(57)【要約】【課題】  集積回路ダイの露出部分を具備するタイプの集積回路から効率的に熱を除去する技術を提供する。【解決手段】  本発明によれば、蓋を、集積回路ダイの露出表面を具備する集積回路と接触して配置させ且つそれに取付けることが可能である。該蓋は、それが集積回路と接触して配置される場合に、集積回路ダイの露出表面と蓋の一表面との間にキャビティを形成する部分を具備している。該蓋は、又、キャビティ内に流体を輸送する第一流体導管とキャビティから流体を輸送する第二流体導管とを形成する部分を具備している。集積回路ダイからの熱は直接的な対流により流体によって吸収され且つ該流体がキャビティから除去される場合に集積回路から除去される。【選択図】      図１
2004297069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露出表面を具備する集積回路ダイを有するタイプの集積回路を冷却する装置において、
前記集積回路と接触して配置させることが可能な蓋を有しており、前記蓋が前記集積回路と接触して配置される場合に前記集積回路ダイの前記露出表面と前記蓋の表面との間にキャビティを形成する部分を前記蓋が具備しており、
前記蓋は、前記集積回路外部の位置から前記キャビティ内へ流体を輸送するための第一流体導管を前記蓋内に形成する部分を有しており、
前記蓋は、前記流体が前記集積回路ダイからの熱を吸収した後に、前記集積回路外部の位置へ前記キャビティから前記流体を輸送するための第二流体導管を前記蓋内に形成する部分を有している、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１において、前記流体が前記第一及び第二流体導管を介してのみ前記キャビティへアクセスを有するように前記キャビティを封止する接着剤で前記蓋が前記集積回路へ取付けられていることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１において、前記流体が前記第一及び第二流体導管を介してのみ前記キャビティのアクセスを有するように前記キャビティを封止するＯリング及び少なくとも１個の機械的コネクタで前記蓋が前記集積回路へ取付けられていることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１において、前記蓋が、前記蓋の内部表面上における少なくとも１個の羽根及び前記蓋の外部表面上の少なくとも１個の冷却フィンのうちの１つを有していることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１において、前記流体がガス及び液体のうちの１つを有していることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１において、前記流体の化学的作用から前記集積回路ダイを保護するために前記集積回路ダイが化学的に不活性な無機パッシベ−ション層及び有機コーティングのうちの１つで被覆されていることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１において、前記蓋が熱伝導性物質から構成されていることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７において、前記熱伝導性物質が金属、ポリマー、セラミックのうちの１つを有していることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１において、前記第一流体導管及び前記第二流体導管が前記蓋内において横方向に配置されていることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１において、前記第一流体導管及び前記第二流体導管が前記蓋内において垂直方向に配設されていることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１において、前記蓋が前記蓋の内部表面上に少なくとも１個の羽根及び前記蓋の外部表面上に少なくとも１個の冷却フィンを有しており、前記少なくとも１個の羽根及び前記少なくとも１個のフィンが、両方共、前記蓋を貫通する熱伝導性物質からなる単一部品から形成されていることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項４において、前記蓋の前記内部表面上の前記少なくとも１個の羽根が前記蓋の一体的な一部として形成されていることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項４において、前記蓋の前記外部表面上の前記少なくとも１個のフィンが前記蓋の一体的な一部として形成されていることを特徴とする装置。
【請求項１４】
露出表面を具備する集積回路ダイを有するタイプの集積回路を冷却する装置において、
