[发明专利]用于热接口连接的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于热接口连接的设备和方法，且具体地但非排它性地涉及用于将高功率晶体管（诸如微波和高功率射频（RF）晶体管）接口连接到散热器组件的设备和方法。本发明的设备和方法例如可以在工业和/或医疗微波应用中使用。

背景技术

诸如射频（RF）和微波放大器的高功率放大器通常使用高功率、高频率晶体管构建于偏置和信号输入/输出电路板周围而构成，晶体管封装入标准的法兰安装包装内。

在使用中，高功率放大器一般以热量形式耗散其大比例的操作能量，且在某些情况下，会作为所产生的热量丧失从约40％至约90％的放大器的操作能量。

已经提出用于处理所产生热量的许多手段。

例如，为了热量传递的目的，法兰安装包装可用螺栓直接栓接到放大器壳体。

为了将热量传递到周围大气，可提供诸如翅片式散热器的散热器。在某些情况下，放大器壳体可结合到散热器。

可提供强制空气冷却风扇以协助将热量引导远离放大器，且在某些情况下，除了散热器之外还可提供冷却风扇以提高散热器的有效性。

虽然提供散热器和/或风扇可以协助耗散由放大器所产生的热量，散热器和风扇组件显著增大放大器所占据的体积，导致形成相对较大的装置。例如，散热器将通常包括相对大量的金属（诸如铝或其它导体）和用于耗散热量的大量散热片。因此，当使用散热器时，在达到热平衡之前，必须由相对小的晶体管来加热大体积的材料（诸如金属）相当长的一段时间，其效率不高。

最近，针对微处理器行业研发的散热片以非常快的速度发展，导致能够将较高热量从非常紧凑的零件封装去除的非常紧凑和高效的设备。例如，一些微处理器散热器利用热管技术，其使用传导和对流或循环流体热管技术来高效地去除热量。热管位于靠近散热器的表面，其接触热表面。热管散热器的示例也可以使用潜在的热流体（例如，乙醇、丙酮、水、钠或汞）、固态高导电性导体或循环的冷却流体以便将热量从热表面提取走，以使得热量到达热交换器或散热片，上述可由或不由风扇辅助。基于已知热管的示例的微处理器散热器包括嵌入固态热管的Zalman VF2000（RTM）VGA/CPU风扇，TS Heatronics NCU-1000（氢氟烃-134a的液体蒸气热管）和Corsair H70（泵水的散热器与风扇辅助的热量交换器）。

微处理器散热器专门设计成直接耦合到现代微处理器CPU的热分散器。热分散器是CPU包封壳体的物理表面（通常为顶部）。CPU热分散器是平坦的，并可被抛光以便最大程度地将热量传递到散热器。微处理器散热器通常具有与CPU插口（或CPU插槽）兼容的特征，CPU插口（或CPU插槽）是在微处理器与计算机主板之间提供机械电连接的机械组件。（CPU插口的示例是Intel LGA775）。

对于任何散热器而言，为了便于将热量有效地从晶体管传递到散热器，需要将晶体管与散热器之间的热结点数量最小化，因为每个结点起到降低散热器效率的绝缘层的作用。因此，需要将晶体管直接定位到散热器上以提供单个热结点。

然而，基于热管和水流的散热器由于其设计而不能适应这种类型的直接连接。具体地，与这些散热器相关的一个问题是在热管与用于容纳安装法兰螺栓（其是将晶体管直接紧固到散热器所需的）的设备之间存在体积受限的金属。

此外，必须以非常精确的方式从用于高功率放大器中的晶体管来提取热量。

并且，晶体管可能需要到安装法兰的良好电接地接触，如果使用电绝缘热晶片结合晶体管的话，则无需提供到安装法兰的良好电接地接触。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用作放大器的设备，该设备包括：

晶体管，用于提供信号放大；

至少一块电路板，包含输入到晶体管的输入信号和/或从晶体管输出的输出信号；

热接口装置，被配置成便于晶体管与散热器之间的机械和热连接。

散热器可包括热管散热器或循环流体散热器。散热器可包括微处理器散热器。

在使用中，根据本发明实施方式的设备可用于将晶体管（例如射频（RF）或微波晶体管）连接到热管或循环流体散热器（例如基于热管的微处理器散热器），以便于将热量从晶体管传递到散热器然后传递到大气中。

通过将热管或循环流体散热器技术与微波或射频功率晶体管相结合，可以在热耗散方面获得改进，以及放大器装置的重量和尺寸可显著减小。

晶体管可为功率晶体管，该功率晶体管具有在1W至10,000W范围内、可选地在1W至1000W范围内、进一步可选地在20W至200W范围内的输出功率。