(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面アレイ内で基板に結合された１次デバイスおよび少なくとも１つの２次デバイスと、
前記１次デバイス上に配置され、前記少なくとも１つの２次デバイスに対応するエリアの上に開口部を有する第１のパッシブ熱交換器と、
前記少なくとも１つの２次デバイス上かつ前記開口部内に配置され、前記開口部よりも小さい寸法を有する第２のパッシブ熱交換器と、
前記第１のパッシブ熱交換器に対して前記１次デバイスの方向に力を加えるように作用可能な少なくとも１つの第１のスプリングと、
前記第２のパッシブ熱交換器に対して前記２次デバイスの方向に力を加えるように作用可能な少なくとも１つの第２のスプリングと、を備える、装置。
【請求項２】
前記第１のパッシブ熱交換器および前記少なくとも１つの第２のパッシブ熱交換器のそれぞれは、ヒートシンクベースおよびフィン構造を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第２のスプリングは、第１のヒートシンクベースと少なくとも１つの第２のヒートシンクベースとの間に配置される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記基板上の前記１次デバイスの厚み寸法は、前記少なくとも１つの２次デバイスの厚み寸法と異なり、前記第２のスプリングは、前記第１のヒートシンクベースと前記少なくとも１つの第２のヒートシンクベースとの厚み差間の差に等しい距離圧縮されるように作用可能である、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
第１のヒートシンクベースは、前記１次デバイスに対応するエリアにおいて第１の厚みを有し、前記開口部に隣接するエリアにおいて、前記第１の厚みよりも小さい第２の厚みを有する、請求項２から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの第２のスプリングは、前記少なくとも１つの第２のパッシブ熱交換器の前記フィン構造の寸法を横切って配置される、請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記基板上の前記１次デバイスの厚み寸法は、前記少なくとも１つの２次デバイスの厚み寸法と異なり、前記第２のスプリングは、第２のヒートシンクベースを前記少なくとも１つの２次デバイスへ向けて変位させるように作用可能である、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記基板上の前記１次デバイスの前記厚み寸法は、前記少なくとも１つの２次デバイスの高さ寸法よりも大きい、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第２のパッシブ熱交換器の前記フィン構造の最上部を横切って形成された溝をさらに備え、
前記第２のスプリングは、前記溝に配置される、
請求項６から８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
複数の前記第２のパッシブ熱交換器が整列して設けられ、
前記第２のスプリングは、前記複数の第２のパッシブ熱交換器の前記溝に配置される、
請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１のパッシブ熱交換器の前記ヒートシンクベースは、前記ヒートシンクベースを前記１次デバイスに位置調整するように選択された厚みを有する、請求項２から１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
マルチチップパッケージ上に配置するために使用可能な寸法を有するパッシブ熱交換器を備え、前記パッシブ熱交換器は、
内部に開口部を有する第１のエリアを有する第１の部分と、
前記開口部内に配置され、前記開口部よりも小さい寸法を有する第２の部分と、
前記第２の部分に対して力を加えるように作用可能なスプリングと、を有する、装置。
【請求項１３】
