TWI850561B - 用於晶片總成之熱管理之方法及熱分配裝置、微電子裝置總成及將一冷卻迴路總成組裝至一中間過程單元之方法 - Google Patents

Abstract

根據本發明之一態樣，一種實例微電子裝置總成包括一基板、電連接至該基板之一微電子元件、上覆於該基板之一加強件元件，以及上覆於該微電子元件之後表面之一熱分配裝置。該加強件元件可圍繞該微電子元件延伸。該加強件元件可包括具有一第一熱膨脹係數(「CTE」)之一第一材料。該加強件元件之一表面可面向該熱分配裝置。該熱分配裝置可包括具有一第二CTE之一第二材料。該第一材料可與該第二材料不同。該加強件元件之該第一材料之該第一CTE可大於該熱分配裝置之該第二材料之該第二CTE。

Description

用於晶片總成之熱管理之方法及熱分配裝置、微電子裝置總成及將一冷卻迴路總成組裝至一中間過程單元之方法

本申請案係關於電子器件之領域，並且特別係關於利用諸如冷板之熱分配裝置對晶片總成進行熱管理及冷卻。可在微電子總成內利用此類熱分配裝置，以幫助減少由具有該總成之微電子元件產生之熱以及由在該總成外部之組件產生之熱。

除了工業標準晶片封裝之外，對專用矽之探索亦被預期為在伺服器中產生高功率熱源。此技術亦可被應用於圖形處理單元(「GPU」)及自訂特殊應用積體電路(「ASIC」)。另外，諸如成像及人工智慧(「AI」)之服務將很可能需要高密度之大型電腦資源，其中許多伺服器彼此極為近接。全球各地之資料中心正被託管以同時提高能量效率、合併操作並且減少成本。此等趨勢表明需要隨冷卻成本及能量很好地按比例調整之高效能冷卻技術，同時能夠為高密度電子器件進行冷卻。

在微電子總成中，熱分配裝置通常用於冷卻及調節微電子元件之溫度。此類熱分配裝置可包括散熱片、水箱、冷板，以及此等及其他裝置中之一或多者之組合。

晶片總成中之熱分配裝置與其他組件之間的熱膨脹係數 (「CTE」)失配可在此等組件中之任一者由於在晶片總成之製造或使用期間發生之溫度變化而以不同於其他組件之速率膨脹時對該總成施加應力。在典型的總成中，包含單一導熱材料之單件式熱分配裝置可上覆於晶片之後表面，且亦朝向基板延伸並附接至基板。由於基板、熱分配裝置與晶片之間的CTE失配，晶片總成經由一或多個回焊過程之循環以及晶片總成之操作可進一步引起基板及/或晶片之翹曲以及在該總成內之其他機械故障。

本發明之各態樣實現有效地冷卻晶片總成。例如，一種製造晶片總成之方法包括：提供中間過程單元(in-process unit)；然後將中間過程單元結合至印刷電路板。可將熱分配裝置接合至複數個晶片。中間過程單元可包括具有頂表面及相對底表面之基板。插入件可電連接至基板。複數個半導體晶片可上覆於基板並且經由插入件電連接至基板。加強件可上覆於基板。將中間過程單元結合至印刷電路板可藉由回焊用於將基板之觸點與印刷電路板之觸點接合的結合材料來發生。可使用高導熱之熱界面材料(「TIM」)來完成熱分配裝置至複數個晶片之接合，該熱分配裝置包括複數個導熱鰭片。

在一個實例中，熱分配裝置可係具有基部及耦接至該基部之蓋的冷板。該方法可進一步包括將冷板之基部接合至複數個晶片之後表面。可進一步將冷板之基部接合至加強件之頂表面。可進一步將蓋附接至冷板之基部。另外，在將冷板之蓋耦接至冷板之基部之前，可在冷板之基部內定位O形環。

在另一實例中，加強件可遠離熱分配裝置間隔開。

在另一實例中，填隙片可被定位在加強件內以控制結合線厚度。填隙片可圍繞複數個半導體晶片周向地延伸，並且可佔據加強件之凹部內之空間。

在另一實例中，在將熱分配裝置接合至半導體晶片之後表面之前，可將TIM設置在半導體裝置之後表面或熱分配裝置之底表面中之一者上。在一個實例中，在將熱分配裝置接合至半導體晶片之後表面之前，可將TIM設置在半導體裝置之後表面上。在另一實例中，在將熱分配裝置接合至半導體晶片之後表面之前，可將TIM設置在熱分配裝置之底表面上。

在另一實例中，熱分配裝置進一步包含複數個導熱鰭片。該等導熱鰭片中之至少一些之第一鰭片長度大於該等導熱鰭片中之剩餘鰭片之第二鰭片長度。複數個半導體晶片中之至少一者之第一高度小於複數個半導體晶片中之另一者之第二高度。導熱鰭片中具有第一鰭片長度之至少一些被定位成上覆於複數個半導體晶片中具有第一高度之至少一者。

在另一實例中，接合熱分配裝置包括使用外部加壓裝置來在熱分配裝置上施加壓力。加壓裝置可係被組態成在晶片總成之製造期間上覆於熱分配裝置之配重，並且可將該配重施加至熱分配裝置之頂表面。

在另一實例中，加壓裝置可包括剛性板及在該剛性板之相對端處之彈簧。剛性板可被定位在熱分配裝置之後表面上方，並且將剛性板固定至印刷電路板。

在另一實例中，熱分配裝置進一步包括入口及出口，並且可提供流體連接以將入口及出口連接至流體，以便使得能夠將流體引入至熱分配裝置中及使流體自熱分配裝置中排放。

提供中間過程單元可進一步包括提供複數個中間過程單元。提供熱分配裝置可進一步包括提供複數個熱分配裝置。該方法可進一步包括：藉由回焊結合材料來將複數個中間過程單元結合至印刷電路板，該結合材料將複數個中間過程單元內的基板中之每一者之觸點與印刷電路板之觸點接合；藉由回焊高導熱之熱界面材料(「TIM」)來將複數個熱分配裝置接合至複數個中間過程單元中之每一者中的複數個晶片中之每一者，該等熱分配裝置中之每一者包括複數個導熱鰭片、入口及出口；以及將熱分配裝置中之每一者之入口及出口彼此接合，使得複數個中間過程單元中之一者之入口及出口與複數個中間過程單元中之另一者之入口及出口進行流體連接。

根據本發明之各態樣，一種微電子裝置總成可包括印刷電路板、上覆於該電路板並且電連接至該電路板之基板，以及電連接至該基板之複數個微電子裝置。晶片可具有面向基板之主動表面及背對基板之被動表面。空腔可被定位在複數個微電子裝置中之至少一者內，並且其中該等空腔被填充有高導熱材料。

在一個實例中，高導熱材料可與複數個晶片中之至少一者之後表面齊平或定位為低於複數個晶片中之至少一者之後表面。

在另一實例中，高導熱材料延伸超過複數個晶片中之至少一者之後表面。

在另一實例中，微電子裝置總成進一步包括熱分配裝置，該熱分配裝置包括基部及蓋。該基部可進一步包括導熱鰭片，其中形成冷板之第一材料與形成導熱鰭片之第二材料不同。

根據本發明之各態樣，一種晶片總成包括印刷電路板、基 板、複數個晶片及熱分配裝置。基板可上覆於電路板並且電連接至電路板。複數個晶片可電連接至基板。複數個半導體晶片中之每一者可具有面向基板之主動表面及背對基板之被動表面。熱分配裝置可包括複數個鰭片。該等鰭片中之至少一些之長度可長於剩餘鰭片之長度。複數個半導體晶片中之至少一者之高度與複數個半導體晶片中之另一者不同。該等鰭片中之至少一些上覆於複數個半導體晶片中之至少一者。

根據本發明之一態樣，一種製造晶片總成之方法包括：將中間過程單元接合至印刷電路板；回焊安置在中間過程單元與印刷電路板之間並且將中間過程單元與印刷電路板電連接之結合材料；然後使用熱界面材料(「TIM」)來將熱分配裝置接合至複數個半導體晶片。結合材料可具有第一回焊溫度，並且TIM可具有低於第一回焊溫度之第二回焊溫度。中間過程單元可包括基板、插入件、複數個半導體晶片及加強件。基板可具有主動表面、被動表面及在主動表面處曝露之觸點。插入件可電連接至基板。複數個半導體晶片可上覆於基板並且經由插入件電連接至基板。加強件可上覆於基板並且具有延伸通過基板之孔隙。複數個半導體晶片可被定位在該孔隙內。

在一個實例中，熱分配裝置係具有基部及蓋之冷板。該方法進一步包括將基部及蓋接合在一起，然後將基部接合至晶片之後表面。

在另一實例中，在將熱分配裝置接合至複數個半導體晶片之後表面之前，將TIM設置在半導體晶片之後表面上。

在另一實例中，在將熱分配裝置接合至複數個半導體晶片之後表面之前，將TIM設置在熱分配裝置之底表面上。另外，TIM可包括焊料。

在另一實例中，在回焊期間，加壓裝置對熱分配裝置施加壓力。加壓裝置可係被組態成在晶片總成之製造期間上覆於熱分配裝置之配重，並且該方法可進一步包括將該配重施加至熱分配裝置之頂表面。替代地或另外，加壓裝置可係剛性板並且包括在該剛性板之相對端處之彈簧。該方法可進一步包括將剛性板定位在熱分配裝置之後表面上方並且將剛性板固定至印刷電路板。

在另一實例中，熱分配裝置可係包括基部及蓋之冷板。該方法可進一步包括在將蓋附接至基部之前，將冷板之基部接合至複數個半導體晶片之後表面。另外，該方法可進一步包括將冷板之基部接合至加強件之頂表面。該蓋可進一步包括入口及出口，並且該方法可進一步包括提供流體連接以將入口及出口連接至流體源，以便使得能夠將流體引入至熱分配裝置中及使流體自熱分配裝置中排放。

回焊結合材料可包括回焊安置在基板與印刷電路板之間的結合材料。熱分配裝置可包括基部、自基部之至少一部分延伸之導熱鰭片，以及蓋，其中基部包含熱導率大於394W/m²之材料，並且蓋及導熱鰭片中之至少一者包含熱導率為394W/m²或更小之材料。在另一實例中，基部包含熱導率大於400W/m²之材料，並且蓋及導熱鰭片中之至少一者包含熱導率為400W/m²或更小之材料。

在此態樣之另一實例中，接合中間過程單元可進一步包括提供複數個中間過程單元，並且提供熱分配裝置可進一步包括提供複數個熱分配裝置。該方法可進一步包括：藉由回焊結合材料來將複數個中間過程單元結合至印刷電路板，該結合材料將複數個中間過程單元內的基板中之每一者之觸點與印刷電路板之觸點接合；藉由回焊高導熱之熱界面材料 (「TIM」)來將複數個熱分配裝置接合至複數個中間過程單元中之每一者中的複數個晶片中之每一者，該等熱分配裝置中之每一者包括複數個導熱鰭片、入口及出口；以及使該等熱分配裝置中之每一者之入口及出口彼此接合，使得複數個中間過程單元中之一者之入口及出口與複數個中間過程單元中之另一者之入口及出口進行流體連接。

根據本發明之另一態樣，一種微電子總成包括基板、上覆於基板之複數個半導體晶片、熱分配裝置、導熱材料及印刷電路板。基板包括主動表面、被動表面及在主動表面處曝露之觸點。熱分配裝置包括基部、自基部向上延伸之導熱鰭片，以及蓋，該蓋上覆於基部並且至少部分地圍封在基部內之鰭片。至少基部由具有大於394W/m²之第一熱導率之第一材料形成。蓋及導熱鰭片中之至少一者由具有小於394W/m²或更小之第二熱導率之第二材料形成。導熱材料可安置在熱分配裝置與複數個半導體晶片之間。複數個半導體晶片中之至少一者及基部之熱膨脹係數實質上類似或相同。印刷電路板可電連接至基板。在另一實例中，至少基部由具有大於400W/m²之第一熱導率之第一材料形成，並且蓋及導熱鰭片中之至少一者由具有小於400W/m²或更小之第二熱導率之第二材料形成。

在一個實例中，TIM之厚度可係200微米或更小。

在此態樣之一個實例中，導熱鰭片由第二材料形成。

在另一實例中，蓋可由第二材料形成。

在再一實例中，蓋及導熱鰭片兩者均由第二材料形成。

在另一實例中，蓋及導熱鰭片由第一材料形成。另外，第一材料可包括銀金剛石。

根據本發明之另一態樣，一種微電子裝置總成包括基板及 連接至該基板之複數個微電子元件。微電子元件可包括面向基板之主動表面及背對基板之被動表面。一或多個空腔可延伸通過複數個微電子元件之至少一個表面，並且該一或多個空腔可被填充有導熱材料以使來自複數個微電子元件之熱耗散。

在一個實例中，導熱材料可與複數個微電子元件中之至少一者之至少一個表面齊平或定位為低於複數個微電子元件中之至少一者之至少一個表面。

在另一實例中，導熱材料可延伸超過複數個微電子元件之至少一個表面。

在再一實例中，該總成進一步包括具有基部及蓋之熱分配裝置。基部可進一步包括導熱鰭片。形成熱分配裝置之第一材料可與形成導熱鰭片之第二材料不同。

根據本發明之另一態樣，一種晶片總成包括基板、電連接至基板之複數個半導體晶片，以及接合至複數個半導體晶片之熱分配裝置。複數個半導體晶片中之每一者可具有面向基板之主動表面及背對基板之被動表面。熱分配裝置可包括複數個導熱鰭片。該等導熱鰭片中之至少一些之第一鰭片長度可大於剩餘鰭片之第二鰭片長度。複數個半導體晶片中之至少一者之第一高度可小於複數個半導體晶片中之另一者之第二高度。導熱鰭片中具有第一鰭片長度之至少一些上覆於複數個半導體晶片中具有第一高度之至少一者。

在一個實例中，熱分配裝置可包括上覆於複數個半導體晶片之基部，並且複數個導熱鰭片遠離基部延伸。

在另一實例中，導熱鰭片之最外尖端中之至少一些彼此對 準。

在另一實例中，熱分配裝置之基部橫越複數個半導體晶片之後表面延伸。

在再一實例中，該總成可進一步包括電連接至複數個半導體晶片之印刷電路板。

在又一實例中，複數個半導體晶片包括複數個晶片中之至少一者以及定位在該複數個晶片中之至少一者之相對側上之兩個直接相鄰晶片。基部之底表面可包括突起部，該突起部與該至少一個晶片之頂表面相鄰地延伸以適應複數個半導體晶片中之至少一者之不同高度。

根據另一態樣，一種將冷卻迴路總成組裝至中間過程單元之方法包括：將複數個中間過程單元接合至電路板；將複數個熱分配裝置接合至複數個中間過程單元中之對應者，其中複數個熱分配裝置中之每一者包括入口及出口；以及將冷卻迴路總成結合至複數個熱分配裝置中之每一者之入口及出口。每一中間過程單元可包括基板及電連接至該基板之至少一個微電子元件，其中該微電子元件可具有面向基板之主動前表面及背對基板之相對後表面。冷卻迴路總成可包括連接至每一入口及每一出口之流體管線之網路。

在一個實例中，在將冷卻迴路總成結合至熱分配裝置中之每一者之前，可將複數個熱分配裝置接合至對應複數個中間過程單元。另外，複數個熱分配裝置中之每一者可包括基部及蓋。該等熱分配裝置中之每一者之入口及出口可自該蓋延伸。在複數個熱分配裝置中之每一者之蓋之前並且在冷卻迴路總成之結合之前，可將複數個熱分配裝置中之每一者之基部接合至複數個中間過程單元中之對應者。另外，可將複數個熱分配 裝置中之每一者之每一基部之底表面附接至複數個中間過程單元中之對應者之至少一個微電子元件之後表面。另外，熱界面材料可用於將基部之底表面接合至複數個中間過程單元中之每一者之至少一個微電子元件之後表面。

根據另一實例，複數個中間過程單元可各自進一步包括加強件，該加強件上覆於基板並且圍繞複數個中間過程單元中之每一者之至少一個微電子元件之至少一部分延伸。熱分配裝置之接合可進一步包括將基部之底表面接合至加強件。

在另一實例中，在將蓋接合至基部之前，可將冷卻迴路總成接合至每一各別熱分配裝置之入口及出口。

根據另一實例，可藉由英製標準管平行(British Standard Pipe Parallel)螺紋配件、倒鉤或銅焊中之一者來將冷卻迴路總成接合至熱分配裝置中之每一者之入口及出口。

根據另一實例，在將冷卻迴路總成接合至熱分配裝置之前，可將熱分配裝置附接至中間過程單元。

根據另一實例，中間過程單元進一步包括電連接至基板之插入件。至少一個半導體晶片可上覆於基板並且可經由插入件電連接至基板。

根據另一實例，至少一個中間過程單元之至少一個微電子元件包含複數個微電子元件，並且複數個微電子元件中之至少一者已經薄化，以便具有與複數個微電子元件中之至少另一者不同的高度。熱分配裝置之形狀可被組態成適應薄化微電子元件之不同高度。

根據本發明之一態樣，一種實例微電子裝置總成包括基 板、電連接至基板之微電子元件、上覆於基板之加強件元件，以及上覆於微電子元件之後表面之熱分配裝置。微電子元件可具有面向基板之主動表面及背對基板之後表面。加強件元件可圍繞微電子元件延伸。加強件元件可包括具有第一熱膨脹係數(「CTE」)之第一材料。加強件元件之表面可面向熱分配裝置。熱分配裝置可包括具有第二CTE之第二材料。第一材料可與第二材料不同。加強件元件之第一材料之第一CTE可大於熱分配裝置之第二材料之第二CTE。

根據此態樣之實例，該總成可進一步包括將加強件元件接合至基板之第一黏合劑，以及將加強件元件接合至熱分配裝置之第二黏合劑。第一黏合劑可具有與第二黏合劑之第二彈性模數不同的第一彈性模數。另外，第一黏合劑之第一彈性模數可大於第二黏合劑之第二彈性模數。另外，第一彈性模數之範圍可係自10MPa至100MPa，並且第二彈性模數之範圍可係自0.10MPa至10MPa。第一彈性模數與第二彈性模數不同。

根據此態樣之另一實例，第一材料之第一CTE可比熱分配裝置之第二材料之第二CTE大至少50%。此外，在一些實例中，第一CTE在20℃時可為至少17ppm/WK。

根據此態樣之又一實例，加強件元件之第一材料進一步包括第一熱導率，並且熱分配裝置之第二材料可包括第二熱導率。第二材料之第二熱導率可小於第一材料之第一熱導率。另外，在一些實例中，第一熱導率在20℃時可大於394W/mK。

根據此態樣之另一實例，第一材料可包括銅。替代地，第二材料可包括銀金剛石(AgD)。

根據此態樣之一實例，第一材料包含銅，並且第二材料包含AgD(銀金剛石)。

根據此態樣之另一實例，加強件元件及熱分配裝置可係耦接在一起之獨立結構。另外，熱分配裝置可包括橫越加強件元件之整個表面及微電子元件之整個後表面延伸的平坦表面。

根據此態樣之又一實例，熱分配裝置包括頂表面、相對底表面，以及在頂表面與相對底表面之間延伸之邊緣表面。加強件之表面可係面向熱分配裝置之底表面之頂表面。加強件之相對底表面可面向基板。加強件之邊緣可在加強件之頂表面與底表面之間延伸。

另外，熱分配裝置可遠離加強件元件之邊緣橫向地間隔開。替代地，熱分配裝置之邊緣可與加強件元件之邊緣垂直地對準。在又一替代實例中，熱分配裝置之邊緣可係圍繞孔隙延伸之內部邊緣。

另外，根據此態樣之另一實例，在熱分配裝置之邊緣可係圍繞孔隙延伸之內部邊緣的情況下，該孔隙可係第一孔隙。加強件之邊緣可係圍繞加強件之第二孔隙延伸之內部加強件邊緣。熱分配裝置之內部邊緣可延伸超過加強件元件之內部加強件邊緣，使得第一孔隙與第二孔隙對準。

根據本發明之另一態樣，一種實例微電子裝置總成包括基板、電連接至基板之微電子元件、上覆於基板之熱分配裝置、上覆於微電子裝置之後表面之熱分配裝置，以及將熱分配裝置接合至微電子元件之後表面之導熱界面材料。微電子元件可具有面向基板之主動表面及背對基板之被動表面。加強件元件可圍繞微電子元件延伸。加強件元件可具有第一CTE，並且熱分配裝置可具有第二CTE。熱分配裝置可包含與構成加強件 元件之第二材料不同的第一材料。第一CTE可比第二CTE大至少50%。

根據此態樣之另一實例，該總成可進一步包括將加強件元件接合至基板之第一黏合劑，以及將加強件元件接合至熱分配裝置之第二黏合劑。第一黏合劑具有與第二黏合劑不同的彈性模數。另外，第二黏合劑之彈性模數可小於第一黏合劑之彈性模數。

在此態樣之一個實例中，加強件元件之第一材料具有第一熱導率，並且熱分配裝置之第二材料具有第二熱導率，熱分配裝置之第二熱導率大於加強件元件之第一熱導率。

在此態樣之另一實例中，熱分配裝置包含銀金剛石，並且加強件元件包含銅。

在此態樣之另一實例中，熱分配裝置包括橫越加強件元件及微電子裝置之整個後表面延伸之平坦表面。

在又一實例中，熱分配裝置包括頂表面及相對底表面，以及在頂表面與相對底表面之間延伸之邊緣表面。加強件元件包括面向熱分配裝置之底表面之頂表面、相對底表面，以及在頂表面與底表面之間延伸之邊緣表面。熱分配裝置之邊緣遠離加強件元件之邊緣橫向地間隔開。

100:微電子元件總成

110:印刷電路板

120:基板

122:底表面

124:頂表面

125:頂表面

126:插入件

127:底表面

127A:焊球

127B:焊球

127C:焊球

128:觸點

129:觸點

130:加強件

130-1:加強件

130-2:加強件

132:底表面

132-1:相對底表面

132-2:底表面

134:頂表面

134-1:頂表面

134-2:頂表面

136:孔隙

137-1:脊部

139-2:孔隙

140A:晶片

140B:晶片

140C:晶片

142A:主動前表面

142B:主動前表面

142C:主動前表面

144A:後表面

144B:後表面

144C:後表面

146:結合襯墊

150:冷板

160:基部

162:底表面

164:相對頂表面

166:導熱鰭片

168:O形環

168A:凹部

170:冷板蓋

172:底表面

174:相對頂表面

176A:入口

176B:出口

178:O形環

180:熱界面材料(TIM)

200:總成

210:印刷電路板

220:基板

226:插入件

230:加強件

234:頂表面

240A:晶片

240B:晶片

240C:晶片

244A:後表面

244B:後表面

244C:後表面

250:冷板

260:基部

262:底表面

266:鰭片

268:凹部

270:蓋

280:熱界面材料(TIM)

290:彈簧

292:支柱

300:總成

310:印刷電路板

320:基板

326:插入件

330:加強件

334:頂表面

340A:晶片

340B:晶片

340C:晶片

350:冷板

360:基部

366:鰭片

370:蓋

376A:入口

376B:出口

380:熱界面材料(TIM)

400:總成

400':總成

400-A:次總成

410:印刷電路板

410':印刷電路板

412:承板

420:基板

420':基板

424':頂表面

426':插入件

430:加強件

432':底表面

434:頂表面

436:孔隙

438:填隙片

440A:晶片

440A':晶片

440B:晶片

440B':晶片

440C:晶片

440C':晶片

440D:晶片

440E:晶片

444A:後表面

444A':後表面

444B:後表面

444B':後表面

444C:後表面

444C':後表面

444D:後表面

444E:後表面

450:冷板

460:基部

461':主體

462:底表面

463':剛性加強件支腳

465':凹部

466:鰭片

466':鰭片

468:O形環

470:冷板蓋

470':冷板蓋

480:熱界面材料(TIM)

480':熱界面材料(TIM)

486:加強件單元

494:螺釘

500:最終總成

500-1:中間過程單元

500-1A:中間過程單元

500-A:晶片總成

500-B:晶片總成

500-C:晶片總成

500-D:晶片總成

506:觸點

508:頂表面

510:印刷電路板

510-1:伺服器托盤

515:頂表面

516:觸點

518:觸點

520:基板

522:底表面

524:頂表面

526:插入件

527:底表面

527A:焊球

527B:焊球

527C:焊球

528:觸點

529:觸點

530:加強件

530-1:加強件

534:頂表面

540A:晶片

540A-1:晶片

540B:晶片

540C:晶片

544A:後表面

544B:後表面

544C:後表面

546:結合襯墊

550:冷板

560:冷板基部

560-1:冷板基部

568:O形環

570:蓋

570A:冷板蓋

570B:冷板蓋

570C:冷板蓋

570D:冷板蓋

576A:入口

576A-A:入口

576B:出口

576B-A:出口

580:熱界面材料(TIM)

582:管道

582A:冷卻迴路單元

600:最終總成

600-1:中間過程單元

606:觸點

608:頂表面

610:印刷電路板

618:觸點

620:基板

622:底表面

626:插入件

627C:焊球

630:加強件

634:頂表面

640A:晶片

640B:晶片

640C:晶片

644A:後表面

644B:後表面

644C:後表面

660:基部

666:鰭片

668:O形環

670:蓋

680:熱界面材料(TIM)

690:彈簧

692:支柱

700:完成之總成

700-1:中間過程單元

710:伺服器托盤

720:基板

726:插入件

730:加強件環/加強件

740A:晶片

740B:晶片

740C:晶片

744A:後表面

744B:後表面

744C:後表面

750:冷板

750A:凹部

750A-1:孔口或立柱

750B:孔口或立柱

750B-1:孔隙

752:固定件

754:實例

755:凹部

756:實例

758:配重

759A:頂表面

759B:相對底表面

760:冷板基部

761:加壓板

770:冷板蓋

780:熱界面材料(TIM)

792:彈簧連接件/彈簧

800-A:中間過程單元

800-B:中間過程單元

800-C:中間過程單元

800-D:中間過程單元

850:模組化單元或次總成

860:冷板基部

861:加壓板

863:開口

867:加壓板總成

868:O形環

870:冷板蓋

882:冷卻迴路

883:配件

883B:倒鉤配件

892:彈簧

895:次總成

899:完成之冷卻單元

1000:封裝

1001-1:晶片總成

1001-2:晶片總成

1010:印刷電路板

1020:基板

1026:矽插入件

1040A:晶片

1040A-2:晶片

1040B:晶片

1040B-2:晶片

1040C:晶片

1040C-2:晶片

1044A:後表面

1044B:後表面

1044C:後表面

1057:連續平面內部表面

1060:冷板基部

1060-1:冷板基部

1060-2:冷板基部

1060A:頂表面

1062:底表面

1062-1:底表面

1062-2:底表面

1066:鰭片

1066-1:鰭片

1080:熱界面材料(TIM)

1100:次總成

1100A:總成

1100B:晶片總成

1110:印刷電路板

1114:空腔

1114-1:空腔

1115:高導熱或超高導熱材料

1115-1:高或超高導熱材料

1117:頂表面

1117-1:頂表面

1120:基板

1126:插入件

1140A:晶片

1140A-1:晶片

1140B:晶片

1140B-1:晶片

1140C:晶片

1140C-1:晶片

1144B:後表面

1169:突起部或晶片鰭片

1200:晶片次總成

1214:中心空腔

1240A:晶片

1240B:晶片

1240C:晶片

1244A:後表面

1244B:後表面

1244C:後表面

1260:冷板基部

1262:底表面

1280:熱界面材料(TIM)

2000:微電子裝置總成

2020:基板

2024:頂表面

2027:焊球

2030:加強件元件/加強件

2032:底表面

2034:相對頂表面

2036:外邊緣表面/最外邊緣

2037:相對內部邊緣表面

2038A:第一黏合劑

2038B:第二黏合劑

2039:孔隙

2040:微電子元件或晶片

2042:主動前表面

2050:熱分配裝置

2062:平面底表面

2064:平面頂表面

2066:最外邊緣表面/最外邊緣

2080:熱界面材料(TIM)

2100:微電子裝置總成

2120:基板

2124:頂表面

2130:加強件元件/加強件

2132:底表面

2134:頂表面

2136:邊緣

2138A:第一黏合劑

2138B:第二黏合劑

2140:微電子元件或晶片

2150:熱分配裝置

2162:底表面

2166:最外邊緣

2168A:距離

2168B:距離

2200:微電子裝置總成

2224:頂表面

2230:加強件元件/加強件

2232:底表面

2234:頂表面

2236:邊緣

2238A:第一黏合劑

2238B:第二黏合劑

2240:微電子元件或晶片

2244:後表面

2250:熱分配裝置

2262:底表面

2266:邊緣

2280:熱界面材料(TIM)

2282:中心部分

2300:微電子裝置總成

2320:基板

2324:頂表面

2330:加強件元件/加強件

2332:底表面

2334:頂表面

2337:內部邊緣

2338A:第一黏合劑

2338B:第二黏合劑

2339A:孔隙

2339B:孔隙

2340:微電子元件或晶片

2344:後表面

2350:熱分配裝置

2362:底表面

2364:頂表面

2372:內部周邊邊緣

A:凹進區域

A1:基板

A2:熱分配裝置

B:總成

B1:基板

B1A:第一黏合劑

B1B:第二黏合劑

B2:熱分配裝置

B3:加強件

EP:延伸部分

G:間隙

H10:高度

H12:高度

LP:下部部分

L1:長度

L2:長度

L3:長度

P:階梯或突起部

P-1A:突起部

P-1B:突起部

R:凹進部分

T1:厚度

T2:厚度

隨附圖式不意欲按比例繪製。在各個圖式中，相似的附圖標記及名稱指示相似的元件。出於清楚之目的，可能不在每一圖式中標記每一組件。

圖1係根據本發明之各態樣之實例晶片總成的示意橫截面視圖。

圖2係圖1之晶片總成之實例組件的透視圖。

圖3A係圖1之晶片總成之實例組件的透視圖。

圖3B-1係圖1之晶片總成之另一實例組件的透視圖。

圖3B-2係圖3B-1之實例組件之放大部分。

圖3C係圖1之晶片總成之另一實例組件的透視圖。

圖4係根據本發明之各態樣之實例晶片總成的示意橫截面視圖。

圖5係圖4之實例晶片總成之實例組件的透視圖。

圖6係根據本發明之各態樣之實例晶片總成的示意橫截面視圖。

圖7係根據本發明之各態樣之另一實例晶片總成的透視圖。

圖8係圖7之沿著平面8-8截取的橫截面視圖；

圖9係圖7之實例晶片總成的分解透視圖。

圖10A係來自圖7之組件之另一實例集合之組合。

圖10B係圖10A之放大部分。

圖11A係根據本發明之一態樣之實例晶片總成的示意橫截面視圖。

圖11B係圖11A之實例晶片總成之組件。

圖12A至圖12H係製造圖1之晶片總成之實例方法。

圖12I係用於將圖12A至圖12H之晶片總成連接至管道系統之實例方法及結構。

圖12H-1係製造圖1之晶片總成之替代組裝方法。

圖13A至圖13H係製造圖4之晶片總成之實例方法。

圖14A係根據本發明之各態樣之實例中間過程單元的示意橫截面視圖。

圖14B係根據本發明之各態樣的附接至實例伺服器托盤之複數個中間過程單元的透視圖。

圖14C係根據本發明之各態樣之實例晶片總成的分解視圖。

圖15係根據本發明之各態樣的利用不同實例加壓組件之伺服器托盤的透視圖。

圖16A至圖16B及圖17A至圖17B繪示根據本發明之各態樣之實例加壓組件。

圖18繪示根據本發明之各態樣之另一實例加壓組件。

圖19係圖12I之晶片總成的示意俯視平面圖。

圖20係展示實例冷卻迴路連接的示意俯視平面圖。

圖21係圖20所展示之實例組件的側視平面圖。

圖22係根據本發明之各態樣的在實例冷卻迴路中接合在一起之實例冷板的示意俯視平面圖。

圖23A係根據本發明之各態樣的實例冷卻總成之實例組件在與實例晶片封裝結合之前的分解視圖。

圖23B係根據本發明之各態樣的實例冷卻總成之實例組件在與實例晶片封裝結合之前的分解視圖。

圖23C係根據本發明之各態樣的實例冷卻總成之實例組件在與實例晶片封裝結合之前的分解視圖。

圖23D係根據本發明之各態樣的實例冷卻總成之實例組件 在與實例晶片封裝結合之前的分解視圖。

圖24A係根據本發明之各態樣的實例冷卻總成之實例組件在與實例晶片封裝結合之前的分解視圖。

圖24B係根據本發明之各態樣的實例冷卻總成之實例組件在與實例晶片封裝結合之前的分解視圖。

圖25係根據本發明之各態樣的實例冷卻總成之實例組件在與實例晶片封裝結合之前的視圖。

圖26係提供模擬之結果的圖表。

圖27係根據本發明之各態樣之實例示意次總成。

圖28係根據本發明之各態樣之實例示意次總成。

圖29係根據本發明之各態樣之實例示意總成。

圖30係根據本發明之各態樣之實例示意次總成。

圖31係根據本發明之各態樣之實例示意總成。

圖32係根據本發明之各態樣之實例示意總成。

圖33係根據本發明之各態樣之實例示意總成。

圖34係根據本發明之各態樣之實例示意總成。

圖35係根據本發明之各態樣之實例示意總成。

圖36係展示基板翹曲比較及對應裝置的實例圖表。

圖37係根據本發明之各態樣之實例示意總成。

圖38係根據本發明之各態樣之實例示意總成。

圖39係根據本發明之各態樣之實例示意總成。

圖40係圖39中之實例示意總成的俯視平面圖。

相關申請案之交叉參考

本申請案主張2020年5月29日申請之名為用於晶片總成之熱管理之方法及熱分配裝置(Methods And Heat Distribution Devices For Thermal Management Of Chip Assemblies)的美國臨時專利申請案第63/032,197號之申請日的權益，並且亦主張2020年8月17日申請之名亦為用於晶片總成之熱管理之方法及熱分配裝置(Methods And Heat Distribution Devices For Thermal Management Of Chip Assemblies)的美國臨時專利申請案第63/066,550號之申請日的權益，所有該等美國臨時專利申請案之揭示內容特此以引用方式併入本文中。

