CN115440680A - 热界面结构、具有热界面结构的电气系统和其制造方法 - Google Patents

热界面结构、具有热界面结构的电气系统和其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115440680A
CN115440680A CN202210490592.4A CN202210490592A CN115440680A CN 115440680 A CN115440680 A CN 115440680A CN 202210490592 A CN202210490592 A CN 202210490592A CN 115440680 A CN115440680 A CN 115440680A
Authority
CN
China
Prior art keywords
thermal interface
layers
rigid
compliant
tim
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.)
Pending
Application number
CN202210490592.4A
Other languages
English (en)
Inventor
李璐
S·基肖尔
F·E·范斯特拉顿
L·维斯瓦纳坦
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.)
NXP USA Inc
Original Assignee
NXP USA Inc
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
Priority claimed from US17/335,077 external-priority patent/US12014971B2/en
Application filed by NXP USA Inc filed Critical NXP USA Inc
Publication of CN115440680A publication Critical patent/CN115440680A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • H01L23/36—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
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/433—Auxiliary members in containers characterised by their shape, e.g. pistons
    • 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
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • 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
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • 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
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
    • 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
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3736—Metallic materials
    • 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
    • H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3737—Organic materials with or without a thermoconductive filler
    • 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
    • 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
    • H01L2023/405—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 package
    • 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
    • H01L23/40—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)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

本公开涉及热界面结构、具有热界面结构的电气系统和其制造方法。一种用于将热从电子部件传递到系统散热器的热界面结构包括一层或多层刚性热界面材料和一层或多层顺应性热界面材料的堆叠，所述一层或多层顺应性热界面材料堆叠在所述一层或多层所述刚性热界面材料上并连接到所述一层或多层所述刚性热界面材料。在一些实施例中，所述热界面结构还可包括一层或多层形状记忆合金和/或可收缩包装。

Description

热界面结构、具有热界面结构的电气系统和其制造方法
技术领域
本文中所描述的主题的实施例大体上涉及产热电气部件与散热器之间的热界面结构，以及并入有此类结构的系统。
背景技术
许多电子装置包括物理联接到装置基板的安装表面的至少一个发热半导体管芯。在操作期间，尤其在以较高频率操作时或在利用功率密集管芯技术制造管芯时，电子装置内的半导体管芯可能易于生成过量热。如果未充分耗散，此类过量热可能会在电子装置内积聚，并限制其中容纳的半导体管芯的性能。因此，散热结构可用以在电子装置的操作期间消除过量热。
传统上，散热结构用于将半导体管芯生成的过量热从管芯中引导出去。为了将过量热辐射到空气中，电子装置外部的系统级散热器可联接到散热结构。通常，散热器通过安置在电子装置与散热器之间的热界面材料(TIM)联接到电子装置的表面。当几乎不需要调整电子装置与系统级散热器之间的机械公差时，常规TIM通常是足够的。然而，当需要进行重大的机械公差调整时，此类常规TIM的效率不够高。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种用于将热从电子部件传递到系统散热器的热界面结构，所述热界面结构包括：
一层或多层刚性热界面材料；以及
一层或多层顺应性热界面材料，其堆叠于所述一层或多层所述刚性热界面材料上并且连接到所述一层或多层所述刚性热界面材料，其中所述一层或多层所述顺应性热界面材料和所述一层或多层所述刚性热界面材料形成堆叠。
在一个或多个实施例中，所述顺应性热界面材料选自含硅酮热填隙料、液体焊料、非硅树脂材料、散热膏、导热膏、导热环氧树脂、导热环氧树脂浆料和导热凝胶。
在一个或多个实施例中，所述刚性热界面材料选自热解石墨片材料、黑铅片材料、导电石墨片材料、铟箔、铜箔、硅酮片材料、非硅树脂片材料、导热凝胶垫材料、银箔和银烧结膜。
在一个或多个实施例中，所述顺应性热界面材料的XY平面热导率在1瓦特每米开尔文(W/mK)到250W/mK的范围内，并且Z轴热导率在1W/mK到250W/mK的范围内；并且
所述刚性热界面材料的XY平面热导率在50W/mK到1700W/mK的范围内，并且Z轴热导率在1W/mK到450W/mK的范围内。
在一个或多个实施例中，每一层所述顺应性热界面材料的厚度在5微米到500微米的范围内；并且
每一层所述刚性热界面材料的厚度在5微米到500微米的范围内。
在一个或多个实施例中，所述热界面结构还包括：
一个或多个形状记忆合金层，其处于所述一层或多层所述顺应性热界面材料内或与所述一层或多层所述顺应性热界面材料接触。
在一个或多个实施例中，所述一个或多个形状记忆合金层被配置成具有响应于吸收热能而转变到弯曲的预变形形状的相对平坦的变形形状。
在一个或多个实施例中，所述一层或多层所述顺应性热界面材料包括2到10层；
所述一层或多层所述刚性热界面材料包括2到10层；并且
所述一层或多层所述顺应性热界面材料和所述一层或多层所述刚性热界面材料以交替布置堆叠和交错。
在一个或多个实施例中，至少一些所述一层或多层所述刚性热界面材料包括提供通道的贯穿孔，空气和所述顺应性热界面材料能在所述热界面结构的压缩期间流过所述通道。
在一个或多个实施例中，所述热界面结构还包括：
可收缩包装，其至少部分地包围所述堆叠。
在一个或多个实施例中，所述可收缩包装由选自铜、铝、铟、银、可收缩金属和形状记忆合金的材料形成。
在一个或多个实施例中，所述可收缩包装包括至少一个开口，空气和所述顺应性热界面材料能在所述热界面结构的压缩期间流过所述至少一个开口。
根据本发明的第二方面，提供一种电气系统，包括：
电子部件；
系统散热器；以及
复合热界面结构，其具有接触所述电子部件的第一表面和接触所述系统散热器的第二表面，其中所述复合热界面结构包括一层或多层刚性热界面材料和一层或多层顺应性热界面材料的堆叠，所述一层或多层顺应性热界面材料堆叠在所述一层或多层所述刚性热界面材料上并且连接到所述一层或多层所述刚性热界面材料。
在一个或多个实施例中，所述顺应性热界面材料选自含硅酮热填隙料、液体焊料、非硅树脂材料、散热膏、导热膏、导热环氧树脂、导热环氧树脂浆料和导热凝胶；并且
所述刚性热界面材料选自热解石墨片材料、黑铅片材料、导电石墨片材料、铟箔、铜箔、硅酮片材料、非硅树脂片材料、导热凝胶垫材料、银箔和银烧结膜。
在一个或多个实施例中，所述复合热界面结构还包括：
一个或多个形状记忆合金层，其处于所述一层或多层所述顺应性热界面材料内或与所述一层或多层所述顺应性热界面材料接触。
在一个或多个实施例中，所述复合热界面结构还包括：
可收缩包装，其至少部分地包围所述堆叠。
在一个或多个实施例中，所述可收缩包装由选自铜、铝、铟、银、可收缩金属和形状记忆合金的材料形成。
在一个或多个实施例中，所述电子部件包括：
模块基板，其具有安装表面和与所述安装表面相对的热界面表面，其中所述热界面表面朝向所述复合热界面结构，并且所述安装表面背向所述复合热界面结构；
导热结构，其延伸穿过所述模块基板并且具有与所述安装表面共面的第一表面和与所述热界面表面共面的第二表面；
半导体管芯，其联接到所述模块基板的所述安装表面和所述导热结构的所述第一表面；以及
多个端，其从所述安装表面延伸。
在一个或多个实施例中，所述电气系统还包括：
系统基板，其在所述系统基板的第一表面处具有多个端垫，其中所述电子部件的所述多个端连接到所述多个端垫；以及
固定机构，其将所述系统散热器连接到所述系统基板并且提供夹持力以压缩所述电子部件与所述系统散热器之间的所述复合热界面结构。
根据本发明的第三方面，提供一种制造热界面结构和电气系统的方法，所述方法包括：
装配多层不同热界面材料的堆叠，其中所述堆叠包括一层或多层刚性热界面材料以及连接到所述一层或多层所述刚性热界面材料的一层或多层顺应性热界面材料。
在一个或多个实施例中，装配所述堆叠还包括：
将一个或多个形状记忆合金层固定在所述一层或多层所述顺应性热界面材料内或与所述一层或多层所述顺应性热界面材料接触。
在一个或多个实施例中，所述方法还包括：
利用可收缩包装至少部分地围封所述堆叠。
在一个或多个实施例中，所述方法还包括：
将电子部件联接到系统基板的表面；
将所述堆叠插入所述电子部件与系统散热器之间；以及
通过固定机构将所述系统散热器连接到所述系统基板，所述固定机构施加夹持力以压缩所述电子部件与所述系统散热器之间的所述堆叠。
本发明的这些和其它方面将根据下文中所描述的实施例显而易见，且参考这些实施例予以阐明。
附图说明
通过参考结合以下图式考虑的具体实施方式和权利要求书可得到对主题的更完整理解，图中类似附图标记在各图中指代类似元件。
图1是根据示例实施例的包括系统基板、产热电子部件、复合热界面结构和散热器的电气系统的分解图；
图2A和2B是根据两个示例实施例的图1的电气系统的装配版本的横截面侧视图；
图3是根据示例实施例的其中移除包封的功率放大器模块形式的电子部件的俯视图；
图4A和4B分别是根据示例实施例的具有包封和导电底层的图2A或2B的功率放大器模块的俯视图和仰视图；
图5A、5B、5C、5D、5E和5F是“非封闭(uncontained)”复合热界面结构的六个实施例的横截面侧视图；
图6A和6B是根据实施例的具有处于施加夹持力到系统之前和之后的阶段的非封闭复合热界面结构的第一实施例的电气系统的横截面侧视图；
