TWI397802B - 雙晶片模擬裝置及雙晶片模擬散熱系統 - Google Patents

Description

雙晶片模擬裝置及雙晶片模擬散熱系統

本發明關於一種加熱裝置及其散熱系統，特別是一種雙晶片模擬裝置及其散熱系統。

由於資訊科技快速的發展，使得人們生活周邊的資訊產品種類越來越多元化，資訊產品的功能更是包羅萬象。在這樣環境中，資訊產品製造商間為了取得較佳的競爭優勢，如何提升及保證產品的品質以符合人們所需成為資訊產品製造商活動中重要的內容。為了提升及保證產品的品質而達到人們的需求，對於產品品質的掌握是不可或缺的。其中，資訊產品的製造商會藉由產品的需求條件加以測試即將出廠的產品，進而保證人們所購買的產品品質。

近年來，隨著電腦速度和性能的提高，電腦內部的中央處理器與其他晶片的發熱與散熱狀況越來越受到重視。其中，晶片製造商會依據晶片實際發熱狀況另外設計具有與真實晶片相同發熱方式的熱測試晶片，並且將此熱測試晶片供應給電腦的組裝廠，以供電腦的組裝廠制定電腦的散熱需求。之後，電腦的組裝廠將此電腦的散熱需求傳遞給散熱模組的製造商，以進行散熱模組的設計與製造。由於，這些熱測試晶片的數量稀少，因此散熱模組的製造商在出貨前，往往會以均勻發熱的加熱塊來取代熱測試晶片，並且對每一個散熱模組進測試。

但目前晶片製造商有新的晶片的架構，其中中央處理器(Central Processor Unit，CPU)與北橋(North Bridge)係整合在同一個封裝(package)上，並且在運作上，中央處理器與北橋可互相支援。然而，針對這樣的新的晶片的架構，散熱模組製造商目前的做法仍是以一個加熱器來模擬被整合在同一個封裝的中央處理器與北橋，並且進行測試。此舉將與電腦內部的中央處理器與北橋之實際運作不同而無法獲得真實散熱模組運作的結果。

鑒於以上問題，本發明所揭露之雙晶片模擬裝置係能夠模擬單一封裝內的兩個晶片的發熱狀況，以快速地並且準確地對一散熱模組進行檢測。

本發明所揭露之雙晶片模擬裝置，用以模擬二晶片的發熱狀況。依據本發明之一實施例，雙晶片模擬裝置包括導熱塊與二加熱源，導熱塊具有彼此相對的測試表面以及加熱表面，二加熱源分別與加熱表面接觸，當二加熱源產生熱量時，測試表面係產生二高溫區域。

依據本發明之一實施例，測試表面具有凹槽，凹槽係位於二高溫區域之間。

依據本發明之一實施例，導熱塊具有二突出部，二突出部自測試表面向外突出，並且二突出部的尺寸分別與二晶片的尺寸相同，二突出部的間距與二晶片的間距相同，二突出部的高度分別與二晶片的高度相同。

本發明所揭露之雙晶片模擬散熱系統，用以模擬二晶片的散熱狀況。依據本發明之一實施例，雙晶片模擬散熱系統包括雙晶片模擬裝置與散熱模組。雙晶片模擬裝置包括導熱塊與二加熱源，導熱塊具有彼此相對的測試表面以及加熱表面，二加熱源分別與加熱表面接觸，散熱模組與測試表面接觸。

依據本發明之一實施例，散熱模組包括熱管。

依據本發明之一實施例，與加熱表面接觸的二加熱源沿水平方向排列，熱管的軸向與水平方向平行。

依據本發明之一實施例，與加熱表面接觸的二加熱源沿水平方向排列，熱管的軸向與水平方向垂直。

依據本發明之一實施例，導熱塊具有二突出部，二突出部自測試表面向外突出，並且二突出部的尺寸分別與二晶片的尺寸相同，二突出部的間距與二晶片的間距相同，二突出部的高度分別與二晶片的高度相同，散熱模組與二突出部接觸。

依據本發明之一實施例，散熱模組包括熱管。

依據本發明之一實施例，二突出部沿水平方向排列，熱管的軸向與水平方向平行。

依據本發明之一實施例，二突出部沿水平方向排列，熱管的軸向與水平方向垂直。

依據本發明所揭露之雙晶片模擬裝置，由於上述的兩個加熱源分別與加熱表面接觸，因此當這些加熱源處於運作狀態時，測試表面可以產生兩個對應的高溫區，因此本發明可模擬出位於單一個封裝內的兩個晶片的實際發熱狀況。此外，本發明更能夠將散熱模組的熱管配置於雙晶片模擬裝置上，以模擬此散熱模組被安裝在具有兩晶片的封裝上時的真實性能。

以上關於本發明的內容說明及以下之實施方式的說明係用以示範與解釋本發明的精神與原理，並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。

本發明所揭露之實施例的雙晶片模擬裝置係適用於模擬具有二晶片的封裝的發熱狀況。舉例而言，雙晶片模擬裝置可用以模擬主機板上被配置在同一個封裝載板的中央處理器(Central Processor Unit，CPU)與北橋(North Bridge)的發熱狀況，但是並非用以限定本發明。

請參照「第1A圖」與「第1B圖」，其分別係為依據本發明之第一實施例的剖面與俯視結構示意圖。在本實施例中，雙晶片模擬裝置100包括導熱塊102、加熱源104與加熱源106。導熱塊102具有彼此相對的測試表面108以及加熱表面110，加熱源104與加熱源106可分別與加熱表面110直接接觸，但不以此為限。舉例而言，加熱源104與加熱源106亦可藉由焊接方式分別與加熱表面110接觸。另外，加熱源104與加熱源106亦可經由導熱膏而被配置於加熱表面110上。當加熱源104與加熱源106產生熱量時，測試表面108係產生高溫區域1111與高溫區域1112，如「第1C圖」所示。上述的高溫區域1111與高溫區域1112係指於測試表面108的溫度分布之二峰值，其分別用以模擬被配置在同一個封裝載板的中央處理器與北橋表面的發熱狀況。其中，導熱塊102可為但不限於銅塊，且導熱塊102可為但不限於具有容置槽109的導熱塊，其中，容置槽109的底面為加熱表面110。

在本實施例中，加熱源104與加熱源106分別連接至少一加熱控制器113，加熱控制器113可個別地控制加熱源104與加熱源106的開啟或關閉，亦可個別地調整加熱源104與加熱源106的輸出功率。其中，加熱源104與加熱源106的輸出功率可相同，亦可不同，以模擬單一封裝載板上中央處理器與北橋的實際發熱狀況。

以下將對雙晶片模擬裝置100的運作方式進行說明。舉例而言，加熱源104用以模擬中央處理器，加熱源106用以模擬為北橋。是以，當加熱源104的輸出功率比加熱源106的輸出功率大時，雙晶片模擬裝置100係可以模擬當中央處理器的負載大於北橋的負載時的狀況。

本實施例中，藉由導熱塊102、加熱源104與加熱源106以模擬被配置在同一個封裝載板的中央處理器與北橋於主機板上的發熱狀況，但由於實際上置於同一個封裝載板的中央處理器與北橋之間具有一間隔，為了更接近實際狀況，在依據本發明的第二實施例中，更可以使導熱塊的測試表面具有凹槽，其中此凹槽介於二加熱源間，詳細的描述請參照以下的第二實施例。

請參照「第2A圖」與「第2B圖」，其分別係為依據本發明之第二實施例的剖面與俯視結構示意圖。在本實施例中，雙晶片模擬裝置200包括導熱塊202、加熱源204與加熱源206。導熱塊202具有彼此相對的測試表面208以及加熱表面210，測試表面208具有凹槽212，當加熱源204與加熱源206產生熱量時，測試表面208係產生二高溫區域(類似「第1C圖」)，凹槽212係位於二高溫區域之間，加熱源204與加熱源206分別與加熱表面210接觸。

