一种基于压电风扇的超大功率芯片散热封装结构的制作方法

本发明属于电子设备散热的，具体涉及一种基于压电风扇的超大功率芯片散热封装结构。

背景技术：

1、长期以来，个人计算机（pc）一直追求“无运动部件”的理念，将其作为效率和可靠性的柏拉图式理想。然而，主动散热（冷却）一直是实现该理想的障碍：对于高功率电子产品，很难舍弃风扇的散热功能。

2、现有的电子芯片散热主流应用是通过硅胶导热，把热量导出来，再用风扇以及水冷的散热方式进行散热，缺点是风扇以及水冷管道体积巨大，一般会是芯片体积的10倍以上，严重制约电子芯片封装设备的小型化。。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于压电风扇的超大功率芯片散热封装结构，本发明的散热芯片，体积小，散热性能好，尤其面向氧化镓等超宽禁带半导体材料做成的器件，这种材料导热性不好，非常适合使用本发明的散热封装结构。

2、为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种基于压电风扇的超大功率芯片散热封装结构，包括封装外壳，封装外壳设置有内腔，内腔中封装有芯片，芯片上固定有压电风扇，封装外壳左部开设有若干个第一进风口，封装外壳右部端开设有出风口，封装外壳上还设置有若干个引脚，所述压电风扇包括固定杆件和柔性振动件组成，固定杆件竖直设置，固定杆件下端固定在芯片上，上端与柔性振动件的一端连接，柔性振动件水平设置，柔性振动件与引脚连接，交流电能通过引脚与柔性振动件连接，柔性振动件通入交流电时，能产生振动，压缩空气，使空气从第一进风口进入封装外壳的内腔，对芯片散热后，从出风口吹出。

4、为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

5、上述的芯片在靠近第一进风口的一侧固定安装有若干个压电风扇，第一进风口为一长条形进风口或与压电风扇相同数量的圆形进风口，第一进风口位于封装外壳上表面，第一进风口位于压电风扇正上方，当第一进风口为圆形进风口时，第一进风口与压电风扇的位置一一对应。

6、上述的芯片固定安装在封装外壳内腔下部，封装外壳内腔上部为散热通道，压电风扇形成的风从散热通道吹过，芯片上安装有散热架，散热架包括散热翅片和散热板，散热翅片有若干个，散热翅片间平行设置，散热翅片左右走向，下端固定安装在芯片上表面，上端与散热板固定，散热板水平设置，相邻的散热翅片、芯片上表面、散热板下表面共同形成了若干个左右走向的下通道，压电风扇形成的风从下通道吹过。

7、上述的封装外壳在第一进风口的右部设置有第二进风口，封装外壳内腔在第一进风口和第二进风口之间设置有隔断，散热架前端与隔断固定连接，散热架前后两侧与封装外壳内壁前后侧面密封配合，散热架右端与封装外壳内壁后侧间隙配合，这使得散热通道被散热架分隔为上半部分和下半部分，下半部分由若干个左右走向的下通道组成，上半部分为上通道，上通道左端与第二进风口连通，右端与出风口连通，下通道左端与第一进风口连通，右端与出风口连通，上通道左部和下通道左部相互密封隔离。

8、上述的柔性振动件由一个双压电片和一个柔性板组成，双压电片黏贴在柔性板上下两侧，双压电片通入交流电时，双压电片伸缩引起柔性板振动，从而推动空气朝一个方向流动。

9、上述的柔性振动件为波浪状板件。

10、上述的散热翅片和散热板均为不锈钢材料制作。

11、上述的柔性板为不锈钢片。

12、上述的输入柔性振动件的交流电频率与柔性板的固有频率相同。

13、上述的封装外壳为塑料壳或金属壳。

14、本发明具有以下优点：

15、本发明在芯片上固定有压电风扇，压电风扇包括固定杆件和柔性振动件，而柔性振动件则是由一个双压电片和一个柔性板组成，通过压电片通电伸缩的特性，将双压电片黏贴在柔性板上下两侧，双压电片通入交流电时，双压电片伸缩引起柔性板振动，从而推动空气朝一个方向流动，实现风扇的功能。压电风扇体积小，重量轻，风量大，噪声小，能有效降低芯片表面温度，同时减小封装芯片的总体积。

16、本发明设计了三种相互配合的芯片冷却方式，本发明通过散热板形成了上下两个散热通道，分别为上通道和下通道，压电风扇设置在下通道中，压电风扇通过下通道对芯片表面降温，这是第一种降温方式，散热架则通过热传导为芯片降温，这是第二种降温方式，上通道内的空气流动则能对散热架上表面降温，从而使散热架能吸收更多芯片的温度，这是第三种降温方式。这三种降温相互配合，具体的配合方式为：散热架极大的增加了芯片的散热表面积，压电风扇能对散热翅片和散热板吹风，使空气能有效与散热翅片和散热板换热，同时，压电风扇会使空气从出风口吹出，出风口处形成低气压会对上通道形成吸引力，进而使上通道内形成气流，气流流动方向为第二进风口流向出风口，从而使上通道也能有效的对散热架进行降温，这种上下通道的配合方式，不仅增加了空气与散热架之间的接触面积，还增加了进入散热通道的气流量，能极大的增加芯片散热性能。

技术特征：

1.一种基于压电风扇的超大功率芯片散热封装结构，包括封装外壳(1)，封装外壳(1)设置有内腔，内腔中封装有芯片(2)，其特征在于，所述的芯片(2)上固定有压电风扇(3)，所述的封装外壳(1)左部开设有若干个第一进风口(4)，封装外壳(1)右部端开设有出风口(5)，所述的封装外壳(1)上还设置有若干个引脚(6)，所述压电风扇(3)包括固定杆件(3a)和柔性振动件(3b)，所述的固定杆件(3a)竖直设置，固定杆件(3a)下端固定在芯片(2)上，上端与柔性振动件(3b)的一端连接，所述的柔性振动件(3b)水平设置，所述的柔性振动件(3b)与引脚(6)连接，交流电能通过引脚(6)与柔性振动件(3b)连接，所述的柔性振动件(3b)通入交流电时，能产生振动，压缩空气，使空气从第一进风口(4)进入封装外壳(1)的内腔，对芯片(2)散热后，从出风口(5)吹出。

2.根据权利要求1所述的一种基于压电风扇的超大功率芯片散热封装结构，其特征是：所述的芯片(2)在靠近第一进风口(4)的一侧固定安装有若干个压电风扇(3)，所述的第一进风口(4)为一长条形进风口或与压电风扇(3)相同数量的圆形进风口，所述的第一进风口(4)位于封装外壳(1)上表面，所述的第一进风口(4)位于压电风扇(3)正上方，当第一进风口(4)为圆形进风口时，所述的第一进风口(4)与压电风扇(3)的位置一一对应。

3.根据权利要求2所述的一种基于压电风扇的超大功率芯片散热封装结构，其特征是：所述的芯片(2)固定安装在封装外壳(1)内腔下部，所述的封装外壳(1)内腔上部为散热通道，压电风扇(3)形成的风从散热通道吹过，所述的芯片(2)上安装有散热架(7)，所述的散热架包括散热翅片(7a)和散热板(7b)，所述的散热翅片(7a)有若干个，散热翅片(7a)间平行设置，散热翅片(7a)左右走向，下端固定安装在芯片(2)上表面，上端与散热板(7b)固定，所述的散热板(7b)水平设置，相邻的散热翅片(7a)、芯片(2)上表面、散热板(7b)下表面共同形成了若干个左右走向的下通道(10)，压电风扇(3)形成的风从下通道(10)吹过。

4.根据权利要求3所述的一种基于压电风扇的超大功率芯片散热封装结构，其特征是：所述的封装外壳(1)在第一进风口(4)的右部设置有第二进风口(8)，所述的封装外壳(1)内腔在第一进风口(4)和第二进风口(8)之间设置有隔断(9)，所述的散热架(7)前端与隔断(9)固定连接，所述的散热架(7)前后两侧与封装外壳(1)内壁前后侧面密封配合，所述的散热架(7)右端与封装外壳(1)内壁后侧间隙配合，这使得散热通道被散热架(7)分隔为上半部分和下半部分，所述的下半部分由若干个左右走向的下通道(10)组成，所述的上半部分为上通道(11)，所述的上通道(11)左端与第二进风口(8)连通，右端与出风口(5)连通，所述的下通道(10)左端与第一进风口(4)连通，右端与出风口(5)连通，所述的上通道(11)左部和下通道(10)左部相互密封隔离。

5.根据权利要求4所述的一种基于压电风扇的超大功率芯片散热封装结构，其特征是：所述的柔性振动件(3b)由一个双压电片(3c)和一个柔性板(3d)组成，双压电片(3c)黏贴在柔性板(3d)上下两侧，双压电片(3c)通入交流电时，双压电片(3c)伸缩引起柔性板(3d)振动，从而推动空气朝一个方向流动。

6.根据权利要求5所述的一种基于压电风扇的超大功率芯片散热封装结构，其特征是：所述的柔性振动件(3b)为波浪状板件。

7.根据权利要求5所述的一种基于压电风扇的超大功率芯片散热封装结构，其特征是：所述的散热翅片(7a)和散热板(7b)均为不锈钢材料制作。

8.根据权利要求5所述的一种基于压电风扇的超大功率芯片散热封装结构，其特征是：所述的柔性板(3d)为不锈钢片。

9.根据权利要求5所述的一种基于压电风扇的超大功率芯片散热封装结构，其特征是：输入柔性振动件(3b)的交流电频率与柔性板(3d)的固有频率相同。

10.根据权利要求1所述的一种基于压电风扇的超大功率芯片散热封装结构，其特征是：所述的封装外壳(1)为塑料壳或金属壳。

技术总结
本发明公开了一种基于压电风扇的超大功率芯片散热封装结构，包括封装外壳，芯片上固定有压电风扇，封装外壳左部开设有第一进风口，封装外壳开设有出风口，封装外壳上还设置有若干个引脚，所述压电风扇包括固定杆件和柔性振动件组成，固定杆件竖直设置，固定杆件下端固定在芯片上，上端与柔性振动件的一端连接，柔性振动件水平设置，柔性振动件与引脚连接，交流电能通过引脚与柔性振动件连接，柔性振动件通入交流电时，能产生振动，压缩空气，对芯片散热后，从出风口吹出。本发明的大功率散热芯片的散热方式，具有体积小，散热性能好，非常适合应用在体积要求高、风扇安装位置狭窄的场合。

技术研发人员：李健,张露,周政,胡金勇,曲恒绪,梁静
受保护的技术使用者：长春中芯微电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15