【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及芯片散热，具体涉及基于热二极管的热管理系统。
技术介绍
1、随着电子芯片的尺寸不断缩小、功耗不断地升高，使得电子芯片的热流密度大幅提高并且导致电子芯片的发热量骤增，在2008年的时候芯片级别的热流密度已接100w/cm2，现在一些大功率传感芯片和大规模集成电路电子芯片的热流密度已经达到了1000w/cm2。这种高热流密度会对芯片本身的工作温度造成影响，如果芯片的工作温度过高会影响芯片的使用寿命，严重的甚至会使芯片损坏。此外高热流密度的芯片还会影响其他电子器件的工作温度，如果没有足够的散热，电子元器件会超过所需的温度水平，同样产生严重后果。有相关研究表明，器件的工作温度每上升10℃，失效率会增加1倍，当器件的工作温度在80℃时，器件的性能会下降5％左右。由此可见，实现更高的散热效率不仅对电子芯片本身有着积极影响，而且对电子芯片应用可靠性意义也十分重大。在新的发展时期，高性能意味着更大的功率，无法避免的会产生大量热量从而影响芯片的性能，并且不同使用条件下的散热问题不能用一种方法简单解决，必须具体问题具体分析，于是不同情况下的芯片散热问题的解决迫在眉睫。因此，对芯片散热技术进行优化研究，并对当下的散热方式加以创新调整对于保障电子芯片的稳定运行至关重要。
2、现有的芯片热管理冷却系统技术中存在缺陷有：
3、1、基于现阶段电子芯片的综合性能越来越高、电子器件集成度日益增大、电子芯片越来越小型化，电子芯片工作过程中所呈现出的热流密度同样大幅提升，在更高的温度下，物质的化学活性更高，性质变得更加不稳定，芯
4、2、现有的中国专利cn 115050712公开了一种芯片封装技术，“本专利技术涉及芯片封装
，尤其涉及一种芯片散热装置，该芯片散热装置包括：基板、第一悬臂梁、第二悬臂梁和空气通道；所述空气通道的第一开口和第二开口均设置在所述基板的上表面，所述空气通道设置在所述基板的内部；所述第一悬臂梁设置在所述第一开口上，所述第二悬臂梁设置在所述第二开口上。该芯片散热装置构建了三维芯片的散热结构，有利于散热结构和多芯片的集成，提高芯片的散热效率，在保障三维芯片中的多芯片的散热效率的条件下，不影响芯片的性能和利用率。”然而上述公开专利的冷却效果十分有限已经远远不能满足当下芯片的散热要求，并且对于恶劣环境条件下的散热能力不能保证，因此有必要设计出多种不同体系的热二极管来适应不同条件下的情况，来增强芯片的散热能力。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决上述技术问题，而提出的基于热二极管的热管理系统，通过在广泛的芯片热管理系统中加入以不同体系材料或结构为主的热二极管为系统的辅助冷却系统，以达到缓解芯片的散热压力，提高芯片的工作性能的目的。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：基于热二极管的热管理系统，该热管理系统以不同体系的材料为主的热二极管组成的散热系统，包括依次连接的芯片、热二极管和外层封装，所述芯片的内部热量通过热二极管向外散热至外层封装，而外界热量由于热二极管的单向导热性质使得外层封装中的热量难以从热二极管中通过，从而促进芯片或其他产品热量散发。
3、其中，此处以热二极管为冷却途径，通过不同体系的材料或结构进行散热处理的方式，使得热量能够单向传导，可以使得高温区域热量单向传导到低温区域。热二极管一般安装在需要散热的装置与散热装置之间。
4、优选的，所述的热二极管，通过不同体系的材料或结构制作的包括以下部分：1)蒸发/冷凝结构；2)构造不对称纳米几何结构的多孔结构；3)具有热导率的温度依赖性的相变材料。
5、优选的，所述的热二极管为蒸发/冷凝结构，所述热二极管包括芯片散热片、热二极管散热片、蒸发段、冷凝段和金属框架；所述芯片散热片置于金属框架的底端，蒸发段位于金属框架的底端，冷凝段位于金属框架的顶端，热二极管散热片置于金属框架的顶端外部，热二极管散热片通过金属框架与芯片散热片连接。
6、其中，蒸发/冷凝热二极管，其位置安装在芯片散热片上。
7、通过采用上述技术方案：此处通过液体在蒸发段吸收热量不断蒸发然后通过绝热段到达冷凝段实现冷凝成液体后经过绝热段重新进入蒸发段的一个循环，不断循环往复带走热量。并在冷凝段内添加了导热板，增加了导热面积，加快液体以及气体对于热量的吸收及释放。使得热量不断的被吸收，加快散热的速率，并且这种散热是单向散热的，不会使得特殊环境下的高温进入到芯片的内部，提高芯片的散热效率。
8、优选的，所述热二极管为不对称纳米几何结构的多孔结构，不对称纳米几何结构的多孔结构的热二极管为在芯片蓝宝石或sci衬底下方放置单向导热材料，在单向导热材料的下方封装外层封装；在芯片蓝宝石或sci衬底的上方依次设置有n-氮化镓、多量子阱、p-氮化镓、透明接触层、p电极，n-gan上设置有n电极。
