JPH08508611A

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

Info

Publication number: JPH08508611A
Application number: JP6522186A
Authority: JP
Inventors: レイトン，ウィルバー・テリー; モランジ，ブランキータ・オルテガ; トーレス，アンジェラ・マリー
Original assignee: ユニシス・コーポレイション
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1994-03-24
Publication date: 1996-09-10
Also published as: EP0692142A1; CA2158255A1; WO1994023450A1; KR960701470A

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４，７９１，９８３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１４、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１３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１１ａ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１５ｂ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５−２０Ｗ／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１５ｂ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４Ａ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１５ｂ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４Ｄ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３１、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４８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４７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５０ａ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５０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％−３５％、５％−２０％）Ｇａ、Ｉｎ、Ｚｎ（６０％−６５％、２０％−３０％、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５−２０Ｗ／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１５ｂ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５０ａ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６４ＭＭ（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，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＣＮ，ＤＥ，ＪＰ，ＫＲ (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

【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。