JP4346972B2 - 電子パッケージおよび熱放散方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、集積回路モジュールによって発生された熱を放散することに関し、特に、集積回路用の有効的な低減応力のパッケージに関する。
【0002】
【従来の技術】
複数の集積回路(IC)チップ(各チップは、数千個の回路素子を有する)を有するマルチチップ・モジュール(MCM)の出現によって、非常に小さい容積内に、非常に多数個の電子要素を収容することができるようになった。周知のように、ICは、それらの動作中に、多量の熱を発生する。大半の半導体デバイスまたはソリッドステート・デバイスは、過度の温度に敏感であるので、MCM内で互いに近接するICチップによる熱の発生の問題に対する解決方法は、工業上の関心事である。
【0003】
MCM内に含まれるデバイスが、プリント回路板/プリント配線板上に配置される電子システム内の要素を冷却する従来の手法は、モジュールを通る冷却空気の流れを管理することである。さらに、ヒートシンクをモジュールに取付けて、気流の有効性を増大させることができる。
【0004】
冷却のための簡単な気流/ヒートシンク手法における冷却容量の制限は、カード実装のMCMの冷却のためのより進歩した手法である、他の技術の使用を必要とする。この進歩した手法は、ヒートパイプ技術を利用している。ヒートパイプ自体は、もちろん周知であり、蒸気チャンバの形態のヒートパイプは、一般的になりつつある。関連技術では、また、カード上に実装された電子要素によって発生される熱を放散するヒートパイプ/蒸気チャンバの技術が存在する。しかし、ヒートパイプ/蒸気チャンバ技術は、MCMに適用される場合に、いくつかの制限を有している。1つの制限は、ヒートパイプ/蒸気チャンバと、集積回路チップおよびMCMモジュール基板との間の熱膨張係数(CTE)の不適合によって生じる、熱的に誘起されたパッケージ、特にチップの応力である。他の制限は、非常に薄い壁のヒートパイプ/蒸気チャンバが用いられるときに、薄い壁がたわみ、これがランド−グリッド・アレイ(LGA)モジュールと共に用いることを不適切にすることである。LGAモジュールは、圧力がLGA接続部に保持されることを必要とするからである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、CTE不適合によって誘起されたパッケージおよびチップの応力を最小にしながら、蒸気チャンバ冷却を用い、および広範囲のMCMタイプに適した、効率的に冷却されるMCMの必要性が存在する。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の態様は、1個以上の要素を有する電子パッケージであって、第1の熱膨張係数を有する基板と、基板に取付けられ、蒸気チャンバを有する蓋とを備え、蓋は、第2の熱膨張係数を有し、第1の熱膨張係数は、第2の熱膨張係数に適合し、各要素の裏面と、蓋の下部壁の外面とに接触する伝熱媒体と、基板の上面に電気的に接続された各要素とを備えている。
【0007】
本発明の第2の態様は、1個以上の要素を有する電子パッケージからの熱を放散する方法であって、第1の熱膨張係数を有する基板を設けるステップと、蒸気チャンバを有する蓋を、基板に取付けるステップとを含み、蓋は、第2の熱膨張係数を有し、第1の熱膨張係数を、第2の熱膨張係数に適合させるステップと、各要素の裏面と、蓋の下部壁の外面とに接触する伝熱媒体とを設けるステップと、各要素を、基板の上面に電気的に接続するステップとを含んでいる。
【0008】
本発明の第3の態様は、1個以上の要素を有する電子パッケージであって、第1の熱膨張係数を有する基板と、基板に取付けられ、蒸気チャンバを有する蓋とを備え、蓋は、第2の熱膨張係数を有し、第1の熱膨張係数は、第2の熱膨張係数の約25%〜約700%であり、各要素の裏面と、蓋の下部壁の外面とに接触する伝熱媒体と、基板の上面に電気的に接続された各要素とを備えている。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明のこの開示では、プリント回路板(PCB)およびプリント配線板という用語は、等価な用語である。この用語では、"接触の(in contact)"および"接触している(contacting)"は、機械的および熱的な接触を示している。
