CN217740516U - 散热器、散热单元及服务器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种散热器、散热单元及服务器；该散热器的第一表面设有散热翅片，散热器的第二表面用于与电路板对接；其中，该电路板上设有例如芯片等发热元件，并且，芯片上的晶片位于芯片远离电路板的一面，即，该芯片采用倒装封装或露die倒装封装；然后，在对应晶片的位置，该散热器的第二表面设有保护凹槽，保护凹槽的截面积至少大于晶片的面积；也就是说，该保护凹槽至少能够覆盖或者囊括芯片上端的晶片；从而在散热器与电路板贴附时，该保护凹槽能够提供散热器与晶片之间的缓冲空间，防止散热器对晶片造成损坏，大大降低了可靠性隐患。

Description

散热器、散热单元及服务器

技术领域

本实用新型涉及散热器技术领域，尤其涉及一种散热器、散热单元及服务器。

背景技术

目前，为了对电路板上的芯片等发热元件进行散热，通常会在电路板的一面或两面安装散热器。

现有技术中，散热器通常通过螺钉等固定在电路板的表面，以接触并贴附在芯片表面，从而对芯片等发热元件进行散热，并且，散热器用于贴附芯片的表面通常为平面；此外，为了提高散热效率，电路板上的芯片会采用倒装封装，即，芯片的晶片(die)设置在上部，也就是背向电路板的一端，有时晶片甚至会相对周围的塑封露出(即露die倒装封装)。

然而，此时，一方面由于较脆弱的晶片或者是露出周围塑封、或者是比较靠近散热器表面，这就导致散热器极容易将晶片压裂，或者损坏die下的微纳结构，如，bump(凸台)等；另一方面，散热器的表面会存在平整度的误差等，这也会导致散热器将晶片压裂，进而带来可靠性隐患。

实用新型内容

针对上述技术问题的至少一个方面，本申请实施例提供了一种散热器、散热单元及服务器；本实施例通过在散热器用于贴附发热元件的表面设置保护凹槽，该保护凹槽至少能够囊括发热元件上的晶片，从而，对于电路板上采用倒装封装、尤其是露die倒装封装的芯片等能够很好的保护其上的晶片，大大降低了可靠性隐患。

第一方面，本申请实施例提供一种散热器，所述散热器用于对电路板进行散热，所述电路板上设有发热元件，所述发热元件包括晶片，所述晶片位于所述发热元件远离所述电路板的一端；

所述散热器包括：

散热器本体，所述散热器本体具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面设有散热翅片，所述第二表面用于与所述电路板对接；

其中，所述第二表面用于贴附于所述电路板设有所述发热元件的一面，在对应所述晶片的位置，所述第二表面设有保护凹槽，并且，所述保护凹槽的截面积至少大于所述晶片的面积。

在一实施例中，

所述保护凹槽包括第一保护凹槽，所述第一保护凹槽的截面积介于所述发热元件的面积与所述晶片的面积之间；和/或，

所述保护凹槽包括第二保护凹槽，所述第二保护凹槽的截面积大于所述发热元件的面积，以使所述第二保护凹槽用于容纳所述发热元件。

在一实施例中，所述第二表面设有散热凸台，相邻的所述散热凸台之间形成架空空间；其中，所述保护凹槽设于所述散热凸台的表面，所述散热凸台用于与所述电路板对接，以使所述架空空间用于容纳所述电路板上的元器件。

在一实施例中，若干所述发热元件在所述电路板上被布置为沿第一方向延伸的发热元件列，若干所述发热元件列平行设置；

在所述第二表面，所述散热凸台沿所述第一方向延伸，若干所述散热凸台平行排列；

以使一个所述散热凸台与一个或若干个所述发热元件列对应。

在一实施例中，

若干个所述保护凹槽在所述散热凸台的表面沿所述第一方向排列；其中，若干个所述保护凹槽与若干个所述晶片一一对应；或者，

所述保护凹槽在所述散热凸台的表面沿所述第一方向延伸，以使所述保护凹槽沿所述第一方向的两端至少覆盖所述发热元件列对应的晶片列。

在一实施例中，所述第二表面为平面。

在一实施例中，所述保护凹槽的深度为微米级。

在一实施例中，所述保护凹槽内填充有导热材料。

第二方面，本申请实施例提供一种散热单元，所述散热单元包括一对散热器，一对所述散热器分别设于电路板的两侧，其中，一对所述散热器中的至少一个为上述的散热器。

第三方面，本申请实施例提供一种服务器，所述服务器包括电路板和给所述电路板进行散热的散热器，其中，所述散热器为上述的散热器。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例提供了一种散热器、散热单元及服务器；该散热器的第一表面设有散热翅片，散热器的第二表面用于与电路板对接；其中，该电路板上设有例如芯片等发热元件，并且，芯片上的晶片位于芯片远离电路板的一面，即，该芯片采用倒装封装或露die倒装封装；然后，在对应晶片的位置，该散热器的第二表面设有保护凹槽，保护凹槽的截面积至少大于晶片的面积；也就是说，该保护凹槽至少能够覆盖或者囊括芯片上端的晶片；从而在散热器与电路板贴附时，该保护凹槽能够提供散热器与晶片之间的缓冲空间，防止散热器对晶片造成损坏，大大降低了可靠性隐患。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中芯片倒装封装的一种结构示意图。

图2为本申请实施例中芯片倒装封装的另一种结构示意图。

图3为本申请实施例中芯片倒装封装的又一种结构示意图。

图4为本申请实施例中所述发热元件在所述电路板上呈横、纵的阵列状布置的结构示意图。

图5为本申请实施例中所述散热器本体的第二表面设有所述保护凹槽的结构示意图。

图6为本申请实施例中所述第一保护凹槽的结构示意图。

图7为本申请实施例中所述第一保护凹槽的结构示意图。

图8为本申请实施例中所述第二保护凹槽的结构示意图。

图9为本申请实施例中所述第二保护凹槽的结构示意图。

图10为本申请实施例中所述散热凸台上沿所述第一方向设有若干所述保护凹槽的结构示意图。

图11为本申请实施例中所述散热凸台上沿所述第一方向设置一个整体的保护凹槽的结构示意图。

图12为图11的平面结构示意图。

其中，附图标记：

10-电路板，11-发热元件，12-发热元件列，

111-晶片，112-塑封，113-凸块，

20-散热器本体，21-散热翅片，22-散热凸台，23-保护凹槽，24-安装孔，25-架空空间，

231-第一保护凹槽，

232-第二保护凹槽，

X-第一方向。

具体实施方式

为了更好的理解上述技术方案，下面将参考附图详细地描述本申请的示例实施例，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，应理解，本申请不受这里描述的示例性实施例的限制。

为了对电路板上的芯片等发热元件进行散热，目前通常会在电路板的一侧或两侧安装散热器。

现有技术中，芯片由于功率大，多采用倒装芯片(Flipchip)封装，参看图1～图3，即，芯片上的晶片111位于上端(即远离电路板的一端)而更靠近散热器表面；此外，随着单芯片功率的持续变大，散热成为封装的迫切需求，为了满足这个需求，露die(exposed die)倒装芯片封装工艺应运而生，同时在芯片表面再安装散热器解决散热问题。

目前市场上露die(exposed die)倒装芯片封装的结构可参看图1、图2，由于die(晶片111)与塑封112齐平，甚至略高于塑封，die(晶片)没有塑封保护，普通散热器通过导热介质压在die上，而die比较脆，如果压力过大，die很容易压裂，或者损坏其中的bump(凸块113)，带来可靠性隐患。特别是在算力板具有呈M*N矩阵排列的多个运算芯片、使用整体散热器的场景，整体散热器由于比较重，需要通过螺丝固定在算力板上，安装散热器时，螺丝扭力的控制就显得尤其重要，稍微过大就可能造成散热器压坏芯片。此外，在长期运行过程中，散热器容易发生热胀冷缩，并且导热介质会出现性能下降、流失等情况，这时die将受到散热器的机械应变力，产品的可靠性隐患大大增大。

