一种芯片散热结构及芯片封装模块的制作方法

1.本实用新型涉及芯片技术领域，尤其涉及一种芯片散热结构及芯片封装模块。


背景技术：

2.为确保芯片正常工作，芯片的结温须控制在其可以承受的范围之内。一般地，芯片工作时的发热部位(如逻辑电路)产生的热量主要传给其外部的封装壳体，并借由封装外壳传递给外置的散热片或由封装壳体直接散布到环境中，因此，芯片的散热效率必然受限于其封装壳体的材质、厚度等。
3.故，上述问题亟待解决。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种芯片散热结构，以提高芯片的散热效率。
5.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种芯片散热结构，其包括流通冷却介质的冷却管路，所述冷却管路贯穿芯片的封装壳体，并与所述芯片的发热部位接触。
7.作为优选，所述冷却管路与所述芯片接触的部位曲折设置。
8.作为优选，所述冷却管路的外壁与所述芯片构成面接触。
9.作为优选，所述冷却管路设置有两个以上，多个所述冷却管路相互平行设置。
10.作为优选，所述芯片散热结构还包括流通冷却介质的辅助冷却管路，所述辅助冷却管路设置于所述冷却管路背向所述芯片的一侧。
11.作为优选，所述冷却管路与所述辅助冷却管路接触。
12.作为优选，所述辅助冷却管路具有朝向所述芯片弯曲的弯曲部，所述弯曲部与所述芯片的发热部位接触。
13.作为优选，所述辅助冷却管路与所述冷却管路构成面接触。
14.作为优选，所述辅助冷却管路层叠设置，相邻的两层所述辅助冷却管路相接触。
15.作为优选，位于同一层的所述辅助冷却管路的数量在两个以上。
16.本实用新型的目的在于提供一种芯片封装模块，该芯片封装模块的散热效率高。
17.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
18.一种芯片封装模块，其包括芯片、封装所述芯片的封装壳体以及如上所述的芯片散热结构。
19.本实用新型的有益效果：
20.本实用新型提供的芯片散热结构中，冷却管路直接与芯片接触换热，而无需借由封装壳体作为中间传导媒介向外传导热量，可快速冷却芯片的发热部位，提高芯片的散热效率。
21.本实用新型提供的芯片封装模块因采用上述的芯片散热结构，使芯片的发热部位得以快速散热，确保芯片的工作性能。
附图说明
22.图1是本实用新型实施例一中的芯片封装模块的结构示意图；
23.图2是本实用新型实施例一中的芯片封装模块的侧视图；
24.图3是图2的a-a向剖视图；
25.图4是图2的b-b向剖视图；
26.图5是本实用新型实施例一中的芯片散热结构的结构示意图之一；
27.图6是本实用新型实施例一中的芯片散热结构的结构示意图之二；
28.图7是本实用新型实施例二中的芯片散热结构的结构示意图。
29.图中：
30.10、芯片；20、封装壳体；1、冷却管路；11、第一贴合面；12、第二贴合面；2、辅助冷却管路；21、弯曲部；22、第三贴合面。
具体实施方式
31.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
32.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
33.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之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
34.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
35.实施例一
36.请参阅图1至图3，本实施例提供了一种芯片封装模块，其包括芯片10和封装芯片10的封装壳体20，封装壳体20的底部设有与芯片10上的接点一一电连接的引脚/触点，各引脚/触点可在该芯片封装模块安装至电路板上时与其他器件建立连接。
37.在芯片10工作时，其逻辑电路会发热导致芯片10整体升温，为将芯片10的结温控制在其可以承受的范围之内，封装壳体20外通常设置可将芯片10传导至封装壳体的热量进一步传导至外部环境的散热片等散热结构。然而，受限于封装壳体20的热传导能力，芯片10在工作时，尤其是在处理复杂计算时仍易有较大温升情况出现，过度的温升情况轻则导致
芯片10出现电路延时使效率降低，重则导致芯片10电路耐压能力下降、缩短寿命等。为此，本实施例还提供了一种芯片散热结构，以提高芯片封装模块的整体散热效率，从而可快速将芯片10产生的热量传导至外部，避免芯片10工作时出现过度温升情况。
38.如图3和图4所示，该芯片散热结构主要包括贯穿封装壳体20的冷却管路1，该冷却管路1可与外部流通冷却介质的管路对接，从而使其流经冷却介质，并且，如图3所示，该冷却管路1穿入封装壳体20内的部分与芯片10的发热部位接触，从而在芯片10工作时，芯片10可直接与冷却管路1接触换热，从而借助低温的冷却介质快速地吸收芯片10产生的热量，从而可控制芯片10的整体温升情况。
