型军用机箱的可靠性。因此，急需设计一种能实现有效散热的高环境适应性的小型机箱。


技术实现要素：

3.要解决的技术问题
4.为了提高小型密闭机箱的环境适应性和解决小型机箱内的散热问题，本发明提出了一种采用高导热率热管耦合高效散热齿的自然风冷散热方式的小型密闭机箱。箱体和盖板上焊接有高导热率热管，并设计有高效的散热齿，实现了小型密闭机箱的自然风冷散热，其结构简单紧凑，散热可靠性高。
5.技术方案
6.一种采用热管耦合散热齿自然风冷散热方式的小型密闭机箱，其特征在于包括箱体、天线罩、盖板、导热块、高导热率长热管、高导热率短热管、高导热率弯热管、天线、波控、微波单元、数字处理系统和高导热率柔性导热垫；箱体上设有导热梁，将箱体分为前后两个腔体，天线罩和盖板分别安装在箱体的前后两侧；天线安装在前腔内，波控、微波单元、数字处理系统安装在后腔内；在导热梁的两侧分别焊接高导热率长热管，天线、波控与导热梁接触面上粘贴高导热率柔性导热垫；箱体左右两侧内部焊接有高导热率弯热管，箱体左右两侧外面设有散热齿；盖板内侧设有固定高导热率短热管的导热块，导热块与微波单元、数字处理系统接触面上粘贴高导热率柔性导热垫，盖板外侧设有散热齿。
7.本发明进一步的技术方案：所述的箱体和天线罩、盖板之间的接触面上设有密封槽，在密封槽处粘接导电橡胶绳，可实现机箱的全密封与电磁屏蔽。
8.本发明进一步的技术方案：所述的盖板内侧上还设有加强筋，防止盖板在挤压导热率柔性导热垫过程中变形而导致的接触不严实影响散热。
9.本发明进一步的技术方案：所述的盖板内侧上还设有与导热块等高的散热凸台。
10.本发明进一步的技术方案：所述箱体左右两侧的散热齿内嵌于箱体左右两外侧，其尺寸不超过箱体的整体外形尺寸，在散热齿上下面均设有散热孔，用于空气流通。
11.本发明进一步的技术方案：所述的导热梁上设有凹槽，用于焊接高导热率长热管。
12.本发明进一步的技术方案：所述的高导热率长热管的导热系数为20000w/m.k，数量为3。
13.本发明进一步的技术方案：所述的高导热率短热管的导热系数为20000w/m.k，数量为4。
14.本发明进一步的技术方案：所述的高导热率弯热管的导热系数为20000w/m.k，数量为2。
15.有益效果
16.本发明提出了一种采用高导热率热管耦合高效散热齿的自然风冷散热方式的小型密闭机箱。机箱内部安装的主要分系统主要有某雷达天线，波控、微波单元和数字处理系统，天线主要包括天线阵面、tr组件和功分器等。该机箱在热量集中部位焊接有高导热率热管，并在机箱外部设计有高效散热齿，实现了小型机箱的热量传导和热量交换问题，同时由于未使用风机，整个机箱可设计为密闭结构，不仅增加了散热的可靠性，还提高了小型机箱的环境适应性。
附图说明
17.附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
18.图1为采用热管耦合散热齿的自然风冷散热方式的小型密闭机箱外观示意图：(a)盖板方向；(b)天线罩方向；
19.图2为采用热管耦合散热齿的自然风冷散热方式小型密闭机箱左侧视剖图：(a)a处截面图；(b)b处截面图；
20.图3为采用热管耦合散热齿的自然风冷散热方式小型密闭机箱内部安装示意图：(a)盖板方向；(b)天线罩方向；
21.图4为焊接高导热率热管的箱体示意图：(a)箱体后侧；(b)箱体前侧；
22.图5为焊接高导热率热管的盖板示意图：(a)外侧；(b)内侧；
23.图中：1-箱体；2-天线罩；3-盖板；4-导热块；5-高导热率长热管；6-高导热率短热管；7-高导热率弯热管；8-天线；9-波控；10-微波单元；11-数字处理系统；12-模块安装支架；13-高导热率柔性导热垫；14-导电橡胶绳；15-导热梁。
具体实施方式
24.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
25.一种采用热管耦合散热齿的自然风冷散热方式的小型密闭机箱，包括箱体1、天线
罩2、盖板3、导热块4、高导热率长热管5、高导热率短热管6、高导热率弯热管7、天线8、波控9、微波单元10、数字处理系统11、安装支架12、高导热率柔性导热垫13、导电橡胶绳14。
