TW202139385A - 用於電子設備之兩相浸沒式冷卻系統熱管理的圖案化設計 - Google Patents
用於電子設備之兩相浸沒式冷卻系統熱管理的圖案化設計 Download PDFInfo
- Publication number
- TW202139385A TW202139385A TW109142769A TW109142769A TW202139385A TW 202139385 A TW202139385 A TW 202139385A TW 109142769 A TW109142769 A TW 109142769A TW 109142769 A TW109142769 A TW 109142769A TW 202139385 A TW202139385 A TW 202139385A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- film
- cooling
- metal
- metal layer
- nodules
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 128
- 238000007654 immersion Methods 0.000 title description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 137
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 137
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 22
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 5
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 claims description 4
- 229920000106 Liquid crystal polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004977 Liquid-crystal polymers (LCPs) Substances 0.000 claims description 2
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 claims description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 2
- JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N benzene-1,4-diol;bis(4-fluorophenyl)methanone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1.C1=CC(F)=CC=C1C(=O)C1=CC=C(F)C=C1 JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 claims description 2
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 claims description 2
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 abstract description 10
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 abstract description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 5
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 51
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 6
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 4
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 3
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- GWOWBISZHLPYEK-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-trichloro-5-(2,3-dichlorophenyl)benzene Chemical compound ClC1=CC=CC(C=2C=C(Cl)C(Cl)=C(Cl)C=2)=C1Cl GWOWBISZHLPYEK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000004049 embossing Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
- H01L23/427—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
- H01L23/3731—Ceramic materials or glass
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
- H01L23/3735—Laminates or multilayers, e.g. direct bond copper ceramic substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
- H01L23/3736—Metallic materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/44—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements the complete device being wholly immersed in a fluid other than air
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/50—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor for integrated circuit devices, e.g. power bus, number of leads
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/0201—Thermal arrangements, e.g. for cooling, heating or preventing overheating
- H05K1/0203—Cooling of mounted components
- H05K1/0209—External configuration of printed circuit board adapted for heat dissipation, e.g. lay-out of conductors, coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/06—Thermal details
- H05K2201/064—Fluid cooling, e.g. by integral pipes
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/06—Thermal details
- H05K2201/066—Heatsink mounted on the surface of the printed circuit board [PCB]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
一種關於用於兩相冷卻的晶片冷卻膜。該膜包括一介電質層，該介電質層具有用於附接至一冷卻板或電路的一第一表面且具有一第二表面。一金屬層係在該介電質層之該第二表面上，且在與該介電質層相對之一側上具有特徵之一圖案。此表面圖案提供增加的表面積及用於形成氣泡以用於兩相冷卻的多個成核位點。該等特徵亦可包括金屬瘤狀物，以進一步增強成核作用。
Description
高密度半導體晶片產生高溫，需要一熱管理解決方案來保持晶片操作溫度不受影響。浸沒式冷卻技術正被考慮用於新資料中心作為熱管理解決方案的一部分。浸沒式冷卻技術涉及熱傳輸過程中的相變，其在與經加熱半導體裝置接觸時減少界面熱阻。
諸如氟碳化學物質的介電質流體使用於浸沒式兩相冷卻系統。然而，由於其低表面張力及潤濕性質，流體深入穿透至腔中，其促進晶片表面上的過熱積聚。此積聚導致晶片表面上的局部熱點，並導致最終降低晶片性能及提高晶片故障率的熱應力。本發明之實施例包括可減少局部熱點積聚並增強電子設備之兩相冷卻的膜。
具有用於兩相冷卻之特徵的一第一膜包括：一介電質層，其具有用於附接至一冷卻板或電路的一第一表面且具有一第二表面。一金屬層係在該介電質層之該第二表面上，且在與該介電質層相對之一側上具有特徵之一圖案。