针对上述倒装封装芯片的散热，或者，尤其针对采用露die倒装封装芯片的散热，本申请实施例提供一种散热器、散热单元及服务器，通过在散热器用于贴附芯片的表面设置保护凹槽，该保护凹槽至少能够覆盖或囊括发热元件上的晶片，从而，对于上述倒装封装、尤其是露die倒装封装的芯片等能够很好的保护其上的晶片，大大降低了可靠性隐患。

请结合图1～图5，一种散热器，散热器用于对电路板10进行散热，该电路板10上设有发热元件11，发热元件11包括晶片111，晶片111位于发热元件11远离电路板10的一端；该散热器包括散热器本体20，散热器本体20具有相对的第一表面和第二表面，第一表面设有散热翅片21，第二表面用于与电路板10对接；其中，第二表面用于贴附于电路板10设有发热元件11的一面，在对应晶片111的位置，该第二表面设有保护凹槽23，并且，保护凹槽23的截面积至少大于晶片111的面积。

本实施例提供的散热器特别适用于对这样的电路板散热，即首先参看图4，电路板10上设有发热元件11，该发热元件11例如为芯片等；然后再结合图1～图3，电路板上的芯片采用倒装封装、甚至露die倒装封装，即，芯片的晶片111位于远离电路板10、靠近散热器的一端。

其中，结合图5，该散热器的第一表面为散热翅片，以增大散热面积；散热器的第二表面用于与电路板设有发热元件的一面对接；然后，在对应晶片的位置，该散热器的第二表面设有保护凹槽23，该保护凹槽23的截面积至少大于晶片111的面积；或者说，保护凹槽的边缘至少落于晶片周围的塑封上。

能够理解，这样，一方面，在散热器与电路板对接安装时，至少芯片上的晶片(die)可被纳入该保护凹槽内，可在die与散热器之间形成缓冲区间(例如，可以填充导热介质)，可防止散热器对晶片造成损坏；另一方面，如上所述，随着长期运行，散热器容易发生热胀冷缩，该保护凹槽提供的保护空腔能够吸收由于散热器热胀冷缩而产生的公差。

关于上述的露die倒装封装芯片，能够理解，继续参看图1、图2，该晶片可以与周围的塑封齐平，或略高于周围的塑封。

此外，能够理解，为了提高散热效率，该保护凹槽内可以填充导热材料，例如为导热硅脂、导热凝胶、导热泥等，即，在晶片表面与散热器表面之间填充有上述导热材料。

本实施例中，由于晶片的尺寸、厚度等通常较小，该保护凹槽的深度可为微米级；此外，保护凹槽的深度可取决于导热材料的最小尺寸，例如保护凹槽的深度与导热材料的最小尺寸相应，也就是，在导热材料允许的范围内，保护凹槽的深度越小越好。

关于上述保护凹槽23的截面积至少大于晶片111的面积，参看图6和图7，一种可能实施方式中，该保护凹槽23包括第一保护凹槽231，第一保护凹槽231的截面积介于发热元件11的面积与晶片111的面积之间；也就是说，该第一保护凹槽可以仅囊括芯片表面的晶片；此时，第一保护凹槽的边缘应落于芯片上，即，落于晶片周围的塑封上，从而，由晶片周围的塑封提供对散热器的支撑力。此时，所述第一保护凹槽的深度可为50～100微米。

