CN115565971A - 一种散热性能良好的芯片封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种散热性能良好的芯片封装结构，包括：封装上板、芯片卡槽、封装下板、导热层，封装上板上设置有芯片卡槽，封装上板远离芯片卡槽一端与封装下板连接，封装下板上贯穿设置有导热层。封装下板靠近芯片卡槽的一侧设置有基板。封装上板上设置有凹槽，封装下板上设置有卡扣，卡扣卡装在凹槽内。封装上板和封装下板于卡扣处粘合连接。导热层采用氮化铝或金刚石等材料。导热层为网络状，网络状的截面为圆形或五角星形或斜线形或螺旋形。该结构通过封装下板中的氮化铝导热网络与基板直接接触，将芯片工作时产生的热量快速导出，以保证芯片工作在正常的温度下，确保芯片的工作效率。同时与氮化铝散热板相比氮化铝用料较少，成本更加低廉。
Description
技术领域
本发明属于芯片封装术领域，具体涉及一种散热性能良好的芯片封装结构。
背景技术
随着技术的发展，芯片的功耗和发热量都在增加，封装对于芯片具有重要的意义，芯片不仅体积微小而且非常薄，如果不对其进行封装很难与外界其它器件电路直接连接，同时暴露的芯片容易损坏和受潮，影响其使用寿命。因此，芯片的使用离不开封装。
虽然芯片的体积微小，但在持续工作或高频率通断电流的情况下因为自身的电阻会产生大量的热量，所以芯片封装需要具备良好的散热性能，确保芯片可以持续的正常工作。目前，常用的散热方式是使用导热胶与散热板相连的方法进行散热，如图1所示。此外，还有加装散热槽和散热孔或者使用多层金属焊接、键合来避免使用导热胶的方法加强封装结构的导热性能。目前导热胶热导率低，传输热量的效果不理想，此外长期使用还会老化干结。封装材料以树脂材料为主，而树脂材料本身热导率比较低，即使加入散热槽和散热孔，整体的芯片封装导热效果也不会有较大的提升，同时如果散热槽和散热孔过多，可能会导致封装结构整体强度的下降。使用多层金属焊接、键合来避免使用导热胶的方法，虽然导热效果有所加强但工艺较为复杂。
发明内容
因此，本发明要解决现有技术中散热效果差的问题。
为此，采用的技术方案是，本发明的一种散热性能良好的芯片封装结构，包括：封装上板、芯片卡槽、封装下板、导热层，封装上板上设置有芯片卡槽，封装上板远离芯片卡槽一端与封装下板连接，所述封装下板上贯穿设置有导热层。
优选的，封装下板靠近芯片卡槽的一侧设置有基板。
优选的，所述封装上板上设置有凹槽，所述封装下板上设置有卡扣，所述卡扣卡装在所述凹槽内。
优选的，所述封装上板和所述封装下板于卡扣处粘合连接。
优选的，所述导热层采用氮化铝。
优选的，所述导热层为网络状，所述网络状的截面为圆形或五角星形或斜线形或螺旋形。
优选的，所述导热层为工字形。
优选的，封装上板位于筒体内，并与筒体一端内壁圆心处连接，筒体另一端内壁圆心处设置有第一电机，第一电机输出轴与第一转轴一端连接，第一转轴另一端穿过套管与第一曲柄一端连接，第一转轴与套管转动连接，第一曲柄另一端与连杆一端转动连接，连杆另一端与摆杆一端铰接，摆杆另一端与第二曲柄一端转动连接，第二曲柄另一端与套管一端外壁连接。
优选的，套管远离第二曲柄的一端外壁与L形连接杆一端连接，第一转轴穿过第一齿轮，并与第一齿轮连接，第一齿轮上方设置有第二齿轮，第二齿轮与固定轴一端转动连接，固定轴另一端与筒体内壁连接，第一齿轮上套设有内齿轮，内齿轮与第一齿轮同轴设置，第二齿轮分别与第一齿轮、内齿轮啮合，L形连接杆另一端与内齿轮端面连接，第二转轴一端与连杆远离第一曲柄的一端连接，第二转轴另一端与风扇连接，所述筒体外壁上设置有散热口，所述散热口上设置有过滤网。
