(57)【要約】【課題】製造方法ならびにはんだ離型層を備えた高性能の再加工可能なヒートシンクおよびヒートシンクを有するパッケージング構造を提供する。【解決手段】ヒートシンクは、ヒートシンク基部フレームを含む。ヒートパイプまたは蒸気チャンバの選択された１つ、ならびに複数の並列フィンは、ヒートシンク基部フレームにはんだ付けされる。はんだ離型層は、ヒートシンク基部フレームの外側表面に適用される。はんだ離型層は、ヒートパイプまたは蒸気チャンバの選択された１つならびに複数の並列フィンを、ヒートシンク基部フレームに固定するのに使用される各はんだよりも、低い溶融温度範囲を有する。はんだ離型層が適用された後、ヒートパイプまたは蒸気チャンバは、選択された伝熱媒体で充填される。【選択図】図１
2007173794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高性能の再加工可能なヒートシンクであって、
ヒートシンク基部フレームと、
前記ヒートシンク基部フレームにはんだ付けされた、ヒートパイプまたは蒸気チャンバの選択された１つと、
前記ヒートシンク基部フレームにはんだ付けされた、複数の並列フィンと、
前記ヒートシンクの外側表面上に適用されるはんだ離型層であって、前記ヒートパイプまたは前記蒸気チャンバの前記選択された１つならびに前記複数の並列フィンを、前記ヒートシンク基部フレームに取り付けるのに使用される、各はんだよりも低い溶融温度範囲を有する前記はんだ離型層とを含む、高性能の再加工可能なヒートシンク。
【請求項２】
高性能の再加工可能なヒートシンクを有するパッケージング構造であって、
モジュール構造に取り付けられるヒートシンクを備え、
前記ヒートシンクが、
ヒートシンク基部フレームと、
前記ヒートシンク基部フレームにはんだ付けされた、ヒートパイプまたは蒸気チャンバの選択された１つと、
前記ヒートシンク基部フレームにはんだ付けされた、複数の並列フィンと、
前記ヒートシンクの外側表面上に適用されるはんだ離型層であって、前記ヒートパイプまたは前記蒸気チャンバの前記選択された１つならびに前記複数の並列フィンを、前記ヒートシンク基部フレームに取り付けるのに使用される、各はんだよりも低い溶融温度範囲を有する前記はんだ離型層とを含む、高性能の再加工可能なヒートシンクを有するパッケージング構造。
【請求項３】
前記ヒートパイプおよび前記蒸気チャンバのそれぞれが選択された伝熱媒体を含み、前記はんだ離型層が適用された後に、前記ヒートパイプおよび前記蒸気チャンバが前記選択された伝熱媒体で充填される、請求項２に記載の高性能の再加工可能なヒートシンクを有するパッケージング構造。
【請求項４】
前記はんだ離型層が、１１７〜１３３℃の選択された溶融範囲を有する選択された合金から作られる、請求項２に記載の高性能の再加工可能なヒートシンクを有するパッケージング構造。
【請求項５】
前記選択された合金が、Ｓｎ−Ｉｎ合金、Ｂｉ−Ｐｂ合金、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｐｂ−Ｃｄ合金、Ｂｉ−Ｐｂ−Ｓｎ合金、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｐｂ合金、Ｂｉ−Ｓｎ−Ｐｂ合金、Ｂｉ−Ｐｂ合金、およびＩｎ−Ｓｎ合金の選択された１つを含む、請求項４に記載の高性能の再加工可能なヒートシンクを有するパッケージング構造。
【請求項６】
前記ヒートパイプまたは前記蒸気チャンバの前記選択された１つならびに前記複数の並列フィンを、前記ヒートシンク基部フレームに取り付けるのに使用される前記各はんだが、１８３〜２５７℃の選択された溶融範囲を有する選択された合金から作られる、請求項２に記載の高性能の再加工可能なヒートシンクを有するパッケージング構造。
【請求項７】
前記選択された合金が、
ａ．１８３〜２５７℃の溶融範囲を有する７０／３０重量％のＳｎ−Ｐｂ合金、
