CN100397630C - 在集成散热装置中用于插件翘曲补偿的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于设计并制造集成散热装置的装置和方法，以便在组装到插件中并暴露于电路小片的热量之后使得该集成散热装置具有安装散热器的平表面。该用于设计并制造集成散热装置的装置和方法产生了具有补偿变形的散热装置，该变形是由于(1)在插件组装过程中的物理操作，(2)在工作中的热梯度，以及(3)在温度升高时多个插件组装步骤结合的插件材料的膨胀和收缩率不同而引起的，以便使得集成散热装置的一个表面是平面形状。

Description

在集成散热装置中用于插件翘曲补偿的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种在集成散热装置中用于插件翘曲补偿的装置和方法，尤其涉及在集成散热装置(IHS)中确定翘曲程度并且补偿该翘曲以便改善该集成散热装置(IHS)的散热特性的装置和方法。
背景技术
在计算机的快速发展中，在处理器速度方面中以及在单独部件的通信、容错性、尺寸方面已经具有了许多的进步。现今的微处理器、存储器和其它芯片可以制造成更快和更小。然而，随着速度的增大、部件尺寸的减小、以及在给定芯片/电路小片中的电路密度的增加，发热和散热成为比过去更关键的因素。
为了便于使得由电路小片产生的热量散发出去，集成散热装置(IHS)可使用一层热界面材料从而固定到电路小片上，该热界面材料用于在IHS与电路小片之间提供一定程度的粘接并将热量从电路小片传递到IHS。此外，可使用一层在IHS与散热器之间的热界面材料将散热器设置在IHS的顶部，以便限制粘接的量并将热量从IHS传递给散热器。散热器具有从其上延伸的垂直的风扇，以便增大散热器的表面面积，并且有助于热量从IHS传递给周围的空气。本领域的普通技术人员应当理解，这些散热器可以采用多种不同的形式并且包括小的电风扇。
在组装过程中通过将电路小片固定到衬底上并随后将IHS设置在电路小片的顶部上并将散热器设置在IHS的顶部上，从而形成插件。IHS设置在电路小片的顶部上可以通过使用工业机械臂并利用固定该机械臂上的抓取工具来实现。该抓取工具可在IHS边缘处保持该IHS并将其设置在电路小片上。
因为该电路小片制成平的矩形或正方形的形状，所以IHS也设计成平的，以便在电路小片与IHS的热界面材料以及在IHS与散热器之间的热界面材料具有均匀的厚度，以便将整个电路小片的热量散发给IHS并随后散发到散热器。
然而，因为该组装的插件包含不同热膨胀系数的材料，并且因为该插件在不同的温度下在各个步骤中进行组装，并且因为在“通电的”插件中存在温度梯度，所以IHS将变形，因此不再保持平的形状。一旦该变形在IHS中存在，则在散热器与IHS之间的热界面材料的厚度将改变，并且IHS不能再均匀地将热量从电路小片传递给散热器。
另外，即使电路小片是相对较小的，但是由电路小片产生的热量在整个电路小片上不均匀的分布。换言之，在电路小片的能耗较高或发热电路存在的相对较小的位置处具有热点。
因此，需要提供这样一种装置和方法，以便确定IHS由于IHS本身的物理处理或插件中的电路小片通电和断电产生的热波动或这两者引起的变形。另外，该装置和方法应当补偿在IHS中的翘曲，以便使得IHS与散热器之间的距离保持大致恒定。另外，该装置和方法应当补偿在电路小片上的热点，并且提供在IHS中的附加散热材料。
附图说明
按照获得本发明的实施例的顺序来详细描述本发明的结合附图示出的实施例。本发明的附图没有按比例绘制并且不能认为是对本发明的限制，在附图中：
图1是本发明的实施例在组装之前的插件的示例；
图2是本发明的实施例的组装的插件的示例，其中IHS10在中心处向外弯曲变形，这是由于热膨胀系数或物理操作和/或温度梯度引起的；
图3是是本发明的实施例的组装的插件的示例，其中IHS10在中心处向内弯曲变形，这是由于热膨胀系数或物理操作和/或温度梯度引起的；
图4A是本发明的实施例的由IHS10的制造商提供的莫尔条纹的示例，该IHS10没有装接到衬底30上；
图4B是本发明的实施例的IHS10在室温下组装到插件中之后的莫尔条纹的示例；
图4C是本发明的实施例的IHS10在组装的插件中的莫尔条纹的示例，其中在装接到衬底30上之后该插件暴露在90摄氏度的均热中；
图5A是本发明的实施例中的具有补偿如图2、4A、4B、4C所示的曲率的形状的IHS10的示例；
图5B是本发明的实施例中的具有补偿如图3所示的曲率的形状的IHS10的示例；
图6是本发明的实施例的组装的插件的示例，其中使用如图5A或5B所示的被补偿的IHS10以及如图7或8所示逻辑来处理IHS10；
图7是本发明的实施例的组装的插件的示例，其中使用如图5A或5B所示的被补偿的IHS10以及如图7或8所示逻辑来处理IHS10，并且考虑到在电路小片50上的热点；
图8是本发明的实施例的用于使得如图5A和5B所示的IHS10形成如图6和7所示的IHS10的过程；和
图9是本发明的实施例的用于使如图5A和5B所示的IHS10形成如图6和7所示的IHS10的过程。
具体实施方式
