BR112017024277B1 - Dispositivo de pacote sobre pacote (pop) compreendendo resfriador termoelétrico bidirecional - Google Patents

Dispositivo de pacote sobre pacote (pop) compreendendo resfriador termoelétrico bidirecional Download PDF

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Abstract

DISPOSITIVO DE PACOTE SOBRE PACOTE (POP) COMPREENDENDO RESFRIADOR TERMOELÉTRICO BIDIRECIONAL. Um dispositivo de pacote sobre pacote (PoP) inclui um primeiro pacote, um segundo pacote e um resfriador termoelétrico bidirecional (TEC). O primeiro pacote inclui um primeiro substrato e uma primeira matriz acoplada ao primeiro substrato. O segundo pacote é acoplado ao primeiro pacote. O segundo pacote inclui um segundo substrato e uma segunda matriz é acoplada ao segundo substrato. O TEC está localizado entre a primeira matriz e o segundo substrato. O TEC é adaptado para dissipar dinamicamente o calor para frente e para trás entre o primeiro pacote e o segundo pacote. O TEC é adaptado para dissipar o calor a partir da primeira matriz para a segunda matriz em um primeiro período de tempo. O TEC é adaptado ainda para dissipar o calor a partir da segunda matriz para a primeira matriz em um segundo período de tempo. O TEC é adaptado para dissipar o calor a partir da primeira matriz para a segunda matriz através do segundo substrato.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS
[0001] Este pedido reivindica prioridade para e o benefício do Pedido de Patente Não Provisional dos Estados Unidos N° 14/709.276 depositado no Escritório de Patentes e Marcas Comerciais dos Estados Unidos em 11 de maio de 2015 cujo teor integral é aqui incorporado mediante referência.
ANTECEDENTES Campo
[0002] Várias características se referem a um dispositivo de pacote sobre pacote (POP) que inclui um resfriador termoelétrico bidirecional (TEC).
Antecedentes
[0003] A Figura 1 ilustra um pacote de dispositivo integral 100 que inclui uma primeira pastilha 102 e um substrato de pacote 106. O substrato de pacote 106 inclui uma camada dielétrica e uma pluralidade de interligações 110. O substrato de pacote 106 é um substrato laminado. A pluralidade de interligações 110 inclui traços, elementos e/ou vias. A primeira pastilha 102 é acoplada ao substrato de pacote 106 através do primeiro conjunto de esferas de solda 112. O substrato de pacote 106 é acoplado ao PCB 108 através do segundo conjunto de esferas de solda 116. A Figura 1 também inclui um dissipador de calor 120 acoplado à pastilha 102. Um adesivo ou material de interface térmica pode ser usado para acoplar o dissipador de calor 120 à pastilha 102. Conforme mostrado na Figura 1, o dissipador de calor 120 é adaptado para dissipar o calor a partir da pastilha 102 para um ambiente externo. Observa- se que o calor pode ser dissipado a partir da pastilha em várias direções.
[0004] Um empecilho da configuração acima é que o dissipador de calor 120 é um dispositivo de dissipação de calor passivo. Assim, não há controle ativo de como o calor é dissipado. Isto é, o uso do dissipador de calor 120 não permite um controle dinâmico do fluxo de calor. Em segundo lugar, o uso do dissipador de calor 120 é aplicável apenas quando uma única pastilha é usada no pacote de dispositivos integrados. Atualmente, dispositivos móveis e/ou dispositivos que podem ser vestidos incluem muitas pastilhas, e assim são configurações mais complicadas que exigem gerenciamento de dissipação de calor e/ou térmica mais inteligente. Colocar um dissipador de calor em um dispositivo que inclui várias pastilhas não proporcionará gerenciamento térmico e/ou de dissipação de calor efetivo do dispositivo.
[0005] Portanto, há uma necessidade de um dispositivo que inclua várias pastilhas e um gerenciamento térmico efetivo do dispositivo, enquanto ao mesmo tempo atendendo às necessidades e/ou exigências dos dispositivos de computação móvel e/ou dos dispositivos de computação que podem ser vestidos.
SUMÁRIO
[0006] Várias características se referem a um dispositivo de pacote sobre pacote (PoP) que inclui um resfriador termoelétrico bidirecional (TEC).
[0007] Um primeiro exemplo proporciona um dispositivo de pacote sobre pacote (PoP) que inclui um primeiro pacote e um segundo pacote acoplado ao primeiro pacote. O primeiro pacote inclui um primeiro substrato, e uma primeira pastilha acoplada ao primeiro substrato. O segundo pacote inclui um segundo substrato, e uma segunda pastilha acoplada ao segundo substrato. O dispositivo de pacote sobre pacote (PoP) inclui também um resfriador termoelétrico bidirecional ((TEC) localizado entre a primeira pastilha e o segundo substrato, onde o TEC bidirecional é adaptado para dissipar dinamicamente o calor para frente e para trás entre o primeiro pacote e o segundo pacote.
[0008] Um segundo exemplo proporciona um dispositivo de pacote sobre pacote (PoP) que inclui um primeiro pacote e um segundo pacote acoplado ao primeiro pacote. O primeiro pacote inclui um primeiro substrato, e uma primeira pastilha acoplada ao primeiro substrato. O segundo pacote inclui um segundo substrato, e uma segunda pastilha acoplada ao segundo substrato. O dispositivo de pacote sobre pacote (PoP) também inclui um meio de transferência de calor bidirecional localizado entre a primeira pastilha e o segundo substrato, onde o meio de transferência de calor bidirecional é configurado para dissipar dinamicamente o calor para frente e para trás entre o primeiro pacote e o segundo pacote.
[0009] Um terceiro exemplo proporciona um método para gerenciamento térmico de um dispositivo de pacote sobre pacote (PoP). O método recebe uma primeira leitura de temperatura de uma primeira pastilha. O método recebe uma segunda leitura de temperatura de uma segunda pastilha. O método determina se a primeira leitura de temperatura da primeira pastilha é maior ou igual a uma primeira temperatura máxima da primeira pastilha. O método determina se a segunda leitura de temperatura da segunda pastilha é maior ou igual a uma segunda temperatura máxima da segunda pastilha. O método configura um resfriador termoelétrico bidirecional (TEC) para dissipar o calor a partir da primeira pastilha para a segunda pastilha quando (i) a primeira leitura de temperatura é maior ou igual à primeira temperatura máxima, e (ii) a segunda leitura de temperatura é menor do que a segunda temperatura máxima. O método configura o dissipador elétrico térmico bidirecional (TEC) para dissipar o calor a partir da segunda pastilha para a primeira pastilha quando (i) a segunda leitura de temperatura é maior ou igual à segunda temperatura máxima, e (ii) a primeira leitura de temperatura é inferior à primeira temperatura máxima.
[0010] Um quarto exemplo proporciona um meio de armazenamento legível por processador que compreende uma ou mais instruções para realizar gerenciamento térmico de um dispositivo de pacote sobre pacote (PoP), o qual quando executado por ao menos um circuito de processamento, faz com que o pelo menos um circuito de processamento determine se a primeira leitura de temperatura da primeira pastilha é maior ou igual a uma primeira temperatura máxima da primeira pastilha; determine se a segunda leitura de temperatura da segunda pastilha é maior ou igual a uma segunda temperatura máxima da segunda pastilha; configure um resfriador termoelétrico bidirecional (TEC) para dissipar o calor a partir da primeira pastilha para a segunda pastilha quando (i) a primeira leitura de temperatura é maior ou igual a primeira temperatura máxima, e (ii) a segunda leitura de temperatura é menor do que a segunda temperatura máxima; e configure o resfriador termoelétrico bidirecional (TEC) para dissipar o calor a partir da segunda pastilha para a primeira pastilha quando (i) a segunda leitura de temperatura é maior ou igual à segunda temperatura máxima, e (ii) a primeira leitura de temperatura é inferior à primeira temperatura máxima.
DESENHOS
[0011] Várias características, natureza e vantagens podem se tornar evidentes a partir da descrição detalhada apresentada abaixo quando considerada em conjunto com os desenhos nos quais caracteres de referência semelhantes identificam correspondentemente do princípio ao fim.
[0012] A Figura 1 ilustra um pacote de dispositivos integrados.
[0013] A Figura 2 ilustra uma vista em perfil de um exemplo de um dispositivo de pacote sobre pacote (PoP) que inclui um resfriador termoelétrico bidirecional (TEC).
[0014] A Figura 3 ilustra um exemplo de um fluxo de transferência de calor em um dispositivo de pacote sobre pacote (PoP) que inclui um resfriador termoelétrico bidirecional (TEC).
[0015] A Figura 4 ilustra um exemplo de um fluxo de transferência de calor em um dispositivo de pacote sobre pacote (PoP) que inclui um resfriador termoelétrico bidirecional (TEC).
[0016] A Figura 5 ilustra uma vista em perfil de outro exemplo de um dispositivo de pacote sobre pacote (PoP) que inclui um resfriador termoelétrico bidirectional (TEC).
[0017] A Figura 6 ilustra uma vista em perfil de um resfriador termoelétrico bidirecional.
[0018] A Figura 7 ilustra uma vista inclinada de um resfriador elétrico bidirecional.
[0019] A Figura 8 ilustra uma vista inclinada de resfriadores termoelétricos bidirecionais em conjunto (TECs).
[0020] A Figura 9 ilustra um exemplo de como um resfriador termoelétrico compreendendo vários resfriadores termoelétricos bidirecionais (TECs) podem ser configurados.
[0021] A Figura 10 ilustra uma configuração de como um resfriador termoelétrico bidirecional (TEC) pode ser controlado por um controlador térmico.
[0022] A Figura 11 ilustra outra configuração de como um resfriador termoelétrico bidirecional (TEC) pode ser controlado por um controlador térmico.
[0023] A Figura 12 ilustra outra configuração de como um resfriador termoelétrico bidirecional (TEC) pode ser controlado por um controlador térmico.
[0024] A Figura 13 ilustra uma vista em perfil de um exemplo de um dispositivo de pacote sobre pacote (PoP) que inclui um resfriador termoelétrico bidirecional (TEC) onde vários percursos elétricos exemplares são destacados.
[0025] A Figura 14 ilustra uma vista em perfil de um exemplo de um dispositivo de pacote sobre pacote (PoP) que inclui um resfriador termoelétrico bidirecional (TEC) onde vários percursos elétricos exemplares são destacados.
[0026] A Figura 15 ilustra uma vista em perfil de um exemplo de um dispositivo de pacote sobre pacote (PoP) que inclui um resfriador termoelétrico bidirecional (TEC) onde vários percursos elétricos exemplares são destacados.
[0027] A Figura 16 ilustra vários gráficos de temperatura e um gráfico atual TEC para ilustrar como a operação de um TEC pode afetar a temperatura de várias pastilhas em um dispositivo de pacote sobre pacote (PoP).
[0028] A Figura 17 ilustra um diagrama de fluxo exemplar de um método para configurar um resfriador termoelétrico bidirecional (TEC) e controlar as temperaturas de pastilhas em um dispositivo de pacote sobre pacote (PoP).
[0029] A Figura 18 ilustra outro diagrama de fluxo exemplar de um método para configurar um resfriador termoelétrico bidirecional (TEC) e controlar as temperaturas de pastilhas em um dispositivo de pacote sobre pacote (PoP).
[0030] A Figura 19 (que inclui as Figuras 19A- 19B) ilustra uma sequência exemplar para fabricar um dispositivo de pacote sobre pacote (PoP) que inclui um resfriador termoelétrico bidirecional (TEC).
[0031] A Figura 20 ilustra um diagrama de fluxo exemplar de um método para fabricar um dispositivo de pacote sobre pacote (PoP) que inclui um resfriador termoelétrico bidirecional.
[0032] A Figura 21 ilustra uma vista em perfil de outro exemplo de um dispositivo de pacote sobre pacote (PoP) que inclui um resfriador termoelétrico bidirecional (TEC).
