TWI711135B - 裸晶的散熱結構 - Google Patents
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Abstract
一種裸晶的散熱結構，係包括一散熱單元及一裸晶，該散熱單元具有一第一側及一第二側，於該第二側凸設形成一接觸部，該接觸部一端係呈一微凸曲面態樣，該裸晶具有一上表面及一下表面，所述接觸部一端與該上表面相接觸貼合，並該上表面係呈一微凹曲面態樣以與所述接觸部之微凸曲面態樣相匹配。
Description
本發明是有關於一種裸晶的散熱結構，尤指一種可大幅減少熱阻問題並有效提升散熱效能之裸晶的散熱結構。
半導體積體電路工業已經經歷了快速增長，半導體積體電路材料和設計中的技術進展已經產生了多代半導體積體電路，每一代半導體積體電路都比前一代半導體積體電路具有更小和更複雜的電路，然而，這些進展也已增加處理和製造半導體積體電路的複雜度。
傳統的晶片係包括裸晶（Die）及封裝殼體，通常裸晶與封裝殼體利用銦焊接方式或其他結合方式將其結合，然而，該結構設計會導致裸晶與封裝殼體的界面熱阻非常大，因此，近年來隨著功率變高及熱流密度變大，為了有效提升晶片的散熱效能，晶片廠於設計上取消了包覆晶片的封裝殼體元件，想藉以減少封裝殼體材料本體的熱傳導熱阻及界面材料的熱阻，始其成為裸晶、導熱膏及散熱器的結構之設計模式，但由於此種設計的裸晶矽材料的平面度、散熱器的重量、扣合力等要求相對較高，當裸晶於高溫工作時會產生形變，使得裸晶表面呈現一微凹曲面形狀，導致與散熱器相接觸貼合時會有一間隙而仍然存在熱阻問題，使得裸晶的熱量無法被散熱器迅速帶離，造成散熱效能的提升也非常有限。
以上所述，習知具有下列之缺點：
1.嚴重的熱阻問題；
2.散熱效能較差。
是以，要如何解決上述習用之問題與缺失，即為本案之發明人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。
爰此，為有效解決上述之問題，本發明之主要目的在於提供一種大幅減少熱阻問題之裸晶的散熱結構。
本發明之次要目的，在於提供一種大幅提升散熱效能之裸晶的散熱結構。
為達上述目的，本發明係提供一種裸晶的散熱結構，係包括一散熱單元及一裸晶，該散熱單元具有一第一側及一第二側，於該第二側凸設形成一接觸部（即，接觸部210形成於散熱單元第二側21凸出處的表面上），該接觸部一端係呈一微凸曲面態樣，該裸晶具有一上表面及一下表面，所述接觸部一端與該上表面相接觸貼合，並該上表面係呈一微凹曲面態樣以與所述接觸部之微凸曲面態樣相匹配。
透過本發明此結構的設計，當該裸晶開始工作時會產生熱量，使得該裸晶在高溫狀態下其上表面會產生形變而呈現一微凹曲面態樣，藉由該散熱單元的接觸部一端之結構係呈一微凸曲面態樣，令該裸晶的上表面得以完全與該接觸部相接觸貼附結合，有效降低熱阻問題，進而達到該裸晶上的熱量可迅速被該散熱單元帶離，大幅提升散熱效能。
本發明之上述目的及其結構與功能上的特性，將依據所附圖式之較佳實施例予以說明。
請參閱第1、2圖，係為本發明之裸晶的散熱結構之分解圖及放大示意圖，如圖所示，一種裸晶的散熱結構，係包括一散熱單元2及一裸晶3，該散熱單元2係為一散熱器、散熱基座、均溫板等具散熱之元件，其具有一第一側20及一第二側21，於該第一側20上形成有複數散熱鰭片200，於該第二側21凸設形成一接觸部210（即，接觸部210形成於散熱單元第二側21凸出處的表面上），該接觸部210一端係呈一微凸曲面態樣，於本實施例中，所述接觸部210與所述散熱單元2係以一體成形做說明，但並不限於此，使用者也可依照使用需求令該接觸部210及該散熱單元2為非一體成形，並且該接觸部210與該散熱單元2係選擇由銀、銅、鋁、鐵或其他高導熱材料所製成，該接觸部210與該散熱單元2可以是相同材質或不同材質，合先敘明。
所述裸晶3具有一上表面30及一下表面31，所述接觸部210一端與該上表面30相接觸貼合，並該上表面30係呈一微凹曲面態樣而得以與所述接觸部210之微凸曲面態樣相匹配，該下表面31則對應裝設於一基板4上。
續請參閱第2圖，本發明之散熱單元2及裸晶3的接觸面之間更形成有一微間隙（圖中未示），該微間隙對應塗佈設置一導熱塗層32，該導熱塗層32係為一導熱膏（Thermal grease）、導熱膠、導熱pad，而該導熱塗層32係用以更緊密填滿該微間隙以為了避免形成前述微間隙的產生而導致熱阻的產生。