【0010】
図1は、PCBに実装され、本発明の蓋を有するマルチチップ・モジュールの第1の実施例の断面図である。図1において、MCM100は、実装された多数の要素105を有する基板102を有している。各要素は、表面110および裏面115を有している。MCM100は、多数のハンダボール125によって、PCB120に実装されている。基板102は、シングルレベルまたはマルチレベルの基板とし、およびセラミック,ファイバガラス,またはポリマをベースとしたものとすることができる。MCM100は、また、蓋130を有している。蓋130は、蓋支持体132によって、基板102に取付けられている。この蓋支持体は、蓋130の周囲を基板102の周囲に接続している。蓋支持体132は、蓋130と同じ材料で作製でき、蓋と一体にすることができる。あるいはまた、蓋支持体132は、蓋130とは異なる材料で作製することもできる。蓋支持体132は、蓋130と基板102との間に、ハーメチックシールを与えることができる。
【0011】
蓋130は、外面140を有する下部壁135と、外面150を有する上部壁145と、蒸気チャンバ160を形成する側部壁155とを備えている。蒸気チャンバ160は、特に、水,フレオン,またはグリコールのような伝熱流体を含んでいる。要素105の正面110は、基板102の上面165に電気的に接続されている。要素105は、基板102へフリップチップ接続,ワイヤボンディング接続,またはハンダ付け接続することができる。伝熱媒体170が、要素105の裏面115と、蓋130の下部壁135の外面140と接触して、接触領域上での、熱的接触,機械的拘束,および圧力支持を可能にしている。伝熱媒体170は、要素105の動作によって発生された熱を、効率的に蓋130に伝えることを可能にする。
【0012】
蒸気チャンバ160によって蓋130に与えられた優れた伝熱能力の故に、蓋を、アルミニウム,銅,ニッケル,金,またはアンバー(Invar)を含む多くの異なる材料、およびプラスチック,セラミック,複合材料のような他の材料(これらには限定されない)により、作製することができる。利用できる材料の広範囲性の故に、蓋130は、基板102のCTEに適合(match)したCTE(基板102のCTEの約25%〜700%)を有する材料により、あるいは基板と同じ材料により、作製することができる。例えば、MCM100がHyperBGA(International Business Machine Corp.の登録商標)であり、基板102が、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)をベースした材料(約10〜12ppm/℃のCTEを有する)である場合には、蓋130は、約10ppm/℃のCTEを有するアルミニウム−シリコンカーバイドの複合材料により作製することができる。要素105の熱誘起された機械的応力を最小にするためには、蓋130の下部壁135を、薄く作製する。例えば、蓋が銅(約17ppm/℃のCTEを有する)により作製され、要素105が単結晶シリコン(約3ppm/℃のCTEを有する)により作製されるならば、薄い壁は、柔軟性の故に、CTEの不適合により発生する応力を軽減するであろう。一実施例では、下部壁135の厚さは、約250ミクロン以下である。
【0013】
伝熱媒体170は、熱的接着材,熱的グリース,伝熱パッド,相転移材料,または技術上既知の他の材料とすることができる。
【0014】
MCM100を、図1に示し、ボールグリッドアレイ(BGA)モジュールとして説明したが、MCM100を、ピングリッドアレイ(PGA)モジュールとすることもできる。
【0015】