概述

本發明之各態樣揭示了併有諸如冷板之熱分配裝置之晶片總成，該等熱分配裝置使用高導熱材料及最佳化製造方法而被結合至晶片。另外，本文中揭示之結構及方法允許對結合線厚度進行較大控制，此對於控制由高功率裝置產生之熱係至關重要的。

由個別晶片產生之熱可進一步導致在晶片之中心部分處產生熱點，該等中心部分可能難以接取，尤其係當以陣列提供多個晶片時。本發明之各態樣藉由使晶片之一或多個部分薄化及/或修改熱分配裝置之結構以適應晶片之大小變化來解決增加之熱。在一個實例中，熱分配裝置之底表面被調適成適應可能已經薄化之一或多個晶片之不同厚度。熱分配裝置可包括自其底表面延伸之一或多個突起部，其底表面可上覆於可能薄於相鄰晶片之晶片並且與之更極為近接。此可改良熱分配裝置之有效性。在另一實例中，可藉由在晶粒或晶片之後表面中提供複數個空腔來使晶粒或晶片薄化。可用高導熱(「K」)材料填充該等空腔以得到增強之熱分 配。在另一實例中，複數個空腔保持敞開並且可被來自冷板之延伸熱鰭片佔據。

被選擇來製造冷板之材料或材料組合可進一步增強晶片總成內之熱分配裝置之熱導率及效能。根據本發明之另一態樣，可選擇超高導熱材料以形成熱分配裝置之一或多個部分。例如，熱分配裝置之基部或鰭片可由諸如銀金剛石之超高導熱材料形成。

橫越微電子元件之後表面延伸之加強件及熱分配裝置可用於晶片總成中以增強熱導率及翹曲控制。此組態可替換單件式及u形熱分配裝置，該熱分配裝置既圍繞又沿著晶片總成之後表面延伸，直接附接至基板，並且由諸如僅銅之單一材料製成。可類似地使用此組態代替由相同材料形成之兩件式結構。另外，單獨地或與選定黏合劑組合地使用用於熱分配裝置及加強件之選擇材料組合可進一步最佳化晶片總成內之熱導率及翹曲控制。例如，用於將加強件與基板接合之黏合劑之彈性模數可與用於將加強件與熱分配裝置接合之第二黏合劑之彈性模數不同。在一個實例中，選擇銀金剛石(例如，AgD)作為用於熱分配裝置之高導熱材料並且選擇銅(例如，Cu、Cu-OFE、CuOHF)用於加強件可達成增強之熱導率及翹曲控制。亦可使用此類組合來達成對熱界面材料之較好結合線厚度控制。另外，使用銅來形成加強件節省了形成整個地由高成本銀金剛石材料或其他超高導熱材料形成之單石熱分配裝置之成本。

應瞭解，微電子元件之實例可包括微電子晶片、半導體晶片、非半導體晶片、MEM、ASIC等。另外，在本文中將常常參考「晶片」進行對熱分配裝置之論述，但應瞭解，本文中揭示之熱分配裝置不限於與晶片或任何特定類型之晶片一起使用，並且可包含可受益於熱分配裝 置之任何微電子元件或裝置。

實例封裝

圖1繪示根據本發明之各態樣之微電子元件總成100的示意橫截面視圖。在此實例中，總成100由印刷電路板110以及上覆於印刷電路板110之基板120支撐。各別晶片140A、140B、140C之主動前表面142A、142B、142C可面向基板120並且以球狀柵格陣列接合至基板120。亦可在晶片140A、140B、140C之後表面144A、144B、144C上提供金屬化(未展示)。晶片140A、140B、140C可經由插入件126與基板120電互連，但如將在本文中其他實例中所展示，插入件不係必需的。諸如焊球127B之結合材料可用於將晶片140A、140B、140C與插入件126電互連，並且諸如焊球127A之結合材料可用於將插入件126與基板120電互連及接合。冷板150上覆於各別晶片140A、140B、140C之後表面144A、144B、144C，並且加強件130在冷板150之基部160之底表面162與基板120之頂表面124之間延伸。基板120之底表面122可經由另一組焊球127C接合至另一裝置，諸如印刷電路板110。

冷板150可包括兩個組件：接合在一起之冷板基部160及冷板蓋170。參考圖2及圖3，展示了實例基部160及蓋170。基部160可包括底表面162及相對頂表面164。類似地，蓋170可包括底表面172及相對頂表面174，入口176A及兩個出口176B可自該頂表面延伸。在其他實例中，入口及出口之組態可變化，諸如存在彼此直接相鄰之兩個出口，或者存在兩個入口及一個出口，或者存在入口及出口之任何所要組態。可使用模製、機械加工及類似製程來製造基部160及蓋170。

基部160可包括：複數個導熱鰭片166，其有助於促進總成 100之冷卻；以及圍繞鰭片166延伸之凹部168A。鰭片可係遠離基部之表面延伸之縱向結構，諸如此項技術中已知之縱向結構。鰭片可與基部整體地形成或者可藉由焊接、黏合劑等附接至基部。在此實例中，鰭片166與基部整體地形成。

蓋170上覆於基部160，使得蓋170之底表面172與基部160之頂表面164直接相鄰。儘管不係必需的並且如圖1所展示，但可在凹部168A內設置O形環168，以便在基部160與蓋170之間形成密封。當被接合在一起時，基部160及蓋170使得流體及氣體能夠通過入口176A進入冷板150，並且通過出口176B流出冷板150。亦可與入口176A及出口176B相鄰地設置額外O形環178(圖1)，以在入口176A及出口176B與可連接至該入口及該等出口之組件之間提供密封。

基部160及蓋170可由諸如鋁、銅、銀及金屬合金之已知熱耗散材料形成。在此實例中，基部160及蓋170由相同材料形成，但在其他實例中，並且如將在下文更詳細地所論述，構成基部及蓋之材料可不同。

參考圖1及圖3A，諸如加強件130之加強件環可圍繞晶片140A、140B及140C周向地延伸。加強件130包括底表面132、相對頂表面134，以及延伸通過頂表面132及底表面134之孔隙136。加強件130之底表面132可附接至基板120之頂表面124，並且加強件130之頂表面134可用諸如黏合劑之結合材料(未展示)附接至冷板基部160之底表面162。孔隙136相對於加強件130之外周邊可大致居中，但在其他實例中，可調整孔隙136之位置。例如，可基於要通過孔隙136曝露的底層基板120之電路系統或晶片140A、140B、140C及插入件126在孔隙136內之配置來調適孔隙 136之大小及形狀以及位置。

加強件130可包含各種材料。在一個實例中，加強件由銅形成並且稍後鍍有無電鍍鎳(或類似金屬以促進黏合)至基板120。

可進一步修改加強件以提供沿著加強件130-1之至少一個邊緣延伸之脊部137-1。例如，圖3B-1及圖3B-2繪示圍繞加強件130-1之所有四個邊緣以及部分地在頂表面134-1與相對底表面132-1之間延伸的脊部137-1。脊部137-1允許氣體在回焊過程期間排出。加強件130-1可代替地包括沿著加強件之至少一個邊緣完全地延伸通過加強件之厚度的孔隙。例如，圖3C繪示圍繞加強件130-2之所有四個邊緣並且在頂表面134-2與底表面132-2之間延伸的孔隙139-2，但任何數目個孔隙可圍繞一或多個邊緣延伸。

返回參考圖1，具有高熱導率(「k」)之熱界面材料(「TIM」)可用於將冷板150直接接合或耦接至晶片140A、140B及140C。在此實例中，經由使用TIM 180將冷板150之基部160之底表面162直接接合至各別晶片140A、140B、140C之後表面144A、144B、144C。TIM 180可係高k TIM，其亦可係低熔化溫度金屬，包括金屬或石墨，諸如奈米銀或銦，但可實施其他高k TIM材料。因此，直接焊接係用於將冷板150直接接合至晶片140A、140B、140C之一個實例。另外，在一些實施方案中，可能需要使用超高K材料用於TIM，如將在本文中所論述。然而，亦可藉由具有減小之熱導率位準之低k TIM來利用本文中揭示之方法及結構。

可以諸如液體、固體、半固體等之任何所要形式提供TIM。例如，可以液體形式施覆TIM，其稍後將固化並且保持為軟彈性 體。在其他實例中，TIM可係油脂、薄膜或焊料。

插入件126可係習知插入件，其被組態為在晶片140A至140C之結合襯墊146與安置在附接有晶片140A至140C的基板120之表面處之觸點128之間提供電界面配送。應瞭解，在整個揭示內容中，在基板之表面處、安置在基板之表面處或者在基板之表面處曝露的觸點被理解成意謂具有被曝露以進行電互連之表面。觸點本身可部分地高於或低於基板之表面，可完全地安置在基板之頂表面處，或者可係允許進行電互連之任何觸點組態。插入件126可包括在其頂表面125處之觸點128、在其底表面127處之觸點129，以及在頂表面與底表面之間延伸之導電通孔(未展示)。晶片140A至140C之結合襯墊146可按球狀柵格陣列圖案直接接合及焊接至插入件處之觸點。晶片140A至140C之結合襯墊將通過導電通孔電連接至基板120上之觸點。

可使用焊球127C之陣列來將插入件結合至印刷電路板110。首先可將焊球施覆至插入件126抑或印刷電路板110之觸點。印刷電路板可係被調適用於單獨地使用或連同另一裝置一起使用之任何已知電路板。在一些實例中，印刷電路板可係伺服器托盤。

圖4係與圖1相同的另一實例總成200，惟其進一步包括上覆於加強件230之彈簧290除外。如所展示，總成200包括基板220以及經由插入件226與基板220電連接之晶片240A、240B及240C，其所有都附接至印刷電路板210。在該總成內設置冷板250以分配由晶片240A、240B、240C產生之熱。冷板250進一步包括基部260及蓋270。基部260可包括凹部268及設置在凹部268內之鰭片266。基部260可直接上覆於晶片240A、240B、240之後表面244A、244B、244C，並且經由諸如高K TIM及本文 中先前論述之其他TIM之TIM 280附接至晶片240A、240B、240之後表面244A、244B、244C。基部260亦可直接上覆於加強件230及彈簧290。

可將彈簧290定位在基部260之底表面262與加強件230之頂表面234之間。如圖5所展示，支柱292可被定位在加強件230之拐角處並且遠離加強件230之頂表面234延伸。彈簧290可纏繞在支柱292周圍。彈簧290可向基板提供額外壓縮力以使總成之翹曲最小化，以及實現對TIM 280之結合線厚度之較大控制。

圖6提供根據本發明之各態樣之另一實例總成300。總成300與先前實例的類似之處在於該總成通常包括基板320、加強件330、插入件326及冷板350，所有此等者都可上覆於印刷電路板310並且與之電互連。冷板進一步包括：具有鰭片366之基部360；以及包括至少一個入口之蓋370。在此實例中，提供了單一入口376A及兩個出口376B。另外，包括本文中先前論述之高K TIM之熱TIM 380可用於將冷板基部360接合至晶片340A、340B、340C。總成200由於冷板350之配置而與先前實例不同。如所展示，冷板350僅上覆於晶片340A、340B、340C，而不上覆於加強件330。加強件330之頂表面334代替地保持曝露，此係因為其不再支撐冷板350。在此配置中，加強件330之配重單獨地變為對基板220及總成300之印刷電路板310維持翹曲控制的主要力之一。

圖7至圖9繪示另一實例總成400。圖7繪示總成400的透視圖並且圖8繪示橫截面視圖。此總成400與先前揭示之總成類似，惟微電子元件在沒有插入件的情況下直接附接至基板並且承板412下伏於印刷電路板410除外。如圖9中所看到，繪示了沒有印刷電路板及承板412之總成400之次總成400-A的分解透視圖。次總成400-A(亦展示在圖8中)可包括 複數個晶片、加強件430、TIM 480、冷板450(其在此實例中包括具有鰭片466之基部460及蓋470)及O形環468，諸如本文中先前揭示之實例，但可利用本文中提供之實例之眾多變型。TIM可包括至少高K TIM或超高K TIM，如本文中先前所描述。在此實例中，四個晶片設置在面朝下位置中，但可實施任何數目個晶片。如圖8所展示，冷板基部460及冷板蓋470藉由螺釘494接合在一起。基部460之底表面462用TIM 480接合至各別晶片440A至440E之後表面444A至444E，諸如本文中所揭示。晶片440A至440E直接接合至基板420。儘管未展示，但晶片440A至440E上之結合襯墊可經由諸如球狀柵格陣列之焊料連接而接合至基板420上之觸點。加強件430上覆於基板420。晶片440A至440E及基部460之底表面462之一部分被定位在加強件430之孔隙436內。在此實例中，基部460上覆於加強件430，但不直接附接至加強件430。在基部460之底表面462與加強件430之頂表面434之間存在間隙G(圖8)，使得冷板450不將直接壓縮力施加至加強件430上。

圖10A至圖10B繪示加強件430、基板420及在加強件430之孔隙436內之晶片440A至440E的另一實例配置，其可被實施至前述總成中之任一者中。如所展示，可在加強件430之孔隙436內設置填隙片438。填隙片438可圍繞晶片440A至440E之最外邊緣表面延伸。如圖11之放大透視圖所展示，加強件環430可附接至基板420。如所展示，晶片440A至440E直接附接至基板420。

圖11A繪示另一實例總成400'。此總成在其他方面與總成400相同，惟冷板基部及加強件被形成為單一單石冷板基部及加強件單元除外。首先參考圖11B，展示了實例單石冷板及加強件單元486。單石冷 板及加強件單元486包括具有鰭片466'之主體461'及剛性加強件支腳463'。凹部465'設置在加強件支腳463'之間。返回參考圖11A，晶片440A'、440B'、440C'可耦接或附接至插入件426'(諸如例如矽插入件)及基板420'，所有此等者都可耦接或附接至印刷電路板410'。單石冷板及加強件單元486然後可附接至基板420'之頂表面424'。例如，TIM 480'可用於將單石單元486'附接至晶片440A'、440B'、440C'之後表面444A'、444B'及444C'。該TIM可係任何TIM，包括高K TIM或超高K TIM。另外，可使用黏合劑等來將加強件支腳463'之底表面432'附接至基板420'之頂表面424'。晶片440A'、440B'、440C'、插入件426'將被定位在凹部465'內。一旦單石冷板及加強件單元486處於適當之位置，冷板蓋470'然後就可附接至並且上覆於單石冷板及加強件單元486。在其他實例中，可將冷板蓋470'預附接至單石冷板及加強件單元486，然後可將兩個組件附接至該總成之其餘部分。類似地，蓋470可與加強件及冷板蓋一起整體地形成，以形成包含蓋、加強件及冷板之組合之單石單元。

由於藉由添加基部460'所產生的加強件430'之額外結構剛性，此類組態可提供額外翹曲益處。此允許在封裝級完成冷板組裝，使得在印刷電路板級需要很少或不需要額外熱處理步驟。

實例製造方法

當製造前述實例總成中之任一者及其變型時，可實施旨在在封裝內達成高熱導率及熱分配之各種方法，包括控制結合線厚度及回焊發生之次數。

圖12A至圖12H繪示一種用於製造圖1所展示之總成100之實例方法。如圖12A所展示，插入件526可與基板520接合。插入件526可 包括在其底表面527處之觸點529，此等觸點可與在基板520之頂表面524處曝露之觸點516對準。可將焊球527A設置在基板520抑或插入件526上。如圖12B所展示，可使用焊球527B來將諸如晶片540A、540B、540C之微電子元件接合至插入件526。晶片540A、540B、540C包括可與插入件526之頂表面515處之觸點528對準的結合襯墊546。可將焊球527B預附接至晶片540A、540B、540C之結合襯墊546抑或插入件526之觸點528。然後可回焊該封裝以固定在晶片540A、540B、540C與插入件526之間以及在插入件526與基板520之間的結合連接。替代地，可發生第一回焊過程，以回焊焊球527A並且接合插入件526與基板520。然後可發生第二回焊過程，以回焊焊球527B以將晶片540A、540B、540C與插入件526結合。