前記パッシブ熱交換器の前記第１の部分および前記第２の部分のそれぞれは、ヒートシンクベースおよびフィン構造を備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記スプリングは、第１のヒートシンクベースと少なくとも１つの第２のヒートシンクベースとの間に配置される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記第１のヒートシンクベースの厚み寸法は、前記少なくとも１つの第２のヒートシンクベースの厚み寸法と異なる、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの第２のヒートシンクベースの前記厚み寸法は、前記第１のヒートシンクベースの前記厚み寸法よりも小さい、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
少なくとも１つの前記スプリングは、前記少なくとも１つの第２の部分の前記フィン構造の寸法を横切って配置される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１８】
前記第２の部分の前記フィン構造の最上部を横切って形成された溝をさらに備え、
前記スプリングは、前記溝に配置される、
請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
複数の前記第２の部分が整列して設けられ、
前記スプリングは、前記複数の第２の部分の前記溝に配置される、
請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記第１の部分の前記ヒートシンクベースは、前記ヒートシンクベースを、最も大きな発熱を含むマルチチップパッケージ内のデバイスに位置調整するように作用可能な厚みを有する、請求項１３から１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
マルチチップパッケージ上にパッシブ熱交換器を設置する段階であって、前記パッシブ熱交換器は、
１次デバイス上に配置される第１のエリアを有する第１の部分であって、少なくとも１つの２次デバイスに対応するエリアの上に少なくとも１つの開口部を有する第１の部分と、
前記少なくとも１つの開口部内に配置され、前記開口部よりも小さい寸法を有する第２の部分とを有する、段階と、
スプリングを撓ませて、前記パッシブ熱交換器の前記第２の部分に対して、前記少なくとも１つの２次デバイスの方向に力を加える段階と、
を含む方法。
【請求項２２】
前記パッシブ熱交換器の前記第１の部分および前記第２の部分のそれぞれは、ヒートシンクベースおよびフィン構造を備え、前記スプリングは、第１のヒートシンクベースと少なくとも１つの第２のヒートシンクベースとの間に配置される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記パッシブ熱交換器の前記第１の部分および前記第２の部分のそれぞれは、ヒートシンクベースおよびフィン構造を備え、前記スプリングは、前記パッシブ熱交換器の前記第２の部分の前記フィン構造の寸法を横切って配置される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２の部分の前記フィン構造の最上部を横切って形成された溝が設けられ、
前記スプリングは、前記溝に配置される、
請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
複数の前記第２の部分が整列して設けられ、
前記スプリングは、前記複数の第２の部分の前記溝に配置される、
請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記パッシブ熱交換器の前記第１の部分および前記第２の部分のそれぞれは、ヒートシンクベースおよびフィン構造を備え、前記第１の部分の前記ヒートシンクベースは、前記ヒートシンクベースを前記１次デバイスに位置調整するように作用可能な厚みを有する、請求項２１から２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
請求項２１から２６のいずれか一項に記載の方法によって作製されるマルチチップパッケージアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
マルチチップ製品の冷却。
【背景技術】
【０００２】
多くの集積回路製品は、マルチチップ製品を組み込んでいる。マルチチップ製品の一例は、マイクロプロセッサ、ならびにメモリデバイスまたは部品およびコンパニオンデバイスまたは部品（例えば、チップ）を含んだパッケージである。パッケージは、すべての部品を覆う１つのインテグレーテッド・ヒート・スプレッダ（ＩＨＳ）または各部品用の個別のＩＨＳからなり得る。各パッケージオプションには長所と短所があるが、それでも各部品には適切な冷却が必要とされる。
