FR2703511A1 - Ensemble formant circuit intégré et élément conducteur de chaleur à métal liquide destiné à celui-ci et procédé de fabrication. - Google Patents

Ensemble formant circuit intégré et élément conducteur de chaleur à métal liquide destiné à celui-ci et procédé de fabrication. Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un ensemble (10) formant circuit intégré comportant une puce (11) de circuit intégré, un substrat (12) qui supporte la puce, et un mécanisme de conduction de chaleur (15, 13, 14) qui est relié à la puce (11) et qui assure un trajet pour conduire la chaleur provenant de la puce vers un milieu fluide. Le mécanisme de conduction de chaleur comporte un corps adapté (15), ayant des vides traversants microscopiques, qui est agencé dans un espace (G) situé dans le trajet conducteur de chaleur et le remplit et un alliage métallique liquide qui est absorbé par les vides microscopiques du corps adapté et les remplit partiellement. Du fait de la présence d'alliage métallique liquide, la conductibilité thermique du corps est élevée. Du fait que les vides du corps sont partiellement remplis à l'aide d'alliage métallique liquide, le corps peut être comprimé, dans le cas de variations de dimension à l'intérieur de l'ensemble (10) formant circuit intégré sans chasser l'alliage. L'invention concerne aussi le corps adapté (15) et des procédés de fabrication du corps adapté (15).

Description

i La présente invention concerne des mécanismes conducteurs de chaleur, et
plus particulièrement, concerne de tels mécanismes situés dans des ensembles formant circuit intégré, qui extraient la chaleur des puces du circuit
intégré qui s'y trouvent.
Dans la technique antérieure, on sait qu'une puce de circuit intégré engendre de la chaleur lorsque la puce est en fonctionnement Ainsi apparaît le problème de savoir comment empêcher la température de la puce de dépasser un certain niveau maximum auquel la puce commence à se dégrader au niveau de sa
fiabilité ou de sa performance.
Pour résoudre le problème ci-dessus, divers mécanismes destinés à extraire la chaleur provenant de la puce du circuit intégré ont été décrits Pour des mécanismes généraux d'arrière-plan technologique, on peut se reporter par exemple au brevet US 4 791 983 au nom de E Nicol et G Adrian, intitulé "Ensemble de refroidissement liquide auto- aligné" (Self Aligned Liquid-Cooling Assembly) ou au brevet US 4 879 629 au nom de J Tustaniwskyj, et K Halkola intitulé "Module à Circuit Intégré à Plusieurs Puces Refroidies par un Liquide Comportant un Elément Adapté sans Soudure pour Fonctionner sans Fuite" (Liquid Cooled Multi-chip Integrated Circuit Module Incorporating A Seamless Compliant Member For
Leakproof Operation).
Maintenant, dans chaque mécanisme qui extrait la chaleur d'une puce de circuit intégré, la chaleur s'écoule depuis la puce le long d'un trajet de conduction
thermique soit vers l'air environnant soit vers un liquide de refroidissement.
Egalement, le trajet de conduction thermique comporte un ou plusieurs joints situés
entre différents composants, qui peuvent être soudés ou en appui l'un contre l'autre.
Dans le cas o tous les joints sont soudés, la tâche consistant à enlever l'ensemble formant circuit intégré afin de remplacer une puce défectueuse est rendue difficile D'autre part, dans le cas o un ou plusieurs joints sont comprimés, la
conductibilité thermique à travers ceux-ci est réduite.
Pour résoudre le problème ci-dessus, deux matériaux connus respectivement en tant que "graisse thermique" et "pâte métallique liquide" ont été développés Ces matériaux sont placés dans le joint pour remplir tout vide qui pourrait s'y trouver, et ils sont décrits dans le brevet US 5 056 706 au nom de T. Dolbear, C Mackay, et R Nelson intitulé "Pâte Métallique Liquide Pour Connexions Thermiques Et Electriques" (Liquid Metal Paste For Thermal And Electrical Connections). Cependant, un inconvénient de la graisse thermique est que sa conductibilité thermique, par comparaison avec la conductibilité thermique d'un métal liquide, est relativement faible (voir la colonne 2, lignes 24 à 29 du brevet 5
056 706).
Egalement, un inconvénient de la pâte métallique liquide est que pour la plupart des compositions formant pâte la viscosité est si faible que la pâte ne maintient pas sa forme En conséquence, une barrière séparée doit être agencée dans l'ensemble formant circuit intégré pour empêcher la pâte de s'étaler Cette barrière est représentée dans le brevet 5 056 706 au niveau de la référence numérique 24 sur la
figure 2 et de la référence numérique 26 sur la figure 3.
Pour augmenter la viscosité de la pâte, les parties relatives des matériaux constituants peuvent être modifiées Cependant, lorsque la pâte est rendue plus épaisse, l'amplitude sur laquelle elle remplit les vides existants dans le joint
diminue, et ainsi la conductibilité thermique à travers le joint diminue.
Par exemple, la figure 5 du brevet 5 056 706 représente un diagramme de phase d'une pâte métallique liquide qui est un mélange de AI et Ga, et la colonne 8, lignes 44 à 47, indique que "tout mélange de AI et Ga indiqué entre les lignes 30 et 32 au niveau des températures impliquées restera une pâte et sera adaptée pour les applications décrites ici" Cependant, un mélange situé au niveau d'une extrémité correspondant à 65 % de Ga et 35 % de AI est pratiquement liquide, (ce qui nécessite une barrière séparée pour la maintenir en position), et un mélange constitué au niveau de l'autre extrémité de 1 % de Ga et 99 % de AI est pratiquement solide (trop
épais pour remplir les vides ou les espaces existant dans un joint).
