CN114203655B - 芯片封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及芯片封装技术领域，具体涉及一种芯片封装结构。芯片封装结构包括封装壳、基板和芯片主体，封装壳的内部设有封装腔，封装壳上设有与封装腔连通的进风孔及出风孔；进风孔设置在封装壳的侧壁上，出风孔设置在封装壳的顶壁上；基板设置在封装腔内；芯片主体安装在基板上，并位于基板与封装壳的顶壁之间，芯片主体的至少部分处于进风孔与出风孔之间的流通路径上。本发明提供的芯片封装结构，可有效的提升芯片的散热性能，且占用的空间较小。
Description
技术领域
本发明涉及芯片封装技术领域，具体涉及一种芯片封装结构。
背景技术
芯片是半导体元件产品的统称，在电子学中是一种将电路小型化的方式，时常制造在半导体晶圆表面上。半导体芯片制成后，需要与具有导电结构的基板共同封装在封装壳内。芯片封装结构的封装壳一般具有安放、固定、密封、保护芯片和增强电热性能的作用。
随着芯片性能的提高，其功耗也越来越大，芯片在工作的时候会产生越来越多的热量。如果要维持芯片的结温在正常的范围以内，就需要采取相应的散热方法使得芯片产生的热量迅速发散到环境中去，以保证芯片能正常工作。
现有的一种芯片封装结构，包括外封装，外封装的内部安装有陶瓷封装基板，陶瓷封装基板的上端安装有芯片主体，陶瓷封装基板的下端安装有第一散热片，芯片主体的上端安装有第二散热片，第一散热片和第二散热片均包括垂直的基片和散热翅片，第一散热片和第二散热片均与外封装的内表面接触，可将陶瓷封装基板和芯片主体散发出的热量传递至外封装，再由外封装将热量传递至外界低温介质中，实现对芯片封装结构的散热。
但是，对于功耗较大的芯片，为了达到合适的散热效果，需要相应增加第一散热片和第二散热片的体积，会占用芯片封装结构内的更多空间，导致空间布局紧张。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的功耗较大的芯片需要较大体积的散热结构来进行散热，占用芯片封装结构内的较多空间的缺陷，从而提供一种占用芯片封装结构内的较小空间也可获得较好的散热效果的芯片封装结构。
为了解决上述问题，本发明提供了一种芯片封装结构，包括封装壳、基板和芯片主体，封装壳的内部设有封装腔，封装壳上设有与封装腔连通的进风孔及出风孔；进风孔设置在封装壳的侧壁上，出风孔设置在封装壳的顶壁上；基板设置在封装腔内；芯片主体安装在基板上，并位于基板与封装壳的顶壁之间。
本发明提供的芯片封装结构，进风孔设置在封装壳的两个相对的侧壁上，进风孔的轴向与散热结构的散热风向一致。
本发明提供的芯片封装结构，进风孔的孔径沿进风孔的进风方向逐渐减小。
本发明提供的芯片封装结构，还包括第一散热结构，第一散热结构设置在封装壳的顶壁上，并位于封装腔的外部。
本发明提供的芯片封装结构，第一散热结构包括至少两条第一散热片，至少两条第一散热片间隔设置在封装壳的顶壁上，封装壳的顶壁上未设有第一散热片的位置处均设有出风孔。
本发明提供的芯片封装结构，封装壳的顶壁的顶部上设有至少两条间隔分布的散热槽，第一散热片适于嵌设在散热槽内。
本发明提供的芯片封装结构，散热槽为呈条状的矩形槽，散热槽的长度方向与散热结构的散热风向一致，散热槽的长度与第一散热片的长度和封装壳的顶壁的长度均相同。
本发明提供的芯片封装结构，第一散热片的顶部凸出于散热槽设置。
本发明提供的芯片封装结构，还包括第二散热结构，第二散热结构包括第二散热片、安装条和多条散热翅片；安装条由第二散热片的底面延伸而出，安装条适于夹设在相邻的两条第一散热片之间；多条散热翅片由第二散热片的顶面延伸而出，且多条散热翅片间隔分布在第二散热片的顶面上。
本发明提供的芯片封装结构，第二散热片在封装壳的顶壁上的投影至少覆盖封装壳的顶壁。
本发明具有以下优点：
1.本发明提供的芯片封装结构，包括封装壳、基板和芯片主体，封装壳的内部设有封装腔，封装壳上设有与封装腔连通的进风孔及出风孔；进风孔设置在封装壳的侧壁上，出风孔设置在封装壳的顶壁上；基板设置在封装腔内；芯片主体安装在基板上，并位于基板与封装壳的顶壁之间，芯片主体的至少部分处于进风孔与出风孔之间的流通路径上。
封装壳的侧壁上设有进风孔，散热结构设置在芯片封装结构的侧部并向芯片封装结构吹风散热，散热风通过进风孔进入封装腔内，吹拂芯片后通过设置在封装腔的顶壁上的出风孔吹出，并带走芯片上的热量，达到为芯片散热降温的目的。无需在封装壳的封装腔内设置散热结构就可实现芯片的散热，无需占用封装腔内的空间，可减小芯片封装结构的体积，实现芯片的小型化设计；且即使遇到功耗较大的芯片，也可通过增大进风孔和出风孔的数量和孔径的方式来提高散热效率，无需占用封装腔内的过多的空间。本发明提高的芯片封装结构，可有效的提升芯片的散热性能，且占用的空间较小。
2.本发明提供的芯片封装结构，进风孔的孔径沿进风孔的进风方向逐渐减小。既可增加进风量，又可通过逐渐减小的孔径来增加风速，以将散热风快速的引向芯片的各个发热点，提高了散热效率，可在短时间内将芯片内部产生的热量散出。
3.本发明提供的芯片封装结构，还包括第一散热结构，第一散热结构设置在封装壳的顶壁上，并位于封装腔的外部。第一散热结构具有较好的散热效果，可将封装腔内引出的热量迅速散发至封装腔的外部，且第一散热结构设置在封装腔的外部，不占用封装腔的内部空间。
4.本发明提供的芯片封装结构，第一散热结构包括至少两条第一散热片，至少两条第一散热片间隔设置在封装壳的顶壁上，封装壳的顶壁上未设有第一散热片的位置处均设有出风孔。
进风孔进入的散热风可迅速带走芯片的发热点散热的热量，部分热量在散热风的带动下传递至封装壳的顶壁，并通过与封装壳的顶壁相抵的第一散热片传递至外部环境中，另一部分热量通过出风孔直接散出至封装腔的外部。两种散热方式结合，具有更好的散热效果。
5.本发明提供的芯片封装结构，还包括第二散热结构，第二散热结构包括第二散热片、安装条和多条散热翅片；安装条由第二散热片的底面延伸而出，安装条适于夹设在相邻的两条第一散热片之间；多条散热翅片由第二散热片的顶面延伸而出，且多条散热翅片间隔分布在第二散热片的顶面上。第二散热结构包括安装条和散热翅片，安装条将第一散热片之间的热量引出至第二散热片，再通过第二散热片和散热翅片散发至外部环境中，第一散热片的热量通过第二散热片和散热翅片散发至外部环境中，第二散热片和散热翅片增加了散热面积，进一步增强了散热效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
图1示出了本发明的芯片封装结构的剖视图一；
图2示出了本发明的芯片封装结果的剖视图二；
图3示出了本发明的芯片封装结构的俯视图；
图4示出了本发明的芯片封装结构的一种实施方式的侧部示意图；
图5示出了本发明的芯片封装结构的另一种实施方式的侧部示意图。
附图标记说明：
1、封装壳；11、封装腔；12、进风孔；13、出风孔；2、基板；3、芯片主体；4、第一散热结构；41、第一散热片；5、第二散热结构；51、第二散热片；52、安装条；53、散热翅片；6、管脚。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1至图5所示，本实施例中公开了一种芯片封装结构，包括封装壳1、基板2和芯片主体3，封装壳1的内部设有封装腔11，封装壳1上设有与封装腔11连通的进风孔12及出风孔13；进风孔12设置在封装壳1的侧壁上，出风孔13设置在封装壳1的顶壁上；基板2设置在封装腔11内；芯片主体3安装在基板2上，并位于基板2与封装壳1的顶壁之间，芯片主体3的至少部分处于进风孔12与出风孔13之间的流通路径上。