ｂ．溶融点が約１８３℃の共晶Ｓｎ−Ｐｂ（６３−３７％）、あるいは約１８３〜１９０℃の溶融範囲を有する６０／４０のＳｎ−Ｐｂはんだ合金、
ｃ．約２１７〜２２５℃の溶融範囲を有する、Ｓｎ９５％、Ａｇ４％、Ｃｕ１％のＰｂを含まない合金、および
ｄ．約１９０〜１９７℃の溶融範囲を有する、Ｓｎ８９％、Ｚｎ８％、Ｂｉ３％などのＰｂを含まない合金の、選択された１つを含む、請求項６に記載の高性能の再加工可能なヒートシンクを有するパッケージング構造。
【請求項８】
前記ヒートパイプおよび前記蒸気チャンバのそれぞれが銅から作られる、請求項２に記載の高性能の再加工可能なヒートシンクを有するパッケージング構造。
【請求項９】
前記ヒートパイプおよび前記蒸気チャンバのそれぞれが、ニッケルめっきした銅から作られる、請求項２に記載の高性能の再加工可能なヒートシンクを有するパッケージング構造。
【請求項１０】
前記ヒートシンク基部フレームが、銅、ニッケルめっきした銅、およびニッケルめっきしたアルミニウムの選択された１つから作られる、請求項２に記載の高性能の再加工可能なヒートシンクを有するパッケージング構造。
【請求項１１】
前記複数の並列フィンが銅から作られる、請求項２に記載の高性能の再加工可能なヒートシンクを有するパッケージング構造。
【請求項１２】
前記ヒートシンクが、高性能高接着強度の熱インターフェース材料（ＴＩＭ）を使用して前記モジュール構造に取り付けられる、請求項２に記載の高性能の再加工可能なヒートシンクを有するパッケージング構造。
【請求項１３】
ヒートシンク基部フレームを提供するステップを含む、モジュール構造に取り付けられるヒートシンクを形成するステップと、
ヒートパイプまたは蒸気チャンバの選択された１つを前記ヒートシンク基部フレームにはんだ付けするステップと、
複数の並列フィンを前記ヒートシンク基部フレームにはんだ付けするステップと、
前記ヒートパイプまたは前記蒸気チャンバの前記選択された１つならびに前記複数の並列フィンを、前記ヒートシンク基部フレームに取り付けるのに使用された、各はんだよりも低い溶融温度範囲を有するはんだ離型層を、前記ヒートシンクの外側表面の少なくとも一部分の上に適用するステップと、
前記はんだ離型層と前記モジュール構造の間に適用された高性能高接着強度の熱インターフェース材料（ＴＩＭ）を使用して、前記ヒートシンクを前記モジュール構造に取り付けるステップとを含む、高性能の再加工可能なヒートシンクを有するパッケージング構造の製造方法。
【請求項１４】
前記はんだ離型層が適用された後に、前記ヒートパイプまたは前記蒸気チャンバの前記選択された１つに所定量の伝熱流体を充填するステップを含む、請求項１３に記載の高性能の再加工可能なヒートシンクを有するパッケージング構造の製造方法。
【請求項１５】
前記はんだ離型層を適用するステップが、１１７〜１３３℃の選択された溶融範囲を有するはんだ合金を選択するステップを含む、請求項１３に記載の高性能の再加工可能なヒートシンクを有するパッケージング構造の製造方法。
【請求項１６】
前記ヒートパイプまたは前記蒸気チャンバの前記選択された１つを前記ヒートシンク基部フレームにはんだ付けするステップ、および前記複数の並列フィンを前記ヒートシンク基部フレームにはんだ付けするステップは、１８３〜２５７℃の選択された溶融範囲を有するはんだ合金を選択するステップを含む、請求項１３に記載の高性能の再加工可能なヒートシンクを有するパッケージング構造の製造方法。
【請求項１７】
ａ．１８３〜２５７℃の溶融範囲を有する７０／３０重量％のＳｎ−Ｐｂ合金、
ｂ．溶融点が約１８３℃の共晶Ｓｎ−Ｐｂ（６３−３７％）、あるいは約１８３〜１９０℃の溶融範囲を有する６０／４０のＳｎ−Ｐｂはんだ合金、
ｃ．約２１７〜２２５℃の溶融範囲を有する、Ｓｎ９５％、Ａｇ４％、Ｃｕ１％のＰｂを含まない合金、および