前記集積回路と接触して配置させることが可能な蓋を有しており、前記蓋は、前記蓋が前記集積回路と接触して配置される場合に前記集積回路ダイの前記露出表面と前記蓋の表面との間にキャビティを形成する部分を具備しており、
前記集積回路は前記集積回路外部の位置から前記キャビティ内へ流体を輸送するための第一流体導管を前記集積回路内に形成する部分を有しており、
前記集積回路は、前記流体が前記集積回路ダイから熱を吸収した後に前記集積回路外部の位置へ前記キャビティから前記流体を輸送するための第二流体導管を前記集積回路内に形成する部分を有している、
ことを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１４において、前記蓋が、前記蓋の内部表面上の少なくとも１個の羽根及び前記蓋の外部表面上の少なくとも１個の冷却フィンのうちの１つを有していることを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１４において、前記蓋が前記蓋の内部表面上の少なくとも１個の羽根及び前記蓋の外部表面上の少なくとも１個の冷却フィンを有しており、前記少なくとも１個の羽根及び前記少なくとも１個のフィンの両方が前記蓋を貫通する熱伝導性物質からなる単一部品から形成されていることを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１５において、前記蓋の前記内部表面上の前記少なくとも１個の羽根が前記蓋の一体的な一部として形成されていることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１５において、前記蓋の前記外部表面上の前記少なくとも１個のフィンが前記蓋の一体的な一部として形成されていることを特徴とする装置。
【請求項１９】
露出表面を具備する集積回路ダイを有するタイプの集積回路を冷却する装置において、
前記集積回路と接触して配置させることが可能な蓋を有しており、前記蓋は、前記蓋が前記集積回路と接触して配置される場合に前記集積回路ダイの前記露出表面と前記蓋の表面との間にキャビティを形成する部分を具備しており、
前記蓋は前記キャビティ内へ及び前記キャビティから流体を輸送するための少なくとも１個の第一流体導管を前記蓋内に形成する部分を有しており、
前記集積回路は、前記キャビティ内へ又は前記キャビティから前記流体を輸送するための少なくとも１個の第二流体導管を前記集積回路内に形成する部分を有している、
ことを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１９において、前記蓋内の前記少なくとも１個の第一流体導管が前記キャビティ外部の位置から前記キャビティ内へ前記流体を輸送し、
前記集積回路における前記少なくとも１個の第二流体導管が、前記流体が前記集積回路ダイから熱を吸収した後に、前記流体を前記キャビティから前記キャビティ外部の位置へ輸送する、
ことを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項１９において、前記集積回路における前記少なくとも１個の第二流体導管が前記キャビティ外部の位置から前記キャビティ内へ前記流体を輸送し、
前記蓋における前記少なくとも１個の第一流体導管が、前記流体が前記集積回路ダイから熱を吸収した後に、前記キャビティから前記キャビティ外部の位置へ前記流体を輸送する、
ことを特徴とする装置。
【請求項２２】
露出表面を具備する集積回路ダイを有するタイプの集積回路を冷却する装置において、
前記集積回路と接触して配置させることが可能な蓋を有しており、前記蓋は、前記蓋が前記集積回路と接触して配置される場合に前記集積回路ダイの前記露出表面と前記蓋の表面との間にキャビティを形成する部分を具備しており、前記蓋は、前記キャビティへのアクセスを与える流体導管の第一部分を前記蓋内に形成する部分を有しており、
前記集積回路は、前記キャビティへのアクセスを与える前記流体導管の第二部分を前記集積回路内に形成する部分を有しており、
前記蓋内の前記流体導管の前記第一部分及び前記集積回路における前記第一導管の前記第二部分が、前記蓋が前記集積回路と接触している場合に前記キャビティへのアクセスを与える前記流体導管を形成する、
ことを特徴とする装置。
【請求項２３】
露出表面を具備する集積回路ダイを有するタイプの集積回路を冷却する方法において、
前記集積回路と接触して蓋を配置して前記蓋の内部表面と前記集積回路ダイの前記露出表面との間にキャビティを形成し、
前記集積回路外部の位置から前記蓋内の第一流体導管を介して前記キャビティ内へ流体を輸送し、
前記集積回路ダイから前記流体内へ熱を吸収させ、
前記流体が前記集積回路ダイから熱を吸収した後に、前記集積回路外部の位置へ前記蓋内の第二流体導管を介して前記キャビティから前記流体を輸送させる、
上記各ステップを有していることを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２３において、更に、
