用于芯片维修的散热组件和芯片维修方法与流程

1.本发明涉及芯片的技术领域，具体地涉及一种用于芯片维修的散热组件和芯片维修方法。


背景技术：

2.由于半导体科技的快速发展，芯片集成的功能越来越多，使得芯片的运行速率和速度也在不断上升，但是芯片的尺寸却越来越小，因此，芯片所产生的热量也随之增多，而且由于高度集成，让芯片的构造也比较的密集，从而导致芯片产生的热量更不容易扩散，并且在对芯片进行维修时，热风枪加热芯片周围的待维修器件，会使得填充有底填胶的锡球发生变形，进而存在短路或者空焊的风险。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
4.为此，本发明实施例提出一种用于芯片维修的散热组件，在芯片维修时，散热组件可以对芯片进行散热。
5.本发明实施例还提出一种芯片维修方法。
6.根据本发明的实施例的用于芯片维修的散热组件包括：第一散热件、第二散热件和导热件，所述第一散热件、所述导热件和所述第二散热件在所述芯片厚度方向上依次叠置，所述第一散热件用于将所述芯片内的热量传递至所述导热件上，所述第二散热件用于将所述导热件上的热量传递至外界。
7.根据本发明的实施例的用于芯片维修的散热组件，在芯片维修时，芯片产生的热量可以通过第一散热件进行均匀的分散，以避免芯片局部温度过高，然后热量再通过导热件传递至第二散热件，而第二散热件可以快速地吸收导热件上的热量并将其传导至外界，从而提高了用于芯片维修的散热组件的散热效率，且散热效果较好。
8.在一些实施例中，所述第二散热件为制冷片或者均热板。
9.在一些实施例中，所述用于芯片维修的散热组件还包括气凝胶膜，所述气凝胶膜设置在所述芯片表面上。
10.在一些实施例中，所述气凝胶膜设置在所述芯片的侧壁。
11.在一些实施例中，所述气凝胶膜包裹所述芯片且所述气凝胶膜与所述芯片之间设有供所述第一散热件与所述芯片接触的散热区。
12.在一些实施例中，所述第一散热件为石墨片。
13.在一些实施例中，所述石墨片在其厚度方向上的尺寸大于等于50μm小于等于70μm。
14.在一些实施例中，所述用于芯片维修的散热组件还包括散热翅片，所述散热翅片设于所述第二散热件背离所述导热件的一侧，所述散热翅片包括散热部和导热部，所述导热部的一侧与所述散热部相连，所述导热部的另一侧与所述第二散热件相连。
15.根据本发明的另一实施例的芯片维修方法包括上述实施例中任一项所述的用于芯片维修的散热组件，所述芯片维修方法包括：将所述芯片表面与所述第一散热件的一面贴合，以通过所述第一散热件将所述芯片维修时产生的热量传递至导热件、通过所述第二散热件将所述导热件上的热量传递至外界。
16.根据本发明的实施例的芯片维修方法，在芯片维修时，芯片产生的热量可以通过第一散热件进行均匀的分散，以避免芯片局部温度过高，然后热量再通过导热件传递至第二散热件，而第二散热件可以快速地吸收导热件上的热量并将其传导至外界，从而提高了芯片维修时的散热效率且散热效果较好。
17.在一些实施例中，所述芯片维修方法还包括：通过风枪吹出低于环境温度的冷风对所述用于芯片维修的散热组件降温，所述冷风的方向与维修区域相错开。
18.在一些实施例中，所述芯片维修方法还包括主板，所述芯片背离所述石墨片的一面与所述主板相连，所述主板与所述芯片之间设有填充胶。
19.在一些实施例中，所述填充胶的玻璃转化温度值tg大于等于170
°
，当所述填充胶的温度小于等于所述填充胶的玻璃转化温度值tg时，所述填充胶的热膨胀系数cte1的大于等于40ppm/℃小于等于50ppm/℃，当所述填充胶的温度小于等于所述填充胶的玻璃转化温度值tg时，所述填充胶的热膨胀系数cte2的大于等于140ppm/℃小于等于150ppm/℃。