En outre, même si la pâte métallique liquide a une viscosité idéale, elle nécessite souvent encore une barrière physique de séparation pour la maintenir en position Ceci apparaît lorsque la largeur de l'espace que la pâte remplit varie de manière importante du fait des tolérances de dimension Dans ce cas, une partie de la pâte peut être chassée de l'espace et entraîner un court-circuit ou un autre défaut de l'ensemble. En conséquence, le but principal de la présente invention consiste à fournir un ensemble formant circuit intégré dans lequel les problèmes ci-dessus sont surmontés. Selon la présente invention, un ensemble formant circuit intégré est constitué d'une puce de circuit intégré, d'un substrat qui supporte la puce, et d'un mécanisme de conduction de chaleur qui est relié à la puce et qui assure un trajet destiné à conduire la chaleur provenant de la puce vers un milieu fluide Egalement, ce mécanisme de conduction de chaleur comporte en outre a) un corps adapté, comportant des vides microscopiques traversants, qui est agencé dans un espace existant dans le trajet conduisant la chaleur et remplit cet espace, et b) un alliage métallique liquide qui est absorbé dans les vides microscopiques du corps adapté et
les remplit partiellement.
Dans un premier mode de réalisation particulier, le corps adapté est continu et poreux, et l'alliage métallique liquide adhère aux surfaces mais ne remplit pas la plupart des pores Dans un autre mode particulier de réalisation, le corps adapté est un tamis constitué de plusieurs fibres agencées selon des intervalles, et
l'alliage métallique liquide adhère aux surfaces mais ne remplit pas les mailles.
Du fait de la présence de l'alliage métallique liquide, la conductibilité thermique à travers le corps est élevée Aussi, du fait que les vides existant dans le corps ne sont remplis que partiellement à l'aide d'alliage métallique liquide, le corps peut être comprimé en modifiant sa dimension à l'intérieur de l'ensemble formant circuit intégré sans chasser l'alliage métallique liquide qui y est maintenu En conséquence, on élimine la nécessité d'avoir une barrière séparée pour l'alliage
métallique liquide situé à l'intérieur de l'ensemble formant circuit intégré.
On va maintenant décrire plusieurs modes préférés de réalisation de la présente invention, ainsi que leurs caractéristiques et leurs procédés de fabrication, à titre d'exemple uniquement, en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective à échelle à peu près réelle d'un ensemble formant circuit intégré qui constitue un premier mode de réalisation préféré de la présente invention, la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne 2-2 de la figure 1, à échelle nettement plus grande, du mode de réalisation de la figure 1, la figure 3 représente la structure microscopique d'un élément spongieux adapté, inclus dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, les figures 4 A à 4 F constituent un ensemble de croquis et de microphotographies qui, réunis, représentent les étapes d'un procédé préféré de fabrication du mode de réalisation des figures 1 à 3, la figure 5 est une vue en coupe d'un ensemble formant circuit intégré qui constitue un deuxième mode préféré de réalisation de la présente invention, la figure 6 est une vue en coupe d'un ensemble formant circuit intégré qui constitue un troisième mode de réalisation préféré de la présente invention, et la figure 7 représente la structure microscopique d'un corps spongieux adapté, qui est une variante du corps spongieux adapté de la figure 3, situé
dans les ensembles formant circuit intégré des figures 2, 5 et 6.
En se reportant maintenant aux figures 1, 2 et 3, on va décrire les détails d'un ensemble 10 formant circuit intégré qui est structuré en tant que premier mode préféré de réalisation de la présente invention Cet ensemble 10 formant circuit intégré comporte une puce 11 de circuit intégré ayant des bornes I la d'entrée et de sortie, un substrat 12 en céramique ayant des bornes 12 a d'entrée et de sortie, un couvercle 13, un dissipateur de chaleur 14, et un élément adapté spongieux 15 qui est
agencé entre la puce 11 et le couvercle 14.
Chacune des bornes i la de la puce est une bosse de soudure qui est soudée sur une plage de connexion pour signal (non représentée) située sur la surface supérieure du substrat 12; et chaque borne 12 a du substrat est une aiguille métallique qui est brasée sur une plage de connexion pour signal (non représentée) située sur la surface inférieure du substrat 12 De manière analogue, le couvercle 13 est fixé par une soudure ou de la résine époxy 13 a sur le substrat 12, et le dissipateur de chaleur 14 est fixé sur le couvercle 13 par une soudure ou à l'aide d'une résine époxy thermiquement conductrice Par comparaison, l'élément 15 est maintenu en position
simplement en étant coincé entre la puce 11 et le couvercle 13.
A l'intérieur de la puce 11 existent des milliers de circuits électroniques microscopiques (non représentés) qui peuvent être de tout type, tels que des circuits logiques numériques Les signaux électriques et l'énergie sont envoyés à ces circuits et reçus à partir de ces derniers par l'intermédiaire de lignes pour signaux qui s'étendent à travers le substrat 12 et relient les bornes 1 la de la puce aux bornes 12 a du substrat Une telle ligne pour signaux est indiquée à titre
d'exemple par la référence numérique 12 b.