在圖12C中，加強件530可附接至基板520之頂表面524。可使用黏合劑(未展示)來將加強件530接合至基板520。加強件530可圍繞晶片540A、540B、540C及插入件526周向地延伸。加強件530、基板520及插入件526之組合可用諸如鈦、NiV及金之金屬組合來濺塗。在一個實例中，可施覆具有以下厚度之三種材料如下：1000A Ti、3500A NiV及1000A Au。在其他實例中，可按相同或不同厚度施覆此等相同或不同材料中之一或多者。此可幫助促進在該封裝與TIM材料之間的化學結合。在其他實例中，可省略加強件530。

圖12C所展示之所得次總成係可由例如外包半導體組裝與測試(OSAT)市場公司製造之中間過程單元500-1。第一組裝中間過程單元500-1之此配置可允許OSAT製造商等製造裸晶粒封裝，並且將其供應給合同製造商等，後者可將中間過程單元500-1併入至特定裝置或應用中。

現在轉向圖12D，可將中間過程單元500-1附接至印刷電路板510等。如所展示，在基板520之底表面522處之觸點518可與在印刷電路板510之頂表面508處曝露之觸點506對準。呈柵格陣列之焊球527C可用於將基板520附接至印刷電路板510。可在此階段回焊該封裝以產生結合連接。焊球527C可包含高熔點焊料。在一個實例中，焊料可具有260℃之回焊溫度，但在其他實例中，溫度可更高或更低。另外，可利用不同類型之焊料或不同結合材料。

如圖12E所展示，可將TIM 580施覆至晶片540A至540B、540C之後表面。TIM可係本文中揭示之任何高k TIM材料，或者替代地為任何已知TIM。可使用各種方法來施覆TIM。在TIM為膏劑之實例中，可將TIM直接施覆至晶片之後表面544A、544B、544C，之後將該TIM固化及硬化。在另一實例中，可藉由回焊TIM 580(在二次回焊至晶片之前)將TIM預重新附接至冷板，諸如冷板基部560。或者TIM 580可替代地經由黏合劑或類似材料附接至冷板550，該黏合劑或類似材料可在回焊之前將TIM 580固定在適當位置。

參考圖12F，冷板550之基部560可附接至晶片540A、540B、540C之後表面544A、544B、544C以及加強件530之頂表面534。可將諸如高K或超高K TIM之TIM 580定位在冷板基部560與後表面544A、544B、544C之間。TIM 580可幫助使由晶片540A、540B及540C產生之熱耗散。一旦基部560被定位在後表面及加強件上方，就可回焊TIM以確保冷板與晶片540A、540B、540C之間的連接。在一些實例中，可選擇TIM使其回焊溫度低於用於將中間過程單元接合至印刷電路板之結合材料之回焊溫度。此亦可係有益的，此係因為當回焊TIM時，印刷電路 板510與基板520之間的結合材料(例如焊球527C)不會回焊。

如圖12G所展示，可視情況在冷板550之冷板基部560之凹部(未展示)內設置O形環568，以便容納蓋570。圖12H繪示最終總成500。可使用各種形式之附接來將包括入口576A及出口576B之蓋570附接至基部560。在一個實例中，蓋570可與基部560擰在一起，但可利用任何已知附接手段。在另一實例中，蓋570及基部560首先可被接合在一起，然後作為完成之冷板總成附接至中間過程單元500-1。

圖12I繪示管道582之添加，該管道可允許對晶片總成之冷卻。在此方面，管道可僅將冷卻流體配送至單一晶片總成500，或者可接合至一或多個其他晶片總成(如將在圖19至圖22所展示之稍後實例實施例中所論述)。如所展示，管道582可直接連接至入口576A。另外，管道582連接至出口576B。在操作期間，此允許水或其他液體通過管道582流入入口576A及冷板550，然後自入口576A之相對側上之出口576B流出。

應注意，如上文所論述，首先製備中間過程單元500-1、然後隨後將冷板基部與TIM附接可允許省略一或多個回焊過程，其中該TIM之回焊溫度低於將中間過程單元500-1結合至印刷電路板之結合材料之回焊溫度。此過程防止TIM材料必須經過額外回焊步驟，此可提供良好可靠性。

在另一實例中，可替代地在將中間過程單元安裝及結合至印刷電路板之前將冷板作為中間過程單元之部分來組裝。例如，如圖12H-1所展示，將冷板基部560-1作為中間過程單元500-1A之部分來預組裝。此後，可將中間過程單元500-1A安裝至印刷電路板並且可將蓋(未展示)接合至基部560。在此類實例中，用於將冷板基部560-1接合至晶片 540A-1、540B01、540C-1之後表面544A、544B、544C及加強件530-1的TIM可係不受用於將中間過程單元500-1A接合至板之回焊過程所影響的TIM。例如，可選擇TIM使其具有高於將晶片結合至板之結合材料之回焊溫度。

參考圖13A至圖13H，展示了製造諸如晶片總成200(圖4)之晶片總成之方法。該製造方法在其他方面與圖12A至圖12I中論述之方法相同，惟添加彈簧除外。如在先前實例中一樣，圖13A至圖13B繪示晶片640A、640B、640C至插入件626之組裝，以及晶片640A、640B、640C及插入件626至基板620之組裝。如先前所提及，可在一個步驟(一旦晶片、插入件及基板彼此對準)抑或兩個步驟(首先係插入件至基板之焊料回焊，然後係插入件至晶片之焊料回焊)中發生用於允許晶片640A、640B、640C、插入件626及基板620之接合之回焊。另外，可代替地首先將晶片附接至插入件626，然後可將晶片640A、640B、640C與插入件626一起附接至基板620。

參考圖13C，可在基板620之頂表面上以及在晶片640A、640B、640C及插入件626周圍設置加強件630。支柱692可與加強件630整體地形成，或者隨後添加至加強件630之頂表面。(參見例如圖5。)如圖13D所展示，可將諸如彈簧690之偏置機構添加至支柱692。此產生中間過程單元600-1。

現在轉向圖13E，可將中間過程單元600-1附接至印刷電路板610等。如所展示，在基板620之底表面622處之觸點618可與在印刷電路板610之頂表面608處之觸點606對準。以柵格陣列配置之焊球627C可用於將基板620附接至印刷電路板610。可回焊封裝與焊料以形成結合連 接。

如圖13F所展示，可將TIM 680施覆至各別晶片640A、640B、640C之後表面644A、644B、644C。TIM 680可係本文中揭示之任何TIM材料或任何已知TIM。可使用各種方法來施覆TIM。在高K TIM為膏劑之實例中，可將TIM直接沈積至晶片640A、640B、640C之後表面上，之後將該TIM固化及硬化。

參考圖13G，包括鰭片666的冷板之基部660可附接至中間過程單元600-1及印刷電路板。詳言之，基部660可附接至晶片640A、640B、640C之後表面644A、644B、644C，以及包括彈簧690的加強件630之頂表面634。在此實例中，可將TIM 580定位在冷板基部660與後表面644A、644B、644C之間。TIM將幫助使由晶片640A、640B及640C產生之熱耗散。一旦基部660被定位在一或多個後表面644A、644B、644C及加強件630上方，就可回焊TIM，以確保冷板650與晶片640A、640B、640C之間的連接。彈簧690可藉由基部660及蓋670之配重來幫助確保抵抗加強件630及基板620之壓縮力。亦可在基部660之凹部(未展示)內設置O形環668。

圖13H繪示最終總成600。可使用各種形式之附接來將蓋670附接至基部660。在一個實例中，蓋670可與基部660擰在一起，但在其他實例中，可利用黏合劑或其他結合材料。如本文中所揭示，可向總成600進一步添加迴路及管道。

在一種實例組裝方法中，如圖13D所展示，中間過程單元600-1可由諸如OSAT製造商等之一個製造商製備。中間過程單元600-1然後可由第二承包商等進一步封裝，該第二承包商等然後將執行圖13E至圖 13H中之剩餘步驟。替代地，圖13A至圖13H中之所有步驟可由一個實體形成。在另外其他實例中，首先可將晶片接合至插入件626，然後可將插入件及晶片640A至640C之組合接合至基板620。

附接TIM材料之方法

圖14A至圖18繪示附接TIM材料以在伺服器托盤級形成本文中描述之總成之各種方法，以及其變型。圖14A繪示與圖12C所展示之中間過程單元相同的中間過程單元700-1。如先前所論述，中間過程單元700-1可包括基板720、插入件726，以及附接至插入件726之晶片740A、740B、740C。加強件環730可圍繞晶片740A至740C及插入件726周向地延伸。在其他實例中，如先前所論述，中間過程單元可包括不同的特徵。例如，可省略插入件726及/或加強件730。插入件726之省略將允許晶片740A、740B、740C直接連接至基板720。

在形成中間過程單元700-1之後，可執行封裝金屬化。中間過程單元700-1可用包括例如鈦、NIV及金之金屬組合來濺塗。此將幫助促進中間過程單元700-1與TIM 780之間的化學結合(如將在下文更詳細地所論述)。

可將多個中間過程單元700-1應用於印刷電路板，諸如伺服器托盤710。在一個實例中，如圖14B所展示，在金屬化之後，每一中間過程單元700-1可被再形成焊料球，然後回焊以將每一中間過程單元700-1附接及結合至伺服器托盤710。

如先前所論述，該過程之下一階段係將冷板附接至各別中間過程單元700-1中之每一者。圖14C繪示實例完成之總成700的分解視圖以便於論述。在一個實例中，可將諸如本文中揭示之高K TIM之TIM 780 直接施覆至晶片740A、740B、740C之後表面744A、744B、744C，然後可將冷板750(其在此實例中可包括冷板基部760及冷板蓋770)附接至中間過程單元700-1。在另一實例中，TIM 780可代替地藉由回焊TIM 780(在二次回焊至晶片之前)或者替代地經由黏合劑或類似材料將TIM 780附接至冷板基部760而預重新附接至冷板基部760，該黏合劑或類似材料可在回焊之前將TIM 780固定在適當位置。亦可實施其他方法。將在下文更詳細地論述一些實例附接方法。

可使用不同的方法來在各別晶片740A、740B、740C之後表面744A、744B，744C上設置TIM。圖15繪示伺服器托盤710，該伺服器托盤展示用於將冷板附接至中間過程單元700-1之兩種實例加壓方法及實例結構(754、756)。

在一個實例756中，可在中間過程單元700-1(或經歷回焊之任何單元)上方施加配重758，此將允許重力在回焊期間將壓縮力提供至TIM 780上(圖14C)。如為了繪示及論述目的以透明形式展示配重758的圖16A以及圖16B之放大視圖所展示，配重758可係實心單石材料塊體。配重758可替代地由接合在一起之多個部分形成，及/或包括不係實心之部分。配重可呈各種形狀、大小及組態。在一個實例中，配重758包括頂表面759A，其在此實例中被展示為連續平坦表面，但在其他實例中，頂表面759A可變化。配重758之相對底表面759B可進一步包括沿著底表面759B居中定位之延伸部分EP。延伸部分EP可延伸超過兩個下部部分LP。延伸部分EP可係實質上平坦的，以便允許將均一的力或壓力施加至中間過程單元700-1。在其他實例中，可省略延伸部分EP，使得配重758之所得底表面可係連續且實質上平坦的表面。在另外其他實例中，延伸部分 EP可能不延伸橫越中間過程單元700-1之整個後表面，而是可代替地被組態為使得其僅上覆於中間過程單元之一些部分。配重758可包含各種材料，但在一個實例中，配重758由不鏽鋼形成。配重758可係任何指定或所要量之配重，但在一個實例中，配重係5kg。在其他實例中，配重可大於或小於5kg。配重758可包括凹部750A，該等凹部被組態成收納可設置在冷板上並且遠離冷板延伸之孔口或立柱750B。孔口或立柱750B可引導配重758以確保將配重758適當地置放在中間過程單元700-1上方。另外，如在圖17A及圖17B中較好地看到，亦可與配重758之基部及中間過程單元700-1直接相鄰地設置固定件752。固定件752可包括被調適成在托盤710上收納間隔件或螺栓之凹部755。

配重可係可移除的或者機械地附接至電路板。例如，配重可用諸如螺釘或螺栓之機械緊固件(未展示)直接附接至電路板。另外或替代地，配重可耦接或附接至可控制配重之移動及定位之輔助固定件。在此類實例中，輔助固定件可將配重定位成上覆於晶片總成，然後在回焊過程期間將壓力施加至配重及晶片總成。

在回焊過程結束時，可移除配重。

利用配重758來將高k TIM固定至晶片740A至740C之後表面744A、744B、744C可在回焊期間幫助提供均勻負載分配、大熱質量及一致負載。然後可在回焊結束時移除配重758。

在另一實例754中，參考圖15及圖18，具有彈簧連接件792之加壓板761可用於在回焊期間幫助提供壓縮力。如在圖18之放大視圖中最佳地所展示，加壓板761係上覆於諸如中間過程單元700-1之中間過程單元並且對其施加力的板。加壓板761可係被機械加工以提供所要螺紋偏移 之剛性板。加壓板761可呈各種形狀及大小，只要加壓板761可將壓縮力施加至中間過程單元700-1上即可。可將四個彈簧總成定位在加壓板761之四個拐角中之每一者處。彈簧792可幫助適應力差異。加壓板761可類似地包括孔隙750B-1，該等孔隙被組態成收納孔口或立柱750A-1，孔口或立柱750A-1將加壓板761置放至適當位置中以上覆於中間過程晶片總成，並且亦防止加壓板761在橫向方向上移動。

實例托盤級冷卻迴路

參考圖19(以及返回參考圖12A至圖12I)，展示了安裝在諸如伺服器托盤510-1之印刷電路板上之四個晶片總成500-A、500-B、500-C、500-D的示意俯視圖。總成500-A、500-B、500-C、500-D之組態可與圖12H所展示之晶片總成500相同，惟印刷電路板代替地係諸如伺服器托盤510-1之較大電路板並且被組態成容納晶片總成500-A、500-B、500-C、500-D之多列及多行除外。如所展示，每一冷板蓋570A、570B、570C、570D包括入口及一對出口。例如，冷板蓋570A包括入口576-A-A及在入口576-A-A之相對側上之出口576B-A。在此實例中，展示了僅四個晶片總成，但可使用任何數目個晶片總成並且將其配置在伺服器托盤510-1上。

當組態晶片總成500-A、500-B、500-C、500-D時，在一個實例中，首先可將晶片總成500-A、500-B、500-C、500-D中之每一者之冷板基部結合(未展示)至各別晶片總成或中間過程單元，該等各別晶片總成或中間過程單元附接至伺服器托盤510-1。在一個實例中，冷板蓋之最終組裝可順序地發生。例如，首先可將冷板蓋570A附接至總成500-A內之冷板基部(未展示)。然後可將冷板蓋570B附接至總成500-B之冷板基部 (未展示)；然後可將冷板蓋570C附接至總成500-C內之各別冷板基部(未展示)；並且最後，然後可將冷板蓋570D附接至總成500-D內之其各別冷板基部(未展示)。組裝次序當然可變化。替代地，可同時附接冷板蓋570A、570B、570C、570D中之兩者或更多者。在另外其他實例中，可以任何次序附接冷板蓋570A、570B、570C、570D。

一旦各別冷板蓋被附接，其就可在管系及冷卻迴路中連接在一起。參考圖20之示意圖，冷板蓋570A、570B、570C、570D可經由連續管道迴路或冷卻迴路582連接在一起，此允許諸如水之流體流過冷板系統。例如，參考總成500-A，迴路582首先連接至入口576A-A，該入口將允許諸如水之流體流入總成570A之冷板，然後通過入口576A-A之相對側上之出口576B-A離開總成570A。迴路582之此相同型樣將繼續通過每一剩餘總成500-B、500-C及500-D。在圖21中繪示了上覆於總成500-C及500-D之迴路582之實例三維側視圖。

在圖22所展示之另一實例中，在將冷板蓋570A、570B、570C、570D附接至其各別冷板基部之前，首先可將冷卻迴路582附接至冷板蓋570A、570B、570C、570D中之每一者。此允許形成包含冷板蓋570A、570B、570C、570D及冷卻迴路582之冷卻迴路單元582A，該冷卻迴路單元然後可附接至各別冷板基部560。一旦形成了整個預連接之迴路總成582，預連接之迴路及冷板蓋570A、570B、570C、570D就可直接附接至各別冷板基部，以完成各別晶片總成。

在再一實例中，代替首先將冷板基部附接至TIM及晶片之後表面，首先可將冷板基部及冷板蓋570A、570B、570C、570D連同預組裝之冷板迴路582一起接合在一起。一旦被組裝，冷板基部、冷板蓋及 冷板迴路之組合就可作為單一單元直接附接至晶片540A至540D之後部。

