Радиатор, интегральная микросхема и печатная плата

Радиатор для интегральной микросхемы, содержащий пластину основания и множество ребер, соединенных с пластиной основания, при этом пластина основания содержит первый сегмент, второй сегмент и третий сегмент, соединенные последовательно; причем первый сегмент и третий сегмент простираются наклонно вверх относительно второго сегмента, при этом толщина второго сегмента пластины основания больше, чем толщина первого сегмента и третьего сегмента, и радиатор выполнен с возможностью прикрепления лишь к одной интегральной микросхеме посредством второго сегмента. Изобретение обеспечивает повышение эффективности рассеивания тепла, поскольку радиатор прикреплен только к одной интегральной микросхеме, что позволяет избежать проблемы, связанной с повреждением микросхем из-за неравномерного и избыточного давления. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области технологии рассеивания тепла от интегральных микросхем и, в частности, к радиатору, интегральной микросхеме и печатной плате с радиатором.

Уровень техники

С непрерывным развитием электронных технологий широко используются электронные устройства. Электронное устройство во время работы излучает тепло, и если его не остудить, то возникнут помехи его нормальной работе. Обычно используемый способ рассеивания тепла заключается в том, чтобы установить радиатор на печатную плату, так чтобы радиатор находился в контакте со всеми интегральными микросхемами на печатной плате для их охлаждения. Однако плохой контакт между радиатором и некоторыми интегральными микросхемами может привести к перегреву этих микросхем и их неисправности. Кроме того, из-за разной высоты различных интегральных микросхем, для того, чтобы разместить радиатор в контакте со всеми микросхемами, некоторые более толстые микросхемы могут быть повреждены вследствие чрезмерного механического давления.

Сущность изобретения

В настоящем изобретении предложен радиатор для интегральных микросхем и печатных плат, а также содержащие их микросхемы и печатные платы.

В одном аспекте некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения предложен радиатор для интегральных микросхем. Радиатор включает в себя пластину основания и множество ребер, соединенных с пластиной основания. Пластина основания включает в себя первый сегмент, второй сегмент и третий сегмент, соединенные последовательно. Первый сегмент и третий сегмент проходят наклонно вверх относительно второго сегмента.

Кроме того, в некоторых вариантах осуществления множество ребер расположены параллельно. В некоторых вариантах осуществления множество ребер разнесены друг от друга.

В некоторых вариантах осуществления верхний конец одного из множества ребер включает в себя ручку. В некоторых вариантах осуществления ребро с ручкой соединено со вторым сегментом пластины основания.

В некоторых вариантах осуществления толщина второго сегмента пластины основания больше, чем толщина первого сегмента и третьего сегмента.

В некоторых вариантах осуществления пластина основания и множество ребер выполнены из металла. В некоторых вариантах осуществления металл представляет собой один из следующих металлов: никель, алюминий, железо и медь.

В другом аспекте настоящего изобретения преложена интегральная микросхема. Интегральные микросхемы включает в себя корпус интегральной микросхемы и радиатор, как описано выше. Радиатор соединен с корпусом интегральной микросхемы.

В некоторых вариантах осуществления корпус интегральной микросхемы включает в себя кремниевую пластину и слой металл-диэлектрик поверх кремниевой пластины; и второй сегмент пластины основания соединен со слоем металл-диэлектрик.

В некоторых вариантах осуществления слой металл-диэлектрик покрыт слоем никеля; и второй сегмент пластины основания соединен со слоем никеля.

В некоторых вариантах осуществления слой металл-диэлектрик сформирован в виде покрытия, покрывающего кремниевую пластину.

В некоторых вариантах осуществления корпус интегральной микросхемы включает в себя кремниевую пластину и пластиковое покрытие; и второй сегмент пластины основания соединен с пластиковым покрытием.

В другом аспекте настоящего изобретения предложена печатная плата. Печатная плата включает в себя первую поверхность; вторую поверхность, противоположную первой поверхности; и по меньшей мере одну интегральную микросхему, как описано выше. По меньшей мере одна интегральная микросхема установлена на первой поверхности печатной платы.

