CN214800412U - Ltcc器件散热结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种LTCC器件散热结构，LTCC器件、热电制冷器和散热组件，所述热电制冷器与所述LTCC器件固定连接，所述热电制冷器包括冷端和热端，所述冷端与所述LTCC器件贴合；所述散热组件包括散热器，所述散热器包括散热板，以及固定于所述散热板的一侧的散热翅片，所述散热板远离所述散热翅片的一侧与所述热电制冷器的所述热端贴合。本实用新型的LTCC器件散热结构能够提高LTCC器件的散热效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体混合集成电路技术领域，尤其涉及一种LTCC器件散热结构。
背景技术
随着微电子技术的需求牵引，电子设备和通信产品正朝着小型化和轻量化的方向快速发展，且越来越趋向于集成化、高频化。LTCC(低温共烧陶瓷)作为一种新型的电子封装技术，具有出色的高频、高速传输、高集成度和高可靠性，在近年来得到了广泛应用。
由于LTCC器件的高密度集成化，在单位面积内器件产生的热量高度集中，散热问题已经成为LTCC技术在大功率器件中应用的瓶颈。受到散热的限制，当前LTCC器件的功率密度一般为10W/cm2，而随着电子设备的集成化和多功能化发展，尤其是5G通信的背景下，部分LTCC器件的功率密度往往会达到100W/cm2，而高热流量密度会严重影响LTCC器件的正常工作。由于LTCC技术所用的低温共烧陶瓷封装材料具有较低的热导率(2～5W/m·K)，无法将电子器件产生的热量及时地传递到外界环境中，导致热量集中在器件内部从而极大地影响电子设备的寿命、安全及可靠性。
如何对LTCC器件进行高效散热，成为目前LTCC技术中急需解决的关键问题。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种LTCC器件散热结构，能够提高LTCC器件的散热效率。
根据本实用新型的第一方面实施例的LTCC器件散热结构，包括：
LTCC器件；
热电制冷器，所述热电制冷器与所述LTCC器件固定连接，所述热电制冷器包括冷端和热端，所述冷端与所述LTCC器件贴合；
散热组件，所述散热组件包括散热器，所述散热器包括散热板，以及固定于所述散热板的一侧的散热翅片，所述散热板远离所述散热翅片的一侧与所述热电制冷器的所述热端贴合。
根据本实用新型实施例的LTCC器件散热结构，至少具有如下有益效果：热电制冷器的冷端与所述LTCC器件贴合，散热板的一侧固定有散热翅片，散热板远离散热翅片的一侧与热电制冷器的热端贴合；由此，热电制冷器通电后，可将LTCC器件产生的热量散发出去，而散热板与热电制冷器的热端贴合，可使热电制冷器的热端的热量快速散发出去，保证热电制冷器200在工作温度内正常工作，避免因温度过高导致热电制冷器失效，同时这有助于提高热电制冷器的散热效率；通过热电制冷器与散热器的结合，可提高LTCC器件的散热效率。
根据本实用新型的一些实施例，所述散热组件还包括风扇，所述风扇用于提高流经所述散热器的空气的流速。
根据本实用新型的一些实施例，还包括导热层，所述导热层填充在所述冷端与所述LTCC器件之间，所述导热层的导热系数大于空气的导热系数。
根据本实用新型的一些实施例，所述导热层的材料为导热硅脂、导热环氧树脂或导热硅胶。
根据本实用新型的一些实施例，所述LTCC器件包括多层陶瓷基板和导热柱，所述导热柱贯穿一层或多层所述陶瓷基板，所述导热柱的一端延伸至所述LTCC器件朝向所述冷端的表面。
根据本实用新型的一些实施例，所述导热柱的材料为铜或银。
根据本实用新型的一些实施例，所述冷端与所述LTCC器件粘贴固定。
根据本实用新型的一些实施例，还包括安装组件，所述安装组件包括载板与紧固件，所述载板通过所述紧固件与所述冷端固定连接，所述LTCC器件夹设在所述载板与所述冷端之间。
根据本实用新型的一些实施例，所述安装组件还包括保护垫，所述保护垫夹设在所述载板与所述冷端之间，所述保护垫设置有通孔，所述紧固件穿设在所述通孔中。
根据本实用新型的一些实施例，所述载板为PCB板或铝基板。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，其中：
