[实用新型]棱柱阵列微通道散热器三维堆叠封装

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型微通道堆叠封装散热装置，是一种采用棱柱阵列微通道结构的三维堆叠封装散热装置。

背景技术

电子元器件封装集成度的迅速提高，芯片尺寸的不断减小以及功率密度的持续增加，使得电子封装过程中的散热、冷却问题越来越不容忽视。而且，芯片功率密度的分布不均会产生所谓的局部热点，采用传统的散热技术已不能满足现有先进电子封装的热设计、管理与控制需求，它不仅限制了芯片功率的增加，还会因过度冷却而带来不必要的能源浪费。20世纪70年代到90年代间，集成电路芯片中的热流密度从约10W/cm^-2增加到10²W/cm^-2量级。传统的微通道冷却器中冷却液不能够完全将热量带走，同时冷却液入口速度增加时会导致压降增加。

实用新型内容

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种棱柱阵列射流微通道的散热器，是一种棱柱阵列微通道结构的三维堆叠封装散热装置，该结构散热器能增加散热器和冷却液之间的散热面积，热交换更加充分，提高散热效率；减小散热器的温度梯度，达到均匀散热；同时有效降低压降，减少冷却循环动力供给的功率。

为达到上述目的，本实用新型的构思是：

本实用新型的任务在于设计一种具有高效散热性能、散热均匀等优良性能的微冷却装置。在本实用新型的装置中微通道材料采用碳纳米管、封装结构为硅材料。本实用新型装置由五块硅基板经胶粘结组合。该新型装置可同时冷却两块芯片，提高了冷却的效率。为了防止冷却液流入芯片层，出入口盖板与芯片基板之间、棱柱阵列结构板与芯片基板之间紧密密封。入口冷却液流经棱柱结构板，与棱柱结构和芯片基板底层充分接触，及时带走由芯片产生的热量。采用棱柱阵列的结构，使冷却液形成涡流增加散热效果。此外，棱柱阵列材料采用碳纳米管材料，与传统的硅材料相比，碳纳米管材料的热导率高，因此，散热效果也提高很多。

根据上述构思，本实用新型采用下述技术方案：

一种棱柱阵列射流微通道的散热器，包括进出口盖板、第一芯片、第一分液结构层、第一棱柱阵列结构板、第二芯片、第二分液结构层以及第二棱柱阵列结构板；所述进出口盖板、第一分液结构层、第一棱柱阵列结构板、第二分液结构层、第二棱柱阵列结构板相对应各边尺寸相同，依次叠置粘合；所述进出口盖板下表面有凹面和边缘，所述凹面安装第一芯片，所述边缘开有第一流入口和第一流出口，所述第一流入口和第一流出口与凹面不连通，以避免冷却水进入凹面中破坏第一芯片；所述第一分液结构层上表面为平面，下表面有凹面和边缘，所述边缘开有第二流入口和第二流出口，所述第二流入口和第二流出口与第一分液结构层下表面凹面相连通，便于冷却水进入第一棱柱阵列结构板；所述第一棱柱阵列结构板上表面有凹面和边缘，下表面有凹面和边缘，所述凹面上安装有若干棱柱；所述边缘开有第三流入口和第三流出口，所述第三流入口和第三流出口与第一棱柱阵列结构板上表面的凹面连通，便于冷却水进入第一棱柱阵列结构板；所述第一棱柱阵列结构板下表面的凹面安装第二芯片，所述第三流入口和第三流出口与第一棱柱阵列结构板下表面的凹面不连通，防止冷却水进入凹面中破坏的第二芯片；所述第二分液结构层上表面为平面，下表面有凹面和边缘；所述边缘开有第四流入口和第四流出口，所述第四流入口和第四流出口与第二分液结构层下表面凹面相连通，便于冷却水进入第二棱柱阵列结构板；所述第二棱柱阵列结构板上表面有凹面和边缘，下表面为平面，所述凹面上安装有若干棱柱；冷却水通过第四流入口进入凹面。

上述进出口盖板材料可采用热导率较低的硅材料。

上述第一棱柱阵列结构板和第二棱柱阵列结构板材料采用碳纳米材料，棱柱横截面为正方形，其对角长为棱柱间距的两倍。  

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

本实用新型散热器使散热器和冷却液之间的热交换更加充分，提高散热效率；较少散热器的温度梯度，达到均匀散热；有效降低压降，降低冷却循环动力供给的功率。本发明在机械电子、集成电路等方面具有较大的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型的一个实施例的整体模型图。

图2是本实用新型的加入棱柱阵列微通道堆叠封装模型图。

图3是进出口盖板上表面示意图。

图4是进出口盖板下表面示意图。

图5是第一分液结构层上表面示意图。

图6是第一分液结构层下表面示意图。

图7是第一棱柱阵列结构板上表面示意图。

图8是第一棱柱阵列结构板下表面示意图。