在本實施例中，加熱源204與加熱源206分別連接至少一加熱控制器213，加熱控制器213可個別地控制加熱源204與加熱源206的開啟或關閉，亦可個別地調整加熱源204與加熱源206的輸出功率。其中，加熱源204與加熱源206的輸出功率可相同，亦可不同，以模擬實際同一個封裝載板上中央處理器與北橋的發熱狀況，於此便不再多作贅述。

在本實施例中，藉由具有凹槽212的導熱塊202與加熱源204與加熱源206以模擬同一個封裝載板上中央處理器與北橋的發熱狀況，由於實際上置於主機板上的中央處理器與北橋之尺寸大小(北橋的尺寸比中央處理器的尺寸大)以及相對關係與雙晶片模擬裝置200不同，為了更接近實際狀況，再依據本發明的第三實施例中，導熱塊的測試表面向外突出二突出部，二突出部的尺寸大小與相對關係分別與置於同一個封裝載板上的中央處理器與北橋的尺寸大小與相對關係相同。

請參照「第3A圖」與「第3B圖」，其分別係為依據本發明之第三實施例的剖面與俯視結構示意圖。在本實施例中，雙晶片模擬裝置300包括導熱塊302、加熱源304與加熱源306。導熱塊302具有突出部312與突出部314，突出部312與突出部314自測試表面308向外突出，並且突出部312與突出部314的尺寸分別與同一個封裝載板上中央處理器及北橋的尺寸相同，突出部312與突出部314的間距與同一個封裝載板上中央處理器與北橋的間距相同，突出部312與突出部314的高度分別與同一個封裝載板上中央處理器與北橋的高度相同。

在本實施例中，加熱源304與加熱源306分別連接至少一加熱控制器315，加熱控制器315可個別地控制加熱源304與加熱源306的開啟或關閉，亦可個別地調整加熱源304與加熱源306的輸出功率。其中，加熱源304與加熱源306的輸出功率可相同，亦可不同，以模擬實際同一個封裝載板上中央處理器與北橋的發熱狀況，於此便不再多作贅述。

在本實施例中，藉由具有突出部312與突出部314的導熱塊302、加熱源304與加熱源306以模擬同一個封裝載板上中央處理器與北橋的發熱狀況，由於突出部312與突出部314的尺寸大小與相對狀況分別與置於同一個封裝載板上的中央處理器與北橋相同，雙晶片模擬裝置300較接近實際置於同一個封裝載板上中央處理器與北橋的發熱狀況。

依據上述的第一實施例至第三實施例，雙晶片模擬裝置可藉由改變導熱塊以接近實際中央處理器與北橋的發熱狀況。更詳細地說，當導熱塊的測試表面越接近實際同一個封裝載板上中央處理器與北橋的尺寸大小與相對關係時，雙晶片模擬裝置就越接近實際同一個封裝載板上的中央處理器與北橋的發熱狀況。

基於上述的雙晶片模擬裝置，本發明更可以將一散熱模組配製於雙晶片模擬裝置以構成一雙晶片模擬散熱系統，以快速並且準確地測試散熱模組的性能，其中散熱模組包括熱管。

請參照「第4A圖」與「第4B圖」，其分別係為依據本發明之第四實施例的剖面與俯視結構示意圖。在本實施例中，雙晶片模擬散熱系統400包括雙晶片模擬裝置100與散熱模組116。其中，散熱模組116包括熱管112與散熱塊114。熱管112可經由散熱塊114而與測試表面108接觸(即熱管112間接接觸測試表面108)，另外，熱管112亦可與測試表面108直接接觸，但是本實施例並非用以限定本發明。

請繼續參照「第4B圖」，在本實施例中，與加熱表面110接觸的加熱源104與加熱源106沿方向A排列，熱管112的軸向B與方向A垂直。其中，熱管112的管徑大於加熱源104與加熱源106的間距，且散熱塊114需接觸高溫區域1111與高溫區域1112。上述加熱源104與加熱源106沿方向A的排列為加熱源104的一側面與加熱源106的一側面置於同一平面，方向A為與上述的平面平行的方向，熱管112的軸向B為熱管112延伸的方向。

