TW200826827A - Cold plate and mating manifold plate for IC device cooling system enabling the shipment of cooling system pre-charged with liquid coolant - Google Patents

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200826827 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本文所揭示的具體實施例大致上係有關一種積體電路 (1C)裝置的冷卻系統，尤指一種可將預塡充有液體冷卻 劑的冷卻系統加以裝運的冷卻板及匹配的歧管板。 【先前技術】 微處理器及其他處理裝置的功率散逸大致上因爲各設 計的產生，隨著該等裝置的操作頻率的增加而遞增。同時 ，因爲結構尺寸的遞減，故每一單位面積的主動電路元件 (例如電晶體）的數量增加，而會導致功率密度的增加。 此功率密度的增加伴隨著較高的操作頻率會導致在一 1C 晶粒作業時較大量的熱產生，而爲了使晶粒具適當的功效 及可靠性，此熱需加以散逸。此外，由於上述因素及其他 設計與作業條件，一或更多的「熱點」（hotspots) ( 例如，在晶粒上其溫度顯著的比晶粒的周遭區域爲高的一 位置）可能會存在於一作業中的1C晶粒上，而如果無法 充分的由此等熱點將熱抽出，將導致晶粒的損壞及/或晶 粒效率的降低。因此，目前及未來世代的IC裝置的晶粒 冷卻系統之熱效率將變得更爲重要。 能夠符合上述需求的一技術是液體冷卻。液體冷卻方 案可用於冷卻各種各類的1C裝置，包括處理裝置，例如 微處理器、現場可程式規劃閘陣列（FPGA )、應用特定 (比）積體電路（A S IC s )及任何其他種類的I c裝置。此 200826827 外’該等液體冷卻系統適用於各種類的計算系統， 如伺服器、桌上型電腦、筆記型電腦、與攜帶型及 動計算裝置等。1C裝置製造商及電腦系統製造商所 挑戰是液體冷卻劑的處理。潛在的課題/難題包括 輸送（裝運）1C裝置及/或配具有液體冷卻劑的冷 ’與組裝具有液體冷卻系統的電腦。此等課題/難 沒有資源（財力）可採購及/或操作其等本身的液 劑塡充系統的小設備製造商而言益爲嚴峻。 【發明內容】 本發明大致上係有關一種積體電路（1C)裝置 系統，尤指一種可將預塡充有液體冷卻劑的冷卻系 裝運的冷卻板及匹配的歧管板。冷卻板可與一積體 粒相連接，而冷卻板也可具有一流動路徑以接納一 卻劑。經流動路徑移動通過的冷卻劑可移除由晶粒 的熱。冷卻板可具有一或更多與流動路徑相連接的 件。 【實施方式】 參見圖 1A至1C，其等顯示一冷卻板1〇〇( plate )的具體實施例’冷卻板1〇〇可形成一積體 (1C)裝置的部分冷卻系統。在一具體實施例中，例 一 1C晶粒係與冷卻板1 〇〇熱聯結，且一液體冷卻 通在冷卻板上的一或更多的槽道，以移除由晶粒所產 括例 他行 臨的 存及 系統 對於 冷卻 冷卻 加以 路晶 體冷 產生 孔元 cold 電路 如， 劑流 生的 -6 - 200826827 熱。圖1 A顯示冷卻板1 0 0的平面圖。圖1 B顯示冷卻板 1 00的前視圖，而圖1 C顯示冷卻板的側視圖。 冷卻板100包含一本體11〇，具有一上表面112及一 相對的下表面1 1 4。一流動路徑1 5 0設置於本體i 1 〇內’ 而此流動路徑可包含可供一液體冷卻劑通過的槽道、充氣 部、埠、及其他流量控制裝置或元件（例如管路、導管、 閥、閘口等）的任何組合。一 1C晶粒可熱聯結至本體1 1 〇 的下表面1 1 4 (見圖2，詳下文），而一循環通過流動路 徑1 5 0的液體冷卻劑可移除由晶粒所產生的熱（及藉，例 如傳導來傳遞至冷卻板1 00 )。 依據一具體實施例，如圖所示者，流動路徑1 50包含 一入口充氣部（inlet plenum) 151及一出口充氣部153 ( outlet plenum )。入口充氣部151係與一入口埠152成流 體連通，且出口充氣部153也以同樣方式與一出口埠154 相連接。一或更多的槽道155在入口及出口充氣部151、 1 5 3之間延伸，而相毗鄰的槽道1 5 5由一壁1 5 6加以分隔 (在圖 1A中，爲了簡易揭示起見，流動路徑1 5 0係以 實線顯示，而非穩藏線）。一液體冷卻劑可在入口埠1 52 處被導入流動路徑1 5 〇內，且進入入口埠的液體冷卻劑流 入入口充氣部1 5 1內。在入口充氣部1 5 1內的液體冷卻劑 可進入槽道1 5 5而流向出口充氣部1 5 3。當液體冷卻劑橫 越槽道1 5 5時，存在於本體1 10內的熱（例如，自一 1C 晶粒傳導入本體內的熱）被傳遞至液體冷卻劑。之後’存 在於出口充氣部153內的受熱液體冷卻劑將在出口埠154 200826827 處自流動路徑1 5 0出來。在一具體實施例中，此受熱的冷 卻劑經一熱交換器（或其他熱裝置）循環以冷卻液體冷卻 劑，且此被冷卻的液體可再次在入口埠1 52處被導入流動 路徑1 5 0內。 