ｄ．約１９０〜１９７℃の溶融範囲を有する、Ｓｎ８９％、Ｚｎ８％、Ｂｉ３％などのＰｂを含まない合金の１つから、前記はんだ合金を選択するステップを含む、請求項１６に記載の高性能の再加工可能なヒートシンクを有するパッケージング構造の製造方法。
【請求項１８】
前記ヒートパイプまたは前記蒸気チャンバの前記選択された１つを前記ヒートシンク基部フレームにはんだ付けする前記はんだ合金の第１のものを選択するステップと、前記複数の並列フィンを前記ヒートシンク基部フレームにはんだ付けする前記はんだ合金の第２のものを選択するステップとを含む、請求項１６に記載の高性能の再加工可能なヒートシンクを有するパッケージング構造の製造方法。
【請求項１９】
前記はんだ離型層を適用するステップが、厚さ２００マイクロインチ（０．０５０８ミクロン）未満の薄いはんだ離型層を適用するステップを含む、請求項１３に記載の高性能の再加工可能なヒートシンクを有するパッケージング構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、データ処理の分野に関し、より具体的には、はんだ離型層を備えた高性能の再加工可能なヒートシンクおよびヒートシンクを有するパッケージング構造、ならびに高性能の再加工可能なヒートシンクおよびヒートシンクを有するパッケージング構造の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２０００年７月４日にバートリー（Ｂａｒｔｌｅｙ）らに発行され、本願の譲受人に譲渡された米国特許第６，０８４，７７５号は、可融性の離型層を備えたヒートシンクおよびパッケージ構造を示す。アルミニウムのヒートシンクは、はんだ付け可能な層でめっきされ、その上からはんだ離型層でさらにめっきされる。離型層は錫・鉛・インジウム合金を含む。ヒートシンクは、個々のＩＣモジュールまたはプリント基板カードに相互連結される一揃いのＩＣモジュールに固定される。機械的に適合した熱伝導性の接着剤は、ヒートシンクをモジュールに接合するのに使用される。離型層上に形成された酸化物は、熱伝導性の接着剤と容易に結合する。モジュールを修理または再加工するためにヒートシンクを除去しなければならない場合、著しい適用トルクおよび法線力を使用する必要なく、離型層を溶融させてヒートシンクを除去するのに局所的な熱が適用されてもよい。離型層は、接着剤層からの分離を容易にできる低融点を有するので、構成要素の層の剥離、および隣接した構成要素上のはんだ継手の部分的なリフローまたは溶融は、ヒートシンク除去プロセスから除外される。
【０００３】
今日の高性能半導体モジュールは、モジュール内の半導体ダイの冷却に対する要求を増大させてきた。その結果、特殊で、複雑であり、そのため高価な熱溶液が、当該分野に導入されている。
【０００４】
現在の溶液の多くでは、蒸気チャンバまたは不可欠なヒートパイプを持つヒートシンクなどの複雑な冷却装置を電子部品に熱結合して、冷却効果を最大限にする、非常に脆弱で極端に薄い熱インターフェース材料ボンドラインを使用することが求められる。
【特許文献１】米国特許第６，０８４，７７５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現在の溶液に関する１つの主要な問題は、冷却装置と電子部品の間の熱インターフェースが非常に薄く、非常に弱いことである。薄いボンドラインの幾何学形状と、高性能ボンドライン材料の本来の強度の不足に起因して、熱インターフェース上に非常に高い応力が生じ、これらの材料が材料移動する傾向を有するようになる場合があり、最終的に熱劣化と装置の不具合に結びつく。
【０００６】
これらの問題を回避するために、結合強度が高く、ボンドラインが薄い熱インターフェース接着剤を使用することができるが、それらの結合は一般には恒久的であり、再加工可能性が欠如していることにより、パッケージング構成が確立されるべき製造可能性という効果が得られない。
