均溫板技術的案例
臺積電、榮億精密針對封裝和均溫板取得高效散熱解決方案專利
來源 | 金融界
1：臺積電取得集成電路封裝專利，該技術能提供包含導熱層的高效散熱解決方案
金融界2023年12月2日消息，據國家知識產權局公告，臺灣積體電路制造股份有限公司取得一項名為“集成電路封裝”，授權公告號CN220121823U，申請日期為2023年5月。
專利摘要顯示，本實用新型提供一種集成電路封裝，包括：封裝襯底；中介層，具有鍵合至封裝襯底的第一側；第一管芯，鍵合至中介層的第二側，所述第二側與所述第一側相對；環，位于封裝襯底上，其中所述環環繞第一管芯及中介層；模制化合物，設置于所述環與第一管芯之間，其中模制化合物與所述環實體接觸；以及多個導熱層，位于模制化合物及第一管芯之上且與模制化合物及第一管芯實體接觸，其中模制化合物設置于所述多個導熱層與所述環之間。
2：榮億精密取得三維均溫板專利，提高散熱效率
浙江榮億精密機械股份有限公司取得一項名為“一種應用擴散焊的三維均溫板“，授權公告號CN220123339U，申請日期為2023年6月。
專利摘要顯示，本實用新型公開了一種應用擴散焊的三維均溫板，該技術通過底板與電路板連接，采用高分子擴散焊工藝將多個散熱板反向交錯焊接在一起形成散熱部，進而焊接于安裝槽底部，形成嵌套的第一流道和第二流道，以及通過定位孔壓合焊接的第三流道，簡化了工藝流程并節約了生產成本。通過向這些流道內通入液冷水，可以有效地將熱量傳導出去，實現了散熱效果好并且散熱效率高的效果。
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★ 平臺聲明
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展開 《從零開始學散熱》：熱管和均溫板
在這種需求下，熱管和均溫板應運而生。
熱管和均溫板的特點和典型應用
熱管（Heatpipe）和均溫板（Vapor Chamber，簡稱VC）在高功率或高集成度電子產品中應用廣泛。當使用得當時，它可以被簡單地理解為一個導熱系數非常高的部件。不難理解，熱管和VC可以有效消除擴散熱阻。
熱管最常見的應用實例就是鑲嵌在散熱器中，將芯片的熱量充分均攤在散熱器基板或翅片上。如左下圖所示，當芯片發出的熱量經由導熱界面材料傳遞到散熱器上后，由于熱管導熱系數極高，熱量可以以極低的熱阻沿熱管傳播。此時，熱管又與散熱器翅片相連，熱量便可以更有效地通過整個散熱器散失到空氣當中。右下圖是基板中鑲嵌熱管的散熱器。當芯片發熱面積相對較小時，直接傳遞到散熱器的基板，會使得基板溫度分布具備較大的不均勻性。加裝熱管后，由于熱管導熱系數很高，便可以有效緩解溫度的不均勻性，提高散熱器的散熱效率。
圖1 熱管散熱器
熱管的另一種應用場景是熱量的高效轉移。這種設計在筆記本中非常常見。具體的設計起因是：芯片發熱的地方，沒有足夠的空間安裝散熱器，而在產品的另外較遠處，有相關空間可以安裝散熱強化部件。這時，可以用熱管將芯片發出的熱量轉移到合適的空間處進行散熱。
圖2 熱管充當“熱量轉移橋”
VC均溫板的使用相對單純很多，因為均溫板不能像熱管那樣靈活彎曲。但當芯片熱量非常集中時，均溫板的優勢就可以體現出來。這是因為，均溫板就類似一個“拍扁”的熱管，它可以將熱量非常順暢地均布到整個板面上。而使用熱管鑲嵌基板的設計，那些不被熱管覆蓋的“盲區”仍會存在較大的擴散熱阻。
圖3 基板鑲嵌熱管時出現的均熱“盲區”
當芯片熱量非常集中時，這些盲區有時會導致非常明顯的溫差。
展開 北大南昌院：極端條件下高性能均熱板與微流道散熱技術研究新突破
同時聯合實驗室正開展高性能超薄均熱板、超薄柔性均熱板、陶瓷微通道散熱器、硅基微通道散熱器、硅基均熱板及陶瓷均熱板的研制，產品可廣泛運用于5G微型基站、便攜式移動設備及相控雷達等領域。除此之外，聯合實驗室還在積極探索利用3D打印技術研制微流控芯片，以實現高均一性、高通量載藥微球的制備。
圖1 超高精密3D打印機
均熱板在電子設備，如數據中心服務器、高性能計算系統、電動汽車電池管理系統及5G智能手機等，應用前景非常廣闊。超薄/柔性均熱板具有超薄、柔性及高效散熱的特點，在國內智能手機領域有43億元市場規模。
目前聯合實驗室正致力于高性能超薄/柔性均熱板技術創新性研發，追求打造更薄、更輕且傳熱性能更好的產品，如圖2-3所示。
圖2 超薄均熱板
圖3 超薄柔性均熱板
同時也正在積極研制硅基及陶瓷均熱板，如圖4所示，旨在擴展均熱板產品系列，以滿足多樣化的市場需求。 研發團隊采用了先進的3D打印技術，精確控制吸液芯與支撐柱多孔管芯結構的一體成型。 這種創新設計確保了吸液芯的卓越散熱效果，能大幅度提升了產品的散熱性能。 同時還引入了表面金屬化處理，不僅確保產品具有出色的穩定性，還賦予了產品抗老化、耐腐蝕等顯著特點。 通過這一系列的技術革新及設計優化，聯合實驗室致力于引領行業潮流，為客戶提供更優質、更前沿的產品和服務。
圖4 硅基均熱板和陶瓷均熱板
微通道散熱器因其卓越的熱管理性能，在相控陣雷達系統中得到廣泛應用，尤其在軍事、航空和航天領域展現出巨大潛力。據前瞻產業研究院的報告預測，該市場規模有望在2025年增長到67億元人民幣。
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