Lorsque les circuits situés sur la puce 11 émettent et reçoivent des signaux, comme décrit ci-dessus, la puce 11 engendre de la chaleur Et la fonction principale qui est réalisée en combinaison par les composants 13, 14 et 15 consiste à fournir un mécanisme de conduction de la chaleur très efficace qui extrait la chaleur
de la puce 11.
Maintenant, pour que le trajet de conduction de la chaleur à travers les composants 13, 14 et 15 ait une conductibilité thermique élevée, il est critique que l'espace G existant entre la puce 11 et le couvercle 13 soit complètement rempli par
l'élément 15, et que cet élément 15 lui-même ait une conductibilité thermique élevée.
Ces deux impératifs sont satisfaits conformément à la présente invention en fournissant un élément 15 ayant une structure microscopique telle que représentée
sur la figure 3.
La référence alphanumérique 15 a de la figure 3 indique un corps spongieux poreux, et la référence alphanumérique I 5 b indique un revêtement d'alliage métallique liquide situé sur la surface des pores du corps 15 a Ces pores, ainsi que l'alliage métallique liquide 15 b sont agencés à travers le corps 15 a, et ainsi le métal liquide assure un trajet conducteur de la chaleur qui est continu à travers le
corps.
Un exemple de deux matériaux spécifiques qui ont été utilisés par les présents inventeurs pour construire et tester le corps spongieux poreux 15 a muni de l'alliage métallique liquide 15 b sont respectivement une mousse de polyuréthanne et Ga, In, Sn, Zn ( 61 %, 25 %, 13 %, 1 %) Des microphotos de ce mode de réalisation vont être décrites brièvement en référence aux figures 4 C, 4 D et 4 F. Une caractéristique importante de l'élément 15 décrit ci-dessus est qu'il a une conductibilité thermique élevée Ceci est réalisé même si la conductibilité thermique du corps poreux i 5 a en lui-même est faible, du fait que la conductibilité thermique du métal liquide 15 b est élevée En tant qu'exemple numérique typique, les conductibilités thermiques des références 15 a, 15 b et 15 sont respectivement 0,01 wattlmètre-degré C, 30 à 100 watts/mètre-degré C, et 5 à 20 watts/mètre-degré C. Une autre caractéristique importante de l'élément 15 est que du fait de son corps spongieux 15 a, il s'accommode aux variations de largeur de l'espace G existant entre la puce 1 1 et le couvercle 13 Ceci est important lorsque l'ensemble 10 formant circuit intégré est produit en masse du fait que dans ce cas, des tolérances différentes de dimension aboutiront à faire varier les largeurs de l'espace G d'un ensemble à un autre Et, si ces tolérances en dimension entraînent qu'il existe un film d'air entre le métal liquide 15 b et le couvercle 13, la conductibilité thermique de la puce 11 vers le dissipateur de chaleur 14 sera fortement diminuée. Un exemple numérique de type de tolérances auxquelles l'élément 15 s'adapte est le suivant: variations de planéité de la surface supérieure du substrat 12 de 0,5 mm pour 25,4 mm ( 2 mils par pouce), des variations en hauteur de la liaison
13 a avec le couvercle de 0,5 mm; des variations de hauteur du couvercle 13 lui-
même de + 0,75 mm lorsque le couvercle est formé par estampage, et des variations d'épaisseur de puce de + 0,025 mm ( 1 mil) Ces tolérances de dimension, pour un substrat ayant une longueur d'environ 5 cm ( 2 pouces) donnent naissance à une
variation de largeur d'espace de + 0,254 mm ( 10 mils).
Une autre caractéristique importante obtenue par l'élément 15 est qu'il élimine la nécessité d'avoir une barrière physique de séparation agencée autour du périmètre de la surface supérieure de la puce 11 afin de maintenir l'alliage métallique liquide 15 b en position Cette caractéristique est obtenue du fait que l'alliage métallique liquide 15 b est maintenu en position par la tension superficielle élevée de l'alliage métallique liquide, et par les forces d'adhésion existant entre l'alliage métallique liquide et les surfaces du corps poreux 1 Sa Egalement, puisque l'alliage métallique liquide 15 b ne remplit pas complètement les pores, le corps poreux 15 a peut être comprimé pour s'adapter à des variations de l'espace G sans entraîner
l'alliage métallique liquide 15 a à être chassé.
De manière analogue, l'élément 15 élimine la nécessité d'agencer dans le couvercle 13 un trou de remplissage quelconque à travers lequel l'alliage métallique liquide peut pénétrer derrière la barrière, et élimine aussi l'étape
consistant à faire entrer le métal liquide et à reboucher ensuite le trou de remplissage.
En se reportant maintenant aux figures 4 A à 4 F, un procédé préféré de fabrication de l'élément 15 sera décrit Pour commencer ce procédé, un bac 20 d'alliage métallique liquide 15 b est fourni comme représenté sur la figure 4 A. Ensuite, le corps poreux spongieux 15 a est placé dans le bac 20 et agité dans l'alliage métallique liquide 15 b comme représenté sur la figure 4 B Du fait de l'étape représentée à la figure 4 B, le corps poreux spongieux i 5 a devient saturé en alliage métallique liquide 15 b Ceci peut être vu en comparant les microphotographies des figures 4 C et 4 D qui représentent respectivement le corps poreux spongieux avant
( 1 Sa) et après ( 1 Sa') qu'il ait été plongé dans l'alliage métallique liquide 15 b.
