CN109791919B - 用于冷却集成电路封装的流体发送装置和方法 - Google Patents

用于冷却集成电路封装的流体发送装置和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109791919B
CN109791919B CN201780051718.5A CN201780051718A CN109791919B CN 109791919 B CN109791919 B CN 109791919B CN 201780051718 A CN201780051718 A CN 201780051718A CN 109791919 B CN109791919 B CN 109791919B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluid
vertical
delivery device
channel
fluid delivery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201780051718.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109791919A (zh
Inventor
R·古塔拉
A·拉赫曼
A·达苏
T·萨尔维
D·库尔卡尼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Altera Corp
Original Assignee
Altera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Altera Corp filed Critical Altera Corp
Publication of CN109791919A publication Critical patent/CN109791919A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109791919B publication Critical patent/CN109791919B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G06F1/20—Cooling means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/30—Circuit design
    • G06F30/39—Circuit design at the physical level
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/30—Circuit design
    • G06F30/39—Circuit design at the physical level
    • G06F30/398—Design verification or optimisation, e.g. using design rule check [DRC], layout versus schematics [LVS] or finite element methods [FEM]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814—Conductive parts
    • H01L21/4871—Bases, plates or heatsinks
    • H01L21/4882—Assembly of heatsink parts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3672—Foil-like cooling fins or heat sinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3675—Cooling facilitated by shape of device characterised by the shape of the housing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3677—Wire-like or pin-like cooling fins or heat sinks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/08—Thermal analysis or thermal optimisation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2200/00—Indexing scheme relating to G06F1/04 - G06F1/32
    • G06F2200/20—Indexing scheme relating to G06F1/20
    • G06F2200/201—Cooling arrangements using cooling fluid
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H01L23/4006—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws
    • H01L2023/4037—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws characterised by thermal path or place of attachment of heatsink
    • H01L2023/4056—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws characterised by thermal path or place of attachment of heatsink heatsink to additional heatsink
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73253—Bump and layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/40—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
    • H01L23/4006—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

一种流体发送装置，包含：流体入口；第一竖直通道；水平通道；第二竖直通道；以及流体出口。所述第一竖直通道对所述流体入口是敞开的。所述水平通道对所述第一竖直通道中的每一个第一竖直通道是敞开的。所述第一竖直通道被取向为将来自所述流体入口的流体冷却剂竖直向下提供到所述水平通道。所述水平通道在一侧是敞开的，使得所述水平通道中的流体冷却剂直接接触与所述流体发送装置的底部附接的器具。所述第二竖直通道对所述水平通道是敞开的。所述第二竖直通道被取向为将流体冷却剂远离所述水平通道竖直向上提供。所述流体出口对所述第二竖直通道是敞开的，使得来自所述第二竖直通道的流体冷却剂经所述流体出口离开所述流体发送装置。

Description

用于冷却集成电路封装的流体发送装置和方法
相关申请的交叉引用
此专利申请要求2016年9月23日提交的美国专利申请15/274335的优先权，于此通过引用并入了其整体。
技术领域
本公开涉及流体冷却，并且更具体地，涉及用于冷却集成电路封装的流体发送装置和方法。
背景技术
在半导体装置组件中，可以将集成电路(IC)管芯(也被称为半导体芯片或装置)安装在封装衬底上。随着IC管芯的逻辑和功率密度增大，装置冷却成为更加重要的关切。取决于IC管芯的背面上的热沉将热传递到强迫通风流中的常规冷却技术将不能满足功耗大的装置的需求，特别是在将更大处理功率封装到IC管芯内的较小空间的封装中。在这样的装置的大量操作期间生成的功率可以减小总的冷却效率，并且产生局部的高温区域(即，热点)，这可以不利地影响装置的总的性能和可靠性。
发明内容
能够以诸如是过程、设备、系统、或装置的许多方式实施本发明的实施例。以下公开了本发明的数个实施例。
根据实施例，一种流体发送装置，包含：流体入口；第一竖直通道；水平通道；第二竖直通道；以及流体出口。所述第一竖直通道对所述流体入口是敞开的。所述水平通道对所述第一竖直通道中的每一个第一竖直通道是敞开的。所述第一竖直通道被取向为将从所述流体入口接收的流体冷却剂竖直向下提供到所述水平通道。所述水平通道在一侧是敞开的，使得所述水平通道中的流体冷却剂直接接触与所述流体发送装置的底部附接的器具。所述第二竖直通道对所述水平通道是敞开的。所述第二竖直通道被取向为将流体冷却剂远离所述水平通道竖直向上提供。所述流体出口对所述第二竖直通道是敞开的，使得从所述第二竖直通道接收的流体冷却剂经所述流体出口离开所述流体发送装置。
在考虑附图以及以下详细描述时，本发明的各种目的、特征、以及各种优点将变得明显。
附图说明
图1示出了根据本发明的一个实施例的用于集成电路封装的流体冷却系统的范例的横截面视图。
图2示出了根据本发明的另一实施例的用于集成电路封装的流体冷却系统的另一范例的横截面视图。
图3是根据本发明的实施例的流体发送装置或散热器中的沟槽的向下或向上视图。
图4A示例了根据本发明的实施例的流体发送装置与散热器之间的连接的范例，其中，用于容纳O环的沟槽位于流体发送装置中。
图4B示例了根据本发明的实施例的流体发送装置与散热器之间的连接的范例，其中，用于容纳O环的沟槽位于散热器中。
图4C示例了根据本发明的实施例的流体发送装置与散热器之间的连接的范例，其中，用于容纳O环的沟槽位于流体发送装置中和散热器中。
图5示出了根据本发明的又一实施例的用于集成电路封装的流体冷却系统的范例的横截面视图，该集成电路封装在IC管芯与流体发送装置之间缺少散热器或热界面材料(thermal interface material)。
图6示出了根据本公开的实施例的流体发送装置中的矩形竖直流体通道的范例的自底向上的视图。
图7示出了根据本公开的实施例的流体发送装置中的圆形竖直流体通道的范例的自底向上的视图。
图8示出了根据本发明的又一实施例的用于集成电路封装的流体冷却系统的范例的横截面视图，该集成电路封装在流体发送装置的顶部上具有用于流体冷却剂的流体入口。
图9示出了根据实施例的流体发送装置中的矩形竖直流体通道的附加范例的自底向上的视图。
图10示出了根据实施例的流体发送装置中的竖直流体通道的其它范例的自底向上的视图。
图11示出了根据实施例的用于集成电路封装的流体冷却系统的范例的横截面视图，该集成电路封装将流体发送装置附接至主板和背板。
图12示例了根据另一实施例的由多个部分构成的流体发送装置的范例。
图13示例了根据另一实施例的由多个部分构成的流体发送装置的另一范例。
图14是示例根据实施例的可以被执行以生成用于集成电路封装的优化流体冷却系统的操作的流程图。
具体实施方式
一些流体冷却系统包含冷板，冷板以冷板与集成电路中的散热器之间的热界面材料(TIM)附接至散热器。通过冷板的流体冷却剂的路径与散热器分开。流体冷却剂不直接接触散热器。流体冷却剂与热源之间的任何材料和/或材料接口增大了热阻，限制了至冷却剂的热传递的效率。根据于此公开的一些实施例，提供了流体冷却系统和方法，其中，流体发送装置直接连接至集成电路封装中的散热器，而在其间无热界面材料(TIM)。流过流体发送装置的流体冷却剂直接接触散热器。于此关于图1-图2示出和描述了这些实施例的范例。
图1示出了根据本发明的一个实施例的用于集成电路封装的流体冷却系统的范例的横截面视图。图1的流体冷却系统包含集成电路(IC)封装100和流体发送装置102。IC封装100包含IC管芯114、焊料凸起116、以及封装衬底118。IC管芯114可以是例如现场可编程门阵列(FPGA)管芯、处理器IC管芯、存储器IC管芯、模拟IC管芯、或别的类型的IC管芯。如图1中示出的，IC管芯114可以通过焊料凸起116耦合至封装衬底118。应当理解，虽然图1的实施例中示出了一个IC管芯，但是取决于集成电路封装的所需的功能性，集成电路封装100内可以包含两个或更多IC管芯。
IC封装100还包含散热器110和热界面材料(TIM)112。如图1中示出的，散热器110安装于封装衬底118上。TIM 112位于散热器110与IC管芯114之间。图1还示例了流体发送装置102。流体发送装置102安装于IC封装100的顶上，直接在散热器110上。流体发送装置102可以由诸如金属或适合的塑料的任何强健的材料制成。流体发送装置102通过连接106连接至散热器110。于此关于图3和图4A-图4C示出并描述了连接106的范例。
流体发送装置102包含流体入口122、流体出口124、竖直流体通道11A-11E、竖直流体通道21A-21D、以及水平流体通道25。流体冷却剂通过流体入口122投递至流体发送装置102以去除来自IC负载100的热。流体冷却剂能够是能够吸收来自IC封装100的热，使得从IC封装100去除热，的许多材料中的一种或多种。例如，流体冷却剂可以是去离子水、水和诸如丙二醇的抗冻溶液的混合物、或制冷剂。
流体冷却剂通过流体入口122流入流体发送装置102。流体冷却剂然后通过装置102中的流体通道(未示出)从流体入口122流至流体通道21A-21D。从而，流体通道21A-21D对流体入口122是敞开的。流体冷却剂然后通过竖直流体通道21A-21D竖直向下流至通道25，如由图1中的虚线向下箭头示出的。竖直通道21A-21D中的每一个具有直接在水平通道25以上的紧缩(constricted)开口。例如，通道21A具有在通道25以上的紧缩开口23。流体冷却剂通过通道21A-21D中的这些紧缩开口流至通道25。通道21A-21D中的这些紧缩开口可以用作将冷却剂朝向散热器110的表面加速的喷嘴。流体冷却剂然后从竖直通道21A-21D至竖直通道11A-11E在通道25中水平地流动，如由图1中的水平箭头示出的。水平通道25正交于通道21A-21D和11A-11E。
在集成电路(IC)114的操作期间，IC 114生成热。IC 114生成的一些热通过TIM112传递至散热器110。从而，散热器110在IC 114的操作期间通过TIM 112接收来自集成电路(IC)114的热。水平通道25在装置102的底部上是敞开的，使得通道25中的流体冷却剂直接接触散热器110。随着流体冷却剂流过通道25，流体冷却剂直接接触散热器110的上表面，并且结果，来自散热器110的热更有效地传递至通道25中的流体冷却剂。从而，通道25中的流体冷却剂在IC管芯114的操作期间直接从散热器110接收热，使得流体冷却剂温度升高。
加温的流体冷却剂然后从通道25向上流入竖直通道11A-11E。来自通道25的加温的流体冷却剂通过竖直通道11A-11E竖直向上流动，如由图1中的实线向上箭头示出的。加温的流体冷却剂然后通过装置102中的附加流体通道(未示出)从通道11A-11E流至流体出口124。加温的流体冷却剂然后通过流体出口124离开流体发送装置102。通道11A-11E对流体出口124是敞开的。从而，竖直通道21A-21D和11A-11E分别容许流体冷却剂向下至通道25和从散热器110的上表面向上的流动，以去除来自IC封装100的热。随着流体冷却剂从入口122至出口124流过流体发送装置102，流体冷却剂典型地温度升高，由此去除来自IC封装100的热。
因为通过跨直接在IC管芯114以上的散热器110的上表面的部分分布的竖直通道21A-21D竖直向下向通道25提供流体冷却剂，所以与仅在水平方向上从入口至出口提供冷却剂的流体冷却系统相比，跨散热器110的上表面更均匀地提供了直接来自入口122的冷的流体冷却剂。结果，流体发送装置102提供了跨散热器110的上表面将热从IC封装100传递开的更均匀措施。
在流体发送装置102中，冷却剂用以向下流至通道25的竖直通道21A-21D在冷却剂用以远离通道25向上流动的竖直通道11A-11E之间交错。如流体发送装置102中的交替的向上和向下流动的竖直通道可以减小通道中的压力降低并提高图1的流体冷却系统的效率。
因为在散热器110与通道25中的流体冷却剂之间没有热界面材料(TIM)，所以减小了图1的流体冷却系统的热阻。结果，在流体冷却剂流过流体发送装置102时，由流体冷却剂提供的热传递比在散热器与流体冷却剂之间具有TIM、流体发送装置的部分、和/或其它材料的流体冷却系统中的热传递更有效。
图2示出了根据本发明的另一实施例的用于集成电路封装的流体冷却系统的另一范例的横截面视图。图2的流体冷却系统包含流体发送装置202和以上关于图1描述的集成电路(IC)封装100。流体发送装置202安装于IC封装100的顶上，直接在散热器110上，如同先前的实施例。流体发送装置202通过连接206连接至散热器110。于此关于图3和图4A-图4C示出并描述了连接206的范例。
流体发送装置202包含流体入口222、流体出口224、竖直流体通道31A-31E、竖直流体通道41A-41D、以及水平流体通道45。流体冷却剂通过流体入口222投递至流体发送装置202以去除来自IC封装100的热。流体冷却剂通过装置202中的流体通道(未示出)从流体入口222流至竖直流体通道41A-41D。从而，通道41A-41D对流体入口222是敞开的。流体冷却剂然后通过竖直流体通道41A-41D竖直向下流至通道45，如由图2中的虚线向下箭头示出的。水平通道45对通道31A-31E和41A-41E是敞开的。流体冷却剂然后从竖直通道41A-41D至竖直通道31A-31E水平地流过通道45，如由图2中的水平箭头示出的。水平通道45正交于通道31A-31E和41A-41D。
水平通道45在装置202的底部上是敞开的，使得通道45中的流体冷却剂直接接触散热器110。随着流体冷却剂流过通道45，流体冷却剂直接接触散热器110的上表面。结果，来自散热器110的热传递至通道45中的流体冷却剂，并且流体冷却剂温度升高。加温的流体冷却剂然后从通道45向上流入竖直通道31A-31E。来自通道45的加温的流体冷却剂通过竖直通道31A-31E竖直向上流动，如由图2中的实线向上箭头示出的。加温的冷却剂然后从通道31A-31E经装置202中的附加流体通道(未示出)流至流体出口224。通道31A-31E对流体出口224是敞开的。加温的流体冷却剂然后通过出口224离开流体发送装置202，去除来自IC封装100的热。在图2的范例中，通道31A-31E和通道41A-41D具有相同或大约相同的宽度。
如对于图1的实施例，流体发送装置202跨散热器110的上表面更均匀地提供了来自入口222的冷的流体冷却剂，因为通过跨直接在IC管芯114以上的散热器110的上表面的部分分布的竖直通道41A-41D竖直向下向通道45提供流体冷却剂。结果，流体发送装置202提供了跨散热器110的上表面均匀的将热从IC封装100传递开的措施。另外，因为在散热器110与通道45中的流体冷却剂之间没有TIM或其它材料，所以减小了图2的流体冷却系统的热阻。
图3和图4A-图4C示例了根据本发明的各种实施例的流体发送装置与集成电路(IC)封装之间的连接的范例。图3是根据实施例的装置300中的沟槽302的向下或向上视图。沟槽302是邻近装置300的所有四个边的连续矩形沟槽。沟槽302围绕装置102中的竖直通道11和21或装置202中的竖直通道31和41。图3的装置300可以例如是图1-图2的散热器110、图1的流体发送装置102、或图2的流体发送装置202。如果装置300是散热器110，则图3示例散热器110的顶表面，并且沟槽302在散热器110的顶表面中。如果装置300是流体发送装置102或202，则图3示例装置102或202的底部，并且沟槽302分别在装置102或202的底表面中。
图4A-图4C是根据各种实施例的图1的连接106和图2的连接206的范例的横截面视图。图4A示例了根据实施例的流体发送装置402与散热器408之间的连接的范例，其中，用于容纳O环406的沟槽404位于流体发送装置402中。图4A的沟槽404可以是图3中的沟槽302的横截面视图。O环406附接至散热器408。从顶视透视图，O环406可以是矩形的，使得O环406位于散热器408的上表面周围，直接在沟槽404/302的整个长度以下。通过将O环406装配到沟槽404中，流体发送装置402连接至散热器408。O环406可以如图4A中示出地贴身地装配到沟槽404中，以促进流体发送装置402附接至散热器408。
图4B示例了根据实施例的流体发送装置412与散热器418之间的连接的范例，其中，用于容纳O环416的沟槽414位于散热器418中。图4B的沟槽414可以是图3中的沟槽302的横截面视图。O环416附接至流体发送装置412。从装置412的底视透视图，O环416可以是矩形的，使得O环416位于流体发送装置412的底表面周围，直接在沟槽414/302的整个长度以上。通过将O环406装配到沟槽404中，流体发送装置402连接至散热器408。通过将O环416装配到沟槽414中，流体发送装置412连接至散热器418，如图4B中示出的。
图4C示例了根据实施例的流体发送装置422与散热器428之间的连接的范例，其中，用于容纳O环426的沟槽424和430分别位于流体发送装置422和散热器428中。沟槽424和430中的每一个可以是图3中的沟槽302的横截面视图。O环426附接至沟槽424中的流体发送装置422，或沟槽430中的散热器428。从顶或底视透视图，O环426可以是矩形的，使得O环426位于沟槽424和430中的每一个的整个长度中。通过将O环426装配到O环426没有附接到的另一沟槽424或430中，流体发送装置422连接至散热器428，如图4C中示出的。
图5示出了根据本发明的又一实施例的用于集成电路封装的流体冷却系统的又一范例的横截面视图。图5的流体冷却系统包含集成电路(IC)封装500和以上关于图1描述的流体发送装置102。IC封装500包含IC管芯514、焊料凸起516、封装衬底518、以及安装支撑体505。流体发送装置102直接安装在安装支撑体505的顶上，如图5中示出的。安装支撑体505可以在其所有四个侧上包封IC管芯514。安装支撑体505可以在其所有四个侧上支撑流体发送装置102。IC管芯514通过焊料凸起516耦合至封装衬底518。
图5的流体冷却系统不包含IC管芯514与流体发送装置102之间的热界面材料(TIM)或散热器。在图5的实施例中，流体发送装置102的水平通道25直接在IC管芯514的上表面上并对该上表面敞开。从而，随着流体冷却剂流过流体发送装置102中的通道25，通道25中的流体冷却剂与IC管芯514的上表面直接接触。因为通道25中的流体冷却剂与图5的流体冷却系统中的IC管芯514直接接触，所以图5的流体冷却系统的热阻减小了。结果，与图1-图2中的流体冷却系统中的热传递相比，随着冷却剂流过流体发送装置102，图5的流体冷却系统提供将热从IC封装500传递开的更有效的措施。
图6示出了根据实施例的流体发送装置600中的矩形竖直流体通道的范例的自底向上的视图。在图6的范例中，流体发送装置600包含5个宽的矩形竖直通道602A-602E和4个窄的矩形竖直通道604A-604D。图6的流体发送装置600是图1和图5中示出的流体发送装置102的范例。在此范例中，宽的矩形竖直通道602A-602E分别是竖直通道11A-11E的范例。还有，在此范例中，窄的矩形竖直通道604A-604D分别是竖直通道21A-21D的范例，竖直通道21A-21D具有直接在水平通道25以上的窄的开口，如图1和图5中示出的。
图7示例了根据实施例的流体发送装置700中的圆形竖直流体通道的范例的自底向上的视图。在图7的范例中，流体发送装置700包含32个圆形竖直通道702和31个圆形竖直通道704。通道702具有较大的圆形开口，并且通道704具有较小的圆形开口。作为范例，图7中的一行圆形通道702和704分别标识为通道702A-702E和通道704-704D。
图7的流体发送装置700是图1和图5中示出的流体发送装置102的另一范例。在此范例中，圆形竖直通道702A-702E分别是竖直通道11A-11E的范例。还有，在此范例中，圆形竖直通道704A-704D分别是竖直通道21A-21D的范例。
图8示出了根据本发明的又一实施例的用于集成电路封装的流体冷却系统的范例的横截面视图，该集成电路封装在流体发送装置的顶部上具有用于流体冷却剂的流体入口。图8的流体冷却系统包含流体发送装置802和以上关于图1描述的集成电路(IC)封装100。流体发送装置802安装于IC封装100的顶上，直接在散热器110上，如对于图1的实施例。流体发送装置802通过连接806连接至散热器110。于此关于图3和图4A-图4C示出并描述了连接806的范例。
流体发送装置802包含装置802顶上的流体入口803、装置802的侧面上的两个流体出口805、内部腔室808、竖直流体通道810、竖直流体通道812、以及水平流体通道825。流体冷却剂经流体入口803投递至流体发送装置802以去除来自IC封装100的热。流体冷却剂从流体入口803经腔室808向下流至竖直通道810，如由图8中的向下箭头示出的。流体冷却剂然后竖直向下经竖直通道810流至水平通道825。流体冷却剂然后从竖直通道810至竖直通道812水平流过通道825，如由图8中的箭头示出的。水平通道825对通道810和812是敞开的，并正交于通道810和812。
随着流体冷却剂流过通道825，流体冷却剂直接接触散热器110的上表面，这使得通道825中的流体冷却剂接收来自散热器110的热并且温度升高。加温的流体冷却剂然后从通道825向上流入竖直通道812，如由图8中的箭头示出的。来自通道825的加温的流体冷却剂通过竖直通道812竖直向上流动。加温的流体冷却剂然后从通道812水平流动通过流体出口805。流体出口805包含将通道812与装置802的外部开口连接的水平通道。加温的流体冷却剂然后经在流体出口805的端部处的外部开口离开流体发送装置802，去除来自IC封装100的热。
图8的流体发送装置802将冷的流体冷却剂从入口803竖直向下直接提供至散热器10的上表面，以提供将热从IC封装100传递开的有效措施。图8的流体冷却系统的热阻减小了，因为在散热器110与通道825中的流体冷却剂之间不存在TIM或其它材料，如先前实施例。
图9示出了根据实施例的流体发送装置900中的矩形竖直流体通道的范例的自底向上的视图。在图9的范例中，流体发送装置900包含2个宽的矩形竖直通道912和7个窄的矩形竖直通道910。流体冷却剂从流体发送装置900的入口向下经通道910流至水平通道，并且加温的冷却剂从水平通道向上经通道912流至装置900的出口。图9的流体发送装置900是图8中示出的流体发送装置802的范例。在此范例中，竖直通道910是图8中的竖直通道810的范例，并且竖直通道912是图8中的竖直通道812的范例。
图10示出了根据实施例的流体发送装置1000中的竖直流体通道的其它范例的自底向上的视图。在图10的范例中，流体发送装置1000包含竖直通道1012和49个圆形竖直通道1010。通道1012是装置1000的矩形边沿1021与1022之间的空间。通道1012围绕装置1000的含有通道1010的区域。流体冷却剂从流体发送装置1000的入口向下经竖直通道1010流至水平通道，并且加温的冷却剂从水平通道向上经竖直通道1012流至装置1000的出口。图10的流体发送装置1000是图8中示出的流体发送装置802的范例。在此范例中，竖直通道1010是图8中的竖直通道810的范例，并且竖直通道1012是图8中的竖直通道812的范例。
图11示出了根据实施例的用于集成电路封装的流体冷却系统1100的范例的横截面视图，该集成电路封装将流体发送装置附接至主板和背板。流体冷却系统1100包含流体发送装置1102、散热器1110、TIM 1112、IC管芯1114、以及焊料凸起1116。流体发送装置1102可以是例如流体发送装置102、流体发送装置202、或流体发送装置802。流体冷却系统1100还包含附接系统，附接系统包含连接器1104A-1104B、延长部1103A-1103B、弹簧1106A-1106B、以及螺母1108A-1108B。附接系统用于将流体发送装置1102附接至主板1118和背板1120。隔离层1122位于主板1118与背板1120之间。
延长部1103A-1103B附接至流体发送装置1102的侧面或为流体发送装置1102的整体侧面延长部。延长部1103A-1103B中的每一个具有用于容纳连接器1104A-1104B中的相应一个的圆形孔。连接器1104A-1104B可以是例如用于将流体发送装置1102固定至主板1118和背板1120的螺丝或夹子。连接器1104A-1104B被放置为穿过相应延长部1103A-1103B中的孔、穿过弹簧1106A-1106B中相应的弹簧、并穿过主板1118和背板1120中的对应孔。连接器1104A-1104B从而由延长部1103A-1103B分别与主板1118和背板1120中的孔之间的弹簧1106A-1106B围绕。弹簧1106A-1106B给流体冷却系统1100提供一些柔性。螺母1108A-1108B然后分别绕连接器1104A-1104B的底部固定，以固定地将流体发送装置1102附接至主板1118和背板1120，如11中示出的。
图11的附接系统可以与于此在图3和图4A-图4C中示出的并关于图3和图4A-图4C描述的沟槽和O环结合使用，以将流体发送装置1102连接至散热器1110。连接器1104A-1104B能够将向下力施加在流体发送装置1102上，使得使用图4A-图4C之一中的沟槽(单个或多个)和O环在流体发送装置1102与散热器1110之间实现可靠的密封。由连接器1104A-1104B施加的向下力确保O环被保持在沟槽内，如图4A-图4C中示出的，使得流体发送装置1102保持附接至散热器1110。
流体冷却系统1100还可以包含快速连接，快速连接用于将流体发送装置1102连接至流体-至-空气热交换器、流体-至-流体热交换器、或直接至设备流体冷却剂。能够在快速连接之前增加端口，以增加或去除提供给流体发送装置1102或来自流体发送装置1102的流体冷却剂。
图12示例了根据另一实施例的流体发送装置1200的另一范例。流体发送装置1200可以在流体冷却系统中附接至集成电路封装的顶部，诸如于此关于先前实施例公开的流体发送装置。流体发送装置1200是由多个单片部分构成的流体发送装置的范例。能够利用胶、直接键合、螺丝、或夹持机构将该部分保持在一起。该部分可以是机加工的、铭刻的、铸造的、模制的、挤压的、或3D打印的。
图12示出了流体发送装置1200的内部结构的细节。流体发送装置1200包含顶部部分1202、内部部分1204、以及底部部分1206。顶部部分1202具有圆柱流体入口1210和圆柱流体出口。内部部分1204包含两个水平通道1221，流体冷却剂经该两个水平通道1221从入口1210水平地流入装置1200中，如由图12中的箭头示出的。底部部分1206包含两个窄的竖直通道1214。流体冷却剂经入口1210流入，水平地流过通道1221，并且然后竖直向下流过竖直通道1214进入部分1206以下的水平通道，在部分1206处，冷却剂直接接触散热器或IC管芯。
加温的流体冷却剂然后从底部部分1206以下的水平通道经底部部分1206中的三个宽的竖直通道1212竖直向上流入内部部分1204中的三个水平通道1223。加温的流体冷却剂然后水平流过通道1223并通过流体出口，离开装置1200，如由图12中的箭头示出的。
图13示例了根据另一实施例的流体发送装置1300的另一范例。流体发送装置1300可以在流体冷却系统中附接至集成电路封装的顶部，诸如于此关于先前实施例公开的流体发送装置。流体发送装置1300是由单片部分构成的流体发送装置的另一范例。能够利用胶、直接键合、螺丝、或夹持机构将该部分保持在一起。该部分可以是机加工的、铭刻的、铸造的、模制的、挤压的、或3D打印的。
图13示出了流体发送装置1300的内部结构的细节。流体发送装置1300包含顶部部分1301或1304、内部部分1311-1314、以及底部部分1315。顶部部分1301和1304是装置1300的交替顶部部分。顶部部分1301在其顶表面上具有圆柱流体入口1302和圆柱流体出口1303。顶部部分1304在其侧面之一上具有圆柱流体入口1305和圆柱流体出口1306。内部部分1311-1314中的每一个包含两个或更多开口，该两个或更多开口容许来自流体入口并回到流体出口的流体冷却剂的流动。底部部分1315包含7个矩形竖直通道。部分1301或1304与1311-1315固定在一起，形成装置1300。
流体冷却剂经流体入口流入装置1300，向下经部分1311-1314中的开口的第一子集，并且然后竖直向下经部分1315中的竖直通道的第一子集，进入部分1315以下的水平通道，在部分1315处，冷却剂接触散热器或IC管芯。加温的流体冷却剂然后从部分1315以下的水平通道经部分1315中的竖直通道的第二子集竖直向上流动，向上经部分1311-1314中的开口的第二子集，并且然后流出流体出口，离开装置1300。
图14是示例根据实施例的可以被执行以生成用于集成电路封装的优化流体冷却系统的操作的流程图。在操作1401中，生成用于诸如可编程逻辑IC的集成电路(IC)的设计规范。在操作1402中，针对IC的设计规范执行综合、放置、以及布线。在操作1403中，针对设计规范创建包含热/温度图的IC平面底图(floor plan)。热/温度图可以指示设计规范中的相对热生成或温度范围。例如，热/温度图可以指示设计规范的哪些区域可能比其它区域生成更多的热和更高的温度。
如果设计规范的一些区域比其它区域生成显著更多的热，则可以在操作1404或1405对设计规范执行一或两次优化以减小设计规范中的不均匀的热生成。然后在操作1402中对优化的设计规范再次执行综合、放置、和布线，并在操作1403中生成新的IC平面底图。如果操作1403中生成的IC平面底图得到优化，则在操作1406中生成含有热/温度图的最终IC平面底图。
随后，能够在执行多个放置和布线试验之后生成多个应用优化的流体冷却设计。作为范例，在操作1407、1408、和1409中分别针对应用1、2和3生成了用于流体冷却系统中的流体发送装置的三个应用优化的设计。在此实施例中，IC的用户能够对参考IC设计进行非常细小的改变，以生成用于流体发送装置的应用优化的设计。
随后，选择针对设计规范和特定应用优化的流体发送装置。例如，针对设计规范，选择用于在相应的操作1407、1408、或1409中生成的应用1、2、或3之一的流体发送装置。在操作1407-1409中的任何一个中生成的流体发送装置可以是例如装置102、202、或802之一。
在替代实施例中，用于流体冷却系统的通用目的的流体发送装置用于IC。在此实施例在，在操作1415中，放置和布线工具用于优化用于通用目的流体发送装置的IC设计，考虑IC中的热点/热的点。在操作1415中，此实施例使用流体冷却知晓放置、布线、和定时优化步骤。
然后在操作1410中针对设计规范和选择的在操作1407-1409之一中生成的流体发送装置，生成制造设计文件。如果使用通用目的的流体发送装置，且在操作1415中生成优化的IC设计，则在操作1410中针对优化的IC设计生成制造设计文件。然后在操作1411中生成集成流体冷却系统，该集成流体冷却系统包含：在操作1407-1409之一中选择的流体发送装置或通用目的的流体发送装置；以及IC管芯，其分别实施设计规范或优化的IC设计。
以下范例涉及另外的实施例。范例1是一种流体发送装置，包括：流体入口；对所述流体入口敞开的第一竖直通道；对所述第一竖直通道中的每一个第一竖直通道敞开的水平通道，其中，所述第一竖直通道被取向为将来自所述流体入口的流体冷却剂竖直向下提供到所述水平通道，并且其中，所述水平通道在一侧是敞开的，使得所述水平通道中的流体冷却剂直接接触与所述流体发送装置的底部附接的器具；对所述水平通道敞开的第二竖直通道，其中，所述第二竖直通道被取向为将流体冷却剂远离所述水平通道竖直向上提供；以及流体出口，所述流体出口对所述第二竖直通道是敞开的，使得来自所述第二竖直通道的流体冷却剂经所述流体出口离开所述流体发送装置。
在范例2中，范例1的主题能够可选地包含：所述第一竖直通道具有通往所述水平通道的直接在所述水平通道以上的紧缩开口，并且其中，所述紧缩开口中的每一个紧缩开口的宽度比所述第一竖直通道中在所述紧缩开口以上的每一个相应的第一竖直通道的宽度窄。
在范例3中，范例1-2中任一个的主题能够可选地包含：其中，从所述流体发送装置的自底向上的透视图来看，所述第一竖直通道和所述第二竖直通道中的每者是矩形形状的。
在范例4中，范例1-2中任一个的主题能够可选地包含：其中，从所述流体发送装置的自底向上的透视图来看，所述第一竖直通道和所述第二竖直通道中的每者是圆形形状的。
在范例5中，范例1的主题能够可选地包含：其中，从所述流体发送装置的自底向上的透视图来看，所述第一竖直通道中的每一个第一竖直通道是圆形形状的，并且其中，所述第二竖直通道围绕所述第一竖直通道。
在范例6中，范例1-4中任一个的主题能够可选地包含：对所述水平通道敞开的第三竖直通道，其中，所述第二竖直通道和所述第三竖直通道被取向为将流体冷却剂远离所述水平通道竖直向上提供，并且其中，所述流体出口对所述第二竖直通道和所述第三竖直通道是敞开的，使得来自所述第二竖直通道和所述第三竖直通道的流体冷却剂经所述流体出口离开所述流体发送装置。
在范例7中，范例6的主题能够可选地包含：其中，所述第一竖直通道在所述第二竖直通道与所述第三竖直通道之间交错。
在范例8中，范例7的主题能够可选地包含：其中，从所述流体发送装置的自底向上的透视图来看，所述第一竖直通道、所述第二竖直通道和所述第三竖直通道是圆形形状的并且在所述流体发送装置中被布置成多个行。
在范例9中，范例1-8中任一个的主题能够可选地包含：所述流体发送装置的所述底部中的沟槽，其中，所述沟槽围绕所述第一竖直通道和所述第二竖直通道，并且其中，所述沟槽的尺寸被确定为容纳与所述流体发送装置的所述底部附接的器具中的O环。
在范例10中，范例1-8中任一个的主题能够可选地包含：附接至所述流体发送装置的所述底部的O环，其中，所述O环围绕所述第一竖直通道和所述第二竖直通道，并且其中，所述O环的尺寸被确定为以装配到与所述流体发送装置的所述底部附接的器具中的沟槽中。
范例11是一种流体冷却系统，包括：集成电路封装；以及附接至所述集成电路封装的流体发送装置，其中，所述流体发送装置包括：第一竖直通道；对所述第一竖直通道中的每一个第一竖直通道敞开的水平通道；以及对所述水平通道敞开的第二竖直通道，其中，所述第一竖直通道被取向为将流体冷却剂竖直向下提供到所述水平通道，其中，所述水平通道在所述流体发送装置的一侧是敞开的，使得所述水平通道中的流体冷却剂直接接触所述集成电路封装的表面，并且其中，所述第二竖直通道被取向为将流体冷却剂远离所述水平通道竖直向上提供。
在范例12中，范例11的主题能够可选地包含：其中，所述集成电路封装包括散热器，其中，所述流体发送装置附接至所述散热器，并且其中，所述水平通道在一侧是敞开的，使得所述水平通道中的流体冷却剂直接接触所述散热器的表面。
在范例13中，范例11的主题能够可选地包含：其中，所述集成电路封装包括集成电路管芯，并且其中，所述水平通道在一侧是敞开的，使得所述水平通道中的流体冷却剂直接接触所述集成电路管芯的表面。
在范例14中，范例11-12中任一个的主题能够可选地包含：其中，所述流体发送装置在其底表面中包括围绕所述第一竖直通道和所述第二竖直通道的沟槽；并且其中，所述集成电路封装包括在所述沟槽的整个长度内的O环，使得所述流体发送装置连接至所述集成电路封装。
在范例15中，范例11-12中任一个的主题能够可选地包含：其中，所述集成电路封装在其顶表面中包括沟槽，其中，所述流体发送装置包括附接至其底表面且围绕所述第一竖直通道和所述第二竖直通道的O环，并且其中，所述O环在所述沟槽的整个长度内，使得所述流体发送装置连接至所述集成电路封装。
在范例16中，范例11-15中任一个的主题能够可选地包含：其中，所述流体发送装置还包括：对所述水平通道敞开的第三竖直通道，其中，所述第二竖直通道和所述第三竖直通道被取向为将流体冷却剂远离所述水平通道竖直向上提供，并且其中，所述第一竖直通道在所述第二竖直通道和所述第三竖直通道之间交错。
范例17是一种用于冷却集成电路封装的方法，所述方法包括：向流体发送装置中的第一竖直通道提供来自所述流体发送装置中的流体入口的流体冷却剂；经所述第一竖直通道将所述流体冷却剂竖直向下提供到所述流体发送装置中的水平通道，其中，所述水平通道对所述第一竖直通道中的每一个第一竖直通道是敞开的；经所述水平通道水平地提供所述流体冷却剂，使得所述水平通道中的所述流体冷却剂直接接触所述集成电路封装，其中，所述集成电路封装附接至所述流体发送装置；经所述流体发送装置中的第二竖直通道将所述流体冷却剂远离所述水平通道竖直向上提供，其中，所述第二竖直通道对所述水平通道是敞开的；以及经所述流体发送装置中的流体出口向外提供来自所述第二竖直通道的所述流体冷却剂。
在范例18中，范例17的主题能够可选地包含：经对所述水平通道敞开的第三竖直通道将所述流体冷却剂远离所述水平通道竖直向上提供，其中，所述第一竖直通道在所述第二竖直通道和所述第三竖直通道之间交错。
在范例19中，范例17-18中任一个的主题能够可选地包含：其中，所述集成电路封装包括集成电路管芯，并且其中，所述水平通道中的所述流体冷却剂直接接触所述集成电路管芯的表面。
在范例20中，范例17-19中任一个的主题能够可选地包含：其中，经所述第一竖直通道将所述流体冷却剂竖直向下提供还包括经所述第一竖直通道中的紧缩开口将所述流体冷却剂竖直向下提供到所述水平通道，并且其中，所述紧缩开口直接在所述水平通道以上，并且其中，所述紧缩开口中的每一个紧缩开口的宽度比所述第一竖直通道中的在所述紧缩开口以上的每一个相应的第一竖直通道的宽度窄。
范例21是一种用于生成流体冷却系统的方法，包括：减小用于集成电路的设计规范中的不均匀热生成；生成用于所述集成电路内的电路的平面底图，所述平面底图包括用于所述设计规范的热图；响应于使用包含所述热图的所述设计规范执行放置和布线试验，生成用于所述流体发送装置的多个应用优化的设计；选择用于所述流体发送装置的所述多个应用优化的设计中的针对所述设计规范进行了优化的一个应用优化的设计；生成用于所述设计规范的制造设计文件；以及使用所述制造设计文件生成所述流体冷却系统，所述流体冷却系统包括所述流体发送装置中的选择的一个流体发送装置和实施所述设计规范的集成电路管芯。
已经为示例目的介绍了本发明的示范性实施例的前述描述。前述描述不是穷举的或将本发明限于于此公开的实施例。在一些实例中，能够采用本发明的特征而无提出的其它特征的对应使用。基于上述教导，不脱离本发明的范围，许多新修改、替代、和变形是可能的。

Claims (19)

1.一种流体发送装置，包括：
流体入口；
对所述流体入口敞开的第一竖直通道；
对所述第一竖直通道中的每一个第一竖直通道敞开的水平通道，其中，所述第一竖直通道被取向为将来自所述流体入口的流体冷却剂竖直向下提供到所述水平通道，并且其中，所述水平通道在所述流体发送装置的一侧是敞开的，使得所述水平通道中的流体冷却剂直接接触与所述流体发送装置的底部附接的器具；
对所述水平通道敞开的第二竖直通道，其中，所述第二竖直通道被取向为将流体冷却剂远离所述水平通道竖直向上提供，其中，所述第一竖直通道在所述第二竖直通道之间交错，并且其中，所述第一竖直通道中的每一个第一竖直通道和所述第二竖直通道中的每一个第二竖直通道在一端直接连接至所述水平通道；以及
流体出口，所述流体出口对所述第二竖直通道是敞开的，使得来自所述第二竖直通道的流体冷却剂经所述流体出口离开所述流体发送装置，
其中，所述第一竖直通道中的每一个第一竖直通道具有通往所述水平通道的直接在所述水平通道以上的紧缩开口，其中，所述第一竖直通道中的每一个第一竖直通道的所述紧缩开口的宽度比所述第一竖直通道的在所述紧缩开口以上的宽度窄，并且其中，所述第二竖直通道中的每一个第二竖直通道的通往所述水平通道的直接在所述水平通道以上的开口比所述第一竖直通道中的每一个第一竖直通道的通往所述水平通道的所述紧缩开口宽。
2.如权利要求1所述的流体发送装置，其中，所述第一竖直通道包括四个竖直通道，并且其中，所述第二竖直通道包括五个竖直通道。
3.如权利要求1所述的流体发送装置，其中，从所述流体发送装置的自底向上的透视图来看，所述第一竖直通道和所述第二竖直通道中的每者是矩形形状的。
4.如权利要求1所述的流体发送装置，其中，从所述流体发送装置的自底向上的透视图来看，所述第一竖直通道和所述第二竖直通道中的每者是圆形形状的。
5.如权利要求1所述的流体发送装置，其中，从所述流体发送装置的自底向上的透视图来看，所述第一竖直通道中的每一个第一竖直通道是圆形形状的。
6.如权利要求1所述的流体发送装置，其中，所述第一竖直通道包括两个竖直通道，并且其中，所述第二竖直通道包括三个竖直通道。
7.如权利要求6所述的流体发送装置，其中，从所述流体发送装置的自底向上的透视图来看，所述第一竖直通道和所述第二竖直通道是圆形形状的并且在所述流体发送装置中被布置成多个行。
8.如权利要求1所述的流体发送装置，还包括：
所述流体发送装置的所述底部中的沟槽，其中，所述沟槽围绕所述第一竖直通道和所述第二竖直通道，并且其中，所述沟槽的尺寸被确定为容纳与所述流体发送装置的所述底部附接的器具中的O环。
9.如权利要求1所述的流体发送装置，还包括：
附接至所述流体发送装置的所述底部的O环，其中，所述O环围绕所述第一竖直通道和所述第二竖直通道，并且其中，所述O环的尺寸被确定为以装配到与所述流体发送装置的所述底部附接的器具中的沟槽中。
10.一种流体冷却系统，包括：
集成电路封装；以及
附接至所述集成电路封装的流体发送装置，其中，所述流体发送装置包括：
第一竖直通道；
对所述第一竖直通道中的每一个第一竖直通道敞开的水平通道；以及
对所述水平通道敞开的第二竖直通道，其中，所述第一竖直通道在所述第二竖直通道之间交错，并且其中，所述第一竖直通道中的每一个第一竖直通道和所述第二竖直通道中的每一个第二竖直通道在一端直接连接至所述水平通道，
其中，所述第一竖直通道被取向为将流体冷却剂竖直向下提供到所述水平通道，其中，所述水平通道在所述流体发送装置的一侧是敞开的，使得所述水平通道中的流体冷却剂直接接触所述集成电路封装的表面，并且其中，所述第二竖直通道被取向为将流体冷却剂远离所述水平通道竖直向上提供，
其中，所述第一竖直通道中的每一个第一竖直通道具有通往所述水平通道的直接在所述水平通道以上的紧缩开口，其中，所述第一竖直通道中的每一个第一竖直通道的所述紧缩开口的宽度比所述第一竖直通道的在所述紧缩开口以上的宽度窄，并且其中，所述第二竖直通道中的每一个第二竖直通道的通往所述水平通道的直接在所述水平通道以上的开口比所述第一竖直通道中的每一个第一竖直通道的通往所述水平通道的所述紧缩开口宽。
11.如权利要求10所述的流体冷却系统，其中，所述集成电路封装包括散热器，其中，所述流体发送装置附接至所述散热器，并且其中，所述水平通道在一侧是敞开的，使得所述水平通道中的流体冷却剂直接接触所述散热器的表面。
12.如权利要求10所述的流体冷却系统，其中，所述集成电路封装包括集成电路管芯，并且其中，所述水平通道在一侧是敞开的，使得所述水平通道中的流体冷却剂直接接触所述集成电路管芯的表面。
13.如权利要求10所述的流体冷却系统，其中，所述流体发送装置在其底表面中包括围绕所述第一竖直通道和所述第二竖直通道的沟槽；并且
其中，所述集成电路封装包括在所述沟槽的整个长度内的O环，使得所述流体发送装置连接至所述集成电路封装。
14.如权利要求10所述的流体冷却系统，其中，所述集成电路封装在其顶表面中包括沟槽，
其中，所述流体发送装置包括附接至其底表面且围绕所述第一竖直通道和所述第二竖直通道的O环，并且其中，所述O环在所述沟槽的整个长度内，使得所述流体发送装置连接至所述集成电路封装。
15.如权利要求10所述的流体冷却系统，其中，所述第一竖直通道包括至两个竖直通道，并且其中，所述第二竖直通道包括三个竖直通道。
16.一种用于冷却集成电路封装的方法，所述方法包括：
向流体发送装置中的第一竖直通道提供来自所述流体发送装置中的流体入口的流体冷却剂；
经所述第一竖直通道将所述流体冷却剂竖直向下提供到所述流体发送装置中的水平通道，其中，所述水平通道对所述第一竖直通道中的每一个第一竖直通道是敞开的；
经所述水平通道水平地提供所述流体冷却剂，使得所述水平通道中的所述流体冷却剂直接接触所述集成电路封装，其中，所述集成电路封装附接至所述流体发送装置；
经所述流体发送装置中的第二竖直通道将所述流体冷却剂远离所述水平通道竖直向上提供，其中，所述第二竖直通道对所述水平通道是敞开的，其中，所述第一竖直通道在所述第二竖直通道之间交错，并且其中，所述第一竖直通道中的每一个第一竖直通道和所述第二竖直通道中的每一个第二竖直通道在一端直接连接至所述水平通道；以及
经所述流体发送装置中的流体出口向外提供来自所述第二竖直通道的所述流体冷却剂，
其中，所述第一竖直通道中的每一个第一竖直通道具有通往所述水平通道的直接在所述水平通道以上的紧缩开口，其中，所述第一竖直通道中的每一个第一竖直通道的所述紧缩开口的宽度比所述第一竖直通道的在所述紧缩开口以上的宽度窄，并且其中，所述第二竖直通道中的每一个第二竖直通道的通往所述水平通道的直接在所述水平通道以上的开口比所述第一竖直通道中的每一个第一竖直通道的通往所述水平通道的所述紧缩开口宽。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述第一竖直通道包括两个竖直通道，并且其中，所述第二竖直通道包括三个竖直通道。
18.如权利要求16所述的方法，其中，所述集成电路封装包括集成电路管芯，并且其中，所述水平通道中的所述流体冷却剂直接接触所述集成电路管芯的表面。
19.如权利要求16所述的方法，其中，从所述流体发送装置的自底向上的透视图来看，所述第一竖直通道和所述第二竖直通道中的每者是矩形形状的。
CN201780051718.5A 2016-09-23 2017-09-07 用于冷却集成电路封装的流体发送装置和方法 Active CN109791919B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/274,335 US10770372B2 (en) 2016-09-23 2016-09-23 Fluid routing devices and methods for cooling integrated circuit packages
US15/274,335 2016-09-23
PCT/US2017/050539 WO2018057308A1 (en) 2016-09-23 2017-09-07 Fluid routing devices and methods for cooling integrated circuit packages

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109791919A CN109791919A (zh) 2019-05-21
CN109791919B true CN109791919B (zh) 2024-03-26

Family

ID=61686609

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780051718.5A Active CN109791919B (zh) 2016-09-23 2017-09-07 用于冷却集成电路封装的流体发送装置和方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10770372B2 (zh)
CN (1) CN109791919B (zh)
WO (1) WO2018057308A1 (zh)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6951786B2 (ja) * 2017-08-29 2021-10-20 株式会社Ｗｅｌｃｏｎ ヒートシンク
US10607857B2 (en) * 2017-12-06 2020-03-31 Indium Corporation Semiconductor device assembly including a thermal interface bond between a semiconductor die and a passive heat exchanger
US11508587B2 (en) * 2017-12-29 2022-11-22 Intel Corporation Microelectronic assemblies
US10681846B2 (en) 2018-04-19 2020-06-09 Google Llc Cooling electronic devices in a data center
US10645847B2 (en) 2018-04-20 2020-05-05 Google Llc Cooling electronic devices in a data center
US10533809B1 (en) * 2018-07-06 2020-01-14 Keysight Technologies, Inc. Cooling apparatus and methods of use
US10966352B2 (en) 2018-09-24 2021-03-30 Google Llc Cooling electronic devices in a data center
US11177192B2 (en) * 2018-09-27 2021-11-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor device including heat dissipation structure and fabricating method of the same
US10548240B1 (en) 2019-01-11 2020-01-28 Google Llc Cooling electronic devices in a data center
US10964625B2 (en) 2019-02-26 2021-03-30 Google Llc Device and method for direct liquid cooling via metal channels
CN113994772B (zh) 2019-04-14 2023-05-16 捷控技术有限公司 基于直接接触流体的冷却模块
US11355418B2 (en) * 2019-09-29 2022-06-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Package structure and manufacturing method thereof
US20230063534A1 (en) * 2020-01-30 2023-03-02 Colorado State University Research Foundation Jet impingement cooling devices, systems, and methods
US11158562B2 (en) * 2020-02-11 2021-10-26 International Business Machines Corporation Conformal integrated circuit (IC) device package lid
US11963341B2 (en) 2020-09-15 2024-04-16 Jetcool Technologies Inc. High temperature electronic device thermal management system
EP4370856A1 (en) * 2021-07-12 2024-05-22 Sensata Technologies, Inc. System and method for cooling high power electrical systems
TW202407925A (zh) * 2022-03-04 2024-02-16 美商捷控技術有限公司 用於電腦處理器及處理器組件之主動冷卻散熱蓋

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1526164A (zh) * 2001-04-24 2004-09-01 约克国际公司 液体冷却的功率半导体器件热沉

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6988534B2 (en) * 2002-11-01 2006-01-24 Cooligy, Inc. Method and apparatus for flexible fluid delivery for cooling desired hot spots in a heat producing device
US7104312B2 (en) * 2002-11-01 2006-09-12 Cooligy, Inc. Method and apparatus for achieving temperature uniformity and hot spot cooling in a heat producing device
US8464781B2 (en) * 2002-11-01 2013-06-18 Cooligy Inc. Cooling systems incorporating heat exchangers and thermoelectric layers
US7126822B2 (en) 2003-03-31 2006-10-24 Intel Corporation Electronic packages, assemblies, and systems with fluid cooling
US7355277B2 (en) 2003-12-31 2008-04-08 Intel Corporation Apparatus and method integrating an electro-osmotic pump and microchannel assembly into a die package
US7414843B2 (en) * 2004-03-10 2008-08-19 Intel Corporation Method and apparatus for a layered thermal management arrangement
US7071552B2 (en) 2004-03-29 2006-07-04 Intel Corporation IC die with directly bonded liquid cooling device
US7348665B2 (en) 2004-08-13 2008-03-25 Intel Corporation Liquid metal thermal interface for an integrated circuit device
US7204298B2 (en) 2004-11-24 2007-04-17 Lucent Technologies Inc. Techniques for microchannel cooling
US7336487B1 (en) 2006-09-29 2008-02-26 Intel Corporation Cold plate and mating manifold plate for IC device cooling system enabling the shipment of cooling system pre-charged with liquid coolant
US8844609B2 (en) * 2009-03-11 2014-09-30 Alcatel Lucent Cooling manifold
US8797741B2 (en) * 2010-10-21 2014-08-05 Raytheon Company Maintaining thermal uniformity in micro-channel cold plates with two-phase flows
US9061382B2 (en) * 2011-07-25 2015-06-23 International Business Machines Corporation Heat sink structure with a vapor-permeable membrane for two-phase cooling
EP2941784B1 (en) * 2012-12-10 2017-02-15 Sieva, Podjetje Za Razvoj In Trzenje V Avtomobilski Industrij, D.O.O. Advanced heat exchanger with integrated coolant fluid flow deflector
US9865522B2 (en) 2014-11-18 2018-01-09 International Business Machines Corporation Composite heat sink structures
US9721870B2 (en) * 2014-12-05 2017-08-01 International Business Machines Corporation Cooling structure for electronic boards
US10527362B2 (en) * 2015-09-21 2020-01-07 Lockheed Martin Corporation Integrated multi-chamber heat exchanger

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1526164A (zh) * 2001-04-24 2004-09-01 约克国际公司 液体冷却的功率半导体器件热沉

Also Published As

Publication number Publication date
US10770372B2 (en) 2020-09-08
US20180090417A1 (en) 2018-03-29
CN109791919A (zh) 2019-05-21
WO2018057308A1 (en) 2018-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109791919B (zh) 用于冷却集成电路封装的流体发送装置和方法
US10757833B2 (en) Cooling structure for electronic boards
JP6183426B2 (ja) 半導体モジュール用冷却器
US8505617B2 (en) Structure and apparatus for cooling integrated circuits using copper microchannels
US10504819B2 (en) Integrated circuit package with enhanced cooling structure
EP2840604B1 (en) Semiconductor device and cooler for semiconductor device
JP6050617B2 (ja) 電源モジュール用冷却装置及びそれに関連する方法
US20120063091A1 (en) Cooling Apparatuses and Power Electronics Modules
US20100175857A1 (en) Millichannel heat sink, and stack and apparatus using the same
CN108493173B (zh) 一种智能响应芯片热点的自适应调控散热装置
CN104465562A (zh) 一种链式交错型微通道结构
US10991639B2 (en) Compliant Pin Fin heat sink with base integral pins
Ditri et al. S3-P10: Embedded microfluidic cooling of high heat flux electronic components
JP2010278438A (ja) ヒートシンク並びにその製作方法
KR20150063827A (ko) 전력 반도체 모듈용 방열 시스템
CN109152310A (zh) 一种多圆弧微通道散热装置
Joshi et al. Mitigating hot spots in planar and three-dimensional (3D) heterogeneous microsystems using liquid cooling
Vladimirova et al. Innovative heat removal structure for power devices—The drift region integrated microchannel cooler
CN110880484B (zh) 半导体装置
GB2406442A (en) Heat sink
CN116825731A (zh) 一种散热元件及散热系统
CN113038800A (zh) 液冷散热结构
CN116666323A (zh) 一种用于多芯片互联结构的散热系统
CN110880484A (zh) 半导体装置
Chauhan et al. Solving Thermal Issues in a 3D-Stacked Processor by Microprocessor Floor Planning, Microchannel Cooling and Insertion of TSVs

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant