一种芯片降温装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种芯片降温装置，包括载板、支架、吸波结构和散热片，待散热的芯片位于载板上。支架安装在载板上，吸波结构放置于所述支架上，且位于芯片上方。所述吸波结构分为三层，从上到下分别是金属谐振单元、电介质层、金属薄膜；所述金属属薄膜的厚度大于电流密度从薄膜表面向内减小到表面电流密度为1/e的深度。所述散热片设置于吸波结构上。本发明专利技术结构简单，使用方便，安装灵活，一方面有效的简化了计算机散热装置的体积和结构，另一方面本发明专利技术是基于热辐射产生的原因出发进行设计，从原理上解决了热辐射的产生，使芯片散热更彻底。同时，本发明专利技术具有易制造、体积小、重量轻等优点。

A cooling device for chip

The invention provides a chip cooling device, which comprises a carrier plate, a bracket, a wave absorbing structure and a heat sink, and the chip to be dissipated is positioned on the carrier plate. The bracket is mounted on the carrier plate, and the wave absorbing structure is placed on the bracket, and is positioned above the chip. The absorption structure is divided into three layers, which are metal resonance unit, dielectric layer and metal film from top to bottom, and the thickness of the metal film is larger than the current density from the surface of the film to the surface current density of 1/e. The heat dissipation sheet is arranged on the wave absorbing structure. The invention is simple in structure, convenient in use and flexible in installation. On the one hand, it effectively simplifies the volume and structure of the computer heat dissipating device. On the other hand, the invention is based on the cause of heat radiation. The heat radiation is solved in principle, and the heat dissipation of the chip is more thorough. Meanwhile, the invention has the advantages of easy fabrication, small volume and light weight.

