CN212380414U - 一种集成电路芯片散热结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种集成电路芯片散热结构，包括基底和基板。所述基底呈中空状，且一端开口形成收容槽。所述基底相对的两侧壁上分别设有与收容槽连通的第一接口及第二接口，第一接口用于向收容槽中注入冷却介质，第二接口用于将收容槽中的冷却介质排出。所述基板用于盖封基底的开口，及用于与集成电路芯片接触。所述基板靠近收容槽的一侧形成若干微流道，这些微流道沿冷却介质流经方向间隔分布。每个微流道包括若干间隔分布的微绕流单元，每个微绕流单元包括圆柱状的分流体，每个分流体沿冷却介质流经方向延伸形成板状的引流部，这些引流部相互平行。如此可降低冷却介质的流动阻力及压力波动，提高散热效果。

Description

一种集成电路芯片散热结构

技术领域

本实用新型属于微电子技术领域，特别涉及一种集成电路芯片散热结构。

背景技术

随着芯片的高度集成化及加工制造工艺手段的不断提高，芯片上集成的晶体管的数目成倍的增加，使得单位体积内的热流量增大，芯片温度迅速提高。现有技术中的微散热器是通过微泵将冷却液泵入微流道内，液体流动带走大量的热量。微流道散热能力影响因素有很多，比如微流道的结构、布局、速度和压降，热尾流效应等，这些几何因素相互关联，影响微换热器的传热性能和压降。

传统微散热器在通道中设置不同尺寸的换热结构，如方形、锥形筒、三角形、菱形、椭圆六边形等，用于减小流体边界层，以提高换热性能，但往往伴随着压力损失的增加，造成涡流分离及压力波动，因此微换热器需要以较低的压力成本获得更好的强化传热效果。

实用新型内容

鉴于此，有必要提供一种集成电路芯片散热结构，能够降低冷却介质的流动阻力及压力波动，提高散热效果。

本实用新型为达上述目的所提出的技术方案如下：

一种集成电路芯片散热结构，用于对集成电路芯片进行散热，所述集成电路芯片散热结构包括：

基底，所述基底呈中空状，且一端开口以形成收容槽，所述基底相对的两侧壁上分别设有与所述收容槽连通的第一接口及第二接口，所述第一接口用于向所述收容槽中注入冷却介质，所述第二接口用于将注入所述收容槽中的冷却介质排出；

基板，所述基板用于盖封所述基底的开口，以及用于与所述集成电路芯片相接触，所述基板在靠近所述收容槽的一侧形成有若干微流道，所述若干微流道沿所述冷却介质流经方向间隔分布，以用于将所述集成电路芯片散发出的热量传导至所述冷却介质；

每个微流道包括若干微绕流单元，这些微绕流单元间隔分布，每个微绕流单元包括分流体，所述分流体呈圆柱状，每个分流体均沿所述冷却介质流经方向延伸形成引流部，所述引流部均呈板状，且相互平行。

进一步地，每个微流道中的若干微绕流单元沿垂直于所述引流部延伸的方向上以第一宽度的间隙等间距分布。

进一步地，所述若干微流道之间等间距且错开分布，以使得每个微绕流单元对应于相邻微流道中微绕流单元之间的第一宽度的间隙处。

进一步地，所述第一宽度在50um～300um的范围内。

进一步地，所述引流部的厚度小于所述分流体的横截面直径。

进一步地，所述引流部的长度与所述分流体的横截面直径的比例大于9。

进一步地，所述引流部的长度在90um～360um的范围内，所述引流部的厚度在20um～80um的范围内，所述分流体的横截面直径在40um～160um的范围内。

进一步地，所述若干微绕流单元的高度小于或等于所述收容槽的深度。

进一步地，所述若干微绕流单元的高度在50um～500um的范围内。

进一步地，所述第一接口用于向所述收容槽中注入的冷却介质可以是液体、气体和气液混合物中的任何一种。

本实用新型的有益效果：

(1)通过引入圆柱状的分流体加引流部结构，增强了流体的湍流，提高了流道壁与微流道内流体的热交换能力，使得流体换热能力提高；同时增强了相邻微流道间的辅助散热能力，从而大大提升了微流道散热结构的散热性能。