流動路徑1 5 0可爲任何適當的結構，而且圖1 A -1 C所 示的具體實施例僅代表可設置於冷卻板1 00上的流動路徑 的一範例。一般上，流動路徑1 5 0可爲任何能藉一液體冷 卻劑以自冷卻板移除熱的適當形態。此外，需一提者， 圖1A-1C所顯示的槽道155態樣只是一能與所揭示的具體 實施例相配合的槽道設計範例，因此’任何適當數量及態 樣的槽道可適用於流動路徑1 5 0內。此外’槽道1 5 5可具 有任何適當的尺寸，而在一具體實施例中’各槽道的寬度 (w)是介於50 μηι及200 μπι之間’而局度 （h)是介於100 μ m及2，0 0 0 μ m之間（此種尺寸的槽道有時簡稱爲「微槽 道」）。 與流動路徑1 5 0的入口埠1 5 2相連接的是第一穿孔元 件1 60，而同樣的，與出口璋1 54相連接的是第二穿孔元 件170。如將於下文詳盡說明者，冷卻板1〇〇可與一容裝 有一液體冷卻劑的歧管板（或其他熱構件或構件集成） 相連接，且此歧管板可容裝一或更多的易碎（可被破壞的 )密封件，以在組裝（例如，運送、處理、儲存等）前將 冷卻劑容裝於歧管板內。各穿孔元件 160、170包含有任 何可將在歧管板上的一易碎密封件加以刺穿或開孔的裝置 。雖然在所示的具體實施例中是顯示有兩穿孔元件 160、 -8 - 200826827 1 7 0，但冷卻板1 0 0也可具有任何適當數量的穿 例如一個、或兩個以上等）。 依據一具體實施例，如圖所示者，穿孔元件 一由入口埠152延伸出的管或其他導管，且此管 末端1 6 5係切割成或形成一角度。同樣的，穿孔 可包含一自出口埠154延伸出的管或其他導管， 的一相對的末端1 75經切割成或形成一角度。此 穿孔元件160、170的相對末端165、175處的有 可便利刺穿一設置於歧管板上的薄膜或其他易碎 詳下文）。在此需強調，穿孔元件160、170只 明的範例，而非限制於此，且穿孔元件可爲任何 狀及結構，且穿孔元件可包含其他適當的裝置。 在另一具體實施例中，冷卻板100另具有 件1 8 0。固定元件1 8 0可包含任何適於嚙合一插 固持機構（例如，設置於主機板上的插座及/或 )的特徵或結構。在一具體實施例中，如圖所示 元件1 8 0包含有一唇，沿本體1 1 0的周圍延伸出 有表面187、188，在一些具體實施例中，表面 可嚙合一插座及/或固持機構。 冷卻板1 0 〇可藉任何適當的方法或組合方法 可用以製造冷卻板的製造程序，不論是單獨的或 ，包括浸蝕、削剖、機製（例如，銑、雷射加 模塑、及/或模鍛、及其他等等。在一具體實施 體1 10包含一上部190a及一下部190b。流動路 孔元件（ 1 60包含 的一相對 元件170 其中此管 分別位在 角輪廓， 密封件（ 是舉例說 適當的形 一固定兀 座或其他 固持機構 者，固定 。該唇具 187、 188 來製造。 相組合的 工等）、 例中，本 徑150可 200826827 (例如藉浸飩、削剖、模塑、模鍛等）形成於上部190a 內，而後下部190b -可包含一大致扁平的板-係（例 如藉硬焊、軟焊、環氧等）來附接至上部，以包封流體充 氣部1 5 1、1 5 3及槽道1 5 5。在另一具體實施例中，流動路 徑150可形成於下部190b內，且在再一具體實施例中， 部分的流動路徑可形成於上部1 90a，而其他部分的流動路 徑則形成於下部1 90b內。本體1 1 0的下部1 90b其尺寸可 以比上部1 9 0 a的爲大，使得下部的一外周延伸超越上部 的周圍，且充當固定元件180。此外，穿孔元件160、170 可與本體110 —體形成，或是，穿孔元件可包含形成後再 (例如藉硬焊、軟焊、環氧等）附接至本體1 1 〇上的獨立 構件。 冷卻板1 0 0可包含任何適當的材料或材料的組合。依 據一具體實施例，冷卻板具有一導熱性材料，例如一金屬 (例如，銅、鋁、鋼及此等金屬及/或其他金屬的合金） 、聚合物或一複合材料，及此等材料及/或其他材料的組 合。芽孔兀件1 6 0、1 7 0也可包含任何適當的材料或材料 的組合’包括金屬（例如，銅、鋁、黃銅、鋼等）、聚合 物及複合材料。在一具體實施例中，穿孔元件係由與冷卻 板的本體1 1 0相同的材料（例如銅）所製成。 在此需指出’ 「冷卻板」乙詞的使用不應受到限制。 其他熱構件，不論是否呈現相同的功能，應可與所揭示的 具體貫施例配合實施。此外，精於本技藝的人士可了解， 也可使用能提供與冷卻板丨〇〇相同機能的熱構件。舉例言 -10 - 200826827 之，可與所揭示的具體實施例相配合使用的熱構件包括熱 散佈器（有時稱爲積體熱散佈器，integrated heat spreader，IHS)及散熱器，且此等熱構件可具有與冷卻板 1 〇〇相同的機能，或與冷卻板1 〇〇不同的機能（至少一部 份）。 參見圖2，其揭示一總成200的具體實施例。總成 200具有一冷卻板，且在一具體實施例中，冷卻板包含圖 1A-1C的冷卻板1〇〇。與冷卻板100相連接的是一 1C晶 粒50，且一熱介面材料（TIM )層70可設置於晶粒 50 及冷卻板1 00之間，以熱性及機械性的連接冷卻板及晶粒 。