【０００３】
異なったパッケージオプションは、全体の接合部周囲間熱抵抗に著しい影響を及ぼす。ダイとＩＨＳとの間の熱インタフェース材（ＴＩＭ１）およびＩＨＳとヒートシンクとの間の熱インタフェース材（ＴＩＭ２）のそれぞれのボンドライン厚（ＢＬＴ）は、ダイ／ＩＨＳサイズ、電力密度、および総電力と共に、２つの最も重要な熱抵抗要因である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
単一ＩＨＳのデザインは、パッシブ熱交換器（例えば、ヒートシンク）などの冷却ソリューションとインタフェースするための１つの比較的平坦な面を提供するが、単一ＩＨＳのパッケージオプションは、ＴＩＭ１のＢＬＴに対して重要な意味を持ち得、したがってパッケージ熱抵抗（ダイからＩＨＳへの）に重要な意味を持ち得る。単一ＩＨＳオプションの場合はＩＨＳ内部のパッケージレベルで、または個別ＩＨＳオプションの場合は冷却ソリューションレベルでのいずれかで、各部品間の公差を考慮しなければならない。この公差が、単一ＩＨＳのオプションを採用しているマルチチップ製品内の特定のチップのＴＩＭ１のＢＬＴに対するさまざまな厚みにつながる。コンパニオン部品のサイズが減少し、電力密度が増加するにつれ、ＴＩＭ１のＢＬＴからの熱抵抗は、パッケージ性能に重大な影響を及ぼし得る。
【０００５】
個別ＩＨＳのパッケージオプションは、各部品上のＴＩＭ１のＢＬＴを最小限にし、その結果としてパッケージ熱抵抗も最小限にする。１つの難点は、ここで冷却ソリューションとインタフェースしなければならない同一平面内にない複数の表面が存在することである。冷却ソリューション（パッシブ熱交換器）は通常、ＣＰＵのＩＨＳに位置調整され、その結果としてＣＰＵのＩＨＳのＴＩＭ２のＢＬＴおよび対応する熱抵抗を最小限にする。しかし、今や冷却は、部品１つ１つのＩＨＳの変化および非平面性を考慮しなければならず、大抵の場合、各部品上のＴＩＭ２のＢＬＴが広範囲になるという結果になる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】中央処理装置（ＣＰＵ）を含む汎用マルチチップパッケージの上面側斜視図を示す。
【図２】マルチチップパッケージ上に冷却ソリューションを導入した後の図１の構造を示す。
【図３】図２のアセンブリの模式的な分解側面図を示す。
【図４】図２の直線４−４'を通る断面側面図を示す。
【図５】マルチチップパッケージ上に冷却ソリューションを含むアセンブリの第２の実施形態の模式的な分解上面図を示す。
【図６】図５のアセンブリ構造の側面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
マザーボード上の冷却を必要とするマルチチップ製品パッケージ（または複数のパッケージ）の各部品の冷却能力および冷却性能を改善するための冷却ソリューションおよび冷却ソリューションを実現する方法。冷却ソリューションは、さまざまな高さの部品またはパッケージに適応しており、その結果として各部品に対して最小限の熱界面抵抗を達成し、また維持するように作用可能である。このように、冷却ソリューションは、既存の熱インタフェース材を利用し、ボンドライン厚を最小限にすることができ、またその実現によって一方の部品を他方のために熱的に犠牲にしない。
【０００８】
図１は、汎用的なマルチチップの中央処理装置（ＣＰＵ）のパッケージの上面側斜視図を示している。パッケージ１００は、プロセッサ基板１０５上に配置されたダイ１１０を含んでいる。ダイ１１０を、間にＴＩＭ１材を介してＩＨＳ１２０が覆っている。一実施形態では、パッケージ１００は、例えば、メモリチップ１３０Ａ、メモリチップ１３０Ｂ、メモリチップ１４０Ａ、メモリチップ１４０Ｂ、メモリチップ１５０Ａおよびメモリチップ１５０Ｂ、ならびに、例えばそれぞれがプロセッサであるコンパニオンチップ１６０Ａおよびコンパニオンチップ１６０Ｂなどの２次デバイスも含んでいる。当然のことであるが、メモリチップおよびコンパニオンチップとしての２次デバイスは一例である。別の実施形態では、別のタイプのデバイスがパッケージ内に存在し得る。１次デバイス（ダイ１１０）および２次デバイス（メモリチップ１３０Ａ／Ｂ、１４０Ａ／Ｂ、１５０Ａ／Ｂ、およびコンパニオンチップ１６０Ａ／Ｂ）のそれぞれは、平面アレイ内で基板１０５に接続されている。一実施形態では、２次デバイスの１つまたは複数の厚み（ｚ寸法）は、ダイ１１０の厚み（ｚ寸法）と異なっている。一実施形態では、２次デバイスの１つまたは複数が、ダイ１１０の厚みよりも小さいｚ寸法の厚みを有している。別の実施形態では、１つまたは複数の２次デバイスのｚ方向の厚みが、ダイ１１０および１つまたは複数の他の２次デバイスと異なっている。
