JP2004531050A - 熱増強型マイクロ回路パッケージとその作製方法 - Google Patents

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Abstract

熱増強型のマイクロ回路用容器は、マイクロ回路装置を受けたマイクロ回路装置空洞部を持つマイクロ回路を含んでいる。小型電子機械的（ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ； ＭＥＭＳ）冷却モジュールはマイクロ回路容器に動作的に関連し、毛細管ポンプ式ループ冷却回路を形成している。このループ冷却回路は、蒸発器、濃縮器及び内結合型冷却溶媒チャンネルを持っており、前記蒸発器と濃縮器との蒸気及び溶媒の通過及び蒸留や冷却溶媒の濃縮の目的で設置されている。

Description

【０００１】
本発明は、セミコンダクターやマイクロ回路装置用の冷却装置に関する。とくに、本発明は、冷却を促進するマイクロ回路容器に関する。
【０００２】
軍用及び最新の市販システムにおいて使用されている最新の電子セミコンダクターやマイクロ回路装置は、様々な応用分野において、先進的で、最新技術かつコンパクトな電子装置を要求している。スイッチとして用いられているパワートランジスターは、高い熱流動性のアプリケーションや、定温制御を要求する送受信機械に必要である。数多くの熱運用の取り扱いが過去においてこれら要求性のアプリケーションに適当な分野において適用された。このことは、市販及び軍用装置に使われる最新の飛行機システムで顕著である。
【０００３】
新しいマイクロ回路のデザインの適用は、さらなる操作性の向上した飛行機や、より高いパワーや密度の濃い航空電子工学や、よりステルス様飛行機に使用されている。これら先進の電子システムは、熱発生量の増加を生じ、効率的な制御を得るために、冷却を保つ必要がある。
【０００４】
既知のシステムは、異なるタイプのヒートシンク（ｈｅａｔ ｓｉｎｋ）を用いている。これらシステムは、水圧システムにおいて高い損失があり、不十分な機械的ポンプを持ち、不十分な空気循環型冷却システムを持っている。したがって、追加的なヒートシンクの利用を余儀なくされる。また、様々な移動や様々なハイロドメカニカル（ｈｙｄｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ）システム圧力の増加に伴い、より革新的なヒートシンクや、熱蓄電器がデザインされ使用されてきた。例えば、装置がカプセル化されたいくつかのプラスティックやセラミックは、背部が露出した銅製スラブのヒートシンクを持つ。熱は、銅線を伝って、銅から接するＰＣＢへと移行する。マイクロ回路システムを組み込んだ大きなシステムは、これらヒートシンクにより制御されるが、必ずしも適当なものではない。
【０００５】
より複雑で指紋よりも小さな電子部品や、飛行機における電子制御システムの増加に伴い、新しい濃縮された熱負荷やＭＥＡ装置（ＩＳ／Ｇエンジンや安定作動装置）に対するより過酷な条件が存在する。また、ＭＥＡや同様の部品における重量や容量の軽減に対する熱的な挑戦が増加しており、上記部品には下記のようなものがあるａ）最新の局所冷却システム、ｂ）進歩した熱移行技術、ｃ）小型冷却技術、ｄ）高熱流動型パッキング思考、ｅ）低損失高温度パワーセミコンダクター、及びｆ）高温型モーター／発電機などである。これら高温流動型や高密度容器などの進化した熱移行要求性は、これら回路全体の冷却のための組み込まれた回路自体に直接適用できるより進んだ冷却システムを必要とする。個別の部品との相対的な比較よりも、より進んだシステムや内臓型のシステムには閉鎖系のループシステムも必要かもしれないし、これは、より大きなシステムへの適用はめったに見られないかもしれない。
【０００６】
本発明の目的は、より効率的で熱的に亢進したマイクロ回路用容器の提供である。また、セミコンダクターパワートランジスターなどのマイクロ回路装置内冷却物の提供であり、熱的に亢進したマイクロ回路用容器の提供である。
【０００７】
