CN215933580U - 芯片及芯片散热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种芯片及芯片散热装置，其中，芯片包括：衬底和器件层；所述器件层位于所述衬底的上方，所述器件层用于装载器件；所述衬底的背面开设有储液沟道；所述储液沟道用于装载散热介质，以对芯片进行降温。本实用新型能够提高芯片的散热效率。

Description

芯片及芯片散热装置

技术领域

本实用新型涉及芯片封装技术领域，尤其涉及一种芯片及芯片散热装置。

背景技术

随着科学技术的快速发展，芯片呈现高集成化、复杂化及高频化的发展趋势，但芯片越来越高的发热量，成为阻碍芯片性能和可靠性提升的关键因素。

现有的芯片散热方式，通常是在芯片的表面装载散热片对芯片进行散热，但是这种散热效率较低，当芯片的功耗密度达到一定程度时，这种散热方式无法满足高功耗芯片的散热需求。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供的芯片及芯片散热装置，通过在衬底的背面开设有储液沟道，能够使散热介质直接与芯片接触，从而能够提高芯片的散热效率。

第一方面，本实用新型提供一种芯片，包括：衬底和器件层；

所述器件层位于所述衬底的上方，所述器件层用于装载器件；

所述衬底的背面开设有储液沟道；

所述储液沟道用于装载散热介质，以对芯片进行降温。

可选地，储液沟道的深度与所述衬底的厚度的比例为0.25～0.5：1。

可选地，所述衬底的背面还开设有连通所述储液沟道的导通沟道。

可选地，所述储液沟道的形状为圆柱形、棱柱形和长方体形中的至少一种。

第二方面，本实用新型提供一种芯片散热装置，包括：散热盖和如上述任一项所述的芯片；

所述散热盖的底面开设有储放槽，所述芯片位于所述储放槽内；

所述散热盖的表面开设有用于导入和导出散热介质的输送孔，所述输送孔与所述储液沟道连通。

可选地，所述储放槽的上表面开设有导通槽；

所述输送孔与所述导通槽连通，所述导通槽与所述储液沟道连通。

可选地，所述导通槽的深度为0.3～1毫米，所述散热盖的上表面到储放槽的上表面的距离为3～5毫米。

可选地，所述储放槽的上表面与所述衬底的背面相抵触。

可选地，所述散热盖的底部与所述芯片密封连接。

可选地，所述输送孔包括：进液孔和出液孔；

所述芯片散热装置还包括：输送管道；

所述输送管道分别与所述进液孔和出液孔连通；

与所述进液孔连通的输送管道用于向储液沟道导入散热介质；

与所述出液孔连通的输送管道用于将储液沟道的内的散热介质导出散热盖。

本实用新型实施例提供的芯片及芯片散热装置，通过在衬底的背面开设有储液沟道，能够使散热介质流经衬底的背面，使散热介质直接与芯片接触，从而提高了芯片的散热效率。

附图说明

图1为本申请一实施例的芯片的示意性剖视图；

图2至图4均为本申请一实施例的芯片倒焊在安装板上的示意性结构图；

图5为本申请一实施例的芯片倒焊在安装板上的示意性结构图；

图6为本申请一实施例的散热盖的剖视图；

图7为本申请一实施例的散热盖的仰视图；

图8为本申请一实施例的芯片散热装置的剖视图；

图9为本申请一实施例的芯片散热装置的俯视图。

附图标记

1、芯片；11、衬底；12、物理层；13、器件层；14、储液沟道；15、导通沟道；2、安装板；3、散热盖；31、输送孔；311、进液孔；312、出液孔；32、导通槽；33、储放槽；4、输送管道；5、快拆接头。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在本实用新型中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

实施例一

本实施例提供一种芯片1，参见图1，该芯片1包括：衬底11、物理层12和器件层13。

所述物理层12和器件层13均位于所述衬底11的上方，所述器件层13用于装载器件；所述物理层12位于所述器件层13的上方，所述物理层12用于器件间的连线。其中，所述衬底11的厚度为所述物理层12和所述器件层13总厚度的7～10倍，但不限于此，本实施例不对衬底11相对所述物理层12和所述器件层13总厚度进行限定。

