[发明专利]表面补充散热装置

说明书

本发明涉及半导体器件的散热器，特别涉及表面补充散热器。

由于两个地势上不同的点间存在温度差，所以热是一种能量流。在设计半导体器件时的一个基本原则是确保器件工作于安全温度水准。

设计很差的散热器会导致热阻、半导体器件高温、器件电性能变差和早期失效。因此，任何设计都必须考虑适当散热的问题。

实际中一般把热流通道看作功耗芯片和散热器之间的一组热阻。热阻在一定程度上类似于电阻，热流正比于热流通道方向的温度落差。在热从芯片到封装表面或管座的流动中，热会经受有关各材料层的一系列阻力。例如硅、焊料、铜、铝和环氧树脂，以及发生在两材料界面间的接触阻力。所产生的热量可以通过简单的计算定量表示，计算中涉及有关的热参数，这些参数是功耗(Q)、两端点间温差(T)和热阻(R)，它们的单位分别是瓦特(W)、℃和℃/W，其中Q＝T/R。

微处理技术的发展，使得现今芯片中器件密度极大地增加，这种芯片可以以越来越高的时钟速度工作。例如，在典型的64Mb DRAM芯片中在1cm×2cm的硅芯片上设置高达1.4亿个晶体管，其特征尺寸是0.3-0.4μm。根据目前的趋势，预计多芯片组件的热处理需要除去多达25-35W/cm²的热量。

显然，不良的排热和热处理，会使晶体管器件结温升高到最高可允许的程度。因此，对微处理器提供有效的散热系统以确保系统的可靠性是很关键的。

在多数系统中，散热是通过强迫和自对流实现的，一般是这两者的结合。对流是指移动的流体将热传递至表面或从表面传出，例如空气。流体的运动可以由风扇制造(即，强迫对流)，或由因流体内存在温度梯度所致的恢复效应制造(即，自对流)。强迫对流包括系统风扇或装在微处理器顶上的风扇。直接附着于微处理器上的铝散热器是已很广泛应用的自对流方法。

然而，两种散热方法都有缺点。例如，对于强迫对流，尽管多数风扇在散热方面一般是有效的，但它们需要隔离的电源，而且必须设计成无噪音。还会附加可靠性风险，并增加制造和维护成本。而且，对于许多军事和电信方面的应用，必须满足设计规格，如需要那些在确定时间周期内不用风扇也能运行的设备或系统。最后，当使用冷却风扇时，还必须考虑散热器附近区域移动的空气的特点。不仅要考虑空气速度，而且还必须考虑空气运动是层流还是涡流。

对于自对流，我们知道，自然散热器的作用正比于其表面积。但是，在微电子系统中，可用于散热器的表面积通常受印刷电路板(PCB)上的可允许面积和其容许高度的限制。换言之，散热器的容许高度限定了它不能延伸至相邻PCB。散热器的表面积既不能大到覆盖其它元件，又不能大到覆盖特殊PCB上的测定点。

因此，对散热装置存在这样一种需要，即，当工作于系统限定的空间内时，增强常规电子系统的自散热能力。

因此，本发明的目的在于提供一种半导体器件用的散热器，基本上能解决或克服已有技术的一个或多个限制。

本发明涉及一种表面补充或辅助散热装置，可以提供较大的散热面积，并使微处理器和散热器间有良好接触的区域，从而增强散热效果。

利用本发明的散热装置，仅保留微处理器的可用大表面积即底表面用于散热。而微处理器的侧边一般小得不足以产生明显的散热效果。

另一个优点是一般限于PCB和微处理器之间的热现在可以通过凹槽区释放出去，因而可以减少热失效。

为了实现这些和其它优点，根据本发明，正如所概述和具体描述的那样，本发明是一种用于微处理器的散热装置，包括：

用于安装所述微处理器的印刷电路板，所说印刷电路板中具有由微处理器的尺寸和形状来确定的凹槽，所述凹槽位于所述微处理器的正下方；

一个插座，其中形成与印刷电路板相同的尺寸和形状的凹槽，用于将微处理器与所述印刷电路板相连；

一个主散热器，位于所述的微处理器顶表面，具有间隔开叶片状；

补充散热器，位于印刷电路板的凹槽中，所述的补充散热器的底表面与所述印刷电路板相连接；

附着装置，通过所述凹槽将所述主散热器和补充散热器附着到所述微处理器的顶表面和底表面以分别散热。

参照各附图对本发明实施例的详细说明将令人更清楚上述和其它目的、方案及优点，其中：

图1是本发明补充自散热装置的分解透视图；

图2是图1装置的侧视平面图；

图3是图1装置的顶视平面图。