附图说明
20.图1是本发明实施例的芯片维修时短路示意图。
21.图2是本发明实施例的芯片的导热路径的示意图。
22.图3是本发明实施例的用于芯片维修的散热组件的示意图。
23.图4是本发明另一实施例的用于芯片维修的散热组件的示意图。
24.图5是本发明又一实施例的用于芯片维修的散热组件的示意图。
25.附图标记：
26.1、芯片；2、第一散热件；3、导热件；4、第二散热件；5、散热翅片；6、主板；7、填充胶；8、风扇；9、热源；10、锡球；11、焊盘；12、气凝胶膜。
具体实施方式
27.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
28.下面参考图1至图5描述根据本发明实施例的用于芯片维修的散热组件和芯片维修方法。
29.如图3和图4所示，根据本发明实施例的用于芯片维修的散热组件包括：第一散热件2、第二散热件4和导热件3。第一散热件2、导热件3和第二散热件4在芯片1厚度方向(如图3中的上下方向)上依次叠置，第一散热件2用于将芯片1内的热量传递至导热件3上，第二散热件4用于将导热件3上的热量传递至外界。
30.根据本发明的实施例的用于芯片维修的散热组件，在芯片1维修时，芯片1产生的热量可以通过第一散热件2进行均匀的分散，以避免芯片1局部温度过高，然后热量再通过导热件3传递至第二散热件4，而第二散热件4可以快速地吸收导热件3上的热量并将其传导
至外界，从而提高了用于芯片维修的散热组件的散热效率，且散热效果较好。
31.如图1和图2所示，在对芯片1进行维修时，热风枪容易使器件的周围或芯片1的锡球10发生变形，因此芯片1维修时存在短路或空焊的风险，俗称“爆锡”。这种问题产生的原因在于，由于热风枪加热芯片1周围待维修器件时，热量通过芯片1表面和电路板传递到底填胶上。底填胶受热膨胀较多，挤压熔化的锡球10，进而使锡球10产生变形，本发明的实施例的用于芯片维修的散热组件应用在主板维修时，可以降低芯片1表面温度，防止芯片1上的锡球10发生爆锡现象。
32.在一些实施例中，如图3和图4所示，第二散热件4为制冷片，可以理解的是，制冷片在通电后，一面吸热，一面散热，具体地，制冷片的吸热面(如图3中的制冷片的下表面)与导热件3接触，制冷片的散热面(如图3中的制冷片的上表面)可以与冷风气流相对，以加快芯片1的散热，提高芯片1的散热效果。
33.在另一些实施例中，第二散热件4为均热板，例如，均热板为vc均热板。导热件3产生的热量可以通过vc均热板进行散热，进一步地提高了芯片1维修时的散热效率。
34.进一步地，如图4所示，第二散热件4的上方就可以设置风扇8以加快芯片1上方的空气流动，进而提高了芯片1维修时的散热效率。
35.在一些实施例中，如图3和图4所示，第一散热件2为石墨片，由于石墨片具有较好的散热性能，因此可以通过石墨片与芯片1接触，以进一步地提高加快芯片1的散热效率。
36.可选地，如图3和图4所示，石墨片在芯片1的厚度方向上的尺寸大于等于50μm小于等于70μm。可以理解的是，石墨片在芯片1的厚度方向上的尺寸，即石墨片的厚度尺寸。发明人通过试验发现，当石墨片的厚度位于上述范围内时，既可以保证芯片1表面散热的均匀性较好，又不影响芯片1的散热效率，且减少石墨片的材料的使用，降低了用于芯片维修的散热组件的生产成本。
37.例如，石墨片的厚度尺寸为50μm、60μm或者70μm时，芯片1表面散热的均匀性较好、散热效率较高。
38.进一步地，石墨片的水平导热系数大于等于1100w/mk小于等于1300w/mk，石墨片的垂直导热系数大于等于5w/mk小于等于10w/mk。
