[发明专利]一种应用于功率芯片的小型化散热装置及半导体器件

说明书

本发明涉及一种功率芯片的散热装置，具体涉及一种应用于功率芯片的小型化散热装置及半导体器件。克服现有功率芯片散热装置体积大，不利于系统集成的技术问题。散热装置包括自下而上叠层设置的M5密封层、M4分流层、M3引流层、M2换热层及M1密封层；M5密封层与M1密封层上分别开设冷却液进液孔和冷却液出液孔，且冷却液进液孔和冷却液出液孔的中心轴线重合，大大减小了散热装置的体积，同时通过合理布局流道，使芯片表面温度均匀。半导体器件包括功率芯片与散热装置，功率芯片焊接在散热装置表面，利用散热装置中流动的冷却液对功率芯片产生的热量实现散热。本发明大大减小了散热装置体积，相应减小半导体器件体积，有利于集成化设计。

技术领域

本发明涉及一种功率芯片的散热装置，具体涉及一种应用于功率芯片的小型化散热装置及半导体器件。

背景技术

功率芯片的散热装置用于散去芯片工作时产生的热量，一般通过焊接的方式将芯片直接焊接在散热装置上，因此散热装置体积的大小直接影响功率器件总的安装体积。现有功率芯片的散热装置一般采用平面平行布局冷却液入口与冷却液出口的结构形式，冷却液入口和出口的轴心是相互平行的。如中国专利CN113300209A公开的一种应用于高功率半导体光源芯片的冷却热沉，从图1中可以看出，芯片01通过焊料02焊接在热沉03上，热沉03包括自下而上叠层设置的下密封叠片、下冷却叠片、导流叠片、上冷却叠片和上密封叠片。下密封叠片上设置相互隔离的第一入水口04和第一出水口05；其余叠片上开设导流换热等结构，冷却水从第一入水口04进入，通过导流换热后，从第一出水口05流出。此类散热装置因冷却液进口和出口分布在不同的位置，使得其体积较大，最终导致激光器总的安装体积增大，浪费了安装空间，不利于系统集成。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于功率芯片的小型化散热装置，冷却液进口和出口位于同一位置，大大减小了散热装置的体积，同时通过合理布局流道，使芯片表面温度均匀。克服现有功率芯片散热装置体积大，不利于系统集成的技术问题。

本发明的技术方案是提供一种应用于功率芯片的小型化散热装置，其特殊之处在于：包括自下而上叠层设置的M5密封层、M4分流层、M3引流层、M2换热层及M1密封层；

上述M5密封层、M4分流层、M3引流层、M2换热层及M1密封层上对应位置处均设有相互贯通的安装孔；

上述M5密封层包括第一区域与第二区域，上述第一区域上开设用于进液的冷却液进液孔；

上述M4分流层开设相互连通的第一镂空区域与第二镂空区域，第一镂空区域与M5密封层的冷却液进液孔位置对应且相互连通，第二镂空区域上设置多条分流筋板，各条分流筋板沿Y方向延伸、多条分流筋板沿X方向排布，各条分流筋板与M5密封层的第二区域配合形成多个沿Y方向延伸、沿X方向排布的冷却液流道；冷却液流道中靠近第一镂空区域的一端为冷却液入口，远离第一镂空区域的一端为冷却液出口；

上述M3引流层上开设引流槽，引流槽沿X方向延伸，上述引流槽的底部与各个冷却液流道的冷却液出口位置相对应且相互连通；

上述M2换热层开设相互连通的第三镂空区域与第四镂空区域，第三镂空区域与M4分流层的第一镂空区域位置对应；第四镂空区域上设置翅片，翅片根部与M3引流层上引流槽位置对应且相互连通；

上述M1密封层包括第三区域与第四区域，第三区域与M2换热层上第三镂空区域位置对应，第四区域与M2换热层上第四镂空区域位置对应；上述第三区域上设有与第三镂空区域连通的冷却液出液孔；冷却液出液孔与冷却液进液孔的中心轴线重合；第四区域的上表面为功率芯片安装区，用于安装功率芯片；

冷却液从冷却液进液孔进入，经过第一镂空区域进入冷却液流道，实现分流；流出冷却液流道的冷却液经引流槽流入第四镂空区域，经翅片实现换热，热流体经第三镂空区域从冷却液出液孔流出，带走热量。

进一步地，M5密封层、M4分流层、M3引流层、M2换热层及M1密封层的形状尺寸均相同。