本発明が含むのは、熱増強型マイクロ回路パッケージであり、これらは、下記により構成されている。マイクロ回路空洞部、当該空洞部を受け入れたマイクロ回路装置、及び、当該マイクロ回路に動作的に関連された小型電子機械的（ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ； ＭＥＭＳ）冷却モジュールであり、前記冷却モジュールは、毛細管ポンプ式ループ冷却回路で構成されている。さらに、毛細管ポンプ式ループ冷却回路には、蒸発器、濃縮器及び内結合型冷却溶媒チャンネルを含んでいる。これは、前記蒸発器と濃縮器との蒸気及び溶媒の通過及び蒸留や冷却溶媒の濃縮の目的で設置されている。前記蒸発器は、前記マイクロ回路装置の使用時に冷却する目的で、動作的に前記マイクロ回路装置と関連している。
【０００８】
優位的に、熱増強型マイクロ回路パッケージは、マイクロ回路装置空洞部を持ち、マイクロ回路装置を受け入れたマイクロ回路容器を含んでいる。小型電子機械的冷却モジュールは、前記マイクロ回路容器に動作的に関連されている。この冷却モジュールは、蒸発器、濃縮器及び内結合型冷却溶媒チャンネルを持つ毛細管ポンプ式ループ冷却回路を含んでいる。この目的は、前記蒸発器と濃縮器との蒸気及び溶媒の通過及び蒸留や冷却溶媒の濃縮である。この蒸発器は、使用時の装置の冷却のために、前記マイクロ回路装置に動作的に関連している。
【０００９】
本発明の一面では、毛細管ポンプ式ループ冷却回路は、例えば、シリコンウエハースのような、シリコンを基本として形成されており、シリコンを基本にした蒸発器、濃縮器及び内結合型冷却溶媒チャンネルを含んでいる。本発明のその他の面では、マイクロ回路容器の内の少なくともその一部に前記蒸発器が形成されている。
【００１０】
本発明のさらなる他の面は、熱増強型マイクロ回路パッケージは、低温共熱型セラミック（ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏ−ｆｉｒｅｄ ｃｅｒａｍｉｃ； ＬＴＣＣ）で形成されたボールグリッドアレイ容器である。また、熱増強型マイクロ回路パッケージは、当業者既知の、ボールグリッドアレイ及びマイクロ回路装置を受け入れたマイクロ回路装置空洞部を持っている。さらに、本技術分野既知の技術であるところの、絶縁ゲート型双極トランジスター（ｉｎｓｕｌａｔｅ ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ； ＩＧＢＴ）であることもできるし、前記ボールグリッドアレイ結合したリボンであることも出来る。
【００１１】
冷却溶媒容器は、前記蒸発器に動作的に関連している。本発明の一面において、前記蒸発器の内には、ウィッキング構造（ｗｉｃｋｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）が形成されている。前記蒸発器及び濃縮器は、それぞれ２５〜１５０μｍの高さ及び幅を持つ、いくつかの溝（ｇｒｏｏｖｅｓ）を形成することもできる。前記冷却溶媒チャネルは、いくつかの蒸気路およびいくつかの液体路をも形成することが出来、それぞれ、実質的に幅や高さよりも大きな長さを持っている。
【００１２】
本発明は、また、下記に示すステップからなる、小型電子機械的冷却モジュールを作製する方法をも含む：
シリコンウエハースにディープリアクティブ・イオン・エッチングを施し、その上に濃縮器を形成するべく酸化被膜（ｏｘｉｄｅ ｌａｙｅｒ）を配し、マイクロ回路容器に接する形で配した蒸発器及び内冷却型溶媒チャネル配し、かつ、前記のディープリアクティブ・イオン・エッチング工程は、第一ステップとして、貫通孔（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｈｏｌｅ）を形成するようなディープリアクティブ・イオン・エッチングステップ、第二ステップとして、冷却溶媒チャネルを形成するステップより構成され、蒸発器や濃縮器も含まれ、シリコンウエハースにパターン化され配された酸化被膜にプラズマエッチングを施すステップをも含む。
【００１３】