图7A和7B是根据实施例的具有处于系统操作和其相关联发热之前和之后的阶段的非封闭复合热界面结构的第二实施例的电气系统的横截面侧视图；
图8A、8B、8C和8D是“封闭(contained)”复合热界面结构的四个实施例的横截面侧视图；
图9A和9B是“封闭”复合热界面结构的两个实施例的透视外部视图；
图10A和10B是根据实施例的具有处于施加夹持力到系统之前和之后的阶段的封闭复合热界面结构的第一实施例的电气系统的横截面侧视图；
图11A和11B是根据实施例的具有处于系统操作和其相关联发热之前和之后的阶段的封闭复合热界面结构的第二实施例的电气系统的横截面侧视图；以及
图12是根据示例实施例的用于制造复合热界面结构并将复合热界面结构并入到电气系统中的流程图。
具体实施方式
如上文所提及，常规热界面材料(TIM)在需要调整电子部件与系统级散热器之间的机械公差的系统中通常不能胜任。大多数常规系统利用“单TIM”热管理解决方案，其中在电子部件与系统散热器之间利用单个“顺应性”TIM或是单个“刚性”TIM。通常，顺应性TIM(例如，散热膏)在需要机械公差调整的应用中是合乎需要的。然而，顺应性TIM往往会具有相对低的热导率，因此可能不适合其中电子部件产生极高热量的应用。相反地，当材料厚度较低时，刚性TIM(例如，石墨片)可具有极高的热导率，但热导率随着刚性TIM厚度增加而显著减小。
本文所描述的各种实施例通过提供将热从电子部件传递到系统散热器的“复合”热界面结构而克服了常规TIM的这些缺点。如下文将详细地描述，复合热界面结构的实施例包括一起装配成堆叠的一层或多层刚性TIM和一层或多层顺应性TIM(下文称为“TIM堆叠”)。在一些实施例中，TIM堆叠还可包括一个或多个形状记忆合金层，所述一个或多个形状记忆合金层在顺应性热界面材料的(多)层内或与顺应性热界面材料的(多)层接触。在其它实施例中，TIM堆叠可由可收缩包装至少部分地包围。通过利用顺应性和刚性TIM材料，本文公开的复合热界面结构可被设计成相对较厚，这特别适用于需要进行机械公差调整的应用，同时仍具有热导率比使用常规单TIM解决方案可实现的更高的特征。
在描述复合热界面结构的具体实施例之前，将结合图1、2A、2B、3、4A和4B描述可与这些实施例一起使用的系统和电子部件的示例。尽管本文示出并描述了特定示例系统和电子部件，但基于本文的描述，本领域技术人员应理解，本文描述的复合热界面结构实施例可用于各种其它类型的系统中，并且可与大量其它类型的电子部件一起使用。因此，本文描述的特定示例系统和电子部件并不意味着限制本文描述的各种复合热界面结构实施例的应用或使用。
从最好同时观察的图1、2A和2B开始，分别示出电气系统100的分解视图和侧截面侧视图。根据示例实施例，系统100包括系统基板110、电子部件120(图2A)或120'(图2B)、复合热界面结构130的实施例以及系统散热器140。应注意，图2A和2B的实施例之间的差异仅涉及电子部件120、120'内的导热结构的组成差异，下文将详细描述所述差异。
系统基板110可包括例如印刷电路板(PCB)或用于支撑和电互连多个电气部件的其它合适的基板。在所示实施例中，系统基板具有由一个或多个介电层115、116、117(图2A、2B)分隔开的安装表面111、后表面118和多个外部和内部图案化导电层112、113、114(图2A、2B)。延伸穿过介电层115到117的导电通孔(未编号)可将图案化导电层112到114电互连。安装表面111上的图案化导电层112可包括多个导电特征，包括多个端垫119和多个导电迹线(未编号)，所述多个导电迹线在端垫119与可安装到安装表面111的各种部件和连接器(例如，RF输入和输出连接器150、152)之间提供电连接。根据实施例，一些端垫119可以是电连接到接地层或系统基板110内的其它接地特征的“接地”垫192，如通过附接到图1中的一个此类接地垫192的接地的电路描绘所指示。
电子部件120、120'可含有广泛多种不同类型的电路。这些电路中的一些电路可包括在操作期间产生大量热量的半导体管芯，所述大量热量可如下文更详细地描述进行耗散。如图2A和2B两者所示以及根据实施例，电子部件120、120'由端表面121和相对的热界面表面122限定，并且可包括模块基板220、一个或多个产热半导体管芯230、250、多个端212、214，以及包封材料或其它封装。在各种实施例中，电子部件120、120'可以是平面无引脚型封装(例如，双平面无引脚(dual flat-no-lead，DFN)或方形扁平无引脚(quad flat-no-lead，QFN)封装)、焊盘栅格阵列(land grid array，LGA)封装、接脚栅格阵列(pin gridarray，PGA)封装、球栅阵列(ball grid array，BGA)封装，或包括不同类型的端(例如，从电子部件120、120'的侧面延伸的鸥翼型或其它类型的端)的另一类型的封装。
根据实施例，模块基板220可以是小型PCB或适合安装电子部件的其它类型的基板。因此，模块基板220具有部件安装表面221、相对的热界面表面222，以及通过一个或多个介电层(未编号)分隔开的一个或多个外部和内部图案化导电层(未编号)。延伸穿过介电层的导电通孔(未编号)可将图案化导电层电互连。
在图2A所示的实施例中，一个或多个导热结构260、261(例如，金属币)嵌入在模块基板220内，并且导热结构260、261在安装表面221与热界面表面222之间延伸。如本文中所使用，术语“导热”被定义为具有超过10W/mk的热导率。每个导热结构260、261可具有与模块基板220的安装表面221基本上共面的第一表面262，以及与模块基板220的热界面表面222基本上共面的第二表面263(或“热界面表面”)。根据各种实施例，导热结构260、261可包括导电金属币(例如，镀铜或未镀铜币或其它金属币)、导电热通孔或其它合适的结构。在所示实施例中，每个导热结构260、261接触单个半导体管芯230、250。在一些其它实施例中，导热结构可接触多于一个半导体管芯。例如，图2B描绘了包括导热结构的电子部件120'的替代实施例，所述导热结构包括：多个币260、261，其中每个币接触不同的半导体管芯；以及热界面表面222处的连接多个币的导热联接构件265。多个币260、261和导热联接构件265可一起由导热材料的固体形成，并且导热联接构件265的外部表面263'(或“热界面表面”)与模块基板220的热界面表面222基本上共面。
在各种实施例中，任选的导电层264(例如，铜层)可上覆于模块基板220的热界面表面222和每个导热结构260、261的第二表面263，或可上覆于导热联接构件265的外部表面263'。当包括导电层264时，导电层264限定电子部件120、120'的热界面表面122。当不包括导电层264时，模块基板220的热界面表面222和导热结构260、261或导热联接构件265的第二表面263、263'限定电子部件120、120'的热界面表面122。
每个产热半导体管芯230、250联接到模块基板220的安装表面221，更具体地说，每个管芯230、250至少部分地接合(例如，焊接、钎焊、烧结或以其它方式附接)到导热结构260、261的第一表面262。根据实施例，多个部件端212、214还联接到模块基板220的安装表面221，从而延伸到超过半导体管芯230、250的高度的高度。半导体管芯230、250、部件端212、214以及模块基板220的安装表面221可用包封材料包覆模制，或可以其它方式封装(例如在气腔封装中)以产生离散电子部件120、120'。
通过将部件端212、214与系统基板110的安装表面112上的对应端垫119对准，并使用导电附接材料190(例如，焊料、焊膏、导电粘附剂或其它合适的附接材料)将相应端212、214和端垫119连接，可将电子部件120、120'物理联接以及电联接到系统基板110。在系统100的操作期间，电子部件120、120'可接收电源和偏置电压，与接地参考连接，接收和/或传送信息承载信号，接收和/或传送控制信号，以及以其它方式通过端212、214、端垫119和系统基板110上或内的导电迹线(未示出)与电子部件120、120'外部的电气系统部分进行电气交互。
系统操作可能导致半导体管芯230、250产生箭头290(图2A、2B)所示的过量热，通过除热系统将所述过量热从半导体管芯230、250和电子部件120、120'中排出。除热系统包括导热结构260、261、复合热界面结构130的实施例和系统散热器140。根据实施例，复合热界面结构130具有联接到或接触电子部件120、120'的热界面表面122的第一表面131和联接到或接触系统散热器140的下表面142的第二表面132。
系统散热器140可包括例如金属底架、鳍片结构(例如，接脚鳍片阵列)或另一导热体。根据实施例，系统散热器140可包括安置在复合热界面结构130和电子部件120、120'上方的开口。在将系统散热器140中的开口与热界面结构130和电子部件120、120'对准之后，系统散热器140可通过固定机构连接并固定到系统基板110。例如，如图1、2A和2B所示，固定机构可包括螺钉180，螺钉180插入穿过系统散热器140的上表面141与下表面142之间的孔181并进入或穿过系统基板110中的孔182。例如，可在系统基板110的后表面118处使用螺母280紧固螺钉180，以便提供夹持力以压缩电子部件120、120'与系统散热器140之间的复合热界面结构130。在其它实施例中，其它类型的固定机构可用于提供夹持力，包括夹子、夹钳或其它机构。
如上文所提及，电子部件120、120'可采用各种形式中的任何一种形式。为了增强对本发明概念的理解，现将结合图3描述体现功率放大器模块(PAM)的电子部件120、120'的示例。更具体地说，图3是根据示例实施例的PAM 300的俯视图。图3的PAM 300被示为没有包封(例如，图4A的包封480)，以免混淆PAM 300的内部部件。图3应与图4A和4B同时查看，图4A和4B示出根据示例实施例的其中包封480上覆于PAM 300的内部部件(图4A)的图3的PAM300的俯视图，以及具有导电底层464的PAM 300的仰视图(图4B)。
本文中所描述的PAM实施例可用以实施各种不同类型的功率放大器中的任一种功率放大器。为了提供具体例子，本文中示出并描述多尔蒂功率放大器模块(Doherty poweramplifier module)。然而，基于本文中的描述，本领域的技术人员将理解，本发明主题也可用在实施其它类型的放大器的PAM中和/或除功率放大器模块之外的电子电路模块或电子装置中。因此，在下文的示例实施例中使用多尔蒂功率放大器并非意在将本发明主题的应用仅限于多尔蒂功率放大器模块，因为本发明主题也可用于其它类型的功率放大器模块、电子电路模块或电子装置。
首先转到图3，PAM 300(例如，图1、2A、2B的装置120、120')包括结合模块基板302(例如，图2A、2B的模块基板220)和多个功率晶体管管芯332、336、352、356以及其它电气部件实施的多尔蒂功率放大器。另外，PAM 300包括端插入件304，所述端插入件304包括多个端(例如，端310、311、312、314、316)以用于将PAM 300的内部部件与系统基板(例如，图1、2A、2B的基板110)的对应端垫(例如，图1、2A、2B的端垫119、192)电连接。如上文所提及，这些端垫继而可联接到连接器(例如，图1的连接器150、152)和外部电路系统，包括被配置成产生或消耗信息承载信号的外部电路系统、提供偏置电压的外部电路系统，以及提供接地参考连接的外部电路系统，如将在下文详细论述。
根据实施例，模块基板302可呈多层印刷电路板(PCB)或其它合适的基板的形式。模块基板302具有顶部表面303(也称为“前侧”或“安装表面”)和底部表面422(类似于图2A、2B的表面122、222)(也称为“后侧”或“热界面表面”)。如下文将更详细描述，多个部件和端插入件304联接到模块基板302的安装表面303，而非导电包封材料480(图4A，例如塑料包封物)安置在安装表面303上以及在部件和插入件304上方和周围，以限定模块300的顶部表面421(图4A，例如表面121，图1、2A、2B，也称为“端表面”)。根据实施例，包封材料480具有大于由包封材料480覆盖的部件的最大高度的厚度。在一些实施例中，包封材料480的厚度等于或约等于安装表面303上方的插入件304的高度，但在其它实施例中，包封材料480的厚度可能略小于或大于插入件304的高度。
端插入件304是联接到模块基板302的安装表面303的不同部件，并且可包括多个端(例如端310、311、312、314、316)延伸通过的固体或分层介电体。在所示的例子中，插入件304的介电体具有带有内部开口的矩形形状，使得插入件304具有基本上对应于PAM 300的周边的外周边或外侧307，以及限定开口的内周边或内侧306，管芯332、336、352，356和其它部件在所述开口内安装到模块基板302的安装表面303。在其它实施例中，端插入件304可由多个离散插入件(例如，多个线性插入件，其中每个线性插入件与PAM 300的一侧对准)构成。另外，如所示，所述端(例如，端310、311、312、314、316)可具有完全嵌入插入件304的介电体内的侧壁，或每个端的侧壁可暴露在PAM 300的一侧。无论怎样，端插入件304主要将PAM 300配置为方形扁平无引脚(QFN)装置。在其它实施例中，PAM 300可被配置为双平面无引脚(DFN)装置，或PAM 300的端可具有其它配置(例如，PAM 300可被配置为焊盘栅格阵列(LGA)、接脚栅格阵列(PGA)、球栅阵列(BGA)封装，或可包括从PAM 300的侧面延伸的引脚(例如，鸥翼型引脚))。
端插入件304由下(或“近侧”)表面(未编号)、上(或“远侧”)表面305、内侧306和外侧307限定。插入件304的下表面，更具体地说，嵌入插入件304的介电体内的端(例如端310、311、312、314、316)的近端，联接到模块基板302的安装表面303上的导电特征(例如，垫和迹线)。还参考图4A，插入件304的上表面305，更具体地说，所述端的远端，暴露在由包封材料480的顶部表面限定的PAM 300的端表面421处。为了将PAM 300与系统基板(例如，图1、2A、2B的系统基板110)一起装配，将导电附接材料(例如，图1的导电附接材料190，例如焊球、焊膏或导电粘附剂)安置在所述端的暴露远端上，以促进PAM 300与系统基板的端垫(例如，图1的垫119、192)的电气和机械附接。可执行回流、固化、钎焊或烧结工艺，以完成PAM 300与系统基板的附接。
根据实施例，模块基板302包括与多个导电层(例如，还如图2A、2B中在基板220中所示)交替布置的多个介电层(例如，如图2A、2B中在基板220中所示，并由FR-4、陶瓷或其它PCB介电材料形成)，其中模块基板302的顶部表面303由顶部图案化导电层限定。如最佳在图4B中所示，模块基板302的底部表面(例如，图2A、2B的表面222)可由另一导电层464(例如，图1、2A、2B的层264)限定或覆盖。当包括时，并且如导热结构360到363的虚线描绘所指示(例如，与图2A的导热结构260、261类似或相同)，导电层464连接到导热结构360到363的热界面表面(例如，图2A的热界面表面263)。在替代实施例中，导电层464可连接到导热联接构件的热界面表面(例如，图2B的导热联接构件265的热界面表面263')。
模块基板302的各种导电层中的每一层都可具有主要用途，并且模块基板302还可包括促进各种导电层之间的信号和/或电压/接地布线的导电特征(例如，导电通孔)。例如，在实施例中，模块基板302的安装表面303处的图案化“顶部”导电层可主要充当信号传导层。更具体地说，顶部导电层包括多个导电特征(例如，导电垫和迹线)，所述多个导电特征充当管芯332、336、352、356和其它离散部件的附接点，并且还提供管芯332、336、352、356、端和其它离散部件之间的电连接。另外，顶部导电层可包括多个导电垫，所述多个导电垫专门指定用于导电信号端、偏置端和/或接地端(例如，端310、311、312、314、316)在插入件304内的附接。顶部导电层还可包括多个“虚设”垫，“虚设”端(即，插入件304内未被指派放大器中的任何特定功能并且未联接到任何有源电路系统的端)可附接到所述多个“虚设”垫。在各种实施例中，虚设端和虚设垫可保持电浮动(即，不联接到接地或其它电路系统)，或替代地，可联接到接地层。其它图案化导电层可用于连接到接地参考，将偏置电压传送到管芯332、336、352、356内的功率晶体管334、337、354、357，和/或提供信号布线。
根据实施例，模块基板302还包括在模块基板302的顶部表面与底部表面之间延伸并且在一些实施例中可通过导热联接构件(例如，图2B的构件265)连接的一个或多个散热结构360、361、362、363(例如，图2A、2B的结构260、261)。管芯332、336、352、356物理联接以及电联接到暴露在模块基板302顶部表面303处的散热结构360、361、362、363的表面(例如，图2A、2B的表面262)。散热结构360到363的底部表面(例如，图2A的表面263)(或图2B的导热联接构件265的底部表面263')可暴露在模块基板302的底部表面(例如，图2A、2B的底部表面222)处，或如图4B中最佳示出，散热结构360、361、362、363(或导热联接构件)的底部表面可被底部导电层464覆盖，如上文所提及。无论怎样，散热结构360到363都被配置成提供管芯332、336、352、356与散热结构360到363的底部表面(以及因此模块基板302的底部表面)之间的热路径。在各种实施例中，散热结构360到363可包括压配和/或附接到在模块基板302的顶部表面与底部表面之间延伸的贯穿孔中的导电金属币。如先前所论述，一个或多个导热联接构件(例如，图2B的构件265)可电连接和热连接一些或全部散热结构360到363。在替代实施例中，每个散热结构360到363可包括在模块基板302的顶部表面与底部表面之间延伸的多个(或一组)导电热通孔(例如，环状或条形通孔)。如上文结合图1、2A和2B所论述，散热结构360到363的底部表面(或导热联接构件的底部表面或覆盖这些表面的导电层464的部分)物理联接以及热联接到复合热界面结构的实施例(例如，图1、2A、2B的结构130)，所述实施例继而在模块300集成于更大的电气系统(例如，图1、2A、2B的系统100)中时物理联接以及热联接到系统散热器(例如，图1、2A、2B的散热器140)。
在所示实施例中，PAM 300容纳多路径功率放大器，更具体地说，容纳多尔蒂功率放大器。因此，PAM 300还包括RF信号输入端310、功率分配器320、两级载波放大器330、两级峰化放大器350、各种相移和阻抗匹配元件、组合节点374、输出阻抗匹配网络376和RF信号输出端311。当并入到更大的电气系统(例如，图1、2A、2B的系统100)中时，RF信号输入端310被配置成(例如，通过图1的RF连接器150，以及未示出的额外电路系统)接收RF输入信号以供放大，并且RF信号输出端311被配置成产生(例如，可被传送到图1的RF连接器152的)放大的RF输出信号。因此，端310充当PAM 300的RF信号输入端。根据实施例，如上文所论述，端310嵌入在端插入件304内，并且联接到模块基板302的安装表面303处的RF信号输入垫。通过一个或多个导电结构(例如，如所示的通孔、迹线370和/或焊线)，RF信号输入垫(以及因此输入端310)电联接到功率分配器320的输入322。
类似地，端311充当PAM 300的RF信号输出端。根据实施例，端311嵌入于端插入件304内，并且联接到模块基板302的安装表面303处的RF信号输出垫。通过一个或多个导电结构(例如，通孔、迹线和/或焊线)，RF信号输出垫电联接到组合节点372(通过网络376)。
根据实施例，接地端316也嵌入于端插入件304内，“紧挨着”且“极为接近”RF输入端310和输出端311，以便提供用于PAM 300的RF输入和RF输出的GSG(接地-信号-接地)端结构。例如并且根据实施例，插入件304内的接地端316可位于RF输入端310和输出端311中的每个端的任一侧，并且每个接地端316可联接到系统基板(例如，图1、2A、2B的基板110)的接地垫(例如，图1的垫192)。通过针对用于模块300的RF输入和RF输出实施GSG端结构，与所述端结构相关联的返回电流环路的长度可极短。另外，来自RF输入端310和输出端311的辐射电磁能可通过接近的接地端316而端接到接地，这避免了原本当准许辐射电磁能到达模块的其它部分时可能发生的潜在性能问题。
联接到系统基板302的安装表面303的功率分配器320可包括一个或多个离散管芯和/或部件，但所述功率分配器320在图3中表示为单个元件。功率分配器320包括输入端322和两个输出端(未编号)。输入端322通过一个或多个导电结构(例如，如所示的通孔、迹线和/或焊线)电联接到RF信号输入垫和RF信号输入端310，并且因此被配置成接收输入RF信号。功率分配器320的输出端通过一个或多个导电结构(例如，通孔、迹线和/或焊线)和输入电路331、351分别电联接到载波放大器330和峰化放大器350的输入333、353。
功率分配器320被配置成将通过RF输入端310接收到的输入RF信号的功率拆分成在功率分配器320的输出端处产生的第一RF信号和第二RF信号。另外，功率分配器320可包括被配置成在分配器输出端处提供的RF信号之间赋予约90度相位差的一个或多个相移元件。在功率分配器320的输出处产生的第一RF信号和第二RF信号可具有相等或不相等的功率。通过载波放大器路径330放大由功率分配器320产生的第一RF信号，并且通过峰化放大器路径350放大由功率分配器320产生的第二RF信号。
在图3的特定实施例中，载波放大器路径和峰化放大器路径中的每个放大器路径包括两级功率放大器330、350，其中驱动器级晶体管334、354实施于驱动器级管芯332、352上，并且末级晶体管337、357实施于单独的末级管芯336、356上。例如，晶体管334、337、354、357中的每个晶体管可以是场效应晶体管(FET)，例如横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)FET或高电子迁移率晶体管(HEMT)。说明书可能将每个晶体管称为包括控制端和两个电流传导端。例如，使用与FET相关联的术语，“控制端”是指晶体管的栅极端，并且第一和第二电流传导端是指晶体管的漏极端和源极端(或源极端和漏极端)。尽管以下描述可能使用常结合FET装置使用的术语，但各个实施例不限于利用FET装置的实施方案，并且实际上意味着也适用于利用双极结型晶体管(BJT)装置或其它合适类型的晶体管的实施方案。
根据示例实施例，载波放大器330更具体地说包括硅或锗化硅(SiGe)驱动器级管芯332和氮化镓(GaN)末级管芯336，并且峰化放大器350还包括硅或SiGe驱动器级管芯352和GaN末级管芯356。在其它实施例中，载波放大器330和峰化放大器350中的每个放大器可包括实施于单个管芯上的两级功率放大器，或载波放大器330和峰化放大器350中的每个放大器可包括实施于单个管芯上的单级功率放大器。而在其它实施例中，载波放大器和峰化放大器中的每个放大器可包括实施于单独驱动器级管芯和末级管芯上的两级功率放大器，但可使用相同半导体技术形成驱动器级管芯和/或末级管芯(例如，驱动器级管芯和末级管芯均为硅管芯、SiGe管芯或GaN管芯)，或可使用不同于上文所描述的那些技术的半导体技术形成驱动器级管芯和/或末级管芯(例如，可由砷化镓(GaAs)管芯或另一合适半导体材料的管芯形成驱动器级管芯和/或末级管芯)。
载波放大器路径包括上文所提及的驱动级管芯332、末级管芯336以及相移和阻抗反演元件372。载波放大器路径330的驱动器级管芯332和末级管芯336在驱动器级管芯332的输入端333(对应于载波放大器输入)与末级管芯336的输出端338(对应于载波放大器输出)之间以级联布置电联接在一起。
驱动级管芯332包括多个集成电路。在实施例中，管芯332的集成电路系统在实施例中包括输入端333、输入阻抗匹配电路(未编号)、硅或SiGe功率晶体管334、级间阻抗匹配电路(未编号)的集成部分以及输出端(未编号)的串联联接布置。更具体地说，晶体管334的栅极通过输入阻抗匹配电路电联接到输入端333，并且晶体管337的漏极通过输出阻抗匹配电路电联接到管芯332的输出端。晶体管334的源极电联接到管芯332的底部表面上的导电层(或源极端)，并且底部导电层物理联接、电联接以及热联接到散热结构360的暴露顶部表面。
驱动器级管芯332的输出端通过焊线阵列(未编号)或另一类型的电连接电联接到末级管芯336的输入端。末级管芯336也包括多个集成电路。在实施例中，管芯336的集成电路系统包括输入端(未编号)、GaN功率晶体管337和输出端338的串联联接布置。更具体地说，晶体管337的栅极电联接到管芯336的输入端，而晶体管337的漏极电联接到管芯336的输出端338。晶体管337的源极电联接到管芯336的底部表面上的导电层，并且底部导电层物理联接、电联接以及热联接到散热结构362的暴露顶部表面。
峰化放大器路径包括上文提及的驱动器级管芯352和末级管芯356。峰化放大器路径350的驱动器级管芯352和末级管芯356在驱动器级管芯352的输入端353(对应于峰化放大器输入)与末级管芯356的输出端358(对应于峰化放大器输出)之间以级联布置电联接在一起。
驱动级管芯352包括多个集成电路。在实施例中，管芯352的集成电路系统在实施例中包括输入端353、输入阻抗匹配电路(未编号)、硅或SiGe功率晶体管354、级间阻抗匹配电路(未编号)的集成部分以及输出端(未编号)的串联联接布置。更具体地说，晶体管354的栅极通过输入阻抗匹配电路电联接到输入端353，并且晶体管354的漏极通过输出阻抗匹配电路电联接到管芯352的输出端。晶体管354的源极电联接到管芯352的底部表面上的导电层，并且底部导电层物理联接、电联接以及热联接到散热结构361的暴露顶部表面。
驱动器级管芯352的输出端通过焊线阵列(未编号)或另一类型的电连接电联接到末级管芯356的输入端。末级管芯356也包括多个集成电路。在实施例中，管芯356的集成电路系统包括输入端(未编号)、GaN功率晶体管357和输出端358的串联联接布置。更具体地说，晶体管357的栅极电联接到管芯356的输入端，而晶体管357的漏极电联接到管芯356的输出端358。晶体管357的源极电联接到管芯356的底部表面上的导电层，并且底部导电层物理联接、电联接以及热联接到散热结构363的暴露顶部表面。应注意，在此时，尽管图3中所示的PAM300包括用于每个管芯332、336、352、356的不同散热结构360到363，但在其它实施例中，多个管芯可联接到同一散热结构。例如，管芯332、336的底部导电层可联接到第一散热结构，并且管芯352、356的底部导电层可联接到第二散热结构。替代地，管芯332、336、352、356中的多个管芯的其它组合可联接到共同散热结构。
为实现适当的多尔蒂操作，载波放大器330可偏置以在AB类模式中操作，而峰化放大器350可偏置以在C类模式中操作。为了实现此偏置，可通过外部偏置电压源提供多个栅极和漏极偏置电压。根据实施例，通过端插入件304的偏置端(例如，端312、314)提供偏置电压。更具体地说，用于驱动器级晶体管334、354的栅极偏置电压可通过驱动器栅极偏置端(未编号)提供，用于驱动器级晶体管334、354的漏极偏置电压可通过驱动器漏极偏置端(未编号)提供，而用于末级晶体管337、357的栅极偏置电压可通过栅极偏置端312、314提供。每个偏置端具有联接到模块基板302的顶部导电层的导电结构(例如，垫和迹线)的近端，并且所述导电结构(例如，如所示通过焊线)电联接以使驱动器级和/或末级管芯上的垫偏置。在所示实施例中，用于驱动器级和末级晶体管334、337、354、357两者的栅极和漏极偏置垫位于驱动器级管芯332、352上，而用于末级管芯336、356的栅极偏置电压通过焊线连接从驱动器级管芯332、352“跳”到末级管芯336、356，如所示。
再次返回到PAM 300的操作，在载波末级管芯336的输出端338处产生放大的载波信号，并且在峰化末级管芯356的输出端358处产生放大的峰化信号。根据实施例，输出端358还充当放大器的组合节点374。载波末级管芯336的输出端338(例如，通过焊线(未编号)或另一类型的电连接)电联接到相移和阻抗反演元件372的第一末端，而峰化末级管芯356的输出端358(例如，通过焊线(未编号)或另一类型的电连接)电联接到相移和阻抗反演元件372的第二末端。
根据实施例，相移和阻抗反演元件372可实施有由模块基板302的顶部导电层的一部分形成的四分之一波长或拉姆达/4(λ/4)或更短传输线(例如，具有最多约90度的电长度的微带传输线)。如本文所使用，拉姆达是在放大器的基本操作频率(例如，在约600兆赫(MHz)到约10千兆赫(GHz)或更高的范围内的频率)下的RF信号的波长。相移和阻抗反演元件372和到管芯336、356的输出端338、358的焊线(或其它)连接的组合可在信号从输出端338行进到输出端358/组合节点374时赋予放大的载波信号约90度的相对相移。当分别通过载波路径和峰化路径单独地赋予载波和峰化RF信号上的各种相移基本上相等时，放大的载波和峰化RF信号在输出端358/组合节点374处基本上同相组合。
输出端358/组合节点374通过输出阻抗匹配网络376(例如，通过焊线或另一类型的电连接)电联接到RF输出端311。输出阻抗匹配网络376用以将适当负载阻抗呈现给载波末级管芯336和峰化末级管芯356中的每个管芯。尽管在图3中以高度简化形式示出，但输出阻抗匹配网络376可包括提供所要阻抗匹配的各种导电迹线、输出端358/组合节点374与RF输出端311之间的额外离散部件(例如，电容器、电感器和/或电阻器)。如上文所提及并且根据实施例，RF输出端311和接地端316嵌入于端插入件304内，并且接地端316紧挨着RF输出端311定位，以便提供用于PAM 300的RF输出的GSG端结构。
如上文结合图1、2A以及2B所论述，当电子部件(例如，图1到3的部件120、120'和/或PAM 300)并入到较大的电子系统中并且系统操作开始时，半导体管芯(例如，图1到3的管芯230、250、332、336、352、356)可能会产生过量热，通过除热系统将所述过量热从半导体管芯和电子部件或模块中排出。根据各种实施例，除热系统包括电子部件的导热结构(例如，图1到3的结构260、261、265、360到363)、复合热界面结构的实施例(例如，图1、2A、2B的热界面结构130)和系统散热器(例如，图1、2A、2B的散热器140)。还如上文所论述，复合热界面结构(例如，图1、2A、2B的结构130)具有联接到或接触电子部件或模块的热界面表面(例如，表面122)的第一表面(例如，表面131)，以及联接到或接触系统散热器的表面(例如，表面142)的第二表面(例如，表面132)。
现将结合图5到11描述用于将热从电子部件传递到系统散热器的热界面结构的各种实施例。如将详细描述，各种热界面结构实施例中的每一个包括一起装配成堆叠的一层或多层“刚性”热界面材料(“刚性TIM层”，例如图5到11的层510)，以及一层或多层“顺应性”热界面材料(“顺应性TIM层”，例如图5到11的层520)。
如本文中所使用，在热界面材料的上下文中，术语“刚性”是指所述材料是能抵抗响应于力的施加而发生的流体移动的固体的、有时是柔性的材料。例如，本文使用的刚性热界面材料可具有大于约30的硬度(肖氏00或肖氏000)(例如，在约30到约100或更大范围内的硬度)和相对高的杨氏弹性模量(Young's modulus of elasticity)。根据下文描述的各种实施例，刚性热界面材料的XY平面热导率可在约50瓦特每米开尔文(W/mK)到约1700W/mK的范围内，并且Z轴热导率在约1W/mK到约450W/mK的范围内。根据各种实施例，用于刚性TIM层(例如，图5到11的层510)的材料可选自热解石墨片(PGS)材料、黑铅片材料、导电石墨片材料、导热(例如，铟箔、铜箔等)、硅酮片材料、非硅树脂片材料、导热凝胶垫材料、银箔、银烧结膜或其它合适的材料。
如本文中所使用，在热界面材料的上下文中，术语“顺应性”是指所述材料是高变形材料，可能是触变性的，容易响应于力的施加而发生(弹性)变形(例如，尤其是在施加力的情况下，能够变形以填充小间隙的材料)。例如，本文中使用的顺应性热界面材料可具有小于约25的硬度(肖氏00或肖氏000)(例如，在约5到约25的范围内的硬度)以及相对低的杨氏弹性模量。因此，与包括在热界面结构实施例中的刚性热界面材料的硬度相比，包括在本文所论述的热界面结构实施例中的顺应性热界面材料的硬度相对较低(例如，75％或更低)。另外，与热界面结构实施例中包括的刚性热界面材料的杨氏弹性模量相比，本文所论述的热界面结构实施例中包括的顺应性热界面材料的杨氏弹性模量相对较低(例如，75％或更低)。根据下文描述的各种实施例，顺应性热界面材料的XY平面热导率在约1W/mK到约250W/mK的范围内，并且Z轴热导率在约1W/mK到约250W/mK的范围内。在一些实施例中，XY平面和Z轴热导率可为约25W/mK或更小。根据各种实施例，用于顺应性TIM层(例如，图5到11的层520)的顺应性热界面材料可选自含硅酮热填隙料(例如，T腻子，或S腻子、H腻子和SH腻子)、液体焊料、非硅树脂材料(例如，散热膏或导热膏)、导热环氧树脂或环氧树脂浆料(例如，银烧结环氧树脂浆料)、导热凝胶，或其它合适的材料。在一些实施例中，顺应性TIM层中的一个或多个层可在一侧或两侧用玻璃纤维(或其它适合的增强材料)增强。
首先从图5A、5B、5C、5D、5E和5F开始，示出“非封闭”复合热界面结构500、540、550、560、570和590的六个实施例的横截面侧视图。如本文中所使用，“非封闭”热界面结构包括多层多种热界面材料(TIM)的堆叠，所述堆叠未被外部覆盖物包围或封闭(与下文所述的“封闭”热界面结构的实施例相反)。
首先参考图5A，示出非封闭热界面结构500的第一实施例，其包括与一个或多个顺应性TIM层520以交替布置交错的至少两个刚性TIM层510的堆叠。根据实施例，堆叠中的每个层510、520与堆叠中的邻近层直接接触(或直接连接)。换句话说，例如，最下刚性TIM层510与最下顺应性TIM层520直接接触，最下顺应性TIM层520与下一最下刚性TIM层510直接接触，诸如此类。
在图5A的实施例中，结构500的顶层和底层(或最上层和最下层)包括刚性TIM层510。因此，热界面结构500的顶部表面501由第一刚性TIM层510的暴露上表面限定，并且热界面结构500的底部表面502由第二刚性TIM层510的暴露下表面限定。至少一个顺应性TIM层520被包括在第一刚性TIM层510与第二刚性TIM层510之间。另外，可在第一刚性TIM层510与第二刚性TIM层510之间包括零个或更多个额外刚性TIM层510。因此，刚性TIM层510和顺应性TIM层520的交替布置沿着热界面结构500的侧壁503、504暴露并且可见，所述侧壁503、504在顶部表面501与底部表面502之间延伸。在所示实施例中，热界面结构500包括三个刚性TIM层510和两个顺应性TIM层520。然而，如省略号所指示，热界面结构500可包括更少或更多刚性TIM层510(例如，少到两个刚性TIM层或多达10个或更多个刚性TIM层)和/或更少或更多顺应性TIM层520(例如，少到一个顺应性TIM层或多达10个或更多个顺应性TIM层)。无论怎样，在实施例中，热界面结构500包括比顺应性TIM层520的数目多一的数个刚性TIM层510。
刚性TIM层510可由一种刚性TIM材料或由多种刚性TIM材料形成。例如，所有刚性TIM层510可由相同的刚性TIM材料形成，或一些刚性TIM层510可由与形成其它刚性TIM层510的刚性TIM材料不同的刚性TIM材料形成。此外，每个刚性TIM层510可包括单种刚性TIM材料的单个层。替代地，每个刚性TIM层510可包括堆叠在一起的单种刚性TIM材料的多个层，或可包括堆叠在一起的不同刚性TIM材料的多个层。因此，本文使用的术语“刚性TIM层”可指刚性TIM材料的单个层或在堆叠中彼此直接接触的多个刚性TIM层。
类似地，顺应性TIM层520可由一种顺应性TIM材料或由多种顺应性TIM材料形成。例如，所有顺应性TIM层520可由相同的顺应性TIM材料形成，或一些顺应性TIM层520可由与形成其它顺应性TIM层520的顺应性TIM材料不同的顺应性TIM材料形成。此外，每个顺应性TIM层520可包括单种顺应性TIM材料的单个层。替代地，每个顺应性TIM层520可包括堆叠在一起的单种顺应性TIM材料的多个层，或可包括堆叠在一起的不同顺应性TIM材料的多个层。因此，本文使用的术语“顺应性TIM层”可指顺应性TIM材料的单个层或在堆叠中彼此直接接触的多个顺应性TIM层。
每个刚性TIM层510的厚度512可在约5微米到约500微米的范围内，但一些或全部刚性TIM层510也可能更薄或更厚。每个顺应性TIM层520的厚度522可在约5微米到约500微米的范围内，但一些或全部顺应性TIM层520也可能更薄或更厚。根据实施例，热界面结构500的总厚度530可在约10微米到约1000微米的范围内，但热界面结构500也可能更薄或更厚。当并入到更大的电子系统(例如，图1、2A、2B的系统100)中时，对应于最上面的刚性TIM层510的上表面的热界面结构500的顶部表面501(例如，图2A、2B的TIM 130的顶部表面132)可与散热器的表面(例如，图2A、2B的散热器140的表面142)接触，并且对应于最下刚性TIM层510的下表面的热界面结构500的底部表面502(例如，图2的TIM 130的底部表面131)可与电子部件的热界面表面(例如，图2A、2B的部件120、120'的表面122)接触。热界面结构500的宽度532总体上应大致等于与热界面结构500接触的电子部件的宽度(例如，在约1毫米(mm)到约50mm的范围内)，但宽度532也可比所述电子部件窄或宽。类似地，热界面结构500的深度(即，进入页面的尺寸)总体上应大致等于热界面结构500接触的电子部件的深度(例如，在约1mm到约50mm的范围内)，但深度也可比所述电子部件窄或宽。
现参考图5B，示出非封闭热界面结构540的第二实施例，其包括与一个或多个刚性TIM层510以交替布置交错的至少两个顺应性TIM层520的堆叠。根据实施例，堆叠中的每个层510、520与堆叠中的邻近层直接接触(或直接连接)。换句话说，例如，最下顺应性TIM层520与最下刚性TIM层510直接接触，最下刚性TIM层510与下一最下顺应性TIM层520直接接触，诸如此类。
在图5B的实施例中，结构540的顶层和底层(或最上层和最下层)包括顺应性TIM层520。因此，热界面结构540的顶部表面541由第一顺应性TIM层520的暴露上表面限定，并且热界面结构540的底部表面542由第二顺应性TIM层520的暴露下表面限定。至少一个刚性TIM层510被包括在第一顺应性TIM层520与第二顺应性TIM层520之间。另外，可在第一顺应性TIM层520与第二顺应性TIM层520之间包括零个或更多个额外顺应性TIM层520。同样，刚性TIM层510和顺应性TIM层520的交替布置沿着热界面结构540的侧壁暴露并且可见。在所示实施例中，热界面结构540包括三个顺应性TIM层520和两个刚性TIM层510。然而，如省略号所指示，热界面结构540可包括更少或更多刚性TIM层510(例如，少到一个刚性TIM层或多达10个或更多个刚性TIM层)和/或更少或更多顺应性TIM层520(例如，少到两个顺应性TIM层或多达10个或更多个顺应性TIM层)。无论怎样，在实施例中，热界面结构540包括比刚性TIM层510的数目多一的数个顺应性TIM层520。
同样，在热界面结构540中，刚性TIM层510可由一种刚性TIM材料或由多种刚性TIM材料形成，并且顺应性TIM层520可由一种顺应性TIM材料或由多种顺应性TIM材料形成。刚性TIM层510和顺应性TIM层520的厚度/尺寸，以及热界面结构540的总厚度和其它尺寸(例如宽度和深度)可与上文针对热界面结构500(图5A)所描述的相同。
现参考图5C，示出非封闭热界面结构550的第三实施例，其包括与一个或多个刚性TIM层510以交替布置交错的一个或多个顺应性TIM层520的堆叠。根据实施例，堆叠中的每个层510、520与堆叠中的邻近层直接接触(或直接连接)。换句话说，例如，最下顺应性TIM层520与最下刚性TIM层510直接接触，最下刚性TIM层510与下一最下顺应性TIM层520直接接触，诸如此类。
在图5C的实施例中，结构550的底层(或最下层)包括顺应性TIM层520，并且结构550的顶层(或最上层)包括刚性TIM层510。因此，热界面结构550的顶部表面551由刚性TIM层510的暴露上表面限定，并且热界面结构550的底部表面552由顺应性TIM层520的暴露下表面限定。在实施例中，热界面结构550可仅包括两个层(即，一个刚性TIM层510和一个顺应性TIM层520)，或可在顶部TIM层510与底部TIM层520之间包括至少一个额外刚性TIM层510和至少一个额外顺应性TIM层520。在所示实施例中，热界面结构550包括两个顺应性TIM层520和两个刚性TIM层510。然而，如省略号所指示，热界面结构550可包括更少或更多刚性TIM层510(例如，少到一个刚性TIM层或多达10个或更多个刚性TIM层)和/或更少或更多顺应性TIM层520(例如，少到一个顺应性TIM层或多达10个或更多个顺应性TIM层)。无论怎样，热界面结构550包括相等数目的刚性TIM层510和顺应性TIM层520。
同样，在热界面结构550中，刚性TIM层510可由一种刚性TIM材料或由多种刚性TIM材料形成，并且顺应性TIM层520可由一种顺应性TIM材料或由多种顺应性TIM材料形成。刚性TIM层510和顺应性TIM层520的厚度/尺寸，以及热界面结构550的总厚度和其它尺寸(例如宽度和深度)可与上文针对热界面结构500(图5A)所描述的相同。
现参考图5D，示出非封闭热界面结构560的第四实施例，其包括与一个或多个刚性TIM层510以交替布置交错的一个或多个顺应性TIM层520的堆叠。根据实施例，堆叠中的每个层510、520与堆叠中的邻近层直接接触(或直接连接)。换句话说，例如，最下刚性TIM层510与最下顺应性TIM层520直接接触，最下顺应性TIM层520与下一最下刚性TIM层510直接接触，诸如此类。
在图5D的实施例中，结构560的底层(或最下层)包括刚性TIM层510，并且结构560的顶层(或最上层)包括顺应性TIM层520。因此，热界面结构560的顶部表面561由顺应性TIM层520的暴露上表面限定，并且结构560的底部表面562由刚性TIM层510的暴露下表面限定。在实施例中，热界面结构560可仅包括两个层(即，一个刚性TIM层510和一个顺应性TIM层520)，或可在顶部TIM层520与底部TIM层510之间包括至少一个额外刚性TIM层510和至少一个额外顺应性TIM层520。在所示实施例中，热界面结构560包括两个顺应性TIM层520和两个刚性TIM层510。然而，如省略号所指示，热界面结构560可包括更少或更多刚性TIM层510(例如，少到一个刚性TIM层或多达10个或更多个刚性TIM层)和/或更少或更多顺应性TIM层520(例如，少到一个顺应性TIM层或多达10个或更多个顺应性TIM层)。无论怎样，热界面结构560包括相等数目的刚性TIM层510和顺应性TIM层520。
同样，在热界面结构560中，刚性TIM层510可由一种刚性TIM材料或由多种刚性TIM材料形成，并且顺应性TIM层520可由一种顺应性TIM材料或由多种顺应性TIM材料形成。刚性TIM层510和顺应性TIM层520的厚度/尺寸，以及热界面结构560的总厚度和其它尺寸(例如宽度和深度)可与上文针对热界面结构500(图5A)所描述的相同。
现参考图5E，示出非封闭热界面结构570的第五实施例，其包括与一个或多个刚性TIM层510以交替布置交错的一个或多个顺应性TIM层520的堆叠，以及一层或多层580形状记忆合金材料(“形状记忆合金层”)。就如先前所描述的实施例，堆叠中的一些刚性TIM层510和顺应性TIM层520可与堆叠中的邻近层直接接触(或直接连接)。然而，另外，在图5E的实施例中，形状记忆合金层580可嵌入一些或全部顺应性TIM层520内，或定位在顺应性TIM层520与刚性TIM层510的邻近集合之间。
根据实施例，每个形状记忆合金层580可由铜铝镍、镍钛、(例如，锌、铜、金和/或铁)的合金或其它合适的材料形成。每个形状记忆合金层580的厚度582可在从约5微米到约500微米的范围内，但每个形状记忆合金层580也可更薄或更厚。在一些实施例中，形状记忆合金层580可具有矩形形状，宽度和深度等于或小于刚性TIM层510和顺应性TIM层520的宽度和深度(例如，小10％到50％)。在其它实施例中，每个形状记忆合金层580可具有环状、卵形形或其它形状。
每个形状记忆合金层580具有以下特性：当相对冷时可从“预变形形状”变形到“变形形状”，而当受热时可从变形形状返回到其预变形形状。基本上，形状记忆合金层580可以两种不同的相(马氏体或奥氏体)中的任一相存在，并且所述相取决于温度和应力。在相对低的温度下，马氏体在热力学上是有利的，而在相对高的温度下，奥氏体在热力学上是有利的。因此，形状记忆合金层580可在冷却时从奥氏体转变为马氏体，并可在加热时从马氏体转变为奥氏体。通常，这些温度相关的转变遵循滞变曲线。
根据实施例，并且如下文将结合图7A和7B更详细地描述，每个形状记忆合金层580的预变形形状可以是弯曲的(例如，凹面或凸面)，并且在装配热界面结构570之前，形状记忆合金层580可变形为相对平坦(平面)的变形形状。装配热界面结构570后，只要形状记忆合金层580低于选定形状记忆合金材料的马氏体到奥氏体转变温度，层580就会保持其变形形状。然而，当层580的温度升高到马氏体到奥氏体的转变温度以上(例如，由于图1的电子部件120、120'生成的热)，层580会试图返回到其预变形形状(例如，弯曲)。相反地，当层580的温度低于奥氏体到马氏体转变温度时，层580可再次变形(例如，通过将夹持力施加到热界面结构570)。
在图5E的实施例中，结构570的底层(或最下层)和结构570的顶层(最上层)均包括刚性TIM层510，并且形状记忆合金层580位于底部刚性TIM层510与顶部刚性TIM层510之间。因此，热界面结构570的顶部表面571由第一刚性TIM层510的暴露上表面限定，并且结构570的底部表面572由第二刚性TIM层510的暴露下表面限定。至少一个顺应性TIM层520被包括在第一刚性TIM层510与第二刚性TIM层510之间。另外，可在第一刚性TIM层510与第二刚性TIM层510之间包括零个或更多个额外刚性TIM层510。鉴于上述和示出的结构，即使当形状记忆合金层580处于其预变形形状(例如，弯曲)时，形状记忆合金层580也被底部和顶部刚性TIM层510约束在结构570内。
在所示实施例中，热界面结构570包括两个顺应性TIM层520、两个形状记忆合金层580和三个刚性TIM层510。然而，如省略号所指示，热界面结构570可包括更少或更多刚性TIM层510(例如，少到两个刚性TIM层或多达10个或更多个刚性TIM层)和/或更少或更多顺应性TIM层520(例如，少到一个顺应性TIM层或多达10个或更多个顺应性TIM层)。此外，尽管热界面结构570被示为包括两个形状记忆合金层580，但在其它实施例中，热界面结构570可包括更少或更多形状记忆合金层580(例如，少到一个形状记忆合金层580或多达5个或更多个形状记忆合金层580)。
同样，在热界面结构570中，刚性TIM层510可由一种刚性TIM材料或由多种刚性TIM材料形成，并且顺应性TIM层520可由一种顺应性TIM材料或由多种顺应性TIM材料形成。另外，形状记忆合金层580可由一种形状记忆合金材料或由多种形状记忆合金材料形成。刚性TIM层510和顺应性TIM层520的厚度/尺寸，以及热界面结构570的总厚度和其它尺寸(例如宽度和深度)可与上文针对热界面结构500(图5A)所描述的相同。
现参考图5F，示出非封闭热界面结构590的第六实施例，其包括与一个或多个顺应性TIM层520交错的一个或多个刚性TIM层510的堆叠，以及一个或多个形状记忆合金层580。在图5F的实施例中，结构590的顶层和底层(或最上层和最下层)包括顺应性TIM层520。因此，热界面结构590的顶部表面591由第一顺应性TIM层520的暴露上表面限定，并且热界面结构590的底部表面592由第二顺应性TIM层520的暴露下表面限定。至少一个刚性TIM层510被包括在第一顺应性TIM层520与第二顺应性TIM层520之间。另外，可在第一顺应性TIM层520与第二顺应性TIM层520之间包括零个或更多个额外顺应性TIM层520。形状记忆合金层580定位在第一和第二顺应性TIM层520内或邻近于所述第一和第二顺应性TIM层520。
在所示实施例中，热界面结构590包括三个顺应性TIM层520、两个形状记忆合金层580和两个刚性TIM层510。然而，如省略号所指示，热界面结构590可包括更少或更多刚性TIM层510(例如，少到一个刚性TIM层或多达10个或更多个刚性TIM层)和/或更少或更多顺应性TIM层520(例如，少到两个顺应性TIM层或多达10个或更多个顺应性TIM层)。此外，尽管热界面结构590被示为包括两个形状记忆合金层580，但在其它实施例中，热界面结构590可包括更少或更多形状记忆合金层580(例如，少到一个形状记忆合金层580或多达5个或更多个形状记忆合金层580)。
同样，在热界面结构590中，刚性TIM层510可由一种刚性TIM材料或由多种刚性TIM材料形成，并且顺应性TIM层520可由一种顺应性TIM材料或由多种顺应性TIM材料形成。另外，形状记忆合金层580可由一种形状记忆合金材料或由多种形状记忆合金材料形成。刚性TIM层510和顺应性TIM层520的厚度/尺寸和形状记忆合金层580的厚度/尺寸以及热界面结构590的总厚度和其它尺寸(例如宽度和深度)可与上文针对热界面结构500、570(图5A、5E)所描述的相同。
结合示出装配的电子系统600的横截面侧视图的图6A和6B，现将描述将结合图5A到5D描述的热界面结构的各种实施例并入到更大的电气系统中。图6A描绘处于第一或未压缩状态(即，在施加夹持力之前)的装配系统600，而图6B描绘处于第二或压缩状态(即，在施加夹持力之后)的装配系统600。
就如先前所描述的系统100(图1、2A、2B)，根据示例实施例，系统600包括系统基板110、电子部件120、120'、复合热界面结构610的实施例以及系统散热器140。系统基板110、电子部件120、120'和系统散热器140可与结合图1到4描述的相同编号特征类似或相同，并且为了简洁起见，此处将不再重复这些特征的细节。在各种实施例中，复合热界面结构610可具有对应于上文结合图5A到5D所描述的热界面结构的任何实施例的结构。在图6A和6B中，热界面结构610最为类似于结合图5A所描述的热界面结构500的实施例，因为结构610包括多个刚性TIM层510和顺应性TIM层520，其中刚性TIM层510限定结构610的顶部表面和底部表面。然而，基于本文的描述，本领域技术人员将理解，热界面结构610替代地可采用结合图5B到5D描述的任何一个热界面结构540、550、560的实施例的形式。
为了装配系统600，并且如图6A中所示，电子部件120、120'物理联接并且电联接到系统基板110，如上文所描述。热界面结构610的底部表面(例如，图1、2A、2B的表面131，或图5A到5D的表面502、542、552、562)与电子部件120、120'的热界面表面(例如，图1、2A、2B的表面122)接触，并且散热器140与热界面结构610的顶部表面(例如，图1、2A、2B的表面132，或图5A到5D的表面501、541、551、561)接触。接着使用固定机构(例如，图1、2A、2B的螺钉180和螺母280)将散热器140轻轻固定到系统基板110。
参考图6B，使固定机构接合(例如，紧固螺钉180和螺母280)以施加使散热器140和系统基板110更靠近在一起的夹持力(由箭头620指示)，同时压缩散热器140与电子装置120、120'之间的热界面结构610。如图6A和6B中热界面结构610之间的差异所指示，夹持力620可使顺应性TIM层520的材料压缩，并且在某些情况下，在热界面结构610的侧壁处被部分挤出。尽管螺钉180和螺母280在图6A和6B中用作固定机构，但基于本文的描述，本领域技术人员将理解，在其它实施例中，其它类型的固定机构(例如，夹子、夹钳或其它机构)替代地可用于施加夹持力620。
如先前所论述，电子装置120、120'可包括产热半导体管芯(例如，管芯230、250)，并且系统操作可使半导体管芯230、250产生过量热，如图6B中的箭头290所示。通过包括电子装置120、120'的导热结构260、261、热界面结构610和系统散热器140的除热系统来从半导体管芯230、250和电子部件120、120'中排出这些过量热。
结合作为装配电子系统630的另一实施例的横截面侧视图的图7A和7B，现将描述将结合图5E和5F描述的热界面结构的各种实施例并入到更大的电气系统中。图7A描绘处于第一或已经压缩状态但在系统操作之前的装配系统630，而图7B描绘处于第二也已压缩状态但在系统操作期间的装配系统630。
就如先前所描述的系统100(图1、2A、2B)，根据示例实施例，系统630包括系统基板110、电子部件120、120'、复合热界面结构640的实施例以及系统散热器140。系统基板110、电子部件120、120'和系统散热器140可与结合图1到4描述的相同编号特征类似或相同，并且为了简洁起见，此处将不再重复这些特征的细节。在各种实施例中，复合热界面结构640可具有对应于上文结合图5E和5F所描述的热界面结构的任何实施例的结构。在图7A和7B中，热界面结构640最为类似于结合图5E所描述的热界面结构570的实施例，因为结构640包括多个刚性TIM层510和顺应性TIM层520以及两个形状记忆合金层580，其中刚性TIM层510限定结构640的顶部表面和底部表面。然而，基于本文的描述，本领域技术人员将理解，热界面结构640替代地可类似于结合图5F描述的热界面结构590的实施例，或上文所描述的热界面结构570、590的其它实施例。
为了装配系统630，并且如图7A中所示，电子部件120、120'物理联接并且电联接到系统基板110，如上文所描述。热界面结构640的底部表面(例如，图1、2A、2B的表面131，或图5E、5F的表面572、592)与电子部件120、120'的热界面表面(例如，图1、2A、2B的表面122)接触，并且散热器140与热界面结构640的顶部表面(例如，图1、2A、2B的表面132，或图5E、5F的表面571、591)接触。接着使用固定机构(例如，图1、2A、2B的螺钉180和螺母280)将散热器140轻轻固定到系统基板110。
如图7A中所示，使固定机构接合(例如，紧固螺钉180和螺母280)以施加使散热器140和系统基板110更靠近在一起的夹持力(由箭头620指示)，同时压缩散热器140与电子装置120、120'之间的热界面结构640。同样，尽管螺钉180和螺母280在图7A和7B中用作固定机构，但基于本文的描述，本领域技术人员将理解，在其它实施例中，其它类型的固定机构(例如，夹子、夹钳或其它机构)替代地可用于施加夹持力620。
如上文所论述，形状记忆合金层580可在热界面结构640的装配之前从预变形形状变形为变形形状，并且当系统630处于相对低温时，形状记忆合金层580可保持变形形状。然而，如先前所论述，电子装置120、120'可包括产热半导体管芯(例如，管芯230、250)，并且系统操作可能使半导体管芯230、250产生图7B中的箭头290指示的过量热。通过包括电子装置120、120'的导热结构260、261、热界面结构640和系统散热器140的除热系统来从半导体管芯230、250和电子部件120、120'中排出这些过量热。
当由半导体管芯230、250产生的热足以引起马氏体到奥氏体相转变时，形状记忆合金层580努力返回到其预变形形状。因为每个形状记忆合金层580定位在顺应性TIM层520内或邻近于顺应性TIM层520，所以形状记忆合金层580能够在顺应性TIM层520内迅速偏转。例如，如图7B中所示，每个形状记忆合金层580的预变形形状可以是弯曲形状。在所示实施例中，上部形状记忆合金层580被配置成返回到预变形弯曲形状(在存在足够热的情况下)，所述预变形弯曲形状大致向限定热界面结构640的顶部表面的刚性TIM层510的中心施加第一向上力，同时大致向上部形状记忆合金层580下方的内部刚性TIM层510的周边施加第二向下力。相反地，下部形状记忆合金层580被配置成返回到预变形弯曲形状(在存在足够热的情况下)，所述预变形弯曲形状大致向限定热界面结构640的底部表面的刚性TIM层510的中心施加第三向下力，同时大致向下部形状记忆合金层580上方的内部刚性TIM层510的周边施加第四向上力。换句话说，两个形状记忆合金层580在热界面结构640内定向成使得一层580返回到凹面预变形形状，而另一层580返回到凸面预变形形状，由此大致在上部和下部刚性TIM层510的中心之间施加最大向外力。在替代实施例中，上部和下部形状记忆合金层580中的每一层都可翻转，以使每一层都返回到压缩顶部和底部刚性TIM层510的周边的同时还压缩中心刚性TIM层510的中心的预变形形状。在其它实施例中，热界面结构640中可包括单个形状记忆合金层580，结构640中可包括多于两个形状记忆合金层580，所述形状记忆合金层可在装配之前变形成除平面形状外的变形形状，和/或所述形状记忆合金层的预变形形状可以是除弯曲形状外的形状。
上文所描述的图5A到5F描绘“非封闭”复合热界面结构500、540、550、560、570和590的六个实施例。在其它实施例中，代替上文所描述的“非封闭”复合热界面结构，“封闭”复合热界面结构实际上可在系统中用作热传递装置。如本文中所使用，“封闭”热界面结构包括多层多种热界面材料的堆叠，所述堆叠完全或部分地由外部覆盖物(例如，图8A到8D的可收缩包装810、821)包围或封闭。
图8A、8B、8C和8D描绘“封闭”复合热界面结构800、820、830、840的四个实施例。首先参考图8A，示出封闭热界面结构800的第一实施例。热界面结构800主要包括非封闭复合热界面结构(例如，图5A到5D的任何一个结构500、540、550、560)，所述非封闭复合热界面结构包括上文详细描述的多种热界面材料的堆叠以及至少部分地包围所述堆叠的可收缩包装810。根据各种实施例，热界面材料堆叠包括与一个或多个顺应性TIM层520以交替布置交错的至少两个刚性TIM层510。在图8A中所示的实施例中，热界面材料的堆叠可基本与非封闭复合热界面结构500(图5A)和/或上文所描述的复合热界面结构500的各种实施例相同。在其它实施例中，由可收缩包装810围封的热界面材料的堆叠可基本上与图5B到5D的非封闭复合热界面结构540、550、560和/或与上文所描述的复合热界面结构500的各种实施例相同。为简洁起见，此处不再重复与热界面结构500、540、550、560相关联的细节和替代方案，但所述细节和替代方案旨在同等地适用于图8A的热界面结构800。
可收缩包装810完全或部分地包围刚性TIM层510和顺应性TIM层520的堆叠。例如，简单地参考图9A，示出完全包围和围封多个TIM层(例如，层510、520)的堆叠的可收缩包装910，其中在此上下文中，“完全包围”意指可收缩包装910的内表面接触堆叠的顶部、底部和所有侧壁。替代地，简单地参考图9B，示出仅部分地包围和围封多个TIM层(例如，层510、520)的堆叠的可收缩包装930。在此上下文中，“部分地包围”意指可收缩包装930的内表面接触堆叠的顶部、底部和至少一个但少于全部的堆叠侧壁。无论可收缩包装810是完全地还是部分地包围堆叠，可收缩包装810的内部顶部和底部表面分别接触最外顶部和底部TIM层(例如，刚性TIM层510和/或顺应性TIM层520)。当可收缩包装810完全包围堆叠时，堆叠的所有四个侧壁(例如，图5A的侧壁503、504)可与可收缩包装810的四个内部侧壁接触，如图9A中针对可收缩包装910所示。替代地，当可收缩包装810仅部分地包围堆叠时，则堆叠的仅一些(而非全部)侧壁可与可收缩包装810的一个或多个侧壁接触，如图9B中针对可收缩包装930所示。例如，如图9B中所示，可收缩包装930可包括仅一个、两个或三个侧壁，并且TIM堆叠的至少一个侧壁可通过可收缩包装930的侧面开口暴露。
可收缩包装810具有由可收缩材料的顶部区段限定的顶部表面811、由可收缩材料的底部区段限定的底部表面812，以及由可收缩材料的侧区段限定的侧壁区段813。合乎需要地，用于可收缩包装810的材料具有相对高的热导率，并且能够在无撕裂的情况下变形或挤压。例如，可收缩包装810可由一种或多种可收缩材料和/或一个或多个可收缩材料层形成，包括但不限于一种或多种可收缩金属、金属箔层(例如，铜、铝、铟、银或其合金的箔片)、形状记忆合金层和/或一种或多种其它合适的材料。根据实施例，可收缩包装810具有在约0.005mm到约0.2mm范围内的厚度814，但可收缩包装810也可更薄或更厚。
在一些实施例中，可收缩包装810可包括提供可收缩包装810的内部与外部之间的流体接合的一个或多个侧面贯穿孔或开口816(即，每个开口816提供空气和/或顺应性热界面材料可流动通过的通道)。例如，开口816可与一个或多个顺应性TIM层520对准，使得在封闭复合热界面结构800的压缩期间(例如，归因于可收缩包装810的顶部表面811与底部表面812之间所施加的夹持力)，来自顺应性TIM层520的空气和/或顺应性TIM可流动通过开口816以使得空气和/或顺应性TIM能够从可收缩包装810的内部逸出，从而潜在地防止可收缩包装810的堆叠内的空隙和/或非预期破裂。
现参考图8B，复合热界面结构820的另一实施例包括非封闭复合热界面结构(例如，图5A到5D的任何一个结构500、540、550、560)，所述非封闭复合热界面结构包括多种热界面材料的堆叠，如上文详细地描述，其中至少一些刚性TIM层510包括处于其顶部表面与底部表面之间的孔或开口828，所述孔或开口828提供刚性TIM层510的顶部表面与底部表面之间的流体接合。另外，复合热界面结构820包括至少部分地包围堆叠的可收缩包装821。可收缩包装821可基本上类似于可收缩包装810(图8A)，并且上文关于可收缩包装810所论述的细节也适用于可收缩包装821。例如，可收缩包装821还可包括与顺应性TIM层520对准的侧面孔或开口816。然而，在图8B的实施例中，可收缩包装821另外或替代地可包括提供可收缩包装821的内部与外部之间的流体接合的顶部和/或底部贯穿孔或开口826。因此，在封闭复合热界面结构820的压缩期间(例如，归因于可收缩包装820的顶部表面822与底部表面823之间所施加的夹持力)，来自顺应性TIM层520的空气和/或顺应性TIM可流动通过开口816、826以使得空气和/或顺应性TIM能够从可收缩包装820的内部逸出，从而潜在地防止可收缩包装820的堆叠内的空隙和/或非预期破裂。
现参考图8C和8D，复合热界面结构830、840的额外实施例各自包括非封闭复合热界面结构(例如，图5E、5F的任何一个结构570、590)，所述非封闭复合热界面结构包括多个刚性TIM层510和顺应性TIM层520的堆叠以及一个或多个形状记忆合金层580，如上文详细描述。另外，每个复合热界面结构830、840各自包括至少部分地包围堆叠的可收缩包装810。
根据各种实施例，热界面材料堆叠包括与一个或多个顺应性TIM层520以交替布置交错的至少两个刚性TIM层510，以及顺应性TIM层520内或邻近于顺应性TIM层520的一个或多个形状记忆合金层580。在图8C中所示的实施例中，热界面材料的堆叠可基本与非封闭复合热界面结构570(图5E)和/或上文所描述的复合热界面结构570的各种实施例相同。相反地，在图8D中所示的实施例中，热界面材料的堆叠可基本与非封闭复合热界面结构590(图5F)和/或上文所描述的复合热界面结构590的各种实施例相同。为简洁起见，此处不再重复与热界面结构570、590相关联的细节和替代方案，但所述细节和替代方案旨在同等地适用于图8C和8D的热界面结构830、840。此外，与上文所论述的可收缩包装810相关联的细节和替代方案还旨在同等地适用于热界面结构830、840的可收缩包装810。例如，在一些实施例中，热界面结构830、840的可收缩包装810可包括侧面贯穿孔或开口816。此外，虽然图8C和8D中未示，但热界面结构830、840的可收缩包装810另外或替代地可包括顶部和/或底部孔或开口(例如，图8B的开口826)。
如上文所提及，在替代实施例中，可收缩包装810、821(图8A到8D)可完全或部分地包围封闭于其中的热界面结构(即，刚性TIM层510和顺应性TIM层520的堆叠，以及在一些实施例中，堆叠中所含的形状记忆合金层580)。现参考图9A和9B，例如，示出封闭复合热界面结构900、920的两个实施例的透视外部视图。
在图9A的实施例中，可收缩包装910(例如，可收缩包装810或821)完全包围可收缩包装910内封闭的热界面结构(例如，图5A到5F的任一结构500、540、550、560、570、580)。因此，内部热界面结构的顶部、底部和所有侧表面与可收缩包装器910的顶部、底部和侧面部分接触。在所示实施例中，可收缩包装910还包括可收缩包装910的侧面和顶部部分中的贯穿孔或开口816、826。在其它实施例中，可不包括一些或全部开口816、826。
在图9B的实施例中，可收缩包装930(例如，可收缩包装810或821)仅部分地包围可收缩包装930内封闭的热界面结构(例如，图5A到5F的任一结构500、540、550、560、570、580)。更具体地说，在所示实施例中，内部热界面结构的顶部、底部和两个相对侧表面与可收缩包装910的顶部、底部和两个侧面部分接触，并且可收缩包装930中的侧面开口932暴露内部热界面结构的其它两个相对侧表面(或侧壁)。尽管所示实施例中未示出，但可收缩包装930还可包括可收缩包装930的侧面和顶部部分中的贯穿孔或开口(例如，开口816和/或826)。
结合示出装配的电子系统1000的横截面侧视图的图10A和10B，现将描述将结合图8A和8B描述的热界面结构的各种实施例并入到更大的电气系统中。图10A描绘处于第一或未压缩状态(即，在施加夹持力之前)的装配系统1000，而图10B描绘处于第二或压缩状态(即，在施加夹持力之后)的装配系统1000。
就如先前所描述的系统100(图1、2A、2B)，根据示例实施例，系统1000包括系统基板110、电子部件120、120'、复合热界面结构1010的实施例以及系统散热器140。系统基板110、电子部件120、120'和系统散热器140可与结合图1到4描述的相同编号特征类似或相同，并且为了简洁起见，此处将不再重复这些特征的细节。在各种实施例中，复合热界面结构1010可具有对应于上文结合图8A和8B所描述的热界面结构的任何实施例的结构。在图10A和10B中，热界面结构1010最为类似于结合图8A描述的热界面结构800的实施例，因为结构1010包括堆叠以及至少部分地包围所述堆叠的可收缩包装810，所述堆叠包括多个刚性TIM层510和顺应性TIM层520，其中刚性TIM层510限定堆叠的顶部和底部表面。然而，基于本文的描述，本领域技术人员将理解，热界面结构1010替代地可采用结合图8B描述的热界面结构820的实施例的形式。
为了装配系统1000，并且如图10A中所示，电子部件120、120'物理联接并且电联接到系统基板110，如上文所描述。热界面结构1010的底部表面(例如，图1、2A、2B的表面131，或图8A、8B的表面812、823)与电子部件120、120'的热界面表面(例如，图1、2A、2B的表面122)接触，并且散热器140与热界面结构1010的顶部表面(例如，图1、2A、2B的表面132，或图8A、8B的表面810、822)接触。接着使用固定机构(例如，图1、2A、2B的螺钉180和螺母280)将散热器140轻轻固定到系统基板110。
参考图10B，使固定机构接合(例如，紧固螺钉180和螺母280)以施加使散热器140和系统基板110更靠近在一起的夹持力(由箭头1020指示)，同时压缩散热器140与电子装置120、120'之间的热界面结构1010。如由图10A和10B中的热界面结构1010之间的差异所指示，夹持力1020可使可收缩包装810被挤压和扭曲(例如，以使其顶部和底部表面更靠近在一起，同时侧表面向外弯曲)，并且相应地可使顺应性TIM层520的材料压缩并且在一些情况下通过可收缩包装810中的开口(例如，图8A、8B、9A的开口816、826)部分地挤出，和/或在可收缩包装810的开放侧(例如，图9B的侧面开口932)挤出。尽管螺钉180和螺母280在图10A和10B中用作固定机构，但基于本文的描述，本领域技术人员将理解，在其它实施例中，其它类型的固定机构(例如，夹子、夹钳或其它机构)替代地可用于施加夹持力1020。
如先前所论述，电子装置120、120'可包括产热半导体管芯(例如，管芯230、250)，并且系统操作可使半导体管芯230、250产生过量热，如图10B中的箭头1090所示。通过包括电子装置120、120'的导热结构260、261、热界面结构1010和系统散热器140的除热系统来从半导体管芯230、250和电子部件120、120'中排出这些过量热。
结合作为装配电子系统1100的另一实施例的横截面侧视图的图11A和11B，现将描述将结合图8C和8D描述的热界面结构的各种实施例并入到更大的电气系统中。图11A描绘处于第一或已经压缩状态但在系统操作之前的装配系统1100，而图11B描绘处于第二也已压缩状态但在系统操作期间的装配系统1100。
就如先前所描述的系统100(图1、2A、2B)，根据示例实施例，系统1100包括系统基板110、电子部件120、120'、复合热界面结构1140的实施例以及系统散热器140。系统基板110、电子部件120、120'和系统散热器140可与结合图1到4描述的相同编号特征类似或相同，并且为了简洁起见，此处将不再重复这些特征的细节。在各种实施例中，复合热界面结构1140可具有对应于上文结合图8C和8D所描述的热界面结构的任何实施例的结构。在图11A和11B中，热界面结构1140最为类似于结合图8C所描述的热界面结构830的实施例，因为结构1140包括由多个刚性TIM层510和顺应性TIM层520的堆叠和两个形状记忆合金层580以及可收缩包装810构成，其中刚性TIM层510限定堆叠的顶部表面和底部表面。然而，基于本文的描述，本领域技术人员将理解，热界面结构1140替代地可类似于结合图8D描述的热界面结构840的实施例，或上文所描述的其它热界面结构实施例。
为了装配系统1100，并且如图11A中所示，电子部件120、120'物理联接并且电联接到系统基板110，如上文所描述。热界面结构1140的底部表面(例如，图1、2A、2B的表面131，或图8C、8D的表面812)与电子部件120、120'的热界面表面(例如，图1、2A、2B的表面122)接触，并且散热器140与热界面结构1140的顶部表面(例如，图1、2A、2B的表面132，或图8C、8D的表面811)接触。接着使用固定机构(例如，图1、2A、2B的螺钉180和螺母280)将散热器140轻轻固定到系统基板110。
如图11A中所示，使固定机构接合(例如，紧固螺钉180和螺母280)以施加使散热器140和系统基板110更靠近在一起的夹持力(由箭头1020指示)，同时压缩散热器140与电子装置120、120'之间的热界面结构1140。夹持力1020可使可收缩包装810被挤压和扭曲(例如，以使其顶部和底部表面更靠近在一起，同时侧表面向外弯曲)，并且相应地可使顺应性TIM层520的材料压缩并且在一些情况下通过可收缩包装810中的开口(例如，图8C、8D、9A的开口816、826)部分地挤出，和/或在可收缩包装810的开放侧(例如，图9B的侧面开口932)挤出。同样，尽管螺钉180和螺母280在图11A和11B中用作固定机构，但基于本文的描述，本领域技术人员将理解，在其它实施例中，其它类型的固定机构(例如，夹子、夹钳或其它机构)替代地可用于施加夹持力1020。
如上文所论述，形状记忆合金层580可在热界面结构1140的装配之前从预变形形状变形为变形形状，并且当系统1130处于相对低温时，形状记忆合金层580可保持变形形状。然而，如先前所论述，电子装置120、120'可包括产热半导体管芯(例如，管芯230、250)，并且系统操作可能使半导体管芯230、250产生图11B中的箭头1190指示的过量热。通过包括电子装置120、120'的导热结构260、261、热界面结构1140和系统散热器140的除热系统来从半导体管芯230、250和电子部件120、120'中排出这些过量热。
当由半导体管芯230、250产生的热足以引起马氏体到奥氏体相转变时，形状记忆合金层580努力返回到其预变形形状。因为每个形状记忆合金层580定位在顺应性TIM层520内或邻近于顺应性TIM层520，所以形状记忆合金层580能够在顺应性TIM层520内迅速偏转。例如，如图11B中所示，每个形状记忆合金层580的预变形形状可以是弯曲形状。当形状记忆合金层580由于加热而返回到其预变形形状时，形状记忆合金层580对可收缩包装810的内表面施加向外的力。这可使可收缩包装810向外扩张，这可确保与电子装置120、120'和散热器140的良好接触。
图11是制造热界面结构(例如，图5A-F、8A-D、9A、9B的任何一个结构500、540、550、560、570、590、800、820、830、840、900、920)以及将所述结构集成到电子系统(例如，图1、2A、2B、6A、6B、7A、7B、10A、10B、11A、11B的系统100、600、630、1000、1100)中的方法的流程图。方法可在框1202中通过装配多层不同热界面材料的堆叠开始，所述堆叠包括一层或多层刚性热界面材料(例如，层510)以及连接到所述刚性热界面材料的(多个)层的一层或多层顺应性热界面材料(例如，层520)。在一些实施例中，装配堆叠可进一步包括将一个或多个形状记忆合金层(例如，层580)固定在顺应性热界面材料的(多个)层内或与所述顺应性热界面材料的(多个)层接触。刚性和顺应性热界面材料层以及任选地形状记忆合金层形成热界面结构。在框1204中，堆叠任选地可围封在可收缩包装(例如，包装810、821、910、930)中以形成独立热界面结构。
为了装配包括热界面结构的系统，在框1206中，电子部件或模块(例如，部件120、120'、300)联接到系统基板(例如，基板110)的表面。热界面结构插入电子部件/模块与系统散热器(例如，散热器140)之间，并且固定机构(例如，包括螺钉180和螺母280)用于将系统散热器连接到系统基板。固定机构接合以施加夹持力来压缩电子部件与系统散热器之间的热界面结构。当形状记忆合金被包括在堆叠中和/或可收缩包装中时，夹持力可使形状记忆合金变形。
在框1208中，对系统进行操作，这使得电子部件/模块产生热，所述热通过热界面结构传送到系统散热器。如上文所描述，当热界面结构和/或可收缩包装包括形状记忆合金时，通过热界面结构传送的热可使形状记忆合金尝试返回到预变形形状。接着，所述方法结束。
本发明的上述实施例还包括除了在电子部件与系统散热器之间提供良好的热界面之外可用于调整系统的机械公差的热界面结构。这些实施例包括具有高热导率的可在将应用结构(例如，装置120、120'和系统基板110)安装到系统散热器(例如，散热器140)时使用的相对厚的热界面结构。各种实施例包括将一层或多层高热导率的“刚性”热界面材料与一层或多层“顺应性”热界面材料装配在一起，以增加热界面结构的总厚度。TIM层的数目和每层的厚度可调整以适应系统堆叠公差和系统厚度要求。在一些实施例中，TIM堆叠可用可收缩覆盖物包覆，以形成独立的热界面结构。在其它实施例中，形状记忆合金可包括在组合的热界面结构中。当施加夹持力时，形状记忆合金可变形，并且当系统在操作中时，装置和部件生成的热将使形状记忆合金的温度升高以使形状记忆合金试图返回到其预变形形状。这可使装配紧固，并且可防止将系统部件安装在一起的夹持力随着时间的推移而松弛。
一种用于将热从电子部件传递到系统散热器的热界面结构的实施例包括一层或多层刚性热界面材料和一层或多层顺应性热界面材料，所述一层或多层顺应性热界面材料堆叠在所述一层或多层所述刚性热界面材料上并连接到所述一层或多层所述刚性热界面材料。所述一层或多层所述顺应性热界面材料和所述一层或多层所述刚性热界面材料形成堆叠。
一种电气系统的实施例包括电子部件、系统散热器和复合热界面结构。所述复合热界面结构具有接触所述电子部件的第一表面和接触所述系统散热器的第二表面。所述复合热界面结构包括一层或多层刚性热界面材料和一层或多层顺应性热界面材料的堆叠，所述一层或多层顺应性热界面材料堆叠在所述一层或多层所述刚性热界面材料上并且连接到所述一层或多层所述刚性热界面材料。
一种制造热界面结构和电气系统的方法的实施例包括装配多层不同热界面材料的堆叠，其中所述堆叠包括一层或多层刚性热界面材料以及连接到所述一层或多层所述刚性热界面材料的一层或多层顺应性热界面材料。
前述详细描述本质上仅为说明性的，并不意图限制主题的实施例或此类实施例的应用和使用。如本文所使用，词语“示例性”意指“充当例子、实例或图解说明”。本文中描述为示例性的任何实施方案不必理解为比其它实施方案优选或有利。此外，并不意欲受到前述技术领域、背景技术或具体实施方式中呈现的任何明确或暗示的理论束缚。
本文中含有的各图中示出的连接线旨在表示各种元件之间的示例性功能关系和/或物理联接。应注意，所述主题的实施例中可存在许多替代或另外的功能关系或物理连接。另外，本文中还可仅出于参考的目的使用某些术语，因此这些术语并不意图具有限制性，并且除非上下文清楚地指示，否则指代结构的术语“第一”、“第二”和其它此类数值术语并不暗示顺序或次序。
如本文所使用，“节点”意指任何内部或外部参考点、连接点、接合点、信号线、导电元件等，在“节点”处存在给定信号、逻辑电平、电压、数据模式、电流或量。此外，两个或更多个节点可通过一个物理元件实现(并且两个或更多个信号即使在公共节点处接收或输出也可进行多路复用、调制或以其它方式区分)。
前文描述提及元件或节点或特征“连接”或“联接”在一起。如本文所使用，除非以其它方式明确地陈述，否则“连接”意指一个元件直接连接到另一元件(或与另一元件直接连通)，且未必以机械方式。同样，除非以其它方式明确地陈述，否则“联接”意指一个元件直接或间接连接到另一元件(或直接或间接与另一元件连通，以电气方式或以其它方式)，且未必以机械方式。因此，虽然图中示出的示意图描绘元件的一个示例性布置，但额外的居间元件、装置、特征或部件可存在于所描绘主题的实施例中。
尽管前文具体实施方式中已呈现至少一个示例性实施例，但应了解，存在大量变型。还应了解，本文中描述的一个或多个示例性实施例并非旨在以任何方式限制所要求保护的主题的范围、适用性或配置。实际上，前述具体实施方式将向本领域的技术人员提供用于实施所描述的一个或多个实施例的方便指南。应理解，可在不脱离由权利要求书所限定的范围的情况下对元件的功能和布置作出各种改变，所述范围包括在提交本专利申请时的已知等同物和可预见的等同物。

Claims (10)

1.一种用于将热从电子部件传递到系统散热器的热界面结构，其特征在于，所述热界面结构包括：
一层或多层刚性热界面材料；以及
一层或多层顺应性热界面材料，其堆叠于所述一层或多层所述刚性热界面材料上并且连接到所述一层或多层所述刚性热界面材料，其中所述一层或多层所述顺应性热界面材料和所述一层或多层所述刚性热界面材料形成堆叠。
2.根据权利要求1所述的热界面结构，其特征在于，所述顺应性热界面材料选自含硅酮热填隙料、液体焊料、非硅树脂材料、散热膏、导热膏、导热环氧树脂、导热环氧树脂浆料和导热凝胶。
3.根据权利要求1所述的热界面结构，其特征在于，所述刚性热界面材料选自热解石墨片材料、黑铅片材料、导电石墨片材料、铟箔、铜箔、硅酮片材料、非硅树脂片材料、导热凝胶垫材料、银箔和银烧结膜。
4.根据权利要求1所述的热界面结构，其特征在于：
所述顺应性热界面材料的XY平面热导率在1瓦特每米开尔文(W/mK)到250W/mK的范围内，并且Z轴热导率在1W/mK到250W/mK的范围内；并且
所述刚性热界面材料的XY平面热导率在50W/mK到1700W/mK的范围内，并且Z轴热导率在1W/mK到450W/mK的范围内。
5.根据权利要求1所述的热界面结构，其特征在于：
每一层所述顺应性热界面材料的厚度在5微米到500微米的范围内；并且
每一层所述刚性热界面材料的厚度在5微米到500微米的范围内。
6.根据权利要求1所述的热界面结构，其特征在于，还包括：
一个或多个形状记忆合金层，其处于所述一层或多层所述顺应性热界面材料内或与所述一层或多层所述顺应性热界面材料接触。
7.根据权利要求1所述的热界面结构，其特征在于：
所述一层或多层所述顺应性热界面材料包括2到10层；
所述一层或多层所述刚性热界面材料包括2到10层；并且
所述一层或多层所述顺应性热界面材料和所述一层或多层所述刚性热界面材料以交替布置堆叠和交错。
8.根据权利要求1所述的热界面结构，其特征在于：
至少一些所述一层或多层所述刚性热界面材料包括提供通道的贯穿孔，空气和所述顺应性热界面材料能在所述热界面结构的压缩期间流过所述通道。
9.一种电气系统，其特征在于，包括：
电子部件；
系统散热器；以及
复合热界面结构，其具有接触所述电子部件的第一表面和接触所述系统散热器的第二表面，其中所述复合热界面结构包括一层或多层刚性热界面材料和一层或多层顺应性热界面材料的堆叠，所述一层或多层顺应性热界面材料堆叠在所述一层或多层所述刚性热界面材料上并且连接到所述一层或多层所述刚性热界面材料。
10.一种制造热界面结构和电气系统的方法，其特征在于，所述方法包括：
装配多层不同热界面材料的堆叠，其中所述堆叠包括一层或多层刚性热界面材料以及连接到所述一层或多层所述刚性热界面材料的一层或多层顺应性热界面材料。
CN202210490592.4A 2021-06-01 2022-05-07 热界面结构、具有热界面结构的电气系统和其制造方法 Pending CN115440680A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/335,077 US12014971B2 (en) 2021-06-01 Thermal interface structures, electrical systems with thermal interface structures, and methods of manufacture thereof
US17/335,077 2021-06-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115440680A true CN115440680A (zh) 2022-12-06

Family

ID=81851302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210490592.4A Pending CN115440680A (zh) 2021-06-01 2022-05-07 热界面结构、具有热界面结构的电气系统和其制造方法

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP4099379A3 (zh)
CN (1) CN115440680A (zh)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2728607B2 (ja) * 1992-11-17 1998-03-18 信越化学工業株式会社 熱伝導性複合シートの製造方法
US7629684B2 (en) * 2006-04-04 2009-12-08 Endicott Interconnect Technologies, Inc. Adjustable thickness thermal interposer and electronic package utilizing same
JP6802808B2 (ja) * 2015-12-28 2020-12-23 日立造船株式会社 カーボンナノチューブ複合材およびカーボンナノチューブ複合材の製造方法
CN109997423B (zh) * 2016-09-30 2021-02-02 电化株式会社 具有高耐负荷性及高导热性的散热片

Also Published As

Publication number Publication date
EP4099379A2 (en) 2022-12-07
EP4099379A3 (en) 2022-12-14
US20220384307A1 (en) 2022-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1351301B1 (en) Semiconductor built-in millimeter-wave band module
US6566749B1 (en) Semiconductor die package with improved thermal and electrical performance
CN106941083B (zh) 具有散热片开口的包封半导体装置封装以及其制造方法
US20100091477A1 (en) Package, and fabrication method for the package
WO2002073690A2 (en) A method of packaging a device with a lead frame
US5376909A (en) Device packaging
CN112134533A (zh) 集成多路功率放大器
EP3780387A1 (en) Integrated multiple-path power amplifier with interdigitated transistors
CN114698228A (zh) 具有前侧内插件端和贯穿模块散热结构的电路模块
JP2003282751A (ja) 高周波用パッケージならびに高周波用パワーモジュール基板及びその製造方法
Samanta PA thermal management and packaging: Wideband PA and packaging, history, and recent advances: Part 2
US12014971B2 (en) Thermal interface structures, electrical systems with thermal interface structures, and methods of manufacture thereof
EP4099379A2 (en) Thermal interface structure and electrical system with thermal interface structure
EP4024447A1 (en) Amplifier modules and systems with ground terminals adjacent to power amplifier die
EP4187596A1 (en) Power semiconductor module, method for assembling a power semiconductor module and housing for a power semiconductor module
US20040173898A1 (en) Semiconductor apparatus having system-in-package arrangement with improved heat dissipation
JP4018575B2 (ja) 半導体内蔵ミリ波帯モジュール
CN112928995A (zh) 具有表面安装封装的载波和峰化放大器的多赫蒂放大器
US20230133034A1 (en) Surface-mount amplifier devices
JP2001274278A (ja) マイクロ波半導体装置およびその製造方法
JPH04213863A (ja) Ｉｃ実装用パッケージ／キャリア
JP2001352015A (ja) 半導体パッケージ
EP4391029A1 (en) Amplifier modules and systems with ground terminals adjacent to power amplifier die
US20240071960A1 (en) Packaged power amplifier device
CN114902401B (zh) 热管理封装件和方法

Legal Events

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