具有用於兩相冷卻之特徵的一第二膜包括：一金屬層，其具有用於附接至一冷卻板或電路的一第一表面且具有一第二表面。金屬架係在該金屬層之該第一表面上，該等金屬架之間具有接合材料。複數個金屬瘤狀物(nodule)係在該金屬層之該第二表面上。
10:金屬特徵
12:薄金屬層
14:介電質
16:焊料
18:冷卻板
20:傾斜金屬微特徵/金屬特徵
22:薄金屬層
24:介電質
26:焊料
28:冷卻板
30:金屬特徵
32:薄金屬層
34:介電質
35:焊料
36:冷卻板
38:成角度側壁
40:金屬特徵
42:薄金屬層
44:介電質
45:焊料
46:冷卻板
48:錐形圖案
50:金屬特徵
52:薄金屬層
54:介電質
55:焊料
56:冷卻板
58:微特徵
60:通孔
62:焊料或金屬膏
64:金屬瘤狀物
66:薄金屬層
68:支撐金屬架/金屬架
70:通孔
72:冷卻板
74:瘤狀物
76:薄金屬層/金屬層
78:介電質
80:冷卻板/通孔
84:特徵
86:薄金屬層
88:支撐金屬架
90:通孔
92:冷卻板
94:金屬瘤狀物
96:均勻金屬特徵
98:薄金屬層
100:支撐金屬架
102:通孔
104:冷卻板
106:金屬瘤狀物
108:薄金屬層
110:支撐金屬架
112:焊料或金屬接合材料
114:冷卻板
116:印刷電路板(PCB)
118:積體電路(IC)
120:晶片冷卻膜
122:PCB
124:IC
126:內部散熱器(IHS)
128:晶片冷卻膜
130:IC
132:管
134:擋板
136:晶片冷卻膜
〔圖1A〕係具有微圖案之晶片冷卻膜的側截面圖。
〔圖1B〕係具有成角度側壁之微圖案之晶片冷卻膜的側截面圖。
〔圖2〕係具有微圖案及多個腔之晶片冷卻膜的側截面圖。
〔圖3A〕係具有成角度側壁之微圖案之晶片冷卻膜的側截面圖。
〔圖3B〕係具有成角度側壁之微圖案之晶片冷卻膜的側截面圖。
〔圖4〕係具有微圖案及經蝕刻介電質之晶片冷卻膜的側截面圖。
〔圖5A〕係具有瘤狀物之晶片冷卻膜的側截面圖。
〔圖5B〕及〔圖5C〕係圖5A之晶片冷卻膜的俯視圖影像。
〔圖6〕係在成角度微圖案上具有瘤狀物之晶片冷卻膜的側截面圖。
〔圖7〕係具有微結構之均勻圖案之晶片冷卻膜的側截面圖。
〔圖8〕係具有帶有瘤狀物的特徵之均勻圖案之晶片冷卻膜的側截面圖。
〔圖9〕係具有瘤狀物及多個腔之晶片冷卻膜的側截面圖。
〔圖10A〕係兩相浸沒式冷卻系統的圖。
〔圖10B〕係使用內部散熱器之兩相浸沒式冷卻系統的圖。
〔圖10C〕係使用冷卻流體管之兩相浸沒式冷卻系統的圖。
實施例包括具有特徵(諸如圖案及瘤狀物)的可撓或剛性熱傳遞成核膜，以增強用於電子設備的兩相浸沒式冷卻系統。該等膜包括一介電質及一薄金屬層，該薄金屬層形成於該介電質之頂部上，具有形成在該薄金屬層上之均勻金屬圖案。該等均勻金屬圖案包括三維微結構，且經形成具有一特定跡線寬度及厚度。一或多個腔延伸穿過該介電質之底側，且焊料或金屬膏係填充在該等介電質腔內，其有助於該等膜與一厚冷卻板附接至電子設備用於冷卻，或在不使用厚冷卻板的情況下將該等膜直接附接至電子設備。
圖1A係具有微圖案之晶片冷卻膜的側截面圖，該晶片冷卻膜附接至冷卻板18，且具有如所示地配置的金屬特徵10、薄金屬層12、介電質14、及焊料16。圖1B係具有成角度側壁之微圖案之晶片冷卻膜的側截面圖，該晶片冷卻膜附接至冷卻板28，且具有如所示地配置的傾斜金屬微特徵20、薄金屬層22、介電質24、及焊料26。
可藉由使用一光罩的加性電鍍鍍覆製程或使用一光罩的減去性製程來形成金屬特徵10及20之微結構。形成一微圖案產生更多表面積及用於在加熱期間形成氣泡的成核位點。再者，金屬微結構之均勻性對於跨表面提供均勻散熱係重要的。
這些微圖案有助於使氣泡成核，以傳輸來自電子設備的熱負載。該等微圖案的空間及特徵大小係可取決於所需的熱性能來定製。
此外，該介電質可經蝕刻以產生一或多個腔，該一或多個腔接著以焊料35填充，如圖2中所示。圖2係具有微圖案及多個腔之晶片冷卻膜的側截面圖，該晶片冷卻膜附接至冷卻板36，且具有如所示地配置的金屬特徵30、薄金屬層32、介電質34、及含有焊料35的腔。該等腔可有助於在其經受焊料回流時，提供附接至該冷卻板之電路的結構完整性。金屬特徵30的微結構可如上文所述地形成。
圖3A及圖3B展示具有不同角度的金屬特徵。圖3A係具有成角度側壁之微圖案之晶片冷卻膜的側截面圖，該晶片冷卻膜附接至冷卻板46，且具有如所示地配置的成角度側壁38、金屬特徵40、薄金屬層42、介電質44、及含有焊料45的腔。圖3B係具有成角度側壁之微圖案之晶片冷卻膜的側截面圖，該晶片冷卻膜附接至冷卻板56，且具有如所示地配置的錐形圖案48、金屬特徵50、薄金屬層52、介電質54、及含有焊料55的腔。該等傾斜金屬特徵產生更多表面積，並促進該等金屬特徵之間的液體流動。金屬特徵40及50之微結構可如上文所述地形成。此外，側壁底部上的空間經減少以促進快速的成核程序。間隙及側壁角度可根據熱性能需求來定製。圖3B展示均勻的錐型結構，其有助於以較快速率成核，且有助於因為窄成核位點而形成微小氣泡，加速散熱性能。
