CN111954370B - Pcb板微流道散热嵌入结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种PCB板微流道散热嵌入结构，包括芯片、填料、焊球、PCB板与微流道散热器；在PCB板的上方设有芯片，在芯片的下表面和PCB板的上表面之间设有微流道散热器，在微流道散热器的外侧设有填料，在填料内设有焊球，微流道散热器的上表面与芯片的下表面相接，微流道散热器的下表面与PCB板的上表面相接，微流道散热器的外壁面与填料的内壁面相接；所述微流道散热器包括硅片、盖板与散热薄膜，在硅片上开设有流道槽，流道槽的槽口被盖板或者盖板与硅片覆盖而形成微流道，在硅片和/或盖板上固定有散热薄膜。本发明具有散热能力好、结构简单且易于制作等优点。

Description

PCB板微流道散热嵌入结构

技术领域

本发明属于半导体技术领域，本发明特别是涉及一种PCB板微流道散热嵌入结构。

背景技术

微波毫米波射频集成电路技术是现代国防武器装备和互联网产业的基础，随着智能通信、智能家居、智能物流、智能交通等“互联网+”经济的快速兴起，承担数据接入和传输功能的微波毫米波射频集成电路也存在巨大现实需求及潜在市场。

但是对于高频率的微系统，天线阵列的面积越来越小，且天线之间的距离要保持在某个特定范围，才能使整个模组具备优良的通信能力。但是对于射频芯片这种模拟器件芯片来讲，其面积不能像数字芯片一样成倍率的缩小，这样就会出现特高频率的射频微系统将没有足够的面积同时放置PA/LNA，需要把PA/LNA堆叠或者竖立放置。

这样散热结构就要采用更先进的液冷或者相变制冷工艺，一般都是用金属加工的方式做射频模组的底座，底座里面设置微流通道，采用焊接的工艺使模组固定在金属底座上完成芯片的放置。这种液冷工艺因为发热芯片跟散热流体之间热传递层数过多，散热效果不佳。近几年直接作用于芯片底部的微流道散热系统开始被广泛研究，微流道能够直接焊接在芯片底部，且每个芯片都有单独的供液系统，可以实现不同位置不同区域的芯片具有相同散热能力的功能，但是现有的微流道一般用金属或者硅材质制作，传热能力有限，尤其是在把热往翅片底端传导时，容易受微流道散热材质的影响。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种能有效提高散热能力好且结构简单、易于制作的PCB板微流道散热嵌入结构。

按照本发明提供的技术方案，所述PCB板微流道散热嵌入结构，包括芯片、填料、焊球、PCB板与微流道散热器；在PCB板的上方设有芯片，在芯片的下表面和PCB板的上表面之间设有微流道散热器，在微流道散热器的外侧设有填料，在填料内设有焊球，微流道散热器的上表面与芯片的下表面相接，微流道散热器的下表面与PCB板的上表面相接，微流道散热器的外壁面与填料的内壁面相接；

所述微流道散热器包括硅片、盖板与散热薄膜，在硅片上开设有流道槽，流道槽的槽口被盖板或者盖板与硅片覆盖而形成微流道，在硅片和/或盖板上固定有散热薄膜。

作为优选，所述微流道散热器包括在所述硅片上开设有呈间隔设置的流道槽，流道槽的槽口均朝上设置，相邻流道槽之间形成翅片，在翅片的上表面、流道槽的侧壁以及底面通过胶膜粘贴有散热薄膜；在盖板的下表面还固定有散热薄膜，所述盖板覆盖流道槽的槽口形成微流道，上下两层散热薄膜在所述翅片的上表面处固定在一起。

作为优选，所述微流道散热器包括在左右方向上呈紧密依靠的盖板与硅片，盖板位于最左侧，在每块硅片上均开设有流道槽，所有硅片上的流道槽的槽口统一朝向左侧，位于最左侧硅片上的流道槽被盖板覆盖而形成微流道，其余硅片上的流道槽被位于其左侧的硅片的覆盖而形成微流道，在对应于每个流道槽左侧的硅片的右侧壁和盖板的右侧壁上均固定有散热薄膜，散热薄膜覆盖硅片的整个右侧壁以及盖板的整个右侧壁。

