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Elektronische
Komponenten, wie z. B. integrierte Schaltungen oder gedruckte Schaltungsplatinen
werden in verschiedenen Vorrichtungen immer üblicher. Zum Beispiel weisen
zentrale Verarbeitungseinheiten, Schnittstellen, Graphik- und Speicher-Schaltungen üblicherweise
mehrere integrierte Schaltungen auf. Während normaler Operationen
erzeugen viele elektronische Komponenten, wie z. B. integrierte
Schaltungen, beträchtliche
Wärmebeträge. Wenn
die Wärme,
die während
der Operation dieser und anderer Vorrichtungen erzeugt wird, nicht entfernt
wird, können
sich elektronische Komponenten oder andere Vorrichtungen in der
Nähe derselben übermäßig erwärmen, was
zu einem Schaden an den Komponenten oder zu einer Verschlechterung
des Verhaltens der Komponente führen
kann.
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Um
solche Probleme zu vermeiden, die durch übermäßiges Erwärmen verursacht werden, werden
häufig
Wärmesenken
oder andere wärmeableitende
Vorrichtungen mit elektronischen Komponenten verwendet, um Wärme abzuleiten.
Die Wärmeableitanforderungen
einer Wärmesenke
müssen mit
anderen Faktoren ausgeglichen werden. Wärmesenken können reißen, beschädigt werden oder von den elektronischen
Komponenten getrennt werden, an die sie angebracht sind, wenn die
Wärmesenke
einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der sich bedeutend
von der elektronischen Komponente unterscheidet. Ferner sind viele
Wärmesenkenmaterialien
relativ schwer. Wenn die elektronische Komponente, an die die Wärmesenke
angebracht ist, Vibration oder anderen Stößen ausgesetzt ist, kann das
Gewicht der Wärmesenke,
die an die elektronische Komponente angebracht ist, reißen, beschädigt werden
oder verursachen, daß die Wärmesenke
von der elektronischen Komponente abgetrennt wird, an die sie angebracht
ist.
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Häufig erfordert
mehr als eine elektronische Komponente auf einer gedruckten Schaltungsplatine, einem
Mehrfachchipmodul oder einem elektronischen System eine Wärmeableitung.
Es wäre
vorteilhaft, wenn mehr als eine Komponente in der Lage wären, eine
einzelne Wärmeableitvorrichtung
zu verwenden, um Systemkosten, Gewicht, Größe und andere Merkmale zu optimieren.
Eine unterschiedliche Form auf einer gedruckten Schaltungsanordnung oder
innerhalb eines Mehrfachchipmoduls kann unterschiedliche thermische
Ausdehnungskoeffizienten oder Wärmeableitanforderungen
aufweisen. Es wäre vorteilhaft,
eine Wärmeableitvorrichtung
bereitzustellen, die in der Lage ist, verschiedene unterschiedliche
Anforderungen für
mehr als eine Vorrichtung unterzubringen, die eine Wärmeableitung
erfordert.
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Einige
Materialien liefern eine gute thermische Leitfähigkeit, sind jedoch schwierig
zu formen, teuer, schwer oder haben andere weniger erwünschte Merkmale
für eine
bestimmten Wärmeableitsituation.
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Dementsprechend
besteht ein Bedarf in der Industrie nach der Fähigkeit, Wärmeableitung, Gewicht, Kosten,
Bearbeitbarkeit und andere Merkmale von Wärmeableitvorrichtungen zu optimieren
und eine einzelne Wärmeableitvorrichtung
zu schaffen, für
mehr als eine Form oder Komponente in einer elektronischen Anordnung.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine anwendungsspezifische
Wärmesenkenvorrichtung
und ein Verfahren zum Herstellen derselben mit verbesserten Charakteristika
zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine anwendungsspezifische Wärmesenkenvorrichtung gemäß Anspruch
1 und ein Verfahren zum Herstellen derselben gemäß Anspruch 12 gelöst.
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Ein
Gerät und
ein Verfahren zum Optimieren einer Wärmeableitung, CTE-Anpassung,
Gewicht, Kosten, Bearbeitbarkeit oder anderer Merkmale einer Wärmeableitvorrichtung.
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Das
Gerät kann
folgende Merkmale aufweisen: eine anwendungsspezifische Wärmesenkenvorrichtung
zum Ableiten von Wärme
von mehr als einer elektronischen Komponente, wobei die anwendungsspezifische
Wärmesenkenvorrichtung
ein Wärmeableitsubstrat
aufweisen kann, das für
eines oder mehrere aus seiner Größe, Form,
Masse, Kosten, thermischer Leitfähigkeit
oder Umweltwiderstandseigenschaften ausgewählt ist; und mehr als einen
Wärmeableiteransatz,
der für
seine CTE- und Bearbeitbarkeits-Eigenschaften
ausgewählt
ist, derart, daß jeder Wärmeableitansatz
an dem Wärmeableitsubstrat derart
angebracht sein kann, daß eine
elektronische Komponente an jedem der Wärmeableitansätze angebracht
sein kann.
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Ein
Verfahren zum Herstellen einer anwendungsspezifischen Wärmesenkenvorrichtung
zum Ableiten von Wärme
von mehr als einer elektronischen Komponente, das folgende Schritte
umfassen kann: Auswählen
oder Bilden eines Wärmeableitsubstrats;
Bilden von mehr als einem Wärmeableitansatz,
derart, daß jeder
der Wärmeableitansätze geformt
und dimensioniert sein kann, um mit einer elektronischen Vorrichtung
zusammenzupassen, die gekühlt
werden soll; und Anbringen von jedem der Wärmeableitansätze an das
Substrat. Eine elektronische Vorrichtung, die gekühlt werden
soll, kann an jedem der Wärmeableitsätze angebracht
sein.
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Eine
umfassendere Herangehensweise an diese Erfindung und viele der dazugehörigen Vorteile derselben
werden offensichtlich, wenn dieselbe Bezug nehmend auf die nachfolgende
detaillierte Beschreibung betrachtet in Verbindung mit den beiliegenden
Zeichnungen besser verständlich
wird, in denen gleiche Bezugzeichen dieselben oder ähnliche Komponenten
anzeigen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf
die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutet.
Es zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel
einer Wärmeableitvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel
einer Wärmeableitvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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3 ein drittes Ausführungsbeispiel
einer Wärmeableitvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4 ein Flußdiagramm
zum Herstellen einer Wärmeableitvorrichtung
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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5 ein Flußdiagramm
zum Herstellen einer Wärmeableitvorrichtung
gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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6 ein Flußdiagramm
zum Herstellen einer Wärmeableitvorrichtung
gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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7 eine Draufsicht einer
Packung einer integrierten Schaltungsvorrichtung gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung vor der Einkapselung;
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8 eine Querschnittansicht
der integrierten Schaltungsvorrichtung aus 7 entnommen entlang der Linie 8-8;
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9 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Wärmeableitvorrichtung
zum Ableiten von Wärme aus
mehr als einer Komponente gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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10 ein Flußdiagramm
zum Herstellen einer Wärmeableitvorrichtung
gemäß dem fünften und sechsten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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11 eine Querschnittansicht
von mehr als einer integrierten Schaltung, die an die Wärmeableitvorrichtung
angebracht ist, vor der Einkapselung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Wie
in den Zeichnungen zu Zwecken der Darstellung gezeigt ist, bezieht
sich die vorliegende Erfindung auf Techniken zum Schaffen einer
Wärmeableitvorrichtung,
bei dem die verschiedenen Merkmale der Vorrichtung, z. B. thermische
Leitfähigkeit, präzise Toleranzen,
CTE-Anpassung an das Teil, das gekühlt werden soll, Umgebungswiderstandsfähigkeit,
geringe Masse, gute Verbindbarkeit, Kosten, Bearbeitbarkeit etc.
selektiv optimiert werden können. Das
Optimieren verschiedener Merkmale einer Wärmeableitvorrichtung kann mit
einer Wärmesenke
aus mehr als einem Material erreicht werden, durch Erzeugen einer
anwendungsspezifischen Wärmesenkenstruktur,
die in der Lage ist, unterschiedliche Anforderungen an unterschiedlichen
Stellen einfacher zu erfüllen
als eine monolithische Wärmesenkenstruktur.
