CN100517666C - 带有流体冷却的电子组件和相关方法 - Google Patents
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Abstract
为了适应与高性能集成电路相关的高功率密度，集成电路(IC)封装件包括散热结构，其中热量从一个或多个电路小片排散到散热器。散热器具有形成在其中的流体引导通道，并且流体冷却剂借助微型泵经通道循环。在一实施例中，该通道位于散热器的表面处或在其附近，并且发热的IC处于与散热器热接触。在一实施例中，IC是薄的电路小片，其借助薄的热界面材料与散热器连接。本发明还描述了制造方法以及将封装件应用于电子组件和电子系统。
Description
技术领域
本发明总体上涉及电子封装，尤其涉及带有流体冷却的电子封装件以及相关的方法。
背景技术
集成电路(IC)的电路小片可组装到IC封装件中。一个或多个IC封装件可实体上且电气上与另一封装元件例如印刷电路板(PCB)和/或散热器连接，以便形成“电子组件”。该“电子组件”是“电子系统”的一部分。在此“电子系统”广义地定义为包括“电子组件”的任何产品。电子系统的示例包括计算机(例如服务器、路由器、台式机、便携式电脑、手持机、网络设备等)、无线通讯装置(例如手机、无绳电话、寻呼机、带有无线网络的计算机等)、与计算机相关的外部设备(例如打印机、扫描仪、监视器、无线网络卡等)、娱乐装置(例如电视、收音机、立体声机、磁带和光盘播放器、视频磁带录象机、可携式摄像机、数码相机、MP3(电影专家组，音频3)播放器等)，等等。
在电子系统的领域中，在制造商中存在竞争压力以便驱动其设备性能提高同时生产成本下降。对于IC封装而言尤其如此，其中每一新一代的封装技术提供了更高的技术，特别是更多的部件数量和更高的时钟频率，同时通常具有更小或更紧凑的尺寸。当IC的内部电路例如处理器在更高的频率和更高的时钟频率下工作时，并且当IC在越来越高的功率等级工作时，由这种IC产生的热量使得其工作温度增加到不可接受的程度。然而，IC的性能和可靠性可能随其温度增加而减小，因此越来越重要的是从包括IC封装件的IC环境中充分地将热量排散出去。
由于如上所述的原因，并且由于本领域的普通技术人员在阅读本说明书且理解本发明之后明了的其它的以下原因，在本领域存在着这样的需求，即提供用于封装IC的设备和方法以便使得与高时钟频率和高功率密度相关的散热问题最小化。
发明内容
本发明的第一方面，提供一种制造带有流体冷却的电子组件的方法，其包括：在集成电路封装件的封装元件内形成流体引导通道，以便该封装元件与一电路小片的表面连接，其中该电路小片具有第一尺寸的几何构形，该通道具有比第一尺寸大的第二尺寸的几何构形，和形成至少一个芯元件，以便覆盖该通道的没有由电路小片覆盖的部分。
本发明的第二方面，提供一种封装件，其包括：一散热器，在该散热器中具有通道的表面，以便引导流体；一半导体电路小片，其中该电路小片具有第一尺寸几何构形，其中该通道具有比第一尺寸大的第二尺寸的几何构形；一热界面材料，其将电路小片直接连接到该散热器的表面上；和与该电路小片侧向相邻的芯元件，用于覆盖该通道的没有由电路小片覆盖的部分。
本发明的第三方面，提供一种电子组件，其包括：集成电路封装件，该封装件包括：一散热器，在该散热器中具有通道的表面，以便引导流体；一半导体电路小片，其中该电路小片具有第一尺寸几何构形，其中该通道具有比第一尺寸大的第二尺寸的几何构形；一热界面材料、其将电路小片直接连接到该散热器的表面上；和与该电路小片侧向相邻的芯元件，用于覆盖该通道的没有由电路小片覆盖的部分；以及与该通道连接的泵，以便使得流体在其中循环。
本发明的第四方面，提供一种电子系统，其包括：与该电子系统中的部件连接的总线；与该总线连接的显示器；与该总线连接的外储存器；与该总线连接的处理器，该处理器具有包括至少一个集成电路封装件的电子组件，该封装件包括一散热器，在该散热器中具有通道的表面，以便引导流体；一半导体电路小片，其中该电路小片具有第一尺寸几何构形，其中该通道具有比第一尺寸大的第二尺寸的几何构形；一热界面材料、其将电路小片直接连接到该散热器的表面上；和
与该电路小片侧向相邻的芯元件，用于覆盖该通道的没有由电路小片覆盖的部分；以及与该通道连接的泵，以便使得流体在其中循环。
附图说明
图1是依据本发明的实施例的设置有至少一个带有流体冷却的电子组件的电子系统的框图；
图2示出了依据本发明的实施例的包括IC封装件的电子组件侧视图和局部示意图，该IC封装件具有流体冷却；
图3示出了依据本发明的实施例的散热器的顶视图，该散热器具有形成在其中的蛇形流体引导通道；
图4示出了依据本发明的实施例的IC封装件的侧视分解图，IC封装件包括其中形成有流体引导通道的散热器；
图5示出了依据本发明的实施例的IC封装件的侧视分解图，IC封装件包括其中形成有流体引导通道的散热器；
图6示出了依据本发明的实施例的IC封装件的侧视分解图，IC封装件包括其中形成有流体引导通道的散热器；
图7、8、9、10共同示出了依据本发明的实施例的制造IC封装件的方法，该IC封装件包括其中形成有流体引导通道的散热器；
图11示出了依据本发明的实施例的制造IC封装件的多种方法的流程图，该IC封装件包括形成在其中的流体引导通道的散热器；和
图12是依据本发明的实施例的制造带有流体引导通道的散热器的方法的流程图。
具体实施方式
在本发明的以下的实施例详细描述中，可参照作为说明书一部分的说明书附图，其中示出了实施本发明的特定的优选实施例。这些实施例进行了充分详细地描述，以便使得本领域的技术人员可实施本发明，并且应当理解还可实施其它的实施例，而且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行结构上、机械上、成分上、电气上、和过程上的变型。因此，以下的详细描述不是限定性的，并且本发明的范围仅由后附的权利要求来限定。
本发明通过使用与一个或多个IC(集成电路)热接触的高容量散热器，从而提供了解决与现有技术相关的具有高电路密度的且在高时钟速度和高功率等级下工作的IC封装件的散热问题的方案。以下示出了且描述了不同的实施例。
在一个实施例中，IC电路小片的背面与散热器连接，该散热器具有形成在其中的流体引导通道。流体冷却剂可借助适当的泵例如微型泵从而循环流经该通道。在一实施例中，通道位于散热器的表面处或在表面附近。在另一实施例中，该通道位于散热器内并且远离其外表面。在一实施例中，IC是借助薄的热界面材料与散热器连接的薄的电路小片。还描述了制造方法以及将封装件施加到电子组件和电子系统中的方法。
图1是依据本发明的实施例的设置有至少一个带有流体冷却的电子组件102的电子系统100的框图。电子系统100仅仅是应用本发明的电子系统的示例。在该示例中电子系统100包括数据处理系统，其包括与该系统的各个部件连接的系统总线118。系统总线118提供了在电子系统100的各个部件之间的通讯联接，并且可作为单个总线、总线组合、或任何适当的其它方式来实施。
在此使用的术语“适当”意味着具有足以产生所需效果的特征。本领域的普通技术人员可仅通过常规实验来确定对于所需目的的适当性。
电子组件102与系统总线118连接。电子组件102可包括任何电路或电路的组合。在一实施例中，电子组件102包括任何形式的处理器104。如在此使用的，“处理器”意味着任何形式的计算电路，例如但不限于微处理器、微控制器、复杂指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、图形处理器、数字信号处理器(DSP)、或任何形式的处理器或处理器电路。
可包含在电子组件102中的其它形式的电路是常规电路、专用集成电路(ASIC)等，例如一个或多个电路(例如通讯电路106)在无线装置中使用，例如手机、寻呼机、便携式计算机、个人数字辅助装置、双向无线电设备、和相似的电子系统。该IC可以实现任何其它形式的功能。
电子系统100还可包括外存储器110，其又可包括一个或多个适于特殊应用的存储器元件，例如形式为随机存取存储器(RAM)的主存储器112、一个或多个硬盘驱动器114、和/或一个或多个在操作上用于可拆卸的介质116的驱动器，介质例如软盘、光盘(CD)、数字视频光盘(DVD)等。在一实施例中主存储器112包括动态随机存取存储器IC。在其它实施例中，可在主存储器112中使用闪存存储器IC、静态RAM IC等。
电子系统100还可包括显示装置108、一个或多个扬声器109、和键盘和/或控制器120，其可包括鼠标、光标运动球、游戏控制器、语音识别装置、或可允许系统使用者将信息输入到电子系统100中和从电子系统接收信息的任何其它的装置。
图2示出了依据本发明的实施例的包括IC封装件202的电子组件100侧视图和局部示意图，该IC封装件具有流体冷却。
在图2所示的示例中，电子组件200包括IC封装件202。IC封装件202可包括电路小片205，其借助热界面材料206与散热器220连接。在一实施例中，电路小片205可包括处理器；在另一实施例中，电路小片可包括不同类型的发热部件，例如ASIC、放大器等。在一实施例中，一个或多个发热的分散部件例如电阻、电容、电感等可替代电路小片205。在一实施例中，多个电路小片可与散热器220连接。
散热器220可包括形成在其中的流体引导通道212。散热器220可具有范围大约为1.5-6毫米的厚度。在一实施例中，散热器220可具有大约3毫米的厚度。
在一实施例中，适当的流体借助泵例如微型泵230流经通道212进行循环。该流体可沿箭头218的方向移动。微型泵230的输出侧可借助供应管222和吸入管214与散热器220的通道212连接。出口管224和移动管216使得通道212与微型泵230的吸入侧连接。在图2中，微型泵230、供应管222、和移动管216是示意性的，并且它们实际上可位于任何适当的位置，在IC封装件202的内侧或外侧。
在一实施例中，微型泵234可形成为散热器220的一部分或与其成一体。微型泵234可用于代替微型泵230或附加辅助该微型泵230。
微型泵230和234可以是任何适当的类型。例如微型泵230和234可以是薄膜容积式的，例如压电式、静电式、热力气动式、电磁式、光热式等。它们还可以是场感应流动泵，例如电动能式、电渗式、电液压式、磁液压式等。或者，可使用任何适当形式的机械泵，例如但不限于叶轮式、旋转式、往复式、或螺杆式。
流经通道212循环的流体可以是任何类型，例如去离子水或乙腈。可使用单相系统或两相系统。在单相系统中，流体在流经该系统时保持大致液态。在两相系统中，两相流体在流经该系统的一部分时部分地变为蒸气，并且当其流经该系统的另一部分时变回液体。在两相实施例中，流入的液体随着经过通道212并且从电路小片205吸收热量从而可以部分地蒸发成两相流体，并且该流体当流经冷凝器或热交换器232时或以其它方式被冷却可冷凝回到液体。
在一实施例中，微型泵230和/或微型泵234是电动能泵。通常，上述类型的微型泵包括电动能泵可提供以下优点，即具有较简单结构、无移动部件、低能耗、和较高的可靠性。
微型泵230和/或微型泵234可以由任何适当的方式和任何适当的材料来制造。例如它们可以使用已知的微型电机械系统(MEMS)技术来进行微加工。它们可由硅制成。如上所述，微型泵234可在散热器220内制成。
在一实施例中，多个微型泵可设置用于电子组件200，并且它们可串联或并联地工作。如果需要，适当的热交换器232可连接到流体冷却系统中以便进一步地排散热量。
散热器220可包括任何适当的材料，例如铜、包含铜合金与钨的铜合金、铜层压制品、钼、钼层压制品、钼合金、铝、包含金属化的氮化铝的铝合金、氧化铍、钻石、陶瓷等。
在图2所示的示例中，可使用薄的电路小片205。电路小片205可具有例如20-300微米的厚度。在一实施例中，电路小片205具有不超过100微米的厚度。
在图2所示的示例中，可使用薄的热界面材料206。热界面材料206可具有例如范围1-100微米的厚度。在一实施例中，热界面材料206具有大约6微米的厚度。
热界面材料206可包括任何适当的材料，例如铅、镍、钒、锡、铟、镓、铋、镉、锌、铜、金、银、锑、锗、及其合金。在一实施例中，热界面材料206包括大约80％金、20％锡、和微量镍(例如小于1％)的合金。在一实施例中，热界面材料206包括硬质焊料，其具有大于280摄氏度的熔点且超过40000磅每平方英寸的抗拉强度。然而，在其它实施例中，可选择不同的最低熔点和抗拉强度。例如，在一实施例中，热界面材料206可包括抗拉强度超过4000磅每平方英寸的材料。
以上描述的“相关申请”披露了使用薄电路小片和薄热界面材料的封装件的不同的实施例。在“相关申请”中基于本发明构思的IC封装件具有以下显著的优点，即制造简单和可靠性，并且它们还可在封装件的发热区域与散热区域之间提供减小的热阻。
在图2所示的示例中，与散热器220连接的电路小片205不覆盖整个通道212或不位于整个通道212的下面。即，该电路小片205具有第一尺寸的几何构形；该通道212具有第二尺寸的几何构形；并且该第二尺寸大于该第一尺寸。在该示例中，可使用芯元件210来覆盖该通道212的没有被电路小片205覆盖的一部分。在该实施例中，该芯元件210显示为与该电路小片205侧向相邻。该芯元件210可以由任何适当的材料制成，例如塑料、金属、陶瓷等。芯元件210有助于覆盖、密封、保护、和/或加固该通道212的没有被电路小片205覆盖的那一部分。如上所述，由于热界面材料206非常薄，如果没有芯元件的话，通道212可能缺少足够的密封、保护、和加固。
图3示出了依据本发明的实施例的散热器300的顶视图，该散热器具有形成在其中的蛇形流体引导通道302。通道302可包括入口区域304和出口区域306以便与对应的管、软管、供应通道等连接。
在该示例中，从散热器300的第一侧面例如图3中的右侧侧面到散热器300的第二侧面例如图3中的左侧侧面，通道302形成蛇形路径。
对于通道302而言可使用任何其它适当的几何形状，其包括但不限于多个平行的通道、一个或多个腔、和/或通道几何形状的任何组合。通常，通道的几何形状可选择成便于实现：与电路小片的其它部分相比，从电路小片的产生热量较多的部分可将更多的热量传递出去。
通道302的截面可以是任何适当的几何构形。在一实施例中，通道302具有大约每边50微米的正方形形状。通道的宽度在20-1000微米的范围内。
图4示出了依据本发明的实施例的IC封装件400的侧视分解图，IC封装件包括其中形成有流体引导通道412的散热器420。IC封装件400可与图2所示的IC封装件202相似、相同、或不同。
IC封装件400包括带有流体引导通道412的散热器420，该流体引导通道412具有蛇形的几何形状，并且在入口腔414和出口腔424之间连接。在该实施例中，通道412形成在散热器420的底表面上(参见图4)。
IC封装件400还包括热界面材料406，如上所述其是薄的。此外，IC封装件400包括电路小片405，其也是薄的。另外，一个或多个芯元件410可设置用于覆盖热界面材料406的通道412的没有被电路小片405覆盖的部分。在一实施例中，芯元件410可包括围绕电路小片405的单个O形元件；然而，在其它实施例中，芯元件410可包括其它几何形状，例如条形、L形部段、一个或多个C形部段等。
图5示出了依据本发明的实施例的IC封装件500的侧视分解图，IC封装件包括其中形成有流体引导通道512的散热器520。
IC封装件500包括带有流体引导通道512的散热器520，该流体引导通道具有蛇形的几何形状，并且在入口腔514和出口腔524之间连接。在该实施例中，通道512形成在散热器520的内部，即相对远离散热器520的顶表面和底表面。本领域的普通技术人员可在不进行实验的情况下确定在散热器520的内部中的通道512的适当位置。
IC封装件500还包括热界面材料506，如上所述其是薄的。此外，IC封装件500包括电路小片505，其也是薄的。在该实施例中，应当注意，例如(图4所示的)芯元件不是必要的，这是因为电路小片大致叠置在整个热界面材料506之上。
图6示出了依据本发明的实施例的IC封装件600的侧视分解图，IC封装件包括其中形成有流体引导通道612的散热器620。
IC封装件600包括带有流体引导通道612的散热器620，该流体引导通道具有蛇形的几何形状，并且在入口腔614和出口腔624之间连接。在该实施例中，通道612形成在散热器620的底表面处或非常靠近该底表面。
IC封装件600还包括热界面材料606，如上所述其是薄的。此外，IC封装件600包括电路小片605，其也是薄的。
在该实施例中，应当注意，电路小片605的宽度小于散热器620的宽度。另外，由通道612占据的区域的宽度小于电路小片605的宽度。热界面材料606的宽度等于散热器620的宽度，或者其与散热器620的宽度不同，例如等于电路小片605的宽度。(图4所示的)芯元件不是必要的，这是因为电路小片大致叠置在由通道612占据的区域的整个宽度之上；然而，如果需要的话，在该实施例中可使用一个或多个芯元件。
图7、8、9、10共同示出了依据本发明的实施例的制造IC封装件的方法，该IC封装件包括其中形成有流体引导通道702的散热器700。
图7示出了由任何适当材料例如如上所述的材料制成的散热器700的侧视图。在一实施例中，散热器700由铜形成。
通道702可按任何适当的方式制成，例如通过微加工、冲压、蚀刻、划线、钻等。在一实施例中，多个凹槽形成在散热器700的底表面中。此外，入口通孔或腔704和出口通孔或腔706可形成在散热器700中。
图8示出了在填充剂材料708分别施加到通道702和入口腔704及出口腔706之后的散热器700的侧视图。填充剂材料708可施加且抛光以便有助于在散热器700的底表面上制备适当的粘合表面。填充剂材料708可包括在较低温度下借助适当溶剂可溶解的材料。在一实施例中，填充剂材料708包括光致抗蚀剂材料。在另一实施例中，填充剂材料708包括在水和/或丙酮中可溶解的蜡。
图9示出了在热界面材料712装接到底表面上之后的散热器700的侧视图。图9中也示出了电路小片705和芯元件710，它们可装接到热界面材料712上。填充剂材料708仍保持在通道702内以及分别在入口腔704及出口腔706内。
热界面材料712可形成在散热器700的底表面上。在一实施例中，散热器700的底表面可具有借助任何适当技术形成在其上的Ni层。Au层可形成在Ni层之上；Sn层可形成Ni层上。
在电路小片705装接到热界面材料712上之前，如果需要，电路小片705的背面可适当地涂敷一层或多层金属以便增强粘接、提供扩散隔膜、抑制氧化等。对于粘接而言，可使用Ti或TiN。对于扩散隔膜，可使用Ni或NiV。为了抑制氧化，可使用Au、Pt、或Ag。在一实施例中，电路小片705可具有Ni层，随后是Au层。
为了将电路小片705连接到散热器700上，电路小片705和散热器700被施加适当的热量以便使得热界面材料712熔化。在热界面材料712包括Au、Ni、和Sn而电路小片705包括Ni层上的Au层的实施例中，在大约230摄氏度时Au开始扩散到Sn中。在大约280-310摄氏度的范围内，Ni可扩散到Au/Sn合金中。在该实施例中Au/Sn合金大约为以重量计算为80％Au和20％Sn，并且在电路小片705与热界面材料712之间的界面处以及在热界面材料712与散热器700之间的界面处，其可包含微量的中间扩散的Ni。在其它实施例中，可使用不同的材料以便代替所述材料。
图10示出了在填充剂材料708从通道702中和入口腔704及出口腔706中分别除去之后的散热器700的侧视图。此外，入口管718插入到入口腔704中，出口管714插入到出口腔706中。入口管711和出口管714可以是必需或不必需的，这取决于通道702如何与(图10未示出的)适当的泵连接。
图11示出了依据本发明的实施例的制造IC封装件的多种方法的流程图，该IC封装件包括形成在其中的流体引导通道的散热器。该方法开始于1100。
在1102，流体引导通道形成在IC封装件的与一个或多个发热部件的表面例如一个或多个半导体电路小片连接的元件中。该封装件元件可包括散热器。散热器可包括从以下组中选择的材料，该组包括铜、包含带有钨的铜合金的铜合金、铜层压制品、钼、钼层压制品、钼合金、铝、包含金属化的氮化铝的铝合金、氧化铍、钻石、陶瓷。
发热部件可以是电路小片。电路小片可包括处理器或其它发热IC。该电路小片可以是薄的电路小片。在一实施例中，电路小片可具有范围为50-150微米的厚度；在一实施例中，电路小片具有不超过100微米的厚度。
从散热器的第一侧面到散热器的第二侧面，通道形成蛇形路径。该通道形成发热部件的内部或形成在该部件的表面上或附近。
在一实施例中，电路小片叠置在整个通道上。在一实施例中，电路小片没有叠置在整个通道上，并且至少一个芯元件可叠置在该通道的没有由电路小片覆盖的那一部分上。芯元件可包括从以下组中选择的材料，该组包括塑料、金属、和陶瓷。
在1104，热界面材料与散热元件连接。在一实施例中，热界面材料是薄的。在一实施例中，热界面材料可具有范围为5-20微米的厚度。
在1106电路小片与热界面材料连接。该方法终止于1108。
图12是依据本发明的实施例的制造带有流体引导通道的散热器的方法的流程图。该方法开始于1200。
在1202，通道形成在散热器的表面上。可按任何适当的方式形成该通道，其中包括在此描述的任何技术。
在1204，通道填充适当的填充剂材料。
在1206，该表面被抛光。
在1208，电路小片装接到散热器的该表面上。电路小片可借助热界面材料进行装接。在一实施例中，使用了薄的电路小片和薄的热界面材料。
在1210，芯元件可选地装接到该表面上，如果需要的话。
在1212，除去填充剂材料。该方法终止于1214。
参照图11和12描述的方法，可按不同于在此所述的顺序来实施该过程。尽管流程图11和12示出了“结束”，但是如果需要的话其也可继续进行。
电路小片、泵、热界面材料、散热器材料、芯元件材料、流体的类型、几何形状、尺寸、制造过程、以及组装顺序的上述选择可依据本领域的普通技术人员而改变以便优化封装件的生产、可靠性、性能特征。
所获得的封装件在取向、尺寸、数量、顺序、和其组分的成分方面是灵活的。本发明的不同实施例可借助泵和散热器技术的各种组合、材料的选择、和制造过程来实现，以便获得本发明的优点。封装件的结构、尺寸、布置、形状、以及所使用的材料类型可在宽范围内的实施例和制造方法中建立，这取决于电子组件或电子组件形成的电子系统的需求。
图1-10仅仅是示意性的并且不按比例绘制。特定的比例可能夸张，而其它部分可能最小化。图1-12旨在示出本发明的能够由本领域的普通技术人员理解且适当实施的各种实施例。
本发明提供了电子组件及其制造方法，以便使得与高功率输送相关的散热问题最小化。设置有应用本发明的一个或多个电子组件的电子系统和/或数据处理系统可承受与高性能的集成电路相关的较高的功率密度，并且因此这种系统在商业上更具有吸引力。
通过增加从高性能的电子组件的热排散，从而使得这种电子设备可在增大的时钟频率下工作。或者，这种设备可在降低的时钟频率下工作，但是工作温度可降低以便增加可靠性。
如本发明所述，本发明可在许多不同实施例中实施，其包括集成电路封装件、电子组件、形式为数据处理系统的电子系统，以及可在制造IC封装件和电子组件的不同的制造方法中实施。本领域的技术人员在阅读本发明之后可理解其它实施例也是显而易见的。元件、材料、形状、尺寸、和操作顺序均可改变，以便适应特定封装要求。
尽管相对于“上”和“下”表面来描述特定的操作，但是应当理解这些描述是相对的，并且如果IC封装件或电子组件反转，这些描述应颠倒。因此，这些术语不是限定性的。
本发明的构思可应用于任何类型的IC封装件或电子组件。
尽管在此示出了且描述了特定的实施例，但是本领域的技术人员应当理解可构思到可实现相同目的的任何布置以便代替所示的特定实施例。该应用旨在覆盖本发明的所有改变或变型。因此，明显希望的是本发明的实施例仅由权利要求来限定。
希望强调的是，摘要符合37C.F.R.1.72(b)的规定，摘要使得阅读者可了解本发明的技术要点和本质。应当指出该理解不应用于解释或限定权利要求的范围和含义。
在以上的详细描述中，不同的特征有时分类在单个实施例中进行描述。这样的描述方式不应理解为表现了本发明的要求保护的实施例需要更多的特征，该特征多于每一个权利要求中明确引用的特征。另外，如以下的权利要求所述，本发明的必要特征小于多个披露实施例中的所有特征。因此，以下的权利要求由说明书来解释，每一权利要求由其自身的单独的优选实施例来支持。
Claims (44)
1.一种制造带有流体冷却的电子组件的方法，其包括：
在集成电路封装件的封装元件内形成流体引导通道，以便该封装元件与电路小片的表面连接，其中该电路小片具有第一尺寸的几何构形，该通道具有比第一尺寸大的第二尺寸的几何构形，和
形成至少一个芯元件，以便覆盖该通道的没有由电路小片覆盖的部分。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成流体引导通道中，该封装元件包括散热器。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在形成流体引导通道中，该散热器包括从以下组中选择的材料，该组包括铜、铜合金、钼、钼合金、铝、包含金属化的氮化铝的铝合金、氧化铍、钻石、和陶瓷。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在形成流体引导通道中，该散热器包括从以下组中选择的材料，该组包括铜层压制品和钼层压制品。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成流体引导通道中，与该封装元件连接的该电路小片包括处理器。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成流体引导通道中，该通道从该封装元件的第一侧面到该封装元件的第二侧面形成蛇形路径。
7.如权利要求1所述的方法，该方法还包括：形成与该封装元件中的通道连接的泵。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成至少一个芯元件中，该芯元件包括从以下组中选择的材料，该组包括塑料、金属、和陶瓷。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
将热界面材料连接到该封装元件上。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：
将电路小片连接到该热界面材料上。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成至少一个芯元件中，该芯元件是O形的并且围绕该电路小片。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成流体引导通道中，该通道形成在该封装元件的表面中。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成流体引导通道的步骤包括：
在该封装元件的表面中形成该通道；
用填充剂材料填充该通道；
抛光该封装元件的表面；和
除去该填充剂材料。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成流体引导通道中，该通道形成在该封装元件的内部。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成流体引导通道中，与该封装元件连接的该电路小片具有不超过100微米的厚度。
16.一种封装件，其包括：
散热器，该散热器具有表面，该表面具有形成在其中的用于引导流体的通道；
半导体电路小片，其中该电路小片具有第一尺寸几何构形，其中该通道具有比第一尺寸大的第二尺寸的几何构形；
热界面材料，其将电路小片直接连接到该散热器的表面上；和
与该电路小片侧向相邻的芯元件，用于覆盖该通道的没有由电路小片覆盖的部分。
17.如权利要求16所述的封装件，其特征在于，该电路小片包括处理器。
18.如权利要求16所述的封装件，其特征在于，该电路小片具有范围为20-300微米的厚度。
19.如权利要求16所述的封装件，其特征在于，该电路小片的厚度不超过100微米。
20.如权利要求16所述的封装件，其特征在于，该热界面材料包括焊料，其具有大于280摄氏度的熔点且超过40,000磅每平方英寸的抗拉强度。
21.如权利要求20所述的封装件，其特征在于，该焊料包括金、锡、和镍的合金。
22.如权利要求16所述的封装件，其特征在于，该热界面材料具有范围为1-100微米的厚度。
23.如权利要求16所述的封装件，其特征在于，该散热器包括从以下组中选择的材料，该组包括铜、铜合金、钼、钼合金、铝、包含金属化的氮化铝的铝合金、氧化铍、钻石、和陶瓷。
24.如权利要求16所述的封装件，其特征在于，该散热器包括从以下组中选择的材料，该组包括铜层压制品和钼层压制品。
25.如权利要求16所述的封装件，其特征在于，该通道的宽度范围为20-1000微米。
26.如权利要求16所述的封装件，其特征在于，该流体包括两相流体。
27.如权利要求16所述的封装件，其特征在于，该芯元件是由塑料，金属或陶瓷制成的。
28.如权利要求16所述的封装件，其特征在于，该芯元件是O形的并且围绕该电路小片。
29.如权利要求16所述的封装件，其特征在于，该芯元件包括至少一L形元件或至少一C形元件。
30.如权利要求16所述的封装件，其特征在于，该芯元件包括至少一个条形元件。
31.一种电子组件，其包括：
集成电路封装件，该封装件包括：
散热器，该散热器具有表面，该表面具有形成在其中的用于引导流体的通道；
半导体电路小片，其中该电路小片具有第一尺寸几何构形，
其中该通道具有比第一尺寸大的第二尺寸的几何构形；
热界面材料、其将电路小片直接连接到该散热器的表面上；
和
与该电路小片侧向相邻的芯元件，用于覆盖该通道的没有由电路小片覆盖的部分；以及
与该通道连接的泵，以便使得流体在其中循环。
32.如权利要求31所述的电子组件，其特征在于，该泵是电动能式泵、电渗式泵、毛细式泵、或机械泵中的一种。
33.如权利要求31所述的电子组件，其特征在于，该泵与散热器成一体。
34.如权利要求31所述的电子组件，其特征在于，该芯元件是由塑料，金属或陶瓷制成的。
35.如权利要求31所述的电子组件，其特征在于，该芯元件是O形的并且围绕该电路小片。
36.如权利要求31所述的电子组件，其特征在于，该芯元件包括至少一L形元件或至少一C形元件。
37.如权利要求31所述的电子组件，其特征在于，该芯元件包括至少一个条形元件。
38.一种电子系统，其包括：
与该电子系统中的部件连接的总线；
与该总线连接的显示器；
与该总线连接的外储存器；
与该总线连接的处理器，该处理器具有包括至少一个集成电路封装件的电子组件，该封装件包括：
散热器，该散热器具有表面，该表面具有形成在其中的用于
引导流体的通道；
半导体电路小片，其中该电路小片具有第一尺寸几何构形，其中该通道具有比第一尺寸大的第二尺寸的几何构形；
热界面材料、其将电路小片直接连接到该散热器的表面上；
和
与该电路小片侧向相邻的芯元件，用于覆盖该通道的没有由电路小片覆盖的部分；以及
与该通道连接的泵，以便使得流体在其中循环。
39.如权利要求38所述的电子系统，其特征在于，该泵是电动能式泵、电渗式泵、毛细式泵、或机械泵中的一种。
40.如权利要求38所述的电子系统，其特征在于，该外储存器包括动态随机存取存储器集成电路。
41.如权利要求38所述的电子系统，其特征在于，该芯元件是由塑料，金属或陶瓷制成的。
42.如权利要求38所述的电子系统，其特征在于，该芯元件是O形的并且围绕该电路小片。
43.如权利要求38所述的电子系统，其特征在于，该芯元件包括至少一L形元件或至少一C形元件。
44.如权利要求38所述的电子系统，其特征在于，该芯元件包括至少一个条形元件。
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