Brevet FR2547906A1 — publié le 19841228

La présente invention concerne un procédé et un appareil de refroidissement de composants électroniques comme des circuits intégrés qui sont également appelés pastilles. Plus particulièrement, 11 invention concerne l'utilisation de surfaces améliorées d'ébullition germinée et d'agents de refroidissement liquides pour évacuer la chaleur de composants électroniques. Les applications des circuits intégrés peuvent être limitées par la chaleur qu'ils produisent et par les moyens utilisés pour dissiper cette chaleur. Le taux de dérangement des circuits intégrés augmente considérable-" ment quand leur température de fonctionnement augmente. Il est couramment admis qu'une augmentation de température de 180C réduit de moitié la longévité d'un circuit intégré. Bien qu'il soit souhaitable d'équiper les circuits intégrés dans une configuration aussi dense que possible, le positionnement des circuits à proximité les uns des-autres augmente l'énergie thermique et rend plus difficile l'évacuation de la chaleur. A l'heure actuelle, les fabricants de systèmes électroniques utilisent fréquemment des configurations moins denses que celles qui seraient souhaitables en raison du manque d'une technologie adéquate d'élimination de chaleur, En particulier, pour augmenter la puissance des calculateurs, il est nécessaire d'équiper les circuits intégrés constituant le calculateur de façon plus dense et d'augmenter leur vitesse de fonctionnement.Ces deux considérations augmentent la chaleur développée par décimètre cube des circuits de calcul. D'une façon générale, les différents procédés de refroidissement par l'air ne sont pas satisfaisants pour les applications-de pointe. L'appareil utilisé est encombrant et limite la densité des circuits Par exemple, un dissipateur thermique monté sur un support de pastille est représenté dans l'article de Lyman intitulé "Packaging" dans Electronics, 29 décembre 1981. Le volume du dissipateur thermique est au moins six fois celui du support de pastilles. Il existe une limite supérieure pratique à la quantité de chaleur qui peut être évacuée par refroidissement par l'air. Le dissipateur thermique de l'exemple ci-dessus peut dissiper jusqu'à 4,5 watts mais cela n'est pas suffisant pour de nombreuses applications. L'élimination de chaleur par un agent de refroidissement liquide est souvent plus efficace car il est possible d'atteindre dans des systèmes liquides des coefficients de transfert de chaleur plus élevés que dans des systèmes gazeux La chaleur est généralement transmise par conduction par une structure solide vers une paroi qui enferme un agent de refroidissement liquide en circulation, et elle est ensuite transférée au liquide par convection. Un procédé plus récent et plus efficace de refroidissement par liquide est le refroidissement par immersion qui est maintenant en phase de développement. Des composants électroniques sont immergés dans un agent de refroidissement liquide non conducteur qui reçoit la chaleur par transfert par convection. Des dispositions sont prises pour évacuer la chaleur de l'agent de refroidissement quand un transfert depuis les composants électro- niques vers l'agent de refroidissement se produit. Une augmentation notable des taux de transfert de chaleur peut être obtenue en facilitant l'ébullition lailun agent de refroidissement liquide quand la quantité de chaleur par unité de surface ou le flux thermique est suffisamment élevé. Ainsi, de la chaleur est éliminée par convection aux faibles flux thermiques et par ébullition aux flux thermiques élevés. L'ébullition, ou transfert thermique à deux phases, est beaucoup plus efficace que le transfert de chaleur par convection depuis un corps solide vers un liquide. Dans un transfert à deux phases, l'énergie thermique est transférée par la transformation de la phase liquide à la phase vapeur. Mais de nombreux problèmes existent pour la réalisation de ces dispositifs. L'un des obstacles majeurs est que les températures des composants électroniques peuvent s'élever -d des niveaux inacceptables avant le début de l'ébullition. Un autre obstacle est que les structures actuellement connues des composan#ts électroniques dans des applications à ébullition sont trop complexes pour un usage répandu. Ces problèmes ainsi que d'autres sont concernés par la présente invention qui utilise les surfaces améliorées d'ébullition germinée. Beaucoup de recherches ont été faites pour déterminer des moyens d'augmenter les taux de transfert thermique à partir de surfaces chaudes, mais la plupart ont été faites dans des buts autres que le refroidissement des composants électroniques. Des surfaces ayant des géométries particulières qui facilitent ou améliorent l'ébullition germinée ont été développées et sont appelées des surfaces améliorées d'ébulltion germinée. L'application courante dans laquelle des surfaces sont traitées pour améliorer l'ébullition sont les tubes dans un échangeur thermique tubulaire lorsqu'il y a lieu de faire bouillir un liquide en contact avec l'extérieur des tubes, au moyen d'un fluide chaud qui passe par l'intérieur des tubes.Pour plus d'informations sur l'ébullition et les surfaces améliorées d'ébullition germinée, il y a lieu de se reporter au chapitre intitulé Heat Trans fer to Boilin:g Pure Liquids", du livre Boiling Phenomena, Physiochemical and Engineering Fundamentals and Applications, édité par Van Stralen et Cole, Hemisphere Publishing Corp. 1979 et 'The Evolution of Enhanced Surface Geometries for Nucleate Boiling", Heat Transfer Engineering, Webb, Vol. 2, N03-4, janvier-juin 1981 ainsi qu'aux brevets des Etats-Unis d'Amérique qui seront mentionnés ci-après. La technologie du refroidissement par un liquide est maintenant développée conjointement avec la nouvelle génération de l'électronique de pointe. Les procédés d'équipement des pastilles ont changé rapidement. La présente invention devient valable en rassemblant ces deux lignes de développement de manière que des systèmes électroniques de haute densité et de hautes performances puissent