JPH08508611A - 液体金属熱伝導部材およびそれを組入れた集積回路パッケージ - Google Patents
液体金属熱伝導部材およびそれを組入れた集積回路パッケージInfo
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Abstract
(57)【要約】
集積回路パッケージ(10)は、集積回路チップ(11)と、チップを保持する基板(12)と、チップ(11)に結合され、チップから液状媒体に熱を導くために(13および14を介する)経路を提供する新規な熱伝導機構(15)とを有する。この熱伝導機構は、(a)微細なボイドを至る所に有し、かつ熱伝導経路中の間隙(G)の中に置かれそれを充填する変形自在の本体(15a)、および(b)変形自在の本体の微細なボイドによって吸収されかつボイドを部分的に充填する液体金属合金(15b)を含むことを特徴とする。液体金属合金の存在のために、本体を介する熱伝導性は高い。また、液体金属合金で部分的にだけ満たされる本体中のボイドのために、本体は中に保持されている液体金属合金を外に押し出すことなく集積回路パッケージ内の寸法変動によって圧縮され得る。
Description
【発明の詳細な説明】
液体金属熱伝導部材
およびそれを組入れた集積回路パッケージ
発明の背景
この発明は、熱伝導機構に関し、より特定的には、集積回路パッケージ中の集
積回路チップから熱を導き出す機構に関する。
先行技術において、チップが動作している間に集積回路チップが放熱すること
は既知である。このため、どのようにしてチップの信頼性または性能が低下し始
めるある特定のチップ温度を超えないようにするかが問題である。
上述の問題を解決するために、集積回路チップから熱を導き出すさまざまな機
構が開示されている。一般的背景の機構に関して、たとえば、E.ニコル(E.Ni
col)およびG.アドライアン(G.Adrian)による、「自己整合液冷アセンブリ
」(“Self Aligned Liquid-Cooling Assembly”)と題された米国特許第4,7
91,983号、またはJ.タスタニースキー(J.TustaniwsKyj)およびK.ハ
ルコーラ(K.Halkola)による、「漏れ止め動作のためのシームレスな変形自在
の部材を組入れる液冷多重チップ集積回路モジュール」(“Liquid Cooled Mult
i-chip Integrated Circuit Module Incorporating A Seamless Compliant Memb
er For Leakproof Operation”)と題された米国特許第4,879,629号を
参照されたい。
集積回路チップから熱を導き出す各機構において、熱は
チップから熱伝導経路に沿って周囲の空気または冷却液のいずかに流れる。また
、熱伝導経路は一緒にはんだ付けされるかもしくは圧接され得る異なった部品間
の1つまたはそれ以上の接合部を含む。
すべての接合部がはんだ付けされる場合には、欠陥のあるチップを取換えるた
めに集積回路パッケージを分解するという作業は難しくなる。他方で、1つまた
はそれ以上の接合部が圧接される場合には、それらを介する熱伝導性が低減され
る。
上述の問題に対処するために、「熱グリース」および「液体金属ペースト」と
して既知の2つの材料が開発されている。これらの材料は接合部にあるすべての
ボイドを充填すべく接合部中に置かれる。それらの材料は、T.ドルベア(T.Do
lbear)、C.マッケイ(C.MacKay)、およびR.ネルソン(R.Nelson)による
、「熱および電気的接続のための液体金属ペースト」(“Liquid Metal Paste F
or Thermal And Electrical Connections”)と題された米国特許第5,056
,706号において説明されている。
しかしながら、熱グリースの欠点として、その熱伝導性が、液体金属の熱伝導
性と比較して相対的に低いということがある。特許第5,056,706号の第
2欄、24−29行目を参照されたい。
また、液体金属ペーストの欠点として、多くのペースト組成にとって、粘着性
が非常に小さいのでペーストはその
形状を保たないということがある。その結果、ペーストが出ないようにするため
に集積回路パッケージ中に別個のバリヤが設けられなければならない。このバリ
ヤは、特許第5,056,706号の図2中の24および図3中の26として示
されている。
ペーストの粘着性を増大するために、構成材料の相対的割合を変えることもで
きる。しかしながら、ペーストがより硬くなると、それが接合部のボイドを充填
する割合が低減し、このため接合部の熱伝導性が下がる。
たとえば、特許第5,056,706号の図5には、A1およびGaの混合物
である液体金属ペーストの位相図が示されており、第8欄の44−47行では、