Après ceci, comme représenté sur la figure 4 E, le corps poreux saturé a' passe à travers une paire de rouleaux 21 qui chassent une partie de l'alliage métallique liquide 15 b du corps poreux f en résulte que seules les surfaces de pratiquement tous les pores restent recouvertes d'alliage métallique liquide 15 b Ceci peut être vu sur la microphotographie de la figure 4 F dans laquelle la référence 15 est la même que celle qui a été décrite précédemment en référence à l'ensemble 10
formant circuit intégré de la figure 2.
Un mode préféré de réalisation de la présente invention, ainsi qu'un procédé préféré de fabrication de ce mode de réalisation, vont maintenant être décrits en détail En plus, cependant, de nombreux changements et de nombreuses modifications peuvent être réalisés concernant ces détails, sans sortir de la nature et
de l'esprit de la présente invention.
Par exemple, un autre ensemble 30 formant circuit intégré qui constitue un deuxième mode de réalisation de la présente invention est représenté sur la figure 5 Cet ensemble 30 formant circuit intégré comporte une puce 31 de circuit intégré, des bornes 3 la d'entrée et de sortie reliées à des fils, un couvercle 33, un dissipateur de chaleur 34, un dispositif de retenue 35 et un élément 36 spongieux
adapté qui est situé entre le substrat 32 et le dissipateur de chaleur 34.
La puce 31 est soudée sur le substrat 32, et le couvercle 33 est aussi soudé sur le substrat 32 Par comparaison, le dissipateur de chaleur 34 et l'élément 36 spongieux adapté sont maintenus en position par le dispositif de retenue 35 qui agit
comme un ressort qui comprime ensemble tous les composants 32, 34 et 36.
Dans l'ensemble 30 formant circuit intégré, l'élément 36 spongieux adapté a la même structure et est réalisé par le même procédé que l'élément 15 décrit précédemment En conséquence, l'ensemble 30 formant circuit intégré comporte toutes les caractéristiques qui ont été décrites précédemment en référence à l'élément 15. Ensuite, en référence à la figure 6, encore un autre ensemble 40 formant circuit intégré, qui constitue un troisième mode de réalisation de la présente invention, va être décrit Cet ensemble 40 formant circuit intégré comporte deux puces 41 et 42 de circuit intégré comportant des bosses de soudure 41 a et 42 a destinées à constituer des bornes d'entrée et de sortie, un substrat 43 en céramique ayant des doigts 43 a destinés à constituer des bornes d'entrée et de sortie, un conduit 44 qui transporte un liquide de refroidissement 45 (tel que de l'eau), un dispositif de retenue 46, et un élément 47 spongieux adapté qui est agencé entre le conduit 44 et
les puces 41 et 42.
Chacune des puces 41 et 42 est soudée via leurs bosses de soudure 41 a et 42 a sur des plages pour signaux (non représentées) situées sur le substrat 43, et le dispositif de retenue 46 est aussi soudé sur le substrat 43 ou fixé par résine époxy sur ce dernier L'élément 47 est maintenu au niveau de points à l'aide d'un adhésif 48 tel qu'un ruban adhésif double-face, sur le conduit 44 Puisque la surface des points d'adhésion 48 est très petite par rapport à la surface superficielle supérieure des puces 41 et 42, un abaissement quelconque de la conductibilité thermique à travers l'élément 47 est négligeable Enfin, le conduit 44 et l'élément 47 sont maintenus en position par le dispositif de retenue 46 qui comprime l'élément 47 contre les puces
41 et 42.
Dans cet ensemble 40 formant circuit intégré, l'élément 47 a la même structure et est réalisé par le même procédé que l'élément 15 des figures 2 à 4 F, et donc, l'ensemble 40 formant circuit intégré a toutes les caractéristiques qui ont été
décrites en référence à l'élément 15.
En considérant maintenant la figure 7, celle-ci représente la structure microscopique d'un élément 50 qui est une variante de mode de réalisation des éléments 15, 36 et 47 décrits précédemment Comme représenté sur la figure 7, l'élément 50 est structuré comme un tamis de plusieurs fibres 50 a entrelacées, et ces fibres sont recouvertes d'un alliage métallique liquide 50 b Un exemple de deux matériaux spécifiques qui ont été utilisés par les présents inventeurs pour construire réellement le tamis fibreux 50 a ainsi que l'alliage métallique liquide sont
respectivement la cellulose et Ga, Sn, Zn ( 82 %, 12 %, 6 %).
Dans l'élément 50, l'alliage métallique liquide 50 b est à nouveau maintenu sur le tamis fibreux 50 a par la tension superficielle élevée de l'alliage métallique liquide, et par les forces d'adhésion existant entre l'alliage métallique liquide et les surfaces du corps poreux I 5 a Aussi, le tamis fibreux 50 a rend l'élément 50 adapté et spongieux, et tous les espaces existant entre les fibres ne sont
pas complètement remplis par l'alliage métallique liquide.