在本发明的详细描述之前适当地做以下陈述。在不同的附图中，相同的附图标记适当地用于表示相同或相似的部件。另外，在以下的详细描述中给出了示例的尺寸/型号/数值/范围，但是本发明不限于此。最后，为了简化，附图中没有示出计算机网络的已知部件，这并不阻碍对本发明的理解。
图1是本发明的实施例在组装之前的插件的示例。图1示出了具有电路小片50的插件，该电路小片使用环氧树脂60装接到衬底30上，其中有限量的热界面材料(TIM)20设置在电路小片50上。该热界面材料(TIM)20具有至少两个目的，首先，其用于将热量从电路小片传导到集成散热装置(IHS)10。其次，其还提供IHS10与电路小片50之间的一定程度的粘接。在制造过程中，IHS10压在TIM20和粘接剂40上。其后，热界面材料(TIM)80设置在IHS10上，散热器70设置在IHS10上。TIM80的功能与TIM20相同并由相同的材料构成。在以上的描述中，术语“插件”指的是衬底30、环氧树脂60、电路小片50、热界面材料20、IHS10、热界面材料80、散热器70、粘接剂40的组合，但不限于此。
图2是本发明的实施例的组装的插件的示例，其中IHS10在中心处向外弯曲变形，这是由于物理操作和/或温度波动引起的。如图2所示，IHS10通过TIM20吸收来自电路小片50的热量，并且借助粘接剂40在衬底30上保持就位。散热器70和/或风扇/散热器组合(未示出)安装在IHS10的顶部上，以便使得IHS10吸收的热量散发出去。然而，因为IHS10和TIM20在组装过程中承受较大的应力，并且由于(1)物理操作和在插件组装过程中施加的应力，(2)当电路小片通电和断电时的热膨胀和热收缩，以及(3)在不同材料中的热膨胀的系数不同，因此IHS10的形状发生改变。如图2所示，IHS10在中心向外弯曲，因此与其外边缘相比在中心处在散热器70与IHS10之间TIM80较厚。如上所述，电路小片50借助环氧树脂60连接到衬底30上。IHS10借助粘接剂40固定到衬底30上。另外，电路小片50借助TIM20连接到IHS10上。
图3是是本发明的实施例的组装的插件的示例，其中IHS10在中心处向内弯曲变形，这是由于物理操作和/或温度波动引起的。图2与图3的唯一区别在于IHS10的变形特性。本领域的普通技术人员应当理解，IHS10如何弯曲取决于制成其的材料、处理方式、以及由电路小片50施加的热量。因此，图2和3仅仅提供了IHS10如何变形的示例。关于IHS10的加热，这取决于电路小片如何产生和散发热量。例如电路小片50可在特定位置例如电路小片50的中心产生热量或在电路小片50的外边缘散发热量。电路小片50散发热量的方式将直接影响IHS10中的变形。因为图3中的所有其它部件与图2相同，所以不再对其进一步描述。
图4A是本发明的实施例的由IHS10的制造商提供的莫尔条纹(MoriéFringe)的示例，该IHS10没有装接到衬底30上。应当注意，所示的莫尔条纹的敏感性是每条纹12.5微米，并且图4A是IHS10的顶视图。如图4A所示，来自该制造商的IHS10是实际上是平的。
图4B是本发明的实施例的IHS10在室温下组装到插件中之后的莫尔条纹(MoriéFringe)的示例。如图4A所示，应当注意，所示的莫尔条纹的敏感性是每条纹12.5微米，并且图4B是IHS10的顶视图。如图4B所示，装接到衬底30上之后并在室温下，IHS10与由制造商提供的IHS10相比显著地变形。因为组装在室温下进行，而且密封剂的固化在温度升高时进行，所以当冷却到室温时整个插件将如图4B所示地翘曲。这可能影响散热器70与IHS10之间的使用热界面材料80的粘接，如图2所示。另外，这将影响热界面材料80的厚度并且由此影响散热器70的散热性能。如图4B所示，衬底装接到IHS上，然而这在该附图中未示出。
图4C是本发明的实施例的IHS10在组装的插件中的莫尔条纹(MoriéFringe)的示例，其中在装接到衬底30上之后该插件暴露在90摄氏度的均热中。如图4A、4B所示，应当注意所示的莫尔条纹的敏感性是每条纹12.5微米，并且图4C是IHS10的顶视图。如图4C所示，当整个插件的温度升高到90摄氏度时，与处于室温的图4B的情况相比，IHS10实际上变得稍微平整。然而，如图4C所示，在两个小突起形成在IHS10中的位置处，在IHS10中仍具有所涉及的明显变形。
图4A-4C仅仅提供了IHS10变形的类型的示例。本领域的普通技术人员应当理解，IHS10中的变形类型取决于在组装中进行了处理的类型、形成IHS10和其它插件部件的材料、以及IHS10暴露于的温度范围等等。因此，在设计IHS10以便补偿出现的任何变形时，必须提供可控制任何变形的过程和方法。另外，本领域的普通技术人员应当理解，莫尔条纹分析仅仅是多种测量在IHS10中的变形的方法中的一种方法。其它的示例包括使用激光或者甚至是接触探针，以便测量变形。测量IHS10的形状的所有这些方法总地称为从该点向前的尺寸分析。
图5A是本发明的实施例中的具有补偿如图2、4A、4B、4C所示的曲率的形状的IHS10的示例。图5A所示的IHS10的凹形形状为在IHS10的中部凹陷。该凹形形状由IHS10的制造商来提供，并且用于补偿如图2、4A、4B、4C所示的变形。本领域的普通技术人员应当理解，IHS10的精确曲率取决于所示的变形的特性。
