CN109545762A - 带散热器的功能芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带散热器的功能芯片，包括：功能芯片，设置于散热器内部的腔体中并固定在散热器散热翅面的背面，所述功能芯片的引脚从设置于散热器腔体侧面的引出端引出；散热器，为腔体结构，腔体的正面附着有散热翅面，所述腔体用于安放所述功能芯片，所述腔体的背面由金属盖板密封，所述腔体内填充有PCM变相材料层和急速导热材料层，所述急速导热材料层和所述功能芯片被所述PCM变相材料层包裹，所述PCM变相材料层用于作为所述功能芯片和所述急速导热材料层的绝缘层，所述急速导热材料层用于实现对所述功能芯片的导热。
Description
技术领域
本发明涉及功能芯片领域，尤其涉及一种带散热器的功能芯片。
背景技术
功能芯片为已封装的工作时能够产生大量热量，持续下去会导致芯片物理变形、材料化学变化甚至其它不可预测的问题，导致芯片无法正常工作。因此，功能芯片的散热问题，已经成为高性能计算发展的瓶颈，受到业内的广泛关注。目前，结构简单、合理，散热速度快、辐射少、使用寿命长的带散热器的功能芯片成为主流的研究方向。
功能芯片为已封装的工作时能够产生大量热量的功能芯片，目前部分散热器的散热结构较为复杂，散热器存在散热辐射较大或者散热速度不够以及使用寿命较短等问题，传统的散热器还远不能满足特定的需要，散热器的散热技术还有很大的提升空间。
发明内容
本发明实施例提供一种带散热器的功能芯片，用以解决现有技术中的上述问题。
本发明实施例提供一种带散热器的功能芯片，包括：
功能芯片，设置于散热器内部的腔体中并固定在散热器散热翅面的背面，所述功能芯片的引脚从设置于散热器腔体侧面的引出端引出；
散热器，为腔体结构，腔体的正面附着有散热翅面，所述腔体用于安放所述功能芯片，所述腔体的背面由金属盖板密封，所述腔体内填充有PCM变相材料层和急速导热材料层，所述急速导热材料层和所述功能芯片被所述PCM变相材料层包裹，所述PCM变相材料层用于作为所述功能芯片和所述急速导热材料层的绝缘层，所述急速导热材料层用于实现对所述功能芯片的导热。
优选地，在腔体设置有引出端的一侧为绝缘盖板，用于所述引脚与所述散热器之间的绝缘。
优选地，所述绝缘盖板为环氧树脂封装层。
优选地，所述功能芯片为：封装的单片机、可控硅、或MOS开关。
优选地，所述急速导热材料层所使用的材料包括：泡沫铜或泡沫铝。
优选地，所述散热器的材料为：铜或铝。
优选地，所述带散热器的功能芯片的长宽高分别为：50mm、40mm、15mm。
优选地，所述PCM变相材料层为常态固态状，与所述功能芯片对应的位置设置有型腔，用于放置所述功能芯片。
采用本发明实施例，解决了现有技术中容易出现芯片烧毁的问题本发明实施例的功能芯片结构简单、合理，散热速度快、辐射少、使用寿命长。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明实施例中功能芯片的分解结构示意图；
图2是本发明实施例中图1组装成品之后的示意图；
图3是本发明实施例中主管结构示意图；
图4是本发明实施例中图3的剖视结构示意图一；
图5是本发明实施例中图3的剖视结构示意图二。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明实施例提供了一种结构简单、合理，散热速度快、辐射少、使用寿命长的带散热器的功能芯片。包括散热器和功能芯片，本发明实施例将散热器与芯片结合为一体，散热器将芯片包裹在芯片外，将芯片固定在散热器内，散热器带有散热装置，该散热装置为翅型散热面，将芯片引脚从散热器中引出；散热装置由两种材料组成，PCM相变材料和极速导热体，因为极速导热材料不能直接与芯片粘接，所以采用分层粘接的方式，将极速导热材料与芯片通过PCM 相变材料层隔离。
功能芯片为无封装或封装的单片机或可控硅或MOS开关。极速导热材料为泡沫铜或泡沫铝，但不限于上述两种材料。散热器为铝或铜制成，散热装置一面有空腔，一面有散热装置，散热装置为密集的片状翅面，让芯片的引脚从空腔周围的引出端引出，腔体的背面通过金属盖板封闭。绝缘封盖为环氧树脂封装层，从而实现引脚与散热器绝缘。PCM相变材料层在很大的温度区间都呈固态，其对应功能芯片设有型腔。因为材料的不同，对温度的控制效果也不同，所以可以根据功能芯片的种类选择不同的相变材料。