В некоторых вариантах осуществления печатная плата также содержит второй радиатор, как описано выше. Второй радиатор установлен на второй поверхности печатной платы, и второй радиатор соответствует по меньшей мере одной интегральной микросхеме.

В некоторых вариантах осуществления второй сегмент пластины основания второго радиатора соединен со второй поверхностью печатной платой.

В некоторых вариантах осуществления печатная плата также включает в себя теплопроводящий канал для отвода тепла от по меньшей мере одной интегральной микросхемы ко второму радиатору.

Печатная плата, предложенная в настоящем изобретении, имеет радиатор, прикрепленный к каждой интегральной микросхеме. По сравнению со способом прикрепления одного единственного радиатора к печатной плате, настоящее изобретение может индивидуально отводить тепло от каждой интегральной микросхемы на печатной плате, так что каждая микросхема может полностью соответствовать радиатору, тем самым повышая эффективность рассеивания тепла. Поскольку каждый из радиаторов прикреплен только к одной интегральной микросхеме, это позволяет избежать проблемы, связанной с повреждением некоторых микросхем из-за неравномерного и избыточного давления.

Вышеприведенное общее описание и последующее подробное описание предназначены для иллюстрации, а не для ограничения.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение можно лучше понять из следующих чертежей, на которых:

на фиг. 1 приведен вид в перспективе радиатора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 2 приведен вид сбоку радиатора в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 3 приведен вид в перспективе печатной платы в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 4 приведен вид сбоку печатной платы в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 5 приведен вид спереди в разрезе печатной платы в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 6 приведен вид снизу печатной платы в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

Примеры осуществления настоящего изобретения будут более подробно описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. Хотя примеры осуществления показаны на чертежах, следует понимать, что их не следует рассматривать как ограничивающие. Наоборот, эти варианты осуществления изобретения приведены для того, чтобы раскрытие было более понятным, и чтобы полностью передавать объем изобретения специалистам в области техники. Следует отметить, что варианты осуществления настоящего изобретения и признаки вариантов осуществления можно комбинировать друг с другом без противоречий. Ниже изобретение будет подробно описано со ссылкой на чертежи в сочетании с вариантами осуществления.

Если не сказано обратное, все технические и специальные термины, используемые в этом документе, имеют одно и то же или аналогичное значение, понятное специалистами в той области техники. Как описано в этом документе, термины, используемые в описании настоящего изобретения, предназначены для того, чтобы описать примеры осуществления, а не для ограничения настоящего изобретения. Используемый в этом документе термин "и/или" включает в себя любую пригодную комбинацию одного или нескольких соответствующих перечисленных элементов.

Также следует понимать, что для удобства описания размеры различных показанных частей приведены не в масштабе.

Охлаждение нескольких источников тепла с помощью одного радиатора является привлекательным вариантом, но это может создать критические проблемы при проектировании. Например, рассмотрим охлаждение двух микросхем на одной печатной плате с одним радиатором, если высота первой микросхемы составляет 1 мм, а высота второй микросхемы составляет 2 мм. Один радиатор может контактировать с одной микросхемой, но не с другой. Или радиатор может контактировать с обеими микросхемами, но в наклонной ориентации. В любом случае плохой контакт может привести к серьезным тепловым проблемам. Один из подходов заключается в предоставлении отдельных радиаторов для каждой отдельной микросхемы.

На фиг. 1 и фиг. 2 показан пример конструкции радиатора. Радиатор используют для отвода тепла от одной интегральной микросхемы. Как показано, радиатор включает в себя пластину 1 основания и множество ребер 2.

Пластина 1 основания может включать в себя первый сегмент 11, второй сегмент 12 и третий сегмент 13, которые соединены последовательно, причем первый сегмент 11 и третий сегмент 13 направлены наклонно вверх (в ориентации, показанной на фиг. 1) относительно второго сегмента 12. Конкретный угол наклона может быть определен в соответствии с конкретным сценарием, который не ограничен этим вариантом осуществления. Пластина 121 основания второго сегмента 12 предназначена для крепления радиатора к интегральной микросхеме.

