本發(fā)明涉及一種高效散熱結(jié)構(gòu)，尤其適用于電子系統(tǒng)的自散熱。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代工業(yè)環(huán)境中，隨著生產(chǎn)技術(shù)日益精進(jìn)、信息計(jì)算速度的突飛猛進(jìn)、存儲(chǔ)技術(shù)日益激增，涌現(xiàn)大量大功率系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)控制、計(jì)算、傳輸?shù)裙δ埽鐑?nèi)嵌大功率芯片或器件的電子系統(tǒng)。為確保大功率的電子系統(tǒng)正常運(yùn)行，各種風(fēng)冷、介質(zhì)冷卻熱沉相繼出現(xiàn)，將風(fēng)冷翅片或者密封有散熱介質(zhì)的熱沉通過焊接、壓接、螺栓連接等方式實(shí)現(xiàn)與電子系統(tǒng)的緊密耦合，通過與熱沉的熱交換帶走大功率系統(tǒng)的多余熱量，實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)的散熱。

先前的封散熱結(jié)構(gòu)如圖1所示，熱沉22上開有冷卻管道33，冷卻板44在熱沉22上焊接密封冷卻管道33。電子系統(tǒng)11工作過程中，冷卻管道33內(nèi)通入循環(huán)冷卻介質(zhì)，電子系統(tǒng)11上產(chǎn)生的熱量通過冷卻板44與循環(huán)的冷卻介質(zhì)進(jìn)行熱交換，達(dá)到散熱目的。這樣的散熱方式的主要問題在于，散熱介質(zhì)與散熱器件之間通過冷卻板44完成熱耦合，其熱耦合效果受制于冷卻板44的加工、焊接均勻性，以及冷卻板44與電子系統(tǒng)11之間的貼合程度。熱沉22和冷卻板44焊接過程中產(chǎn)生的熱變形或不平整的焊接表面，在裝配過程中造成電子系統(tǒng)11和冷卻板44無法緊密貼合，從而在兩板之間產(chǎn)生一部分空氣夾層，在熱交換過程中空氣層的導(dǎo)熱效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于金屬材料，影響熱耦合效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開了一種電子系統(tǒng)的自散熱結(jié)構(gòu)，包括電子系統(tǒng)2、密封底板6，其中，所述電子系統(tǒng)2包括金屬基板和電子元器件1，所述金屬基板上表面布線、焊接所述電子元器件1，所述金屬基板下表面加工出彎曲的冷卻槽5，所述冷卻槽5外側(cè)加工單層或者雙層密封槽3，所述單層或者雙層密封槽3外側(cè)加工與密封底板6相配合的法蘭連接孔。

優(yōu)選地，在電子系統(tǒng)2的金屬基板中間加工一道中央密封槽3。

優(yōu)選地，在雙層密封槽3中間加工夾層抽氣槽4，在密封底板6上安裝抽氣接管，連接機(jī)械泵，抽離從第一層密封泄漏出的冷卻介質(zhì)。

優(yōu)選地，金屬基板下表面的冷卻槽5是均勻布置的冷卻槽。

優(yōu)選地，金屬基板下表面的冷卻槽5是非均勻布置的冷卻槽，在需要加強(qiáng)散熱區(qū)域增加冷卻槽密度實(shí)現(xiàn)局部強(qiáng)化加熱。

本發(fā)明還公開了一種電子系統(tǒng)的自散熱結(jié)構(gòu)，包括電子系統(tǒng)2、密封底板6，其中，所述電子系統(tǒng)2包括金屬基板和電子元器件1，所述金屬基板上表面布線、焊接所述電子元器件1，所述金屬基板下表面加工出整體凹槽結(jié)構(gòu)55；在密封底板6上加工導(dǎo)流翅片7對(duì)冷卻介質(zhì)的流向進(jìn)行規(guī)劃，或?qū)?dǎo)流翅片7加工在電子系統(tǒng)2基板的整體凹槽結(jié)構(gòu)55內(nèi)部；所述整體凹槽結(jié)構(gòu)55外側(cè)加工單層或者雙層密封槽3，所述單層或者雙層密封槽3外側(cè)加工與密封底板6相配合的法蘭連接孔。

優(yōu)選地，單層或者雙層密封槽、中央密封槽3內(nèi)采用橡膠O型圈或者實(shí)心絲圈或者彈性金屬，通過螺栓擰緊完成的密封。

本發(fā)明主要解決以下技術(shù)問題：(1)提供適合與散熱介質(zhì)直接接觸的電子系統(tǒng)基板材料，采用金屬材料作為電子系統(tǒng)的基板，金屬材質(zhì)熱傳導(dǎo)系數(shù)高，有利于高功率器件快速熱交換；(2)將散熱介質(zhì)通道加工在電子系統(tǒng)基板中，使系統(tǒng)不再需要散熱熱沉，簡化系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)、減小體積、減輕重量，實(shí)現(xiàn)電子學(xué)系統(tǒng)的自散熱功能；(3)實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)基板中散熱介質(zhì)的密封；(4)實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)的高功率器件的局部加強(qiáng)散熱技術(shù)；(5)本發(fā)明在電子系統(tǒng)的金屬基板上加工出散熱介質(zhì)通道或者散熱介質(zhì)導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，使散熱介質(zhì)在電子系統(tǒng)的金屬基板內(nèi)完成循環(huán)，即散熱介質(zhì)與電子系統(tǒng)直接接觸，提高熱交換效率，實(shí)現(xiàn)電子學(xué)系統(tǒng)的自散熱功能。

