JPH0135484Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は集積回路チツプの冷却に関するもの
である。

集積回路チツプの温度は適正な機能、信頼性お
よび有用寿命を保証するために指定限界以下に保
持されなければならない。集積回路技術における
動向はチツプ当りの機能を増大する大規模集積化
に向つている。また、システム設計者は回路相互
接続部における伝搬遅延を最少にするためにチツ
プを密接させて装着しつつある（高密度実装）。
その結果として、熱は各チツプ当りに増加するだ
けでなく、また密接装着チツプのためにこもつて
しまう。

これらのチツプの冷却が問題である。

高密度実装の冷却は液体冷却コールドプレート
を回路パツケージと直接に接触させて置くことに
よつて達成されてきた。これの限界は回路素子が
種々の高さおよび形状を有するということであ
る。これらの変動に適応するためにコールドプレ
ート回路素子との間に柔軟なインタフエースが使
用されてきた。このインタフエースは熱伝導性か
つ電気絶縁性でありかつペーストとフイルムとか
らなる。

この柔軟なインタフエースの限界はその熱抵抗
が高く、熱を均一に広げないということである。
さらに、ペーストが分解（化学的に）する場合に
は、回路素子の温度は望ましくないレベルまで上
昇する。

以上は従来技術の限界を示すものである。した
がつて、上記限界の１つまたはそれ以上を克服す
るのに適応したものを提供することが有利である
ことは明白である。

本考案の一面において、これは柔軟なマツトを
有するコールドプレートからなる、集積回路チツ
プを冷却する装置を提供することによつて達成さ
れる。このマツトは、コールドプレートと接触す
る熱伝導性かつ電気絶縁性であるところのペース
トの第一のフイルムと、第一のフイルムと接触す
る第二の金属フイルムと、第二のフイルムと接触
する熱伝導性かつ電気絶縁性の第三のフイルムと
を含む。

次に図面を参照して本考案の実施例について説
明する。

集積回路チツプを冷却する装置は第１図に１０
で示され、アルミニウムのような適当な材料から
作られた周知のコールドプレートを含む。このコ
ールドプレートは第一の部分１２ａを有し、この
第一の部分は第二の部分１２ｂに接続かつ封着さ
れている。入口ポート１４は典型的な導管１８に
よつて出口ポートに接続され、導管１８は適当な
方法でコールドプレート中を通つて延在し、冷却
水のような流体を流通させ、コールドプレート１
２内の漏れを回避するようになつている。コール
ドプレート１２を貫通する一対の開口２０はコー
ルドプレート１２の両側面２２，２４に装着され
る一対の周知の基板間の電気コネクタに適応する
ために設けられている。基板およびこれに接続さ
れる関連集積回路については後で説明する。

柔軟なマツト２１（第１，２図）が側面２２と
接触し、別の類似の柔軟なマツト２１が側面２４
と接触している。各マツト２１は側面２２，２４
に接着するペースト２６の第一のフイルムを含
む。ペースト２６は市販の熱伝導性ペーストであ
る。第二の金属フイルム２８はアルミニウムであ
つてもよいが、好適にはペースト２６に接着する
銅のフイルムでありかつマイクロクラツド
（MICROCLAD）と呼ばれる周知の方法で第三
のフイルム３０に積層されている。第三のフイル
ム３０は市販のプラスチツク材料であり、製品テ
ツドラー（TEDLAR）すなわちポリビニルフル
オライドであつてもよいが、好適には製品カプト
ン（KAPTON）すなわちポリイミドである。積
層された第二のフイルム２８および第三のフイル
ム３０は米国カリフオルニア州SylmarのFortin
Laminating Co.から販売されている。ペースト
２６の厚さは約0.040インチ（1.016mm）であり、
銅28の厚さは約0.001インチ（0.0254mm）であり、
ポリイミド３０の厚さは約0.001インチ（0.0254
mm）である。

第２図はコールドプレート１２の各側面２２，
２４と関連する周知の基板３２を示す。各基板３
２は種々の形状および大きさを有する、複数の市
販の集積回路パツケージ３４を含む。周知のよう
に、そのような基板３２はパツケージ３４を冷却
するためにコールドプレート１２と接触させられ
る。基板３２はボルトその他の適当な手段によつ
てコールドプレート１２に接続されかつ開口２０
を貫通するコネクタによつて電気接続される。

