一種真空系統中散熱件的密封散熱裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種真空散熱件的密封散熱裝置，用于真空環境中電子學系統的真空密封散熱，該裝置包括上法蘭(1)、電子學系統(4)、下法蘭(8)，其中，上法蘭(1)上開有第一密封槽(3)，下法蘭(8)上開有雙密封槽結構，其包括第二密封槽(5)和第三密封槽(7)，第二密封槽(5)和第三密封槽(7)之間開有抽氣槽(6)。
【專利說明】
一種真空系統中散熱件的密封散熱裝置
技術領域
[0001]本發明涉及一種真空散熱件的密封散熱裝置，尤其用于電子學系統的真空密封散熱。
【背景技術】
[0002]真空環境加工、制造或航天載荷中存在各種需要在真空環境中正常運行的電子學系統完成控制、信息采集、處理、傳輸等工作。然而在真空環境中運行的電子學系統存在兩方面困境:從電子學系統自身出發，部分電子器件例如電解電容在真空系統中內外壓差導致其失效，并且當電子學系統在低真空范圍運行時存在放電安全隱患；另一方面，電子學系統表面存在大量有機材料，有機材料在真空環境放氣產生的氣體及顆粒物質污染真空環境。綜上，有必要為電子學系統設計合理的密封裝置將其與真空系統隔離，提升整體系統可靠性。
[0003]完成電子學系統的密封后，安裝在真空密封散熱結構中的電子學系統工作過程中會產生熱量引起電子學系統表面溫度升高，在連續工作過程中熱量在密封散熱結構內累積，電子學系統表面溫度高于一定范圍后影響器件性能、壽命甚至燒壞元件。因此需要對其進行有效的散熱設計，釋放工作過程中產生的熱量，從而保證電子學系統正常工作。
[0004]現有技術的真空密封散熱裝置如圖1所示，由上法蘭1、下法蘭3、盒體4、冷卻介質管道5組成。電子學系統6安裝在真空密封結構內，通過上法蘭1、下法蘭3壓緊密封槽2內的密封圈完成密封。電子學系統6工作過程中產生的熱量通過安裝支架7傳導到真空密封盒體4上，再由盒體4與焊接在盒體4上的冷卻介質管道5完成熱交換，達到電子學系統的散熱目的。這樣的散熱方式存在三方面問題:首先，散熱介質與散熱器件不直接接觸，之間存在三次熱耦合過程，直接影響熱交換效率;其次，對電子系統整體進行散熱，不利于高功率器件例如處理芯片局部快速散熱，容易導致電子學系統局部溫度過高；最后，該密封結構包含上下法蘭1、3，密封盒體4三部分，整體體積、質量較大，靈活性、穩定性較差。
[0005]本發明是一種真空密封散熱裝置，主要用于解決以下技術問題:(I)電子學系統在真空環境中工作時，與真空環境的有效密封隔離技術；(2)真空密封件內的電子學系統高效散熱技術；(3)真空密封件內的電子學系統的局部加強散熱技術；(4)優化真空密封散熱件結構，減小真空密封散熱裝置的體積、重量。

【發明內容】

[0006]本發明提出一種電子學系統的緊湊真空密封結構裝置，用于電子學系統的真空密封散熱，該裝置包括上法蘭(1)、電子學系統(4)、下法蘭(8)，其中，上法蘭(I)上開有第一密封槽(3)，下法蘭(8)上開有雙密封槽結構，其包括第二密封槽(5)和第三密封槽(7)，第二密封槽(5)和第三密封槽(7)之間開有抽氣槽(6)。
[0007]優選地，上法蘭(I)下部除密封接口外，中間部分掏空為電子學表面的元器件留出空間。
[0008]優選地，電子學系統(4)背面涂覆絕緣層和防水層，邊緣留出與上法蘭(1)、下法蘭
[8]相配合的法蘭連接孔，安裝時對齊上法蘭(I)、電子學系統(4)、下法蘭(8)的連接孔，通過螺栓(2)擰緊。
[0009]優選地，上法蘭(I)采用橡膠密封或者金屬密封，下法蘭(8)上采用雙密封槽結構，第二密封槽(5)和第三密封槽(7)可以采用雙橡膠密封、雙金屬密封或一金屬一橡膠混合密封。
[0010]優選地，橡膠密封采用橡膠O型圈，金屬密封采用實心絲圈軟金屬或者彈性金屬。
[0011]優選地，實心絲圈軟金屬為錫絲、退火銅絲、銀絲、銦絲、鋁絲、金絲之一，彈性金屬為空心金屬O型圈或C型圈，其以液態金屬填充。