优选的，筒体外壁上设置有凹槽体，凹槽体内设置有环形滑槽体，环形滑槽体由圆弧形滑槽体与直线形滑槽体首尾相接组成，所述凹槽体内壁上设置有第二电机，第二电机的输出轴与第三曲柄一端连接，第三曲柄另一端与滑柱连接，滑柱能在所述环形滑槽体内滑动，连接杆一端与直线形滑槽体中间处连接，连接杆另一端穿过固定块与清洁刷连接，连接杆与固定块滑动连接，固定块与凹槽体内壁连接。
本发明技术方案具有以下优点：封装下板中有氮化铝导热网络，氮化铝具有优越的热导率，同时绝缘性好，物理化学性质稳定，不易吸潮，材料强度好等优点。基板上设置有芯片，封装上板内的芯片卡槽用于固定芯片，封装下板直接与基板接触，因为氮化铝导热网络贯穿封装下板所以同样与基板接触，这样芯片工作时产生的热量通过基板直接由氮化铝传导出封装结构外部，不会受限于导热胶本身热导率低的问题，从而提升了整体芯片封装结构的散热能力，而且氮化铝用量较少，可以降低制造成本。封装上板与封装下板通过卡扣粘合连接保障封装结构的密封性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是现有的芯片封装结构；
图2是本发明实施例1的正视图的剖面示意图；
图3是本发明实施例1仰视图的半剖示意图；
图4是本发明实施例1的侧视图；
图5是本发明实施例2正视图的剖面示意图；
图6是本发明实施例2侧视图的半剖示意图；
图7是本发明中散热装置的结构示意图；
图8是本发明中散热装置的齿轮及连杆的连接示意图；
图9是本发明中清洁装置的结构示意图；
其中，1-封装上板，2-芯片卡槽，3-封装下板，4-导热层，5-基板，6-凹槽，7-卡扣，9-筒体，10-第一电机，11-第一转轴，12-套管，13-第一曲柄，14-连杆，15-摆杆，16-第二曲柄，17-连接杆，18-第一齿轮，19-第二齿轮，20-内齿轮，21-第二转轴，22-风扇，23-固定轴，24-散热口，25-过滤网，26-凹槽体，27-环形滑槽体，28-第二电机，29-第三曲柄，30-滑柱，31-连接杆，32-固定块，33-清洁刷，100-封装外壳，200-紧固件，271-圆弧形滑槽体，272-直线形滑槽体，300-安装基板，400-导热胶，500-散热板。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、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。
需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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。
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。
实施例1
本发明提供了一种散热性能良好的芯片封装结构，如图2-4所示，包括：封装上板1、芯片卡槽2、封装下板3、导热层4，封装上板1上设置有芯片卡槽2，封装上板1远离芯片卡槽2一端与封装下板3连接，所述封装下板3上贯穿设置有导热层4。封装下板3靠近芯片卡槽2的一侧设置有基板5。基板5与封装下板3直接接触，可直接将芯片工作产生的热量传导出封装结构外，保证芯片正常工作；所述封装上板1上设置有凹槽6，所述封装下板3上设置有卡扣7，所述卡扣7卡装在所述凹槽6内。所述封装上板1和所述封装下板3于卡扣7处粘合连接。所述导热层4采用氮化铝，所述氮化铝可替换为其他导热不导电符合应用要求的材料，如金刚石，所述导热层4为网络状，所述导热网络结构不限于图2，3，4所示，所述网络状的截面为圆形或五角星形或斜线形或螺旋形等；
