微处理器及具有该微处理器的处理设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种微处理器及具有该微处理器的处理设备。该微处理器包括基板、管芯、散热器和导热片。所述管芯位于所述基板的上表面且凸出于所述上表面。所述散热器位于所述管芯上，用于对所述管芯进行散热。所述导热片围绕所述管芯覆盖在所述基板上，且与所述散热器热接触。本发明提供的微处理器通过设置导热片而以增大散热器与基板和管芯的热接触面积，提高了散热效率。
【专利说明】微处理器及具有该微处理器的处理设备
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电学领域，具体涉及一种微处理器及具有该微处理器的处理设备。
【背景技术】
[0002] 例如GPU、CPU等的微处理器通常包括基板和安装在基板上的管芯。微处理器通常 还包括散热器，用于对微处理器进行散热。但是目前，散热作用都集中对管芯进行，而忽略 了对基板的散热。虽然管芯为主要的发热部件，但是管芯产生的热量会传递至基板导致基 板温度升高。这样不但会影响基板上的电子元件工作，还会降低管芯的散热效率。
【发明内容】
[0003] 因此，需要一种微处理器及具有该微处理器的处理设备，以解决现有技术中存在 的问题。
[0004] 为了解决上述问题，根据本发明的一个实施例，提供了一种微处理器。该微处理器 包括基板、管芯、散热器和导热片。所述管芯位于所述基板的上表面且凸出于所述上表面。 所述散热器位于所述管芯上，用于对所述管芯进行散热。所述导热片围绕所述管芯覆盖在 所述基板上，且与所述散热器热接触。
[0005] 优选地，所述散热器至少覆盖所述导热片和所述管芯。
[0006] 优选地，所述导热片在所述散热器和所述基板之间处于压缩状态。
[0007] 优选地，所述导热片的尺寸与所述基板的未设置所述管芯的区域的尺寸相匹配。
[0008] 优选地，所述导热片为固体导热片。
[0009] 优选地，所述微处理器还包括导热层，所述导热层位于所述管芯和所述散热器之 间。
[0010] 优选地，所述导热层为粘性流体状的导热层。
[0011] 优选地，所述导热片与所述管芯的侧面紧密接触。
[0012] 优选地，所述散热器包括散热基座和位于所述散热基座的上表面的散热构件，所 述散热基座的下表面为平面，所述散热基座的所述下表面面向所述基板。
[0013] 优选地，所述散热器包括用于将所述散热器固定至电路板的安装构件，所述电路 板为将所述微处理器安装在其上的电路板。
[0014] 本发明还提供一种处理设备。所述处理设备包括电路板和如上所述的任意一种微 处理器。所述微处理器安装在所述电路板上。
[0015] 本发明提供的微处理器通过设置导热片而以增大散热器与基板和管芯的热接触 面积，提高了散热效率。
[0016] 以下结合附图，详细说明本发明的优点和特征。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 为了使本发明的优点更容易理解，将通过参考在附图中示出的具体实施例更详细 地描述上文简要描述的本发明。可以理解这些附图只描绘了本发明的典型实施例，因此不 应认为是对其保护范围的限制，通过附图以附加的特性和细节描述和解释本发明。
[0018] 图1为根据本发明一个实施例的微处理器的剖视图；以及
[0019] 图2为根据本发明一个实施例的微处理器的俯视图，其中微处理器的散热器被移 除。
【具体实施方式】
[0020] 在下文的讨论中，给出了细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，本领域技 术人员可以了解，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在特定的示例中，为了 避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行详尽地描述。
[0021] 本发明提供了一种微处理器。图1示出了根据本发明一个实施例的微处理器100。 如图1所示，微处理器1〇〇包括基板110、管芯120、散热器130和导热片140。为了清楚地 示出导热片140与管芯120之间的位置关系，图2示出了将散热器130移除的微处理器。下 面将结合图1-2对本发明提供的微处理器100进行详细描述。微处理器100不限于GPU或 CPU，只要能处理数据且需要散热的部件都包含的本发明的保护范围之内。
