CN112804817A - 一种芯片散热结构 - Google Patents

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朱海波
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Abstract

本发明提供了一种芯片散热结构，包括：电路板，电路板上设置有安装槽；内嵌铜板，内嵌铜板设置在安装槽内，内嵌铜板上设置绝缘层，绝缘层上设置有线路层；芯片，芯片设置在线路层上；屏蔽罩，屏蔽罩套设在芯片上；散热铜板，散热铜板穿过屏蔽罩设置在芯片上；石墨烯薄膜层，石墨烯薄膜层覆盖在屏蔽罩上；导热硅胶，导热硅胶设置在石墨烯薄膜层上；散热片，散热片设置在导热硅胶上。该芯片散热结构将内嵌铜板嵌入到了线路板中，能够快速的传导芯片的晶元温度，并利用线路板正反面的散热面积差加强空气的对流，进一步提升散热的效率。这种散热结构能够适用于多种使用场景，比直接使用铜或者铝合金为基材的线路板的优势更为明显，且成本低廉。

Description

一种芯片散热结构
技术领域
本发明涉及散热领域，具体涉及一种芯片散热结构。
背景技术
由于半导体科技的快速发展，芯片集成的功能越来越多，使得芯片的运行速率和速度也在不断上升，但是芯片的尺寸却越来越小，因此，芯片所产生的热量也随之增多，而且由于高度集成，让芯片的构造也比较的密集，从而导致芯片产生的热量更不容易扩散。为了保证芯片能正常的运行，必须及时排出芯片产生的大量热量。因此，设计一款高效的芯片散热结构就成为目前行业里工程师们的重要研究课题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术芯片由于高度集成、结构复杂从而导致产生的热量无法及排出的技术缺陷，提供一种芯片散热结构。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种芯片散热结构，包括：电路板，电路板上设置有安装槽；内嵌铜板，内嵌铜板设置在安装槽内，内嵌铜板上设置绝缘层，绝缘层上设置有线路层；芯片，芯片设置在线路层上；屏蔽罩，屏蔽罩套设在芯片上；散热铜板，散热铜板穿过屏蔽罩设置在芯片上；石墨烯薄膜层，石墨烯薄膜层覆盖在屏蔽罩上；导热硅胶，导热硅胶设置在石墨烯薄膜层上；散热片，散热片设置在导热硅胶上。
在本发明提供的芯片散热结构中，还可以具有这样的特征：屏蔽罩的材质为洋白铜，包括屏蔽罩支架与屏蔽罩面板。
在本发明提供的芯片散热结构中，还可以具有这样的特征：屏蔽罩支架的上方具有开口，屏蔽罩面板的形状与开口相匹配，屏蔽罩面板通过开口卡在屏蔽罩支架上。
在本发明提供的芯片散热结构中，还可以具有这样的特征：屏蔽罩面板上开设有贯穿孔，散热铜板通过贯穿孔设置在芯片上。
在本发明提供的芯片散热结构中，还可以具有这样的特征：散热铜板与芯片之间设置有银浆胶。
在本发明提供的芯片散热结构中，还可以具有这样的特征：内嵌铜板包括第一铜板和第二铜板。
在本发明提供的芯片散热结构中，还可以具有这样的特征：第一铜板的面积大于第二铜板的面积。
在本发明提供的芯片散热结构中，还可以具有这样的特征：第二铜板的一面朝向安装槽设置，第一铜板贴合第二铜板的另一面设置。
在本发明提供的芯片散热结构中，还可以具有这样的特征：散热片的材质为铝合金，包括散热底座以及多个设置在散热底座上的散热鳍片，散热底座的底面积大于电路板的面积；散热鳍片的两侧均为由多个凹凸形成的波浪形结构。
在本发明提供的芯片散热结构中，还可以具有这样的特征：内嵌铜板与散热铜板的材质均为红铜。
本发明的有益效果在于：