[0012]優選地，下法蘭(8)為熱導率系數較高的實心金屬結構，下法蘭(8)上具有散熱介質通道(9)，通過一個介質入口和一個介質出口完成散熱介質在下法蘭(8)上散熱介質通道
(9)中的循環。
[0013]優選地，利用蓋板(10)與下法蘭(8)焊接，將散熱介質完全密封在散熱介質通道
(9)內。
[0014]優選地，抽氣槽(6)通過管道與干式機械栗相連。
[0015]本發明直接將電子學系統密封在上下密封法蘭之間，隔離電子學系統與真空環境，在保證電子學系統正常工作的同時防止其釋放的氣體及微粒污染真空環境。同時，本發明提供了幾種真空密封結構中電子學系統的散熱方式，解決了電子學系統的高效散熱及局部加強散熱問題。最后，通過夾層抽氣的方式抽出電子學系統和密封法蘭之間的殘余氣體或可能泄露的冷卻介質，進一步保證真空系統內部的清潔度。
[0016]與現有技術相比，本發明在滿足電子學系統與真空環境有效隔離的基礎上，結構緊湊、體積小、質量輕，便于搬運、穩定性好，更適合用于運動件控制器的電子學系統的密封與散熱;本發明的散熱介質與電子學系統直接接觸，散熱效率更高;本發明能夠根據電子學系統的熱功率分布設計散熱熱沉結構，加強局部尚功率器件的散熱效率。
【附圖說明】
[0017]通過閱讀下文優選實施方式的詳細描述，各種其他的優點和益處對于本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優選實施方式的目的，而并不認為是對本發明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中:
[0018]圖1為現有技術的真空密封散熱裝置；
[0019]圖2為本發明所述真空密封散熱裝置實施例1;
[0020]圖3a為本發明所述真空密封散熱裝置實施例2;
[0021]圖3b為本發明所述真空密封散熱裝置實施例2的均勻散熱介質通道下法蘭示意圖；
[0022]圖4為本發明所述真空密封散熱裝置的非均勻散熱介質通道下法蘭示意圖；
[0023]圖5為本發明所述真空密封散熱裝置實施例4。
【具體實施方式】
[0024]下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施方式。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施方式，然而應當理解，可以以各種形式實現本公開而不應被這里闡述的實施方式所限制。相反，提供這些實施方式是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠將本公開的范圍完整的傳達給本領域的技術人員。
[0025]根據本發明的實施方式，提出一種電子學系統的緊湊真空密封結構。
[0026]如圖2所示，本發明涉及的電子學系統真空密封結構主要包括上法蘭1、電子學系統4、下法蘭8。其中，上法蘭I上開有第一密封槽3，下法蘭8上開有第二密封槽5和第三密封槽7，第二密封槽5和第三密封槽7之間開有抽氣槽6。上法蘭I除必要的密封接口外中間部分掏空為電子學表面的元器件留出足夠空間。下法蘭8作為密封法蘭的同時也起到熱沉的作用，根據實際散熱需求對其具體結構進行設計。
[0027]電子學系統4背面涂覆絕緣層和防水層，邊緣留出與上法蘭1、下法蘭8相配合的法蘭連接孔，安裝時對齊三部分連接孔通過螺栓2擰緊。上法蘭I的密封面上開第一密封槽3，可采用橡膠O型圈，實心絲圈例如錫絲、退火銅絲、銀絲、銦絲、鋁絲、金絲等軟金屬，彈性金屬例如空心金屬O型圈、C型圈等，以及液態金屬填充。最后通過螺栓2擰緊完成上法蘭I與電子學系統4之間的密封。
[0028]下法蘭8上開有雙密封槽結構，第二密封槽5和第三密封槽7，兩個密封槽可以根據需求采用雙橡膠密封、雙金屬密封或一金屬一橡膠混合密封，若真空環境對污染物控制量較為嚴格，建議在真空端的第二密封槽(5)中采用金屬密封。橡膠密封可采用橡膠O型圈，金屬密封可采用實心絲圈，例如錫絲、退火銅絲、銀絲、銦絲、鋁絲、金絲等軟金屬，彈性金屬例如空心金屬O型圈、C型圈等，以及液態金屬填充。雙層密封槽之間設有夾層抽氣槽6，抽氣槽6通過管道與干式機械栗相連，利用機械栗抽走密封法蘭與電子學系統間隙的殘留空氣，進一步減小泄漏率提高密封效果。