図2は、プリント回路板に実装され、本発明の蓋を有するマルチチップ・モジュールの第2の実施例の断面図である。図2において、蓋130Aの下部壁135Aは、厚い突出領域180を有し、この突出領域は、厚い要素105B上の薄い領域185によって保持されるのと同一または等価の接触圧と、熱的接触とを、薄い要素105A上に保持する。その他、蓋130Aは、図1に示し説明した蓋130と同じである。2つの異なる厚さを有する要素を図2に示したが、本発明の第2の実施例は、異なる3つ以上の厚さを有する要素と共に用いるように、拡張することができる。例えば、異なる厚さで作製された半導体ウェハ(すなわち、200および300ミリメータ直径のウェハ)から、あるいは異なる最終厚さを必要とするデバイス(すなわち、論理デバイス,メモリデバイス,受動デバイス)から、要素を作製することができる。
【0016】
図3は、プリント回路板上に実装され、本発明の蓋を有するマルチチップ・モジュールの第3の実施例の断面図である。図3において、蓋130Bは、外面140Bを有する独立した下部壁135Bと、本体部190とを備えている。本体部は、外面150を有する上部壁145と、蒸気チャンバ160を形成する側部壁155とを有している。下部壁135Bは、適切な接着材195によって、側部壁155に取付けられている。この場合、下部壁135BのCTEが、本体部190のCTEとかなり異なるときには、弾性接着材が望ましい。蓋130Bおよび下部壁135Bは、アルミニウム,銅,またはアンバー(Invar)のような金属、プラスチック、セラミック、複合材料(これらに限定されない)を含む多くの異なる材料により作製することができる。本体部190および下部壁135Bは、同一または異なる材料により、作製することができる。本体部190は、基板102のCTE(の約25%〜700%)に適合したCTEを有する材料により作製でき、他方、下部壁135Bは、要素105の材料のCTE(の50%〜700%)に適合したCTEを有する材料により、作製することができる。例えば、MCMがHyperBGM(約10〜12ppm/℃のCTE)であり、要素105が単結晶シリコン(約3ppm/℃のCTE)であるならば、本体部190は、アルミニウム−シリコンカーバイド複合材料(約10ppm/℃のCTE)により作製でき、下部壁135Bは、ガラスセラミック(約3ppm/℃のCTE),シリコン(約3ppm/℃のCTE),またはアルミナ(約6ppm/℃のCTE)により作製することができる。要素105Bの熱誘起された機械的応力の量を最小にするには、下部壁135Bを薄くなるように作製する。例えば、下部壁135Bが銅(約17ppm/℃のCTE)により作製され、要素105が、単結晶シリコン(約3ppm/℃のCTE)により作製されるならば、薄い壁は、伸張してたわむ故に、CTEの不適合により発生する応力を軽減するであろう。一実施例では、下部壁135Bの厚さは、約250ミクロン以下である。
【0017】
蓋支持体132は、蓋130Bと同一または異なる材料により作製でき、蓋と一体にすることができる。蓋支持体132は、蓋130Bと基板102との間に、ハーメチックシールを与える。
【0018】
図4(A)は、プリント回路板上に実装され、本発明の蓋を有するマルチチップ・モジュールの第4の実施例の断面図である。図4(A)において、下部壁135Cは、突出する厚い領域180を有している。この領域は、厚い要素105B上で薄い領域185によって保持されるのと等価の接触圧を、薄い要素105A上に保持する。その他、蓋130Cは、図3に示し説明した蓋130Bと同一である。2つの異なる厚さを有する要素を、図4(A)に示したが、本発明の第4の実施例は、異なる3つ以上の厚さを有する要素と共に用いるように、拡張することができる。図4(B)は、下部壁135(図4(A)参照)の厚い領域180の他の例の断面を示す。図4(B)において、領域180Aの壁の厚さは、薄い領域185(図4(A)参照)と同じであるが、領域180Aは、薄い要素105Aの方へ偏位して、薄い壁を維持しながら、伝熱媒体170と薄い要素105Aとの間に接触を保持する。
【0019】
図5は、プリント回路板に実装され、本発明の蓋を有するマルチチップ・モジュールの第5実施例の断面図である。この第5実施例は、以下の点を除いて、第1の実施例に類似している。すなわち、非常に柔軟性のある下部壁135の場合に生じるたわみ制限は、第5の実施例では克服されている。図5において、蓋130Dの外面150に接触する伸張板200は、留め具205によって、MCM100をPCB120に固定する。留め具205は、図5では、PCB120内のネジ切り受け部に係合するネジとして示されているが、スプリング・クリップまたは他の適切な締結手段を用いることができる。