【０００７】
したがって、モジュールおよび回路基板の修理を円滑にするために容易に分離可能でもある、高性能で信頼性の高い熱インターフェース構造の作成を容易にする、パッケージング構造を作成することが非常に望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の主な態様は、はんだ離型層を備えた高性能の再加工可能なヒートシンクおよびヒートシンクを有するパッケージング構造、ならびに前記構造の製造方法を提供することである。本発明の他の重要な態様は、実質的に悪影響がなく、かつ従来技術の装置における不利な点の多くを克服する、そのようなはんだ離型層を備えた高性能の再加工可能なヒートシンクおよびパッケージング構造、ならびに構造の製造方法を提供することである。
【０００９】
簡潔に言えば、製造方法、ならびにはんだ離型層を備えた高性能の再加工可能なヒートシンクおよびヒートシンクを有するパッケージング構造が提供される。ヒートシンクは、ヒートシンク基部フレームを含む。ヒートパイプまたは蒸気チャンバの選択された１つ、ならびに複数の並列フィンは、ヒートシンク基部フレームにはんだ付けされる。はんだ離型層は、ヒートシンク基部フレームの外側表面上に適用される。はんだ離型層は、ヒートパイプまたは蒸気チャンバの選択された１つならびに複数の並列フィンを、ヒートシンク基部フレームに固定するのに使用される各はんだよりも、低い溶融温度範囲を有する。はんだ離型層が適用された後、ヒートパイプまたは蒸気チャンバは、選択された伝熱媒体で充填される。
【００１０】
本発明の特徴によれば、はんだ離型層は、ヒートパイプまたは蒸気チャンバならびに複数の並列フィンをヒートシンク基部フレームに取り付けるのに使用される他の高融点はんだよりも、低い溶融温度範囲を有する。高融点はんだとしては、例えば、Ｓｎ−Ｐｂ合金、または、Ｓｎを多量に含むＳｎ−Ｃｕ−Ａｇはんだ組成物などの表面実装技術（ＳＭＴ）アセンブリに一般に使用されるＰｂを含まない合金組成物の、選択された１つが挙げられる。はんだ離型層は比較的薄い層であり、また、はんだ溜まり、ウェーブはんだ付け、または選択的なはんだめっき工程の選択された１つによって適用される。蒸気チャンバおよびヒートパイプは、任意にニッケルめっきを含む、銅のろう付けユニットである。ヒートシンク基部フレームおよびフィンは銅から作られる。ヒートシンクは、はんだ離型層とモジュール構造の間に適用される高性能高接着強度の熱インターフェース材料（ＴＩＭ）を用いて、モジュール構造に取り付けられる。
【００１１】
本発明は、上記および他の目的ならびに利点とともに、図面中に例証される本発明の好ましい実施形態の次の詳細な説明により、最もよく理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
好ましい実施形態の特徴によれば、はんだ離型層は、蒸気チャンバまたはヒートパイプのヒートシンクの上に作成される。この離型層インターフェース材料は、ヒートシンクに組み込まれるすべての作製要件ならびに取付け工程と適合していなければならず、ヒートシンク構成要素を作成するのに使用される、チャンバ、ヒートパイプおよびフィンの取付け工程に関して、適切な溶融の階層性を備えた離型はんだ材料を選択することを必要とし、また、ヒートシンクが取り付けられている電子部品を備えた信頼性の高いインターフェース形成と、モジュールを回路基板に固着させるのにも使用される、存在する相互接続のバランスとの適合性とを提供するため、固体状態で適当な動作範囲を有する。
【００１３】