être refroidis -de façon correcte en utilisant un minimum d'appareils et de structures. Pour l'information sur la technologie d'équipement, il y a lieu de consulter l'article intitulé "Packaging" déjà cité et un article de Erickson intitulé "Chip Carriers" dans Electronic Packaging and Production, mars 1981. Un examen des concepts avancés d'équipement et de refroidissement peut se trouver dans un article de Lyman intitulé 1I Supercomputers Demand Innovation in Packaging and Cooling" dans Electronics, 22 septembre 1982. Les brevets des Etats-Unis d'Amérique cités ci-après concernent des surfaces améliorées d'ébullition germinée : 4.129.181, 4.246.057, 4.136.427, 4.136.428, 4s182a412 4.199.414, 4.219.078 et 4.288.897. Ces brevets décrivent des procédés de préparation de surfaces améliorées d'ébullition germinée sur des tubes de transfert thermique. Les surfaces similaires sont utilisées dansdifférents modes de réalisation de l'invention. Les enseignements de ces 8 brevets sont incorporés dans le présent document. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4.312.012 décrit un procédé de traitement de la surface arrière d'un circuit intégré de silicium qui est considéré comme produisant des caractéristiques améliorées d'ébullition germinée comparativement aux caractéristiques:d'ébullition germinée d'une surface similaire non traitée. Un article avec pratiquement les mêmes informations que ce brevet a été publié dans Journal of Applied Electrochemistry 10 (1980). L'endommagement mécanique d'une surface de la manière de ce brevet est une technique relativement primitive pour améliorer les caractéristiques d'ébullition germinée d'une surface, en ce que le degré d'amélioration est limité. Comme cela ressort de "The Evolution of Enhanced Surface Geometries for Nucleate Boiling" par Webb (cité ci-dessus), d'autres méthodes sont préférées. Le sablage selon ce brevet est un traitement sévère pour un circuit intégré de silicium qui doit etre terminé en un composant de circuit intégré et qui ne correspond pas au degré de propreté et de soins nécessaires en fabrication. Ce brevet ne traite que la formation d'une surface améliorée d'ébullition germinée sur le circuit intégré lui-même. La présente invention concerne la formation d'une surface d'ébullition efficace sur toute surface appropriée et qui convient pour la finition d'un circuit thermique à partir d'un circuit intégré. Il n'est donc pas nécessaire qu'un circuit intégré utilisé conjointement avec la présente invention convienne à l'immersion dans un liquide.Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4.053.942 indique que le liquide de refroidissement doit être extrêmement pur pour que le circuit intégré puisse y être immergé, et il décrit un moyen de maintenir la pureté. Il apparat qu'ilaest souhaitable d'éviter une immersion directe des composants à refroidir afin qu'une pureté extrême ne soit pas nécessaire. Le perçage de trous dans une surface pour améliorer les caractéristiques d'ébullition germinéede la surface est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4.050.507. Les trous sont formés par un faisceau de haute énergie. Un mode de réalisation implique l'utilisation d'un dispositif de chauffage situé près de la surface traitée pour produire des bulles qui facilitent l'ébullition germinée à la surface. Les brevets des Etats-Unis d'Amérique n0 3.993.123, 4.156.458 et 4.322.737 décrivent des boitiers et des structures pour le refroidissement de circuits intégrés.Le brevet des Etats-Unis d'Amérique o n . 3.512.582 décrit un système de refroidissement par immersion comprenant un réservoir central qui déssert un certain nombre d'unités modulaires qui contiennent les composants produisant de la chaleur. Aucune surface améliorée d'ébullition germinée n'est décrite dans ce brevet. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4.203.129 décrit des structures pour refroidir des circuits intégrés à haute densité. Il apparaîtra facilement que la mise en oeuvre de la présente invention ne nécessite pas cette structure élaborée décrite dans ce brevet. Un objet de l'invention est donc de proposer un dispositif et un procédé de refroidissement de composants électroniques, utilisés dans des systèmes de pointe dans lesquels l'élimination de chaleur est effectuée au moyen d'un agent de refroidissement liquide. Un autre objet de l'invention est d'augmenter la quantité de chaleur qui peut être produite par unité de volume de circuits électroniques sans augmenter la température de fonctionnement de ces circuits jusqu'd des niveaux anormalement élevés. Un autre objet de l'invention est de proposer un dispositif et un procédé d'élimination de chaleur, nécessitant moins de structures élaborées que celles actuellement disponibles dans la technique. Un autre objet encore de l'invention est de proposer une possibilité de contrôler le trajet de la chaleur depuis le point où elle est produite jusqu'au point où elle est transférée à l'agent de refroidissement liquide. Un autre objet encore de l'invention est de proposer une technologie qui peut être utilisée par ceux qui assemblent des dispositifs électroniques à partir de composants achetés, en plus de ceux qui fabriquent également des composants primaires. Un autre objet encore de l'invention est de proposer des surfaces améliorées d'ébullition germinée sous une forme qui peut être facilement adaptée aux dimensions correctes et appliquée à des composants électroniques. Sous sa forme la plus large, l'invention concerne une bande à surface améliorée d'ébullition germinée constituée par une mince couche d'un métal, d'une matière organique expansée réticulée à alvéoles ouvertes appliquées sur une face des cette mince couche de métal et d'un métal qui est déposé sur la matière expansée par placage. Selon une variante de ce mode de réalisation, une surface-d'ébullition est constituée d'une mince couche de métal portant un revêtement formé d'un métal déposé par placage électrolytique et un grand nombre de particules conductrices d & l'électricité, en forme de poudre, complètement