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Bezug
nehmend nun auf die Zeichnungen stellt 1 eine Wärmeableitvorrichtung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dar. Ein Wärmeableitsubstrat 110 ist
bereitgestellt. Das Wärmeableitsubstrat 110 kann
aus einem bekannten Wärmesenkenmaterial,
einer Legierung oder einer Kombination derselben ausgewählt sein,
wie z. B. Aluminium-Silizium-Karbid, Kupfer, Aluminium, Kohlenstoff/Metall-Verbundstoff,
Keramik oder einem anderen bekannten Wärmesenkenmaterial. Ausschließlich beispielhaft
kann AlSiC aufgrund seiner Wärmeleitfähigkeitsqualitäten und seines
niedrigen Gewichts ausgewählt
werden. Der Wärmeableitansatz 120 kann
durch Stempeln, Bearbeiten, Ätzen oder
Laser-Schneiden aus einem bekannten Wärmesenkenmaterial, einer Legierung oder
einer Kombination derselben gebildet werden, wie z. B. Kupfer, Wolfram,
Molybdän,
Aluminium, Kupfer/Molybdän/Kupfer
oder einem anderen bekannten Wärmesenkenmaterial.
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Der
Wärmeansatz 120 kann
ausgewählt werden,
um einen CTE (thermischen Ausdehnungskoeffizienten = Coefficient
of Thermal Expansion) zu haben, der relativ nahe an der Vorrichtung
liegt (integrierter Schaltungschip, integrierte Schaltungspackung,
integriertes Schaltungsmodul, gedruckte Schaltungsplatine etc.),
an das derselbe angebracht werden soll. Wie in dem Flußdiagramm
in 4 gezeigt ist, kann
der Wärmeableitansatz 120 an
der Oberfläche 180 des
Wärmeableitsubstrats 110 an
einer vorbestimmten Stelle 130 durch eine bekannte Anbringeinrichtung
angebracht werden, wie z. B. Hartlöten, Löten, Haftverbinden, Druckeinpassung, Schrauben,
Nieten, Schweißen,
Kältediffusion
unter Hochdruck, Diffusionsverbinden oder ein thermisch leitfähiges metallisches
Haftmittel. Der Wärmeableitansatz
ist präzise
mit Hilfe von Bearbeiten, Stempeln, Ätzen oder Laser-Schneiden geformt
und an das Wärmeableitsubstrat 110 an
einer vorbestimmten Stelle 130 angebracht.
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Da
die anwendungsspezifische Wärmesenke
der vorliegenden Erfindung vielseitig ist, können verschiedene Wärmeableitsubstrate 110 aus
verschiedenen Materialien und Größen verwendet
werden. Verschiedene Wärmeableitansätze 120 aus
verschiedenen Materialien und Größen können verwendet
werden. Somit kann der Hersteller der Vorrichtung, die gekühlt werden
soll (ein exemplarisches Ausführungsbeispiel
gezeigt in 7–8), das Substrat 110 und
den Ansatz 120 für
eine bestimmte Wärmeableitanwendung
nach Merkmalsanforderungen, Kosten, niedriger Masse, guter thermischer
Leitfähigkeit,
präzisen
Toleranzen etc. auswählen.
In einem solchen Fall, wie in 4 gezeigt
ist, kann der Hersteller das Substrat 110 auswählen 410,
den Ansatz 120 auswählen
und ein geeignetes Anbringverfahren 420 auswählen, wie es
durch die bestimmte Anwendung erforderlich ist, um die Wärmesenkenmerkmale für die Anwendung
zu optimieren, während
die Wärmesenkenkosten
minimiert werden. Die Vorrichtung, die gekühlt werden soll, kann an dem
Ansatz 420 angebracht sein. Es sollte darauf hingewiesen
werden, daß der
Ansatz 120 an der Vorrichtung angebracht sein könnte, die
gekühlt
werden soll, bevor der Ansatz 120 an das Substrat 110 angebracht
wird.