所述衬底11的背面开设有多个间隔排列的储液沟道14；所述储液沟道14用于装载散热介质，以对芯片1进行降温。所述储液沟道14位于衬底11背面的集中散热区域，所述集中散热区域为所述芯片1上主要的功耗型器件分布的区域；每个储液沟道14为一个独立的空间体，储液沟道14的深度与所述衬底11的厚度的比例为0.25～0.5：1。其中，所述储液沟道14的深度为0.3～0.5毫米。所述集中散热区域的面积为所述衬底11背面面积的1/2～2/3，且集中散热区域的几何中心与衬底11背面的几何中心在水平面上重合。在本实施例中，不对相邻的储液沟道14的间距作具体限定。

可选地，储液沟道14的深度与所述衬底11的厚度的比例为1：3，所述储液沟道14的深度为0.4毫米；所述集中散热区域的面积为所述衬底11背面面积的0.6倍。通过对储液沟道14的位置和深度的限定，能够在保证芯片1整体强度的情况下，向衬底11背面输送更多的散热介质以对芯片1进行散热。

进一步的，所述储液沟道14采用硅通孔的形式或利用化学蚀刻等技术产生，本实施例不作限定。结合图2、图3和图4，所述储液沟道14的形状为圆柱形、椭圆柱形、棱柱形、圆环形、长方体形、螺旋形和不规则形状中的至少一种。在本实施例中，所述储液沟道14的形状为圆柱形，且圆柱形的储液沟道14以矩形形式等间距排列在衬底11的背面，以形成集中散热区域。

本实施例提供的芯片1通过在衬底11的背面开设有储液沟道14，能够使散热介质流经衬底11的背面，使散热介质直接与芯片1接触，从而提高了芯片1的散热效率。

实施例二

结合图5，本实施例提供一种芯片1，该芯片1与实施例一中的芯片1不同之处在于，所述衬底11的背面还开设有连通所有储液沟道14的导通沟道15。通过设置导通沟道15便于散热介质快速的流经储液沟道14，从而进一步提高散热介质对芯片1的散热效率。

实施例三

本实施例提供一种芯片散热装置，结合图6、图7和图8，该芯片散热装置包括：安装板2、散热盖3和上述任一实施例所述的芯片1。

其中，所述芯片1通过物理层12采用倒焊的方式固定设置在所述安装板2的上表面；所述散热盖3位于所述安装板2的上方并与所述安装板2固定连接；所述散热盖3的底面开设有储放槽33，所述散热盖3的侧表面或/和上表面开设有用于导入和导出散热介质的输送孔31；所述芯片1位于所述储放槽33内，所述输送孔31与所述储液沟道14连通；所述储放槽33的上表面与所述衬底11的背面相抵触；所述散热盖3的底部采用铟焊的方式与所述芯片1密封连接。

所述输送孔31不但可以实现散热介质的传输，同时还可作为散热盖3与芯片1间的助焊剂在焊接时产生的废气的逃逸孔，从而保证了芯片1与散热盖3间的稳定性。

在本实例中，所述安装板2为基板；所述输送孔31位于所述散热盖3的上表面。所述输送孔31包括：进液孔311和出液孔312。所述进液孔311用于向储液沟道14导入散热介质，所述出液孔312用于将储液沟道14的内的散热介质导出散热盖3。

进一步的，所述储放槽33的上表面开设有导通槽32。所述输送孔31与所述导通槽32连通，所述导通槽32与所述储液沟道14连通。如此在衬底11上未开设导通沟道15的情况下，散热介质可通过进液孔311进入导通槽32中，导通槽32将散热介质导至储液沟道14内对芯片1进行散热，吸收热量后的散热介质通过导通槽32从出液孔312流出散热盖3；在衬底11上开设导通沟道15的情况下，散热介质可通过进液孔311进入导通槽32中，并由导通槽32和导通沟道15共同组成导通通道，以将散热介质导至储液沟道14内对芯片1进行散热，吸收热量后的散热介质通过所述导通通道从出液孔312流出散热盖3。

在本实施例中，导通沟道15的开口与导通槽32的开口重合。通过设置所述导通槽32能够增加散热介质在散热盖3和芯片1间的流动量，从而保证了散热介质对芯片1的散热效果。

