KR100597556B1

KR100597556B1 - 하중 센터링 메커니즘을 구비하는 열 소산 장치

Info

Publication number: KR100597556B1
Application number: KR1020037014748A
Authority: KR
Inventors: 윙켈케이시알.; 에크블라드마이클젯트.; 소프코제프리제이.
Original assignee: 인텔 코오퍼레이션
Priority date: 2001-05-30
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2006-07-06
Also published as: JP2004528723A; CN100557792C; KR20040030611A; US20040212079A1; WO2002097882A1; MY126267A; US20020180034A1; CN1509500A; JP4109190B2; US6803652B2; TW519867B

Abstract

스프링 클립(104)과 열 소산 장치 사이의 접촉을 위한 위치를 제공하기에 적합한 일체식 하중 센터링 메커니즘(116)을 구비하는 열 소산 장치(102)가 개시된다. 하중 센터링 메커니즘(116)은 마이크로전자 다이(152)에 집중 하중을 제공할 열 소산 장치 상의 영역에 위치되고, 실질적으로 스프링 클립이 열 소산 장치에 힘을 제공할 때 스프링 클립(104)이 열 소산 장치와 접촉하는 유일한 위치를 구성한다.

베이스, 제1 베이스 표면, 핀(fin), 스프링 클립, 스프링 클립 채널, 하중 센터링 메커니즘, 경사면, 열 소산 장치, 소켓, 마이크로전자 다이, 캐리어 기판.

Description

하중 센터링 메커니즘을 구비하는 열 소산 장치{A HEAT DISSIPATION DEVICE HAVING A LOAD CENTERING MECHANISM}

본 발명은 전자 장치로부터 열을 제거하는 장치에 관한 것으로서, 특히 하중 센터링 메커니즘(load centering mechanism)을 구비하는 열 싱크(sink)에 관한 것이다.

집적 회로 부품의 더욱 높은 성능, 더욱 낮은 비용, 및 최소화의 진전, 및 집적 회로의 더욱 큰 패킹 밀도가 마이크로전자 및 컴퓨터 산업의 현재의 목표이다. 이러한 목표가 달성됨에 따라서, 마이크로전자 다이는 더욱 작게 된다. 따라서, 마이크로전자 다이 내의 집적 회로 부품의 전력 소비의 밀도는 증가되었고, 그것은 마이크로전자 다이의 평균 접합 온도를 증가시킨다. 미이크로전자 다이의 온도가 너무 높게 되면, 마이크로전자 다이의 집적 회로는 손상되거나 파괴될 수 있다.

여러 가지 장치 및 기술이 마이크로전자 다이로부터 열을 제거하기 위해 사용되어 왔고 현재도 사용된다. 그러한 한가지 열 소산 기술은 열 소산 장치를 마이크로전자 다이에 부착시키는 것을 포함한다. 도 3a에 도시되듯이, 한가지 공지된 실시예는 캐리어 기판(206) 상에 장착된 소켓(204) 내에 위치된 핀 그리드 어레이형(PGA) 마이크로전자 다이(202)를 포함하는데, 마이크로전자 다이(202)로부터 연 장되는 핀(208)은 소켓(204)내의 전도성 바이어(via)(212)와 전기 접촉한다. 다음에는 소켓(204)은 캐리어 기판(206)과 전기 접촉(도시되지 않음)한다. 열 소산 장치(220){복수의 핀(222)을 구비하는 열 싱크로서 도시됨}는 스프링 클립(224)(또한 도 3b를 참조)에 의해 마이크로전자 다이(202)와 접촉을 유지하는데, 스프링 클립(224)은 열 소산 장치(220)를 가로질러 소켓(204)과 접속된다. 열전도 그리스 또는 다른 그러한 열 인터페이스(226)는 마이크로전자 다이(202)와 열 소산 장치(220) 사이에 위치된다. 이러한 조립체의 단점은 스프링 클립(224)이 마크로전자 다이(202)를 가로질러 불균형(disproportionate) 횡방향 힘 또는 하중을 분포시키고, 이것은 마이크로전자 다이(202)의 균열을 야기할 수 있다는 것이다.

불균형 하중을 방지하기 위해서, 2개의 하중 센터링 기술이 개발되었다. 도 4a 및 도 4b는 스프링 클립(234)에 부착되거나 그 위에 스냅된 2차 클립(240)을 포함하는 하중 센터링을 위한 한 가지 기술을 도시한다. 스프링 와이어(234)에 의해 열 소산 장치(208)에 부과되는 힘은 2차 클립(240)을 통하게 된다. 따라서, 2차 클립(240)은 스프링 클립(234) 상의 임의의 원하는 위치에 위치되어 하중을 그 위치에 제공할 수 있다. 하중 센터링을 위해 2차 클립(240)을 사용하는 단점은 2차 클립(240)을 올바르게 위치시키기 위해서 추가적인 프로세싱 조치를 필요로 한다는 것이다.