従来、小型電子機械的冷却モジュールの作製方法が明らかにされた。これによると、ディープリアクティブ・イオン・エッチング（ｄｅｅｐ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ； ＤＲＩＥ）をシリコンウエハースに施すステップ、及び酸化被膜をその上に配し、濃縮器を形成し、蒸発器及び内結合型冷却溶媒チャネルを、組み込まれた回路容器に接する形で形成されるステップからなっている。このステップが含むのは、貫通孔を形成する一段階のディープリアクティブ・イオン・エッチングステップ、及び冷却溶媒チャネルを形成する第二のディープリアクティブ・イオン・エッチングステップを含み、さらに蒸発器と濃縮器を（配する）ステップをも含む。この方法は、また、シリコンウエハースにパターン化され配された酸化被膜にプラズマエッチングを施すステップをも含む
本発明は、例示によって、下記図に関する参照文とともに、述べられるだろう：
図１は、本発明に関する熱増強型マイクロ回路パッケージの図示的な部分図である。これには、ボールグリッドアレイ容器やそれに結合した小型電子機械的冷却モジュールを形成している。
図２は、図１に示した熱増強型マイクロ回路パッケージのテスト用に作製した工作物に関する図示的な等大図である。
図３は、熱増強型マイクロ回路パッケージの制御部品に関する構成図である。
図４は、図１に示した熱増強型マイクロ回路パッケージにおける特性に関する限定的でない例である。
図５は、最大熱移行と最大液体／蒸気ライン長との関係をグラフ化したものである。これは、図１の熱増強型マイクロ回路パッケージに関連した例である。
図６は、図１に示した熱増強型マイクロ回路パッケージに関する拡大した図示的な部分図である。
図７乃至１２は、内蔵型冷却溶媒チャネル、蒸発器、及び濃縮器の作成ステップの系列に関する図である。
図１３乃至１６は、ガラスカバー面（ｇｌａｓｓ ｃｏｖｅｒ ｐｌａｔｅ）に対するウィッキング構造の作製工程を示した図である。
図１７Ａは、シリコンベースの図示的な等大図であり、本発明、熱亢進的マイクロ回路容器、の第一具体例に従い、蒸発器と濃縮器との間の蒸気や溶媒の通過のために配された、内に、蒸発器、濃縮器及び内結合型溶媒チャネルを示している。
図１７Ｂは、図１７Ａに示したマイクロ回路容器の図示的な切断面図である。ガラスウエハースとシリコンウエハースとの関係を示しており、蒸発器を伴ったリザーバーの用に供されている。
図１８Ａおよび１８Ｂは、図１７及び１７Ｂと同様の図であるが、濃縮器を調節的に結合したフィルラインを示しており、加えて、回路温度を測るための熱電対（ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ）ウェルを示している。
図１９は、他の熱増強型マイクロ回路パッケージの具体例を示しており、濃縮器や内結合型冷却溶媒チャネルに比べて、異なった構造層を形作っている蒸発器を持っている。
【００１４】
本発明は、図示した図に対する参考文とともに述べられるだろう。
【００１５】
本発明は、熱増強型マイクロ回路パッケージ２０ａへと案内されるだろう。そして、本発明が優位なのは、小型電子機械的冷却モジュール２０を提供する点にある。このモジュールは、マイクロ回路装置をパッキングするために用いる、図示のボールグリッドアレイ容器などの、マイクロ回路容器２２に動作的に関連されている。この例のような装置は、絶縁ゲート型双極トランジスター２４である。この冷却モジュール２０は、マイクロ回路装置の全部分を冷却するために供された毛細管ポンプ式ループ回路２６を持っている。マイクロ回路装置は、マイクロ回路装置空洞部２８の内に受け入れられており、図示されたとおり、本容器は、ボールグリッドアレイ容器を形成している。
【００１６】
このマイクロ回路容器は、ここに述べたようにボールグリッドアレイ容器として述べられているが、本発明において、異なるタイプの電子装置容器も採用することができる。
【００１７】
