一种电子系统的自散热结构的制作方法

本发明涉及一种高效散热结构，尤其适用于电子系统的自散热。

背景技术：

现代工业环境中，随着生产技术日益精进、信息计算速度的突飞猛进、存储技术日益激增，涌现大量大功率系统用于实现控制、计算、传输等功能，例如内嵌大功率芯片或器件的电子系统。为确保大功率的电子系统正常运行，各种风冷、介质冷却热沉相继出现，将风冷翅片或者密封有散热介质的热沉通过焊接、压接、螺栓连接等方式实现与电子系统的紧密耦合，通过与热沉的热交换带走大功率系统的多余热量，实现电子系统的散热。

先前的封散热结构如图1所示，热沉22上开有冷却管道33，冷却板44在热沉22上焊接密封冷却管道33。电子系统11工作过程中，冷却管道33内通入循环冷却介质，电子系统11上产生的热量通过冷却板44与循环的冷却介质进行热交换，达到散热目的。这样的散热方式的主要问题在于，散热介质与散热器件之间通过冷却板44完成热耦合，其热耦合效果受制于冷却板44的加工、焊接均匀性，以及冷却板44与电子系统11之间的贴合程度。热沉22和冷却板44焊接过程中产生的热变形或不平整的焊接表面，在装配过程中造成电子系统11和冷却板44无法紧密贴合，从而在两板之间产生一部分空气夹层，在热交换过程中空气层的导热效率远远小于金属材料，影响热耦合效率。

技术实现要素：

本发明公开了一种电子系统的自散热结构，包括电子系统2、密封底板6，其中，所述电子系统2包括金属基板和电子元器件1，所述金属基板上表面布线、焊接所述电子元器件1，所述金属基板下表面加工出弯曲的冷却槽5，所述冷却槽5外侧加工单层或者双层密封槽3，所述单层或者双层密封槽3外侧加工与密封底板6相配合的法兰连接孔。

优选地，在电子系统2的金属基板中间加工一道中央密封槽3。

优选地，在双层密封槽3中间加工夹层抽气槽4，在密封底板6上安装抽气接管，连接机械泵，抽离从第一层密封泄漏出的冷却介质。

优选地，金属基板下表面的冷却槽5是均匀布置的冷却槽。

优选地，金属基板下表面的冷却槽5是非均匀布置的冷却槽，在需要加强散热区域增加冷却槽密度实现局部强化加热。

本发明还公开了一种电子系统的自散热结构，包括电子系统2、密封底板6，其中，所述电子系统2包括金属基板和电子元器件1，所述金属基板上表面布线、焊接所述电子元器件1，所述金属基板下表面加工出整体凹槽结构55；在密封底板6上加工导流翅片7对冷却介质的流向进行规划，或将导流翅片7加工在电子系统2基板的整体凹槽结构55内部；所述整体凹槽结构55外侧加工单层或者双层密封槽3，所述单层或者双层密封槽3外侧加工与密封底板6相配合的法兰连接孔。

优选地，单层或者双层密封槽、中央密封槽3内采用橡胶O型圈或者实心丝圈或者弹性金属，通过螺栓拧紧完成的密封。

本发明主要解决以下技术问题：(1)提供适合与散热介质直接接触的电子系统基板材料，采用金属材料作为电子系统的基板，金属材质热传导系数高，有利于高功率器件快速热交换；(2)将散热介质通道加工在电子系统基板中，使系统不再需要散热热沉，简化系统整体结构、减小体积、减轻重量，实现电子学系统的自散热功能；(3)实现电子系统基板中散热介质的密封；(4)实现电子系统的高功率器件的局部加强散热技术；(5)本发明在电子系统的金属基板上加工出散热介质通道或者散热介质导流结构，使散热介质在电子系统的金属基板内完成循环，即散热介质与电子系统直接接触，提高热交换效率，实现电子学系统的自散热功能。