前記蓋の前記内部表面へ取付けた少なくとも１個の羽根で前記集積回路ダイにわたって前記流体の流れを指向させる、
ステップを有していることを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２３において、更に、
前記集積回路ダイから前記蓋内へ熱を吸収し、
前記蓋の外部表面へ取付けられている少なくとも１個の冷却フィンを介して前記集積回路外部の大気雰囲気内へ前記蓋から熱を吸収させる、
上記各ステップを有していることを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２３において、更に、
前記流体の化学的作用から前記集積回路ダイを保護するために有機コーティングで前記集積回路ダイを被覆する、
ステップを有していることを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２３において、更に、
前記集積回路ダイから前記蓋を貫通する熱伝導性物質からなる部品内へ熱を吸収させ、前記熱導電性物質からなる部品は前記蓋の内部表面上に少なくとも１個の羽根及び前記蓋の外部表面上に少なくとも１個の冷却フィンを有しており、
前記少なくとも１個の冷却フィンを介して前記集積回路外部の大気雰囲気内へ熱を吸収させる、
上記各ステップを有していることを特徴とする方法。
【請求項２８】
露出表面を具備する集積回路ダイを有するタイプの集積回路を冷却する方法において、
前記集積回路と接触して蓋を配置させて前記集積回路ダイの前記露出表面と前記蓋の表面との間にキャビティを形成し、
前記キャビティ内へ又はそれから流体を輸送するために少なくとも１個の第一流体導管を前記蓋内に設け、
前記キャビティ内へ又はそれから前記流体を輸送するために少なくとも１個の第二流体導管を前記集積回路内に設ける、
上記各ステップを有していることを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２８において、更に、
前記集積回路外部の位置から前記蓋内の前記少なくとも１個の第一流体導管を介して前記キャビティ内へ前記流体を輸送し、
前記集積回路ダイから前記流体内へ熱を吸収させ、
前記流体が前記集積回路ダイから熱を吸収した後に前記集積回路外部の位置へ前記集積回路における前記少なくとも１個の第二流体導管を介して前記キャビティから前記流体を輸送させる、
上記各ステップを有していることを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２８において、更に、
前記集積回路外部の位置から前記集積回路における前記少なくとも１個の第二流体導管を介して前記キャビティ内へ前記流体を輸送し、
前記集積回路ダイから前記流体内へ熱を吸収させ、
前記流体が前記集積回路ダイから熱を吸収した後に、前記蓋における前記少なくとも１個の第一流体導管を介して前記キャビティから前記集積回路外部の位置へ前記流体を輸送させる、
上記各ステップを有していることを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項２８において、更に、
前記蓋を貫通する熱伝導性物質からなる部品内へ前記集積回路ダイから熱を吸収させ、前記熱伝導性物質からなる部品は前記蓋の内部表面上に少なくとも１個の羽根及び前記蓋の外部表面上に少なくとも１個の冷却フィンを有しており、
前記少なくとも１個の冷却フィンを介して前記集積回路外部の大気雰囲気内へ熱を吸収させる、
上記各ステップを有していることを特徴とする方法。
【請求項３２】
露出表面を具備する集積回路ダイを有するタイプの集積回路を冷却する方法において、
前記集積回路と接触して蓋を配置させて前記集積回路ダイの前記露出表面と前記蓋の表面との間にキャビティを形成し、
前記集積回路外部の位置から前記集積回路内へ第一流体導管を介して前記キャビティ内へ流体を輸送し、
前記集積回路ダイから前記流体内へ熱を吸収させ、
前記流体が前記集積回路ダイから熱を吸収した後に、前記集積回路における第二流体導管を介して前記キャビティから前記流体を前記集積回路外部の位置へ輸送する、
上記各ステップを有していることを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項３２において、前記キャビティ内へ又はそれから流体を輸送するために前記蓋内に少なくとも１個の第一流体導管を設ける場合に、
前記蓋内に前記キャビティへのアクセスを与える前記第一流体導管の第一部分を形成し、
前記集積回路内に前記キャビティへのアクセスを与える前記第一流体導管の第二部分を形成し、
前記蓋における前記第一流体導管の前記第一部分及び前記集積回路における前記第一流体導管の前記第二部分が、前記蓋が前記集積回路と接触している場合に、前記キャビティへのアクセスを与える前記第一流体導管を形成する、
ことを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項３２において、前記キャビティ内へ又はそれから流体を輸送するために少なくとも１個の第二流体導管を前記集積回路内に設ける場合に、
