CN114252964A - 一种芯片散热装置、芯片模块和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种芯片散热装置和功能模块和电子设备。芯片散热装置,应用于芯片模组,芯片模组设置于壳体内,芯片散热装置包括:记忆合金导热片,记忆合金导热片的一端固定于壳体面对芯片模组的一面;记忆合金导热片在环境温度高于或等于目标温度时处于舒张状态,在环境温度低于目标温度时处于收缩状态,当记忆合金导热片处于舒张状态时,记忆合金导热片的另一端与芯片模组的散热区域接触,用于将芯片模组运行时产生的热量传导至壳体;当记忆合金导热片处于收缩状态时,记忆合金导热片的另一端不与芯片的散热区域接触。本发明能够有效提升芯片模组低温性能,避免资源浪费,降低功耗,节约成本。
Description
技术领域
本发明涉及芯片技术领域,尤其涉及一种芯片散热装置和功能模块和电子设备。
背景技术
光模块中高速VCSEL(Vercal-cavity Su ace-emitting Laser,垂直腔面发射器)芯片的应用环境温度为0~80度,极少数可以支持到-20度应用。当VCSEL芯片处于高温状态时,需要及时散热,以保护芯片,当环境温度过低时低于VCSEL工作温度,将影响VCSEL性能以至于使得VCSEL失效,为确保VCSEL在低温下维持工作性能,针对VCSEL芯片设置散热模块,当前是可以使用TEC(Thermo Electric Cooler,半导体制冷器)或加热电路,在处于环境温度极低的情况下,TEC或加热电路工作提升VCSEL温度保证性能,这将导致模块功耗和成本的提升。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种芯片散热装置、功能模块和电子设备,用于提升和改善VCSEL在低于低温工作条件的环境温度下的工作性能问题,同时解决现有技术中的成本和功耗较高的问题。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的,本发明提出一种芯片散热装置,应用芯片模组,所述芯片模组设置于壳体内,所述芯片散热装置包括:记忆合金导热片,所述记忆合金导热片的一端与所述壳体接触;所述记忆合金导热片在环境温度高于目标温度时处于舒张状态,在环境温度低于所述目标温度时处于收缩状态,当所述记忆合金导热片处于所述舒张状态时,所述记忆合金导热片的另一端与所述芯片模组的散热区域接触,用于将所述芯片模组运行时产生的热量传导至所述壳体;当所述记忆合金导热片处于所述收缩状态时,所述记忆合金导热片的另一端不与所述芯片的所述散热区域接触。
其中,所述芯片安装于电路板的表面,所述记忆合金导热片处于所述舒张状态时,所述记忆合金导热片的所述另一端与所述电路板的接触区域接触,所述接触区域为所述电路板未安装所述芯片的表面的对应于所述芯片安装位置的区域。
其中,所述芯片散热装置还包括:导热垫片,设置于所述接触区域,所述记忆合金导热片处于所述舒张状态时,所述记忆合金导热片的所述另一端与所述导热垫片接触。
其中,所述芯片散热装置还包括:金属热沉,所述金属热沉的一端位于所述芯片模组靠近所述电路板的一面,所述金属热沉的另一端穿过所述电路板,设置于所述接触区域。
其中,所述金属热沉包括金属块和金属导孔中的任意一种。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的,本发明提出一种芯片模块,包括:至少一个如上所述的芯片散热装置;芯片模组;壳体,所述芯片模组和所述至少一个芯片散热装置设置于所述壳体内。
其中,所述芯片模组设置于电路板上,所述电路板与所述壳体存在至少一个接触点。
其中,所述芯片模组包括以金线连接的目标芯片和驱动芯片,所述驱动芯片用于驱动所述目标芯片运行。
其中,所述芯片散热装置中的金属热沉位于所述目标芯片的靠近所述电路板的一面。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的,本发明提出一种电子设备,包括至少一个如上所述的芯片散热装置和/或至少一个如上所述的芯片模块。
实施本发明实施例,将具有如下有益效果:
记忆合金导热片在在环境温度高于或等于目标温度时处于舒张状态,其一端与壳体固定连接,另一端与芯片模组的散热区域连接,能够快速将芯片模组运行时产生的热量带走,在环境温度低于目标温度时处于收缩状态,不与芯片模组的散热区域接触,减缓芯片模组在低温环境下温度下降的趋势,维持芯片模组在低温环境下的正常工作,从而无需额外设置加热模组,有效避免资源浪费,降低了功耗,节约了成本。
附图说明
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。
其中:
图1是本发明提供的芯片散热装置的第一实施例的结构示意图;
图2是本发明提供的芯片散热装置的第二实施例的结构示意图;
图3是本发明提供的芯片模块的一实施例的结构示意图;
图4是本发明提供的电子设备的一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅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作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。
请参阅图1,图1是本发明提供的芯片散热装置的第一实施例的结构示意图。如图1中所示的,芯片散热装置10应用于芯片模组20,芯片模组设置于一壳体30内,壳体30可以起到对芯片模组20的保护作用。芯片散热装置10包括记忆合金导热片11。记忆合金导热片11由于其材料特性,在环境温度高于或等于目标温度时处于舒张状态,在环境温度低于目标温度时处于收缩状态。记忆合金导热片11的一端固定于壳体30面对芯片模组20的一面上,可以通过胶水粘接、螺丝锁附、卡勾卡扣等方式进行固定和接触。
当记忆合金导热片11处于舒张状态时(图1中实线所示),其未被固定的一端与芯片模组20的散热区域接触,从而可以将芯片模组20在运行时产生的热量快速传输至壳体30,通过壳体30散发出去,达到对芯片模组20进行快速降温的目的。当记忆合金导热片11处于收缩状态时(图1中虚线所示),其未被固定的一端不与芯片模组20的散热区域接触,从而可以避免芯片模组20在环境温度很低的情况下,其运行产生的热量被快速传递走,自身温度下降过快,而低于芯片模组工作所需的最低温度,使得芯片模组20在温度很低的情况下,向外界散热较少,维持自身温度,保证正常工作。
例如,芯片模组20包括VCSEL芯片,高速VCSEL芯片的应用环境温度为0~80度,少数可以支持到-20度应用。记忆合金的材质和形变特征以及目标温度可以根据实际使用需求进行选择。在本实施场景中需要使得VCSEL芯片在外界环境温度到达-40度仍能正常工作,维持性能稳定,目标温度设置为-5度。在低温下制作合适的记忆合金11的压缩状态,当环境温度低于-5度时,记忆合金导热片11不与芯片模组20的散热区域接触,减缓-5度以下低温环境时,VCSEL本身温度下降的趋势,从而保证了VCSEL的性能。
通过上述描述可知,在本实施例中记忆合金导热片在在环境温度高于或等于目标温度时处于舒张状态,其一端与壳体固定连接,另一端与芯片模组的散热区域连接,能够快速将芯片模组运行时产生的热量带走,在环境温度低于目标温度时处于收缩状态,不与芯片模组的散热区域接触,减缓芯片模组在低温环境下温度下降的趋势,维持芯片模组在低温环境下的正常工作,从而无需额外设置加热模组,有效避免资源浪费,降低了功耗,节约了成本。