封装壳1的侧壁上设有进风孔12，散热结构设置在芯片封装结构的侧部并向芯片封装结构吹风散热，散热风通过进风孔12进入封装腔11内，吹拂芯片后通过设置在封装腔11的顶壁上的出风孔13吹出，并带走芯片上的热量，达到为芯片散热降温的目的。无需在封装壳1的封装腔11内设置散热结构就可实现芯片的散热，无需占用封装腔11内的空间，可减小芯片封装结构的体积，实现芯片的小型化设计；且即使遇到功耗较大的芯片，也可通过增大进风孔12和出风孔13的数量和孔径的方式来提高散热效率，无需占用封装腔11内的过多的空间。本发明提高的芯片封装结构，可有效的提升芯片的散热性能，且占用的空间较小。
具体地实施方式中，芯片封装结构还包括管脚6，管脚6由封装壳1的底壁引出至封装腔11外部，管脚6与芯片主体3电连接。
本实施例的芯片封装结构中，进风孔12设置在封装壳1的两个相对的侧壁上，进风孔12的轴向与散热结构的散热风向一致，散热结构的散热风可轻易进入封装腔11内，散热风的风量损失少，散热效果更好。
本实施例的芯片封装结构中，进风孔12为圆锥台状的孔，进风孔12的孔径沿进风孔12的进风方向逐渐减小。既可增加进风量，又可通过逐渐减小的孔径来增加风速，以将散热风快速的引向芯片的各个发热点，提高了散热效率，可在短时间内将芯片内部产生的热量散出。
作为可变换的实施方式，也可以为，进风孔12为矩形孔，矩形孔的截面积沿进风孔12的进风方向逐渐减小。或者，进风孔12为三角形孔或其他形状的孔，进风孔12的截面积沿进风孔12的进风方向逐渐减小。既可增加进风量，又可通过逐渐减小的孔径来增加风速，以将散热风快速的引向芯片的各个发热点，提高了散热效率，可在短时间内将芯片内部产生的热量散出。
本实施例的芯片封装结构，还包括第一散热结构4，第一散热结构4设置在封装壳1的顶壁上，并位于封装腔11的外部。第一散热结构4具有较好的散热效果，可将封装腔11内引出的热量迅速散发至封装腔11的外部，且第一散热结构4设置在封装腔11的外部，不占用封装腔11的内部空间。
本实施例的芯片封装结构，第一散热结构4包括至少两条第一散热片41，至少两条第一散热片41间隔设置在封装壳1的顶壁上，封装壳1的顶壁上未设有第一散热片41的位置处均设有出风孔13。优选地实施方式中，至少两条第一散热片41均匀分布在封装壳1的顶壁上。第一散热片41的外部设有导热硅脂，增强第一散热片41的导热效果。
进风孔12进入的散热风可迅速带走芯片的发热点散热的热量，部分热量在散热风的带动下传递至封装壳1的顶壁，并通过与封装壳1的顶壁相抵的第一散热片41传递至外部环境中，另一部分热量通过出风孔13直接散出至封装腔11的外部。两种散热方式结合，具有更好的散热效果。
具体地实施方式中，进风孔12具有多个，多个进风孔12均匀分布在封装壳1的侧壁上。出风孔13也具有多个，多个出风孔13均匀分布在封装壳1的顶壁上。
本实施例的芯片封装结构，封装壳1的顶壁的顶部上设有至少两条间隔分布的散热槽，第一散热片41适于嵌设在散热槽内。既可将第一散热片41进行固定连接，又可减少第一散热片41与芯片本体之间的距离，达到更好的散热效果。具体地一种实施方式中，散热槽贯通封装壳1的顶壁设置，进风孔12进入的散热风在吹拂芯片本体的发热点并带走其热量后可直接吹拂在第一散热片41上，热量通过第一散热片41迅速传递至封装腔11的外部，散热效果好。具体地另一种实施方式中，散热槽的槽底与封装壳1的顶壁的底面之间的距离较小，进风孔12进入的散热风在吹拂芯片本体的发热点并带走其热量后吹拂在较薄的封装壳1上并通过较薄的封装壳1传递至第一散热片41，热量通过第一散热片41迅速传递至封装腔11的外部，散热效果好。优选地实施方式中，第一散热片41可与封装壳1一体成型。
如图3所示，本实施例的芯片封装结构，散热槽为呈条状的矩形槽，散热槽的长度方向与散热结构的散热风向一致，散热槽的长度与第一散热片41的长度和封装壳1的顶壁的长度均相同。结构简单、易于成型，散热面积大，散热效果好。
如图4所示，本实施例的芯片封装结构中，第一散热片41的顶部凸出于散热槽设置。第一散热片41漏在封装腔11外部的表面积更多，且两个第一散热片41之间相对的表面散发的热量可在出风孔13出风时被快速带走，散热效果更好。