[0033] A Figura 22 ilustra várias dispositivos eletrônicos que podem integrar um dispositivo de pacote sobre pacote (PoP), um pacote de dispositivo integrado, um dispositivo semicondutor, uma pastilha, um circuito integrado e/ou PCB aqui descrito.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0034] Na descrição a seguir, detalhes específicos são apresentados para fornecer uma compreensão completa dos vários aspectos da revelação. No entanto, será entendido por aqueles versados na arte que os aspectos podem ser praticados sem estes detalhes específicos. Por exemplo, os circuitos podem ser mostrados em diagramas de blocos de modo a evitar obscurecer os aspectos em detalhe desnecessário. Em outros casos, circuitos, estruturas e técnicas bem conhecidos podem não ser mostrados em detalhe de modo a não obscurecer os aspectos da revelação.
[0035] A presente revelação descreve um dispositivo de pacote sobre pacote (PoP) que inclui um primeiro pacote, um segundo pacote, e um resfriador termoelétrico bidirecional (TEC). O primeiro pacote inclui um primeiro substrato e uma primeira pastilha acoplada ao primeiro substrato. O segundo pacote é acoplado ao primeiro pacote. O segundo pacote inclui um segundo substrato e uma segunda pastilha acoplada ao segundo substrato. O TEC bidirecional está localizado entre a primeira pastilha e o segundo substrato. O TEC bidirecional é adaptado para dissipar calor dinamicamente para frente e para trás entre o primeiro e o segundo pacote. O TEC bidirecional é adaptado para dissipar o calor a partir da primeira pastilha para a segunda pastilha de um primeiro período de tempo. O TEC bidirecional é ainda adaptado para dissipar o calor a partir da segunda pastilha para a primeira pastilha em um segundo período de tempo. O TEC bidirecional é adaptado para dissipar o calor a partir da primeira pastilha para a segunda pastilha através do segundo substrato.
Dispositivo de Pacote sobre Pacote (PoP) Exemplar Compreendendo Resfriador termoelétrico por Bidirecional
[0036] A figura 2 ilustra um exemplo de um dispositivo de pacote sobre pacote (PoP) 200 que inclui um primeiro pacote 202 (por exemplo, primeiro dispositivo de pacote, integrado), um segundo pacote 204 (por exemplo, pacote do dispositivo segundo integrada), e um resfriador termoelétrico (TEC) 210.
[0037] O primeiro pacote 202 inclui um primeiro substrato 220, uma primeira pastilha 222, e uma primeira camada de encapsulação 224. O primeiro pacote 202 pode também incluir o TEC 210. O TEC 210 é acoplado a primeira pastilha 222. Um 270 (por exemplo, adesivo termicamente condutor) de adesivo podem ser usados para acoplar o TEC 210 para a primeira pastilha 222. O adesivo 270 pode acoplar uma primeira superfície (por exemplo, superfície, parte inferior) do TEC 210 para um lado de trás da primeira pastilha 222. O TEC 210 pode ser um TEC bidirecional capaz de dissipar o calor em uma primeira direção (por exemplo, em um primeiro período de tempo/quadro) e uma segunda direção (por exemplo, em um segundo período de tempo/quadro), em que a segunda direção é oposta à primeira direção. Mais especificamente, o TEC 210 pode ser um TEC bidirecional que pode ser configurada e/ou adaptado para dinamicamente (por exemplo, em tempo real, durante o funcionamento do dispositivo PoP 200) dissipar o calor para frente e para trás entre o primeiro pacote 202 e o segundo pacote 204. O TEC 210 pode ser uma transferência de calor significa bidirecional. O TEC 210 pode proporcionar a dissipação de calor ativo (por exemplo, meios de transferência de calor ativa). Vários exemplos de TEC são ainda ilustrados e descritos em detalhe abaixo, pelo menos nas figuras 6-9.
[0038] O primeiro substrato 220 pode ser um substrato de pacote. O primeiro substrato 220 inclui, pelo menos, uma camada dielétrica 226, várias interligações 227, uma primeira camada de resistência de solda 228, e uma segunda camada de resistência de solda 229. A primeira camada de resistência de solda 228 é de uma primeira superfície (por exemplo, superfície inferior) do primeiro substrato 220. A segunda camada de resistência de solda 229 é de uma segunda superfície (por exemplo, a superfície superior) do primeiro substrato 220. A camada dielétrica 226 pode incluir uma camada de núcleo e/ou uma camada pré- impregnada. As interligações 227 podem incluir vários traços, vias, e/ou elementos. A interligação 227 pode ser localizada na camada dielétrica 226 e/ou sobre uma superfície da camada dielétrica 226.
[0039] Uma interligação é um elemento ou componente de um dispositivo (por exemplo, dispositivo integrado, pacote do dispositivo integrado, pastilha) e/ou uma base (por exemplo, substrato de pacote, placa de circuitos impressos, mediadora) que permite ou facilita uma ligação elétrica entre dois pontos, os elementos e/ou componentes. Em algumas modalidades, uma interligação pode incluir um traço, de uma via, uma elemento, um pilar, uma camada de metal de redistribuição, e/ou uma camada de colisão sob metalização (UBM). Em algumas modalidades, uma interligação é um material eletricamente condutor que é capaz de proporcionar um caminho elétrico para um sinal (por exemplo, sinal de dados, o sinal de terra, o sinal de potência). Uma interligação pode incluir mais do que um elemento/componente. Um conjunto de interligações pode incluir uma ou mais interligações.
[0040] A primeira pastilha 222 é acoplada a (por exemplo, montada) ao primeiro substrato 220 através de um conjunto de solda 225 (por exemplo, esferas de solda). A primeira pastilha 222 pode ser uma pastilha lógica (por exemplo, a unidade de processamento central (CPU), unidade de processamento gráfico (GPU)). A primeira pastilha 222 pode ser um flip chip. A primeira pastilha 222 pode ser acoplada ao primeiro substrato 220 de forma diferente em diferentes implementações. Por exemplo, a primeira pastilha 222 pode ser acoplada ao primeiro substrato 220 por meio de pilares e/ou de solda. Outras formas de interligações podem ser usadas para acoplar a primeira pastilha 222 para o primeiro substrato de 220.
[0041] A primeira camada de encapsulação 224 encapsula pelo menos uma parte da primeira pastilha 222. A primeira camada de encapsulação 224 pode incluir uma pastilha e/ou um enchimento de epóxi. A primeira camada de encapsulação 224 pode incluir várias soldas, 230, 232, 234, e 236, (por exemplo, esferas de solda). As soldas, 230, 232, 234, e 236, podem ser acopladas às interligações 227.
[0042] O primeiro pacote 202 é acoplado a (por exemplo, montado sobre) uma placa de circuitos impressos (PCB) 250 através de um conjunto de esferas de solda 252. O conjunto de esferas de solda 252 é acoplado às interligações 227. No entanto, é de notar que o primeiro pacote 202 pode ser acoplado ao PCB 250, utilizando outros meios, tais como um Land Grid Array (LGA) e/ou um Pin Grid Array (PGA).
[0043] O segundo pacote 204 inclui um segundo substrato 240, uma segunda pastilha 242, e uma segunda camada de encapsulação 244. O segundo substrato 240 pode ser um substrato de pacote. O segundo substrato 240 inclui, pelo menos, uma camada dielétrica 246, várias interligações 247, uma primeira solda resistir camada 248, e uma segunda camada de solda resistir 249. A primeira solda resistindo à camada 248 é de uma primeira superfície (por exemplo, superfície, parte inferior) do segundo substrato 240. a segunda solda resistir camada 249 é de uma segunda superfície (por exemplo, a superfície superior) do segundo substrato 240. A camada dielétrica 246 pode incluir uma camada de núcleo e/ou uma camada pré-impregnada. A interligação 247 pode incluir vários traços, vias, e/ou elementos. A interligação 247 pode ser localizada na camada dielétrica 246 e/ou sobre uma superfície da camada dielétrica 246.
[0044] A segunda pastilha 242 é acoplada (por exemplo, montada) ao segundo substrato 240 através de um conjunto de esferas de solda 245. A segunda pastilha 242 pode ser uma pastilha lógica ou de uma pastilha de memória. A segunda pastilha 242 pode ser um flip chip. A segunda pastilha 242 pode ser acoplada ao segundo substrato 240 de forma diferente em diferentes implementações. Por exemplo, a segunda pastilha 242 pode ser acoplada ao segundo substrato 240 através de pilares e/ou de solda. Outras formas de interligações podem ser usadas para acoplar a segunda pastilha 242 para o segundo substrato 240. A segunda camada de encapsulação 244 encapsula pelo menos uma parte da segunda pastilha 242. A segunda camada de encapsulação 244 pode incluir uma pastilha e/ou um enchimento de epóxi.
[0045] O segundo pacote 204 é acoplado (por exemplo, montado) para o primeiro pacote 202 de tal modo que o TEC 210 esteja entre o primeiro pacote 202 e o segundo pacote 204. Como mostrado na figura 2, o TEC 210 está localizado entre a primeira pastilha 222 e o segundo substrato 240. Um adesivo 272 (por exemplo, adesivo termicamente condutor) pode ser usado para acoplar o TEC 210 para o substrato 240. O segundo adesivo 272 pode acoplar uma segunda superfície (por exemplo, a superfície superior) do TEC 210 à primeira camada de resistência de solda 248. Em algumas modalidades, o adesivo 272 pode acoplar a segunda superfície do TEC 210 à camada dielétrica 246. O segundo pacote 204 pode ser acoplado ao primeiro pacote 202 de modo que pelo menos parte da segunda pastilha 242 esteja verticalmente alinhada com o TEC 210 e/ou com a primeira pastilha 222. O segundo pacote 204 pode ser eletricamente acoplado ao primeiro pacote 202 através da solda 230, 232, 234 e 236. As soldas 230, 232, 234, e 236 podem ser acopladas às interligações 247.
[0046] Como mencionado acima, o TEC 210 pode ser um TEC bidirecional capaz de dissipar o calor em uma primeira direção (por exemplo, em um primeiro período de tempo/quadro) e uma segunda direção (por exemplo, em um segundo período de tempo/quadro), em que a segunda direção é oposta à primeira direção.
[0047] As Figuras 3-4 ilustram exemplos de como o TEC 210 pode ser adaptado e/ou configurado para dissipar o calor. A figura 3 ilustra o TEC 210 adaptado para dissipar o calor a partir do primeiro pacote 202 para o segundo pacote de 204 durante um primeiro período de tempo. Pelo ou durante o primeiro período de tempo, o TEC 210 está adaptado para dissipar o calor a partir da primeira pastilha 222 para o segundo pacote 204. O calor que é dissipado a partir da primeira pastilha 222 pode passar através do TEC 210, o segundo substrato 240 (que inclui a camada dielétrica 246, as interligações 247), as esferas de solda 245, a segunda pastilha 242, e/ou a segunda camada de encapsulação 244. Assim, algum do calor desde a primeira pastilha 222 pode aquecer a segunda pastilha 242.
[0048] A figura 4 ilustra o TEC 210 adaptado para dissipar o calor a partir do segundo pacote 204 para o primeiro pacote 202 durante um segundo período de tempo. Pelo ou durante o segundo período de tempo, o TEC 210 está adaptado para dissipar o calor a partir da segunda pastilha 242 para o primeiro pacote 202. O calor que é dissipado a partir da segunda pastilha 242 pode passar através das esferas de solda 245, o segundo substrato 240 (que inclui a camada dielétrica 246, as interligações 247), o TEC 210 e/ou a primeira pastilha 222. Assim, algum do calor a partir da segunda pastilha 242 pode aquecer a primeira pastilha 222.