图1为本实用新型实施例的LTCC器件散热结构的剖视图；
图2为图1中LTCC器件散热结构的LTCC器件的俯视图；
图3为本实用新型另一实施例的LTCC器件散热结构的剖视图。
附图标记：散热组件100、风扇110、散热器120、散热板121、散热翅片122、热电制冷器200、安装组件300、紧固件310、保护垫320、载板330、LTCC器件400、陶瓷基板410、导电过孔420、导热柱430、导热层500。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
本实用新型的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
参照图1，根据本实用新型实施例的LTCC器件散热结构，包括散热组件100、热电制冷器200和LTCC器件400。其中，热电制冷器200与LTCC器件400固定连接，热电制冷器200包括冷端和热端，冷端与LTCC器件贴合。散热组件100包括散热器120，散热器120包括散热板121，以及固定于散热板121的一侧(例如上侧)的散热翅片122，散热板121远离散热翅片122的一侧(例如下侧)与热电制冷器200的热端贴合。
结合上述，热电制冷器200的冷端与LTCC器件400贴合，散热板121的一侧固定有散热翅片122，散热板121远离散热翅片122的一侧与热电制冷器200的热端贴合。由此，热电制冷器200通电后，可将LTCC器件400产生的热量散发出去，而散热板121与热电制冷器200的热端贴合，可使热电制冷器200的热端的热量快速散发出去，保证热电制冷器200在工作温度内正常工作，避免因温度过高导致热电制冷器200失效，同时这有助于提高热电制冷器200的散热效率。通过散热器120与热电制冷器200的结合，可提高LTCC器件400的散热效率。
此外，散热板121与热电制冷器200的热端粘贴固定，粘贴固定所用的材料可选择导热环氧树脂或导热硅胶。
参照图1，在本实用新型的一些实施例中，散热组件100还包括风扇110，风扇110用于提高流经散热器120的空气的流速。由此，外界的相对较冷的空气可循环流经过散热器120，将散热器120的热量带走，从而提高散热器120的散热效率。
具体的，风扇110既可以将空气吹向散热器120，也可将散热器120处的空气吸走，两者都可以提高流经散热器120的空气的流速。
参照图1，在本实用新型的一些实施例中，LTCC器件散热结构还包括导热层500，导热层500填充在冷端与LTCC器件400之间，导热层500的导热系数大于空气的导热系数。
如果热电制冷器200的冷端直接与LTCC器件400贴合，两者之间存在缝隙，而缝隙中充满空气，空气的导热系数较小(20℃时，空气的导热系数为0.023W/(m·K))，不利于热电制冷器200的冷端与LTCC器件400之间的热传导。热电制冷器200的冷端与LTCC器件400之间填充导热层500，可将缝隙填满，导热层500替代了空气，导热层500的导热系数大于空气的导热系数，从而加快热电制冷器200的冷端与LTCC器件400之间的热传导。
在本实用新型的进一步实施例中，导热层500的材料为导热硅脂、导热环氧树脂或导热硅胶。导热硅脂的导热系数一般为1.5～12.0W/(m·K)，导热环氧树脂的导热系数一般为0.2～4.2W/(m·K)，导热硅胶的导热系数一般为1.0～6.0W/(m·K)，均大于空气的导热系数，可满足使用需求。
其中，导热硅脂和导热环氧树脂可涂覆在LTCC器件400的表面，凝固后，即可形成导热层500。而导热硅胶既可制成导热硅胶片，放置在热电制冷器200的冷端与LTCC器件400之间，也可涂覆在LTCC器件400的表面。
参照图1和图2，在本实用新型的一些实施例中，LTCC器件400包括多层陶瓷基板410和导热柱430，导热柱430贯穿全部的陶瓷基板410，导热柱430的一端延伸至LTCC器件400朝向冷端的表面(例如上表面)。通过设置导热柱430，可将LTCC器件400内部的热量快速传导至外界，实现散热，从而提高散热效率。其中，导热柱430可并列设置多个，以进一步提高散热效率。