前記集積回路内に前記キャビティへのアクセスを与える前記第二流体導管の第一部分を形成し、
前記蓋内に前記キャビティへのアクセスを与える前記第二流体導管の第二部分を形成し、
前記集積回路における前記第二流体導管の前記第一部分及び前記蓋における前記第二流体導管の前記第二部分が、前記蓋が前記集積回路と接触している場合に、前記キャビティへのアクセスを与える前記第二流体導管を形成する、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大略、集積回路に関するものであって、更に詳細には、集積回路から効率的に熱を抽出するシステム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
集積回路の動作が熱を発生することは公知である。多くの適用例において、集積回路の動作によってかなりの量の熱が発生される場合がある。ある場合には、集積回路の動作からの熱が対流を介して周囲の大気雰囲気内へ散逸される場合がある。その他の場合においては、集積回路によって発生され除去されるべき熱の量は外部冷却メカニズムを使用することを必要とする場合がある。外部冷却メカニズムの１つの例は、熱を持ち去るために集積回路にわたって冷却空気を吹きつけるファンである。
【０００３】
ある場合においては、集積回路によって発生される熱の量が、発生された熱を散逸させるために比較的大量の冷却を必要とする場合がある。例えば、ハイパワー適用例における集積回路の持続型動作は、集積回路が適切に機能するために、増加されたレベルの冷却を必要とする場合がある。従って、集積回路が動作している間に集積回路を冷却するために効率的な熱除去処理に対する必要性が存在している。
【０００４】
集積回路パッケージングモールディング技術が開発されており、その場合に、モールディングプロセスが完了した後に集積回路ダイの一部が露出されたままとなる。発明者Ｋａｌｄｅｎｂｅｒｇの米国特許第５，８９７，３３８号は、集積回路ダイの一部が露出されたままとなる集積回路を製造する方法を記載している。
【０００５】
集積回路ダイは、電流が流れ且つ熱を発生する集積回路の活性区域である。従って、集積回路が動作している間に集積回路ダイから熱を除去するための効率的なシステムが当該技術分野において必要とされている。特に、集積回路ダイの露出部分を具備するタイプの集積回路から熱を効率的に除去することが可能な装置及び方法に対する必要性が存在している。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，８９７，３３８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の主要な目的とするところは、集積回路ダイの露出部分を具備するタイプの集積回路から効率的に熱を除去する装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１実施例においては、本装置が、集積回路ダイの露出表面を具備する集積回路と接触して配置させ且つそれに取付けることが可能な蓋を有している。該蓋は、それが集積回路と接触して配置される場合に、集積回路ダイの露出表面と該蓋の一表面との間にキャビティを形成する部分を具備している。該蓋は、又、集積回路外部の位置から該キャビティ内に流体を輸送するための第一流体導管を該蓋内に形成する部分を具備している。該流体はガス又は液体とすることが可能である。該蓋は、又、該キャビティからの流体を集積回路外部の位置へ輸送するための第二流体導管を該蓋内に形成する部分を具備している。
【０００９】
流体は第一流体導管を介して該キャビティ内へ導入される。次いで該流体は集積回路ダイから熱を吸収する。次いで、加熱された流体は第二流体導管を介して該キャビティから除去される。このようにして、集積回路ダイから熱が効率的に除去される。該流体は、集積回路外部の位置において該流体内の熱が除去された後に、該キャビティへリサイクルさせることが可能である。
【００１０】
露出表面を具備する集積回路ダイを具備するタイプの集積回路を冷却する効率的なシステム及び方法を提供することが本発明の１つの目的である。
【００１１】
集積回路へ取付けることが可能な蓋であって、それを集積回路パッケージへ取付ける場合に集積回路の集積回路ダイに関してキャビティを形成する部分を有している蓋を提供することも本発明の目的である。
【００１２】
本発明の更に別の目的とするところは、集積回路へ取付けることが可能な蓋であって、それが集積回路へ取付けられる場合に集積回路の集積回路ダイに関して形成されるキャビティへのアクセスを有している第一流体導管及び第二流体導管を形成する部分を有している蓋を提供することである。
【００１３】
