一种晶片散热结构、算力板和计算设备
阅读：523发布：2024-02-04
专利汇可以提供一种晶片散热结构、算力板和计算设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型提供了一种晶片 散热 结构、算 力 板和计算设备，晶片散热结构包括：晶片封装体和 散热器 ；所述晶片封装体具有多个表面，所述散热器通过焊 锡 焊接 于所述晶片封装体多个表面的至少一个表面上。，下面是一种晶片散热结构、算力板和计算设备专利的具体信息内容。
1.一种晶片散热结构，其特征在于，包括：晶片封装体和散热器；所述晶片封装体具有多个表面，所述散热器通过焊锡焊接于所述晶片封装体多个表面的至少一个表面上；所述至少一个表面形成有金属合金层，所述散热器通过焊锡焊接于所述金属合金层上。
2.如权利要求1所述的晶片散热结构，其特征在于，所述晶片封装体的多个表面包括：
底面、顶面和侧面。
3.如权利要求1所述的晶片散热结构，其特征在于，所述晶片封装体包括：晶片、基板和封胶体；
所述晶片电性连接所述基板，所述封胶体用于填充和保护所述晶片，所述散热器固定于所述基板上。
4.如权利要求3所述的晶片散热结构，其特征在于，所述基板在所述封胶体四周留有空余位置；
所述散热器包括：底座和固定柱，所述固定柱为所述底座的底面边缘朝向所述基板延伸出的柱状结构；
所述底座通过焊锡焊接于所述晶片封装体多个表面的至少一个表面上，所述固定柱通过焊锡焊接于所述基板的所述空余位置。
5.如权利要求1所述的晶片散热结构，其特征在于，还包括：印刷电路板；所述晶片封装体焊接于所述印刷电路板上，所述散热器固定于所述印刷电路板上。
6.如权利要求5所述的晶片散热结构，其特征在于，所述散热器包括：底座和固定柱，所述固定柱为所述底座的底面边缘朝向所述印刷电路板延伸出的柱状结构；
所述底座通过焊锡焊接于所述晶片封装体多个表面的至少一个表面上，所述固定柱通过焊锡焊接于所述印刷电路板上。
7.如权利要求4或6所述的晶片散热结构，其特征在于，所述散热器还包括：鳍片或凸柱，形成于所述底座的与所述固定柱相对侧的顶面上。
8.一种算力板，其特征在于，包括：至少一个晶片散热结构，所述晶片散热结构采用权利要求1至7任一项所述的晶片散热结构。
9.一种计算设备，其特征在于，包括：至少一块算力板，所述算力板采用权利要求8所述的算力板。
一种晶片散热结构、算力板和计算设备
技术领域
背景技术
[0002] 随着晶片内部电路的集成度不断增加，晶片所产生的热量也不断增加，尤其是大功率晶片会产生大量的热。为了使晶片能够正常工作，其必须工作于适宜的工作温度下，以避免温度过高造成晶片性能下降或损坏。如何将晶片工作时所产生的热量有效且迅速地散出已成为半导体领域所面临的重要课题。
[0003] 现有的晶片散热结构，大多利用散热器对晶片进行散热，散热器与晶片通过导热层粘贴在一起。这种导热层的热阻较大，影响散热效率。并且散热器仅仅是粘贴在晶片上，固定不够牢固，影响晶片散热结构的可靠性。实用新型内容
[0004] (一)要解决的技术问题
[0005] 针对上述技术问题，本实用新型提供了一种晶片散热结构、算力板和计算设备。
[0006] (二)技术方案
[0009] 在本实用新型的一些实施例中，所述晶片封装体的多个表面包括：底面、顶面和侧面。
[0010] 在本实用新型的一些实施例中，所述晶片封装体包括：晶片、基板和封胶体；所述晶片电性连接所述基板，所述封胶体用于填充和保护所述晶片，所述散热器固定于所述基板上。
[0011] 在本实用新型的一些实施例中，所述基板在所述封胶体四周留有空余位置；所述散热器包括：底座和固定柱，所述固定柱为所述底座的底面边缘朝向所述基板延伸出的柱状结构；所述底座通过焊锡焊接于所述晶片封装体多个表面的至少一个表面上，所述固定柱通过焊锡焊接于所述基板的所述空余位置。
[0012] 在本实用新型的一些实施例中，还包括：印刷电路板；所述晶片封装体焊接于所述印刷电路板上，所述散热器固定于所述印刷电路板上。
[0013] 在本实用新型的一些实施例中，所述散热器包括：底座和固定柱，所述固定柱为所述底座的底面边缘朝向所述印刷电路板延伸出的柱状结构；所述底座通过焊锡焊接于所述晶片封装体多个表面的至少一个表面上，所述固定柱通过焊锡焊接于所述印刷电路板上。
[0014] 在本实用新型的一些实施例中，所述散热器还包括：鳍片或凸柱，形成于所述底座的与所述固定柱相对侧的顶面上。
[0015] 本实用新型还提供了一种算力板，包括：至少一个晶片散热结构，所述晶片散热结构采用上述任一项晶片散热结构。
[0016] 本实用新型提供了一种计算设备，包括：至少一块算力板，所述算力板采用上述算力板。
[0017] (三)有益效果
[0018] 由此可见，本实用新型实施例至少具有如下技术效果：
