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CN112447631A - 一种封装芯片的散热结构 - Google Patents

一种封装芯片的散热结构 Download PDF

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CN112447631A
CN112447631A CN202011236991.5A CN202011236991A CN112447631A CN 112447631 A CN112447631 A CN 112447631A CN 202011236991 A CN202011236991 A CN 202011236991A CN 112447631 A CN112447631 A CN 112447631A
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CN
China
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chip
heat
heat dissipation
pcb board
packaged
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Application number
CN202011236991.5A
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English (en)
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刘小庆
殷祚炷
薛名山
陈云宸
袁锋
周东鹏
罗一丹
谢婵
洪珍
谢宇
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Nanchang Hangkong University
Original Assignee
Nanchang Hangkong University
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    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
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Abstract

本发明公开了一种封装芯片的散热结构，涉及芯片封装领域，包括PCB板；芯片，安装在PCB板上；屏蔽罩，封装在PCB板上并将芯片罩住；散热结构，安装在芯片的上表面和屏蔽罩的下表面之间，并且所使用的金属具有一定弹性，防止芯片受到损坏，本发明采用金属件和导热硅脂作为散热件，可以将芯片内的热量快速传导出去，解决了电子产品发热严重、散热慢，以及芯片长时间处于高温环境工作而导致其使用性能差、寿命缩短、可靠性性能降低等问题，同时还可以提升芯片的电磁屏蔽性能。