[0049] Em algumas modalidades, o TEC 210 pode ser adaptado para dissipar o calor para frente e para trás entre o primeiro pacote 202 e o segundo pacote 204 (por exemplo, para frente e para trás entre a primeira pastilha 222 e a segunda pastilha 242) para proporcionar ótimo desempenho de pastilha enquanto ainda operando dentro dos limites térmicos das pastilhas. Por exemplo, se a primeira pastilha 222 atingiu o seu limite de funcionamento térmico (por exemplo, temperatura limite operacional), o TEC 210 pode ser adaptado e/ou configurado para dissipar o calor para longe da primeira pastilha 222 e na direção da segunda pastilha 242 (contanto como a segunda pastilha não atingiu o seu limite operacional térmico). Da mesma forma, se a primeira pastilha 222 está ainda dentro do seu limite de operação térmica, mas a segunda pastilha 242 atingiu o seu limite de operação térmica, o TEC 210 pode ser adaptado e/ou configurado para dissipar o calor para fora a partir da segunda pastilha 242 e na direção da primeira pastilha 222. Assim, o TEC 210 pode ser um TEC bidirecional que pode ser configurada e/ou adaptado para dinamicamente (por exemplo, em tempo real, durante o funcionamento do dispositivo PoP 200) dissipar o calor para frente e para trás entre o primeiro pacote 202 e o segundo pacote 204. Vários exemplos de TEC em um dispositivo (por exemplo, dispositivo PoP) e como o TEC podem ser configurados, adaptados e/ou controladas para gerenciamento térmico são ainda ilustradas e descritas em detalhe abaixo em, pelo menos, FIGURAS 6-12 e 16-18.
[0050] Em algumas implementações, um TEC (por exemplo, TEC bidirecional) pode estar localizado entre duas pastilhas. Um exemplo de tal configuração é ilustrado e descrito abaixo na figura 21. O dispositivo de pacote sobre pacote (PoP) exemplar é composto por um resfriador termoelétrico bidirecional.
[0051] A figura 5 ilustra um exemplo de outro dispositivo de pacote sobre pacote (PoP) 500 que inclui um primeiro pacote 502 (por exemplo, primeiro dispositivo de pacote integrado), o segundo pacote 204 (por exemplo, segundo dispositivo de pacote integrado), e o resfriador termoelétrico (TEC) 210. Em algumas modalidades, o dispositivo PoP 500 da figura 5 é semelhante ao dispositivo PoP 200, exceto que diferentes tipos de interligações são utilizados para acoplar eletricamente o segundo pacote 204 ao primeiro pacote 502.
[0052] O primeiro pacote 502 inclui o primeiro substrato 220, a primeira pastilha 222, e a primeira camada de encapsulação 224. O primeiro pacote 502 pode também incluir o TEC 210. O TEC 210 é acoplado a primeira pastilha 222. O adesivo 270 (por exemplo, adesivo termicamente condutor) pode ser usado para acoplar o TEC 210 a primeira pastilha 222. O adesivo 270 pode acoplar uma primeira superfície (por exemplo, superfície inferior) do TEC 210 ao lado de trás da primeira pastilha 222. O TEC 210 pode ser um TEC bidirecional capaz de dissipar o calor em uma primeira direção (por exemplo, em um primeiro período de tempo/quadro) e uma segunda direção (por exemplo, em um segundo período de tempo/quadro), em que a segunda direção é oposta para a primeira direção. Em algumas modalidades, o TEC 210 pode ser um TEC bidirecional que pode ser configurado e/ou adaptado para dinamicamente (por exemplo, em tempo real, durante o funcionamento do dispositivo PoP 200) dissipar o calor para frente e para trás entre o primeiro pacote 502 e o segundo pacote 204, tal como descrito acima para as Figuras 3-4.
[0053] A primeira camada de encapsulação 224 encapsula pelo menos uma parte da primeira pastilha 222. A primeira camada de encapsulação 224 pode incluir uma pastilha e/ou um enchimento de epóxi. A primeira camada de encapsulação 224 pode incluir diversas vias 510. As vias 510 podem ser através das vias de encapsulação (TEVs) ou através de vias de pastilha (TMVs). As vias 510 são acopladas às interligações 227. Várias interligações 512 são formadas na primeira camada de encapsulação 224. As interligações 512 podem ser interconexões de redistribuição. As interligações 512 são acopladas às vias 510. Uma solda 520 (por exemplo, esferas de solda) é acoplada às interligações 512 e o segundo substrato 240. A solda 520 é acoplada às interligações 247 do segundo substrato 240.
Refrigerador Elétrico Térmico Exemplar (TEC)
[0054] A figura 6 ilustra uma vista de perfil de um exemplo de resfriador termoelétrico (TEC) 600. O TEC 600 pode ser implementado em todos os pacotes e/ou dispositivos de pacote sobre pacote (POP) descritos na presente revelação. Por exemplo, o TEC 600 pode ser o TEC 210 descrito acima.
[0055] O TEC 600 pode ser um TEC bidirecional. O TEC 600 pode ser um meio de transferência de calor bidirecional. O TEC 600 inclui um componente N-dopado com 602 (semicondutor, por exemplo, N-dopado) e um componente P-dopado 604 (por exemplo, semicondutor P-dopado), um transportador 606, uma interligação 612, e uma interligação 614. O transportador 606 pode ser opcional. O TEC 600 pode incluir vários componentes N-dopados 602 e vários componentes dopado com P 604. O TEC 600 pode incluir várias interligações 612 e 614. As várias interligações 612 estão situadas em um primeiro lado (por exemplo, o lado inferior) do TEC 600. As interligações 614 estão localizadas em um segundo lado (por exemplo, lado de topo) do TEC 600.
[0056] O componente N-dopado 602 é acoplado ao componente P-dopado 604 por meio de uma interligação. Por exemplo, a interligação 614 é acoplada ao componente de N- dopado 602. O componente N-dopado 602 é acoplado à interligação 612. A interligação 612 é acoplada ao componente P-dopado com 604. O componente P-dopado 604 é acoplado à outra interligação 614. O padrão acima pode ser repetido várias vezes para formar o TEC 600.
[0057] Em algumas modalidades, o TEC 600 pode ser configurado e/ou adaptado para dissipar o calor em uma primeira direção e em uma segunda direção, proporcionando uma corrente através do TEC 600. Diferentes polaridades da corrente que funcionam através do TEC 600 podem configurar e/ou adaptar o TEC 600 de forma diferente. Por exemplo, um primeiro (por exemplo, primeira corrente com uma primeira polaridade) de corrente que flui a partir da interligação 614, o componente N-dopado 602, a interligação 612, e o componente P-dopado 604 pode configurar o TEC 600 de modo a que se dissipe o calor a partir do lado inferior do TEC 600 para o lado de cima do TEC 600. Em tal caso, o lado inferior do TEC 600 é o lado frio, e o lado superior do TEC 600 é o lado quente.
[0058] Quando uma segunda corrente (por exemplo, primeira corrente com uma segunda polaridade) flui a partir do componente P-dopado 604, a interligação 612, o componente N-dopado 602, e a interligação 614, o TEC 600 pode ser configurado de modo que dissipe o calor a partir do lado de cima do TEC 600 para o lado inferior do TEC 600. Em tal exemplo, o lado superior do TEC 600 é o lado frio, e o lado inferior do TEC 600 é o lado quente.
[0059] Desse modo, alterando o fluxo ou polaridade da corrente (por exemplo, corrente positiva, a corrente negativa) através do TEC 600, o TEC 600 pode ser configurado como um TEC bidirecional que pode ser adaptado para dissipar o calor para frente e para trás entre o lado superior e o lado inferior do TEC 600.
[0060] A figura 7 ilustra uma vista angular de um TEC conceitual 600. O TEC 600 inclui um primeiro elemento 702 (por exemplo, primeiro terminal), um segundo elemento 704 (por exemplo, segundo terminal), uma camada dielétrica 712 e uma camada dielétrica 714. O primeiro elemento 702 pode ser acoplado a uma interligação (por exemplo, interligação 614) ou ao componente N-dopado (por exemplo, componente N-dopado 602). O segundo elemento 704 pode ser acoplado a uma interligação ou componente P-dopado (por exemplo, componente P-dopado 604). As camadas dielétricas 712 e 714 circundam os respectivos elementos 702 e 704 para assegurar que não haja curto-circuito quando os elementos 702 e 704 são acoplados às interconexões (por exemplo, solda) de um pacote.
[0061] O primeiro elemento 702 e o segundo elemento 704 podem ser localizados em diferentes porções do TEC 600. A figura 7 ilustra que a primeiro elemento 702 e o segundo elemento 704 é um primeiro lado (lado, por exemplo, no topo) do TEC 600. No entanto, em algumas modalidades, o primeiro elemento 702 e/ou o segunda elemento 704 pode ser localizado em um segundo lado (por exemplo, o lado inferior) do TEC 600. o TEC 600 pode ser acoplado a pacotes (por exemplo, pastilha de um pacote, o substrato de um pacote), utilizando um ou mais adesivos (por exemplo, adesivos condutores do calor). Por exemplo, um primeiro adesivo pode ser acoplado em um primeiro lado ou uma primeira superfície do TEC 600, e um segundo adesivo pode ser acoplado a um segundo lado ou segunda superfície do TEC 600.
[0062] Em algumas implementações, um TEC pode incluir vários TECs. Isto é, um TEC pode ser um arranjo de TEC que pode ser adaptada individualmente e/ou configurada para dissipar o calor em uma direção específica.
[0063] A figura 8 ilustra uma vista angular de um TEC conceitual 800 que inclui vários TECs. O TEC 800 é um arranjo de TEC. Como mostrado na figura 8, o TEC 800 inclui um suporte 801, um primeiro TEC 802, um segundo TEC 804, uma terceiro TEC 806, uma quarto TEC 808, um quinto do TEC 810, e uma sexto TEC 812. O transportador 801 pode ser usado para fornecer estrutural suporte para os TECs individuais. Os TECs individuais (por exemplo, TEC 802) podem ser semelhantes ao TEC 600. O TEC 800 pode ser implementada em qualquer um dos pacotes e/ou dispositivos PoP descritos na presente revelação.
[0064] O TEC 800 pode ser utilizado para proporcionar a dissipação de calor para uma ou mais pastilhas, e/ou proporcionar dissipação de calor localizado para uma pastilha. Por exemplo, uma pastilha pode incluir pontos quentes e/ou pontos frios, e o TEC 800 pode ser usado apenas para dissipar o calor para fora a partir de regiões específicas do ponto quente na pastilha.
[0065] A figura 9 ilustra um exemplo de como um arranjo de TEC pode ser configurada e/ou adaptada para dissipar o calor. Como mostrado na figura 9, o TEC 800 é configurado de modo que alguns TEC dissipem o calor em uma direção, enquanto que outros TEC dissipem o calor na outra direção. Além disso, alguns TEC podem estar inativos. Quando um TEC está inativo, o TEC pode ainda conduzir passivamente (por exemplo, a condução passiva de calor) o calor a partir de um lado mais quente para um lado mais frio. No exemplo da figura 9, o TEC 802 e o TEC 812 são configurados e/ou adaptados para dissipar o calor a partir de um lado superior para um lado inferior do TEC 800. O TEC 806 e o TEC 808 são configurados e/ou adaptados para dissipar o calor a partir de um lado inferior para um lado superior do TEC 800. O TEC 804 e o TEC 810 estão inativos (desligados). O TEC 800 pode ser configurado de forma dinâmica e/ou adaptado de forma diferente com base nas temperaturas (por exemplo, temperaturas localizadas) da pastilha (s), quando a pastilha (s) estiver em funcionamento. O TEC 800 pode ser acoplado a uma pastilha ou várias pastilhas.
Configurações exemplares de dispositivo que compreende resfriador termoelétrico (s)
[0066] Um resfriador termoelétrico (TEC) pode ser adaptado e/ou configurado por um ou mais controladores em um dispositivo. A figura 10 ilustra um exemplo de uma configuração de como um ou mais resfriadores termoelétricos (TEC) 1000 pode ser controlado, configurado e/ou adaptado para dissipar o calor. A configuração inclui os TECs 1000, um controlador de TEC 1002, um controlador térmico 1004, e vários sensores de temperatura 1006 a 1000 TEC podem ser meios de transferência de calor bidirecional.
