用于高密度封装应用的高性能的散热器结构制造技术

一种用于从集成电路器件中汲取热量的增强的散热装置，包括具有上下外表面区域的导热的芯子。所述装置还包括沿径向延伸的针状散热片结构的第一阵列。所述第一阵列和上表面区域呈热连接，使得在芯子和第一阵列周围引入的冷却介质在芯子和第一阵列周围产生一个全向流，从而增强从所述集成电路器件的散热。所述芯子包括第一阵列和下表面区域，它们的具有足够的尺寸，使得当把所述散热装置安装到所述集成电路器件上时，能够使母板上的元件被安装在所述集成电路器件上。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及用于集成电路组件的散热系统和方法，尤其涉及用于从集成电路器件散热的系统和方法。
技术介绍
集成电路器件、微处理器以及其它的相关的计算机元件的能力不断增加，功能越来越强，导致封装密度不断增加，因而从这些元件产生的热量也不断增加。由这些元件构成的封装的单元和集成电路器件的尺寸不断减小或保持不变，而由每单位体积、质量、表面积或任何其它的类似度量的这些元件排出的热能的数量不断增加。在当前的封装技术中，散热器一般由一个平的底板构成，其一侧被安装在集成电路器件上。散热器还包括在另一侧上的垂直于平的底板伸出的散热片的阵列。一般地说，集成电路器件(其是热源)具有比散热器的平的底板小得多的覆盖区尺寸。散热器的平的底板具有大的覆盖区。大的覆盖区需要比与其接触的集成电路器件需要更大的母板面积。底板的较大的尺寸使得不直接和集成电路器件接触的底板的最外部分比直接和集成电路器件接触的底板的部分具有低得多的温度。这导致不直接和集成电路器件接触的最外部分以低的效率将热量耗散在冷却空气中。此外，随着和计算机相关的设备的功能越来越强，更多的元件被置于设备的内部和母板上，这进一步需要更多的母板面积。此外，现有技术的散热器结构的底板和与其连附的集成电路器件处于相同的水平高度。因而，散热器的平的底板结构一般竖着安装比安装着该结构的集成电路器件占据更多的母板面积。结果，底板的较大的覆盖区尺寸妨碍其它的母板元件例如成本低的电容器装在微处理器周围或装在微处理器上。因而，在设计集成电路安装和封装装置时，必须考虑由许多这种集成电路产生的大量的热以及对母板面积需要的增加。由于上述原因以及本领域技术人员在阅读和理解本说明之后将会清楚地看出的其它原因，在本领域中需要一种节省母板面积同时使得电子元件能够安装到微处理器周围或者安装到微处理器上的增强的散热装置和散热方法。附图说明图1是连附到装配的母板上的微处理器上的现有技术的散热器的轴测图；图2是按照本专利技术的增强的散热装置的一个实施例的轴测图；图3是表示连附到装配的母板上的微处理器上的图2的增强的散热装置的轴测图；图4是按照本专利技术的增强的散热装置的另一个实施例的轴测图；图5是表示连附到装配的母板上的微处理器上的图4所示的增强的散热装置的轴测图；图6是按照本专利技术的增强的散热装置的另一个实施例的轴测图；以及图7是表示连附到装配的母板上的微处理器上的图6所示的增强的散热装置的轴测图。详细说明在以下对实施例进行的详细说明中，参看用于说明本专利技术及其实施的附图。在这些附图中，相同的标号表示基本上类似的元件。对这些实施例进行了充分地说明，使得本领域普通技术人员能够实施本专利技术。不脱离本专利技术的范围，可以利用其它的实施例，并且可以作出在结构、逻辑和电气方面的改变。此外，应当理解，本专利技术的各个实施例虽然不同，但不必是相互排他的。例如，在一个实施例中说明的特定的特点、结构或特征可以被包括在其它的实施例中。因此，下面的详细说明没有限制的意义，本专利技术的范围只由所附权利要求书和所述权利要求书被授予权利的全部的等效物的范围来限定。这个文件说明了一种增强的散热装置，其使得电子元件能够装在微处理器周围或者微处理器上，并同时通过影响当前采用的大容积制造技术保持高的性能和成本效果比。图1表示安装在装配的母板130的微处理器120上的现有技术的散热器110的轴测图100。此外，图1中还示出了安装在散热器110附近并安装在母板130上的低成本的电容器140。现有技术的散热器100具有平的底板150，其包括离开平的底板150垂直延伸的散热片160的阵列。这种散热器110的结构决定了使用平的底板150，具有用于从微处理器120上散热的散热片160的阵列。要使用图1所示的现有技术的散热器110增加散热，一般要求加大平的底板150和/或散热片阵列160的表面积。这又导致占用更多的母板面积。一般地说，微处理器120(其是热源)具有比图1所示的散热器110的结构的平的底板150小的覆盖区尺寸。平的底板150的较大的覆盖区尺寸使得其最外的部分(不直接和集成电路器件接触的部分)比其和集成电路器件直接接触的部分的温度低得多。