Il en résulte que l'élément 50 a toutes les caractéristiques de l'élément Ces caractéristiques comportent a) une conductibilité thermique élevée à travers l'alliage métallique liquide 50 b, et b) une capacité à être comprimé du fait des variations de dimension existant à l'intérieur d'un ensemble formant circuit intégré et/ou par un dispositif de retenue formant ressort, sans perdre la retenue de métal liquide Ainsi, la nécessité d'avoir une barrière séparée pour le métal liquide situé à l'intérieur de l'ensemble formant circuit intégré est éliminée. Pour fabriquer l'élément 50, les étapes des figures 4 A, 4 B et 4 E peuvent être utilisées dans lesquelles le tamis fibreux 50 a est substitué au corps poreux l Sa Egalement, en tant que modification de la fabrication soit de l'élément soit de l'élément 15, l'étape 4 E peut être modifiée de telle sorte que l'alliage métallique liquide en excès soit supprimé du tamis 50 a et du corps poreux 15 a soit
par aspiration sous vide soit par secousse soit par centrifugation de ces composants.
Lorsqu'on utilise la centrifugation pour supprimer une partie de l'alliage métallique liquide du corps poreux 15 a ou du tamis 50 a, il a été trouvé par les inventeurs qu'un film mince ou qu'une âme d'alliage métallique liquide se formera dans le temps au niveau d'emplacements aléatoires, à travers les pores ou entre les fibres du tamis A son tour, la tension superficielle existant dans ces films entraîne l'épaisseur du corps poreux ou du tamis fibreux à diminuer de manière importante jusqu'à environ 1/10 de son épaisseur d'origine Cette diminution permet de fabriquer un élément 15 ou 50 relativement mince à partir d'un corps poreux beaucoup plus épais 15 a ou d'un tamis 50 a beaucoup plus épais (par exemple un élément 15 ayant une épaisseur de 0,6 mm ( 0,025 pouce) peut être fabriqué à partir
d'un corps poreux ayant une épaisseur de 6,35 mm ( 0,25 pouce)).
Il est à noter que sur la figure 7, les fibres 50 a du tamis sont désordonnées Cependant, en variante, les fibres peuvent être ordonnées ou tissées selon un certain dessin Par exemple, les fibres 50 a peuvent être tissées comme un
tissu ou un tamis métallique.
Ensuite, comme autre modification, les éléments 15 de la figure 3 et de la figure 7 adaptés décrits ci-dessus peuvent être construits à partir d'une grande variété de matériau Une liste de matériaux adaptés qui n'est pas exclusive est
donnée ci-dessous.
Matériaux pour corps poreux 15 a: Matières plastiques organiques (par exemple Polyuréthanne, Polyéthylène, Néoprène,
Polyimide, Nitrure de Vinyle, Nylon).
Cellulose Silicone Matériaux pour tamis fibreux 50 a: les mêmes que pour le corps 15 a, fil métallique, coton, laine. Matériaux pour alliage métallique liquide: Ga, In, Sn, Zn ( 50 % à 70 %, 15 % à 35 %,
% à 20 %, 0,1 % à 5 %)
Ga, In, Sn ( 50 % à 70 %, 15 % à 35 %, 5 % à 20 %) Ga, In, Zn ( 60 % à 65 %, 20 % à 30 %, 5 % à 20 %) Ga, In ( 60 % à 99 %, 1 % à 40 %) Hg, Zn ( 95 % à 99 %, 1 % à 5 %) Egalement en tant qu'autre modification, les éléments 15 de la figure 3 et 50 de la figure 7 peuvent être utilisés pour conduire la chaleur dans des mécanismes conducteurs de chaleur de tout type C'est à dire que bien que les éléments 15 et 50 soient développés à l'origine pour satisfaire un besoin de circuit intégré refroidi de manière adéquate tel que décrit ci-dessus, ces mêmes éléments peuvent de manière analogue être utilisés pour extraire la chaleur de divers autres objets chauds, tels qu'un transistor de puissance ou une lampe, etc. En conséquence, compte tenu de tous les modes de réalisation décrits ci- dessus ainsi que des variantes et modifications de ceux-ci décrites ci- dessus, il doit être compris que la présente invention n'est pas limitée à un mode particulier de
réalisation mais est définie par les revendications annexées.

Claims (20)

REVENDICATIONS
1 Ensemble ( 10; 30) formant circuit intégré qui est constitué d'au moins une puce ( 11; 31) de circuit intégré, d'un substrat ( 12; 32) qui supporte ladite puce ( 11; 31), et d'un mécanisme de conduction de chaleur relié à ladite puce qui assure un trajet pour conduire la chaleur à partir de ladite puce ( 11; 31) vers un milieu fluide, caractérisé en ce que ledit mécanisme de conduction de la chaleur comporte en outre: un corps adapté ( 15; 36), comportant des vides microscopiques à travers lui, qui est agencé dans un espace, dans ledit trajet conducteur de chaleur, qui a des tolérances en dimension prédéterminées, un alliage métallique liquide ( 15 b) qui est absorbé dans ledit corps et remplit partiellement lesdits vides, et ledit corps adapté étant comprimé dans ledit espace de telle sorte que ledit corps adapté ( 15; 36) remplit ledit espace en dépit desdites tolérances de dimension tout en maintenant ledit liquide selon une densité pratiquement uniforme
dans lesdits vides.
2 Ensemble formant circuit intégré selon la revendication I
caractérisé en ce que ledit corps adapté ( 15; 36) est un corps poreux continu.
3 Ensemble formant circuit intégré selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit alliage métallique liquide ( 15 b) adhère aux surfaces mais
ne remplit pas la majeure partie des pores existant dans ledit corps poreux.
