JPH06120380A - 半導体デバイス用熱分配装置 - Google Patents

半導体デバイス用熱分配装置

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JPH06120380A
JPH06120380A JP3204317A JP20431791A JPH06120380A JP H06120380 A JPH06120380 A JP H06120380A JP 3204317 A JP3204317 A JP 3204317A JP 20431791 A JP20431791 A JP 20431791A JP H06120380 A JPH06120380 A JP H06120380A
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heat
sponge
substrate
fibers
layers
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JP3204317A
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Burhan Ozmat
オズマット バーハン
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 基板１１上に配置され互いに異なる熱量を個
別に発生する半導体チップ３及び９からの熱消散装置に
関し、基板１１はこの基板上のこれらチップによって発
生された熱を一様に分配する熱分配装置に固定される。 【構成】 この熱分配装置は金属母材複合材料板１３の
形をし、好適には、アルミニウム又は銅を母材金属とし
て含み、この母材金属はこれより高い熱伝導率を有しか
つこれに埋設された一様に間隔をとった繊維１５の層を
有する。これらの各層は複数のこのような繊維を複数の
行内に有し、各層はその上及び下の層と直交する。金属
母材複合材料板１３は、スポンジ１９を内部に固定され
たハウジングの形をした熱消散構造に固定される。それ
は、好適には、アルミニウム又は銅で作られかつセル構
造を有し、これらのセルは相互接続多孔性を有する。こ
のハウジングは流体入口２１及び出口２３を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスから敏
速に熱を除去するために高パッケージ密度半導体デバイ
スに関連して使用される熱転送技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスが、半導０００の指定さ
れた容積内の能動要素の数の増加するに連れて、ますま
す小形化され続けるに従い、これらの半導体デバイスに
よって発生される熱量もまたますます増大する。しがっ
て、熱除去及び転送の件は、解決しなければならない、
果てしないそしてますます重大な問題である。
【０００３】先行技術は、これらのデバイスを冷却剤等
内に置くなどのように、熱除去に対する数々の解決策を
利用してきた。この解決策は、例えば、そのデバイスの
部分がしばしば取り外されるモジュール化ユニットとの
関連においては有効ではない。
【０００４】伝導も、また、熱除去の手段として使用さ
れてきた。しかしながら、このようなシステムは、大形
化かつ重くなる傾向を有し、寸法及び重量が関心事の場
合は使用できない。
【０００５】
【問題を解決するための手段】半導体デバイスの特定の
いくつかの部分はそのデバイスの他の部分が発生するよ
りも多くの熱を発生すること、および多重デバイス構造
内の或るいくつかの半導体デバイスはその多重構造の他
のデバイスよりも多くの熱を発生するということは、周
知である。したがって、１つの特定のデバイスの部分の
過熱又はこのデバイス自体の過熱の防止に使用すること
のできる１つの手順は、熱分配に係わり、これによって
最も多量に熱を発生するデバイスからの又はこれらのデ
バイスの部分からの熱が、少ない量の熱を発生するデバ
イスまたはこれらのデバイスの部分以外の他のどこに分
配され、この結果、熱をならす、すなわち、これらのデ
バイス内の熱を可能な限り一様にする。この手順は熱転
送に関連して使用され、これによってこれらのデバイス
自体から熱を除去することを通して熱をなおまた消散さ
せる。
【０００６】要約すると、本発明によれば、互いに異な
る熱量を発生する半導体チップが、セラミック、ガラス
セラミック、又は銅−黒鉛、アルミニウム−黒鉛等の金
属母材複合材料のような、高熱伝導率、熱膨張率整合材
料の基板、好適に単結晶シリコンの基板上に配置され、
この基板は同基板上のこれらチップによって発生された
熱を一様に分配するための装置に固定され、この装置は
金属母材複合材料の形をし、この複合材料は、熱伝導材
料、好適には、アルミニウム又は銅である金属母材と、
この金属母材の金属より高い熱伝導率を有しかつこの金
属内に埋設された一様な間隔をとった繊維、好適には、
炭素繊維のいくつかの層を有し、これらの各層は複数の
行内に複数のこのような繊維を有し、各層はその上及び
下の層と直交する。これらの各行の及びその隣の行のこ
れらの炭素繊維は、好適には、互いに接触しない。この
金属母材は、高熱伝導率の金属セラミックスポンジを内
部に固定したハウジングの形をした熱消散構造に固定さ
れる。このスポンジは、好適には、アルミニウム又は銅
で形成され、かつセル構造を有し、これらのセルは相互
接続多孔性を示す。このハウジングは、流体入口及び流
体出口を含み、これによって流体はこのスポンジを通り
抜けて、熱をこれらのスポジセルの壁から運び去る。代
替実施例においては、そのハウジングは、これと前記金