好ましい実施形態の特徴によれば、ヒートシンクを作成した後、ヒートシンクは、電子モジュール・デバイスの表面上に置かれ、ヒートシンクの底部のはんだ離型層とモジュールもしくはダイとの間に存在する、高性能高接着強度の熱インターフェース材料（ＴＩＭ）を用いて、電子モジュール・デバイスに取り付けられる。ヒートシンクの除去が求められる場合、ヒートシンク上のはんだ離型層の溶融を促進して、接着性のＴＩＭボンドラインからヒートシンクを除去できるようにするために、アセンブリが十分に加熱される。例示的な好ましい蒸気チャンバ・ヒートシンクを、図１に示す。図２にも示すように、例示的なヒートシンクおよびパッケージング構造は、非影響性ファスナ（Ｎｏｎ−Ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ  Ｆａｓｔｅｎｅｒ：ＮＩＦ）ハードウェア構成を用いて機械的に固着された、ヒートパイプ・ヒートシンクを含む。図３にも示すように、例示的なヒートシンクおよびパッケージング構造は、図１の蒸気チャンバ・ヒートシンクを含む。
【００１４】
ここで図面を参照すると、図１では、好ましい一実施形態にしたがって、参照番号１００で全体が指定される例示的なヒートシンクが示される。ヒートシンク１００は、ヒートシンク基部フレーム１０４、好ましい実施形態の蒸気チャンバ１０６、および複数の並列フィン１０８を含む。はんだ離型層１１０は、ヒートシンク１００の外側、すなわち下側の表面上に形成される。
【００１５】
高性能ヒートシンク１００のはんだ離型層１１０は、ヒートシンクの除去を可能にするか、あるいは再加工性を可能にする。はんだ離型層１１０は、ヒートシンク基部フレーム１０４を最初に構築し、ヒートシンク基部フレーム１０４に蒸気チャンバ１０６およびフィン１０８を取り付けた後に適用される。ヒートシンク基部フレーム１０４、蒸気チャンバ１０６、およびフィン１０８は、一般に銅から作られる。Ｃｕでろう付けした蒸気チャンバ１０６は、任意にＮｉめっきを含む。ＮｉめっきしたＡｌフレームを、ヒートシンク基部フレーム１０４に使用することができる。
【００１６】
第１の取付けステップは、選択されたはんだ１１４を用いて、蒸気チャンバ１０６をヒートシンク基部フレーム１０４にはんだ付けし、選択されたはんだ１１２を用いて、フィン１０８をヒートシンク基部フレーム１０４と蒸気チャンバ１０６の上面とにはんだ付けすることを含む。これは、Ｓｎ−Ｐｂ合金、または、Ｓｎを多量に含むＳｎ−Ｃｕ−Ａｇはんだ組成物などの表面実装技術（ＳＭＴ）アセンブリに一般に使用されるＰｂを含まない合金組成物など、高融点のはんだを用いることにより、単一のはんだ取付け工程、または階層的な二段階のはんだ付け工程のいずれかを使用して達成される。
【００１７】
次に図２を参照すると、別の好ましい実施形態にしたがって、参照番号２００で全体が指定される例示的な高性能の再加工可能なヒートシンクを有するパッケージング構造が示される。高性能の再加工可能なヒートシンクを有するパッケージング構造２００は、参照番号２０２で全体が指定されるヒートシンクを含む。
【００１８】
ヒートシンク２０２は、ヒートシンク基部フレーム２０４、ヒートパイプ２０６、および複数の並列フィン２０８を含む。低融点はんだ離型層２１０は、ヒートシンク基部フレーム２０４の下面上に形成される。高性能ヒートシンク１００の蒸気チャンバ１０６の代わりにヒートパイプ２０６を有する、ヒートシンク２０２の構築に、同様の工程がやはり使用される。フィン２０８は、選択されたはんだ２１２を用いてヒートシンク基部フレーム２０４にはんだ付けされ、ヒートパイプ２０６は、選択されたはんだ２１４を用いてヒートシンク基部フレーム２０４にはんだ付けされる。ヒートシンク基部フレーム２０４、ヒートパイプ２０６、およびフィン２０８は、一般に銅から作られる。Ｃｕでろう付けしたヒートパイプ２０６は、任意にＮｉめっきを含む。ヒートシンク基部フレーム２０４は、銅またはＮｉめっきしたＡｌであることができる。
【００１９】