マツト２１は柔軟なであるため、種々の形状お
よび大きさのパツケージ３４がフイルム３０にお
いてマツト２１の一部分と接触させられ、したが
つてマツト２１を介する熱伝導性が保証される。
マツト２１の剛さを制限するために、第二の金属
フイルム２８は適当な方法によつてエツチングさ
れ、金属ブランチ３８で相互に接続された複数の
金属パツド３６を有する所定の配列を形成する
（第３図参照）。相互接続パツド３６の配列は図示
のものとは変わつたものであつてもよい。また、
パツド３６の全部でなく一部が相互接続されるこ
ともある。このようにして、第４図に示すよう
に、金属部分４０がエツチングで除去されてフイ
ルム３０を露出し、したがつてマツト２１の剛さ
を低減する。金属部分４０をエツチングで除去す
る結果として、パツド３６と相互接続アーム３８
はマツト２１中の熱束の広がりを改良するのに適
した配列を与える。

パツケージ３４は通常アルミナまたはベリリア
のような絶縁材料から形成されかつ集積回路チツ
プ４２が埋込まれている。これらのパツケージ３
４はパツド３６の配列に対応する所定アレイにお
いて基板３２上に与えられる（第４，５，６図参
照）。このようにして、金属パツド３６はそれぞ
れのパツケージ３４に隣接する。したがつて、チ
ツプ４２で発生された際はパツケージ３４、フイ
ルム３０、フイルム２８、ペースト２６、コール
ドプレート１２を通して伝導され、導管１８中を
押し進められる冷却水のような流体によつてコー
ルドプレート１２から運び去られる。

熱は各パツケージ間で変動しうるから、相互接
続ブランチ３８が各種パッド３６間の熱の広がり
を助長し、したがつてマツト２１の均一な熱分布
を促進することは重要である。

マツト２１から剛さを除去するのに加えて、エ
ツチングはフイルム２８の各部分を露出し、した
がつて、伝導性でなく絶縁性であるために望まし
くないところの、ペースト２６中の気泡またはエ
アポケツトの視覚検査を可能にする。銅パツド３
６を相互に接続する銅ブランチ３８はパツケージ
３４間に相互の熱通路を与える。この相互熱通路
はチツプ４２の全部が類似した電力を消散してい
ない場合に特に有利である。温度分布はペースト
２６中で実質的に一様になり、したがつてペース
ト２６の寿命が延長される。

以上説明した装置は、サーマルペーストと、マ
ツト中の熱束の一様な分布を促進する金属フイル
ムと、集積回路パツケージと接触する別のフイル
ムとを含む柔軟なマツトと接触するところの集積
回路チツプを冷却するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す斜視図である。
第２図は第１図の２−２線断面図である。第３図
は本考案のエツチングされたフイルムの実施例を
示す平面図である。第４図は関連集積回路パツケ
ージおよび基板の対応部分との関係を示す第３図
のエツチングされたフイルムの斜視図である。第
５図は第４図の５−５線断面図である。第６図は
エツチングされたフイルムの重ねられた対応アレ
イを含む基板および集積回路パツケージの所定ア
レイの実施例を示す平面図である。 １０……集積回路チツプ、１２……コールドプ
レート、１４……流体入口ポート、１６……出口
ポート、１８……導管、２０……開口、２１……
マツト、２６……ペースト、２８……金属フイル
ム、３０……プラスチツクフイルム、３２……基
板、３４……集積回路パツケージ、３６……金属
パツド、３８……金属ブランチ、４０……金属部
分、４２……チツプ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 コールドプレートと、 前記コールドプレートに接触し、熱伝導性であ
   るとともに電気絶縁性のペースとからなる第一の
   フイルムと、 前記第一のフイルムに接触し、所定の配列で相
   互に接続された金属パツドを有する第二のフイル
   ムと、 前記第二のフイルムに接触し、熱伝導性である
   とともに電気絶縁性である第三のフイルムと、 前記金属パツドの配列に対応する所定の配列で
   集積回路チツプを備えた複数の回路パツケージを
   有する基板とを備えており、 前記各フイルムが一つの柔軟なマツトを構成
   し、 前記各回路パツケージが関連の金属パツドに隣
   接した前記第三のフイルムに接触していることを
   特徴とする集積回路チツプ冷却装置。