在本发明的芯片散热结构中，电路板中内嵌有内嵌铜板，内嵌铜板上设置有线路层，芯片设置在内嵌铜板的线路层上，屏蔽罩放置在芯片上，散热铜板穿过屏蔽罩设置在芯片上，之后依次在散热铜板上设置石墨烯薄膜层、导热硅胶以及散热片。由于将内嵌铜板嵌入到了线路板中，使其能够快速的传导芯片的晶元温度，并利用线路板正反面的散热面积差加强空气的对流，进一步提升散热的效率。这种散热结构能够适用于多种使用场景，比直接使用铜或者铝合金为基材的线路板的优势更为明显，且成本低廉。另外，该散热结构还设置了屏蔽罩以及在屏蔽罩外设置有石墨烯薄膜层，这样的结构使得屏蔽罩不仅能够屏蔽高频信号的作用，使芯片不受到电子射频的干扰，而且也能起到散热的作用。
另外，石墨烯薄膜层上设置有导热硅胶以及散热片，散热片包括底座和散热鳍片，底座的底面积大于电路板的面积，散热鳍片的两侧为波浪形结构，所以，导热硅胶将热传递到表面涂层石墨烯的散热片上，石墨烯的特性能快速的将热均匀的传导到散热片的每一个散热鳍片上，利用散热片底座比较大的底面积以及散热鳍片的波浪形的表面积，确保芯片的温度在正常的工作范围内。
此外，散热铜板与芯片之间还设置有银浆胶，能够快速的将芯片封装壳体的温度传导出来。
不仅如此，内嵌铜板包括第一铜板和第二铜板，且第一铜板的面积要大于第二铜板的面积，第二铜板朝向线路板的安装槽设置，第一铜板贴合第二铜板的另一面设置，这样的结构更加方便线路板的压合，且压合后的结构强度更高。
附图说明
图1是本发明的芯片散热结构的结构示意图；
图2是本发明的芯片散热结构的剖视图；
图3是本发明的芯片散热结构的局部剖视图；
图4是本发明的内嵌铜板的结构示意图；
图5是本发明的内嵌铜板的结构示意图；
图6是本发明的散热片的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1～6所示，芯片散热铜板用于对芯片进行散热，包括线路板10、内嵌铜板20、线路层30、芯片40、屏蔽罩50、银浆胶60、散热铜板70、石墨烯薄膜层80、导热硅胶90以及散热片100。
线路板10为FR4线路板。线路板10的中间位置处开设有安装槽11。
内嵌铜板20设置在安装槽11内部，材质采用高导热率的红铜，红铜的导热率为386.4w/(m.k)。内嵌铜板20上设置有绝缘层。如图4、5所示，内嵌铜板20包括第一铜板21和第二铜板22。第一铜板21的面积大于第二铜板22的面积，第二铜板22设置在第一铜板21的中心处。然后按照第二铜板22朝向安装槽11的方向将内嵌铜板20安装在安装槽11内部，使得装好的内嵌铜板20的第二铜板22的一面朝向安装槽11，另一面与第一铜板21的下表面贴合，第一铜板21的上表面与线路板10的上表面齐平。
线路层30依据印刷电路板工艺附着在线路板10上的绝缘层上。
芯片40设置在线路层30上。
屏蔽罩50采用高导热率的洋白铜材质，包括屏蔽罩支架51和屏蔽罩面板52。
屏蔽罩支架51为上、下均具有开口的框架结构，且面积大于芯片40的面积。屏蔽罩支架51罩在芯片40上。
屏蔽罩面板52的形状与屏蔽罩支架51上方的开口形状一样，屏蔽罩面板52通过屏蔽罩支架51上方的开口开在屏蔽罩支架51上，正好将芯片40罩起来。屏蔽罩面板52上位于芯片40的位置开设有贯穿孔53。
银浆胶60穿过贯穿孔53贴合在芯片40上方，面积与芯片40的面积一样。
散热铜板70的材质采用导热率为386.4w/(m.k)的高导热率的红铜材质。散热铜板70穿过贯穿孔53设置在银浆胶60上。散热铜板70的上表面与贯穿孔53的上表面齐平。散热铜板70、银浆胶60的面积与贯穿孔53的面积一样。
石墨烯薄膜层80的面积与屏蔽罩面板52的面积一样，铺设在屏蔽罩面板52上。
导热硅胶90涂抹在石墨烯薄膜层80上。
散热片100设置导热硅胶90上，采用铝合金材质制备得到。如图6所示，散热片100包括底座101以及多个设置在底座101上的散热鳍片102。
底座101的底面设置在导热硅胶上。多个散热鳍片102按照一定的间隔设置在底座101的上表面。多个散热鳍片102的形状一样。以其中一个为例进行详细阐述。散热鳍片102的两侧均为由多个凹凸形成的波浪形结构，这种波浪形结构能够大大地增加散热鳍片102的表面积，提升散热片100的散热能力。