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Alternativ
kann der Hersteller verschiedene Wärmeableitsubstrate 110 aus
verschiedenen Materialien und Größen verfügbar haben
oder von einem Lieferanten bestellen. Sobald das Wärmeableitsubstrat 110 für eine bestimmte
Anwendung ausgewählt 410 wird,
kann ein kundenspezifischer Wärmeableitansatz 120 für eine spezifische
Größe, thermische Leitfähigkeitsanforderungen
etc. hergestellt werden. Nachdem der Ansatz 120 hergestellt
ist, kann er durch ein Anbringverfahren angebracht 420 werden, das
für die
Anwendung geeignet ist. Dieses Ausführungsbeispiel kann es dem
Substrat 110 ermöglichen,
aus einem Material, einer Legierung oder einem Verbundstoff zu bestehen,
der nicht ohne weiteres bearbeitbar ist, der jedoch andere erwünschte Wärmesenkenmerkmale
aufweist, wie z. B. gute thermische Leitfähigkeit, günstige Kosten, niedrige Masse
etc., während
der Ansatz 120 andere Merkmale bereitstellen kann, wie
z. B. eine verbesserte CTE-Anpassung an die Vorrichtung, die gekühlt werden
soll, eine präzisere
Bearbeitbarkeit zum Dimensionieren, um die Vorrichtung anzupassen,
die gekühlt
werden soll etc. Die Ansätze
können
ferner verwendet werden, um eine relative CTE-Anpassung an jede
jeweiligen Form zu erhalten. Es sollte darauf hingewiesen werden,
daß eine
präzise
CTE-Anpassung üblicherweise
nicht erforderlich ist, und daß es
ausreichend ist, relativ enge CTEs zu haben, wie in dem U.S.-Patent
Nr. 5.886.407 an Polese u. a. offenbart ist, das hierin in dieser
Beschreibung durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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2 zeigt eine Wärmeableitvorrichtung
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. In 2 ist
ein Wärmeableitsubstrat 210 mit
einem Ausrichtungshohlraum 230 versehen, zum Aufrichten
und Anbringen eines Wärmeableitansatzes 220.
Das Wärmeableitsubstrat 210 kann
durch ein bekanntes Verfahren gebildet werden, wie z. B. Bearbeiten
oder Stempeln. Der Hohlraum 230 kann in dem Substrat 210 durch
Bearbeiten oder Prägen/Stempeln
gebildet werden. Wie in dem Flußdiagramm
aus 5 gezeigt ist, sobald
das Substrat ausgewählt 510 ist,
kann der Ansatz 220 in dem Ausrichtungshohlraum 230 mit
Hilfe von Hartlöten,
Löten,
Haftverbinden, Diffusionsverbinden, Kältediffusion unter Hochdruck,
ein thermisch leitfähiges metallisches
Haftmittel oder eine andere bekannte Anbringeinrichtung angebracht
werden. Die Vorrichtung, die gekühlt
werden soll (nicht gezeigt), kann an dem Ansatz 220 mit
Hilfe eines standardmäßigen Formanbringungsverfahrens
angebracht 530 werden, das Epoxid oder eine eutektische
Formanpassung umfaßt.
Dieses Ausführungsbeispiel
kann eine präzisere
Ausrichtung des Ansatzes 220 auf dem Substrat 210 bereitstellen.
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3 zeigt eine Wärmeableitvorrichtung
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. In 3 ist
ein Wärmeableitsubstrat 310 aus
einer vorbestimmten Größe und Material,
Metall, Legierung oder Verbundstoff vorgesehen, für präzise Anforderungen
einer bestimmten Wärmeableitanwendung.
Wie in 6 gezeigt ist,
nachdem das Substrat ausgewählt 610 wurde,
wird eine Schicht 390 aus einem Material, das ausgewählt wurde,
um einen Wärmeableitansatz 320 zu
bilden, durch eine bekannte Anbringeinrichtung angebracht 620,
wie z. B. Hartlöten,
Löten,
Haftverbinden, Diffusionsverbinden, Vakuumheißpressen etc. Nachdem die Schicht 390 angebracht
wurde, wird ein Ansatz 320 einer vorbestimmten Größe zum Anpassen
an die Vorrichtung, die gekühlt
werden soll, durch Bearbeiten, Laser-Schneiden, chemisches Ätzen oder
ein anderes bekanntes Verfahren an einer vorbestimmten Stelle 330 auf
einer oberen Oberfläche
der Schicht 390 gebildet. Nachdem der Wärmeableitansatz 320 in
der Schicht 390 gebildet wurde, kann die Vorrichtung, die
gekühlt
werden soll, angebracht 640 werden. Der Wärmeableitansatz
ist dimensioniert, um die elektronische Vorrichtung einzupassen,
die gekühlt
werden soll.