[0029]下法蘭8作為密封法蘭的同時也起到散熱熱沉的作用。圖2中的實施例1中的下法蘭為實心金屬結構熱導率系數較高，通過螺栓2擰緊與待散熱電子學系統緊密結合，將帶散熱電子學系統上的熱量帶走，適用于散熱量相對較小并且熱分布相對均衡的電子學系統。
[0030]當實施例1中的下法蘭8熱沉結構不能滿足電子學系統所需散熱效率時，在下法蘭8上加工出散熱介質通道，利用循環流動的散熱介質與電子學系統直接接觸過程中發生的熱交換帶走電子學系統表面熱量。如圖3中的真空密封散熱裝置實施例2。散熱介質通道9通過一個介質入口和一個介質出口完成散熱介質在下法蘭8上散熱介質通道9中的循環。散熱介質直接與電子學系統接觸，在介質循環過程中帶走電子學系統表面熱量。散熱介質可根據實際需求選擇冷卻氣體、冷卻液體、液態金屬等材料。散熱介質通道9通過上下法蘭雙層密封結構與電子學系統完成密封。同時，第二密封槽5、第三密封槽7之間的抽氣槽6通過管道與干式機械栗相連，將有可能泄露的散熱介質抽走，防止其泄漏到真空環境中。
[0031]實施例2適用于功率相對均衡的電子學系統，對于局部存在高功耗元件需要局部加強散熱的電子學系統可以采用如圖4所示的非均勻散熱介質通道下法蘭，在需要加強散熱區域增加散熱介質通道密度的方法實現局部強化加熱。散熱介質通道的設計根據實際需要靈活調整，并不局限于所述實施例。
[0032]圖5所示實施例利用蓋板10與下法蘭8焊接將散熱介質完全密封在散熱介質通道9內，實現散熱介質零泄漏。
[0033]以上僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所做作得任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
[0034]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種真空散熱件的密封散熱裝置，用于真空環境中電子學系統的真空密封散熱，該裝置包括上法蘭(I)、電子學系統(4)、下法蘭(8)，其中，上法蘭(I)上開有第一密封槽(3)，下法蘭(8)上開有雙密封槽結構，其包括第二密封槽(5)和第三密封槽(7)，第二密封槽(5)和第三密封槽(7)之間開有抽氣槽(6)。2.根據權利要求1所述的裝置，上法蘭(I)下部除密封接口外，中間部分掏空為電子學表面的元器件留出空間。3.根據權利要求1所述的裝置，電子學系統(4)背面涂覆絕緣層和防水層，邊緣留出與上法蘭(I)、下法蘭(8)相配合的法蘭連接孔，安裝時對齊上法蘭(I)、電子學系統(4)、下法蘭(8)的連接孔，通過螺栓(2)擰緊。4.根據權利要求3所述的裝置，上法蘭(I)采用橡膠密封或者金屬密封，下法蘭(8)上采用雙密封槽結構，第二密封槽(5)和第三密封槽(7)可以采用雙橡膠密封、雙金屬密封或一金屬一橡膠混合密封。5.根據權利要求4所述的裝置，橡膠密封采用橡膠O型圈，金屬密封采用實心絲圈軟金屬或者彈性金屬。6.根據權利要求5所述的裝置，實心絲圈軟金屬為錫絲、退火銅絲、銀絲、銦絲、鋁絲、金絲之一，彈性金屬為空心金屬O型圈或C型圈，其以液態金屬填充。7.根據權利要求3所述的裝置，下法蘭(8)為熱導率系數較高的實心金屬結構，下法蘭(8)上具有散熱介質通道(9)，通過一個介質入口和一個介質出口完成散熱介質在下法蘭(8)上散熱介質通道(9)中的循環。8.根據權利要求7所述的裝置，利用蓋板(10)與下法蘭(8)焊接，將散熱介質完全密封在散熱介質通道(9)內。9.根據權利要求1所述的裝置，抽氣槽(6)通過管道與干式機械栗相連。
【文檔編號】H05K5/06GK106028727SQ201610457964
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月22日
【發明人】張羅莎, 王魁波, 吳曉斌, 陳進新, 羅艷, 謝婉露, 周翊, 王宇
【申請人】中國科學院光電研究院