作为优选，所述微流道散热器包括在左右方向上呈紧密依靠的盖板与硅片，盖板位于最右侧，在每块硅片上均开设有流道槽，所有硅片上的流道槽的槽口统一朝向右侧，位于最右侧硅片上的流道槽被盖板覆盖而形成微流道，其余硅片上的流道槽被位于其右侧的硅片覆盖而形成微流道，在对应于每个流道槽右侧的硅片的左侧壁和盖板的左侧壁上均固定有散热薄膜，散热薄膜覆盖硅片的整个左侧壁以及盖板的整个左侧壁。

作为优选，所述微流道散热器包括在左右方向上呈紧密依靠的盖板与硅片，盖板位于最左侧，在每块硅片上均开设有流道槽，所有硅片上的流道槽的槽口统一朝向左侧，位于最左侧硅片上的流道槽被盖板覆盖而形成微流道，其余硅片上的流道槽被位于其左侧的硅片的覆盖而形成微流道，在对应于每个流道槽左侧的硅片的右侧壁和盖板的右侧壁上均固定有散热薄膜，散热薄膜覆盖流道槽范围内的硅片的右侧壁以及盖板的右侧壁，在盖板与硅片的上表面还固定有散热薄膜。

作为优选，所述微流道散热器包括在左右方向上呈紧密依靠的盖板与硅片，盖板位于最右侧，在每块硅片上均开设有流道槽，所有硅片上的流道槽的槽口统一朝向右侧，位于最右侧硅片上的流道槽被盖板覆盖而形成微流道，其余硅片上的流道槽被位于其右侧的硅片的覆盖而形成微流道，在对应于每个流道槽右侧的硅片的左侧壁和盖板的左侧壁上均固定有散热薄膜，散热薄膜覆盖流道槽范围内的硅片的左侧壁以及盖板的左侧壁，在盖板与硅片的上表面还固定有散热薄膜。

作为优选，所述散热薄膜为厚度在1~100um的石墨烯散热薄膜或者碳纳米管散热薄膜。

作为优选，所述微流道的深度为1~500um、宽度为10~5000um。

本发明具有散热能力好、结构简单且易于制作等优点。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图。

图2是图1中微流道散热器的结构示意图。

图3是本发明实施例2的结构示意图。

图4是图3中微流道散热器的结构示意图。

图5是本发明实施例3的结构示意图。

图6是图5中微流道散热器的结构示意图。

图7是本发明实施例4的结构示意图。

图8是图7中微流道散热器的结构示意图。

图9是本发明实施例5的结构示意图。

图10是图9中微流道散热器的结构示意图。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

此外，在不同的实施例中可能使用重复的标号或标示。这些重复仅为了简单清楚地叙述本发明，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间具有任何关联性。

实施例1

一种PCB板微流道散热嵌入结构，如图1和图2所示，包括芯片1、填料2、焊球3、PCB板4与微流道散热器5；在PCB板4的上方设有芯片1，在芯片1的下表面和PCB板4的上表面之间设有微流道散热器5，在微流道散热器5的外侧设有填料2，在填料2内设有焊球3，微流道散热器5的上表面与芯片1的下表面相接，微流道散热器5的下表面与PCB板4的上表面相接，微流道散热器5的外壁面与填料2的内壁面相接；

所述微流道散热器5包括硅片51、盖板52与散热薄膜53，在硅片51上开设有流道槽，流道槽的槽口被盖板52或者盖板与硅片51覆盖而形成微流道54，在硅片51和盖板52上固定有散热薄膜53。

具体的，所述微流道散热器5包括在所述硅片51上开设有呈间隔设置的流道槽，流道槽的槽口均朝上设置，相邻流道槽之间形成翅片，在翅片的上表面、流道槽的侧壁以及底面通过胶膜55粘贴有散热薄膜53；在盖板52的下表面还固定有散热薄膜53，所述盖板52覆盖流道槽的槽口形成微流道54，上下两层散热薄膜53在所述翅片的上表面处固定在一起。