【０００９】
一実施形態では、各２次デバイスを、間にＴＩＭ１を介してＩＨＳが覆っている。図１は、メモリチップ１３０Ａ上のＩＨＳ１３５Ａ、メモリチップ１３０Ｂ上のＩＨＳ１３５Ｂ、メモリチップ１４０Ａ上のＩＨＳ１４５Ａ、メモリチップ１４０Ｂ上のＩＨＳ１４５Ｂ、メモリチップ１５０Ａ上のＩＨＳ１５５Ａ、およびメモリチップ１５０Ｂ上のＩＨＳ１５５Ｂを示している。コンパニオンチップ１６０ＡをＩＨＳ１６５Ａが覆い、コンパニオンチップ１６０ＢをＩＨＳ１６５Ｂが覆っており、それぞれ間にＴＩＭ１を介している。一実施形態では、各発熱部品と冷却ソリューションとの間の熱性能を向上させ、その結果として各部品の温度を最小限にするため、ＴＩＭ１は、各ＩＨＳとそのそれぞれの１次デバイス（例えば、ダイ１１０）または２次デバイス（例えば、メモリチップ１３０Ａ〜１５０Ａ、コンパニオンチップ１６０Ａ〜１６０Ｂ）との間で一貫して薄いかまたは有効最小限である。一実施形態では、適切なＴＩＭ１は、代表厚が約２０ミクロン（μｍ）から３０μｍのポリマーＴＩＭである。
【００１０】
図２は、マルチチップパッケージ１００上に冷却ソリューションを導入した後の図１の構造を示している。アセンブリ１０１は、この実施形態においては、ヒートシンクベース１７０およびフィン１８０を含む第１の部分を含んだヒートシンクであるパッシブ熱交換器である冷却ソリューションを含む。ヒートシンクの第１の部分は、一実施形態では、マルチチップパッケージ１００のエリア部分、またはマルチチップパッケージ１００の発熱デバイスを含むエリア（例えば、１次デバイスおよび２次デバイスを含むエリア）の上に配置されたエリア寸法を含んでいる。図２は、ＣＰＵダイ１１０およびＩＨＳ１２０の上の熱交換器（ヒートシンク）の第１の部分を、ＩＨＳ１２０に位置調整されたヒートシンクベース１７０と共に示している。ヒートシンクベース１７０は、ＩＨＳと物理的に接触している、またはＩＨＳ１２０の表面に配置されたＴＩＭ２材と、当該の材料にとって最小有効厚まで接触しているという意味において、ＩＨＳ１２０に位置調整されている。
【００１１】
ヒートシンクベース１７０およびフィン１８０を含む熱交換器（ヒートシンク）の第１の部分は、マルチチップパッケージ１００の２次デバイス、とりわけメモリダイ１３０Ａ、１３０Ｂ、１４０Ａ、１４０Ｂ、１５０Ａおよび１５０Ｂならびにコンパニオンダイ１６０Ａおよび１６０Ｂに対応するエリアの上の多数の開口部も含んでいる。こうした開口部内には、それぞれがベースおよびフィン構造を含んだ第２の熱交換器（ヒートシンク）部が配置されている。図２は、第２のヒートシンクフィン１８５Ａ（メモリダイ１４０Ａおよびメモリダイ１４０Ｂの上に配置されており、フィン１８５Ｂはメモリダイ１３０Ａおよびメモリダイ１３０Ｂの上に配置され、ヒートシンクフィン１８５Ｃはメモリダイ１５０Ａおよびメモリダイ１５０Ｂの上に配置され、ヒートシンクフィン１８５Ｄはコンパニオンダイ１６０Ａおよびコンパニオンダイ１６０Ｂの上に配置されている）を示している。図２は、パッケージ１００へのヒートシンクの１次接続も示している。特に、図２は、ヒートシンクベース１７０の表面において接触可能なスクリュー１９５によって撓められている（例えば、圧縮されている）機械負荷スプリング１９０を示している。
【００１２】
図３は、図２のアセンブリの模式的な分解図を示している。特に、図３は、ヒートシンクベース１７０およびヒートシンクフィン１８０を含む第１の部分を含むヒートシンクであるパッシブ熱交換器の冷却ソリューションを示している。ヒートシンクの第１の部分は、ヒートシンクベース１７０およびヒートシンクフィン１８０を貫通して配置され（それらを貫通して延び）、それぞれメモリダイ１３０Ａ／Ｂ（開口部１８２Ｂ）、メモリダイ１４０Ａ／Ｂ（開口部１８２Ａ）およびメモリダイ１５０Ａ／Ｂ（開口部１８２Ｃ）、ならびにコンパニオンチップ１６０Ａ／Ｂ（開口部１８２Ｄ）を含むエリアに一致する、または対応する多数の開口部を有している。図３は、開口部１８２Ａ〜１８２Ｄ内に位置させられる寸法を有し、かつ、それぞれの２次デバイスのエリアに対応するそれぞれのｘｙエリアを有する、パッシブ熱交換器（ヒートシンク）の第２の部分を示している。図３を参照すると、パッシブ熱交換器（ヒートシンク）の第２の部分は、メモリダイ１４０Ａ／Ｂの上のｘｙエリアに対応するヒートシンクベース１７５Ａ／ヒートシンクフィン１８５Ａ、メモリダイ１３０Ａ／Ｂの上のｘｙエリアに対応するヒートシンクベース１７５Ｂ／フィン１８５Ｂ、ｘｙエリアの上のメモリダイ１５０Ａ／Ｂに対応するヒートシンクベース１７５Ｃ／フィン１８５Ｃ、およびｘｙエリアの上のコンパニオンチップ１６０Ａ／Ｂに対応するヒートシンクベース１７５Ｄ／フィン１８５Ｄを含んでいる。