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Eine
Anwendung der oben beschriebenen Wärmeableitanordnungselemente
in einer Vorrichtungskühlsituation
einer integrierten Schaltung wird nun Bezug nehmend auf 7 und 8 beschrieben. Die Integrierte-Schaltung-Vorrichtung 741 weist
eine elektrische Verbindungsstützstruktur 742 auf,
die aus einer oder mehreren Schichten aus relativ kostengünstigem
dielektrischem Material hergestellt ist, wie z. B. Polyamid oder
anderen Polymer-Dielektrika oder aus Epoxyd-Materialien, die einen
relativ hohen CTE aufweisen. Die Stützstruktur 742 stützt ein
Wärmeableitsubstrat 743,
das für
anwendungsspezifische Qualitäten
ausgewählt
wurde, wie vorangehend Bezug nehmend auf die Substrate 110, 210, 310 und 1–8 beschrieben
wurde.
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Ein
Wärmeableitansatz 745,
der aus der oberen Oberfläche 746 des
Wärmeableitsubstrats 743 hervorsteht,
stützt
einen Mikrochip oder eine Form 744. Der Wärmeableitansatz 745 wird
separat von dem Wärmeableitsubstrat 743 hergestellt
und dann an das Wärmeableitsubstrat 743 durch
Hartlöten,
Widerstandsschweißen,
Ultraschallschweißen, Drücken, d.
h. kalte Fusion und Hochdruck, Löten, Haftverbinden,
Druckeinpassen, Schrauben, Nieten, Diffusionsverbinden oder durch
Verwendung einer Haftschicht 751 aus thermisch leitfähigem Haftmaterial
oder einem anderen dünnen
Haftmaterial mit einer Dicke angebracht, die durch thermische Verhaltensanforderungen
bestimmt werden soll. Eine Reihe von Drahtverbindungen 747 verbindet
Kontaktpunkte auf der Form 744 mit einer Metallisierung 748,
die auf die Oberfläche 749 oder
innerhalb des Körpers
der Stützstruktur 742 strukturiert
ist. Die Metallisierung stellt eine Verbindung mit einer Mehrzahl
von Anschlußleitungen 750 her,
die sich nach außen von
der integrierten Schaltungsvorrichtung 741 erstrecken. Das
Wärmeableitsubstrat 743 kann
derart dimensioniert/geformt sein, daß es einen Teil der Einkapselungsstruktur
bilden kann, die nicht gezeigt ist.
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Es
sollte darauf hingewiesen werden, daß, um die Wärmeableitaufwendungen bei integrierten Schaltungsvorrichtungen
zu reduzieren, das Wärmeableitsubstrat 743 aus
verschiedenen allgemeinen Materialien, Größen und Formen ausgewählt sein kann,
die aufgrund ihrer Wärmeableitqualitäten, geringer
Masse, Umgebungsbedingungswiderstand, Preis etc. ausgewählt werden.
Um die mechanische Belastung an dem Übergang der verschiedenen Komponenten
der Vorrichtung zu verteilen und zu reduzieren, werden die Materialien,
die für
die Stützstruktur 742 verwendet
werden, ausgewählt,
um Zwischen-CTEs zwischen dem Wärmeableitsubstrat 743 und
der Metallisierung 748 aufzuweisen. Der Wärmeableitansatz 745 wird
aus verschiedenen Materialien ausgewählt, um einen Zwischen-CTE
zwischen dem Wärmeableitsubstrat 743 und
der integrierten Schaltungsform 744 bereitzustellen, zusammen
mit anderen gewünschten
anwendungsspezifischen Merkmalen, wie z. B. dem kundenspezifischen
Herstellen eines CTE angepaßt
an Form, Dimensionierung, Umgebungswiderstand, Preis, Masse, etc.
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Die
vorliegende Erfindung kann es einem Endbenutzer ermöglichen,
verschiedene Merkmale einer Wärmesenkenvorrichtung
für eine
bestimmte Anwendung präzise
auszuwählen.
Der Hauptkörper der
Wärmesenke
oder des Substrats kann von einer allgemeinen Größe, Form und einem Material
sein, um die ausgewählten
Merkmale der Wärmesenke
zu optimieren, wie z. B, thermische Leitfähigkeit, geringe Masse, kostengünstiges
Material, kostengünstige Herstellungsverfahren,
Umgebungswiderstandsfähigkeit,
Verbindbarkeit etc., während
die Schnittstellenoberfläche
oder der Ansatz aus einem Material, einer Größe und einer Form ausgewählt sein
kann oder kundenspezifisch für
die bestimmte Anwendung hergestellt sein kann, um ausgewählte Merkmale
zu optimieren, wie z. B. eine verbesserte CTE-Anpassung an die Vorrichtung,
die gekühlt
werden soll, Verbindbarkeit, Bearbeitbarkeit für präzise Toleranzen etc.