实施例1的PCB板微流道散热嵌入结构在实际使用过程中，芯片1工作时产生热量传导至盖板52与填料2上，传导至盖板52上的热量通过固定于其下表面的散热薄膜53传导至微流道内的冷却液体中，传导至填料2的热量进一步传导至硅片51上，传导至硅片51上的热量通过在翅片的上表面、流道槽的侧壁以及底面通过胶膜55粘贴的散热薄膜53传导至微流道内的冷却液体中，通过微流道内的冷却液体将芯片1工作时产生的热量带走，从而实现对芯片1的散热。

实施例2

一种PCB板微流道散热嵌入结构，如图3和图4所示，包括芯片1、填料2、焊球3、PCB板4与微流道散热器5；在PCB板4的上方设有芯片1，在芯片1的下表面和PCB板4的上表面之间设有微流道散热器5，在微流道散热器5的外侧设有填料2，在填料2内设有焊球3，微流道散热器5的上表面与芯片1的下表面相接，微流道散热器5的下表面与PCB板4的上表面相接，微流道散热器5的外壁面与填料2的内壁面相接；

所述微流道散热器5包括硅片51、盖板52与散热薄膜53，在硅片51上开设有流道槽，流道槽的槽口被盖板52或者盖板与硅片51覆盖而形成微流道54，在硅片51和盖板52上固定有散热薄膜53。

具体的，所述微流道散热器5包括在左右方向上呈紧密依靠的盖板52与硅片51，盖板52位于最左侧，在每块硅片51上均开设有流道槽，所有硅片51上的流道槽的槽口统一朝向左侧，位于最左侧硅片51上的流道槽被盖板52覆盖而形成微流道54，其余硅片51上的流道槽被位于其左侧的硅片51的覆盖而形成微流道54，在对应于每个流道槽左侧的硅片51的右侧壁和盖板52的右侧壁上均固定有散热薄膜53，散热薄膜53覆盖硅片51的整个右侧壁以及盖板52的整个右侧壁。

实施例2的PCB板微流道散热嵌入结构在实际使用过程中，芯片1工作时产生热量传导至硅片51、盖板52、散热薄膜53以及填料2上，并通过微流道54内的冷却液体将芯片1工作时产生的热量带走，从而实现对芯片1的散热。

实施例3

一种PCB板微流道散热嵌入结构，如图5和图6所示，包括芯片1、填料2、焊球3、PCB板4与微流道散热器5；在PCB板4的上方设有芯片1，在芯片1的下表面和PCB板4的上表面之间设有微流道散热器5，在微流道散热器5的外侧设有填料2，在填料2内设有焊球3，微流道散热器5的上表面与芯片1的下表面相接，微流道散热器5的下表面与PCB板4的上表面相接，微流道散热器5的外壁面与填料2的内壁面相接；

所述微流道散热器5包括硅片51、盖板52与散热薄膜53，在硅片51上开设有流道槽，流道槽的槽口被盖板52或者盖板与硅片51覆盖而形成微流道54，在硅片51和盖板52上固定有散热薄膜53。

具体的，所述微流道散热器5包括在左右方向上呈紧密依靠的盖板52与硅片51，盖板52位于最右侧，在每块硅片51上均开设有流道槽，所有硅片51上的流道槽的槽口统一朝向右侧，位于最右侧硅片51上的流道槽被盖板52覆盖而形成微流道54，其余硅片51上的流道槽被位于其右侧的硅片51覆盖而形成微流道54，在对应于每个流道槽右侧的硅片51的左侧壁和盖板52的左侧壁上均固定有散热薄膜53，散热薄膜53覆盖硅片51的整个左侧壁以及盖板52的整个左侧壁。

实施例3的PCB板微流道散热嵌入结构在实际使用过程中，芯片1工作时产生热量传导至硅片51、盖板52、散热薄膜53以及填料2上，并通过微流道54内的冷却液体将芯片1工作时产生的热量带走，从而实现对芯片1的散热。

实施例4

一种PCB板微流道散热嵌入结构，如图7和图8所示，包括芯片1、填料2、焊球3、PCB板4与微流道散热器5；在PCB板4的上方设有芯片1，在芯片1的下表面和PCB板4的上表面之间设有微流道散热器5，在微流道散热器5的外侧设有填料2，在填料2内设有焊球3，微流道散热器5的上表面与芯片1的下表面相接，微流道散热器5的下表面与PCB板4的上表面相接，微流道散热器5的外壁面与填料2的内壁面相接；

