CN113782506A - 一种高热流密度器件 - Google Patents
一种高热流密度器件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113782506A CN113782506A CN202111133270.6A CN202111133270A CN113782506A CN 113782506 A CN113782506 A CN 113782506A CN 202111133270 A CN202111133270 A CN 202111133270A CN 113782506 A CN113782506 A CN 113782506A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- chip
- heat
- expansion element
- packaging
- heat flux
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000004907 flux Effects 0.000 title claims abstract description 18
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 claims description 6
- 230000007480 spreading Effects 0.000 claims description 4
- 238000003892 spreading Methods 0.000 claims description 4
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 claims description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
- H01L23/427—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
- H01L23/3675—Cooling facilitated by shape of device characterised by the shape of the housing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高热流密度器件，包括热扩展元件，热扩展元件通过多个焊接件与芯片的芯片结相连，芯片连接在封装基板上；芯片与热扩展元件形状规格相适配，贴合热扩展元件内侧壳体，热扩展原件内部设有真空腔体和毛细结构。本发明与现有技术相比的优点在于：对芯片热量过于集中的问题进行改善，降低芯片热流密度同时避免较高的成本，进而提升提升芯片的功作效率；次要目的减小芯片热量传输到外部热阻，在对芯片进行散热时更快的将芯片内的热量传输出去。
Description
技术领域
本发明涉及芯片，具体是指一种高热流密度器件。
背景技术
在芯片发展过程中，芯片集成度越来越高，尺寸越来越小，而相应的功率却越来越大，自己产生的热量越来越大，导致芯片表面的热流密度越来越高，从芯片结点到封装外壳之间温差越来越大；一方面是芯片产生废热大，另外一方面芯片封装内使得芯片废热传输出外部散热的热阻较高；采用传统的塑料封装无法达到芯片发展趋势要求；采用陶瓷封装的高纯基础材料、陶瓷烧结设备及其工艺目前与国际巨头差异还很巨大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是目前芯片在封装方式上存在不足，导致芯片封装效率低且芯片产品下降，不满足生产需求。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种高热流密度器件，包括热扩展元件，热扩展元件通过多个焊接件与芯片的芯片结相连，芯片连接在封装基板上；芯片与热扩展元件形状规格相适配，贴合热扩展元件内侧壳体，热扩展原件内部设有真空腔体和毛细结构。
本发明与现有技术相比的优点在于：对芯片热量过于集中的问题进行改善，降低芯片热流密度同时避免较高的成本，进而提升提升芯片的功作效率；次要目的减小芯片热量传输到外部热阻，在对芯片进行散热时更快的将芯片内的热量传输出去。
作为改进，热扩展元件采用焊接的连接方式，芯片采用封装的方式，热扩展元件和芯片紧密贴合可以将芯片产生的废热扩展整个热扩展元件的表面。
附图说明
图1是一种高热流密度器件的芯片封装示意图。
图2是一种高热流密度器件的焊接示意图。
图3是一种高热流密度器件的内部结构示意图。
如图所示：1、芯片，2、封装基板，3、焊接件，4、热扩展元件，5、芯片结，6、毛细结构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
本发明在具体实施时，一种高热流密度器件，包括热扩展元件4，所述热扩展元件4通过多个焊接件3与芯片1的芯片结5相连，所述芯片1连接在封装基板2上；所述芯片1与热扩展元件4形状规格相适配，贴合热扩展元件4内侧壳体，热扩展原件4内部设有真空腔体和毛细结构6。
所述热扩展元件4采用焊接的连接方式，芯片1采用封装的方式，热扩展元件4和芯片1紧密贴合可以将芯片1产生的废热扩展整个热扩展元件4的表面。
本发明的工作原理：本申请目的在于提供一种高热流密度器件封装技术方案，其系用于芯片热量过于集中的改善，藉由创新封装方案的角度，降低芯片热流密度同时避免较高的成本，进而提升提升芯片的功作效率；次要目的减小芯片热量传输到外部热阻，在对芯片进行散热时更快的将芯片内的热量传输出去。