好ましい実施形態の特徴によれば、嵩高なヒートシンク１００および２０２を作成して埋め込み、蒸気チャンバ１０４またはヒートパイプ２０６内にはんだ付けし、さらに、フィン１０８、２０８を適所にはんだで取り付けた後、低融点はんだ離型層１１０、２１０が、ヒートシンク基部フレーム１０４、２０４の全体または一部分に適用される。この離型層１１０、２１０は、一般に非常に薄く、例えば２００マイクロインチ（０．０５０８ミクロン）未満であり、はんだ溜まり、ウェーブはんだ付け、または選択的なはんだめっき工程などの、多数の方法で適用することができる。いくつかの例では、さらに、ヒートシンク基部フレーム１０４、２０４をＮｉなどのバリア材で予めめっきして、長期にわたって温度が上昇する卑金属から離型層への相互拡散を防ぐことが望ましい場合がある。
【００２０】
１１７〜１２５℃の一般的な圏内に溶融範囲を有する様々な適切な合金候補を含む、はんだ離型層の様々な候補材料が、はんだ離型層１１０、２１０を形成し、それには、米国インジウム社（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ）が製造販売し、インダロイ（Ｉｎｄａｌｌｏｙ）番号で指定される多数の合金が含まれる。例えば、溶融範囲１１８〜１２５℃である５０／５０重量％のＳｎ−Ｉｎ合金を含むインダロイ番号１は、はんだ離型層１１０、２１０を形成することができる。別の例では、溶融範囲（ＭＲ）１２４〜１２６℃である５８／４２重量％のＢｉ−Ｐｂ合金を含むインダロイ番号６７は、はんだ離型層１１０、２１０を形成することができる。１１７〜１３３℃の選択された温度範囲内に溶融範囲が設定された、はんだ離型層１１０、２１０の他の適切な合金候補としては、次のものが挙げられる。インダロイ番号１３、７０／１５／９．６／５．４重量％のＩｎ−Ｓｎ−Ｐｂ−Ｃｄ合金、ＭＲ１２５℃。インダロイ番号６２、５５／４４／１重量％のＢｉ−Ｐｂ−Ｓｎ合金、ＭＲ１１７〜１２６℃。インダロイ番号６４、５５／４４／１重量％のＢｉ−Ｐｂ−Ｓｎ合金、ＭＲ１２０〜１２１℃。インダロイ番号７０、４０／４０／２０重量％のＩｎ−Ｓｎ−Ｐｂ合金、ＭＲ１２１〜１３０℃。インダロイ番号７１、５２／４８重量％のＳｎ−Ｉｎ合金、ＭＲ１１８〜１３１℃。インダロイ番号７３、５８．８４／４１．１６／２重量％のＢｉ−Ｓｎ−Ｐｂ合金、ＭＲ１２８〜１３３℃。インダロイ番号２５５、５５．５／４４．５重量％のＢｉ−Ｐｂ合金、ＭＲ１２４℃。インダロイ番号１Ｅ、５２／４８重量％のＩｎ−Ｓｎ合金、ＭＲ１１８℃。
【００２１】
はんだ離型層１１０、２１０が適用された後、ヒートシンク１００の蒸気チャンバ１０６およびヒートシンク２０２のヒートパイプ２０６は、次に、一般には水である適切な伝熱媒体で充填され、その後、例えば局所的なろう付け工程を用いて封止される。
【００２２】
好ましい実施形態の特徴によれば、ヒートシンク１００、２０２が完成し、次に、高性能高接着強度の熱インターフェース材料（ＴＩＭ）を用いて、モジュール表面に接着して固着される。パッケージングを取り囲むヒートシンクおよび機械的ハードウェアを支持するために、付加的な負荷軽減が求められる場合には、後からそれが付加されて、例えば図２および３に示すような各構造２００、３００が与えられる。
【００２３】
高性能の再加工可能なヒートシンクを有するパッケージング構造２００は、例えば、はんだカラム２２８などの複数の接続ピンにより、プリント回路基板２２６に固定された１以上のモジュール２２４によって保持される、１以上の電子モジュール・デバイス２２２を含む、関連するモジュール構造２２０を含む。ヒートシンク２０２は、ヒートシンク２０２の底部とモジュール・デバイスもしくはチップ・ダイ２２２との間に存在する、高性能高接着強度の熱インターフェース材料（ＴＩＭ）２３０を用いて、モジュール・デバイス２２２のチップ表面に取り付けられる。プリント回路基板２２６とヒートシンク２０２の間に配置される、参照番号２３２で全体が指定される負荷フレーム装置は、ヒートシンクを位置決めし、それを保持する。複数のねじ２３４は、負荷フレーム装置２３２および補強部材２３６を、プリント回路基板２２６に締結する。ヒートパイプ・ヒートシンク２０２は、複数のファスナ２３８の非影響性ファスナ（ＮＩＦ）ハードウェア装置を用いて、負荷フレーム装置２３２に機械的に固着される。
