[發(fā)明專利]一種高熱流密度芯片散熱裝置及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010544841.4
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111653532B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柯瑞林;黃佳敏;王玲;黃駿
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市數(shù)聚天源人工智能有限公司
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/22;H01L23/373
• 代理公司: 廣東普潤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44804
• 代理人: 寇闖

本申請涉及一種高熱流密度芯片散熱裝置及其制備方法，高熱流密度芯片散熱裝置包括散熱箱體和芯片外殼，散熱箱體為中空結(jié)構(gòu)，芯片外殼置于散熱箱體的內(nèi)部，芯片封裝于芯片外殼內(nèi)，散熱箱體和芯片外殼之間填充有散熱填充物，芯片外殼的頂部嵌設(shè)有固化劑囊體和液態(tài)金屬囊體，固化劑囊體內(nèi)至少包括硅樹脂囊層和固化劑囊層，固化劑囊層包覆硅樹脂囊層，液態(tài)金屬囊體內(nèi)至少包括液態(tài)金屬囊層。本申請實(shí)施例提供了一種高熱流密度芯片散熱裝置及其制作方法，由于在芯片外殼頂部設(shè)置液態(tài)金屬囊體和固化劑囊體，通過膠焊時施壓即可實(shí)現(xiàn)將液態(tài)金屬固定于芯片外殼頂部，并可有效防止過熱時液態(tài)金屬膨脹導(dǎo)致的焊接處斷裂，更換維護(hù)成本更低。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及芯片散熱技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高熱流密度芯片散熱裝置及其制作方法。

背景技術(shù)

芯片溫度是影響芯片使用壽命和性能的重要因素之一，當(dāng)芯片溫度過高時，遇到高溫環(huán)境很容易引起起火、融化等危險情況，無論是應(yīng)用在手機(jī)、電動車還是其它例如攝像機(jī)的芯片，都存在著此問題。當(dāng)芯片溫度過低時，物理反應(yīng)速度變慢，例如芯片外殼封裝或芯片焊接部位可能會發(fā)生細(xì)微的材料結(jié)構(gòu)變化，導(dǎo)致恢復(fù)到室溫后管腳不一定能恢復(fù)到原來的狀態(tài)，造成斷裂，導(dǎo)致芯片壽命縮短甚至終結(jié)。

隨著科技的發(fā)展，芯片尺寸設(shè)計越來越小，功耗越來越高，這樣也導(dǎo)致芯片發(fā)熱量急速上升，芯片使用壽命變短。目前常用的芯片降溫方法是真空腔均熱板技術(shù)、熱管常溫技術(shù)或者兩者的組合技術(shù)，但這兩種技術(shù)有各自的問題，真空腔均熱板技術(shù)的問題在于：雖然改善了散熱問題，但是真空腔均熱板在抽真空處理時，現(xiàn)有技術(shù)還未達(dá)到能夠完全避免漏氣，而且流水線抽真空加工成本高，漏氣時維護(hù)成本更高；而熱管常溫技術(shù)，由于原理是利用水蒸發(fā)吸熱，漏液也是非常常見的問題，而且漏液之后維護(hù)成本也不低，一旦漏液就可能造成短路融化等意外事故。

發(fā)明內(nèi)容

本申請實(shí)施例提供一種高熱流密度芯片散熱裝置及其制作方法，以解決相關(guān)技術(shù)中高熱流密度芯片散熱裝置和方法中存在漏氣、漏液，維護(hù)成本高的問題。

一方面，本申請實(shí)施例提供了一種高熱流密度芯片散熱裝置，其包括散熱箱體和芯片外殼，所述散熱箱體為中空結(jié)構(gòu)；芯片外殼為塑料外殼，芯片封裝于芯片外殼內(nèi)，所述芯片外殼置于散熱箱體的內(nèi)部，散熱箱體和芯片外殼之間填充有散熱填充物，芯片外殼的頂部嵌設(shè)有固化劑囊體和液態(tài)金屬囊體，所述固化劑囊體內(nèi)至少包括硅樹脂囊層和固化劑囊層，固化劑囊層包覆硅樹脂囊層，所述液態(tài)金屬囊體內(nèi)至少包括液態(tài)金屬囊層。

一些實(shí)施例中，所述散熱填充物包括石蠟和液態(tài)金屬。

一些實(shí)施例中，所述固化劑囊體內(nèi)還包括聚環(huán)氧樹脂囊層，固化劑囊層包覆聚環(huán)氧樹脂囊層，聚環(huán)氧樹脂囊層包覆硅樹脂囊層；所述液態(tài)金屬囊體內(nèi)還包括有機(jī)酸囊層和醇類有機(jī)溶劑囊層，所述有機(jī)酸囊層包覆醇類有機(jī)溶劑囊層，醇類有機(jī)溶劑囊層包覆液態(tài)金屬囊層。

一些實(shí)施例中，所述有機(jī)酸囊層中的有機(jī)酸為甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸和己酸中的一種或幾種。

一些實(shí)施例中，所述醇類有機(jī)溶劑囊層中的醇類有機(jī)溶劑為聚乙烯醇、2-甲基-1-丁醇、3-甲基-1-丁醇、1-戊醇、1-己醇、2-己醇、環(huán)己醇、1-甲基環(huán)己醇、2-甲基環(huán)己醇、3-甲基環(huán)己醇、2-乙基-己醇、1-庚醇、2-庚醇、苯甲醇、苯乙醇、乙二醇、2-甲氧基乙醇、2-乙氧基乙醇、2-丙氧基乙醇、2-丁氧基乙醇、二甘醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇和1,4-丁二醇中的一種或幾種。

一些實(shí)施例中，所述散熱箱體內(nèi)的散熱填充物中穿插有多個散熱管，散熱管的底部接觸芯片外殼頂部，所述散熱管外殼為金屬外殼，金屬外殼內(nèi)填充有液態(tài)金屬。

一些實(shí)施例中，所述金屬外殼的金屬為銅、鋁、鐵、銅合金、鋁合金和鐵合金中的一種。

一些實(shí)施例中，所述液態(tài)金屬囊層中的液態(tài)金屬為鎵、鎵銦、鎵銦錫、鎵銦錫鋅、鉍、鉛鉍、鉍銦錫和鉍銦錫鋅等合金中的一種。