一种芯片嵌入式微通道散热器的制作方法

本实用新型涉及散热技术领域，具体涉及一种芯片嵌入式微通道散热器。

背景技术：

传统的液冷散热方式仅针对芯片外壳散热，封装好的芯片与散热器是独立的两个部件，芯片外壳通过tim与散热器连接，造成芯片内部热点至散热器热阻过大，无法解决百瓦级超高热流密度功率芯片内部热点的散热难题。针对军用信息系统对高集成轻量化散热技术的迫切需求，需要研究开发新型芯片级散热技术，确保芯片工作可靠性。如果功率芯片产生的热量不能够及时地散发出去，设备将长期工作在高温情况下，会产生不利影响，影响器件的工作寿命，甚至造成器件的失效，对设备可靠性造成恶劣影响。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是现有的芯片散热方式仅针对芯片外壳，热量流动的阻力大、热量不容易传递，目的在于提供一种芯片嵌入式微通道散热器，解决上述问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种芯片嵌入式微通道散热器，包括芯片，还包括微通道散热器，所述芯片底部与微通道散热器顶部嵌入式连接；所述微通道散热器包括散热腔、供给腔、排出腔、若干流入微射口、若干流出微射口、散热器入口、散热器出口；所述散热器入口设置在散热腔底部，并且散热器入口连通供给腔；所述供给腔连通若干流入微射口；所述若干流入微射口设置在散热腔中，并且流入微射口成阵列分布；所述若干流出微射口设置在散热腔中，并且若干流出微射口成阵列分布，流出微射口连通排出腔；所述排出腔连通散热器出口；所述散热器出口设置在散热腔底部。

本实用新型应用时，合理设计流体分配系统，对微流体进行管控，实现了微流体多进口、多出口流动，使冷却液通过若干流入微射口同步、均匀进入芯片近结区附近吸收热量，之后通过若干流出微射口同步、均匀流出带走热量。为实现上述流动形式，微通道散热器设计了冷却液供给腔和冷却液排出腔。冷却液供给腔与散热器入口相连，冷却液排出腔与冷却液出口相连。冷却液进入散热器入口后流入供给腔分流，供给腔同时给若干流入微射口供液，均匀吸收芯片衬底传导出来的热量，随后冷却液通过若干流出微射口汇入排出腔，最终通过排出腔汇入散热器出口。

本实用新型采用芯片嵌入式微流体散热原理，将微通道散热器嵌入芯片衬底中，克服传统封装散热中存在的芯片至外壳热阻大、热量流动的阻力大、热量不容易传递的缺点。本实用新型通过这种新型设计方式，能够将冷却液直接送至芯片衬底，最大程度地降低热源区至冷却液的热阻，提高芯片的散热效率。相比传统的芯片结构，内嵌微通道散热器能够提供更大的换热面积和更高的对流换热系数，在相同面积的衬底上，通道尺寸越小，通道数量越多，所有通道的总面积越大，与液体单位时间内热量交换越多。

进一步的，所述若干流入微射口为柱状结构。

进一步的，所述微通道散热器由和芯片相匹配金属材料制成，并且金属材料表面经过光刻蚀加工处理。

选用合适的金属材料制作微通道散热器，使微通道散热器材料与芯片衬底材料相匹配。同时，由于冷却液的存在，微通道散热器需具备防腐以及抗氧化性能，材料表面经加工处理后，需具有坚硬的表面，能避免流体流动带来的腐蚀以及磨损。

进一步的，所述若干流入微射口和若干流出微射口都呈矩阵分布。

进一步的，所述流入微射口和流出微射口间隔分布。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型将微通道散热器与芯片一体化集成，在芯片衬底内嵌微通道散热器，能够提供更大的换热面积和更高的对流换热系数，解决芯片内部“热点”的散热难题。

2、采用新型微通道结构，实现冷却液供给均匀化。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成

本技术：
的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型芯片嵌入式微通道散热器示意图；

图2为微通道散热器示意图一；

图3为微通道散热器半剖示意图；

图4为微通道散热器示意图二。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-芯片，2-微通道散热器，3-供给腔，4-排出腔，5-流入微射口，6-流出微射口,7-散热器入口，8-散热器出口。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1、图2、图3和图4所示，一种芯片嵌入式微通道散热器，包括芯片1，还包括微通道散热器2，所述芯片1底部与微通道散热器顶部2顶部嵌入式连接；所述微通道散热器包括散热腔、供给腔3、排出腔4、若干流入微射口5、若干流出微射口6、散热器入口7、散热器出口8；所述散热器入口7设置在散热腔底部，并且散热器入口7连通供给腔3；所述供给腔3连通若干流入微射口5；所述若干流入微射口5设置在散热腔中，并且流入微射口5成阵列分布；所述若干流出微射口6设置在散热腔中，并且若干流出微射口6成阵列分布，流出微射口6连通排出腔4；所述排出腔4连通散热器出口8；所述散热器出口8设置在散热腔底部。