ou partiellement enrobées dans le métal déposé.Cette surface d'ébullition peut être formée par une série de phases au cours desquelles le métal mince dont une face est protégée est placée dans une solution de placage contenant les particules conductrices de l'électricité et en toute proximité d'une source du métal à plaquer sur le métal mince; une source de courant électrique est connectée au métal mince et à la source de métal de manière que le métal de cette source soit appliquée sur le métal mince ; la solution de placage est agitée pour maintenir les particules conductrices en solution jusqu'à ce qu'elles soient attirées électriquement par le métal mince ; et la phase de est poursuivie jusqu'd ce que le métal déposé s'acoumule autour d'au moins certaines des particuleS conductrices qui sont attirées par le métal mince. L'invention peut être appliquée sous forme d'une bande à surface améliorée d'ébullition germndQe dans les variantes précitées, cette bande pouvant être ajustée aux dimensions de boitiers de circuits intégrés et fixées sur eux. Une face du métal mince peut être protégée pendant la fabrication de manière que sa surface reste convenable pour la fixation sur un boîtier. Dans un autre mode de réalisation, l'im#ention concerne des boitiers perfectionnés pour des circuits intégrés et leur procédé de fabrication, dans lesquels des surfaces améliorées d'ébullition germinée, telles que décrites ci-dessus, sont fixées sur au moins rae partie des surfaces d'un boitier de circuits intégrés dams des positions qui convienneS pour établir des circuits thermiques entre les surfaces d'ébullition et les positions des boitiers dansiesquelleede la chaleur est développée. Le métal mince peut être appliqué sur le boitier avant l'application de la matière expansée et le métal plaqué déposé ou la surface d'ébullition con;plète- ment formée peut être appliquée sur le boîtier. Um placage électrolytique peut être utilisé pour déposer un métal sur la surface exposée du métal mince auedessous des pores de la matière expansée réticulée afin de former une surface d'accumulation métallique qui recouvre la surface du métal mince, qui y adhère fermement et qui se prolonge vers l'extérieur de la surface exposée par les pores de la matière expansée.Le placage peut se faire en deux phases, tout diabord un placage chimique puis un placage électrolytique de manière a' former une surface métallique réticulée qui recouvre la surface du métal mince et qui y adhère fermement. Un revêtement adhérent de graphite peut être appliqué sur la matière expansée avant que le métal plaqué soit déposé afin que ce dernier adhère sur le métal mince et le graphite en formant une surface métallique réticulée avec des alvéoles ouvertes recouvrant la surface du métal mince et y adhérant fermement. la surface d'ébullition peut être chauffée jusqu'à pyrolyser au moins partiellement la matière expansée et pour que ia structure métallique réticulée qui a été préalablement formée par le métal plaqué devienne un squelette métallique partiellement creux avec des brins métalliques creux susceptibles de retenir de la vapeur quand la surface d'6bulltion est placée dans un liquide bouillant et libérant une partie de la vapeur par un grand nombre d1ouvertures ou de pores dans le squelette formant des points de germination de phase vapeur.La surface débullition peut en outre être traitée avec au moins une partie substantielle des brins métalliques creux de la surface d'ébullition soit engagée avec les particules solides et avec une pression suffisante pour déformer au moins partiellement les brins métalliques creux et réduire leur diamètre intérieur ainsi que leur capacité de transporter des liquides entre des ouvertures espacées suivant leur longueur. Le métal mince et/ou le métal plaqué peuvent être du cuivre. Les surfaces améliorées d'ébullition germinée de ces modes de réalisation peuvent etre fixées sur un boitier de circuit intégré par un adhésif ou un alliage métallique fusible et elles peuvent être usinées mécaniquement pour réduire la hauteur de la surface dans le but d'améliorer encore les caractéristiques d'ébullition.De plus, le boîtier peut être un support de pastilles, une grille de broches ou une grille de contacts. Dans un autre mode de réalisation, l'invention concerne un dispositif de refroidissement pour éliminer de la chaleur produite par des circuits intégrés et comprenant des circuits intégrés, des surfaces d'ébullition germinée telles que décrites ci-dessus, un dispositif formant des circuits thermiques pour transférer la chaleur produite par le circuit intégré vers les surfaces d'ébullition, un agent de refroidissement liquide en contact avec les surfaces d'ébullition et chauffé par elles et un dispositif pour éliminer la chaleur de l'agent de refroidissement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaz tront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples, nullement limitatifs La figure 1 montre les relations et les calculs utilisés dans un exemple numérique pour comparer la température d'une pastille refroidie en utilisant une surface d'ébullition germinée et la température d'une pastille refroidie dans cette utilisation, La figure 2 montre une partie d'une pastille montée sur une partie d'un substrat, La figure 3 est une coupe d'un arrangement d'articles qui ont été placés dans une solution de placage électrolytique pour préparer une surface dlébulli- tion germinée utilisée dans une expérience qui sera décrite, Les figures 4A et 4B représentent un support de pastilles et un ensemble de pastilles utilisés dans une expérience qui sera décrite,- la figure 4A étant une vue de dessus du support avec une partie du couvercle enlevée et la figure 4B étant une vue de côté et en coupe suivant les flèches de la figure 4A, le dessin n'étant pas à l'échelle ni exact en ce qui concerne tous les détails du support de pastille, La figure 5 montre les résultats d'une expérience dans laquelle un support de pastille contenant une pastille a été refroidi dans un bain liquide avec et sans la surface