TW457665B - A cooling unit for an integrated circuit package - Google Patents

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Description

45 / 6〇5 五、發明說明（1) 1. 發明領域 本發明係關 2. 背景資訊 積體電路典 板，諸如電腦 移除，以確保 以一種傳導過 系統風扇產生 積體電路的 抗所產生之熱 生更多熱量》 抗的電子裝配 溫度。 風扇需要功 功率可以降低 laptop 電腦。 量。當積體電 率降低模式時 已發展電腦 速度，來補償 只改變由熱交 變化由封裝到 提供一種冷卻 率於電 電腦操 風扇典 路產生 ，最大 系統依 積體電 換表面 熱交換 單元給 腦系統 作時間 型上以 低於最 風扇速 系統電 路所產 到空氣 表面之 一種電 中產生 量，特 一種速 大熱量 度是不 腦操作 生熱量 流之對 傳導性 子封裝 發明背景 於一種積體電路封裝的冷卻單元。 型上裝配到封裝中’其坪接 系統之主機板。積體電路所產生 ^ ί(1 π#切作^此熱量可從封裝 程’流動到一種熱交換表面，鈇攻 之空氣流從表面移開。 、後措由電腦 溫度正比於電路以及空氣流與 旦 ^ 'Fr S. -*r -fi 路"之間熱阻 里。新近發展之積體電路典型上比先 其必須提供一種比先前& _ 產 ^ ^ 几引孜術之装配較低埶阻 來維持’或可能的話降低，籍駚m ^ 哗低積體電路的接面 空氣流。風扇所消耗之 別是電池功率系統如 度操作將移除最大熱 ’舉例而言’於一種功 必要的。 條件為函數而改變風扇 之變動。變化風扇速度 流性熱轉換速率。必須 熱轉換速率。因此需要 ’其可以變化傳導性與
457665 五、發明說明（2) 對流性熱轉換速率。也必須提供—種電子封裝㈤，其於縮 小系統所消耗功率量時，能有效地自積體電路移除熱量。 發明之招j敢 本發明之一個具體實施例為—種積體電路的冷卻單元。 此冷卻單元可包含一種帕爾帖|置，其可以耦合到積體電 路，以及5午多散熱片可以熱耦合到帕_帖裝置。此散埶片 可以至少-個溝槽隔開。冷卻單元包含—個風扇產生；：種 流質流動通過溝槽。 附圖之簡明描诚 圖1為本發明之冷卻單元的一個具體實施例前視圖； 圖2為冷卻單元的側視圖； 圖3為冷卻單元控制系統的概要圖； 圖4為一種上視圖列出電腦中之冷卻單元； 圖5為一種側視圖列出冷卻單元的另一個具體實施例； 圖6為一種側視圖列出冷卻单元的另一個具體實施例； 圖7為一種側視圖列出冷卻單元的另一個具體實施例。 詳細說明 參考特別以參照數字對應之附圖，圖1與2列出冷卻單元 1 0的—個具體實施例。此冷卻單元1 0可以冷卻一熱源如積 體電路封裝12。此積體電路封裝12可以包含一種可以產生 熱量之積體電路14。冷卻單元10移除由積體電路14所產生 之熱量。 冷卻單元10包含一個基板16連接於積體電路封裝12。此 基板1 6由熱傳導材料如銅或鋁所組成。冷卻單元1 〇進一步
第5頁 457665 五、發明說明（3) 具有許多帕爾 移除與提供到 從封裝1 2增加 槽20隔開。 冷卻單元1 0 爾帖裝置1 8的 材料如銅或在呂 開。帕爾帖裝 子28可由金屬 量，可傳導通 22 〇 溝槽2 0與2 6 通。風扇3 0產 帕爾帖裝置1 8 帕爾帖裝置1 8 體電路14之熱 性方法移除來 如圖3所示 帖裝置1 8與風 測器34 ^此溫 封裝1 2之中。 在一起。控制 帕爾帖裝置1 8 路3 8。此邏輯 帖裝置1 8黏著到基板J 6。此帕爾帖裝置】8能 裝置1 8電流成正比的熱量。帕爾帖裝置】8能 傳導性熱轉移速率。帕爾帖裝置18可以由溝 具有许夕傳導性散熱片22 ’連接於黏著在帕 平板24上。此散熱片22與平板24可由熱傳導 所組成。