图5B是本发明的实施例中的具有补偿如图3所示的曲率的形状的IHS10的示例。如图5B所示，制造商提供的IHS10用于补偿图3所示的变形。在这种情况下，IHS10的中心向外弯曲。本领域的普通技术人员应当理解，IHS10的精确曲率取决于所示的变形的特性。
图5A和5B所示的IHS10仅仅是用于补偿IHS10的变形的示例。依据所涉及的变形，可设置任何数量的不同的补偿形状。然而，应当注意，由IHS10提供的补偿应与当IHS10处于电路小片安装和工作时的温度下所呈现的相反。如以下参照图6将描述，其目标是使得被补偿的IHS10为平的。
图6是本发明的实施例的组装的插件的示例，其中使用如图5A或5B所示的被补偿的IHS10以及如图7或8所示逻辑来处理IHS10。应当注意，除了IHS10是平的并且热界面材料80在IHS10与散热器70之间具有恒定的厚度之外，图6所示的插件与图2和3所示的插件相同。因此，通过使用如图5A或5B所示的IHS10，可以实现一旦IHS10由机械臂抓取并安装到电路小片50和衬底30上，一旦电路小片50具有其工作温度，其将呈现出平的形状。图6中的其余元件与图1-3中所示的元件大致相同，并且不再进一步描述。
图7是本发明的实施例的组装的插件的示例，其中使用如图5A或5B所示的被补偿的IHS10以及如图7或8所示逻辑来处理IHS10，并且考虑到在电路小片50上的热点。除了附加材料90之外，图7所示的插件与图6所示的插件相同，以便有助于热量从在电路小片50上的特定位置传递给散热器70。在电路小片50上的该特定位置指的是热点，因为其产生的热量比在电路小片50上的其它部分多。本领域的普通技术人员应当理解，由于在某些位置处的电路的特性，因此电路小片50上的这些特定区域产生的热量比其它部分多。通过在该热点处增加IHS10的厚度，可在该位置处增大传热能力，这是因为IHS10与散热器70之间的距离减小了。当然，相反的情况也是可行的，即在所选择的位置处IHS10较薄。
在详细描述本发明的实施例采用的逻辑之前，应当提及在图8和9中所示的流程图包括软件、固件(软件与硬件的结合)、硬件、过程、或操作，这些相当于例如计算机程序的编码、编码的选择、指令、命令、目标、硬件等，该计算机例如呈现在软盘、CD-Rom(光盘)、EpRom、RAM(随机存取存贮器)、硬盘的存储介质上。另外，计算机程序可以以任何语言来编写，例如包括但不限于C++。
图8是本发明的实施例的用于使得如图5A和5B所示的IHS10形成如图6和7所示的IHS10的过程。过程开始于操作800，并且立即进入操作810。在操作810中，建立一系列的插件，其包括由供应者提供的在接收状态中为平的IHS10元件。其后，在操作820中，插件被均匀加热或者大致升高到电路小片50在工作时的预期温度。在操作830中，在每一插件中对IHS10进行尺寸分析。该电路小片尺寸分析包括使用莫尔条纹分析或其它技术以便检测在每一插件中的IHS10的变形。作为在操作830中进行的分析的一部分，对于每一IHS10获得尺寸分析的结果进行统计分析。以这种方式，可确定对于每一IHS10的平均变形。其后，该过程进行到操作840，其中形成一系列的具有稍微变化的曲率的IHS10的组，以便补偿在操作830中进行的电路小片尺寸分析呈现的翘曲。每一组IHS10包括在该组中彼此具有一致形状的IHS10的统计上的有效数，但是组和组之间补偿程度是不同的。以这种方式，可选择最佳地矫正所呈现的翘曲的补偿程度。然而，本领域的普通技术人员应当理解，或者，简单系列的IHS10可制造并安装在插件中。该IHS10的简单系列可以简单地改变补偿或曲率的程度，以便形成平均分布的IHS10的变化曲率。在操作845中，IHS10组装到包括如图1-3所示的所有元件的插件中。
还参照图8，过程进行到操作850，其中当通电时具有最平的插件的插件组被选择作为用于IHS10结构的模板。其后，在操作860中，确定电路小片50是否在其中具有热点。在优选实施例中，可对于带有装接到其上的散热器70的组装插件进行该操作860。以这种方式，可实现在实际使用中呈现的正确应力和热状态。在优选实施例中，热点由包含在电路小片50本身中的温度传感器来确定。在操作870中，对于在电路小片50发现的任何热点，在热点的区域中改变IHS的曲率以便消除该热点。其后，过程进行到操作880，其中制造成具有用于补偿翘曲和热点的形状的IHS10。随后过程进行到操作890以便结束该过程。
图9是本发明的实施例的用于使如图5A和5B所示的IHS10形成如图6和7所示的IHS10的过程。过程开始于操作900，并且立即进入操作910。在操作910中，对于包括IHS10的整个插件产生有限单元模型。有限单元模型包括将结构分成固定数量的小部分或单元，并且将每一单元及其相应坐标和与其它单元的关系输入到计算机中。此外，每一单元的特性例如但不限于热膨胀系数、弹性、传热能力、弹性抗拉强度的模数输入到有限单元模型中。随后过程进行到操作920，其中由工业处理设备例如但不限于机械臂和抓取装置产生的压力点输入到有限单元模型中。这些压力点包括在有限单元模型中置于特定单元上的压力的大小。由这些特定单元承受的压力传递给包含在该有限单元模型中的其它单元。
