[发明专利]一种带柱状体嵌入模块的微通道散热装置

说明书

本发明涉及一种带有柱状体嵌入模块的微通道散热装置,由芯片（1）、焊盘焊点组合（2）、带柱状体嵌入模块（3）、LTCC基板（4）、内嵌流道（5）组成。焊盘可以配合焊锡实现器件固定的作用；焊点能够在器件与嵌入体之间构成热通路，以实现热量有效传导；带柱状体的嵌入模块采用高导热系数的材料制成，能够有效传递上层热量，嵌入模块嵌入下方微通道散热器中，通过嵌入体与冷却剂的对流换热作用，使得冷却剂能够迅速将热量带走，有助于提高热耗散功率。本发明在已有微通道散热结构的基础上，提出了该散热方案的设计，可将芯片上的热量传导至流道处进行散热，进一步提高了微流道散热装置针对局部热源的散热能力，改善了该系统在垂直方向上的温度分布，具有较高的换热能力和换热极限。本发明结构紧凑、功能明确、传导热能力好，其在高发热设备如电子芯片、整流器的冷却领域有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种带有柱状体嵌入模块的微通道换热装置，是一种能够满足电子芯片、激光器、整流器等高发热设备冷却问题的结构设计方案。

背景技术

多芯片组件是由多个集成电路芯片电连接于共用电路基板的部件，随着电子制造业技术的不断进步，晶体管特征尺寸逐渐减小，芯片能够集成的晶体管数量也越来越多，但也导致芯片产生高热流密度，产生大量热量。电子元器件过热会造成诸多不良影响，轻则系统不稳定，性能降低，严重的时候甚至能使电路板上的铜箔线路脱落导致电路断路或短路从而使电器烧毁，这大幅降低了电子器件的可靠度，增加了电子器件的失效率。而一般PCB板在厚度方向与平面方向的导热性能差异较大，平面方向上的导热能力强于厚度方向上的导热能力，需要提高在厚度方向上的散热能力。

为解决上述技术问题，本发明的目的旨在提供一种带有柱状体与嵌入模块的微通道散热方案，能够改善散热传热问题，强化纵向以及整体散热性能，并提高散热极限。

发明内容

为了实现上述目的及功能，本发明采用的技术方案如下：

本发明设计的一种带有柱状体与嵌入模块的微通道散热方案主要组成部分为：焊盘、焊点，金属柱、嵌入模块与内置流道的基板。基板所采用的材料可以为FR-4，环氧树脂、低温共烧陶瓷、高温共烧陶瓷等印制电路板材料（本发明采取LTCC作为基板材料）。

所述焊盘、焊点和柱状体直径相匹配，有效互联。焊盘的材料一般为铜片，可以使用刻蚀工艺加工，具体加工方案更具实际本发明分为两层焊盘，第一层置于芯片和焊点之间，第二层置于焊点和嵌入模块之间。

导热焊点具有良好的强度，焊锡与被焊金属物面相互扩散形成合金层，工艺要求为焊锡量适当，表面有良好光泽，焊点位于双层焊盘之间有效传递热量。

嵌入模块采用具有良好导热性能的材料如铜、银等加工制成，其上具有金属柱以及流道结构，所述金属柱可根据实际需要确定，在毫米或微米量级。所述的金属柱也可以是焊料填充的柱状体，可以有效传导热量的柱体。嵌入模块嵌入基板中。所述嵌入模块可通过微机电加工技术、3D打印而成。

上述的所有结构，均通过导热胶粘合或焊接等方式密封和连接。

本发明与传统的微通道散热器相比，具有以下特征和优点：对于传统微流道散热器（参见图1）。本发明采用芯片-焊盘-焊点-焊盘-嵌入模块的紧密连接，具有优秀导热能力和可靠的稳定连接；本发明所采用的嵌入模块中的柱状体由高导热系数的材料制成，其有助于增强垂直方向传热，提高热耗散功率；本发明采用嵌入单元与流体壁面直接接触，可通过对流传热，迅速而有效的将发热元件层级传导下来的热量带走以提高散热性性能，同时嵌入模块采用导热系数很高的材料，使得冷却液能够快速的将热量带走。有效的提高了散热器的综合换热能力和换热极限。

附图说明

图1是传统微流道散热器示意图；

图2 是本发明的一个实施例整体示意图；

图3 是本发明的一个实施例的结构示意图；

图4 是本发明的焊盘焊点组合图；

图5是本发明的金属嵌入模块单元示意图；