CN101359604A - 一种加强芯片散热的方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种加强芯片散热的方法、装置及系统，所述方法为：在印刷电路板与芯片底部对应处开设通孔，所述通孔边缘不超出芯片边缘；在所述通孔处加装散热器，所述散热器与所述芯片底部连接进行散热。所述装置包括一种散热器，所述散热器至少包括基板和突起：所述突起固定在所述基板上表面，用于连接芯片底部和所述基板。本发明实施例通过在PCB上开设通孔加装散热器，并经由散热器与芯片底部连接的突起将芯片发散的热量转移到PCB外部的散热器上散发，提高了芯片底部的散热效率。

Description

一种加强芯片散热的方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及电子通信技术领域，尤其是涉及一种加强芯片散热的方法、装置及系统。

背景技术

对于一些采用QFP(Quad Flat Package，方块平面封装)、QFN(Quad FlatNo leads package，方形扁平无引脚封装)封装的芯片来说，PCB(Printed CircuitBoard，印刷电路板)强化芯片散热的效率高低，直接决定着芯片的使用效果和使用寿命。采用QFP封装的芯片的60％热量都是通过芯片底部进行散热的，因此，利用PCB处理好芯片底部的散热至关重要。

对于底部有裸露的铜片加强散热的芯片，可将正对芯片底部的PCB部分铺锡与裸露铜片焊接，然后在PCB上设置通孔散热；对于底部没有裸露铜片的芯片，可在PCB正对芯片底部的部分铺铜后再设置通孔进行散热；利用该通孔和空气受热后的密度差异，将芯片散发的热量导入PCB内部或者PCB另一侧进行散热。

在对现有技术的研究和实践过程中，本发明的发明人发现现有技术存在以下问题：

一般来说，PCB与外壳之间不容易产生空气对流，只能利用空气传导散热，空气导热率仅0.025W/(m*℃)；且PCB是由玻纤环氧树脂和铜组成的分层复合结构，整体的导热系数为各向异性，通常法线方向导热率一般不超过0.3W/(m*K)。因此，单纯依靠PCB和PCB上的通孔进行芯片散热，散热效率低。

发明内容

本发明实施例要解决的技术问题是提供一种加强芯片散热的方法、装置及系统，使得芯片底部散热效率提高。

为解决上述技术问题，本发明所提供的实施例是通过以下技术方案实现的：

一种加强芯片散热的方法：在印刷电路板与芯片底部对应处开设通孔，所述通孔边缘不超出芯片边缘；在所述通孔处加装散热器，所述散热器与所述芯片底部连接进行散热。

优选地，所述散热器与所述芯片底部连接进行散热具体为：

所述散热器与所述芯片底部通过固定在散热器基板上表面的突起连接进行散热。

优选地，所述散热器的基板下表面带有散热齿片。

优选地，所述在所述通孔处加装散热器进一步包括：在所述通孔的空隙里填充导热材料。

优选地，所述在所述通孔处加装散热器后还包括：在所述散热器基板下表面加装至少一个第二散热器。

一种散热器，至少包括基板和突起：所述突起固定在所述基板上表面，用于连接芯片底部和所述基板。

优选地，所述散热器的所述基板下表面固定有散热齿片。

一种印刷电路板，至少包括芯片和与芯片底部对应的通孔，所述通孔用于容纳散热器；所述芯片与散热器连接进行散热。

一种加强芯片散热的系统，包括印刷电路板和第一散热器：所述印刷电路板在与芯片底部对应处含有通孔，所述通孔边缘不超出芯片边缘；所述第一散热器通过印刷电路板上的通孔与芯片底部连接进行散热。

优选地，所述系统还包括第二散热器：所述第二散热器用于将第一散热器从芯片底部转移来的热量散发。

优选地，所述芯片与所述第一散热器之间和/或所述第一散热器与所述第二散热器之间填充有导热材料。

由上述技术方案可以看出，本发明实施例通过在PCB开设通孔加装散热器，并经由散热器与芯片底部连接的突起将芯片发散的热量转移到PCB外部的散热器上散发，提高了芯片底部的散热效率。

附图说明

图1是本发明实施例的实现环境架构示意图；

图2是本发明实施例一的方法流程示意图；

图3是本发明实施例散热器的结构示意图；

图4是本发明实施例散热器上突起的俯视图；

图5是本发明实施例散热器上散热齿片的俯视图；

图6是本发明实施例印刷电路板的结构示意图；

图7是本发明实施例加强芯片散热的系统结构示意图；

图8是本发明实施例加强芯片散热的另一种系统结构示意图；

图9是本发明实施例加强芯片散热的系统的第一散热器的俯视图。

具体实施方式

本发明具体实施方式提供了一种加强芯片散热的方法、装置及系统，通过在PCB开设通孔加装散热器，并经由散热器与芯片底部连接的突起将芯片发散的热量转移到PCB外部的散热器上散发，提高了芯片底部散热效率。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施方式是在PCB与芯片底部对应处开设通孔后加装散热器，散热器基板的上表面有与所述通孔形状相似，横截面面积略小于通孔面积的突起，用来与芯片底部相连接；基板下表面可带有散热齿片加强散热，散热齿片的形状和数量可根据芯片的散热量灵活变动，以提高芯片底部散热效率，形状可以是圆柱形、方形、锥形等，都不影响本发明实施例的实现。实施环境如图1所示，图1是本发明实施例的实施环境架构示意图，包括201芯片、202PCB的通孔、203散热器上的突起、204散热器的基板、205散热器的散热齿片。

其中，203散热器上的突起和205散热器的散热齿片固定在204散热器的基板上，203散热器上的突起与正对201芯片的底部的202 PCB上通孔的形状相似，横截面面积略小于通孔面积，所述突起的长度为芯片底部到散热器基板的垂直可用距离；205散热器的散热齿片的形状和排列可随201芯片的发热量以及实际应用环境灵活设计。

实施例一、参见图2详细说明，图2为本实施例一的方法流程示意图。

步骤301：在印刷电路板与芯片底部对应处开设通孔。

在印刷电路板与芯片底部对应处开设的通孔的大小及形状，可根据芯片底部尺寸、芯片发热功耗以及工业要求灵活设计，所述通孔边缘不超出芯片边缘。

因芯片发热量的60％以上从芯片底部散发，所以在印刷电路板与芯片底部对应处开设通孔，能以最大的效率散热。

步骤302：在所述通孔处加装散热器。

所述散热器至少包括基板、突起，还可包括散热齿片；

所述基板一般为扁平结构，上表面有与所述通孔形状相似的突起，所述突起的长度为芯片底部到散热器基板的垂直可用距离，横截面面积略小于通孔面积；下表面可带有散热齿片，所述散热齿片的形状和数量可根据芯片的散热量灵活变动，大大增加了散热器与空气的接触面积，提高散热效率。

可在突起顶部与芯片底部之间以及突起与PCB通孔之间填充导热材料，以消除芯片、PCB、散热器间的尺寸、形状公差带来的装配问题，加大接触面积，发挥更好的散热作用。

PCB内部因空间走线的限制及避免大规模的金属对EMC(ElectromagneticCompatibility，电磁兼容性)的影响，很难有大面积的连续金属存在，而本发明实施例散热器的基板一般为金属材料加工而成的板状物，能起到很好的将热量分散的作用。当然，基板也可以是采用其他导热材料制成。

实施例一通过在印刷电路板与芯片底部对应处开设通孔加装散热器，大大加强了芯片的散热效率；散热器的基板下表面可带有散热齿片，散热齿片的形状和排列可根据实际应用环境灵活设计，进一步提高散热效率。

上述实施例一使用单个散热器进行芯片散热，也可如实施例二所示，使用两个或两个以上的散热器进行芯片散热，散热效率将会更高。

实施例二：以第一散热器和第二散热器为例进行说明。

步骤401：在印刷电路板与芯片底部对应处开设通孔。

在PCB与芯片底部对应处开设的通孔的大小及形状，可根据芯片底部尺寸以及工业要求灵活设计，所述通孔边缘不超出芯片边缘。

步骤402：在所述通孔处加装第一散热器。

所述第一散热器的基板上表面固定有与所述通孔形状相似的突起，横截面面积略小于通孔面积，突起的长度为芯片底部到散热器基板的垂直可用距离；下表面可带有散热齿片，散热齿片的形状和排列可根据实际应用环境灵活设计，或者下表面也可以采用平面设计。

第一散热器基板上可带有螺孔，以方便与第二散热器紧固。

步骤403：在第一散热器基板下表面加装第二散热器。

所述第二散热器的基板上表面与所述第一散热器的下表面接触，之间可使用螺钉或者卡口方式紧固。

所述第二散热器的下表面可以是带有导热材料的平面，也可带有散热齿片，散热齿片的形状和数量可根据实际应用环境以及芯片的散热量灵活设计；也可以上下表面都带有散热齿片。

可在芯片底部与第一散热器突起顶部以及两个散热器之间的连接通道中填充一定量的导热材料，以消除芯片、PCB、散热器间的尺寸、形状公差带来的装配问题，加大接触面积，加快散热过程。

在PCB与外壳之间空间允许的情况下，还可在第二散热器下表面外继续增加其他散热器，或者扩大第二散热器基板面积，以达到更好的散热效果。

以上提供了一种加强芯片散热的方法，本发明实施例还提供一种散热器、一种电路板和一种加强芯片散热的系统。

一种散热器，参见图3，图3是本发明实施例散热器的结构示意图；如图3所示，散热器至少包括204基板和203突起：

203突起固定在204基板上表面，并与印刷电路板与芯片底部对应的通孔的形状相似，横截面面积略小于通孔面积，长度为芯片底部到散热器基板的垂直可用距离；用于连接芯片底部和基板204。

所述203突起可参见图4，图4是是本发明实施例散热器上突起的俯视图，所示的突起为与圆形的印刷电路板通孔相似的形状，横截面面积略小于所述通孔面积，以使得散热器与PCB更好地嵌合；长度为芯片底部到散热器基板的垂直可用距离，以使得散热器与芯片更好地贴合，更好地转移芯片散发的热量。

204基板下表面可固定有205散热齿片，请参见图5，图5是本发明实施例散热器上散热齿片的俯视图，所示的散热齿片的横截面形状为方形且排列成整齐的纵横阵列。205散热齿片的作用是将通过203突起转移过来的芯片热量散发出去，一般由金属材料冲击或机压成型，也可以是陶瓷、石墨等挤压或铸造成型，其形状和排列可根据实际应用环境以及芯片的发热量灵活设计，以达到更好的散热效果。

205散热齿片的形状和排列包括但不限于图3和图5所示，形状可以是圆柱形、方形、锥形等，横截面的形状可以是圆形、方形、菱形、多边形等，都不影响本发明实施例的实现。

所述204基板一般为扁平结构，主要是将与203突起连接的芯片底部发散的热量均匀分布到整个基板上，一般为金属材料加工而成，如铝合金、镁合金、铝镁合金等，也可以是其余导热材料制成的板状物。

所述203突起与205散热齿片固定在204基板上的方式包括螺钉固定、卡口固定等方式。

一种印刷电路板，参见图6，图6为本发明实施例印刷电路板的结构示意图，根据图6所示，印刷电路板至少包括201芯片和202通孔，202通孔用于容纳散热器；201芯片与所述散热器连接进行散热。

所述202通孔正对201芯片底部，通孔边缘不超出芯片边缘，形状和面积大小可根据实际应用环境灵活设计，以达到更好的散热效果，形状可以是圆形、方形、菱形、多边形等。

因芯片发热量的60％以上从芯片底部散发，所以在印刷电路板芯片底部对应处开设通孔，能最大效率地利用印刷电路板加强芯片散热。

一种加强芯片散热的系统，参见图7，图7是本发明实施例加强芯片散热的系统结构示意图，包括201芯片、202PCB通孔、203第一散热器上的突起、204第一散热器的基板。

根据图8所示，所述202PCB通孔位于与芯片底部对应处，边缘不超出201芯片边缘；所述203第一散热器上的突起与正对201芯片的底部的202PCB上通孔的形状相似，横截面面积略小于所述通孔面积，以使得第一散热器与PCB更好地嵌合；203第一散热器上的突起的长度为芯片底部到散热器基板的垂直可用距离，以使得散热器与芯片更好地贴合，更好地转移芯片热量。

204第一散热器上的基板一般为扁平结构，主要是将与203第一散热器上的突起连接的芯片底部发散的热量均匀分布到整个基板上。

第一散热器通过与芯片底部连接的203第一散热器上的突起将芯片散发的热量转移到散热器散发。

204第一散热器的基板可固定有205第一散热器上的散热齿片，所述205第一散热器上的散热齿片的作用是通过203第一散热器上的突起将转移过来的芯片热量散发，其形状和排列可根据实际应用环境以及201芯片的发热量灵活设计，以达到更好的散热效果。

204第一散热器上的散热器的基板上固定203第一散热器上的突起和205第一散热器的散热齿片的方式可使用螺钉或者卡口等机械方式。

203第一散热器上的突起与201芯片中间可填充一定量的206导热材料，使得突起与芯片间充分接触，以提高散热效率。

所述加强芯片散热的系统，参见图8，图8为本发明实施例加强芯片散热的系统结构示意图，还包括：207第二散热器的基板、208第二散热器的散热齿片、209第二散热器与第一散热器的连接通道；图8所示第一散热器以不带散热齿片的第一散热器为例。

其中，208第二散热器的散热齿片固定在207第二散热器的基板上；第一散热器和第二散热器之间通过209第二散热器与第一散热器的连接通道连接，208第二散热器的散热齿片的形状和排列可根据具体使用环境和201芯片的发热量灵活设计。

如图8所示，第二散热器通过螺钉或者卡口等机械方式固定在第一散热器基板下表面，图8所示209第二散热器与第一散热器的连接通道即固定第一散热器和第二散热器所使用的通道，该通道可以是螺钉通道、卡口通道或其他固定方式使用的通道，位置可灵活设计。

螺钉或卡口使用的通道的具体位置如图9所示，图9为本发明实施例加强芯片散热的系统中的第一散热器的俯视图，以使用螺钉的连接方式为例，包括203第一散热器上的突起、204第一散热器的基板、210螺孔。第二散热器与第一散热器可通过螺钉使用204第一散热器的基板四个角上的210螺孔相连接，螺孔的分布位置和形状可随实际应用环境、芯片发热量和基板的面积形状而灵活设计，不限于图9所示的位置和形状。

所述208第二散热齿片的作用是将通过203第一散热器上的突起转移过来的芯片热量散发，其形状和排列可根据实际应用环境以及201芯片的发热量灵活设计，散热齿片的形状可以是圆柱形、方形、锥形等，散热齿片横截面的形状可以是圆形、方形、菱形、多边形等，都不影响本发明实施例的实现；并且，208第二散热齿片可分布在207第二散热器的基板的上下表面，以更好的达到将通过突起转移过来的芯片热量散发的效果。

所述204第一散热器的基板和207第二散热器的基板一般为扁平结构，主要是将与203第一散热器上的突起连接的201芯片底部发散的热量均匀分布到整个基板上。

203第一散热器上的突起与201芯片之间，以及209第二散热器与第一散热器的连接通道内均可填充一定量的206导热材料，以消除芯片、PCB、散热器间的尺寸、形状公差带来的装配问题，使得突起与芯片间，第一散热器与第二散热器间充分接触，进一步提高散热效率。

另外，第二散热器外侧可再加装其他散热器，其他散热器与第二散热器的固定方式可参考第二散热器与第一散热器的固定方式，显然易见，加装其他散热器会得到更强的散热能力，更高的散热效率。

本发明实施例通过在PCB与芯片底部对应处开设通孔加装散热器，经由散热器与芯片底部连接的突起将芯片发散的热量转移到PCB外部的散热器上散发，大大提高了芯片底部的散热效率。

散热器基板下表面可带有散热齿片，散热齿片的形状和排列可根据实际应用环境灵活设计，更提高散热效率；可使用两个以上第二散热器进行芯片散热，散热效率更佳。

以上对本发明实施例所提供的一种加强芯片散热的方法、装置及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (11)

1、一种加强芯片散热的方法，其特征在于：

在印刷电路板与芯片底部对应处开设通孔，所述通孔边缘不超出芯片边缘；

在所述通孔处加装散热器，所述散热器与所述芯片底部连接进行散热。

2、根据权利要求1所述加强芯片散热的方法，其特征在于：

所述散热器与所述芯片底部连接进行散热具体为：

所述散热器与所述芯片底部通过固定在散热器基板上表面的突起连接进行散热。

3、根据权利要求1所述加强芯片散热的方法，其特征在于：

所述散热器的基板下表面带有散热齿片。

4、根据权利要求1至3任一项所述加强芯片散热的方法，其特征在于：

所述在所述通孔处加装散热器进一步包括：在所述通孔的空隙里填充导热材料。

5、根据权利要求1所述加强芯片散热的方法，其特征在于，还包括：

所述在所述通孔处加装散热器后还包括：在所述散热器基板下表面加装至少一个第二散热器。

6、一种散热器，其特征在于，至少包括基板和突起：

所述突起固定在所述基板上表面，用于连接芯片底部和所述基板。

7、根据权利要求6所述的散热器，其特征在于：

所述基板下表面固定有散热齿片。

8、一种印刷电路板，其特征在于：

至少包括芯片和与芯片底部对应的通孔，所述通孔用于容纳散热器；

所述芯片与散热器连接进行散热。

9、一种加强芯片散热的系统，其特征在于，包括印刷电路板和第一散热器：

所述印刷电路板在与芯片底部对应处含有通孔，所述通孔边缘不超出芯片边缘；

所述第一散热器通过印刷电路板上的通孔与芯片底部连接进行散热。

10、根据权利要求9所述的加强芯片散热的系统，其特征在于，还包括第二散热器：

所述第二散热器用于将第一散热器从芯片底部转移来的热量散发。

11、根据权利要求10所述的加强芯片散热的系统，其特征在于：

所述芯片与所述第一散热器之间和/或所述第一散热器与所述第二散热器之间填充有导热材料。

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