【００１３】
図４は、図２の直線４−４'を通る断面側面図を示している。図４は、ヒートシンクベース１７０、およびヒートシンクベース１７０上のヒートシンクフィン１８０を含む第１の部分を有するパッシブ熱交換器（ヒートシンク）を含むアセンブリ１０１を示している。ヒートシンクの第１の部分のヒートシンクベース１７０は、マルチチップパッケージの１次ダイ上、この場合にはパッケージ上の１次発熱デバイスであるＣＰＵ１１０上のＩＨＳ１２０に位置調整されている。最小有効ＴＩＭ２厚が、ヒートシンクベース１７０とＩＨＳ１２０とを隔てている。１次デバイスおよび２次デバイスにとって代表的なＴＩＭ２材は、相変化物質である。
【００１４】
図４は、マルチチップパッケージの２次デバイスに対応するエリアの上の２次伝熱面から分離されたパッシブ熱交換器の第１の部分に関連するヒートシンクベース１７０を示している。ヒートシンクベース１７０は、マルチチップパッケージ上の２次デバイスの位置に対応するエリアにヒートシンクベースを貫通して形成された開口部によって分離されている。図４はまた、第１の部分を貫通する開口部に配置されたヒートシンクの第２の部分を示しており、第２の部分は、それぞれＩＨＳ１４５Ａ上のヒートシンクベース１７５Ａ、ＩＨＳ１３５Ａ上のヒートシンク１７５Ｂ、ＩＨＳ１５５Ａ上のヒートシンクベース１７５Ｃ、およびＩＨＳ１６５Ａ上のヒートシンクベース１７５Ｄを含んでいる。一実施形態では、第２の部分のヒートシンクベースの１つまたは複数が、ヒートシンクベース１７０のｚ寸法厚とは異なるｚ寸法厚を有している。一実施形態では、第２の部分のヒートシンクベースの１つまたは複数が、ヒートシンクベース１７０のｚ寸法厚よりも小さいｚ寸法厚を有している。各ヒートシンクベースは、２次デバイス（メモリチップ、コンパニオンチップ）上のそれぞれのＩＨＳからＴＩＭ２の最小有効層厚だけ隔てられている。第２の部分のヒートシンクベースそれぞれには、フィン部分が配置されている（それぞれ、フィン１８５Ａ、１８５Ｂ、１８５Ｃ、および１８５Ｄ）。図４は、一実施形態において、それぞれ互いに分離され、ヒートシンクフィンの第１の部分１８０の開口部に配置されている、第２のヒートシンクフィン１８５Ａ〜１８５Ｄをさらに示している。一実施形態では、ヒートシンクの第２の部分は、パッシブ熱交換器の第１の部分の開口部内で内蔵のスプリング（例えば、内蔵のウェーブスプリング）を介して支持され、あるいはそれぞれの開口部内で浮いている（例えば、第２の部分のヒートシンクが、第１の部分のヒートシンクフィンまたはヒートシンクベースの壁によって動きを妨げられない）。
【００１５】
図４は、第２のヒートシンクベースそれぞれ（ヒートシンクベース１７５Ａ〜１７５Ｂ）に、ヒートシンクベース１７０と第２のヒートシンクベース（ヒートシンクベース１７５Ａ〜１７５Ｄ）それぞれとの間の内蔵スプリングを用いてスプリング負荷がかけられていることを示している。図４は、それぞれの端で第２のヒートシンクベースそれぞれ（ヒートシンクベース１７５Ａ〜１７５Ｄ）と接触しているウェーブスプリング１９７Ａ、ウェーブスプリング１９７Ｂ、ウェーブスプリング１９７Ｃおよびウェーブスプリング１９７Ｄ、ならびにヒートシンクベース１７０と接触している中央部分を示している。スプリング（スプリング１９７Ａ〜１９７Ｄ）が撓められる前、一実施形態では、第２のヒートシンクベースそれぞれは、ヒートシンクベース１７０表面の平面を超えて延びている（１次デバイス（ＣＰＵ１１０上のＩＨＳ１２０）に位置調整されるヒートシンクベース１７０の表面１７２を超えた距離だけ延びている）。パッシブ熱交換器（ヒートシンク）がマルチチップパッケージ１００上にアセンブリされる際、ヒートシンクベース１７０はＩＨＳ１２０に位置調整され、個々のスプリング１９７Ａ〜１９７Ｄは撓められ、第２のヒートシンクベース１７５Ａ〜１７５Ｄそれぞれは、マルチチップパッケージ１００から離れる方向（すなわち、ヒートシンクベース１７０の表面１７２に向かう方向）に変位し得る。機械負荷ソリューションスプリング１９０（図２参照）の撓みは、スプリング１９７Ａ〜１９７Ｄを撓めるのに役立っている。一実施形態では、所定量の力（例えば、２００重量ポンド（８９０ニュートン）から２５０重量ポンド（１，１１２ニュートン））がヒートシンクベース１７０を介してＩＨＳ１２０へ伝達される。
【００１６】
第２のヒートシンクベース１７５Ａ〜１７５Ｄは、第２のヒートシンクベースがデバイスまたはデバイスのＩＨＳと接触する際、個々のヒートシンク部分に関連するスプリング（例えば、ウェーブスプリングまたはコイルスプリング）の撓み（例えば、圧縮）によって、２次デバイス（メモリチップ１３０Ａ／Ｂ、１４０Ａ／Ｂおよび１５０Ａ／Ｂならびにコンパニオンチップ１６０Ａ／Ｂ）のそれぞれの独立した負荷を生じさせる。一実施形態では、スプリング１９７Ａ〜１９７Ｄは、所望の撓みが、個々の２次デバイス上およびパッケージ上のヒートシンク部分の機械的負荷を維持する所定のトータル力を提供するように選択される。図４は、熱交換器の内部（ヒートシンクアセンブリの内部）に２次発熱デバイス用のスプリングを含むパッシブ熱交換器の一実施形態を示している。第２のヒートシンクベースとヒートシンクベース１７０との間にスプリング負荷を有する、スプリング負荷がかけられた第２のヒートシンクベースの構成により、個々の独立した第２のヒートシンクベースが、前後または左右の任意の組み合わせにおいて、各ヒートシンクベースの表面を、冷却されている部品面に位置調整することを可能にする。このようにして、各部品上のＴＩＭボンドライン（ＴＩＭ２  ＢＬＴ）を、最小限にし、かつ、信頼性試験の間中常に維持し、その結果としてラインの端およびラインの端の冷却ソリューションの両方の性能を向上させ得る。各接触面について、例えばウェーブスプリングの変位におけるスプリング定数を調節することにより、冷却されている２次デバイスそれぞれに印加される特定の負荷（圧力）の調節を可能にする。
【００１７】
図５および図６は、マルチチップパッケージに結合されたパッシブ熱交換器（ヒートシンク）を含んだ別のアセンブリの一実施形態を示している。図５を参照すると、アセンブリ２００は、例えばＣＰＵである１次ダイ２１０、ならびに典型的にはメモリチップおよびコンパニオンチップである２次デバイス２３０および２次デバイス２４０を含んだマルチチップパッケージ２０５を含んでいる。一実施形態では、個々のダイを、必要最小厚のＴＩＭ１によって隔てられたＩＨＳが覆っている。図５は、１次デバイス２１０上にオプションのＩＨＳ２２０、２次デバイス２３０上にＩＨＳ２３５、および２次デバイス２４０上にＩＨＳ２４５も示している。第１のヒートシンクベース２７０および第１のヒートシンクフィン２８０を含むヒートシンクであるパッシブ熱交換器がＩＨＳ上に配置され、パッケージアセンブリに含まれている。第１のヒートシンクベースおよび第１のヒートシンクフィンは、一実施形態では、パッケージの発熱エリアの大部分の上のマルチチップパッケージの少なくとも大部分のエリアを覆って広がる寸法を有している。第１のヒートシンクベース２７０およびヒートシンクフィン２８０の本体内には、２次熱交換システムを収容するために１つまたは複数の開口部が配置されている。図５は、第２のヒートシンクベース２７５Ａ上に第２のヒートシンクフィン２８５Ａを、ならびに第２のヒートシンクベース２７５Ｂ上に第２のヒートシンクフィン２８５Ｂを含んだヒートシンクとして、第２の熱交換部分を示している。第２の熱交換部分のそれぞれは、第１のヒートシンクフィンおよびベースの開口部内に収まる寸法を有している。一実施形態では、第１のヒートシンクベース２７０は、１次デバイス２１０（ＣＰＵダイ）に位置調整される（例えば、ＩＨＳ２７０、またはＩＨＳ２２０上のＴＩＭ２材に接触するように位置調整される）。一実施形態では、ＩＨＳ２２０上のＴＩＭ２材は、最小有効厚を有している。第１のヒートシンクベース２７０は、スプリング負荷ねじ２９５によってベースボード２０３に固定されている。
【００１８】