d'ébullition germinée appliquée au support de pastille, Les figures 6A et 6B représentent des pastilles dans des boitiers montés sur des substrats avec des surfaces d'ébullition germinée dans des positions différentes, et Les figures 7A et 7B représentent des pastilles couvertes avec une pellicule polymère sur des substrats avec des surfaces d'ébullition germinée dans différentes positions. Pour qu'une ébullition commence sur une surface chaude (qui est refroidie par un liquide en contact avec elle) des bulles doivent se former. Une certaine quantité-minimale de chaleur supplémentaire est nécessaire pour former les bulles. La chaleur supplémentaire se rapporte à la différence de témpérature entre la surface chaude et le point d'ébullition du liquide, ce dernier étant à la température la plus basse. Si la quantité de chaleur supplémentaire est inférieure au minimum, la chaleur est transférée par convection sans changement de phase à la surface. La quantité de chaleur supplémentaire nécessaire pour que l'ébullition commence dépend de la caractéristique de germination de la surface chaude. Les bulles de vapeur naissent à des cavités sur une surface chaude, appelées des points de germination. Si une surface chaude est lisse, il y a peu de points de germination et-une grande quantité de chaleur supplémentaire est nécessaire pour développer une forte ébullition à la surface chaude. Des surfaces moins lisses nécessitent généralement une moindre quantité de chaleur supplémentaire pour développer une forte ébullition. Certains types de surfaces rugueuses ne nécessitent qu'une petite quantité de chaleur supplémentaire pour la formation de vapeur et ainsi, un transfert de chaleur en deux phases se produit. Une surface chaude lisse se trouve à une température plus élevée qu'une surface chaude rugueuse quand ces deux surfaces qui sont par ailleurs identiques reçoivent la même quantité de chaleur et sont plongées dans des bains liquides identiques. L'importante quantité de chaleur supplémentaire nécessaire pour développer une forte ébullition germinée sur un composant électronique à surface lisse entraine souvent une température de fonctionnement anormalement élevée des composants. Deux types d'ébullition sont souvent observés, germinée et pelliculaire. L'ébullition pelliculaire est la dernière phase. Quand l'ébullition commence, elle est toujours germinée, clest-à-dire que des bulles se forment à la surface chaude. Quand le flux de chaleur à la surface chaude augmente, davantage de bulles se forment. L'ébullition pelliculaire se produit quand la production des bulles est suffisamment importante pour qu'elles se rejoignent pour former une pellicule continue sur la surface chaude. La pellicule tend à se comporter comme un isolant sur la surface chaude.Ainsi, quand l'ébullition pellicule laire commence, l'efficacité du refroidissement diminue en ce qu'un incrément donné de chaleur fourni à la surface chaude entrai ne une plus grande augmentation de température que dans le cas de la région d'ébullition germinée.- Pour cette raison, il est souhaitable d'éviter la région d'ébullition pelliculaire. Le concept de résistance thermique est utilisé pour traiter les applications des systèmes de transfert de chaleur. La chaleur circule à partir d'un générateur de chaleur le long de circuits thermiques. Si llenviron- nement d'un générateur de chaleur n'est pas uniforme, la chaleur circule à partir d#igénérateur d'une façon non uniforme, en suivant les circuits thermiques qui présentent la moindre résistance thermique à l'écoulement de la chaleur. Dans de nombreux cas, un circuit thermique peut être représenté comme une série de résistances thermiques. La résistance thermique peut être calculée pour chaque constituant d'un circuit thermique et les résistances peuvent être additionnées ensemble pour obtenir une résitance thermique totale Dans des applications telles que celles que concerne l'invention, le circuit consiste en un certain nombre de résistances thermiques dans lesquelles la conduction est le mécanisme de transfert thermique et une résistance finale représente une surface où se produit une convection ou une ébullition. La plus grande résistance thermique d'une série constituant un circuit thermique peut être la 'résistance de contrôle". Pour qu'une résistance thermique soit la résistance de contrôle, elle doit être nettement supérieure à la somme des autres résistances thermiques du circuit.Si une résistance est la résistance de contrôle# les variations des autres résistances thermiques n'ont que peu d'effet dans la détermination de la quantité de chaleur conduite à partir du générateur de chaleur. Grace à un choix approprié de matières et de géométries, les valeurs des résistances de conduction thermique dans un circuit thermique peuvent être réduites de manière que la résistane finale de convection ou dpébullition soit la résistance de contrôle. En regard de la figure 1, x est la constante de conductibilité thermique dlune matière, souvent exprimée simplement par conductivité thermique. Elle peut être représentée par la quantité de chaleur qui passe en une heure par une matière d'une épaisseur de 25 mm, avec une section de 6,5 cm2 quand la différence de température suivant lgépaisseur est 0,550C. Les unités de K peuvent être exprimées en système métrique et le sont souvent d'une manière simplifiée comme le montre la figure 1 en combinant les termes de surface et de longueur.R représente la résistance-thermique calculée comme le montre la figure 1 en utilisant la longueur du circuit thermique de sa section. Il faut noter que le but des deux premières l'équations4' de la figure 1 est de montrer l'équivalent des unités et des nombres qu'il faut leur ajouter pour les convertir en des valeurs numériques. Un exemple numérique simplifié utilisant l'ensemble de la figure 2 illustre l'efficacité de l'invention et certains des principes impliqués. La figure 2 représente une pastille 1 montée sur un substrat d'alumine 31 par un agent adhésif 30. La figure montre également une surface améliorée