【0020】
蒸気チャンバ160内には、圧力下で、上部壁145および下部壁135に接触する支持体215が設けられている。支持体215は、要素105上に配置されている。選択的に、いくつかのまたはすべての支持体を、いくつかのまたはすべての要素105上に配置して、下部壁135の過度のたわみおよび座屈を防止する。支持体215は、伸張板200によって蓋130Dに加えられる圧力を、各要素105に一様に拡散させる。ハンダボール125(図1参照)の代わりに、ランドグリッドアレイ(LGA)接続部220が、基板102とPCB120との間に示されている。LGA接続部220は、粗い(asperity)接触接続部であるので、一般には、ある程度の圧力を接続部に保持して、良好な導電性を確保しなければならない。支持体215は、蓋130と同じ材料で、あるいは異なる材料で作製することができる。
【0021】
図5には、MCM100が示され、LGAモジュールとして説明されているが、MCM100は、BGAモジュールまたはPGAモジュールとすることもできる。
【0022】
図6は、プリント回路板に実装され、本発明の蓋を有するマルチチップ・モジュールの第6の実施例の断面図である。図6において、蓋130Eの下部壁135Aは、厚い突出領域180を有し、この突出領域は、厚い要素105B上の薄い領域185によって保持されるのと等価の接触圧を、薄い要素105A上に保持する。その他、蓋130Eは、図5に示し説明した蓋130と同じである。2つの異なる厚さを有する要素を図6に示したが、本発明の第6の実施例は、異なる3つ以上の厚さを有する要素と共に用いるように、拡張することができる。
【0023】
図7は、プリント回路板上に実装され、本発明の蓋を有する、マルチチップ・モジュールの第7の実施例の断面図である。図7において、蓋130Gは、外面150を有する独立した下部壁135Bと、本体部190とを備えている。本体部は、外面150を有する上部壁145と、蒸気チャンバ160を形成する側部壁155とを有している。下部壁135Bは、適切な接着材195によって、側部壁155に取付けられている。この場合、下部壁135BのCTEが、本体部190のCTEとかなり異なるときには、弾性接着材が望ましい。蓋130Gおよび下部壁135Bは、アルミニウム,銅,またはアンバーのような金属、プラスチック、セラミック、複合材料(これらに限定されない)を含む多くの異なる材料により作製することができる。本体部190は、基板102のCTE(の約25%〜700%)に適合したCTEを有する材料により作製でき、他方、下部壁135Bは、要素105の材料のCTE(の50%〜700%)に適合したCTEを有する材料により、作製することができる。
【0024】
蒸気チャンバ160内には、上部壁145および下部壁135Bに接触する支持体215が設けられている。支持体215は、要素105上に配置されている。支持体215は、伸張板200によって蓋130Gに加えられる圧力を、各要素105に一様に拡散させる。蓋支持体132および支持体215は、本体190と同じ材料で、あるいは異なる材料で、作製することができる。
【0025】
図8(A)は、プリント回路板上に実装され、本発明の蓋130Fを有するマルチチップ・モジュールの第8の実施例の断面図である。図8(A)において、下部壁135Cは、厚い領域180を有している。この領域は、厚い要素105B上で薄い領域185によって保持されるのと等価の接触圧を、薄い要素105A上に保持する。その他、蓋130Fは、図7に示し説明した蓋130Gと同一である。2つの異なる厚さを有する要素を、図8(A)に示したが、本発明の第8の実施例は、異なる3つ以上の厚さを有する要素と共に用いるように、拡張することができる。図8(B)は、下部壁135C(図8(A)参照)の厚い領域180の他の例の断面を示す。図8(B)において、領域180Aの壁の厚さは、薄い領域185(図8(A)参照)と同じであるが、領域180Aは、薄い要素105Aの方へ偏位させて(スタンピングまたはモールディングによって)、薄い壁を維持しながら、薄い要素105Aに接触を保持する。
【0026】