Число ребер 2 может быть равно одному или более. Множество ребер 2 соединены с верхней поверхностью пластины 1 основания (с верхней поверхностью, показанной на фиг. 1 и 2). В частности, множество ребер 2 может быть соединено с первым сегментом 11 или может быть соединено со вторым сегментом 12, или может быть соединено с третьим сегментом 13. Конечно, множество ребер может быть соединено с сегментом 11, сегментом 12 и сегментом 13. Конкретное расположение ребер 2 может быть определено в соответствии с конкретным сценарием. Настоящее изобретение не ограничено конкретной компоновкой. В некоторых вариантах осуществления множество ребер 2 может быть расположено параллельно, и ребра могут быть расположены через равные интервалы. В одном варианте осуществления ребра 2 включают в себя семь ребер и расположены параллельно через равные интервалы. Высота ребер 2 может варьироваться в зависимости от конструкции печатной платы. Например, множество ребер 2 может иметь различную высоту, так что интегральная микросхема и радиатор могут быть размещены в предназначенном для них пространстве.

В одном варианте осуществления нижняя поверхность 121 второго сегмента 12 пластины 1 основания может быть прикреплена к соответствующей интегральной микросхеме, и тепло, генерируемое во время работы интегральной микросхемы, передают на пластину 1 основания и ребра 2 через второй сегмент 12, тем самым охлаждая интегральной микросхему.

Следует отметить, что радиатор в соответствии с настоящим изобретением может быть использован для отвода тепла от одной интегральной микросхемы. В определенных вариантах осуществления радиатор может быть присоединен к каждой интегральной микросхеме печатной платы. По сравнению со способом прикрепления одного единственного радиатора ко всей печатной плате, радиатор в соответствии с настоящим изобретением может индивидуально отводить тепло от каждой интегральной микросхемы на печатной плате, так что каждая микросхема полностью совпадает с радиатором, тем самым дополнительно повышая эффективность рассеивания тепла. Более того, поскольку каждый из радиаторов прикреплен только к одной интегральной микросхеме, это позволяет избежать проблемы, связанной с повреждением некоторых микросхем из-за неравномерного и избыточного давления.

В некоторых вариантах осуществления для облегчения обращения с радиатором на верхнем конце одного из ребер 2 может быть предусмотрена ручка 21 (верхний конец, показанный на фиг. 1 и 2). В некоторых вариантах осуществления ручка 21 может представлять собой плоское или кольцевое тело, соединенное с верхним концом ребра 2. В одном варианте осуществления ручка 21 выполнена на верхнем конце одного из ребер 2, соединенных со вторым сегментом 12.

В некоторых вариантах осуществления, поскольку весь радиатор может быть прикреплен к интегральной микросхеме вторым сегментом 12, и второй сегмент 12 выступает в качестве основы для крепления всего радиатора, то толщина второго сегмента 12 может быть больше, чем толщина первого сегмента 11 и третьего сегмента 13, обеспечивая структурную устойчивость радиатора.

В некоторых вариантах осуществления пластина 1 основания может включать в себя металлический корпус и слой покрытия, нанесенный на металлический корпус. В частности, металлический корпус может быть изготовлен из металлического материала, обладающего хорошей теплопроводностью, такого как алюминий, железо или медь; а слой покрытия может быть представлять собой никель или тому подобное. Такая конструкция не только дает хорошую теплопроводность, но также улучшает коррозионную стойкость и эстетическую привлекательность.

В некоторых вариантах осуществления ребро 2 также может включать в себя металлический корпус и слой покрытия, нанесенный на металлический корпус. Под реализацией можно иметь в виду процесс реализации пластины 1 основания, который не описан в этом документе снова.

В общем, в некоторых вариантах осуществления радиатор может быть сконструирован так, чтобы его прикрепляли к каждой интегральной микросхеме на печатной плате, чтобы рассеивать тепло от каждой отдельной микросхемы. Каждая микросхема полностью соответствует радиатору, тем самым, дополнительно повышая эффективность рассеивания тепла.