附图说明

图1为：先前真空密封散热结构；

图2为：根据实施例1的电子系统的真空密封自散热结构；

图3为：根据实施例2的电子系统的真空密封自散热结构；

图4为：根据实施例3的电子系统的真空密封自散热结构；

图5为：根据实施例4的电子系统的真空密封自散热结构；

图6为：根据实施例5的电子系统的真空密封自散热结构。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作以详细的描述：

如图2所示，本发明公开了一种电子系统的自散热结构，在电子系统基板上加工散热介质槽，并充入循环流动的散热介质，散热介质在电子系统内部流动，直接与电子系统接触，提供良好的散热效率。

其中，电子系统2采用金属基板，一方面金属基板导热系数相比聚合物基板大，导热性能较好，另一方面金属材料基板便于加工散热介质通道，并且其表面良好的延展性便于散热介质的密封。金属基板厚度根据基板强度和冷却介质压力而定，建议金属基板厚度大于4mm。金属基板上表面布线、焊接电子元器件1，金属基板下表面加工冷却槽5，冷却槽5外侧加工单层或者双层密封槽3用于冷却介质的密封，单层或者双层密封槽外侧加工与密封底板6相配合的法兰连接孔。完成金属基板下表面的机械加工后，涂覆绝缘层和防水层，保证下表面的绝缘性。

为完成金属基板中冷却槽5内冷却介质的有效密封，本发明采用双层密封配合夹层抽气的密封方式。如图2所示实施例1，电子系统2的金属基板下表面加工双层密封槽3，密封槽内可采用橡胶O型圈，实心丝圈例如锡丝、退火铜丝、银丝、铟丝、铝丝、金丝等软金属，弹性金属例如空心金属O型圈、C型圈等，或液态金属等，密封圈根据实际需求及预紧力选择。最后通过螺栓拧紧完成电子系统2的冷却槽5与密封底板6之间的密封。双层密封槽3中间加工夹层抽气槽4，在密封底板6上安装抽气接管，连接机械泵，抽离可能从第一层密封泄漏出的冷却介质，进一步保证密封效果。

对于边长较大的电子系统2，边缘压紧不足以达到良好密封的效果，可在电子系统2的金属基板中间加工一道中央密封槽3加强密封，如图3所示实施例2，采用更为柔软的材料作为密封圈完成密封。当密冷却介质压力过大，需减小金属基板及密封底板6中心部分的变形量时，可在基板中心位置安装紧固螺栓以增强中心位置压紧力。

根据系统对冷却介质的漏率要求及冷却介质类型和压力可以选择更为实用的密封结构，除以上介绍的双层密封配合夹层抽气结构之外也可以选择双层密封结构，或者单层密封结构，如图4所示实施例3。

以上均匀冷却槽实施例均适用于功率相对均衡的电子系统，对于局部存在高功耗元件需要局部加强散热的电子系统可以采用如图5所示实施例4的非均匀冷却槽5，在需要加强散热区域增加冷却槽密度的方法实现局部强化加热。如图5a，电子系统2的右侧电子元器件较为集中，该侧冷却槽设计较为密集。冷却槽5的设计根据实际需要灵活调整，并不局限于所述实施例。图5a为非均匀冷却槽截面图，图5b为非均匀冷却槽俯视图。

以上实施例均将冷却介质导流槽开在电子系统基板上，也可如图6实施例5所示，在电子系统2基板上铣出整体凹槽结构55，在密封底板6上加工导流翅片7对冷却介质的流向进行规划，或将导流翅片7加工在电子系统2基板的整体凹槽5内部。

以上实施例均为平面压紧密封结构，通过平面将密封圈在单层或者双层密封槽、中央密封槽内挤压变形，达到密封效果，图中以矩形槽为例，并不用于限制本发明，其他形状密封槽，例如梯形槽、半圆槽、三角槽等均可以应用于该密封结构中，密封圈形状也可根据实际情况进行选取，例如圆形、矩形、方形、工字型等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。