Description

一种封装芯片的散热结构
技术领域
本发明涉及芯片散热领域，具体涉及一种封装芯片的散热结构。
背景技术
现有技术中的芯片(Chip)一般是指集成电路的载体，同时也是集成电路通过设计、制造、封装、测试后的结果，一般而言是一个可以立即使用的独立的整体。由于可靠性这一因素，大功率的集成电路都需要达到热管理要求，因此所有芯片都针对结温规定了安全上限，通常为150℃(有时为175℃)。运行时温度越低，芯片使用寿命越长，性能越好。
如图1所示，在芯片封装至PCB板上时，其外表面还盖有屏蔽罩，封装后的屏蔽罩下底面距离芯片还有一段距离，现有技术中一般是在芯片的上表面直接涂覆导热胶泥，以填充该段距离并将芯片产生的热量传导至屏蔽罩上，然后再通过外部散热部件进行散热。
由于屏蔽罩与芯片之间的距离存在一些误差，当误差较大时，导热胶泥常常不能接触到屏蔽罩，这就造成屏蔽罩内的温度在热的不良导体空气的限制下，散热缓慢，使得芯片长时间处于高温状态下，很大程度上影响了芯片的性能和使用寿命。
发明内容
本发明的发明目的在于提出一种能够将芯片内热快速散发出去的散热结构。
为了完成本发明的目的，采用的技术方案为：
本发明涉及一种封装芯片的散热结构，包括：
PCB板；
芯片，安装在PCB板上；
屏蔽罩，封装在PCB板上并将芯片罩住；
散热件，安装在芯片的上表面和屏蔽罩的下表面之间
优选地，散热金属为金属焊片、均热板。
优选地，散热件的均热板有散热循环，效率高。
优选地，均热板与金属焊片上表面接触，与导热硅脂下表面接触。
优选地，金属焊片安装在芯片的上表面对应位置，导热硅脂安装在屏蔽罩下表面。
优选地，散热件为金属焊片、均热板和导热硅脂。
本发明的技术方案至少具有以下有益的效果：本发明采用弹性金属焊料，均热板和导热硅脂作为散热件，易于使芯片内的热量迅速散发出去，解决了电子产品发热量大、散热慢和芯片处于长时间高温工作状态的问题，而导致其芯片使用性能下降、寿命减短、可靠性变差等结果，且散热件与屏蔽罩相接触的同时还可以提升芯片的EMC性能。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为现有技术中芯片封装结构示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明的盖板的俯视图。
附图标记说明：
PCB板1，芯片2，屏蔽罩3，散热件4，金属焊片40，均热板41,导热硅脂42。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
如图2所示，一种封装芯片的散热结构，包括PCB板1，安装在PCB板1上的芯片2，封装在PCB板1上并将芯片2罩住的屏蔽罩3，以及设置在芯片2的上表面和屏蔽罩3的下表面之间的散热件4。
通过散热件4，可以使热量高效的通过散热件4传送至屏蔽罩3，然后由外部散热部件散发出去，从而将芯片2保持在一个较低的温度范围内，提高了芯片2的使用寿命。
通过屏蔽罩3，可以屏蔽外界电磁波对内部电路的影响和内部产生的电磁波向外辐射，并且由金属制成，可以加快散热，保护芯片2EMC性能，即设备和系统在其电磁环境中能够正常工作且不对环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。
在本实施例中，芯片2的封装过程已为本领域人员所熟知，在此不另做详述；
进一步的，散热件4可以是热传导效果好的材料制成，如金属、硅脂等，散热件4可以由多个独立的散热个体组成，也可以是覆盖整个芯片2上表面的一个整体结构。
进一步地，散热件4包括由金属焊片40、均热板41、和导热硅脂42，芯片2上镀铜，金属焊片40通过焊接方式将芯片2和均热板41进行连接，导热硅脂42置于均热板41上表面，与屏蔽罩3下表面直接接触，避免与空气直接进行传热。此外，由于屏蔽罩3是金属结构，而且接地，芯片2通过散热件4与屏蔽罩3接触后可以更充分的接地，大大提升了芯片2的EMC性能。
如图3所示，均热板41的上下两个盖板410，中间铜网贴合在上下两盖板410的凸点411上，三者进行烧结，以形成微细结构。
进一步地，为提高散热效果，均热板41利用冷却液的液化和蒸发，当热由热源传导至均热板时，均热板的真空腔体里的冷却液在低真空度的环境中受热后开始产生冷却液的汽化现象，此时吸收热能并且体积迅速膨胀，汽相的冷却介质迅速充满整个腔体，当汽相工质接触到一个比较冷的区域时便会产生凝结的现象。借由凝结的现象释放出在蒸发时累积的热，凝结后的冷却液会借由微结构的毛细管道再回到蒸发热源处，形成循环，从而更高效的进行传导热量。
在本实施例中，该金属焊片40可以安装在芯片2的上表面，金属焊片40具有一定的弹性，有一个缓冲保护芯片2作用。
进一步地，为使热量传导均匀、快速，该散热件4中的均热板41中盖板410上的凸点411可以增多，即铜网的网格数量增多；也可以改变冷却液，换成一种沸点更低的冷却液。
在本实施例中，该散热件4还有导热硅脂42，优选的，导热硅脂42设置在均热板41和导热罩之间，导热硅脂42具备一定的弹性，散热性能良好，在安装方面，导热硅脂42可以采用整块直接贴附的方式安装，减少了相应的固定结构。
进一步地，导热硅脂42安装在均热板4上表面，屏蔽罩3下表面。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明构思的前提下，都可以做出若干可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (5)

1.一种封装芯片的散热结构，其特征在于，包括：
PCB板；
芯片，安装在PCB板上；
屏蔽罩，封装在PCB板上并将芯片罩住；
散热件，设置在芯片的上表面和屏蔽罩的下表面之间，并具有一定弹性；散热件包括金属焊片、均热板，导热硅脂金属焊片置于芯片上，均热板置于金属焊片上。
2.根据权利要求1所述的一种封装芯片的散热结构，其特征在于：采用弹性金属作为金属焊片。
3.根据权利要求2所述的一种封装芯片的散热结构，其特征在于：均热板内壁具有微细结构的真空腔体，均热板由铜制成，上下两个盖板，中间设置铜网，盖板上具有凸点，铜网贴在凸点上，三者烧结后形成均热板。
4.根据权利要求1所述的一种封装芯片的散热结构，其特征在于：散热件的均热板与屏蔽罩下表面接触。
5.根据权利要求1所述的一种封装芯片的散热结构，其特征在于：金属焊片置于芯片上表面，导热硅脂与屏蔽罩下表面抵接。
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