図9は、本発明の第5および第6の実施例と共に用いることのできる他の蓋構造の断面図である。図9において、蓋130Hは、一体下部壁135,一体上部壁145,および一体側部壁155を有している。一体内部支持体215が、上部壁145と下部壁135とを結合している。
【0027】
図10および図11は、本発明の第7および第8の実施例と共に用いることのできる2つの他の蓋構造の断面図である。図10において、蓋130Jは、独立した下部壁135と本体部190とを備え、本体部190は、一体上部壁145と一体側部壁155とを有している。支持体215は、下部壁135Dと一体であり、上部壁145と接触している。下部壁135Dは、接着材195によって側部壁155に結合されている。図11において、蓋130Kは、独立した下部壁135Bと本体部190Aとを備え、本体部190Aは、一体上部壁145と、一体側部壁155と、一体支持部215Cとを有している。支持体215Cは、下部壁135Dと接触する。下部壁135Bは、接着材195によって側部壁155に結合される。
【0028】
図12および図13は、本発明の第3,第4,第7,第8の実施例と共に用いることのできる2つの他の蓋構造の断面図である。図12において、蓋130Lは、独立した下部壁135Fと本体部190Bとを備え、本体部190は、一体上部壁145と一体側部壁155Aとを有している。下部壁135Fは、接着材195Aによって側部壁155Aに結合される。図13において、蓋130Mは、独立した下部壁135Fと独立した上部壁145Aとを有している。これらの各周辺は、ベロー220によって接続されている。図10および図11に示し説明した内部支持体(図示せず)を、同様に用いることができる。
【0029】
図14は、本発明の第7および第8の実施例と共に用いることのできる他の蓋構造の断面図である。図14において、蓋130Nは、独立した下部壁135Fと独立した上部壁145Aとを有している。これらの各周辺は、ベロー220によって接続されている。複数の内部ベロー225が、上部壁145Aおよび下部壁135Fに接触している。各内部ベロー225は、対応する要素105上に配置されている。
【0030】
図15および図16は、本発明の第5,第6,第7,第8の実施例と共に用いることができる2つの他の蓋レイアウトの平面図である。図15において、蓋130は、蒸気チャンバ160を囲む側部壁155と、複数の独立した支持体215とを有している。各支持体215は、対応する要素105上に配置されている。図16において、蓋130は、第1対の対向する側部壁155A,155Bと、第2対の対向する側部壁235A,235Bと、側部壁235Aと235Bとの間に延びる1組の細長支持体215Aとを有している。前述した蓋130の側部壁と、支持体215Aとは、それぞれ、副蒸気チャンバ160Aを有している。支持体215Aは、1組の副蒸気チャンバ160Aを形成する。各支持体215Aは、多数の要素105上に配置される。
【0031】
図17は、図16の17−17線断面図である。図17において、支持体215Aは、選択的に、複数個の穴240を有している。穴240は、副蒸気チャンバ160A(図16参照)を、互いに相互接続する。
【0032】
図18は、本発明の取付けヒートシンクを有する蓋の断面図である。図18において、伸張板200(図5参照)は、複数の垂直フィン250を有するヒートシンク245で置き換えられている。ヒートシンク245は、アルミニウム,銅,ベリリウム,ホワイトメタル,または高熱伝導率を有する他の適切な金属により、作製することができる。
【0033】
ヒートシンク245は、例えば図7に示し説明したように、下部壁135が蓋130Dと別個の部材である場合に、蓋130Dまたは上部壁145のCTE(の約25%〜700%)に適合したCTEを有する材料により、作製することができる。さらに、下部壁135が、蓋130Dと別個の部材である場合に、要素105のCTE(の約50%〜700%)に適合したCTEを有する材料により、作製することができる。
【0034】
あるいはまた、図示した一体蓋130Dに対して、ヒートシンク245および蓋130Dの材料を、次のように選ぶ。すなわち、ヒートシンクのCTEが蓋のCTE(の約25%〜700%)に適合し、蓋のCTEが要素のCTE(の約50%〜700%)に適合するようにする。