4 Ensemble formant circuit intégré selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit corps adapté est un tamis ( 50) constitué de plusieurs fibres entrelacées. 5 Ensemble formant circuit intégré selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit alliage métallique liquide adhère aux surfaces dudit tamis
( 50) de fibres entrelacées, mais ne le remplit pas.
6 Ensemble formant circuit intégré selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit corps adapté ( 15; 36) a une conductibilité thermique plus
faible que ledit alliage métallique liquide ( 15 b).
7 Ensemble formant circuit intégré selon la revendication 1,
caractérisé en ce que ledit corps adapté ( 15; 36) est une matière plastique organique.
8 Ensemble formant circuit intégré selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit corps adapté ( 15; 36) est choisi parmi la cellulose, le
silicone, un métal, du coton et de la laine.
9 Ensemble formant circuit intégré selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit alliage métallique liquide ( 15 b) contient au moins du Gallium. Ensemble formant circuit intégré selon la revendication 1, dans lequel le mécanisme de conduction de chaleur comporte un couvercle ( 13; 33) qui est fixé sur ledit substrat ( 12; 32) et qui, associé audit substrat, renferme ladite puce ( 11; 31) dans une cavité, caractérisé en ce que ledit corps ( 15; 36) adapté est
comprimé dans ladite cavité entre ladite puce et ledit couvercle.
11 Ensemble formant circuit intégré selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit mécanisme de conduction de chaleur comporte un dissipateur de chaleur ( 34) qui est forcé vers ledit substrat ( 32) par un dispositif de retenue ( 35), et en ce que ledit corps adapté ( 36) est comprimé entre ledit dissipateur
( 34) de chaleur et ledit substrat ( 32) par l'intermédiaire dudit dispositif de retenue.
12 Ensemble formant circuit intégré selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un certain élément conducteur de chaleur ( 44) est situé dans ledit trajet conducteur de chaleur, en étant adjacent audit espace, et ledit corps adapté est
relié à celui-ci au niveau de points.
13 Ensemble formant circuit intégré selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs puces ( 41, 42) de circuit intégré situées dans ledit ensemble, qui sont supportées par ledit substrat ( 43), ledit mécanisme de conduction de chaleur étant relié à chacune desdites puces ( 41, 42) et assurant les trajets respectifs pour conduire la chaleur à partir de celles-ci, et chaque tel trajet comporte un espace dans lequel ledit corps adapté muni dudit alliage métallique
liquide est répété.
14 Ensemble formant circuit intégré selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs puces ( 41, 42) de circuit intégré situées dans ledit ensemble qui sont supportées par ledit substrat ( 43), ledit mécanisme de conduction de chaleur étant relié à chacune desdites puces et fournissant des trajets respectifs pour conduire la chaleur à partir de celles-ci et chaque tel trajet comporte un espace dans lequel ledit corps adapté ( 47) muni dudit alliage métallique liquide
passe de manière continue d'espace en espace.
Elément thermiquement conducteur adapté, pour élément formant
circuit intégré selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en
ce qu'il comporte: un corps adapté ( 15; 36; 47) ayant des vides traversants microscopiques, un alliage métallique liquide qui est absorbé dans ledit corps avec une densité à peu près uniforme et remplit partiellement lesdits vides, et ledit corps adapté ( 15; 36; 47) pouvant être suffisamment comprimé pour remplir un espace qui a des tolérances de dimension prédéterminées tout en
retenant ledit liquide avec ladite densité à peu près uniforme dans lesdits vides.
16 Elément selon la revendication 15, caractérisé en ce que ledit
corps adapté ( 15; 36; 47) est un corps poreux continu.
17 Elément selon la revendication 16, caractérisé en ce que ledit alliage métallique liquide ( 15 b) adhère aux surfaces mais ne remplit pas tous les
pores dudit corps poreux.
18 Elément selon la revendication 15, caractérisé en ce que ledit
corps adapté est un tamis ( 50) constitué de plusieurs fibres ( 50 a) entrelacées.
19 Elément selon la revendication 18, caractérisé en ce que ledit alliage métallique liquide ( 50 b) adhère aux surfaces mais ne remplit pas les mailles
dudit tamis ( 50) de fibres entrelacées.
Procédé de fabrication d'un ensemble formant circuit intégré selon
l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il comporte les
étapes consistant à: fournir un substrat ( 12; 32; 43), au moins une puce de circuit intégré montée sur ledit substrat et un mécanisme de conduction de chaleur qui comporte un espace relié à ladite puce, saturer un corps adapté ( 15; 36; 47; 50) comportant des vides microscopiques traversants à l'aide d'un alliage métallique liquide ( 15 b; 50 b), supprimer une partie importante dudit alliage dudit corps adapté de telle sorte que tout l'alliage restant soit retenu dans lesdits vides par la tension superficielle et des forces d'adhésion, et comprimer ledit corps adapté, avec ledit alliage restant, dans ledit
espace sans chasser ledit alliage dudit corps.
21 Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que ladite étape de suppression comporte la compression dudit corps adapté ( 15; 36; 47; 50)
lorsque ledit alliage le sature.
22 Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que ladite étape de compression comporte la centrifugation dudit corps adapté ( 15; 36; 47; 50)
lorsque ledit alliage le sature.
23 Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que ladite étape de suppression comporte la mise sous vide dudit corps adapté lorsque ledit
alliage le sature.
