[發明專利]用于芯片組件的熱管理的方法和熱分配裝置

在審

• 申請號: 202110603840.7
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113347805A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 馬德胡蘇丹·K·延加爾;克里斯托弗·馬隆;權云星;伊馬德·薩馬迪亞尼;梅勒妮·博謝敏;帕丹姆·賈殷;特克久·康;李元;康納·伯吉斯;諾曼·保羅·約皮;尼古拉斯·斯特文斯-余;王瑩瑛;楊智
• 申請（專利權）人: 谷歌有限責任公司
• 主分類號: H05K3/32
• 分類號: H05K3/32;H05K3/34;H05K1/02;H05K1/18;H01L23/367;H01L23/373
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 鄧聰惠;周亞榮

本公開涉及用于芯片組件的熱管理的方法和熱分配裝置。根據本公開的一個方面，一種示例微電子裝置組件包括：基板、電連接到基板的微電子元件、覆蓋在基板上的加強件元件、以及覆蓋在微電子元件的后表面上的熱分配裝置。所述加強件元件可以圍繞微電子元件延伸。所述加強件元件可以包括具有第一熱膨脹系數(“CTE”)的第一材料。加強件元件的表面可以面向熱分配裝置。所述熱分配裝置可以包括具有第二CTE的第二材料。第一材料可以與第二材料不同。所述加強件元件的第一材料的第一CTE可以大于熱分配裝置的第二材料的第二CTE。

相關申請的交叉引用

本申請要求在2020年5月29日提交的、發明名稱為“Methods And HeatDistribution Devices For Thermal Management Of Chip Assemblies” (用于芯片組件的熱管理的方法和熱分配裝置)的美國臨時專利申請 No.63/032,197的申請日的權益，并且還要求在2020年8月17日提交的發明名稱也為“Methods And Heat DistributionDevices For Thermal Management Of Chip Assemblies”(用于芯片組件的熱管理的方法和熱分配裝置)的美國臨時專利申請No.63/066,550的申請日的權益，所有所述美國臨時申請的公開內容特此通過引用并入本文。

技術領域

本申請涉及電子裝置的領域，并且特別涉及通過利用諸如冷板的熱分配裝置對芯片組件進行熱管理和冷卻。能夠在微電子組件內利用此類熱分配裝置，以幫助減少由具有所述組件的微電子元件產生的熱以及由在所述組件外部的部件產生的熱。

背景技術

除了工業標準芯片封裝之外，對專用硅的探索還預期在服務器中產生高功率熱源。這種技術還可以被應用于圖形處理單元(“GPU”)和定制的專用集成電路(“ASIC”)。另外，諸如成像和人工智能(“AI”) 的服務將很可能需要高密度的大型計算機資源，其中許多服務器彼此極為接近。全球各地的數據中心正被托管以同時地提高能量效率、整合運營并且減少成本。這些趨勢表明需要隨冷卻成本和能量很好地縮放的高性能冷卻技術，同時能夠為高密度電子裝置實現冷卻。

在微電子組件中，熱分配裝置通常用于冷卻和調節微電子元件的溫度。此類熱分配裝置能夠包括熱沉、水箱、冷板、以及這些和其他裝置中的一個或多個的組合。

當這些部件中的任何一個由于在芯片組件的制造或使用期間發生的溫度變化而以不同于其他部件的速率膨脹時，在熱分配裝置與芯片組件中的其他部件之間的熱膨脹系數(“CTE”)失配可能對所述組件施加應力。在典型的組件中，由單一導熱材料構成的一件式熱分配裝置能夠覆蓋在芯片的后表面上，而且還朝向基板延伸并且附接到基板。由于在基板、熱分配裝置和芯片之間的CTE失配，芯片組件通過一個或多個回流過程的循環以及芯片組件的操作還能夠引起基板和/或芯片的翹曲以及在所述組件內的其他機械故障。

發明內容

本公開的各方面提供用于有效地冷卻芯片組件。例如，一種制造芯片組件的方法包括：提供中間過程單元(in-process unit)；以及然后將中間過程單元接合到印刷電路板。可以將熱分配裝置結合到多個芯片。中間過程單元能夠包括具有頂表面和相反的底表面的基板。插入件能夠電連接到基板。多個半導體芯片可以覆蓋在基板上并且通過插入件電連接到基板。加強件可以覆蓋在基板上。將中間過程單元接合到印刷電路板能夠通過使用于將基板的觸點與印刷電路板的觸點結合的接合材料回流來發生。能夠通過使用高導熱的熱界面材料(“TIM”) 來完成熱分配裝置到多個芯片的結合，該熱分配裝置包括多個導熱鰭片。

在一個示例中，熱分配裝置可以是具有基部和耦接到該基部的蓋的冷板。該方法還能夠包括將冷板的基部結合到多個芯片的后表面。還能夠將冷板的基部結合到加強件的頂表面。還能夠將蓋附接到冷板的基部。附加地，在將冷板的蓋耦接到冷板的基部之前，可以在冷板的基部內定位O形環。

在另一示例中，加強件可以遠離熱分配裝置間隔開。