在本實施例中，加熱源104可模擬為中央處理器，加熱源106可模擬為北橋，但是本實施例並非用以限定本發明。由於實際測試雙晶片模擬散熱系統400時，加熱源104與加熱源106的輸出功率會分別大於中央處理器與北橋的熱量設計功率(Thermal Design Power,TDP)，所以當熱管112的配置的位置偏向用以模擬中央處理器的加熱源104所產生的高溫區域時，散熱模組116具有較佳的散熱效果。

在本實施例中，熱管112的軸向B與水平方向A垂直，但本實施例並非用以限定本發明。舉例而言，熱管112的軸向B亦可與方向A平行。

請參照「第5A圖」與「第5B圖」，其分別係為依據本發明之第五實施例的剖面與俯視結構示意圖。在本實施例中，雙晶片模擬散熱系統500包括雙晶片模擬裝置100與散熱模組116。散熱模組116包括熱管112與散熱塊114，熱管112可經由散熱塊114而與測試表面108接觸。

在本實施例中，與加熱表面110接觸的加熱源104與加熱源106沿方向A排列，熱管112的軸向B與方向A平行。其中，熱管112的管徑大於加熱源104與加熱源106的間距，且散熱塊114需接觸高溫區域1111與高溫區域1112。

上述的第四實施例與第五實施例，雙晶片模擬裝置100藉由導熱塊102與加熱源104與加熱源106來模擬同一封裝載板上的中央處理器與北橋的發熱狀況，但實際上於同一封裝載板上的中央處理器與北橋之間有一間隔，可藉由具有凹槽的導熱塊使得雙晶片散熱系統接近實際狀況。

請參照「第6A圖」與「第6B圖」，其分別係為依據本發明之第六實施例的剖面與俯視結構示意圖。在本實施例中，雙晶片模擬散熱系統600包括雙晶片模擬裝置200與散熱模組218。散熱模組218包括熱管214與散熱塊216，熱管214可經由散熱塊216而與測試表面208接觸。

請繼續參照「第6B圖」，在本實施例中，與加熱表面110接觸的加熱源204與加熱源206沿方向C排列，熱管214的軸向D與方向C垂直。其中，熱管214的管徑大於加熱源204與加熱源206的間距，且散熱塊216需接觸二高溫區域(類似「第1C圖」)，散熱塊216可完整遮蔽凹槽212。上述加熱源204與加熱源206沿方向C的排列為加熱源204的一側面與加熱源206的一側面置於同一平面，方向C為與上述的平面平行的方向，熱管214的軸向D為熱管214延伸的方向。

在本實施例中，加熱源204可模擬為中央處理器，加熱源206可模擬為北橋，但是本實施例並非用以限定本發明。進行雙晶片模擬散熱系統600的測試，可發現熱管214的配置的位置偏向加熱源204所產生的高溫區域時，散熱模組218具有較佳的散熱效果。

本實施例中，熱管214的軸向D與方向C垂直，但本實施例並非用以限制本發明。舉例而言，熱管214的軸向D亦可與方向C平行。

請參照「第7A圖」與「第7B圖」，其分別係為依據本發明之第七實施例的剖面與俯視結構示意圖。在本實施例中，雙晶片模擬散熱系統700包括雙晶片模擬裝置200與散熱模組218。散熱模組218包括熱管214與散熱塊216，熱管214可經由散熱塊216而與測試表面208接觸。

在本實施例中，與加熱表面110接觸的加熱源204與加熱源206沿方向C排列，熱管214的軸向D與方向C平行。其中，熱管214的管徑大於加熱源204與加熱源206的間距，且散熱塊216需接觸二高溫區域(類似「第1C圖」)，散熱塊216可完整遮蔽凹槽212。

上述的第六實施例與第七實施例，藉由凹槽212的寬度來模擬同一封裝載板上中央處理器與北橋的間距以接近實際同一封裝載板上雙晶片的發熱狀況，但實際上置於同一封裝載板上的中央處理器與北橋尺寸大小不同，於是將導熱塊的測試表面向外突出二突出部，二突出部的尺寸大小與相對狀況分別與置於同一封裝載板上的中央處理器與北橋相同。