[0022] 管芯120位于基板110的上表面。基板110用于承载管芯120,并且根据需要基板 110上还设置有与安装在其上的管芯120电连接的布线和/或引出的管脚等。管芯120安 装至基板110后，通常会凸出于基板110的上表面。散热器130位于管芯120上。散热器 130与管芯120接触，用于对管芯120进行散热。散热器130可以为具有各种构造，诸如散 热片、散热管、涡轮风扇或上述多种的组合等。在图1中示出的实施例中，散热器130的尺 寸大于基板110的尺寸，散热器130覆盖整个基板110以及位于其上的管芯130。在其它实 施例中，散热器130的尺寸可以小于基板110的尺寸，而仅覆盖管芯130和基板110的一部 分。散热器130的尺寸甚至可以小于管芯120的尺寸。
[0023] 导热片140围绕管芯120覆盖在基板110上，如图2所示。并且，导热片140与散 热器130热接触，以使基板110上的热量通过导热片130传递至散热器130。这样可以增大 散热器130与基板110和管芯120的热接触面积，提高散热效率。在一个优选实施例中，导 热片140的尺寸与基板110的未设置管芯120的区域的尺寸相匹配，以在具有较高散热效 率的同时避免多余的导热片140占据有限的空间。在未示出的其它实施例中，导热片140 的尺寸可以大于或小于基板110的未安装有管芯120的区域的尺寸。
[0024] 在一个优选实施例中，散热器130至少覆盖导热片140和管芯120。导热片140和 管芯120夹在散热器130和基板110之间。管芯120的热量可以直接传递至散热器130,基 板110上未被管芯120覆盖的所有区域内积累的热量都可以通过导热片140传递至散热器 130。这样，散热器130与导热片140和管芯120的热接触面积能够最大化，因此进一步提 高散热效率。
[0025] 进一步优选地，导热片140在散热器130和基板110之间处于压缩状态。通过情 况下，散热器130会选用导热系数较高的金属铜或金属铝制成，铜的导热系数能够达到约 400瓦/(米*开尔文)，铝的导热系数约为236瓦/(米*开尔文)。但是空气的导热系数 仅为0. 02瓦/(米*开尔文)。导热片140在散热器130和基板110之间处于压缩状态可 以将两者之间的空气全部排出，替代地，由具有导热系数高于空气的导热片140来填充，因 此，提高了基板110至散热器130的热传导效率。
[0026] 在一个优选实施例中，导热片140与管芯120的侧面紧密接触。管芯120的上表 面与散热器130接触。导热片140与管芯120的侧面紧密接触，以便对管芯120的散热起 到辅助作用。
[0027] 导热片140可以由任何的具有较高导热系数的导热材料制成，例如在电子器件中 常用的导热界面材料。如前文所描述的，在优选实施例中，导热片140位于散热器130和基 板110之间，且由于管芯120凸出于基板110的上表面，因此，要求导热片140具有固定的 形状，即导热片140为固体导热片140,以填充散热器130与基板110之间的空间。在其它 实施例中，由于散热片140的上表面或侧面仅部分地与散热器130接触，此时，仍然要求导 热片140具有固定的形状。固体导热片140的材料例如可以为傲川科技公司提供的TP系 列或UTP系列的导热硅胶片，还可以为莱尔德（Laird)公司提供的Tpli TM200、Tflex?200V0、 Tflex?HR200、Tflex?300、Tflex?300TG、Tflex?HR400、Tflex?XS400、Tflex?500、 Tflex600、Tflex?HR600、Tflex?SF600、Tflex?SF600DF、Tflex?700 等系列的导热硅胶片。
[0028] 申请人:发现，散热器130与管芯120的接触表面不是绝对光滑的，在这些表面上会 存在大量的微小的缺陷。这导致散热器130和管芯120之间存在由空气填充的间隙。前文 提到，空气的导热系数是非常低的，为了提高管芯120至散热器130的热传导效率，优选地， 微处理器100还包括位于管芯120和散热器130之间的导热层（由于导热层的厚度较薄，因 此未示出）。导热层可以由任何的具有较高导热系数的导热材料制成，例如在电子器件中常 用的导热界面材料。该导热层的主要目的是填充散热器130与管芯120之间由于表面缺陷 而存在的微小间隙，因此，优选地，导热层为粘性流体状的导热层。将散热器130安装到管 芯120上之前，可以先在管芯120的与散热器130接触的表面涂覆导热层，由于导热层呈流 体状，因此将散热器130安装至管芯120后导热层可以流动至间隙处，进而将空气排出。另 夕卜，由于导热层具有粘性，因此可以保持在散热器130与管芯120之间。
[0029] 作为示例，粘性流体状的导热层的材料可以为Shin-Etsu MicroSi公司提供的 X23-7762型导热界面材料，还可以为傲川科技公司提供的TG300型导热硅脂。
[0030] 在一个实施例中，散热器130可以包括散热基座131和位于散热基座131的上表 面的散热构件132。散热基座131的下表面为平面，且散热基座131的下表面面向基板110 地设置。这样，散热器130的与管芯120接触的表面、或者与管芯120和导热片140接触的 表面为平面，因此可以减小它们之间的间隙，减少它们之间的空气量。