26.箱体1采用铝板一体化加工成型技术，箱体1分为两个腔体，并在相应位置设计有安装孔，用于天线8、波控9、微波单元10、数字处理系统11等分系统的可靠安装，同时箱体1内部预留有贯穿左右两侧的导热梁，导热梁上设计有3个热管焊接槽以及与天线8、波控9热源位置相对应的导热凸台，首先在导热梁上焊接3根高导热率长热管5，在天线8、波控9的热源与导热凸台之间粘贴高导热率柔性导热垫13，减小热源到导热梁之间的热阻，天线8和波控9的热量通过3根高导热率长热管5传导至箱体1左右两端，在箱体1左右两端内侧预留有焊接高导热率弯热管7的空间，通过焊接高导热率弯热管7，实现热量的均匀化，增加散热面积，箱体1左右两端外侧设计有高效散热齿，实现热量与环境的交换；天线罩2安装在箱体1前侧，同时配合安装在箱体1前侧的导电橡胶绳13形成机箱前侧的密封腔体；微波单元10和数字处理系统11通过安装支架12安装在箱体1的后侧，同时其热源朝向箱体1后侧；盖板3上设计有导热块焊接定位柱，其分布位置与微波单元10和数字处理系统11的热源位置相对应，导热块4设计有相对应的定位孔和热管焊接槽，保证在热管焊接时，导热块4、高导热率短热管6和盖板3之间的接触和连接可靠；在盖板3焊接后的导热块4上粘贴高导热率柔性导热垫13，使用紧固件安装在箱体1上，同时配合安装在箱体1后侧的导电橡胶绳13形成机箱后侧的密封腔体；微波单元10和数字处理系统11的热量通过高导热率柔性导热垫13传导至导热块4上，焊接在导热块4和盖板之间的高导热率短热管6将热量均匀化在盖板3上，盖板3上设计有高效散热齿，可实现热量与环境的交换。
27.箱体1和盖板3安装在一体化加工的箱体1上，并配合安装在箱体1前后两侧的导电橡胶绳13形成了密封的机箱腔体；通过在箱体1和盖板3上焊接高导热率热管的方式，热量从机箱内部传导至机箱外部，并在传导位置设计有高效散热齿，实现了小型密闭机箱自然风冷的散热方案。
28.由图1和图2可以看出，箱体1上设计有导热梁15，将箱体1分为前后两个腔体，天线罩2和盖板3分别安装在箱体1的前后两侧，天线8安装在前腔内，其他分系统安装在后腔内，两个腔的设计可有效屏蔽机箱内部其他分系统与天线8之间的电磁干扰；箱体1和天线罩2和盖板3之间的接触面上设计有密封槽，在密封槽处粘接导电橡胶绳14，可实现机箱1整机的全密封与电磁屏蔽。
29.由图2、图3和图4b可得，天线8的主要热量集中于其背后的tr组件，由于天线8安装在箱体1的前侧，天线阵面的法向朝向机箱的外部，则天线8上的tr组件的热量就保持在机箱内部，为了将tr组件的热量传导至机箱外，基于热管的高导热特性，在箱体1的导热梁上加工了2个焊接热管的安装槽，用于焊接高导热率长热管5(导热系数为20000w/m.k)，天线8安装时，在其tr组件上粘贴高导热率柔性导热垫13，通过螺钉的紧固挤压和高导热率柔性导热垫13的弹性变形，使tr组件与箱体1的导热梁能紧密接触，热量能有效的传递至高导热率长热管5上；高导热率长热管5随机将热量传导至箱体1左右两侧。
30.由图2和图3a可以看出，波控9安装在箱体1的另外一侧，箱体1的导热梁上设计有安装柱和导热凸台和1个焊接热管的安装槽，安装柱用于支撑波控9，安装槽可焊接高导热率长热管5，在导热凸台上粘贴有高导热率柔性导热垫13，通过紧固件挤压高导热率柔性导热垫13实现热量的传递，在高导热率长热管5的作用下，热量同样传导至箱体1的左右两侧。
31.由图2和图4a可以看出，箱体1左右两侧内部焊接有高导热率弯热管7(导热系数为20000w/m.k)，可将天线8和波控9传导至箱体1左右两侧的热量均匀化，同时，箱体1左右两侧外部设计有高效散热齿，形成热管耦合散热齿的结构，可将均匀化的热量快速与环境实现热量的交换。所述的左右两侧的散热齿内嵌于箱体1左右两外侧，其尺寸不超过箱体1的整体外形尺寸，在散热齿上下面均设有散热孔，用于空气流通。
32.由图2、图3a、图4a和图5可以看出，微波单元10和数字处理系统11主要依靠盖板3进行散热，箱体1后侧导热梁15上预留模块安装支架12的安装孔，将模块安装支架12通过紧固件安装在箱体1的后侧，微波单元10和数字处理系统11通过紧固件安装在模块安装支架12上，所有散热面朝盖板3；盖板3外侧设计有高效散热齿，盖板3内侧留有安装导热块4的定位柱，导热块4上预留有热管焊接的卡槽以及定位孔，导热块4通过卡槽卡住高导热率短热管6(导热系数为20000w/m.k)，同时与高导热率短热管6焊接在盖板3上，形成热管耦合散热齿的结构，盖板3安装在箱体1后侧，盖板3内侧上还设有加强筋，防止盖板3在挤压导热率柔性导热垫13过程中变形而导致的接触不严实影响散热。通过在盖板3上加工的散热凸台和焊接的导热块4上粘贴高导热率柔性导热垫13，通过紧固件安装在箱体1后侧，挤压高导热率柔性导热垫13，保证热源与盖板3的有效紧密接触，实现热量的高效传导，增加了散热效率。
33.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明公开的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。