[0019] 相对于传统的导热层材料，焊锡的导热性能好、热阻低，可将晶片封装体产生的热量快速传递给散热器，相对于现有技术降低了晶片封装体与散热器之间的热阻，提高了散热效率。
[0021] 图1是本实用新型第一实施例的晶片散热结构的剖面结构图；
[0022] 图2是本实用新型第一实施例的晶片散热结构的另一剖面结构图；
[0023] 图3中的(a)、(b)、(c)分别是本实用新型第二实施例的晶片散热结构的剖面结构图；
[0024] 图4是本实用新型第三实施例的晶片散热结构的剖面结构图。
[0025] 【符号说明】
[0026] 1-晶片封装体；
[0027] 11-底面；12-顶面；13-基板；14-焊球；15-晶片；16-凸块；17-封胶体；
[0028] 2-焊锡；
[0029] 3-散热器；31-底座；32-鳍片；33-凸柱；34-固定柱；
[0030] 4-印刷电路板。
具体实施方式
[0031] 下面将结合实施例和实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0032] 本实用新型第一实施例的晶片散热结构，包括：晶片封装体1和散热器3。晶片封装体1具有多个表面。散热器3通过焊锡2焊接于晶片封装体1多个表面的至少一个表面上。
[0033] 以图1为例对本实施例进行说明。晶片封装体1的多个表面包括：底面11、顶面12和侧面。散热器3焊接于晶片封装体1的顶面12。晶片封装体1产生的热量经焊锡2传导至散热器3，并由散热器3散出。本领域技术人员可以理解的是，底面与顶面是相对而言的，具体在本实用新型中，将与焊锡2、散热器3方向一致一侧，命名为晶片封装体1的顶面12，将背离焊锡2、散热器3方向一致一侧，命名为晶片封装体1的底面11；侧面为晶片封装体1的前后左右四周方向的面。本实施例仅为对底面、顶面和侧面的示例性说明，并不能形成对本实用新型的限制。
[0034] 在本实施例中，需要对晶片封装体1的顶面12进行单向处理(BSM，back side metallization)，以在顶面12上形成一金属合金层(Ti/Ni/Cu/Ag)，散热器3通过焊锡2焊接于金属合金层上，以将散热器3牢固地固定于晶片封装体1上。
[0035] 相对于导热界面材料(TIM)、硅脂(silicone grease)等材料，焊锡2的导热性能好、热阻低，可将晶片封装体1产生的热量快速传递给散热器3，相对于现有技术降低了晶片封装体1与散热器3之间的热阻，提高了散热效率。
[0036] 在本实施例中，散热器3的结构可以有多种形状。散热器3分为底座31和鳍片32。鳍片32的延伸方向可以如图1所示垂直于底座31，也可以与底座31呈锐角或钝角。本实施例对鳍片32的形状不做限定，鳍片32在垂直于其延伸方向的平面的横截面可以是矩形、半圆形、半椭圆形、三角形、多边形、梯形等基础形状，或者近似于矩形、半圆形、半椭圆形、三角形、多边形、梯形的形状。鳍片32的数量、尺寸等参数可以根据散热器3的尺寸来确定，本实施例并不加以限制。一般来说，散热器3尺寸越大，鳍片32数量相对越多。
[0037] 本实施例也可以如图2所示，散热器3分为底座31和凸柱33，凸柱33为底座31延伸出的柱状结构。凸柱33的延伸方向可以如图2所示垂直于底座31，也可以与底座31呈锐角或钝角。凸柱33的排列形式可以有多种方式，例如二维阵列排布和同心圆排布。凸柱33的形状可以是山丘状、波浪状、金字塔状、凸台、圆台、圆锥、棱锥等，凸柱33的平行于底座31的横截面可以是圆形、方形、椭圆、条形、三角形、多边形等等。
[0038] 通过这些鳍片32和凸柱33，本实施例的晶片散热结构可以增大散热器3的散热面积，从而进一步提高晶片散热结构的散热效率，改善晶片散热结构的散热效果。
[0039] 在本实施例中，散热器3也可以焊接于晶片封装体的底面11或侧面。晶片封装体的顶面12、底面11和侧面的数量均可以是多个，在这些顶面12、底面11和侧面上可以均焊接有散热器3。或者，在晶片封装体的顶面12、底面11和侧面的其中之二或全部三个均焊接有散热器3。
[0040] 本实用新型第二实施例的晶片散热结构，为了达到简要说明的目的，上述第一实施例中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。
[0041] 如图3(a)所示，晶片封装体1包括：晶片15、基板13和封胶体17。晶片15倒装于基板13上，晶片15的主动面形成有凸块16，晶片15通过凸块16电性连接基板13。基板13的下表面形成有焊球14，内部形成有导线，焊球14经导线与晶片15的凸块16电性连接。封胶体17用于填充和保护晶片15，基板13在封胶体17的四周留有空余位置。
