CN219626651U - 高效散热的封装模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高效散热的封装模块，包括封装模块和散热模块，封装模块包括多个芯片、多个铜箔和封装层，散热模块包括散热板和设置在散热板下方的散热通道和/或散热片，散热板为氮化硼陶瓷片，芯片与铜箔之间通过焊料贴合，多个铜箔之间留有间隙，铜箔与散热板之间设有导电胶，封装层封装多个芯片、多个铜箔并与散热板结合；本实用新型通过采用铜箔替换导线框架，减少了芯片热量的传递路径；将多个铜箔并联设置并通过导电胶与散热板贴合，可以防止铜箔出现鼓包，提高热量传递效率，将芯片所散发的热量通过铜箔、导电胶传导至散热板上，然后通过散热板下方的散热通道和/或散热片进行快速散热，本实用新型结构相对简单，散热效果更好。

Description

高效散热的封装模块

技术领域

本实用新型涉及芯片散热技术领域，特别是涉及一种高效散热的封装模块。

背景技术

请参阅图1，现有的带有散热结构的封装模块一般包括芯片11、导线框架12、陶瓷片13和封装层14，封装层14一般采用EMC材料(Epoxy Molding Compound的缩写，即环氧树脂模塑料,下同)，封装层14填充封装芯片11和导线框架12,且不能有空隙，才能保证导线框架12和封装层14之间有足够的结合力。芯片11底部通过焊料贴合在陶瓷片13上，陶瓷片13再贴合于导线框架12上。芯片11在工作过程中产生的热量会通过陶瓷片13传导至导线框架12上，再经散热板15后进行散热。

陶瓷片13通常使用氧化铝，其导热系数为29.3W，目前的陶瓷片13散热效果较差，如热量无法及时散发会影响芯片11的性能发挥，陶瓷片13和导线框架12的设计组合无法满足散热要求。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术的以上缺点和不足，提供一种高效散热的封装模块。

一种高效散热的封装模块，包括封装模块和散热模块，所述封装模块包括多个芯片、多个铜箔和封装层，所述散热模块包括散热板和设置在所述散热板下方的散热通道和/或散热片，所述散热板为氮化硼陶瓷片，所述芯片与所述铜箔之间通过焊料贴合，多个所述铜箔之间留有间隙，所述铜箔与所述散热板之间设有导电胶，所述封装层封装多个所述芯片、多个所述铜箔并与所述散热板结合。

本实用新型采用铜箔替换导线框架，减少了芯片热量的传递路径；将多个铜箔并联设置并通过导电胶与散热板贴合，可以防止铜箔出现鼓包，提高热量传递效率，将芯片所散发的热量通过铜箔、导电胶传导至散热板上，然后通过散热板下方的散热通道和/或散热片进行快速散热，本实用新型结构相对简单，散热效果更好。

在其中一个实施例的实施方式中，多个所述铜箔呈“川”字形排列。多个铜箔以并联的方式排列，可以减少芯片热量过高时，铜箔起鼓包，同时可以减少材料的使用，可以使用导电胶将铜箔与散热板连接，相比非导电胶，导电胶的导热效率更高。

在其中一个实施例的实施方式中，多个所述铜箔呈“山”字形排列。多个铜箔以并联的方式排列，可以减少芯片热量过高时，铜箔起鼓包，同时可以减少材料的使用，可以使用导电胶将铜箔与散热板连接，相比非导电胶，导电胶的导热效率更高。

在其中一个实施例的实施方式中，所述散热通道和/或所述散热片为氮化硼陶瓷片，所述散热板与所述散热通道和/或所述散热片一体成型。

在其中一个实施例的实施方式中，所述散热通道和/或所述散热片为金属散热片。

在其中一个实施例的实施方式中，所述散热板的下方并列设有若干散热通道和若干散热片，所述散热片分布在所述散热通道两侧。通过将散热片与散热通道并列设置的方式，提高散热效率。

在其中一个实施例的实施方式中，所述散热通道为多个散热通孔，所述散热板的下方插入水冷装置中，所述水冷装置中的水流经所述散热通孔进行热传导。水流流经散热通孔接触将热量传导至水流中，热量传导会随着水流沿着通孔循环导出，导热效率高。

在其中一个实施例的实施方式中，多个所述散热通孔以矩形阵列排布。

在其中一个实施例的实施方式中，多个所述散热通孔的孔径相同。

在其中一个实施例的实施方式中，所述散热通孔的孔径与所述散热通孔距离所述芯片的间隔尺寸成反比。即，所述散热板中靠近所述芯片的通孔孔径较大，而所述散热板中远离所述芯片的通孔孔径逐渐较小，所述通孔的孔径随着距离大小渐变。由于靠近所述芯片的热传导较为集中，通孔孔径较大可以使得通过的水流量较多，换热效率更高。