在圖23A-C、圖24AB及圖25中展示了冷卻迴路總成之額外三維(3D)視圖及實例。此等圖繪示系統之在將冷板蓋回焊及附接至中間過程單元之前的組件。詳言之，該總成繪示了冷板及冷卻迴路總成以及加壓裝置之在將冷板基部焊接至總成之前的組件。在每一實例中，諸如本文中先前論述之實例中間過程單元已經被展示為被焊接至電路板(參見例如圖12D)，諸如伺服器托盤總成。圖23A至圖25繪示實例組裝方法，其中冷板基部將被組裝及附接至中間過程單元及電路板。在一些實例中，可在附接冷板蓋及冷卻迴路之前使用高導熱材料來將冷板基部結合至中間過程單元及電路板。替代地，冷板基部可在被結合至中間過程單元及電路板之前附接至冷板蓋及/或冷卻迴路兩者中之任一者或兩者。為了容易論述，將在圖23A-C、圖24A-B及圖25中之每一者中自始至終使用相同的附圖標記來論述相同的組件。

圖23A提供展示系統之在將冷板回焊及附接至中間過程單元之前的組件的實例分解視圖。在此實例中，首先使用任何導熱材料(包括焊料)將每一冷板基部結合(未展示)至包括晶片及電路板之中間過程單元；此後，可將冷板蓋組裝至冷板基部及晶片；然後可將冷卻迴路組裝至每一各別冷板蓋。

如本文中先前所論述，首先可將冷板基部結合至中間過程單元。例如，可使用諸如焊料等之高導熱材料來將每一冷板基部860附接至各別中間過程單元800-A、800-B、800-C、800-D中之每一者，此可能由將冷板基部860直接附接至每一中間過程單元800-A、800-B、800-C、800-D之晶片(未展示)之後表面來得到。結合可使用任何合意材料來發 生。在一個實例中，可利用高導熱材料或超高導熱材料，諸如本文中論述或待在本文中論述之材料。此後，可將冷板總成之其餘部分安裝至基部。例如，可將每一冷板蓋870連同加壓板總成867一起附接至基部860，從而上覆於每一各別中間過程單元800-A至800-D，該加壓板總成進一步包括加壓板861、彈簧892及開口863以容納至冷卻迴路882之連接。此後，可附接冷卻迴路882。如所展示，冷卻迴路882可包括可撓性軟管882A以及互連密封管及配件883，諸如具有O形環面密封件之英製標準管平行(「BSPP」)螺紋配件。亦展示了實例配件883之放大視圖。可連同此製造過程一起利用其他配件、組態等。

圖23B與圖23A相同，惟組裝組件之方法及次序除外。圖23B提供另一實例，其中首先將冷板基部860結合(未展示)至各別中間過程單元800-A、800-B、800-C、800-D中之每一者，然後各別冷板蓋870、冷卻迴路882及加壓板總成867(其包括加壓板861及彈簧892)在此後被附接。然而，在此實例中，首先可將冷卻迴路882直接預附接至冷板蓋870之入口及出口以形成次總成895，該次總成包括蓋870、冷卻迴路總成882及加壓板總成867。然後可將次總成895直接附接至每一冷板基部860，其已經被附接至各別中間過程單元800-A、800-B、800-C、800-D。替代地，在其他方面與圖23A及圖23B相同的組態中，圖23C繪示利用倒鉤配件883B而非BSPP配件之實例。剩餘組件可與先前實例相同，如由類似編號所展示。在另外其他實例中，可利用不同類型之配件來在冷卻迴路與冷板之入口及出口之間形成連接。

圖23D係另一實例，其中每一冷板基部860首先結合至中間過程單元800-A、800-B、800-C、800-D。可將包括冷板蓋870、加壓總 成867及冷卻迴路882之次總成作為模組化單元或次總成850首先且單獨地附接在一起，該模組化單元或次總成850然後作為完成之次總成850附接至冷板基部860。此實例在其他方面類似於圖23C：蓋870及冷卻迴路882在附接至冷板基部860之前被預組裝在一起。然而，在此實例中，冷卻迴路882(連同加壓總成867一起)被銅焊至冷板蓋870，然後接合至冷板基部860。在其他實例中，可使用各種替代方法及組態來將冷卻迴路882附接至冷板蓋870。

圖24A繪示首先將冷板蓋870、冷板基部860及加壓總成867作為次總成850接合在一起之實例。如在先前實例中一樣，此可視情況包括O形環868之總成。然後可使用導熱界面材料來將每一次總成850結合至中間過程單元800-C及托盤810，包括使用焊料來將次總成850焊接至中間過程單元800-A、800-B、800-C、800-D中之每一者。在一個實例中，如先前所論述，可如本文中先前所論述而使用高導熱界面材料來將每一次總成850之每一基部860結合至各別中間過程單元800-A、800-B、800-C、800-D。此後，可將冷卻及管系迴路882附接至蓋870。在其他實例中，冷板可係不單獨地形成有蓋及基部兩者之單一整體式冷板。

圖24B與圖24A之實例相同，惟在次總成850B中對於冷板基部860及蓋870之接合不使用O形環除外。代替地，冷板基部860、冷板蓋870及加壓總成867在不使用O形環的情況下被銅焊在一起。一旦接合在一起，然後就可將每一次總成850接合至每一各別中間過程單元800-A、800-B、8000-C、800-D，如先前所論述。然後可將冷卻迴路882接合至次總成850。

圖25繪示實例分解視圖，其中整個冷卻迴路882、冷板總 成850(包括冷板蓋870及冷板基部860)以及加壓板總成867被預附接在一起，以形成完成之冷卻單元899。在此實例中，冷卻迴路882被銅焊至冷板蓋，以便形成完成之冷卻單元899，但在本發明之範疇內可設想其他形式之連接。然後，可將冷卻迴路882及冷板基部中之每一者附接及結合至各別中間過程單元800-A、800-B、800-D、800-C、800-D中之每一者。

應瞭解，在此等實例中，可將不同類型之中間過程單元及組件附接至電路板810。

構成冷板之實例材料

作為在上文描述並且待在下文描述之方法及結構之替代方案，或者惟除外在上文描述或待在下文論述之方法及結構之外，由選擇材料形成冷板亦可改良熱分配。例如，選擇超高導熱(k)材料來構成冷板可提供最佳結果。在一些實例中，具有與半導體晶片中之矽匹配之熱膨脹係數(「CTE」)的超高導熱(k)材料可用於製造冷板或冷板之各部分。在其他實例中，選擇熱導率大於銅(在20℃時為394W/mk)之材料可幫助提供最佳熱分配。例如，熱導率顯著大於銅之熱導率(394W/mk)之銀金剛石(AgD)(900W/mK)係超高導熱(k)材料之一個實例。在其他實例中，可利用熱導率大於銅(394W/mk)之其他超高導熱材料。單獨地或與諸如本文中揭示之TIM及/或結構組合地選擇用於構成冷板之超高導熱材料可幫助在晶片總成中提供最佳熱分配。

為了容易論述，將參考圖1之實例晶片總成，其中冷板150經由TIM 180附接至晶片140A、140B、140C。但應瞭解，對用於組件之材料之選擇不限於圖1或本文中揭示之其他圖中之任一者的結構。例如，冷板可係組合在一起之單石冷板基部及蓋；冷板基部可能不包括鰭片，並 且可在晶片封裝內利用少於三個晶片或多於三個晶片。

在一個實例中，冷板基部160由具有與半導體晶片140A、140B、140C中之至少一者匹配之CTE的超高k導熱材料形成。高k材料可經由熱散播來實現較大熱效能。可使用此相同材料來製造冷板之基部160之鰭片166。為了將冷板150之基部160附接至晶片140A至140C，如先前所論述，可用諸如油脂、焊料或其他材料之TIM來將冷板150之基部160附接至晶片140A、140B、140C之後部。

在另一實例中，冷板基部160可包含超高導熱材料。在一些實例中，超高導熱材料可具有大於銅(在20℃時為394W/mk)之熱導率。此類材料可包含AgD或任何其他超高K材料或材料組合。鰭片166及蓋170可由熱導率低於形成冷板基部160之超高導熱材料之不同材料形成。在一些實例中，可將鰭片166焊接、鍍覆或3D列印至基部160上。為了將冷板基部160附接至晶片140A至140C，如先前所論述，可用諸如油脂、焊料或其他材料之TIM來將冷板150之基部160附接至晶片140A、140B、140C之後部。

在另一實例中，冷板基部160及鰭片166由相同的超高k導熱材料形成。在一些實例中，超高導熱材料可具有大於銅(在20℃時為394W/mk)之熱導率。此類材料可包含AgD或任何其他超高K材料或材料組合。例如，基部160及鰭片166可係整體單元。蓋170可代替地由不同的材料形成。為了將冷板基部160附接至晶片140A至140C，如先前所論述，可用諸如油脂、焊料或其他材料之TIM來將冷板基部160附接至晶片140A、140B、140C之後部。

進行了改變用於將冷板附接至晶片140A至140C之TIM厚 度以及形成冷板基部及冷板鰭片之材料的模擬。最佳結果係使用由用厚度為200微米之TIM 180結合至晶片140A、140B、140C之銀金剛石形成之超高k或導熱冷板基部來達成。此類組態可在攝氏95度接面溫度下支援7.2W/mm²之晶片熱通量。在圖26之圖表中展示了使用銀金剛石作為形成冷板之至少一部分之材料之其他實例及組合。

圖26展示與不同的TIM材料及厚度及熱導率組合的、與銀金剛石(超高K)比較的、使用銅(高K)作為基板之間的比較，該銀金剛石具有顯著地大於銅之熱導率。如所展示，具有由銀金剛石形成之冷板基部及冷板鰭片之熱分配裝置可達成7.2w/mm²之最大熱通量。在本發明之範疇內亦可設想額外實例及變型。此外，應瞭解，在某些應用中，可能足夠的是改變形成冷板基部、鰭片及蓋之材料，而無需使用超高導熱材料，並且簡單地依靠例如諸如銅之高k材料形成基部。

修改冷板結構及/或晶片厚度以控制熱分配

晶粒薄化以及對冷板及冷板鰭片之修改可提供對熱分配之較大控制。圖27繪示封裝1000之一部分的示意圖。封裝1000可包括印刷電路板1010、基板1020、矽插入件1026、三個晶片1040A、1040B、1040C，以及藉由TIM 1080接合至晶片1040A、1040B、1040C之各別後表面1044A、1044B、1044C之冷板基部1060。如進一步所論述，封裝可進一步包括加強件。在此實例中，展示了彼此相鄰之三個晶片。中心晶片1040B被定位在至少兩個直接相鄰晶片1040A、1040C之間，晶片1040A、1040C定位在中心晶片1040B之相對側上。可使中心晶片1040B薄化，使得晶片1040B之厚度T1小於一或多個直接相鄰晶片之厚度。在此實例中，中心晶片1040B之厚度T1小於兩個直接相鄰晶片1040A、1040C 之厚度T2。此在晶片1040A、1040C與晶片1040B之間產生高度差異以及產生位於晶片1040B正上方之凹進區域A。可藉由研磨、蝕刻、碾磨或任何已知晶粒薄化方法來完成晶粒薄化。晶粒薄化減小了晶片1040B之矽內之熱阻。在一些實例中，中心晶片1040B可係ASIC晶片，並且直接相鄰晶片1040A、1040B可具有相同或不同的功能。在其他實例中，中心晶片1040B係另一類型之晶片。

為了適應由於晶粒薄化而導致的晶片1040B之厚度變化，可修改冷板基部560之結構。如所展示，基部1060之底表面1062不係平坦的，而是包括階梯或突起部P，該階梯或突起部延伸至晶片1040B上方之凹進區域A中，以便填充由晶粒1040B之薄化所產生之開放空間。冷板基部1060因此包括至少一個突起部P。另外，鰭片1066之長度L1大於冷板基部1060中上覆於晶片1040A及1040C之鰭片1066之長度L2。在此類實例中，細長鰭片可具有介於0.5mm與5mm之間的長度L1，可基於晶片之冷卻要求最佳化該長度，但在其他實例中，長度L1可變化。在所展示之實例中，細長鰭片自基部1060之頂表面1060A之凹進部分R向上延伸。如本文中先前所論述，基部1060可藉由包括低熔點金屬之導熱界面材料1080接合至晶片1040A、1040B、1040C之後表面。

圖28係類似於圖27之另一實例晶片總成1001-1，惟冷板基部1060-1之實例鰭片1066-1之結構不同除外。如所展示，晶片1040B被定位在晶片1040A、1040C之間。已使晶片1040B薄化，使得晶片1040B之總厚度小於直接相鄰晶片1040A、1040C之厚度。冷板基部1060-1之所有鰭片1066-1都具有實質上相等的長度L3，此係因為所有鰭片1066-1都自冷板基部1060-1之連續平坦內部表面1057延伸。冷板基部1060-1之底表 面1062-1將具有與圖27之冷板基部1060-1之底表面1062類似的階梯狀輪廓。

圖29繪示與圖28類似之另一實例晶片總成1001-2，惟冷板基部1060-2之底表面1062-2包括凹進部分R除外，該凹進部分產生兩個突起部P-1A及P-1B。在此實例中，代替中間晶片1040B-2之厚度小於兩個相鄰晶片之厚度，中間晶片1040B-2之厚度代替地大於兩個相鄰及最外晶片1040A-2、1040C-2之厚度。冷板1060-2藉由在底表面1062-2之中心部分中包括凹進部分R來適應晶片之厚度變化。此允許晶片1040B-2延伸至凹進部分R中，並且允許突起部P-1A及P-1B上覆於薄化晶片1040A-12及1040C-2。可經由使用TIM 1080來將冷板基部1060-2附接至晶片1040A-2、1040B-2、1040C-2。

圖30繪示晶片封裝之實例次總成1100，該晶片封裝包括基板1120、插入件1126以及安裝在印刷電路板1110上之晶片1140A、1140B、1140C。代替使晶片1140B之總高度薄化，晶片1140B將空腔1114直接包括在晶片1140B內。可使用包括碾磨、蝕刻等之任何已知方法來形成空腔1114。

在一個實例中，為了較好地分配來自晶片之熱，空腔1114可被填充有用於熱分配之導熱材料，諸如圖31所展示之總成1100A。在一些實例中，高導熱或超高導熱材料1115可填充空腔1114。此類材料之實例可包括銅，但亦可利用其他材料。高導熱或超高導熱材料1115可具有與晶片1140B之後表面1144B對準或齊平之頂表面1117。在其他實例中，材料1115之頂表面1117可凹進為低於晶片1140B之後表面1144B，或者延伸超過晶片1140B之後表面1144B，如在下文所論述。

在圖32所展示之另一實例晶片總成1100B中，材料1115-1之頂表面1117-1延伸超過晶片1140B-1之後表面1144B，以形成突起部或晶片鰭片1169。晶片鰭片1169可幫助遠離晶片1140B-1及整個晶片總成1100B分配熱。可將高或超高導熱材料1115-1沈積至空腔1114-1中。可以各種方式形成晶片鰭片1169。在一個實例中，可藉由諸如蝕刻/雷射之減法製程、隨後係比如鍍覆、物理汽相沈積及印刷等之加法製程來形成鰭片。亦可利用其他製造方法。

圖33提供另一實例晶片次總成1200，其結構與圖30之先前實例次總成類似，惟代替多個空腔，在晶片1240B之中心部分處提供單一中心空腔1214除外。此意欲解決在晶片1240B之中心處產生之熱量，該熱量通常在晶片之中心處最高。另外，晶片1240B在兩個直接相鄰晶片1240A、1240C之間的位置使得甚至更難以使在晶片1240B之中心處之熱耗散。使晶片1240B薄化可幫助減少產生之熱量。

在此實例中，代替用導熱材料填充空腔1214，可用TIM 1280將冷板基部1260附接及結合至晶片1240A、1240B、1240C之後表面1244A、1244B、1244C。如圖34所展示，基部1260可包括階梯狀且非平坦的底表面1262。基部1260之階梯狀或突起部P可直接突起至空腔1214中。應瞭解，儘管基部1260不包括鰭片，但在其他實例中可設置鰭片。類似地，本文中描述之冷板中之任一者可省略鰭片。另外，中心空腔1214可代替地被填充有導熱材料，諸如例如高或超高導熱材料。