24 Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que ladite étape de suppression comporte l'agitation dudit corps adapté ( 15; 36; 47; 50) lorsque
ledit alliage le sature.
Procédé selon la revendication 20, caractérisé en ce que ladite étape de suppression est réalisée de telle sorte que des films dudit alliage restent au niveau d'emplacements aléatoires dudit corps ( 15; 36; 47; 50) à travers lesdits vides microscopiques. 26 Procédé selon la revendication 25, caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'étape consistant à réduire de manière importante l'épaisseur dudit corps
adapté ( 15; 36; 47; 50) par l'intermédiaire desdits films.
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Families Citing this family (60)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3201868B2 (ja) * 1992-03-20 2001-08-27 アジレント・テクノロジーズ・インク 導電性熱インターフェース及びその方法
US5445308A (en) * 1993-03-29 1995-08-29 Nelson; Richard D. Thermally conductive connection with matrix material and randomly dispersed filler containing liquid metal
US5413965A (en) * 1993-09-13 1995-05-09 Motorola, Inc. Method of making microelectronic device package containing a liquid
JPH0853664A (ja) * 1994-08-10 1996-02-27 Fujitsu Ltd 熱伝導材料及びその製造方法、電子部品の冷却方法、回路基板の冷却方法、並びに電子部品の実装方法
US5572404A (en) * 1995-09-21 1996-11-05 Unisys Corporation Heat transfer module incorporating liquid metal squeezed from a compliant body
US5561590A (en) * 1995-09-21 1996-10-01 Unisys Corporation Heat transfer sub-assembly incorporating liquid metal surrounded by a seal ring
WO1997011491A1 (fr) * 1995-09-21 1997-03-27 Unisys Corporation Module de transfert de chaleur utilisant un metal liquide injecte depuis un corps souple et sous-ensemble comportant un tel module
US5808874A (en) * 1996-05-02 1998-09-15 Tessera, Inc. Microelectronic connections with liquid conductive elements
US6030856A (en) * 1996-06-10 2000-02-29 Tessera, Inc. Bondable compliant pads for packaging of a semiconductor chip and method therefor
US5831831A (en) * 1997-03-27 1998-11-03 Ford Motor Company Bonding material and phase change material system for heat burst dissipation
US5889654A (en) * 1997-04-09 1999-03-30 International Business Machines Corporation Advanced chip packaging structure for memory card applications
US5990418A (en) * 1997-07-29 1999-11-23 International Business Machines Corporation Hermetic CBGA/CCGA structure with thermal paste cooling
KR20010024447A (ko) 1997-10-07 2001-03-26 릴라이어빌리티 인코포레이티드 적응성 있는 방열 장치를 구비한 번인 보드
CN1274518A (zh) 1997-10-07 2000-11-22 可靠公司 具有高功耗的老化板
US6034875A (en) * 1998-06-17 2000-03-07 International Business Machines Corporation Cooling structure for electronic components
US5986884A (en) * 1998-07-13 1999-11-16 Ford Motor Company Method for cooling electronic components
US6121680A (en) * 1999-02-16 2000-09-19 Intel Corporation Mesh structure to avoid thermal grease pump-out in integrated circuit heat sink attachments
US20040009353A1 (en) * 1999-06-14 2004-01-15 Knowles Timothy R. PCM/aligned fiber composite thermal interface
US7132161B2 (en) * 1999-06-14 2006-11-07 Energy Science Laboratories, Inc. Fiber adhesive material
US6913075B1 (en) 1999-06-14 2005-07-05 Energy Science Laboratories, Inc. Dendritic fiber material
US6091603A (en) * 1999-09-30 2000-07-18 International Business Machines Corporation Customizable lid for improved thermal performance of modules using flip chips
US6888722B2 (en) * 1999-12-30 2005-05-03 Intel Corporation Thermal design for minimizing interface in a multi-site thermal contact condition
US6343647B2 (en) * 2000-01-11 2002-02-05 Thermax International, Ll.C. Thermal joint and method of use
US6372997B1 (en) 2000-02-25 2002-04-16 Thermagon, Inc. Multi-layer structure and method for forming a thermal interface with low contact resistance between a microelectronic component package and heat sink
US7086452B1 (en) 2000-06-30 2006-08-08 Intel Corporation Method and an apparatus for cooling a computer
DE60138627D1 (de) * 2000-07-14 2009-06-18 Univ Virginia Schaum für wärmetauscher
US6523608B1 (en) * 2000-07-31 2003-02-25 Intel Corporation Thermal interface material on a mesh carrier
DE10038161A1 (de) * 2000-08-04 2002-02-21 Infineon Technologies Ag Kühlvorrichtung für elektronische Bauteile und Verfahren zur Herstellung der Kühlvorrichtung
US6292369B1 (en) 2000-08-07 2001-09-18 International Business Machines Corporation Methods for customizing lid for improved thermal performance of modules using flip chips
CN1516996A (zh) * 2001-03-16 2004-07-28 阿维德塞马洛伊有限责任公司 散热片
US6651736B2 (en) * 2001-06-28 2003-11-25 Intel Corporation Short carbon fiber enhanced thermal grease
US7575043B2 (en) * 2002-04-29 2009-08-18 Kauppila Richard W Cooling arrangement for conveyors and other applications
US6791839B2 (en) * 2002-06-25 2004-09-14 Dow Corning Corporation Thermal interface materials and methods for their preparation and use