【００２４】
次に図３を参照すると、好ましい一実施形態にしたがって、参照番号３００で全体が指定される例示的な高性能の再加工可能なヒートシンクを有するパッケージング構造が示される。高性能の再加工可能なヒートシンクを有するパッケージング構造３００は、図１の高性能の再加工可能なヒートシンク１００および関連するモジュール構造３０２を含む。高性能の再加工可能なヒートシンクを有するパッケージング構造３００は、例えば、ボールグリッド配列（ＢＧＡ）３２８により、プリント回路基板３２６に固定された１以上のモジュール３２４によって保持される、１以上の電子モジュール・デバイス３２２を含む。ヒートシンク１００は、ヒートシンク１００の底部とモジュール・デバイスもしくはチップ・ダイ３２２との間に存在する、高性能高接着強度の熱インターフェース材料（ＴＩＭ）３３０を用いて、モジュール・デバイス３２２のチップ表面に取り付けられる。参照番号３３２で全体が指定される機械的締結装置は、プリント回路基板３２６の間に配置され、ヒートシンク基部フレーム１０４に固着された、プリント回路基板３２６を貫通して延びる複数の位置決めポスト３３４から成り、補強部材３３６に取り付けられる。
【００２５】
図４は、高性能の再加工可能なヒートシンク１００およびモジュール構造３０２とともに、参照番号４００で全体が指定される局所的な加熱状態を概略的に示す。局所的な加熱状態４００は、ＡおよびＢとそれぞれ表示された複数の矢印で示され、必要なときにヒートシンクを除去して、例えば、再適用または基板からのモジュール除去のいずれかを容易にする。アセンブリは、はんだ離型層１１０が溶融する温度よりも高い温度に加熱されるので、高性能高接着強度のＴＩＭ３３０の脱結合を生じさせることができる。
【００２６】
次に図５を参照すると、高性能の再加工可能なヒートシンクおよびパッケージング構造、例えば、好ましい実施形態にしたがって図２および３に示すような構造２００、３００を製造する、例示的なステップが示される。簡潔にするため、蒸気チャンバ・ヒートシンク１００のみを説明するが、同様の作製方法はヒートパイプ・ヒートシンク２０４に等しく適合することを理解されたい。
【００２７】
ブロック５００に示すように、第１の銅のヒートシンク（ＨＳ）基部フレーム１０４は、銅の蒸気チャンバ１０６と銅のフィン１０８の取付けを容易にするために機械加工される。次に、ステップは、ブロック５０２に示すように、充填されていない蒸気チャンバ１０６をＨＳ基部フレーム１０４内に、フィン１０８を銅のＨＳ基部フレーム１０４および蒸気チャンバ１０６の上に固定する。次のステップは、ブロック５０４に示すように、取付け用のフラックスまたははんだを適用する。ブロック５０４の取付けステップは、一段階または二段階の工程であることができる。蒸気チャンバ１０６は、銅またはニッケルめっきした銅から作ることができる。
【００２８】
フィン１０８および蒸気チャンバ１０６を基部フレーム１０４にはんだ付けする一段階の工程は、約１８０〜２６０℃の範囲の溶融特性を備えたはんだを用いて、フィン１０８およびチャンバ１０６を同時に基部に固定することを含む。フィン１０８およびチャンバ１０６を同時に取り付けるのに使用されるはんだ１１２、１１４は、次のものなどの様々な合金であることができる。ａ．１８３〜２５７℃の溶融範囲を有する７０／３０重量％のＳｎ−Ｐｂ合金。ｂ．ＭＰが１８３℃の共晶Ｓｎ−Ｐｂ（６３−３７％）、あるいは約１８３〜１９０℃の溶融範囲を有する６０／４０のＳｎ−Ｐｂはんだ。ｃ．約２１７〜２２５℃の溶融範囲を有する、Ｓｎ９５％、Ａｇ４％、Ｃｕ１％などのＰｂを含まない合金。ｄ．約１９０〜１９７℃の溶融範囲を有する、Ｓｎ８９％、Ｚｎ８％、Ｂｉ３％などのＰｂを含まない合金。