附圖說明

圖1為：先前真空密封散熱結(jié)構(gòu)；

圖2為：根據(jù)實(shí)施例1的電子系統(tǒng)的真空密封自散熱結(jié)構(gòu)；

圖3為：根據(jù)實(shí)施例2的電子系統(tǒng)的真空密封自散熱結(jié)構(gòu)；

圖4為：根據(jù)實(shí)施例3的電子系統(tǒng)的真空密封自散熱結(jié)構(gòu)；

圖5為：根據(jù)實(shí)施例4的電子系統(tǒng)的真空密封自散熱結(jié)構(gòu)；

圖6為：根據(jù)實(shí)施例5的電子系統(tǒng)的真空密封自散熱結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作以詳細(xì)的描述：

如圖2所示，本發(fā)明公開了一種電子系統(tǒng)的自散熱結(jié)構(gòu)，在電子系統(tǒng)基板上加工散熱介質(zhì)槽，并充入循環(huán)流動(dòng)的散熱介質(zhì)，散熱介質(zhì)在電子系統(tǒng)內(nèi)部流動(dòng)，直接與電子系統(tǒng)接觸，提供良好的散熱效率。

其中，電子系統(tǒng)2采用金屬基板，一方面金屬基板導(dǎo)熱系數(shù)相比聚合物基板大，導(dǎo)熱性能較好，另一方面金屬材料基板便于加工散熱介質(zhì)通道，并且其表面良好的延展性便于散熱介質(zhì)的密封。金屬基板厚度根據(jù)基板強(qiáng)度和冷卻介質(zhì)壓力而定，建議金屬基板厚度大于4mm。金屬基板上表面布線、焊接電子元器件1，金屬基板下表面加工冷卻槽5，冷卻槽5外側(cè)加工單層或者雙層密封槽3用于冷卻介質(zhì)的密封，單層或者雙層密封槽外側(cè)加工與密封底板6相配合的法蘭連接孔。完成金屬基板下表面的機(jī)械加工后，涂覆絕緣層和防水層，保證下表面的絕緣性。

為完成金屬基板中冷卻槽5內(nèi)冷卻介質(zhì)的有效密封，本發(fā)明采用雙層密封配合夾層抽氣的密封方式。如圖2所示實(shí)施例1，電子系統(tǒng)2的金屬基板下表面加工雙層密封槽3，密封槽內(nèi)可采用橡膠O型圈，實(shí)心絲圈例如錫絲、退火銅絲、銀絲、銦絲、鋁絲、金絲等軟金屬，彈性金屬例如空心金屬O型圈、C型圈等，或液態(tài)金屬等，密封圈根據(jù)實(shí)際需求及預(yù)緊力選擇。最后通過螺栓擰緊完成電子系統(tǒng)2的冷卻槽5與密封底板6之間的密封。雙層密封槽3中間加工夾層抽氣槽4，在密封底板6上安裝抽氣接管，連接機(jī)械泵，抽離可能從第一層密封泄漏出的冷卻介質(zhì)，進(jìn)一步保證密封效果。

對(duì)于邊長較大的電子系統(tǒng)2，邊緣壓緊不足以達(dá)到良好密封的效果，可在電子系統(tǒng)2的金屬基板中間加工一道中央密封槽3加強(qiáng)密封，如圖3所示實(shí)施例2，采用更為柔軟的材料作為密封圈完成密封。當(dāng)密冷卻介質(zhì)壓力過大，需減小金屬基板及密封底板6中心部分的變形量時(shí)，可在基板中心位置安裝緊固螺栓以增強(qiáng)中心位置壓緊力。

根據(jù)系統(tǒng)對(duì)冷卻介質(zhì)的漏率要求及冷卻介質(zhì)類型和壓力可以選擇更為實(shí)用的密封結(jié)構(gòu)，除以上介紹的雙層密封配合夾層抽氣結(jié)構(gòu)之外也可以選擇雙層密封結(jié)構(gòu)，或者單層密封結(jié)構(gòu)，如圖4所示實(shí)施例3。

以上均勻冷卻槽實(shí)施例均適用于功率相對(duì)均衡的電子系統(tǒng)，對(duì)于局部存在高功耗元件需要局部加強(qiáng)散熱的電子系統(tǒng)可以采用如圖5所示實(shí)施例4的非均勻冷卻槽5，在需要加強(qiáng)散熱區(qū)域增加冷卻槽密度的方法實(shí)現(xiàn)局部強(qiáng)化加熱。如圖5a，電子系統(tǒng)2的右側(cè)電子元器件較為集中，該側(cè)冷卻槽設(shè)計(jì)較為密集。冷卻槽5的設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際需要靈活調(diào)整，并不局限于所述實(shí)施例。圖5a為非均勻冷卻槽截面圖，圖5b為非均勻冷卻槽俯視圖。

以上實(shí)施例均將冷卻介質(zhì)導(dǎo)流槽開在電子系統(tǒng)基板上，也可如圖6實(shí)施例5所示，在電子系統(tǒng)2基板上銑出整體凹槽結(jié)構(gòu)55，在密封底板6上加工導(dǎo)流翅片7對(duì)冷卻介質(zhì)的流向進(jìn)行規(guī)劃，或?qū)?dǎo)流翅片7加工在電子系統(tǒng)2基板的整體凹槽5內(nèi)部。

以上實(shí)施例均為平面壓緊密封結(jié)構(gòu)，通過平面將密封圈在單層或者雙層密封槽、中央密封槽內(nèi)擠壓變形，達(dá)到密封效果，圖中以矩形槽為例，并不用于限制本發(fā)明，其他形狀密封槽，例如梯形槽、半圓槽、三角槽等均可以應(yīng)用于該密封結(jié)構(gòu)中，密封圈形狀也可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選取，例如圓形、矩形、方形、工字型等。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。