树状制造技术

技术编号:39587735 阅读:8 留言:0更新日期:2023-12-03 19:39
一种树状

【技术实现步骤摘要】
树状Cu热沉的实现方法


[0001]本专利技术涉及的是一种半导体散热领域的技术,具体是一种树状
Cu
热沉的实现方法


技术介绍

[0002]热沉是一种可以吸收和转移其他设备或器件中产生的过多热量的技术,避免因为过度积热而影响设备正常工作

减少设备寿命,热沉技术在现代电子

通信

建筑等领域得到了广泛的应用,成为未来研究的重要方向之一


技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有热沉与空气对流面积小

无法应用于大功率小体积的工作元件的同时风扇的使用成本高

空间利用率不高

冷却液流动时间较长,冷却循环周期较长等缺陷,提出一种树状
Cu
热沉的实现方法,能够在芯片工作时有效提高
QFN
整体的散热能力的同时,能够有效降低封装体内部由于热生成的应变问题,满足先进大功率芯片工作过程对降温及封装领域对性价比的要求

[0004]本专利技术是通过以下技术方案实现的:
[0005]本专利技术涉及一种树状
Cu
热沉的实现方法,根据放置热沉面的表面积的
0.3

0.5
倍设定为主干的表面积,再将其他树枝面积之和为树状主干的表面积的
0.9

1.1
倍,并进一步设置热沉厚度为
QFN
封装体厚度的
0.3

0.5
倍,再通过环氧树脂导热胶与
QFN
外表面进行连接

[0006]本专利技术涉及上述方法得到的树状
Cu
热沉,包括:树状主干

主树枝和分树枝,其中:三组主树枝对称设置于树状主干两侧,每个主树枝的两侧对称设置两个分树枝

[0007]所述的树状主干的表面积为其他树枝面积之和的
0.9

1.1
倍,并且长度是所应用的封装体长度的
0.8
‑1倍

[0008]所述的分树枝与主树枝夹角为
30
°‑
45
°
,面积为主树枝的
0.4

0.6


[0009]所述的主树枝和分树枝的面积总和为树状主干的表面积的
0.9

1.1


技术效果
[0010]本专利技术使用树状结构的
Cu
板作为热沉;树枝的作用在于增大与空气对流的比表面积,降低芯片的温度;与现有技术相比,本专利技术能有效避免
QFN
内部过热导致的内部热应变,优化散热效果,并延长了封装体的使用寿命

和本领域常见的基于分形树状微通道和相变微胶囊功能流体耦合的强化传热方法不同

由于树状
Cu
热沉不需要外加流体散热可以节约成本,并且自身的体积可以随着应用对象变化没有限制

而且树状
Cu
热沉不含有机物填充,是一种绿色热沉

附图说明
[0011]图1为实施例的树状结构
Cu
热沉设计方法的整体流程图;
[0012]图2为基于树状结构
Cu
热沉的
QFN
模型截面图:
[0013]图3为实施例的树状结构
Cu
热沉模型图;
[0014]图4为本专利技术实施例3中对芯片冷热冲击循环的温度与时间的变化曲线示意图;
[0015]图5为本专利技术实施例3中在冷热冲击循环下基于树状
Cu
热沉的
QFN
最大应变和平均应变曲线示意图

具体实施方式
实施例1[0016]不同表面积的树状热沉的散热规律
[0017]按照以下程序设计表1中所用于
QFN
的树状结构热沉,如图1所示,热沉厚度控制为
0.2mm
,树枝总数为6,
QFN
封装体可细分为导电胶,塑封体和铜垫,芯片使用
Si
,外部树状热沉采用
Cu。
芯片的杨氏模量为
131GPa
,泊松比为
0.28
,热膨胀系数为
2.6ppm/℃
,芯片中心位于距离
QFN
顶部
0.5mm
的位置,并且芯片中心与
QFN
中心重合,几何参数为
3.6
×
3.6mm2,厚度为
0.2mm
,功率为
5W

Cu
的杨氏模量为
129GPa
,泊松比为
0.34
,热膨胀系数为
17.3ppm/℃

EMC
的泊松比取
0.3
;封装体的几何参数为
6.2
×
6.2mm2,厚度为
1mm。
[0018]将表1中不同表面积的
Cu
热沉放置在
QFN
上;环境温度设置为
25℃
,自然空气对流;采用四面体单元对所述的
QFN
的焊球层进行网格划分,采用六面体单元对所述的
QFN
的其余部分进行网格划分,随后进行稳态热分析

结果如表1所示

[0019]表1基于树状
Cu
热沉的
QFN
最高温度与树状热沉表面积的关系
[0020]树状热沉的表面积从
2mm2以递增的形式变化到
3.5mm2,
QFN
的最高温度也从
38.912℃
以递减的形式降低至
37.216℃
,其中在热沉表面积为
3mm2左右时,
QFN
的最高温度变化最明显

实施例2[0021]不同厚度的树状热沉的散热规律
[0022]和实施例1不同的是控制热沉表面积为
3mm2,按照表2改变不同的热沉厚度进行稳态热分析

结果如表2所示,树状热沉的厚度从
0.1mm
以递增的形式变化到
0.3mm

QFN
的最高温度也从
38.823℃
以递减的形式降低至
36.38℃。
其中在热沉厚度为
0.2mm
左右时,
QFN
的最高温度变化最明显

由此树状结构
Cu
热沉可以应用于
QFN
封装的散热问题以及降低内部热应变应变
。<本文档来自技高网
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种树状
Cu
热沉的实现方法,其特征在于,根据放置热沉面的表面积的
0.3

0.5
倍设定为主干的表面积,再将其他树枝面积之和为树状主干的表面积的
0.9

1.1
倍,并进一步设置热沉厚度为
QFN
封装体厚度的
0.3

0.5
倍,再通过环氧树脂导热胶与
QFN
外表面进行连接
。2.
一种根据权利要求1所述方法得到的树状
Cu
热沉,其特征在于,包括:树状主干

主树枝和分树枝,其中:三组主树枝对称设置于树状主干两侧,每个主树枝的两侧对称设置两个分树枝;所述的树状主干的表面积为其他...

【专利技术属性】
技术研发人员:马浩钦丁冬雁张文龙杨志强
申请(专利权)人:苏州奥立登科技有限公司
类型:发明
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