【技术实现步骤摘要】
一种芯片降温装置
本专利技术涉及电子
，更具体地，涉及一种芯片降温装置。
技术介绍
随着微电子技术的飞速发展以及制造工艺的不断提高，芯片的集成度越来越高，尺寸越来越小，运行速度越来越块，使得芯片在工作时产生较多的热量而使温度升高，如果不及时散热，可能会导致芯片的性能降低甚至烧坏。芯片本身产生的热量，除了少部分通过底部载板以及焊点向外散热，主要还是通过芯片表面散热，因此，通常是在芯片上面加散热器来实现芯片散热。现在市场上使用的笔记本电脑散热器非常普通，通常是在CPU芯片上贴上由铝板制成的散热片，散热片本身是通过硅脂介质与芯片进行接触，硅脂将热量传导到散热片上，然后在散热片上开很多个细槽，使铝槽与外界的接触面积增大，并通过风扇的高速转动将绝大部分热量通过对流的方式带走到周围的空气中，从而来降低计算机芯片的温度。这种传统的散热方式虽然能达到散热的目的，但是效果并不是十分理想且效率底。它通过热传导的方式向环境散热，其效果取决于环境温度的高低，如果环境温度过高时，会使芯片的热量散不出去，同时在长时间工作时，散热的速率也很不理想。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了所述吸波结构分为三层，从上到下分别是金属薄膜、电介质层、金属谐振单元；所述金属薄膜的厚度大于电流密度从薄膜表面向内减小到表面电流密度为1/e的深度，所述散热片设置于吸波结构上。进一步的，所述吸波结构由若干个吸波子单元组成，各个吸波子单元的电介质层、金属谐振单元互不接触。进一步的，所述支架为几个金属柱组成，吸波结构安放在金属柱顶端。进一步的，还包括硅脂涂层，所述硅脂涂层覆盖于芯片上。进一步的，所述散热片为金属片。进一步的，所述散热片为为一个具有内腔的封闭容器，内腔内装水。本专利技术的有益效果为：本专利技术结构简单，使用方便，安装灵活，一方面有效的简化了计算机散热装置的体积和结构，另一方面本专利技术是基于热辐射产生的原因出发进行设计，从原理上解决了热辐射的产生，使芯片散热更彻底。同时，本专利技术具有易制造、体积小、重量轻等优点。附图说明图1是本专利技术结构示意图。图2为第一种吸波结构示意图。图3为第二种吸波结构示意图。图中:1.载板、2.支架、3.芯片、4.硅脂涂层、5.吸波结构、6.散热片，8.金属谐振单元、9.电介质层、10.金属薄膜。具体实施方式本专利技术的目的在于提出一种新的芯片降温方式，该方式从热量的存在形式出发，即热辐射产生的根源是红外波的热效应，从这一原理出发，设计出一种可以对红外波吸收的装置，该装置具有体积小，重量轻，易制造等优点，同时对红外波具有很宽的吸收频带，将绝大部分的红外波吸收，较为彻底的解决发热问题。本专利技术所采用的技术思想是：热辐射的程度主要由物体的温度所决定。根据普朗克定律和维恩位移定律可知，温度和波长存在密不可分的联系，当芯片3处于较高温度(80摄氏度)时，会向周围空间散发大量的热，热辐射的主要组成形式为红外波段的电磁波，根据普朗克理论，在80摄氏度时，辐射出的波长的极大值为9.56μm，而这一波长处于远红外波段范围，红外波的辐射会产生热效应，加热周围物质，使温度升高，若利用基于电磁超材料的吸波结构5对该波段的红外线进行吸收，则对芯片3的降温产生积极影响。下面对本专利技术的结构进行说明。本专利技术包含载板1、支架2、硅脂涂层4、吸波结构5和散热片6。待散热的芯片3位于载板1上。载板1用于安装支架2，支架2由4根铝制的金属组成，用来安装吸波结构5。芯片3上面覆盖一层硅脂涂层4，用于传导芯片3产生的热量。吸波结构5由4根支架2支撑，其位于芯片3上方并与芯片3有一定的间隔，用来吸收硅脂涂层4传导的热辐射，同时，吸波结构5的上面为硅脂涂层4，硅脂涂层4的上方连接有散热片6，用于散发吸波结构5由硅脂涂层4传导过来的热量。支架2的材料可为铝。下面对吸波结构5进行详细说明。吸波结构5由3层材料组成，第1层是中心对称的金属谐振单元8，中间为电介质层9，第3层为金属薄膜10。金属薄膜10的厚度大于趋肤深度，趋肤深度是指电流密度从表面向内减小到表面电流密度为1/e的深度，可大大降低吸波结构5的透射率。所述的吸波结构5的面积稍大于芯片3的面积，并置于芯片3的上方，与芯片3留有间隙，以尽可能多的吸收热辐射。吸波结构5可以有两种实现方式。第一种如图2。整体分为金属谐振单元8、中间为电介质层9、金属薄膜10。第二种如图3。吸波结构5由若干个吸波子单元组成，各个吸波子单元的电介质层9、金属谐振单元8互不接触。不同的子单元有着不同的谐振频率，从而吸收不同波段的红外线，使之级联成大单元的吸收光谱，同时各个子单元之间的间隔不能太小（根据实际设计调整间隔，间隔大小一般不小于金属谐振单元的宽度），防止发生耦合，从而破坏吸收特性。吸波结构5的原理是：吸波结构5是一种电磁超材料，电磁超材料是一种具有亚波长尺寸的人工结构材料，具有自然界中天然材料难以获得的电磁特性，其独特性质是通过它的单元结构获得，而不仅仅是由其构成的材料获得，通过人为的改变结构单元的排列和尺寸可以调节超材料的介电常数和磁导率，因而基于电磁超材料的吸收器可以实现对红外波段电磁波的宽带吸收。在自由空间中，介电常数ε0和磁导率μ0相等，即Z0=1，要使反射系数R(ω)=0，则要求吸波材料的阻抗Zi和自由空间的阻抗Z0匹配，使Zi=Z0，即要求在整个频率范围内保持材料的有效介电常数εi和有效磁导率μi在数值上相等，此时吸波材料的阻抗和自由空间的阻抗实现匹配，使反射率最小。具体的，可以通过调节吸波材料的单元结构和尺寸改变材料的介电常数和磁导率，使介电常数在数值上等于磁导率，从而使得Zi=1，实现吸波材料和自由空间的匹配，使材料前面的反射率为零，使入射波最大程度地进入到吸波体内部。当入射光入射该结构后，入射波在结构内部激发了电共振，形成电偶极子，由于电共振的产生激发了上下金属与介质交界面的反向平行电流，从而在其匹配层内激发磁共振，形成磁偶极子，最终激发电偶极子和磁偶极子的共振，发生共振时，其磁场主要分布在中间的电介质层9，电场矢量在中间的电介质层9与金属层的边界形成了感应电流回路，该感应电流产生磁矩用来抵消入射波的磁场，共振效应使电磁场的能量被约束在上下两层金属与电介质的边界上，激励形成的等离激元在传输过程中发生损耗，并最终以介电材料损耗和欧姆损耗的形式消耗在介质和金属中，使入射波被吸收。当芯片3工作时，工作的芯片3会产生大量的热量，热量会以热辐射的形式加热周围空气，使温度升高，这种热辐射会以红外电磁波的形式存在，并向其正上方的吸波结构5辐射，吸波结构5可有效的吸收入射的电磁波，通过优化结构的设计可以实现红外波段的宽带吸收，最终使芯片3产生的热辐射以电磁波的形式被吸收，使温度降低。优选的，在吸波结构5和散热片6之间设置有硅脂涂层4，增加本装置热量传导率。散热片6用来散发由吸波结构5通过硅脂涂层4传导出的热量。散热片6可以为一个铝制的片状物，也可以为一个微型水箱。所述微型水箱是一个具有内腔的封闭容器，内腔内装水。由于水的比热容较大，能存储更多的热量，可以作为缓存的物质。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芯片降温装置，其特征在于，包括载板、支架、吸波结构和散热片，待散热的芯片位于载板上；支架安装在载板上，吸波结构放置于所述支架上，且位于芯片上方；所述吸波结构分为三层，从上到下分别是金属薄膜、电介质层、金属谐振单元；所述金属薄膜的厚度大于电流密度从薄膜表面向内减小到表面电流密度为1/e的深度；所述散热片设置于吸波结构上。

【技术特征摘要】
1.一种芯片降温装置，其特征在于，包括载板、支架、吸波结构和散热片，待散热的芯片位于载板上；支架安装在载板上，吸波结构放置于所述支架上，且位于芯片上方；所述吸波结构分为三层，从上到下分别是金属薄膜、电介质层、金属谐振单元；所述金属薄膜的厚度大于电流密度从薄膜表面向内减小到表面电流密度为1/e的深度；所述散热片设置于吸波结构上。2.如权利要求1所述的芯片降温装置，其特征在于，所述吸波结构由若干个吸波子单元组成，各个吸波子单元的电介质层、金属谐振单...

【专利技术属性】
技术研发人员：马长伟，马文英，汪为民，
申请(专利权)人：成都信息工程大学，
类型：发明
国别省市：四川,51