1C晶粒5 0可包含任何種類的積體電路裝置，例如微處 理器、現場可程式規劃閘陣列（FPGA )、應用特定（比 )積體電路 （ASIC)、圖形處理器或其他處理裝置。複數 互連5 5 (例如，導電隆起或柱、搭接線等）可自處理裝置 50延伸出。TIM層70可包含任何適當的導熱性材料。舉 例言之，TIM層70可包含一軟焊材料或一導熱性聚合物 。在另一具體實施例中，冷卻板1 〇 〇可與一熱散佈器相連 接（或許以一 TIM層設置於該兩構件之間），而其中熱散 佈器再與一 1C晶粒相連接。 在再一具體實施例中，一套蓋290可設置於冷卻板 100上，以保護穿孔元件160、170。套蓋290可設置於冷 卻板1 0 0上（不論是其本身或成爲總成2 0 0的一部份）以 在運送、處理及/或儲存時保護冷卻板。套蓋2 9 0也可防 止污染物（例如顆粒）進入冷卻板1 〇 〇的流動路徑1 5 0。 11 - 200826827 依據一具體實施例，套蓋包含一本體292，具有建構及定 ill成可分別接納穿孔元件1 6 〇、i 7 〇的空腔2 9 6、2 9 7，以 保護該等結構° _蓋290也可具有一適於由製造及處理設 備（例如拾取及定位頭）拾取的上表面295。套蓋290可 藉使用任何適當的製造技術（例如，模塑、機製等）， 由任何適當的材料（例如塑膠、複合材料或金屬）加以建 構。 Η 3A至3C揭不一歧管板300的具體實施例，可形成 一 IC裝置的冷卻系統。在一具體實施例中，例如，一工c 晶粒係與一冷卻板（例如，上述的冷卻板i 00或其他熱構 件）熱聯結’且歧管板係附接至冷卻板，使得流體通路建 立在冷卻板及歧管板之間。一液體冷卻劑容積可設於歧管 板3 0 0 (或是歧管板與液體冷卻系統的其他構件的組合） 內，且當流體通路經與冷卻板建立後，冷卻劑可流入冷卻 板的一流動路徑內。圖3A顯示歧管板3 00的平面圖，圖 3B顯示歧管板3 00的前視圖，而圖3C顯示歧管板300的 側視圖。 參見圖3A-3C，歧管板300包含一本體 310，具有一 上表面312及一相對的下表面314。在本體310內設有第 一流體槽道320及第二流體槽道340。第一流體槽道320 具有一入口 322及一出口 324，而第二流體槽道340具有 一入口 342及一出口 344。第一流體槽道320的各入口 322，及第二流體槽道340的各出口 344可延伸超越本體 3 1 〇 (例如，各可具有一自本體延伸出的管’以允許與其 -12- 200826827 他流體管線相連接至歧管板3 00 ) °在第一流體槽道320 的出口 324處設有第一易碎密封件330。同樣的，在第二 流體槽道340的入口 342處設有第二易碎密封件350。雖 然在所揭示的具體實施例中顯不有兩易碎密封件3 3 0、3 5 0 ，但需指出者，歧管板3 00可具有任何適當數量的易碎密 封件（例如，一或兩個以上）。 一液體冷卻劑容積（圖中未顯示）可設置於第一及第 二流體槽道320、340內且分別藉易碎密封件330、350來 固持之。在一具體實施例中，第一流體槽道320的入口 3 22及第二流體槽道340的出口 344係與液體冷卻系統的 其他構件（例如，一閉迴路系統）相連接，且此液體冷卻 系統可具有一額外容積的冷卻劑。此外，套蓋或密封件也 可設於第一流體槽道3 20的入口 342，及第二流體槽道 3 40的出口 344上，以協助將冷卻劑固定於第一及第二 流體槽道3 20、3 40內。因此，歧管板3 00可容裝一液體 冷卻劑，供一 1C裝置冷卻系統使用，且歧管板（不論是 單獨的或是與冷卻系統的其他構件相組合的）可與此液體 冷卻劑一起被儲存，處理及/或運送。此外，歧管板300 可與一冷卻板（例如上述的冷卻板1 00 )或一晶粒及冷卻 板的總成（例如上述的總成200 )相連接，且儲存在歧管 板（或其他系統構件）內的液體冷卻劑可充當1C晶粒之 液體冷卻系統內的工作流體（詳下文）。在下文所述的具 體實施例中，係假設歧管板3 00係與圖1A-1C的冷卻板 1 00相連接，但在此需指出的是，所揭示的歧管板可與其 -13- 200826827 他種類的冷卻板或熱構件配合使用。 當歧管板3 00與冷卻板100 (或冷卻板與晶粒總成 2 00 )相連接時，穿孔元件160、170將分別將在歧管板 3 00上的易碎密封件3 3 0、3 5 0加以刺穿或開孔，藉此在冷 卻板及歧管板之間建立流體通路。因此，一般上，易碎密 封件3 3 0、3 5 0可各包含可維持流體密封（及保持流體於 歧管板內），及可被冷卻板1 〇 〇的穿孔元件1 6 0、1 7 0所 打開的的任何裝置或結構。 在一具體實施例中，各易碎密封件包含一可被其中一 穿孔元件1 60、1 70所刺穿的薄膜。薄膜可包含任何適當 的材料，包括聚合物或金屬。適當的聚合物包括氟化乙烯 丙烯(fluorinated ethylene propylene ； FEP )、聚氯三氟 乙烯（polychlorotriflouroethylene; PCTFE )、及適合罩 板（氣泡）包裝技術的聚合物，而適當的金屬可包括鋁、 銅及此等的合金及/或其他金屬的合金。