В некоторых вариантах осуществления может быть предложена интегральная микросхема, включающая в себя корпус микросхемы и любой из вышеупомянутых радиаторов. Радиатор соединен с корпусом интегральной микросхемы. Для конкретной структуры радиатора следует обратиться к вышеприведенному описанию, которое в дальнейшем снова не приводится.

В отдельных вариантах осуществления интегральная микросхема не имеет пластикового покрытия. В этом случае слой металл-диэлектрик может быть нанесен на корпус кремниевой пластины интегральной микросхемы, и второй сегмент пластины основания соединяют со слоем металл-диэлектрик. В некоторых реализациях слой металл-диэлектрик может состоять из единственного слоя или двух или более подслоев металл-диэлектрик. Конкретное число подслоев слоя металл-диэлектрик не ограничено в настоящем изобретении. Металлический материал слоя или подслоев металл-диэлектрик может представлять собой обычный соединительный металл, такой как олово или подобный, и несколько подслоев металл-диэлектрик могут быть соединены посредством пайки, склеивания или других известных специалистам в этой области техники способов. Как вариант, слой металл-диэлектрик может быть изготовлен в виде металлической внешней оболочки, в которую упакован корпус интегральной микросхемы. В одном варианте осуществления слой металл-диэлектрик может иметь 3 подслоя.

Кроме того, в отдельных вариантах осуществления на слой металл-диэлектрик может быть нанесен слой никеля, и второй сегмент 12 пластины основания соединяют со слоем никеля. В отдельных вариантах осуществления второй сегмент 12 пластины 1 основания может быть припаян к слою никеля с использованием металлического олова или подобного.

В некоторых других вариантах осуществления интегральная микросхема упакована в пластиковое покрытие. Радиатор может быть присоединен к пластиковому покрытию интегральной микросхемы. В некоторых реализациях второй сегмент 12 пластины 1 основания может быть припаян к пластиковому покрытию интегральной микросхемы с использованием металлического олова или подобного.

Так как радиатор обладает свойствами в соответствии с вышеприведенным описанием, то интегральная микросхема с радиатором обладает теми же самыми свойствами рассеивания тепла.

Со ссылкой на фиг. 3-6, в некоторых вариантах осуществления предложена печатная плата, включающая в себя печатную плату 3 и любую из интегральных микросхем, описанных выше. Интегральные микросхемы соединены с первой поверхностью печатной платы (верхней поверхностью, показанной на фиг. 3 и 4), а радиатор 4 прикреплен к каждой интегральной микросхеме. Под реализацией интегральных микросхем можно иметь в виду реализацию в соответствии с вышеприведенным описанием, которая в этом документе снова не описана.

Следует отметить, что радиатор в соответствии с настоящим изобретением может быть использован для отвода тепла от одной интегральной микросхемы. В определенных вариантах осуществления радиатор может быть присоединен к каждой интегральной микросхеме печатной платы. По сравнению со способом прикрепления одного единственного радиатора к печатной плате, настоящее изобретение может индивидуально отводить тепло от каждой интегральной микросхемы на печатной плате, так что каждая микросхема полностью совпадает с радиатором, тем самым дополнительно повышая эффективность рассеивания тепла. Поскольку каждый из радиаторов прикреплен только к одной интегральной микросхеме, это позволяет избежать проблемы, связанной с повреждением некоторых микросхем из-за неравномерного и избыточного давления.

Кроме того, в некоторых вариантах осуществления радиаторы 4 могут быть установлены на второй поверхности (нижней поверхности, показанной на фиг. 3 и 4) печатной платы 3, противоположной первой поверхности, и положение радиаторов 4 может соответствовать один в один положению интегральных микросхем на первой поверхности печатной платы.

В некоторых вариантах осуществления второй сегмент 12 пластины основания радиатора 4 может быть соединен со второй поверхностью печатной платы 3 с использованием пайки, так что тепло от медного слоя печатной платы 3 или контактов соответствующей интегральной микросхемы может дополнительно рассеиваться на радиаторы через теплопроводные каналы печатной платы 3.

В вышеприведенных вариантах осуществления радиаторы соединены и с первой поверхностью, и со второй поверхностью печатной платы, дополнительно повышая эффективность рассеивания тепла.