属母材複合材料との間にろう付けされるアルミニウム−
シリコンろうの層によってこの金属母材複合材料に固定
される。なおまた、この金属母材複合材料は、腐食を避
ける又は減少させるために純粋アルミニウムの層で以て
被覆される。導入流体が入口と出口との間の直通経路内
に主として走行するよりもこのスポンジの全容積を通り
抜けて走行することができるように、このスポンジがそ
のハウジング壁から間隔をとって配置される。
【０００７】
【実施例】図１をまず参照すると、典型的な電子回路１
が示され、この回路は、例えば、高電力要件を有しかつ
大量の熱（例えば、１．５５Ｗ／cm2)を消散する複数の
メモリチップ3 、比較的低電力要件を有しかつ比較的少
量の熱( 例えば、０．１５５〜０．３１０Ｗ／cm2)を消
散する分配ユニット５、高電力要件を有しかつ比較的大
量の熱（例えば、３．１０Ｗ／cm2)を消散する中央処理
装置（以下、ＣＰＵ）チップ７、及び中位電力要件を有
しかつ中位の量の熱（例えば、０．７７５Ｗ／cm2)を消
散するさらに追加チップ９を有する。これらのチップは
基板１１上に配置され、基板１１は、例えば、単結晶シ
リコンで形成され、かつこの基板上のこれらのいくつか
のチップを相互接続するために並びに回路１と外部との
通信用の接点（図には示されていない）まで延長するた
めに、標準設計の相互接続配線（図には示されていな
い）をこの基板上に有する。シリコンは容易に入手可能
であるという理由から、及びシリコンをその上に電子構
成要素を形成するのにまた使用するとができると云う理
由から、シリコンは好適である。基板１１は、金属母材
複合材料板１３上に配置され、この複合材料板は、以下
にさらに詳細に説明されるが、発生される熱を基板１１
に沿ってより一層一様に分配するように並びに回路１か
らの熱の除去を助援するように働く。
【０００８】図２を参照すると、チップ３及び９を載せ
た基板１１を表面上に配置された金属母材複合材料板１
３を含む図１の回路の部分の横断面図が、示されてい
る。板１３は熱伝導金属、好適には、銅又はアルミニウ
ムの１つの層であり、この層が炭素繊維の母材（マトリ
ックス）を複数の層を成して有し、これらの各層はこの
ような繊維を複数の行内に有し、これらの各層をその上
及び下の層と直交している。隣合う行の炭素繊維は、互
いに接触しない。図２のチップ３及び９からの熱は、基
板１１を通り抜けて金属母材複合材料板１３へと下方へ
運ばれるのであろうことは、明らかである。熱はこの金
属母材内を炭素繊維１５へ走行し、炭素繊維１５はその
母材金属より高い熱伝導率を有し、この熱をそれらの熱
源から下方を含むあらゆる方向へ立ち去らせる。
【０００９】金属母材複合材料板１３を通り抜けて走行
する熱を消散させかつ基板１１から立ち去らせること
が、ここで、必要である。これは、金属母材複合材料板
１３の１つ以上の表面上及びこれに取り付けられた熱転
送装置上を通過する空気、水、過フッ化炭素水素、及び
その他の周知の熱伝導材料を使用することによって、一
般に、達成される。
【００１０】図３を参照すると、さらに明確に、チップ
３及び９を載せた基板１１を表面上に有する金属母材複
合材料板１３が示されている。金属母材複合材料板１３
は、ハウジング部分１７上に座着し、ハウジング部分１
７は上部開口を有し、この開口は板１３によって囲わ
れ、かつハウジング部分１７はその中にスポンジ１９を
含む。さらに側壁であるハウジング部分１６は、これに
固定された上部覆い板であるハウジング部分１８で以て
板１３に固定されて、これらのチップを上から覆う囲い
を形成する。ハウジング部分１６、１７、及び１８は、
熱膨張率において基板１１と整合し、かつ熱を横方向に
敏速に消散することのできるようにその構造面内で高熱
伝導率を有する材料で形成される。銅−モリブデンを浸
透された金属母材複合材料、アルミニウム−窒化アルミ
ニウム金属母材複合材料、銅−アルミニウム−黒鉛等の
ような、金属と高熱伝導率の黒鉛繊維から作られる複合
材料が、ハウジング材料として好適である。理論的に
は、基板１１と熱膨張率が整合するならば、いかなる高
熱伝導率の材料も、ハウジングに対して使用することが
できる。
【００１１】スポンジ１９は、好適には高熱伝導率を有
する材料で形成され、かつ相互接続多孔性を与えるため
に開放セル構造を備えるワイヤメッシュの形をとる。こ
の構造は、“スチールウール”に類似している。好適構
造は、スポンジ材料自体の理論密度の約１０％密度を有
するであろう。このような材料は、周知でありかつ入手
可能である。本実施例の好適材料は、その高熱伝導率及
び軽量性のゆえにアルミニウムである。銅も、その高熱
伝導率のゆえに有望性の高い材料である。しかしなが
ら、銅はアルミニウムより遙かに重たい。銅スポンジ
は、重さが因子にならない所で有望である。この場合、
スポンジ１９は、これを通り抜ける流体流にほとんど抵
抗せず、かつこのスポンジを通り流れる流体と接触する
ための大きな表面積を与え、したがって、大きな熱転送
面積を与え、その結果、充分な熱転送をする。例えば、
スポンジの１cm3 当たり５９cm2 の表面積は、上述の論
理密度の１０％で以て容易に確保される。
【００１２】ハウジング部分１７は、図３及び図４に示
されているように、これを通り抜ける熱転送流体を通過
させるための流体入口２１及び流体出口２３を含む。ス
ポンジ１９は、極めて小さい温度降下で以てこれから熱
除去流体に熱を転送可能とする。スポンジ１９の材料
は、好適には、ハウジング部分１７に接着されて、その
ハウジング内のこのスポンジの収縮を回避し、これに伴
い所望のように容積対面積比を低下する。
【００１３】図４は、スポンジ１９が入口２１を含む壁
２６から間隔をとりかつ出口２３を含む壁３１から間隔
