喷射冷却电子元件制造技术

一种用来喷射冷却电子元件的装置，包括： 一壳体，它有一空腔，该空腔的尺寸适于包围该电子元件，该壳体包括： 第一层，它有第一孔， 第二层，它有第二孔，该第二孔与第一孔相通，也与空腔相通， 第一孔与第二孔的尺寸适于接纳流体、雾化流体并将雾化的流体释放到空腔内。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及发热电子元件的冷却，更准确地说涉及一种电路板装置和用来喷射冷却电子元件的装置和方法。
技术介绍
象集成电路、多芯片组件(multi-chip modules)、无源元件和功率晶体管这些通常固定到如电路板之类表面上的电子元件，在正常工作期间可能是需要冷却的热源。通常电子元件通过自然或强制空气对流受到冷却，由于空气具有较小的热容量和传热系数，所以强制空气对流要求使大量空气流过元件或流过装到这些元件上的厚散热片。但是，这种空气冷却过程可能无法对电子元件提供均匀致冷，并可能将不希望有的噪声或诸如灰尘之类的污物引至元件上。蒸发喷射冷却的特征在于将雾化的液滴直接或间接喷在象电子元件这样的热源表面上。当液滴落到元件表面上时，一层液体薄膜涂在元件上，主要通过液体的蒸发将热量从元件的表面带走。虽然蒸发喷射冷却是许多电子应用领域中一种优选的散热方法，但是公知的喷射冷却系统一般采用专门设计的装置以向电子元件表面传送流体，并将流体从电子元件的表面去除。通常，这些装置包括多个零件，将它们安装到固定有电子元件的电路板表面上。这样，电路板上的空间可能被喷射冷却装置占用，可能需要在喷射冷却系统工作之前进行彻底的密封，并且可能难以使电子元件免受由电磁辐射所产生的干扰。另外，公知的喷射冷却系统可能无法有效地冷却嵌在诸如电路板之类壳体内部的电子元件。因此，需要一种用来喷射冷却电子元件的装置与方法，这种装置与方法无需将一独立的装置安装到固定有该电子元件的表面上，零件数目少，可使电子元件免受电磁辐射，并可冷却嵌在电路板内部的电子元件。专利技术概述根据本专利技术的一个方面，前述需求由一种用来喷射冷却电子元件的装置实现，本装置包括含有空腔的壳体，该空腔的尺寸适于包围一电子元件。该壳体包括含第一孔的第一层和含第二孔的第二层。第二孔与第一孔相通，并与空腔相通。第一孔与第二孔的尺寸适于接纳流体，雾化流体并将雾化的流体释放到空腔内。根据本专利技术的另一方面，一种电路板装置，包括形成第一壁的第一多层。第二多层形成第二壁。第二壁配合到第一壁上。第三多层形成第三壁。第三壁也配合到第一壁上。第四多层形成第四壁，第四壁配合到第二壁上并配合到第三壁上。第一、第二、第三与第四壁限定一空腔。在第四多层中的至少一些层中有至少一个孔。这些孔共同构成一喷嘴，该喷嘴的尺寸适于雾化流体且将该流体释放到空腔中。根据本专利技术的又一方面，一种用来喷射冷却电子组件的方法，包括提供含有空腔的壳体，该空腔的尺寸适于包围该电子元件。该壳体包括含第一孔的第一层和含第二孔的第二层。第二孔与第一孔相通，并与空腔相通。接着，将流体输送给第一孔。第一孔与第二孔雾化该流体，并将雾化的流体释放到空腔中。根据以下借助附图表示和说明对本专利技术优选实施例的详细描述，本专利技术的优点对本领域的技术人员来说将变得更明显。如将意识到的那样，本专利技术可有其他和不同的实施例，且其细节可作各方面修改。因此，实质上将附图与描述看作说明性的而不是限制性的。附图简述附图说明图1是一典型电子元件的透视图。图2是沿图1所示电子元件的线2-2的主视图，说明将元件固定到一衬底上的典型方式。图3是一根据本专利技术优选实施例的装置图，该装置用来容纳和喷射冷却图1和2所示电子元件。图4表示图3所示喷嘴各个孔的顶视图。优选实施例详述参见附图，其中相同的数字代表相同的元件，图1是一典型电子元件10的透视图，该元件10包括一器件基座或凸缘(flange)12；一些端头14；盖16；以及一或多个模片(dies)(图中未表示)，它们被盖16封装在内。