d'ébullition germinée 11 fixée sur le substrat d'alumine 31 en utilisant un agent adhésif 30. La figure 1 montre le calcul de la température de la pastille 1 avec et sans la surface d'ébullition germinée 11. Il sera considéré qu'un agent de refroidissement liquide directement en contact avec le substrat d'alumine 31 dans un cas et en contact avec la surface d'ébullition germinée il dans l'autre cas.Il sera supposé également que la perte de chaleur depuis les surfaces supérieures de la pastille du substrat (éventuellement dans une atmosphère gazeuse) est négligeable et que la chaleur développée dans la pastille est 1,55 watts/cm2 de pastille. L'épaisseur de l'agent de fixation, de la soudure, est 0,075 mm et la conductivité thermique est 0,2. Il sera supposé pour le substrat une épaisseur de 3 mm et K = 0,7. L'essai dans le domaine de la réfrigération du conditionnement d'air a montré que l'adjonction d'une surface d'ébullition germinée du type selon l'invention entraîne normalement une amélioration de l'ordre de 10 R = 0,3 a été affecté à la surface d'ébullition germinée 11 et R = 3,0 à la surface du substrat d'aluminium 31.Pour en revenir à la figure 1, l'addition des résistances thermiques et la multiplication par la chaleur développée ont conduit à une chaleur supplémentaire de 320C pour le cas sans surface d'ébullition et SOC avec la surface d'ébullition. Il s'agit d'une différence de température extrêmement importante. Si l'agent de refroidissement liquide est à 300C, la pastille 1 est à 629C en l'absence de la surface d'ébullition germinée et 350C si l'invention est appliquée. Il faut noter que le circuit thermique représenté sur la figure 2 est le même que celui dela figure 4. Si le substrat d'alumine 31 est remplacé dans cet exemple par du cuivre de même épaisseur, pour lequel K est 9,94, il est facile de calculer que si la surface d'ébullition il n'est pas utilisée, la chaleur supplémentaire pour la pastille est 300C au lieu de 320C tandis que si la surface d'ébullition germinée est utilisée, elle est 30C au lieu de 50C. Cette substitution montre que l'utilisation d'une surface d'ébullition germinée est nécessaire Car la résistance thermique de la surface#d'ébullition est la résistance de contrôle.La substitution dans le circuit thermique d'un bon conducteur comme le cuivre nta qu'un faible impact sur la température de la pastille comparativement à l'application de l t inventiono Aucun des brevets mentionnés en préambule n'indique l'importance du concept de la résistance de contrôle. Pour en revenir aux figures 1 et 2 et à l'exemple ci-dessus, si un adhésif d'époxy conducteur thermiquement (épaisseur 0,125 mm, K = 0,02) remplace la soudure comme agent adhésif 30, les températures calculées de la pastille sont 340 et 10 C. L'epoxyde,même conducteur thermique, est un mauvais conducteur bien qu'ayant une influence relativement réduite comparativement à celle de la surface d'ébullition géminée. Une référence concernant les procédés de l'exemple numérique ci-dessus se trouve dans "Thermal Management Techniques Keep Semiconductors Cool", Electronics, Open, 25 septembre 1980. L'amélioration considérable apportée par l'invention est illustrée par une expérience. tn regard des figures 4A et 4B, une pastille 1 de silicium dégénéré (antimoine N) a été placée dans un boîtier 2 de circuit intégré. Le boitier 2 était un support-de pastille fourni par Kyocera International Inc. (Kyocera Dwg. NO SD-5608131) de 12 mm au carré. Un adhésif d'époxyde 3 conducteur thermique mais non conducteur de l'électricité a été utilisé pour fixer la pastille 1 sur le boitier 2.Deux pièces de mince feuille de cuivre servaient de conducteurs électriques 4 pour établir un circuit électrique entre la pastille 1 et les conducteurs d'or 6 qui font partie du boitier 2. Le support de pastille utilisé dans cette expérience comportait dix conducteurs d'or (8 seulement sont représentés sur la figure 4) par côté soit un total de 40 conducteurs, ce qui est normalement utilisé pour connecter les circuits d'une pastille. Comme le montrent les figures 4A et 4b, une partie seulement des conducteurs 6 sur seulement deux côtés du boîtier 2 ont été utilisés dans cette expérience. Les autres extrémités des conducteurs d'or conduisant un courant ont été fixées sur des bandes de cuivre 7 par un adhésif d'epoxyde 5 conducteur de l'électricité.Des fils électriques 8 ont été fixés à un dispositif (non-représenté) pour fournir diverses intensités mesurées de courant électrique à la pastille 1. Ainsi, la chaleur développée par le circuit intégré en fonctionnement normal pouvait ets simulée en faisant passer une intensité appropriée de courant électrique par la pastille 1. Le couvercle 12 fait partie du boitier 2 de circuit intégré et était maintenu en place par un adhésif 9. Un thermocouple a été fixé sur le centre de la pastille 1 par un adhésif d'époxyde 3 conducteur thermique et des fils conducteurs 10 ont été placés à travers l'adhésif du couvercle 9, vers un dispositif (non représenté} d'observation de la température de la pastille. Le boitier, supporté par les fils électriques 8 a été plongé dans un fluorocarbone, Réfrigérant 11 dont la point d'ébullition est 21 C. Un courant électrique a été appliqué pour circuler par la pastille 10 La tempé- rature de la pastille a été enregistrée pour différents niveaux de puissance d'entrée. Les résultats sont représentés sur la figure 5, courbe A, sur laquelle la température de la pastille exprimée en chaleur supplémentaire est tracée en fonction de la puissance fournie à lapastille, exprimée en watts. La discontinuité sur la courbe A représente probablement le point auquel l#ébullîtion pelliculaire commence. Après que les données dé courbe A de la figure 2 ont été préleveesa une surface il d'ébullition germinée a été ajoutée au boitier 2 avec un adhésif d'époxyde conducteur thermique 3 La surface d'ébullition a été préparée d'une façon générale de la manière décrite dans le brevet des Etats-Unis d:Amérique n0 4.136.428. En regard de la figure 3, un stratifié 21 d'une mince feuille de