用于BGA封装芯片的自动控温设备的制作方法

用于bga封装芯片的自动控温设备
技术领域
1.本发明属于bga封装芯片技术领域，涉及一种用于bga封装芯片的自动控温设备。


背景技术：

2.随着集成电路技术的发展，对集成电路的封装要求更加严格。这是因为封装技术关系到产品的功能性，当ic的频率超过100mhz时，传统封装方式可能会产生所谓的“crosstalk”现象，而且当ic的管脚数大于208pin时，传统的封装方式有其困难度。因此，除使用qfp封装方式外，现今大多数的高脚数芯片皆转而使用bga(ball grid array package)封装技术。bga一出现便成为cpu、主板上南/北桥芯片等高密度、高性能、多引脚封装的最佳选择。
3.现目前bga封装芯片在工作时也会产生大量的热量，而传统还是依赖于风扇散热模式，这种模式设计、安装相对简单，散热效果好，通常都是在芯片开始工作时风扇就会自动启动，对其进行散热降温，但是芯片只有在工作一段时间后才会发出较多的热量，而且在冬季或者低温环境使用过程中，到达需要降温的条件则比正常情况下需要的时间更长，而短时间工作也无需利用风扇进行降温，这就传统风扇随着芯片的工作同时启动的模式，会直接增加不必要的能耗，同时也会大大降低风扇的使用寿命，以及加速空气流通，导致灰尘容易堆积，对芯片造成一定的影响，因此我们提出了一种用于bga封装芯片的自动控温设备，用于解决上述所提出的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明为了解决传统散热模式会直接增加不必要的能耗，同时也会大大降低风扇的使用寿命，以及加速空气流通，导致灰尘容易堆积的问题，提供一种用于bga封装芯片的自动控温设备。
5.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：包括用于承载固定芯片本体的基座；
6.防护壳体，固定连接在基座的顶部并将芯片本体罩设在内；
7.两个散热风扇，对称固定连接在防护壳体的顶部内壁，用于给芯片本体进行散热；
8.控温机构，设于防护壳体内，利用芯片本体所散热量对两个散热风扇进行自动启停控制，实现降温效果；
9.两组散热孔，分别设于防护壳体的两侧，便于空气的流通；
10.多个安装孔，呈环形均布在基座的顶部，且位于防护壳体的外侧。
11.进一步，所述控温机构包括固定连接在防护壳体内壁的固定环，固定环的内壁呈环形等距固定连接有多个连接管，多个连接管相互延伸靠近的一端固定连通有同一个活塞筒，活塞筒的内部滑动连接有位于连接管上方的活塞，多个连接管内以及活塞筒位于活塞下方的空间内均加入有膨胀液。
12.进一步，所述膨胀液由液态二氧化氮与液态四氧化二氮混合制成。
13.进一步，所述控温机构还包括固定连接在防护壳体顶部内壁的安装箱，且活塞筒
的顶部与安装箱的底部固定连接，活塞的顶部固定连接有活塞杆，活塞杆的顶端延伸至安装箱的内部并固定连接有顶块，活塞杆的外壁套设有第一弹簧，第一弹簧的顶端与顶块的底部固定连接，第一弹簧的底端与安装箱的底部内壁固定连接。
14.进一步，所述安装箱相互远离的一侧内壁对称设有两个弹性开关，两个弹性开关分别与两个散热风扇电线连接，安装箱的内部对称设有两组分别用于控制两个弹性开关开启的触碰组件，且两组触碰组件均与顶块传动配合。
15.进一步，所述触碰组件包括固定连接在安装箱内部上方的固定板，固定板的内部对称滑动贯穿有两个滑杆，两个滑杆的一端固定连接有同一个位于顶块斜上方的斜板，斜板远离顶块的一侧固定连接有推杆，推杆的另一端滑动贯穿固定板的一侧并固定连接有挤压块，且挤压块与弹性开关位置高度相对应，推杆的外壁套设有第二弹簧，第二弹簧的两端分别与挤压块与固定板相互靠近的一侧固定连接，两个滑杆远离斜板的一端均固定连接有限位块。
16.进一步，所述斜板的底部固定连接有活动块，安装箱的内部下方对称固定连接有两个横板，横板的顶部贯穿滑动连接有卡杆，卡杆的顶端与活动块的底部远离活塞杆的一侧相抵触，卡杆的外壁套设有压缩弹簧，压缩弹簧的两端分别与卡杆的外壁和横板的顶部固定连接，卡杆的外壁固定连接有l型杆，两个l型杆的顶端固定连接有同一个套设在活塞杆外侧的活动环，且活动环的顶部与顶块的底部相抵触，活动块的底部靠近活塞杆的一侧设有与卡杆顶端卡接配合的卡槽。