をとる追加の特徴を示す。この配置においては、入口２
１からそのハウジングに入る流体は、スポンジ１９に入
る前に壁２９に沿う側路を外へ広がり、次いでこのスポ
ンジを通り走行した後に、壁３１に沿い内側に走行して
出口２３へ向かう。このようにして、スポンジ１９を通
り走行した流体流は、スポンジ１９全体を通して実質的
に一様であり、この結果、このスポンジに接触する板１
３の全面積に沿い熱を一様に転送する。
【００１４】例えば、前記炭素繊維が或る蓄電池型動作
を行い、この結果、腐食する問題が起こり得る。この問
題は、図５に示されるように、０．０５１から０．０７
６mmの厚さを有するアルミニウム被覆２５を板１３に施
すことによって、最小化される。アルミニウム被覆２５
は、好適には、イオン蒸着によって形成される。これに
よって、極めて高純度のアルミニウム被覆が得られる。
アルミニウム−シリコン合金シート２７の薄層が、アル
ミニウム被覆２５を覆って配置される。スポンジ１９
は、シート２７上に配置されかつ標準的な仕方でこのシ
ートにろう付けされる。アルミニウム−シリコン合金シ
ート２７は、金属ろう又は埋め金として使用される。こ
の配置並びに上述の配置は、材料の相互接続用のエポキ
シ樹脂等の使用と比較して向上した熱伝導率を与える全
金属対金属インターフェイスを与える。
【００１５】本発明は、その特定のいくつかの好適実施
例について説明されたけれども、多様の変更及び修正が
当業者にとって直ちに明白である。したがって、収録の
特許請求の範囲は、全てのこのような変更及び修正を含
むものと先行技術の観点から可能な限り広く解釈される
ことを主張する。
【００１６】
【発明の効果】大量の熱を発生する構成要素から熱を敏
速に除去するために熱の点源を外へ広げる新設計の金属
繊維複合材料を利用する、半導体回路用の吸熱器が与え
られたことは、明らかである。また、熱を敏速に消散す
るために高面積対容積比及び相互接続多孔性を有する高
熱伝導スポンジ型材料の形をした吸熱材料が、与えられ
た。さらにまた、熱の点源を有する面積内の熱を初期的
に外へ広げ又は一様化し、次いでこの熱をその熱発生源
から敏速に立ち去らせる熱転送システムが、与えられ
た。
【００１７】以上に関して更に以下の項を開示する。 （１） （ア）局在発熱要素を基板上に有する前記基板
を備え、（イ）前記基板に熱的に結合された熱分配装置
であって、（ウ）熱伝導金属と、（エ）前記熱伝導金属
内に埋設された前記熱伝導金属よりも高い熱伝導率を有
する複数の熱伝導繊維であって複数の層内に配置され、
前記複数の層のうちの隣合う層が互いに異なる方向に延
びる前記複数の熱伝導繊維と、を含むことを特徴とする
熱分配装置。
【００１８】（２） 第１項記載の熱分配装置におい
て、前記繊維は炭素であり、前記層の各々内の前記繊維
は隣の前記層内の前記繊維に対して実質的に垂直な方向
内に配置されていることを特徴とする熱分配装置。
【００１９】（３） 第１項又は第２項記載の熱分配装
置において、前記繊維は炭素であり、前記層の各々内の
前記繊維は隣の前記層内の前記繊維に対して実質的に垂
直な方向内に配置されていることを特徴とする熱分配装
置。
【００２０】（４） （ア）流体入口と流体出口とを有
するハウジングと、（イ）前記ハウジング内に固定され
た熱伝導スポンジ材料であって、前記スポンジが相互接
続多孔性を有する多孔を該スポンジ内に有する前記スポ
ンジ材料と、（ウ）前記ハウジングに固定されかつ前記
スポンジに熱的に接触する発熱デバイスと、を含むこと
を特徴とする熱消散装置。
【００２１】（５） 第４項記載の熱消散装置におい
て、前記発熱デバイスは、（ア）局在発熱要素を基板上
に有する前記基板を、含み、（イ）熱分配装置が前記基
板に熱的に結合され、前記熱分配装置は、（ウ）熱伝導
金属と、（エ）前記熱伝導金属に埋設された前記熱伝導
金属より高い熱伝導率を有する複数の熱伝導繊維であっ
て複数の層内に配置され、前記複数の層のうちの隣合う
層どうしが互いに異なる方向に延びる前記複数の熱伝導
繊維と、を含むことを特徴とする熱消散装置。
【００２２】（６） 第１項又は第５項記載の装置にお
いて、前記基板は多結晶シリコンで形成されることを特
徴とする装置。
【００２３】（７） 第５項又は第６項記載の装置にお
いて、前記繊維は炭素であり、各前記層は隣の層に実質
的に垂直であることを特徴とする装置。
【００２４】（８） 第１項から第３項、第５項、第７
項のうちのいずれか１つに記載の装置において、前記複
数の繊維は該繊維の全長に沿い互いに隔てられているこ
とを特徴とする装置。
【００２５】（９） 第１項、第４項から第６項、第８
項のうちのいずれか１つに記載の装置において、前記ス
ポンジ材料は銅及びアルミニウムのうちの一方であるこ
とを特徴とする装置。
【００２６】（１０） 第４項、第７項から第９項のう
ちのいずれか１つに記載の装置において、前記スポンジ
材料の密度は前記スポンジを作っている材料の理論密度
の約１０パーセントであることを特徴とする装置。
【００２７】（１１） 基板から熱を除去するシステム
であって、（ア）局在発熱領域を前記基板上に有する前
記基板と、（イ）前記局在領域に発生された熱を３直交
方向に沿い外へ広げるために前記基板に熱的に結合され
た手段と、（ウ）前記外へ広げられる熱を前記基板から
転送するために前記基板に熱的に結合された前記手段に
結合された手段と、を含むことを特徴とするシステム。
【００２８】（１２） 本発明は、基板１１上に配置さ
れ互いに異なる熱量を個別に発生する半導体チップ３及
び９からの熱消散装置に関し、基板１１はこの基板上の
これらチップによって発生された熱を一様に分配する熱
分配装置に固定され、この熱分配装置は金属母在複合材