依據一具體實施 例，此薄膜是被其中一穿孔元件所刺破，但穿孔元件並沒 有將薄膜的破裂部分自薄膜本體的其餘部分完全切斷掉， 而可避免薄膜的殘片分離開而進入冷卻板或歧管板（或流 體冷卻系統的其他構件）的流體路徑內。舉例言之，當歧 管板3 0 0嚙合冷卻板1 〇 〇時，在易碎密封件3 3 〇、3 5 〇內 的開口會遵循穿孔元件1 6 0、1 7 0的圓形輪廓，其等的末 端係可切割成一角度，如上文所述及者。當穿孔元件1 6〇 、1 7 0持續插入易碎密封件3 3 0、3 5 0內時，穿孔元件會將 易碎密封件剝離開，但不會使該被切割部分自密封件的其 -14- 200826827 餘部分分離（例如，一圓形殘片與各易碎密封件保持繫接 ，且此殘片可向上彎曲及偏離流動區域）。在各穿孔元件 160、170末端處的有角的輪廓（可類似皮下注射針）可協 助易碎密封件3 3 0、3 5 0的切割及剝離作用。 在一具體實施例中，如圖3A-3C所示者，第一易碎密 封件3 3 0係設於形成於第一流體槽道3 20出口 3 24處的凹 部3 70內，而第二易碎密封件3 5 0係設於形成於第二流體 槽道340入口 342處的凹部380內。因此，在圖3A-3C所 示的具體實施例中，易碎密封件3 3 0、3 5 0係大致上與本 體310的下表面314齊平。易碎密封件330、350可藉任 何適當的程序（例如，黏著劑結合、干涉嵌合等）分別固 定於凹部370、3 8 0內。 依據另一具體實施例，如圖3 D所顯示者，易碎密封 件3 3 0、3 5 0 (例如薄膜）係設於本體3 1 0的下表面3 1 4上 。在圖3 D所示的具體實施例中，易碎密封件3 3 0、3 5 0可 藉任何適當的程序（例如黏著劑結合等）來固接至歧管板 的表面3 14。 在另一具體實施例中，如圖3 E所示者，易碎密封件 330、350 提供 一「破裂前製造」（make-before-break)的 機能。在圖3E所示的具體實施例中，各易碎密封件330 、3 5 0分別設置於凹部 3 70、3 8 0內。此外，一預密封元 件3 7 5係設置於與薄膜3 3 0 (或其他易碎密封件）相毗鄰 的凹部 3 70內，且同樣的，一預密封元件3 8 5係設置於 與薄膜3 5 0相毗鄰的凹部3 8 0內。當冷卻板1 0 0的穿孔元 -15- 200826827 件160、170分別插入凹部3 70、3 8 0內時，即在薄膜330 、3 5 0開口前，在穿孔元件及預密封元件3 7 5、3 8 5之間形 成一密封。此密封（可以是暫時性的）在歧管及冷卻板 之間的完全嚙合完成前，當薄膜3 3 0、3 5 0破裂（例如向 後剝離時）時，可防止液體冷卻劑的洩漏。預密封元件 375、385可各包含能與穿孔元件160、170在冷卻板上形 成一密封的任何裝置或結構，且該等預密封元件可由任何 適當材料製成。在一具體實施例中，各預密封元件3 75、 3 8 5包含一由聚合物材料（例如軟橡膠）或其他適當材料 或組合材料所製成的〇形環或索環。此外，在一具體實施 例中，圖3 E中的凹部3 7 0、3 8 0深度是足夠的深，以在穿 孔元件與易碎密封件3 3 0、3 5 0相嚙合之前，提供預密封 元件3 7 0、3 8 0分別與穿孔元件1 6 0、1 7 0周邊之間的完全 嚙合。各易碎密封件3 3 0、3 5 0及預密封元件3 75、3 8 5可 藉任何適當的程序（例如黏著劑結合、干涉嵌合等）而分別 固定在凹部370、380內。 歧管板3 00可藉任何適當的程序或組合程序來製造。 例如模塑、模鍛及/或機製（例如，銑、雷射機製等）可 用以製造歧管板。此外，歧管板3 0 0可包含任何適當的材 料或組合材料。適合製造歧管板的材料包括，例如金屬（ 例如銅、鋁、鋼、黃銅等）、聚合物及複合材料或其等的 組合。在一具體實施例中，歧管板3 〇 〇有至少一部分是利 用與建構冷卻板i 00的本體i i 〇相同的材料（例如銅）所 形成。然而，在其他具體實施例中，歧管板3 〇 〇及冷卻板 -16- 200826827 100包含不同的材料。 參見圖4，在另一具體實施例中，一套蓋490可設置 於歧管板3 0 0上以保護易碎密封件3 3 0、3 5 0。套蓋4 9 0可 設置於歧管板3 00上（以其本身或充當一較大總成的一部 分），以在運送、處理及/或儲存時保護歧管板。套蓋490 也可防止污染物接觸及/或嵌入易碎密封件。在一具體實 施例中，套蓋490包含一本體492 ，其具有設計及定位 成可分別接納易碎密封件3 3 0、3 5 0的空腔4 9 6、4 9 7，以 保護該等結構。在易碎密封件3 3 0、3 5 0設置於凹部（例 如圖3B或3E的凹部370、380)的所在，套蓋490可建 構成抵靠易碎密封，以保護該等裝置不經意的被刺穿或 其他破壞。套蓋490也可具有一適於被製造及處理設備（ 例如拾取及定位頭）所拾起的下表面495。套蓋 490可藉 使用任何適當的製造技術（例如模塑、機製等）而由任何 適當的材料（例如塑膠、複合物或金屬）製成。 