[0067] Os sensores de temperatura 1006 podem incluir pelo menos um sensor de temperatura para uma primeira pastilha (por exemplo, a pastilha lógica), e pelo menos um sensor de temperatura para uma segunda pastilha (por exemplo, pastilha de memória). Os sensores de temperatura 1006 podem incluir outros sensores para outras pastilhas. Os sensores de temperatura 1006 podem ser separados das suas respectivas pastilhas, ou podem ser integrados em suas respectivas pastilhas. Os sensores de temperatura 1006 estão em comunicação com o controlador térmico 1004. Os sensores de temperatura 1006 podem transmitir leituras de temperatura ao controlador térmico 1004. Assim, o controlador térmico 1004 pode receber leituras de temperatura a partir dos sensores de temperatura 1006.
[0068] O controlador térmico 1004 pode ser um dispositivo, unidade, e/ou pastilha, separado. O controlador térmico 1004 pode ser configurado para controlar e regular as operações de um TEC e/ou pastilha de modo que as pastilhas operam dentro dos seus limites de temperatura de funcionamento. Por exemplo, o controlador 1004 térmica pode operar como e quando o TEC estiver ativo (ligado) ou inativo (desligado). O controlador 1004 térmica também pode controlar o desempenho de uma pastilha, colocando as limitações de desempenho no pastilha. Por exemplo, o controlador 1004 térmica pode limitar a velocidade do relógio de uma pastilha, a fim de garantir que a pastilha de não alcançar ou exceder a sua temperatura de funcionamento máxima. O controlador 1004 pode controlar térmica, configurar e/ou adaptar os TECs 1000 através do controlador do TEC 1002. No entanto, o controlador 1004 pode controlar térmica, configurar e/ou adaptar os TECs 1000 diretamente em algumas implementações. Em algumas modalidades, o controlador de TEC 1002 faz parte do controlador térmico 1004. O controlador térmico 1004 pode transmitir sinais e/ou instruções para o controlador TEC 1002 de modo que o controlador TEC 1002 possa controlar, adaptar e/ou configurar os TECs 1000.
[0069] O controlador de TEC 1002 pode controlar, adaptar e/ou configurar um ou mais TEC 1000 através da transmissão de uma ou mais correntes (por exemplo, primeira corrente, segunda corrente) para um ou mais TECs 1000. A propriedade da corrente (por exemplo, polaridade da corrente) que é transmitido para o TEC pode configurar como o TEC dissipa o calor. Por exemplo, uma primeira corrente tendo uma primeira polaridade (por exemplo, corrente positiva) que é transmitida para um TEC pode configurar o TEC para dissipar o calor em uma primeira direção (por exemplo, de baixo para cima). Uma segunda corrente que tem uma segunda polaridade (por exemplo, corrente negativa) que é transmitida para um TEC pode configurar o TEC para dissipar o calor em uma segunda direção (por exemplo, de cima para baixo), que é oposta à primeira direção. Além disso, diferentes amperagens de corrente podem transmitidas para diferentes TECs 1000. Por exemplo, o primeiro TEC pode ser transmitido com uma primeira corrente compreendendo um primeiro ampère, enquanto que um segundo TEC pode ser transmitido com uma segunda corrente compreendendo um segundo ampère.
[0070] A figura 10 ilustra ainda algumas das variáveis que o controlador térmico 1004 pode considerar para o controlo, adaptar e/ou configuradas uma ou mais TEC 1000. Como mostrado na figura 10, o controlador térmico 1004 pode receber uma entrada de uma temperatura de uma primeira pastilha (por exemplo, a pastilha lógica) e compará-la com a temperatura limite (por exemplo, temperatura limite superior) da primeira pastilha. O controlador térmico 1004 pode ainda ponderar a diferença (se alguma) entre a temperatura da primeira pastilha e a temperatura limite da primeira pastilha para controlar, adaptar e/ou configurado um ou mais TEC 1000 associada com (por exemplo, acoplado a) a primeira pastilha.
[0071] A figura 10 também ilustra que o controlador térmico 1004 pode receber uma entrada de uma temperatura de uma segunda pastilha (por exemplo, pastilha de memória) e compará-la com a temperatura limite (por exemplo, temperatura limite superior) da segunda pastilha. O controlador térmico 1004 pode ainda ponderar a diferença (se alguma) entre a temperatura da segunda pastilha e da temperatura limite da segunda pastilha para controlar, adaptar e/ou configurar um ou mais TECs 1000 associados com (por exemplo, acoplados a) a primeira pastilha.
[0072] Em adição aos limites de temperatura e/ou de temperatura, outras variáveis incluem a taxa à qual o calor está a ser gerado pelas pastilhas, a taxa à qual a temperatura está a aumentar/diminuir nas pastilhas, a fonte de energia para os pacotes (por exemplo, baterias, fonte plug-in) e/ou quanto são as pastilhas a ser utilizado (por exemplo, percentagem utilização de pastilhas, a velocidade do relógio). Estas variáveis podem ser ponderadas de forma diferente.
[0073] O controlador térmico 1004 pode considerar as diversas variáveis acima separadamente, de forma independente, simultaneamente, e/ou em conjunto. Um exemplo de como um controlador térmico 1004 pode considerar as várias temperaturas das pastilhas é ilustrado e descrito nas FIGURAS 16-18.
[0074] Diferentes implementações podem proporcionar diferentes configurações de um dispositivo que inclui, pelo menos, um TEC. figura 11 ilustra um exemplo de outra configuração de como um ou mais resfriadores termoelétricos (TEC) 1000 pode ser controlado, configurado e/ou adaptado para dissipar o calor. A configuração da figura 11 inclui o TEC 1000, uma primeira pastilha 1101, um controlador de TEC 1102, um controlador térmico 1104, pelo menos, um primeiro sensor de temperatura 1106, e, pelo menos, um segundo sensor de temperatura 1108.
[0075] A primeira pastilha 1101 inclui o controlador térmico 1104 e primeiro sensor de temperatura 1106. O segundo sensor de temperatura 1108 pode transmitir leituras de temperatura (por exemplo, as leituras de temperatura de uma segunda pastilha) para a primeira pastilha 1101. Mais especificamente, a segunda temperatura sensor de 1108 pode transmitir leituras de temperatura ao controlador térmico 1104. Do mesmo modo, o primeiro sensor de temperatura 1106 pode transmitir leituras de temperatura (por exemplo, as leituras de temperatura da primeira pastilha 1101) para o controlador térmico 1104. Assim, o controlador térmico 1104 pode receber leituras de temperatura a partir do primeiro sensor de temperatura 1106 e o segundo sensor de temperatura 1108. O controlador 1104 térmico pode ser configurado para controlar e regular as operações de um TEC e/ou pastilha de modo que as pastilhas operam dentro dos seus limites de temperatura de operação, de um modo semelhante ao descrito para o controlador térmico 1004.
[0076] A primeira pastilha 1101 e o controlador térmico 1104 podem transmitir sinais e/ou instruções para o controlador de TEC 1102 de modo a que o controlador 1102 pode controlar TEC, adaptar e/ou configurar o TEC 1000. O controlador 1102 TEC pode controlar, adaptar e/ou configurar o TEC 1000 por correntes de transmissão, de um modo semelhante ao descrito para o controlador do TEC 1,002.
[0077] A figura 11 também ilustra algumas das variáveis que a primeira pastilha 1201 e/ou o controlador térmico 1104 pode considerar para controlar, adaptar e/ou configurar um ou mais TECs 1000. As variáveis na figura 11 são semelhantes às variáveis descritas na figura 10, exceto que as variáveis podem ser consideradas pela primeira pastilha 1201 e/ou o controlador térmico 1104.
[0078] A figura 12 ilustra um exemplo de outra configuração de como um ou mais resfriadores termoelétricos (TEC) 1000 pode ser controlado, configurado e/ou adaptado para dissipar o calor. A configuração da figura 12 inclui o TEC 1000, uma primeira pastilha 1201, um controlador de TEC 1202, o controlador 1104 térmica, pelo menos, um primeiro sensor de temperatura 1106, e, pelo menos, um segundo sensor de temperatura 1108. A figura 12 é semelhante figura 11, exceto que o controlador de TEC 1202 é implementado na primeira pastilha 1201. Assim, a configuração da figura 12 funciona de um modo semelhante à configuração da figura 11, exceto que o controlador de TEC 1202 opera no interior da primeira pastilha 1201.
[0079] A figura 12 também ilustra algumas das variáveis que a primeira pastilha 1201 e/ou o controlador térmico 1104 pode considerar para controlar, adaptar e/ou configurar um ou mais TECs 1000. As variáveis na figura 12 são semelhantes às variáveis descritas na figura 10, exceto que as variáveis podem ser consideradas pela primeira pastilha 1201 e/ou pelo controlador térmico 1104.
[0080] Deve ser observado que diferentes implementações podem proporcionar diferentes configurações e/ou modelos de TECs, controlador de TEC, controlador térmico, e sensores de temperatura acima.
Conexões Exemplares de Resfriador Termoelétrico (TEC) em um Dispositivo de Pacote sobre Pacote (PoP)
[0081] As Figuras 13-15 ilustram vários exemplos de como um resfriador termoelétrico (TEC) em um pacote sobre pacote dispositivo (PoP) pode ser eletricamente acoplado a vários componentes ou dispositivos.
[0082] A figura 13 ilustra o dispositivo PoP 200 da figura 2. Como mostrado na figura 13, a primeira pastilha 222 é acoplado eletricamente à placa de circuitos impressos (PCB) 250 através de um primeiro conjunto de interligações 1302. O primeiro conjunto de interconexões 1302 pode incluir uma solda (a partir de solda 225), interligações (por exemplo, traços, vias, pastilhas) de interligações 227, e uma esfera de solda (a partir de esferas de solda 252). O primeiro conjunto de interconexões 1302 pode proporcionar um caminho elétrico entre a primeira pastilha 222 uma fonte de alimentação (não mostrado), um controlador térmico (não mostrado), ou um controlador térmico resfriador elétrico (TEC) (não mostrado). Em algumas modalidades, o controlador térmico e/ou o controlador de TEC pode ser implementado na primeira pastilha 222.
[0083] A figura 13 também ilustra o resfriador termoelétrico (TEC) 210 acoplado eletricamente placa de circuitos impressos 250 através de uma segunda série de interligações 1304. O segundo conjunto de interligação 1304 pode ser acoplado a pastilhas (por exemplo, elementos 702, 704) e/ou terminais do TEC 210, tal como descrito na figura 7. A segunda série de interligações 1304 pode incluir uma via de substrato de passagem (TSV) que atravessa a primeira pastilha 222, camadas de redistribuição, uma solda (a partir de solda 225), interligações (por exemplo, traços, vias, pastilhas) de interligações 227, e uma esfera de solda (a partir de esferas de solda 252). O segundo conjunto de interconexões 1304 pode proporcionar um caminho elétrico entre o TEC 210 e um controlador de TEC (não mostrado).
[0084] A figura 14 ilustra como o TEC 210 pode ser eletricamente acoplado a diferentes componentes e/ou do dispositivo no dispositivo PoP 200. Como mostrado na figura 14, a primeira pastilha 222 é acoplado eletricamente à placa de circuitos impressos (PCB) 250 através de um primeiro conjunto de interligações 1402. O primeiro conjunto de interconexões 1402 pode incluir uma solda (a partir de solda 225), interligações (por exemplo, traços, vias, pastilhas) de interligações 227, e uma esfera de solda (a partir de esferas de solda 252). O primeiro conjunto de interconexões 1402 pode proporcionar um caminho elétrico entre a primeira pastilha 222 uma fonte de alimentação (não mostrado), um controlador térmico (não mostrado), ou um controlador térmico resfriador elétrico (TEC) (não mostrado). Em algumas modalidades, o controlador térmico e/ou o controlador de TEC pode ser implementado na primeira pastilha 222.