[0031] 此外，散热器130还包括用于将散热器130固定至电路板的安装构件(未示出），这 里提到的电路板为将微处理器100安装在其上的电路板。当微处理器安装至电路板时，可 以通过安装构件实现散热器130与电路板之间的固定连接。
[0032] 本发明还提供一种处理设备，该处理设备包括电路板和如上所述的任一种微处理 器。微处理器可以以常规方法安装在电路板上，本说明书不再对该常规的安装方法进行详 细描述。在一个实施例中，微处理器为GPU,处理设备可以为显卡。在另一个实施例中，微处 理器为CPU，处理设备可以为主板。本发明不对电路板的类型进行限定，只要能够安装前述 的微处理器即可。
[0033] 本发明提供的微处理器通过设置导热片而以增大散热器与基板和管芯的热接触 面积，提高了散热效率。
[0034] 为了进行说明，前述描述参照了具体实施例进行描述。然而，上文的示例性的讨论 并非意欲是无遗漏地或将本发明限制在所公开的明确形式上。鉴于以上教导，也有可能存 在很多变型和变化。选择并描述了实施例，以最好地解释本发明的原理和实际应用，以使本 领域的其他技术人员最好地利用本发明以及具有各种变型的各种实施例，以能适用于期望 的特定用途。
[0035] 由此描述了根据本发明的实施例。虽然本公开已在特定实施例中予以描述，但是 应当了解，本发明不应理解为由这些实施例所限制，而应根据权利要求进行理解。
【权利要求】
1. 一种微处理器，包括： 基板； 管芯，所述管芯位于所述基板的上表面且凸出于所述上表面； 散热器，所述散热器位于所述管芯上，用于对所述管芯进行散热；以及 导热片，所述导热片围绕所述管芯覆盖在所述基板上，且与所述散热器热接触。
2. 如权利要求1所述的微处理器，其特征在于，所述散热器至少覆盖所述导热片和所 述管芯。
3. 如权利要求2所述的微处理器，其特征在于，所述导热片在所述散热器和所述基板 之间处于压缩状态。
4. 如权利要求1所述的微处理器，其特征在于，所述导热片的尺寸与所述基板的未设 置所述管芯的区域的尺寸相匹配。
5. 如权利要求1所述的微处理器，其特征在于，所述导热片为固体导热片。
6. 如权利要求1所述的微处理器，其特征在于，所述微处理器还包括导热层，所述导热 层位于所述管芯和所述散热器之间。
7. 如权利要求6所述的微处理器，其特征在于，所述导热层为粘性流体状的导热层。
8. 如权利要求1所述的微处理器，其特征在于，所述导热片与所述管芯的侧面紧密接 触。
9. 如权利要求1所述的微处理器，其特征在于，所述散热器包括散热基座和位于所述 散热基座的上表面的散热构件，所述散热基座的下表面为平面，所述散热基座的所述下表 面面向所述基板。
10. 如权利要求1所述的微处理器，其特征在于，所述散热器包括用于将所述散热器固 定至电路板的安装构件，所述电路板为将所述微处理器安装在其上的电路板。
11. 一种处理设备，所述处理设备包括： 电路板； 微处理器，所述微处理器安装在所述电路板上，且包括： 基板； 管芯，所述管芯位于所述基板的上表面且凸出于所述上表面； 散热器，所述散热器位于所述管芯上，用于对所述管芯进行散热；以及 导热片，所述导热片围绕所述管芯覆盖在所述基板上，且与所述散热器热接触。
12. 如权利要求11所述的处理设备，其特征在于，所述散热器至少覆盖所述导热片和 所述管芯。
13. 如权利要求12所述的处理设备，其特征在于，所述导热片在所述散热器和所述基 板之间处于压缩状态。
14. 如权利要求11所述的处理设备，其特征在于，所述导热片的尺寸与所述基板的未 设置所述管芯的区域的尺寸相匹配。
15. 如权利要求11所述的处理设备，其特征在于，所述导热片为固体导热片。
16. 如权利要求11所述的处理设备，其特征在于，所述微处理器还包括导热层，所述导 热层位于所述管芯和所述散热器之间。
17. 如权利要求16所述的处理设备，其特征在于，所述导热层为粘性流体状的导热层。
18. 如权利要求11所述的处理设备，其特征在于，所述导热片与所述管芯的侧面紧密 接触。
19. 如权利要求11所述的处理设备，其特征在于，所述散热器包括散热基座和位于所 述散热基座的上表面的散热构件，所述散热基座的下表面为平面，所述散热基座的所述下 表面面向所述基板。
20. 如权利要求11所述的处理设备，其特征在于，所述散热器包括用于将所述散热器 固定至所述电路板的安装构件，以将所述散热器固定至所述电路板。
【文档编号】G06F1/20GK104216488SQ201310217684
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年6月3日 优先权日:2013年6月3日
【发明者】李俊 申请人:辉达公司