以下结合附图，对本发明实施例的上述技术方案进行详细说明。
参见图1至图5所示，一种带散热器的功能芯片，包括散热装置1和功能芯片2，散热翅面11附着在散热装置1上，散热翅面11背面设有腔体，功率开关元件2设置在腔体内、并固定在散热翅面11背面，功能芯片2的引脚21伸出腔体12外、并与散热器1绝缘配合；腔体12内还设有PCM相变材料层3和极速导热材料4，PCM相变材料层3包裹在功能芯片2和极速导热材料4外，极速导热材料4与功率开关元件2的隔离是通过PCM相变材料层3实现的。
功能芯片2为封装的单片机或可控硅或MOS开关。极速导热材料4为泡沫铜或泡沫铝。散热装置1为铝或铜制成，腔体12为空腔，由一侧敞开，功能芯片2的引脚21从腔体12一侧伸出，腔体12的一侧设有绝缘盖板6，腔体12的背面通过金属盖板5封闭。绝缘封盖6为环氧树脂封装层。PCM相变材料层3 为常态呈固态状，其对应功能芯片2设有型腔31。带散热器的功能芯片长L、宽W、高H分别为50mm、40mm、15mm。
其工作原理是：功能芯片2工作过程中其热量达到PCM相变材料层3相变的温度时，PCM相变材料层3发生相变(从固态变为液态)，这是PCM相变材料层3将吸收或释放大量的潜热，从而使得功能芯片2快速降温，同时，PCM 相变材料层3释放的潜热经金属壳体传递至极速导热材料4，速导热材料4快速展平温度梯度，使得功能芯片2的温度快速降低；同时，功能芯片2的另一侧通过散热翅面11散热，以提高功能芯片2的使用寿命。如果有必要，散热翅面11还可以加置散热风扇。
上述功能芯片2也可以是无封装结构的，但是此结构适应于悬浮壳多管应用的场合使用。
综上所述，根据本发明实施例的功能芯片产生的热量能够迅速通过极速导热材料传到散热面上，因为PCM既有快速瞬态吸热功能，又能将芯片的热量迅速传给极速导热体，这对于该装置快速将高温点以面的形式散发出去，达到快速散热的目的。
本发明实施例的有益效果如下：
1、本发明实施例的功能芯片设置在散热体内，并且由PCM相变材料层 (PCM-PhaseChange Material，是指随温度变化而改变物力性质并能提供潜热的物质)包围，PCM一方面具有瞬态吸热的功能，另一方面可以将芯片在工作中产生的热量迅速传递至极速导热材料，因为极速导热材料的特质，能够迅速将高温均匀分摊，保证降低温度的及时性。
2、本发明实施例的散热体为金属材料制成，其接地时有效屏蔽功能芯片产生的电磁辐射。
3、本发明实施例的带散热器的功率开关元件的成本较封装器件加散热器件组合方式优。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种带散热器的功能芯片，其特征在于，包括：
功能芯片，设置于散热器内部的腔体中并固定在散热器散热翅面的背面，所述功能芯片的引脚从设置于散热器腔体侧面的引出端引出；
散热器，为腔体结构，腔体的正面附着有散热翅面，所述腔体用于安放所述功能芯片，所述腔体的背面由金属盖板密封，所述腔体内填充有PCM变相材料层和急速导热材料层，所述急速导热材料层和所述功能芯片被所述PCM变相材料层包裹，所述PCM变相材料层用于作为所述功能芯片和所述急速导热材料层的绝缘层，所述急速导热材料层用于实现对所述功能芯片的导热。
2.如权利要求1所述的带散热器的功能芯片，其特征在于，在腔体设置有引出端的一侧为绝缘盖板，用于所述引脚与所述散热器之间的绝缘。
3.如权利要求2所述的带散热器的功能芯片，其特征在于，所述绝缘盖板为环氧树脂封装层。
4.如权利要求1所述的带散热器的功能芯片，其特征在于，所述功能芯片为：封装的单片机、可控硅、或MOS开关。
5.如权利要求1所述的带散热器的功能芯片，其特征在于，所述急速导热材料层所使用的材料包括：泡沫铜或泡沫铝。
6.如权利要求1所述的带散热器的功能芯片，其特征在于，所述散热器的材料为：铜或铝。
7.如权利要求1所述的带散热器的功能芯片，其特征在于，所述带散热器的功能芯片的长宽高分别为：50mm、40mm、15mm。
8.如权利要求1所述的功能芯片，其特征在于，所述PCM变相材料层为常态固态状，与所述功能芯片对应的位置设置有型腔，用于放置所述功能芯片。
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2018
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