仍参照图9，在操作930中，插件的每一单元的膨胀系数和机械特性也输入到有限单元模型中。在操作940中，确定电路小片50的工作温度和在有限单元模型中哪些单元受到电路小片50温度升高的影响。例如，环氧树脂60具有与IHS10或者散热器70不同的膨胀系数。随后过程进行到操作950，其中如果有的话，识别在电路小片50中的任何热点，并且在IHS10中确定相应的单元。在操作960中，执行有限单元模型，并且从该有限单元模型中确定IHS10的翘曲程度。其后，在操作970中，重新设计IHS10以便补偿在操作960中呈现的翘曲。在操作980中，再次执行有限单元模型，但除了在该该模型中利用的用于补偿先前呈现的翘曲的IHS10之外。这涉及用在不同位置可能存在不同形状的新单元替换IHS10变化的单元。其后，在操作990中，在有限单元模型中利用补偿的IHS10来确定是否具有任何的翘曲。如果在有限单元模型中翘曲没有被消除，则过程返回到操作970以便重复进行。但是，如果在操作980中在有限单元模型中翘曲被消除，则过程从操作990进行到操作1000。在操作1000中，通过有限单元模型产生一系列的具有稍微变化的曲率的IHS10的组。每一组IHS10包括在一组中彼此具有一致形状的IHS10的统计上的有效数，但是组和组之间补偿程度是不同的。以这种方式，可选择最佳地矫正与有限单元模型预计的相比所实际呈现的翘曲的补偿程度。然而，本领域的普通技术人员应当理解，无论有限单元模型所产生的结果如何精确，其仍然没有实际操作所预计的精确。另外，本领域的普通技术人员应当理解，或者，简单系列的IHS10可制造并安装在插件中。该IHS10的简单系列可以简单地改变补偿或曲率的程度，以便形成平均分布的IHS10的变化曲率，这是有限单元模型作为介质IHS10而产生的IHS10。在操作1010中，IHS10组装到包括如图1-3所示的所有元件的插件中。
还参照图9，过程进行到操作1030，其中当通电时具有最平的插件的插件组被选择作为用于IHS10结构的模板。其后，在操作1040中，确定电路小片50是否在其中具有热点。在优选实施例中，可对于带有装接到其上的散热器70的组装插件进行该操作860。以这种方式，可实现在实际使用中呈现的正确应力和热状态。在优选实施例中，热点由包含在电路小片50本身中的温度传感器来确定。在操作1050中，对于在电路小片50发现的任何热点，在热点的区域中改变IHS的曲率以便消除该热点。其后，过程进行到操作1060，其中制造成具有用于补偿翘曲和热点的形状的IHS10。随后过程进行到操作1070以便结束该过程。
本发明的优点在于，即使在工作和暴露于温度波动的情况下，IHS10也可设计成形成大致平的插件。使用这种大致平的插件，可以有效地且均匀地将热量从电路小片散发出去。此外，对于与电路小片50中的热点相关的特定位置而言，可以增加IHS10的散热能力。
不脱离权利要求限定的本发明的范围和构思，本领域普通技术人员可以对上述的技术方案作出各种改变和改型。因此，所述的各种特征和配置以及等效物可用于各种组合和变更中。因而，本发明不由上述的说明限定，而是由下面的权利要求限定。应当理解，本文所使用的措辞和术语仅仅是示意性的而不是限定性的。因此，本发明旨在包括落在后附权利要求限定的精神和范围内的所有替换、变型、等同形式和改变。

Claims (15)

1.一种制造集成散热装置的方法，其包括：
使得多个集成散热装置暴露于热量；
对多个集成散热装置中的每一个进行尺寸分析，以便确定该集成散热装置的形状的任何变形；和
改变多个集成散热装置的形状，以便使得由该尺寸分析确定的该多个集成散热装置的形状中的变形减至最小。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使得多个集成散热装置暴露于热量还包括：
构造多个集成散热装置，以便使所述多个集成散热装置具有至少一个散热器设置于其上的平表面区域。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，构造多个集成散热装置，以便使所述多个集成散热装置具有至少一个散热器设置于其上的平表面区域还包括：
构造多个系列的多个集成散热装置，其中一系列的多个集成散热装置包括至少一个具有用于补偿由该尺寸分析呈现的变形的形状的集成散热装置，该形状与所述多个系列中的另一系列的集成散热装置的形状不同。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，改变多个集成散热装置的形状，以便使得由该尺寸分析确定的该多个集成散热装置的形状中的变形减至最小还包括：
当暴露于由电路小片产生的热量时，选择多个系列的多个集成散热装置中的具有至少一个表面区域保持为平的系列。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，其还包括：
确定是否具有由该电路小片产生的任何热点；和
改变多个集成散热装置的局部形状，以便减小该集成散热装置与该散热器之间的间隙。
6.一种制造集成散热装置的方法，其包括：
产生插件的有限单元模型，该插件具有连接到电路小片上的衬底，该电路小片连接到该集成散热装置上，该集成散热装置连接到散热器上；
执行该有限单元模型，以便产生具有带变形的形状的该集成散热装置；
改变该集成散热装置的该形状，以便补偿该变形；
通过使用具有改变的形状以便补偿该变形的该集成散热装置，从而执行该有限单元模型；和
重复该集成散热装置的形状的改变以便补偿该变形，并重复执行该有限单元模型，直到不再存在任何的变形。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，产生插件的有限单元模型包括：
将该衬底、该电路小片、该集成散热装置、和该散热器分成多个单元，所述单元具有特定空间坐标并与所述多个单元中的其它单元连接。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，产生插件的有限单元模型包括：
使得特性与所述多个单元的每一单元相关，其中所述特性包括机械和热特性，其中该热特性包括热膨胀系数。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，该变形是由于该集成散热装置的物理操作或由该电路小片产生的热量由该集成散热装置吸收而引起的。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，其还包括：
识别在电路小片上的热点；
在该集成散热装置上确定对于该在电路小片上的热点的相关单元；和
改变该散热装置的几何形状，以便减小在该集成散热装置上的该相关单元中的热阻。
11.一种插件，其包括：
产生热量的电路小片；和
连接到该电路小片上的集成散热装置，以便吸收由该电路小片产生的热量并改变所述集成散热装置中的至少一个表面的形状，其中所述集成散热装置中的该至少一个表面是大致平的。
12.如权利要求11所述的插件，其特征在于，其还包括：
连接到所述集成散热装置的大致为平的该至少一个表面上的散热器，以便将热量从集成散热装置散发到周围空气中。
13.如权利要求12所述的插件，其特征在于，仅当吸收热量时，所述集成散热装置的连接到该散热器上的该至少一个表面变成平的。
14.如权利要求12所述的插件，其特征在于，仅当吸收热量或抓取以便安装时，所述集成散热装置的连接到该散热器上的该至少一个表面变成平的。
15.如权利要求12所述的插件，其特征在于，所述集成散热装置的连接到该散热器上的该至少一个表面在与电路小片上的热点紧密相连的位置处较厚。
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Families Citing this family (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6848172B2 (en) * 2001-12-21 2005-02-01 Intel Corporation Device and method for package warp compensation in an integrated heat spreader
US20070164424A1 (en) * 2003-04-02 2007-07-19 Nancy Dean Thermal interconnect and interface systems, methods of production and uses thereof
CN101448382A (zh) * 2003-06-06 2009-06-03 霍尼韦尔国际公司 热互连系统及其制造和使用的方法
KR20070006682A (ko) * 2004-03-30 2007-01-11 허니웰 인터내셔널 인코포레이티드 히트 스프레더 구조물, 집적 회로, 및 그들의 제조방법
US7205651B2 (en) * 2004-04-16 2007-04-17 St Assembly Test Services Ltd. Thermally enhanced stacked die package and fabrication method
US7161122B2 (en) * 2004-06-24 2007-01-09 Intel Corporation Assembly packaging using induction heating
US20070001291A1 (en) * 2005-06-30 2007-01-04 Infineon Technologies Ag Anti-warp heat spreader for semiconductor devices
EP1791177A1 (de) * 2005-11-29 2007-05-30 Congatec AG Halbleitereinheit mit verbesserter Wärmekopplungsanordnung
