CN113496968A - 一种用于芯片散热的散热组件及制备工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体降温技术领域，具体涉及一种用于芯片散热的散热组件及制备工艺方法。包括：P型半导体热电元件、N型半导体热电元件、基板、传导器；其中，所述P型半导体热电元件和所述N型半导体热电元件的两端分别并联在基板上，以形成热端基板和冷端基板；所述P型半导体热电元件和N型半导体热电元件与所述热端基板和冷端基板通电形成回路；所述传导器的一端连接在基板上，另一端连接电源，所述传导器用于给所述散热组件传输电源。该散热组件解决了如何在有限的空间内将制冷晶片的应用微型化，且同时能够保证热能的导出技术问题，将散热组件微型化，并同时能够保证热能的导出。

Description

一种用于芯片散热的散热组件及制备工艺方法

技术领域

本发明涉及半导体降温技术领域，具体涉及一种用于芯片散热的散热组件及制备工艺方法。

背景技术

随着电子信息业的不断发展，芯片运行频率和速度在不断提升，其产生的热量随之增多，使得其温度不断升高，严重威胁着芯片运行时的性能，为了保证芯片能正常运行，必须及时排除芯片所产生的大量热量。

而在一般的电子组件当中，例如变压器、电感器、电阻器等等，在运作的过程中也会因为铜损、磁滞损等现象造成能量损失从而产生大量的废热，故需要散热片、散热膏等散热构件来协助该电子组件散热。

而在器件的布局密度越来越密，功能也越来越多，随之伴随着是芯片的温度也将生成得更快更高，如何在有限的空间内将芯片产生的热量有效的散出去，保证芯片的最大效率的工作，不会因为过热导致降频而影响性能，最终影响用户的体验，故将制冷晶片的结构微型化，应用于印刷线路板领域，将芯片的热传导出去，保证芯片发挥出最佳的性能。

综上所述，本发明实际解决的技术问题是如何在有限的空间内将制冷晶片的应用微型化，且同时能够保证热能的导出。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种用于芯片散热的散热组件，该散热组件解决了上述技术问题，将散热组件微型化，并同时能够保证热能的导出。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于芯片散热的散热组件，包括：P型半导体热电元件、N型半导体热电元件、基板、传导器；其中，

将P型半导体热电元件和N型半导体热电元件的两端分别并联在基板上，从而形成在P型半导体热电元件和N型半导体热电元件与基板共同连接的端部，由于P型半导体热电元件的电子材料补不足，因此为正温差电势，N型半导体热电元件由于有多余的电子，因此为负温差电势，因此当进行连接通电后，当电流从P型半导体热电元件流向N型半导体热电元件时，此时P型半导体热电元件与N型半导体热电元件的连接部分的接点温度将会降低，从而形成热端，当电流从N型半导体热电元件流向P型半导体热电元件时，此时P型半导体热电元件与N型半导体热电元件的连接部分的接点温度将会升高，因此，当P型半导体热电元件和N型半导体热电元件的两端分别并联在基板上时，基板上形成热端基板和冷端基板；

将P型半导体热电元件和N型半导体热电元件与热端基板和冷端基板进行连通电源形成一个回路，使回路能够进行往复传递；

传导器的一端连接在基板上，另一端将连接在电源上，传导器的作用是进行将通路的电源传输给散热组件，是散热组件当中的回路能够正常工作，从而形成热端和冷端，而后将散热组件的冷端基板置于需要被散热的芯片上，从而进行芯片散热。

进一步，散热组件的传导器包括：焊盘、柔性线路板、馈点；其中，焊盘使用焊接的方式固定设置与冷端基板上，然后再将柔性线路板的一端与设置在冷端基板上的焊盘进行连接，且柔性线路板的另一端上设置用于接收信号的馈点，并通过设置馈点的一端进行连通电源，给散热组件进行通电，而后将散热组件的冷端基板置于需要被散热的芯片上，从而形成通路能够进行电路流通进行对芯片散热。

进一步，在将柔性线路板连接在设于冷端基板上的焊盘时，使用FPC压焊连接，以防止焊点失效的风险。

进一步，散热组件的传导器包括：焊盘、馈点、弹点；其中，热端基板和冷端基板上分别设置焊盘，并且在每个焊盘上在设置馈点，而后将弹点的一端与通路的电源连接在一起，而另一端则与设于热端基板和冷端基板上的焊盘进行连接，从而使回路形成通路，将散热组件的冷端基板置于需要被散热的芯片上，从而进行散热。