料板１３の形をし、この板は、熱伝導材料、好適には、
アルミニウム又は銅を母材金属として含み、この母材金
属はこれより高い熱伝導率を有しかつこれに埋設された
一様に間隔をとった繊維１５の層を有する。これらの各
層は複数のこのような繊維を複数の行内に有し、各層は
その上及び下の層と直交する。好適には、これらの炭素
繊維のどれも、互いに接触することはない。金属母材複
合材料板１３は、スポンジ１９を内部に固定されたハウ
ジングの形をした熱消散構造に固定される。このスポン
ジは、好適には、アルミニウム又は銅で作られかつセル
構造を有し、これらのセルは相互接続多孔性を有する。
このハウジングは流体入口２１及び出口２３を有し、こ
れによって流体がこのスポンジを通って走行し、かつ熱
をこのスポンジセルの壁から持ち去る。代替実施例にお
いては、そのハウジングは、これと金属母材複合材料板
１３との間にろう付けされるアルミニウム−シリコン合
金ろうの層によって板１３に固定される。なおまた、板
１３は、腐食を回避又は最小化するために純粋アルミニ
ウムの層で以て被覆される。そのスポンジは流体入口及
び出口を含むハウジング壁から間隔をとり、この結果、
この入口と出口との間に主として流体を走行させない
で、そのスポンジの全容積を通して比較的一様にスポン
ジに流体を走行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による金属母材複合材料を備えた電子回
路の上面図。
【図２】図１の実施例の部分の横断面図及びその金属母
材複合材料の切取り図。
【図３】熱消散ハウジング及びその内部のスポンジ材料
を備える図１の実施例の横断面図。
【図４】図３のハウジングの本発明による第２実施例の
水平断面図。
【図５】本発明による、スポンジを含むハウジングと金
属母材複合材料板との間の相互接続の追加の型式の側面
図。
【符号の説明】
１ 電子回路 ３ メモリチップ ５ 分配ユニット ７ ＣＵＰチップ ９ 追加チップ １１ 基板 １３ 金属母材複合材料板 １５ 炭素繊維 １６，１７，１８ ハウジング部分 １９ スポンジ ２１ 流体入口 ２３ 流体出口 ２５ アルミニウム被覆 ２７ アルミニウム−シリコン合金シート ２９，３１ 壁

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ア）局在発熱要素を基板上に有する前
    記基板を備え、 （イ）前記基板に熱的に結合された熱分配装置であっ
    て、 （ウ）熱伝導金属と、 （エ）前記熱伝導金属内に埋設された前記熱伝導金属よ
    りも高い熱伝導率を有する複数の熱伝導繊維であって複
    数の層内に配置され、前記複数の層のうちの隣合う層が
    互いに異なる方向に延びる前記複数の熱伝導繊維と、 を含むことを特徴とする熱分配装置。
JP3204317A 1990-08-14 1991-08-14 半導体デバイス用熱分配装置 Pending JPH06120380A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US56747390A 1990-08-14 1990-08-14
US567473 1990-08-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06120380A true JPH06120380A (ja) 1994-04-28

Family

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006203159A (ja) * 2005-01-18 2006-08-03 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 半導体用熱交換器
JP2006521025A (ja) * 2003-03-04 2006-09-14 ユナイテッド・ディフェンス・リミテッド・パートナーシップ 多孔性金属ヒートシンクを有する電気バス及びその製造方法
JP2008526028A (ja) * 2004-12-23 2008-07-17 オンスクリーン テクノロジーズ インコーポレイテッド 熱伝達メッシュを組み込んだ冷却装置
US11362017B2 (en) 2018-05-02 2022-06-14 Fuji Electric Co., Ltd. Cooling apparatus, semiconductor module, and vehicle

Families Citing this family (64)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5296310A (en) * 1992-02-14 1994-03-22 Materials Science Corporation High conductivity hydrid material for thermal management
JPH065751A (ja) * 1992-03-05 1994-01-14 Texas Instr Inc <Ti> 金属フォーム放熱器
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
JPH07211832A (ja) * 1994-01-03 1995-08-11 Motorola Inc 電力放散装置とその製造方法
AT402135B (de) * 1994-03-30 1997-02-25 Electrovac Schaltungsträger
US5565705A (en) * 1994-05-02 1996-10-15 Motorola, Inc. Electronic module for removing heat from a semiconductor die