请参阅图2,图2是本发明提供的芯片散热装置的第二实施例的结构示意图。如图2中所示的,芯片模组20安装于PCB(Printed CircuitBoard,印刷电路板)板40的表面,芯片模组20运行时产生的热量将会直接传递至PCB板40,因此将PCB板远离芯片模组20的一面上对应于芯片模组20的安装区域的位置,也就是芯片模组20的散热区域会接触的区域,作为PCB板40的接触区域41。当环境温度高于或等于目标温度时,记忆合金导热片11处于舒张状态,其一端与壳体30固定连接,另一端与接触区域41接触,从而能够将芯片模组20运行时产生的热量快速带走。当环境温度低于目标温度时,记忆合金导热片11处于收缩状态,其另一端不与接触区域41接触,从而减缓低温环境下芯片模组20自身的温度下降趋势。同时芯片模组20产生的热量会传递至PCB板41,也能避免芯片模组20运行时发热过多导致其自身温度过高而无法正常工作。
请继续参阅图2,芯片散热装置10还包括导热垫片12,导热垫片12位于接触区域41和记忆合金导热片11之间,在记忆合金导热片11处于舒张状态时,可以更快的将芯片模组20运行时产生的热量传输到记忆合金导热片11,记忆合金导热片11将热量传输到壳体30后散发出去,能够进一步提升散热效率。
请继续参阅图2,芯片散热装置10还包括金属热沉13,金属热沉13贯穿PCB板40设置,其一端位于PCB板40面对芯片模组20的一面,另一端位于PCB板40的接触区域41。在记忆合金导热片11处于舒张状态时,与金属热沉13接触。从而芯片模组20运行时产生的热量能够快速的通过金属热沉13传递给记忆合金导热片11将热量传输到壳体30后散发出去,能够进一步提升散热效率。
在本实施场景中,芯片散热装置同时设置有导热垫片12和金属热沉13,在其他实施场景中,可以选择两者中的一者进行设置。在本实施场景中,金属热沉13包括金属块和金属导孔中的任意一种,对应金属热沉13的具体形状不做限制。
通过上述描述可知,在本实施例中,芯片模组设置于PCB板上,通过在PCB板对应于芯片模组的接触区域设置导热垫片和/或金属热沉,能够更快的将芯片模组运行时产生的热量传递出去,有效提升散热效率。
请参阅图3,图3是本发明提供的芯片模块的一实施例的结构示意图。芯片模块50包括芯片模组51、芯片散热装置52和壳体53。芯片散热装置52为图1或图2中任意一者所示的芯片散热装置。在本实施例中,芯片散热装置52包括记忆合金导热片521。记忆合金导热片521固定于壳体53面对芯片模组51的一面。
当记忆合金导热片521处于舒张状态时,其未被固定的一端与芯片模组51的散热区域接触,从而可以将芯片模组51在运行时产生的热量快速传输至壳体53,通过壳体53散发出去,达到对芯片模组51进行快速降温的目的。当记忆合金导热片521处于收缩状态时,其未被固定的一端不与芯片模组51的散热区域接触,从而可以避免芯片模组51在环境温度很低的情况下,其运行产生的热量被快速传递走,自身温度下降过快,而低于芯片模组工作所需的最低温度导致其无法正常工作的情况,使得芯片模组51在温度很低的情况下,向外界散热较少,维持自身温度,保证正常工作。
请继续参阅图3,芯片模块50还包括PCB板54,芯片模组51设置于PCB板54的表面。芯片模组51包括用金线511连接的目标芯片512和驱动芯片513,目标芯片512和驱动芯片513靠近设置。驱动芯片513用于驱动目标芯片512运行。芯片散热装置52还包括导热垫片522,导热垫片522对应于目标芯片512和驱动芯片513设置,位于PCB板54远离芯片模组51的一面。金属热沉523位于PCB板54中对应于目标芯片512的散热区域的位置。
在环境温度高于或等于目标温度时,芯片模组51运行产生的热量需要尽快传递走,以免目标芯片512的自身温度过高而无法正常工作。此时,记忆合金导热片521处于舒张状态,其未固定的另一端与导热垫片522连接,芯片模组51运行产生的热量通过金属热沉523和/或导热垫片522传递至记忆合金导热片521,由记忆合金导热片521传输至壳体53后散发,实现了对芯片模组51的快速散热。
在环境温度低于目标温度时,芯片模组51需要降低散热量,减缓目标芯片512的温度下降趋势,确保目标芯片512一直处于能够工作的状态。此时,记忆合金导热片521处于收缩状态,不与芯片模组51的散热区域接触,目标芯片512向外界的散热减少,通过自身运行时的热量和邻近的驱动芯片513运行时的热量对目标芯片512进行加温,维持其工作所需的温度。