进一步，散热组件的传导器包括：第一印刷线路板、第二印刷线路板、散热膏；其中，第二印刷线路板将于通路的电源连接，进行提供通电，散热膏将直接设置需要被散热的芯片上，散热膏将进行直接吸收芯片发出的热量；

传导器的第一印刷线路板的一端连接在热端基板上，与散热组件形成一个模组版，模组版上的第一印刷线路板的另一端连接在第二印刷线路板上，以此来给散热组件回路提供电源，并且散热组件的冷端基板将与设于芯片上的散热膏进行接触，以此进行散热。

有鉴于此，本发明的另一目的在于提供一种制备上述散热组件的工艺方法，包括以下步骤：

将用于焊接的焊料印刷在基板上，而后再将P型半导体热电元件和N型半导体热电元件分别贴片在基板上，以形成热端基板和冷端基板；

将P型半导体热电元件和N型半导体热电元件焊接在基板上之后，进行过回流炉进行固定焊接，使P型半导体热电元件和N型半导体热电元件以及基板形成一体，

将经回流炉焊接固定后P型半导体热电元件和N型半导体热电元件以及基板与传导器进行连接，并且通电，形成一个完成的散热组件，将散热组件的冷端与需要被散热的芯片进行接触即可进行散热工作。

进一步，还包括以下的步骤：将焊料印刷在热端基板上，而后将P型半导体热电元件和N型半导体热电元件贴片在热端基板上，将P型半导体热电元件和N型半导体热电元件贴片与热端基板上，并将其整体进行回流炉焊接；进行过回流炉后的热端基板贴片与冷端基板上，并将焊盘固定设于冷端基板上，再将柔性线路板与焊盘焊接在一起，并在柔性线路板的另一端设置用于接收信号的馈点，通过馈点与电源进行连接，实现线路的导通，导通后将冷端基板连接需要冷却的芯片。

进一步，还包括以下步骤，将经过回流炉后的热端基板贴片在冷端基板上，在冷端基板和热端基板上设置焊盘，并将馈点热端基板和/或冷端基板上，且同时将弹点的一端连接在焊盘上，弹点的另一端连接电源，经过弹点与焊盘接触进行导通电源，形成通路。

进一步，包括以下步骤，将P型半导体热电元件和N型半导体热电元件贴片在冷端基板上，而后将整体进行回流炉焊接，将第一印刷线路板和冷端基板贴片在热端基板上，并进行回流炉焊接；

在第二印刷线路板上印刷焊料，并将芯片贴片于第二印刷线路板上；

将散热膏设于需要被散热的芯片上，并将冷端基板模组贴片在第二印刷线路板上，而后并进行过回流炉。

本发明的有益效果在于该散热组件解决了上述技术问题，将散热组件微型化，并同时能够保证热能的导出，确保芯片处于最佳的工作状态，同时降低了焊点失效的风险，保证芯片不会因为过热而导致降频，提升了用户的体验。

附图说明

图1为本发明散热组件的FPC压焊实施示意图；

图2为本发明散热组件的馈点式实施示意图；

图3为本发明散热组件的模组版实施示意图；

图4为使用FPC压焊制备散热组件的工艺流程示意图；

图5为使用馈点式制备散热组件的工艺流程示意图；

图6为使用模组版制备散热组件的工艺流程图。

附图标记：

1为热端基板、2为冷端基板、3为P型半导体热电元件、4为N型半导体热电元件、5为焊盘、6为柔性线路板、7为馈点、8为焊料、9为弹点、10第一印刷线路板、11为第二印刷线路板、12为芯片。

具体实施方式

所举实施例是为了更好地对本发明进行说明，但并不是本发明的内容仅局限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

以下结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的优点。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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的具体含义。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。

参阅图1至图3所示，本实施例提供一种用于芯片散热的散热组件，包括：P型半导体热电元件3和N型半导体热电元件4、基板、传导器；其中，将P型半导体热电元件3和N型半导体热电元件4的两端分别并联在基板上，从而在P型半导体热电元件3和N型半导体热电元件4与基板共同连接的端部，由于P型半导体热电元件3的电子材料补不足，因此为正温差电势，N型半导体热电元件4由于有多余的电子，因此为负温差电势，因此当进行连接通电后，当电流从P型半导体热电元件3流向N型半导体热电元4件时，此时P型半导体热电元件3与N型半导体热电元件4的连接部分的接点温度将会降低，从而形成热端，当电流从N型半导体热电元件流向P型半导体热电元件时，此时P型半导体热电元件3与N型半导体热电元件4的连接部分的接点温度将会升高，因此，当P型半导体热电元件3和N型半导体热电元件4的两端分别并联在基板上时，基板上形成热端基板1和冷端基板2；