JP3493844B2 (ja) * 1994-11-15 2004-02-03 住友電気工業株式会社 半導体基板材料とその製造方法及び該基板を用いた半導体装置
US5784255A (en) * 1995-12-04 1998-07-21 Integrated Device Technology, Inc. Device and method for convective cooling of an electronic component
US5981085A (en) * 1996-03-21 1999-11-09 The Furukawa Electric Co., Inc. Composite substrate for heat-generating semiconductor device and semiconductor apparatus using the same
GB2327150B (en) * 1996-03-21 1999-07-07 Furukawa Electric Co Ltd Composite substrate for heat-generating semiconductor device and semiconductor decice and semiconductor apparatus using the same
DE19648545B4 (de) * 1996-11-25 2009-05-07 Ceramtec Ag Monolithischer Vielschichtaktor mit Außenelektroden
DE19710783C2 (de) * 1997-03-17 2003-08-21 Curamik Electronics Gmbh Kühler zur Verwendung als Wärmesenke für elektrische Bauelemente oder Schaltkreise
US5796049A (en) * 1997-04-04 1998-08-18 Sundstrand Corporation Electronics mounting plate with heat exchanger and method for manufacturing same
US5986885A (en) * 1997-04-08 1999-11-16 Integrated Device Technology, Inc. Semiconductor package with internal heatsink and assembly method
WO1999018602A1 (en) * 1997-10-08 1999-04-15 Applied Materials, Inc. Foam-based heat exchanger with heating element
US6456100B1 (en) * 1998-01-20 2002-09-24 Micron Technology, Inc. Apparatus for attaching to a semiconductor
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
US20040009353A1 (en) * 1999-06-14 2004-01-15 Knowles Timothy R. PCM/aligned fiber composite thermal interface
KR20010076991A (ko) * 2000-01-29 2001-08-17 박호군 발포금속 방열기
DE10006215A1 (de) * 2000-02-11 2001-08-16 Abb Semiconductors Ag Baden Kühlvorrichtung für ein Hochleistungs-Halbleitermodul
DE10013844A1 (de) * 2000-03-15 2001-09-27 Infineon Technologies Ag Vorrichtung zum Kühlen eines elektrischen Moduls
US6400015B1 (en) * 2000-03-31 2002-06-04 Intel Corporation Method of creating shielded structures to protect semiconductor devices
FR2810845B1 (fr) * 2000-06-23 2002-08-23 Alstom Module de puissance a composants electroniques de puissance et procede de fabrication d'un tel module
DE50213823D1 (de) * 2001-05-14 2009-10-15 Pore M Gmbh Wärmetauscher
US6821625B2 (en) * 2001-09-27 2004-11-23 International Business Machines Corporation Thermal spreader using thermal conduits
KR100495699B1 (ko) * 2002-10-16 2005-06-16 엘에스전선 주식회사 판형 열전달장치 및 그 제조방법
DE10324190B4 (de) * 2003-05-28 2009-07-23 M.Pore Gmbh Wärmetauscher