[0085] A figura 14 também ilustra o resfriador termoelétrico (TEC) 210 acoplado eletricamente placa de circuitos impressos 250 através de uma segunda série de interligações 1404. O segundo conjunto de interligação 1404 pode ser acoplado a pastilhas (por exemplo, elementos 702, 704) e/ou terminais do TEC 210, tal como descrito na figura 7. A segunda série de interligações 1404 pode incluir interconexões de interligação 247, 234 de solda, (por exemplo, traços, vias, elementos) de interligações 227, e uma esfera de solda (a partir de esferas de solda 252). O segundo conjunto de interconexões 1404 pode proporcionar um caminho elétrico entre o TEC 210 e um controlador de TEC (não mostrado). Neste exemplo, o segundo conjunto de interconexões 1404 atravessa tanto o segundo pacote 204 e o primeiro pacote 202.
[0086] A figura 15 ilustra o dispositivo PoP 200 da figura 5. Como mostrado na figura 15, a primeira pastilha 222 é acoplada eletricamente à placa de circuitos impressos (PCB) 250 através de um primeiro conjunto de interligações 1502. O primeiro conjunto de interconexões 1502 pode incluir uma solda (a partir de solda 225), interligações (por exemplo, traços, vias, pastilhas) de interligações 227, e uma esfera de solda (a partir de esferas de solda 252). O primeiro conjunto de interconexões 1502 pode proporcionar um caminho elétrico entre a primeira pastilha 222 uma fonte de alimentação (não mostrado), um controlador térmico (não mostrado), ou um controlador térmico resfriador elétrico (TEC) (não mostrado). Em algumas modalidades, o controlador térmico e/ou o controlador de TEC pode ser implementado na primeira pastilha 222.
[0087] A figura 15 também ilustra o resfriador termoelétrico (TEC) 210 acoplado eletricamente placa de circuitos impressos 250 através de uma segunda série de interligações 1504. O segundo conjunto de interligação 1504 pode ser acoplado a pastilhas (por exemplo, elementos 702, 704) e/ou terminais do TEC 210, tal como descrito na figura 7. A segunda série de interligações 1504 pode incluir interconexões de interligação 512 (por exemplo, redistribuição), uma via (por exemplo, via de pastilha de passagem (TMV), através de via de encapsulação (TEV)) a partir de vias 510, interligações (por exemplo, traços, vias, pastilhas) a partir de interligações 227, e uma esfera de solda (a partir de esferas de solda 252). O segundo conjunto de interconexões 1504 pode proporcionar um caminho elétrico entre o TEC 210 e um controlador de TEC (não mostrado).
Ilustração Exemplar de Como a Operação de um Resfriador Termoelétrico (TEC) Pode Afetar a Temperaturas das Pastilhas
[0088] A figura 16 ilustra três gráficos de como o funcionamento de um resfriador termoelétrico (TEC) pode influenciar as temperaturas de várias pastilhas. A figura 16 ilustra um primeiro gráfico 1602, um segundo gráfico de 1604, e um terceiro gráfico 1606. O primeiro gráfico 1602 é uma leitura de temperatura de uma primeira pastilha (por exemplo, durante a operação da primeira pastilha 222) ao longo de um período de tempo. O segundo gráfico 1604 é uma leitura de temperatura de uma segunda pastilha (por exemplo, durante o funcionamento da segunda pastilha 242) ao longo de um período de tempo. O terceiro gráfico 1606 é leitura da corrente que é transmitida para/recebido pelo resfriador termoelétrico (TEC) (por exemplo, TEC 210) ao longo de um período de tempo.
[0089] Durante o período de tempo A, tanto a primeira pastilha como a segunda pastilha estão operacionais. Com o passar do tempo, aumentam as temperaturas da primeira pastilha e da segunda pastilha. Uma vez que tanto a primeira pastilha como a segunda pastilha têm temperaturas de funcionamento que são respectivamente menos do que as suas temperaturas máximas (por exemplo, temperaturas máximas de operação, em primeiro lugar da temperatura máxima, segunda temperatura máxima), o TEC não tem de operacional/ativo. Assim, nenhuma corrente é transmitida para o TEC, ou recebida pelo TEC.
[0090] No final do período de tempo A, a segunda pastilha atingiu a temperatura máxima de operação (por exemplo, TDIE2). No entanto, a primeira pastilha não tiver atingido a sua temperatura máxima de operação (por exemplo, TDIE1) no final do período de tempo A. Assim, o calor pode ser dissipado para fora a partir da segunda pastilha para a primeira pastilha. Uma corrente (por exemplo, primeira corrente que tem uma primeira polaridade) é transmitida para e recebido pelo TEC, o que faz com que o TEC para dissipar o calor para longe da segunda pastilha. A primeira polaridade pode ser uma polaridade positiva.
[0091] Durante o período de tempo B, após o TEC é ativado e quando o TEC é ativo, a temperatura da segunda pastilha começa a diminuir, enquanto que a temperatura dos primeiros aumentos pastilha a uma taxa mais rápida (devido ao calor da segunda pastilha de ser transferido para o primeiro). Uma vez que a primeira pastilha é operacional, a primeira pastilha gera o seu próprio calor, enquanto, ao mesmo tempo, a primeira pastilha recebe calor proveniente da segunda pastilha.
[0092] No final do período de tempo B, a primeira pastilha atingiu a temperatura máxima de operação, enquanto a segunda pastilha está agora abaixo da sua temperatura máxima de operação. Neste exemplo, o calor pode ser dissipado para fora a partir da primeira pastilha e na direção da segunda pastilha. Uma corrente com uma polaridade diferente (por exemplo, de polaridade oposta, segunda polaridade) é transmitido para e recebido pelo TEC. A segunda polaridade pode ser uma polaridade negativa. A nova polaridade da corrente faz com que o TEC para dissipar o calor para fora a partir da primeira pastilha e na direção da segunda pastilha.
[0093] Durante o período de tempo C, enquanto que o TEC está ativo com uma corrente com uma nova polaridade, a temperatura da primeira pastilha começa a diminuir, enquanto que a temperatura da segunda pastilha começa a aumentar (devido ao calor gerado a partir da segunda pastilha e o calor que é transferido da primeira pastilha).
[0094] No final do período de tempo C, a segunda pastilha atingiu a temperatura máxima de funcionamento, enquanto que a primeira pastilha está agora abaixo da sua temperatura máxima de operação. A corrente que é transmitida para e recebido pelo TEC foi agora alterada para outra polaridade (por exemplo, primeira polaridade, polaridade positiva), o que faz com que o TEC dissipe o calor de novo para longe a partir da segunda pastilha.
[0095] Durante o período de tempo D, a temperatura da segunda pastilha começa a diminuir, enquanto que a temperatura da primeira pastilha aumenta.
[0096] Deste modo, mudando a corrente, que é transmitida para e recebida pelo TEC, as temperaturas das pastilhas podem ser controladas dinamicamente, sem ter que reduzir o desempenho das pastilhas. No entanto, em algumas implementações, a gerenciamento térmico e/ou controle das pastilhas pode ser conseguido através de uma combinação de limitar o desempenho das pastilhas (por exemplo, modulação de um ou mais pastilhas) e a utilização de, pelo menos, um TEC. Note-se que as diferentes implementações podem utilizar diferentes correntes com diferentes valores e polaridade para ativar, configurar e adaptar o TEC para dissipar o calor.
[0097] Tendo descrito um exemplo de como a gerenciamento térmica de pastilhas pode ser conseguido através de, pelo menos, um TEC, vários métodos para o gerenciamento térmico de pastilhas que inclui pelo menos um TEC será descrito nas seções seguintes. Em algumas implementações, o gerenciamento térmico das pastilhas pode incluir limitar o desempenho de uma ou mais pastilhas.
Fluxograma Exemplar do Método para Gerenciamento térmico de Pastilhas Usando um Resfriador Termoelétrico
[0098] A figura 17 ilustra um fluxograma exemplificativo de um método 1700 para o gerenciamento térmico de duas ou mais pastilhas, usando pelo menos um resfriador termoelétrico (TEC). O método 1700 pode ser realizado por um controlador de TEC e/ou um controlador térmico.
[0099] O TEC pode estar ativo (por exemplo, ligado) ou inativo (desligado) antes que o método 1700. O método recebe (1705) temperatura (s) (por exemplo, leitura de temperatura primeira, segunda leitura de temperatura) de uma primeira pastilha e temperatura (s) de uma segunda pastilha. A primeira pastilha pode ser a primeira pastilha 222. A segunda pastilha pode ser a segunda pastilha 242. As temperaturas podem ser as leituras de temperatura de, pelo menos, um primeiro sensor de temperatura para a primeira pastilha, e as leituras de temperatura de, pelo menos, um segundo sensor de temperatura para a segunda pastilha.
[00100] O método determina (em 1710) se a temperatura da primeira pastilha é maior ou igual a uma temperatura máxima de operação limiar da primeira pastilha. Por exemplo, se a temperatura máxima de operação limiar da primeira pastilha é de 100°F, o método determina se a temperatura da primeira pastilha é maior ou igual a 100°F. Nos casos em que existem várias temperaturas (por exemplo, temperaturas localizadas) para a primeira pastilha, o método pode fazer várias determinações.
[00101] Quando o método determina (em 1710) que a temperatura da primeira pastilha não é maior ou igual a temperatura máxima de operação limiar da primeira pastilha, o método prossegue para determinar (em 1715) se a temperatura da segunda pastilha é maior ou igual a uma temperatura máxima de operação limiar da segunda pastilha. Por exemplo, se a temperatura máxima de operação limiar da segunda pastilha é de 85°F, o método determina se a temperatura da segunda pastilha é maior ou igual a 85°F. Nos casos em que existem várias temperaturas (por exemplo, temperaturas localizadas) para a segunda pastilha, o método pode fazer várias determinações.
[00102] Quando o método determina (em 1715) que a temperatura da segunda pastilha não é maior ou igual a temperatura máxima de operação limiar da segunda pastilha, o método prossegue para instruir (em 1720) o TEC para ser inativo (por exemplo, fora). Em algumas implementações, instruindo o TEC para ser inativo não inclui transmitir uma corrente para o TEC. Se o TEC já está inativo, então não há nenhuma corrente transmitida para o TEC. O método prossegue então para determinar (em 1725) a possibilidade de continuar com o gerenciamento térmico das pastilhas.
[00103] Contudo, referindo-se a 1715, quando o método determina (em 1715) que a temperatura da segunda pastilha é maior ou igual a temperatura máxima de operação limiar da segunda pastilha, o método prossegue para configurar (em 1730) e/ou adaptar o TEC para dissipar o calor para longe da segunda pastilha. Em tais casos, o método pode configurar e/ou adaptar o TEC para dissipar o calor em uma primeira direção (por exemplo, direção afastada da segunda pastilha), na direção da primeira pastilha. Isto pode incluir o envio de uma primeira corrente que tem uma primeira polaridade (por exemplo, polaridade positiva) para o TEC. O método prossegue então para determinar (em 1725) a possibilidade de continuar com o gerenciamento térmico das pastilhas.
[00104] Com referência de novo a 1710, quando o método determina (em 1710) que a temperatura da primeira pastilha é maior ou igual a temperatura máxima de operação limiar da primeira pastilha, o método prossegue para determinar (em 1735) se a temperatura da segunda pastilha é maior ou igual a uma temperatura máxima de operação limiar da segunda pastilha. Nos casos em que existem várias temperaturas (por exemplo, temperaturas localizadas) para a segunda pastilha, o método pode fazer várias determinações.
[00105] Quando o método determina (em 1735) que a temperatura da segunda pastilha é maior ou igual a temperatura máxima de operação limiar da segunda pastilha, o método prossegue para configurar (em 1740) o TEC ser inativo (por exemplo, fora). Neste exemplo, a primeira pastilha e a segunda pastilha têm temperaturas que são maiores do que as suas respectivas temperaturas máximas de limiar, utilizando o CET não seria ser produtivo. Em tais casos, estrangular o desempenho de uma ou mais das pastilhas (por exemplo, limitando a velocidade de relógio da pastilha) pode ser usado para reduzir as temperaturas das pastilhas. Em algumas implementações, instruindo o TEC para ser inativo não inclui transmitir uma corrente para o TEC. Se o TEC já está inativo, então não há nenhuma corrente sendo transmitida para o TEC.