PCB板54与壳体53存在至少一个面型接触点,当记忆合金导热片521处于收缩状态时,芯片模组51可以通过PCB板54散热,并不会导致目标芯片512的热量无法传递出去导致自身的温度一直上升而超出工作范围,进一步确保目标芯片512持续处于正常工作的状态。
通过上述描述可知,在本实施例中记忆合金导热片在在环境温度高于或等于目标温度时处于舒张状态,其一端与壳体固定连接,另一端与芯片模组的散热区域连接,能够快速将芯片模组运行时产生的热量带走,在环境温度低于目标温度时处于收缩状态,不与芯片模组的散热区域接触,减缓芯片模组在低温环境下温度下降的趋势,维持芯片模组在低温环境下的正常工作,从而无需额外设置加热模组,有效避免资源浪费,降低了功耗,节约了成本。
请参阅图4,图4是本发明提供的电子设备的一实施例的结构示意图。如图4所示的,电子设备60包括至少一个芯片散热装置61和/或至少一个芯片模块62,其中芯片散热装置61为图1或图2所示的芯片散热装置,芯片模块62为图3所示的芯片模块。电子设备60能够有效避免资源浪费,降低了功耗,节约了成本。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明权利要求所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种芯片散热装置,其特征在于,应用于芯片模组,所述芯片模组设置于壳体内,所述芯片散热装置包括:
记忆合金导热片,所述记忆合金导热片的一端固定于所述壳体面对所述芯片模组的一面;
所述记忆合金导热片在环境温度高于或等于目标温度时处于舒张状态,在环境温度低于所述目标温度时处于收缩状态,当所述记忆合金导热片处于所述舒张状态时,所述记忆合金导热片的另一端与所述芯片模组的散热区域接触,用于将所述芯片模组运行时产生的热量传导至所述壳体;当所述记忆合金导热片处于所述收缩状态时,所述记忆合金导热片的另一端不与所述芯片的所述散热区域接触。
2.根据权利要求1所述的芯片散热装置,其特征在于,所述芯片模组安装于电路板的表面,所述记忆合金导热片处于所述舒张状态时,所述记忆合金导热片的所述另一端与所述电路板的接触区域接触,所述接触区域为所述电路板未安装所述芯片的表面的对应于所述芯片安装位置的区域,将所述接触区域作为所述芯片模组的散热区域。
3.根据权利要求2所述的芯片散热装置,其特征在于,所述芯片散热装置还包括:
导热垫片,设置于所述接触区域,所述记忆合金导热片处于所述舒张状态时,所述记忆合金导热片的所述另一端与所述导热垫片接触。
4.根据权利要求2所述的芯片散热装置,其特征在于,所述芯片散热装置还包括:
金属热沉,所述金属热沉的一端位于所述芯片模组靠近所述电路板的一面,所述金属热沉的另一端穿过所述电路板,设置于所述接触区域。
5.根据权利要求4所述的芯片散热装置,其他特征在于,所述金属热沉包括金属块和金属导孔中的任意一种。
6.一种芯片模块,其特征在于,包括:
至少一个如权利要求1-5中任一项所述的芯片散热装置;
芯片模组;
壳体,所述芯片模组和所述至少一个芯片散热装置设置于所述壳体内。
7.根据权利要求6所述的芯片模块,其他特征在于,所述芯片模组设置于电路板上,所述电路板与所述壳体存在至少一个面型接触点。
8.根据权利要求6所述的芯片模块,其他特征在于,所述芯片模组包括以金线连接的目标芯片和驱动芯片,所述驱动芯片用于驱动所述目标芯片运行。
9.根据权利要求8所述的芯片模块,其他特征在于,所述芯片散热装置中的金属热沉位于所述电路板中对应于所述目标芯片的位置。
10.一种电子设备,其他特征在于,包括至少一个如权利要求1-5中任一项所述的芯片散热装置和/或至少一个如权利要求6-9中任一项所述的芯片模块。
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