DE10234500A1 (de) * 2002-07-23 2004-02-19 Siemens Ag Verfahren zur Wärmeableitung in Mobilfunkgeräten und ein entsprechendes Mobilfunkgerät
US6658736B1 (en) * 2002-08-09 2003-12-09 Unisys Corporation Method of fabricating a heat exchanger, for regulating the temperature of multiple integrated circuit modules, having a face of a solid malleable metal coated with a release agent
US7167366B2 (en) * 2002-09-11 2007-01-23 Kioan Cheon Soft cooling jacket for electronic device
US6665186B1 (en) * 2002-10-24 2003-12-16 International Business Machines Corporation Liquid metal thermal interface for an electronic module
US7042729B2 (en) * 2003-06-24 2006-05-09 Intel Corporation Thermal interface apparatus, systems, and fabrication methods
AT412818B (de) * 2004-04-28 2005-07-25 Karl-Heinz Dipl Ing Hinrichs Heiz- und warmwasserbereitungsanlage und verfahren zum betrieb einer solchen anlage
US20060101740A1 (en) * 2004-09-27 2006-05-18 Zampell Advanced Refranctories, Inc. Refractory tiles and mounting methods
US20060083927A1 (en) * 2004-10-15 2006-04-20 Zyvex Corporation Thermal interface incorporating nanotubes
US7554190B2 (en) * 2004-12-03 2009-06-30 Chris Macris Liquid metal thermal interface material system
US7265977B2 (en) * 2005-01-18 2007-09-04 International Business Machines Corporation Active liquid metal thermal spreader
US7907410B2 (en) * 2007-11-08 2011-03-15 International Business Machines Corporation Universal patterned metal thermal interface
TWI354529B (en) * 2007-11-23 2011-12-11 Ind Tech Res Inst Metal thermal interface material and thermal modul
US20110240279A1 (en) * 2010-03-30 2011-10-06 International Business Machines Corporation Hybrid liquid metal-solder thermal interface
JP5447175B2 (ja) 2010-05-17 2014-03-19 富士通セミコンダクター株式会社 半導体装置
US8477500B2 (en) * 2010-05-25 2013-07-02 General Electric Company Locking device and method for making the same
FR2961894B1 (fr) * 2010-06-24 2013-09-13 Valeo Vision Dispositif a echange de chaleur, notamment pour vehicule automobile
JP2013115083A (ja) * 2011-11-25 2013-06-10 Fujitsu Semiconductor Ltd 半導体装置及びその製造方法
US20130224510A1 (en) * 2012-02-29 2013-08-29 General Electric Company System including thermal interface material
US9826662B2 (en) * 2013-12-12 2017-11-21 General Electric Company Reusable phase-change thermal interface structures
JP5796627B2 (ja) * 2013-12-27 2015-10-21 株式会社ソシオネクスト 半導体装置とその製造方法
US10272658B2 (en) 2015-07-08 2019-04-30 The Boeing Company System and method for forming a composite part
US10022896B2 (en) 2015-11-23 2018-07-17 The Boeing Company Controlling the heating of a composite part
US10147664B2 (en) 2017-04-24 2018-12-04 Xilinx, Inc. Dynamic mounting thermal management for devices on board
CN112449546A (zh) * 2019-08-27 2021-03-05 华硕电脑股份有限公司 液态金属散热膏涂布方法及散热模块
CN112959880B (zh) * 2021-03-31 2022-06-24 吉林大学 混动摩托车及其车辆驱动总成
CN113395875B (zh) * 2021-05-25 2022-07-26 深圳市卓汉材料技术有限公司 一种导热构件
CN113889444B (zh) * 2021-09-13 2023-04-28 云南中宣液态金属科技有限公司 含有液态金属的电路板的封装结构、封装方法和电路板

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0009605A1 (fr) * 1978-10-02 1980-04-16 International Business Machines Corporation Système de refroidissement pour composant semi-conducteur
FR2480488A1 (fr) * 1980-04-15 1981-10-16 Eaton Manford Liant thermiquement conducteur et isolant electriquement pour composants electriques et electroniques, et son procede de fabrication
US4994903A (en) * 1989-12-18 1991-02-19 Texas Instruments Incorporated Circuit substrate and circuit using the substrate

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2946681A (en) * 1957-01-31 1960-07-26 Federal Mogul Bower Bearings Method of providing a body with a porous metal shell
US3694699A (en) * 1970-03-30 1972-09-26 Nat Beryllia Corp Ceramic based substrates for electronic circuits with improved heat dissipating properties and circuits including the same
US4381818A (en) * 1977-12-19 1983-05-03 International Business Machines Corporation Porous film heat transfer
JP2569003B2 (ja) * 1986-03-20 1997-01-08 株式会社日立製作所 熱伝導装置
JPS63243692A (ja) * 1987-03-30 1988-10-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 蓄熱式熱交換器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0009605A1 (fr) * 1978-10-02 1980-04-16 International Business Machines Corporation Système de refroidissement pour composant semi-conducteur
FR2480488A1 (fr) * 1980-04-15 1981-10-16 Eaton Manford Liant thermiquement conducteur et isolant electriquement pour composants electriques et electroniques, et son procede de fabrication
US4994903A (en) * 1989-12-18 1991-02-19 Texas Instruments Incorporated Circuit substrate and circuit using the substrate

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Publication number Publication date
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