在其中一个实施例的实施方式中，所述水冷装置包括进水通道和出水通道，以正对所述进水通道的散热通孔为基准，剩余所述散热通孔以正对所述进水通道的散热通孔为中心呈阵列排布。

在其中一个实施例的实施方式中，正对所述进水通道的散热通孔的孔径最小，剩余所述散热通孔的孔径以正对所述进水通道的散热通孔为中心逐渐增大。即，其他散热通孔以正对进水通道的位置为中心向外扩散，且散热通孔尺寸逐渐增大。正对进水通道的位置的散热通孔尺寸小，水流量低，促使水流从非正对进水通道的其他散热通孔通过，有利于改善水的流动，提高散热效率。

在其中一个实施例的实施方式中，所述散热板的下方插入水冷装置中，所述水冷装置中的水流经所述散热片进行热传导。

在其中一个实施例的实施方式中，所述散热片下方设有冷却板，所述冷却板上设有多个冷却支板，所述冷却支板与插入所述散热片之间的缝隙中并与所述散热片贴合。

在其中一个实施例的实施方式中，所述铜箔的厚度为0.05-0.15mm。优选为0.09mm。相比于导线框架，铜箔的厚底更薄，成本更低，导热效果更好。

本实用新型高效散热的封装模块有益效果在于：采用铜箔替换导线框架，减少了芯片热量的传递路径；将多个铜箔并联设置并通过导电胶与散热板贴合，可以防止铜箔出现鼓包，提高热量传递效率，将芯片所散发的热量通过铜箔、导电胶传导至散热板上，然后通过散热板下方的散热通道和/或散热片进行快速散热，本实用新型结构相对简单，散热效果更好。

附图说明

图1为现有技术封装模块散热的结构示意图；

图2为本实用新型高效散热的封装模块的结构示意图；

图3为本实用新型高效散热的封装模块的部分结构示意图；

图4为本实用新型高效散热的封装模块的另一种部分结构示意图；

图5为本实用新型高效散热的封装模块实施例一的示意图；

图6为本实用新型高效散热的封装模块实施例二的示意图；

图7为本实用新型高效散热的封装模块实施例三的示意图。

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，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本实用新型提供一种高效散热的封装模块，包括封装模块和散热模块，所述封装模块包括多个芯片、多个铜箔和封装层，所述散热模块包括散热板和设置在所述散热板下方的散热通道和/或散热片，所述芯片与所述铜箔之间通过焊料贴合，多个所述铜箔之间留有间隙，所述铜箔与所述散热板之间设有导电胶，所述封装层封装多个所述芯片、多个所述铜箔并与所述散热板结合。

本实用新型通过采用铜箔替换导线框架，减少了芯片热量的传递路径；将多个铜箔并联设置并通过导电胶与散热板贴合，可以防止铜箔出现鼓包，提高热量传递效率，将芯片所散发的热量通过铜箔、导电胶传导至散热板上，然后通过散热板下方的散热通道和/或散热片进行快速散热，本实用新型结构相对简单，散热效果更好。

实施例一

请参阅图2和图3，本实用新型提供一种高效散热的封装模块，该高效散热的封装模块包括封装模块和散热模块，封装模块包括多个芯片1、多个铜箔2和封装层3，散热模块包括散热板4和设置在散热板4下方的散热片6，芯片1与铜箔2之间通过焊料7贴合，但不通过焊料7实现导通，芯片1上的连接电极通过引线与铜箔2连接导通；多个铜箔2之间留有间隙。封装层3封装多个芯片1、多个铜箔2并与散热板4结合，散热板4采用氮化硼陶瓷片，氮化硼陶瓷片导热系数为100～200W，相比较于氧化铝陶瓷片的导热系数为29.3W，氮化硼陶瓷片的导热性能更好，氧化铝陶瓷片在加工后表面会有黑色层，不易与铜箔2粘接。

相比于现有技术，本实用新型高效散热的封装模块结构相对简单，氮化硼陶瓷片的散热效果是氧化铝陶瓷片的3倍左右。BN氮化硼陶瓷片可直接作为芯片1的基座，无需现有技术中的导线框架，芯片1与材料为氮化硼陶瓷的散热板4直接贴合，不用通过中间其他模块，散热效果更好。

更具体地，请参阅图2和图5，散热片6与散热板4一样，均为氮化硼陶瓷片，以进一步提高散热模块的散热效果。

在本实施例中，请参阅图3，多个铜箔2呈“川”字形排列。相比较于现有技术中，整块铜箔的使用，在整个铜箔上设置多个芯片，多个芯片相当于串联在一起，当芯片电流过大时会使得芯片短路，且串联的芯片与铜箔之间只能采用非导电胶，非导电胶的导热性能较差，不利于芯片的热量散发，且整块铜箔封闭在一起使用时可能会出现鼓包。本实用新型将多个铜箔2以并联的方式排列，可以减少芯片1热量过高时，铜箔2起鼓包，同时可以减少材料的使用，并可以使用导电胶将铜箔2与散热板4连接，相比非导电胶，导电胶的导热效率更高。

