[发明专利]具有在微处理器芯片上的插入件的机载计算机

说明书

一种机载计算机，该机载计算机包括：微处理器芯片(1)，微处理器芯片具有下部面(1b)和上部面(1a)；芯片支撑件(2)，芯片支撑件具有上部面(2a)，微处理器芯片(1)安装在该芯片支撑件上；以及壳体(4)，该壳体用于将由微处理器芯片(1)在运行过程中释放的热量排出，微处理器芯片(1)的上部面(1a)与壳体(4)之间设置有插入件(6)，该插入件由微处理器芯片(1)的上部面支撑，并且该插入件被配置为将通过微处理器芯片(1)的上部面(1a)传递的热量向壳体(4)扩散，插入件(6)具有用于与壳体(4)进行热交换的上部表面，该上部表面的面积比微处理器芯片(1)的上部面(1a)的面积至少大两倍。

技术领域

本发明涉及机载电子设备领域，并且更具体地涉及一种机载计算机，该机载计算机包括微处理器芯片、芯片承载件、以及将芯片在其运行过程中产生的热量排出的壳体，该计算机装载在如飞行器的空中运载工具上或者装载在如装配有轮子或履带的机器的陆地运载工具上。

背景技术

机载计算机必须能够在面临一定数量的限制时确保其进行的操作。机载计算机必须特别是：

-无论运载工具的环境条件如何，都能提供高可用性，

-具有较小的空间要求，

-对由运载工具的运行引起的影响(振动、高温)具有鲁棒性，

-在封闭环境中进行。

这些限制会导致与计算机运行相关的各个方面的问题。特别地，任意微处理器芯片在其运行过程中产生会超过100℃的热量。然而，机载计算机必须面对的上述限制可能会使这些热量难以排出。

实际上，出于可靠性和封闭性的原因，通常不可能使用冷却流体(诸如外部空气流)的供应，因为计算机的壳体通常是密封的。此外，流体循环装置(通常是风扇或泵)易于发生故障，这对于机载计算机是不可接受的，因为机载计算机的可靠性对于运载工具是至关重要的。

因此，机载计算机通常通过接触热扩散来进行冷却，接触热扩散包括将微处理器芯片产生的热量传递到计算机的壳体。因此，散热器被放置为与微处理器芯片接触以将热量从微处理器芯片中排出。然而，这种类型的冷却需要在散热器和微处理器芯片之间具有在微处理器芯片的整个表面上均匀地延伸的接触。然而，与任何机械系统一样，需要在不同部件(微处理器芯片、芯片承载件、散热器、壳体等)之间提供间隙，以便使得能够适应尺寸公差并且使得能够安装计算机。

可以提供诸如弹簧或凝胶之类的弹性元件来占据各部件之间的不同间隙，并且确保部件的机械保持。由于计算机是机载计算机，因此计算机会受到运载工具的运行引起的强烈振动的影响。由于这些振动和弹性元件的弹性，计算机的各部件可能会发生相对移位，这会损害微处理器芯片的冷却。

另一种解决方案是设置非常低的制造公差，严格遵守非常精确的尺寸。然而，这种要求显著地增加了制造成本，使安装复杂化，并且可能引起关于热膨胀的问题。此外，为了对不可避免的尺寸公差进行补偿，设置在微处理器芯片和壳体之间的导热垫必须较厚，这降低了向壳体排放热量的效率。

专利申请US2013/0105964描述了一种半导体装置，在该半导体装置中，散热器板设置在半导体元件和散热片之间，该散热器板形成热扩散器。然而，这种与半导体元件接触的散热器板的安装很复杂，并且其他的缺陷不利于冷却效率。

发明内容

本发明旨在使得机载计算机能够以对振动稳健、没有可移动的元件并且无需复杂且昂贵的制造或安装的方式对机载计算机的微处理器芯片进行冷却。