电子元件10例如可以是NPN硅射频(RF)功率晶体管，可从Motorola买到，序列号为MRF899/D。涉及电子元件10，将被理解为不仅适用于图1所示的元件10，而且还适用于诸如可从Motorola买到的序列号为SRF7016的无凸缘RF功率晶体管之类不同构造的功率晶体管，而且适用于包括无源元件、所有类型的集成电路、多芯片组件和混合电路在内的完全不同的元件，但并不局限于这些。图2是沿电子元件10的线2-2的主视图，说明用承板(carrierplate)19将元件10固定到衬底18上的一种方式。衬底18优选包括一层或多层陶瓷，但也可以是填充有玻璃的环氧树脂、液晶聚合物、聚四氟乙烯、氧化铝、耐高温塑料或其他材料层。承板19可以由例如陶瓷、铜、碳化铝硅(AlSiC)或石墨制成。承板19并不是必须的，可以不必使用它。如图所示，端头14与衬底18相连。可以各种方式将端头14固定到衬底18上或诸如衬底18上的金属化区域(图中未示)之类的其他器件上，所述各种方式例如是通过焊接或采用导电的环氧树脂。将发热的模片22置于端头14之上或它们之间(已除去了图1所示的盖16，而且图2中未表示盖16)。可以用各种方式例如用螺钉将凸缘12固定到承板19上，该凸缘12可以提供电气接地表面并为模片22提供更好的散热条件。图3是电子元件10的壳体40如一电路板的前剖视图，该壳体40是根据本专利技术一优选实施例构成的。优选包含多层陶瓷的壳体40包括用公知技术形成的空腔26，其中如结合图2所述固定有电子元件10，但所述多层陶瓷层也可以是填充玻璃的环氧树脂、液晶聚合物、聚四氟乙烯、氧化铝、耐高温塑料或其他材料层。如图所示，壳体40每层的厚度都接近0.206毫米，但每层也可以是任何适当的厚度。概念上，四壁30、32、34和36限定了空腔26，每个壁都有多层。如图所示，空腔26有一矩形断面，不过也可以有任何适当的断面形状。空腔26还可以包括有电磁干扰衰减材料(图中未示)。一种将元件10封装在空腔26内的适当方法，包括把壳体40制成两个或多个陶瓷隔离件，它们可在一适于熔化其各层的温度下分别受到加热。然后在已将电子元件10固定到至少一个隔离件上之后，可用公知的材料和技术永久地固定这些隔离件。另一方面，若电子元件10能耐受高温，则可将壳体40加热熔化在一起，成为单独一件。优选将一或多个喷嘴60设置于壳体40的顶壁30内。图中示出单独一个喷嘴60。喷嘴60优选为一小型雾化器，例如一单压漩流式(simplexpressure-swirl)雾化器。单压漩流式雾化器在S.K.Chen等人所著“Factors Influencing the Effective Spray Cone Angle of Pressure-SwirlAtomizers”中有详细描述，参见Journal of Engineering for GasTurbines and Power,Vol.144,97-103页，1992年1月，在此引入作为参考。喷嘴60与壳体40成一整体，它优选由许多各种尺寸与形状的公知孔构成，这些孔如图4中的部分62-74所示。根据本专利技术的优选实施例，部分62、64、68、70、72和74可包括壳体40的一层或多层，在这些层内形成有孔。当各层一个叠在另一个之上时，便形成使流体雾化的喷嘴60。部分62和64的特征在于有三个孔，这三个孔用作流体入口。部分66包括一细长孔，在此称作漩流孔。该漩流孔的外部67使流体开始旋转流动，而且该漩流孔的中央部分65保持一中心压强，迫使漩流流过后来各隔离件，并将流体充入一喷射锥体。部分68、70、72与74的孔逐渐变小，部分74有一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼·科布林尼兹，迈克尔·K·布洛克，
申请(专利权)人：摩托罗拉公司，
类型：发明
国别省市：