도 5는 변경된 부분(244)을 가진 스프링 클립(242)을 포함하는 하중 센터링을 위한 제2 기술을 도시한다. 변경된 부분(244)은 스프링 클립(242) 내에 굽힘부 또는 일련의 굽힘부를 포함할 수 있다. 따라서, 스프링 클립(242)이 부착될 때, 스 프링 클립(242)에 의해 열 소산 장치(208) 상에 부과되는 힘은 변경된 부분을 통하게 된다. 따라서, 변경된 부분(244)은 스프링 클립(242) 상의 임의의 원하는 위치에 위치될 수 있어 그 위치에 하중을 제공할 수 있다. 스프링 클립(242)을 사용하는 단점은 변경된 부분(244)을 형성하는 것이 스프링 클립(242)의 유지하는 힘을 감소시키는 경향이 있다는 것이다.

따라서, 알려진 하중 센터링 메커니즘의 단점을 극복하는 하중 센터링 메커니즘을 구비하는 열 소산 장치를 개발하는 것이 유리할 것이다.

본 발명의 목적은 상기 단점을 극복하기 위한, 제1 베이스 표면을 구비하는 베이스, 상기 제1 베이스 표면으로부터 연장되는 적어도 하나의 핀(fin), 상기 적어도 하나의 핀 근처에 형성되는 스프링 클립 채널, 및 상기 제1 베이스 표면과 일체로 결합되며 상기 스프링 클립 채널 내에 있는 하중(load) 센터링 메커니즘을 포함하는 열 소산 장치를 제공하는 것이다.

본 명세서는 본 발명이라고 간주되는 청구범위를 결론으로 하지만, 본 발명의 이점은 첨부된 도면과 관련하여 읽을 때 본 발명의 다음의 설명으로부터 더욱 쉽게 이해될 수 있다.

도 1a 내지 도 1h는 본 발명에 따른 하중 센터링 메커니즘을 구비하는 열 소산 장치의 한 실시예의 여러 가지 도면이다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 하중 센터링 메커니즘을 구비하는 열 소산 장치의 다른 실시예의 여러 가지 도면이다.

도 3a 및 도 3b는 종래기술에서 알려진 마이크로전자 다이에 부착된 열 소산 장치의 도면이다.

도 4a 및 도 4b는 종래기술에서 알려진 하중 센터링 2차 클립을 구비하는 열 소산 장치의 도면이다.

도 5는 종래기술에서 알려진 하중 센터링을 위한 수정된 스프링 클립을 구비하는 열 소산 장치의 도면이다.

다음의 상세한 설명에서, 본 발명이 실시될 수 있는 특정한 실시예를 설명의 목적으로 도시하는 첨부된 도면을 참조한다. 이 실시예들은 본 기술분야에 익숙한 자가 본 발명을 실시하기에 충분히 상세하게 설명된다. 본 발명의 여러 가지 실시예들은 비록 다르더라도 반드시 상호 배제하는 것은 아니라는 것을 이해해야 한다. 예로서, 한 실시예와 관련하여 여기에 설명되는 특정한 양상, 구조 또는 특징은 본 발명의 정신 및 범위로부터 이탈함이 없이 다른 실시예에 의해 실시될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 이탈함이 없이 수정될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 다음의 상세한 설명은 제한을 목적으로 하는 것이 아니고, 본 발명의 범위는 적절히 해석된 첨부된 청구범위와 이 청구범위가 관여되는 충분한 범위의 균등물에 의해서만 정의된다. 도면에서, 유사한 도면부호는 여러 가지 도면에서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

본 발명은 스프링 클립과 열 소산 장치 사이의 접촉을 위한 위치를 제공하기에 적합한 일체식 하중 센터링 메커니즘을 구비하는 열 소산 장치를 포함한다. 하중 센터링 메커니즘은 마이크로전자 다이(die)에 센터링된 하중을 제공하고, 스프링 클립이 열 소산 장치에 대해 힘을 제공할 때 열 소산 장치와 스프링 클립이 접촉하는 유일한 위치를 실질적으로 구성하는 열 소산 장치 상의 한 영역 내에 위치된다.