cuivre, d'epoxyde et de fibres de verre a été placée contre une surface d'appui 20 non conductrice qui servait uniquement à supporter le stratifié 21. Ce stratifié a été utilisé car il était immédiatement disponible tandis que la feuille de cuivre n'y était pas et car il protégeait une surface du métal mince.Une matière expansée 22 imprégnée de graphite a été placée contre la surface de cuivre exposée du stratifié 21 et maintenue en place par une matière expansée 23 à grandes alvéoles. Une anode de cuivre 2a a été placée contre la matière expansée 23 à grandes alvéoles. La seule fonction de la matière expansée 23 à grandes alvéoles était de supporter la matière expansée 22 imprégnée de graphite et de se comporter comme une cale entre les électrodes. Pour préparer la matière expansée 22 imprégnée de graphite, une matière expansée réticulée a alvéoles ouvertes a été imprégnée de graphite en saupoudrant de la poudre de graphite sur la matière expansée et en faisant passer cette dernière par un laminoir à cisaillement.Ce dernier comportait deux cylindres tournant à des vitesses différentes avec une petite ouverture entre les surfaces extérieures par laquelle passait la matière expansée. L'ensemble 'Vsandwich~i de la figure 3 a été placé dans un bain de sulfate de cuivre et soumis à un courant électrique continu. Après qu'une quantité suffisante de cuivre a été plaquée sur la surface de la feuille de cuivre et du graphite, le stratifié 21 a été soumis à une flamme de gaz de laboratoire pour faciliter l'élimination de l'epoxyde et des fibres de verre. Le chauffage a également entraîné une pyrolyse au moins partielle de la matière expansée 22 comme cela est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4.136.428. Cette composition comprenant une mince feuille de cuivre, du graphite et du cuivre plaqué peut être appelée une bande à surface améliorée d'ébullition germinée. Le boitier 2, avec la surface d'ébullition germinée 11 fixée sur lui a été plongé dans du Réfrîgérant-lI et des données ont été produites de la même manière que précédemment pour obtenir la courbe A de la figure 5. La courbe B de la figure 5 montre la température de la pastille 1, mesurée par le thermocouple fixé sur elle par un adhésif d'epoxyde 3 pour différents niveaux de puissance d'entrée en utilisant la surface d'ébullition améliorée. L'efficacité de l'invention ressort clairement de la comparaison des courbes A et B. La courbe B montre que même avec une puissance d'entrée extrêmement élevée de 35 watts, la chaleur supplémentaire pour la pastille ne dépassait pas environ 140C.En l'absence de l'invention, comme le montre la figure A, la température de la pastille 1 s'-élève au-dessus de 1550C quand la puissance d'entrée est seulement 25 watts. L'application de l'invention permet donc d'augmenter les densités des circuits bien au-delà de celles utilisées actuellement. Une comparaison entre cette expérience et les données présentées par la courbe 54 de la figure 3 dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4.312.012 (mentionné ci-dessus) montre l'amélioration considérable due à la présente invention, si des précautions sont prises pour déterminer la signification des différences numériques car les expériences n'ont pas été conçues dans un but de comparaison. La plaquette de silicium du brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4.312.012, traitée selon ce brevet, présentait une valeur de chaleur supplé mentaire d'environ 140C si l'écoulement de chaleur était environ 2,0 watt/cm2 de plaquette.En utilisant la surface du boitier 2 sur laquelle la surface d'ébullition 11 a été fixée pour convertir 2 watts/cm2 en un chiffre qui peut être directement comparé à la figure 5, l'écoulement de chaleur réglé du brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4.312.012 est 3 watts (2 x 0,482in2 x 6,45 cm2/in2 > . La chaleur supplémentaire de 140C se convertit en environ 250F. La référence à la figure 5 montre qu'en utilisant l'invention, la chaleur supplémentaire ne dépasse jamais 250F même si la puissance était d'un ordre de grandeur supérieur, 35 watts au lieu de 3 watts pour le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4.312.012.Si une comparaison numérique directe ne peut donner des résultats quantitatifs précis, cette différence montre que l'invention représente un progrès notable du refroidissement. Il faut noter que la surface du boitier 2 a été utilisé pour s2tte-comparaison plutôt que la surface de la pastille 1. Si la comparaison était basée sur la surface de la pastille 1, l'amélioration du refroidissement serait considérablement supérieure. Les spécifications des brevets précités ont été incorporées entièrement dans ce document. Ces brevets décrivent, en combinaison avec ce document, des procédés détaillés de préparation des surfaces d'ébullition germinée améliorées selon l'invention. En particulier, les brevets des Etats-Unis n0 4.129.181 et 4.246.057 concernent la réalisation du placage en deux phases, d'abord un placage chimique, puis un placage. électrolytique, et également la pyrolyse de la matière expansée. Le brevet des Etats-Unis n04.131.428 décrit l'utilisation de graphites pour revêtir la matière expansée réticulée. Les brevets des Etats-Unis d'Amérique n0 4.182.412 et 4.199.414 décrivent la préparation d'une surface améliorée dlébullition germinée sans utiliser la matière expansée réticulée comme un -élément de la surface d'ébullition. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n04.136.427 décrit un placage électrolytique sur le métal mince autour de la matière expansée et l'usinage mécanique de la surface d'ébullition pour améliorer ses performances. Les brevets des Etats-Unis d'Amérique n0 4.219.078 et 4.288.897 décrivent des éléments de déformation d'une surface d'ébullition germinée pour améliorer ces performances. Etant donné que ces brevets décrivent la formation de surfaces d'ébullition germinée sur des tubes, en se référant à ces brevets et au procédé décrit ici en regard de la figure 3, les différents types de surfaces d'ébullition des brevets précités peuvent être préparés selon L'invention. L'anvention germet à un ingénieur de conception de contrôler les positions de plus forte ébullition et d'établir des circuits de faible résistance thermique pour diriger la chaleur vers les positions optimales pour un transfert thermique. Des surfaces améliorées d'ébullition germinée peuvent être placées dans les positions optimales sur des boitiers de circuits intégrés. il faut noter que le terme "boitier' est utilisé ici pour désigner non seulement une structure qui enferme complètement ou partiellement une pastille, mais aussi toute structure connectée à un circuit intégré et comprenant le circuit intégré lui-même lorsqu'il y a lieu de placer sur lui une surface d'ébullition germinée.Des surfaces d'ébullition peuvent être placées de manière à éviter des "points chauds" et pour obtenir une température uniforme du boitier et de la structure. Etant donné que l'invention n'implique pas nécessairement la fabrication des surfaces d'ébullition améliorées en même temps que la fabrication des circuits intégrés et des boîtiers, les constructeurs qui assemblent des dispositifs électroniques a# partir de composants achetés peuvent profiter des avantages de l'invention. Par exemple, des supports de pastilles sont disponibles avec des surfaces métallisées qui peuvent être utilisées selon l'invention. Pour ce faire, une matière expansée réticulée peut être appliquée sur une surface métallisée d'un support et une surface d'ébullition germinée peut être formée par les procédés électrolytiques décrits.Par ailleurs, une bande à surface d'ébullition germinée améliorée peut être soudée sur la surface métallisée. Lorsqusil y a lieu d'appliquer la bande à surface d'ébullition sur un boitier sans surface métallisée, une résine d'epoxyde conductrice thermiquement peut être utilisée. Une surface d'ébullition peut être fabriquée aux dimensions exactes et à la forme requise. L'invention peut être appliquée conjointement avec toute une variété de boîtiers et de configurations. Par exemple, les figures 6A et 6B montrent des pastilles 1 dans des boitiers 2 qui sont montées sur des substrats 31 avec plusieurs conducteurs 14 (qui ne sont pas tous représentés). Sur la figure QA, le boîtier est en position de cavité haut et une surface d'ébullition améliorée 11 est appliquée sur le substrat 31 de manière que le circuit thermique comprenne le substrat Dans cette disposition, il n'est pas nécessaire que le liquide de refroidissement soit en contact avec le boitier 2. Le substrat peut consitituer une partie du récipient d'agent de refroidissement, permettant d'accéder à la pastille sans qu'il soit nécessaire d'enlever cet agent de refroidissement. Il est possible d'envisager un grand nombre de plaques, chacune consistant en plusieurs pastilles sur un substrat montées dans un boîtier similaire aux ailettes d'un échangeur thermique. Chaque paire de plaques voisines pourrait être montée de manière que les surfacs d'ébullition soient tournées l'une vers l'autre. Il serait possible d'alterner des cavités contenant dé l'agent de refroidissement et d'alterner des cavités dans lesquelles les boitiers sont montées. Sur la figure 6B1 le boitier est en position de cavité vers le bas, et une surface d'ébullition améliorée il est appliquée sur le boitier de manière que le circuit thermique ne contienne pas le substrat 31. Les figures 7A et 7B illustrent un autre procédé de mise en oeuvre de 11 invention avec un boitier hypothétique de "Wanted a A New Interconnection #echnology#:, Electronîcs, 27 septembre 1979, C.C. Lassen. Une pellicule polymère 40 couvre des pastilles 1 qui sont montées sur des substrats 31. La posit-lon des surfaces d'ébullition germinée 11 est modifiée en fonction du circuit thermique voulu par l'ingénieur de conception. Des pistons conducteurs, comme représenté dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4.203.129 précité peuvent être utilisés comme une partie d'un circuit thermique pour conduire la chaleur depuis un circuit intégré vers une surface d'ébullition germinée. La souplesse de conception que permet l'invention fait qu'il est inutile de maintenir le liquide de refroidissement en condition presque totalement exempte de contaminant comme selon le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 4#053.942 précité. Une disposition peut être conque dans laquelle de l'eau est utilisée pour refroidir un agent de refroidissement diélectrique liquide, et qui peut être ouvert pour l'entretien sans précautions indues pour éviter une contamination.Dans des situations appropriées, un circuit de réfrigération mécanique peut être utilisé pour liquéfier un agent de refroidissement éliminé sous forme de vapeur, fonctionnant d'une manière similaire à celle d'un système courant de conditionnement d'air. Les termes mince couche de métal" et "mince feuille métallique" tels qu'ils sont utilisés ici sont descriptifs de l'invention telle qu'elle est normalement mise en pratique. Autrement dit, dans la plupart des applications de l'invention, il suffit d'utiliser une épaisseur de métal suffisante pour la phase de fabrication suivante à exécuter ou suffisante pour la solidité mécanique. Il n'y a pas lieu de limiter le cadre de l'invention par cette terminologie. descriptive L'épaisseur du métal utilisé pour former la surface améliorée d'ébullition germinée n'entre pas dans le cadre de l'invention.Par exemple, si une pièce métallique de plusieurs centimètres d'épaisseur est utilisée pour le conditionnement de circuits intégrés, une matière expansée organique réticulée à alvéoles ouvertes peut être appliquée sur la pièce et un métal peut être déposé par placage pour former une surface d'ébullition. Par ailleurs, il peut être souhaitable que L'épaisseur de la feuille métallique utilisée pour fabriquer la bande à surface d'ébullition germinée soit telle que cette bande puisse être courbée facilement pour pouvoir être appliquée sur des surfaces incurvées -et irrégulières. Le cuivre est normalement le métal de choix dans les applications de transfert thermique, en raison de ses caractéristiques thermiques. Mais la mince couche de métal ou la feuille métallique selon l'invention peut être faite d'un métal compatible avec les procédés de fabrication. D'une manière similaire, le métal plaqué ou déposé n t est pas limité au cuivre, mais peut être tout métal susceptible d'être déposé, REVENDICATIONS 1. Bande à surface améliorée d'ébullition germinée. caractérisée en ce qu'elle comporte une mince couche de métal 121) ayant sur une face une matière poreuse ou formée de particules et une couche de métal déposée par placage, la couche de métal déposée étant texturée par placage dudit métal au moins partiellement autour de la matière poreuse ou formée de particules. 