絶縁ゲート型双極トランジスターは、パワフルなトランジスターであり、１０００アンペア以上を切り替えることが出来る。ＭＯＳＦＥＴ及び双極トランジスターが組み合わされて、ＩＧＢＴが作られる。電流フローは、電圧を金属ゲートに適用することにより得られる。この場所は、電圧が、前記ゲートから離れた場所にある正電荷を有する穴を跳ねのける電場にセットされる金属ゲートのことである。同時に、そこに電子が攻撃し、電流の流れる場所を通して、Ｎ−チャネルが形成される。ＩＧＢＴの一部として、Ｐ−Ｎ−Ｐ双極トランジスターの形成された中では、小さな調節電流（ｓｍａｌｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｕｒｒｅｎｔ）がそのベースに電子を加え、発信部から穴に向けて攻撃する。これら穴は、発信部から集電装置（ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）へと流れ、大きな作動電流（ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ）を作る。調節電圧（ｃｏｎｔｒｏｌ ｖｏｌｔａｇｅ）は、ＭＯＦＳＥＴへと適用され、作動電流を樹立する。作動電流は、順番に、ＩＧＢＴの一部を形成しているＰ−Ｎ−Ｐ双極トランジスターのベースへと流れる調節電流として提供される。この調節電流は、双極トランジスターへの流れとして、大きな作動電流を起こす。このように、ＩＧＢＴの持つ作動電流は、ＭＯＳＦＥＴと双極トランジスター両方の組み合わされた作動電流であり、双極トランジスター、つまり１０ミリオンなるパワーゲインを持つこの種の装置を与える、は調節電流及び電圧に対する作動電流と電圧の比に一致させる。このゲインは、この装置に、小型電子回路への結合を与える。この小型電子回路は、ＩＧＢＴ電源装置のような電源装置を形成する他の回路と一体を形成されることができる。
【００１８】
このボールグリッドアレイ容器２２は、ハンダや他の既知の材料で形勢されるボールグリッドアレイ３０を含んでいる。容器２２は、当業者既知のボールグリッドアレイ組立技術に使われ、かつ、低温共熱型セラミックなどのセラミック材料をも含まれる。絶縁ゲート型双極トランジスター２４は、当業者既知の技術、つまり、リボンボンド２４ａまたは他の結合技術により、ボールグリッドアレイ３０にリボンボンドされる。例えば、絶縁ゲート型双極トランジスターは、当業者既知の装置、つまり、その背部に回路を持つような装置構造の一部であるかもしれない。
【００１９】
本発明は、図１及び６に示すように、小型電子機械的冷却モジュール２０が、調節的に、ボールグリッドアレイ容器２２に結合されている。この冷却モジュールが含むのは、蒸発器４０、濃縮器４２、及び内結合型冷却溶媒チャネル４４を持つ毛細管ポンプ式ループ冷却回路２６である。これら内構造の目的は、冷却溶媒の蒸留と濃縮とのために、蒸発器と濃縮器との間の蒸気と溶媒の通過の用に供している。
【００２０】
図３に示すように、小型電子機械的冷却モジュール２０の持つ基本部品は、濃縮器４２及び蒸発器４０を含みこれらは、蒸留用毛細管として調節的である。蒸発器４０は、当業者既知であるウィッキング効果により、制御中の溶媒のウィッキングを助ける目的で、ウィッキング装置４６を含んでいる。内結合型冷却溶媒チャネル４４は、図１７Ａ及び１７Ｂの図示的等大図が示したように、その長さや高さより実質的に長い、いくつかの蒸気ライン４７および液体ライン４８が形成されている。溶媒リザーバー５０は、図３に示したように、蒸発器４０により制御的であり、リザーバーフィードライン５２により、蒸発器に結合されている。熱は、例えば、絶縁ゲート型双極トランジスターのようなマイクロ回路から取り除かれ、から取り除かれ、蒸気ライン４７から濃縮器４２を介して戻ってくる。ここで、蒸気は、毛細管ポンプ動作により蒸発器へと、液体の形で戻り、ウィッキング構造４６により助けられている。
【００２１】
本発明に関する小型電子機械的冷却モジュール２０は、例えばシリコンウエハースなどのシリコンベースの中で、基本的な小型回路作製技術により形成することも出来る。このモジュール２０は、図１７Ｂ及び１８Ｂに示すように、本発明の一面として、シリコンベース５３の上に配されたガラスカバー５４を持ち、蒸発器４０、濃縮器４２及び内結合型冷却溶媒チャネル４４がしたためられている。
【００２２】