因而，具有较大的平的底板150的现有技术的散热器110在从集成电路器件散热方面是低效的。此外，被封装的单元以及集成电路器件的尺寸不断减小，而由这些元件产生的热量在增加。现有技术的散热器110的结构决定了散热片160的阵列延伸到平的底板150的边沿，以便从集成电路器件汲取热量。此外，现有技术的散热器110需要增加散热片160的阵列的尺寸，以便增加散热。为了沿横向加大散热片160，平的底板150的尺寸必须增加。加大平的底板150的尺寸使得占据更多的母板面积。在不断提高集成电路器件的性能，集成电路器件不断更新换代，系统封装密度不断增加的情况下，占据更多的母板区域一般不是一种可行的选择。此外，现有技术的散热器110和安装有该散热器的集成电路器件处于相同的水平，由图1可以看出，安装在微处理器120上的现有技术的散热器110的底板150的构型一般妨碍其它母板元件例如低成本的电容器140被设置在微处理器120的周围。图2是按照本专利技术的增强的散热装置200的一个实施例的轴测图。如图2所示，一种增强的散热装置200包括导热芯子210，以及沿径向延伸的针状散热片结构220的第一阵列。所述针状结构的截面形状例如可以是圆形、方形、矩形、椭圆形、锥形或其它适用于散热的形状。此外，如图2所示，芯子210具有上部外表面区域230和下部外表面区域240。第一阵列220和芯子210的上部表面区域呈热连接，使得冷却介质例如在芯子210的上下表面区域230和240以及第一阵列220的周围引入的空气围绕芯子210和第一阵列形成全向气流，从而增强散热器200的散热。图2还表示一个沿径向延伸的针状散热片结构290的第二阵列，其和芯子210的下表面区域240呈热连接，使得是第二阵列的周围引入的冷却介质也在第二阵列290的周围形成全向流。每个针状结构可具有头部，用于在第一和第二阵列220和290周围产生较高的湍流。芯子210具有轴线260。在有些实施例中，上下表面区域230和240和轴线260平行。芯子210还具有底部270。在一些实施例中，底部270用这种方式设置，使得其靠近下表面区域240，并垂直于轴线260。上下表面区域230和240可以和轴线260是同心的。第一阵列220和上表面区域230呈热连接，使得当把装置200安装在集成电路器件上时，一些元件可以安装在下表面区域240的周围并靠近所述下表面区域240并处于第一阵列220的下方。在一些实施例中，一些元件可以安装在集成电路器件上而不会在机械上妨碍装置200。芯子210可以是一个实体。所述实体可以是圆柱形、锥形、方形。矩形、或者任何有助于安装在集成电路器件上以及将第一阵列220连接到上表面区域230上的其它类似的形状。芯子210可以包括传热介质，例如一个或几个热管、液体、热虹吸管，或者其它能够增强从集成电路器件散热的类似传热介质。在一些实施例中，第一阵列220具有第一外径250，第二阵列290具有第二外径255。所述第二外径255小于第一外径250。第一阵列220具有第一深度，第二阵列290具有第二深度。包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强的散热装置，包括：导热的芯子，其中所述芯子具有上、下外表面区域；以及沿径向延伸的针状散热片结构的第一阵列，所述第一阵列和芯子的上表面区域呈热连接，使得在芯子的上下表面区域和第一阵列周围引入的冷却介质在第一阵列和上下表面区域周 围产生全向流，从而增强散热。

【技术特征摘要】
US 2000-11-20 09/716,510;US 2001-1-22 09/766,7571.一种增强的散热装置，包括导热的芯子，其中所述芯子具有上、下外表面区域；以及沿径向延伸的针状散热片结构的第一阵列，所述第一阵列和芯子的上表面区域呈热连接，使得在芯子的上下表面区域和第一阵列周围引入的冷却介质在第一阵列和上下表面区域周围产生全向流，从而增强散热。2.按照权利要求1所述的装置，其中所述芯子还具有一个轴线，其中所述上下表面区域平行于所述轴线，其中所述芯子还具有底部，其中所述底部被这样设置，使得其垂直于所述轴线并接近所述下表面区域，其中所述上下表面区域和所述轴线同心。3.按照权利要求2所述的装置，其中所述第一阵列和上表面区域呈热连接，使得当把所述装置安装在集成电路器件上时，元件可被安装在所述下表面区域周围并靠近所述下表面区域并处在所述第一阵列下方。4.按照权利要求1所述的装置，其中所述芯子具有例如圆柱形、锥形、方形或矩形的形状。5.按照权利要求4所述的装置，其中所述芯子具有传热介质，例如一个或几个热管、液体、热虹吸管、或其它类似的传热介质。6.