【0035】
したがって、CTE不適合により誘起されるパッケージおよびチップの応力を最小にしながら、蒸気チャンバ冷却を用い、広範囲の要素サイズ,厚さ,MCMタイプに適した、効率的に冷却されるMCMを説明した。
【0036】
実施例の説明は、本発明を理解させるために行った。本発明は、上述した特定の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変形,再構成,置換,組合せが可能なことは、当業者には明らかであろう。たとえば、シングルチップ・モジュール(SCM)を、説明したMCMに置き換えることができる。さらに、内部蒸気チャンバを、伸張板なしにMCM内に用いることができ、および伸張板およびヒートシンクは、内部蒸気チャンバ支持体を有さない蓋に実装することができる。
【0037】
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
(1)1個以上の要素を有する電子パッケージであって、
第1の熱膨張係数を有する基板と、
前記基板に取付けられ、蒸気チャンバを有する蓋とを備え、前記蓋は、第2の熱膨張係数を有し、前記第1の熱膨張係数は、前記第2の熱膨張係数に適合し、
各要素の裏面と、前記蓋の下部壁の外面とに接触する伝熱媒体と、
前記基板の上面に電気的に接続された各要素とを備える、電子パッケージ。
(2)前記蓋の下部壁は、第3の熱膨張係数を有し、前記要素は、第4の熱膨張係数を有し、前記第3の熱膨張係数は、前記第4の熱膨張係数に適合する、上記(1)に記載の電子パッケージ。
(3)前記蓋の上部壁の外面に実装され、第5の熱膨張係数を有するヒートシンクをさらに備え、前記第5の熱膨張係数は、前記第2の熱膨張係数に適合する、上記(1)に記載の電子パッケージ。
(4)前記蓋の下部壁は、突出領域を有し、これら突出領域は、前記要素のうちの厚い要素上に、薄い領域によって保持されるのと等価な前記伝熱媒体との接触を、前記要素のうちの薄い要素上に保持する、上記(1)に記載の電子パッケージ。
(5)前記蒸気チャンバ内で、前記蒸気チャンバの上部壁と前記下部壁との間に、支持体をさらに有し、いくつかのまたはすべての前記支持体は、いくつかのまたはすべての前記要素上に配置される、上記(1)に記載の電子パッケージ。
(6)前記支持体は、前記蓋と一体に形成される、上記(5)に記載の電子ッケージ。
(7)前記電子パッケージは、ボールグリッドアレイ・モジュール,ランドグリッドアレイ・モジュール,およびHyperBGAモジュールよりなる群から選択される、上記(1)に記載の電子パッケージ。
(8)前記蓋は、アルミニウム,銅,アンバー,金,銀,ニッケル,アルミニウム−シリコンカーバイド,プラスチック,セラミック,および複合材料から選択される材料により作製される、上記(1)に記載の電子パッケージ。
(9)前記基板は、セラミック,ファイバガラス,ポリテトラフルオロエチレン,およびポリマよりなる群から選択される、上記(1)に記載の電子パッケージ。
(10)1個以上の要素を有する電子パッケージからの熱を放散する方法であって、
第1の熱膨張係数を有する基板を設けるステップと、
蒸気チャンバを有する蓋を、前記基板に取付けるステップとを含み、前記蓋は、第2の熱膨張係数を有し、
前記第1の熱膨張係数を、前記第2の熱膨張係数に適合させるステップと、
各要素の裏面と、前記蓋の下部壁の外面とに接触する伝熱媒体とを設けるステップと、
各要素を、前記基板の上面に電気的に接続するステップとを含む、
方法。
(11)前記蓋の下部壁は、第3の熱膨張係数を有し、前記要素は、第4の熱膨張係数を有し、前記第3の熱膨張係数を、前記第4の熱膨張係数に適合させる、上記(10)に記載の方法。
(12)第5の熱膨張係数を有するヒートシンクを、前記蓋の上部壁の外面に実装するステップと、
前記第5の熱膨張係数を、前記第2の熱膨張係数に適合させるステップとをさらに含む、上記(10)に記載の方法。
(13)前記蓋の下部壁は、突出領域を有し、これら突出領域は、前記要素のうちの厚い要素上に、薄い領域によって保持されるのと等価な前記伝熱媒体との接触を、前記要素のうちの薄い要素上に保持する、上記(10)に記載の方法。