DE10343151B4 (de) * 2003-09-18 2006-06-14 M.Pore Gmbh Instationärer Wärmetauscher
US7044199B2 (en) * 2003-10-20 2006-05-16 Thermal Corp. Porous media cold plate
US20050092478A1 (en) * 2003-10-30 2005-05-05 Visteon Global Technologies, Inc. Metal foam heat sink
EP1533586B1 (en) * 2003-11-24 2011-08-10 Wieland-Werke AG Two-fluid heat exchanger having flow management open-celled structures
US20050111188A1 (en) * 2003-11-26 2005-05-26 Anandaroop Bhattacharya Thermal management device for an integrated circuit
US20060290370A1 (en) * 2004-02-27 2006-12-28 Wells-Cti, Llc, An Oregon Limited Liability Company Temperature control in ic sockets
US20060083927A1 (en) * 2004-10-15 2006-04-20 Zyvex Corporation Thermal interface incorporating nanotubes
GB2419463A (en) * 2004-10-25 2006-04-26 Elan House Ltd Heat sink
TWI306651B (en) * 2005-01-13 2009-02-21 Advanced Semiconductor Eng Package structure
CN100413064C (zh) * 2005-07-22 2008-08-20 富准精密工业(深圳)有限公司 气密性腔体散热结构及其制造方法
US20070147008A1 (en) * 2005-12-28 2007-06-28 Intel Corporation Use of porous materials to cool the surfaces of a computing device
IL173991A0 (en) * 2006-02-28 2006-07-05 Yeshayahou Levy Integrated cooling system
US7755185B2 (en) * 2006-09-29 2010-07-13 Infineon Technologies Ag Arrangement for cooling a power semiconductor module
US20080166492A1 (en) * 2007-01-09 2008-07-10 International Business Machines Corporation Metal-graphite foam composite and a cooling apparatus for using the same
KR100809587B1 (ko) 2007-02-02 2008-03-04 이용덕 판형 열전달장치
US7916484B2 (en) * 2007-11-14 2011-03-29 Wen-Long Chyn Heat sink having enhanced heat dissipation capacity
CN101587887A (zh) * 2008-05-23 2009-11-25 富准精密工业(深圳)有限公司 发光二极管结构
US8259451B2 (en) * 2008-11-25 2012-09-04 Intel Corporation Metal injection molded heat dissipation device
US8081461B2 (en) * 2009-06-25 2011-12-20 International Business Machines Corporation Cooling apparatus with thermally conductive porous material and jet impingement nozzle(s) extending therein
US9546826B1 (en) 2010-01-21 2017-01-17 Hrl Laboratories, Llc Microtruss based thermal heat spreading structures
US8921702B1 (en) * 2010-01-21 2014-12-30 Hrl Laboratories, Llc Microtruss based thermal plane structures and microelectronics and printed wiring board embodiments
DE102010013734A1 (de) * 2010-03-31 2011-10-06 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Kühlung und Verfahren zu deren Herstellung
US8531014B2 (en) * 2010-09-27 2013-09-10 Infineon Technologies Ag Method and system for minimizing carrier stress of a semiconductor device