「関わる温度でのライン30と32との間のAlおよびGaのいかなる割合の混
合物もペーストの状態になるので、ここで記載される適用に適している」と書か
れている。しかしながら、一方で極端にはGaが65%、Alが35%の混合物
はほぼ液体であり(それを定位置に保持するためには別個のバリヤが必要である
)、他方で極端にはGaが1%、およびAlが99%の混合物は、本質的に固体
である(硬すぎて接合部のボイドまたは間隙を充填することができない)。
さらに、液体金属ペーストがたとえ理想的な粘着性を有しているとしても、そ
れを定位置に保つためには別個の物理的バリヤが依然として必要である。このこ
とは、ペーストが充填すべき間隙の幅が寸法公差のためにかなり異なる
ときに生じる。その場合、ペーストの一部分が間隙から圧搾され、パッケージに
おいてショートまたは他の欠陥を引起こすことになる。
したがって、この発明の主要な目的は、上述の問題が克服される集積回路パッ
ケージを提供することである。
発明の簡単な概要
この発明に従えば、集積回路パッケージは、集積回路チップと、チップを保持
する基板と、チップに結合されかつチップから液状媒体に熱を導くための経路を
設ける熱伝導機構とを含む。また、この熱伝導機構はさらに、a)微細なボイド
を至る所に有し、かつ熱伝導経路中の間隙に置かれ間隙を充填する変形自在の本
体と、b)変形自在の本体の微細なボイド中に吸収されかつ部分的にそれを充填
する液体金属合金とを含む。
1つの特定の実施例では、変形自在の本体は連続的でかつ多孔性であり、液体
金属合金は表面に付着するが孔のほとんどを充填するのではない。別の特定の実
施例では、変形自在の本体は多重間隔繊維のメッシュであって、液体金属合金は
表面に付着するがメッシュを充填しない。
液体金属合金の存在のために、本体の熱伝導性は高い。また、液体金属合金で
部分的にだけ充填される、本体のボイドのために、本体は、中に保持されるいか
なる液体金属合金も外に押し出すことなく、集積回路パッケージ内においてさま
ざまな寸法変化で圧縮され得る。その結果、集積
回路パッケージ内の液体金属合金のための別個のバリヤを設ける必要はなくなる
。
図面の簡単な説明
この発明のいくつかの好ましい実施例、それらの特徴、および製造の方法が添
付の図面に関連して以下に説明される。
図1は、この発明の第1の好ましい実施例である集積回路パッケージの、実際
の大きさに近い図である。
図2は、図1の実施例を断面線2−2に沿って切取って大きく拡大した断面図
である。
図3は、図1および2の実施例内の変形自在のスポンジ状の部材の微細な構造
を示す図である。
図4A−4Fは、図1−3の実施例を製造するための好ましいプロセスのステ
ップを一緒に示す1組のスケッチおよび顕微鏡写真の図である。
図5は、この発明の第2の好ましい実施例である集積回路パッケージの断面図
である。
図6は、この発明の第3の好ましい実施例である集積回路パッケージの断面図
である。
図7は、図2、図5、および図6の集積回路パッケージ中の図3の変形自在の
スポンジ状部材の代替である、変形自在のスポンジ状部材の微細な構造を示す図
である。
詳細な説明
図1、2、および3を参照して、この発明の1つの好ま
しい実施例として構成される集積回路パッケージ10の詳細が説明される。この
集積回路パッケージ10は、入力/出力端子11aを有する集積回路チップ11
、入力/出力端子12aを有するセラミック基板12、蓋13、ヒートシンク1
4、およびチップ11と蓋14との間にあるスポンジ状の変形自在の部材15を
含む。
チップ端子11aの各々は、基板12の上表面上の信号パッド(図示せず)に
はんだ付けされるはんだバンプであり、基板端子12aの各々は、基板12の底
面上の信号パッド(図示せず)にロウ付けされる金属ピンである。同様に、蓋1
3は、はんだまたはエポキシ13aによって基板12に取付けられ、ヒートシン
ク14ははんだまたは熱伝導性のエポキシによって蓋13に取付けられる。それ
らと比較して、部材15は、単にチップ11と蓋13との間に圧搾されるだけで
定位置に保持される。
チップ11には、いかなるタイプでもあり得る、デジタル論理回路などの何千
もの微細な電子回路(図示せず)が含まれる。基板12を通りかつチップ端子1
1aを基板端子12aに配線する信号ラインを介して、電気信号および電力がこ
れらの回路に送られかつその回路から受取られる。1つのそのような信号ライン
は、例として参照番号12bによって示されている。
上述のようにチップ11上の回路が信号を送ったり受取ったりしている間に、
チップ11は放熱する。部品13、
14、および15の組合せによる主要な機能は、チップ11から熱を運び出す、
効率の良い熱伝導機構を設けることである。
部品13、14、および15を介する熱伝導経路の熱伝導性を高くするために
は、チップ11と蓋13との間の間隙Gが部材15によって完全に充填され、さ