在此需指出，「歧管板」乙詞的使用不應受到限制。 其他流體系統構件，不論是否呈現與歧管板 3 00相同的 機能，應可與所揭示的具體實施例配合實施。此外，精於 本技藝的人士可了解，也可使用能提供與歧管板 3 00相 同機能的流體系統構件。舉例言之，可與所揭示的具體實 施例相配合使用的構件，包括管集箱或管集箱板、流體聯 結器等，且此等構件可具有與歧管板3 00相同的機能，或 與歧管板3 00不同的機能（至少一部份）。 圖5揭示一總成500的具體實施例。總成5 00可具有 -17- 200826827 上述的冷卻板1 0 0及歧管板3 0 0，及其他構件，以形成一 積體電路（IC )晶粒5 0的流體冷卻系統。總成5 0 0可形 成任何種類的電腦系統（例如伺服器、桌上型電腦、或筆 記型電腦、及攜帶型或其他行動計算裝置）的一部份。 總成500如上文述及者具有冷卻板100，且一 IC晶粒 50與冷卻板相連接。一 TIM (熱介面材料）層170可設置 於冷卻板及晶粒之間，以熱性及機械性的連接冷卻板及晶 粒，且此TIM層可包含任何適當的導熱性材料（例如金 屬，例如軟焊或導熱性聚合物等）。複數互連5 5 (例如， 導電隆起或柱、搭接線等）可自晶粒 5 0延伸出，且該等 互連可與在基質5 05上的相對應平台（lands )或其他引線 (未示）相電連接。爲了將晶粒5 0機械性的固定至基質 5 05上，一層下方塡塞材料或晶粒附接材料（未示）可設 置於晶粒及基質之間。基質5 0 5可爲任何適當的結構，且 在一具體實施例中，基質505包含一多層基質，具有數金 屬化處理的層，以對電氣信號佈線。此外，在一具體實施 例中，複數互連（未示）可設於與晶粒側相對的基質5 0 5 的下表面上，且該等互連（例如導電隆起或柱、銷等）可 用以將總成5 0 0連接至次級構件（例如主機板等）。然而 ，在一具體實施例中，基質505可包含一主機板。 總成5 0 0如上文述及者另具有歧管板3 0 0，且歧管板 係固定至冷卻板100 ’使得流體通路建立於該兩構件之間 。爲建立流體通路，冷卻板100的穿孔元件160、170係 分別插入歧管板300的易碎密封件3 3 0、3 5 0內，且穿孔 18- 200826827 元件如上文所述及般刺穿易碎密封件。圖 5顯示歧管板 300是完全的嚙合冷卻板100，其中歧管板的下表面314 係抵靠（或至少是緊鄰）冷卻板100的上表面1 12，且穿 孔元件160、170經刺穿易碎密封件3 3 0、3 5 0及分別完全 插入歧管板上的流體槽道320、340內。 總成500可另具有一熱交換器510及一泵520。第一 流體管線531可將熱交換器510的一出口連接至泵520的 一入口，而第二流體管線5 3 2可將泵5 2 0的一出口連接至 歧管板 3 00上的入口 3 22。第三流體管線5 3 3可將在歧管 板300上的出口 344連接至熱交換器510的一入口。熱交 換器5 1 0可包含任何適當種類的熱交換器，且可具有一被 動裝置（例如多片散熱片的散熱器）及/或一主動冷卻裝 置（例如風扇）。泵520可包含任何可循環一流體的適當 種類的泵，例如離心泵、齒輪泵、膜片泵、輪機等。流體 管線5 3 1、5 3 2、5 3 3可包含任何可容裝一流體的適當種類 的導管（例如，輸送管、撓性管路等）。依據一具體實施 例，熱交換器510可與歧管板300相連接。在另一具體實 施例中，熱交換器510及泵520(或是任何一或更多的 流體管線5 3 1、5 3 2、5 3 3 )可設置於基質5 0 5或次級構件 (例如主機板）上，或與其等相連接。 冷卻板1〇〇、歧管板300、熱交換器510、泵520及流 體管線53 1、53 2、5 3 3爲1C晶粒50提供一流體冷卻系統 。此流體冷卻系統可爲單相或雙相，且可採用任何適當種 類的工作流體，例如水、丙二醇（Propylene glycol )、乙 -19- 200826827 二醇（ethylene glycol)、甲酸鉀（potassium formate) 或一碳氫化合物基流體，及此等物質及/或其他物質（例 如，水及丙二醇的混合物）的混合物。此外，在冷卻板 100上的流動路徑150、歧管板 3 00的第一及第二流體槽 道320、340、熱交換器510、泵520、及第一、第二及第 三流體管線5 3 1、5 3 2、5 3 3共同界定一流體迴路（例如一 閉迴路）：一液體冷卻劑可在該流體迴路中循環以冷卻積 體電路晶粒50。此流體迴路在冷卻板100及歧管板 300 之間嚙合前可具有一液體冷卻劑容積，且液體冷卻劑可 藉易碎密封件3 3 0、3 5 0而固持在冷卻系統內。因此，冷 卻系統（不含冷卻板100)可在預塡充有一適當容積的液 體冷卻劑，以供冷卻系統作業的情形下被運送（及/或儲 存、處理等）。在冷卻板100內的流動路徑150的體積 與流體迴路的其餘部分的體積相較起來相對較小，因此， 冷卻板（不論是本身或與1C晶粒5 0相組合）可被乾躁 的輸送，而後與歧管板3 00 —起組合，而不需顧慮到少量 的氣體會導入流體迴路內。