此外，导热柱430也可贯穿一层陶瓷基板410，或者贯穿一部分陶瓷基板410，此时，也可达到提高散热效率的目的。LTCC器件400中还设置有导电过孔420，导电过孔420用于连通LTCC器件400中的各电路或各电子元器件。
参照图1和图2，在本实用新型的进一步实施例中，导热柱430的材料为铜或银。铜和银均为导热较快的材料，有利于提高LTCC器件400的散热效率。其中，每层陶瓷基板410在制备时已冲孔处理，之后将填充剂(例如铜或银)填入到陶瓷基板410的孔中，形成导电过孔420和导热柱430。
参照图3，热电制冷器200的冷端与LTCC器件400粘贴固定。粘贴固定的工艺较为简单，在LTCC器件400的表面或热电制冷器200的冷端的表面涂覆胶水后，将热电制冷器200的冷端与LTCC器件400贴合，待胶水凝固后，即可实现固定连接。
具体的，导热环氧树脂和导热硅胶均具有较强的粘性，热电制冷器200的冷端与LTCC器件400可通过导热环氧树脂或导热硅胶粘接固定。
参照图1，在本实用新型的一些实施例中，LTCC器件散热结构还包括安装组件300，安装组件300包括紧固件310与载板330，载板330通过紧固件310与冷端固定连接，LTCC器件400夹设在载板330与冷端之间。通过设置紧固件310与载板330，可将LTCC器件400夹紧固定在载板330与冷端之间，从而实现LTCC器件400的安装固定。
具体的，紧固件310可以是螺钉，螺钉穿过热电制冷器200的冷端后，与载板330螺纹连接。紧固件310也可以是螺栓和螺母，螺栓穿过热电制冷器200的冷端和载板330后，与螺母螺纹连接。
参照图1，在本实用新型的进一步实施例中，安装组件300还包括保护垫320，保护垫320夹设在载板330与冷端之间，保护垫320设置有通孔，紧固件310穿设在通孔中。保护垫320可辅助支撑热电制冷器200，LTCC器件400收到冲击时，可进行缓冲。此外，保护垫320可起到辅助固定的作用，避免紧固件310松动。
参照图1，在本实用新型的进一步实施例中，载板330为PCB板或铝基板。PCB板或铝基板在实现LTCC器件400的安装固定的同时，还可与LTCC器件400电连接，从而将LTCC器件400联通。
上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (10)
1.LTCC器件散热结构，其特征在于，包括：
LTCC器件；
热电制冷器，所述热电制冷器与所述LTCC器件固定连接，所述热电制冷器包括冷端和热端，所述冷端与所述LTCC器件贴合；
散热组件，所述散热组件包括散热器，所述散热器包括散热板，以及固定于所述散热板的一侧的散热翅片，所述散热板远离所述散热翅片的一侧与所述热电制冷器的所述热端贴合。
2.根据权利要求1所述的LTCC器件散热结构，其特征在于，所述散热组件还包括风扇，所述风扇用于提高流经所述散热器的空气的流速。
3.根据权利要求1所述的LTCC器件散热结构，其特征在于，还包括导热层，所述导热层填充在所述冷端与所述LTCC器件之间，所述导热层的导热系数大于空气的导热系数。
4.根据权利要求3所述的LTCC器件散热结构，其特征在于，所述导热层的材料为导热硅脂、导热环氧树脂或导热硅胶。
5.根据权利要求1所述的LTCC器件散热结构，其特征在于，所述LTCC器件包括多层陶瓷基板和导热柱，所述导热柱贯穿一层或多层所述陶瓷基板，所述导热柱的一端延伸至所述LTCC器件朝向所述冷端的表面。
6.根据权利要求5所述的LTCC器件散热结构，其特征在于，所述导热柱的材料为铜或银。
7.根据权利要求1所述的LTCC器件散热结构，其特征在于，所述冷端与所述LTCC器件粘贴固定。
8.根据权利要求1所述的LTCC器件散热结构，其特征在于，还包括安装组件，所述安装组件包括载板与紧固件，所述载板通过所述紧固件与所述冷端固定连接，所述LTCC器件夹设在所述载板与所述冷端之间。
9.根据权利要求8所述的LTCC器件散热结构，其特征在于，所述安装组件还包括保护垫，所述保护垫夹设在所述载板与所述冷端之间，所述保护垫设置有通孔，所述紧固件穿设在所述通孔中。
10.根据权利要求8或9所述的LTCC器件散热结构，其特征在于，所述载板为PCB板或铝基板。
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