【００２９】
二段階の工程には、はんだ溶融の階層性が求められ、最初に蒸気チャンバ１０６をＨＳ基部フレーム１０４内に固定、すなわちはんだ付けする段階は、はんだ（ａ．）７０／３０重量％のＳｎ−Ｐｂ（溶融範囲１８３〜２５７℃）、またはＰｂを含まない取付け用途のはんだ（ｃ．）約２１７〜２２５℃の溶融範囲を有するＳｎ９５％、Ａｇ４％、Ｃｕ１％などのＰｂを含まない合金を用いる。第２に、蒸気チャンバ１０６がフィンの取り付けられた基部に取り付けられた後、はんだ（ｂ．）ＭＰが１８３℃の共晶Ｓｎ−Ｐｂ（６３−３７％）、あるいは約１８３〜１９０℃の溶融範囲を有する６０／４０のＳｎ−Ｐｂはんだ、またはＰｂを含まない取付け用途のはんだ（ｄ．）約１９０〜１９７℃の溶融範囲を有する、Ｓｎ８９％、Ｚｎ８％、Ｂｉ３％などのＰｂを含まない合金を用いて、フィン１０８が基部フレーム１０４に取り付けられる。
【００３０】
次の任意のステップは、ブロック５０６に示すように、蒸気チャンバの基部１０６が十分に平坦でない場合、必要であれば、ヒートシンク蒸気チャンバ１０６の基部を機械加工して平坦にする。
【００３１】
次に、ブロック５０８に示すように、薄いはんだ離型層１１０が、蒸気チャンバの基部またはヒートシンク１００の外側表面に適用される。薄いはんだ離型層１１０は、例えば、溶融範囲が１１８〜１２５℃の５０／５０重量％のＳｎ−Ｉｎ合金である。薄いはんだ離型層１１０は、エアナイフを備えたウェーブはんだ付け機の上にヒートシンク１００を固定して、過剰なはんだを吹き払うことによって適用することができ、あるいは、はんだポットまたははんだ溜まりと嵩高な材料を除去するスキージーとを適用して、薄いはんだ離型層コーティングを提供することができる。
【００３２】
次に、ブロック５１０に示すように、蒸気チャンバ１０６は適当量（伝媒体としての機能を果す量）の伝熱流体、一般に水で充填される。次に、ブロック５１２に示すように、蒸気チャンバ充填ポートは封止され、例えば、局所的に加熱し、ならびに選択されたはんだを用いて局所的にはんだを適用することにより、圧着され、はんだ付けされ、または封止されるが、上述の例のいずれのはんだも機能する。これにより、蒸気チャンバ・ヒートシンク１００が完成する。次に、ブロック５１４に示すように、蒸気チャンバ・ヒートシンク１００がモジュール構造３０２に取り付けられて、高性能の再加工可能なヒートシンクおよびパッケージング構造３００が完成する。
【００３３】
図面に示される本発明の実施形態の詳細を参照して本発明を説明してきたが、これらの詳細は、添付の請求項において請求される本発明の範囲を限定することを意図しない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】好ましい一実施形態による蒸気チャンバを含む例示的なヒートシンクの、縮尺によらない概略側断面図である。
【図２】別の好ましい実施形態によるヒートパイプを含む例示的な高性能の再加工可能なヒートシンクを有するパッケージング構造の、縮尺によらない概略側断面図である。
【図３】好ましい一実施形態による、図１の高性能の再加工可能なヒートシンクを含むパッケージング構造の、縮尺によらない概略側断面図である。
【図４】好ましい一実施形態による、図２または図３の高性能の再加工可能なヒートシンクを有するパッケージング構造に対する局所的な加熱を示す、縮尺によらない概略側断面図である。
【図５】好ましい実施形態による、図１のヒートシンクを含む図３の高性能のパッケージング構造の例示的な製造ステップを示すフローチャートである。
【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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