US9099295B2 (en) 2012-11-21 2015-08-04 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Cooling apparatuses having sloped vapor outlet channels
US9484283B2 (en) 2013-01-04 2016-11-01 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America Inc. Modular jet impingement cooling apparatuses with exchangeable jet plates
US8643173B1 (en) 2013-01-04 2014-02-04 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Cooling apparatuses and power electronics modules with single-phase and two-phase surface enhancement features
US9460985B2 (en) 2013-01-04 2016-10-04 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Cooling apparatuses having a jet orifice surface with alternating vapor guide channels
US9405067B2 (en) 2013-03-13 2016-08-02 Hrl Laboratories, Llc Micro-truss materials having in-plane material property variations
US8981556B2 (en) 2013-03-19 2015-03-17 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Jet impingement cooling apparatuses having non-uniform jet orifice sizes
US9247679B2 (en) 2013-05-24 2016-01-26 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Jet impingement coolers and power electronics modules comprising the same
US9803938B2 (en) 2013-07-05 2017-10-31 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Cooling assemblies having porous three dimensional surfaces
US9257365B2 (en) * 2013-07-05 2016-02-09 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Cooling assemblies and power electronics modules having multiple-porosity structures
US9131631B2 (en) 2013-08-08 2015-09-08 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Jet impingement cooling apparatuses having enhanced heat transfer assemblies
US10280516B2 (en) * 2013-11-07 2019-05-07 Apple Inc. Encapsulation of a stiffener layer in aluminum
WO2016044246A1 (en) * 2014-09-15 2016-03-24 D Onofrio Nicholas Michael Liquid cooled metal core printed circuit board
DE102015214928A1 (de) * 2015-08-05 2017-02-09 Siemens Aktiengesellschaft Bauteilmodul und Leistungsmodul

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5550646A (en) * 1978-10-06 1980-04-12 Hitachi Ltd Integrated circuit device
JPS57103337A (en) * 1980-12-19 1982-06-26 Hitachi Ltd Heat transfer connecting device and manufacture thereof
JPS57130441A (en) * 1981-02-06 1982-08-12 Hitachi Ltd Integrated circuit device
JPS5870561A (ja) * 1981-10-23 1983-04-27 Hitachi Ltd 半導体素子用アルミニウム製冷却片
JPS5986563A (ja) * 1982-11-08 1984-05-18 Daido Steel Co Ltd 多数のボビンへの金属線自動巻付段取方法
US4541004A (en) * 1982-11-24 1985-09-10 Burroughs Corporation Aerodynamically enhanced heat sink