2. Bande à surf-ace améliorée d'ébullition germinée suivant la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comporte une mince couche de métal (21), une matière mousse ou expansée (22) organique réticu lée à alvéoles ouvertes appliquées sur une face de ladite mince couche de métal et un métal (24 > qui est déposé sur ladite matière expansée par placage. 3. Bande selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit métal plaqué (24) est déposé par une première opérations de placage chimique sur ladite matière expansée (22) et une seconde opération de placage électrolytique pour former une surface metallique réticulée qui recouvre la surface de la mince couche de métal et qui adhère fermement à celle-ci. 4. Bande selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit métal plaqué est déposé par placage électrolytique sur la surface exposée de ladite mince couche de métal (24)'qui se trouve au-dessous des pores de la matiere expansée réticulée (22) de manière à former une surface de métal accumulé, qui recouvre la surface de ladite mince couche de métal, en y adhérant fermement, et qui s'étend vers l'extérieur à partir desdites surfaces exposées par les pores de la matière expansee. 5. Bande selon la revendication 2. caractérisée en ce qu'un revëtement adhérant de graphite est appliqué sur ladite matière expansée (22) avant que le métal plaqué soit déposé. de manière que ledit métal plaqué adhère à la mince couche de métal (21) et au graphite pour former une surface métallique réticulée comportant des alvéoles ouvertes recouvrant la surface de la mince couche de métal et y adhérant fermement. 6. Bande selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle est chauffée de manière à pyrolyser au moins partiellement ladite matière expansée (22) et pour que la structure métallique réticulée qui a été préalablement formée dans ledit métal plaqué devienne un squelette métallique au moins partiellement creux comprenant des brins métalliques creux susceptibles de retenir de la vapeur quand ladite bande à surface d'ébullition est placée dans un agent liquide bouillant, et libérant une partie de ladite vapeur par un grand nombre d'ouvertures ou de pores dans ledit squelette constituant des points de germination en phase vapeur. 7. Bande selon la revendication 5, caractérisée en ce qu au moins une partie substantielle des brins métalliques creux de ladite surface d'ébullition est engagée avec des particules solides, sous une pression suffisante pour déformer au moins partiellement lesdits brins métalliques creux et réduire leur diamètre intérieur et leur capacité de transporter un liquide entre des ouvertures espacées suivant leur longueur. 8. Bande à surface améliorée d'ébullition germinée suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une mince couche de métal (24 > portant un revêtement qui est constitué par un métal disposé par placage électrolytique et un grand nombre de particules conductrices de l'électricité en forme de poudre enrobées complètement ou partiellement dans ledit métal déposé. 9. Bande selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle est formée par une série d'opétions dans lesquelles la mince couche d'un métal avec une face protégée est placée dans une solution de placage contenant lesdites particules conductrices de l'électricité et en toute proximité d'une source de métal à plaquer sur le métal mince, une source de courant électrique étant connectée audit métal mince et à ladite source de métal de manière que le métal de ladite source de métal puisse être placé sur ledit métal mince, la solution de placage étant agitée pour maintenir lesdites particules conduc#trices en solution jusqu'à ce qu'elles soient attirées essentiellement par ledit métal mince, et l'opération de placage étant poursuivie jusqu'à ce que ledit métal déposé s accumule autour d'au moins certaines des particules conductrices qui sont attirées sur ledit métal mince. 10. Bande selon la revendication 1 ou 8, ca ractérisée en ce que ladite surface d'ébullition est usinée mécaniquement pour réduire sa hauteur. Il. Bande selon la revendication 1 ou 8, caractérisée en ce que ladite mince couche de métal est en cuivre, 12. Bande selon la revendication 1 ou 8, caractérisée en ce que ledit métal déposé est du cuivre. 13. Boitier de circuit intégré, caractérisé en ce qu'il comporte un boucle (11) à surface amélio rée d ' ébullition germinée telle que décrite dans la revendication 1 ou 7, fixée sur au moins une partie des surfaces d'un boitier (2) de circuit intégré (1) dans des positions qui conviennent pour terminer des circuits thermiques entre lesdites surfaces d' ébulli- tion et des positions du boitier dans lesquelles de la chaleur est produite. 14. Dispositif de refroidissement destiné à éliminter de la chaleur produite par des circuits in intégrés, caractérisé en ce qu'il comporte des circuits intégrés (1), une bande (11) à surface améliorée d'ébullition germinée telle que décrite dans la revendication 2 ou 8, un dispositif définissant des circuits thermiques pour transférer de la chaleur produite par lesdits circuits intégrés vers lesdites surfaces d'é bullition, un agent liquide de refroidissement qui est en contact avec lesdites surfaces d'ébullition et qui est chauffé par elles, et un dispositif pour éliminer la chaleur dudit agent de refroidissement.