図７乃至１２は、この部品がシリコン上に作製されるステップを基本構造の図として示している。図７が示すように、シリコンウエハース５３は、熱酸化物フィルム６０が、２μｍの厚さなどで配されている。この配置に続き、図８で示すように、フォトリソグラフィーが施されている。そこには、酸化物にフォトレジスト６２が適用さて、そして、図９に示すように、チャネルをパターン化すべく、プラズマエッチングが施されている。第二フォトレジスト６４が、この酸化物の上に配され、さらに、図１０に示すように、第二フォトリソグラフィーを行っている。第一ディープリアクティブイオンエッチング（ＤＲＩＥ）は、貫通孔６６を生じさせ、図１２に示すように、第二ディープリアクティブイオンエッチングにより、冷却溶媒チャネル６８が形成する。
【００２３】
図１３乃至１６は、本発明の方法を使った、ガラスカバープレート５４のウィッキング構造の作製手順を示している。このガラスカバープレートは、シリコンウエハースに対し、形成され、調整され、陽極的に結合され、前述のように、併催したループ回路を形成した毛細管ポンプ式ループ冷却回路の作製が完了する。この第一段階において、非ドープ型ポリシリコン７０は、ガラスウエハース７２上に１．４μｍで配置される。図１４に示すように、フォトレジスト７４が適用され、続いて、フォトリソグラフィーなるステップへと進む。図１５では、このポリシリコン７０がプラズマエッチング化され、続き、濃縮塩酸をつかって、ウェットエッチングされ、ガラスウエハース上にウィキング構造が形成される。これは、シリコンウエハース上に陽極的に結合し、このようにして、作製工程が終了する。
【００２４】
図４は、図６に示したような、熱増強型マイクロ回路のもつ基本特性を示している。これらは、異なる濃縮器面積、蒸発器全長、溝高さ、溝幅／数、蒸気ライン水圧径、液体ライン水圧径、液体ライン及び蒸気ラインに対する最大レイノルズ指数を持っている。これら図は、本発明に従い作製することの出来る一例を示している。
【００２５】
図５は、最大熱移行と最大液体／蒸気ライン長との関係をグラフ化したものである。最大液体／蒸気ライン長は、ミリメートルの単位で縦軸に、総熱量（Ｑ）をワットの単位で横軸に示している。
【００２６】
図２は、テスト構造物８０を示しており、これは、本発明における熱増強型マイクロ回路パッケージ２０ａのテスト用に使用されている。これには、また、プリンティッドワイヤーボード（ＰＷＢ）８２がコネクター８４に結合された形で示されており、このコネクターは、テスト機械物に結合されるために、ケーブルを持っている。ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）ソケット８６は、熱増強型ボールグリッドアレイ（ＴＢＧＡ）容器などのような絶縁ゲート型双極トランジスター、熱増強型マイクロ回路パッケージを保持するキャリア８８を受け入れる。
【００２７】
図１７Ａは、本容器２０ａに関する第一の具体例を示しており、蒸発器４０の中に受け入れたウィッキング構造４６、及び蒸発器に関連した溶媒リザーバー５０をあらわしている。蒸留ライン及び液体ラインは、前述したように、濃縮器４２に結合されている。図１７Ｂは、図１７Ａに示した図の切断面図である。
【００２８】
図１７Ａの構造は、図示した絶縁ゲート型双極トランジスターの制御用として、次なる例（Ａ及びＢ）なる特性を持っている：
【００２９】
【表１】
Figure 2004531050
図１８Ａ及び１８Ｂは、図１８Ａにあるような溶媒リザーバー５０を配した他の具体例である。温度測定のために、熱電対ウェル９０が蒸気ラインと液体ラインに形成されている。図１８Ａ及び１８Ｂに示すように、フィルホール（ｆｉｌｌ ｈｏｌｅ）９２は動作的に、フィリングラインで、濃縮器に結合され、一方で、分離した溶媒リザーバーが、リザーバーフィードラインにて、蒸発器に結合されている。
【００３０】
図１８Ａ及び１８Ｂは、下記の例にあるように、様々な寸法を持つことができる：
【００３１】
【表２】
Figure 2004531050
図１９は、濃縮器がシリコンベースの内に形成されている一つの具体例である。一方で、図１９のように、低温共熱型セラミックなどの、様々な材料が、蒸発器やラインに含まれている。二つの層、１０２０及び１０２に続き、蒸発器層１０４が配されている。
【００３２】
