JP4109190B2 - 負荷センタリング機構を有する放熱デバイス - Google Patents

Description

本発明は電子デバイスから熱を除去する装置に関する。より詳細には、本発明は負荷センタリング機構を有するヒートシンクに関する。

性能の向上、コスト低減、集積回路部品の一層の小型化、及び集積回路の実装密度の増大は、マイクロエレクトロニクス及びコンピュータ産業が継続的に追求している目標である。これらの目標が達成されるに従い、マイクロ電子ダイはより小型化される。従って、マイクロ電子ダイの集積回路部品の電力消費密度が増大し、その結果マイクロ電子ダイの平均ジャンクション温度が上昇する。マイクロ電子ダイの温度が高くなり過ぎると、マイクロ電子ダイの集積回路が損傷し、又は破壊される恐れがある。

マイクロ電子ダイから熱を除去するために、様々な装置及び技術が使用されてきており、現在も使用されている。この様な放熱技術の１つは、マイクロ電子ダイに放熱デバイスを取り付けることである。既知の１つの実施形態は、図３ａに示されているように、キャリア基板２０６に取り付けられたソケット２０４に配置されたピングリッドアレイ型（「ＰＧＡ」）マイクロ電子ダイ２０２を備えている。ここではマイクロ電子ダイ２０２から延びるピン２０８が、ソケット２０４内の導電性ビア２１２と電気接触する。ソケット２０４はキャリア基板２０６と電気的に接触した状態にある（図示せず）。放熱デバイス２２０（複数のフィン２２２を有するフィン付きヒートシンクとして示されている）は、ばねクリップ２２４（同様に図３ｂを参照）によってマイクロ電子ダイ２０２と接触を維持し、このばねクリップは、放熱デバイス２２０を横切って、ソケット２０４と接続している。導電性グリース又はこのような他のサーマル・インターフェース（熱伝導体）２２６が、マイクロ電子ダイ２０２と放熱デバイス２２０との間に配置される。この組立体の欠点は、ばねクリップ２２４がマイクロ電子ダイ２０２に不均衡な横方向の力又は負荷を与えていることであり、これによりマイクロ電子ダイ２０２の亀裂を生じる恐れがある。

不均衡な負荷を避けるために、２つの負荷センタリング技術が開発された。図４ａ及び４ｂは、ばねクリップ２３４に取り付け、又は留め付ける二次クリップ２４０を備えた１つの負荷センタリング技術を示している。ばねワイヤ２３４によって放熱デバイス２０８に加えられる力は、二次クリップ２４０を介して方向付けられる。従って、二次クリップ２４０は、ばねクリップ２３４上の所望の位置に配置され、その位置で負荷を加えることができる。負荷センタリング用の二次クリップ２４０を使用することの欠点は、二次クリップ２４０を正確に配置するために、追加の処理段階が必要なことである。

図５は、変形部分２４４を有するばねクリップ２４２を備える第２の負荷センタリング技術を示している。変形部分２４４は、ばねクリップ２４２に１つ又は一連の屈曲部を備えている。従って、ばねクリップ２４２が取り付けられると、該ばねクリップ２４２により放熱デバイス２０８に加えられる力は、変形部分２４４を介して方向付けられる。このようにして、変形部分２４４をばねクリップ２４２の所望のどのような位置にも配置して、その位置で負荷を加えることができる。ばねクリップ２４２を使用することによる欠点は、変形部分２４４を形成することによって、ばねチップ２４２の保持力が低下する傾向があることである。

従って、既知の負荷センタリング機構の欠点を克服する負荷センタリング機構を有する放熱デバイスを開発することは有利であろう。

本明細書は、本発明と見なされるものを特に示し、且つ明瞭に主張する請求項で完了するが、本発明の利点は、添付の図面を参照しながら以下の本発明の説明からより容易に理解することができる。