17.进一步，多个所述连接管的外壁均设有若干导热翅片。
18.进一步，所述防护壳体的顶部内壁对称固定连接有两个透风罩体，且两个透风罩体分别将两个散热风扇罩设在内。
19.进一步，所述防护壳体相互远离的一侧内壁均固定连接有防尘罩，且防尘罩与散热孔相对应。
20.本发明的有益效果在于：
21.1、本发明所公开的用于bga封装芯片的自动控温设备，通过导热翅片能够将芯片本体工作时散发的热量先吸收进连接管内对内部的膨胀液进行加热，膨胀液受热开始膨胀，体积增大，进而推动活塞向上移动，同时通过活塞杆带动顶块向上移动并推动两个斜板向相互远离的方向进行水平移动，斜板通过推杆带动挤压块水平移动并与相邻的弹性开关相抵触，进而触发散热风扇开启，实现对芯片本体的自动降温效果；
22.2、本发明所公开的用于bga封装芯片的自动控温设备，通过斜板的移动能够同时带动活动块移动，当卡杆与卡槽对应时，在压缩弹簧的弹性作用下带动卡杆向上移动并卡进卡槽内，实现对活动块的限位效果，进而实现对挤压块的制动，使挤压块始终与弹性开关保持抵触开启状态，使散热风扇保持持续的散热效果；
23.3、本发明所公开的用于bga封装芯片的自动控温设备，通过散热风扇的启动同时对膨胀液开始逐渐降温，而膨胀液降温后体积开始逐渐缩小，而活塞、活塞杆以及顶块在第一弹簧的弹性作用下开始向下复位，由于顶块在下降过程中芯片本体处于降温阶段，并没有立马恢复常温状态，所以在顶块下降过程中，散热风扇始终处于开启状态，保证有效的散热；
24.4、本发明所公开的用于bga封装芯片的自动控温设备，通过顶块下移至最底端也
就是膨胀液恢复至常温状态后，会向下推动活动环，并通过l型杆带动卡杆向下移动，使卡杆脱离与卡槽的卡接，此时挤压块、推杆以及斜板在第二弹簧的弹性作用下开始复位，使挤压块脱离与弹性开关的抵触，弹性开关自动复位，实现对散热风扇的自动关闭效果。
25.本发明通过膨胀液随着芯片的升温和降温进行体积的相应变化，以此来控制散热风扇的自动开启和关闭，无需在芯片工作时就自动启动散热风扇，不仅达到了控温效果，还能降低能耗，提高风扇的使用寿命，同时，减少空气的流动，还能防止灰尘的大量堆积，也对芯片起到一定的保护作用。
26.本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
27.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
28.图1为本发明用于bga封装芯片的自动控温设备的整体结构立体图；
29.图2为本发明用于bga封装芯片的自动控温设备的整体结构主视剖视图；
30.图3为本发明用于bga封装芯片的自动控温设备图2的整体结构进一步剖视图；
31.图4为本发明用于bga封装芯片的自动控温设备图3的局部结构示意图；
32.图5为本发明用于bga封装芯片的自动控温设备图4的局部结构示意图；
33.图6为本发明用于bga封装芯片的自动控温设备的整体结构俯视剖视图；
34.图7为本发明用于bga封装芯片的自动控温设备的连接管与活塞筒连接结构立体图；
35.图8为本发明用于bga封装芯片的自动控温设备的活塞筒与安装箱连接结构立体图；
36.图9为本发明用于bga封装芯片的自动控温设备的安装箱内部结构立体图；
37.图10为本发明用于bga封装芯片的自动控温设备图9的局部结构立体图；
38.图11为本发明用于bga封装芯片的自动控温设备的触发散热风扇启动状态结构示意图。
39.附图标记：1、基座；2、防护壳体；3、芯片本体；4、安装箱；5、固定环；6、连接管；7、活塞筒；8、膨胀液；9、透风罩体；10、活塞；11、活塞杆；12、顶块；13、第一弹簧；14、散热风扇；15、弹性开关；16、导热翅片；17、固定板；18、滑杆；19、斜板；20、限位块；21、推杆；22、挤压块；23、第二弹簧；24、活动块；25、卡槽；26、横板；27、卡杆；28、l型杆；29、活动环；30、压缩弹簧；31、散热孔；32、防尘罩；33、安装孔。
具体实施方式
40.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离
本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
41.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
42.本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
43.实施例一
44.如图1-图11所示，用于bga封装芯片的自动控温设备，包括用于承载固定芯片本体3的基座1、防护壳体2、两个散热风扇14、两组散热孔31、多个安装孔33；防护壳体2固定连接在基座1的顶部并将芯片本体3罩设在内；两个散热风扇14对称固定连接在防护壳体2的顶部内壁，用于给芯片本体3进行散热；两组散热孔31分别设于防护壳体2的两侧，便于空气的流通；多个安装孔33呈环形均布在基座1的顶部，且位于防护壳体2的外侧。
45.本发明中，该控温设备还包括设于防护壳体2内的控温机构，能够利用芯片本体3所散热量对两个散热风扇14进行自动启停控制，实现降温效果；控温机构包括固定连接在防护壳体2内壁的固定环5，固定环5的内壁呈环形等距固定连接有多个连接管6，多个连接管6相互延伸靠近的一端固定连通有同一个活塞筒7，活塞筒7的内部滑动连接有位于连接管6上方的活塞10，多个连接管6内以及活塞筒7位于活塞10下方的空间内均加入有膨胀液8。膨胀液8采用具有热胀冷缩特性的流动液体，即受热体积增加，降温体积缩小的液体，当芯片本体3工作产生热量后，膨胀液8吸收热量体积逐渐增大，能够推动活塞10向上滑动，当芯片本体3停止工作或防护壳体2内温度随着散热风扇14的启动进行降温后，膨胀液8体积开始收缩并恢复至初始状态。
46.本发明中，膨胀液8由液态二氧化氮与液态四氧化二氮混合制成。二氧化氮和四氧化二氮的化学反应方程式为2no2＝n2o4，且二氧化氮和四氧化二氮可以相互转化，当两种物质受热时会向方程式左边移动，即液态二氧化氮含量增多，体积加大，推动活塞10移动，降温时会向方程式右边移动，即液态四氧化二氮增多，体积减小。
47.其中液态二氧化氮与液态四氧化二氮混合的液体实验视频可以参考以下网址：https://www.bilibili.com/video/bv16u4y127tg/？spm_id_from＝333.788.recommend_more_video.2，该网址所提供的实验视频采用增大压强的方式改变混合液的体积，与受热改变体积为相同原理，都是两者之间的逆向转换。
48.本发明中，控温机构还包括固定连接在防护壳体2顶部内壁的安装箱4，且活塞筒7的顶部与安装箱4的底部固定连接，活塞10的顶部固定连接有活塞杆11，活塞杆11的顶端延伸至安装箱4的内部并固定连接有顶块12，活塞杆11的外壁套设有第一弹簧13，第一弹簧13
的顶端与顶块12的底部固定连接，第一弹簧13的底端与安装箱4的底部内壁固定连接。当活塞10受膨胀液8的膨胀向上移动时，能够带动顶块12向上移动并拉伸第一弹簧13，当膨胀液8受冷体积缩小后，活塞10能够在第一弹簧13的弹性作用力向下移动复位。
49.本发明中，安装箱4相互远离的一侧内壁对称设有两个弹性开关15，两个弹性开关15分别与两个散热风扇14电线连接，安装箱4的内部对称设有两组分别用于控制两个弹性开关15开启的触碰组件，且两组触碰组件均与顶块12传动配合。当顶块12向上移动时，能够推动触碰组件进行移动并触发弹性开关15开启，进而能够打开散热风扇14对芯片本体3进行散热降温。
50.本发明中，触碰组件包括固定连接在安装箱4内部上方的固定板17，固定板17的内部对称滑动贯穿有两个滑杆18，两个滑杆18的一端固定连接有同一个位于顶块12斜上方的斜板19，斜板19远离顶块12的一侧固定连接有推杆21，推杆21的另一端滑动贯穿固定板17的一侧并固定连接有挤压块22，且挤压块22与弹性开关15位置高度相对应，推杆21的外壁套设有第二弹簧23，第二弹簧23的两端分别与挤压块22与固定板17相互靠近的一侧固定连接，两个滑杆18远离斜板19的一端均固定连接有限位块20。当顶块12随着活塞杆11向上移动时，能够与斜板19的斜面相抵触，并推动斜板19水平移动，同时带动推杆21移动并拉伸第二弹簧23，进而推动挤压块22移动并与弹性开关15相抵触，实现对散热风扇14的自动开启。
51.实施例二
52.本实施例作为上一实施例的进一步改进：如图1-图11所示，用于bga封装芯片的自动控温设备，包括用于承载固定芯片本体3的基座1、防护壳体2、两个散热风扇14、两组散热孔31、多个安装孔33；防护壳体2固定连接在基座1的顶部并将芯片本体3罩设在内；两个散热风扇14对称固定连接在防护壳体2的顶部内壁，用于给芯片本体3进行散热；两组散热孔31分别设于防护壳体2的两侧，便于空气的流通；多个安装孔33呈环形均布在基座1的顶部，且位于防护壳体2的外侧。
53.本发明中，该控温设备还包括设于防护壳体2内的控温机构，能够利用芯片本体3所散热量对两个散热风扇14进行自动启停控制，实现降温效果；控温机构包括固定连接在防护壳体2内壁的固定环5，固定环5的内壁呈环形等距固定连接有多个连接管6，多个连接管6相互延伸靠近的一端固定连通有同一个活塞筒7，活塞筒7的内部滑动连接有位于连接管6上方的活塞10，多个连接管6内以及活塞筒7位于活塞10下方的空间内均加入有膨胀液8。膨胀液8采用具有热胀冷缩特性的流动液体，即受热体积增加，降温体积缩小的液体，当芯片本体3工作产生热量后，膨胀液8吸收热量体积逐渐增大，能够推动活塞10向上滑动，当芯片本体3停止工作或防护壳体2内温度随着散热风扇14的启动进行降温后，膨胀液8体积开始收缩并恢复至初始状态。
54.本发明中，膨胀液8由液态二氧化氮与液态四氧化二氮混合制成。二氧化氮和四氧化二氮的化学反应方程式为2no2＝n2o4，且二氧化氮和四氧化二氮可以相互转化，当两种物质受热时会向方程式左边移动，即液态二氧化氮含量增多，体积加大，推动活塞10移动，降温时会向方程式右边移动，即液态四氧化二氮增多，体积减小。
55.其中液态二氧化氮与液态四氧化二氮混合的液体实验视频可以参考以下网址：https://www.bilibili.com/video/bv16u4y127tg/？spm_id_from＝333.788.recommend_more_video.2，该网址所提供的实验视频采用增大压强的方式改变混合液的体积，与受热
改变体积为相同原理，都是两者之间的逆向转换。
56.本发明中，控温机构还包括固定连接在防护壳体2顶部内壁的安装箱4，且活塞筒7的顶部与安装箱4的底部固定连接，活塞10的顶部固定连接有活塞杆11，活塞杆11的顶端延伸至安装箱4的内部并固定连接有顶块12，活塞杆11的外壁套设有第一弹簧13，第一弹簧13的顶端与顶块12的底部固定连接，第一弹簧13的底端与安装箱4的底部内壁固定连接。当活塞10受膨胀液8的膨胀向上移动时，能够带动顶块12向上移动并拉伸第一弹簧13，当膨胀液8受冷体积缩小后，活塞10能够在第一弹簧13的弹性作用力向下移动复位。
57.本发明中，安装箱4相互远离的一侧内壁对称设有两个弹性开关15，两个弹性开关15分别与两个散热风扇14电线连接，安装箱4的内部对称设有两组分别用于控制两个弹性开关15开启的触碰组件，且两组触碰组件均与顶块12传动配合。当顶块12向上移动时，能够推动触碰组件进行移动并触发弹性开关15开启，进而能够打开散热风扇14对芯片本体3进行散热降温。
58.本发明中，触碰组件包括固定连接在安装箱4内部上方的固定板17，固定板17的内部对称滑动贯穿有两个滑杆18，两个滑杆18的一端固定连接有同一个位于顶块12斜上方的斜板19，斜板19远离顶块12的一侧固定连接有推杆21，推杆21的另一端滑动贯穿固定板17的一侧并固定连接有挤压块22，且挤压块22与弹性开关15位置高度相对应，推杆21的外壁套设有第二弹簧23，第二弹簧23的两端分别与挤压块22与固定板17相互靠近的一侧固定连接，两个滑杆18远离斜板19的一端均固定连接有限位块20。当顶块12随着活塞杆11向上移动时，能够与斜板19的斜面相抵触，并推动斜板19水平移动，同时带动推杆21移动并拉伸第二弹簧23，进而推动挤压块22移动并与弹性开关15相抵触，实现对散热风扇14的自动开启。