所述微流道散热器5包括硅片51、盖板52与散热薄膜53，在硅片51上开设有流道槽，流道槽的槽口被盖板52或者盖板与硅片51覆盖而形成微流道54，在硅片51和盖板52上固定有散热薄膜53。

具体的，所述微流道散热器5包括在左右方向上呈紧密依靠的盖板52与硅片51，盖板52位于最左侧，在每块硅片51上均开设有流道槽，所有硅片51上的流道槽的槽口统一朝向左侧，位于最左侧硅片51上的流道槽被盖板52覆盖而形成微流道54，其余硅片51上的流道槽被位于其左侧的硅片51的覆盖而形成微流道54，在对应于每个流道槽左侧的硅片51的右侧壁和盖板52的右侧壁上均固定有散热薄膜53，散热薄膜53覆盖流道槽范围内的硅片51的右侧壁以及盖板52的右侧壁，在盖板52与硅片51的上表面还固定有散热薄膜53。

实施例4的PCB板微流道散热嵌入结构在实际使用过程中，芯片1工作时产生热量传导至硅片51与盖板52上表面的散热薄膜53，再将热量传至硅片51、盖板52以及填料2上，并通过微流道54内的冷却液体将芯片1工作时产生的热量带走，从而实现对芯片1的散热。

实施例5

一种PCB板微流道散热嵌入结构，如图9和图10所示，包括芯片1、填料2、焊球3、PCB板4与微流道散热器5；在PCB板4的上方设有芯片1，在芯片1的下表面和PCB板4的上表面之间设有微流道散热器5，在微流道散热器5的外侧设有填料2，在填料2内设有焊球3，微流道散热器5的上表面与芯片1的下表面相接，微流道散热器5的下表面与PCB板4的上表面相接，微流道散热器5的外壁面与填料2的内壁面相接；

所述微流道散热器5包括硅片51、盖板52与散热薄膜53，在硅片51上开设有流道槽，流道槽的槽口被盖板52或者盖板与硅片51覆盖而形成微流道54，在硅片51和盖板52上固定有散热薄膜53。

所述微流道散热器5包括在左右方向上呈紧密依靠的盖板52与硅片51，盖板52位于最右侧，在每块硅片51上均开设有流道槽，所有硅片51上的流道槽的槽口统一朝向右侧，位于最右侧硅片51上的流道槽被盖板52覆盖而形成微流道54，其余硅片51上的流道槽被位于其右侧的硅片51的覆盖而形成微流道54，在对应于每个流道槽右侧的硅片51的左侧壁和盖板52的左侧壁上均固定有散热薄膜53，散热薄膜53覆盖流道槽范围内的硅片51的左侧壁以及盖板52的左侧壁，在盖板52与硅片51的上表面还固定有散热薄膜53。

实施例4的PCB板微流道散热嵌入结构在实际使用过程中，芯片1工作时产生热量传导至硅片51与盖板52上表面的散热薄膜53，再将热量传至硅片51、盖板52以及填料2上，并通过微流道54内的冷却液体将芯片1工作时产生的热量带走，从而实现对芯片1的散热。

本发明中，所述散热薄膜53为厚度在1~100um的石墨烯散热薄膜或者碳纳米管散热薄膜；微流道54的深度为1~500um、宽度为10~5000um；硅片51与盖板52的材质均为晶圆、有机材料或者无机材料。

对本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种PCB板微流道散热嵌入结构，其特征是：包括芯片（1）、填料（2）、焊球（3）、PCB板（4）与微流道散热器（5）；在PCB板（4）的上方设有芯片（1），在芯片（1）的下表面和PCB板（4）的上表面之间设有微流道散热器（5），在微流道散热器（5）的外侧设有填料（2），在填料（2）内设有焊球（3），微流道散热器（5）的上表面与芯片（1）的下表面相接，微流道散热器（5）的下表面与PCB板（4）的上表面相接，微流道散热器（5）的外壁面与填料（2）的内壁面相接；

所述微流道散热器（5）包括硅片（51）、盖板（52）与散热薄膜（53），在硅片（51）上开设有流道槽，流道槽的槽口被盖板（52）或者盖板与硅片（51）覆盖而形成微流道（54），在硅片（51）和/或盖板（52）上固定有散热薄膜（53）。