39.可以理解的是，石墨片的水平方向的散热性较好，可以使得芯片1表面的热量均匀分布，以避免芯片1局部的温度较高。发明人通过试验发现，当石墨片的水平导热系数大于等于1100w/mk小于等于1300w/mk，例如，石墨片的水平导热系数为1100w/mk、1200w/mk或者1300w/mk时，石墨片的水平方向的散热性能可以进一步地提高。
40.进一步地，发明人通过试验发现，当石墨片的垂直导热系数大于等于5w/mk小于等于10w/mk。例如，石墨片的垂直导热系数为5w/mk、7w/mk、8w/mk或10w/mk时，芯片1在厚度方向上的导热效率较好。
41.在一些实施例中，如图3和图4所示，导热件3为导热硅胶垫。可以理解的是，由于石墨片在垂直方向(石墨片的厚度方向)上的导热效率较慢，并且石墨片的柔软性较弱，会增加界面接触电阻，对热量传递稍微有阻碍作用，因此发明人通过研究发现，石墨片上面增加高导热系数的导热硅胶垫可以进一步地提高芯片1维修时的散热效率。
42.可选地，导热件3的导热系数大于等于4w/mk小于等于6w/mk。例如，导热件3的导热系数为4w/mk、5w/mk或者6w/mk时，导热件3的导热效率较高。
43.进一步地，导热件3在芯片1的厚度方向上的尺寸大于等于0.9mm小于等于1.1mm。可以理解的是，导热件3在芯片1的厚度方向上的尺寸即导热件3的厚度尺寸。例如，导热件3的厚度尺寸为0.9mm、1.0mm或者1.1mm时，导热件3的导热效率较高，且可以缩短散热组件整体的厚度尺寸，以避免干涉，且便于操作人员对芯片1的维修。
44.在一些实施例中，如图3和图4所示，用于芯片维修的散热组件还包括散热翅片5，散热翅片5设于第二散热件4背离导热件3的一侧(如图1中第二散热件4的上表面)。可以理解的是，第二散热件4的散热面与散热翅片5抵接，从而可以加快第二散热件4的散热，提高了芯片1的散热效率。
45.可选地，如图3和图4所示，散热翅片5包括散热部和导热部，导热部的一侧(如图1中导热部的上侧)与散热部相连，导热部的另一侧(如图1中导热部的下侧)与第二散热件4相连。例如，导热部的材质为铜，散热部的材质为铝。本发明实施例的用于芯片维修的散热组件将铜材质的导热部与第二散热件4接触可以利用铜的良好的导热性快速地将第二散热件4的热量导出，并利用铝材质的散热部将热量快速地分散至外界，从而进一步地提高了芯片1的散热效率。
46.在一些实施例中，如图3和图4所示，第一散热件2、导热件3、第二散热件4和散热翅片5在芯片1的厚度方向上的高度之和大于等于6mm小于等于7mm。发明人通过试验发现，当用于芯片维修的散热组件在上下方向上的厚度满足上述范围时，不会影响操作人员的维修工作，实用性较好。
47.在一些实施例中，如图5所示，用于芯片维修的散热组件还包括气凝胶膜12，气凝胶膜12设在芯片1表面上。例如，气凝胶膜12可以全部将芯片1进行包裹，也可以部分包裹芯片1，芯片1的下方可以设置背胶以便于气凝胶膜12将芯片1进行包裹。可以理解的是，当热风枪对芯片1进行维修时，可以通过气凝胶膜12对芯片1进行隔热处理，以避免芯片1维修时，热风枪的热量直接传递到芯片1的问题。并且气凝胶膜12可以根据芯片1的实际尺寸进行裁剪，从而提高了芯片1维修时的灵活性。
48.可选地，气凝胶膜12设置在芯片1的侧壁，例如，气凝胶膜12可以环绕的芯片1的四周。例如，当芯片1的一侧设有热源9时，可以将气凝胶膜12设在芯片1邻近热源9的一端，以避免热源9的热量直接传递到芯片1上。可选地，气凝胶膜12的高度要高于芯片1在装配状态下的厚度，从而可以进一步地提高了气凝胶膜12的隔热效果，避免芯片1因高温而损坏的概率。