図１９の例に示す構造の寸法例を下記に示す：
【００３３】
【表３】
Figure 2004531050
本発明は、効果的で、容易に作製可能な、内蔵型で閉鎖系のループ系を提供する。これは、小型電子機械的冷却モジュールとして形成され、蒸発器、濃縮器及び内結合型冷却溶媒チャネルを有する毛細管ポンプ式ループ冷却回路を持っている。この溶媒には、最終使用適用や熱交換要求度に依存して、アルコール及び水などをしようすることができる。ウィッキング構造は、その必要性に応じて、図１３乃至１６に示したようなステップにて、ガラスウエハースに作製することが出来るし、シリコンにも作製できる。フィルポート（ｆｉｌｌ ｐｏｒｔ）含めたリザーバーポートは、再配置することができ、異なるポートを、フィリングなどの補助のために追加することもできる。また、蒸発器に直接溶媒を提供するようにすることも出来る。
【００３４】
温度測定ウェルは、図１８Ａのように提供される。熱電対は、蒸発器、濃縮器、及び冷却溶媒ラインの温度を与える。
【００３５】
垂直型及び水平型の形状を作製することもできる。この構造は、電子マイクロ容器に組み込むことが可能であるし、その一方で、熱移行を促進するような高い表面対容積比への利用も出来る。この構造は、マイクロスケールの熱移行観念へも利用できるし、高い熱流動性／高温度適用のため、シリコン及びＳｉＣ電子容器への直接の組み込みも可能である。これにより、容積や容量、熱調節アプローチのコストの削減に繋がる。組み込まれた冷却回路は、ポテンシャルのために提供されたインターフェースを減少させ、電子的な信頼性を構造させる。マイクロフィン（ｍｉｃｒｏｆｉｎ）も、電子的容器に組み込むことが出来る。
【００３６】
図示したＩＧＢＴ用の熱増強型ボールグリッドアレイパッケージなどの、熱増強型容器は、伝統的な熱管理技術とともに利用に適用可能であり、高い電流適用のための、多角的な内結合型経路を提供する。拡張可能なものとして含まれるのは、診断や調節的内結合や、回路独立（ｃｉｒｃｕｉｔ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）にも使用することが出来るし、電流保護にも適用できる。ソフトウェアあるいは手動で操作可能なシャットダウン特性も持つことができる。
【００３７】
熱増強型マイクロ回路パッケージは、マイクロ回路装置を受け入れる空洞部を持つマイクロ回路容器を含んでいる。小型電子機械的冷却モジュールは、動作的にマイクロ回路容器に結合し、蒸発器、濃縮器及び内結合型チャネルを持つ毛細管ポンプ式ループ冷却回路を形成しており、前記蒸発器と濃縮器との蒸気及び溶媒の通過及び蒸留や冷却溶媒の濃縮の目的で設置されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
熱増強型マイクロ回路パッケージの図示的な部分図である。
【図２】
図１に示した熱増強型マイクロ回路パッケージのテスト用に作製した工作物に関する図示的な等大図である。
【図３】
熱増強型マイクロ回路パッケージの制御部品に関する構成図である。
【図４】
図１に示した熱増強型マイクロ回路パッケージにおける特性に関する限定的でない例である。
【図５】
最大熱移行と最大液体／蒸気ライン長との関係をグラフ化したものである。
【図６】
図１に示した熱増強型マイクロ回路パッケージに関する拡大した図示的な部分図である。
【図７】
内蔵型冷却溶媒チャネル、蒸発器、及び濃縮器の作成ステップの系列に関する図である。
【図８】
内蔵型冷却溶媒チャネル、蒸発器、及び濃縮器の作成ステップの系列に関する図である。
【図９】
内蔵型冷却溶媒チャネル、蒸発器、及び濃縮器の作成ステップの系列に関する図である。
【図１０】
内蔵型冷却溶媒チャネル、蒸発器、及び濃縮器の作成ステップの系列に関する図である。
【図１１】
内蔵型冷却溶媒チャネル、蒸発器、及び濃縮器の作成ステップの系列に関する図である。
【図１２】
内蔵型冷却溶媒チャネル、蒸発器、及び濃縮器の作成ステップの系列に関する図である。
【図１３】
ガラスカバー面（ｇｌａｓｓ ｃｏｖｅｒ ｐｌａｔｅ）に対するウィッキング構造の作製工程を示した図である。
【図１４】
