CN219286385U - 一种具有散热功能的功率芯片封装装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有散热功能的功率芯片封装装置，本实用新型属于芯片封装技术领域，包括液冷板和基板，所述基板上装配连接有芯片，所述基板装配连接在所述液冷板上，所述液冷板上开设有装配所述基板的固定槽，所述液冷板通过锁定机构对所述基板进行固定，所述液冷板内开设有分流通道，所述分流通道为连续S形状，所述分流通道内流通有冷却液用于对芯片降温，将装有芯片的基板放置在液冷板上的固定槽内，然后通过锁定机构对基板进行固定，然后通过分流通道内流动的冷却液吸收芯片散发的热量。

Description

一种具有散热功能的功率芯片封装装置

技术领域

本实用新型属于芯片封装技术领域，具体涉及一种具有散热功能的功率芯片封装装置。

背景技术

随着智能化普及及半导体市场的持续增长，嵌入式封装芯片已经广泛智能穿戴、手机、车载电子等设备等，但是芯片在封装下，产生大量的热功耗，导致电子产品的温度急剧上升，而高温会降低电子元器件的可靠性，从而导致电子产品失效。因此，散热严重制约了封装产品的集成化和小型化，电子元器件的热管理已经成为不可或缺的一部，对于制造厂商而言，在产品开发及出厂阶段前需要对电子产品进行大量的测试，在测试过程中产品放置密度大，热量大量聚集，传统风冷已经无法解决高密度热流问题，热电制冷技术则需要更多的功耗，因此液冷散热是一个非常有效且高性价比的方式。

现有技术的液冷散热封装装置中，发现至少存在如下问题：一、通常采用直线形微通道，多条直线微通道在液冷散热器中并列排布输送冷却液，然而，冷却液在直线形微通道中通过，与微通道壁面的热交换不充分，吸收热量少，散热效果差，而且直线形微通道互相多以90度角连接，拐弯弧度过大，微型泵需要更高的功耗来保证冷却液在散热通道内的流动速度，性价比低；二、其次芯片安装在封装装置上要在保证安全的情况下，便于拆装。

实用新型内容

实用新型目的：提供一种具有散热功能的功率芯片封装装置，解决了现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种具有散热功能的功率芯片封装装置，包括液冷板和基板，所述基板上装配连接有芯片，所述基板装配连接在所述液冷板上，所述液冷板上开设有装配所述基板的固定槽，所述液冷板通过锁定机构对所述基板进行固定，所述液冷板内开设有分流通道，所述分流通道为连续S形状，所述分流通道内流通有冷却液用于对芯片降温。

在进一步实施例中，所述分流通道两端贯通连接有分流腔和汇流腔，所述分流腔远离所述分流通道的一侧连通有进液管，所述进液管用来导入冷却液，所述进液管上设有控制冷却液流动的控制阀，所述汇流腔远离所述分流通道的一侧连通有排液管，所述排液管用来排出吸收芯片热量的冷却液。

在进一步实施例中，所述固定槽内设有用于导通芯片热量的液冷板金属化层，所述液冷板金属化层装配连接在所述液冷板上，所述基板安装在所述液冷板金属化层上侧。

在进一步实施例中，所述芯片底面设有芯片金属化层，所述芯片金属化层装配连接在所述基板上，所述芯片金属化层紧贴所述液冷板金属化层，所述基板顶面设有高透明硅胶，所述高透明硅胶用于保护芯片。

在进一步实施例中，所述芯片上设有若干芯片焊盘，所述基板上设有若干基板焊盘，所述芯片焊盘与所述基板焊盘通过引线连通，若干所述基板焊盘通过连接线连通，所述连接线连接有外接电路，所述芯片焊盘、引线、基板焊盘和连接线均用所述高透明硅胶进行保护。

在进一步实施例中，所述锁定机构包括对称插设在所述液冷板上的驱动板，所述驱动板两侧对称设有用于限位的第一限位板，所述第一限位板与所述液冷板内腔滑动连接，所述驱动板上开设有半球形结构的卡槽，所述驱动板底端与所述液冷板内壁之间设有用于复位的第一弹簧。

在进一步实施例中，所述锁定机构还包括与所述驱动板垂直的锁块，所述锁块与所述驱动板接触的端部为与所述卡槽匹配的半球形结构，所述锁块插设在所述液冷板上，所述锁块两侧对称设有用于限位的第二限位板，所述第二限位板与所述液冷板内壁之间设有用于复位的第二弹簧，所述液冷板上开设有与所述锁块端部匹配的锁孔。

有益效果：

1、冷却液经由进液管进入到分流腔内，然后从分流腔流入分流通道内，随后冷却液在分流通道的内部流通，在此过程中冷却液将液冷板金属化层传递来的热量吸收且带走，配合连续S形状的分流通道能够提升冷却液的流通路径面积，以此增加热量吸收效率，吸收热量的冷却液进入汇流腔后经排液管排出，整个过程达到了对芯片进行散热的目的，采用在液冷板内部设置通道的方式提高散热效率，从而满足芯片封装装置散热的需求，提高装置的适用性。

2、锁定机构通过锁块插入锁孔的方式对基板进行固定，当需要拆卸基板时，按压驱动板，驱动板克服第一弹簧的弹力往下运动，锁块在驱动板侧面上滑动，当锁块端部与卡槽对应时候，在第二弹簧弹力的作用下，锁块往卡槽方向移动，待锁块完全进入卡槽后，停止按压驱动板，此时锁块完全脱离锁孔，可以轻松将基板从液冷板上取下；当需要安装基板时，松开驱动板，在第一弹簧弹力作用下，驱动板往上移动，由于卡槽与锁块端部均为半球形结构，因而锁块端部易于从卡槽中滑出，在滑出过程中，锁块克服第二弹簧弹力往锁孔方向移动，待锁块完全脱离卡槽时，锁块恰好完全进入锁孔中，此时锁定机构牢牢固定基板；整个拆装过程只需按压驱动板即可，操作简单，而且固定效果好。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的液冷板结构示意图；

图3为图1中A处的放大图；

图4为本实用新型的基板结构示意图。

图中附图标记为：1、液冷板；11、固定槽；12、进液管；13、控制阀；14、分流腔；15、分流通道；16、汇流腔；17、排液管；2、基板；21、引线；22、基板焊盘；23、连接线；24、锁孔；3、芯片；31、芯片焊盘；4、芯片金属化层；5、高透明硅胶；6、液冷板金属化层；7、锁定机构；71、驱动板；72、第一限位板；73、卡槽；74、第一弹簧；75、锁块；76、第二限位板；77、第二弹簧。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍。

如图1-4所示，一种具有散热功能的功率芯片封装装置，包括液冷板1和基板2，基板2上装配连接有芯片3，基板2装配连接在液冷板1上，液冷板1上开设有装配基板2的固定槽11，液冷板1通过锁定机构7对基板2进行固定，液冷板1内开设有分流通道15，分流通道15内流通有冷却液(图中未标识)用于对芯片3降温。

通过上述技术方案，将装有芯片3的基板2放置在液冷板1上的固定槽11内，然后通过锁定机构7对基板2进行固定，然后通过分流通道15内流动的冷却液吸收芯片3散发的热量。

如图1-4所示，固定槽11内设有用于导通芯片3热量的液冷板金属化层6，液冷板金属化层6装配连接在液冷板1上，基板2安装在液冷板金属化层6上侧，芯片3底面设有芯片金属化层4，芯片金属化层4装配连接在基板2上，芯片金属化层4紧贴液冷板金属化层6。

通过上述技术方案，芯片3在工作过程中会产生大量的热量，由于芯片金属化层4和液冷板金属化层6具有良好的导热性，而且芯片金属化层4与液冷板金属化层6紧贴，因而芯片3产生的热量会通过芯片金属化层4往下传递到液冷板金属化层6中，然后通过液冷板金属化层6继续往下传递直至被冷却液吸收；芯片金属化层4可以起到保护芯片3的作用，而液冷板金属化层6也能起到隔离冷却液的作用。