図１〜図４を参照して記載された先の実施形態に示すように、第２の熱交換デバイス（ヒートシンク）は、第１のパッシブ熱交換器に対して浮かんでいるかまたはｚ方向に自由に動くことができる。第１のパッシブ熱交換デバイスがＣＰＵパッケージに実装され、１次デバイス２１０に位置調整された時点で、第２のパッシブ熱交換デバイス（ヒートシンク）は、第１の熱交換デバイスの開口部へ挿入される。別の実施形態では、第２のパッシブ熱交換デバイス（ヒートシンク）は、第１の熱交換デバイス（ヒートシンク）内に予めアセンブリされ、組み合わされたアセンブリが同時にＣＰＵパッケージに実装される。第２のパッシブ熱交換デバイスは、このような開口部内で制限されていないため、デバイスは下部の２次デバイス（例えば、それぞれダイ２３０およびダイ２４０、またはこのようなデバイス上のＩＨＳ（それぞれＩＨＳ２３５およびＩＨＳ２４５））またはこのようなダイ上の熱インタフェース材（ＴＩＭ２）と接触するポイントまで進むことができる。このように、最小有効厚のＴＩＭ２が、２次ダイの表面上に配置されてもよい。第２のパッシブ熱交換デバイス（第２のヒートシンクベース２７５／第２のヒートシンクフィン２８５Ａ、および第２のヒートシンクベース２７５／第２のヒートシンクフィン２８５Ｂ）を維持するために、２次デバイスそれぞれのヒートシンクフィン構造を横切って保持スプリングが配置されている。図５は、２次デバイスそれぞれのフィンの最上部を横切って形成された溝２９７に配置された保持スプリング２９８を示している。図６に示すように、保持スプリング２９８は、第１のヒートシンクフィン２８０の１つのフィンに形成された開口部を通って一端で、またはその近くで接続され、第２の端は、２次デバイス（２次構造のヒートシンクフィン）の反対側の第１のヒートシンクフィン２８０の第２のフィンにおいて、第２の端で、またはその近くで接続され、その結果保持スプリング２９８は、第２のフィンそれぞれのｙ方向の長さｌ１を横切って溝２９７内に配置され、第２のフィンに接触し、第２のフィンに対して所定のｚ方向の力をパッケージに向かって加える。図６は、アセンブリ構造の側面図を示しており、第１のヒートシンクフィン２８０のフィンの開口部２９９から突出している保持スプリング２９８を図示している。
【００１９】
上述の実施形態では、２次デバイス（２次ダイまたは２次チップ）は、ｙ方向に横方向に整列しており、その結果、第２のパッシブ熱交換器が同じように横向きに整列でき、１つの保持スプリング（保持スプリング２９８）を用いて、選択された下向きの力をこのような第２のパッシブ熱交換構造に印加して所定の機械負荷を第２のパッシブ熱交換構造上に維持し得る。別の実施形態では、このような２次デバイスは横方向に整列し得ず、その結果、第１のパッシブ熱交換デバイス内の開口部は整列しておらず、対応する第２のパッシブ熱交換構造は、横方向に整列していない。このような実施形態では、複数の保持スプリングが用いられることになる。
【実施例】
【００２０】
実施例１は、平面アレイ内で基板に結合された１次デバイスおよび少なくとも１つの２次デバイスと、１次デバイス上に配置され、少なくとも１つの２次デバイスに対応するエリアの上に開口部を有する第１のパッシブ熱交換器と、少なくとも１つの２次デバイス上に配置された第２のパッシブ熱交換器と、第１の熱交換器に対して１次デバイスの方向に力を加えるように作用可能な少なくとも１つの第１のスプリングと、第２の熱交換器に対して２次デバイスの方向に力を加えるように作用可能な少なくとも１つの第２のスプリングとを含む装置である。
【００２１】
実施例２では、実施例１の装置における第１の熱交換器および少なくとも１つの第２の熱交換器のそれぞれは、ヒートシンクベースおよびフィン構造を含んでいる。
【００２２】
実施例３では、実施例２の装置における第２のスプリングは、第１のシンクベースと少なくとも１つの第２のヒートシンクベースとの間に配置されている。
【００２３】
実施例４では、実施例３の装置における基板上の１次デバイスの厚み寸法は、少なくとも１つの２次デバイスの厚み寸法と異なり、第２のスプリングは、第１のヒートシンクベースと少なくとも１つの第２のヒートシンクベースとの厚み差間の差に等しい距離圧縮されるように作用可能である。
【００２４】
実施例５では、第１のヒートシンクベースは、１次デバイスに対応するエリアに第１の厚みを備え、実施例２の装置における開口部に隣接するエリアには、第１の厚みよりも小さい第２の厚みを含んでいる。
【００２５】
実施例６では、実施例２の装置における少なくとも１つの第２のスプリングは、少なくとも１つの第２の熱交換器のフィン構造の寸法を横切って配置されている。
【００２６】
実施例７では、実施例６の装置における基板上の１次デバイスの厚み寸法は、少なくとも１つの２次デバイスの厚み寸法と異なり、第２のスプリングは、第２のヒートシンクを少なくとも１つの２次デバイスに向けて変位させるように作用可能である。
【００２７】
