CN201845759U - 散热器和散热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种散热器，该散热器底部具有用于连接倒装芯片上表面的粘结面和用于连接倒装芯片顶部发热凸台的导热面，该导热面位于散热器底部开设的凹槽内，该凹槽用于容纳倒装芯片顶部的发热凸台。本实用新型还公开了相应的散热系统。本实用新型的散热器由于采用在底部开设用于容纳倒装芯片顶部发热凸台的凹槽，将散热器底面作为粘结面，将凹槽底面作为导热面的技术方案，使得该散热器可以直接通过粘结方式固定在倒装芯片上。该散热器结构简单，易于加工，易于装配。

Description

散热器和散热系统

技术领域

本实用新型涉及散热技术领域，具体涉及一种散热器和散热系统。

背景技术

采用倒装(Flip Chip)封装的芯片(倒装芯片)是常用芯片的一种，其结构如图1和图2所示，其主要特征在于倒装芯片200内部的集成电路位于芯片顶部的凸起部分，该凸起部分是其发热部分(发热凸台210)。当倒装芯片200的发热功率比较大时，必须在其顶部的发热凸台210上方安装散热器以控制其温度在一个合理的范围内，从而保证其可靠性和使用寿命。

如图3和图4所示，传统的用于倒装芯片的散热器100的底部具有一个平整的用于接触倒装芯片的发热凸台的底面，上部则具有多个散热肋片150。传统的散热器100与倒装芯片200的安装通常采用如下方式之一：

一、如图5所示，在电路板和散热器上分别开设螺纹孔，用塑胶螺钉将两者固定。采用该方式，需要在电路板上钻孔，孔径通常需在3毫米以上，对电路板占用面积较大，会造成电路板布线面积紧张；还需要在散热器上钻孔，并需要在钻孔之前先切掉相应位置的肋片，会导致散热器的加工复杂。

二、在散热器底部设置针脚，插入电路板上开设的插孔内，采用焊接方式进行固定。采用该方式，在电路板上开设的插孔的孔径通常在1-2毫米，小于前一方式中的钻孔直径，且散热器可以利用针脚接地，具有较好的EMC屏蔽性能。但是，为了保证散热器和倒装芯片紧密接触以起到散热降温的作用，在焊接之前，需要利用工装夹具将散热器紧压在倒装芯片上，然后才能焊接，操作复杂，不良率较高，生产效率低。

三、利用卡扣装置将散热器固定在电路板上。采用该方式，固定在电路板上的卡扣装置对电路板的占用面积较大。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种结构简单，易于装配的散热器和散热系统。

一种散热器，该散热器底部具有用于连接倒装芯片上表面的粘结面和用于连接所述倒装芯片顶部发热凸台的导热面，该导热面位于散热器底部开设的凹槽内，该凹槽用于容纳倒装芯片顶部的发热凸台。

一种散热系统，包括散热器和倒装芯片，倒装芯片顶部具有发热凸台，散热器底部具有用于连接倒装芯片上表面的粘结面和用于连接倒装芯片顶部发热凸台的导热面，该导热面位于散热器底部开设的凹槽内，该凹槽用于容纳倒装芯片顶部的发热凸台，粘结面和倒装芯片的上表面之间填充有粘胶介质，散热面和发热凸台的上表面之间填充有导热介质。。

本实用新型实施例的散热器采用在底部开设用于容纳倒装芯片顶部发热凸台的凹槽，将散热器底面作为粘结面，将凹槽底面作为导热面的技术方案，使得该散热器可以直接通过粘结方式固定在倒装芯片上。该散热器结构简单，易于装配。

附图说明

图1是倒装芯片的主视图；

图2是倒装芯片的侧视图；

图3是传统散热器的主视图；

图4是传统散热器的俯视图；

图5是采用螺纹孔固定方式的散热器的立体图；

图6是本实用新型实施例一提供的散热器的主视图；

图7是本实用新型实施例一提供的散热器的后视图；

图8是本实用新型实施例一提供的散热器的俯视图；

图9是本实用新型实施例一提供的散热器与倒装芯片的装配示意图；

图10是本实用新型实施例二提供的散热器的结构示意图；

图11是本实用新型实施例三提供的一个散热器的结构示意图；

图12是本实用新型实施例三提供的另一个散热器的结构示意图；

图13是本实用新型实施例四提供的散热器的主视图；

图14是本实用新型实施例四提供的散热器的剖视图；

图15是图13和图14所示散热器的改进的结构示意图；

图16是本实用新型实施例四进一步改进的散热器与倒装芯片的装配示意图。

具体实施方式

本实用新型实施例提供一种散热器，该散热器底部具有用于连接倒装芯片上表面的粘结面和用于连接倒装芯片顶部发热凸台的导热面，该导热面位于散热器底部开设的凹槽内，该凹槽用于容纳所述倒装芯片顶部的发热凸台。该散热器可以通过粘结方式固定在倒装芯片上，而无需采用诸如卡扣、螺钉、焊接等方式进行固定。从而，具有较为简单的结构，易于加工，成本较低，并且易于装配，简化了安装工序，可以提高生产效率，降低装配不良率。本实用新型实施例还提供相应的散热系统。以下分别进行详细说明。