[0042] 散热器3分为底座31、鳍片32(或凸柱33)和固定柱34。固定柱34为底座31底面的边缘朝向基板13延伸出的柱状结构，固定柱34通过焊锡焊接于基板13四周的空余位置。固定柱34的延伸方向可以如图3(a)所示垂直于基板13，也可以与基板13呈锐角或钝角。
[0043] 本实施例中，散热器3的底座31焊接于晶片封装体1上，同时散热器3通过固定柱34焊接于基板13上，相对于现有技术，使得散热器3固定地更加牢固，不容易发生松动、脱落的情况，有利于提高晶片散热结构的可靠性。同时，晶片15产生的部分热量会传递给基板13，通过将散热器3焊接于基板13上，由于焊锡2的导热性能好、热阻低，传递给基板13的这部分热量还可以经固定柱34而由散热器3快速散出，不仅使得散热器3固定地更加牢固，还可以进一步提高散热效果。
[0044] 本实施例中，可以如图3(a)所示，在底座31底面的相对两侧的边缘形成固定柱34，但本实施例并不限于此，可以仅在底座31底面的一侧边缘形成固定柱34，或者在底座31底面的多侧边缘均形成固定柱34。底面每侧边缘形成的固定柱34的数量和尺寸不加以限制，综合散热器3以及晶片封装体1的尺寸确定。固定柱34可以是圆柱、三棱锥、多棱柱等形状。
[0045] 图3(a)所示的晶片封装体1采用包覆模制(overmold)式封装结构，本实施例的晶片封装体1还可以如图3(b)所示，采用晶片外露(exposed die)式封装结构，以及如图3(c)所示，采用裸晶(bare die)式封装结构。
[0046] 以上只是示例性说明，本实施例并不限于此。实际上，可采取多种方式将散热器3固定于基板13上，除通过固定柱34焊接于基板13上外，还可通过固定组件将二者固定，该固定组件例如可以是螺钉、卡扣等。
[0047] 本实用新型第三实施例的晶片散热结构，为了达到简要说明的目的，上述任一实施例中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。
[0048] 如图4所示，晶片散热结构还包括：印刷电路板4(PCB)，晶片封装体1焊接于PCB 4上。
[0049] 散热器3同样分为底座31、鳍片32(或凸柱33)和固定柱34。固定柱34为底座31底面的边缘朝向PCB 4延伸出的柱状结构，固定柱34通过焊锡焊接于PCB 4上。固定柱34的延伸方向可以如图4所示垂直于PCB 4，也可以与PCB 4呈锐角或钝角。
[0050] 本实施例中，散热器3的底座31焊接于晶片封装体1上，同时散热器3通过固定柱34焊接于PCB 4上，相对于现有技术，使得散热器3固定地更加牢固，不容易发生松动、脱落的情况，有利于提高晶片散热结构的可靠性。同时，晶片封装体1产生的部分热量会传递给PCB 4，通过将散热器3焊接于PCB 4上，由于焊锡2的导热性能好、热阻低，传递给PCB 4的这部分热量还可以经固定柱34而由散热器3快速散出，不仅使得散热器3固定地更加牢固，还可以进一步提高散热效果。
[0051] 本实施例中，可以如图4所示，在底座31底面的相对两侧的边缘形成固定柱34，但本实施例并不限于此，可以仅在底座31底面的一侧边缘形成固定柱34，或者在底座31底面的多侧边缘均形成固定柱34。底面每侧边缘形成的固定柱34的数量和尺寸不加以限制，综合散热器3的尺寸以及晶片封装体1周边的器件分布情况确定。固定柱34可以是圆柱、三棱锥、多棱柱等形状。
[0052] 与第二实施例类似，可采取多种方式将散热器3固定于PCB 4上，除通过固定柱34焊接于基板13上外，还可通过固定组件将二者固定，该固定组件例如可以是螺钉、卡扣等。
[0053] 本实用新型第四实施例提供了一种算力板，该算力板包括至少一个晶片散热结构，所述晶片散热结构可以采用上述任一实施例所述的晶片散热结构。通过上述晶片散热结构，可以将算力板产生的热量散出，提高算力板的散热效率。
[0054] 本实用新型第五实施例提供了一种计算设备，包括至少一块算力板，该算力板采用上述实施例所述的算力板。
[0055] 至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本实用新型有了清楚的认识。
[0056] 需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：
[0057] (1)实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本实用新型的保护范围；
[0058] (2)上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
[0059] 以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
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