[发明专利]用于芯片组件的热管理的方法和热分配装置

说明书

本公开涉及用于芯片组件的热管理的方法和热分配装置。根据本公开的一个方面，一种示例微电子装置组件包括：基板、电连接到基板的微电子元件、覆盖在基板上的加强件元件、以及覆盖在微电子元件的后表面上的热分配装置。所述加强件元件可以围绕微电子元件延伸。所述加强件元件可以包括具有第一热膨胀系数(“CTE”)的第一材料。加强件元件的表面可以面向热分配装置。所述热分配装置可以包括具有第二CTE的第二材料。第一材料可以与第二材料不同。所述加强件元件的第一材料的第一CTE可以大于热分配装置的第二材料的第二CTE。

相关申请的交叉引用

本申请要求在2020年5月29日提交的、发明名称为“Methods And HeatDistribution Devices For Thermal Management Of Chip Assemblies” (用于芯片组件的热管理的方法和热分配装置)的美国临时专利申请 No.63/032,197的申请日的权益，并且还要求在2020年8月17日提交的发明名称也为“Methods And Heat DistributionDevices For Thermal Management Of Chip Assemblies”(用于芯片组件的热管理的方法和热分配装置)的美国临时专利申请No.63/066,550的申请日的权益，所有所述美国临时申请的公开内容特此通过引用并入本文。

技术领域

本申请涉及电子装置的领域，并且特别涉及通过利用诸如冷板的热分配装置对芯片组件进行热管理和冷却。能够在微电子组件内利用此类热分配装置，以帮助减少由具有所述组件的微电子元件产生的热以及由在所述组件外部的部件产生的热。

背景技术

除了工业标准芯片封装之外，对专用硅的探索还预期在服务器中产生高功率热源。这种技术还可以被应用于图形处理单元(“GPU”)和定制的专用集成电路(“ASIC”)。另外，诸如成像和人工智能(“AI”) 的服务将很可能需要高密度的大型计算机资源，其中许多服务器彼此极为接近。全球各地的数据中心正被托管以同时地提高能量效率、整合运营并且减少成本。这些趋势表明需要随冷却成本和能量很好地缩放的高性能冷却技术，同时能够为高密度电子装置实现冷却。

在微电子组件中，热分配装置通常用于冷却和调节微电子元件的温度。此类热分配装置能够包括热沉、水箱、冷板、以及这些和其他装置中的一个或多个的组合。

当这些部件中的任何一个由于在芯片组件的制造或使用期间发生的温度变化而以不同于其他部件的速率膨胀时，在热分配装置与芯片组件中的其他部件之间的热膨胀系数(“CTE”)失配可能对所述组件施加应力。在典型的组件中，由单一导热材料构成的一件式热分配装置能够覆盖在芯片的后表面上，而且还朝向基板延伸并且附接到基板。由于在基板、热分配装置和芯片之间的CTE失配，芯片组件通过一个或多个回流过程的循环以及芯片组件的操作还能够引起基板和/或芯片的翘曲以及在所述组件内的其他机械故障。

发明内容

本公开的各方面提供用于有效地冷却芯片组件。例如，一种制造芯片组件的方法包括：提供中间过程单元(in-process unit)；以及然后将中间过程单元接合到印刷电路板。可以将热分配装置结合到多个芯片。中间过程单元能够包括具有顶表面和相反的底表面的基板。插入件能够电连接到基板。多个半导体芯片可以覆盖在基板上并且通过插入件电连接到基板。加强件可以覆盖在基板上。将中间过程单元接合到印刷电路板能够通过使用于将基板的触点与印刷电路板的触点结合的接合材料回流来发生。能够通过使用高导热的热界面材料(“TIM”) 来完成热分配装置到多个芯片的结合，该热分配装置包括多个导热鳍片。

在一个示例中，热分配装置可以是具有基部和耦接到该基部的盖的冷板。该方法还能够包括将冷板的基部结合到多个芯片的后表面。还能够将冷板的基部结合到加强件的顶表面。还能够将盖附接到冷板的基部。附加地，在将冷板的盖耦接到冷板的基部之前，可以在冷板的基部内定位O形环。

在另一示例中，加强件可以远离热分配装置间隔开。