US8395254B2 (en) * 2006-03-30 2013-03-12 Stats Chippac Ltd. Integrated circuit package system with heatspreader
JP2007288054A (ja) * 2006-04-19 2007-11-01 Toyota Motor Corp パワーモジュール
US8497162B1 (en) 2006-04-21 2013-07-30 Advanced Micro Devices, Inc. Lid attach process
US8952524B2 (en) * 2006-04-28 2015-02-10 Juniper Networks, Inc. Re-workable heat sink attachment assembly
US7256067B1 (en) 2006-05-01 2007-08-14 Advanced Micro Devices, Inc. LGA fixture for indium assembly process
US7651938B2 (en) * 2006-06-07 2010-01-26 Advanced Micro Devices, Inc. Void reduction in indium thermal interface material
US7513035B2 (en) * 2006-06-07 2009-04-07 Advanced Micro Devices, Inc. Method of integrated circuit packaging
US20080124840A1 (en) * 2006-07-31 2008-05-29 Su Michael Z Electrical Insulating Layer for Metallic Thermal Interface Material
US7544542B2 (en) * 2006-08-07 2009-06-09 Advanced Micro Devices, Inc. Reduction of damage to thermal interface material due to asymmetrical load
US20080128897A1 (en) * 2006-12-05 2008-06-05 Tong Wa Chao Heat spreader for a multi-chip package
US20080142954A1 (en) * 2006-12-19 2008-06-19 Chuan Hu Multi-chip package having two or more heat spreaders
US8297986B2 (en) * 2007-03-16 2012-10-30 Globalfoundries Inc. Integrated circuit socket
US7633151B2 (en) * 2007-03-16 2009-12-15 Advanced Micro Devices, Inc. Integrated circuit package lid with a wetting film
US7709951B2 (en) * 2007-03-16 2010-05-04 International Business Machines Corporation Thermal pillow
US8678271B2 (en) * 2007-06-26 2014-03-25 Globalfoundries Inc. Method for preventing void formation in a solder joint
US7737550B2 (en) * 2007-08-30 2010-06-15 International Business Machines Corporation Optimization of electronic package geometry for thermal dissipation
US8952511B2 (en) * 2007-12-18 2015-02-10 Intel Corporation Integrated circuit package having bottom-side stiffener
CN101500391B (zh) * 2008-01-29 2012-08-29 瑞鼎科技股份有限公司 散热组件、包含散热组件的芯片及芯片散热组件制备方法
US7928562B2 (en) * 2008-07-22 2011-04-19 International Business Machines Corporation Segmentation of a die stack for 3D packaging thermal management
US7733655B2 (en) * 2008-07-22 2010-06-08 International Business Machines Corporation Lid edge capping load