本発明の別の目的とするところは、集積回路における集積回路ダイの直接的な対流冷却を与えるための効率的なシステム及び方法を提供することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本明細書において本発明の原理について説明するために使用する図１乃至１１及び種々の実施例は単に例示的なものであって本発明の技術的範囲を制限するような態様で解釈されるべきものではない。当業者によって理解されるように、本発明の原理は、任意の適宜構成した集積回路において実現することが可能である。
【００１５】
図１は例示的な集積回路１００の断面図を示している。集積回路１００は基板１１０、集積回路ダイ１２０、保護物質１３０、保護物質１４０を有している。保護物質１３０は集積回路ダイ１２０の第一端部を被覆しており且つ保護物質１４０は集積回路ダイ１２０の第二端部を被覆している。電気的リード（不図示）が集積回路ダイ１２０を基板１１０上に位置されている金属層（不図示）へ接続させる。集積回路ダイ１２０は保護物質１３０によって又は保護物質１４０によって被覆されることのない露出表面１５０を具備している。
【００１６】
保護物質１３０及び保護物質１４０はモールドしたプラスチック物質を有することが可能である。集積回路ダイ１２０の周りに保護パッケージを形成するためのプラスチックモールディング技術は当該技術分野において公知である。「集積回路」という用語及び「集積回路パッケージ」という用語は、時折、基板１１０、集積回路ダイ１５０、保護物質１３０、保護物質１４０、電気的リード（不図示）、基板１１０上に位置されている金属層（不図示）の結合した組立体のことを意味するために使用される。
【００１７】
図１は、又、集積回路１００上にフィットすべく適合されている蓋２００の断面図を示している。蓋２００は内部表面２１０と外部表面２２０とを具備している。蓋２００は、集積回路１００の保護物質１４０上にフィットすべく適合されている内部表面２１０とほぼ平行な肩部２３０を形成する部分を具備している。蓋２００は、又、集積回路１００の保護物質１３０上にフィットすべく適合されている内部表面２１０とほぼ平行な肩部２４０を形成する部分を具備している。
【００１８】
蓋２００が集積回路１００上に嵌め合わされると、蓋２００の内部表面２１０と集積回路ダイ１２０の露出表面１５０とがキャビティ３００を形成する。図１に示されるように、キャビティ３００の端部は保護物質１３０及び保護物質１４０によって取り囲まれる。保護物質１３０上に配置されている接着剤層１６０が肩部２４０に対して着座している。同様に、保護物質１４０上に配置されている接着剤層１７０が肩部２３０に対して着座している。接着剤層１６０及び接着剤層１７０は、蓋２００が集積回路１００上に配置される場合に、キャビティ３００を大気雰囲気から封止する。
【００１９】
図１は集積回路１００及び蓋２００の断面を示している。理解されるように、キャビティ３００は断面方向と平行な２つの付加的な側部上において取り囲まれている（図１においては不図示）。理解されるように、キャビティ３００もこれら２つの付加的な側部上において大気雰囲気から封止されている。このことは、図４を参照してより良く理解することが可能である。
【００２０】
本発明の好適実施例においては、蓋２００は、蓋２００を貫通する第一流体導管２５０及び第二導管流体２７０を画定する部分を具備して形成されている。第一流体導管２５０は流体導管コネクタ２６０へ接続しており且つ第二流体導管２７０は流体導管コネクタ２８０へ接続している。流体導管コネクタ２６０は流体供給源（不図示）又は、流体シンク（不図示）へ接続させることが可能である。同様に、流体導管コネクタ２８０は流体供給源（不図示）又は流体シンク（不図示）へ接続させることが可能である。
【００２１】
図１に示したように、第一流体導管２５０及び第二流体導管２７０はキャビティ３００へのアクセスを有している。従って、流体導管コネクタ２６０を介し、第一流体導管２５０を介し、キャビティ３００を介し、第二流体導管２７０を介し、流体導管コネクタ２８０を介して流体供給源（不図示）から流体シンク（不図示）へ流体を輸送させることが可能である。上述した流体の流れ方向を逆にすることも可能である。即ち、流体導管コネクタ２８０を介し、第二流体導管２７０を介し、キャビティ３００を介し、第一流体導管２５０を介し、流体導管コネクタ２６０を介して流体供給源（不図示）から流体シンク（不図示）へ流体を輸送させることも可能である。
【００２２】
図２は、流体が第一流体導管２５０を介し、キャビティ３００を介し、第二流体導管２７０を介して輸送させる場合を例示している。流体がキャビティ３００を介して通過する場合に、集積回路ダイ１２０によって発生される熱が流体内に通過する。即ち、流体が集積回路ダイ１２０の露出表面１５０から直接的対流によって熱を吸収する。この熱の伝達は平行に並んだ矢印として図２に示してある。
【００２３】