因此，透過本發明此結構的設計，當該裸晶3開始工作時會產生熱量使得該裸晶3逐漸升溫，而由於裸晶3本身的材質及其製造過程等因素，會使該裸晶3在高溫狀態下產生形變，即，該裸晶3上表面30的中央處產生形變逐漸下凹而呈現一微凹曲面態樣，此時，透過該散熱單元2的接觸部210一端之結構係呈一微凸曲面態樣，而微凸曲面態樣與微凹曲面態樣的形狀係完全相匹配，得以令該接觸部210與該裸晶3的上表面30完全相接觸貼附，如此一來，可改善習知散熱單元的接觸界面呈平面狀與形變後的裸晶上表面之間相接觸貼合時產生的間隙而導致熱阻問題，本發明有效改善習知結構的熱阻問題，進而達到該裸晶3上的熱量可被該散熱單元2迅速帶離，大幅提升散熱效能。
需注意的是，由於該裸晶3上表面30所產生的形變（微凹曲面態樣）非常微小，其形變量通常以微米（
㎛）為單位量級，因此形變的彎曲弧度係介於50
㎛～70
㎛，而本發明所表示之圖式係以放大數倍進行說明，如此得以更加清楚明瞭本發明之結構設計，該散熱單元2接觸部210的微凸曲面態樣之彎曲弧度也是相當微小，另外，由於為微米（
㎛）量級的彎曲弧度，故該散熱單元2之第二側21係通常選擇利用研磨加工方式令該接觸部210呈一微凸曲面態樣，然而，微凸曲面態樣的製造方式並不限於研磨加工，也可利用CNC加工、刨削加工或其他加工方式，合先敘明。
以上所述，本發明相較於習知具有下列優點：
1.大幅減少熱阻問題；
2.大幅提升散熱效能。
以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，當不能限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請範圍所作之均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍。
2:散熱單元
20:第一側
200:散熱鰭片
21:第二側
210:接觸部
3:裸晶
30:上表面
31:下表面
32:導熱塗層
4:基板
第1圖係為本發明裸晶的散熱結構之分解圖；
第2圖係為本發明裸晶的散熱結構之放大示意圖。
2:散熱單元
20:第一側
200:散熱鰭片
21:第二側
210:接觸部
3:裸晶
30:上表面
31:下表面
4:基板
Claims (7)
- 一種裸晶的散熱結構，係包括： 一散熱單元，具有一第一側及一第二側，於該第二側凸設形成一接觸部，該接觸部一端係呈一微凸曲面；及 一裸晶，具有一上表面及一下表面，所述接觸部一端與該上表面相接觸貼合，並該上表面係呈一微凹曲面以與所述接觸部之微凸曲面相匹配。
- 如請求項1所述之裸晶的散熱結構，其中所述散熱單元及裸晶間更形成一微間隙，該微間隙塗設一導熱塗層。
- 如請求項1所述之裸晶的散熱結構，其中所述接觸部與所述散熱單元係為一體成形或非一體成形其中任一。
- 如請求項1所述之裸晶的散熱結構，其中所述微凸曲面及微凹曲面之彎曲弧度係介於0.05mm～0.07mm。
- 如請求項1所述之裸晶的散熱結構，其中所述散熱單元更形成有複數散熱鰭片，該等散熱鰭片係間隔排列於所述第一側上。
- 如請求項1所述之裸晶的散熱結構，其中所述裸晶之下表面係對應裝設於一基板上。
- 如請求項1所述之裸晶的散熱結構，其中所述散熱單元之接觸部係透過研磨加工方式令該接觸部一端呈一微凸曲面。
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| TW200612810A (en) * | 2004-10-13 | 2006-04-16 | Mitac Int Corp | Heat radiator |
| US20190378810A1 (en) * | 2016-11-21 | 2019-12-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device |
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- 2020-01-03 TW TW109100176A patent/TWI711135B/zh active
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