実施例８では、実施例７の装置における基板上の１次デバイスの厚み寸法は、少なくとも１つの２次デバイスの高さ寸法よりも大きい。
【００２８】
実施例９では、実施例２の装置における第１の熱交換器のヒートシンクベースは、ヒートシンクベースを１次デバイスに位置調整するように選択された厚みを有している。
【００２９】
実施例１０は、マルチチップパッケージ上に配置するために使用可能な寸法を有するパッシブ熱交換器を含む装置であって、パッシブ熱交換器は、内部に開口部を有する第１のエリアを有する第１の部分と、開口部内に配置するために使用可能な寸法を有する第２の部分と、第２の部分に対して力を加えるように作用可能なスプリングとを含む装置である。
【００３０】
実施例１１では、実施例１０の装置における熱交換器の第１の部分および第２の部分のそれぞれは、ヒートシンクベースおよびフィン構造を含んでいる。
【００３１】
実施例１２では、実施例１１の装置におけるスプリングは、第１のシンクベースと少なくとも１つの第２のヒートシンクベースとの間に配置されている。
【００３２】
実施例１３では、実施例１２の装置における第１のヒートシンクベースの厚み寸法は、少なくとも１つの第２のヒートシンクベースの厚み寸法と異なっている。
【００３３】
実施例１４では、実施例１３の装置における少なくとも１つの第２のヒートシンクベースの厚み寸法は、第１のヒートシンクベースの厚み寸法よりも小さい。
【００３４】
実施例１５では、実施例１１の装置における少なくとも１つのスプリングは、少なくとも１つの第２の部分のフィン構造の寸法を横切って配置されている。
【００３５】
実施例１６では、実施例１１の装置における第１の部分のヒートシンクベースは、ヒートシンクベースを最も大きな発熱を含むマルチチップパッケージ内のデバイスに位置調整するように作用可能な厚みを有している。
【００３６】
実施例１７は、マルチチップパッケージ上にパッシブ熱交換器を設置することを含む方法であって、パッシブ熱交換器は、１次デバイス上に配置される第１のエリアを有する第１の部分であって、少なくとも１つの２次デバイスに対応するエリアの上に少なくとも１つの開口部を有する第１の部分と、少なくとも１つの開口部内に配置するために使用可能な寸法を有する第２の部分と、スプリングを撓ませて、パッシブ熱交換器の第２の部分に対して、少なくとも１つの２次デバイスの方向へ力を加えることとを含む方法である。
【００３７】
実施例１８では、実施例１７の方法の熱交換器の第１の部分および第２の部分のそれぞれは、ヒートシンクベースおよびフィン構造を含み、第１のシンクベースと少なくとも１つの第２のヒートシンクベースとの間にスプリングが配置されている。
【００３８】
実施例１９では、実施例１７の方法の熱交換器の第１の部分および第２の部分のそれぞれは、ヒートシンクベースおよびフィン構造を含み、熱交換器の第２の部分のフィン構造の寸法を横切ってスプリングが配置されている。
【００３９】
実施例２０では、実施例１７の方法の熱交換器の第１の部分および第２の部分のそれぞれは、ヒートシンクベースおよびフィン構造を含み、第１の部分のヒートシンクベースは、ヒートシンクベースを１次デバイスに位置調整するように作用可能な厚みを有している。
【００４０】
実施例２１では、熱交換器を含むマルチチップパッケージアセンブリは、実施例１７〜２０の方法のいずれかによって作製される。
【００４１】
要約書に記載されていることを含め、上記の本発明の実施の記載は、すべてを網羅しているわけではなく、また、開示されるそのままの形態に本発明を限定するものでもない。本発明の具体的な実施、および実施例が、例示目的のために本明細書に記載されているが、関連技術分野の当業者が認識するように、本発明の範囲内でさまざまな同等の変更が可能である。
【００４２】
これらの変更は、本発明に対して、上記の詳細な説明を踏まえて行われ得る。以下の特許請求の範囲において使用されている用語は、本発明を明細書および特許請求の範囲で開示された具体的な実施に限定するものと解釈されてはならない。本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定されるべきであり、特許請求の範囲は、請求項解釈の確立された原則に従って解釈されるべきである。
【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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