用於最佳熱分配及翹曲控制之結構配置及選擇材料

可藉由對用於形成熱分配裝置之材料或材料組合之選擇以及用於形成加強件之材料或材料組合之選擇進行協調，來進一步達成在晶 片總成內之增強之熱分配，以及增強之翹曲控制。在包括上覆於加強件之至少一部分之熱分配裝置的實例晶片總成中，用於形成熱分配裝置之材料之熱導率可高於用於形成加強件之材料之熱導率，但用於形成熱分配裝置之材料之熱膨脹係數可低於用於形成加強件之材料之熱膨脹係數。此組合亦可允許使用高熱導率材料作為熱散播器，即使該材料可具有比較低的熱膨脹係數(「CTE」)亦如此。為了補償高導熱材料之低CTE，可使用由具有較高CTE之材料形成之加強件。例如，可選擇諸如本文中先前論述之銀金剛石(例如，AgD)或任何形式之銀金剛石之超高導熱材料作為用於形成熱分配裝置之材料，而可選擇銅(例如，Cu-OFE)或任何形式之銅作為形成加強件之材料。在其他實例中，可如在下文所論述而選擇不同的材料組合。組件在總成內之配置與對材料之選擇的組合可最佳化基板及微電子裝置之熱分配及翹曲控制。

轉向圖35，繪示了實例微電子裝置總成2000。總成可至少包括支撐總成2000之基板2020、加強件元件2030、至少一個微電子元件或晶片2040及熱分配裝置2050。晶片2040可係半導體晶片，並且可被配置為使得主動前表面2042面向基板2020並且可以球狀柵格陣列接合或結合至基板2020。儘管在該圖中展示了僅單一晶片，但在總成2000內可存在多個晶片。基板2020可係由諸如玻璃環氧樹脂、矽、聚醯亞胺、聚四氟乙烯、玻璃纖維環氧樹脂層壓物之非導電介電材料形成之傳統單層或多層基板。諸如焊球2027之結合材料可用於將晶片2040與基板2020電互連。

加強件元件可圍繞晶片2040延伸並且上覆於基板2020。黏合劑2038A可將加強件元件2030之底表面2032接合至基板220之頂表面 2024。如先前所論述，實例加強件元件2030可係圍繞晶片2040周向地延伸之加強件環。加強件元件2030可為圓形、矩形或任何其他所要形狀。如所展示，加強件元件2030可包括底表面2032、相對頂表面2034、在底表面2032與頂表面2034之間延伸之外邊緣表面2036、在底表面2032與頂表面2034之間延伸之相對內部邊緣表面2037，以及延伸通過頂表面2034及底表面2032之孔隙2039。孔隙2039相對於加強件2030之外周邊可大致居中，但在其他實例中，可調整孔隙2039之位置。例如，可基於要通過孔隙2039曝露的底層基板2020之電路系統或晶片在孔隙2039內之配置來調適孔隙2039之大小及形狀以及位置。

熱分配裝置2050可在加強件2030及晶片2040之至少一部分上方延伸。在此實例中，熱分配裝置2050係具有平坦底表面2062及平坦頂表面2064之單一單石元件。實例熱分配裝置2050可包括冷板或熱散播器，並且可進一步包括導熱鰭片或其他特徵(未展示)。黏合劑2038B可用於將熱分配裝置2050附接至加強件元件2030。如所展示，第二黏合劑2038B將熱分配裝置2050之底表面2062接合至加強件2030之頂表面2034。熱分配裝置2050可包括底表面2062、頂表面2064，以及在底表面2062與頂表面2064之間延伸之最外邊緣表面2066。在此實例中，熱分配裝置2050之兩個最外邊緣2066與加強件元件2030之最外邊緣2036對準。在包括待在下文描述之實例之其他實例中，一個或兩個邊緣2066未與最外邊緣2036對準。

具有至少高熱導率(「k」)之熱界面材料(「TIM」)可用於將熱分配裝置2050直接接合至晶片2040。在此實例中，冷板2050之底表面2062經由使用TIM 2080直接接合至晶片2040之後表面2044。TIM 2080 可係高k TIM，其亦可係低熔化溫度金屬，包括金屬或石墨，諸如奈米銀或銦，但可實施其他高k TIM材料。亦可與具有減小之熱導率位準之低k TIM一起利用本文中揭示之方法及結構。

可以諸如液體、固體、半固體等之任何所要形式提供TIM 2080。例如，可以液體形式施覆TIM，該TIM之後將固化並且保持為軟彈性體。在其他實例中，TIM可係油脂、薄膜或焊料。

在一些實例中，將加強件2030之底表面接合至基板2020之第一黏合劑2038A可與將加強件2030接合至熱分配裝置2050之第二黏合劑2038B不同。例如，第一黏合劑2038A可視情況擁有與第二黏合劑2038B不同的特性。如將在下文所論述，單獨地或與選擇形成用於加強件元件2030之材料相組合地選擇黏合劑可進一步幫助補償整體系統中之CTE失配，包括熱分配裝置2050與基板2020及/或加強件元件2030之間的任何CTE失配。

與第二黏合劑2038B之彈性模數相比，第一黏合劑2038A可具有較高的抗彈性變形性及較高的彈性模數。在一些實例中，第一黏合劑2038A可具有範圍為自10MPa至100MPa之彈性模數。在其他實例中，第一黏合劑2038A之彈性模數可小於10MPa或大於100MPa。第一黏合劑2038A可形式為膏劑，但亦可呈其他形式。第二黏合劑2030B可不同，並且具有範圍為自0.1MPa至10MPa之第二彈性模數。在其他實例中，第二黏合劑2038B之彈性模數可小於0.1MPa或大於10MPa。第二黏合劑可形式為液體或薄膜，但在其他實例中，第二黏合劑可呈其他形式。因此，雖然在第一黏合劑2038A及第二黏合劑2038B之彈性模數之例示性範圍中存在輕微重疊，但在第一黏合劑及第二黏合劑之彈性模數意欲不同的實例 中，例示性實施例將係第一黏合劑2038A之彈性模數被選擇為大於第二黏合劑2038B之彈性模數的例示性實施例。在其他實例中，可為第一黏合劑2038A及第二黏合劑2038B選擇相同或類似的彈性模數，以便單獨地或與封裝之其他組件相組合地依賴於為加強件2030及熱分配裝置2050所選擇之性質，以使晶片封裝之翹曲最小化。

不同的黏合劑可進一步幫助達成增強之翹曲控制，並且補償總成內之加強件與熱散播器及/或基板或其他組件之間的CTE失配。在一些實例中，只要第一彈性模數大於第二彈性模數，選定彈性模數就可在上文指出之實例範圍內或外。在具有形式為膏劑之第一黏合劑的此實例中，與形式為液體之第二黏合劑比較，此組合可進一步取決於為加強件及熱散播器所選擇之材料而幫助總成中之CTE失配。在其他實例中，第二黏合劑2038B可具有大於第一黏合劑2038A之彈性模數。在另外其他實例中，取決於為熱散播器2050及加強件元件2030所選擇之材料，第一黏合劑2038A及第二黏合劑2038B可相同或實質上相同，或者具有不顯著不同的各別彈性模數。

第一黏合劑及第二黏合劑可係介電或絕緣黏合劑。例如，第一黏合劑及第二黏合劑可係環氧樹脂或其他類型之材料。選擇性黏合劑可係導熱的或不導熱的，並且對熱循環以及機械衝擊及振動兩者都具有高可靠性。

為了允許進行總成內增強之熱分配以及增強之翹曲控制，以防止晶片及/或基板之翹曲以及其他機械故障，可另外或替代地協調形成熱分配裝置2050及加強件元件2030之材料以彼此補償。熱分配裝置2050(及TIM 2080)可控制總成2000內之熱分配，藉此使由高導熱材料形 成之熱分配裝置成為合意的。加強件元件2030可控制基板2020及總成內之組件之翹曲，從而使由具有高CTE之材料形成之加強件元件2030成為合意的。另外，加強件元件2030與具有高於第二黏合劑2038B之彈性模數的彈性模數之第一黏合劑2038A組合可進一步提供對基板2020及總成內之組件之較大翹曲控制。在一個實例中，形成熱分配裝置2050之材料或材料組合可與形成加強件2030之材料或材料組合不同。例如，形成熱分配裝置2050之材料之熱導率可高於形成加強件元件2030之材料之熱導率，但形成熱分配裝置2050之材料之CTE可低於形成加強件元件2030之材料之CTE。在一些實例中，形成熱分配裝置2050之材料之熱導率可比形成加強件元件2030之材料之熱導率大至少50%。另外，形成加強件2030之材料之CTE可比形成熱分配裝置2050之材料之CTE大至少50%。在另外其他實例中，加強件元件之CTE可比熱分配裝置2050之CTE大至少兩倍。

下表1列舉若干常見材料之CTE及熱導率。

在此圖表上識別之材料表明，將幫助控制翹曲的、由銅形成之加強件元件2030可與由銀金剛石(例如，AgD)形成之熱分配裝置2050配對，其組合將幫助達成最高導熱總成2000。另外，與將加強件元件接合至基板之第一黏合劑2038A以及將加強件元件接合至熱分配裝置2050之第二黏合劑2038B組合地，加強件2030亦可幫助補償熱分配裝置及加強件元件及基板2020之CTE失配。如自上表1所指出，銀金剛石係具有在900 Wm/K處之最高熱導率中之一者，但具有6.5ppm/K之最低CTE。雖然銀金剛石在分配或傳遞熱時高度有效，但其控制翹曲之能力低。因此，雖然由於銀金剛石之高導熱性質可能需要選擇銀金剛石，但取決於總成之應用及結構，單獨地使用銀金剛石可導致基板之可能翹曲及總成內之其他機械故障。在至少本文中揭示之結構中選擇與銀金剛石相比具有較大CTE之材料可較好地幫助控制翹曲。在一個實例中，可選擇CTE為17.7ppm/K並且熱導率為394w/mK之銅材料(例如，Cu、CuOFE)。銅之高CTE可抵消銀金剛石之低CTE。另外，銅係擁有該圖表上之剩餘組件之最高熱導率中之一者，並且具有在晶片總成2000內分配熱之額外優點。因此，銅加強件元件2030及銀金剛石熱分配裝置2050之組合可幫助在晶片封裝中達成最佳熱導率及翹曲控制。在本發明之範疇內亦可設想其他材料組合，在下文更詳細地論述其實例。

參考圖36，在圖表中展示了來自測試晶片總成之結果。該圖表繪示與單石熱分配裝置比較，使用銀金剛石熱分配裝置及銅加強件如何可達成最佳結果。單石熱分配裝置可由單一材料形成，並且將熱分配裝置及加強件之結構組合成總成內之一個整體熱分配裝置。該圖表突出顯示由於基板與熱分配裝置/加強件之間的CTE失配而導致的基板之所得翹曲。詳言之，該圖表展示在晶片總成中附接至完全由銅抑或銀金剛石形成之熱分配裝置A2之基板A1的翹曲結果。類似地，展示了總成B內之基板B1的翹曲結果，在總成B中，熱分配裝置B2由銀金剛石形成，並且單獨的加強件B3由銅形成。

在20℃之室溫下，總成A中之基板A1的由「u形」全銅熱分配裝置A2之使用所產生的翹曲係大約120微米。總成A中之基板A1的由 「u形」全銀金剛石熱分配裝置A2之使用所產生的翹曲係大約201微米。總成B中之基板B1的與銅加強件B3以及第一黏合劑B1A及第二黏合劑B1B組合地使用組合之平坦銀金剛石熱分配裝置B2所產生的翹曲係大約133微米。在此模擬中，第一黏合劑2038A之彈性模數大於第二黏合劑2038B之彈性模數。與利用全銅及「u形」熱分配裝置之總成A中之基板A1的翹曲比較，在260℃之高溫下的類似結果在利用銀金剛石熱分配裝置B2及銅加強件B3之總成B中之基板B2的翹曲方面展示類似性。

此等測試結果揭露了由此類組合之銀金剛石熱分配裝置及銅加強件之使用產生的若干改良。組合之銀金剛石熱分配裝置2050與銅加強件2030展示了與全銅熱分配裝置類似的翹曲性質。此係有利的，此係因為增強之翹曲控制在銀金剛石/銅組合情況下係可能的，同時仍然允許實現銀金剛石熱分配裝置之極大增強之導熱性質。另外，作為純金屬，銅已經擁有最高導熱性質中之一者，從而使銅成為進一步幫助總成中之熱導率之合意材料。

可藉由使用組合銀金剛石熱分配裝置及銅加強件來降低成本。銀金剛石係昂貴的材料。使用銅作為形成加強件元件2030之材料代替傳統「u形」全銀金剛石熱分配裝置(諸如熱分配裝置A1；圖36)會允許減小形成組件所必需的銀金剛石之材料體積。此進而使總成本最小化。

亦藉由銀金剛石及銅組合實現製造之容易性。藉由使用平坦熱分配裝置2050，而非「u形」熱分配裝置，較容易將熱分配裝置2050附接至晶片2040。可達成TIM 2080在晶片2040與熱分配裝置2050之間的較好結合線厚度控制。例如，可獲得75微米及100微米之一致結合線厚度。

可考慮額外材料組合以達成增強之翹曲控制及熱導率兩者。可藉由考慮材料之熱導率至少與銅相同或更大的材料組合來獲得最佳結果。例如，雖然銀金剛石由於其作為最高熱導率材料之一的內在性質而可為較佳的，但有可能藉由為加強件選擇銅材料並且為熱分配裝置選擇銅金剛石或鋁金剛石材料來獲得最佳翹曲及熱導率。在另外其他實例中，可為加強件選擇不同的材料以補償封裝之熱膨脹差異。例如，當需要抵消形成熱散播器之材料之低CTE並且幫助維持對基板及整體封裝之翹曲控制時，可選擇具有高CTE之加強件，該高CTE可與形成熱散播器之材料之CTE匹配抑或超過形成熱散播器之材料之CTE。此可幫助補償形成熱散播器之材料之低CTE。另外，加強件與第一黏合劑及第二黏合劑組合地可幫助彌補CTE失配。亦可基於本發明之各態樣獲得達成類似結果之其他材料組合，包括金屬合金或此處未列舉之其他材料組合。

根據本發明之各態樣，另一實例結構被組態成達成最佳熱分配及翹曲控制。如圖37所展示，微電子裝置總成2100包括支撐總成2100之基板2120、加強件元件2130、至少一個微電子元件或晶片2140，及熱分配裝置2150。第一黏合劑2138A將加強件2130之底表面2132接合至基板2120之頂表面2124。第二黏合劑2138B將加強件2130之頂表面2134接合至熱分配裝置2150之底表面2162。

總成2100中之組件相對於該總成中之其他組件擁有與圖35中之總成2000相同的特性，僅在熱分配裝置2150之組態方面不同。如所展示，熱分配裝置2150之最外邊緣2166與加強件元件2130之邊緣2136橫向地間隔開距離2168A及2168B。在此實例中，距離2168A及2168B相同，但在其他實例中，距離2168A及2168B可不同。在再一實例中，熱分 配裝置2150之僅一個邊緣2166可與加強件2130之外邊緣2136橫向地間隔開，並且熱分配裝置之另一邊緣2166可與加強件元件2130之邊緣2136對準。

轉向根據本發明之各態樣的圖38，實例微電子裝置總成2200包括支撐總成2200之基板2220、加強件元件2230、至少一個微電子元件或晶片2240、TIM 2280，及熱分配裝置2250。第一黏合劑2238A可將加強件2230之底表面2232接合至基板2220之頂表面2224。第二黏合劑2238B可將加強件2230之頂表面2234接合及結合至熱分配裝置2250之底表面2262。如在先前實施例中一樣，總成2200中之組件相對於該總成中之其他組件擁有與如圖35中之總成2000相同的特性，僅在晶片2240之高度及熱分配裝置2250之組態方面不同。如所展示，可藉由研磨、蝕刻、碾磨或任何已知晶粒薄化方法來使晶片2240薄化。結果，晶片2240之高度H10小於加強件2230之高度H12。為了補償此高度差異，熱分配裝置2250可包括遠離熱分配裝置之主底表面2262延伸之中心部分2282。中心部分2282被設定大小以完全地覆蓋晶片2240之後表面2244並且橫越其延伸，但在其他實例中，可覆蓋底表面2262之僅一部分。熱分配裝置2250之邊緣2266可與加強件2230之邊緣2236對準。在其他實例中，一或多個熱分配裝置22250可自加強件元件2230之邊緣2236橫向地偏移。

圖39至圖40提供根據本發明之各態樣之另一實例微電子裝置總成2300。該裝置總成包括支撐總成2300之基板2320、加強件元件2330、至少一個微電子元件或晶片2340，及熱分配裝置2350。晶片2340可具有後表面2344。第一黏合劑2338A可將加強件2130之底表面2332接合至基板2120之頂表面2324。第二黏合劑2338B可將加強件2330之頂表 面2334接合至熱分配裝置2350之底表面2362。

總成2300中之組件相對於該總成中之其他組件擁有與圖35中之總成2000相同的特性，僅在熱分配裝置2350之組態方面不同。

熱分配裝置2350包括頂表面2364、底表面2362，以及在頂表面2364與底表面2362之間延伸之內部周邊邊緣2372。內部周邊邊緣圍繞孔隙2339A延伸。另一孔隙2339B延伸通過頂表面2364及底表面2362，並且由內部周邊邊緣2372界定。熱分配裝置2350之內部周邊邊緣2372延伸超過加強件元件2330之內部邊緣2337，使得在諸如圖39所展示之俯視平面圖中，僅微電子元件2340及基板2320通過孔隙2339可見。加強件元件2330自俯視平面圖中不可見。另外，孔隙2339A與孔隙2339B彼此對準。