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Es
sollte darauf hingewiesen werden, daß die anwendungsspezifische
Form des Wärmeableitansatzes
gebildet werden könnte,
bevor oder nachdem derselbe an dem Wärmeableitsubstrat angebracht
wird. Ferner kann der Wärmeableitansatz an
der Vorrichtung angebracht werden, die gekühlt werden soll, bevor oder
nachdem dieselbe an das Wärmeableitsubstrat
angebracht wird. Ferner, obwohl 7–8 eine integrierte Schaltungsvorrichtung 744 darstellen,
die gekühlt
wird, ist die vorliegende Erfindung genauso anwendbar an gedruckte
Schaltungsplatinen, Mehrfachchipmodule, vorgepackte Vorrichtungen
etc., ohne von den grundlegenden Konzepten der vorliegenden Erfindung
abzuweichen.
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Die
Ausführungsbeispiele
eins bis vier sind ebenfalls in einer Situation anwendbar, in der
das Wärmeableitsubstrat
verwendet werden kann, um mehr als eine integrierte Schaltung, eine
Form, eine gedruckte Schaltungsanordnung oder Komponenten in einem
Mehrfachchipmodul zu kühlen.
Grundsätzlich
können
mehr als eine elektronische Komponente in einer Anordnung ein einzelnes
Wärmeableitsubstrat
verwenden, wobei unterschiedliche Wärmeableitansätze zwischen
jeder elektronischen Komponente, die gekühlt werden soll, und dem Wärmeableitsubstrat
positioniert sind.
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Ausschließlich als
beispielhafte Darstellung zeigt 9 eine
Wärmeableitvorrichtung
gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, bei der ein erster Wärmeableitansatz 920 und
ein zweiter Wärmeableitansatz 930 an
dem Wärmeableitsubstrat 910 angebracht
sind. Die Wärmeableitansätze 920 und 930 sind
aus ähnlichen
oder unterschiedlichen Materialien für spezifische gewünschte Merkmale
ausgewählt
oder gebildet, wie z. B. CTE-Anpassung an eine erste und eine zweite Form
oder an elektronische Anordnungen (nicht gezeigt), wie hierin Bezug
nehmend auf 1–8 gelehrt wird.
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Wie
in 10 gezeigt ist, kann
die Wärmeableitvorrichtung 900 durch
Auswählen
aus verschiedenen allgemeinen Substraten unterschiedlicher Größen, Formen
und Materialien oder durch Bilden eines Substrats 910 aus
einem spezifischen Wärmeableitmaterial
hergestellt werden, das für
anwendungsspezifische Merkmale ausgewählt wird, wie Bezug nehmend
auf 1–8 gelehrt wird (1010). Wärmeableitansätze 920 und 930 können aus ähnlichen
oder unterschiedlichen Materialien gebildet sein, für anwendungsspezifische
gewünschte
Merkmale ausgewählt
sein, wie hierin Bezug nehmend auf 1–8 gelehrt wird, und an dem
Substrat 910 angebracht werden (1020 und 1040).
Elektronische Komponenten (nicht gezeigt in 9) werden an die Wärmeableitansätze 920 und 930 angebracht.
Diese Schritte können
in einer beliebigen Reihenfolge gebildet werden oder einige oder
alle der Substrate 910 oder Ansätze 920 und 930 können allgemeine
verfügbare
Komponenten sein und für
eine spezifische Anwendung ausgewählt oder zusammengebaut werden
oder für
eine spezifische Anwendung kundenspezifisch hergestellt werden.