根据上述实施例中的芯片散热结构中，电路板中内嵌有内嵌铜板，内嵌铜板上设置有线路层，芯片设置在内嵌铜板的线路层上，屏蔽罩放置在芯片上，散热铜板穿过屏蔽罩设置在芯片上，之后依次在散热铜板上设置石墨烯薄膜层、导热硅胶以及散热片。由于将内嵌铜板嵌入到了线路板中，使其能够快速的传导芯片的晶元温度，并利用线路板正反面的散热面积差加强空气的对流，进一步提升散热的效率。这种散热结构能够适用于多种使用场景，比直接使用铜或者铝合金为基材的线路板的优势更为明显，且成本低廉。另外，该散热结构还设置了屏蔽罩以及在屏蔽罩外设置有石墨烯薄膜层，这样的结构使得屏蔽罩不仅能够屏蔽高频信号的作用，使芯片不受到电子射频的干扰，而且也能起到散热的作用。
另外，石墨烯薄膜层上设置有导热硅胶以及散热片，散热片包括底座和散热鳍片，底座的底面积大于电路板的面积，散热鳍片的两侧为波浪形结构，所以，导热硅胶将热传递到表面涂层石墨烯的散热片上，石墨烯的特性能快速的将热均匀的传导到散热片的每一个散热鳍片上，利用散热片底座比较大的底面积以及散热鳍片的波浪形的表面积，确保芯片的温度在正常的工作范围内。
此外，散热铜板与芯片之间还设置有银浆胶，能够快速的将芯片封装壳体的温度传导出来。
不仅如此，内嵌铜板包括第一铜板和第二铜板，且第一铜板的面积要大于第二铜板的面积，第二铜板朝向线路板的安装槽设置，第一铜板贴合第二铜板的另一面设置，这样的结构更加方便线路板的压合，且压合后的结构强度更高。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求极其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种芯片散热结构，其特征在于，包括：
电路板，所述电路板上设置有安装槽；
内嵌铜板，所述内嵌铜板设置在所述安装槽内，所述内嵌铜板上设置绝缘层，所述绝缘层上设置有线路层；
芯片，所述芯片设置在所述线路层上；
屏蔽罩，所述屏蔽罩套设在所述芯片上；
散热铜板，所述散热铜板穿过所述屏蔽罩设置在所述芯片上；
石墨烯薄膜层，所述石墨烯薄膜层覆盖在所述屏蔽罩上；
导热硅胶，所述导热硅胶设置在所述石墨烯薄膜层上；
散热片，所述散热片设置在所述导热硅胶上。
2.根据权利要求1所述的芯片散热结构，其特征在于：
所述屏蔽罩的材质为洋白铜，包括屏蔽罩支架与屏蔽罩面板。
3.根据权利要求2所述的芯片散热结构，其特征在于：
所述屏蔽罩支架的上方具有开口，
所述屏蔽罩面板的形状与所述开口相匹配，所述屏蔽罩面板通过所述开口卡在所述屏蔽罩支架上。
4.根据权利要求3所述的芯片散热结构，其特征在于：
所述屏蔽罩面板上开设有贯穿孔，
所述散热铜板通过所述贯穿孔设置在所述芯片上。
5.根据权利要求1所述的芯片散热结构，其特征在于：
所述散热铜板与所述芯片之间设置有银浆胶。
6.根据权利要求1所述的芯片散热结构，其特征在于：
所述内嵌铜板包括第一铜板和第二铜板。
7.根据权利要求6所述的芯片散热结构，其特征在于：
所述第一铜板的面积大于所述第二铜板的面积。
8.根据权利要求1所述的芯片散热结构，其特征在于：
所述第二铜板的一面朝向所述安装槽设置，
所述第一铜板贴合所述第二铜板的另一面设置。
9.根据权利要求1所述的芯片散热结构，其特征在于：
所述散热片的材质为铝合金，包括散热底座以及多个设置在所述散热底座上的散热鳍片，
所述散热底座的底面积大于所述电路板的面积；
所述散热鳍片的两侧均为由多个凹凸形成的波浪形结构。
10.根据权利要求1所述的芯片散热结构，其特征在于：
所述内嵌铜板与所述散热铜板的材质均为红铜。
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