本發(fā)明屬于芯片散熱，具體涉及一種高效散熱的芯片封裝結(jié)構(gòu)及具備該結(jié)構(gòu)的芯片。

背景技術(shù)：

1、在當前超算服務(wù)需求量增加的背景下，ai芯片、超算芯片等的使用開始增多，此類有更多高制成工藝的芯片，功耗大，發(fā)熱量大，散熱的解決還停留在系統(tǒng)級，且此類芯片雖然在封裝時使用了open?moding工藝，把裸片的背面作為裸露的散熱面，但這種單一散熱面已經(jīng)無法滿足更高制成的芯片散熱，而裸片正面和基板焊接面因為絕緣層的阻隔，現(xiàn)有工藝也沒有針對性地做特殊散熱處理，這樣就會在芯片正面積蓄很多的熱量，導致芯片的兩面形成溫度差，這種溫度差會進一步影響芯片及系統(tǒng)性能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種高效散熱的芯片封裝結(jié)構(gòu)及具備該結(jié)構(gòu)的芯片，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種高效散熱的芯片封裝結(jié)構(gòu)，包括芯片殼體、芯片裸片和pcb基板，所述芯片殼體設(shè)置在pcb基板上，所述芯片裸片的頂部設(shè)有第一散熱件，所述第一散熱件與芯片殼體連接，將芯片裸片封裝在芯片殼體內(nèi)，所述芯片裸片的底部設(shè)有散熱傳導件，所述散熱傳導件連接pcb基板，所述pcb基板包括連通的基板散熱層，所述pcb基板與散熱傳導件的接觸面裸露出基板散熱層，使基板散熱層與散熱傳導件連接，所述基板散熱層背離散熱傳導件的一面連接有第二散熱件。

4、其應(yīng)用時，通過工藝裸露芯片裸片，可以使芯片裸片頂部的第一散熱件對芯片裸片的頂面起到有效的散熱作用，將芯片裸片頂面的熱量逸散至外部環(huán)境中，通過芯片裸片底部的散熱傳導件可以對芯片裸片的底面起到有效的散熱作用，將芯片裸片底面的熱量傳導至pcb基板的基板散熱層，再通過基板散熱層傳導至第二散熱件，最終通過第二散熱件將熱量逸散至外部環(huán)境中。通過兩端散熱的設(shè)計，可以形成從芯片內(nèi)部到外部的高效熱傳導通路，大大增加封裝后芯片的散熱效率。并且，通過對芯片裸片兩個端面進行散熱，可以有效拉平芯片裸片兩面的溫度差，大幅度改善芯片在高速運轉(zhuǎn)或計算中因為溫度差帶來的不穩(wěn)定問題。

5、在一個可能的設(shè)計中，所述pcb基板還包括連通的電氣連接層，所述電氣連接層可導電，所述芯片裸片的底面設(shè)有導電襯墊，所述導電襯墊連接pcb基板，且pcb基板與導電襯墊的接觸面裸露出電氣連接層，使電氣連接層與導電襯墊電性連接。其應(yīng)用時，通過pcb基板的電氣連接層連接芯片裸片的導電襯墊，可以為芯片裸片提供各種信號及供電的電器通路，保證芯片的正常運行。

6、在一個可能的設(shè)計中，所述pcb基板還包括連通的絕緣粘接層，所述絕緣粘接層設(shè)于基板散熱層與電氣連接層，用于粘接基板散熱層和電氣連接層，且將基板散熱層與電氣連接層熱電分離。其應(yīng)用時，通過熱電分離工藝設(shè)計，可以使得絕緣粘接層分別粘接基板散熱層和電氣連接層的同時，對基板散熱層和電氣連接層起到熱電分離的作用，保證基板散熱層的導熱通路與電氣連接層的導電通路相互獨立，互不影響。

7、在一個可能的設(shè)計中，所述pcb基板上還設(shè)有功能電子元器件，所述功能電子元器件的導電端與電氣連接層電性連接，所述功能電子元器件的散熱面與基板散熱層連接。其應(yīng)用時，通過在pcb基板上集成其他的功能電子元器件，可以與主體的芯片裸片搭配，起到相應(yīng)的運算功能輔助作用。pcb基板通過電氣連接層連接功能電子元器件的導電端，使功能電子元器件有效接入導電通路中，pcb基板通過基板散熱層連接功能電子元器件的散熱面，使功能電子元器件有效接入導熱通路中，同步保證了功能電子元器件的穩(wěn)定運行。

8、在一個可能的設(shè)計中，所述pcb基板采用銅基板。其應(yīng)用時，銅基板具有出色的導熱性能，有利于芯片的運行散熱，并且銅基板具有良好的加工性能和穩(wěn)定性。

9、在一個可能的設(shè)計中，所述散熱傳導件采用銅基材料、鋁基材料或陶瓷材料制成。其應(yīng)用時，通過銅基材料、鋁基材料或陶瓷材料制成的散熱傳導件具有良好的散熱性能，可以對芯片裸片的底面進行有效的吸熱散熱。

10、在一個可能的設(shè)計中，所述芯片殼體采用塑料殼體、陶瓷殼體或金屬殼體。其應(yīng)用時，塑料殼體更輕便且價廉，陶瓷殼體及金屬殼體導熱性能良好，可根據(jù)實際情況進行選擇。

