传热装置,被冷却的电子模块及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于利于传递来自发热电子设备的热量的传热装置及其制造方法。该传热装置包括具有主表面的导热底座，和多个从该主表面延伸出来的导热翅片。该导热翅片设置成利于传递来自导热底座的热量，该导热底座可以是电子设备的一部分或连接至该电子设备的单独结构。至少一些导热翅片具有复合结构，每个复合结构包括涂覆有第二材料的第一材料，其中第一材料具有第一热导率，第二材料具有第二热导率。在一个实施方案中，导热翅片是通过引线接合的针状翅片，每个翅片是单独通过引线接合至主表面并以小于３００微米的间距排列的离散的环形针状翅片。

【技术实现步骤摘要】
,被冷却的电子模块及其制造方法
本专利技术涉及传热机构，尤其是涉及用于排出由一个或多个电子设备产生的热量的、被冷却的电子模块及其制造方法。更具体地，本专利技术涉及使用多个导热复合翅片的和传热方法，例如，翅片通过引线接合至导热底座的基本上平的主表面上，该导热底座包括待冷却的电子设备的一部分或连接至该电子设备。
技术介绍
众所周知，运行的电子设备会产生热量。该热量必须从设备中有效地排出，以便将结温保持在所需的范围内，如果未能排出所产生的热量将导致设备的温度增加，则有可能带来热击穿问题。电子工业的一些趋势使得热控制——包括排出电子设备的热量，包括传统上较少关注热控制的技术，例如CMOS——更为重要。特别是，对装配更快和更密集的电路的需要对热控制的重要性具有直接的影响。首先，功率耗散以及因此产生的热量随着设备运行频率的增加而增加。其次，在较低的设备结温下提高运行频率是可能的。而且，由于越来越多的设备被装配在一个芯片上，因此热通量(W/cm2)增加，从而导致需要从给定尺寸的芯片或模块上带走更多能量。这些趋势结合起来形成如下情形不再需要仅仅通过传统的风冷方法，例如通过使用具有热管或蒸汽室的风冷散热器从现代设备中排出热量。这种风冷技术在其从具有大功率密度的电子设备中排出热量的能力方面具有固有的局限性。因此，冷却当前和将来的高热负荷、高热通量的电子设备的需求迫使迅速发展热控制技术，例如使用带翅片的冷板设备进行液体冷却。各种类型的液体冷却剂具有不同的冷却能力。具体地，当与例如水或其它水性流体比较时，流体如制冷剂或其它介质液体(如，氟化碳液体)显示出相对弱的热导率和比热性质。但是，介质流体的优点在于，它们可与电子设备直接接触并且相互混合而不会带来不利影响如腐蚀或电短路。其它冷却液体如水或其它水性液体，与其它介质流体相比，显示出极好的热导率和比热。但是，必需避免水基冷却剂与电子设备的直接接触或相互混合，这是因为这种接触很可能造成腐蚀和电短路问题。现有技术已经公开了各种这样的方法使用水基冷却剂，同时在冷却剂和电子设备之间提供物理隔离。但是，采用液体冷却装置仍需要将冷却装置连接到电子设备。这种连接将在冷却装置和电子设备之间引起界面热阻。因此，除了由于颗粒污染而需要考虑密封和堵塞的典型液体冷却问题外，还需要注意例如冷却装置的热导率，电子设备的界面效率，以及冷却装置和电子设备之间的热膨胀匹配和可制造性的问题。
技术实现思路
通过提供一种可克服现有技术的缺点并带来其它的优点。该包括具有主表面的导热底座和多个导热翅片，所述导热翅片从该导热底座的主表面上延伸出来并设置成利于传递来自所述导热底座的热量。所述多个导热翅片中的至少一些翅片具有复合结构，每个复合结构包括涂覆有第二材料的第一材料，其中第一材料具有第一热导率，第二材料具有第二热导率。在改进的方面，涂覆第一材料的第二材料的第二热导率大于第一材料的第一热导率。作为具体示例，第一材料和第二材料可分别包括下列之一铜和金刚石、金和铜或者金和金刚石。而且，所述多个导热翅片可包括多个针状导热翅片，该多个针状导热翅片通过引线接合至所述导热底座的主表面。所述导热底座可包括待冷却的电子设备的一部分或连接至该待冷却的电子设备的单独结构。在另一方面，提供了一种被冷却的电子模块，该被冷却的电子模块包括至少一个发热电子设备附连在其上的基板，和连接到所述至少一个发热电子设备以利于冷却该电子设备的。该包括多个导热翅片，该多个导热翅片从至少一个发热电子设备的一个表面或连接至该至少一个发热电子设备的表面的导热底座延伸出来。该多个导热翅片被设置成利于传递来自所述至少一个发热电子设备的热量，并且该多个导热翅片中的至少一些翅片具有复合结构。