如图1-4所示，分流通道15为连续S形状，分流通道15两端贯通连接有分流腔14和汇流腔16，分流腔14远离分流通道15的一侧连通有进液管12，进液管12用来导入冷却液，进液管12上设有控制冷却液流动的控制阀13，汇流腔16远离分流通道15的一侧连通有排液管17，排液管17用来排出吸收芯片3热量的冷却液。

通过上述技术方案，冷却液经由进液管12进入到分流腔14内，然后从分流腔14流入分流通道15内，随后冷却液在分流通道15的内部流通，在此过程中冷却液将液冷板金属化层6传递来的热量吸收且带走，配合连续S形状的分流通道15能够提升冷却液的流通路径面积，以此增加热量吸收效率，吸收热量的冷却液进入汇流腔16后经排液管17排出，整个过程达到了对芯片3进行散热的目的，采用在液冷板1内部设置通道的方式提高散热效率，从而满足芯片封装装置散热的需求，提高装置的适用性。

如图1-4所示，基板2顶面设有高透明硅胶5，高透明硅胶5用于保护芯片3，芯片3上设有若干芯片焊盘31，基板2上设有若干基板焊盘22，芯片焊盘31与基板焊盘22通过引线21连通，若干基板焊盘22通过连接线23连通，连接线23连接有外接电路，芯片焊盘31、引线21、基板焊盘22和连接线23均用高透明硅胶5进行保护。

通过上述技术方案，芯片3通过引线21和连接线23与外接电路电性连接，然后通过芯片焊盘31和基板焊盘22对引线21和连接线23进行固定，高透明硅胶5能够对上述元件进行保护，防止受到损伤和破坏。

如图1-4所示，锁定机构7包括对称插设在液冷板1上的驱动板71，驱动板71两侧对称设有用于限位的第一限位板72，第一限位板72与液冷板1内腔滑动连接，驱动板71上开设有半球形结构的卡槽73，驱动板71底端与液冷板1内壁之间设有用于复位的第一弹簧74，还包括与驱动板71垂直的锁块75，锁块75与驱动板71接触的端部为与卡槽73匹配的半球形结构，锁块75插设在液冷板1上，锁块75两侧对称设有用于限位的第二限位板76，第二限位板76与液冷板1内壁之间设有用于复位的第二弹簧77，液冷板1上开设有与锁块75端部匹配的锁孔24。

通过上述技术方案，锁定机构7通过锁块75插入锁孔24的方式对基板2进行固定，当需要拆卸基板2时，按压驱动板71，驱动板71克服第一弹簧74的弹力往下运动，锁块75在驱动板71侧面上滑动，当锁块75端部与卡槽73对应时候，在第二弹簧77弹力的作用下，锁块75往卡槽73方向移动，待锁块75完全进入卡槽73后，停止按压驱动板71，此时锁块75完全脱离锁孔24，可以轻松将基板2从液冷板1上取下；当需要安装基板2时，松开驱动板71，在第一弹簧74弹力作用下，驱动板71往上移动，由于卡槽73与锁块75端部均为半球形结构，因而锁块75端部易从卡槽73中滑出，在滑出过程中，锁块75克服第二弹簧77弹力往锁孔24方向移动，待锁块75完全脱离卡槽73时，锁块75恰好完全进入锁孔24中，此时锁定机构7牢牢固定基板2；整个拆装过程只需按压驱动板71即可，操作简单，而且固定效果好。