請參照「第8A圖」與「第8B圖」，其分別係為依據本發明之第八實施例的剖面與俯視結構示意圖。在本實施例中，雙晶片模擬散熱系統800包括雙晶片模擬裝置300與散熱模組320。散熱模組320包括熱管316與散熱塊318，熱管316可經由散熱塊318而與測試表面308接觸。

請繼續參照「第8B圖」，在本實施例中，與加熱表面310接觸的加熱源304與加熱源306沿方向E排列，熱管316的軸向F與方向E垂直。其中，熱管316的管徑大於突出部312與突出部314的間距，且散熱塊318需接觸突出部312與突出部314。上述加熱源304與加熱源306沿方向E的排列為加熱源304的一側面與加熱源306的一側面置於同一平面，方向E為與上述的平面平行的方向，熱管316的軸向F為熱管316延伸的方向。

在本實施例中，突出部312可模擬為中央處理器，突出部314可模擬為北橋，但是本實施例並非用以限定本發明。進行雙晶片模擬散熱系統800的測試，可發現熱管316的配置位置偏向突出部312時，散熱模組320具有較佳的散熱效果。

在本實施例中，熱管316的軸向F與方向E垂直，但本實施例並非用以限定本發明。舉例而言，熱管316的軸向F亦可與方向E平行。

請參照「第9A圖」與「第9B圖」，其分別係為依據本發明之第九實施例的剖面與俯視結構示意圖。在本實施例中，雙晶片模擬散熱系統900包括雙晶片模擬裝置300與散熱模組320。散熱模組320包括熱管316與散熱塊318，熱管316可經由散熱塊318而與測試表面308接觸。

在本實施例中，與加熱表面310接觸的加熱源304與加熱源306沿方向E排列，熱管316的軸向F與方向E垂直。其中，熱管316的管徑大於突出部312與突出部314的間距，且散熱塊318需接觸突出部312與突出部314。

上述的實施例中，加熱源可為陶瓷加熱片或加熱棒，但不以此為限。

依據本發明所揭露之雙晶片模擬裝置，由於上述的兩個加熱源分別與加熱表面接觸，因此當這些加熱源處於運作狀態時，測試表面可以產生兩個對應的高溫區，因此本發明可模擬出位於單一個封裝內的兩個晶片的實際發熱狀況。此外，本發明更能夠將散熱模組的熱管配置於雙晶片模擬裝置上，以模擬此散熱模組被安裝在具有兩晶片的封裝上時的真實性能。

雖然本發明以前述的較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，因此本發明的專利保護範圍須視本說明書所附的申請專利範圍所界定者為準。

