(57)【要約】  ヒートシンクを、例えば集積回路パッケージ等の、電子デバイスに取り付けることは、熱接合材の表面の周縁部のみに接着層を設けることを含む。熱接合材は、接着層を用いてヒートシンク及び／又は集積回路パッケージに貼り付けられる。ヒートシンクは集積回路パッケージに熱的接触し、動作中に熱を抽出する。
2007517383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートシンクを電子デバイスに取り付ける方法であって：
接着層を熱接合材の表面の周縁部のみに設ける工程；
前記接着層を用いて前記熱接合材の前記表面を前記ヒートシンクに貼り付ける工程；及び
前記電子デバイスの動作中に熱を抽出するように、前記ヒートシンクを前記電子デバイスに熱的接触させて取り付ける工程；
を有する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記接着層を熱接合材の表面の周縁部のみに設ける工程が、前記接着層を前記表面のエッジに位置整合することを含むところの方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、前記接着層を熱接合材の表面の周縁部のみに設ける工程が、前記接着層を前記表面の対向するエッジに位置整合することを含むところの方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、前記接着層を熱接合材の表面の周縁部のみに設ける工程が、前記接着層を前記表面の各エッジに位置整合することを含むところの方法。
【請求項５】
ヒートシンクを電子デバイスに取り付ける方法であって：
接着層を熱接合材の表面の周縁部のみに設ける工程；
前記接着層を用いて前記熱接合材を前記電子デバイスのパッケージに貼り付ける工程；及び
前記熱接合材が前記パッケージと前記ヒートシンクとの間に位置するように、前記ヒートシンクを前記電子デバイスの前記パッケージに熱的接触させて取り付ける工程；
を有する方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、前記接着層を熱接合材の表面の周縁部のみに設ける工程が、前記接着層を前記表面のエッジに位置整合することを含むところの方法。
【請求項７】
請求項５に記載の方法であって、前記接着層を熱接合材の表面の周縁部のみに設ける工程が、前記接着層を前記表面の各エッジに位置整合することを含むところの方法。
【請求項８】
電子デバイスから熱エネルギーを抽出するヒートシンク組立体であって：
ヒートシンク；
熱接合材；及び
該熱接合材の表面の周縁部のみに設けられた接着層であり、該熱接合材の該表面を前記ヒートシンクに取り付けるための接着層；
を有するヒートシンク組立体。
【請求項９】
請求項８に記載のヒートシンク組立体であって、前記接着層が前記表面のエッジに位置整合されているところのヒートシンク組立体。
【請求項１０】
請求項８に記載のヒートシンク組立体であって、前記接着層が前記表面の対向するエッジに位置整合されているところのヒートシンク組立体。
【請求項１１】
請求項８に記載のヒートシンク組立体であって、前記接着層が前記表面の各エッジに位置整合されているところのヒートシンク組立体。
【請求項１２】
集積回路パッケージ；並びに
ヒートシンク、及び該ヒートシンクと前記集積回路パッケージとの間の熱接合材を含むヒートシンク組立体であり、前記熱接合材が当該熱接合材の表面の周縁部のみに、当該熱接合材の該表面を前記ヒートシンク及び前記集積回路パッケージの少なくとも１つに取り付けるための接着層を含むところのヒートシンク組立体；
を有する電子組立体。
【請求項１３】
請求項１２に記載の電子組立体であって、前記接着層が前記表面のエッジに位置整合されているところの電子組立体。
【請求項１４】
請求項１２に記載の電子組立体であって、前記接着層が前記表面の対向するエッジに位置整合されているところの電子組立体。
【請求項１５】
請求項１２に記載の電子組立体であって、前記接着層が前記表面の各エッジに位置整合されているところの電子組立体。
【請求項１６】
請求項１２に記載の電子組立体であって、前記接着層が前記熱接合材を前記ヒートシンクに取り付けるところの電子組立体。
【請求項１７】
請求項１２に記載の電子組立体であって、前記集積回路パッケージがヒートスプレッダを有し、前記接着層が前記熱接合材を前記ヒートスプレッダに取り付けるところの電子組立体。
【請求項１８】
バス；
該バスに結合されたメモリー；
前記バスに電気的に接続されたパッケージに取り付けられたプロセッサ；及び
ヒートシンク、及び該ヒートシンクと前記プロセッサの前記パッケージとの間の熱接合材を含むヒートシンク組立体であり、前記熱接合材が当該熱接合材の表面の周縁部のみに、当該熱接合材の該表面を前記ヒートシンク及び前記プロセッサの前記パッケージの少なくとも１つに取り付けるための接着層を含むところのヒートシンク組立体；