工作原理：冷却液经由进液管12进入到分流腔14内，然后从分流腔14流入分流通道15内，随后冷却液在分流通道15中将液冷板金属化层6传递来的芯片3散发的热量吸收且带走，然后冷却液进入汇流腔16后经排液管17排出；当需要拆卸基板2时，按压驱动板71，驱动板71克服第一弹簧74的弹力往下运动，当锁块75端部与卡槽73对应时，第二弹簧77带动锁块75往卡槽73方向移动，待锁块75完全进入卡槽73后，停止按压驱动板71，此时锁块75完全脱离锁孔24，可以轻松将基板2从液冷板1上取下；当需要安装基板2时，松开驱动板71，第一弹簧74带动驱动板71往上移动，锁块75端部从卡槽73滑出过程中，锁块75克服第二弹簧77弹力往锁孔24方向移动，待锁块75完全脱离卡槽73时，锁块75恰好完全进入锁孔24中，此时锁定机构7牢牢固定基板2。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (5)

1.一种具有散热功能的功率芯片封装装置，包括液冷板(1)和基板(2)，其特征在于：所述基板(2)上装配连接有芯片(3)，所述基板(2)装配连接在所述液冷板(1)上，所述液冷板(1)上开设有装配所述基板(2)的固定槽(11)，所述液冷板(1)通过锁定机构(7)对所述基板(2)进行固定，所述液冷板(1)内开设有分流通道(15)，所述分流通道(15)为连续S形状，所述分流通道(15)内流通有冷却液用于对芯片(3)降温；

所述分流通道(15)两端贯通连接有分流腔(14)和汇流腔(16)，所述分流腔(14)远离所述分流通道(15)的一侧连通有进液管(12)，所述进液管(12)用来导入冷却液，所述进液管(12)上设有控制冷却液流动的控制阀(13)，所述汇流腔(16)远离所述分流通道(15)的一侧连通有排液管(17)，所述排液管(17)用来排出吸收芯片(3)热量的冷却液；

所述锁定机构(7)包括对称插设在所述液冷板(1)上的驱动板(71)，所述驱动板(71)两侧对称设有用于限位的第一限位板(72)，所述第一限位板(72)与所述液冷板(1)内腔滑动连接，所述驱动板(71)上开设有半球形结构的卡槽(73)，所述驱动板(71)底端与所述液冷板(1)内壁之间设有用于复位的第一弹簧(74)。

2.根据权利要求1所述的一种具有散热功能的功率芯片封装装置，其特征在于：所述固定槽(11)内设有用于导通芯片(3)热量的液冷板金属化层(6)，所述液冷板金属化层(6)装配连接在所述液冷板(1)上，所述基板(2)安装在所述液冷板金属化层(6)上侧。

3.根据权利要求2所述的一种具有散热功能的功率芯片封装装置，其特征在于：所述芯片(3)底面设有芯片金属化层(4)，所述芯片金属化层(4)装配连接在所述基板(2)上，所述芯片金属化层(4)紧贴所述液冷板金属化层(6)，所述基板(2)顶面设有高透明硅胶(5)，所述高透明硅胶(5)用于保护芯片(3)。

4.根据权利要求3所述的一种具有散热功能的功率芯片封装装置，其特征在于：所述芯片(3)上设有若干芯片焊盘(31)，所述基板(2)上设有若干基板焊盘(22)，所述芯片焊盘(31)与所述基板焊盘(22)通过引线(21)连通，若干所述基板焊盘(22)通过连接线(23)连通，所述连接线(23)连接有外接电路，所述芯片焊盘(31)、引线(21)、基板焊盘(22)和连接线(23)均用所述高透明硅胶(5)进行保护。

5.根据权利要求1所述的一种具有散热功能的功率芯片封装装置，其特征在于：所述锁定机构(7)还包括与所述驱动板(71)垂直的锁块(75)，所述锁块(75)与所述驱动板(71)接触的端部为与所述卡槽(73)匹配的半球形结构，所述锁块(75)插设在所述液冷板(1)上，所述锁块(75)两侧对称设有用于限位的第二限位板(76)，所述第二限位板(76)与所述液冷板(1)内壁之间设有用于复位的第二弹簧(77)，所述液冷板(1)上开设有与所述锁块(75)端部匹配的锁孔(24)。

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