以下の詳細な説明において、本発明を実施することができる具体的な実施形態を示す添付図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施することが可能になるように十分に詳細に説明されている。本発明の種々の実施形態は、異なってはいるが、必ずしも相互に排他的ではないことを理解されたい。例えば、ここで１つの実施形態と関連して説明される特定の外観、構造、又は特徴は、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく他の実施形態で実施することができる。加えて、開示された各実施形態の個別の要素の配置又は配列は、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく変更することができることを理解されたい。従って、以下の詳細な説明は限定の意味で解釈されるべきではなく、本発明の範囲は添付の請求の範囲によってのみ定義され、請求の範囲の権利が及ぶ同等物の全範囲と共に適切に解釈される。図において、幾つかの図面を通じて同様の符号は同じ又は類似の機能を示す。

本発明は放熱デバイスを含む。本デバイスは、ばねクリップと放熱デバイスとが接触する場所を与えるように適合された一体化負荷センタリング機構を有する。負荷センタリング機構は、マイクロ電子ダイに対し負荷を集中させる放熱デバイス上の領域に配置され、ばねクリップが放熱デバイスに対し力を加える時には、ばねクリップが放熱デバイスに接触する実質的に唯一の場所を構成する。

図１ａは、本発明による放熱組立体１００の第１の実施形態を示している。放熱組立体１００は、放熱デバイス１０２とばねクリップ１０４を含む。放熱デバイス１０２は、第１のベース面１０６と、反対側の第２のベース面１０８とを有するベース部１１４を備える。複数のフィン１１２が第１のベース面１０６からほぼ垂直に延びている。ばねクリップ１０４は、引き続き論じられるように、ばねクリップ溝１１０に嵌合される。ばねクリップ溝１１０は、単に、選択された２つのフィン１１２の間に定められた空間とすることができる。

図１ｂ及び図１ｃは、図１ａの放熱デバイス１０２のそれぞれ平面図及び側面図である。放熱デバイス１０２は、負荷センタリング機構１１６を含む。負荷センタリング機構１１６は、ばねクリップ溝１１０内の第１のベース面１０６から延びる突出部／プラットホーム／架台を含む。また、ばねクリップ溝１１０は負荷センタリング機構１１６上のばねクリップ１０４（図示せず）の方向決めを助ける少なくとも１つの傾斜側部１１８を含む。

１つの実施形態において、約４．６６インチ（約１１．８６ｃｍ）の長さ１２８、約２．９２インチ（約７．４１ｃｍ）の幅１２２、及び約０．７６インチ（約１．９３ｃｍ）の全高１３２（フィン１１２を含む）を有する。負荷センタリング機構１１６は、放熱デバイスの長さ１２８及び幅１２２の間のほぼ中心に配置されて示されており、約１．００インチ（約２．５４ｃｍ）の長さを有している。フィン１１２は、厚さ１３６が約０．０８インチ（約０．２０ｃｍ）で、中心間距離１３８が約０．３０インチ（約０．７６ｃｍ）である。ベース部１１４は、約０．１６インチ（０．４６ｃｍ）の厚さ１３４を有する。負荷センタリングデバイス１１６は、約０．１６インチの高さ（図示せず）と約０．２８インチ（約０．７１ｃｍ）の幅（図示せず）を有することができる。勿論、所与の寸法は単なる例示に過ぎず、当業者であれば理解できるように、種々の設計パラメータに応じて、様々な寸法が使用可能であることが理解でされる。

図１ｄは、ばねクリップ溝１１０に沿った放熱デバイス１０２の断面図である。図のように、側部１１８は、図１ｂ及び図１ｃで示されているようなばねクリップ溝１１０の長さに全体にわたって延びるのではなく、負荷センタリング機構１１６のあるところに限定することができる。ばねクリップ溝１１０は更に、ばねクリップ溝１１０を形成する少なくとも１つのフィン１１２の遠位端１４４に近接する少なくとも１つのリップ部１４２を含む。リップ部１４２は、図１ｅに示すように、ばねクリップ溝１１０内にばねクリップ１０４を保持するのを助ける。

負荷センタリング機構１１６は、当技術分野で既知のどのような技術で形成しても良い。例えば、放熱デバイス１０２を型成形により形成する場合には、負荷センタリング機構１１６は放熱デバイス１０２と共に直接成形することができる。放熱デバイス１０２を押し出し成形で形成する場合には、負荷センタリング機構１１６は、（好ましくは）ばねクリップ溝１１０内で押し出された放熱デバイス１０２の一部から加工しても良い。更に、負荷センタリング機構１１６の製造後にその機構を放熱デバイス１０２に取り付けても良い。