JPS5998541A (ja) * 1982-11-26 1984-06-06 Hitachi Ltd 半導体モジユ−ル
EP0120500B1 (en) * 1983-03-29 1989-08-16 Nec Corporation High density lsi package for logic circuits
FR2546878B1 (fr) * 1983-05-31 1988-04-08 Slonina Jean Pierre Plaque support d'un substrat ceramique, leger, a forte conductivite thermique et coefficient de dilatation adapte pour toutes applications dans le domaine electronique
US4730665A (en) * 1983-07-14 1988-03-15 Technology Enterprises Company Apparatus for cooling high-density integrated circuit packages
JPS6176356A (ja) * 1984-04-03 1986-04-18 エツセ・ア・チ・エンメ・イ・コ−ペラチヴア　メカニチ　イモラ　ソシエタ　コ−ペラチヴア　ア　レスポンサビリタ　リミタタ ねじふた、王冠等の、カップから成る口金に可塑性物質のガスケットを成形する装置
EP0174537A1 (de) * 1984-09-10 1986-03-19 Siemens Aktiengesellschaft Im Betrieb von einem Kühlmedium umströmter federnder Kühlkörper
JPS6167972A (ja) * 1984-09-12 1986-04-08 Hitachi Ltd 電流導線
JPS6245051A (ja) * 1985-08-23 1987-02-27 Nec Corp 集積回路の冷却装置
JP2569003B2 (ja) * 1986-03-20 1997-01-08 株式会社日立製作所 熱伝導装置
JPH0746714B2 (ja) * 1986-09-04 1995-05-17 日本電信電話株式会社 集積回路パツケ−ジ
JPS63100759A (ja) * 1986-10-17 1988-05-02 Hitachi Ltd Ｉｃチツプの冷却装置
US4867235A (en) * 1986-10-20 1989-09-19 Westinghouse Electric Corp. Composite heat transfer means
JPS63228652A (ja) * 1987-03-18 1988-09-22 Toshiba Corp 発熱素子用冷却装置
DE3838968A1 (de) * 1988-01-22 1989-07-27 Asea Brown Boveri Verbundwerkstoff auf der basis von kohlenstoff-fasern als bewehrungsgeruest und einer metallischen matrix als fuellstoff und verfahren zu dessen herstellung
CA1261482A (en) * 1988-06-22 1989-09-26 John J. Kost Self-contained thermal transfer integrated circuit carrier package
US4884169A (en) * 1989-01-23 1989-11-28 Technology Enterprises Company Bubble generation in condensation wells for cooling high density integrated circuit chips

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006521025A (ja) * 2003-03-04 2006-09-14 ユナイテッド・ディフェンス・リミテッド・パートナーシップ 多孔性金属ヒートシンクを有する電気バス及びその製造方法
JP2008526028A (ja) * 2004-12-23 2008-07-17 オンスクリーン テクノロジーズ インコーポレイテッド 熱伝達メッシュを組み込んだ冷却装置
JP2006203159A (ja) * 2005-01-18 2006-08-03 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 半導体用熱交換器
US11362017B2 (en) 2018-05-02 2022-06-14 Fuji Electric Co., Ltd. Cooling apparatus, semiconductor module, and vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
DE69126686T2 (de) 1997-10-23
DE69126686D1 (de) 1997-08-07
EP0471552A1 (en) 1992-02-19
US5402004A (en) 1995-03-28
EP0471552B1 (en) 1997-07-02

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