2.根据权利要求1所述的PCB板微流道散热嵌入结构，其特征是：所述微流道散热器（5）包括在所述硅片（51）上开设有呈间隔设置的流道槽，流道槽的槽口均朝上设置，相邻流道槽之间形成翅片，在翅片的上表面、流道槽的侧壁以及底面通过胶膜（55）粘贴有散热薄膜（53）；在盖板（52）的下表面还固定有散热薄膜（53），所述盖板（52）覆盖流道槽的槽口形成微流道（54），上下两层散热薄膜（53）在所述翅片的上表面处固定在一起。

3.根据权利要求1所述的PCB板微流道散热嵌入结构，其特征是：所述微流道散热器（5）包括在左右方向上呈紧密依靠的盖板（52）与硅片（51），盖板（52）位于最左侧，在每块硅片（51）上均开设有流道槽，所有硅片（51）上的流道槽的槽口统一朝向左侧，位于最左侧硅片（51）上的流道槽被盖板（52）覆盖而形成微流道（54），其余硅片（51）上的流道槽被位于其左侧的硅片（51）的覆盖而形成微流道（54），在对应于每个流道槽左侧的硅片（51）的右侧壁和盖板（52）的右侧壁上均固定有散热薄膜（53），散热薄膜（53）覆盖硅片（51）的整个右侧壁以及盖板（52）的整个右侧壁。

4.根据权利要求1所述的PCB板微流道散热嵌入结构，其特征是：所述微流道散热器（5）包括在左右方向上呈紧密依靠的盖板（52）与硅片（51），盖板（52）位于最右侧，在每块硅片（51）上均开设有流道槽，所有硅片（51）上的流道槽的槽口统一朝向右侧，位于最右侧硅片（51）上的流道槽被盖板（52）覆盖而形成微流道（54），其余硅片（51）上的流道槽被位于其右侧的硅片（51）覆盖而形成微流道（54），在对应于每个流道槽右侧的硅片（51）的左侧壁和盖板（52）的左侧壁上均固定有散热薄膜（53），散热薄膜（53）覆盖硅片（51）的整个左侧壁以及盖板（52）的整个左侧壁。

5.根据权利要求1所述的PCB板微流道散热嵌入结构，其特征是：所述微流道散热器（5）包括在左右方向上呈紧密依靠的盖板（52）与硅片（51），盖板（52）位于最左侧，在每块硅片（51）上均开设有流道槽，所有硅片（51）上的流道槽的槽口统一朝向左侧，位于最左侧硅片（51）上的流道槽被盖板（52）覆盖而形成微流道（54），其余硅片（51）上的流道槽被位于其左侧的硅片（51）的覆盖而形成微流道（54），在对应于每个流道槽左侧的硅片（51）的右侧壁和盖板（52）的右侧壁上均固定有散热薄膜（53），散热薄膜（53）覆盖流道槽范围内的硅片（51）的右侧壁以及盖板（52）的右侧壁，在盖板（52）与硅片（51）的上表面还固定有散热薄膜（53）。

6.根据权利要求1所述的PCB板微流道散热嵌入结构，其特征是：所述微流道散热器（5）包括在左右方向上呈紧密依靠的盖板（52）与硅片（51），盖板（52）位于最右侧，在每块硅片（51）上均开设有流道槽，所有硅片（51）上的流道槽的槽口统一朝向右侧，位于最右侧硅片（51）上的流道槽被盖板（52）覆盖而形成微流道（54），其余硅片（51）上的流道槽被位于其右侧的硅片（51）的覆盖而形成微流道（54），在对应于每个流道槽右侧的硅片（51）的左侧壁和盖板（52）的左侧壁上均固定有散热薄膜（53），散热薄膜（53）覆盖流道槽范围内的硅片（51）的左侧壁以及盖板（52）的左侧壁，在盖板（52）与硅片（51）的上表面还固定有散热薄膜（53）。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的PCB板微流道散热嵌入结构，其特征是：所述散热薄膜（53）为厚度在1~100um的石墨烯散热薄膜或者碳纳米管散热薄膜。

8.根据权利要求1至6任意一项所述的PCB板微流道散热嵌入结构，其特征是：所述微流道（54）的深度为1~500um、宽度为10~5000um。

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