一种高热流密度器件

文档序号:1955596 发布日期:2021-12-10 浏览:22次 >En<

阅读说明:本技术 一种高热流密度器件 (High heat flux density device ) 是由 李建卫 陈宇 于 2021-09-27 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种高热流密度器件,包括热扩展元件,热扩展元件通过多个焊接件与芯片的芯片结相连,芯片连接在封装基板上;芯片与热扩展元件形状规格相适配,贴合热扩展元件内侧壳体,热扩展原件内部设有真空腔体和毛细结构。本发明与现有技术相比的优点在于:对芯片热量过于集中的问题进行改善,降低芯片热流密度同时避免较高的成本,进而提升提升芯片的功作效率;次要目的减小芯片热量传输到外部热阻,在对芯片进行散热时更快的将芯片内的热量传输出去。(The invention discloses a high heat flux device, which comprises a heat expansion element, wherein the heat expansion element is connected with a chip junction of a chip through a plurality of welding pieces, and the chip is connected on a packaging substrate; the chip is matched with the shape and the specification of the heat expansion element and is attached to the shell on the inner side of the heat expansion element, and a vacuum cavity and a capillary structure are arranged inside the heat expansion element. Compared with the prior art, the invention has the advantages that: the problem of over-concentration of the heat of the chip is solved, the heat flux density of the chip is reduced, high cost is avoided, and the work efficiency of the chip is improved; the secondary purpose is to reduce the heat transfer from the chip to the external thermal resistance and to transfer the heat in the chip out more quickly when the chip is cooled.)

一种高热流密度器件

技术领域

本发明涉及芯片,具体是指一种高热流密度器件。

背景技术

在芯片发展过程中,芯片集成度越来越高,尺寸越来越小,而相应的功率却越来越大,自己产生的热量越来越大,导致芯片表面的热流密度越来越高,从芯片结点到封装外壳之间温差越来越大;一方面是芯片产生废热大,另外一方面芯片封装内使得芯片废热传输出外部散热的热阻较高;采用传统的塑料封装无法达到芯片发展趋势要求;采用陶瓷封装的高纯基础材料、陶瓷烧结设备及其工艺目前与国际巨头差异还很巨大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是目前芯片在封装方式上存在不足,导致芯片封装效率低且芯片产品下降,不满足生产需求。

为解决上述技术问题,本发明提供的技术方案为:一种高热流密度器件,包括热扩展元件,热扩展元件通过多个焊接件与芯片的芯片结相连,芯片连接在封装基板上;芯片与热扩展元件形状规格相适配,贴合热扩展元件内侧壳体,热扩展原件内部设有真空腔体和毛细结构。

本发明与现有技术相比的优点在于:对芯片热量过于集中的问题进行改善,降低芯片热流密度同时避免较高的成本,进而提升提升芯片的功作效率;次要目的减小芯片热量传输到外部热阻,在对芯片进行散热时更快的将芯片内的热量传输出去。

作为改进,热扩展元件采用焊接的连接方式,芯片采用封装的方式,热扩展元件和芯片紧密贴合可以将芯片产生的废热扩展整个热扩展元件的表面。

附图说明

图1是一种高热流密度器件的芯片封装示意图。

图2是一种高热流密度器件的焊接示意图。

图3是一种高热流密度器件的内部结构示意图。

如图所示:1、芯片,2、封装基板,3、焊接件,4、热扩展元件,5、芯片结,6、毛细结构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

本发明在具体实施时,一种高热流密度器件,包括热扩展元件4,所述热扩展元件4通过多个焊接件3与芯片1的芯片结5相连,所述芯片1连接在封装基板2上;所述芯片1与热扩展元件4形状规格相适配,贴合热扩展元件4内侧壳体,热扩展原件4内部设有真空腔体和毛细结构6。

所述热扩展元件4采用焊接的连接方式,芯片1采用封装的方式,热扩展元件4和芯片1紧密贴合可以将芯片1产生的废热扩展整个热扩展元件4的表面。

本发明的工作原理:本申请目的在于提供一种高热流密度器件封装技术方案,其系用于芯片热量过于集中的改善,藉由创新封装方案的角度,降低芯片热流密度同时避免较高的成本,进而提升提升芯片的功作效率;次要目的减小芯片热量传输到外部热阻,在对芯片进行散热时更快的将芯片内的热量传输出去。

此热流密度器件封装技术方案中的封装材料为一高导热扩展元件,热扩展元件内部是一个具备毛细结构的于真空结构,内部毛细结构中储存有高纯液体,在吸热后能够在比常压下的沸点低很多比如水可以在℃即可高效地工作的情况下进行汽-液相变,蒸汽遇冷能够由蒸汽状态相变为液体,在汽-液相变过程中实现放热或吸热,整个过程不需要额外的机械功,因为该热扩展元件内部存在气-液相变过程,本身具备将热从点扩散至面的均温效果,有效导热系数w/mk以上,可实现热扩展元件本体热阻可降至.~.W/℃。

上述的高导热扩展元件可以根据芯片的尺寸大小,制造与之匹配的高导热扩展元件,该元件经过焊接,将芯片进行封装;使该元件和芯片紧密贴合可以将芯片产生的废热扩展至芯片阵列的顶面和底面及其四周围成的整个热扩展元件的表面,再结合外部允许的空间将热量散到环境中去;同时此封装方案根据芯片散热的需求,导热扩展元性能上经过特殊的设计与加工,结构上调整导热扩展元件的大小能够适用更高的热流密度的芯片;高导热扩展元件可以实现热流密度达到W/cm的器件取热和散热,目前已经成功开发了W/cm,W/cm的热扩展元件;同时此封装方案根据芯片制造商的需求,可以进行不同的封装方式,在基板上将芯片的导线接出,也可只封装上、前后、左右个面适用更多的应用场景。

本申请不仅限于芯片封装,可以应用于不同的发热元件上,但结构及原理不变。

此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征,在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”,“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

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