网络状的导热层的导热率计算公式为：
其中，其中，Ktot总热导率，C为常数，Ax为对应区域的面积，Kx为对应区域的热导率，d为厚度。
上述技术方案的工作原理及有益技术效果：封装下板3中有氮化铝导热网络，氮化铝具有优越的热导率，同时绝缘性好，物理化学性质稳定，不易吸潮，材料强度好等优点。基板5上设置有芯片，封装上板1内的芯片卡槽2用于固定芯片，封装下板3直接与基板5接触，因为氮化铝导热网络贯穿封装下板所以同样与基板接触，这样芯片工作时产生的热量通过基板直接由氮化铝传导出封装结构外部，不会受限于导热胶本身热导率低的问题，从而提升了整体芯片封装结构的散热能力，而且氮化铝用量较少，可以降低制造成本。封装上板与封装下板通过卡扣粘合连接保障封装结构的密封性。
实施例2
所述导热层4为工字形，如图5-6所示，即封装下板3上方覆盖一层氮化铝，覆盖封装下板下方覆盖一层氮化铝，中间有贯穿于封装下板的与上下两层氮化铝一体成型的柱形氮化铝。封装下板3和导热网络的制造方法为，先制造“工”字型导热网络，再将导热网络放置在模具中注入树脂材料即可成型，工艺较为简单。导热网络的尺寸可根据实际需求制作。导热网络导热率由式1计算，根据所需导热率设计导热网络尺寸可以更好的控制成本。
实施例3
如图7-8所示，封装上板1位于筒体9内，并与筒体9一端内壁圆心处连接，筒体9另一端内壁圆心处设置有第一电机10，第一电机10输出轴与第一转轴11一端连接，第一转轴11另一端穿过套管12与第一曲柄13一端连接，第一转轴11与套管12转动连接，第一曲柄13另一端与连杆14一端转动连接，连杆14另一端与摆杆15一端铰接，摆杆15另一端与第二曲柄16一端转动连接，第二曲柄16另一端与套管12一端外壁连接。
套管12远离第二曲柄16的一端外壁与L形连接杆17一端连接，第一转轴11穿过第一齿轮18，并与第一齿轮18连接，第一齿轮18上方设置有第二齿轮19，第二齿轮19与固定轴23一端转动连接，固定轴23另一端与筒体9内壁连接，第一齿轮18上套设有内齿轮20，内齿轮20与第一齿轮18同轴设置，第二齿轮19分别与第一齿轮18、内齿轮20啮合，L形连接杆17另一端与内齿轮20端面连接，第二转轴21一端与连杆14远离第一曲柄13的一端连接，第二转轴21另一端与风扇22连接，所述筒体9外壁上设置有散热口24，所述散热口24上设置有过滤网25。
上述技术方案的工作原理及有益技术效果：启动第一电机10带动第一转轴11、第一齿轮18旋转，通过第一齿轮18、第二齿轮19及内齿轮20啮合，使得第一齿轮18和内齿轮20的旋转方向相反，第一齿轮18带动第一曲柄13旋转，内齿轮20带动L形连接杆17、套管12、第二曲柄16旋转，第一曲柄13和第二曲柄16以相反的方向旋转，第一曲柄13、连杆14、摆杆15、第二曲柄16组成动态的曲柄连杆机构，连杆14在周转的同时，还会不断的往复摆动，使得风扇22绕着封装上板1及封装下板3周转的同时，还会沿着径向不断变换位置，同时，风扇22还会沿着自己的轴线正反转交替旋转，从而在各个方向上，忽远忽近的对封装结构进行风冷，更易产生气流的漩涡、湍东，将封装板上的热量带走，提高散热效率。
实施例4
如图9所示，筒体9外壁上设置有凹槽体26，凹槽体26内设置有环形滑槽体27，环形滑槽体27由圆弧形滑槽体271与直线形滑槽体272首尾相接组成，所述凹槽体26内壁上设置有第二电机28，第二电机28的输出轴与第三曲柄29一端连接，第三曲柄29另一端与滑柱30连接，滑柱30能在所述环形滑槽体27内滑动，连接杆31一端与直线形滑槽体272中间处连接，连接杆31另一端穿过固定块32与清洁刷33连接，连接杆31与固定块32滑动连接，固定块32与凹槽体26内壁连接。
