TWI515847B - 半導體散熱結構 - Google Patents

Description

半導體散熱結構

一種半導體散熱結構，尤指一種透過輻射自然散熱提高半導體散熱效能的半導體散熱結構。

按，現行移動裝置(諸如薄型筆電、平板、智慧手機等)隨著運算速率越快，其內部計算執行單元半導體晶片所產生之熱量亦相對大幅提升，且其又為了具有能攜帶方便的前提考量下，該等裝置是越作越薄化；此外所述移動裝置為能防止異物及水氣進入內部，該等移動裝置除耳機孔或連接器之設置孔外，甚少具有呈開放之孔口與外界空氣形成對流，故因薄化的先天因素下，該等移動裝置內部因計算執行單元及電池所產生之熱量無法向外界快速排出，而又因為移動裝置之內部呈密閉空間，甚難產生對流散熱，進而易於移動裝置內部產生積熱或聚熱等情事，嚴重影響移動裝置之工作效率或產生熱當等問題，嚴重則令半導體晶片過度積熱而燒毀。

再者，由於有上述問題，亦有欲於該等移動裝置內部設置被動式散熱元件：諸如熱板、均溫板、散熱器等被動散熱元件對改等計算單元晶片進行解熱，但仍由於移動裝置被要求設計薄化的原因，致使該裝置內部的空間受到限制而狹隘，亦此所設置於該空間內之散熱元件勢必縮減至超薄之尺寸厚度，方可設置於狹隘有限之內部空間中，但隨著尺寸受限縮減之熱板、均溫板，則其內部之毛細結構及蒸汽通道更因為設置成超薄之要求亦相同受限縮減，致使令該等熱板、均溫板在整體熱傳導之工作效率上大打折扣，無法有效達到提升散熱效能；因此當移動裝置之內部計算單元功率過高時，習知熱板、均溫板均無法有效的因應對其進行解熱或散熱，故如何在狹窄之密閉空間內提出有效的解熱方法，則為該項業者目前首重之待改良之技術。

爰此，為有效解決上述之問題，本發明之主要目的，係提供一種透過輻射自然散熱提升半導體元件散熱效能的半導體散熱結構。

為達成上述之目的，本發明係提供一種半導體散熱結構，係包含：一半導體元件、一蓋體； 所述蓋體具有一第一側及一第二側與一輻射散熱層，透過該第一側蓋覆於前述半導體元件外部並與該半導體元件之一側接觸，所述輻射散熱層形成於該蓋體之第二側。

本發明主要係透過於半導體元件外部貼設一具高效率導熱及高效率散熱性質之蓋體，並透過該蓋體之輻射散熱層之大幅提高輻射散熱效率令半導體元件於密閉之容置空間中能形成有自然輻射對流散熱，藉此大幅增加半導體元件整體之散熱效能。

1‧‧‧半導體散熱結構

11‧‧‧半導體元件

12‧‧‧蓋體

121‧‧‧第一側

122‧‧‧第二側

123‧‧‧輻射散熱層

第1圖係為本發明之散熱裝置之第一實施例之立體分解圖；第2圖係為本發明之散熱裝置之第一實施例之組合剖視圖；第3圖係為本發明之散熱裝置之第二實施例之組合剖視圖；

本發明之上述目的及其結構與功能上的特性，將依據所附圖式之較佳實施例予以說明。

請參閱第1、2圖，係為本發明之半導體散熱結構之第一實施例之立體圖及組合剖視圖，如圖所示，本發明之半導體散熱結構1，係包含：一半導體元件11、一蓋體12；所述蓋體12具有一第一側121及一第二側122與一輻射散熱層123，該蓋體12之第一側係蓋覆於前述半導體元件11之外部並貼附於半導體之一側表面，所述之輻射散熱層123係形成於該蓋體12之第二側122，所述蓋體12可係為銅或鋁或銅及鋁之複合材質其中任一，並所述蓋體12係透過該第一側121與該半導體元件11貼設傳導熱量。