关于上述保护凹槽23的截面积至少大于晶片111的面积，参看图8和图9，另一种可能实施方式中，该保护凹槽23包括第二保护凹槽232，第二保护凹槽232的截面积大于发热元件11的面积，以使第二保护凹槽232用于容纳发热元件11；也就是说，相对第一保护凹槽仅能够囊括芯片上的晶片，本实施例的第二保护凹槽可以扩大至囊括整个发热元件(即芯片)；此时，所述第二保护凹槽的深度大于发热元件厚度，例如，第二保护凹槽的深度为发热元件厚度和导热材料厚度之和；例如，在芯片厚度为580～690微米时，所述第二保护凹槽的深度可以为600～750微米；此外，第二保护凹槽的边缘应落于电路板上，从而由电路板提供对散热器的支撑力，减小了芯片的受力。

其中，应理解的，一方面，该保护凹槽的形状不止为长方形，其可与晶片或芯片的形状保持一致；另一方面，散热器的第二表面可以仅设置第一保护凹槽，或者仅设置第二保护凹槽，当然，也可以同时设置第一保护凹槽和第二保护凹槽。

一种可能实施方式中，请结合图5，该第二表面设有散热凸台22，相邻的散热凸台22之间形成架空空间25；其中，保护凹槽23设于散热凸台22的表面，散热凸台22用于与电路板10对接，以使架空空间25用于容纳电路板10上的元器件。

即，由于涉及到散热器与电路板的安装、以及电路板上可能设有其它元器件等，该散热器的第二表面设有散热凸台，相邻的散热凸台之间形成架空空间；这样，在第二表面未设置散热凸台的区域(即架空空间)可设置安装孔24，用于与电路板10安装；或者，可在电路板的对应上述架空空间的区域设置元器件(图中未示出)。

也就是说，散热器第二表面用于与芯片贴附的区域为散热凸台，然后，在该散热凸台对应晶片的位置设置上面所说的保护凹槽。

在一实施例中，若干发热元件11在电路板10上被布置为沿第一方向X延伸的发热元件列12，若干发热元件列12平行设置；在第二表面，散热凸台22沿第一方向X延伸，若干散热凸台22平行排列；以使一个散热凸台22与一个或若干个发热元件列12对应。在其他实施例中，第一方向也可为沿第二表面与X垂直的方向(图中未示出)。

即，请结合图4，电路板上的芯片等发热元件通常呈横、纵的阵列状布置，即，电路板上设有沿第一方向延伸、并且相互之间平行的若干发热元件列12，每个发热元件列包括若干发热元件；然后，结合图10和图11，在第二表面，该散热凸台同样沿第一方向延伸，若干散热凸台相互之间平行排列；这样，再结合图6、图9和图10，一个散热凸台可以与一个发热元件列对应，或者，再结合图7，一个散热凸台与若干个发热元件列对应。

关于上述的保护凹槽23，在一实施例中，若干个保护凹槽23在散热凸台22的表面沿第一方向X排列；其中，若干个保护凹槽23与若干个晶片111一一对应。

即，结合图10，对应发热元件列中的每个晶片，在散热凸台沿第一方向设有若干保护凹槽，每个保护凹槽与每个晶片一一对应；这样，每个保护凹槽的边缘均由对应的晶片周围的塑封提供支撑，每个塑封需要承受的压力较小，安全性较高。