US9142480B2 (en) * 2008-08-15 2015-09-22 Intel Corporation Microelectronic package with high temperature thermal interface material
US7961469B2 (en) * 2009-03-31 2011-06-14 Apple Inc. Method and apparatus for distributing a thermal interface material
JP5121783B2 (ja) * 2009-06-30 2013-01-16 株式会社日立ハイテクノロジーズ Ｌｅｄ光源およびその製造方法ならびにｌｅｄ光源を用いた露光装置及び露光方法
JP2011049311A (ja) * 2009-08-26 2011-03-10 Shinko Electric Ind Co Ltd 半導体パッケージ及び製造方法
US8567483B2 (en) * 2009-11-06 2013-10-29 International Business Machines Corporation Heatsink with flexible base and height-adjusted cooling fins
US8837162B2 (en) 2010-05-06 2014-09-16 Advanced Micro Devices, Inc. Circuit board socket with support structure
US8938876B2 (en) 2010-05-06 2015-01-27 Advanced Micro Devices, Inc. Method of mounting a circuit board
US8558564B2 (en) 2011-02-24 2013-10-15 International Business Machines Corporation Heat spreader flatness detection
FR2977975A1 (fr) * 2011-07-13 2013-01-18 St Microelectronics Grenoble 2 Boitier electronique a via thermique et procede de fabrication
US20130037931A1 (en) * 2011-08-08 2013-02-14 Leo M. Higgins, III Semiconductor package with a heat spreader and method of making
US8823164B2 (en) 2011-10-28 2014-09-02 International Business Machines Corporation Heatsink attachment module
US8425246B1 (en) 2011-12-01 2013-04-23 Advanced Micro Devices, Inc. Low profile semiconductor device socket
US20130306293A1 (en) * 2012-05-21 2013-11-21 Hamilton Sundstrand Space Systems International Extruded matching set radiators
US20130308273A1 (en) * 2012-05-21 2013-11-21 Hamilton Sundstrand Space Systems International Laser sintered matching set radiators
US10510707B2 (en) * 2013-11-11 2019-12-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Thermally conductive molding compound structure for heat dissipation in semiconductor packages
US9329646B2 (en) * 2014-03-20 2016-05-03 Qualcomm Incorporated Multi-layer heat dissipating apparatus for an electronic device
US20170092618A1 (en) * 2015-09-24 2017-03-30 Intel Corporation Package topside ball grid array for ultra low z-height
US10607963B2 (en) * 2016-09-15 2020-03-31 International Business Machines Corporation Chip package for two-phase cooling and assembly process thereof