上述技术方案的工作原理及有益技术效果：启动第二电机28，带动第三曲柄29旋转，第三曲柄29带动滑柱30在环形滑槽体27内滑动，当滑柱30在圆弧形滑槽体271内滑动时，清洁刷33保持不动，当滑柱30在直线形滑槽体272内滑动，使得清洁刷33左右往复移动，清洁刷33伸入到筒体9内，对封装下板3表面进行清洁，清除灰尘，防止灰尘集聚，提高芯片的散热效率。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种散热性能良好的芯片封装结构，其特征在于，包括：封装上板、芯片卡槽、封装下板、导热层，封装上板上设置有芯片卡槽，封装上板远离芯片卡槽一端与封装下板连接，所述封装下板上贯穿设置有导热层。
2.根据权利要求1所述的一种散热性能良好的芯片封装结构，其特征在于，封装下板靠近芯片卡槽的一侧设置有基板。
3.根据权利要求1所述的一种散热性能良好的芯片封装结构，其特征在于，所述封装上板上设置有凹槽，所述封装下板上设置有卡扣，所述卡扣卡装在所述凹槽内。
4.根据权利要求3所述的一种散热性能良好的芯片封装结构，其特征在于，所述封装上板和所述封装下板于卡扣处粘合连接。
5.根据权利要求1所述的一种散热性能良好的芯片封装结构，其特征在于，所述导热层采用氮化铝或金刚石。
6.根据权利要求1所述的一种散热性能良好的芯片封装结构，其特征在于，所述导热层为网络状，所述网络状的截面为圆形或五角星形或斜线形或螺旋形；
网络状的导热层的导热率计算公式为：
其中，其中，Ktot总热导率，C为常数，Ax为对应区域的面积，Kx为对应区域的热导率，d为厚度。
7.根据权利要求1所述的一种散热性能良好的芯片封装结构，其特征在于，所述导热层为工字形。
8.根据权利要求1所述的一种散热性能良好的芯片封装结构，其特征在于，封装上板位于筒体内，并与筒体一端内壁圆心处连接，筒体另一端内壁圆心处设置有第一电机，第一电机输出轴与第一转轴一端连接，第一转轴另一端穿过套管与第一曲柄一端连接，第一转轴与套管转动连接，第一曲柄另一端与连杆一端转动连接，连杆另一端与摆杆一端铰接，摆杆另一端与第二曲柄一端转动连接，第二曲柄另一端与套管一端外壁连接。
9.根据权利要求8所述的一种散热性能良好的芯片封装结构，其特征在于，套管远离第二曲柄的一端外壁与L形连接杆一端连接，第一转轴穿过第一齿轮，并与第一齿轮连接，第一齿轮上方设置有第二齿轮，第二齿轮与固定轴一端转动连接，固定轴另一端与筒体内壁连接，第一齿轮上套设有内齿轮，内齿轮与第一齿轮同轴设置，第二齿轮分别与第一齿轮、内齿轮啮合，L形连接杆另一端与内齿轮端面连接，第二转轴一端与连杆远离第一曲柄的一端连接，第二转轴另一端与风扇连接，所述筒体外壁上设置有散热口，所述散热口上设置有过滤网。
10.根据权利要求8所述的一种散热性能良好的芯片封装结构，其特征在于，筒体外壁上设置有凹槽体，凹槽体内设置有环形滑槽体，环形滑槽体由圆弧形滑槽体与直线形滑槽体首尾相接组成，所述凹槽体内壁上设置有第二电机，第二电机的输出轴与第三曲柄一端连接，第三曲柄另一端与滑柱连接，滑柱能在所述环形滑槽体内滑动，连接杆一端与直线形滑槽体中间处连接，连接杆另一端穿过固定块与清洁刷连接，连接杆与固定块滑动连接，固定块与凹槽体内壁连接。
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