[发明专利]用于集成电路(IC)芯片的散热结构设计

说明书

技术领域

所公开的实施例涉及集成电路(IC)冷却机构。更特别地，所公开的实施例涉及用于IC芯片的散热结构设计。

背景技术

计算机系统(诸如服务器)中的IC芯片的功率和速度的惊人增长导致对除去在系统操作过程中由这些IC芯片生成的热量的更大挑战。为了散热，有些芯片冷却技术把IC芯片置于与空气冷却的热沉接界的有盖封装中。其它芯片冷却技术通过减小芯片表面和热沉之间的热阻来对散热路径(也称为“热路径”)提供进一步的改进。例如，有些技术利用液体冷却的冷轧板代替空气冷却的热沉。其它技术尝试通过消除芯片表面和热沉之间的任何材料来减小热阻。

单独来说，已经提出了可以让冷却剂与硅表面直接接触的直接液体冷却技术。为了避免与这些技术相关联的电短路问题，可以使用电介质流体作为冷却剂。但是，有限的芯片表面积会限制可以被冷却剂有效除去的热量，而且还会遭受使冷却剂过热和沸腾的风险。结果，这种风险限制了IC芯片的有效操作功率。

因此，需要一种没有上述问题的IC芯片冷却机构。

发明内容

所描述的实施例提供了一种用于冷却集成电路(IC)管芯的装置。该装置包括涂覆在IC管芯的表面上的粘合剂层，其中所述粘合剂层，优选地是焊料，具有高的热导率。该装置还包括粘附到粘合剂层上的散热结构。该散热结构进一步包括基本上彼此机械隔离的一组分立的散热元件。这组分立的散热元件为IC管芯提供扩展的散热表面。应注意，这组分立的散热元件中每一个都具有高顺应性，这允许粘合剂层足够薄，由此减小粘合剂层的热导率。

在一些实施例中，这组分立的散热元件是散热板/散热鳍的二维(2D)阵列。

在一些实施例中，散热板阵列中的板基本彼此相同。

在一些实施例中，散热板阵列中的板基本沿相同方向取向。

在一些实施例中，散热板阵列中的板取向为使得板的最大的面垂直于IC管芯的表面。

在一些实施例中，在与板的最大的面垂直的方向上板的厚度显著小于板的与该最大的面相关联的长度和高度。

在一些实施例中，板的宽度是1毫米的一部分。

在一些实施例中，在与IC管芯的表面平行的方向上板的长度在1毫米和10毫米之间。

在一些实施例中，在与IC管芯的表面垂直的方向上板的高度在0和10毫米之间。

在一些实施例中，在宽度方向上一行散热板的节距(pitch)在0.1毫米和1毫米之间。

在一些实施例中，在宽度方向上一行散热板通过位于远离IC管芯的表面在散热板的上角处的第一组连接梁而互连。

在一些实施例中，在长度方向上一列散热板通过位于远离IC管芯的表面在散热板的上角处的第二组连接梁而互连。

在一些实施例中，在宽度方向上两个相邻散热板之间的通道提供冷却剂从其流过且同时直接接触散热板的相关面的路径。

在一些实施例中，散热板的阵列布置成使得更多散热板置于IC管芯的表面上的发热热点附近。

在一些实施例中，粘合剂层具有至少10瓦特/米/℃的热导率。

在一些实施例中，粘合剂层的厚度在10微米和50微米之间。

在一些实施例中，粘合剂层可以包括环氧树脂层或焊料层。

附图说明

图1示出根据所述实施例的芯片封装的侧视图。

图2A示出根据所述实施例的散热结构(部分示出)的顶视图。

图2B示出根据所述实施例的另一散热结构(部分示出)的顶视图。

图2C示出根据所述实施例的又一散热结构(部分示出)的顶视图。

图3A示出根据所述实施例的散热结构(部分示出)的三维(3D)视图。

图3B示出根据所述实施例的另一散热结构(部分示出)的3D视图。

图3C示出根据所述实施例的又一散热结构(部分示出)的3D视图。

图3D示出根据所述实施例的单片式散热结构(部分示出)的3D视图。

图4示出根据所述实施例的用于支承分立散热结构的装配固定装置的剖切图。

图5呈现了根据所述实施例的框图，示出了包括诸如图1的芯片封装100之类的芯片封装的系统。

具体实施方式