ガラスカバー面（ｇｌａｓｓ ｃｏｖｅｒ ｐｌａｔｅ）に対するウィッキング構造の作製工程を示した図である。
【図１５】
ガラスカバー面（ｇｌａｓｓ ｃｏｖｅｒ ｐｌａｔｅ）に対するウィッキング構造の作製工程を示した図である。
【図１６】
ガラスカバー面（ｇｌａｓｓ ｃｏｖｅｒ ｐｌａｔｅ）に対するウィッキング構造の作製工程を示した図である。
【図１７Ａ】
シリコンベースの図示的な等大図であり、本発明、熱亢進的マイクロ回路容器、の第一具体例に従い、蒸発器と濃縮器との間の蒸気や溶媒の通過のために配された、内に、蒸発器、濃縮器及び内結合型溶媒チャネルを示している。
【図１７Ｂ】
図１７Ａに示したマイクロ回路容器の図示的な切断面図である。
【図１８Ａ】
図１７Ａと同様の図であるが、濃縮器を調節的に結合したフィルラインを示しており、加えて、回路温度を測るための熱電対（ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ）ウェルを示している。
【図１８Ｂ】
図１７Ｂと同様の図であるが、濃縮器を調節的に結合したフィルラインを示しており、加えて、回路温度を測るための熱電対（ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ）ウェルを示している。
【図１９】
他の熱増強型マイクロ回路パッケージの具体例を示しており、濃縮器や内結合型冷却溶媒チャネルに比べて、異なった構造層を形作っている蒸発器を持っている。

Claims (13)

  1. 熱増強型マイクロ回路パッケージであって：
    マイクロ回路装置空洞部を持つマイクロ回路容器；
    前記マイクロ回路装置空洞部内に受け入れられたマイクロ回路装置；及び
    前記マイクロ回路容器が動作的に接続された小型電子機械的冷却モジュール；
    から構成され、
    前記冷却モジュールが、蒸発器、濃縮器、及び内結合型冷却溶媒チャネルを持つ毛細管ポンプ式ループ冷却回路を、前記冷却モジュールが、前記蒸発器と濃縮器との間の蒸気及び溶媒の通過並びに冷却溶媒の蒸発及び濃縮の目的で、含み、
    前記蒸発器は、使用の際、前記マイクロ回路装置の冷却のため前記マイクロ回路装置と動作的に関連された
    ことを特徴とする熱増強型マイクロ回路パッケージ。
  2. 請求項１に記載された熱増強型マイクロ回路パッケージであって、前記蒸発器及び濃縮器がシリコンベース内に形成され、及び、前記濃縮器がシリコン内で形成され、並びに、前記蒸発器が少なくとも部分的に前記マイクロ回路容器内で形成されているところの、熱増強型マイクロ回路パッケージ。
  3. 請求項２に記載された熱増強型マイクロ回路パッケージであって、前記マイクロ回路容器が低温共熱型セラミックにて形成されるところの、熱増強型マイクロ回路パッケージ。
  4. 請求項１に記載された熱増強型マイクロ回路パッケージであって、冷却溶媒リザーバーが、前記蒸発器に動作的に関連され、前記蒸発器にウィッキング構造を形成したところの、熱増強型マイクロ回路パッケージ。
  5. 請求項１に記載された熱増強型マイクロ回路パッケージであって、前記蒸発器及び前記濃縮器が数個の溝を形成し、前記溝のそれぞれの高さ及び幅が約２５乃至約１５０μｍなる寸法を持ち、前記溝の内に前記冷却溶媒チャネルが、数個の蒸気ライン及び数個の液体ラインとして形成されており、前記ラインが本質的に前記幅及び前記高さよりも大なる長さを持つところの、熱増強型マイクロ回路パッケージ
  6. 熱増強型マイクロ回路パッケージであって：
    マイクロ回路装置空洞部を持つマイクロ回路容器；
    前記マイクロ回路装置空洞部内に受け入れられたマイクロ回路容器；及び
    前記マイクロ回路容器が動作的に接続された小型電子機械的冷却モジュール；
    から構成され、
    前記冷却モジュールが、シリコンベースを持つ毛細管ポンプ式ループ冷却回路を含み、
    蒸発器、濃縮器、及び内結合型冷却溶媒チャネルを持つ毛細管ポンプ式ループ冷却回路が前記シリコンベースに、前記蒸発器と濃縮器との間の蒸気及び溶媒の通過並びに冷却溶媒の蒸発及び濃縮の目的で、動作的に関連され、