도 1은 본 발명에 따른 열 소산 조립체(100)의 제1 실시예를 도시한다. 열 소산 조립체(100)는 열 소산 장치(102)와 스프링 클립(104)를 포함한다. 열 소산 장치(102)는 제1 베이스 표면(106) 및 반대인 제2 베이스 표면(108)을 구비하는 베이스(114)를 포함한다. 복수의 핀(112)은 제1 베이스 표면(106)으로부터 수직으로 연장된다. 스프링 클립(104)은 뒤에 설명되듯이 스프링 클립 채널(110) 내로 장착된다. 스프링 클립 채널(110)은 단순히 2개의 선택된 핀(112) 사이에 정의된 공간일 수 있다.

도 1b 및 도 1c는 각각 도 1a의 열 소산 장치(102)의 평면도와 측면도이다. 열 소산 장치(102)는 하중 센터링 메커니즘(116)을 포함한다. 하중 센터링 메커니즘(116)은 스프링 클립 채널(110) 내의 제1 베이스 표면(106)으로부터 연장되는 돌출부/플랫폼/받침대(pedestal)를 포함한다. 스프링 클립 채널(110)은 또한 하중 센터링 메커니즘(116) 상의 스프링 클립(104)(도시되지 않음)의 방향을 설정하는 것을 돕는 적어도 하나의 경사면(118)을 포함할 수 있다.

한 실시예에서, 열 소산 장치(102)는 약 4,66인치의 길이(128), 약 2.92인치의 폭(122), 및 약 0.76인치의 전체 높이(132){핀(112)을 포함한다}를 가질 수 있다. 하중 센터링 메커니즘(116)은 열 소산 장치의 길이(128)와 폭(122)에 연하여 실질적으로 중간에 있고 약 1.00인치의 길이를 갖는 것으로 도시되었다. 핀(112)은 두께(136)가 약 0.08인치이고, 중심간 거리(138)가 약 0.30인치이다. 베이스(114 )는 약 0.16인치의 두께(134)를 갖는다. 하중 센터링 장치(116)는 높이(도시되지 않음)가 약 0.16인치이고 폭(도시되지 않음)이 약 0.28인치일 수 있다. 물론, 본 기술분야에 익숙한 자에게는 이해되듯이 주어진 크기는 단지 예시적일 뿐 여러 가지 크기가 여러 가지 디자인 변수에 의존하여 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

도 1d는 스프링 클립 채널(110)에 연한 열 소산 장치(102)의 단면도를 도시한다. 도시되듯이, 경사면(118)은 도 1b와 도 1c에 도시되듯이 스프링 클립 채널(110)의 길이에 연하여 연장되기보다 오히려 하중 센터링 메커니즘(116) 상에 있는 것으로 제한될 수 있다. 스프링 클립 채널(110)은 또한 스프링 클립 채널(110)을 정의하는 적어도 하나의 핀(112)의 말단부(144) 부근에 적어도 하나의 립(lip)(142)을 포함할 수 있다. 립(142)은 도 1e에 도시되듯이 스프링 클립(104)을 스프링 클립 채널(110) 내에 유지하는 것을 돕는다.

하중 센터링 메커니즘(116)은 본 기술분야에서 알려진 임의의 기술에 의해 형성될 수 있다. 예로서, 열 소산 장치(102)가 몰딩에 의해 형성되면, 하중 센터링 메커니즘(116)은 열 소산 장치(102)와 함께 직접 몰딩될 수 있다. 열 소산 장치(102)가 압출에 의해 형성되면, 하중 센터링 메커니즘(116)은 바람직하게는 압출된 열 소산 장치(102)의 스프링 클립 채널(110) 내의 부분으로부터 밀링될 수 있다. 또한, 하중 센터링 메커니즘(116)은 가공 후에 열 소산 장치(102)에 부착될 수도 있다.

도 1f는 캐리어 기판(156) 상에 장착된 소켓(154) 내에 있는 핀 그리드 어레이형(PGA) 마이크로전자 다이(152)와 열 접촉된 열 소산 장치(102)를 도시한다. PGA 마이크로전자 다이(152)로부터 연장되는 핀(pin)(158)은 소켓(154) 내의 전도성 바이어(via)(162)와 전기 접촉한다. 다음에는 소켓(154)은 캐리어 기판(156)과 전기 접촉한다. 열 소산 장치(102)는 스프링 클립(104)에 의해 마이크로전자 다이(152)와 접촉된 상태로 유지되는데, 스프링 클립(104)은 열 소산 장치(102)를 가로질러 하중 센터링 메커니즘(116)과 접촉하고 소켓(154)에 접속된다. 열전도 그리스 또는 다른 그러한 열 인터페이스(166)가 마이크로전자 다이(152)와 열 소산 장치(102) 사이에 위치된다. 물론, 이 도시된 실시예는 단순히 본 기술분야에 익숙한 장에게 명백할 많은 가능한 변경예 중 하나에 불과하다는 것을 이해할 것이다. 예로서, 스프링 클립(104)은 소켓(154)이 아니라 캐리어 기판(156)에 연장되어 고정될 수 있다.