而后，将P型半导体热电元件3和N型半导体热电元件4与热端基板1和冷端基板2形成回路，并将传导器的一端连接在基板上，而另一端则自然连接在一电源上，经过传导器的连通后，使传输组件进行通电形成通路，进而使传输组件进行工作，由于电流自然都是从P型半导体热电元件3流向N型半导体热电元件4的，因此，当接通电源后，将使温度降低，从而对芯片12进行降温。

参阅图1所示，本实施例的传导器包括：焊盘5、柔性线路板6、馈点7；其中，焊盘5将固定设于冷端基板2上，并且柔性线路板6的一端将使用焊接的方式与设于冷端基板2上的焊盘进行固定连接，而柔性线路板6的另一端则固定设置用于接收信号的馈点，并将馈点7与通路电源进行连接，是散热组件也形成通路，是电流流通，而后将冷端基板2置于需要被散热的芯片12上，进行对芯片12散热。而柔性线路板6与焊盘5的连接方式采用FPC压焊连接，防止焊点的失效。

参阅图2所示，本实施例的传导器包括：焊盘5、馈点7、弹点9；其中，将在热端基板1和冷端基板2上分别设置焊盘5，焊盘5的位置不固定，且将用于接收信号的馈点7设置在热端基板1和/或冷端基板2上的焊盘5上，而弹点9的一端将与通路电源进行连接，且弹点9的另一端与设于热端基板1和冷端基板2上的焊盘5进行接触，从而使散热组件形成通路，再将需要被散热的芯片12与冷端基板2进行连接，利用基板吸热，将芯片12的热传导出去。

参阅图3所示，本实施例的传导器包括：第一印刷线路板10、第二印刷线路板12、散热膏；其中，第二印刷线路板11将直接与通路的电源进行连接，而散热膏将直接设于需要被散热的芯片12上；

将P型半导体热电元件3和N型半导体热电元件4进行连接在基板上后，从而形成热端基板1和冷端基板2，而后将第一印刷线路板10的一端连接于热端基板1上，从而形成一个完整的模组板，而后将整个模组板的下端，也就是第一印刷线路板10的另一端，与第二印刷线路板11进行连接，而后将冷端基板2与需要被散热的芯片12上的散热膏进行接触连接，从而将芯片12的热散出去。

需要说明的是，散热膏可以直接吸取芯片的热量，从而进行第一次散热，而后再通过散热组件进行进一步散热。上述的第一印刷线路板10与热端基板1进行连接时，分别是两个第一印刷线路板10，分别在热端基板1的两端进行连接，且，如图可知的是，P型半导体热电元件3和N型半导体热电元件4在两个连接热端基板1之间；因此，同理是第一印刷线路板10的下端与第二印刷线路板11进行接触也是与第二印刷线路板12的两端进行连接。

参阅图4至图6所示，本实施例提供一种制备散热组件的工艺方法，包括以下步骤：

将用于焊接的焊料8印刷在基板，而后将P型半导体热电元件3和N型半导体热电元件4的两端分别贴片在基板上，而后通过P型半导体热电元件3和N型半导体元件4的特性，将其与热端基板1连接，并同时将P型半导体热电元件3和N型半导体热电元件4经进行过回流炉焊接，使P型半导体热电元件3和N型半导体热电元件4与热端基板1能够进行形成一个整体，而后将过回流炉的P型半导体热电元件3和N型半导热电元件4和热端基板1过回流炉焊接进行过回流炉焊接，而在P型半导体热电元件3和N型半导体热电元件4以及热端基板1结果回流炉焊接后与传导器进行连接。

参阅图4所示，本实施例还提供一种制备散热组件的工艺方法，其步骤还包括：

将用于焊接的焊料8也刷在热端基板1上，而后将P型半导体热电元件3和N型半导体热电元件4贴片于热端基板上，并将P型半导体热电元件3和N型半导体热电元件4贴片于热端基板1上后进行过回流炉焊接，使其成为整体，而后进行回流炉焊接后，将过回流炉后的热端基板1贴片于冷端基板2上，再然后将焊盘5固定设于冷端基板2上，并将柔性线路板焊接6在焊盘5上，而柔性线路板6的另一端设置馈点7，通过馈点7与电源进行连接输电，从而使散热组件进行通电进行散热。

参阅图5所示，本实施例提供一种制备散热组件的工艺方法，其步骤还包括：

经过回流炉焊接后的热端基板1贴片在冷端基板2上后，在冷端基板2和热端基板1上分别设置焊盘5，并将馈点设于焊盘5上，且同时将弹点9的一端连接在焊盘5上，而弹点9的另一端将连接电源，通过焊盘5上的馈点7进行输电，从而使散热组件进行通电进行散热。