為了提供結構完整性並促成可撓性晶片冷卻膜的易於處理，介電質可經進一步蝕刻並通過通孔鍍覆技術以金屬填充，如圖4所示。圖4係具有微圖案及經蝕刻介電質之晶片冷卻膜的側截面圖，該晶片冷卻膜具有如所示地配置的微特徵58、以金屬填充的通孔60、
及焊料或金屬膏62。此經填充蝕刻提供剛性，並促成在焊料回流或其他接合程序期間的易於處理。該蝕刻亦增強系統之熱性能。
圖5A展示在均勻金屬層上之瘤狀特徵的形成。圖5A係具有瘤狀物之晶片冷卻膜的側截面圖，該晶片冷卻膜附接至冷卻板72，且具有如所示地配置的金屬瘤狀物64、薄金屬層66、支撐金屬架68、及通孔70。均勻的瘤狀特徵可透過電鍍技術形成。通孔70在金屬架68之間延伸，且該等通孔可藉由圖案化及隨後的介電質層之化學蝕刻來形成。這些通孔可藉由網板印刷或施配來以焊料或金屬接合膏填充，接著可將其附接至一厚剛性冷卻板。這些微圖案有助於使氣泡成核，以傳輸來自電子設備的熱負載。瘤狀物特徵大小可取決於所需的熱性能來定製。
圖5B展示金屬瘤狀顆粒的顯微圖，且這些瘤狀物大小及瘤狀物之間的距離可取決於熱性能需求來定製。圖5C展示金屬表面上之均勻粗糙度。替代瘤狀物，可產生均勻的粗糙度，以增強沸騰系統的熱傳輸。均勻之奈米至微米級的粗糙度可有助於形成大量氣泡，此係由於大表面積及成核位點的緣故。
圖6展示在一傾斜的均勻金屬圖案上之瘤狀物。圖6係在成角度微圖案上具有瘤狀物之晶片冷卻膜的側截面圖，該晶片冷卻膜附接至冷卻板80，且具有如所示地配置的瘤狀物74、薄金屬層76、介電質78、以金屬接合材料填充的通孔80。此表面圖案提供表面積的進一步增加，並提供用於形成氣泡的多個成核位點。金屬層76之微結構可如上文所述地形成。
圖8展示在圖7所示之均勻金屬圖案之頂部上的瘤狀物特徵之另一實施例。圖7係具有微結構之均勻圖案之晶片冷卻膜的側截面圖，該晶片冷卻膜附接至冷卻板92，且具有如所示地配置的特徵84之均勻圖案、薄金屬層86、支撐金屬架88、及以金屬接合材料填充的通孔90。圖8係具有帶有瘤狀物的特徵之均勻圖案之晶片冷卻膜的側截面圖，該晶片冷卻膜附接至冷卻板104，且具有如所示地配置的金屬瘤狀物94、均勻金屬特徵96、薄金屬層98、支撐金屬架100、及以金屬接合材料填充的通孔102。
多個腔可形成在單一圖案化冷卻板下方，當經受焊料回流時，其有助於提供電路的結構完整性，如圖7及圖8所示。圖7及圖8中展示之晶片冷卻膜的均勻金屬微結構特徵可藉由使用一光罩的加性電鍍鍍覆製程或使用一光罩的減去性製程來形成。此外，該瘤狀鍍覆可使用電鍍來施行，以跨晶片冷卻膜形成均勻的瘤狀物。在該圖案化金屬上形成一微圖案及瘤狀物產生更多的表面積及用於在加熱期間形成氣泡的成核位點。金屬微特徵之均勻性對於跨表面提供均勻散熱係重要的。
圖9展示在薄金屬特徵下方的金屬支柱。由於較多的表面積及熱容量，這些支柱可增強熱性能，且當以厚金屬冷卻板來附接電路時，這些支柱可提供結構完整性。圖9係具有瘤狀物及多個腔之晶片冷卻膜的側截面圖，該晶片冷卻膜附接至冷卻板114，且具有如所示地配置的金屬瘤狀物106、薄金屬層108、支撐金屬架110、及焊料或金屬接合材料112。一旦如上文所述地形成金屬瘤狀物，該膜之
該介電質側係使用一光罩來圖案化，並經受該介電質的化學蝕刻以形成腔。在化學蝕刻程序後，移除光阻。從腔內部使用電鍍來以金屬填充該等經蝕刻部分，以形成金屬支柱。最後，藉由化學蝕刻程序來移除剩餘的經暴露介電質，以形成相鄰於金屬支柱的腔。這些腔可使用金屬接合材料來填充，以接合至厚金屬冷卻板或直接接合至電子設備。
亦可使用厚金屬壓紋技術形成上述特徵。可在底部上以不同尺寸及特徵來對一厚金屬箔或板進行壓紋，接著使用一電鍍技術產生均勻的瘤狀物。最後，以接合材料填充經壓紋的金屬腔。
下列係用於本文所述之晶片冷卻膜的例示性材料、尺寸、及組態。
適合的介電材料包括聚醯亞胺、液晶聚合物、PEEK聚合物、聚對苯二甲酸乙二酯、可撓性FR4片材、及聚烯烴。用於產生特徵及層的適合金屬係銅、鋼、及銀。適合的覆蓋鍍覆材料包括金、銀、及錫。適合的接合材料包括焊料、金屬膏、銀膏、及各向異性導電膜(anisotropic conductive film,ACF)接合溶液。
適合的接合材料包括無鉛焊料、銅膏、銀膏、ACF膜或膏、及導熱黏著劑。
介電質層之適合厚度係在25μm至125μm之範圍內。以金屬填充的通孔之厚度可在25μm至125μm之範圍內。微圖案化特徵可具有自下方金屬層5μm至100μm的高度。瘤狀物可具有在0.1μm至5μm之範圍內的直徑。
在頂部金屬表面上形成之非傾斜金屬特徵在特定公差內具有相對於下方金屬層的90度之角度。
在頂部金屬表面上形成的傾斜或成角度金屬特徵可具有相對於下方金屬層的約30至90度之角度。
經蝕刻之介電質腔可具有相對於下方冷卻板或電路的約25至90度之傾斜角。此梯形傾斜角有助於將金屬接合膏(諸如焊料或銀)固持在腔內。
圖10A至圖10C係繪示在兩相冷卻系統中晶片冷卻膜之使用的圖。