물론, 핀(112)은 도 1 내지 도 1에 도시된 긴 판으로 제한되지 않고, 도 1g에 도시되듯이 컬럼 또는 필라를 포함하여 임의의 적용 가능한 기하학적 형상을 가질 수 있으며, 컬럼 또는 필라에 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 또한, 하중 센터링 메커니즘(116)은 열 소산 장치(102) 상에서 X 축과 Y 축에 연하여 임의의 위치에 위치될 수 있다. 예로서, 도 1h에 도시되듯이 스프링 클립 채널(110)은 X 축에 연하여 시프트된다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 열 소산 장치(182)의 다른 실시예를 도시한다. 스프링 클립 채널(110)은 도 1a 내지 도 1d에 도시되듯이 핀(112)에 대해 평행하기보다 오히려 핀(112)에 대해 횡방향에 있다. 도 2c{스프링 클립 채널(110)의 단면도}에 도시되듯이, 하중 센터링 메커니즘(116)은 제1 베이스 표면(106)으로부터 연장되도록 형성되기보다 오히려 하중 센터링 메커니즘(116)에 인접한 제1 베이스 표면(106)으로부터 베이스(114) 내로 적어도 하나의 오목부(184, 184')를 밀링함으로써 형성될 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 실시예를 상세히 설명하였으나, 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명은 상기 설명에서 기술된 특정 상세사항에 의해 제한되지 않고, 본 발명의 많은 명백한 변경예가 본 발명의 정신 및 범위로부터 이탈함이 없이 가능하다는 것을 이해할 것이다.

본 발명의 열 소산 장치는 마이크로전자 다이에 부착되어 마이크로전자 다이의 열을 제거하는 데에 사용되는데, 특히 본 발명의 열 소산 장치와 마이크로전자 다이를 접촉시키고 유지하는 스프링 클립이 마이크로전자 다이에 불균형(disproportionate) 하중을 부과하지 않아 마이크로전자 다이의 균열을 야기하지 않는다.

Claims

제1 베이스 표면을 구비하는 베이스,

상기 제1 베이스 표면으로부터 연장되는 적어도 하나의 핀(fin),

상기 적어도 하나의 핀 근처에 형성되는 스프링 클립 채널, 및

상기 제1 베이스 표면과 일체로 결합되어 상기 스프링 클립 채널 내에 있는 하중 센터링 메커니즘(load centering mechanism)

를 포함하는 열 소산 장치.
제1항에 있어서,

상기 하중 센터링 메커니즘은 상기 제1 베이스 표면으로부터 연장되는 받침대(pedestal)를 포함하는 열 소산 장치.
제1항에 있어서,

상기 스프링 클립 채널은 상기 하중 센터링 메커니즘 상부에 스프링 클립의 방향을 설정하기에 적합한 적어도 하나의 경사면을 더 포함하는 열 소산 장치.
제1항에 있어서,

상기 하중 센터링 메커니즘은 자신의 상부에 스프링 클립의 방향을 설정하기에 적합한 적어도 하나의 경사면을 포함하는 열 소산 장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 베이스 표면으로부터 상기 베이스 내에 형성되어 상기 하중 센터링 메커니즘을 형성하는 적어도 하나의 오목부(depression)를 더 포함하는 열 소산 장치.
마이크로전자 장치, 및

제1 베이스 표면과 이 제1 베이스 표면과 반대로 향한 제2 표면을 구비하는 베이스, 상기 제1 베이스 표면으로부터 연장되는 적어도 하나의 핀(fin), 상기 적어도 하나의 핀 근처에 형성되는 스프링 클립 채널, 및 상기 제1 베이스 표면과 일체로 결합되어 상기 스프링 클립 채널 내에 있는 하중 센터링 메커니즘을 포함하는 열 소산 장치

를 포함하며,

상기 열 소산 장치가 상기 제2 표면에서 상기 마이크로전자 장치와 열 접촉(thermal contact)하는

마이크로전자 조립체.
제6항에 있어서,

상기 열 소산 장치의 상기 하중 센터링 메커니즘은 상기 제1 베이스 표면으로부터 연장되는 받침대(pedestal)를 포함하는 마이크로전자 조립체.
제6항에 있어서,