39.冷却管路1可以在芯片10封装作业时预先定位在芯片10上，从而在熔融状态的用于成型为封装壳体20的流质材料固化后，使芯片10、冷却管路1和封装壳体20三者固定为一体。为确保冷却管路1与封装壳体20的连接强度，冷却管路1与封装壳体20连接的部位可以设置凹陷或凸出的结构特征，以提高其与用于成型为封装壳体20的流质材料的接触面积，并可避免其后续出现扭转等不良。此外，为与外部的管路对接，冷却管路1的两端可以设置内螺纹、外螺纹、锥形头、环槽或法兰等结构。
40.可以理解的是，冷却管路1与芯片10的换热面积越大，则二者的换热效率越高，因此，如图1和图3所示，本实施例示例性地采用了5根相互平行设置的冷却管路1贯穿封装壳体20，各个冷却管路1均与芯片10的发热部位或与发热部位临近的其他部位接触，以提高该芯片10封装壳体20整体散热效果。当然，在其他实施方式中，实施者可基于相应芯片10工作时的预期温升情况调整冷却管路1的数量，如采用2、3、4或大于5根的冷却管路1。
41.上述的冷却介质优选但不限于液态的冷媒，用于向冷却管路1提供冷媒的制冷装置优选但不限于为变频类型，将该制冷装置与能够监测芯片10实时温度情况的测温器件建立连接，还可实时调控制冷装置的制冷功率，从而在芯片10出现升温情况时调增制冷装置的制冷功率，在芯片10无明显升温时则调减制冷装置的制冷功率。
42.可选地，在其他实施例中，也可采用可电控启闭的阀门基于芯片10的温度情况调整所有冷却管路1中与制冷装置的连通的数量，以调整该芯片散热结构的散热效率。如普通工况下，采用3根冷却管路1与制冷装置连通，在芯片10出现升温情况时采用4-5根冷却管路1与制冷装置连通，在芯片10无明显升温时则采用1-2根冷却管路1与制冷装置连通。
43.请参阅图4，为进一步地提高该芯片封装模块的散热效果，本实施例提供的芯片散热结构还包括如冷却管路1般能够流通冷却介质的辅助冷却管路2，辅助冷却管路2设置于冷却管路1背向芯片的一侧，间接吸收芯片10的热量，增加散热效果。可选地，辅助冷却管路2与冷却管路1接触，从而借助辅助冷却管路2与冷却管路1之间换热，吸收冷却管路1的热量，以提高芯片10的散热效率，从而实现上述目的，如图5所示。
44.如图6所示，在其他实施例中，辅助冷却管路2也可不与冷却管路1接触，也即二者之间可设有一定的间隙。该部分间隙可以在成型封装壳体20时由流质材料填充，以借助封装壳体20在辅助冷却管路2与冷却管路1之间换热。当然，该部分间隙也可以由固定于辅助冷却管路2与冷却管路1之间的其他导热性能好的材料填充，在此不作限定。
45.相似地，本实施例中，辅助冷却管路2也贯穿封装壳体20设置，且同样采用了5根的数量，5根辅助冷却管路2平行设置并与冷却管路1大致垂直或呈一定角度，以使各个辅助冷却管路2与各个冷却管路1之间均能够接触换热。当然，辅助冷却管路2也可基于实际散热需
求选取为1个或大于2个的其他数量，在此不做限定。可选地，辅助冷却管路2与冷却管路1一并连通至同一制冷装置。此外，辅助冷却管路2也可连通至另一辅助制冷装置，以在芯片10温升明显时，借助该辅助冷却制冷装置补偿冷却装置的制冷功率不足。
46.为进一步地提高冷却管路1与芯片10的换热效果，本实施例中冷却管路1的外壁优选与芯片10构成为面接触。示例性地，如图5所示，冷却管路1的外壁具有平面状构成的第一贴合面11，第一贴合面11即为冷却管路1与芯片10接触的部位，相较于普通的圆形外壁管材，冷却管路1的平面状构成的第一贴合面11可与芯片10形成更大的接触面积，从而提高换热效果。需要说明的是，上述的冷却管路1的平面状构成的第一贴合面11仅为与表面为平面的芯片10相适配的示例性结构，在其他实施例中，其构成表面形状可相应调整。
47.请继续参阅图5，更进一步地，本实施例中，辅助冷却管路2与冷却管路1之间也优选构成为面接触。例如，可在冷却管路1和辅助冷却管路2二者相互接触的部位分别设置平面状构成的第二贴合面12，从而获得面接触。又例如，可在冷却管路1和辅助冷却管路2二者之一上设置圆弧形的凹陷，以与二者另一中的圆形的外壁适配获得面接触。再例如，还可在冷却管路1和辅助冷却管路2二者相互接触的部位分别设置齿状等可相互嵌合的凹凸结构，从而使二者获得更大的接触面积。
48.如前文所述，本实施例中采用了平铺成一层的辅助冷却管路2，而为了适于更大的散热需求，在其他实施例中，辅助冷却管路2还可层叠设置，也即设置为两层以上，各层冷却管路1上下相邻的两层辅助冷却管路2相接触换热。
49.实施例二
50.本实施例也提供了一种芯片散热结构，请参阅图7，该芯片散热结构与实施例一提供的芯片散热结构大致相同，区别在于，本实施例中，辅助冷却管路2具有朝向芯片10弯曲的弯曲部21，该弯曲部21与芯片10的发热部位接触，从而使辅助冷却管路2也可直接与芯片10接触换热，进一步提到芯片10的散热效果。
51.并且，与实施例一中冷却管路1所述设置的第一贴合面11相类似地，该弯曲部21与芯片10接触的部位可优选设置为平面状构成的第三贴合面22，以提高其与芯片10的换热面积。在采用多层辅助冷却管路2时，各层辅助冷却管路2的弯曲部21可交错设置，以使各层辅助冷却管路2均能够与芯片10接触。
52.此外，为进一步提高冷却管路1及辅助冷却管路2与芯片10的换热面积，冷却管路1与芯片10接触的部位以及辅助冷却管路2的弯曲部21与芯片10接触的部位均可以呈z字或波状等曲折结构。
53.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。