該流体が第二流体導管２７０及び流体導管コネクタ２８０を介してキャビティ３００から流体シンク（不図示）へ熱を除去させる。キャビティ３００からの流体における熱は、集積回路１００と蓋２００の結合体外部の位置（不図示）におけるその後の冷却により除去することが可能である。次いで、冷却された流体は流体導管コネクタ２６０へ戻され且つ第一流体導管２５０を介してキャビティ３００へ通過させて再度集積回路ダイ１２０から熱を除去するためにキャビティ３００内において再使用することが可能である。
【００２４】
図面に示した本発明の好適実施例においては、第一流体導管２５０及び第二流体導管２７０は円形断面を有する円筒形状の導管である。然しながら、本発明は円筒形状の導管に制限されるものではなく、且つ該導管は正方形断面、矩形断面、楕円断面、不規則断面、又はその他の幾何学的形状の断面を有することが可能である。該導管の長さ部分は曲線形状を有することが可能であり又は任意の不規則的な形状を有することが可能である。
【００２５】
本発明は、冷却流体が集積回路ダイ１２０の露出表面１５０と直接的に接触することを可能とさせることにより集積回路１００の活性区域（即ち、集積回路ダイ１２０）の直接的対流冷却を可能とさせる。冷却用の流体はガス又は液体のいずれかとすることが可能である。集積回路ダイ１２０の露出表面１５０は１つ又はそれ以上の化学的に不活性な無機パッシベーション層によって流体の化学的作用から保護することが可能である。一方、集積回路ダイ１２０を該流体の化学的作用から保護するために露出表面１５０を有機コーティングで被覆することが可能である。該有機コーティングは化学的に不活性な無機パッシベーション層を置換させるか又は補充することが可能である。
【００２６】
「集積回路」という用語及び「集積回路パッケージ」という用語は、又、蓋２００、基板１１０、集積回路ダイ１５０、保護物質１３０、保護物質１４０、電気的リード（不図示）、基板１１０上に位置されている金属層（不図示）の結合した組立体のことを意味するために使用する場合がある。
【００２７】
集積回路においては、保護物質１３０及び保護物質１４０が集積回路ダイ１２０との電気的接続を形成する電気的リードを包囲し且つ保護する。本発明においては、保護物質１３０及び保護物質１４０は、電気的リードを冷却流体の何等かの有害な影響から保護する。保護物質１３０及び保護物質１４０は３つの態様で電気的リードを保護する。第一に、電気的リードは、冷却流体において存在する場合のある乱流運動の影響から機械的に保護される。第二に、電気的リードは、冷却流体に存在する場合のある導電性特性から電気的に保護される。第三に、電気的リードは、冷却流体中に存在することのある化学物質又は汚染物の化学的作用から化学的に保護される。
【００２８】
キャビティ３００から熱を除去するための付加的なメカニズムは、キャビティ３００における流体から蓋２００への対流熱伝達である。蓋２００がキャビティ３００内の流体から熱を受取る場合に、蓋２００はその熱を外部表面２２０を介して大気雰囲気へ伝達させる。キャビティ３００から熱を除去するためのこの付加的なメカニズムは、熱伝導性物質から構成されている蓋２００を使用することにより向上させることが可能である。熱伝導性物質は、金属、ポリマー、セラミック、又はその他の同様の熱伝導性物質を包含することが可能である。
【００２９】
図３は本発明の第一変形実施例の断面図を示しており、その場合に、集積回路１００の保護物質１３０及び保護物質１４０は、Ｏリング３１０を受取るべく適合されている部分を具備している。Ｏリング３１０は蓋２００と集積回路１００の保護物質１３０及び保護物質１４０との間の接合部を封止することが可能である。Ｏリング３１０は、蓋２００が集積回路１００上に配置される場合に、キャビティ３００を大気雰囲気から封止する。この本発明の第一変形実施例においては、蓋２００は１個又はそれ以上の機械的コネクタ（不図示）で集積回路１００へ取付けることが可能である。該機械的コネクタは、ネジ、支柱、クリップ、又はその他の同様な機械的な装置とすることが可能である。
【００３０】
図４は、図２に示した集積回路１００及び蓋２００の平面図を示している。図４は、蓋２００内における第一流体導管２５０の例示的な位置及び第二流体導管２７０の例示的な位置を示している。図４における正方形でハッチングした区域は、キャビティ３００の底部における集積回路ダイ１２０の露出表面１５０を表わしている。
【００３１】
図５は本発明の第二変形実施例の断面図を示しており、その場合に、第一流体導管２５０及び第二流体導管２７０が蓋２００内に垂直方向に配設されている。図１−４に示した第一流体導管２５０及び第二流体導管２７０は蓋２００内において横方向即ち水平方向に配設されていた。図５に示した構造は、第一流体導管２５０と第二流体導管２７０とが複数個の方向に配設させることが可能であることを示している。
【００３２】
図５は、又、本発明の３番目の変形実施例の断面図を示しており、その場合に、第一流体導管２５０が集積回路１００の保護物質１３０内に位置されており且つ第二流体導管２７０が集積回路１００の保護物質１４０内に位置されている。この実施例においては、流体が保護物質１３０を貫通する第一流体導管２５０を介してキャビティ３００へ導入される。該流体は保護物質１４０を貫通する第二流体導管２７０を介してキャビティ３００から除去される。この実施例においては、蓋２００は中実であり且つ蓋２００を貫通する導管は存在しない。