11、在一個可能的設(shè)計中，所述第一散熱件和第二散熱件均采用鋁合金材料制成。其應(yīng)用時，通過鋁合金材料制成的第一散熱件和第二散熱件，具有良好的散熱性能，且材質(zhì)較輕，成本較低。

12、在一個可能的設(shè)計中，所述第一散熱件和第二散熱件上均設(shè)有一體成型的散熱翅片。其應(yīng)用時，通過在第一散熱件和第二散熱件上設(shè)計散熱翅片，可以增加散熱件與外部介質(zhì)的接觸面積，有利于熱量的快速逸散，提升散熱件的散熱效率。

13、第二方面，本發(fā)明提供一種高效散熱的芯片，所述芯片包含第一方面中任意一種封裝結(jié)構(gòu)。

14、有益效果：本發(fā)明通過在現(xiàn)有封裝工藝的復(fù)雜信號傳輸和大供電平面前提下，打開一面散熱通道，并單獨增加另一面的導熱通道，可以實現(xiàn)對芯片的雙面散熱，有效提升對芯片的散熱效果；并且可以拉平芯片兩面的溫度差，大幅度改善芯片在高速運轉(zhuǎn)或計算中因為溫度差帶來的不穩(wěn)定問題；同時，配合相應(yīng)的分層pcb板設(shè)計，可以實現(xiàn)熱電分離效果，保證芯片的穩(wěn)定運行。

技術(shù)特征：

1.一種高效散熱的芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括芯片殼體(1)、芯片裸片(2)和pcb基板(3)，所述芯片殼體(1)設(shè)置在pcb基板(3)上，所述芯片裸片(2)的頂部設(shè)有第一散熱件(4)，所述第一散熱件(4)與芯片殼體(1)連接，將芯片裸片(2)封裝在芯片殼體(1)內(nèi)，所述芯片裸片(2)的底部設(shè)有散熱傳導件(5)，所述散熱傳導件(5)連接pcb基板(3)，所述pcb基板(3)包括連通的基板散熱層(31)，所述pcb基板(3)與散熱傳導件(5)的接觸面裸露出基板散熱層(31)，使基板散熱層(31)與散熱傳導件(5)連接，所述基板散熱層(31)背離散熱傳導件(5)的一面連接有第二散熱件(6)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效散熱的芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述pcb基板(3)還包括連通的電氣連接層(32)，所述電氣連接層(32)可導電，所述芯片裸片(2)的底面設(shè)有導電襯墊(7)，所述導電襯墊(7)連接pcb基板(3)，且pcb基板(3)與導電襯墊(7)的接觸面裸露出電氣連接層(32)，使電氣連接層(32)與導電襯墊(7)電性連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高效散熱的芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述pcb基板(3)還包括連通的絕緣粘接層(33)，所述絕緣粘接層(33)設(shè)于基板散熱層(31)與電氣連接層(32)，用于粘接基板散熱層(31)和電氣連接層(32)，且將基板散熱層(31)與電氣連接層(32)熱電分離。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高效散熱的芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述pcb基板(3)上還設(shè)有功能電子元器件(8)，所述功能電子元器件(8)的導電端與電氣連接層(32)電性連接，所述功能電子元器件(8)的散熱面與基板散熱層(31)連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效散熱的芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述pcb基板(3)采用銅基板。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效散熱的芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述散熱傳導件(5)采用銅基材料、鋁基材料或陶瓷材料制成。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效散熱的芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述芯片殼體(1)采用塑料殼體、陶瓷殼體或金屬殼體。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效散熱的芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一散熱件(4)和第二散熱件(6)均采用鋁合金材料制成。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種高效散熱的芯片封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一散熱件(4)和第二散熱件(6)上均設(shè)有一體成型的散熱翅片。

10.一種高效散熱的芯片，其特征在于，所述芯片包含權(quán)利要求1-9任一所述的封裝結(jié)構(gòu)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于芯片散熱技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種高效散熱的芯片封裝結(jié)構(gòu)及具備該結(jié)構(gòu)的芯片，封裝結(jié)構(gòu)包括芯片殼體、芯片裸片和PCB基板，芯片裸片的頂部設(shè)有第一散熱件，芯片裸片的底部設(shè)有散熱傳導件，散熱傳導件連接PCB基板的基板散熱層，基板散熱層背離散熱傳導件的一面連接有第二散熱件。本發(fā)明通過在現(xiàn)有封裝工藝的復(fù)雜信號傳輸和大供電平面前提下，打開一面散熱通道，并單獨增加另一面的導熱通道，可以實現(xiàn)對芯片的雙面散熱，有效提升對芯片的散熱效果；并且可以拉平芯片兩面的溫度差，大幅度改善芯片在高速運轉(zhuǎn)或計算中因為溫度差帶來的不穩(wěn)定問題；同時，配合相應(yīng)的分層PCB板設(shè)計，可以實現(xiàn)熱電分離效果，保證芯片的穩(wěn)定運行。

技術(shù)研發(fā)人員：蘇杰,李?,駱名森
受保護的技術(shù)使用者：成都芯脈微電子有限責任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23