[發明專利]一種芯片散熱器

有效

• 申請號: 202010184623.4
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111370378B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 肖立楊;陳萬軍
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/373
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發明公開了一種芯片散熱器。散熱器由PCB邊框與散熱金屬片構成。PCB邊框尺寸與對應需要散熱芯片的PCB樣式相同，PCB邊框焊盤區側面鍍有金屬，連通上下表面金屬層。PCB邊框焊盤區表面根據焊盤尺寸打有適當大小的通孔。PCB邊框中間有鏤空區，可與金屬散熱片嵌合，嵌合后金屬散熱片與PCB邊框上下表面平齊。芯片焊接在PCB邊框上后，再作為整體焊接到電路的PCB中。金屬散熱片作為中間夾層，將熱量傳導到散熱片外部的散熱器上和電路PCB的表面，使芯片的主要散熱面兼顧兩種散熱方式，提高散熱效率。

技術領域

本發明涉及散熱器領域，尤其涉及一種芯片散熱器。

背景技術

隨著電子產品的高度集成化，產品尺寸越來越小，同時也伴隨著諸多問題。溫度過高導致器件失效就是其中之一。為解決這一問題，目前主流散熱方式有三大類，分為普通散熱器散熱，風扇、水冷散熱及半導體制冷片散熱。普通散熱器的原理是通過增大散熱面積來降低對流換熱熱阻。散熱風扇的原理是增大對流系數來降低熱阻，而半導體制冷片的原理是通過Peltier原理，給半導體供電形成熱泵做功轉移熱量。但是三種散熱方式都有各自的優缺點。普通散熱器結構簡單可靠，但是散熱量較小。風扇和水冷散熱量較大，但對機械結構要求較高，需專門設計，同時體積較大。制冷片結構穩定，但本質上為轉移熱量，需再加散熱結構，同時可能產生冷凝水對電氣造成影響。

本發明針對普通散熱器結構，進一步提高了散熱器散熱效率。

對于普通散熱器，安裝方式通常有兩種，一種是直接貼合在芯片表面，一種是貼合到專用散熱器上。如圖1所示。

由于在多數的芯片封裝中，芯片通常只貼合固定在封裝內部的某一個面上，而芯片的其它面與封裝外殼之間隔有一層氣體介質。由于封裝內部空間狹窄，氣體無法大量流動，這層氣體介質的熱阻直接等效為等厚度的氣體熱導率材質的熱阻，其熱阻值非常大，因此芯片貼合封裝的這面成為主要散熱面。

通過熱分析仿真發現，芯片約有80％的熱量是通過該面流向外界的。但是由于主要散熱面只有一面，因此該面要么貼合到PCB上通過PCB散熱，要么貼合到專用散熱片上散熱。即主要散熱面通常只能通過一種方式進行散熱。圖1所示的兩種散熱方法，主要散熱面都只有一種散熱方式，因此散熱效率偏低。

而對于兩種方式兼顧的散熱，目前有通過在焊接芯片的PCB背面再貼合散熱片的做法，如圖2所示。但是由于PCB在厚度方向上熱導率很低，因此需要在芯片下方的PCB上設計專門的熱過孔，同時要求芯片背面PCB無其它電子元件。

發明內容

為解決芯片的主要散熱面無法同時采用PCB和散熱器散熱的問題，本發明通過將散熱片安裝到芯片與PCB之間，設計了一種兼顧兩種散熱方式，同時無需專門設計PCB散熱，可根據實際情況選擇性加入，并對原有電路PCB結構不造成影響的高效芯片散熱器。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種芯片散熱器，包括PCB邊框1和金屬散熱片6，所述PCB邊框1兩邊的外側具有焊盤區2，另外兩邊的上層被銑去形成導熱槽5，即具有焊盤區2的兩邊厚度大于另外兩邊；所述金屬散熱片6包括嵌合區7與散熱區8，且散熱區8具有水平面及與水平面形成直角夾角的垂直面，嵌合區7連接在散熱區8垂直面的下端，即嵌合區7與散熱區8水平面相互平行且相互之間有間距；嵌合區7與散熱區8連接的一端及嵌合區7的另一端具有凹槽，該凹槽與導熱槽5相契合，即通過凹槽金屬散熱片6與PCB邊框1整體契合，嵌合區7整體嵌入PCB邊框1中，同時嵌合區7的表面與PCB邊框1具有焊盤區2的兩邊表面齊平，即嵌合區7的厚度與PCB邊框1具有焊盤區2的兩邊以及焊盤區2的厚度一致，所述焊盤區2的側面鍍有金屬。