図１ｆは、キャリア基板１５６に搭載されているソケット１５４内にあるピングリッドアレイ型（「ＰＧＡ」）マイクロ電子ダイ１５２と熱接触する放熱デバイス１０２を示している。ＰＧＡマイクロ電子ダイ１５２から延びるピン１５８は、ソケット１５４内の導電性ビア１６２と電気接触する。ソケット１５４は、キャリア基板１５６と電気接触した状態にある（図示せず）。放熱デバイス１０２は、ばねクリップ１０４によってマイクロ電子ダイ１５２と接触を維持し、このばねクリップ１０４は、負荷センタリング機構１１６に接触している放熱デバイス１０２を横切ってソケット１５４と接続している。導電性グリース又はこのようなサーマル・インターフェース１６６は、マイクロ電子ダイ１５２と放熱デバイス１０２との間に配置される。勿論、この図の例は、当業者には明らかであるように、単に多くの可能な変形形態の１つであることが理解される。例えば、ばねクリップ１０４は、ソケット１５４ではなく、キャリア基板１５６まで延長して固定することができる。

勿論、フィン１１２は図１ａないし図１ｆで示されているような細長いプレートに限定されず、限定ではないが、図１ｇに示されるような柱又は柱状体を含む、どのような適用可能な幾何学的形状であっても良いことが理解される。更にまた、負荷センタリング機構１１６は、放熱デバイス１０２上でＸ軸及びＹ軸に沿った所望のどのような位置に配置しても良いことが分かる。例えば、図１ｈに示されているように、ばねクリップ溝１１０をＸ軸に沿ってシフトさせることができる。

図２ａないし図２ｃは、本発明の放熱デバイス１８２の別の実施形態を示している。ばねクリップ溝１１０は、図１ａないし図１ｄに示されているように、フィン１１２に平行に続くのではなく、横断している。図２ｃ（ばねクリップ溝１１０の断面図）に示されるように、負荷センタリング機構１１６は、第１のベース面１０６から延びるように負荷センタリング機構１１６を形成するのではなく、少なくとも１つの凹部１８４、１８４’を、負荷センタリング機構１１６に近接する第１のベース面１０６からベース部１１４に向けてフライス削りすることにより形成される。

このようにして、本発明の詳細な実施形態を説明してきたが、添付の請求の範囲によって定義される本発明は、上記の説明中で述べた特定の詳細によって限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、多くの明らかな変形が可能であることが理解される。

本発明による負荷センタリング機構を有する放熱デバイスの一実施形態の図。 本発明による負荷センタリング機構を有する放熱デバイスの別の実施形態の図。 マイクロ電子ダイに取り付けられた、当技術分野で既知の放熱デバイスの図。 負荷センタリング二次クリップを有する当技術分野で既知の放熱デバイスの図。 負荷センタリング用の変更されたばねクリップを有する当技術分野で既知の放熱デバイスの図。

Claims (17)