在此需指出，上述流體冷卻系 統除了圖5所顯示的之外，可具有其他構件（例如過濾器 、感測器、閥等），且此一冷卻系統不一定需要包含圖5 所掲不的所有構件。 參見圖6，其揭示一組裝1C晶粒的液體冷卻系統的方 法600的具體實施例。參見此圖的方塊圖610，在一冷卻 板（或其他熱構件）上的至少一穿孔元件被插入一在歧管 板（或一流體系統的其他構件）上的相對應易碎密封件內 -20- 200826827 ，以如上文所述及般在冷卻板及歧管板之間建立流體通路 。一 IC晶粒可與冷卻板熱聯結。如方塊圖6 2 0所示者， 歧管板被固定至冷卻板。在一具體實施例中，穿孔元件及 易碎密封件之間的嚙合將冷卻板及歧管板固定一起。然而 ，在其他具體實施例中，可採用其他技術（例如黏著劑結 合，機械性扣件等）以將此兩構件相互固定一起。在另一 具體實施例中，如方塊圖63 0所示者，可包含一 1C晶粒 (或許流體冷卻系統的其他構件）的冷卻板及歧管板總成 ，附接至一基質。例如複數由晶粒延伸出的互連可電連接 至在基質上的相對應平台或引線，此外，一下方塡塞或 晶粒附接材料可設置於晶粒及基質之間。在另一具體實施 例中，在一晶粒連接至冷卻板之前，晶粒可先固定至一基 質（在此情形下，不需要元件6 3 0 )。依據一具體實施例 ，（1C晶粒）流體冷卻系統的其他構件可在與冷卻板相組 合前先與歧管板相連接。然而，參見方塊圖640，在另一 具體實施例中，冷卻系統的一或更多額外構件（例如泵、 熱交換器、流體管線等）其後與歧管板相連接。 參見圖7，其顯示電腦系統7 0 0的一具體實施例。電 腦系統700具有一連接有各種構件的匯流排70 5。匯流排 705旨在表示將系統 700的構件互連的一或更多的匯流排 (例如系統匯流排、周邊構件介面（PCI )匯流排、小電 腦系統介面（SCSI )匯流排等）的集成。爲了易於說明起 見，本文係以單一匯流排7 0 5來表示該等匯流排，因此， 系統700不應受限於此。精於本技藝的人士可認知電腦系 -21 - 200826827 統700可具有任何適當的匯流排架構且可具有任何數量及 組合的匯流排。 匯流排705與一或更多的處理裝置7丨〇相連接。處理 裝置710可包含任何適當的處理裝置或系統，包括微處理 器（例如單核心或多核心處理器）、網路處理器、，、應 用 f寸疋（比）積體電路（application specific integrated circuit ； ASIC )、或現場可程式規劃閘陣列（field pfogirammable gate array; FPGA)或相類似的裝置。雖然 顯示單一處理裝置710，電腦系統700可具有兩或更多 的處理裝置。 電腦系統700也具有一與匯流排705相連接的系統記 憶器7 2 0，該系統記憶器包含，例如任何適當種類及數 量的記憶器，例如靜態隨機接達記憶器（SRAM )、動態 隨機接達記憶器（DRAM )、同步DRAM ( SDRAM )或倍 資料率（double data rate ) DRAM ( DDRDRAM)。在電腦 系統7 0 0作業的過程中，一作業系統及其他應用可駐留在 系統記憶器7 2 0內。 電腦系統700可另具有一與匯流排70 5相連接的唯讀 記憶器（ROM ) 73 0。ROM 730可儲存用以處理裝置71〇 的指令。系統7 0 0也可具有一與匯流排7 0 5相連接的儲存 裝置7 4 0。儲存裝置7 4 0包含任何適當的常性記憶器， 例如硬碟驅動器。作業系統及其他程式可儲存於儲存裝置 7 4 0內。此外，一用以存取移動式儲存媒介（例如軟碟驅 動器或CD ROM驅動器）的裝置750可與匯流排7〇 5相 -22- 200826827 連接。 電腦系統700也可具有一或更多與匯流排705 的I/O (輸出/輸入）裝置760。一般輸入裝置包 、指向裝置，例如滑鼠、及其他資料輸入裝置，而 出裝置包括視頻顯示器、列印裝置、及聲頻輸出裝 此需強調’上述僅是一些可與電腦系統7 〇 〇相連接的 裝置種類的範例。 電腦系統7 0 0可另包含一與匯流排7 〇 5相連接的 介面770。網路介面770包含可將系統700與一網路 結的任何適當的硬體、軟體、或軟硬體的組合（例如 介面卡）。網路介面7 7 0可藉任何適當的媒介（例如 、銅線、光纖或其等的組合）而與網路建立一連線， 何適當的協定（protocol )，例如TCP/IP (傳輸控制 連網協定）、HTTP ( Hyper-Text傳輸協定）及其他 支持資訊的交換。 在此需指出，圖7所示的電腦系統700僅代表此 具體實施例的一範例，且此系統可具有許多額外的構 爲了方便此處的說明及簡易顯示起見，該等構件經被 。舉例言之，系統700可具有一 DMA (直接記憶存 控制器、一與處理裝置7 1 0相接的晶片組、額外的記 (例如快取記憶器）、及額外的信號線及匯流排。此 需指出的是，電腦系統700可不需包含圖7所顯示的 構件。電腦系統700可包含任何種類的計算裝置’例 上型電腦、筆記型電腦、伺服器、攜帶型計算裝置（ 連接 鍵盤 般輸 。