[00106] Contudo, referindo-se a 1735, quando o método determina (em 1735) que a temperatura da segunda pastilha não é maior ou igual a temperatura máxima de operação limiar da segunda pastilha, o método prossegue para configurar (em 1745) e/ou adaptar o TEC para dissipar o calor para fora a partir da primeira pastilha. Em tais casos, o método pode configurar e/ou adaptar o TEC para dissipar o calor em uma segunda direção (por exemplo, direção para fora a partir da primeira pastilha), para a segunda pastilha. Isto pode incluir o envio de uma segunda corrente que tem uma segunda polaridade (por exemplo, polaridade negativa) para o TEC. O método prossegue então para determinar (em 1725) a possibilidade de continuar com o gerenciamento térmico das pastilhas.
[00107] O método determina (em 1725) a possibilidade de continuar com o gerenciamento térmico das pastilhas. Em caso afirmativo, o método prossegue para trás para receber (1705) temperatura (s) da primeira pastilha e a temperatura (s) da segunda pastilha.
[00108] No entanto, quando o método determina (em 1725) não continuar com o gerenciamento térmico das pastilhas, o método prossegue para configurar (em 1745) o TEC ser inativo (por exemplo, desligado). Isto pode ser conseguido pela suspensão transmitir qualquer atual para o TEC.
Fluxograma Exemplar do Método para Gerenciamento Térmico de Pastilhas mediante Uso de um Resfriador Termoelétrico e/ou Limitações de Desempenho nas Pastilhas
[00109] A figura 18 ilustra um fluxograma exemplificativo do outro método 1800 para o gerenciamento térmico de duas ou mais pastilhas, usando pelo menos um resfriador termoelétrico (TEC) e/ou limitações de desempenho nas pastilhas. O método 1800 pode ser realizado por um controlador de TEC e/ou um controlador térmico.
[00110] O TEC pode estar ativo (por exemplo, ligado) ou inativo (desligado) antes que o método 1800. O método recebe (em 1805) temperatura (s) (por exemplo, leitura de temperatura primeira, segunda leitura de temperatura) de uma primeira pastilha e temperatura (s) de uma segunda pastilha. A primeira pastilha pode ser a primeira pastilha 222. A segunda pastilha pode ser a segunda pastilha 242. As temperaturas podem ser leituras de temperatura de, pelo menos, um primeiro sensor de temperatura para a primeira pastilha, e as leituras de temperatura de, pelo menos, um segundo sensor de temperatura para a segunda pastilha.
[00111] O método determina (em 1810) se a temperatura da primeira pastilha é maior ou igual a uma temperatura máxima de operação limiar da primeira pastilha, e a temperatura da segunda pastilha é maior ou igual a uma temperatura máxima de operação limiar de a segunda pastilha. Nos casos de existirem várias temperaturas (por exemplo, temperaturas localizadas) para a primeira pastilha e/ou para a segunda pastilha, o método pode fazer várias determinações.
[00112] Quando o método determina (em 1810), que tanto a temperatura da primeira pastilha é maior ou igual a uma temperatura máxima de operação limiar da primeira pastilha, e a temperatura da segunda pastilha é maior ou igual a uma temperatura limiar máxima operacional da segunda pastilha, os limites do método (a 1815) o desempenho da primeira pastilha e/ou a segunda pastilha. Em algumas implementações, o que limita o desempenho das pastilhas pode incluir estrangulamento da pastilha, tal como limitando as velocidades máximas de relógio de uma ou mais pastilhas. Diferentes implementações podem limitar o desempenho das pastilhas de forma diferente. Por exemplo, o desempenho da primeira pastilha pode ser mais limitado do que o desempenho da segunda pastilha.
[00113] O método prossegue então para receber (em 1805) temperatura (s) de uma primeira pastilha e temperatura (s) de uma segunda pastilha.
[00114] No entanto, quando o método determina (em 1810) que a temperatura da primeira pastilha não é maior ou igual a uma temperatura máxima de operação limiar da primeira pastilha, e a temperatura da segunda pastilha não é maior ou igual a uma temperatura máxima de operação limiar da segunda pastilha, então o método pode, opcionalmente, remover ou reduzir (em 1820) quaisquer limitações sobre as performances da primeira pastilha e/ou da segunda pastilha.
[00115] O método determina (em 1825) se a temperatura da primeira pastilha é maior ou igual a uma temperatura de funcionamento limite máximo da primeira pastilha, ou a temperatura da segunda pastilha é maior ou igual a uma temperatura máxima de operação limiar de a segunda pastilha. Nos casos em que existem várias temperaturas (por exemplo, temperaturas localizadas) para a primeira pastilha; e/ou para a segunda pastilha, o método pode fazer várias determinações.
[00116] Quando o método determina (em 1825) que a temperatura da primeira pastilha é maior ou igual a uma temperatura máxima de operação limiar da primeira pastilha, ou a temperatura da segunda pastilha é maior ou igual a uma temperatura máxima de operação limiar da segunda pastilha, o método ativa (em 1830) um resfriador termoelétrico (TEC). Isso pode incluir o envio de uma corrente para o TEC. O TEC pode ser ativado, quer de calor dissipa distância a partir da primeira pastilha ou para longe da segunda pastilha. Por exemplo, quando a temperatura da primeira pastilha é maior ou igual a uma temperatura máxima de operação limiar da primeira pastilha, mas a temperatura da segunda pastilha não é maior ou igual a uma temperatura máxima de operação limiar da segunda pastilha, o TEC pode ser ativado para dissipar o calor para fora a partir da primeira pastilha. Quando a temperatura da primeira pastilha não é maior ou igual a uma temperatura máxima de operação limiar da primeira pastilha, mas a temperatura da segunda pastilha é maior ou igual a uma temperatura máxima de operação limiar da segunda pastilha, o TEC podem ser ativados para dissipar o calor para longe da segunda pastilha. Um exemplo de como um TEC pode ser ativado é ilustrado e descrito na figura 17. O método prossegue então para receber (a 1805) temperatura (s) da primeira pastilha e a temperatura (s) da segunda pastilha. Um exemplo de como um TEC pode ser ativado é ilustrado e descrito na figura 17. O método prossegue então para receber (a 1805) temperatura (s) da primeira pastilha e a temperatura (s) da segunda pastilha. Um exemplo de como um TEC pode ser ativado é ilustrado e descrito na figura 17. O método prossegue então para receber (a 1805) temperatura (s) da primeira pastilha e a temperatura (s) da segunda pastilha.
[00117] Quando o método determina (em 1825) que a temperatura da primeira pastilha não é maior ou igual a uma temperatura máxima de operação limiar da primeira pastilha, e a temperatura da segunda pastilha não é maior ou igual a um limiar máximo temperatura de funcionamento da segunda pastilha, o método desativa (em 1835), o resfriador termoelétrico (TEC). A desativação do TEC pode incluir não transmitir uma corrente para o TEC. Quando o TEC já está inativo, nenhuma corrente é transmitida também. Note-se que em algumas modalidades, as mesmas correntes atuais ou diferentes (por exemplo, correntes com diferentes amperagens) podem ser transmitidas. Em algumas modalidades, uma corrente forte (por exemplo, corrente com uma maior amperagem) irá proporcionar uma maior dissipação de calor ativa do que uma corrente fraca (por exemplo, corrente com uma amperagem inferior). Diferentes implementações podem utilizar diferentes fatores e/ou variáveis a considerar a força da corrente. Tais fatores e/ou variáveis pode incluir a fonte de energia do pacote (por exemplo, energia da bateria, energia plug-in) e/ou a taxa de variação da temperatura das pastilhas.
[00118] O método 1800 pode ser repetido várias vezes até que termine o gerenciamento térmico das pastilhas.
Seqüência Exemplar para Fornecer/Fabricar um Dispositivo de Pacote sobre Pacote (PoP) Compreendendo Resfriador Termoelétrico (TEC) Bidirecional
[00119] Em algumas implementações, fornecendo/fabricar um dispositivo de pacote sobre pacote (PoP) que inclui, pelo menos, um bidirecional arrefecedor elétrico térmica (TEC) inclui vários processos. figura 19 (que inclui as FIGURAS 19A-19B) ilustra um sequência exemplar para fornecer/fabricar um dispositivo PoP, que inclui, pelo menos, um resfriador termoelétrico bidirecional (TEC). Em algumas implementações, a sequência das FIGURAS 19A-19C pode ser usada para fornecer/fabricar o dispositivo PoP das FIGURAS 2-5 e/ou outros dispositivos PoP descritos na presente revelação.
[00120] Deve ser observado que a sequência das FIGURAS 19A-19C pode combinar uma ou mais etapas, a fim de simplificar e/ou clarificar a sequência para o fornecimento/fabricar um dispositivo PoP que inclui um resfriador termoelétrico bidirecional (TEC). Em algumas implementações, a fim dos processos podem ser alterados ou modificados.
[00121] A Fase 1, conforme mostrado na figura 19A ilustra um estado depois de um substrato 1900 é fornecida. O substrato 1900 pode ser um substrato de pacote. O substrato 1900 pode ser fabricado ou fornecido por um fabricante ou fornecedor. O substrato 1900 inclui, pelo menos, uma camada dielétrica de 1902, um conjunto de interconexões 1904 (por exemplo, traços, Vias, pastilhas), uma primeira camada de solda resistir a 1906 e uma segunda camada de solda resistir 1908. A camada dielétrica 1902 pode incluir uma camada de núcleo e/ou uma camada pré- impregnada.
[00122] A Fase 2 ilustra um estado depois de uma primeira pastilha 1910 é acoplado (por exemplo, montado) para o substrato de 1900. A primeira pastilha 1910 é acoplada ao substrato 1900 a um conjunto de solda (por exemplo, 1912, esferas de solda). Diferentes implementações podem acoplar a primeira pastilha 1910 para o substrato 1900 de forma diferente. Em algumas modalidades, a primeira pastilha 1910 é acoplado ao substrato 1900 através de um conjunto de pilares e solda.
[00123] A Fase 3 ilustra um estado depois de uma camada de encapsulação 1920 é fornecida (por exemplo, formada) no substrato 1900 e a primeira pastilha de 1910. A camada de encapsulação 1920 pode encapsular toda a primeira pastilha 1910 ou apenas uma parte da primeira pastilha 1910. A camada de encapsulação 1920 pode ser uma pastilha e/ou preenchimento de epóxi.
[00124] A Fase 4 ilustra um estado depois de pelo menos uma cavidade 1921 é formada na camada de encapsulação 1920. Diferentes implementações podem formar a cavidade 1921. Em algumas implementações, um laser é usado para formar a cavidade de 1921. Em algumas modalidades, a camada de encapsulação 1920 é uma camada foto-padronizável, e a cavidade 1921 pode ser formada usando um processo de foto-litografia (por exemplo, processo de foto-gravação) para o padrão de camada de encapsulação 1920.
[00125] A Fase 5 ilustra um estado depois de, pelo menos, uma via 1922 e pelo menos uma interligação 1924 são formados em e sobre a camada de encapsulação 1920. Um processo de revestimento pode ser utilizado para formar a via 1922 e a interligação de 1924. A interligação 1924 pode incluir um traço e/ou um elemento. A interligação de 1924 pode ser uma redistribuição interligação. A via 1922 e a interligação 1924 podem cada uma incluir uma camada de sementes de metal e a camada de metal.