此热流密度器件封装技术方案中的封装材料为一高导热扩展元件，热扩展元件内部是一个具备毛细结构的于真空结构，内部毛细结构中储存有高纯液体，在吸热后能够在比常压下的沸点低很多比如水可以在℃即可高效地工作的情况下进行汽-液相变，蒸汽遇冷能够由蒸汽状态相变为液体，在汽-液相变过程中实现放热或吸热，整个过程不需要额外的机械功，因为该热扩展元件内部存在气-液相变过程，本身具备将热从点扩散至面的均温效果，有效导热系数w/mk以上，可实现热扩展元件本体热阻可降至.～.W/℃。
上述的高导热扩展元件可以根据芯片的尺寸大小，制造与之匹配的高导热扩展元件，该元件经过焊接，将芯片进行封装；使该元件和芯片紧密贴合可以将芯片产生的废热扩展至芯片阵列的顶面和底面及其四周围成的整个热扩展元件的表面，再结合外部允许的空间将热量散到环境中去；同时此封装方案根据芯片散热的需求，导热扩展元性能上经过特殊的设计与加工，结构上调整导热扩展元件的大小能够适用更高的热流密度的芯片；高导热扩展元件可以实现热流密度达到W/cm的器件取热和散热，目前已经成功开发了W/cm，W/cm的热扩展元件；同时此封装方案根据芯片制造商的需求，可以进行不同的封装方式，在基板上将芯片的导线接出，也可只封装上、前后、左右个面适用更多的应用场景。
本申请不仅限于芯片封装，可以应用于不同的发热元件上，但结构及原理不变。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”，“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (2)
1.一种高热流密度器件，包括热扩展元件(4)，其特征在于：所述热扩展元件(4)通过多个焊接件(3)与芯片(1)的芯片结(5)相连，所述芯片(1)连接在封装基板(2)上；所述芯片(1)与热扩展元件(4)形状规格相适配，贴合热扩展元件(4)内侧壳体，热扩展元件(4)内部设有真空腔体和毛细结构(6)。
2.根据权利要求1所述的一种高热流密度器件，其特征在于：所述热扩展元件(4)采用焊接的连接方式，芯片(1)采用封装的方式，热扩展元件(4)和芯片(1)紧密贴合可以将芯片(1)产生的废热扩展整个热扩展元件(4)的表面。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111133270.6A CN113782506A (zh) | 2021-09-27 | 2021-09-27 | 一种高热流密度器件 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111133270.6A CN113782506A (zh) | 2021-09-27 | 2021-09-27 | 一种高热流密度器件 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113782506A true CN113782506A (zh) | 2021-12-10 |
Family
ID=78853490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111133270.6A Pending CN113782506A (zh) | 2021-09-27 | 2021-09-27 | 一种高热流密度器件 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113782506A (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070069369A1 (en) * | 2005-09-02 | 2007-03-29 | Foxconn Technology Co., Ltd. | Heat dissipation device and method for making the same |
| CN104867890A (zh) * | 2015-05-07 | 2015-08-26 | 上海交通大学 | 一种用于3d芯片的相变冷却结构 |
| CN105578840A (zh) * | 2015-07-31 | 2016-05-11 | 宇龙计算机通信科技(深圳)有限公司 | 一种移动终端 |
| US20160155683A1 (en) * | 2014-12-01 | 2016-06-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor package having heat-dissipation member |
| CN106455454A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-02-22 | 中国船舶重工集团公司第七二四研究所 | 一种基于毛细与小通道复合结构的冷板 |
| CN106993396A (zh) * | 2017-05-16 | 2017-07-28 | 奇酷互联网络科技（深圳）有限公司 | 一种手机及手机主板的防屏蔽结构 |
| CN207706623U (zh) * | 2018-01-22 | 2018-08-07 | 江苏大方金属粉末有限公司 | 一种电子设备散热装置 |
| CN110475457A (zh) * | 2018-05-11 | 2019-11-19 | 深圳富泰宏精密工业有限公司 | 散热结构及具有该散热结构的电子装置 |
| CN111863746A (zh) * | 2019-04-25 | 2020-10-30 | 华为技术有限公司 | 一种散热装置、电路板及电子设备 |
-
2021