EP3506344A1 (de) * 2017-12-29 2019-07-03 Siemens Aktiengesellschaft Halbleiterbaugruppe
US11239134B2 (en) * 2020-01-17 2022-02-01 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Package structure and method of fabricating the same
CN111274625B (zh) * 2020-03-03 2021-12-28 北京航空航天大学 一种针对屋脊特征复材薄壁件的脊线位置变形补偿方法
CN115699298A (zh) * 2020-08-26 2023-02-03 华为技术有限公司 一种芯片封装结构、电子设备
US11940271B2 (en) * 2020-11-17 2024-03-26 International Business Machines Corporation High power device fault localization via die surface contouring

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2252266Y (zh) * 1996-01-10 1997-04-16 吴筱玲 电脑cpu的散热片扣接件
CN2349605Y (zh) * 1998-05-19 1999-11-17 奇鋐股份有限公司 散热片扣合装置改良
US6139975A (en) * 1997-06-12 2000-10-31 Hitachi Powered Metals Co., Ltd. Sheet metal member, method of manufacturing same, and heat radiation plate
CN1290961A (zh) * 1999-09-30 2001-04-11 国际商业机器公司 用于使用倒装法的模块的改进热性能的可定制盖

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US75A (en) * 1836-11-08 Opening- and closing safety-valves of steam-boilers
JPS6046037A (ja) * 1984-07-25 1985-03-12 Hitachi Ltd 半導体装置
JPH0277143A (ja) * 1988-09-13 1990-03-16 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
US6466446B1 (en) * 1994-07-01 2002-10-15 Saint Gobain/Norton Industrial Ceramics Corporation Integrated circuit package with diamond heat sink
JP3139426B2 (ja) * 1997-10-15 2001-02-26 日本電気株式会社 半導体装置
US6203191B1 (en) * 1998-10-28 2001-03-20 Speculative Incorporated Method of junction temperature determination and control utilizing heat flow
US6848172B2 (en) 2001-12-21 2005-02-01 Intel Corporation Device and method for package warp compensation in an integrated heat spreader

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2252266Y (zh) * 1996-01-10 1997-04-16 吴筱玲 电脑cpu的散热片扣接件
US6139975A (en) * 1997-06-12 2000-10-31 Hitachi Powered Metals Co., Ltd. Sheet metal member, method of manufacturing same, and heat radiation plate
CN2349605Y (zh) * 1998-05-19 1999-11-17 奇鋐股份有限公司 散热片扣合装置改良
CN1290961A (zh) * 1999-09-30 2001-04-11 国际商业机器公司 用于使用倒装法的模块的改进热性能的可定制盖

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