100、200、300．．．雙晶片模擬裝置

102、202、302．．．導熱塊

104、204、304．．．加熱源

106、206、306．．．加熱源

108、208、308．．．測試表面

109．．．容置槽

110、210、310．．．加熱表面

1111、1112．．．高溫區域

112、214、316．．．熱管

113、213、315．．．加熱控制器

212．．．凹槽

114、216、318．．．散熱塊

116、218、320．．．散熱模組

312、314．．．突出部

400、500、600．．．雙晶片模擬散熱系統

700、800、900．．．雙晶片模擬散熱系統

A、C、E．．．方向

B、D、F．．．軸向

第1A圖係為依據本發明之第一實施例之雙晶片模擬裝置與加熱控制器連接的剖面結構示意圖；

第1B圖係為第1A圖之雙晶片模擬裝置的俯視結構示意圖；

第1C圖係為第1A圖之雙晶片模擬裝置的的溫度分布示意圖；

第2A圖係為依據本發明之第二實施例之雙晶片模擬裝置與加熱控制器連接的剖面結構示意圖；

第2B圖係為第2A圖之雙晶片模擬裝置的俯視結構示意圖；

第3A圖係為依據本發明之第三實施例之雙晶片模擬裝置與加熱控制器連接的剖面結構示意圖；

第3B圖係為第3A圖之雙晶片模擬裝置的俯視結構示意圖；

第4A圖係為依據本發明之第四實施例之雙晶片模擬裝置與加熱控制器連接的剖面結構示意圖；

第4B圖係為第4A圖之雙晶片模擬裝置的俯視結構示意圖；

第5A圖係為依據本發明之第五實施例之雙晶片模擬裝置與加熱控制器連接的剖面結構示意圖；

第5B圖係為第5A圖之雙晶片模擬裝置的俯視結構示意圖；

第6A圖係為依據本發明之第六實施例之雙晶片模擬裝置與加熱控制器連接的剖面結構示意圖；

第6B圖係為第6A圖之雙晶片模擬裝置的俯視結構示意圖；

第7A圖係為依據本發明之第七實施例之雙晶片模擬裝置與加熱控制器連接的剖面結構示意圖；

第7B圖係為第7A圖之雙晶片模擬裝置的俯視結構示意圖；

第8A圖係為依據本發明之第八實施例之雙晶片模擬裝置與加熱控制器連接的剖面結構示意圖；

第8B圖係為第8A圖之雙晶片模擬裝置的俯視結構示意圖；

第9A圖係為依據本發明之第九實施例之雙晶片模擬裝置與加熱控制器連接的剖面結構示意圖；以及

第9B圖係為第9A圖之雙晶片模擬裝置的俯視結構示意圖。

300．．．雙晶片模擬裝置

302．．．導熱塊

304、306．．．加熱源

308．．．測試表面

310．．．加熱表面

312、314．．．突出部

315．．．加熱控制器

Claims (8)

1. 一種雙晶片模擬裝置，用以模擬二晶片的發熱狀況，該雙晶片模擬裝置包括：一導熱塊，該導熱塊具有彼此相對的一測試表面以及一加熱表面；以及二加熱源，該些加熱源分別與該加熱表面接觸，當該些加熱源產生熱量時，該測試表面係產生二高溫區域；其中，該測試表面具有一凹槽，該凹槽係位於該些高溫區域之間。
2. 如請求項1所述之雙晶片模擬裝置，其中，該導熱塊具有二突出部，該些突出部自該測試表面向外突出，並且該些突出部的尺寸分別與該些晶片的尺寸相同，該些突出部的間距與該些晶片的間距相同，該些突出部的高度分別與該些晶片的高度相同。
3. 一種雙晶片模擬散熱系統，用以模擬二晶片的散熱狀況，該雙晶片模擬散熱系統包括：一雙晶片模擬裝置，包括一導熱塊與二加熱源，該導熱塊具有彼此相對的一測試表面以及一加熱表面，該些加熱源分別與該加熱表面接觸，當該些加熱源產生熱量時，該測試表面係產生二高溫區域，其中，該測試表面具有一凹槽，該凹槽係位於該些高溫區域之間；以及一散熱模組，該散熱模組與該測試表面接觸。
4. 如請求項3所述之雙晶片模擬散熱系統，其中，該散熱模組包括 一熱管，與該加熱表面接觸的該些加熱源沿一方向排列，該熱管的軸向與該方向平行。
5. 如請求項3所述之雙晶片模擬散熱系統，其中，與該加熱表面接觸的該些加熱源沿一方向排列，該熱管的軸向與該方向垂直。
6. 如請求項3所述之雙晶片模擬散熱系統，其中，該導熱塊具有二突出部，該些突出部自該測試表面向外突出，並且該些突出部的尺寸分別與該些晶片的尺寸相同，該些突出部的間距與該些晶片的間距相同，該些突出部的高度分別與該些晶片的高度相同，該散熱模組與該些突出部接觸。
7. 如請求項6所述之雙晶片模擬散熱系統，其中，該散熱模組包括一熱管，該些突出部沿一方向排列，該熱管的軸向與該方向平行。
8. 如請求項6所述之雙晶片模擬散熱系統，其中，該散熱模組包括一熱管，該些突出部沿一方向排列，該熱管的軸向與該方向垂直。