实施例一、

如图6至图9所示，本实施例提供一种散热器100，该散热器100底部具有用于连接倒装芯片200上表面的粘结面110和用于连接倒装芯片200顶部发热凸台210的导热面120，该导热面120位于散热器底部开设的凹槽130内，该凹槽130用于容纳倒装芯片200顶部的发热凸台210。

其中，凹槽130的形状可与发热凸台210匹配也可不匹配，只要能够容纳发热凸台210即可。凹槽130的深度则略大于发热凸台210的高度0.2-2毫米，这样，在导热面120和发热凸台210的上表面之间可以形成一个缝隙，该缝隙用于填充合适的导热介质，例如硅脂、导热垫、相变材料、导热胶等。所填充的导热介质，主要用于减小发热凸台和散热器之间的热阻以增强散热能力，同时用于消除倒装芯片和散热器因尺寸具有公差带来的装配问题，在导热介质采用具有粘结强度的粘胶时，还可起到固定散热器的作用。

导热面120和粘结面110均为尽量平整的平面，其中导热面120是凹槽130的底面，粘结面110则是散热器100的底面上所有可与倒装芯片200的上表面接触的部分。装配时，在粘结面110和倒装芯片200的上表面220之间涂敷粘胶介质，例如双面胶、双组份胶等粘合剂。所涂敷的粘胶介质，主要用于将散热器100和倒装芯片200粘结在一起，起到固定散热器的作用；在粘胶介质具有较好导热性能时，还可以起到提高倒装芯片200散热效率的作用。

如图9所示，为散热器100和倒装芯片200的装配示意图。装配时压紧散热器100的过程中，已经填充在导热面120下的导热介质会被挤压出来，尤其是在导热介质选择为流动性较好的硅脂等的时候。为了防止导热介质在安装过程中被挤压到粘接区域的粘胶介质里，影响粘接效果，可以在凹槽130的侧面开设用于容纳多余导热介质的收纳槽140。

实施例二、

在本实施例中，可以对凹槽130的形状具有多种选择。

在一个优选方案中，如图7所示，该凹槽130可以为一长槽，其在长度方向上延伸至散热器100底部两端，宽度则略大于发热凸台210的宽度；该优选方案的凹槽130由于贯穿散热器100的两端面，具有易于加工和易于装配的优点。

在另一优选方案中，如图10所示，该凹槽130为方形槽，与方形的发热凸台210形状匹配，能够很好的容纳发热凸台210。该优选方案，相对于前一优选方案，在不影响导热性能的前提下，增加了粘结面110的面积，从而可以使装配更加牢固。

实施例三、

在本实施例中，可以对收纳槽140的形状具有多种选择。

在一个优选方案中，如图9所示，可适当增加散热器100底部凹槽130的宽度，增大倒装芯片200顶部发热凸台210两侧与凹槽130两侧的间隙，使该间隙能完全容纳下被挤压过来的导热介质，将该间隙作为收纳槽140。

在另一优选方案中，如图11所示，还可以在凹槽130的侧面专门开设用于容纳被挤压出来的多余导热介质的收纳槽140。该收纳槽140沿凹槽130的侧面延伸，其截面可以具有任意便于加工的形状，例如方形、圆弧形、三角形等。

在又一优选方案中，如图12所示，该凹槽130为方形槽或是其它多边形槽，可以在凹槽130的拐角处开设收纳槽140，优选为圆形，该圆形容纳槽140易于加工，例如可以很方便的用铣床加工而成。

实施例四、

在本实施例中，散热器100可以是不同类型的散热器。

在一个优选方案中，如图6至图8所示，散热器100为肋片式散热器，设置有多个肋片150。对于该肋片式散热器，由于凹槽130与肋片150的加工方向一致，从而在加工时候可以一次挤压成型，节省成本。

在另一优选方案中，如图13和图14所示，散热器100为金属板切割而成的平板散热器。对于该平板散热器，可以在对应于发热凸台210的位置一次冲压出凹槽130，也易于加工。由于该平板散热器易于加工，可以做成各种适合产品特定散热要求和结构要求的尺寸与形状，例如图15所示的形状。为了提高散热效率，可以加大平板散热器的面积，使其面积超出倒装芯片区域，例如图16所示，增加延伸部160。由于延伸部160覆盖的区域下方的电路板上可能设有电子元器件，可以将延伸部160向上方凸起从而与下方电路板之间形成用于容纳电子元器件的空腔。