(14)前記蒸気チャンバ内で、前記蒸気チャンバの上部壁と前記下部壁との間に、支持体をさらに有し、いくつかのまたはすべての前記支持体は、いくつかのまたはすべての前記要素上に配置される、上記(10)に記載の方法。
(15)前記電子パッケージは、ボールグリッドアレイ・モジュール,ランドグリッドアレイ・モジュール,およびHyperBGAモジュールよりなる群から選択される、上記(10)に記載の方法。
(16)前記蓋は、アルミニウム,銅,アンバー,金,銀,ニッケル,アルミニウム−シリコンカーバイド,プラスチック,セラミック,複合材料から選択される材料により作製される、上記(10)に記載の方法。
(17)前記基板は、セラミック,ファイバガラス,ポリテトラフルオロエチレン,およびポリマよりなる群から選択される、上記(10)に記載の方法。
(18)1個以上の要素を有する電子パッケージであって、
第1の熱膨張係数を有する基板と、
前記基板に取付けられ、蒸気チャンバを有する蓋とを備え、前記蓋は、第2の熱膨張係数を有し、前記第1の熱膨張係数は、前記第2の熱膨張係数の約25%〜約700%であり、
各要素の裏面と、前記蓋の下部壁の外面とに接触する伝熱媒体と、
前記基板の上面に電気的に接続された各要素とを備える、電子パッケージ。
(19)前記蓋の下部壁は、第3の熱膨張係数を有し、前記要素は、第4の熱膨張係数を有し、前記第3の熱膨張係数は、前記第4の熱膨張係数の約50%〜約700%である、上記(18)に記載の電子パッケージ。
(20)前記蓋の上部壁の外面に実装され、第5の熱膨張係数を有するヒートシンクをさらに備え、前記第5の熱膨張係数は、前記第2の熱膨張係数に適合する、上記(18)に記載の電子パッケージ。
【図面の簡単な説明】
【図1】プリント回路板に実装され、本発明の蓋を有するマルチチップ・モジュールの第1の実施例の断面図である。
【図2】プリント回路板に実装され、本発明の蓋を有するマルチチップ・モジュールの第2の実施例の断面図である。
【図3】プリント回路板に実装され、本発明の蓋を有するマルチチップ・モジュールの第3の実施例の断面図である。
【図4】プリント回路板に実装され、本発明の蓋を有するマルチチップ・モジュールの第4の実施例の断面図である。
【図5】プリント回路板に実装され、本発明の蓋を有するマルチチップ・モジュールの第5の実施例の断面図である。
【図6】プリント回路板に実装され、本発明の蓋を有するマルチチップ・モジュールの第6の実施例の断面図である。
【図7】プリント回路板に実装され、本発明の蓋を有するマルチチップ・モジュールの第7の実施例の断面図である。
【図8】プリント回路板に実装され、本発明の蓋を有するマルチチップ・モジュールの第8の実施例の断面図である。
【図9】本発明の第5および第6の実施例と共に用いることのできる他の蓋構造の断面図である。
【図10】本発明の第7および第8の実施例と共に用いることのできる他の蓋構造の断面図である。
【図11】本発明の第7および第8の実施例と共に用いることのできる他の蓋構造の断面図である。
【図12】本発明の第3,第4,第7,第8の実施例と共に用いることのできる他の蓋構造の断面図である。
【図13】本発明の第3,第4,第7,第8の実施例と共に用いることのできる他の蓋構造の断面図である。
【図14】本発明の第7および第8の実施例と共に用いることのできる他の蓋構造の断面図である。
【図15】本発明の第5,第6,第7,第8の実施例と共に用いることのできる他の蓋レイアウトの平面図である。
【図16】本発明の第5,第6,第7,第8の実施例と共に用いることのできる他の蓋レイアウトの平面図である。
【図17】図16の17−17線断面図である。
【図18】本発明の取付けヒートシンクを有する蓋の断面図である。
【符号の説明】
100 MCM
102 基板
105 要素
120 PCB
125 ハンダボール
130 蓋
132 蓋支持体
135 下部壁
145 上部壁
155 側部壁
160 蒸気チャンバ
170 伝熱媒体
180 厚い突出領域
190 本体部
200 伸張板
220 ベロー
245 ヒートシンク
250 垂直フィン
Claims (11)
- 1個以上の要素を有する電子パッケージであって、
第1の熱膨張係数を有する基板と、