进一步的，所述导通槽32纵横交错的间隔排列在所述储放槽33的上表面，相邻的导通槽32之间的间距为0.8～1.2毫米；所述导通槽32的深度为0.3～1毫米，所述散热盖3的上表面到储放槽33的上表面的距离为3～5毫米，但不限于此。在本实施例中，所述导通槽32的深度为0.6毫米，所述散热盖3的上表面到储放槽33的上表面的距离为4毫米。

实施例四

本实施例提供一种芯片散热装置，结合图9，该芯片散热装置与实施例三中的芯片散热装置不同之处在于：所述安装板2为主板，所述散热盖3的底端与所述主板固定连接。所述芯片1可根据自身结构选择性通过基板与主板连接，在本实施例中不作限定。

进一步的，所述芯片散热装置还包括：输送管道4。其中，与所述进液孔311连通的输送管道4用于向储液沟道14导入散热介质；与所述出液孔312连通的输送管道4用于将储液沟道14的内的散热介质导出散热盖3。在本实施例中，所述散热介质为冷却液。

所述芯片1的数量为多个，如两个或四个等。在本实施例中，所述芯片1的数量为四个。四个芯片1所连接的输送管道4可分别与外界的散热介质循环系统连接，也可采用四个芯片1串联在一起的方式与外界的散热介质循环系统连接，或者采用每两个芯片1串联在一起的方式等与外界的散热介质循环系统连接。具体的芯片1与外界的散热介质循环系统连接方式可根据芯片1在主板上的布局确定。其中，与外界的散热介质循环系统连接的管道设置有快拆接头5，如此便于主板的更换和维修。每个快拆接头5上均设置有止流阀，以在快拆接头5打开时相应的止流阀封闭，避免管道中的散热介质流出。

在本实施例中，四个芯片1采用四个串联在一起的方式外界的散热介质循环系统连接，以使散热介质循环系统依次向四个芯片1的导通沟道15中导入低温的散热介质，并将吸收热量的散热介质导出散热盖3，并输送至散热介质循环系统中，以对散热介质进行降温处理，并将降温后的散热介质再导入四个芯片1的导通沟道15中，如此循环则可持续对芯片1进行高效的散热处理。在本实施例中，低温的散热介质的温度为40～50℃。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种芯片，其特征在于，包括：衬底和器件层；

所述器件层位于所述衬底的上方，所述器件层用于装载器件；

所述衬底的背面开设有储液沟道；

所述储液沟道用于装载散热介质，以对芯片进行降温。

2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，储液沟道的深度与所述衬底的厚度的比例为0.25～0.5：1。

3.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述衬底的背面还开设有连通所述储液沟道的导通沟道。

4.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述储液沟道的形状为圆柱形、棱柱形和长方体形中的至少一种。

5.一种芯片散热装置，其特征在于，包括：散热盖和如权利要求1至4任一项所述的芯片；

所述散热盖的底面开设有储放槽，所述芯片位于所述储放槽内；

所述散热盖的表面开设有用于导入和导出散热介质的输送孔，所述输送孔与所述储液沟道连通。

6.根据权利要求5所述的芯片散热装置，其特征在于，所述储放槽的上表面开设有导通槽；

所述输送孔与所述导通槽连通，所述导通槽与所述储液沟道连通。

7.根据权利要求6所述的芯片散热装置，其特征在于，所述导通槽的深度为0.3～1毫米，所述散热盖的上表面到储放槽的上表面的距离为3～5毫米。

8.根据权利要求5所述的芯片散热装置，其特征在于，所述储放槽的上表面与所述衬底的背面相抵触。

9.根据权利要求5所述的芯片散热装置，其特征在于，所述散热盖的底部与所述芯片密封连接。

10.根据权利要求5所述的芯片散热装置，其特征在于，所述输送孔包括：进液孔和出液孔；

所述芯片散热装置还包括：输送管道；

所述输送管道分别与所述进液孔和出液孔连通；

与所述进液孔连通的输送管道用于向储液沟道导入散热介质；

与所述出液孔连通的输送管道用于将储液沟道的内的散热介质导出散热盖。

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