1. 第１のベース面を有するベース部と、
   前記第１のベース面から延びる少なくとも１つのフィンと、
   前記少なくとも１つのフィンに近接して形成されたばねクリップ溝と、
   前記ばねクリップ溝内にあり、前記第１のベース面と一体的に結合される負荷センタリング機構であって、前記第１のベース面から延びている架台を備えた負荷センタリング機構と、
   を備える放熱デバイス。
2. 前記ばねクリップ溝が更に、前記負荷センタリング機構上のばねクリップを方向決めするように適合された少なくとも１つの傾斜側部を含むことを特徴とする請求項１に記載の放熱デバイス。
3. 前記負荷センタリング機構が、その機構の上にあるばねクリップを方向決めするように適合された少なくとも１つの傾斜側部を含むことを特徴とする請求項１に記載の放熱デバイス。
4. 前記負荷センタリング機構を形成する前記第１のベース面から前記ベース部内に形成された少なくとも１つの凹部を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の放熱デバイス。
5. マイクロ電子デバイスと、
   第１のベース面及び反対側の第２のベース面を有するベース部を含む放熱デバイスと、
   を備えるマイクロ電子組立体であって、
   前記放熱デバイスが前記マイクロ電子デバイスと熱接触しており、前記放熱デバイスが更に、
   前記第１のベース面から延びる少なくとも１つのフィンと、
   前記少なくとも１つのフィンに近接して形成されたばねクリップ溝と、
   前記ばねクリップ溝内にあり、前記第１のベース面と一体的に結合される負荷センタリング機構であって、前記第１のベース面から延びている架台を備えた負荷センタリング機構と、
   を含むマイクロ電子組立体。
6. 前記ばねクリップ溝が更に、前記負荷センタリング機構上のばねクリップを方向決めするように適合された少なくとも１つの傾斜側部を含むことを特徴とする請求項５に記載のマイクロ電子組立体。
7. 前記負荷センタリング機構が、その機構上にあるばねクリップを方向決めするように適合された少なくとも１つの傾斜側部を含むことを特徴とする請求項５に記載のマイクロ電子組立体。
8. 前記負荷センタリング機構を形成する前記第１のベース面から前記ベース部内に形成された少なくとも１つの凹部を更に含むことを特徴とする請求項５に記載のマイクロ電子組立体。
9. 放熱デバイスを製造する方法であって、
   第１のベース面を有するベース部を形成する段階と、
   前記第１のベース面から延びる少なくとも１つのフィンを形成する段階と、
   前記少なくとも１つのフィンに近接して形成されたばねクリップ溝を形成する段階と、
   前記ばねクリップ溝内で、前記第１のベース面と一体的に結合された負荷センタリング機構を形成する段階であって、前記第１のベース面から延びる架台を形成することを含む負荷センタリング機構を形成する段階と
   を含む方法。
10. 前記ベース部を形成する段階と、前記少なくとも１つのフィンを形成する段階と、前記ばねクリップ溝を形成する段階と、前記負荷センタリング機構を形成する段階とが、型成型工程において実質的に同時に行われる請求項９に記載の方法。
11. 前記負荷センタリング機構を形成する段階が、前記形成された架台を前記ばねクリップ溝内の前記第１のベース面に取り付けることを含む請求項９に記載の方法。
12. 前記ベース部を形成する段階と、前記少なくとも１つのフィンを形成する段階と、前記ばねクリップ溝を形成する段階とが、押し出し工程において実質的に同時に行われ、前記負荷センタリング機構を形成する段階における架台が、前記ばねクリップ溝の一部をフライス研削によって削り取ることにより形成される請求項９に記載の方法。
13. 前記負荷センタリング機構を形成する段階における架台が、前記ばねクリップ溝内の前記第１のベース面から前記ベース部内に延びる少なくとも１つの凹部を形成することにより形成される請求項９に記載の方法。
14. 前記ばねクリップ溝を形成する段階が更に、前記負荷センタリング機構上のばねクリップを方向決めするように適合された少なくとも１つの傾斜側面を形成することを含む請求項９に記載の方法。
15. 前記負荷センタリング機構を形成する段階が更に、その機構の上にあるばねクリップを方向決めするように適合された少なくとも１つの傾斜側面を形成することを含む請求項９に記載の方法。
16. マイクロ電子組立体を製造する方法であって、
    マイクロ電子デバイスを準備し、
    第１のベース面及び反対側の第２のベース面を有するベース部と、前記第１のベース面から延びる少なくとも１つのフィンと、前記少なくとも１つのフィンに近接して形成されたばねクリップ溝と、前記ばねクリップ溝内にあり前記第１のベース面と一体的に結合される負荷センタリング機構であって、前記第１のベース面から延びている架台を備えた負荷センタリング機構とを含む放熱デバイスを準備し、
    前記放熱デバイスの第２のベース面を前記マイクロ電子デバイスと熱接触させて載せ、
    前記ばねクリップ溝内にばねクリップを載置する
    ことを含む方法。
17. 前記マイクロ電子デバイスをソケット内に載置し、前記ばねクリップを前記ソケットに固定することを更に含む請求項１６に記載の方法。

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