每个复合结构包括涂覆有第二材料的第一材料，其中第一材料具有第一热导率，第二材料具有第二热导率。在另一方面，提供了一种制造的方法，该方法包括设置具有主表面的导热底座；设置多个从所述导热底座的主表面上延伸出来的导热翅片，其中所述多个导热翅片设置在导热底座的主表面上以利于传递来自所述导热底座的热量；以及用导热材料涂覆所述多个导热翅片中的至少一些导热翅片，以增加所述至少一些导热翅片的每个导热翅片的厚度，并因此利于通过所述多个导热翅片传递来自所述导热底座的热量。此外，通过本专利技术的技术可实现额外的特征和优点。本专利技术的其它实施例和方面在此加以详细描述并被认为是本专利技术所要求保护的一部分。附图说明本专利技术的主题被具体地指出，并且在作为该说明书结论部分的权利要求书中清楚地主张本专利技术的主题。从下面的结合附图的详细说明中可以清楚了解本专利技术的前述和其它目的、特征和优点，附图中图1是根据本专利技术一方面的被冷却的电子模块的一个实施例的断面正视图；图2是根据本专利技术一方面的冷却或的一个实施例的等轴测视图；图3A是根据本专利技术一方面的在冷却装置的制造方法中将通过引线接合至导热底座的针状翅片金属线(pin-fin wire)的正视图；图3B，根据本专利技术一方面，描绘了图3A的结构，示出在针状翅片金属线和导热底座之间形成的扩散熔合线； 图3C，根据本专利技术一方面，描绘了图3B的结构，示出金属线接合刀架(wire-bonding tool head)在未夹紧位置时在金属线上向上移动；图3D，根据本专利技术一方面，描绘了图3C的结构，示出金属线接合刀架沿构成针状翅片的金属线在较高的位置处被再次夹紧；图3E，根据本专利技术一方面，描绘了图3D的结构，示出在金属线弯曲之后，并且在沿金属线的另一点与导热底座形成另一扩散熔合线；图3F，根据本专利技术一方面，描绘了图3E的结构，示出将电子火焰切割(EFO)应用到金属线上以切断该金属线并因此形成离散的环形针状翅片；图3G，根据本专利技术一方面，描绘了图3F的结构，示出金属线已被切断并且已形成离散的环形针状翅片；图4A是根据本专利技术一方面的使用图3A-3G的制造方法形成冷却或的一个实施例的正视图；图4B是图4A的结构的正视图，根据本专利技术一方面，示出预先镀锡的总管板(manifold plate)被拉下与离散的环形针状翅片的上表面形成直接接触；图4C是图4B的结构的正视图，根据本专利技术一方面，示出对回流焊料reflow solder)加热并因此使离散的环形针状翅片和总管板形成物理连接；图5是根据本专利技术一方面的冷却或可选实施例的正视图；图6是根据本专利技术一方面的被冷却的电子模块的可选实施例的断面正视图；图7是根据本专利技术一方面的被冷却的电子模块另一实施例的断面正视图；图8是根据本专利技术一方面的被冷却的电子模块另一实施例的断面正视图；图9是根据本专利技术一方面的被冷却的电子模块另一实施例的断面正视图；图10是根据本专利技术一方面的冷却或的一个实施例的部分平面图；图11是示出各种散热器材料的热导率图，根据本专利技术一方面，其中一种或多种材料可用于冷却或的翅片阵列中；图12示出根据本专利技术一方面的导热材料沉积在多个针状导热翅片上以形成复合针状翅片结构；图13A是根据本专利技术一方面的采用图12的复合针状翅片结构的冷却或的一个实施例的部分平面图；图13B是根据本专利技术一方面的图13A所示的复合针状翅片结构阵列的一个复合针状翅片结构的等轴测视图；图14是根据本专利技术一方面的铜制针状翅片与复合铜-金刚石针状翅片结构比较时针状翅片效率对针状翅片高度的图；以及图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传热装置，包括：具有主表面的导热底座；多个从所述导热底座的主表面上延伸出来的导热翅片，该多个导热翅片设置成利于传递来自所述导热底座的热量；其中，所述多个导热翅片中的至少一些翅片具有复合结构，每个复合结构包括涂覆有 第二材料的第一材料，其中第一材料具有第一热导率，第二材料具有第二热导率。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MK延格尔，RE西蒙斯，RC楚，MJ小埃尔斯沃思，LA坎贝尔，RR施密特，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]