並所述蓋體12之第一側121係透過膠合接合或無介質擴散接合其中任 一方式與該半導體元件11相互貼合。

所述輻射散熱層123係為一種多孔結構或奈米結構體或多孔性陶瓷結構或多孔性石墨結構或高輻射陶瓷結構或高硬度陶瓷結構其中任一。並該多孔性結構係透過微弧氧化(Micro Arc Oxidation，MAO)或電漿電解氧化(Plasma Electrolytic Oxidation,PEO)、陽極火花沉積(Anodic Spark Deposition,ASD)，火花沉積陽極氧化(Anodic Oxidation by Spark Deposition,ANOF)其中任一於該殼體之第二側形成。

請參閱第3圖，係為本發明之半導體散熱結構之第二實施例之組合剖視圖，如圖所示，本實施例係與前述第一實施例部分技術特徵相同，故在此將不再贅述，惟本實施例與前述第一實施例之不同處在於所述輻射散熱層123係為透過珠擊所產生之凹凸結構。

所述第一~二實施例中之所述輻射散熱層123係呈黑色或亞黑色或深色系之顏色其中任一。

本發明主要係欲提升半導體元件11之自然輻射散熱之散熱效能，因此

透過設置一具有輻射散熱層123的蓋體12與該半導體元件11蓋覆貼設，透過該蓋體12之第二側122設置黑色之輻射散熱層123增加其散熱接觸面積提升熱輻射散熱效率。

本發明係應用熱的熱輻射傳導作為散熱之應用，而熱傳導和對流作用，都必須靠物質作為媒介，才能傳播熱能。熱輻射則不需要介質，即能直接傳播熱能，故在密閉空間中得以在僅存的微小空間中將熱量傳遞至移動裝置之殼體，再透過殼體與外界作熱交換。

熱輻射就是物質以電磁波的形式來傳播，但電磁波以光速傳播，需要介質傳播，物體會持續產生熱輻射，同時也吸收外界給予的熱輻射。物體發出熱的能力，與其表面溫度、顏色與粗糙程度有關，故本發明所設置之輻射散熱層則係以相關應用原理設置一可提升表面散熱面積及散熱效率的自然散熱的輻射散熱層，物體表面的熱輻射強度，除了與溫度有關之外，也和其表面的特性有關，例如黑色表面的物體容易吸收，也容易發出熱輻射，故本發明輻射散熱層設置為黑色或令其表面為黑色更可進一步提升其熱輻射效率。

1‧‧‧半導體散熱結構

11‧‧‧半導體元件

12‧‧‧蓋體

121‧‧‧第一側

122‧‧‧第二側

123‧‧‧輻射散熱層

Claims (8)

1. 一種半導體散熱結構，係包含：一半導體元件；一蓋體，具有一第一側及一第二側與一輻射散熱層，透過該第一側蓋覆於前述半導體元件外部並與該半導體元件之一側接觸，所述輻射散熱層形成於該第二側，所述輻射散熱層係為透過珠擊所產生之凹凸結構。
2. 如申請專利範圍第1項所述之半導體散熱結構，其中所述蓋體係為銅或鋁或銅及鋁之複合材料其中任一。
3. 如申請專利範圍第1項所述之半導體散熱結構，其中所述半導體元件與該蓋體係透過膠合接合或無介質擴散接合其中任一方式相互貼合。
4. 如申請專利範圍第1項所述之半導體散熱結構，其中所述輻射散熱層係為一種多孔結構或奈米結構體其中任一。
5. 如申請專利範圍第1項所述之半導體散熱結構，其中所述輻射散熱層透過微弧氧化(Micro Arc Oxidation，MAO)或電漿電解氧化(Plasma Electrolytic Oxidation,PEO)、陽極火花沉積(Anodic Spark Deposition,ASD)，火花沉積陽極氧化(Anodic Oxidation by Spark Deposition,ANOF)其中任一於該殼體之第二側形成多孔性結構。
6. 如申請專利範圍第1項所述之半導體散熱結構，其中所述輻射散熱層係為一多孔性陶瓷結構或多孔性石墨結構其中任一。
7. 如申請專利範圍第1至 6項其中任一項所述之半導體散熱結構，其中所述輻射散熱層係呈黑色或亞黑色或深色系之顏色其中任一。
8. 如申請專利範圍第1項所述之半導體散熱結構，其中輻射散熱層係為一種高輻射陶瓷結構或高硬度陶瓷結構其中任一。