用于功率放大器中的热管理的水冷板
阅读说明：本技术 用于功率放大器中的热管理的水冷板 (Water-cooled plate for thermal management in power amplifiers ) 是由 R·高塔姆 A·朱普迪 V·拉马钱德兰 于 2020-04-27 设计创作，主要内容包括：本文提供了用于固态功率放大器的冷却板的方法和设备。在一些实施例中,固态功率放大器的冷却板包括主体、多个孔及通道,该主体具有矩形形状、第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁与第四侧壁,该第一侧壁与该第二侧壁相对,该第三侧壁与该第四侧壁相对；该多个孔设置在该主体的第一侧上,该多个孔经配置为安装多个热产生微电子部件；该通道具有设置在该主体内的多个区段,且该通道从设置在第一侧壁上的第一端口延伸到设置在第一侧壁上的第二端口。(Methods and apparatus for a cold plate for a solid state power amplifier are provided herein. In some embodiments, a cooling plate of a solid state power amplifier includes a body having a rectangular shape, a first sidewall, a second sidewall, a third sidewall, and a fourth sidewall, the first sidewall opposite the second sidewall, the third sidewall opposite the fourth sidewall; the plurality of apertures disposed on the first side of the body, the plurality of apertures configured to mount a plurality of heat generating microelectronic components; the channel has a plurality of segments disposed within the body and extends from a first port disposed on the first sidewall to a second port disposed on the first sidewall.)
技术领域
本公开的实施例总体上涉及一种用于功率放大器的冷却板。
背景技术
功率放大器(如固态功率放大器(SSPA))为微波和射频(RF)应用提供功率放大。SSPA包括热产生微电子部件。强制空气对流通常用于冷却SSPA。然而，针对更高功率(>200W)的小型SSPA，强制空气对流对于高散热有限制。
因此，发明人提供了用于冷却SSPA的改良方法和设备。
发明内容
本文提供了用于固态功率放大器的冷却板的方法和设备。在一些实施例中，固态功率放大器的冷却板包括主体、多个孔及通道，该主体具有矩形形状、第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁与第四侧壁，该第一侧壁与该第二侧壁相对，该第三侧壁与该第四侧壁相对；该多个孔设置在该主体的第一侧上，该多个孔经配置为安装多个热产生微电子部件；该通道具有设置在该主体内的多个区段，且该通道从设置在第一侧壁上的第一端口延伸到设置在第一侧壁上的第二端口。
在一些实施例中，固态功率放大器包括冷却板，该冷却板具有第一侧与通道，该第一侧经配置为安装多个热产生微电子部件，该通道设置在该冷却板内并从入口延伸到出口，其中该入口和该出口设置在该冷却板的第一侧壁上，其中该通道经配置使冷却剂循环，且其中该冷却板具有约15.0mm至约45.0mm的厚度。
在一些实施例中，冷却固态功率放大器的方法包括以下步骤：在冷却板的侧壁上钻孔以在该冷却板内产生通道，该通道从入口延伸至出口，其中该冷却板具有第一侧，该第一侧经配置为安装多个热产生微电子部件，且其中该通道经配置使液体冷却剂循环；及使液体冷却剂从冷却剂源流过该通道。
本公开的其他和进一步的实施例描述如下。
附图说明
可以通过参考附图中描绘的本公开的说明性实施例理解以上简要概述并且将在下面更加详细讨论的本公开的实施例。然而，附图绘示了本公开的典型实施例，并且并不应视为对本公开的范围进行限制，因为本公开可允许其他等效的实施例。
图1是根据本公开的一些实施例的冷却板的示意性俯视图。
图2是沿着冷却板的一侧的图1的冷却板的立体图。
图3是沿着冷却板的不同侧的图1的冷却板的立体图。
为便于理解，在可能的情况下，使用相同的附图标记代表附图中共有的相同元件。为求清楚，附图未依比例绘示且可能被简化。一个实施例中的元件与特征可有利地并入其他实施例中而无需进一步赘述。
具体实施方式
本文提供了用于固态功率放大器(SSPA)的冷却板的方法和设备的实施例。SSPA包括多个热产生微电子部件。在一些实施例中，多个热产生微电子部件经配置为在约5.0至7.0兆赫兹的微波频率范围内从约0.03瓦的微波输入提供大于800瓦的微波输出。在一些实施例中，多个热产生微电子部件包括场效晶体管(FET)。在本文提供的方法和设备中，冷却板包括经配置使冷却剂在其中流动以冷却SSPA的通道。在一些实施例中，根据多个热产生微电子部件的布局来配置通道。冷却板有利地具有紧密设计。冷却板有利地具有符合成本效益的设计，因为通道是通过在冷却板的主体中钻孔并且连接孔而不使用昂贵的焊接选项来制成的。通道可以随后有利地在没有与入口或出口对应的位置处被塞住以密封通道。
图1是根据本公开的一些实施例的冷却板的示意性俯视图。冷却板包括主体100，该主体100具有适于将多个热产生微电子部件安装在主体100的第一侧104上的形状。在一些实施例中，主体100具有矩形形状。在一些实施例中，主体100具有约15.0mm至约45.0mm的厚度。在一些实施例中，主体由具有良好热导率的材料形成。在一些实施例中，主体具有约150W/m-K或更高的热导率。在一些实施例中，主体包括铝(Al)、铜(Cu)或银(Ag)。