可在圖37至圖40中揭示之額外晶片總成中之任一者以及本文中先前揭示之總成中之任一者中，藉由將對形成加強件之材料或材料組合之選擇與對形成熱分配裝置之材料或材料組合之選擇進行協調，來進一步達成增強之熱分配以及增強之翹曲控制。如所論述，在此等實例中形成熱分配裝置中之任一者之材料之熱導率可高於形成加強件之材料之熱導率，但形成熱分配裝置之材料之熱膨脹係數可低於形成加強件之材料之熱膨脹係數。此可允許在封裝中進行最佳熱分配及翹曲控制。在一個實例中，可藉由使用銀金剛石材料來形成熱分配裝置並且使用銅材料來形成加強件而達成最佳結果，但根據本發明之各態樣，其他組合係可用的。

綜上所述，根據本發明之第一態樣，一種製造晶片總成之方法包含：將中間過程單元接合至印刷電路板，該中間過程單元包含：基板，該基板具有主動表面、被動表面及在主動表面處曝露之觸點；插入 件，該插入件電連接至基板；複數個半導體晶片，該複數個半導體晶片上覆於基板並且經由插入件電連接至基板；以及加強件，該加強件上覆於基板並且具有延伸通過基板之孔隙，該複數個半導體晶片被定位在孔隙內；回焊安置在中間過程單元與印刷電路板之間並且將中間過程單元與印刷電路板電連接之結合材料，該結合材料具有第一回焊溫度；然後使用熱界面材料(「TIM」)來將熱分配裝置接合至複數個半導體晶片，該TIM具有低於第一回焊溫度之第二回焊溫度；及/或其中熱分配裝置包含具有基部及耦接至該基部之蓋的冷板，該方法進一步包含在將蓋耦接至基部之前將冷板之基部接合至複數個半導體晶片之後表面；及/或將冷板之基部接合至加強件之頂表面；及/或熱分配裝置包含具有基部及耦接至該基部之蓋的冷板，該方法進一步包含將基部及蓋接合在一起，然後將基部接合至複數個半導體晶片之後表面；及/或回焊結合材料包含回焊安置在基板與印刷電路板之間的結合材料，其中熱分配裝置包括基部、自基部之至少一部分延伸之複數個導熱鰭片，以及蓋，其中基部包含熱導率大於394W/m²之材料，並且其中蓋及複數個導熱鰭片中之至少一者包含熱導率為394W/m²或更小之材料；及/或在將熱分配裝置接合至複數個半導體晶片之後表面之前，將TIM設置在半導體晶片之後表面或熱分配裝置之底表面中之一者上；及/或熱分配裝置進一步包含複數個導熱鰭片，其中複數個導熱鰭片中之至少一些之第一鰭片長度大於複數個導熱鰭片之剩餘鰭片之第二鰭片長度，其中複數個半導體晶片中之至少一者之第一高度小於複數個半導體晶 片中之其他者之第二高度，並且其中該方法進一步包含將複數個導熱鰭片中具有第一鰭片長度之至少一些定位成上覆於複數個半導體晶片中具有第一高度之至少一者；及/或在回焊期間，加壓裝置對熱分配裝置施加壓力；及/或加壓裝置係被組態成在晶片總成之製造期間上覆於熱分配裝置之配重，該方法進一步包含將該配重施加至熱分配裝置之頂表面；及/或加壓裝置包括剛性板及在該剛性板之相對端處之彈簧，該方法進一步包含將剛性板定位在熱分配裝置之後表面上方並且將剛性板固定至印刷電路板；及/或熱分配裝置進一步包括入口及出口，並且其中該方法進一步包括提供流體連接以將入口及出口連接至流體源，以便使得能夠將流體引入至熱分配裝置中及使流體自熱分配裝置中排放；及/或提供中間過程單元進一步包含提供複數個中間過程單元，並且其中提供熱分配裝置進一步包含提供複數個熱分配裝置，該方法進一步包含：藉由回焊結合材料來將複數個中間過程單元接合至印刷電路板，該結合材料將複數個中間過程單元內的基板中之每一者之觸點與印刷電路板之觸點接合；藉由回焊高導熱之熱界面材料(「TIM」)來將複數個熱分配裝置中之每一者接合至複數個中間過程單元之複數個半導體晶片中之對應者，複數個熱分配裝置中之每一者包含複數個導熱鰭片、入口及出口；以及使複數個熱分配裝置之入口及出口彼此接合，使得複數個熱分配裝置中之一個熱分配裝置之入口及出口與複數個熱分配裝置中之另一熱分配裝置之入口及出口進行流體連接；及/或TIM係焊料。

根據本發明之第二態樣，一種微電子總成包含：基板，該基板具有主動表面、被動表面及在主動表面處曝露之觸點；複數個半導體晶片，該複數個半導體晶片上覆於基板；熱分配裝置，該熱分配裝置包括基部、自基部向上延伸之導熱鰭片，以及蓋，該蓋上覆於該基部並且至少部分地圍封在該基部內之該複數個導熱鰭片，其中至少基部由具有大於394W/m²之第一熱導率之第一材料形成，並且其中蓋及複數個導熱鰭片中之至少一者由具有小於394W/m²或更小之第二熱導率之第二材料形成；熱界面材料(TIM)，該TIM被安置在熱分配裝置與複數個半導體晶片之間，其中複數個半導體晶片中之至少一者及基部之熱膨脹係數實質上類似或相同；以及印刷電路板，該印刷電路板電連接至基板；及/或複數個導熱鰭片由第二材料形成；及/或蓋由第二材料形成；及/或蓋及複數個導熱鰭片兩者均由第二材料形成；及/或基部及複數個導熱鰭片由第一材料形成；及/或第一材料係銀金剛石；及/或TIM之厚度係200微米或更小。

根據本發明之第三態樣，一種微電子裝置總成包含：基板；以及連接至基板之複數個微電子元件，微電子元件具有面向基板之主動表面及背對基板之被動表面，其中一或多個空腔延伸通過複數個微電子元件之至少一個表面，並且其中該一或多個空腔被填充有導熱材料以使來自複數個微電子元件之熱耗散；及/或導熱材料與複數個微電子元件中之至少一者之至少一個表面齊平或定位為低於複數個微電子元件中之至少一者之至少一個表面；及/或 導熱材料延伸超過複數個微電子元件之至少一個表面；及/或該總成進一步包含具有基部及蓋之熱分配裝置，其中基部進一步包括複數個導熱鰭片，並且其中形成熱分配裝置之第一材料與形成複數個導熱鰭片之第二材料不同。

根據本發明之第四態樣，一種晶片總成包含：基板；電連接至基板之複數個半導體晶片，該複數個半導體晶片中之每一者具有面向基板之主動表面及背對基板之被動表面；以及接合至複數個半導體晶片之熱分配裝置，該熱分配裝置包括複數個導熱鰭片，其中複數個導熱鰭片中之至少一些之第一鰭片長度大於複數個導熱鰭片中之剩餘鰭片之第二鰭片長度，其中複數個半導體晶片中之至少一者之第一高度小於複數個半導體晶片中之其他者之第二高度，並且其中複數個導熱鰭片中具有第一鰭片長度之至少一些上覆於具有第一高度之複數個半導體晶片；及/或其中熱分配裝置包括上覆於複數個半導體晶片之基部，並且複數個導熱鰭片遠離基部延伸；及/或複數個導熱鰭片之最外尖端中之至少一些彼此對準；及/或熱分配裝置之基部橫越複數個半導體晶片之後表面延伸；及/或印刷電路板電連接至複數個半導體晶片；及/或複數個半導體晶片包括複數個半導體晶片中之至少一者以及定位在該複數個半導體晶片中之至少一者之相對側上之兩個直接相鄰晶片，並且其中基部之底表面包括突起部，該突起部與該至少一個晶片之頂表面相鄰地延伸以適應該複數個半導體晶片中之至少一者之不同高度。

根據本發明之第五態樣，一種將冷卻迴路總成組裝至中間過程單元之方法包含：將複數個中間過程單元接合至電路板，每一中間過 程單元包括：基板；電連接至基板之至少一個微電子元件，該微電子元件具有面向基板之主動前表面及背對基板之相對後表面；將對應複數個熱分配裝置接合至複數個中間過程單元，對應複數個熱分配裝置中之每一者包括入口及出口；以及將冷卻迴路總成結合至對應複數個熱分配裝置中之每一者之入口及出口，冷卻迴路總成包括連接至每一入口及每一出口之流體管線之網路；及/或在將冷卻迴路總成結合至對應複數個熱分配裝置中之每一者之前，將對應複數個熱分配裝置接合至複數個中間過程單元；及/或對應複數個熱分配裝置中之每一者包括基部及蓋，對應複數個熱分配裝置中之每一者之入口及出口自該蓋延伸；及/或在將對應複數個熱分配裝置中之每一者之蓋接合至基部之前，並且在冷卻迴路總成之結合之前，將對應複數個熱分配裝置中之每一者之基部接合至複數個中間過程單元中之對應者；及/或將對應複數個熱分配裝置中之每一者之基部之底表面附接至複數個中間過程單元中之每一者之至少一個微電子元件之後表面；及/或使用熱界面材料來將基部之底表面接合至複數個中間過程單元中之每一者之至少一個微電子元件之後表面；及/或複數個中間過程單元各自進一步包括加強件，該加強件上覆於基板並且圍繞複數個中間過程單元中之每一者之至少一個微電子元件之至少一部分延伸，並且其中對應複數個熱分配裝置中之每一者之接合包含將對應複數個熱分配裝置中之每一者之基部之底表面接合至加強件；及/或在將蓋接合至基部之前，冷卻迴路總成被接合至對應複數個熱分配裝置中之每一者之之入口及出口；及/或 藉由英製標準管平行螺紋配件、倒鉤或銅焊中之一者來將冷卻迴路總成接合至入口及出口；及/或在將冷卻迴路總成結合至對應複數個熱分配裝置中之每一者之前，該熱分配裝置被附接至中間過程單元；及/或中間過程單元進一步包含電連接至基板之插入件，並且該方法進一步包含經由插入件將至少一個微電子元件電連接至基板；及/或複數個中間過程單元中之至少一個中間過程單元之至少一個微電子元件包含複數個微電子元件，並且其中複數個微電子元件中之至少一者已經薄化，以便具有與複數個微電子元件中之至少另一者不同的高度，並且其中熱分配裝置之形狀被組態成適應薄化微電子元件之不同高度。

根據本發明之第六態樣，一種微電子裝置總成包含：基板；電連接至基板之微電子元件，該微電子元件具有面向基板之主動表面及背對基板之後表面；加強件元件，該加強件元件上覆於基板並且圍繞微電子元件延伸，該加強件元件包含具有第一熱膨脹係數(「CTE」)之第一材料；以及熱分配裝置，該熱分配裝置上覆於微電子元件之後表面及加強件元件之面向熱分配裝置之表面，該熱分配裝置包含具有第二CTE之第二材料；並且其中第一材料與第二材料不同，其中加強件元件之第一材料之第一CTE大於熱分配裝置之第二材料之第二CTE；及/或加強件元件用第一黏合劑被接合至基部，加強件元件用第二黏合劑被接合至熱分配裝置，其中第一黏合劑具有與第二黏合劑之第二彈性模數不同的第一彈性模數；及/或第一黏合劑之第一彈性模數大於第二黏合劑之第二彈性模數；及/或第一彈性模數之範圍為自10MPa至100MPa，並且第二彈性模數之 範圍為自0.10MPa至10MPa；及/或第一材料之第一CTE比該熱分配裝置之第二材料之第二CTE大至少50%；及/或第一CTE在20℃時為至少17ppm/WK；及/或加強件元件之第一材料進一步包含第一熱導率，並且其中熱分配裝置之第二材料進一步包含第二熱導率，並且其中第二材料之第二熱導率小於第一材料之第一熱導率；及/或第一熱導率在20℃時大於394W/mK；及/或第一材料包含銅；及/或第二材料包含銀金剛石；及/或第一材料包含銅並且第二材料包含銀金剛石；及/或加強件元件及熱分配裝置係耦接在一起之獨立結構；及/或熱分配裝置包括橫越加強件元件之整個表面及微電子元件之整個後表面延伸的平坦表面；及/或熱分配裝置包括頂表面、相對底表面，以及在頂表面與相對底表面之間延伸之邊緣表面，其中加強件元件之表面係面向熱分配裝置之底表面之頂表面，其中加強件元件進一步包括面向基板之相對底表面，並且其中加強件元件之邊緣在加強件元件之頂表面與底表面之間延伸；及/或熱分配裝置之邊緣遠離加強件元件之邊緣橫向地間隔開；及/或熱分配裝置之邊緣與加強件元件之邊緣垂直地對齊；及/或熱分配裝置之邊緣係圍繞孔隙延伸之內部邊緣；及/或該孔隙係第一孔隙，加強件元件之邊緣係圍繞加強件元件之第二孔隙延伸之內部加強件邊緣，並且熱分配裝置之內部邊緣延伸超過加強件元 件之內部加強件邊緣，使得第一孔隙與第二孔隙對準。

根據本發明之第七態樣，一種微電子裝置總成包含：基板；電連接至基板之微電子元件，該微電子元件具有面向基板之主動表面及背對基板之被動表面；上覆於基板並且圍繞微電子元件延伸之加強件元件，該加強件元件具有第一CTE；上覆於微電子元件及加強件元件之後表面之熱分配裝置，該熱分配裝置具有第二CTE；以及導熱界面材料，該導熱界面材料將熱分配裝置接合至微電子元件之後表面，其中熱分配裝置包含與構成加強件元件之第二材料不同的第一材料，並且其中第一CTE比第二CTE大至少50%；及/或該總成進一步包含用第一黏合劑將加強件元件接合至基板，以及用第二黏合劑將加強件元件接合至熱分配裝置，其中第一黏合劑具有與第二黏合劑不同的彈性模數；及/或第一黏合劑之彈性模數大於第二黏合劑之彈性模數；及/或加強件元件之第一材料具有第一熱導率，並且熱分配裝置之第二材料具有第二熱導率，熱分配裝置之第二熱導率大於加強件元件之第一熱導率；及/或熱分配裝置包含銀金剛石，並且加強件元件包含銅；及/或熱分配裝置包括橫越加強件元件及微電子元件之整個後表面延伸之平坦表面；及/或熱分配裝置包括頂表面及相對底表面，以及在頂表面與相對底表面之間延伸之邊緣表面，其中加強件元件包括面向熱分配裝置之底表面之頂表面、相對底表面，以及在加強件元件之頂表面與底表面之間延伸之邊緣表面，其中熱分配裝置之邊緣遠離加強件元件之邊緣表面橫向地間隔開。

除非另有陳述，否則前述替代實例並不相斥，而是可被以各種組合實施以達成獨特的優點。因為可在不脫離由申請專利範圍界定之主題的情況下利用上文論述之特徵之此等及其他變型及組合，所以前述描述應藉由說明而非藉由限制由申請專利範圍界定之主題進行。此外，本文中描述之實例以及片語為「諸如」、「包括」等之子句的提供不應被解譯為將申請專利範圍之主題限於特定實例；更確切地，該等實例意欲說明許多可能的實施方案中之僅一者。另外，不同圖式中相同的附圖標記可識別相同或類似的元件。

100:微電子元件總成

110:印刷電路板

120:基板

122:底表面

124:頂表面

125:頂表面

126:插入件

127:底表面

127A:焊球

127B:焊球

127C:焊球

128:觸點

129:觸點

130:加強件

132:底表面

134:頂表面

136:孔隙

140A:晶片

140B:晶片

140C:晶片

142A:主動前表面

142B:主動前表面

142C:主動前表面

144A:後表面

144B:後表面

144C:後表面

146:結合襯墊

150:冷板

160:基部

162:底表面

164:相對頂表面

166:導熱鰭片

168:O形環

168A:凹部

170:冷板蓋

172:底表面

174:相對頂表面

176A:入口

176B:出口

178:O形環

180:熱界面材料(TIM)

Claims (67)