В отдельных вариантах осуществления печатная плата также может включать в себя теплопроводные каналы для передачи тепла от интегральных микросхем на радиаторы, соединенные со второй поверхностью печатной платы. Например, теплопроводные каналы могут представлять собой конструкции в виде дорожек или полос, выполненные из металла или других теплопроводных материалов и интегрированные в печатную плату. Теплопроводные каналы могут быть термически связаны с интегральными микросхемами с одной стороны печатной платы и радиаторами с другой стороны печатной платы. Эти теплопроводные каналы могут эффективно проводить тепло, выделяемое интегральными микросхемами, к радиаторам для рассеивания тепла.

В вариантах осуществления, предложенных в настоящем изобретении, следует понимать, что описанное устройство и способ могут быть реализованы по-другому. Понятно, что специалисты в области техники могут внести модификации и изменения в раскрытые варианты осуществления, не отклоняясь от объема и сущности изобретения. Таким образом, предполагается, что настоящее изобретение охватывает модификации вариантов осуществления.

1. Радиатор для интегральной микросхемы, содержащий пластину (1) основания и множество ребер (2), соединенных с пластиной (1) основания,

при этом пластина (1) основания содержит первый сегмент (11), второй сегмент (12) и третий сегмент (13), соединенные последовательно;

причем первый сегмент (11) и третий сегмент (13) простираются наклонно вверх относительно второго сегмента (12),

при этом толщина второго сегмента (12) пластины (1) основания больше, чем толщина первого сегмента (11) и третьего сегмента (13), и

радиатор выполнен с возможностью прикрепления лишь к одной интегральной микросхеме посредством второго сегмента (12).

2. Радиатор по п. 1, в котором указанные множество ребер (2) расположены параллельно.

3. Радиатор по п. 1, в котором указанные множество ребер (2) разнесены друг от друга.

4. Радиатор по п. 1, в котором верхний конец одного из множества ребер (2) содержит ручку (21), причем указанное ребро с ручкой (21) соединено со вторым сегментом (12) пластины (1) основания.

5. Радиатор по п. 1, в котором пластина (1) основания и множество ребер (2) выполнены из металла, причем металл представляет собой один из следующих металлов: никель, алюминий, железо и медь.

6. Интегральная микросхема, содержащая

корпус интегральной микросхемы и

радиатор по любому из пп. 1- 5,

причем радиатор соединен с корпусом интегральной микросхемы.

7. Интегральная микросхема по п. 6, в которой

корпус интегральной микросхемы содержит кремниевую пластину и слой металл-диэлектрик поверх кремниевой пластины;

при этом второй сегмент (12) пластины (1) основания соединен со слоем металл-диэлектрик.

8. Интегральная микросхема по п. 7, в которой

слой металл-диэлектрик покрыт слоем никеля и

второй сегмент (12) пластины (1) основания соединен со слоем никеля.

9. Интегральная микросхема по п. 6, в которой слой металл-диэлектрик выполнен в виде покрытия, охватывающего кремниевую пластину.

10. Интегральная микросхема по п. 6, в которой

корпус интегральной микросхемы содержит кремниевую пластину и пластиковое покрытие и

второй сегмент (12) пластины (1) основания соединен с пластиковым покрытием.

11. Печатная плата, содержащая

первую поверхность,

вторую поверхность, противоположную первой поверхности, и

по меньшей мере одну интегральную микросхему по п. 6,

причем указанная по меньшей мере одна интегральная микросхема установлена на первой поверхности печатной платы.

12. Печатная плата по п. 11, дополнительно содержащая второй радиатор по любому из пп. 1-4, при этом второй радиатор установлен на второй поверхности печатной платы и второй радиатор соответствует указанной по меньшей мере одной интегральной микросхеме.

13. Печатная плата по п. 12, в которой второй сегмент пластины основания второго радиатора соединен со второй поверхностью печатной платой.

14. Печатная плата по п. 13, в которой печатная плата также содержит теплопроводный канал для отвода тепла от указанной по меньшей мере одной интегральной микросхемы ко второму радиатору.