【００３３】
図５における保護物質１４０を貫通する第二流体導管２７０を蓋２００を貫通する第二流体導管２７０で置換させることが可能である。即ち、流体を保護物質１４０を貫通する第一流体導管を介してキャビティ３００へ導入させ且つ蓋２００を貫通する第二流体導管を介して除去することが可能である。
【００３４】
同様に、図５における保護物質１３０を貫通する第一流体導管２５０を蓋２００を貫通する第一流体導管２５０で置換させることが可能である。即ち、流体を蓋２００を貫通する第一流体導管を介してキャビティ３００へ導入させ且つ保護物質１４０を貫通する第二流体導管を介して除去することが可能である。その他の構成とすることも可能である。
【００３５】
図６は本発明の４番目の変形実施例の断面図を示しており、その場合には、蓋２００の内部表面２１０が、複数個の羽根６１０，６２０，６３０を画定する部分を具備している。流体の流れが集積回路ダイ１２０の露出表面１５０を完全にカバーすることを確保するために、キャビティ３００を介しての流体の流れを指向付けさせるために羽根６１０，６２０，６３０を使用することが可能である。本発明の１実施例においては、羽根６１０，６２０，６３０は、露出表面１５０の全てにわたって流体の流れの主要な部分を偏向させるためにキャビティ３００内へ充分遠くに延在している。３個の羽根が１例として示されている。３個を超える羽根又は３個より少ない数の羽根を使用することも可能である。
【００３６】
図６は、更に、蓋２００の外部表面２２０が複数個の冷却フィン６４０，６５０，６６０，６７０を画定する部分を具備していることを示している。冷却フィン６４０，６５０，６６０，６７０は蓋２００から大気雰囲気へ熱を伝達させる。１例として４個の冷却フィンが示されている。４個を超える数の冷却フィン又は４個より少ない数の冷却フィンを使用することも可能である。
【００３７】
図７は本発明の５番目の変形実施例の断面図を示しており、この場合には、蓋７００は流体導管２５０の第一部分７１０を画定する部分を具備して形成されており、且つ集積回路１００の保護物質１３０は流体導管２５０の第二部分７２０を画定する部分を具備して形成されている。流体導管２５０は、蓋７００が集積回路１００と接触している場合に、蓋７００と集積回路１００の保護物質１３０との間に形成されている。即ち、流体導管２５０の半分は蓋７００の部分によって形成されており且つ流体導管２５０の半分は保護物質１３０の部分によって形成されている。流体導管２５０は円形断面を具備する円筒形状の導管として図７に示されている。然しながら、前述した如く、本発明は円筒形状の導管に制限されるものではない。図７における流体導管２５０は、又、その他の形状を有するように形成することも可能である。
【００３８】
図８は蓋２００の変形実施例を示しており、この場合には、蓋２００の上部表面２２０を貫通するフィン８１０及び蓋２００の底部表面２１０を貫通する羽根８７０が、両方共、熱伝導性物質からなる１個の部分８４０から形成されている。複数個のフィン／羽根の結合体を蓋２００に使用することも可能である。図８は、フィン８１０と羽根８７０とを有する第一部品８４０、フィン８２０と羽根８８０とを有する第二部品８５０、フィン８３０と羽根８９０とを有する第三部品８６０を具備する蓋２００を示している。３個の部品８４０，８５０，８６０を使用する場合を１例として示してある。理解されるように、３個を超える部品又は３個より少ない数の部品を使用することも可能である。図８に示した構成は、キャビティ３００内の流体から大気雰囲気内への伝熱用の直接的経路を与えることによりキャビティ３００からの付加的な熱の除去を最大とさせている。例えば、熱は、キャビティ３００内の流体から部品８４０の羽根８７０内へ、部品８４０の本体を介して、部品８４０のフィン８１０を介して、大気雰囲気内へ伝達される。
【００３９】
図９は蓋２００の変形実施例を示しており、この場合には、蓋２００の上部表面２２０から延在するフィン９１０，９２０，９３０及び蓋２００の底部表面２１０から延在する羽根９７０，９８０，９９０が蓋２００の一体的な一部として製造されている。熱の流れのプロセスは図８に示した蓋２００に対して説明したものと同一である。理解されるようにフィン９１０，９２０，９３０又は羽根９７０，９８０，９９０のいずれか一方（又は両方）を蓋２００の一部として製造することが可能である。フィン及び羽根を別々に製造し且つ蓋２００に取付けた場合については図６を参照して前に説明した。
【００４０】
図１０は本発明方法の好適実施例の動作を示したフローチャートである。図１０に示した方法ステップは参照番号１０００として集約的に示してある。
【００４１】