らに部材15自体の熱伝導性が高いことが重要である。これらの2つの要件は、
この発明に従って、図3に示されたように部材15に微細な構造を設けることに
よって満たされる。
図3の参照番号15aは、多孔性のスポンジ状本体を示し、さらに参照番号1
5bは本体15a中の孔の表面上の液体金属合金のコーティングを示す。液体金
属合金15bを有するこれらの孔は本体15aのいたるところに及び、このよう
にして、液体金属は本体を介する連続的熱伝導経路を設ける。
多孔性スポンジ状本体15aを液体金属合金15bとともに組立てかつテスト
するために、発明者によって使用される2つの特定的な材料の一例としてそれぞ
れ、ポリウレタンフォーム、およびGa、In、Sn、Zn(61%、25%、
13%、1%)がある。この実施例の顕微鏡写真が図4C、4D、および4Fに
関連して簡単に説明されている。
上述の部材15の1つの重要な特徴として、部材15の熱伝導性が高いという
ことがある。多孔性本体15aの熱
伝導性は単独では低いにもかかわらず、液体金属15bの熱伝導性が高いために
、このことが生じる。典型的な一例として、15a、15b、および15のそれ
ぞれの熱伝導性は、0.01W/m℃、30−100W/m℃、および5−20
W/m℃がある。
部材15の別の重要な特徴として、そのスポンジ状本体15aのために、それ
はチップ11と蓋13との間の間隙Gの幅の変動に適合するということがある。
このことは、集積回路パッケージ10が大量生産されるときに重要である。なぜ
なら、その場合、さまざまな寸法公差により間隙Gの幅がパッケージごとに異な
るようになるからである。さらに、これらの寸法公差により空気の膜が液体金属
15bと蓋13との間に存在することになると、チップ11からヒートシンク1
4への熱伝導性が非常に低減することになる。
部材15が適合する公差のタイプの一例は以下のとおりである。基板12の上
面の平面度変動は1インチあたり2ミルであり、蓋接続層13aの高さの変動は
±2ミルであり、蓋がスタンピングにより形成されるとき、蓋13自体の高さの
変動は±3ミルであり、さらにチップの厚みの変動は±1ミルである。これらの
寸法公差は、2インチの長さの基板では、±10ミルの間隙幅の変動を引起こす
。
部材15が達成するさらに別の重要な特徴として、それには、液体金属合金1
5bを定位置に保持するためにチッ
プ11の頂面の周辺の周りに別個の物理的バリヤの必要がないということがある
。この特徴は、液体金属合金15bが液体金属合金の高い表面張力、および液体
金属合金と多孔性本体15aの表面との間の粘着力によって定位置に保持される
ために達成される。また、液体金属合金15bは完全には孔を充填しないので、
液体金属合金15bが漏れ出るのを引起すことなく間隙Gの変動に適合するよう
に多孔性本体15aが圧搾される。
同様に、部材15には、蓋13にバリヤの後ろに液体金属合金を入れる何らか
の充填穴を設ける必要もないし、液体金属を入れ、その後に充填穴を塞ぐという
ステップも不要となる。
次に図4A−4Fを参照して、部材15を構成するための好ましいプロセスが
説明される。このプロセスを始めるために、液体金属合金15bの槽20が図4
Aに示されているように設けられる。そして、図4Bに示されているようにスポ
ンジ状多孔性本体15aが槽20の中に置かれ、液体金属合金15bと混合され
る。図4Bのステップのために、スポンジ状多孔性本体15aは液体金属合金1
5bを含浸した状態になる。このことは、スポンジ状多孔性本体が液体金属合金
15bと混合される前(15a)および後(15a′)を示す図4Cおよび図4
Dの顕微鏡写真を比較することによって理解される。
その後図4Eに示されているように、含浸された多孔性
本体15a′は1対のローラ21を通り抜け、液体金属合金15bの一部分を多
孔性本体から押し出す。結果として、本質的にすべての孔の表面だけが液体金属
合金15bでコーティングされたままになる。このことは、図4Fの顕微鏡写真
において理解される。この図4Fの15は、図2の集積回路パッケージ10と関
連して前述された15と同じである。
この発明の好ましい実施例およびその実施例を作製するための好ましいプロセ
スが詳細に述べられてきた。しかしながら、さらに、この発明の性質および精神
から離れることなくそれらの詳細に多くの変更および変形をすることができる。
たとえば、この発明の第2の実施例を構成する別の集積回路パッケージ30が
図5において示されている。この集積回路パッケージ30は、集積回路チップ3
1、入力/出力配線接着層端子31a、入力/出力端子32aを有するセラミッ
ク基板32、蓋33、ヒートシンク34、保持装置35、および基板32とヒー
トシンク34との間にあるスポンジ状の変形自在の部材36を含む。
チップ31は基板32にはんだ付けされ、蓋33もまた基板32にはんだ付け