或者，在一实施例中，该保护凹槽23在散热凸台22的表面沿第一方向X延伸，以使该保护凹槽23沿第一方向X的两端至少覆盖发热元件列12对应的晶片列。

即，结合图11和图12，本实施例在散热凸台上沿第一方向设置一个整体的保护凹槽，该整体的保护凹槽可以至少覆盖发热元件列对应的晶片列，加工简单，易于实现。

上面描述了散热器第二表面设有散热凸台22、同时保护凹槽23设置在散热凸台22表面的情况，当然，请结合图8，该第二表面还可以为平面，然后在平面上设置保护凹槽。

这样，一方面，从保护凹槽的尺寸来说，平面上可以仅设置第一保护凹槽，或者仅设置第二保护凹槽，再或者，也可以同时设置第一保护凹槽和第二保护凹槽；

另一方面，从保护凹槽的形态来说，平面上的保护凹槽可以是呈横、纵的阵列状布置，或者，也可以是多条沿第一方向延伸的整体凹槽。

一种可能实施方式中，请结合例如图11，该散热翅片21沿第一方向X延伸，并且，若干散热翅片在第一表面平行排列。

本实施例中，该散热翅片同样沿第一方向延伸，提高了散热效率。

此外，能够理解，请结合图10，当散热器与电路板对接后，散热方向即为该第一方向，例如沿第一方向向散热器吹风等，此时由于涉及沿第一方向两端的进风口和出风口，上述发热元件列中相邻芯片的间距可以是一种渐进变化的间距，例如靠近进风口处的间距较小，靠近出风口处的间距较大；此时，该散热凸台上的若干相邻保护凹槽的间距应与上述变化一致。

基于上述散热器，本申请实施例还提供一种散热单元，散热单元包括一对散热器，一对散热器分别设于电路板的两侧，其中，一对散热器中的至少一个为上述的散热器。

基于上述散热器，本申请实施例还提供一种服务器，服务器包括电路板和给电路板进行散热的散热器，其中，该散热器为上述的散热器。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种散热器，其特征在于，所述散热器用于对电路板进行散热，所述电路板上设有发热元件，所述发热元件包括晶片，所述晶片位于所述发热元件远离所述电路板的一端；

所述散热器包括：

散热器本体，所述散热器本体具有相对的第一表面和第二表面，所述第一表面设有散热翅片，所述第二表面用于与所述电路板对接；

其中，所述第二表面用于贴附于所述电路板设有所述发热元件的一面，在对应所述晶片的位置，所述第二表面设有保护凹槽，并且，所述保护凹槽的截面积至少大于所述晶片的面积。

2.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，

所述保护凹槽包括第一保护凹槽，所述第一保护凹槽的截面积介于所述发热元件的面积与所述晶片的面积之间；和/或，

所述保护凹槽包括第二保护凹槽，所述第二保护凹槽的截面积大于所述发热元件的面积，以使所述第二保护凹槽用于容纳所述发热元件。

3.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述第二表面设有散热凸台，相邻的所述散热凸台之间形成架空空间；其中，所述保护凹槽设于所述散热凸台的表面，所述散热凸台用于与所述电路板对接，以使所述架空空间用于容纳所述电路板上的元器件。

4.根据权利要求3所述的散热器，其特征在于，若干所述发热元件在所述电路板上被布置为沿第一方向延伸的发热元件列，若干所述发热元件列平行设置；

在所述第二表面，所述散热凸台沿所述第一方向延伸，若干所述散热凸台平行排列；

以使一个所述散热凸台与一个或若干个所述发热元件列对应。

5.根据权利要求4所述的散热器，其特征在于，

若干个所述保护凹槽在所述散热凸台的表面沿所述第一方向排列；其中，若干个所述保护凹槽与若干个所述晶片一一对应；或者，

所述保护凹槽在所述散热凸台的表面沿所述第一方向延伸，以使所述保护凹槽沿所述第一方向的两端至少覆盖所述发热元件列对应的晶片列。

6.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述第二表面为平面。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的散热器，其特征在于，所述保护凹槽的深度为微米级。

8.根据权利要求1～6中任一项所述的散热器，其特征在于，所述保护凹槽内填充有导热材料。

9.一种散热单元，其特征在于，所述散热单元包括一对散热器，一对所述散热器分别设于电路板的两侧，其中，一对所述散热器中的至少一个为权利要求1～8中任一项所述的散热器。

10.一种服务器，其特征在于，所述服务器包括电路板和给所述电路板进行散热的散热器，其中，所述散热器为权利要求1～8中任一项所述的散热器。

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