59.本发明中，斜板19的底部固定连接有活动块24，安装箱4的内部下方对称固定连接有两个横板26，横板26的顶部贯穿滑动连接有卡杆27，卡杆27的顶端与活动块24的底部远离活塞杆11的一侧相抵触，卡杆27的外壁套设有压缩弹簧30，压缩弹簧30的两端分别与卡杆27的外壁和横板26的顶部固定连接，卡杆27的外壁固定连接有l型杆28，两个l型杆28的顶端固定连接有同一个套设在活塞杆11外侧的活动环29，且活动环29的顶部与顶块12的底部相抵触，活动块24的底部靠近活塞杆11的一侧设有与卡杆27顶端卡接配合的卡槽25。当斜板19位于初始状态时，卡杆27没有与卡槽25相卡接，且此时压缩弹簧30一直处于压缩状态，当顶块12向上移动并推动斜板19水平移动后，能够带动活动块24水平移动，当卡槽25与卡杆27相对应时，在压缩弹簧30的弹性作用下使得卡杆27与卡槽25相卡接，对活动块24起到制动的效果，进而对挤压块22持续保持对弹性开关15的触碰开启状态；也就说，膨胀液8在随着散热风扇14的启动后降温使体积缩小后，顶块12开始下移复位，在顶块12下移复位过程中散热风扇14仍然处于开启状态，保持持续的散热效果，当顶块12恢复至初始位置后，也就是温度降到常温状态后，顶块12会向下推动活动环29下移，并通过l型杆28带动卡杆27下移并脱离与卡槽25的卡接，此时活动块24随着斜板19开始复位，使挤压块22脱离对弹性开关15的抵触，进而实现对散热风扇14自动关闭的效果，同时能够保证防护壳体2内的温度恢复至常温状态。
60.实施例三
61.本实施例作为上一实施例的进一步改进：如图6、图7所示，本发明中，多个连接管6的外壁均设有若干导热翅片16。通过导热翅片16能够将芯片本体3散发的热量更加有效的
传导给膨胀液8，使膨胀液8能够快速有效地吸收热量发生反应。
62.实施例四
63.本实施例作为上一实施例的进一步改进：如图2、图3所示，本发明中，防护壳体2的顶部内壁对称固定连接有两个透风罩体9，且两个透风罩体9分别将两个散热风扇14罩设在内。通过透风罩体9能够对散热风扇14起到隔断防护的效果。
64.实施例五
65.本实施例作为上一实施例的进一步改进：如图2、图3所示，本发明中，防护壳体2相互远离的一侧内壁均固定连接有防尘罩32，且防尘罩32与散热孔31相对应。通过防尘罩32的设置能够对空气中的灰尘进行一定的过滤效果，进而提高对芯片本体3的防尘作用。
66.工作原理：当芯片本体3工作产生热量时，会通过导热翅片16将热量先吸收进连接管6内对内部的膨胀液8进行加热，膨胀液8受热开始膨胀，体积增大，进而推动活塞10向上移动，同时通过活塞杆11带动顶块12向上移动并推动两个斜板19向相互远离的方向进行水平移动，斜板19通过推杆21带动挤压块22水平移动并与相邻的弹性开关15相抵触，进而触发散热风扇14开启，实现对芯片本体3的降温效果。在斜板19移动过程中还同时带动活动块24移动，当卡杆27与卡槽25对应时，在压缩弹簧30的弹性作用下带动卡杆27向上移动并卡进卡槽25内，实现对活动块24的限位效果，进而实现对挤压块22的制动，使挤压块22始终与弹性开关15保持抵触开启状态，使散热风扇14保持持续的散热效果。当芯片本体3降温后，膨胀液8也会随着散热风扇14的启动开始逐渐降温，而膨胀液8降温后体积开始逐渐缩小，而活塞10、活塞杆11以及顶块12在第一弹簧13的弹性作用下开始向下复位，由于顶块12在下降过程中芯片本体3处于降温阶段，并没有立马恢复常温状态，所以在顶块12下降过程中，散热风扇14始终处于开启状态，保证有效的散热；当顶块12下移至最底端也就是膨胀液8恢复至常温状态后，会向下推动活动环29，并通过l型杆28带动卡杆27向下移动，使卡杆27脱离与卡槽25的卡接，此时挤压块22、推杆21以及斜板19在第二弹簧23的弹性作用下开始复位，使挤压块22脱离与弹性开关15的抵触，弹性开关15自动复位，实现对散热风扇14的自动关闭效果。
67.然而，如本领域技术人员所熟知的，散热风扇14的工作原理和接线方法是司空见惯的，其均属于常规手段或者公知常识，在此就不再赘述，本领域技术人员可以根据其需要或者便利进行任意的选配。
68.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。