される。それらと比較して、ヒートシンク34およびスポンジ状の変形自在の部
材36は、ばねとして作用し部品32、34、および36のすべてを一緒に圧搾
する保持装置35によって、定位置に保持されて
いる。
集積回路パッケージ30において、スポンジ状の変形自在の部材36は、前述
の部材15と同じ構造を有し、かつ部材15と同じプロセスによって作製される
。その結果、集積回路パッケージ30は、部材15に関連して前述したすべての
特徴を有する。
次に、図6を参照して、この発明の第3の実施例を構成するさらに別の集積回
路パッケージ40が説明される。この集積回路パッケージ40は、入力/出力端
子のためのはんだバンプ41aおよび42aを有する2つの集積回路チップ41
および42、入力/出力端子のためにピン43aを有するセラミック基板43、
(水などの)冷却液45を運ぶ導管44、保持装置46、ならびに導管44とチ
ップ41および42との間にあるスポンジ状の変形自在の部材47を含む。
チップ41および42の各々は、それらのはんだバンプ41aおよび42aを
介して基板43上の信号パッド(図示せず)にはんだ付けされ、さらに、保持装
置46もまた基板43にはんだ付けされるかエポキシで接着される。部材47は
両面粘着テープなどの接着剤48で導管44に部分的に保持される。粘着部分4
8の面積はチップ41および42の頂面面積に対して非常に小さいので、部材4
7の熱伝導性のいかなる低下も無視し得るものである。最後に、導管44および
部材47は、チップ41および42に対し
て部材47を圧搾する保持装置46によって定位置に保持される。
この集積回路パッケージ40では、部材47は図2−4Fの部材15と同じ構
造を有し、かつ部材15と同じプロセスによって作製され、このため集積回路パ
ッケージ40は部材15に関連して述べられた特徴のすべてを有する。
図7を参照して、前述した部材15、36、および47の代替的実施例である
部材50の微細な構造が示されている。図7に示されているように、部材50は
、多重編成繊維50aのメッシュとして構成され、これらの繊維は液体金属合金
50bでコーティングされている。繊維メッシュ50aを液体金属合金とともに
実際に構成するために発明者らによって使用された2つの具体的な材料の一例と
してそれぞれ、セルロース、およびGa、Sn、Zn(82%、12%、6%)
がある。
部材50において、液体金属合金50bはここでもまた、液体金属合金の高い
表面張力、および液体金属合金と多孔性本体15aの表面との間の粘着力によっ
て保持される。また、繊維メッシュ50aにより部材50は変形自在にかつスポ
ンジ状となり、このため繊維間の間隔のすべてが液体金属合金で完全には満たさ
れない。
結果として、部材50は部材15の特徴のすべてを有する。これらの特徴は、
a)液体金属合金50bを介する高い熱伝導性と、b)液体金属を漏らすことな
く集積回路パ
ッケージ内において寸法的変動によっておよび/またはスポンジ状保持装置によ
って、圧搾される能力とを含む。このため、集積回路パッケージ内の液体金属の
ための別個のバリヤの必要はなくなる。
部材50を構成するためには、図4A、4B、および4Eのステップが使用さ
れ、繊維メッシュ50aが多孔性本体15aの代わりとなる。また、部材50ま
たは部材15いずれかの作製に対する修正として、ステップ4Eを、メッシュ5
0aおよび多孔性本体15aを真空装置にかけたり振動させたりもしくは遠心分
離器で分離したりいずれかによってそれらの部品から過剰な液体金属合金が取除
かれるように変更することができる。
液体金属合金の一部を多孔性本体15aまたはメッシュ50aから取除くため
に遠心分離が使用されるとき、液体金属合金の薄い膜またはウェブが時に孔の/
メッシュ繊維間の所々で形成されることが発明者らによってわかっている。ひい
ては、これらの膜の表面張力により、多孔性本体/繊維メッシュの厚みがもとの
厚みの約10分の1に縮むことになる。この収縮は、比較的薄い部材15または
50がより厚みのある多孔性本体15a/メッシュ50aから製作されることを
可能にする(たとえは、0.025インチの厚みの部材15は0.25インチの
厚みの多孔性本体から製作できる)。
図7において、メッシュ中の繊維50aは整然としてい
ないことに注目されたい。しかしながら、代替案として、繊維をあるパターンに
整えたりまたは織り合わすことができる。たとえば、繊維50aを布または金属
篩として織り合わすことができる。
次に、さらなる変形として、図3の上述の変形自在の部材15および図7は5
0の広範囲にわたるさまざまな材料から構成することができる。すべてが包括的
ではない適切な材料の一覧が以下に記載されている。
多孔性本体15aの材料
有機プラスチック(たとえば、ウレタン、ポリエチレン、ネオプレン、
ポリイミド、窒化ビニル、ナイロン)
セルロース
シリコーン