49.可选地，气凝胶膜12包裹芯片1且气凝胶膜12与芯片1之间设有供第一散热件2与芯片1接触的散热区，从而可以使得芯片1既具有较高的散热效果，又可以使得隔绝芯片1周围的热量，从而进一步提高了芯片1维修时的可靠性。
50.根据本发明的另一实施例的芯片维修方法，采用上述实施例中的用于芯片维修的散热组件，芯片维修方法包括：将芯片1与第一散热件2的一面贴合，以通过第一散热件2将芯片1维修时产生的热量传递至导热件3、通过第二散热件4将导热件3上的热量传递至外界。
51.根据本发明的实施例的芯片维修方法，在芯片1维修时，芯片1产生的热量可以通过第一散热件2进行均匀的分散，以避免芯片1局部温度过高，然后热量再通过导热件3传递至第二散热件4，而第二散热件4可以快速地吸收导热件3上的热量并将其传导至外界，从而
提高了芯片1维修时的散热效率且散热效果较好。
52.芯片维修方法还包括：通过风枪吹出低于环境温度的冷风对散热组件进行降温，冷风的方向与维修区域相错开，从而可以进一步地提高芯片1维修时的可靠性。可以理解的是，操作人员可以通过冷风枪对芯片1进行冷风直吹，以对芯片1进行散热。冷风枪直吹的方向与维修时的热风枪吹出的气流错开，从而便于操作人员的维修工作。
53.在一些实施例中，如图4所示，散热组件还包括主板6，芯片1背离第一散热件2的一侧与主板6通过锡焊连接，具体地，主板6与芯片1之间连接有锡球10和焊盘11，主板6与芯片1之间设有包裹锡球10和焊盘11的填充胶7。
54.发明人通过研究发现，在对芯片1进行维修时，加热的风枪容易使其周围或背面的芯片1的锡球10发生变形。这是因为填充胶7在tg温度以上的线膨胀系数远高于tg温度以下的线膨胀系数，因此填充胶7受热膨胀较多，挤压熔化的锡球10，使其变形，变形程度严重时会发生短路或空焊缺陷。当提高填充胶7的玻璃转化温度值tg，降低填充胶7的热膨胀系数时，可以改善上述问题。
55.具体地，填充胶7的玻璃转化温度值tg大于等于170
°
。当填充胶7的温度小于等于填充胶7的玻璃转化温度值tg时，填充胶7的热膨胀系数cte1的大于等于40ppm/℃小于等于50ppm/℃，当填充胶7的温度小于等于填充胶7的玻璃转化温度值tg时，填充胶7的热膨胀系数cte2的大于等于140ppm/℃小于等于150ppm/℃。
56.可以理解的是，cte1和cte2指的是填充胶7的玻璃转化温度值tg点的上下温度范围的线膨胀系数。若填充胶7的温度低于tg以下时，以cte1为准；若填充胶7的温度超过tg，填充胶77发生玻璃化转变，cte明显增高，以cte2为准。
57.本技术的发明人通过试验发现，当填充胶7的玻璃转化温度值tg、热膨胀系数cte1和热膨胀系数cte2满足上述范围时，可以提高芯片1与主板6之间的焊点的热疲劳寿命，提高芯片1维修时的可靠性，且便于芯片1的维修。
58.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
59.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
60.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
61.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
62.在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
63.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。