本实用新型合理设计流体分配系统，对微流体进行管控，实现了微流体多进口、多出口流动，使冷却液通过若干流入微射口同步、均匀进入芯片近结区附近吸收热量，之后通过若干流出微射口同步、均匀流出带走热量。为实现上述流动形式，微通道散热器设计了冷却液供给腔和冷却液排出腔。冷却液供给腔与散热器入口相连，冷却液排出腔与冷却液出口相连。冷却液进入散热器入口后流入供给腔分流，供给腔同时给若干流入微射口供液，均匀吸收芯片衬底传导出来的热量，随后冷却液通过若干流出微射口汇入排出腔，最终通过排出腔汇入散热器出口。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，所述若干流入微射口为柱状结构；所述微通道散热器2由和芯片1相匹配金属材料制成，并且金属材料表面经过光刻蚀加工处理；所述若干流入微射口5和若干流出微射口6都呈矩阵分布；所述流入微射口5和流出微射口6间隔分布。

该实施例一种流入微射口5和流出微射口6分布方法，流入微射口5成矩阵分布，每列6个流入微射口，每行8个流入微射口，在流入微射口5每列之间有一列流出微射口6，且每列流出微射口6有9个，流出微射口6成矩阵分布。

本实施例实施时，选用合适的金属材料制作微通道散热器，使微通道散热器材料与芯片衬底材料相匹配。同时，由于冷却液的存在，微通道散热器需具备防腐以及抗氧化性能，材料表面经加工处理后，需具有坚硬的表面，能避免流体流动带来的腐蚀以及磨损。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种芯片嵌入式微通道散热器，包括芯片(1)，其特征在于，还包括微通道散热器(2)，所述芯片(1)底部与微通道散热器(2)顶部嵌入式连接；所述微通道散热器(2)包括散热腔、供给腔(3)、排出腔(4)、若干流入微射口(5)、若干流出微射口(6)、散热器入口(7)、散热器出口(8)；所述散热器入口(7)设置在散热腔底部，并且散热器入口(7)连通供给腔(3)；所述供给腔(3)连通若干流入微射口(5)；所述若干流入微射口(5)设置在散热腔中，并且流入微射口(5)成阵列分布；所述若干流出微射口(6)设置在散热腔中，并且若干流出微射口(6)成阵列分布，流出微射口(6)连通排出腔(4)；所述排出腔(4)连通散热器出口(8)；所述散热器出口(8)设置在散热腔底部。

2.根据权利要求1所述的一种芯片嵌入式微通道散热器，其特征在于，所述若干流入微射口(5)为柱状结构。

3.根据权利要求1所述的一种芯片嵌入式微通道散热器，其特征在于，所述微通道散热器(2)由和芯片(1)相匹配金属材料制成，并且金属材料表面经过光刻蚀加工处理。

4.根据权利要求1所述的一种芯片嵌入式微通道散热器，其特征在于，所述若干流入微射口(5)和若干流出微射口(6)都呈矩阵分布。

5.根据权利要求1所述的一种芯片嵌入式微通道散热器，其特征在于，所述若干流入微射口(5)和若干流出微射口(6)间隔分布。

技术总结
本实用新型公开了一种芯片嵌入式微通道散热器，包括芯片，还包括微通道散热器，所述芯片底部与微通道散热器顶部嵌入式连接；所述微通道散热器包括散热腔、供给腔、排出腔、若干流入微射口、若干流出微射口、散热器入口、散热器出口；所述散热器入口设置在微通道散热器底部，并且散热器入口连通供给腔；所述供给腔连通若干流入微射口；所述若干流入微射口成阵列分布；所述散热腔中下侧设置若干流出微射口；所述若干流出微射口成阵列分布，并且流出微射口连通排出腔；所述排出腔连通散热器出口。本实用新型将微通道散热器与芯片一体化集成，在芯片衬底内嵌微通道散热器，提供更大的换热面积和更高的对流换热系数，解决芯片内部“热点”的散热难题。

技术研发人员：张庆军;李丽丹;杨才久;何钊
受保护的技术使用者：四川九洲电器集团有限责任公司
技术研发日：2019.12.24
技术公布日：2020.06.16