繊維メッシュ50Aの材料
本体15aと同じ材料、金属線、綿、ウール
液体金属合金の材料
Ga、In、Sn、Zn(50%−70%、15%−35%、5%−
20%、0.1%−5%)
Ga、In、Sn(50%−70%、15%−3
5%、5%−20%)
Ga、In、Zn(60%−65%、20%−3
0%、5%−20%)
Ga、In(60%−99%、1%−40%)
Hg、Zn(95%−99%、1%−5%)
また、さらに別の変形として、図3の部材15および図7の50はすべての種
類の熱伝導機構において熱を導くように使用することもできる。すなわち、部材
15および50はもともと上述のような集積回路を適切に冷却する必要を満たす
ために開発されたが、それらの同じ部材を同様に、パワートランジスタ、ランプ
などのさまざまな他の高温の物体から熱を運び出すように使用することもできる
。
したがって、上述の実施例および上述の変更および変形のすべてを鑑みて、こ
の発明は何らかの特定の実施例に限定されることはなく、添付の請求の範囲によ
って定義されることが理解されるだろう。
【手続補正書】特許法第184条の8
【提出日】1994年12月8日
【補正内容】
ときに生じる。その場合、ペーストの一部分が間隙から圧搾され、パッケージに
おいてショートまたは他の欠陥を引起こすことになる。
また先行技術では、米国特許第4,233,645号において、集積回路チッ
プから熱を導き出すべく、液体金属を含む多孔性本体が間隙中に置かれている集
積回路パッケージが示されている。この特許では、多孔性本体は硬く、硬い本体
は、本体から引出され多孔性本体と隣接する部材との間に連続的な層を形成して
しまう液体のためのリザーバとして作用する。
しかしながら、4,233,645構造の1つの欠点として、多孔性本体は、
それが置かれる間隙の幅の変動に適合しないということがある。そのような変動
を扱うために、チェンバの中のピストンのように多孔性本体を動かす別個のばね
をさらに設けなければならない。
また、4,233,645構造の別の欠点として、多孔性本体の熱伝導性か均
一でないということがある。この不均一性は、金属合金が多孔性本体から引出さ
れ、多孔性本体と隣接する部材との間に層を形成してしまうために生じる。
したがって、この発明の主要な目的は、上述の問題が克服される集積回路パッ
ケージを提供することである。
発明の簡単な概要
この発明に従えば、集積回路パッケージは、集積回路チ
ップと、チップを保持する基板と、チップに結合されかつチップから液状媒体に
熱を導くための経路を設ける熱伝導機構とを含む。またこの経路は、液体金属合
金を含む多孔性本体が置かれる間隙を有する。さらに、集積回路パッケージは、
a)液体金属が均一に多孔性本体の至る所に分配され、部分的にたけ孔を充填し
、さらに、b)多孔性本体は変形自在であり、間隙中に圧搾される一方で、液体
金属合金のすべてを孔の中に保持することを特徴とする。
1つの特定の実施例では、変形自在の本体は連続的でかつ多孔性であり、液体
金属合金は表面に付着するが孔のほとんどを充填するのではない。別の特定の実
施例では、変形自在の本体は多重間隔繊維のメッシュであって、液体金属合金は
表面に付着するがメッシュを充填しない。
液体金属合金の存在のために、本体の熱伝導性は高い。また、液体金属合金で
部分的にだけ充填される、本体のボイドのために、本体は、中に保持されるいか
なる液体金属合金も外に押し出すことなく、集積回路パッケージ内においてさま
ざまな寸法変化によって圧縮される。その結果、集積
伝導性は単独では低いにもかかわらす、液体金属15bの熱伝導性が高いために
、このことが生じる。典型的な一例として、15a、15b、および15のそれ
ぞれの熱伝導性は、0.01W/m℃、30−100W/m℃、および5−20
W/m℃がある。
部材15の別の重要な特徴として、そのスポンジ状本体15aのために、それ
はチップ11と蓋13との間の間隙Gの幅の変動に適合するということがある。
このことは、集積回路パッケージ10が大量生産されるときに、重要である。な
ぜなら、その場合、さまざまな寸法公差により間隙Gの幅がパッケージごとに異
なるようになるからである。さらに、これらの寸法公差により空気の膜が液体金
属15bと蓋13との間に存在することになると、チップ11からヒートシンク
14への熱伝導性が非常に低減することになる。
部材15が適合する公差のタイプの一例は以下のとおりである。基板12の上
面の平面度変動は1000MMあたり2MM(1インチあたり2ミル)であり、
蓋接続層13aの高さの変動は±0.051MM(±2ミル)であり、蓋がスタ
ンピングにより形成されるとき、蓋13自体の高さの変動は±0.076MM(
±3ミル)であり、さらにチップの厚みの変動は±0.025MM(±1ミル)
である。これらの寸法公差は、51MM(2インチ)の長さの基板では、±0.