圖10A係兩相浸沒式冷卻系統的圖，該系統具有印刷電路板(PCB)116、積體電路(IC)118、及晶片冷卻膜120。可在不使用分開之厚金屬冷卻板的情況下，使用焊料或金屬接合材料(諸如在腔或通孔內的材料)將IC 118附接至晶片冷卻膜120。
圖10B係兩相浸沒式冷卻系統的圖，該系統使用內部散熱器且具有PCB 122、IC 124、內部散熱器(IHS)126、及一晶片冷卻膜128。可在不使用分開之厚金屬冷卻板的情況下，使用焊料或金屬接合材料(諸如在腔或通孔內的材料)將晶片冷卻膜128附接至IHS 126。
圖10C係兩相浸沒式冷卻系統的圖，該系統使用冷卻流體管且具有IC 130、冷卻流體管132、及具有晶片冷卻膜的內部擋板，諸如具有晶片冷卻膜136的擋板134。可在不使用分開之厚金屬冷卻板的情況下，使用焊料或金屬接合材料(諸如在腔或通孔內的材
料)將晶片冷卻膜136附接至擋板134。該等擋板之各者可包括以一類似方式附接之一晶片冷卻膜。
晶片冷卻膜120、128、及136可以本文所述之晶片冷卻膜中之任何者實施，且可能具有相關聯的金屬冷卻板。該等晶片冷卻膜可用於具有可撓性或剛性電路的一兩相冷卻系統中。該等晶片冷卻膜可在不使用分開之金屬冷卻板的情況下，以實體接觸方式直接附接至電路，或替代地，搭配在電路與晶片冷卻膜之間且與該等電路及晶片冷卻膜實體接觸之金屬冷卻板使用。
10:金屬特徵
12:薄金屬層
14:介電質
16:焊料
18:冷卻板
Claims (20)
- 一種具有用於兩相冷卻之特徵的膜，其包含：一介電質層，其具有用於附接至一冷卻板或電路的一第一表面且具有一第二表面；及一金屬層，其係在該介電質層之該第二表面上，該金屬層在與該介電質層相對之一側上之該金屬層上具有特徵之一圖案，且當該膜附接至該冷卻板或該等電路時，用於兩相冷卻。
- 如請求項1之膜，其中該等特徵具有傾斜側壁。
- 如請求項1之膜，其中該等特徵包含一錐形圖案。
- 如請求項1之膜，其中該圖案係均勻的。
- 如請求項1之膜，其進一步包含在該等特徵上的瘤狀物(nodule)。
- 如請求項5之膜，其中該等瘤狀物係由銅、鋼、或銀組成。
- 如請求項1之膜，其中該介電質層包括腔。
- 如請求項7之膜，其中該介電質層經蝕刻以形成該等腔。
- 如請求項7之膜，其進一步包含在該等腔中之一接合材料。
- 如請求項1之膜，其中該介電質層包括含有一接合材料之通孔。
- 如請求項1之膜，其中該金屬層係由銅、鋼、或銀組成。
- 如請求項1之膜，其中該介電質層係由聚醯亞胺、液晶聚合物、PEEK聚合物、聚對苯二甲酸乙二酯、可撓性FR4片材、或聚烯烴組成。
- 一種具有用於兩相冷卻之特徵的膜，其包含：一金屬層，其具有用於附接至一冷卻板或電路的一第一表面且具有一第二表面；金屬架，其等係在該金屬層之該第一表面上；一接合材料，其係在該金屬層之該第一表面上，而在該等金屬架之間；及複數個金屬瘤狀物，其等係在該金屬層之該第二表面上，且當該膜附接至該冷卻板或該等電路時，用於兩相冷卻。
- 如請求項13之膜，其進一步包含特徵之一圖案，其中該等瘤狀物係在該等特徵上。
- 如請求項14之膜，其中該圖案係均勻的。
- 如請求項13之膜，其中該金屬層係由銅、鋼、或銀組成。
- 如請求項13之膜，其中該等瘤狀物係由銅、鋼、或銀組成。
- 一種用於電子設備的兩相冷卻系統，其包含：一印刷電路板；一積體電路，其係在該印刷電路板上；及一晶片冷卻膜，其在該積體電路上與該印刷電路板相對之一側上，其中該晶片冷卻膜包含如請求項1至17中任一項之膜。
- 一種用於電子設備的兩相冷卻系統，其包含：一印刷電路板；一積體電路，其係在該印刷電路板上；一內部散熱器，其係在該積體電路上方且在該印刷電路板上；及一晶片冷卻膜，其在該內部散熱器上而在與該積體電路相對之一側上，其中該晶片冷卻膜包含如請求項1至17中任一項之膜。
- 一種用於電子設備的兩相冷卻系統，其包含：一積體電路；一管，其含有與該積體電路接觸的一冷卻流體；擋板，其等在該管內；及一晶片冷卻膜，其係在該等擋板之一或多者上，其中該晶片冷卻膜包含如請求項1至17中任一項之膜。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201962944422P | 2019-12-06 | 2019-12-06 | |
| US62/944,422 | 2019-12-06 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202139385A true TW202139385A (zh) | 2021-10-16 |
Family
ID=76221705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW109142769A TW202139385A (zh) | 2019-12-06 | 2020-12-04 | 用於電子設備之兩相浸沒式冷卻系統熱管理的圖案化設計 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220415752A1 (zh) |
| EP (1) | EP4070371A4 (zh) |
| JP (1) | JP2023505182A (zh) |
| KR (1) | KR20220111268A (zh) |
| CN (1) | CN114762101A (zh) |
| TW (1) | TW202139385A (zh) |
| WO (1) | WO2021111296A1 (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11895804B2 (en) | 2018-09-19 | 2024-02-06 | Tmgcore, Inc. | Fluid breakdown detection systems and processes useful for liquid immersion cooling |
| US11785747B2 (en) | 2018-11-16 | 2023-10-10 | TMGCore. INC. | Methods and devices for testing immersion cooling controllers |
| US12035508B2 (en) | 2020-12-29 | 2024-07-09 | Modine LLC | Liquid immersion cooling platform and components thereof |
| CN118103796A (zh) | 2021-10-11 | 2024-05-28 | 摩丁有限责任公司 | 在液体浸入式冷却中利用空气冷却计算机的方法和设备 |
| US12049239B2 (en) | 2021-11-12 | 2024-07-30 | Modine LLC | Distributed computing network comprised of autonomous vehicles carrying liquid immersion cooling platforms |
| TWI809641B (zh) * | 2022-01-05 | 2023-07-21 | 艾姆勒科技股份有限公司 | 浸沒式液冷散熱片 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201019431A (en) * | 2008-11-03 | 2010-05-16 | Wen-Qiang Zhou | Insulating and heat-dissipating structure of an electronic component |
| US9163883B2 (en) * | 2009-03-06 | 2015-10-20 | Kevlin Thermal Technologies, Inc. | Flexible thermal ground plane and manufacturing the same |
| TW201123387A (en) * | 2009-12-25 | 2011-07-01 | xiang-hua Wang | Thermal-electric separated metal PCB with a chip carrier. |
| US10670352B2 (en) * | 2016-05-23 | 2020-06-02 | Pimems, Inc. | High performance two-phase cooling apparatus for portable applications |
| US10085362B2 (en) * | 2016-09-30 | 2018-09-25 | International Business Machines Corporation | Cold plate device for a two-phase cooling system |
| CN116936500A (zh) * | 2016-11-08 | 2023-10-24 | 开尔文热技术股份有限公司 | 用于在热接地平面中散布高热通量的方法和设备 |
| US10170392B2 (en) * | 2017-04-05 | 2019-01-01 | International Business Machines Corporation | Wafer level integration for embedded cooling |
| CN109974512B (zh) * | 2019-03-21 | 2020-10-02 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种材料表面微纳米复合强化沸腾结构及其制备方法和应用 |