[00126] A Fase 6, como mostrado na figura 19B, ilustra um estado depois de um resfriador termoelétrico (TEC) 1940 é acoplado (por exemplo, montado) para a primeira pastilha 1910. Em algumas implementações, um adesivo (por exemplo, adesivo termicamente condutor) é usado para acoplar o TEC 1,940 para a primeira pastilha 1910. O TEC 1940 pode ser um TEC bidirecional. O TEC 1940 inclui elementos e/ou os terminais (por exemplo, como descrito na figura 7). O TEC 1,940 pode acoplado a primeira pastilha 1910 de tal modo que as elementos e/ou terminais do TEC 1940 são acopladas (por exemplo, acoplado eletricamente) para interligações sobre a camada de encapsulação 1920 (por exemplo, interconexões de redistribuição, de interligação de interconexões 1924). Fase 6 pode ilustram um primeiro pacote 1950, que inclui o substrato de 1900, a primeira pastilha de 1910, e a camada de encapsulação 1920. O primeiro pacote 1950 também pode incluir o TEC 1940.
[00127] A Fase 7 ilustra um estado depois de um segundo pacote 1960 ser acoplado (por exemplo, montado) para o primeiro pacote 1950, de tal modo que o TEC é 1940 entre o primeiro pacote 1950, e o segundo pacote 1960. O segundo pacote 1960 inclui um segundo substrato 1970 (por exemplo, substrato do pacote), uma segunda pastilha 1980, e uma segunda camada de encapsulação de 1982. O segundo substrato 1970 inclui pelo menos uma camada dielétrica 1972 e um conjunto de interconexões 1974 (por exemplo, traços, elementos, vias). Um conjunto de esferas de solda 1976 pode ser acoplado ao segundo substrato 1970 e interligações (por exemplo, de interligação 1924) a partir do primeiro pacote 1950. A segunda pastilha 1980 é acoplada (por exemplo, montada) no segundo substrato 1970 através de um conjunto de solda 1984 (por exemplo, esferas de solda). Como mostrado na etapa 7, o TEC 1940 situa-se entre a primeira pastilha 1910 e o segundo substrato 1970.
[00128] A Fase 8 ilustra um estado depois de um conjunto de esferas de solda 1990 é acoplado ao primeiro pacote 1950. Fase 8 pode incluir um dispositivo de pacote sobre pacote (POP) 1994, que inclui o primeiro pacote 1950, o segundo pacote 1960 e o TEC 1940.
Método Exemplar para Fornecer/Fabricar um Dispositivos de Pacote sobre Pacote (PoP) Compreendendo Resfriador Termoelétrico Bidirecional (TEC)
[00129] A figura 20 ilustra um fluxograma exemplificativo de um método 2000 para proporcionar/fabricar um dispositivo de pacote sobre pacote (PoP) que inclui pelo menos um resfriador elétrico bidirecional térmica (TEC). Em algumas implementações, o método 2000 da figura 20 pode ser usado para fornecer/fabricar o dispositivo PoP das FIGURAS 2-5 e/ou outros dispositivos PoP na presente revelação.
[00130] Deve ser observado que o diagrama de fluxo da figura 20 podem combinar um ou mais passo e/ou processos, a fim de simplificar e/ou clarificar o método para proporcionar um dispositivo que inclui um PoP TEC bidirecional. Em algumas implementações, a fim dos processos podem ser alterados ou modificados.
[00131] O método proporciona (em 2005) um substrato. O substrato pode ser um substrato de pacote. O substrato pode ser fabricado ou fornecido por um fabricante ou fornecedor. O substrato inclui pelo menos uma camada dielétrica, um conjunto de interligações (por exemplo, traços, Vias, elementos), uma primeira solda resistir camada e uma segunda camada de solda resistir. A camada dielétrica pode incluir uma camada de núcleo e/ou uma camada pré-impregnada.
[00132] Os pares do método (a 2010) de uma primeira pastilha para o substrato. A primeira pastilha pode ser acoplada (por exemplo, montada) ao substrato por meio de um conjunto de solda (por exemplo, esferas de solda). Diferentes implementações podem acoplar a primeira pastilha para o substrato diferente. Em algumas modalidades, a primeira pastilha é acoplada ao substrato por meio de um conjunto de pilares e solda.
[00133] O método proporciona opcionalmente (em 2015) uma camada de encapsulação sobre o substrato e a primeira pastilha. Em algumas modalidades, o fornecimento da camada de encapsulação inclui a formação da camada de encapsulação sobre o substrato e a primeira pastilha de tal modo que a camada de encapsulação encapsula toda a primeira pastilha ou apenas uma parte da primeira pastilha. A camada de encapsulação pode ser uma pastilha e/ou preenchimento de epóxi.
[00134] As formas do método (a 2020) interligações nos e sobre a camada de encapsulação. Em algumas implementações, formando interligações inclui a formação de cavidades na camada de encapsulação e formando interligações no interior da cavidade e/ou a camada de encapsulação. Diferentes implementações podem formar as cavidades. Em algumas implementações, um laser é usado para formar as cavidades. Em algumas modalidades, a camada de encapsulação é uma camada foto-padronizável, e as cavidades podem ser formadas usando um processo de foto-litografia (por exemplo, processo de foto-gravação) para o padrão de camada de encapsulação.
[00135] A formação das interligações pode incluir formação de pelo menos uma via e pelo menos uma interligação em e sobre a camada de encapsulação 1920. Um processo de revestimento pode ser usado para formar as vias e as interligações. As interligações podem incluir um traço e/ou um elemento. As interligações podem ser uma interligação de redistribuição. As vias e as interligações podem cada um incluir uma camada de sementes de metal e a camada de metal.
[00136] O método acopla (em 2025) um resfriador termoelétrico (CET) a primeira pastilha. Em algumas implementações, um adesivo (adesivo, por exemplo, termicamente condutora) é usado para acoplar (por exemplo, montagem) o TEC para a primeira pastilha. O TEC pode ser um TEC bidirecional. O primeiro pacote pode ser definido pelo primeiro substrato, a primeira pastilha, a camada de encapsulação. O primeiro pacote pode também incluir o TEC acoplado a primeira pastilha.
[00137] O método acopla (em 2030) um segundo pacote ao primeiro pacote, de tal modo que o TEC esteja entre o primeiro pacote e o segundo pacote. O segundo pacote inclui um segundo substrato (por exemplo, substrato do pacote), uma segunda pastilha, e uma segunda camada de encapsulação. O segundo substrato inclui pelo menos uma camada dielétrica e um conjunto de interligações (por exemplo, traços, elementos, vias). Um conjunto de esferas de solda pode ser acoplado ao segundo substrato e interligações a partir do primeiro pacote. O TEC está localizado entre a primeira pastilha (do primeiro pacote) e o segundo substrato (do segundo pacote). Em algumas implementações, um adesivo (por exemplo, cola condutora térmica) é usado para acoplar o segundo substrato para o TEC.
[00138] O método proporciona (a 2035) de um conjunto de esferas de solda para o primeiro pacote. Mais especificamente, o conjunto de esferas de solda pode ser acoplado ao primeiro substrato do primeiro pacote.
Dispositivo de Pacote sobre Pacote (PoP) Exemplar Compreendendo Resfriador Termoelétrico Bidirecional
[00139] A figura 21 ilustra um exemplo de outro dispositivo de pacote sobre pacote (PoP) 2100 que inclui um primeiro pacote 2102 (por exemplo, pacote primeiro dispositivo integrado), um segundo pacote 2104 (por exemplo, pacote do dispositivo segundo integrado), um primeiro resfriador termoelétrico (TEC) 2110, e uma segundo TEC 2112. em algumas modalidades, o primeiro radiador termoelétrico (TEC) 2110 e a segundo TEC 2112 pode ser configurado como um conjunto ou um arranjo de TEC, tal como descrito nas FIGURAS 8-9.
[00140] O primeiro pacote 2102 inclui um primeiro substrato de 2120, uma primeira pastilha 2122 (por exemplo, primeira pastilha lógica), uma segunda pastilha 2123 (por exemplo, segunda pastilha lógica), e uma primeira camada de encapsulação 2124. O primeiro substrato 2120 inclui pelo menos uma camada dielétrica 2126 e um conjunto de interligações 2127. o primeiro pacote 2102 também podem incluir o primeiro TEC 2110 e o segundo TEC 2112. o primeiro TEC 2110 é acoplado a primeira pastilha 2122. o segundo TEC 2112 é acoplado a segunda pastilha 2123. Um adesivo (por exemplo, adesivo termicamente condutor) pode ser usado para acoplar o TEC (por exemplo, primeiro TEC 2110) para as primeiras pastilhas (por exemplo, pastilha 2122).
[00141] O segundo pacote 2104 é acoplado (por exemplo, montado) para o primeiro pacote 2102, de tal modo que o primeiro TEC 2110 e o segundo TEC 2112 situam-se entre o primeiro pacote 2102 e o segundo pacote 2104. O segundo pacote 2104 inclui um segundo substrato de 2140, uma primeira pastilha 2142, uma segunda pastilha 2143, uma primeira camada de encapsulação 2144, e um terceiro TEC 2150. O segundo substrato 2140 inclui pelo menos uma camada dielétrica 2146 e um conjunto de interligações 2147. O primeiro TEC 2110 é entre a primeira pastilha 2122 e o segundo substrato de 2140. O segundo TEC 2112 é entre a segunda pastilha 2123 e o segundo substrato 2140. O terceiro TEC 2150 está entre a primeira pastilha 2142 e a segunda pastilha 2143.
[00142] O primeiro TEC 2110 pode ser um TEC bidirecional capaz de dissipar o calor em uma primeira direção (por exemplo, em um primeiro período de tempo/quadro) e uma segunda direção (por exemplo, em um segundo período de tempo/quadro), onde a segunda direção é oposta à primeira direção. Da mesma forma, o segundo TEC 2112 pode ser um TEC bidirecional capaz de dissipar o calor em uma primeira direção (por exemplo, em um primeiro período de tempo/quadro) e uma segunda direção (por exemplo, em um segundo período de tempo/quadro), onde o segundo sentido é oposto ao primeiro sentido. O terceiro TEC 2150 pode ser um TEC bidirecional capaz de dissipar o calor em uma primeira direção (por exemplo, em um primeiro período de tempo/quadro) e uma segunda direção (por exemplo, em um segundo período de tempo/quadro), em que a segunda direção é oposta à primeira direção.
[00143] Em algumas modalidades, os TECs 2110 e 2112 podem ser TEC bidirecional que podem ser configuradas e/ou adaptadas para dinamicamente (por exemplo, em tempo real, durante o funcionamento do dispositivo PoP 2100) dissipar o calor para frente e para trás entre o primeiro 2102 pacote e o segundo pacote 2104, tal como descrito nas FIGURAS 3-4.
[00144] Em algumas modalidades, os TECs 2110 e 2112 podem ser TEC bidirecional que podem ser configuradas e/ou adaptadas para dinamicamente (por exemplo, em tempo real, durante o funcionamento do dispositivo PoP 2100) dissipar o calor para frente e para trás entre a primeira pastilha 2122 e a segunda pastilha 2123. Ou seja, os TECs 2110 e 2112 podem ser configurados de tal modo que o calor que seja dissipado para fora a partir da primeira pastilha 2122 pode ser dissipado para a segunda pastilha 2123. Assim, em algumas modalidades, os TECs 2110 e 2112 podem ser configurados de modo que o calor dissipa a partir da primeira pastilha 2122, através do primeiro TEC 2110, o segundo substrato 2140, segundo o TEC 2112, e para a segunda pastilha 2123.
[00145] Em algumas modalidades, os TECs 2110 e 2112 podem ser configurados de tal modo que o calor que é dissipado para fora a partir da segunda pastilha 2123 pode ser dissipado para a primeira pastilha 2122. Assim, em algumas modalidades, os TECs 2110 e 2112 podem ser configurados de modo que o calor se dissipa da segunda pastilha 2123, através do segundo TEC 2112, o segundo substrato 2140, o primeiro TEC 2110, e para a primeira pastilha 2,122.
[00146] Em algumas modalidades, o TEC 2150 pode ser um TEC bidirecional que pode ser configurado e/ou adaptado para dinamicamente (por exemplo, em tempo real, durante o funcionamento do dispositivo PoP 2100) dissipar o calor para frente e para trás entre a primeira pastilha 2142 e a segunda pastilha 2143. Isto é, por exemplo, os TECs 2150 e 2150 podem ser configurados de tal modo que o calor que é dissipado para fora a partir da primeira pastilha 2142 pode ser dissipado para a segundo pastilha 2143. Outras implementações podem configurar os TECs diferentes para alcançar um gerenciamento térmico desejado das pastilhas no dispositivo PoP 2100.
Dispositivos Eletrônicos Exemplares
[00147] A figura 22 ilustra vários dispositivos eletrônicos que podem ser integrados com qualquer do dispositivo integrado acima mencionado, o dispositivo semicondutor, o circuito integrado, pastilha, meio de interposição, pacote ou pacote sobre pacote (PoP). Por exemplo, um dispositivo móvel telefone 2202, um dispositivo de computador portátil 2204, e um dispositivo terminal local fixo 2206 podem incluir um dispositivo integrado 2200, como aqui descrito. O dispositivo integrado de 2200 pode ser, por exemplo, qualquer um dos circuitos integrados, pastilha, dispositivos integrados, pacotes de dispositivos integrados, dispositivos de circuitos integrados, dispositivos de pacote sobre pacote aqui descritos. Os dispositivos 2202, 2204 e 2206 ilustrados na figura 22 são meramente exemplificativos. Outros dispositivos eletrônicos podem também apresentam o dispositivo integrado de 2200, incluindo, mas não limitado a, um grupo de dispositivos (por exemplo, dispositivos eletrônicos) que inclui dispositivos móveis,
[00148] Um ou mais dos componentes, etapas, características e/ou funções ilustradas nas FIGURAS 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 19, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19A- 19B, 20, 21 e/ou 22 podem ser reorganizadas e/ou combinadas em um único componente, etapa, característica ou função ou incorporado em vários componentes, etapas, ou funções. Os elementos adicionais, componentes, etapas, e/ou funções também podem ser adicionados sem se afastar da revelação. Deve também notar-se que as Figuras 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 19, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19A-19B, 20, 21 e/ou 22 e a sua descrição correspondente na presente revelação não se limitam às pastilhas e/ou ICs. Em algumas modalidades, as Figuras 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 19, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19A-19B, 20, 21 e/ou 22 e a sua descrição correspondente podem ser utilizadas para fabricar, criar, fornecer, e/ou produzir dispositivos integrados. Em algumas implementações, um dispositivo pode incluir uma pastilha, um pacote de pastilha, um circuito integrado (IC), um dispositivo integrado, um pacote do dispositivo integrado, uma pastilha, um dispositivo semicondutor, um pacote sobre pacote (POP) do dispositivo, e/ou um meio de interposição.
[00149] A palavra “exemplar” é aqui utilizada para significar “servir como um exemplo, caso, ou ilustração”. Qualquer implementação ou aspecto aqui descrito como “exemplar” deve necessariamente para ser interpretado como preferida ou vantajosa em relação a outros aspectos da revelação. Da mesma forma, o termo “aspectos” não exige que todos os aspectos da invenção incluam a característica discutida, a vantagem ou o modo de operação. O termo “acoplado” é aqui utilizado para se referir ao acoplamento direto ou indireto entre dois objetos. Por exemplo, se o objeto toca fisicamente um objeto B, e toques objeto B opor C, então os objetos A e C podem ainda ser considerados acoplados um ao outro - mesmo se eles fisicamente não se tocarem diretamente um ao outro.
[00150] Além disso, deve ser observado que as modalidades podem ser descritas como um processo que é descrito como um fluxograma, um diagrama de fluxo, um diagrama da estrutura, ou um diagrama de blocos. Embora um fluxograma possa descrever as operações como um processo sequencial, muitas das operações podem ser realizadas em paralelo ou simultaneamente. Além disso, a ordem das operações pode ser rearranjada. Um processo é terminado quando as operações são completadas. Um processo pode corresponder a um modo, uma função, um processo, uma subrotina, um subprograma, etc. Quando um processo corresponde a uma função, a sua terminação corresponde a um retorno da função para a função de chamada ou a função principal. Qualquer um dos métodos e/ou processos acima podem também ser um código que é armazenado em um meio de armazenamento de leitura por computador/processador que pode ser executado por, pelo menos, um circuito de processamento, processador, pastilha e/ou controlador (por exemplo, controlador de TEC, o controlador térmico). Por exemplo, a pastilha, o controlador do TEC, e/ou o controlador térmico pode incluir um ou mais circuitos de processamento que podem executar código armazenado em um meio de armazenamento de leitura por computador/processador. Um meio de armazenamento de leitura por computador/processador pode incluir uma memória (por exemplo, pastilha de memória, de memória em uma pastilha lógica, memória no controlador de TEC, memória no controlador térmico). A pastilha pode ser implementada como um flip chip, um pacote de nível pastilha (WAP), e/ou um pacote de escala de chip (CESP).
[00151] Os versados na arte considerariam ainda que os vários blocos, módulos, circuitos e etapas de algoritmo ilustrativos lógicos descritos em conexão com as modalidades aqui divulgadas podem ser implementados como hardware eletrônico, software de computador, ou combinações de ambos. Para ilustrar claramente esta permutabilidade de hardware e software, vários componentes ilustrativos, blocos, módulos, circuitos, e etapas foram descritos acima, geralmente em termos da sua funcionalidade. Se tal funcionalidade é implementada como hardware ou software depende da aplicação e design limitações específicas impostas ao sistema global.
[00152] As várias características da revelação aqui descrita podem ser implementadas em diferentes dispositivos e/ou sistemas sem nos afastarmos da revelação. Deve ser observado que os aspectos anteriores da presente descrição são apenas exemplos e não são para ser interpretados como limitando a revelação. A descrição dos aspectos da presente revelação se destina a ser ilustrativa, e não a limitar o âmbito das reivindicações. Como tal, os presentes ensinamentos podem ser prontamente aplicados a outros tipos de aparelhos e muitas alternativas, modificações, e variações serão evidentes para os versados na arte.

Claims (14)

1. Dispositivo de pacote sobre pacote, PoP, caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro pacote (202, 502, 2102) que compreende: um primeiro substrato (220, 2120); e uma primeira pastilha (222, 2112) acoplada ao primeiro substrato; um segundo pacote (204, 2104) acoplado ao primeiro pacote, o segundo pacote compreendendo: um segundo substrato (240, 2140); e uma segunda pastilha (242, 2142) acoplada ao segundo substrato; e um resfriador termoelétrico bidirecional, TEC, (210, 600, 2110) localizado entre a primeira pastilha e o segundo substrato, o TEC bidirecional sendo adaptado para dissipar dinamicamente calor para frente e para trás entre o primeiro pacote e o segundo pacote, em que o resfriador termoelétrico bidirecional, TEC, é configurado para: dissipar calor da primeira pastilha quando (i) uma primeira leitura de temperatura da primeira pastilha for igual ou superior a uma primeira temperatura máxima de operação da primeira pastilha, e (ii) uma segunda leitura de temperatura da segunda pastilha for inferior a uma segunda temperatura máxima de operação da segunda pastilha; e dissipar calor da segunda pastilha quando (i) a segunda leitura de temperatura for igual ou superior à segunda temperatura máxima de operação, e (ii) a primeira leitura de temperatura for inferior à primeira temperature máxima de operação.
2. Dispositivo PoP, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o TEC bidirecional é adaptado para dissipar o calor a partir da primeira pastilha para a segunda pastilha através do segundo substrato.
3. Dispositivo PoP, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o TEC bidirecional é acoplado a primeira pastilha através de um primeiro adesivo termicamente condutivo.
4. Dispositivo PoP, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o TEC bidirecional é arranjo de uma pluralidade de resfriadores termoelétricos (TECs), (800).
5. Dispositivo PoP, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o TEC bidirecional é acoplado eletricamente a um controlador TEC através de uma pluralidade de interligações que incluem interligações na primeira pastilha, na primeira camada de encapsulação ou no segundo substrato.
6. Dispositivo PoP, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira pastilha é uma primeira pastilha lógica e a segunda pastilha é uma de pelo menos uma segunda pastilha lógica ou uma pastilha de memória.
7. Dispositivo PoP, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro pacote compreende adicionalmente uma terceira pastilha acoplada ao primeiro substrato, em que o TEC bidirecional é adaptado adicionalmente para dissipar dinamicamente calor para frente e para trás entre a primeira pastilha e a terceira pastilha.
8. Dispositivo PoP, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro pacote compreende adicionalmente uma terceira pastilha acoplada ao primeiro substrato, em que o dispositivo PoP compreende adicionalmente um segundo TEC bidirecional, em que a combinação do TEC bidirecional e do segundo TEC bidirecional é adaptada para dissipar dinamicamente calor para frente e para trás entre a primeira pastilha e a terceira pastilha.
9. Método para gerenciamento térmico de um dispositivo de pacote sobre pacote, PoP, caracterizado pelo fato de que compreende: receber uma primeira leitura de temperatura de uma primeira pastilha (222, 2122); receber uma segunda leitura de temperatura de uma segunda pastilha (242, 2142); determinar se a primeira leitura de temperatura da primeira pastilha é maior ou igual a uma primeira temperatura máxima de operação da primeira pastilha; determinar se a segunda leitura de temperatura da segunda pastilha é maior ou igual a uma segunda temperatura máxima de operação da segunda pastilha; configurar um resfriador termoelétrico bidirecional, TEC, (210, 600, 2110) para dissipar calor a partir da primeira pastilha quando (i) a primeira leitura de temperatura for maior ou igual à primeira temperatura máxima de operação, e (ii) a segunda leitura de temperatura for inferior à segunda temperatura máxima de operação; e configurar o resfriador termoelétrico bidirecional, TEC, para dissipar calor a partir da segunda pastilha quando (i) a segunda leitura de temperatura for maior ou igual à segunda temperatura máxima de operação, e (ii) a primeira leitura de temperatura for inferior à primeira temperatura máxima de operação.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que configurar o TEC bidirecional para dissipar o calor a partir da primeira pastilha para a segunda pastilha compreende configurar um controlador TEC para enviar um primeiro sinal para o TEC bidirecional, em que o primeiro sinal tem uma primeira polaridade, e em que configurar o TEC bidirecional para dissipar o calor a partir da segunda pastilha para a primeira pastilha compreende configurar o controlador TEC para enviar um segundo sinal para o TEC bidirecional, em que o segundo sinal tem uma segunda polaridade que é oposta à primeira polaridade.
11. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente configurar o TEC bidirecional para ser inativo quando (i) a primeira leitura de temperatura for inferior à primeira temperatura máxima de operação, e (ii) a segunda leitura de temperatura for inferior à segunda temperatura máxima de operação.
12. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente instruir a primeira pastilha para reduzir um primeiro desempenho de pastilha quando (i) a primeira leitura de temperatura for maior ou igual a primeira temperatura máxima de operação, e (ii) a segunda leitura de temperatura for maior ou igual a segunda temperatura máxima de operação, e preferencialmente compreender adicionalmente configurar o TEC bidirecional para ser inativo quando (i) a primeira leitura de temperatura for maior ou igual a primeira temperatura máxima de operação, e (ii) a segunda leitura de temperatura for maior ou igual a segunda temperatura máxima de operação.
13. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente instruir a segunda pastilha para reduzir um segundo desempenho de pastilha quando (i) a primeira leitura de temperatura for maior ou igual a primeira temperatura máxima de operação, e (ii) a segunda leitura de temperatura for maior ou igual a segunda temperatura máxima de operação.
14. Memória caracterizada pelo fato de que compreende instruções armazenadas na mesma, as instruções sendo executadas por um computador para realizar o método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 9 a 13.
BR112017024277-0A 2015-05-11 2016-05-10 Dispositivo de pacote sobre pacote (pop) compreendendo resfriador termoelétrico bidirecional BR112017024277B1 (pt)

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