第一ステップにおいて、集積回路ダイ１２０の露出表面１５０を具備するタイプの集積回路１００が設けられる（ステップ１０１０）。第二ステップにおいて、蓋２００が設けられ、蓋２００は、それが集積回路１００と接触して配置される場合に、集積回路ダイ１２０に関してキャビティ３００を画定する部分を具備している。前述したように、蓋２００は、又、キャビティ３００へ蓋２００を貫通する第一流体導管２５０及び第二流体導管２７０を形成する部分を具備している（ステップ１０２０）。
【００４２】
次いで、蓋２００を集積回路１００と接触させ且つそれに取付けて配置させキャビティ３００を形成する（ステップ１０３０）。次いで、第一流体導管２５０を介してキャビティ３００内へ流体を輸送させる（ステップ１０４０）。次いで、集積回路ダイ１２０からの熱をキャビティ３００内の流体へ吸収させる（ステップ１０５０）。次いで、第二流体導管２７０を介して流体をキャビティ３００から外部へ輸送させる（ステップ１０６０）。
【００４３】
本発明を基板型集積回路パッケージを参照して説明した。本発明は特定の型の集積回路パッケージの場合に使用することに制限されるものではない。本発明はボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）型の集積回路パッケージ、リード型集積回路パッケージ、又は、一般的に、任意のタイプのモールドした集積回路パッケージと共に使用することが可能である。
【００４４】
図１１はリード型集積回路パッケージを有する集積回路１１００に関連して使用される図６に示したような本発明の蓋２００の変形実施例を示している。集積回路１１００は、保護物質１３０、保護物質１４０、集積回路ダイ、リードフレーム１１２０、リードフレーム１１２０を包囲する保護物質１１５０を有している。蓋２００の使用及び集積回路１１００を冷却するために冷却用流体を使用することは集積回路１００に関して前述したことと同じである。
【００４５】
以上、本発明の具体的実施の態様について詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ制限されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱することなしに種々の変形が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の原理に基づいて蓋が集積回路と接触して配置されている場合に蓋が蓋の表面と集積回路の露出表面との間にキャビティを形成する部分を具備しており第一及び第二流体導管を有する蓋及び露出表面を具備する集積回路ダイを有する集積回路の断面図。
【図２】第一及び第二流体導管を有する蓋が集積回路と接触して配置されて蓋の表面と集積回路ダイの露出表面との間にキャビティを形成しており且つ流体が蓋の第一流体導管を介して、キャビティを介して、蓋の第二流体導管を介して通過される図１に示した集積回路の断面図。
【図３】蓋が集積回路と接触して配置される場合に蓋と集積回路との間の接合部を封止するためにＯリングを受取るべく適合されている部分を集積回路が具備する本発明の第一変形実施例の断面図。
【図４】蓋内の第一及び第二流体導管の位置及び集積回路ダイの露出表面に関する第一及び第二流体導管の配置を例示した図２に示した蓋及び集積回路の平面図。
【図５】第一及び第二流体導管が蓋内に垂直方向に配置されている本発明の第二変形実施例及び第一及び第二流体導管が集積回路の一部の中に位置されている本発明の第三変形実施例の断面図。
【図６】蓋の内部表面がキャビティを介して流体の流れを指向させる複数個の羽根を画定する部分を具備しており且つ蓋の外部表面が蓋から大気へ熱を伝達させる複数個の冷却フィンを画定する部分を具備している本発明の第四変形実施例の断面図。
【図７】蓋が集積回路と接触して場合に蓋と集積回路との間に第一流体導管が形成されるように第一流体導管の第一部分を画定する部分を具備して蓋が形成されており且つ第一流体導管の第二部分を画定する部分を具備して集積回路が形成されている本発明の第五変形実施例の断面図。
【図８】蓋の上部表面を貫通するフィン及び蓋の底部表面を貫通する羽根が両方共熱伝導性物質からなる単一部品から形成されている蓋の変形実施例を示した概略図。
【図９】蓋の上部表面から延在するフィン及び蓋の底部表面から延在する羽根が蓋の一体的な部分として製造されている蓋の変形実施例を示した概略図。
【図１０】本発明方法の１実施例の動作を示したフローチャート。
【図１１】リード型集積回路パッケージを有する集積回路に関連して使用される本発明の変形実施例を示した概略図。
【符号の説明】
【００４７】
１００  集積回路
１１０  基板
１２０  集積回路ダイ
１３０  保護物質
１４０  保護物質
１５０  露出表面
１６０，１７０  接着剤層
２００  蓋
２１０  内部表面
２２０  外部表面
２３０，２４０  肩部
３００  キャビティ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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