25MM(±10ミル)の間隙幅の変動
を引起こす。
部材15が達成するさらに別の重要な特徴として、それには、液体金属合金1
5bを定位置に保持するためにチッ
ッケージ内の寸法公差によっておよび/またはスポンジ状保持装置によって圧搾
される能力とを含む。このため、集積回路パッケージ内の液体金属のための別個
のバリヤの必要はなくなる。
部材50を構成するためには、図4A、4B、および4Eのステップが使用さ
れ、繊維メッシュ50aが多孔性本体15aの代わりとなる。また、部材50ま
たは部材15いずれかの作製に対する修正として、ステップ4Eを、メッシュ5
0aおよび多孔性本体15aを真空装置にかけたり振動させたりもしくは遠心分
離器で分離したりいずれかによってそれらの部品から過剰な液体金属合金が取除
かれるように変更することができる。
液体金属合金の一部を多孔性本体15aまたはメッシュ50aから取除くため
に遠心分離が使用されるとき、液体金属合金の薄い膜またはウェブが時に孔の/
メッシュ繊維間の所々で形成されることが発明者らによってわかっている。ひい
ては、これらの膜の表面張力により、多孔性本体/繊維メッシュの厚みがもとの
厚みの約10分の1に縮むことになる。この収縮は、比較的薄い部材15または
50がより厚みのある多孔性本体15a/メッシュ50aから製作されることを
可能にする(たとえは、6.4MM(0.025インチ)の厚みの部材15は6
4MM(0.25インチ)の厚みの多孔性本体から製作できる)。
図7において、メッシュ中の繊維50aは整然としてい
請求の範囲
1.集積回路チップ(11)と、前記チップを保持する基板(12)と、前記チ
ップに結合され、前記チップから液状媒体に熱を導くための経路を設ける熱伝導
機構(13、14、15)とを含む集積回路パッケージ(10)であって、前記
経路は、液体金属合金(15b)を含む多孔性本体(15a)が置かれる間隙(
G)を有し、前記集積回路パッケージ(10)は、
前記液体金属合金(15b)は、前記多孔性本体(15a)の至る所に均一に
分配され、部分的にだけ前記孔(図3)を充填し、さらに、
前記多孔性本体は変形自在であり、前記間隙中に圧搾される一方で前記液体金
属合金のすべてを前記部分的に充填された孔の中に保持することを特徴とする、
集積回路パッケージ(10)。
2.前記変形自在の多孔性本体(15a)は1つの連続的な多孔性本体である、
請求項1に記載の集積回路パッケージ(10)。
3.前記液体金属合金(15b)は前記多孔性の本体中の孔の全表面に付着する
、請求項2に記載の集積回路パッケージ(10)。
4.前記変形自在の本体(15a)は多重編成繊維のメッシュ(50)である、
請求項1に記載の集積回路パッケージ(10)。
5.前記液体金属合金(15b)は表面に付着するが、編成繊維の前記メッシュ
を充填しない、請求項4に記載の集積回路パッケージ(10)。
6.前記変形自在の多孔性本体(15a)の熱伝導性は前記液体金属合金よりも
低い、請求項1に記載の集積回路パッケージ(10)。
7.前記変形自在の多孔性本体(15a)は、有機プラスチックである、請求項
1に記載の集積回路パッケージ(10)。
8.前記変形自在の多孔性本体(15a)は、セルロース、シリコーン、金属、
綿、およびウールから選択される、請求項1に記載の集積回路パッケージ(10
)。
9.前記液体金属合金は少なくともガリウムを含む、請求項1に記載の集積回路
パッケージ(10)。
10.前記熱伝導機構は、前記基板(12)に取付けられかつ前記基板と一緒に
なってキャビティ中の前記チップを囲む蓋(15)を含み、前記変形自在の本体
は前記チップと前記蓋との間の前記キャビティの中で圧搾される、請求項1に記
載の集積回路パッケージ(10)。
11.前記熱伝導機構は、保持装置(35)によって前記基板の方に押し込めら
れるヒートシンク(34)を含み、前記変形自在の本体は、前記保持装置によっ
て前記ヒートシンクと前記基板との間で圧搾される、請求項1に記載の集積回路
パッケージ(10)。
12.前記変形自在の本体は前記パッケージ中で隣接した部分に部分的に接着さ
れる、請求項1に記載の集積回路パッケージ(10)。
