CN115176340A - 用于在三维空间中引导热的热界面材料结构 - Google Patents

用于在三维空间中引导热的热界面材料结构 Download PDF

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Abstract

一种用于在包括TIM片材(100)的三维空间中引导热量的热界面材料(TIM)结构。该TIM片材(100)包括沿着下平面的下部部分(102)；沿着第一侧平面的第一侧面部分；沿着上平面的第一上部部分；在该下部部分(102)与该第一侧面部分之间的第一折叠部，该第一折叠部将该第一侧面部分定位成基本上垂直于该下部部分(102)；以及在第一侧面部分和第一上部部分之间的第二折叠部，其将第一上部部分定位成基本上垂直于第一侧面部分并且基本上平行于下部部分(102)。

Description

用于在三维空间中引导热的热界面材料结构
背景
技术领域
本发明的领域是数据处理，或者更具体地，是用于在三维空间中引导热量的热界面材料结构的方法和系统。
背景技术
1948年的EDVAC计算机系统的开发经常被引用计算机时代的开始。从那时起，计算机系统已经发展成极其复杂的设备。当今的计算机比早期系统(例如EDVAC)复杂得多。计算机系统通常包括硬件和软件部件、应用程序、操作系统、处理器、总线、存储器、输入/输出设备等的组合。随着半导体处理和计算机架构的进步推动计算机的性能越来越高，更复杂的计算机软件已经演进以利用硬件的更高性能，导致当今的计算机系统比几年前强大得多。
计算机系统中的这些进步已经导致在这样的复杂系统内需要更有效的热管理。为了从某些部件(特别是中央和图形处理单元)获得最佳性能，必须从这些部件和附近区域快速且有效地移除热量。然而，此类部件通常位于产生相对较少热量的其他部件附近，这些热量也需要快速且有效的热量去除。此外，使事情复杂化，不同的部件可能具有不同的负载要求以维持可工作的温度。
发明内容
用于在三维空间中引导热的热界面材料结构可包括：热界面材料(TIM)片材，包括：沿着下平面的下部部分；沿着第一侧平面的第一侧面部分；沿着上平面的第一上部部分；第一折叠部，其位于所述下部部分和所述第一侧面部分之间，将所述第一侧面部分定位成基本上垂直于所述下部部分；以及在第一侧面部分和第一上部部分之间的第二折叠部，其将第一上部部分定位成基本上垂直于第一侧面部分并且基本上平行于下部部分。
由用于在三维空间中引导热的热界面材料结构的这种实施方式提供的优点包括在热交换器和/或散热板与相对于电路板的不同高度处的部件之间提供热互连。优点还包括提供具有不同负载要求的部件之间的热互连。TIM片材的三维形状允许在制造过程中精确地放置和保持TIM。较大的表面积提供连续的热传递和热扩散。该三维TIM片材在低负荷下是高度可压缩的、高度导电的，并且为小间隙提供了一定范围的间隙填充能力。最后，该TIM片材易于组装、易于再加工、并且易于更换。这些优点通过使用被折叠以在系统内的至少两个平面之间提供热互连的单个TIM片材来实现。
在可选的实施例中，TIM片材可以进一步包括：沿第二侧面平面的第二侧面部分；沿上平面的第二上部部分；在下部部分与第二侧面部分之间的第三折叠部，该第三折叠部将第二侧面部分定位成基本上垂直于下部部分；以及第四折叠部，在第二侧面部分和第二上部部分之间，将第二上部部分定位成基本上垂直于第二侧面部分并且基本上平行于下部部分。这提供了使热互连延伸到上平面的另一部分的TIM片材的附加部分的优点。
在可选的实施例中，用于在三维空间中引导热的热界面材料结构可进一步包括与第一上部部分热接触的间隙填充垫。这提供了确保与TIM片材的上部部分之上和之下的元件(诸如散热板和热交换器)的可靠热接触的优点。
在可选实施例中，TIM片材的上部部分可以包括产生TIM片材的相邻层的另外的交替折叠部，或卷曲的上部部分。这提供了针对不同类型的间隙进行额外的间隙填充，同时保持与TIM片材的热互连的优点。
用于在三维空间中引导热的热界面材料结构可以包括一种系统，该系统包括：电路板，该电路板包括具有第一负载要求的第一部件和具有第二负载要求的第二部件；热交换器；以及散热板，所述散热板与所述第一部件热接触，其中，所述散热板包括暴露所述第二部件的腔体；以及热界面材料(TIM)片材，所述热界面材料片材包括：下部部分，所述下部部分位于第二第一部件和热交换器之间并且与所述第二第一部件和所述热交换器热接触；第一上部部分，所述第一上部部分定位在散热板与热交换器和所述第二部件之间并与所述散热板和所述热交换器和所述第二部件热接触；以及第一侧面部分，所述第一侧面部分将下部部分连接至第一上部部分。
由用于在三维空间中引导热的热界面材料结构的这种实施例提供的优点包括在热交换器和在相对于电路板的不同高度处的部件之间提供热互连。优点还包括提供具有不同负载要求的部件之间的热互连。这些优点通过使用被折叠以在系统内的不同平面处提供电路板部件、散热板、以及热交换器之间的热互连的单个TIM片材来实现。