在本实施例的另一种实施方式中，更具体地，请参阅图4，多个铜箔2呈“山”字形排列。

多个铜箔2并列设置的另一个有益效果是，可以避免整块铜箔2在与散热板4贴合时会产生气泡的现象，由于氮化硼陶瓷的分子结构是六方形，条状的铜箔2可以更容易与氮化硼陶瓷材质的散热板4贴合。

在本实施例的另一种实施方式中，更具体地，请参阅图5，散热板4为氮化硼陶瓷片，散热片6为金属散热片。散热片6的插入水冷装置8中，水冷装置8中的水流经散热片6进行热传导。

更具体地，铜箔2的厚度为0.05-0.15mm，铜箔2可以选择压延铜箔，压延铜箔具有较高的延展性和耐高温性能；相比较于现有技术中的导线框架，铜箔2的厚底更低，成本更低，导热效果更好。

实施例二

请参阅图6，本实用新型提供一种高效散热的封装模块，结构与实施例一基本相同，区别在于，散热板4的下方并列设有若干散热通道5和若干散热片6，散热片6分布在散热通道5两侧。其中，散热通道5为多个散热通孔，散热板4的下方插入水冷装置8中，水冷装置8中的水流经散热通孔和散热片6进行热传导。

在本实施例的另一个实施方式中，若干散热片6设置在散热通道5的下方。

其中散热通孔的大小和排列可以有多种设置方式。第一种形式，散热通孔的孔径与散热通孔距离芯片1的间隔尺寸成反比。靠近芯片1的散热通孔的孔径较大，远离芯片1的散热通孔的孔径逐渐较小，散热通孔的孔径随着距离大小渐变。靠近芯片1的热传导较为集中，散热通孔的孔径较大可以使得通过的水流量较多，换热效率更高。第二种形式，水冷装置8包括进水通道和出水通道，以正对进水通道的散热通孔为基准，剩余散热通孔以正对进水通道的散热通孔为中心呈阵列排布。散热通孔的孔径相同，也可以根据散热通孔距离芯片1的远近逐渐增大。第三种形式，正对进水通道的散热通孔的孔径最小，剩余散热通孔的孔径以正对进水通道的散热通孔为中心逐渐增大。

实施例三

请参阅图7，本实用新型提供一种高效散热的封装模块，结构与实施例一基本相同，区别在于，散热片6下方设有冷却板9，冷却板9上设有多个冷却支板10，冷却支板10与插入散热片9之间的缝隙中并与散热片6贴合，将散热片6中的热量通过冷却支板10、冷却板9导出。在冷却板9和冷却支板10内有冷却水进行循环，从而及时将散热片6传导的热量及时导出。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种高效散热的封装模块，其特征在于，包括封装模块和散热模块，所述封装模块包括多个芯片、多个铜箔和封装层，所述散热模块包括散热板和设置在所述散热板下方的散热通道和/或散热片，所述散热板为氮化硼陶瓷片，所述芯片与所述铜箔之间通过焊料贴合，多个所述铜箔之间留有间隙，所述铜箔与所述散热板之间设有导电胶，所述封装层封装多个所述芯片、多个所述铜箔并与所述散热板结合。

2.根据权利要求1所述的高效散热的封装模块，其特征在于：多个所述铜箔呈“川”字形排列。

3.根据权利要求1所述的高效散热的封装模块，其特征在于：多个所述铜箔呈“山”字形排列。

4.根据权利要求1所述的高效散热的封装模块，其特征在于：所述散热通道和/或所述散热片为氮化硼陶瓷片，所述散热板与所述散热通道和/或所述散热片一体成型。

5.根据权利要求1所述的高效散热的封装模块，其特征在于：所述散热通道和/或所述散热片为金属散热片。

6.根据权利要求1所述的高效散热的封装模块，其特征在于：所述散热板的下方并列设有若干散热通道和若干散热片，所述散热片分布在所述散热通道两侧。

7.根据权利要求1所述的高效散热的封装模块，其特征在于：所述散热通道为多个散热通孔，所述散热板的下方插入水冷装置中，所述水冷装置中的水流经所述散热通孔进行热传导。

8.根据权利要求1所述的高效散热的封装模块，其特征在于：所述散热板的下方插入水冷装置中，所述水冷装置中的水流经所述散热片进行热传导。

9.根据权利要求1所述的高效散热的封装模块，其特征在于：所述散热片下方设有冷却板，所述冷却板上设有多个冷却支板，所述冷却支板插入所述散热片之间的缝隙中并与所述散热片贴合。

10.根据权利要求1所述的高效散热的封装模块，其特征在于：所述铜箔的厚度为0.05-0.15mm。