13.a)前記パッケージ中には、前記基板によって保持される多重集積回路チ
ップ(41、42)があり、b)前記熱伝導機構は前記チップの各々に結合され
、さらに熱を導くためのそれぞれの経路を提供し、さらにc)各々のそのような
経路は、前記液体金属合金を有する前記変形自在の本体が繰返される間隙を含む
、請求項1に記載の集積回路パッケージ(10)。
14.前記パッケージ中に多重集積回路チップ(41、42)があり、さらに、
熱を導く単一の変形自在の本体(47)がある、請求項1に記載の集積回路パッ
ケージ(10)。
20.集積回路チップ(11)と、前記チップを保持する基板(12)と、前記
チップに結合され、前記チップから液状媒体に熱を導くための経路を提供する熱
伝導機構(13、14、15)からなる集積回路パッケージ(10)を製作する
方法であって、前記経路は変形自在の多孔性本体が置かれる間隙(G)を有し、
前記方法は、
前記変形自在な本体(15a)に液体金属合金(15b)を含浸させるステッ
プと、
すべての残りの合金が表面張力および粘着力によって孔の中に保持され前記孔
(図3)を部分的にだけ充填するように、前記合金の一部分を前記変形自在の本
体から取除くステップと、
前記残りの合金を有する前記変形自在の本体を、前記本体の外に前記合金から
押し出すことなく前記間隙中に圧縮するステップとを含むことを特徴とする、集
積回路パッケージを製作する方法。
21.前記取除くステップは、前記合金が含浸されるとき前記変形自在の本体(
15a)を圧搾することを含む、請求項20に記載の方法。
22.前記取除くステップは、前記合金が含浸されるとき前記変形自在の本体(
15a)を遠心分離することを含む、請求項20に記載の方法。
23.前記取除くステップは、前記合金が含浸されるとき前記変形自在の本体(
15a)を真空装置にかけることを
含む、請求項20に記載の方法。
24.前記取除くステップは、前記合金が含浸されるとき前記変形自在の本体(
15a)を振ることを含む、請求項20に記載の方法。
26.前記取除くステップの間に、前記変形自在な本体中の前記孔を介して前記
合金の膜を形成することによって、前記変形自在の本体(15a)の厚みを実質
的に収縮するサブステップをさらに含む、請求項20に記載の方法。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M
C,NL,PT,SE),CA,CN,DE,JP,K
R
(72)発明者 モランジ,ブランキータ・オルテガ
アメリカ合衆国、92127 カリフォルニア
州、サン・ディエゴ、タブレロ・プレイ
ス、17284
(72)発明者 トーレス,アンジェラ・マリー
アメリカ合衆国、92083 カリフォルニア
州、ビスタ、ハッフ・ストリート、328
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.集積回路チップと、前記チップを保持する基板と、前記チップに結合され、 前記チップから液状媒体に熱を導くための経路を設ける熱伝導機構とを含む集積 回路パッケージであって、前記熱伝導機構はさらに、 至る所に微細なボイドを有し、前記熱伝導経路中の間隙の中に置かれ、予め定 められた寸法公差を有する、変形自在の本体と、 前記本体中に吸収されかつ前記ボイドを部分的に充填する液体金属合金とを含 み、 前記変形自在の本体は、前記変形自在の本体が前記寸法公差にかかわらず前記 間隙を充填し一方で実質的に均一な濃度の前記液体を前記ボイド中に保持するよ うに、前記間隙中に圧縮される、集積回路パッケージ。 2.前記変形自在の本体は1つの連続的な多孔性本体である、請求項1に記載の 集積回路パッケージ。 3.前記液体金属合金は表面に付着するが、前記多孔性の本体中の孔のほとんど を充填するのではない、請求項2に記載の集積回路パッケージ。 4.前記変形自在の本体は多重編成繊維のメッシュである、請求項1に記載の集 積回路パッケージ。 5.前記液体金属合金は表面に付着するが、編成繊維の前記メッシュを充填しな い、請求項4に記載の集積回路パッケージ。 6.前記変形自在の本体の熱伝導性は前記液体金属合金よりも低い、請求項1に 記載の集積回路パッケージ。 7.