(2)通过引入圆柱状的分流体加引流部结构，有效改善漩涡的脱落，消弱尾迹区中的能量耗散，绕流的阻力系数逐渐降低，压力波动基本消失，实现以较低的压力成本获得更好的强化传热效果。

附图说明

图1是本实用新型的集成电路芯片散热结构的一较佳实施方式的分解示意图。

图2是图1中基板的一较佳实施方式的结构示意图。

图3是图1中基板的一较佳实施方式的截面图。

图4是图1中基板的一较佳实施方式的另一截面图。

主要元件符号说明

集成电路芯片散热结构 100

基底 10

收容槽 12

第一接口 14

第二接口 16

基板 20

微流道 22

微绕流单元 24

分流体 242

引流部 244

集成电路芯片 200

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参考图1，本实用新型提供一种集成电路芯片散热结构100。所述集成电路芯片散热结构100用于对集成电路芯片200进行散热。在本实施方式中，所述集成电路芯片200为碳化硅芯片。

所述集成电路芯片散热结构100包括基底10及基板20。所述基底10呈中空状，且一端开口以形成收容槽12。所述基底10相对的两侧壁上分别设有与所述收容槽12连通的第一接口14及第二接口16。所述第一接口14用于向所述收容槽12中注入冷却介质(图未示)。所述第二接口16用于将注入所述收容槽12中的冷却介质排出。所述基板20用于盖封所述基底10的开口，以及用于与所述集成电路芯片200相接触。所述基板20在靠近所述收容槽12的一侧形成有若干微流道22。所述若干微流道22沿所述冷却介质流经方向间隔分布，以用于为所述冷却介质提供流道。

工作时，所述集成电路芯片200发出的热量通过所述基板20传导至所述若干微流道22。然后通过所述第一接口14注入的冷却介质流经所述若干微流道22，以与所述若干微流道22进行热量交换，最后通过所述第二接口16排出。

请参考图2及图4，每个微流道22包括若干微绕流单元24，这些微绕流单元24间隔分布。所述若干微绕流单元24的高度H小于或等于所述收容槽12的深度。在本实施方式中，所述若干微绕流单元24的高度H在50um～500um的范围内。

进一步地，每个微绕流单元24包括分流体242。所述分流体242呈圆柱状。在本实施方式中，所述分流体242的横截面直径在40um～160um的范围内。所述分流体242用于对流经的冷却介质进行分流，并使得冷却介质流经时形成旋涡，以达到搅拌冷却介质的作用。每个分流体242均沿所述冷却介质流经方向延伸形成引流部244。所述引流部244均呈板状，且相互平行。在本实施方式中，所述引流部的长度在90um～360um的范围内，所述引流部的厚度在20um～80um的范围内。所述引流部244用于对所述分流体242分流后的冷却介质进行引流，以改善漩涡的脱落，消弱尾迹区中的能量耗散。

在本实施方式中，所述引流部244的厚度小于所述分流体242的横截面直径。所述引流部244的长度与所述分流体242的横截面直径的比例大于9。如此，可在圆柱状的分流体242尾部的流体旋涡形成一种类似于流线型的流场结构，随着所述引流部244长度的增加，漩涡脱落的起点进一步沿流动方向向后推移，绕流的阻力系数逐渐降低，比没有所述引流部244时阻力降低40％，压力波动基本消失。

在本实施方式中，每个微流道22中的若干微绕流单元24沿垂直于所述引流部244延伸的方向上以第一宽度的间隙等间距分布。所述第一宽度在50um～300um的范围内。

如此一来，冷却介质流经所述分流体242，吸收集成电路芯片200产生的热量，由于所述分流体242的圆柱状结构，使得冷却介质流经时形成旋涡，以达到搅拌冷却液的作用，从而使得温度边界层变薄，增强换热性能；紧接着，冷却介质流经引流部244，又由于所述引流部244的板状结构，将有效改善漩涡的脱落，消弱尾迹区中的能量耗散。冷却液流经一个微流道22后，将流入下一个相邻的微流道22。因为这些微流道22间隔分布，从而增强了相邻微流道22间冷却液对流，提升散热效果。