-
2020
- 2020-12-01 WO PCT/IB2020/061326 patent/WO2021111296A1/en unknown
- 2020-12-01 JP JP2022533321A patent/JP2023505182A/ja active Pending
- 2020-12-01 US US17/781,129 patent/US20220415752A1/en active Pending
- 2020-12-01 CN CN202080082590.0A patent/CN114762101A/zh active Pending
- 2020-12-01 EP EP20896795.0A patent/EP4070371A4/en active Pending
- 2020-12-01 KR KR1020227018676A patent/KR20220111268A/ko active Search and Examination
- 2020-12-04 TW TW109142769A patent/TW202139385A/zh unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20220415752A1 (en) | 2022-12-29 |
| CN114762101A (zh) | 2022-07-15 |
| JP2023505182A (ja) | 2023-02-08 |
| KR20220111268A (ko) | 2022-08-09 |
| EP4070371A1 (en) | 2022-10-12 |
| EP4070371A4 (en) | 2023-11-22 |
| WO2021111296A1 (en) | 2021-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TW202139385A (zh) | 用於電子設備之兩相浸沒式冷卻系統熱管理的圖案化設計 | |
| JP5142119B2 (ja) | 放熱構造を備えたプリント基板の製造方法および該方法で製造されたプリント基板の放熱構造 | |
| KR101051551B1 (ko) | 요철 패턴을 갖는 비아 패드를 포함하는 인쇄회로기판 및 그 제조방법 | |
| US20140306350A1 (en) | Method of manufacturing through-glass vias | |
| CN111148378B (zh) | 一种局部厚铜板的制作方法 | |
| TWI658761B (zh) | 電路板及其製作方法 | |
| TWI785716B (zh) | 電路板及其製造方法 | |
| KR102416156B1 (ko) | 열적 관통 접속부를 포함한 인쇄회로기판의 제조 방법, 그리고 인쇄회로기판 | |
| TW201822604A (zh) | 柔性電路板、電路板元件及柔性電路板的製作方法 | |
| TW201429327A (zh) | 印刷電路板及其製造方法 | |
| WO2016071324A1 (en) | Hermetically sealed heat pipe structure synthesized with support structure and method for producing it | |
| JP2009231792A (ja) | 多層基板の製造方法及び多層基板 | |
| JP2022145713A (ja) | ベーパーチャンバー製造用金属部材 | |
| TWI524441B (zh) | 電路板及其製造方法 | |
| CN102045950B (zh) | 印刷电路板及其制造方法 | |
| CN113225891B (zh) | 具有散热结构的电路板及其制作方法 | |
| WO2022104943A1 (zh) | 一种印制线路板及其制备方法 | |
| CN115568085B (zh) | 一种线路板制备方法以及线路板 | |
| JPWO2021111296A5 (zh) | ||
| JP4681023B2 (ja) | 配線基板の製造方法 | |
| US20140174791A1 (en) | Circuit board and manufacturing method thereof | |
| TWI692283B (zh) | 柔性電路板及其製作方法 | |
| TWM457374U (zh) | 內埋式印刷電路板結構 | |
| KR20110061101A (ko) | 인쇄회로기판의 제조방법 | |
| KR20130039080A (ko) | 인쇄회로기판 및 그 제조 방법 |