如图5所示，本实施例的芯片封装结构还包括第二散热结构5，第二散热结构5包括第二散热片51、安装条52和多条散热翅片53；安装条52由第二散热片51的底面延伸而出，安装条52适于夹设在相邻的两条第一散热片41之间；多条散热翅片53由第二散热片51的顶面延伸而出，且多条散热翅片53间隔分布在第二散热片51的顶面上。优选地，多条散热翅片53均匀分布。具体地实施方式中，第二散热结构5的外部设有导热硅脂，增强第一散热片41的导热效果。优选地，第二散热片51与第一散热片41之间设有导热硅脂；安装条52与第一散热片41和封装壳1之间均设有导热硅脂。
第二散热结构5包括安装条52和散热翅片53，安装条52将第一散热片41之间的热量引出至第二散热片51，再通过第二散热片51和散热翅片53散发至外部环境中，第一散热片41的热量通过第二散热片51和散热翅片53散发至外部环境中，第二散热片51和散热翅片53增加了散热面积，进一步增强了散热效果。
本实施例的芯片封装结构，第二散热片51在封装壳1的顶壁上的投影至少覆盖封装壳1的顶壁。具体地一种实施方式中，第二散热片51在封装壳1的顶壁上的投影覆盖封装壳1的顶壁，进一步增强了散热效果。具体地另一种实施方式中，第二散热片51在封装壳1的顶壁上的投影面积大于封装壳1的顶壁的面积，第二散热片51获得更多的散热面积，也可设置更多的散热翅片53，进一步增强了散热效果。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (5)
1.一种芯片封装结构，其特征在于，包括：
封装壳(1)，内部设有封装腔(11)，所述封装壳(1)上设有与所述封装腔(11)连通的进风孔(12)及出风孔(13)；所述进风孔(12)设置在所述封装壳(1)的侧壁上，所述出风孔(13)设置在所述封装壳(1)的顶壁上；
基板(2)，设置在所述封装腔(11)内；
芯片主体(3)，安装在所述基板(2)上，并位于所述基板(2)与所述封装壳(1)的顶壁之间，所述芯片主体(3)的至少部分处于所述进风孔(12)与所述出风孔(13)之间的流通路径上；
第一散热结构(4)，所述第一散热结构(4)设置在所述封装壳(1)的顶壁上，并位于所述封装腔(11)的外部；
所述第一散热结构(4)包括至少两条第一散热片(41)，至少两条所述第一散热片(41)间隔设置在所述封装壳(1)的顶壁上，所述封装壳(1)的顶壁上未设有所述第一散热片(41)的位置处均设有所述出风孔(13)；出风孔(13)具有多个，多个出风孔(13)均匀分布在封装壳(1)的顶壁上；
所述封装壳(1)的顶壁的顶部上设有至少两条间隔分布的散热槽，所述第一散热片(41)适于嵌设在所述散热槽内；
所述散热槽为呈条状的矩形槽，所述散热槽的长度方向与散热结构的散热风向一致，所述散热槽的长度与所述第一散热片(41)的长度和所述封装壳(1)的顶壁的长度均相同；
所述第一散热片(41)的顶部凸出于所述散热槽设置。
2.根据权利要求1所述的一种芯片封装结构，其特征在于，所述进风孔(12)设置在所述封装壳(1)的两个相对的侧壁上，所述进风孔(12)的轴向与散热结构的散热风向一致。
3.根据权利要求2所述的一种芯片封装结构，其特征在于，所述进风孔(12)的孔径沿所述进风孔(12)的进风方向逐渐减小。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的芯片封装结构，其特征在于，还包括第二散热结构(5)，所述第二散热结构(5)包括：
第二散热片(51)；
安装条(52)，由所述第二散热片(51)的底面延伸而出，所述安装条(52)适于夹设在相邻的两条第一散热片(41)之间；
多条散热翅片(53)，由所述第二散热片(51)的顶面延伸而出，且多条所述散热翅片(53)间隔分布在所述第二散热片(51)的顶面上。
5.根据权利要求4所述的芯片封装结构，其特征在于，所述第二散热片(51)在所述封装壳(1)的顶壁上的投影至少覆盖所述封装壳(1)的顶壁。
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