如图1所示，主体100包括与第二侧壁120相对的第一侧壁110以及与第四侧壁140相对的第三侧壁130。在一些实施例中，主体100具有约350.0mm至约500.0mm的宽度，该宽度由从第三侧壁130到第四侧壁140的一距离所界定。在一些实施例中，该宽度适合于将SSPA安装在19.0英寸机架上。在一些实施例中，主体100具有约300.0mm至约700.0mm的长度，该长度由从第一侧壁110到第二侧壁120的距离所界定。在一些实施例中，该长度为约500.0mm至约700.0mm。主体100包括靠近第一侧壁110的第一部分152和靠近第二侧壁120的第二部分154。尽管在图1中表示为矩形，但是冷却板可以具有具其他几何构造的主体100。
在一些实施例中，第一部分152包括经配置为容纳SSPA的部件的凹部174。在一些实施例中，第一部分152包括一个或多个切口(cutout)176，切口176延伸穿过主体100，切口176经配置为容纳SSPA的部件。在一些实施例中，第二部分154包括经配置为容纳SSPA的部件的凹部172。在一些实施例中，主体100包括靠近主体100的第一侧104的周边边缘的多个开口178，其经配置为利于将主体100耦接至SSPA的其他部件。
主体100包括通道102，通道102具有设置在主体100内的多个区段150。通道102耦接至冷却剂源180。在操作中，设置在冷却剂源180中的液体冷却剂流过主体100以冷却SSPA。在一些实施例中，基于入口冷却剂温度来计算通过主体100的冷却剂的流速。在一些实施例中，液体冷却剂是水。在一些实施例中，液体冷却剂包括去离子水、乙二醇(CH2OH)2、水和乙二醇(CH2OH)2的混合物或任何其他合适的冷却剂。在一些实施例中，液体冷却剂的温度为约5.0摄氏度至约25.0摄氏度。在一些实施例中，液体冷却剂以每分钟约3.0公升至约12.0公升的速率流过主体100。在一些实施例中，液体冷却剂以每分钟约6.0公升至约8.0公升的速率流过主体100。
在一些实施例中，通道102从设置在第一侧壁110上的第一端口106延伸到设置在第一侧壁110上的第二端口108。在一些实施例中，第一端口106靠近第三侧壁130。在一些实施例中，第二端口108靠近第四侧壁140。在一些实施例中，第一端口106对应于出口，以及第二端口108对应于入口。在一些实施例中，第一端口106对应于入口，以及第二端口108对应于出口。在一些实施例中，通道102具有圆形截面，其直径为约4.0mm至约15.0mm。
通道102的多个区段150包括从第一端口106往第二侧壁120延伸到第一接合处(junction)132的第一区段112。在一些实施例中，第一区段112靠近第三侧壁130设置。多个区段150包括第二区段114，第二区段114从第一接合处132往第四侧壁140延伸至第二接合处134。在一些实施例中，多个区段150包括从第二接合处134延伸到第二端口108的第三区段116。在一些实施例中，多个区段150包括第三区段116、第四区段118、第五区段122、第六区段124及第七区段126，该第三区段116从第二接合处134延伸至第二接合处136，该第四区段118从该第三接合处136往该第三侧壁130延伸至第四接合处138，该第五区段122从该第四接合处138往该第一侧壁110延伸至第五接合处142，该第六区段124从该第五接合处142往该第四侧壁140延伸至第六接合处144，该第七区段126从该第六接合处144延伸至该第二端口108。多个区段150有利地定位成在对应于更高密度的热产生微电子部件的区域处提供更多的冷却。
在一些实施例中，第二区段114、第四区段118和第六区段124基本上彼此平行。在一些实施例中，第一区段112、第三区段116、第五区段122和第七区段126中的至少两个基本上彼此平行。在一些实施例中，多个区段150中的彼此平行延伸的相邻区段经配置为使冷却剂在相反的方向上流动。使冷却剂在相反的方向上流动的步骤有利地在那些区域中提供更多的冷却。例如，第二区段114经配置为使冷却剂在与第四区段118中的冷却剂的流动相反的方向上流动。
图2和图3是图1的冷却板的立体图。在一些实施例中，第二部分154包括具有螺纹孔202的安装区域204，安装区域204经配置为安装多个热产生微电子部件。多个区段150与安装区域204相对应。在一些实施例中，第二区段114延伸经过第二接合处134到第四侧壁140中的第一开口210。在一些实施例中，第四区段118延伸经过第三接合处136到第四侧壁140中的第二开口220。在一些实施例中，第六区段124延伸经过第六接合处144到第四侧壁140中的第三开口230。在一些实施例中，塞子168邻近第四侧壁140设置在第二区段114、第四区段118和第六区段124中的各者中以密封通道102。
在一些实施例中，多个区段150包括第一引导通道148，第一引导通道148从第二侧壁120的开口304延伸到第二接合处134或第三接合处136。在一些实施例中，第一引导通道148包括由凹部172将第一引导通道148的其余部分所分隔开的上部146。在具有凹部172的实施例中，第一引导通道148包括在凹部172的侧壁上的开口308，开口308与第二侧壁120的开口304对准。在一些实施例中，塞子168邻近开口308设置在第一引导通道148中以密封通道102。
在一些实施例中，多个区段150包括从第四接合处138延伸到凹部174的第二引导通道156。在一些实施例中，第二引导通道156包括邻近凹部174的塞子168，以密封通道102。在一些实施例中，通过在主体100的侧壁钻孔来产生通道102。在一些实施例中，在对主体100进行钻孔以产生第二区段114、第四区段118、第五区段122和第六区段124之前，对主体100进行钻孔以产生第一引导通道148和第二引导通道156。通道102随后可以邻近不与入口或出口对应的任何侧壁或凹部的位置处被塞住。
尽管前面所述针对本公开的实施例，但在不背离本公开基本范围的情况下，可设计本公开的其他与进一步的实施例。
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