상기 스프링 클립 채널은 상기 하중 센터링 메커니즘 상으로 상기 스프링 클립을 유도하도록 형성된 적어도 하나의 경사면을 더 포함하는 마이크로전자 조립체.
제6항에 있어서,

상기 하중 센터링 메커니즘은, 상기 스프링 클립을 자신에게 유도하도록 형성된 적어도 하나의 경사면을 포함하는 마이크로전자 조립체.
제6항에 있어서,

상기 제1 베이스 표면으로부터 상기 베이스 내에 형성되어 상기 하중 센터링 메커니즘을 형성하는 적어도 하나의 오목부(depression)를 더 포함하는 마이크로전자 조립체.
제1 베이스 표면을 구비하는 베이스를 형성하는 단계,

상기 제1 베이스 표면으로부터 연장되는 적어도 하나의 핀(fin)을 형성하는 단계,

상기 적어도 하나의 핀 근처에 형성되는 스프링 클립 채널을 형성하는 단계, 및

상기 제1 베이스 표면과 일체로 결합되어 상기 스프링 클립 채널 내에 있는 하중 센터링 메커니즘을 형성하는 단계

를 포함하는 열 소산 장치의 제조 방법.
제11항에 있어서,

상기 베이스를 형성하는 단계, 상기 적어도 하나의 핀을 형성하는 단계, 상기 스프링 클립 채널을 형성하는 단계, 및 상기 하중 센터링 메커니즘을 형성하는 단계는 몰딩(molding) 프로세스에서 실질적으로 동시에 이루어지는 열 소산 장치의 제조 방법.
제11항에 있어서,

상기 하중 센터링 메커니즘을 형성하는 단계는 상기 제1 베이스 표면으로부터 연장되는 받침대를 형성하는 단계를 포함하는 열 소산 장치의 제조 방법.
제11항에 있어서,

상기 하중 센터링 메커니즘을 형성하는 단계는 상기 하중 센터링 메커니즘을 상기 스프링 클립 채널 내의 상기 제1 베이스 표면에 부착하는 단계를 포함하는 열 소산 장치의 제조 방법.
제11항에 있어서,

상기 베이스를 형성하는 단계, 상기 적어도 하나의 핀을 형성하는 단계, 및 상기 스프링 클립 채널을 형성하는 단계는 압출(extrusion) 프로세스에서 실질적으로 동시에 이루지고, 상기 하중 센터링 메커니즘을 형성하는 단계는 상기 스프링 클립 채널의 일부를 밀링 연삭(milling away)하는 단계를 포함하는 열 소산 장치의 제조 방법.
제11항에 있어서,

상기 하중 센터링 메커니즘은 상기 스프링 클립 채널 내에서 상기 제1 베이스 표면으로부터 상기 베이스 내로 연장되는 적어도 하나의 오목부를 포함하는 열 소산 장치의 제조 방법.
제11항에 있어서,

상기 스프링 클립 채널을 형성하는 단계는 상기 하중 센터링 메커니즘 상으로 상기 스프링 클립을 유도하도록 형성된 적어도 하나의 경사면을 형성하는 단계를 더 포함하는 열 소산 장치의 제조 방법.
제11항에 있어서,

상기 하중 센터링 메커니즘을 형성하는 단계는 상기 하중 센터링 메커니즘 상으로 상기 스프링 클립을 유도하도록 형성된 적어도 하나의 경사면을 더 포함하는 열 소산 장치의 제조 방법.
마이크로전자 장치를 제공하는 단계,

제1 베이스 표면과 상기 제1 베이스 표면에 반대 방향으로 향하는 제2 베이스 표면을 구비하는 베이스, 상기 제1 베이스 표면으로부터 연장되는 적어도 하나의 핀(fin), 상기 적어도 하나의 핀 근처에 형성되는 스프링 클립 채널, 및 상기 제1 베이스 표면과 일체로 결합되어 상기 스프링 클립 채널 내에 있는 하중 센터링 메커니즘을 포함하는 열 소산 장치를 제공하는 단계,

상기 열 소산 장치의 상기 대향 제2 베이스 표면을 상기 마이크로전자 장치와 열 접촉(thermal contact) 상태로 위치시키는 단계, 및

상기 스프링 클립 채널 내에 상기 스프링 클립을 위치시키는 단계

를 포함하는 마이크로전자 조립체의 제조 방법.
제19항에 있어서,

상기 마이크로전자 장치를 소켓 내에 위치시키는 단계와 상기 스프링 클립을 상기 소켓에 고정시키는 단계를 더 포함하는 마이크로전자 조립체의 제조 방법.