在 I/O 網路 相聯 網路 無線 藉任 協定/ 等來 系統 件， 省略 取） 憶器 外， 所有 如桌 例如 -23- 200826827 個人數位助理或P D A )、無線通訊裝置、娛樂系統等。 在一具體實施例中，電腦系統700具有一依據上述任 一具體實施例而建構的構件。例如，電腦系統7 0 0可具有 冷卻板1 〇〇及歧管板3 00。在一具體實施例中，電腦系統 700具有上述的總成5 00 (其中1C晶粒50可包含處理裝 置 710 )。 上述細節說明及圖式旨在揭示而非限制。其等主要是 爲所揭示的具體實施例提供清晰及容易瞭解的說明，故任 何不必要的限制不應包含在內。精於本藝的人士可認知能 在不脫離所揭示的具體實施例及請求項的精神及範疇下， 對該等具體實施例加以各種添加、刪除、修飾或變更，及 變更配置。 【圖式簡單說明】 圖 1 A是一槪意圖式，顯示一液體冷卻系統的冷卻板 具體實施例的平面圖。 圖 1B是一槪意圖式，顯示圖 1A的冷卻板的前視 圖。 圖1 C是一槪意圖式，顯示圖1 A的冷卻板的側視圖 〇 圖2是顯示圖1 A -1 C的冷卻板與一 Ϊ C晶粒相組合 ，及該冷卻板的一套蓋的具體實施例的正視圖。 圖3 A是一槪意圖式，顯示液體冷卻系統的歧管板一 具體實施例的平面圖。 -24- 200826827 圖3 B是一槪意圖式，顯示圖3 a歧管板的前視圖（ 以部分剖面顯示）。 圖3 C是一槪意圖式，顯示圖3 A歧管板的側視圖。 圖3D是一槪意圖式，顯示圖3A-3C歧管板的易碎密 封件的具體實施例。 圖3E是一槪意圖式，顯示圖3A-3C歧管板的易碎密 封件的另一具體實施例（以部分剖面顯示）。 圖4是一槪意圖式，顯示圖3a-3C歧管板的套蓋的 一具體實施例（其中套蓋係以剖面顯示）。 Η 5疋一槪思Η式’顯不具有圖1A-1C的冷卻板及 圖3 A-3C的歧管板的總成的具體實施例。 圖6是一方塊圖，顯示用以組裝一 1C裝置的液體冷 卻系統的方法的具體實施例。 圖7是一槪意圖式，顯示一計算系統的具體實施例 ’該計算系統可具有任何所揭示的液體冷卻系統具體實施 例。 /一 μ 【主要元件符號說明】 5G : 1C晶粒/處理裝置 55 :互連 70 :熱介面材料（TIM)層 1()〇 :冷卻板 110 :本體 1 1 2 :本體的上表面 -25- 200826827 1 1 4 :本體的下表面 150 :流動路徑 1 5 1 :入口充氣部 1 5 2 :入口埠 1 5 3 :出口充氣部 1 5 4 :出口埠 1 5 5 :槽道 156 :壁 160 :第一穿孔元件 165 :管的相對末端 170 :第二穿孔元件 175 :管的相對末端 1 8 0 :固定元件 1 8 7 :唇的表面 1 8 8 :唇的表面 1 9 0 a :本體的上部 190b :本體的下部 2 0 0 :總成 290 :套蓋 292 :本體 295 :上表面 296 :空腔 297 :空腔 3 00 :歧管板 -26 200826827 3 1 0 :本體 3 1 2 :本體的上表面 314 :本體的下表面 3 20 :第一流體槽道 322 :入口 324 :出口 3 3 0 :第一易碎密封件 3 40 :第二流體槽道 3 42 :第二流體槽道的入口 3 44 :第二流體槽道的出口 3 5 0 :第二易碎密封件 3 7 0 :凹部 3 7 5 :預密封元件 3 8 0 :凹部 3 8 5 :預密封元件 4 9 0 :套蓋 492 :本體 495:套蓋的下表面 4 9 6 :易碎密封件的空腔 497 :易碎密封件的空腔 500 :總成 505 :基質 5 1 〇 :熱交換器 5 20 ·_ 泵 200826827 5 3 1 :第一流體管線 5 3 2 :第二流體管線 5 3 3 :第三流體管線 700 :電腦系統 7 0 5 :匯流排 7 1 〇 :處理裝置 7 2 0 :系統記憶器 73 0 :唯讀記憶器（ROM) 740 :儲存裝置 7 5 0 :移動式儲存媒介 760:1/0 (輸出/輸入）裝置 7 7 〇 :網路介面 -28-

Claims (1)

1. 200826827 十、申請專利範圍 1.一種熱構件，包含： 一本體； 一流體路徑，設置於該本體內，該流體路徑具有一埠 ;及 一穿孔元件，與該埠相連接，該穿孔元件適於打開在 第二構件上的一易碎密封件。 2 .如申請專利範圍第1項的熱構件，其中該埠包含一 入口埠，該熱構件另包含： 一出口埠，設置於該流體路徑上；及 第二穿孔元件，與該出口埠相連接，該第二穿孔元件 適於打開在第二構件上的第二易碎密封件。 3 .如申請專利範圍第2項的熱構件，其中該流體路徑 另包含複數槽道。 4.如申請專利範圍第3項的熱構件，其中該流體路徑 另包含： 一入口充氣部，與各槽道的一末端相連接，且與該入 口埠成流體連通；及 一出口充氣部，與各槽道的一相對末端相連接，且與 該出口埠成流體連通。 5 .如申請專利範圍第1項的熱構件，其中該穿孔元件 包含一圓柱形管，該圓柱形管具有一與該埠相連接的末端 ，及一自該本體延伸出的相對末端，該相對末端具有一有 角的輪廓。 -29- 200826827 6 ·如申請專利範圍第1項的熱構件，另包含一固定元 件，設置於該本體上，該固定元件適於嚙合一插座或一固 持機構。 