在可选的实施例中，该系统包括散热板，该散热板定位在第二部件与第一上部部分之间并且与第二部件和第一上部部分热接触，其中，散热板包括暴露第一部件的腔体，并且其中，第一侧面部分通过散热板中的腔体将下部部分连接至第一上部部分。这提供了在第二部件和TIM片材之间提供热扩散剂的优点。
在可选的实施例中，TIM片材还包括在第一上部部分和热交换器之间并与第一上部部分和热交换器热接触的间隙填充垫。这提供了确保在TIM的上部部分之上和之下与散热板和热交换器可靠热接触的优点。
在可选的实施例中，TIM片材可进一步包括第二上部部分和第二侧面部分部分，第二上部部分定位在散热板和热交换器之间并且与散热板和热交换器热接触，第二侧面部分通过散热板中的腔体将下部部分连接到第二上部部分。这提供了TIM的附加部分的优点，该附加部分将热互连延伸至散热板与热交换器之间的上平面的另一部分。
在可选的实施例中，用于在三维空间中引导热的热界面材料结构可进一步包括具有产生TIM片材的相邻层的另外的交替折叠部的上部部分，或盘绕的上部部分。这提供了针对不同类型的间隙进行额外的间隙填充，同时保持与TIM片材的热互连的优点。
用于形成在三维空间中引导热的热界面材料结构的方法可包括：将TIM片材放置在上部成形工具和下部成形工具之间；将上部成形工具按压到下部成形工具，从而在TIM片材中产生第一折叠部和第二折叠部，其中第一折叠部在TIM片材的下部部分和TIM片材的第一侧面部分之间，其中，第一折叠部将TIM片材的第一侧面部分定位成基本上垂直于TIM片材的下部部分，其中，第二折叠部位于TIM片材的第一侧面部分分和TIM片材的第一上部部分之间，并且其中，第二折叠部将TIM片材的第一上部部分定位成基本上垂直于TIM片材的第一侧面部分并且基本上平行于TIM片材的下部部分。
由用于形成用于在三维空间中引导热的热界面材料结构的这种实施方式提供的优点包括形成三维TIM片材，该三维TIM片材在热交换器和/或散热板与相对于电路板的不同高度处的部件之间提供热互连。优点还包括形成提供具有不同负载要求的部件之间的热互连的TIM片材。这些优点通过折叠单个TIM片材以在系统内的至少两个平面之间提供热互连来实现。
在可选的实施方式中，用于形成在三维空间中引导热的热界面材料结构的方法还可包括将上部成形工具按压至下部成形工具，以压缩TIM片材的上部部分，而不压缩TIM片材的下部部分。这提供了形成三维TIM片材而不会不必要地压缩和避免下部部分的劣化的优点，该下部部分可用于与具有较高发热和较低负荷要求的部件热接触。
在可选的实施方式中，将上部成形工具按压至下部成形工具进一步在TIM片材中产生第三折叠部和第四折叠部，其中，第三折叠部在TIM片材的下部部分和TIM片材的第二侧面部分之间，其中，第三折叠部将TIM片材的第二侧面部分定位成基本上垂直于TIM片材的下部部分，其中，第四折叠部位于TIM片材的第二侧面部分和TIM片材的第二上部部分之间，并且其中，第四折叠部将TIM片材的第二上部部分定位成基本上垂直于TIM片材的第二侧面部分并且基本上平行于TIM片材的下部部分。这提供了使热互连延伸到上平面的另一部分的TIM片材的附加部分的优点。
在可选的实施方式中，将上部成形工具按压至下部成形工具产生额外的折叠部，从而产生邻近并基本上平行于第一上部部分的TIM片材的邻近层，或将第一上部部分盘绕成卷。这提供了针对不同类型的间隙进行额外的间隙填充，同时保持与TIM片材的热互连的优点。
本发明的前述和其他目的、特征以及优点将从如在附图中所展示的本发明的示范性实施例的以下更具体的说明中变得清楚，其中相同的附图标记总体上代表本发明的示范性实施例的相同部分。
附图说明
图1给出了描绘根据本发明的实施例的用于在三维空间中引导热的示例性热界面材料(TIM)片材的图。
图2给出了描绘根据本发明的实施例的具有用于在三维空间中引导热的TIM结构的示例性系统的图。
图3给出了描绘根据本发明的实施例的具有用于在三维空间中引导热的TIM结构的示例性系统的图。
图4给出了描绘根据本发明的实施例的用于在三维空间中引导热的示例性TIM结构的示图。
图5给出了描绘根据本发明的实施例的用于在三维空间中引导热的示例性TIM片材的图。
图6给出了根据本发明实施例的用于形成TIM片材的示例性系统，所述TIM片材用于在三维空间中引导热。
图7给出了根据本发明实施例的用于形成TIM片材的示例性系统，所述TIM片材用于在三维空间中引导热。
图8给出了流程图，其说明根据本发明实施例的用于产生在三维空间中引导热的热界面材料结构的示例性方法。
具体实施方式
图1给出了描绘根据本发明的实施例的用于在三维空间中引导热的示例性热界面材料(TIM)片材的图。如图1所示，TIM片材(100)包括下部部分(102)、两个上部部分(上部部分A(104A)、上部部分B(104B))和两个侧面部分(侧面部分A(106A)、侧面部分B(106B))。
TIM片材(100)是单一的、连续的导热材料薄板。TIM片材可以是单一材料类型，例如石墨TIM片材。或者，TIM片材可以是复合材料，例如颗粒或纤维填充的硅酮和/或丙烯酸酯TIM片材。此外，TIM片材可以是用任何数量的导热材料填充的固化的或部分固化的弹性体基体，例如硅酮。这样的导热材料可以包括陶瓷颗粒，例如但不限于氮化铝、硼、氮化物、氧化锌、或氧化铝。这样的导热材料还可以包括金属颗粒或金属电镀颗粒，例如但不限于铝、铜、银、金或钨，以及包含一系列碳形态的颗粒填料，包括例如石墨片、碳纤维、碳纳米管或结晶金刚石颗粒。具有上面引用的填料阵列的非硅酮弹性体基体也可以用于TIM垫。折叠的TIM片材可以由填充有上述颗粒材料组的聚合物相变材料基体产生。折叠的TIM片材还可以由金属制成，例如但不限于铟或铝包层铟。此外，TIM片材可以是可压缩的，因为当向TIM片材施加压力时，可以减小TIM片材的厚度。
如图1所示，TIM片材的下部部分(102)沿着下平面。侧面部分(侧面部分A(106A)、侧面部分B(106B))沿着大致彼此平行的两个侧面。下部部分(102)和侧面部分(侧面部分A(106A)、侧面部分B(106B))之间的折叠部将侧面部分(侧面部分A(106A)、侧面部分B(106B))定位成基本垂直于下部部分(102)并且基本平行于另一侧面部分。上部部分(上部部分A(104A)、上部部分B(104B))沿着基本上平行于下平面的上平面。侧面部分(侧面部分A(106A)、侧面部分B(106B))与上部部分(上部部分A(104A)、上部部分B(104B))之间的折叠部将上部部分(上部部分A(104A)、上部部分B(104B))定位成基本垂直于侧面部分(侧面部分A(106A)、侧面部分B(106B))并且基本平行于下部部分(102)。
包括下部部分(102)、单个侧面部分(例如，侧面部分(106A))和单个上部部分(例如，上部部分A(104A))的实施例具有以下优点：使用单个TIM片材，在寻址硬件的不同工作高度的不同平面上的部件之间提供热互连，同时由于仅需要TIM材料的两个折叠部而形成不太复杂。包括下部部分(102)、两个上部部分(上部部分A(104A)、上部部分B(104B))和两个侧面部分(侧面部分A(106A)、侧面部分B(106B))的实施例具有以下优点：使用单个TIM片材，在寻址硬件的不同工作高度的多个不同平面上的部件之间提供更大的热互连。
虽然图1的TIM片材(100)显示为具有四个折叠部，每个折叠部成90度角，但其他实施例包括不同角度的不同数量的折叠部。这种实施例还可提供在三维空间中热连接两层的TIM片材。
图2给出了描绘根据本发明的实施例的具有用于在三维空间中引导热的TIM结构的示例性系统的图。示例性系统包括热交换器(200)、TIM片材(100)、散热板(202)和电路板(204)。散热板(202)包括散热板腔体(208)。电路板(204)包括在散热板(202)下方的多个部件，包括通过散热板腔体(208)可见的处理单元(206)。尽管被描绘为完全由散热板(202)包围，散热板腔体(208)可仅部分地由散热板(202)包围。
电路板(204)是通常连接到导电和非导电基板的层的电子部件的集合。电路板(204)上的一些部件要求或受益于与散热机构热接触。图2示出了位于电路板顶部上的散热板(202)，并且尽管在图2中不可见，散热板(202)直接或者经由TIM(例如，TIM片材、TIM油脂等)与电路板(204)上的多个部件热接触。
散热板(202)是导热材料的板，该导热材料将热从热连接至散热板(202)的电路板(204)上的部件传递离开并且朝向热交换器(200)。热交换器(200)是将热从散热板(202)和处理单元(206)传递至流体介质并消散的机构，诸如冷板。热交换器(200)可以是液体或空气冷却的。如图2所示，热交换器可与散热板(202)结合使用。替代地，热交换器(200)可以在没有散热板的情况下使用，其中TIM片材(100)放置在热交换器(200)和电路板(204)的部件之间。
电路板(204)上的不同部件(诸如处理单元(206))可具有不同的热移除和负载要求。特别地，处理单元(206)可产生比电路板上的其他部件(未示出)更多的热量，并且具有比电路板(204)上的其他部件更小的负载需求。散热板(202)中的腔体使热交换器(200)更直接地接近处理单元(206)，以便从处理单元(206)更有效地移除热量。散热板(202)中的腔体还允许处理单元(206)上的负载不同于放置在与散热器热接触的其他部件上的负载。
为了适应电路板(204)、散热板(202)和热交换器(200)的上述构造，TIM片材(100)在处理单元(206)、散热板(202)和热交换器(200)之间提供热互连。TIM片材(100)的下部部分的底部与处理单元(206)进行热接触。TIM片材(100)的下部部分的顶部与热交换器(200)进行热接触。TIM片材(100)的上部部分的底部与散热板(202)热接触。最后，TIM片材(100)的上部部分的顶部与热交换器(200)进行热接触(可选地，与在图4和图5中示出并在相关文本中讨论的间隙填充物接触)。TIM片材(100)的侧面部分在TIM片材(100)的每个其他部分和与TIM片材(100)的那些部分热接触的元件之间提供热互连。
部件(例如处理单元(206))的负载要求是指对施加到部件上的压力的量的限制(最大值或最小值)，以用于最佳功能或避免对功能的负面影响。由于电路板(204)上的两个部件可能具有不同的负载要求，单个元件可能不能提供该负载。如图2所示，电路板(204)的一些部件由散热板(202)提供负载，而处理单元(206)由热交换器(200)和TIM片材(100)提供负载。该配置为电路板(204)上的不同部件提供不同的负载水平。
图3给出了描绘根据本发明的实施例的具有用于在三维空间中引导热的TIM结构的示例性系统的图。具体地，图3示出了完全组装的图2的元件，其中TIM片材(100)放置在热交换器(200)与附接至电路板(204)的散热板(202)之间。热交换器(200)经由TIM片材(100)并且通过散热板腔体(208)与处理单元(206)热接触。
图4给出了描绘根据本发明的实施例的用于在三维空间中引导热的示例性TIM结构的示图。如图4所示，TIM结构(400)包括TIM片材的下部部分(102)、两个上部部分(上部部分A(104A)、上部部分B(104B))和两个侧面部分(侧面部分A(106A)、侧面部分B(106B))。
图4的TIM结构(400)还包括两个间隙填充垫(间隙填充垫A(402A)、间隙填充垫B(402B))。间隙填充垫(间隙填充垫A(402A)、间隙填充垫B(402B))与TIM片材的第一上部部分(上部部分A(104A)、上部部分B(104B))热接触。间隙填充垫(间隙填充垫A(402A)、间隙填充垫B(402B))位于TIM片材和诸如冷板的热交换器之间。间隙填充垫(间隙填充垫A(402A)、间隙填充垫B(402B))可以用于在TIM片材的上部部分(上部部分A(104A)、上部部分B(104B))与热交换器之间产生足够的热接触。包括间隙填充垫(间隙填充垫A(402A)、间隙填充垫B(402B))的TIM结构的实施例具有在TIM片材的上部部分(上部A(104A)、上部B(104B))和热交换器之间提供可调节的热接触点的优点。间隙填充垫(间隙填充垫A(402A)、间隙填充垫B(402B))可由各种不同的导热材料构成。
图5给出了描绘根据本发明的实施例的用于在三维空间中引导热的示例性TIM片材的图。如图5所示，TIM片材(100)包括下部部分(102)、两个上部部分(上部部分A(104A)、上部部分B(104B))和两个侧面部分(侧面部分A(106A)、侧面部分B(106B))。如图5所示，TIM片材(500)的上部部分(上部部分A(104A)，上部部分B(104B))包括附加的交替折叠部，从而在上部部分(上部部分A(104A)，上部部分B(104B))上方产生TIM片材(500)的相邻层。
包括产生TIM片材的相邻层的交替折叠部的实施例具有以下优点：在TIM片材的上部部分(上部部分A(104A)、上部部分B(104B))与热交换器之间提供可调节的热接触点。进一步，使用TIM片材本身的交替折叠部作为间隙填充物提供了连续的热互连，其有效地将热量从TIM片材的上部部分(上部部分A(104A)、上部部分B(104B))传递到热交换器。
在类似的实施例中，可以卷绕(coil)TIM片材的一个或多个上部部分(上部部分A(104A)、上部部分B(104B))。上部部分(上部部分A(104A)、上部部分B(104B))可在轴上卷成螺旋圆柱体。包括卷绕的上部部分的实施方式具有填充可存在于散热板、TIM片材的上部部分、以及热交换器之间的圆柱形间隙的优点。
图6给出了根据本发明实施例的用于形成TIM片材的示例性系统，所述TIM片材用于在三维空间中引导热。如图6所示，该系统包括上部成形工具(602)和下部成形工具(604)，TIM片材(100)放置在上部成形工具(602)和下部成形工具(604)之间。图6描绘了接合和成形之前的成形工具和TIM片材(100)。
图7给出了根据本发明实施例的用于形成TIM片材的示例性系统，所述TIM片材用于在三维空间中引导热。如图7所示，该系统包括上部成形工具(602)和下部成形工具(604)，TIM片材(100)被压在上部成形工具(602)和下部成形工具(604)之间。图7描绘了接合和成形之后的成形工具和TIM片材(100)。具体地，按压上部成形工具(602)和下部成形工具(604)已经在TIM下部部分(102)和TIM侧面部分(侧面部分A(106A)、侧面部分B(106B))之间产生折叠部，并且在TIM侧面部分(侧面部分A(106A)、侧面部分B(106B))和TIM上部部分(上部部分A(104A)、上部部分B(104B))之间产生折叠部。
如图6所示，将上部成形工具按压至下部成形工具压缩TIM片材的上部部分，而不压缩TIM片材的下部部分。将上部成形工具按压至下部成形工具的实施例压缩TIM片材的上部部分而不压缩TIM片材的下部部分具有在三维TIM片材的成形期间保持TIM片材的下部部分的可压缩完整性的优点。当与产生大量热的部件热接触时，在成形期间保持TIM片材的下部部分的完整性可以导致TIM片材的下部部分的更好的性能。
修改的成形工具可用于产生邻近并基本上平行于TIM片材的上部部分的TIM片材的相邻层(如图5所示)。修改的成形工具也可用于将第一上部部分盘绕成卷(如图5的论述中所述)。
在将上部成形工具按压至下部成形工具之前，可以沿着预期的折叠线对TIM片材刻划(scored)。具体地，可以在TIM片材的下部部分和TIM片材的第一侧面部分之间刻划TIM片材，并在TIM片材的第一侧面部分和TIM片材的第一上部部分之间刻划TIM片材。在折叠之前对TIM片材刻划的优点是，精确地引导折叠部在TIM片材内的位置，提高了形成TIM片材的精度。
为了进一步解释，图8给出了图示根据本发明的实施例的用于形成用于在三维空间中引导热的热界面材料结构的另一示例性方法的流程图，其包括：成形工具(800)将热界面材料(TIM)片材放置(802)在上部成形工具和下部成形工具之间；以及将上部成形工具按压(804)到下部成形工具，从而在TIM片材中产生第一折叠部和第二折叠部，其中第一折叠部在TIM片材的下部部分和TIM片材的第一侧面部分之间，其中第一折叠部将TIM片材的第一侧面部分定位成基本上垂直于TIM片材的下部部分，其中第二折叠部位于TIM片材的第一侧面部分和TIM片材的第一上部部分之间，并且其中第二折叠部将TIM片材的第一上部部分定位成基本上垂直于TIM片材的第一侧面部分并且基本上平行于TIM片材的下部部分。
将上部成形工具按压至下部成形工具可压缩TIM片材的上部部分而不压缩TIM片材的下部部分。这具有在形成三维TIM片材期间保持TIM片材的下部部分的可压缩完整性的优点。
从前面的描述可以理解，在不背离本发明的真实精神的情况下，可以在本发明的各个实施例中做出修改和改变。本说明书中的描述仅用于说明的目的，而不应被解释为限制性的。本发明的范围仅由所附权利要求的语言限制。

Claims (20)

1.一种热界面材料(TIM)结构，包括：
TIM片材，包括：
沿着下平面的下部部分；
沿着第一侧平面的第一侧面部分；
沿着上平面的第一上部部分，；
在所述下部部分与所述第一侧面部分之间的第一折叠部，所述第一折叠部将所述第一侧面部分定位成基本上垂直于所述下部部分；以及
在所述第一侧面部分和所述第一上部部分之间的第二折叠部，所述第二折叠部将所述第一上部部分定位成基本上垂直于所述第一侧面部分并且基本上平行于所述下部部分。
2.如权利要求1所述的TIM结构，其中，所述TIM片材还包括：
沿第二侧平面的第二侧面部分；
沿所述上平面的第二上部部分；
第三折叠部，位于所述下部部分与所述第二侧面部分之间，将所述第二侧面部分定位成基本上垂直于所述下部部分；以及
第四折叠部，在所述第二侧面部分和所述第二上部部分之间，将所述第二上部部分定位成基本上垂直于所述第二侧面部分并且基本上平行于所述下部部分。
3.如权利要求1所述的TIM结构，其中，所述TIM结构还包括与所述第一上部部分热接触的间隙填充垫。
4.如权利要求1所述的TIM结构，其中，所述第一上部部分包括附加的交替折叠部，从而产生所述TIM片材的相邻层。
5.如权利要求1所述的TIM结构，其中，所述第一上部部分是盘绕的。
6.如权利要求1所述的TIM结构，其中，所述TIM片材是可压缩的。
7.如权利要求1所述的TIM结构，其中，所述TIM片材包括选自由单一材料、复合材料、弹性体基体和相变材料基体构成的组的至少一种。
8.一种系统，包括：
电路板，所述电路板包括具有第一负载要求的第一部件和具有第二负载要求的第二部件；
热交换器；以及
热界面材料(TIM)片材，包括：
下部部分，该下部部分被定位在该第一部件与该热交换器之间并且与该第一部件与该热交换器热接触；
第一上部部分，所述第一上部部分定位在所述热交换器和所述第二部件之间并与所述热交换器和所述第二部件热接触；以及
第一侧面部分，将所述下部部分连接至所述第一上部部分。
9.根据权利要求8所述的系统，还包括散热板，所述散热板定位在所述第二部件与所述第一上部部分之间并且与所述第二部件和所述第一上部部分热接触，其中，所述散热板包括暴露所述第一部件的腔体，并且其中，所述第一侧面部分通过所述散热板中的所述腔体将所述下部部分连接至所述第一上部部分。
10.根据权利要求8所述的系统，还包括间隙填充垫，所述间隙填充垫在所述第一上部部分与所述热交换器之间并且与所述第一上部部分和所述热交换器热接触。
11.根据权利要求8所述的系统，其中，所述TIM片材还包括：
第二上部部分，所述第二上部部分定位在所述热交换器与所述第二部件之间并且与所述热交换器和所述第二部件热接触；以及
第二侧面部分，将所述下部部分连接至所述第二上部部分。
12.根据权利要求8所述的系统，其中，所述第二负载要求小于所述第一负载要求。
13.根据权利要求8所述的系统，其中，所述第一上部部分包括交替的折叠部，从而产生所述TIM片材的邻近层。
14.根据权利要求8所述的系统，其中，所述第一上部部分是盘绕的。
15.一种方法，包括：
将热界面材料(TIM)片材放置在上部成形工具与下部成形工具之间；以及
将所述上部成形工具按压到所述下部成形工具，从而在所述TIM片材中产生第一折叠部和第二折叠部，
其中，所述第一折叠部在所述TIM片材的下部部分与所述TIM片材的第一侧面部分之间，其中，所述第一折叠部将所述TIM片材的所述第一侧面部分定位成基本上垂直于所述TIM片材的下部部分，
其中，所述第二折叠部在所述TIM片材的所述第一侧面部分和所述TIM片材的第一上部部分之间，并且其中，所述第二折叠部将所述TIM片材的所述第一上部部分定位成基本上垂直于所述TIM片材的所述第一侧面部分分并且基本上平行于所述TIM片材的所述下部部分。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，将所述上部成形工具按压到所述下部成形工具压缩所述TIM片材的所述上部部分而不压缩所述TIM片材的所述下部部分。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，将所述上部成形工具按压到所述下部成形工具还在所述TIM片材中产生第三折叠部和第四折叠部，
其中，所述第三折叠在所述TIM片材的所述下部部分和所述TIM片材的第二侧面部分之间，其中，所述第三折叠部将所述TIM片材的所述第二侧面部分定位成基本上垂直于所述TIM片材的所述下部部分，
其中，所述第四折叠部在所述TIM片材的所述第二侧面部分和所述TIM片材的第二上部部分之间，并且其中，所述第四折叠部将所述TIM片材的所述第二上部部分定位成基本上垂直于所述TIM片材的所述第二侧面部分并且基本上平行于所述TIM片材的所述下部部分。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，将所述上部成形工具按压到所述下部成形工具产生额外的折叠部，从而产生所述TIM片材的相邻层，所述相邻层与所述第一上部部分相邻并且基本上平行于所述第一上部部分。
19.根据权利要求15所述的方法，还包括将所述第一上部部分盘绕成卷。
20.根据权利要求15所述的方法，还包括：在将所述上部成形工具按压到所述下部成形工具之前：
在所述TIM片材的所述下部和所述TIM片材的所述第一侧面部分之间刻划所述TIM片材；以及
在所述TIM片材的所述第一侧面部分和所述TIM片材的所述第一上部部分之间刻划所述TIM片材。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11416045B2 (en) 2020-04-13 2022-08-16 International Business Machines Corporation Thermal interface material structures for directing heat in a three-dimensional space
US12068226B2 (en) * 2021-09-13 2024-08-20 Infineon Technologies Ag Semiconductor assembly with multi-device cooling
WO2023156079A1 (en) * 2022-02-21 2023-08-24 Eaton Intelligent Power Limited High voltage electrically insulated thermally conductive bypass heat spreader
US20240032234A1 (en) * 2022-07-21 2024-01-25 Dell Products L.P. Processor load plate for two-phase liquid immersion cooling

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5323292A (en) 1992-10-06 1994-06-21 Hewlett-Packard Company Integrated multi-chip module having a conformal chip/heat exchanger interface
JP3158983B2 (ja) * 1994-10-03 2001-04-23 住友精密工業株式会社 Ｌｓｉパッケージ冷却用コルゲート型放熱フィン
US20020015288A1 (en) * 2000-07-20 2002-02-07 Dibene Joseph T. High performance thermal/mechanical interface for fixed-gap references for high heat flux and power semiconductor applications
US6484980B2 (en) * 2000-07-21 2002-11-26 Lewis B. Medlin, Sr. Field bendable tab for electrical box support
US6982877B2 (en) 2004-02-20 2006-01-03 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Heat sink having compliant interface to span multiple components
US7726385B2 (en) * 2004-02-23 2010-06-01 International Business Machines Corporation Heat dissipation interface for semiconductor chip structures
US20070152325A1 (en) * 2005-12-30 2007-07-05 Intel Corporation Chip package dielectric sheet for body-biasing
US8477499B2 (en) * 2009-06-05 2013-07-02 Laird Technologies, Inc. Assemblies and methods for dissipating heat from handheld electronic devices
JP2011054640A (ja) * 2009-08-31 2011-03-17 Funai Electric Co Ltd シールドパッケージ基板
US8537552B2 (en) 2009-09-25 2013-09-17 Raytheon Company Heat sink interface having three-dimensional tolerance compensation
US8210422B2 (en) 2009-09-30 2012-07-03 Apple Inc. Solder containment brackets
KR101394205B1 (ko) 2010-06-09 2014-05-14 에스케이하이닉스 주식회사 반도체 패키지
US8736048B2 (en) 2012-02-16 2014-05-27 International Business Machines Corporation Flexible heat sink with lateral compliance
US20130306273A1 (en) * 2012-05-18 2013-11-21 International Business Machines Corporation Apparatus for the compact cooling of an array of components
US9257364B2 (en) 2012-06-27 2016-02-09 Intel Corporation Integrated heat spreader that maximizes heat transfer from a multi-chip package
US9230877B2 (en) 2012-12-21 2016-01-05 Intel Corporation Methods of forming serpentine thermal interface material and structures formed thereby
US8907472B2 (en) * 2013-02-07 2014-12-09 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. 3DIC package comprising perforated foil sheet
US9603292B2 (en) * 2013-03-15 2017-03-21 A.K. Stamping Company, Inc. Aluminum EMI/RF shield with fins
US9082743B2 (en) 2013-08-02 2015-07-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. 3DIC packages with heat dissipation structures
US9310859B2 (en) 2013-11-12 2016-04-12 International Business Machines Corporation Liquid cooling of multiple components on a circuit board
US20150170989A1 (en) * 2013-12-16 2015-06-18 Hemanth K. Dhavaleswarapu Three-dimensional (3d) integrated heat spreader for multichip packages
US20150301568A1 (en) * 2014-04-18 2015-10-22 Laird Technologies, Inc. Thermal Solutions and Methods for Dissipating Heat from Electronic Devices Using the Same Side of an Anisotropic Heat Spreader
US9743558B2 (en) 2014-10-14 2017-08-22 Intel Corporation Automatic height compensating and co-planar leveling heat removal assembly for multi-chip packages
CN204584067U (zh) 2015-05-18 2015-08-26 江苏通鼎宽带有限公司 户外机柜用几字型折弯简易模
US10763188B2 (en) * 2015-12-23 2020-09-01 Intel Corporation Integrated heat spreader having electromagnetically-formed features
US10098220B2 (en) 2015-12-24 2018-10-09 Intel Corporation Electronic device heat transfer system and related methods
US9806003B2 (en) 2016-01-30 2017-10-31 Intel Corporation Single base multi-floating surface cooling solution
US10687447B2 (en) * 2016-10-14 2020-06-16 Laird Technologies, Inc. Methods of applying thermal interface materials to board level shields
EP3310140B1 (en) 2016-10-14 2021-07-14 Vitesco Technologies GmbH Mounting assembly with a heatsink
US10168749B2 (en) 2016-12-01 2019-01-01 Intel Corporation Cooling using adjustable thermal coupling
US10372182B2 (en) * 2017-01-13 2019-08-06 International Business Machines Corporation Reducing thermal cycling fatigue
WO2019039134A1 (ja) * 2017-08-23 2019-02-28 Ｊｆｅスチール株式会社 金属板のせん断加工面での変形限界の評価方法、割れ予測方法およびプレス金型の設計方法
WO2019064922A1 (ja) * 2017-09-26 2019-04-04 Ｊｆｅスチール株式会社 変形限界の評価方法、割れ予測方法及びプレス金型の設計方法
CN108105732A (zh) 2018-01-23 2018-06-01 福建工程学院 一种led阵列模块的散热结构
CN208288806U (zh) 2018-05-03 2018-12-28 浙江大地钢结构有限公司 一种可调节几字型零件加工尺寸的装置
US10566313B1 (en) * 2018-08-21 2020-02-18 International Business Machines Corporation Integrated circuit chip carrier with in-plane thermal conductance layer
KR102568821B1 (ko) * 2019-01-22 2023-08-21 삼성디스플레이 주식회사 폴더블 표시 장치
US11416045B2 (en) 2020-04-13 2022-08-16 International Business Machines Corporation Thermal interface material structures for directing heat in a three-dimensional space

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