    前記蒸発器が前記マイクロ回路装置に、冷却の用で、動作的に関連され、及び、
    ガラスカバーが前記シリコンベース上に配され、前記蒸発器、前記濃縮器並びに前記内結合型冷却溶媒チャネルが前記ガラスカバーに接する；
    ことを特徴とする熱増強型マイクロ回路パッケージ。
  7. 請求項６に記載された熱増強型マイクロ回路パッケージであって、前記蒸発器及び前記濃縮器が前記シリコンベース内に形成され、前記濃縮器が前記シリコンベース内に形成され、前記蒸発器が前記マイクロ回路容器内に形成され、かつ、前記マイクロ回路容器が低温共熱型セラミックで形成されているところの、熱増強型マイクロ回路パッケージ。
  8. 請求項７に記載された熱増強型マイクロ回路パッケージであって、冷却溶媒リザーバーが前記蒸発器に動作的に関連され、ウィッキング構造が前記蒸発器内に形成され、前記蒸発器及び前記濃縮器が数個の溝を形成し、前記溝のそれぞれの高さ及び幅が約２５乃至約１５０μｍなる寸法を持ち、前記溝の内に前記冷却溶媒チャネルが、数個の蒸気ライン及び数個の液体ラインとして形成され、前記ラインが本質的に前記幅及び前記高さよりも大なる長さを持つところの、熱増強型マイクロ回路パッケージ。
  9. ボールグリッドアレイ容器で構成される熱増強型ボールグリッドアレイパッケージであって、ボールグリッドアレイ及びマイクロ回路装置空洞部を持ち、前記マイクロ回路装置空洞部内に受け入れられたマイクロ回路装置、及び、前記ボールグリッドアレイ容器に動作的に関連された小型電子機械的冷却モジュールで構成され、前記冷却モジュールが、蒸発器、濃縮器、及び内結合型冷却溶媒チャネルを持つ毛細管ポンプ式ループ冷却回路を、前記蒸発器と濃縮器との間の蒸気及び溶媒の通過並びに冷却溶媒の蒸発と濃縮の目的で、含み、前記蒸発器が、冷却のため、動作的に前記マイクロ回路装置に結合される、ことを特徴とする熱増強型ボールグリッドアレイパッケージ。
  10. 請求項９に記載された熱増強型ボールグリッドアレイパッケージであって、前記マイクロ回路装置が絶縁ゲート型双極トランジスターとして形成され、前記絶縁ゲート型双極トランジスターが前記ボールグリッドアレイにリボンボンドされているところの、熱増強型ボールグリッドアレイパッケージ。
  11. 請求項９に記載された熱増強型ボールグリッドアレイパッケージであって、前記蒸発器及び前記濃縮器がシリコンベース内で形成され、前記濃縮器がシリコンベース内で形成され、前記蒸発器が少なくとも部分的に前記ボールグリッドアレイ容器内で形成され、前記ボールグリッドアレイ容器が低温共熱型セラミックで形成され、前記蒸発器に動作的に関連した冷却溶媒リザーバーを含むところの、熱増強型ボールグリッドアレイパッケージ。
  12. 請求項９に記載された熱増強型ボールグリッドアレイパッケージであって、ウィッキング構造が前記蒸発器内に形成され、前記蒸発器及び前記濃縮器が数個の溝を形成しており、前記溝のそれぞれの高さ及び幅が約２５乃至約１５０μｍなる寸法を持ち、前記溝の内に前記冷却溶媒チャネルが、数個の蒸気ライン及び数個の液体ラインとして形成されており、前記ラインが本質的に前記幅及び前記高さよりも大なる長さを持つところの熱増強型ボールグリッドアレイパッケージ。
  13. 小型電子機械的冷却モジュールの作製方法であって：
    シリコンウエハース及びその上に酸化被膜を配する、濃縮器、蒸発器及び内結合型冷却溶媒チャネル形成をマイクロ回路容器に接する形で形成することを目的とした、ディープリアクティブ・イオン・エッチングであって、
    貫通孔を形成する第一ディープリアクティブ・イオン・エッチングステップ、及び、前記蒸発器並びに前記濃縮器を含む冷却溶媒チャネルを形成する第二ディープリアクティブ・イオン・エッチングステップで構成される、ディープリアクティブ・イオン・エッチングステップであって、
    前記シリコンウエハース上にパターン化する目的で配された酸化被膜に対するプラズマエッチングなるステップを含む；
    ステップで構成されるところの、小型電子機械的冷却モジュールの作製方法。
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