を有するコンピュータシステム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のコンピュータシステムであって、前記接着層が前記表面の各エッジに位置整合されているところのコンピュータシステム。
【請求項２０】
請求項１８に記載のコンピュータシステムであって、前記接着層が前記熱接合材を前記ヒートシンクに取り付けるところのコンピュータシステム。
【請求項２１】
請求項１８に記載のコンピュータシステムであって、前記プロセッサの前記パッケージがヒートスプレッダを有し、前記接着層が前記熱接合材を前記ヒートスプレッダに取り付けるところのコンピュータシステム。
【請求項２２】
電子デバイスを冷却するために用いられるヒートシンク組立体を形成する部品一式であって：
前記電子デバイスから熱エネルギーを連れ去るために前記電子デバイスに熱的結合されるヒートシンク；及び
該ヒートシンクと前記電子デバイスとの間の熱伝導を促進するために該ヒートシンクに取り付けられる熱接合材であり、該熱接合材の表面の周縁部のみに設けられた接着層を含む熱接合材；
を有する部品一式。
【請求項２３】
請求項２２に記載の部品一式であって、前記接着層が前記表面のエッジに位置整合されているところの部品一式。
【請求項２４】
請求項２２に記載の部品一式であって、前記接着層が前記表面の各エッジに位置整合されているところの部品一式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電子デバイスにおける熱伝導に関し、具体的にはヒートシンクと集積回路パッケージとの間に熱接合材を取り付ける方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスは動作に際し熱を発生する。熱管理は、電子デバイス内の温度の影響を受けやすい素子を所定の動作温度に維持することを可能にするものである。
【０００３】
高性能電子デバイスの進展により、現在、より革新的な熱管理が求められる。速度及び電力それぞれの増加は、一般に、発生する熱の増大という代償を伴い、その結果、適切な熱管理を実現するために更なる革新が為されなければならない。
【０００４】
高性能集積回路を含む電子デバイスを冷却するために、幾つかの手法が採られてきた。図１に示されるように、これらの集積回路を冷却する一手法は、集積回路パッケージ14の一部を成すヒートスプレッダ12にヒートシンク10を取り付けることによるものである。集積回路パッケージ14は、一般に、コンピュータのマザーボードにはんだ付けされるか、あるいはプラグで接続される。ヒートシンク10は、集積回路パッケージ14を含むコンピュータシステムの動作中に、集積回路パッケージ14を冷却する。
【０００５】
一体化されたヒートスプレッダ12とヒートシンク10との間の熱路の効率を促進するために、熱接合材16が非常に頻繁に用いられる。熱接合材16は一般にペースト又はテープの形態をしている。
【０００６】
より効率的に熱を除去することへの要求に応えるため、より高い熱伝導率を有する新しい熱接合材が絶えず開発されている。これらの改善は次世代のプロセッサを許容温度で動作させ続けるために必要である。新しい熱接合材の幾つかは、より高い熱性能をもたらす相変化物質である。これらの新しい物質は、その他の形式の熱接合材より熱的に優れていることが証明されてきている。
【０００７】
新しい熱接合材の幾つかは本質的に粘着性があり、特別な処理又は前処理なしでヒートシンク10及び／又はヒートスプレッダ12によく接着する。粘着性の熱接合材16は、ヒートシンクに容易に取り付けられるため、集積回路パッケージ14を含む電子デバイスの製造を簡略化する。故に、ヒートシンク供給者は、ヒートシンク製造プロセスの最終工程の１つとして、粘着性の熱接合材をヒートシンクに容易に取り付けることができる。事前に熱接合材が取り付けられたヒートシンクにより、ヒートシンク供給者及び電子デバイス製造者はその組み合わせを１つの部品として扱うことが可能になる。
【０００８】
大変望ましい熱接合材の多くは表面に接着しない。図２に示されるように、非粘着性の熱接合材の供給者はしばしば、接着剤の層18を熱接合材の表面全体に吹き付けたり、被せたりする。接着層18は熱接合材16の表面全体の１つをヒートシンク10に結合する。接着層18の熱伝導率は熱接合材16のそれより遙かに低い。その結果、接着層18は熱接合材16の熱性能に悪影響を及ぼす。以前は、接着層18を追加することによりもたらされる熱的不利益は熱接合材16の全熱抵抗と比較して小さかったため、接着層18の劣った熱性能は許容されていた。高性能な熱接合材が開発されるにつれて、接着層18の適用による付加的な抵抗が、集積回路パッケージ14とヒートシンク10との間の全熱抵抗の大部分を占めるようになってきている。
【０００９】