参阅图6所示，本实施例提供一种制备散热组件的工艺方法，其步骤还包括：

将P型半导体热电元件3和N型半导体热电元件4贴片于冷端基板2上，而后进行回流炉焊接，

将第一印刷线路板10和冷端基板2贴片于热端基板1上，并再次进行回流炉焊接；而后在第二印刷线路板11上进行印刷焊料8，并将需要进行散热的芯片12贴片于第二印刷线路板11上，再然后将散热膏设于需要被散热的芯片12上，并将冷端基板2模组贴片于第二印刷线路板11上，并再次进行过回流炉形成散热组件。

应当注意的是，本发明的实施例有较佳的实施性，且并非本发明作任何形式的限制，任何熟悉该领域的技术人员可能利用上述揭示的技术内容变更或修饰为等同的有效实施例例，但凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改或等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种用于芯片散热的散热组件，其特征在于，包括：P型半导体热电元件、N型半导体热电元件、基板、传导器；其中，

所述P型半导体热电元件和所述N型半导体热电元件的两端分别并联在基板上，以形成热端基板和冷端基板；

所述P型半导体热电元件和N型半导体热电元件与所述热端基板和冷端基板通电形成回路；

所述传导器的一端连接在基板上，另一端连接电源，所述传导器用于给所述散热组件传输电源。

2.根据权利要求1所述的散热组件，其特征在于，所述散热组件的传导器包括焊盘、柔性线路板、馈点；其中，

所述焊盘固定设于所述冷端基板上，所述柔性线路板的一端焊接于所述焊盘上，另一端设置用于接收信号的馈点，并接通电路使所述散热组件形成通路。

3.根据权利要求2所述的散热组件，其特征在于，所述柔性线路板与焊盘的使用FPC压焊连接，以防止焊点失效。

4.根据权利要求1所述的散热组件，其特征在于，所述散热组件的传导器包括焊盘、馈点、弹点；其中，

所述热端基板和所述冷端基板上分别设置焊盘，且在所述焊盘上设置用于接收信号的馈点；

所述弹点的一端与所述电源进行连通，且另一端与所述焊盘连接，从而使所述散热组件接通形成通路。

5.根据权利要求1所述的散热组件，其特征在于，所述散热组件的传导器包括第一印刷线路板、第二印刷线路板、散热膏；其中，

所述第二印刷线路板导通电源，所述散热膏设于需要被散热的芯片上；

所述第一印刷线板的一端连接在所述热端基板上，与所述散热组件形成模组版；

所述模组版的第一印刷线路板的另一端连接在所述第二印刷线路板上，且所述冷端基板与所述芯片上的散热膏进行连接，以形成通路。

6.一种制备如权利要求1所述的散热组件的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：

将用于焊接的焊料印刷在所述基板上，而后将所述P型半导体热电元件和N型半导体热电元件的两端分别贴片在所述基板上，以形成热端基板和冷端基板；

将所述P型半导体热电元件和所述N型半导体热电元件焊接所述基板上后，进行过回流炉焊接；

经回流炉焊接后将所述传导器连接于所述基板。

7.根据权利要求6所述的工艺方法，其特征在于，还包括以下步骤：

将所述焊料印刷在所述热端基板上，而后将所述P型半导体热电元件和所述N型半导体热电元件贴片与所述热端基板上，并进行回流炉焊接；

过回流炉焊接后将所述过炉后的热端基板贴片于所述冷端基板上；

将所述焊盘固定设于所述冷端基板上，并将所述柔性线路板焊接与所述焊盘上，且在所述柔性线路板的另一端设置馈点。

8.根据权利要求6所述的工艺方法，其特征在于，还包括以下步骤：

经过回流炉焊接后的热端基板贴片与所述冷端基板上后，在所述冷端基板和热端基板上设置所述焊盘，并将所述馈点设于所述焊盘上，且同时将所述弹点的一端连接所述焊盘。

9.根据权利要求6所述的工艺方法，其特征在于，还包括一下步骤：

将所述P型半导体热电元件和所述N型半导体热电元件贴片于所述冷端基板上，而后进行回流炉焊接；

将所述第一印刷线路板和冷端基板贴片于所述热端基板上，并进行回流炉焊接；

并在第二印刷线路板上印刷焊料，并将芯片贴片在第二印刷线路板上；

将散热膏设于需要散热的芯片上，并将冷端基板模组贴片于所述第二印刷线路板上，并进行过回流炉。

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