CN106304811A - 一种电子***的自散热结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子***的自散热结构，包括电子***、密封底板，其中，所述电子***包括金属基板和电子元器件，所述金属基板上表面布线、焊接所述电子元器件，所述金属基板下表面加工出弯曲的冷却槽，所述冷却槽外侧加工单层或者双层密封槽，所述单层或者双层密封槽外侧加工与密封底板相配合的法兰连接孔。本发明简化***整体结构、减小体积、减轻重量提高热交换效率，实现电子学***的自散热功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种高效散热结构，尤其适用于电子***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***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***。为确保大功率的电子***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***的紧密耦合，通过与热沉的热交换带走大功率***的多余热量，实现电子***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***11工作过程中，冷却管道33内通入循环冷却介质，电子***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***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***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。
发明内容
本发明公开了一种电子***的自散热结构，包括电子***2、密封底板6，其中，所述电子***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***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***的自散热结构，包括电子***2、密封底板6，其中，所述电子***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***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***基板材料，采用金属材料作为电子***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***基板中，使***不再需要散热热沉，简化***整体结构、减小体积、减轻重量，实现电子学***的自散热功能；(3)实现电子***基板中散热介质的密封；(4)实现电子***的高功率器件的局部加强散热技术；(5)本发明在电子***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***的金属基板内完成循环，即散热介质与电子***直接接触，提高热交换效率，实现电子学***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***的真空密封自散热结构；
图3为：根据实施例2的电子***的真空密封自散热结构；
图4为：根据实施例3的电子***的真空密封自散热结构；
图5为：根据实施例4的电子***的真空密封自散热结构；
图6为：根据实施例5的电子***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***的自散热结构，在电子***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***内部流动，直接与电子***接触，提供良好的散热效率。
其中，电子***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***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***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***2，边缘压紧不足以达到良好密封的效果，可在电子***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***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***，对于局部存在高功耗元件需要局部加强散热的电子***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***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***基板上，也可如图6实施例5所示，在电子***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***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。
Claims (7)
1.一种电子***的自散热结构，包括电子***(2)、密封底板(6)，其中，所述电子***(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)外侧加工有与密封底板(6)相配合的法兰连接孔。
2.如权利要求1所述的自散热结构，其特征在于，在电子***(2)的金属基板中间加工一道中央密封槽(3)。
3.如权利要求1所述的自散热结构，其特征在于，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。
4.如权利要求1所述的自散热结构，其特征在于，金属基板下表面的冷却槽(5)是均匀布置的冷却槽。
5.如权利要求1所述的自散热结构，其特征在于，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。
6.一种电子***的自散热结构，包括电子***(2)、密封底板(6)，其中，所述电子***(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***(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。
7.如权利要求1-6中任一项所述的自散热结构，其特征在于，单层或者双层密封槽、中央密封槽内采用橡胶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。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhang Luosha Inventor after: Wu Xiaobin Inventor after: Wang Kuibo Inventor after: Chen Jinxin Inventor after: Luo Yan Inventor after: Xie Wanlu Inventor after: Zhou Yi Inventor after: Wang Yu Inventor after: Cui Huirong Inventor before: Wu Xiaobin Inventor before: Zhang Luosha Inventor before: Wang Kuibo Inventor before: Chen Jinxin Inventor before: Luo Yan Inventor before: Xie Wanlu Inventor before: Zhou Yi Inventor before: Wang Yu Inventor before: Cui Huirong |
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200909 Address after: 100029 Beijing city Chaoyang District Beitucheng West Road No. 3 Patentee after: Institute of Microelectronics of the Chinese Academy of Sciences Address before: 100190, No. 19 West Fourth Ring Road, Beijing, Haidian District Patentee before: Aerospace Information Research Institute,Chinese Academy of Sciences Effective date of registration: 20200909 Address after: 100190, No. 19 West Fourth Ring Road, Beijing, Haidian District Patentee after: Aerospace Information Research Institute,Chinese Academy of Sciences Address before: 100094, No. 9 Deng Nan Road, Beijing, Haidian District Patentee before: Academy of Opto-Electronics, Chinese Academy of Sciences |
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| TR01 | Transfer of patent right |