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Es
sollte darauf hingewiesen werden, daß die Ansätze 920 und 930 durch ähnliche
oder unterschiedliche Verfahren und aus ähnlichen oder unterschiedlichen
Materialien gebildet werden können,
abhängig
von den spezifischen gewünschten
Merkmalen oder Anforderungen der elektronischen Komponente, die
an jeden Ansatz angebracht werden soll. Es können mehr als zwei Wärmeableitansätze zwischen
dem Wärmeableitsubstrat 910 und
den individuellen Wärmeerzeugungs-Vorrichtungen
oder -Bereichen einer integrierten Schaltung oder eines Mehrfachchipmoduls
angebracht sein. Ferner können Wärmeableitansätze sowohl
an der oberen als auch der unteren Oberfläche des Wärmeableitsubstrats angebracht
sein, eingeschränkt
ausschließlich
durch Nähe,
Wärmeableitungsanforderungen,
Größe, Gewicht
und andere Vorrichtungen, bei einer Anordnung mit Wärmeableitanforderungen.
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11 stellt eine elektronische
Anordnung 1141 dar, die eine elektrische Verbindungsstützstruktur 1142 aufweist,
die aus einer oder mehreren Schichten eines dielektrischen Materials
hergestellt ist, wie z. B. Polyamid oder anderen dielektrischen Polymer-
oder Epoxyd-Materialien. Die Stützstruktur 1142 ist
an einem Wärmeableitsubstrat 1143 angebracht,
das aus einem Wärmeableitmaterial
hergestellt ist, das für
anwendungsspezifische Qualitäten und
Merkmale ausgewählt
ist, wie hierin Bezug nehmend auf 1–8 beschrieben wurde.
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Zwei
oder mehr Mikrochips oder Formen 1144 und 1154 werden
durch Wärmeableitansätze 1145 bzw. 1155 gestützt, die
aus der oberen Oberfläche
des Wärmeableitsubstrats 1143 hervorstehen. Wärmeableitansätze 1145 und 1155 können getrennt von
dem Wärmeableitsubstrat 1143 hergestellt
und an dem Wärmeableitsubstrat 1143 angebracht
werden, durch Hartlöten,
Widerstandsschweißen,
Ultraschallschweißen,
Drücken,
d. h. kalte Fusion unter Hochdruck, Löten, Haftverbinden, Druckeinpassen, Schrauben,
Nieten, Diffusionsverbinden oder durch eine Haftschicht (nicht gezeigt)
eines thermisch leitfähigen
Haftmaterials oder eines anderen dünnen Haftmaterials einer Dicke,
die durch thermische Verhaltensanforderungen bestimmt werden soll.
Eine Reihe von Drahtverbindungen 1147 verbinden Kontaktpunkte
auf der Form 1144 und 1154 mit einer oder mehreren
Metallisierungsschichten 1148, die auf der Oberfläche oder
innerhalb des Körpers
der Stützstruktur 1142 strukturiert
sind. Die Metallisierung stellt eine Verbindung zu einer Mehrzahl
von Anschlußleitungen 1150 her,
die sich von der elektronischen Anordnung oder einem Mehrfachchipmodul 1141 erstrecken.
Das Wärmeableitsubstrat 1143 kann
derart dimensioniert/geformt sein, daß es einen Teil einer Einkapselungsstruktur
für die
elektronische Anordnung (nicht gezeigt) bilden kann.
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Um
die Kosten der elektronischen Anordnung oder des Mehrfachchipmoduls 1141 zu
reduzieren, kann das Wärmeableitsub strat 1143 aus
verschiedenen allgemeinen Materialien, Größen und Formen ausgewählt werden,
die aufgrund ihrer thermischen Leitfähigkeit, geringen Masse, Umgebungswiderstandsfähigkeit,
Preis etc. ausgewählt
werden. Um die mechanische Belastung an dem Übergang der verschiedenen Komponenten
der Anordnung zu verteilen und zu reduzieren, können die Materialien, die für die Stützstruktur 1142 verwendet
werden, ausgewählt
sein, um Zwischen-CTEs zwischen dem Wärmeableitsubstrat 1143 und
der Metallisierungsschicht 1148 aufzuweisen. Die Wärmeableitansätze 1145 und 1155 können aus
verschiedenen Materialien ausgewählt
sein, um einen Zwischen-CTE zwischen dem Wärmeableitsubstrat 1143 und
der Form 1144 und 1145 bereitzustellen, zusammen
mit anderen gewünschten
anwendungsspezifischen Merkmalen, wie z. B. der kundenspezifischen
Herstellung einer CTE-Anpassung
an Form, Dimensionierung, Umgebungswiderstand, Preis, Masse, Bearbeitbarkeit etc.