従って、集積回路パッケージとヒートシンクとの間の熱伝導率を犠牲にすることなく、非粘着性の熱接合材をヒートシンク及び／又は集積回路パッケージに接着できることが望まれる。また、非粘着性の熱接合材をヒートシンク及び／又は集積回路パッケージに組み立てることの如何なる改善も、電子デバイスの製造コストを有意には増大させないものであるとよい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、非接着性熱接合材の取り付け方法、及び非接着性熱接合材を有する組立体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下の詳細な説明では、本発明が実施される具体的な実施形態を示す図面を参照する。図面においては、全体を通して、似通った符号は実質的に同様な構成要素を表す。これらの実施形態は当業者がその発明を実施することができる程度に十分詳細に記載される。他の実施形態も用いられることができ、本発明の範囲を逸脱することなく、構造的、論理的、及び電気的な変更が為され得る。
【００１２】
図３は本発明を包含する電子組立体40の実施例を例示している。電子組立体40は、熱接合材46によってヒートシンク44に熱的に結合されている集積回路パッケージ42を含んでいる。集積回路パッケージ42が動作中に熱を発生するとき、ヒートシンク44は集積回路パッケージ42を冷却するために集積回路パッケージ42から熱を熱的に連れ去る。
【００１３】
例示された実施例では、集積回路パッケージ42は基板47及び基板47に搭載されたダイ48を含んでいる。集積回路パッケージ42はさらに、ダイ48からヒートシンク44へ熱を伝導するヒートスプレッダ49を含んでいる。
【００１４】
ここで図４も参照すると、接着層50が熱接合材46の表面51の周縁部にのみ塗布されている。接着層50は表面51の対向する辺55A、55Bに位置整合されている。接着層50の厚さ、及び接着層50が表面51に拡がる程度は、接着剤、熱接合材46、ヒートシンク44及びスプレッダ49の形式に依存する。
【００１５】
接着層50を熱接合材の周縁部に配置することにより、熱接合材46の高い熱性能を維持したまま、非接着性の熱接合材をヒートシンク44又はスプレッダ49の何れかに結合し得ることになる。図３の矢印Aで示されるように、熱がヒートスプレッダ49とヒートシンク44との間を伝わるとき、ほとんど全ての熱が、その熱結合の中心から外側に拡がる有効熱領域を通って伝導される。故に、接着層50が熱接合材46の周縁部のみに塗布されても、熱伝導路を有意に変えることはない。熱伝導路の変化が殆ど又は全くないので、付加的な接着層50は熱接合材の熱性能に殆ど影響を及ぼさない。
【００１６】
熱接合材46はまた、ヒートシンク44との一体構成を有するヒートシンク組立体を形成するように、ヒートシンク44に事前組み立てされ得る。熱接合材46をヒートシンク44に結合するヒートシンク組立体は、ヒートシンク組立体を含む電子組立体の出荷及び製造を簡略化する。
【００１７】
図５は、電子組立体40で用いられ得る他の熱接合材60を例示している。接着層61が熱接合材60の表面62において熱接合材60の各辺65A、65B、65C、65Dに位置整合されている。なお、接着層61は熱接合材60の辺65A、65B、65C、65Dの１つのみに整合されてもよい。
【００１８】
接着層は熱接合材60の辺の１つ、又は任意の組み合わせに整合されてもよい。加えて、予見される環境下でヒートシンクが熱接合材の表面に保持されるように該表面の十分な部分を接着層が覆っている限り、接着層は熱接合材のエッジに整合される必要はない。
【００１９】
また、例示された接着層は熱接合材の片面上だけであるが、接着層は熱接合材の両面に塗布されてもよい。接着剤が熱接合材の片面又は両面の何れに備えられるかに応じて、ヒートシンクが集積回路パッケージに取り付けられる前、又は取り付けられる時の何れかに、熱接合材が集積回路パッケージ及び／又はヒートシンクに固定されてもよい。熱接合材は如何なる形状を有してもよく、図４及び５に示された正方形状には限定されない。
【００２０】
ある実施形態では、熱接合材の厚さは熱接合材の形式に依存する。熱接合材46は、ダイ48の初期動作に際して、ヒートシンク44及びヒートスプレッダ49の温度がある一定水準を超えて上昇するとき、固体から液体へと相変化してもよい。ダイ48がもはや動作していないとき、熱接合材46は固体に戻り、ヒートシンク44を集積回路パッケージ42にさらにまた接着する。接着はヒートシンク44と集積回路パッケージ42との間の熱インピーダンスを電子組立体40の生涯にわたって低減する。
【００２１】
他の実施例は、ヒートシンクを集積回路パッケージ42等の電子デバイスに固定する方法を対象にする。方法は、接着層50を熱接合材46の表面の周縁部のみに塗布することを含む。熱接合材46は接着層50を用いてヒートシンク44の表面に設けられる。この方法はさらに、集積回路パッケージ42の動作中に熱を抽出するように、ヒートシンク44を集積回路パッケージ42と熱的接触させて固定することを含む。この方法は、金属を基礎とする相変化材料等の高度に適合した高性能の非接着性物質と一緒になって、特に効果を奏する。なぜならば、熱接合材46が周縁部の接着剤50に起因する如何なる隙間にも満ちるからである。図６に例示される代わりの実施形態においては、方法は熱接合材46を、ヒートシンク44ではなくスプレッダ49の表面に設けることを含む。