前記変形自在の本体は、有機プラスチックである、請求項1に記載の集積回 路パッケージ。 8.前記変形自在の本体は、セルロース、シリコーン、金属、綿、およびウール から選択される、請求項1に記載の集積回路パッケージ。 9.前記液体金属合金は少なくともガリウムを含む、請求項1に記載の集積回路 パッケージ。 10.前記熱伝導機構は、前記基板に取付けられかつ前記基板と一緒になってキ ャビティ中の前記チップを囲む蓋を含み、前記変形自在の本体は前記チップと前 記蓋との間の前記キャビティの中で圧搾される、請求項1に記載の集積回路パッ ケージ。 11.前記熱伝導機構は、保持装置によって前記基板の方に押し込められるヒー トシンクを含み、前記変形自在の本体は、前記保持装置によって前記ヒートシン クと前記基板との間で圧搾される、請求項1に記載の集積回路パッケージ。 12.ある熱伝導部材は、前記間隙に隣接する前記熱伝導経路中にあり、前記変 形自在の本体が部分的にそれに接着される、請求項1に記載の集積回路パッケー ジ。 13.a)前記パッケージ中には、前記基板によって保持される多重集積回路チ ップがあり、b)前記熱伝導機構は 前記チップの各々に結合され、さらに熱を導くためのそれぞれの経路を提供し、 さらにc)各々のそのような経路は、前記液体金属合金を有する前記変形自在の 本体が繰返される間隙を含む、請求項1に記載の集積回路パッケージ。 14.a)前記パッケージには、前記基板によって保持される多重集積回路チッ プがあり、b)前記熱伝導機構は、前記チップの各々に結合され、さらに熱を導 くためにそれぞれの経路を提供し、さらにc)そのような経路の各々は、前記液 体金属合金を有する前記変形自在の本体が間隙から間隙に連続的に延在する間隙 を含む、請求項1に記載の集積回路パッケージ。 15.至る所に微細なボイドを有する変形自在の本体と、 前記本体中に実質的に均一な濃度で吸収されかつ部分的に前記ボイドを充填す る液体金属合金とを含み、 前記変形自在の本体は、予め定められた寸法公差を有する間隙を充填するだけ 十分に圧縮でき、一方で前記実質的に均一な濃度の前記液体を前記ボイド中に保 持する、変形自在の熱伝導部材。 16.前記変形自在の本体は、1つの連続的な多孔性本体である、請求項15に 記載の部材。 17.前記液体金属合金は、表面に付着するが、前記多孔性本体中の孔のすべて を充填するのではない、請求項16に記載の部材。 18.前記変形自在の本体は、多重編成繊維のメッシュで ある、請求項15に記載の部材。 19.前記液体合金は表面に付着するが、前記編成繊維のメッシュを充填するの ではない、請求項18に記載の部材。 20.1)基板と、2)前記基板上に装着された集積回路チップと、3)前記チ ップに結合された間隙を含む熱伝導機構とを設けるステップと、 微細なボイドを至る所に有する変形自在の本体に液体金属合金を含浸させるス テップと、 すべての残りの合金が表面張力および粘着力によって前記ボイド中に保持され るように、前記合金のかなりの部分を前記変形自在の本体から取除くステップと 、 前記残りの合金を有する前記変形自在の本体を、前記本体の外に前記合金を押 し出すことなく前記間隙中に圧縮するステップとを含む、集積回路パッケージを 製作する方法。 21.前記取除くステップは、前記合金が含浸されるとき前記変形自在の本体を 圧搾することを含む、請求項20に記載の方法。 22.前記取除くステップは、前記合金が含浸されるとき前記変形自在の本体を 遠心分離することを含む、請求項20に記載の方法。 23.前記取除くステップは、前記合金が含浸されるとき前記変形自在の本体を 真空装置にかけることを含む、請求項20に記載の方法。 24.前記取除くステップは、前記合金が含浸されるとき 前記変形自在の本体を振動させることを含む、請求項20に記載の方法。 25.前記取除くステップは、前記合金の膜が前記本体中の所々に前記微細なボ イドを介して残るように行なわれる、請求項20に記載の方法。 26.前記変形自在の本体の厚みを前記膜によって実質的に収縮するサブステッ プをさらに含む、請求項25に記載の方法。
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