9、其中，构造不对称几何结构形状的材料为主的热二极管，其位置是在芯片的外层封装与芯片主体之间。这样在原有的基础上不影响原来的散热，并增强单向传热热效果。
10、通过采用上述技术方案：此处使用不对称纳米几何结构形状，使得局部不同方向的材料的热导率发生改变。构造出梯度孔，使得热量传导从芯片内部到单向导热层即热二极管再到外层封装结构中再传到外界，此过程中大孔端向小孔端热量传导不受太大影响，而小孔端反向向大孔段传导热量会损失较多热量，从而实现热二极管功能单向导热。
11、优选的，所述热二极管为具有热导率的温度依赖性的相变材料，在蓝宝石或sci衬底下放置热导率随温度升高而升高的相变材料，随后放置热导率随温度升高而降低的相变材料，最后再下方封装外层封装。
12、其中，以使用热导率的温度依赖性的材料为主的热二极管的位置安置在芯片的外层封装及芯片主体之间。
13、通过采用上述技术方案：通过在芯片的外层封装中使用不同的热导率具有温度依赖性的相关的各种相变材料，包括正热导率依赖或是负热导率依赖的，使得内部热量高时热导率增加，更容易散出热量，而此时外部温度较低，外部材料热导率依然处于较高状态，使得热量易散出，而内部热量较低时热导率较低，外部温度较高，使得热导率随温度升高而降低的材料热导率较低，从而使得外部热量难以进入。
14、优选的，热导率具有温度依赖性的相变材料包括但不限于聚乙二醇、高级脂肪烃类(正十六烷、正十八烷、石蜡等)、脂肪酸及其酯类(硬脂酸、棕榈酸等)、结晶水合盐类(na2so4·10h2o、mn(no3)2·6h2o等)、熔融盐类(lif、naf、caf2等)、金属及合金类(铅-锡合金等)和高分子类(聚乙二醇等)等各种相变材料。
15、与现有技术相比，本专利技术的有有益效果是：
16、1、本专利技术通过现有的芯片热管理系统里面加入不同体系的热二极管来促进芯片散热方本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于热二极管的热管理系统，其特征在于，包括依次连接的芯片(101)、热二极管(102)和外层封装(103)，所述芯片(101)的内部热量通过热二极管(102)向外散热至外层封装(103)。
2.根据权利要求1所述的基于热二极管的热管理系统，其特征在于，所述热二极管(102)为蒸发/冷凝结构、不对称纳米几何结构的多孔结构或具有热导率的温度依赖性的相变材料。
3.根据权利要求2所述的基于热二极管的热管理系统，其特征在于，所述热二极管(102)为蒸发/冷凝结构，所述热二极管(102)包括芯片散热片(401)、热二极管散热片(402)、蒸发段(403)、冷凝段(404)和金属框架(405)；所述芯片散热片(401)置于金属框架(405)的底端，蒸发段(403)位于金属框架(405)的底端，冷凝段(404)位于金属框架(405)的顶端，热二极管散热片(402)置于金属框架(405)的顶端外部，热二极管散热片(402)通过金属框架(405)与芯片散热片(401)连接。
4.根据权利要求2所述的基于热二极管的热管理系统，其特征在于，所述热二极管(102)
5.根据权利要求4所述的基于热二极管的热管理系统，其特征在于，所述热二极管(102)为具有热导率的温度依赖性的相变材料，在蓝宝石或sci衬底(503)下放置热导率随温度升高而升高的相变材料(701)，随后放置热导率随温度升高而降低的相变材料(702)，最后再下方封装外层封装(501)。
6.根据权利要求5中所述的基于热二极管的热管理系统，其特征在于，所述热导率随温度升高而升高的相变材料(701)或热导率随温度升高而降低的相变材料(702)包括聚乙二醇、高级脂肪烃类、脂肪酸及其酯类、结晶水合盐类、熔融盐类、金属及合金类和高分子类相变材料。
...【技术特征摘要】
1.基于热二极管的热管理系统，其特征在于，包括依次连接的芯片(101)、热二极管(102)和外层封装(103)，所述芯片(101)的内部热量通过热二极管(102)向外散热至外层封装(103)。
2.根据权利要求1所述的基于热二极管的热管理系统，其特征在于，所述热二极管(102)为蒸发/冷凝结构、不对称纳米几何结构的多孔结构或具有热导率的温度依赖性的相变材料。
3.根据权利要求2所述的基于热二极管的热管理系统，其特征在于，所述热二极管(102)为蒸发/冷凝结构，所述热二极管(102)包括芯片散热片(401)、热二极管散热片(402)、蒸发段(403)、冷凝段(404)和金属框架(405)；所述芯片散热片(401)置于金属框架(405)的底端，蒸发段(403)位于金属框架(405)的底端，冷凝段(404)位于金属框架(405)的顶端，热二极管散热片(402)置于金属框架(405)的顶端外部，热二极管散热片(402)通过金属框架(405)与芯片散热片(401)连接。
4.根据权利要求2所述的基于热二极管的热管理系统，其特征在于，所述热二极...
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