1. 一種製造一晶片總成之方法，其包含：將一中間過程單元接合至一印刷電路板，該中間過程單元包含：一基板，該基板具有一主動表面、一被動表面及在該主動表面處曝露之觸點；一插入件，該插入件電連接至該基板；複數個半導體晶片，該複數個半導體晶片上覆(overlying)於該基板並且經由該插入件電連接至該基板；以及一加強件(stiffener)，該加強件上覆於該基板並且具有延伸通過該加強件之一孔隙，該複數個半導體晶片被定位在該孔隙內；回焊安置在該中間過程單元與該印刷電路板之間並且將該中間過程單元與該印刷電路板電連接之一結合材料(bonding material)，該結合材料具有一第一回焊溫度；然後使用一熱界面材料(「TIM」)來將一熱分配裝置接合至該複數個半導體晶片，該熱界面材料具有低於該第一回焊溫度之一第二回焊溫度，其中該熱分配裝置包含一冷板，該冷板具有一基部及耦接至該基部之一蓋。
2. 如請求項1之方法，其進一步包含在將該蓋耦接至該冷板之該基部之前將該基部接合至該複數個半導體晶片之後表面。
3. 如請求項2之方法，其進一步包含將該冷板之該基部接合至該加強件之一頂表面。
4. 如請求項1之方法，其進一步包含將該基部及該蓋接合在一起，然後將該基部接合至該複數個半導體晶片之後表面。
5. 如請求項2之方法，其中該回焊該結合材料包含回焊安置在該基板與該印刷電路板之間的該結合材料，其中該熱分配裝置包括一基部、自該基部之至少一部分延伸之複數個導熱鰭片，以及一蓋，其中該熱分配裝置之該基部包含一熱導率大於394W/m²之一材料，並且其中該熱分配裝置之該蓋及該複數個導熱鰭片中之至少一者包含一熱導率為394W/m²或更小之一材料。
6. 如請求項1之方法，其中在將該熱分配裝置接合至該複數個半導體晶片之後表面之前，該TIM被設置在該複數個半導體晶片之該等後表面上或該熱分配裝置之一底表面上。
7. 如請求項1之方法，其中該熱分配裝置進一步包含複數個導熱鰭片，其中該複數個導熱鰭片中之至少一些之一第一鰭片長度大於該複數個導熱鰭片中之剩餘鰭片之一第二鰭片長度，其中該複數個半導體晶片中之至少一者之一第一高度小於該複數個半導體晶片中之其他者之一第二高度，並且其中該方法進一步包含將該複數個導熱鰭片中具有一第一鰭片長度之該至少一些定位成上覆於該複數個半導體晶片中具有一第一高度之該至少一者。
8. 如請求項1之方法，其中在該回焊期間，一加壓裝置對該熱分配裝置施加壓力。
9. 如請求項8之方法，其中該加壓裝置係被組態成在該晶片總成之該製造期間上覆於該熱分配裝置之一配重，該方法進一步包含將該配重施加至該熱分配裝置之一頂表面。
10. 如請求項8之方法，其中該加壓裝置包括一剛性板及在該剛性板之相對端處之彈簧，該方法進一步包含將該剛性板定位在該熱分配裝置之一後表面上方並且將該剛性板固定至該印刷電路板。
11. 如請求項2之方法，其中該熱分配裝置進一步包括一入口及一出口，並且其中該方法進一步包括提供流體連接以將該入口及該出口連接至一流體源，以便使得能夠將流體引入至該熱分配裝置中及使流體自該熱分配裝置中排放。
12. 如請求項1之方法，其中提供一中間過程單元進一步包含提供複數個中間過程單元，並且其中提供一熱分配裝置進一步包含提供複數個熱分配裝置，該方法進一步包含：藉由回焊一結合材料來將該複數個中間過程單元結合至該印刷電路板，該結合材料將該複數個中間過程單元內的該等基板中之每一者之觸點與該印刷電路板之觸點接合； 藉由回焊一高導熱之熱界面材料(「TIM」)來將該複數個熱分配裝置中之每一者接合至該複數個中間過程單元中之該複數個半導體晶片中之一對應者，該複數個熱分配裝置中之每一者包含複數個導熱鰭片、一入口及一出口；以及使該複數個熱分配裝置之該等入口及該等出口彼此接合，使得該複數個熱分配裝置中之一個熱分配裝置之該入口及該出口與該複數個熱分配裝置中之另一熱分配裝置之該入口及該出口進行流體連接。
13. 如請求項7之方法，其中該TIM係焊料。
14. 一種微電子總成，其包含：一基板，該基板具有一主動表面、一被動表面及在該主動表面處曝露之觸點；複數個半導體晶片，該複數個半導體晶片上覆於該基板；一熱分配裝置，該熱分配裝置包括一基部、自該基部向上延伸之複數個導熱鰭片，以及一蓋，該蓋上覆於該基部並且至少部分地圍封在該基部內之該複數個導熱鰭片，其中至少該基部由具有大於394W/m²之一第一熱導率之一第一材料形成，並且其中該蓋及該複數個導熱鰭片中之至少一者由具有小於394W/m²或更小之一第二熱導率之一第二材料形成；一熱界面材料(「TIM」)，該熱界面材料被安置在該熱分配裝置與該複數個半導體晶片之間，其中該複數個半導體晶片及該基部之熱膨脹係數實質上類似或相同；以及一印刷電路板，該印刷電路板電連接至該基板。
15. 如請求項14之微電子總成，其中該複數個導熱鰭片由該第二材料形成。
16. 如請求項15之微電子總成，其中該蓋由該第二材料形成。
17. 如請求項14之微電子總成，其中該蓋及該複數個導熱鰭片兩者均由該第二材料形成。
18. 如請求項14之微電子總成，其中該基部及該複數個導熱鰭片由該第一材料形成。
19. 如請求項18之微電子總成，其中該第一材料係銀金剛石。
20. 如請求項14之微電子總成，其中該TIM之一厚度係200微米或更小。
21. 一種微電子裝置總成，其包含：一基板；以及連接至該基板之複數個微電子元件，該複數個微電子元件具有面向該基板之一主動表面及背對該基板之一被動表面，其中一或多個空腔延伸通過該複數個微電子元件之至少一個表面，並且其中該一或多個空腔被填充有一導熱材料以使來自該複數個微電子元件之熱耗散。
22. 如請求項21之微電子裝置總成，其中該導熱材料與該複數個微電子元件中之該至少一者之該至少一個表面齊平或定位為低於該複數個微電子元件中之該至少一者之該至少一個表面。
23. 如請求項21之微電子裝置總成，其中該導熱材料延伸超過該複數個微電子元件之該至少一個表面。
24. 如請求項21之微電子裝置總成，其進一步包含具有一基部及一蓋之一熱分配裝置，其中該基部進一步包括複數個導熱鰭片，並且形成該熱分配裝置之一第一材料與形成該複數個導熱鰭片之一第二材料不同。
25. 一種晶片總成，其包含：一基板；電連接至該基板之複數個半導體晶片，該複數個半導體晶片中之每一者具有面向該基板之一主動表面及背對該基板之一被動表面；以及接合至該複數個半導體晶片之一熱分配裝置，該熱分配裝置包括複數個導熱鰭片，其中該複數個導熱鰭片中之至少一些之一第一鰭片長度大於該複數個導熱鰭片中之剩餘鰭片之一第二鰭片長度，其中該複數個半導體晶片中之至少一者之一第一高度小於該複數個半導體晶片中之其他者之一第二高度，並且其中該複數個導熱鰭片中具有一第一鰭片長度之該至少一些上覆於具有該第一高度之該複數個半導體晶片。
26. 如請求項25之晶片總成，其中該熱分配裝置包括上覆於該複數個半導體晶片之一基部，並且該複數個導熱鰭片遠離該基部延伸。
27. 如請求項25之晶片總成，其中該複數個導熱鰭片之最外尖端中之至少一些彼此對準。
28. 如請求項26之晶片總成，其中該熱分配裝置之該基部橫越該複數個半導體晶片之後表面延伸。
29. 如請求項25之晶片總成，其進一步包含電連接至該複數個半導體晶片之一印刷電路板。
30. 如請求項26之晶片總成，其中該複數個半導體晶片包括該複數個半導體晶片中之該至少一者以及定位在該複數個半導體晶片中之該至少一者之相對側上之兩個直接相鄰晶片，並且其中該基部之一底表面包括一突起部，該突起部與該至少一個晶片之一頂表面相鄰地延伸，以適應該複數個半導體晶片中之該至少一者之一不同高度。
31. 一種將一冷卻迴路總成組裝至一中間過程單元之方法，其包含：將複數個中間過程單元接合至一電路板，每一中間過程單元包括：一基板；以及電連接至該基板之至少一個微電子元件，該微電子元件具有面向 該基板之一主動前表面及背對該基板之一相對後表面；將對應複數個熱分配裝置接合至該複數個中間過程單元，該對應複數個熱分配裝置中之每一者包括一入口及一出口；以及將一冷卻迴路總成結合至該對應複數個熱分配裝置中之每一者之該入口及該出口，該冷卻迴路總成包括連接至每一入口及每一出口之流體管線之一網路。
32. 如請求項31之方法，其中在該將該冷卻迴路總成結合至該對應複數個熱分配裝置中之每一者之前，該對應複數個熱分配裝置被接合至該複數個中間過程單元。
33. 如請求項32之方法，其中該對應複數個熱分配裝置中之每一者包括一基部及一蓋，該對應複數個熱分配裝置中之每一者之該入口及該出口自該蓋延伸。
34. 如請求項33之方法，其進一步包含在將該對應複數個熱分配裝置中之每一者之該蓋接合至該基部之前並且在該冷卻迴路總成之該結合之前，將該對應複數個熱分配裝置中之每一者之該基部接合至該複數個中間過程單元中之該對應者。
35. 如請求項33之方法，其進一步包含將該對應複數個熱分配裝置中之每一者之該基部之一底表面附接至該複數個中間過程單元中之每一者之該至少一個微電子元件之一後表面。
36. 如請求項35之方法，其進一步包含使用一熱界面材料來將該基部之該底表面接合至該複數個中間過程單元中之每一者之該至少一個微電子元件之該後表面。
37. 如請求項34之方法，其中該複數個中間過程單元各自進一步包括一加強件，該加強件上覆於該基板並且圍繞該複數個中間過程單元中之每一者之該至少一個微電子元件之至少一部分延伸，並且其中該對應複數個熱分配裝置中之每一者之該接合包含將該對應複數個熱分配裝置中之每一者之該基部之一底表面接合至該加強件。
38. 如請求項33之方法，其中在將該蓋接合至該基部之前，該冷卻迴路總成被接合至該對應複數個熱分配裝置中之每一者之該入口及該出口。
39. 如請求項34之方法，其進一步包含藉由一英製標準管平行螺紋配件、一倒鉤或銅焊中之一者來將該冷卻迴路總成接合至該等入口及該等出口。
40. 如請求項31之方法，其中在該將該冷卻迴路總成結合至該對應複數個熱分配裝置中之每一者之前，該熱分配裝置被附接至該中間過程單元。
41. 如請求項31之方法，其中該中間過程單元進一步包括電連接至該基板之一插入件，並且該方法進一步包含經由該插入件將該至少一個微電子 元件電連接至該基板。
42. 如請求項31之方法，其中該複數個中間過程單元中之至少一個中間過程單元之該至少一個微電子元件包含複數個微電子元件，並且其中該複數個微電子元件中之至少一者已經薄化，以便具有與該複數個微電子元件中之至少另一者不同的一高度，並且其中該對應複數個熱分配裝置中之每一者之一形狀被組態成適應該薄化微電子元件之該不同高度。
43. 一種微電子裝置總成，其包含：一基板；電連接至該基板之一微電子元件，該微電子元件具有面向該基板之一主動表面及背對該基板之一後表面；上覆於該基板並且圍繞該微電子元件延伸之一加強件元件，該加強件元件包含具有一第一熱膨脹係數(「CTE」)之一第一材料；以及一熱分配裝置，該熱分配裝置上覆於該微電子元件之該後表面及該加強件元件之面向該熱分配裝置之一表面，該熱分配裝置包含具有一第二CTE之一第二材料；並且其中該第一材料與該第二材料不同，其中該加強件元件之該第一材料之該第一CTE大於該熱分配裝置之該第二材料之該第二CTE。
44. 如請求項43之微電子裝置總成，其中該加強件元件用一第一黏合劑被接合至該基板，並且該加強件元件用一第二黏合劑被接合至該熱分配裝置，其中該第一黏合劑具有與該第二黏合劑之一第二彈性模數不同的一第 一彈性模數。
45. 如請求項44之微電子裝置總成，其中該第一黏合劑之該第一彈性模數大於該第二黏合劑之該第二彈性模數。
46. 如請求項45之微電子裝置總成，其中該第一彈性模數之範圍為自10MPa至100MPa，並且該第二彈性模數之範圍為自0.10MPa至10MPa。
47. 如請求項43之微電子裝置總成，其中該第一材料之該第一CTE比該熱分配裝置之該第二材料之該第二CTE大至少50%。
48. 如請求項47之微電子裝置總成，其中該第一CTE在20℃時為至少17ppm/WK。
49. 如請求項43之微電子裝置總成，其中該加強件元件之該第一材料進一步包含一第一熱導率，並且其中該熱分配裝置之該第二材料進一步包含一第二熱導率，並且其中該第二材料之該第二熱導率小於該第一材料之該第一熱導率。
50. 如請求項49之微電子裝置總成，其中該第一熱導率在20℃時大於394W/mK。
51. 如請求項43之微電子裝置總成，其中該第一材料包含銅。
52. 如請求項43之微電子裝置總成，其中該第二材料包含銀金剛石。
53. 如請求項43之微電子裝置總成，其中該第一材料包含銅，並且該第二材料包含銀金剛石。
54. 如請求項43之微電子裝置總成，其中該加強件元件及該熱分配裝置係耦接在一起之獨立結構。
55. 如請求項54之微電子裝置總成，其中該熱分配裝置包括橫越該加強件元件之一整個表面及該微電子元件之一整個後表面延伸的一平坦表面。
56. 如請求項54之微電子裝置總成，其中該熱分配裝置包括一頂表面、一相對底表面，以及在該頂表面與該相對底表面之間延伸之一邊緣表面，其中該加強件元件之該表面係面向該熱分配裝置之該底表面之一頂表面，其中該加強件元件進一步包括面向該基板之一相對底表面，並且其中該加強件元件之一邊緣表面在該加強件元件之該頂表面與該底表面之間延伸。
57. 如請求項56之微電子裝置總成，其中該熱分配裝置之該邊緣表面遠離該加強件元件之該邊緣表面橫向地間隔開。
58. 如請求項56之微電子裝置總成，其中該熱分配裝置之該邊緣表面與該加強件元件之該邊緣表面垂直地對準。
59. 如請求項56之微電子裝置總成，其中該熱分配裝置之該邊緣表面係圍繞一孔隙延伸之一內部邊緣。
60. 如請求項59之微電子裝置總成，其中該孔隙係一第一孔隙，該加強件元件之該邊緣表面係圍繞該加強件元件之一第二孔隙延伸之一內部加強件邊緣，並且該熱分配裝置之該內部邊緣延伸超過該加強件元件之該內部加強件邊緣，使得該第一孔隙與該第二孔隙對準。
61. 一種微電子裝置總成，其包含：一基板；電連接至該基板之一微電子元件，該微電子元件具有面向該基板之一主動表面及背對該基板之一被動表面；上覆於該基板並且圍繞該微電子元件延伸之一加強件元件，該加強件元件具有一第一CTE；上覆於該微電子元件及該加強件元件之後表面之一熱分配裝置，該熱分配裝置具有一第二CTE；以及一導熱界面材料，該導熱界面材料將該熱分配裝置接合至該微電子元件之該後表面，其中該熱分配裝置包含一第一材料，該第一材料與構成該加強件元件之一第二材料不同，並且其中該第一CTE比該第二CTE大至少50%。
62. 如請求項61之微電子裝置總成，其進一步包含將該加強件元件接合 至該基板之一第一黏合劑，以及將該加強件元件接合至該熱分配裝置之一第二黏合劑，其中該第一黏合劑具有與該第二黏合劑不同的一彈性模數。
63. 如請求項62之微電子裝置總成，其中該第一黏合劑之該彈性模數大於該第二黏合劑之該彈性模數。
64. 如請求項61之微電子裝置總成，其中該加強件元件之該第一材料具有一第一熱導率，並且該熱分配裝置之該第二材料具有一第二熱導率，該熱分配裝置之該第二熱導率大於該加強件元件之該第一熱導率。
65. 如請求項61之微電子裝置總成，其中該熱分配裝置包含銀金剛石，並且該加強件元件包含銅。
66. 如請求項61之微電子裝置總成，其中該熱分配裝置包括橫越該加強件元件及該微電子元件之一整個後表面延伸之一平坦表面。
67. 如請求項61之微電子裝置總成，其中該熱分配裝置包括一頂表面及一相對底表面，以及在該頂表面與該相對底表面之間延伸之一邊緣表面，其中該加強件元件包括面向該熱分配裝置之該底表面之一頂表面、一相對底表面，以及在該加強件元件之該頂表面與該底表面之間延伸之一邊緣表面，其中該熱分配裝置之該邊緣表面遠離該加強件元件之該邊緣表面橫向地間隔開。