7·如申請專利範圍第1項的熱構件，其中該第二構件 具有一液體冷卻劑容積。 8 ·如申請專利範圍第1項的熱構件，其中該穿孔元件 係設置於該本體的一表面上’且一積體電路晶粒與該本體 的一相對表面熱聯結。 9·如申請專利範圍第1項的熱構件，其中該穿孔元件 係設置於該本體的一表面上，且一熱散佈器與該本體的一 相對表面熱聯結。 10. —種構件，包含： 一本體； 一流體槽道，設置於該本體內，且具有一埠；及 一易碎密封件，設置於該埠，該易碎密封件與第二構 件的一穿孔元件相嚙合時會被打開。 11. 如申請專利範圍第1 〇項的構件，其中該埠包含一 出口埠，該構件另包含： 一入口埠，設置於該流體槽道上，該流體槽道在該入 口埠及出口璋之間延伸； 第二流體槽道，設置於該本體內，該第二流體槽道在 第二入口埠及第二出口埠之間延伸；及 第二易碎密封件，設置於該第二入口埠上，該第二易 碎密封件在與第二構件的第二穿孔元件相嚙合時會被打開 -30 - 200826827 12.如申請專利範圍第10項的構件，其中該易碎密封 件包含一薄膜，設置於該埠上。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項的構件，另包含一形成於 該本體內且設置於該埠的凹部，其中該薄膜係設置於該凹 部內。 14.如申請專利範圍第13項的構件，另包含一設置於 該凹部內的預密封元件，該預密封元件在該穿孔元件嚙合 該薄膜前，先嚙合該穿孔元件。 1 5 .如申請專利範圍第1 2項的構件，其中該薄膜包含 一材料，由包含氟化乙烯丙烯（FEP )、聚氯三氟乙烯（ PCTFE )、鋁、鋁合金、銅及銅合金的群組中選出。 16.如申請專利範圍第1〇項的構件，另包含一流體冷 卻劑容積，設置於該流體槽道內。 1 7.如申請專利範圍第1 〇項的構件，其中一流體冷卻 系統係與該流體槽道成流體連通，該流體冷卻系統具有一 泵及一熱交換器。 1 8 . —種方法，包含： 提供具有一穿孔元件的熱構件，該熱構件與一積體電 路晶粒相連接； 提供具有一易碎密封件的流體系統構件，該流體系統 構件容裝有一流體冷卻劑容積；及 將該穿孔元件插入該易碎密封件內以打開該易碎密封 件，及在該熱構件及流體系統構件之間建立流體通路。 -31 - 200826827 1 9.如申請專利範圍第1 8項的方法 件固定至該流體系統構件。 20_如申請專利範圍第19項的方法 及該易碎密封件之間的嚙合將該熱構件 構件。 2 1 ·如申請專利範圍第1 8項的方法 有第二穿孔元件，而該流體系統構件 件，該方法另包含將該第二穿孔元件插 件內以打開第二易碎密封件的步驟。 22.如申請專利範圍第18項的方法 電路晶粒聯結至一基質的步驟。 2 3 .如申請專利範圍第1 8項的方法 有一鄰近該積體電路晶粒設置的流體路 流體路徑的流體冷卻劑將該晶粒所產生ί 24.如申請專利範圍第18項的方法 構件與具有一泵及一熱交換器的的流體 且其中該流體冷卻系統具有一額外的流彳 2 5 .如申請專利範圍第1 8項的方法 冷卻系統的至少另一構件與該流體系統 〇 2 6 . —種總成，包含： —冷卻板’該冷卻板包含具有 》llj 該流體路徑相連接的第一穿孔元件 '及 接的第二穿孔元件；及 ，另包含將該熱構 ，其中該穿孔元件 固定至該流體系統 ，其中該熱構件具 具有第二易碎密封 入該第二易碎密封 ，另包含將該積體 ，其中該熱構件具 徑，且其中流通該 的熱加以移除。 ，其中該流體系統 冷卻系統相連接， 體冷卻劑容積。 ，另包含將該流體 構件相連接的步驟 體路徑的本體、與 與該流體路徑相連 -32- 200826827 一固定至該冷卻板的歧管板，該歧管板具有一本體、 設置於該本體上的第一易碎密封件、及設置於該本體上的 第二易碎密封件； 其中該第一及第二穿孔元件經分別打開該第一及第二 易碎密封件，而在該歧管板及冷卻板之間建立流體通路。 2 7 .如申請專利範圍第2 6項的總成，其中該歧管板係 藉該第一穿孔元件與第一易碎密封件之間的嚙合、及該第 二穿孔元件與第二易碎密封件之間的嚙合而固定至該冷卻 板。 28. 如申請專利範圍第26項的總成，另包含一與該冷 卻板相連接的積體電路晶粒。 29. 如申請專利範圍第28項的總成，另包含一與該積 體電路晶粒相連接的基質。 3 0.如申請專利範圍第26項的總成，另包含： 一與在該歧管板上的第一流體槽道成流體連通的泵， 該第一易碎密封件係設置於該第一流體槽道的一出口處； 及 一與在該歧管板上的第二流體槽道成流體連通的熱交 換器，該第二易碎密封件係設置於該第二流體槽道的一入 口處。 3 1 .如申請專利範圍第26項的總成，其中該冷卻板另 包含： 複數設置於該流體路徑內的槽道； 一入口充氣部，與各槽道的一末端相連接，且與該流 -33- 200826827 體路徑的一入口埠成流體連通，該第一穿孔元件係設置於 該入口埠處；及 一出口充氣部，與各槽道的一相對末端相連接，且與 該流體路徑的一出口埠成流體連通，該第二穿孔元件係設 置於該出口埠處。 -34-