在本实施方式中，所述若干微流道22之间等间隔且错开分布，以使得每个微绕流单元24对应于相邻微流道22中微绕流单元24之间的第一宽度的间隙处。如此，将使得冷却液流入下一个相邻的微流道22时，能够与下一个相邻的微流道22中的分流体242充分接触，从而提高搅拌冷却液的作用，进一步地增强散热效果。

在本实施方式中，所述第一接口14用于向所述收容槽12中注入的冷却介质可以是液体、气体和气液混合物中的任何一种。

需要说明的是，在本实施方式中，所述基板20用于与所述集成电路芯片200的衬底相接触，以传导所述集成电路芯片200所产生的热量。在其他实施方式中，还可通过对所述集成电路芯片200的衬底进行刻蚀，以在衬底的底部形成所述基板20的结构。

上述集成电路芯片散热结构100通过若干微绕流单元24形成微流道22，以为冷却介质提供散热通道；又通过在所述微绕流单元24设置分流体242，以用于让流经的冷却介质形成涡流，从而产生局部扰动来破坏流动边界层，使得温度边界层变薄；还通过在所述分流体242一侧延伸形成的板状的引流部244，以降低由于粘性流体绕流柱型结构时发生流动分离而产生的压力波动。如此，可降低冷却介质的流动阻力及压力波动，并提高散热效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种集成电路芯片散热结构，用于对集成电路芯片进行散热，其特征在于，所述集成电路芯片散热结构包括：

基底，所述基底呈中空状，且一端开口以形成收容槽，所述基底相对的两侧壁上分别设有与所述收容槽连通的第一接口及第二接口，所述第一接口用于向所述收容槽中注入冷却介质，所述第二接口用于将注入所述收容槽中的冷却介质排出；

基板，所述基板用于盖封所述基底的开口，以及用于与所述集成电路芯片相接触，所述基板在靠近所述收容槽的一侧形成有若干微流道，所述若干微流道沿所述冷却介质流经方向间隔分布，以用于将所述集成电路芯片散发出的热量传导至所述冷却介质；

每个微流道包括若干微绕流单元，这些微绕流单元间隔分布，每个微绕流单元包括分流体，所述分流体呈圆柱状，每个分流体均沿所述冷却介质流经方向延伸形成引流部，所述引流部均呈板状，且相互平行。

2.根据权利要求1所述的集成电路芯片散热结构，其特征在于，每个微流道中的若干微绕流单元沿垂直于所述引流部延伸的方向上以第一宽度的间隙等间距分布。

3.根据权利要求2所述的集成电路芯片散热结构，其特征在于，所述若干微流道之间等间距且错开分布，以使得每个微绕流单元对应于相邻微流道中微绕流单元之间的第一宽度的间隙处。

4.根据权利要求2所述的集成电路芯片散热结构，其特征在于，所述第一宽度在50um～300um的范围内。

5.根据权利要求1所述的集成电路芯片散热结构，其特征在于，所述引流部的厚度小于所述分流体的横截面直径。

6.根据权利要求5所述的集成电路芯片散热结构，其特征在于，所述引流部的长度与所述分流体的横截面直径的比例大于9。

7.根据权利要求6所述的集成电路芯片散热结构，其特征在于，所述引流部的长度在90um～360um的范围内，所述引流部的厚度在20um～80um的范围内，所述分流体的横截面直径在40um～160um的范围内。

8.根据权利要求1所述的集成电路芯片散热结构，其特征在于，所述若干微绕流单元的高度小于或等于所述收容槽的深度。

9.根据权利要求8所述的集成电路芯片散热结构，其特征在于，所述若干微绕流单元的高度在50um～500um的范围内。

10.根据权利要求1所述的集成电路芯片散热结构，其特征在于，所述第一接口用于向所述收容槽中注入的冷却介质可以是液体、气体和气液混合物中的任何一种。

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