[发明专利]一种液态金属增强内传热的芯片

说明书

一种液态金属增强内传热的芯片，随着芯片性能的不断提高，陶瓷芯片功耗不断增大，特别是随着三维堆叠，SIP能封装形式的出现，芯片封装密度不断增大，热流密度随之增大，芯片自身散热问题十分严峻。同时由于陶瓷芯片密封性等问题芯片内冲入氮气(9)，氮气(9)导热率极低，使得芯片散热途径狭窄。本发明将液态金属(7)填充入芯片封装内，增强传热路径，减少芯片热阻，提高芯片散热性能。

技术领域

本发明属于芯片设计领域，具体涉及一种液态金属增强内传热的芯片。

背景技术

随着芯片性能的不断提高，陶瓷芯片功耗不断增大，特别是随着三维堆叠，SIP能封装形式的出现，芯片封装密度不断增大，热流密度随之增大，芯片自身散热问题十分严峻。

发明内容

本发明的目的：解决芯片内部传热路径狭窄，热阻大的问题，提高芯片的散热性能。

本发明的技术方案：

一种液态金属增强内传热的芯片，包括封盖1、封口环2、陶瓷基板3、硅芯片4、键合丝5、管腿6，在封盖、封口环与陶瓷基板间形成的空腔内加入导热率高的液态金属7。

所述的一种液态金属增强内传热的芯片，所述封盖和封口环内表面镀镍。

所述的一种液态金属增强内传热的芯片，键合丝表面镀镍。

所述的一种液态金属增强内传热的芯片，在封盖、封口环与陶瓷基板间形成的空腔抽真空。

所述的一种液态金属增强内传热的芯片，键合丝及键合丝焊接在陶瓷基板上形成的焊盘喷涂绝缘涂料。

所述的一种液态金属增强内传热的芯片，所述封盖1内侧设有膨胀沟槽8。

所述的一种液态金属增强内传热的芯片，所述液态金属7包括液态镓合金。

所述的一种液态金属增强内传热的芯片，所述液态镓合金为GaIn15Sn13Zn1。

本发明具有的优点效果：

增大芯片内硅芯片4到顶部封盖1的传热路径，较少传热热阻，增强散热性能，有效解决芯片高效散热的技术难题。氮气90℃的传热系数0.0237W/MK,液态金属7GaIn15Sn13Zn1，3℃时传热系数29.4W/m℃，液态金属7传热系数是氮气的1241倍。目前没有在芯片内填充液态金属增强换热性能的技术方案。

附图说明

图1为常规芯片示意图；

图2为一种液态金属增强内传热的芯片结构示意图；

图3为常规芯片散热路径图；

图4为一种液态金属增强内传热的芯片散热路径图。

具体实施方式

传统陶瓷芯片封装空腔内冲入氮气9，散热效果十分差，硅芯片产生的热量主要通过基板传导到封口环2，在通过封口环2与盖板1的非常小的接触面积传导到封盖1上散失到外界，芯片传热路径狭小，热阻大，散热性能差。

本发明将液态金属7填充在陶瓷芯片空腔内，增大传热路径，减少芯片内热阻，提高芯片散热性能。

常见的液态金属如汞，但由于其具有毒性，芯片内不可选择，由于液态镓金属7合金，具有导热率高,较低的熔点。例如GaIn15Sn13Zn1融点较低在3℃时为液态为液态。

液态金属7必须解决的技术问题包括，兼容性、氧化性、绝缘问题、膨胀问题。