实施例五、

在本实施例中，提供一种散热系统。该散热系统包括散热器100和倒装芯片200，倒装芯片200顶部具有发热凸台210。该散热器100底部具有用于连接倒装芯片200上表面的粘结面110和用于连接倒装芯片200顶部发热凸台210的导热面120，该导热面120位于散热器底部开设的凹槽130内，该凹槽130用于容纳倒装芯片200顶部的发热凸台210，粘结面110和倒装芯片200的上表面之间设置有粘胶介质，散热面120和发热凸台210的上表面之间设置有导热介质。

本实施例提供的散热系统，结构简单，易于装配，易于加工，成本较低。

本实用新型实施例提供的散热器，具有以下有益技术效果：

1、该散热器结构简单，只需在普通散热器基础上加工一个凹槽即可，无需加工螺纹孔或针脚等，而凹槽的加工相当简单，对于肋片式散热器可一次挤压成型，对于平板式散热器可一次冲压成型。

2、以粘结方式固定在电路板的倒装芯片上，没有针脚或螺钉，无需在电路板上钻孔，使得电路板加工工艺简单，电路板布线面积不会被挤占。

3、散热器与倒装芯片粘结贴合面积大，采用胶粘的方式固定，产线生产效率高，不良率极低，尤其是在采用双面胶作粘合剂的情况下优点更加明显。

4、对于平面金属板加工而成的平板散热器，特别适合自然散热的终端类产品。在自然散热时空气流速较低的情况下，常规散热器的肋片能阻碍空气流动，肋片达到一定密度以后反而会使散热性能下降。此种情况下，平板散热器由于具有较大延展面，能迅速将热量扩散开，而且对空气流动的阻碍小，反而具有极高的性价比。另一方面，其轻、薄的特点决定了其安装方便，能很好适应安装空间很小的应用要求。再一方面，对于用户能经常触摸的终端类产品，平板散热器能有效避免产品外壳局部热点的形成，能有效改善用户对产品的温度感受。

以上对本实用新型实施例所提供的散热器和散热系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种散热器，其特征在于，该散热器底部具有用于连接倒装芯片(200)上表面的粘结面(110)和用于连接所述倒装芯片(200)顶部发热凸台(210)的导热面(120)，所述导热面(120)位于所述散热器底部开设的凹槽(130)内，所述凹槽(130)用于容纳所述倒装芯片(200)顶部的发热凸台(210)。

2.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于：所述凹槽(130)的深度略大于所述发热凸台(210)的高度0.2-2.毫米，以在所述导热面(120)和发热凸台(210)的上表面之间形成用于容纳导热介质的缝隙。

3.根据权利要求2所述的散热器，其特征在于：所述凹槽(130)为长度方向上延伸至所述散热器底部两端的长槽，该长槽的宽度略大于所述发热凸台(210)的宽度。

4.根据权利要求2所述的散热器，其特征在于：所述凹槽(130)为形状与所述发热凸台(210)形状匹配的凹槽。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的散热器，其特征在于：所述凹槽(130)的侧面开设有用于容纳多余导热介质的收纳槽(140)。

6.根据权利要求5所述的散热器，其特征在于：所述收纳槽(140)沿所述凹槽(130)的侧面延伸。

7.根据权利要求5所述的散热器，其特征在于：所述凹槽(130)为多边形，所述收纳槽(140)位于所述凹槽(130)的拐角处。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的散热器，其特征在于：所述散热器为肋片式散热器。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的散热器，其特征在于：所述散热器为平板式散热器，所述平板式散热器具有超出所述倒装芯片(200)区域的延伸部(160)，所述延伸部(160)向上凸起从而与下方电路板之间形成用于容纳电子元器件的空腔。

10.一种散热系统，包括散热器(100)和倒装芯片(200)，所述倒装芯片(200)顶部具有发热凸台(210)，其特征在于：所述散热器(100)底部具有用于连接所述倒装芯片(200)上表面的粘结面(110)和用于连接所述倒装芯片(200)顶部发热凸台(210)的导热面(120)，所述导热面(120)位于所述散热器(110)底部开设的凹槽(130)内，所述凹槽(130)用于容纳所述倒装芯片(200)顶部的发热凸台(210)，所述粘结面(110)和所述倒装芯片(200)的上表面之间填充有粘胶介质，所述散热面(120)和所述发热凸台(210)的上表面之间填充有导热介质。

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