此外’散熱片2 2由許多溝槽2 6隔 置18與散熱片22可由外部盒子28所圍繞。各 或塑膠材料所構成。積體電路14所產生之熱 過基板16，並且進入帕爾帖裝置18與散熱片 以机體與包含一個風扇3 〇之主輸送管2 9連 生一個空氣流通過溝槽2〇與26，其移除來自 與散熱片22所產生之熱量。在操作的時候’ k供一種主動傳導性方法’用以移除來自積 量。本發明之冷卻單元丨〇因此提供兩種主動 自積體電路之熱量。 ’冷卻單元1 0具有一個控制電路3 2控制帕爾 扇30的操作。控制電路32連接到一種溫度感 度感測器3 4可能位於冷卻單元丨〇或積體電路 另一方面’感測器34可能與積體電路14整合 電路32可以包含驅動電路36，其提供功率給 與風扇30。此驅動電路36可能連接到邏輯電 電路38也可以連接到溫度感測器34。
五、發明說明（4) -- 此邏輯電路38可視感測器34所偵測的溫度，以三種模式 之一來操作冷卻單元1 〇。假使溫度低於第一臨限值I，二 卻單元1 0可以在風扇3 〇與帕爾帖裝置〗8二者皆關閉的狀^ 下，以第一模式操作。此為一種被動模式，其熱量為自= 體電路1 4以傳導與自然對流方式傳送。假使溫度高於第— 臨限值Τ,但低於第二臨限值Τζ，冷卻單元丨〇可以在邏輯電 路38切換風扇30至開啟的狀態下，以第二模式操作。冷卻 單元1 0在溫度超過第二臨限值I時，以第三模式操作。在 第二模式中，邏輯電路3 8切換帕爾帖裝置1 g至開啟的狀 感’使得裝置i 8與風扇3 0二者成為主動性。此邏輯電路3 8 也可以變化與溫度成函數關係之提供到帕爾帖裝置18與風 扇30的功率量’來變化風扇速度與裝置18的熱轉移迷率。 例如，風扇速度可隨溫度上升而增加n 本發明提供一種冷卻單元1 〇隨著溫度與相對應由電路所 產生之熱篁增加’而增加自積體電路14的熱轉換速率。此 單元1 0可以不同模式增加熱轉換速率，使得功率無浪費地 移除熱量。此增加系統的效率。例如，當積體電路丨4處於 ”功率降低"狀態時，冷卻單元10可以被動模式操作，其足 以移除電路所產生之熱量。此系統不需在此模式下操作風 扇或啟動帕爾帖裝置。相反地，當積體電路丨4產生最大熱 量時，冷卻單元可以啟動風扇30與帕爾帖裝置18來移除^ 量。此種模式中，冷卻單元藉由活化帕爾帖裝置丨8與風扇 3 0來分別增加傳導性與對流性熱轉移速率9 '、 圖4列出冷卻單元1 0併入一個電腦系統4〇。此冷卻單元
第7頁 457665 五、發明說明（5) 10進一步具有自基板16延伸之加熱管42。此加熱管42沿著 —種熱量散佈器44延展，並立併入電腦40的框架46中。此 加熱管42與熱量散佈器44提供由積體電路14產生之熱量另 —個熱路徑。藉由範例，此系統4 0可能為一種由一種電池 (未列出）供應電力之laptop電腦。冷卻單元1〇之多重模式 提供一種功率不滅特點，其幫助延長電池壽命。 圖5列出冷卻單元1 〇另—個具體實施例，其中風扇3 〇相 對於主輸送管2 9 —個角度定位。此移動角度之風扇3 0可以 減少早元1 〇的南度剖面。 圖6列出冷卻單元丨0另一個具體實施例，其中加熱管42 提供熱介質以轉移由積體電路封裝丨2到帕爾帖裝置丨8與散 熱片22之熱量。如此組態在裝置i 8與散熱片22無法裝配來 與封裝1 2相接時是必要的。 圖7列出冷部單元1 〇另一個具體實施例，其申風扇3 〇指 引空氣於一個與散熱片22縱軸垂直之方向。如此組態可以 減少冷卻單元1 0的長度。 當 出， 受限 置， 某個典型具體實施例已被說明與在伴隨附圖中列 將可了解如此具體實施例僅是展列而非在寬廣發明中 丄並且此發明不受限於所列與說明之特殊組能盥 因不同之其他修正可以發生於原先熟悉此技；者，

Claims (1)