前記基板に取付けられ、蒸気チャンバを有する蓋であって、前記第1の熱膨張係数に適合する第2の熱膨張係数を有する本体部と、前記本体部に弾性接着剤によって取付けられ、前記第2の熱膨張係数とは異なる第3の熱膨張係数を有する下部壁とを備え、前記蒸気チャンバ内で、前記蒸気チャンバを構成する前記本体部の上部壁と前記下部壁との間に、支持体をさらに有し、いくつかのまたはすべての前記支持体が、いくつかのまたはすべての前記要素上に配置されて、前記電子パッケージを固定するために前記上部壁に加わる圧力を各前記要素に拡散させるものであり、前記下部壁が伸張可能で可撓性を有する前記蓋と、
各要素の裏面と、前記蓋の下部壁の外面とに接触する伝熱媒体と、
前記基板の上面に電気的に接続され、前記第3の熱膨張係数に適合する第4の熱膨張係数を有する各要素とを備え、
前記蓋の下部壁は、前記要素のうちの厚さの薄い要素に向けて突出する突出領域を有し、前記要素のうちの厚さの厚い要素上に、前記突出領域以外の薄い領域によって保持されるのと等価な前記伝熱媒体との接触圧を、前記薄い要素上に保持する、電子パッケージ。 - 前記蓋の上部壁の外面に実装され、第5の熱膨張係数を有するヒートシンクをさらに備え、前記第5の熱膨張係数は、前記第2の熱膨張係数に適合する、請求項1に記載の電子パッケージ。
- 前記支持体は、前記蓋と一体に形成される、請求項1に記載の電子パッケージ。
- 前記電子パッケージは、ボールグリッドアレイ・モジュールおよびランドグリッドアレイ・モジュールよりなる群から選択される、請求項1に記載の電子パッケージ。
- 前記蓋は、アルミニウム,銅,アンバー,金,銀,ニッケル,アルミニウム−シリコンカーバイド,プラスチック,セラミック,および複合材料から選択される材料により作製される、請求項1に記載の電子パッケージ。
- 前記基板は、セラミック,ファイバガラス,ポリテトラフルオロエチレン,およびポリマよりなる群から選択される、請求項1に記載の電子パッケージ。
- 1個以上の要素を有する電子パッケージからの熱を放散する方法であって、
第1の熱膨張係数を有する基板を設けるステップと、
蒸気チャンバを有する蓋であって、前記第1の熱膨張係数に適合する第2の熱膨張係数を有する本体部と、前記本体部に弾性接着剤によって取付けられ、前記第2の熱膨張係数とは異なる第3の熱膨張係数を有する下部壁とを備え、前記蒸気チャンバ内で、前記蒸気チャンバを構成する前記本体部の上部壁と前記下部壁との間に、支持体をさらに有し、いくつかのまたはすべての前記支持体が、いくつかのまたはすべての前記要素上に配置されて、前記電子パッケージを固定するために前記上部壁に加わる圧力を各前記要素に拡散させるものであり、前記下部壁が伸張可能で可撓性を有する前記蓋を、前記基板の上面の周囲分部に取り付けられる蓋支持体を介して、前記基板に取付けるステップと、
各要素の裏面と、前記蓋の下部壁の外面とに接触する伝熱媒体とを設けるステップと、
前記第3の熱膨張係数に適合する第4の熱膨張係数を有する各要素を、前記基板の上面に電気的に接続するステップとを含み、
前記蓋の下部壁は、前記要素のうちの厚さの薄い要素に向けて突出する突出領域を有し、前記要素のうちの厚さの厚い要素上に、前記突出領域以外の薄い領域によって保持されるのと等価な前記伝熱媒体との接触圧を、前記薄い要素上に保持し、前記1個以上の要素から発生する熱は、前記伝熱媒体を介して前記蒸気チャンバで放散される、方法。 - 第5の熱膨張係数を有するヒートシンクを、前記蓋の上部壁の外面に実装するステップと、
前記第5の熱膨張係数を、前記第2の熱膨張係数に適合させるステップとをさらに含む、請求項7に記載の方法。 - 前記電子パッケージは、ボールグリッドアレイ・モジュールおよびランドグリッドアレイ・モジュールよりなる群から選択される、請求項7に記載の方法。
- 前記蓋は、アルミニウム,銅,アンバー,金,銀,ニッケル,アルミニウム−シリコンカーバイド,プラスチック,セラミック,複合材料から選択される材料により作製される、請求項7に記載の方法。
- 前記基板は、セラミック,ファイバガラス,ポリテトラフルオロエチレン,およびポリマよりなる群から選択される、請求項7に記載の方法。
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