【００２２】
他の実施例は、ヒートシンク組立体を形成する部品一式（キット）を対象にする。ここで、ヒートシンクは集積回路パッケージ42等の電子デバイスから熱エネルギーを伝導するために用いられるものである。部品一式は、ヒートシンク44と電子デバイスとの間の熱伝導率を改善するための、電子デバイスに熱的に結合されるように適応された１つ以上のヒートシンク、及びヒートシンク44に取り付けられるように適応された少なくとも１つの熱接合材46を含む。熱接合材46は、当該物質46の表面51の周縁部のみに接着層50を有する。
【００２３】
ヒートシンク44及び熱接合材46に代わりの部材が用いられてもよい。材料の選択は、関連する熱伝導に対する考慮、及び電子デバイス製造に付随するコストに依存することになる。
【００２４】
上述のキットを用いて電子組立体を組み立てることにより、様々な工業規格の集積回路パッケージを含む電子組立体が、ただ1つのキットから組み立てられることになる。
電子組立体は、利用可能なスペース及び特有の熱的状況に基づき、適切な部品を選択することによって組み立てられる。
【００２５】
図７は、少なくとも１つの電子組立体、例えば図３に示された電子組立体40等、を組み込む電子システム70のブロック図である。電子システム70は、電子システム70の様々な部品を共に電気的に結合するシステムバス72を含むコンピュータシステムとし得る。システムバス72は単一のバスでもよいし、任意のバスの組み合わせでもよい。
【００２６】
電子組立体40はシステムバス72に結合されており、如何なる回路、又は回路の組み合わせを含んでもよい。一実施形態では、電子組立体40は任意の型のプロセッサ76を含む。本記載では、プロセッサは任意の型の回路を意味する。例えば、これらには限定されないが、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、グラフィックプロセッサ又はデジタル信号プロセッサ等である。
【００２７】
電子組立体40に含まれ得るその他の型の回路には、例えば移動電話、ポケットベル、可搬式コンピュータ、送受信無線機及び同様の電子システム等の無線デバイスに用いる通信回路77等の、カスタム回路又は特定用途向け集積回路がある。
【００２８】
また、電子システム70は外部メモリー80を有し、外部メモリー80は特定用途に適した１つ以上のメモリー素子、例えば、随時書き込み読み出しが可能なメモリー（ＲＡＭ）の形態のメインメモリー82、１つ以上のハードドライブ84、及び／又はフロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）及びデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等の１つ以上の取り外し可能媒体86を取り扱う駆動装置を含む。
【００２９】
電子システム70はまた、表示装置88、スピーカー89、並びに、例えば、キーボード、マウス、トラックボール、ゲームコントローラ、マイク、音声認識装置、又は電子システム70に情報を入力するその他任意の装置等のコントローラ90を含む。
【００３０】
ここで示されるように、本発明は多数の異なる実施形態で実施され得る。これらには、電子パッケージ、電子システム、コンピュータシステム、電子パッケージの１つ以上の製造方法、及びパッケージを含む電子組立体の１つ以上の製造方法が含まれる。素子、材料、形状、寸法、及び一連の手順は全て、特定の実装要求に適応するように変更され得る。
【００３１】
図１乃至７は単に具象的なものであり縮尺通りには描かれていない。ある特定の比率が、特に接着層51、62に関して、誇張される一方でその他が最小化されている場合がある。
【００３２】
上述のヒートシンク組立体、部品一式、及び方法は、熱を多く発生する電子デバイスに対して広く適用される熱的解法を提供するものである。この広い適用性は、電子組立体の部品を冷却するための費用効率が高い選択肢を熱技術者に提供する。上記記載により、その他多くの実施形態が当業者に明らかなところである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来のヒートシンク組立体を例示する概略側面図である。
【図２】従来の他のヒートシンク組立体を例示する図１と同様の概略側面図である。
【図３】本発明を包含する電子組立体の一実施形態を例示する概略側面図である。
【図４】図３に示される電子組立体における熱接合材を例示する上面図である。
【図５】他の形態の熱接合材を例示する図４と同様の上面図である。
【図６】本発明を包含する電子組立体の他の実施形態を例示する図３と同様の概略側面図である。
【図７】本発明の実施形態に従った少なくとも１つの電子組立体を組み込んだ電子システムのブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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