- 2021-09-27 CN CN202111133270.6A patent/CN113782506A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070069369A1 (en) * | 2005-09-02 | 2007-03-29 | Foxconn Technology Co., Ltd. | Heat dissipation device and method for making the same |
| US20160155683A1 (en) * | 2014-12-01 | 2016-06-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor package having heat-dissipation member |
| CN104867890A (zh) * | 2015-05-07 | 2015-08-26 | 上海交通大学 | 一种用于3d芯片的相变冷却结构 |
| CN105578840A (zh) * | 2015-07-31 | 2016-05-11 | 宇龙计算机通信科技(深圳)有限公司 | 一种移动终端 |
| CN106455454A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-02-22 | 中国船舶重工集团公司第七二四研究所 | 一种基于毛细与小通道复合结构的冷板 |
| CN106993396A (zh) * | 2017-05-16 | 2017-07-28 | 奇酷互联网络科技（深圳）有限公司 | 一种手机及手机主板的防屏蔽结构 |
| CN207706623U (zh) * | 2018-01-22 | 2018-08-07 | 江苏大方金属粉末有限公司 | 一种电子设备散热装置 |
| CN110475457A (zh) * | 2018-05-11 | 2019-11-19 | 深圳富泰宏精密工业有限公司 | 散热结构及具有该散热结构的电子装置 |
| CN111863746A (zh) * | 2019-04-25 | 2020-10-30 | 华为技术有限公司 | 一种散热装置、电路板及电子设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10816275B2 (en) | Semiconductor device assembly with vapor chamber | |
| KR102204808B1 (ko) | 쓰루-몰드 냉각 채널을 가진 반도체 디바이스 어셈블리 | |
| JP6403664B2 (ja) | 保護用熱拡散蓋および最適な熱界面抵抗を含む熱電熱交換器部品 | |
| CN100543974C (zh) | 散热模组及其制造方法 | |
| US9282675B2 (en) | Thermal expansion-enhanced heat sink for an electronic assembly | |
| US20070025085A1 (en) | Heat sink | |
| US8466486B2 (en) | Thermal management system for multiple heat source devices | |
| CN109962043A (zh) | 电子装置 | |
| CN101840914A (zh) | 具有功率覆盖层的双侧冷却的功率模块 | |
| WO1999034438A1 (fr) | Puits de chaleur | |
| US20010022219A1 (en) | Plate type heat pipe and its mounting structure | |
| US10388540B2 (en) | High-performance compliant heat-exchanger comprising vapor chamber | |
| TW200532158A (en) | Heat-dissipating module | |
| US20040179338A1 (en) | Loop thermosyphon with wicking structure and semiconductor die as evaporator | |
| JP5112374B2 (ja) | 電子機器用放熱装置及びその製造方法 | |
| CN113782506A (zh) | 一种高热流密度器件 | |
| CN117276215A (zh) | 一种3d相变散热器及其制作方法 | |
| US20050034841A1 (en) | Integral chip lid and heat sink | |
| CN206310966U (zh) | 一种结构热控一体化散热装置 | |
| CN211150545U (zh) | 一种用于封装结构的均热板及快速散热封装结构 | |
| CN110058663A (zh) | 一种散热装置及具有该散热装置的电子设备 | |
| CN102867788A (zh) | 基于新型覆金属陶瓷基板的功率模块 | |
| CN108550557A (zh) | 固液一体式芯片散热器及其制造工艺 | |
| US9879920B2 (en) | Vapor chamber structure | |
| CN218996702U (zh) | 一种三维立体蒸气腔元件 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211210 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |