DE60209423T2 - Mikrochip-Kühlung auf Leiterplatte - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Kühlung eines Mikrochips auf einer Leiterplatte.
  • Elektronische Geräte umfassen normalerweise eine oder mehrere Leiterplatten, insbesondere gedruckte Leiterplatten, die jeweils einen oder mehrere Mikrochips tragen. Hochleistungs-Mikrochips erzeugen Wärme, die von den Mikrochips wegbefördert werden muss, damit diese nicht beschädigt werden und eine große Lebensdauer erreichen. Zu diesem Zweck umfassen moderne Geräte eine Kühleinrichtung, insbesondere auf der Grundlage der Fluid- oder Wasserkühlung. Eine solche Kühleinrichtung weist normalerweise eine Kühlplatte auf, auf welcher die Leiterplatte angebracht ist.
  • Höhere Leistung bewirkt im Allgemeinen eine stärkere Wärmeabgabe und erfordert daher eine bessere Kühlung.
  • In der US-Patentschrift US-B 644 496 wird die Verwendung einer Ausformung zum Einführen einer Wärmeleitpaste in Halbleiterbaugruppen beschrieben.
  • In der US-Patentschrift US-A 5 757 621 wird die Anordnung einer Wärmesenke beschrieben, bei welcher als wärmeleitende Verbindung eine viskose Flüssigkeit zwischen eine elektronische Baugruppe und die Wärmesenke gebracht wird.
  • In der US-Patentschrift US-A 5 325 265 wird eine Baugruppe mit integrierten Hochleistungsschaltungs-Chips beschrieben, bei welcher die Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe wärmeleitender Kissen aus dehnbarem Material mit niedrigem Schmelzpunkt verbessert wird.
  • ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Kühlung bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Hauptansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsarten werden durch Unteransprüche dargestellt.
  • Das Anbringen des Mikrochips auf der Seite der Leiterplatte, welche der Kühleinrichtung gegenüber liegt, bietet einen sehr kurzen Weg für die Wärmeübertragung. Demzufolge erfolgt die Kühlung des Mikrochips mit einem höheren Wirkungsgrad.
  • Ein Mikrochip ist mit einer elektronisch passiven Seite versehen, welche eine elektronisch aktive Seite unterstützt. Die aktive Seite umfasst alle integrierten Schaltungen und elektronischen Elemente wie Transistoren, Dioden usw. und erzeugt deshalb im Betrieb Wärme. Eine direkte Kühlung der aktiven Seite ist nicht empfehlenswert, da die aktive Seite sehr berührungsempfindlich ist. Wenn der Mikrochip mit seiner elektronisch aktiven Seite zur Leiterplatte hin und mit seiner elektronisch passiven Seite zur Kühlvorrichtung hin angeordnet wird, kann die Kühlung weiter verbessert werden. Diese spezielle Anordnung berücksichtigt die Tatsache, dass einerseits die Wärme erzeugende aktive Seite stabil und thermisch leitend mit der passiven Seite verbunden ist und andererseits die passive Seite nicht berührungsempfindlich ist und daher eine direkte Kühlung zulässt. Die bevorzugten Ausführungsarten nutzen diese Erkenntnis konsequent, um den Wärmeübertragungspfad zu verbessern und die Kühlung zu verstärken.
  • Aufgrund von Fertigungstoleranzen kann ein Spalt zwischen dem Mikrochip und der Kühleinrichtung entstehen. Ein solcher Spalt stellt im Wärmeübertragungspfad vom Mikrochip zur Kühleinrichtung einen sehr hohen thermischen Widerstand dar. Deshalb wird die Kühlung mit Hilfe eines Wärmeleiters verbessert, der zwischen dem Mikrochip und der Kühleinrichtung angeordnet wird und die jeweilige Seite des Mikrochips, vorzugsweise seine passive Seite, in Kontakt mit der Kühleinrichtung bringt. Dieser Wärmeleiter füllt den Spalt aus und verbessert so die Wärmeübertragung vom Mikrochip zur Kühleinrichtung.
  • Da die oben erwähnten Fertigungstoleranzen zu unterschiedlich breiten Spalten zwischen dem Mikrochip und der Kühleinrichtung führen können, wird der Wärmeleiter vorzugsweise so ausgelegt, dass er den größtmöglichen Spalt ausfüllt. Wenn schmalere Spalte auftreten, kann es dazu kommen, dass der Wärmeleiter zusammengedrückt werden muss. Durch dieses Zusammendrücken können Gegenkräfte entstehen, die zu unzulässig hohen Spannungen in der Leiterplatte führen. Um eine Beschädigung der Leiterplatte zu verhindern, schlägt eine verbesserte Ausführungsart die Verwendung eines knetbaren und wärmeleitenden oder plastisch verformbaren Materials, z.B. eine wärmeleitende Knetmasse oder Plastilin, als Wärmeleiter vor. Ein solches Material wie Knetmasse oder Plastilin kann leicht verformt werden, wobei diese Verformung überwiegend plastischer und weniger elastischer Natur ist, sodass das Material nach dem Verformen praktisch keine Gegenkräfte aufweist. Da der vorgeschlagene Wärmeleiter knetbar ist, kann er leicht an jeden möglichen Spalt angepasst werden, wobei die fehlenden Gegenkräfte starke Spannungen in der Leiterplatte und somit deren Beschädigung verhindern.
  • Entsprechend der Viskosität des knetbaren Wärmeleiters sind bei seiner Verformung entweder zum Erreichen einer kurzen Deformationszeit relativ starke Deformationskräfte oder bei einer relativ langen Deformationszeit geringe Kräfte erforderlich. Da Leiterplatten im Rahmen einer Massenproduktion automatisch an der Kühleinrichtung angebracht werden, muss die Montage während einer Zeit erfolgen, die zu kurz ist, als dass die Wärmeleiter einzeln an die jeweils vorhandenen Spalte angepasst werden können. Die Erfindung überwindet diese Schwierigkeit durch das Montieren der Leiterplatte auf der Kühleinrichtung in der Weise, dass die Leiterplatte oder zumindest ein Teil der Leiterplatte, welche den Mikrochip trägt, locker mit der Kühlvorrichtung verbunden wird, d.h., dass die Leiterplatte oder zumindest die den Mikrochip tragende Fläche beweglich an der Kühleinrichtung angebracht ist. Außerdem wird die Leiterplatte oder zumindest die den Mikrochip tragende Fläche mit einer Andruckkraft gegen die Kühleinrichtung gedrückt, welche entsprechend den Anforderungen an die Verformung des Wärmeleiters und in Abhängigkeit von der Elastizität der Leiterplatte berechnet werden kann. Dadurch können unzulässig starke Spannungen in der Leiterplatte verhindert werden. Diese Andruckkraft und die lockere Anbringung der Leiterplatte werden mittels einer Andruckvorrichtung erreicht, die vorzugsweise mindestens ein Federbauteil und mindestens ein Halterungsbauteil umfasst. Das Halterungsbauteil ist fest auf der Kühlplatte angebracht und haltert das Federbauteil, welches die Leiterplatte mit der vorgegebenen oder vorberechneten Andruckkraft gegen die Kühlplatte drückt.
  • Eine bevorzugte Ausführungsart der vorliegenden Erfindung wird in einer automatischen Prüfapparatur (Automated Test Equipment, ATE) zum Prüfen von integrierten Schaltungen (Integrated Circuit, IC) verwendet. ICs müssen generell geprüft werden, damit ihre ordnungsgemäße Funktion gewährleistet ist. Das ist insbesondere während der Entwicklung und Fertigung der ICs erforderlich. Im letzteren Fall werden die ICs normalerweise vor der Endanwendung geprüft. Während der Prüfung werden in den IC als zu prüfende Einheit (Device Under Test, DUT) verschiedene Signale eingegeben und seine Reaktionen darauf gemessen, verarbeitet und normalerweise mit einer erwarteten Reaktion eines guten Bauelements verglichen. Automatische Prüfapparaturen (ATE) führen diese Aufgaben üblicherweise nach einem speziell auf das Bauelement zugeschnittenen Programm aus. Beispiele für ATE sind die Produktfamilien der Halbleiterprüfsysteme Agilent 83000 und 93000 von Agilent Technologies, die z.B. unter http://www.ate.agilent.com/ste/products/intelligent test/SOC test/SOC Tech Oview.shtml beschrieben werden. Details zu diesen Gerätefamilien werden z.B. in den Patentdokumenten EP-A 859318, EP-A 864977, EP-A 886214, EP-A 882991, EP-A 1092983, US-A 5 499 248, US-A 5 453 995 beschrieben. Die Lehren dieser Dokumente werden hier durch Bezugnahme einbezogen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Weitere Aufgaben und viele der damit verbundenen Vorteile der vorliegenden Erfindung können leicht erfasst und besser verstanden werden unter Bezug auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen. Merkmale, die im Wesentlichen oder in ihrer Funktion gleich oder ähnlich sind, werden mit denselben Bezugsnummern bezeichnet.
  • 1 und 2 zeigen einen schematischen Querschnitt durch eine auf einer Kühlvorrichtung angebrachte Leiterplatte in verschiedenen Zuständen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Eine in 1 und 2 dargestellte elektronische Vorrichtung 1 gemäß der Erfindung umfasst mindestens eine vorzugsweise gedruckte Leiterplatte 2, die auf einer Kühlplatte 3 einer Kühlvorrichtung 4 angebracht ist. Die Vorrichtung 1 kann zum Beispiel eine Mikrochip-Prüfvorrichtung sein, die eine größere Anzahl von Leiterplatten 2 und Kühlplatten 3 umfasst. Die Kühlvorrichtung 4 arbeitet vorzugsweise mit einer Kühlflüssigkeit, z.B. Wasser, die durch Kühlkanäle 5 strömt.
  • Die gedruckte Leiterplatte 2 trägt mindestens einen, bei diesem Beispiel jedoch mindestens zwei Mikrochips 6 und 7, die jeweils eine elektronisch aktive Seite 8 und eine elektronisch passive Seite 9 aufweisen. Im vorliegenden Fall stellt die „elektronisch aktive Seite" die Außenseite desjenigen Teils der Mikrochips 6 und 7 dar, in welchem die hochintegrierten Schaltungen, Halbleiter, Transistoren usw. angeordnet sind, während die „elektronisch passive Seite" die Außenseite des anderen Teils der Mikrochips 6 und 7 darstellt, die ein Substrat bilden, welches die hochintegrierten Schaltungen, Halbleiter, Transistoren usw. trägt und normalerweise aus Keramik besteht. Im Allgemeinen bestehen die aktive Seite 8 und die passive Seite 9 der Mikrochips 6, 7 aus einem Stück. Die Mikrochips 6 und 7 erzeugen im Betrieb Wärme, die entsprechend der oben erwähnten Struktur am oder im elektronisch aktiven Teil oder der Seite 8 des entsprechenden Mikrochips 6, 7 entsteht und direkt zum elektronisch passiven Teil oder der Seite 9 übertragen wird, die mit der aktiven Seite 8 verbunden ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung sind die Mikrochips 6, 7 zwischen der gedruckten Leiterplatte 2 und der Kühlplatte 3 angeordnet und so auf der gedruckten Leiterplatte 2 montiert, dass ihre elektronisch aktiven Seiten 8 zur gedruckten Leiterplatte 2 hin zeigen, während ihre elektronisch passiven Seiten 9 zur Kühlplatte 3 hin zeigen.
  • Für jeden Mikrochip 6, 7 umfasst die Kühlplatte 3 eine Vertiefung 10 bzw. 11. Nach dem Anbringen der gedruckten Leiterplatte 2 auf der Kühlplatte 3 ragt jeder Mikrochip 6, 7 in die entsprechende Vertiefung 10, 11 hinein. Während der Fertigung der Mikrochips 6, 7 und der Leiterplatte 2 sind Fertigungstoleranzen unvermeidbar. Z.B. können zwischen der passiven Seite 9 des Mikrochips und der gedruckten Leiterplatte unterschiedliche Abstände entstehen. Auch die Vertiefungen 10, 11 können unterschiedlich tief sein. Folglich ergibt sich ein Spalt 12 zwischen der Kühlplatte 3 und dem Mikrochip 6, 7 oder zwischen der passiven Seite 9 des Mikrochips und einem Boden 13 der entsprechenden Vertiefung 10, 11. Dieser Spalt 12 beeinträchtigt die Wärmeübertragung von den Mikrochips 6, 7 zur Kühlplatte 3 und erzeugt einen störenden thermischen Widerstand in diesem Wärmeübertragungspfad. Um diesen störenden Spalt 12 zu schließen, wird zwischen den Mikrochips 6, 7 und der Kühlplatte 3 ein Wärmeleiter 14 angeordnet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart der vorliegenden Erfindung wird dieser Wärmeleiter aus einem knetbaren oder plastisch verformbaren und wärmeleitenden Material hergestellt, z.B. aus einer wärmeleitenden Knetmasse oder Plastilin.
  • Die gedruckte Leiterplatte 2 oder zumindest die Zone bzw. der Teil, die in 1 und 2 gezeigt sind, wird auf der Kühlplatte 3 mit Hilfe mindestens einer Andruckvorrichtung angebracht, welche mindestens ein Halterungsbauteil 16 und mindestens ein Federbauteil 17 umfasst. Bei dem in 1 und 2 dargestellten Beispiel weist die Andruckvorrichtung 15 zwei Federbauteile 17 auf, jeweils ein Federbauteil für jeden Mikrochip 6, 7. Das Halterungsbauteil 16 trägt die Federbauteile 17, ist fest auf der gedruckten Leiterplatte 2 angebracht, z.B. mittels einer Schraube 19, und in vorteilhafter Weise als Deckplatte 22 gebildet, welche die gedruckte Leiterplatte 2 bedeckt.
  • Die Andruckvorrichtung 15 ist so ausgelegt, dass sie eine lockere Befestigung der gedruckten Leiterplatte 2 auf der Kühlplatte 3 ermöglicht. Deshalb kann die gedruckte Leiterplatte 2 zwischen einer angehobenen Position gemäß 1 und einer abgesenkten Position gemäß 2 b bewegt werden.
  • Die Federbauteile 17 sind an einer Seite der gedruckten Leiterplatte 2 angebracht, die der Kühlplatte 3 abgewandt ist. Jedes Federbauteil 17 wird vom Halterungsbauteil 16 gehaltert und erzeugt eine vorgegebene Andruckkraft gemäß den Pfeilen 21, mit welcher das betreffende Federbauteil 17 gegen die gedruckte Leiterplatte 2 drückt. Folglich wird die gedruckte Leiterplatte 2 mit dieser (diesen) Andruckkraft (-kräften) 21 gegen die Kühlplatte 3 gedrückt.
  • Bei der Ausführungsart von 1 und 2 ist jedes Federbauteil 17 als integraler Bestandteil der Deckplatte 22 gebildet, d.h. die Federbauteile 17 und die Deckplatte 22 und somit das Halterungsbauteil 16 bilden ein Teil. Jedes Federbauteil 17 ist hier als biegsame Zunge 23 gebildet, die von der Deckplatte 22 ausgeht. Eine solche Zunge 23 kann durch Schneiden einer U-förmigen Rille 24 in die Deckplatte 22 hergestellt werden. Nach dem Schneiden müssen die Zungen 23 plastisch in Richtung der Andruckkraft 21 gebogen werden, damit sie die gewünschten Federeigenschaften erhalten. Bei einer anderen Ausführungsart können die Federbauteile 17 durch eine geeignet geformte Gießform mit einer entsprechend angepassten Form hergestellt werden.
  • Die Federbauteile 17 werden vorzugsweise so angeordnet, dass sie gegen die gedruckte Leiterplatte 2 drücken und deshalb ihre Andruckkräfte 21 zentrisch zum jeweiligen Mikrochip 6, 7 auf die gedruckte Leiterplatte 2 übertragen.
  • Die Andruckeinrichtung 15 kann auch ein Führungsbauteil 18 umfassen, das fest auf der gedruckten Leiterplatte 2 angebracht ist und im vorliegenden Beispiel die Form eines Zapfens hat. Das Führungsbauteil 18 bzw. der Zapfen weist ein Außenprofil auf, das zylindrisch sein kann und durch eine Öffnung 20 ragt. Diese Öffnung 20 befindet sich in der gedruckten Leiterplatte 2 und weist ein Innenprofil auf, das dem Außenprofil des Zapfens 18 entspricht. Somit weist die Öffnung 20 im vorliegenden Beispiel ein zylindrisches Innenprofil auf. Der Zapfen 18 erstreckt sich senkrecht zu den parallelen Ebenen der gedruckten Leiterplatte 2 und der Kühlplatte 3. Dadurch passt das Führungsbauteil 18 mit der gedruckten Leiterplatte 2 zusammen und erzeugt eine geführte Bewegung der gedruckten Leiterplatte 2 in Richtung der Andruckkräfte 21. Im vorliegenden Beispiel ist das Führungsbauteil 18 in das Halterungsbauteil 16 integriert, d.h., das Führungsbauteil 18 und das Halterungsbauteil 16 sind in einem Stück hergestellt. Somit ist das Führungsbauteil 18 über das Halterungsbauteil 16 fest auf der Kühlplatte 3 angebracht.
  • Die angehobene oder Anfangsposition gemäß 1 stellt einen Zustand unmittelbar nach dem Befestigen des Halterungsbauteils 16 auf der Kühlplatte 3, z.B. mittels der Schraube 19, dar. In diesem Zustand zeigt der Wärmeleiter 14 ungefähr seine Anfangsform. Das Befestigen der gedruckten Leiterplatte 2 auf der Kühlplatte 3 ist damit beendet, obwohl die gedruckte Leiterplatte 2 ihre abgesenkte oder Endposition gemäß 2 nicht erreicht hat. Das Absenken der gedruckten Leiterplatte 2 wird durch die Andruckkräfte 21 mit Hilfe der Andruckvorrichtung 15 erreicht. Diese Andruckkräfte 21 sind so bemessen, dass der Wärmeleiter 14 zusammengedrückt und plastisch verformt oder geknetet wird, während unzulässig starke Spannungen in der gedruckten Leiterplatte 2 vermieden werden können. Nach einer bestimmten Zeitspanne nimmt die gedruckte Leiterplatte 2 ihre Endposition gemäß 2 ein. Diese Endposition ist durch einen Anschlag auf einer Fläche 25 der Kühlplatte 3 definiert, gegen den die gedruckte Leiterplatte 2 stößt, wenn sie ihre abgesenkte Position erreicht. In der Endposition ist der Wärmeleiter 14 so zusammengedrückt, dass er den Spalt 12 ausfüllt. Dadurch entsteht ein sehr kurzer und direkter Wärmeübertragungsweg, der die Kühlwirkung verbessert. Von besonderer Bedeutung ist in diesem Zusammenhang, dass der knetbare Wärmeleiter 14 den Spalt 12 unabhängig von dessen Breite schließt. Daher kann trotz der oben erwähnten Fertigungstoleranzen ein sehr wirksamer thermischer Kontakt zwischen den Mikrochips 6, 7 und der Kühlfläche 3 hergestellt werden.

Claims (12)

  1. Elektronische Vorrichtung, vorzugsweise eine Mikrochip-Prüfvorrichtung, welche Folgendes umfasst: eine Leiterplatte (2) mit mindestens einem Mikrochip (6, 7), und eine Kühlvorrichtung (4) zum Kühlen einer Seite (9) des Mikrochips (6, 7), welche der Kühlvorrichtung (4) zugewandt ist, und einen in einem Spalt zwischen dem Mikrochip (6, 7) und der Kühlvorrichtung (4) angeordneten Wärmeleiter (14) zum Bereitstellen eines Thermokontakts zwischen der Kühlvorrichtung (4) und der einen der Kühlvorrichtung (4) zugewandten Seite (9) des Mikrochips (6, 7), wobei der Thermokontakt (14) ein knetbares und wärmeleitendes Material umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (2) zumindest in einem Bereich, welcher den Mikrochip (6, 7) trägt, beweglich gegen die Kühlvorrichtung (4) gedrückt wird, und dass eine Andruckvorrichtung (15) so bereitgestellt wird, dass die Leiterplatte (2) zumindest in einem Bereich, welcher den Mikrochip (6, 7) trägt, gegen die Kühlvorrichtung (4) gedrückt wird, sodass der Wärmeleiter verformt wird und sich an den Spalt anpasst, wobei die Andruckvorrichtung (15) mindestens ein Federbauteil (17) und mindestens ein Halterungsbauteil (16) umfasst, wobei das Halterungsbauteil (16) an der Kühlvorrichtung (4) fest angebracht ist und das Federbauteil (17) haltert, welches die Leiterplatte (2) mit einer vorgegebenen Andruckkraft (21) gegen die Kühlvorrichtung (4) drückt.
  2. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher: der Mikrochip (6, 7) eine elektronisch aktive Seite (8) und eine elektronisch passive Seite (9) aufweist, der Mikrochip (6, 7) so an der Leiterplatte (2) angebracht ist, dass seine aktive Seite (8) der Leiterplatte (2) und seine passive Seite (9) der Kühlvorrichtung (4) zugewandt ist, die Kühlvorrichtung (4) für eine Kühlung der passiven Seite (9) sorgt.
  3. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der obigen Ansprüche, bei welcher die Kühlvorrichtung (4) mit einer Aufnahme (10, 11) versehen ist, in welche der Mikrochip (6, 7) ragt.
  4. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Andruckvorrichtung (15) Folgendes umfasst: ein fest an der Kühlvorrichtung (4) angebrachtes und mit der Leiterplatte (2) zusammen wirkendes Führungsbauteil (18), welches mindestens in dem den Mikrochip (6, 7) tragenden Bereich eine geführte Bewegung der Leiterplatte (2) gegenüber der Kühlvorrichtung (4) bewirkt.
  5. Elektronisch Vorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher das Führungsbauteil (18) mindestens eines der folgenden Merkmale umfasst: dass das Führungsbauteil (18) mindestens in dem den Mikrochip (6, 7) tragenden Bereich eine geführte Bewegung der Leiterplatte (2) senkrecht zu den parallelen Ebenen der Leiterplatte (2) und der Kühlvorrichtung (4) bewirkt; dass das Führungsbauteil mindestens einen Zapfen (18) umfasst, der ein Außenprofil, das durch eine in der Leiterplatte (2) erzeugte Öffnung (20) ragt, und ein dem Außenprofil des Zapfens (18) entsprechendes Innenprofil aufweist; und dass das Führungsbauteil (18) in das Halterungsbauteil (16) integriert ist.
  6. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, welche mindestens eines der folgenden Merkmale umfasst: dass das Halterungsbauteil (16) als Deckplatte (22) gebildet ist, welche die Leiterplatte (2) bedeckt; dass das Federbauteil (17) in die Deckplatte (22) integriert ist; dass das Federbauteil (17) als biegsame Zunge (23) gebildet wird, indem eine U-förmige Rille (24) in die Deckplatte (22) geschnitten und diese durch plastische Verformung in die Richtung der Andruckkraft (21) gebogen wird; dass das Federbauteil (17) so angeordnet ist, dass die Andruckkraft (21) an einer der Kühlvorrichtung (4) abgewandten Seite auf die Leiterplatte (2) einwirkt; dass das Federbauteil (17) dazu dient, die Andruckkraft (21) zentrisch zum Mikrochip (6, 7) auf die Leiterplatte (2) einwirken zu lassen.
  7. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der obigen Ansprüche, bei welcher eine Gegenfläche (25) bereitgestellt wird, um eine vorgegebene Endposition der Leiterplatte (2) bezüglich der Kühlvorrichtung (4) zu definieren.
  8. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 2 oder einem der obigen Ansprüche, welche mindestens eines der folgenden Merkmale umfasst; dass die elektronisch aktive Seite (8) Kontakte zum elektronischen Verbinden des Mikrochips (6, 7) umfasst und die elektronisch passive Seite (9) keine Kontakte zum Verbinden des Mikrochips (6, 7) aufweist; und dass die elektronisch aktive Seite (8) diejenige Seite des Mikrochips (6, 7) darstellt, auf welcher in eine Seite eines Halbleitersubstrats elektronische Schaltungen integriert worden sind, während die elektronisch passive Seite (9) der elektronisch aktiven Seite (8) gegenüber liegt und im Wesentlichen das Halbleitersubstrat darstellt.
  9. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der obigen Ansprüche, bei welcher die Wärmeleitfähigkeit des Wärmeleiters (14) in einem Bereich zwischen 0,1 und 10 W/mK und vorzugsweise zwischen 1 und 5 W/mK liegt.
  10. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der obigen Ansprüche, bei welcher die elektronische Vorrichtung eine automatische Prüfapparatur zum Prüfen oder Ausmessen einer integrierten Schaltung ist.
  11. Verfahren, welches die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines Leiterplatte (2), mit mindestens einem Mikrochip (6, 7), dessen eine Seite der Leiterplatte (2) und dessen andere Seite einer Kühlvorrichtung (4) zugewandt ist, Bereitstellen der Kühlvorrichtung (4) zum Kühlen der einen Seite (9) des Mikrochips (6, 7), welche der Kühlvorrichtung (4) zugewandt ist, Anordnen eines knetbaren und wärmeleitenden Materials (14) in einem Spalt zwischen der Kühlvorrichtung (4) und der der Kühlvorrichtung (4) zugewandeten einen Seite (9) des Mikrochips (6, 7), gekennzeichnet durch das bewegliche Anbringen der Leiterplatte an der Kühlvorrichtung (4) zumindest in einem Bereich, welcher den Mikrochip trägt, und das Andrücken der Leiterplatte (2) gegen die Kühlvorrichtung (4) zumindest in einem Bereich, welcher den Mikrochip trägt, durch Andrücken mindestens eines Federbauteils (17), das durch mindestens ein Halterungsbauteil (16) gehaltert wird, welches wiederum fest an der Kühlvorrichtung (4) angebracht ist, mit einer vorgegebenen Andruckkraft (21) in der Weise, dass der Wärmeleiter verformt wird und sich an den Spalt anpasst.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, welches ferner den folgenden Schritt umfasst: Anbringen des Mikrochips (6, 7) auf der Leiterplatte (2) in der Weise, dass seine aktive Seite (7) der Leiterplatte (2) und seine passive Seite (9) der Kühlvorrichtung (4) zugewandt ist, damit die Kühlvorrichtung (4) eine Kühlung der passiven Seite (9) bewirkt.
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Publications (2)

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DE (1) DE60209423T2 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007049035A1 (de) 2007-10-11 2009-04-23 GE Fanuc Intelligent Platforms Embedded Systems, Inc. (n.d.Ges.d. Staates Delaware) Chipkühlvorrichtung mit Keilelement
DE102007052397A1 (de) 2007-10-31 2009-05-07 GE Fanuc Intelligent Platforms Embedded Systems, Inc. (n.d.Ges.d. Staates Delaware) Kühlvorrichtung zur verbesserten thermischen Kontaktierung zwischen Halbleiterchip und Kühlkörper
DE102014106570A1 (de) * 2014-05-09 2015-11-12 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul mit Schalteinrichtung und Anordnung hiermit

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6636062B2 (en) * 2001-04-10 2003-10-21 Delta Design, Inc. Temperature control device for an electronic component
GB0308305D0 (en) * 2003-04-10 2003-05-14 Hewlett Packard Development Co Digital message encryption and authentication
JP2004348650A (ja) * 2003-05-26 2004-12-09 Toshiba Corp 電子機器
EP1508916B1 (de) * 2003-08-07 2008-03-05 Harman Becker Automotive Systems GmbH Vorrichtung zur Kühlung von Halbleiterbauteilen auf Leiterplatten
JP4387777B2 (ja) * 2003-11-28 2009-12-24 株式会社東芝 電子機器
JP4182430B2 (ja) * 2003-11-28 2008-11-19 オムロン株式会社 送信機
US7068510B2 (en) * 2003-12-04 2006-06-27 International Business Machines Corporation Dissipating heat reliably in computer systems
JP4234635B2 (ja) * 2004-04-28 2009-03-04 株式会社東芝 電子機器
JP2005315158A (ja) * 2004-04-28 2005-11-10 Toshiba Corp ポンプ、冷却装置、および電子機器
JP2005317796A (ja) * 2004-04-28 2005-11-10 Toshiba Corp ポンプ、冷却装置および電子機器
JP2005317797A (ja) * 2004-04-28 2005-11-10 Toshiba Corp ポンプ、電子機器および冷却装置
JP2005315156A (ja) * 2004-04-28 2005-11-10 Toshiba Corp ポンプおよびポンプを備える電子機器
JP4343032B2 (ja) * 2004-05-31 2009-10-14 株式会社東芝 冷却構造および投射型画像表示装置
JP2005344562A (ja) * 2004-06-01 2005-12-15 Toshiba Corp ポンプ、冷却装置および冷却装置を有する電子機器
JP4715231B2 (ja) * 2005-02-22 2011-07-06 日本電気株式会社 ヒートシンクの実装構造
US20070076377A1 (en) * 2005-10-03 2007-04-05 Matteo Gravina Bi-Polar Thermal Managment
JP4992287B2 (ja) * 2006-04-28 2012-08-08 日本電産株式会社 モータ
US7460371B2 (en) * 2006-05-25 2008-12-02 Agilent Technologies, Inc. Wiffle tree components, cooling systems, and methods of attaching a printed circuit board to a heat sink
US7782622B1 (en) * 2006-10-04 2010-08-24 Nvidia Corporation Attachment apparatus for electronic boards
US7957623B2 (en) * 2008-09-19 2011-06-07 Pyrophotonics Lasers Inc. Deformable thermal pads for optical fibers
US8891235B2 (en) * 2012-06-29 2014-11-18 Intel Corporation Thermal interface for multi-chip packages
US10462274B2 (en) 2015-12-26 2019-10-29 Intel Corporation Adjustable air gap for mobile devices

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3356904A (en) * 1966-12-07 1967-12-05 Rlf Ind Inc Heat dissipating arrangement for electrical components
US5089936A (en) * 1988-09-09 1992-02-18 Hitachi, Ltd. Semiconductor module
CA2002213C (en) * 1988-11-10 1999-03-30 Iwona Turlik High performance integrated circuit chip package and method of making same
US5190097A (en) * 1992-06-08 1993-03-02 Chrysler Corp Integrated clamping device for component heatsinking
WO1994029901A1 (de) * 1993-06-07 1994-12-22 Melcher Ag Befestigungsvorrichtung für halbleiter-schaltelemente
US5552961A (en) * 1995-05-18 1996-09-03 Northern Telecom Limited Electronic unit
US5735340A (en) * 1996-05-15 1998-04-07 Silicon Graphics, Inc. Heat sink with integral attachment mechanism
US5757621A (en) * 1996-06-06 1998-05-26 Lucent Technologies Inc. Heat sink assembly employing spring-loaded standoffs
US6046905A (en) * 1996-09-30 2000-04-04 Intel Corporation Dual spring clip attachment mechanism for controlled pressure interface thermal solution on processor cartridges
US5883782A (en) * 1997-03-05 1999-03-16 Intel Corporation Apparatus for attaching a heat sink to a PCB mounted semiconductor package
US5960535A (en) * 1997-10-28 1999-10-05 Hewlett-Packard Company Heat conductive substrate press-mounted in PC board hole for transferring heat from IC to heat sink
US6275381B1 (en) * 1998-12-10 2001-08-14 International Business Machines Corporation Thermal paste preforms as a heat transfer media between a chip and a heat sink and method thereof
US6154365A (en) * 1999-02-26 2000-11-28 Intel Corporation Spring fixture that attaches a heat sink to a substrate for multiple cycle assembly/disassembly
JP2001110966A (ja) * 1999-10-12 2001-04-20 Showa Alum Corp 電子機器用放熱装置
US6504243B1 (en) * 2000-04-07 2003-01-07 Advanced Micro Devices, Inc. Removable heat transfer apparatus for a pin grid array (PGA) device, and associated installation and removal methods
US6459582B1 (en) * 2000-07-19 2002-10-01 Fujitsu Limited Heatsink apparatus for de-coupling clamping forces on an integrated circuit package
US6469893B1 (en) * 2000-09-29 2002-10-22 Intel Corporation Direct heatpipe attachment to die using center point loading
US6545352B1 (en) * 2002-02-15 2003-04-08 Ericsson Inc. Assembly for mounting power semiconductive modules to heat dissipators

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007049035A1 (de) 2007-10-11 2009-04-23 GE Fanuc Intelligent Platforms Embedded Systems, Inc. (n.d.Ges.d. Staates Delaware) Chipkühlvorrichtung mit Keilelement
DE102007049035B4 (de) * 2007-10-11 2011-01-13 GE Fanuc Intelligent Platforms Embedded Systems, Inc. (n.d.Ges.d. Staates Delaware) Chipkühlvorrichtung mit Keilelement
US8662155B2 (en) 2007-10-11 2014-03-04 GE Intelligent Platforms Embedded Systems, Inc. Chip cooling device having wedge element
DE102007052397A1 (de) 2007-10-31 2009-05-07 GE Fanuc Intelligent Platforms Embedded Systems, Inc. (n.d.Ges.d. Staates Delaware) Kühlvorrichtung zur verbesserten thermischen Kontaktierung zwischen Halbleiterchip und Kühlkörper
DE102007052397B4 (de) * 2007-10-31 2009-09-24 GE Fanuc Intelligent Platforms Embedded Systems, Inc. (n.d.Ges.d. Staates Delaware) Kühlanordnung zur thermischen Kontaktierung zwischen elektronischem Bauelement und Kühlkörper
DE102014106570A1 (de) * 2014-05-09 2015-11-12 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul mit Schalteinrichtung und Anordnung hiermit
DE102014106570B4 (de) * 2014-05-09 2016-03-31 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul mit Schalteinrichtung und Anordnung hiermit
US9627343B2 (en) 2014-05-09 2017-04-18 Semikron Elektronik Gmbh & Co., Kg Power semiconductor module with switching device and assembly

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