本实用新型专利技术涉及一种空间高热耗光电设备的散热结构，包括：机箱壳体、普通功能模块、热电制冷器、激光器模块、PCB板、普通元器件、高发热元器件、导热弹垫以及散热面板。将机箱作为散热的主路径，将封装为一体结构的功能模块分为普通功能模块和具有精密控温需求的功能模块；强化PCB板与机箱壳体之间的传导散热路径，优化高发热元器件的布局；进行PCB板上高发热元器件的散热加强设计，提高高发热元器件的散热效果。针对现代电子设备集成度越来越高，元器件的热流越来越大，布局及安装空间有限，使用约束限制条件大的情况，本实用新型专利技术适用空间随机分布布局及安装空间有限的高热流器件散热及温度精密控制的热设计任务。热及温度精密控制的热设计任务。热及温度精密控制的热设计任务。
【技术实现步骤摘要】
一种空间高热耗光电设备的散热结构
[0001]本技术涉及一种空间高热耗光电设备的散热结构，属于空间设备热设计
技术介绍
[0002]随着载荷技术快速发展，电子设备的集成度越来越高，性能要求也越来越高，设备内部的电子器件结构尺寸越来越小，功耗也越来越大，器件的散热设计及温度控制难度显著增大。若热设计方法不当，会严重影响设备的性能指标及使用寿命，尤其是空间电子设备，譬如GEO航天器使用电子设备，一般在轨空间运行需长达15年以上，其热设计方法的可靠性十分重要。在电子产品中，高温对电子产品的影响包括绝缘性能退化、元器件损坏、材料的热老化、低熔点焊缝开裂及焊点脱落，从而导致整个产品的性能下降以至完全失效。据统计,电子设备的失效有55％因高温导致,随着温度的升高,其失效率成指数形式增长。电子元器件是电子、电气系统的基础产品，电子元器件温度是影响电子设备工作可靠性的重要因素，可见对电子设备及元器件开展热设计，使其选用的电子元器件温度控制在规定的允许的工作温度范围内，是有效保证和提高其可靠性的技术手段。
[0003]电子设备主要散热路径是借助设备机箱对外散热，常用的热设计方法是元器件散热是通过其安装的PCB电路板传导到机箱壳体(PCB板与机箱壳体机械连接)，由于PCB板主要成份是玻璃钢或陶瓷，导热率较低，传热效果有限，对于大热耗高热流器件，除了借助PCB板散热外，通常需要采用导热金属条、微型热管等将元器件与机箱壳体搭接强化其散热，这种散热设计带来较强的限制条件，如布局、足够的安装空间等，且安全性与可靠性较低，不适用于精确的温度范围控制。综上所述，现代电子设备集成度越来越高，元器件的热流越来越大，布局及安装空间十分有限，现有的电子设备热设计技术，使用约束限制条件很大，设计代价高，已不能适用空间随机分布布局及安装空间有限的高热流器件散热及温度精密控制的热设计任务需求，亟需发展新的高效热设计方法。
技术实现思路
[0004]本技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种空间高热耗光电设备的散热结构，以解决现有技术不适用于高热流元器件随机布局散热及精密控温的缺点与不足。
[0005]本技术采用的技术方案是：
[0006]一种空间高热耗光电设备的散热结构，包括：机箱壳体、普通功能模块、热电制冷器、激光器模块、PCB板、普通元器件、高发热元器件、导热弹垫以及散热面板；
[0007]机箱壳体包括底板、侧板和盖板，底板和侧板连接在一起且铣成一个整体结构，盖板固定在侧板上侧将机箱封闭；机箱底板内外两侧的安装面为全接触表面，无减重槽；
[0008]普通功能模块安装在机箱底板内侧安装面上，直接通过机箱进行散热，在所述普通功能模块与机箱内侧安装面之间填充导热填料；
[0009]热电制冷器固定安装在机箱底板内侧安装面上，激光器模块安装在热电制冷器上，通过热电制冷器对激光器模块进行加热或制冷；激光器模块通过螺钉或金属卡箍安装固定在热电制冷器上，热电制冷器通过螺钉安装在机箱底板内侧安装面上，在安装面之间均填充导热填料；
[0010]PCB板安装在机箱壳体内，PCB板的覆铜层延伸到电路板安装边框边缘，并在电路板安装边框的外表面覆铜，PCB板上有普通元器件和高发热元器件，高发热元器件布局在PCB板的边缘；
[0011]普通元器件和高发热元器件与PCB板之间均通过元器件管脚接触传热，普通元器件和高发热元器件与PCB板之间接触面均填充导热填料，PCB板安装边框与机箱壳体安装接触面之间填充导热填料，并采用螺钉安装固定；
[0012]散热面板与机箱壳体之间通过螺钉进行机械连接，接触面之间填充导热填料；散热面板上设置有结构凸台，结构凸台与高发热元器件发热表面面接触；在结构凸台与高发热元器件接触面之间垫导热弹垫；在高发热器件四周的PCB板与散热面板上均布设置螺钉安装接口，通过螺钉压紧散热面板结构凸台、导热弹垫、高发热器件发热表面三者之间的接触。
[0013]进一步的，机箱壳体表面有黑漆涂层或黑色阳极化层，机箱壳体采用铝合金材料加工而成。
[0014]进一步的，机箱壳体侧板壁厚不小于2.5mm，底板厚度不小于3.5mm，底板内侧的安装面平面度要求为任意100mm
×
100mm范围内平面度误差小于0.1mm。
[0015]进一步的，普通功能模块是指最低工作温度低于0℃、最高工作温度高于50℃的功能模块，激光器模块其工作温度区间为35
±
1℃；普通功能模块包括电源模块和EDFA(掺铒光纤放大器)模块。
[0016]进一步的，PCB板上安装高发热元器件的区域局部增大覆铜面积和增大覆铜层厚度。
[0017]进一步的，PCB板安装边框与机箱壳体安装接触面宽度不小于5mm。
[0018]进一步的，所述高发热元器件是指热耗≥0.3W的元器件，普通元器件是指热耗＜0.3W的元器件。
[0019]进一步的，散热面板采用铝合金6063材料加工而成。
[0020]进一步的，散热面板与机箱壳体之间的连接接触面宽度不小于5mm。
[0021]进一步的，导热弹垫压缩后厚度小于0.3mm。
[0022]本技术与现有技术相比的有益效果是：
[0023](1)本技术提出一种适合空间环境下的设备高热流器件热设计，普适通用性好，广泛适用于空间设备热设计。
[0024](2)本技术提出散热结构设计，可有效解决空间多点随机分布的高热流器件热收集、传输与排散难题，具有传热能力强、结构装配简单、高可靠、设计约束小、成本低等优势。
[0025](3)本技术提出的TEC(热电制冷器)，解决了对温度高精密要求的模块及元器件的精密控温难题，可实现35
±
1℃的温度区间精密控制，具有控温精度高、低功耗、体积小，重量轻、好用易用的优点。同时，设计接口简化，显著节省热设计资源。
[0026](4)本专利技术提出的模块分类散热设计方法，按模块温度区间而采取相应的热控措施，可显著节省设计成本。
[0027](5)本专利技术提出的散热设计方法，基于选材、热控涂层、结构设计等被动热控技术，其散热效能高，高可靠，适合长寿命空间设备散热设计。
附图说明
[0028]图1为本技术空间高热耗光电设备的散热设计示意图；
具体实施方式
[0029]针对空间设备随机分布的高热流器件散热及精密控温问题，本技术对空间高热耗光电设备的散热进行设计，以满足空间随机分布布局及安装空间有限的高热流器件散热及温度精密控制的热设计任务需求。
[0030]本技术主要从以下几方面进行散热优化设计：
[0031]第一方面，将机箱作为设备功能模块、PCB板以及元器件散热的主路径，进行机箱的优化散热设计；
[0032]机箱壳体选择低比重、高导热率材料加工而成，机箱壳体结构包括底板、侧板和盖板，底板和侧板连接在一起且铣成一个整体结构，减小传热路径的热阻；机本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种空间高热耗光电设备的散热结构，其特征在于包括：机箱壳体(1)、普通功能模块(2)、热电制冷器(3)、激光器模块(4)、PCB板(5)、普通元器件(6)、高发热元器件(7)、导热弹垫(8)以及散热面板(9)；机箱壳体(1)包括底板、侧板和盖板，底板和侧板连接在一起且铣成一个整体结构，盖板固定在侧板上侧将机箱封闭；机箱底板内外两侧的安装面为全接触表面，无减重槽；普通功能模块(2)安装在机箱底板内侧安装面上，直接通过机箱进行散热，在所述普通功能模块与机箱内侧安装面之间填充导热填料；热电制冷器(3)固定安装在机箱底板内侧安装面上，激光器模块(4)安装在热电制冷器(3)上，通过热电制冷器(3)对激光器模块(4)进行加热或制冷；激光器模块(4)通过螺钉或金属卡箍安装固定在热电制冷器(3)上，热电制冷器(3)通过螺钉安装在机箱底板内侧安装面上，在安装面之间均填充导热填料；PCB板(5)安装在机箱壳体(1)内，PCB板(5)的覆铜层延伸到电路板安装边框边缘，并在电路板安装边框的外表面覆铜，PCB板(5)上有普通元器件(6)和高发热元器件(7)，高发热元器件(7)设置在PCB板(5)的边缘；普通元器件(6)和高发热元器件(7)与PCB板(5)之间均通过元器件管脚接触传热，普通元器件(6)和高发热元器件(7)与PCB板之间接触面均填充导热填料，PCB板(5)安装边框与机箱壳体安装接触面之间填充导热填料，并采用螺钉安装固定；散热面板(9)与机箱壳体(1)之间通过螺钉进行机械连接，接触面之间填充导热填料；散热面板(9)上设置有结构凸台，结构凸台与高发热元器件(7)发热表面面接触；在结构凸台与高发热元器件(7)接触面之间垫导热弹垫(8)；在高发热元器件(7)四周的PCB板(5)与散热面板(9)上均布设置螺钉安装接口，通过螺钉压紧散热面板(...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘百麟，李一帆，魏巍，刘绍然，胡帼杰，闫森浩，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：新型
国别省市：
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