  1. 457665 _案號 89105481_年 7 月" 六、申請專利範圍 1. 一種積體電路之冷卻單元，包含： 一帕爾帖裝置，可熱耦合到積體電路； 許多散熱片，熱耦合到該帕爾帖裝置並且以一個溝槽分 隔；以及， ' 一風扇，產生一種流體流通過該溝槽。 2. 如申請專利範圍第1項之冷卻單元，進一步包含一基 板，係熱耦合到該帕爾帖裝置。 3. 如申請專利範圍第1項之冷卻單元，進一步包含一加 熱管，係熱耦合到此積體電路。 4 .如申請專利範圍第2項之冷卻單元，進一步包含一.力σ 熱管，係熱搞合到該基板。 5. 如申請專利範圍第1項之冷卻單元，其中該風扇在與 該散熱片縱軸方向垂直之方向引起流體流。 6. 如申請專利範圍第1項之冷卻單元，其中該溝槽與主 輸送管以流體連接且該風扇在該主輸送管中以一個角度定 位。 7. 如申請專利範圍第1項之冷卻單元，進一步包含一控 制電路1係連接到該帕爾帖裝置與該風扇。 8. 如申請專利範圍第7項之冷卻單元，進一步包含一溫 度感測器，係連接到該控制電路，其感測一溫度。 9 .如申請專利範圍第8項之冷卻單元，其中該控制電路 可以切換該帕爾帖裝置與該風扇介於一啟動狀態與一關閉 狀態之間，當溫度低於一第一臨界值時該控制電路操作該 帕爾帖裝置與該風扇於關閉狀態，當溫度高於一第一臨界
    0:^63\63200.ptc 第1頁 2001.07.09.010 457665 _案號 89105481_f〇 年 7 月 U 日_f|i_ 六、申請專利範圍 值時操作該風扇於啟動狀態當溫度高於一第二臨界值時操 作該風扇與該帕爾帖裝置於啟動狀態。 10. —種積體電路封裝裝配，包含： 一積體電路； 一帕爾帖裝置，係熱耦合到該積體電路； 許多散熱片，係熱耦合到該帕爾帖裝置並且以一個溝槽 分隔，以及， 一風扇，係產生一流體流通過該溝槽。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項之積體電路封裝裝配，進一 步包含一基板，係熱耦合到該帕爾帖裝置與該積體電路。 12.如申請專利範圍第10項之積體電路封裝裝配，進一 步包含一加熱管，係熱耦合到該積體電路。 1 3.如申請專利範圍第1 1項之積體電路封裝裝配，進一 步包含一加熱管，係熱竊合到該基板° 14, 如申請專利範圍第10項之積體電路封裝裝配，其中 該風扇在與該散熱片縱軸方向垂直之方向引起流體流。 15. 如申請專利範圍第10項之積體電路封裝裝配，其中 該溝槽與主輸送管以流體連接且該風扇在該主輸送管中以 一個角度定位。 1 6.如申請專利範圍第1 0項之積體電路封裝裝配，進一 步包含一控制電路，係連接到該帕爾帖裝置與該風扇。 17.如申請專利範圍第16項之積體電路封裝裝配，進一 步包含一溫度感測器，係連接到該控制電路，並且感測一 溫度。
    O:\63\63200.ptc 第2頁 2001.07. 09.011 45766 案號 89105481 年7月/7 修正 六、申請專利範圍 1 8.如申請專利範圍第1 7項之積體電路封裝裝配，其中 該控制電路可以切換該帕爾帖裝置與該風扇介於一啟動狀 態與一關閉狀態之間，當最初溫度低於一第一臨界值時該 控制電路操作該帕爾帖裝置與該風扇於關閉狀態，當溫度 高於一第一臨界值時操作該風扇於啟動狀態當溫度高於一 第二臨界值時操作該風扇與該帕爾帖裝置於啟動狀態。 19. 一種用以冷卻一積體電路之方法，包含： 感測一溫度： 假使溫度低於第一臨限值時，放置一帕爾帖裝置與一風 扇於關閉狀態； 假使溫度高於或等於第一臨限值時，操作風扇為開啟狀 態； 假使溫度高於或等於第二臨限值時，操作風扇與帕爾帖 裝置為開啟狀態。
    O:\63\63200.ptc 第3頁 2001,07.09. 012
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