按照权利要求1所述的装置，还包括沿径向延伸的针状散热片结构的第二阵列，其中所述第二阵列和所述芯子的下表面区域相连。7.按照权利要求6所述的装置，其中所述第二阵列具有这样的尺寸，其使得当装置被安装在集成电路器件上时，足够使元件被安装在第二阵列周围及附近并处在第一阵列的下方。8.按照权利要求7所述的装置，其中所述第一和第二阵列具有例如圆形、方形、矩形、椭圆形、锥形、或任何其它适合于能够使元件安装在第一和第二阵列周围及附近的位置的形状。9.按照权利要求8所述的装置，其中所述芯子和第一、第二阵列由例如铝、铜或者其它能够从集成电路器件汲取热量的材料制成。10.一种散热系统，包括集成电路器件，其具有前侧和后侧，其中所述前侧被设置在所述后侧的对面，其中所述前侧和具有元件的电路板相连；增强的散热装置，包括导热的芯子，其和所述集成电路器件的后侧呈热连接，其中所述芯子具有上、下外表面区域，其中所述上下表面区域具有第一和第二长度；以及沿径向延伸的针状散热片结构的第一阵列，所述第一阵列和芯子的上表面区域呈热连接，使得第一阵列包围着上表面区域，第一阵列的第一长度足以使得元件能够被安装在电路板上并处在第一阵列的下方。11.按照权利要求10所述的系统，其中所述芯子还包括底部，其中所述底部接近所述下表面区域，所述集成电路器件的后侧和所述底部具有一致的覆盖区尺寸，使得在操作期间，所述集成电路器件、所述底部、第一阵列以及所述芯子的温度基本上彼此接近，从而增强从所述集成电路器件的热传导。12.按照权利要求11所述的热系统，还包括传热介质，其中所述芯子还具有被设置在所述底部对面并接近上表面区域的顶面，其中所述传热介质和所述顶面相连，使得在沿径向延伸的针状结构的第一阵列上方由所述传热介质引入的冷却介质的流动方向在芯子和第一阵列周围产生全向气流，以便增强从所述集成电路器件的散热。13.按照权利要求12所述的系统，还包括沿径向延伸的针状散热片结构的第二阵列，所述第二阵列和下表面区域呈热连接，所述第一和第二阵列分别占据上下表面区域周围的空间的第一和第二部分，其中第二部分小于第一部分，并足以使得元件能够安装在电路板上并处在第一阵列下方，其中在第二阵列上方由传热介质引入的冷却介质的流动方向还在芯子和第二阵列周围产生全向气流，以便增强从所述集成电路器件的散热。14.按照权利要求10所述的系统，其中所述集成电路器件是微处理器。15.一种增强的散热装置，包括导热的芯子，其中所述芯子具有上、下外表面区域，所述芯子具有轴线，其中所述上下表面区域和所述轴线平行，其中所述芯子还具有底部，其中所述底部被这样设置，使得其垂直于所述轴线并接近所述下表面区域；以及沿径向延伸的基本上是平面的散热片结构的第一阵列，所述第一阵列和芯子的上表面区域呈热连接，其中所述散热片结构基本上平行于所述轴线，使得在芯子和第一阵列周围引入的冷却介质产生基本上平行于所述轴线并围绕所述上下表面区域的流动方向，从而增强散热作用。16.按照权利要求15所述的装置，其中所述上下表面区域和所述轴线是同心的。17.按照权利要求15所述的装置，其中所述第一阵列和上表面区域呈热连接，使得当把所述装置安装在集成电路器件上时，元件可被安装在所述下表面区域周围并靠近所述下表面区域并处在所述第一阵列下方。18.按照权利要求15所述的装置，其中所述芯子具有例如圆柱形、锥形、方形或矩形的形状。19.按照权利要求18所述的装置，其中所述芯子具有传热介质，例如一个或几个热管、液体、热虹吸管、或其它类似的传热介质。20.按照权利要求15所述的装置，还包括沿径向延伸的基本上是平面的散热片结构的第二阵列，其中所述第二阵列和所述芯子的下表面区域相连，其中所述第二阵列的散热片结构基本上平行于所述轴线，使得在所述芯子和第二阵列周围引入的冷却介质产生基本上平行于所述轴线并围绕着所述上下表面区域的方向的流，从而增强散热。21.按照权利要求20所述的装置，其中所述第二阵列具有这样的尺寸，其使得当装置被安装在集成电路器件上时，足够使元件被安装在第二阵列周围及其附近并处在第一阵列的下方。22.按照权利要求20所述的装置，其中所述第一和第二阵列的针状结构被对齐并相互连接而形成一个阵列。23.按照权利要求21所述的装置，其中所述第一和第二阵列具有例如圆形、方形、矩形、椭圆形、锥形、或任何其它适合于能够使元件安装在第一和第二阵列周围及附近的外形。24.按照权利要求23所述的装置，其中所述芯子和第一、第二阵列由例如铝、铜或者其它能够从集成电路器件汲取热量的材料制成。25.一种散热系统，包括集成电路器件，其具有前侧和后侧，其中所述前侧被设置在所述后侧的对面，其中所述前侧和...

【专利技术属性】
技术研发人员：S李，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]