使用相變材料和散熱器對(duì)集成電路的熱管理的制作方法
【專利摘要】至少一個(gè)特征涉及一種具有被動(dòng)熱管理的設(shè)備，所述設(shè)備包含：集成電路裸片，熱耦合到所述集成電路裸片的散熱器，熱耦合到所述散熱器的相變材料PCM，以及封圍所述散熱器和所述PCM的模制復(fù)合物。在一個(gè)實(shí)例中，散熱器可包含多個(gè)鰭片，并且PCM的至少一部分插入在所述多個(gè)鰭片之間。另一特征涉及一種包含集成電路裸片以及其中混合有相變材料的模制復(fù)合物的設(shè)備。所得的模制復(fù)合物完全封圍所述裸片。
【專利說明】使用相變材料和散熱器對(duì)集成電路的熱管理

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]各種特征涉及用于集成電路的散熱的被動(dòng)熱管理系統(tǒng)、方法和裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]硅集成電路(IC)的電氣性能的進(jìn)步已經(jīng)使得集成電路裸片不斷縮小。然而，隨著IC裸片的面積變小，功率消耗以及因此裸片上的功率密度增加。裸片上的增加的功率密度直接轉(zhuǎn)換成裸片產(chǎn)生的熱量的增加。隨著半導(dǎo)體結(jié)的溫度上升，載流子遷移率會(huì)減小，這會(huì)使CMOS晶體管和IC的其它電氣組件的性能降級(jí)。舉例來說，結(jié)溫度持續(xù)10°C到15°C的增加可能導(dǎo)致IC的使用壽命減少50%。
[0003]而且，從某些類型的電子裝置的消費(fèi)者的使用角度來看，裸片溫度增加可能會(huì)成問題。舉例來說，例如移動(dòng)電話、膝上型計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、電子閱讀器、智能電話等手持消費(fèi)者裝置不能沿著用戶可能觸摸的表面超過特定溫度，以便保護(hù)用戶防止灼傷。使裝置內(nèi)的一或多個(gè)IC冷卻有助于降低裝置的表面觸摸溫度，并且還增加IC的使用壽命。一般來說，使用被動(dòng)或主動(dòng)熱管理系統(tǒng)來冷卻1C。
[0004]主動(dòng)熱管理系統(tǒng)通常利用風(fēng)扇和/或泵執(zhí)行冷卻。然而，此些系統(tǒng)并不是手持消費(fèi)者裝置的實(shí)際的解決方案，手持消費(fèi)者裝置具有小形狀因子以便增加便攜性。舉例來說，市場(chǎng)上的許多前述手持消費(fèi)者裝置具有可能小于一厘米厚的薄形狀因子。在此裝置內(nèi)容納用于集成電路的風(fēng)扇，不但不合期望，而且可能無法實(shí)現(xiàn)。因此，小形狀因子的裝置當(dāng)前使用被動(dòng)熱管理系統(tǒng)，以及芯片上熱傳感器和控制邏輯，其使用動(dòng)態(tài)熱管理技術(shù)控制IC的功率。這些動(dòng)態(tài)熱管理技術(shù)可能有意地限制集成電路的操作頻率和性能以便減少輻射熱。
[0005]圖1說明耦合到被動(dòng)熱管理裝置(舉例來說，現(xiàn)有技術(shù)中使用的散熱器114)的倒裝芯片的橫截面的示意圖。封裝100包含具有前表面104(即，主動(dòng)表面)的集成電路裸片102，所述前表面經(jīng)由裸片附接和/或底填粘合劑108耦合到封裝襯底106(例如，層壓襯底、基于金屬的襯底，例如基于銅的襯底等等)。裸片102的后表面110具有后側(cè)金屬化層112，其耦合到散熱器114，兩者之間沉積有一些熱界面材料(未圖示)。還可以使用環(huán)氧樹脂和/或樹脂模制復(fù)合物118來穩(wěn)定和保護(hù)裸片102。組合封裝100和散熱器114具有厚度tP1 (即，高度)，其是通過散熱器114的峰表面124與襯底106的底表面122之間的距離定義的。
[0006]散熱器114優(yōu)選具有高導(dǎo)熱系數(shù)，并且具有有助于耗散裸片102產(chǎn)生的熱的鰭片116。使散熱器114暴露于其周圍的較冷的周圍空氣以便散熱。在操作期間，裸片102升溫，并且經(jīng)由后側(cè)金屬化層112將其熱能傳遞到散熱器114。散熱器114經(jīng)由其鰭片116有效地將熱“散布出去”，并且實(shí)際上將熱能傳遞到圍繞其的周圍空氣。以此方式，散熱器114散熱，并且降低裸片102的操作溫度?？梢允褂镁哂休^大橫截面面積和/或較高鰭片的較大散熱器來提高散熱器的散熱性能。
[0007]然而，在高性能下，實(shí)施如圖1所示的傳統(tǒng)散熱器114的小形狀因子裝置由于大小限制可能并不是實(shí)際的或可能的。圖2說明現(xiàn)有技術(shù)中使用的倒裝芯片IC封裝200的橫截面的示意圖，所述倒裝芯片IC封裝200不包含散熱器，并且因此具有實(shí)質(zhì)性小于圖1中展示的厚度tP1的厚度tP2。參看圖2，封裝200包含集成電路裸片202，其具有經(jīng)由裸片附接和/或底填粘合劑208耦合到封裝襯底206的前表面204 (即，主動(dòng)表面)。還可以使用環(huán)氧樹脂和/或樹脂模制復(fù)合物210來穩(wěn)定和保護(hù)裸片202。厚度tP2是通過模制復(fù)合物210的峰表面212 (即，高度)與襯底206的底表面214之間的距離定義的。裸片202可以具有芯片上熱傳感器和控制邏輯，其通過使用動(dòng)態(tài)熱管理技術(shù)幫助控制封裝200的功率消耗。然而，這些動(dòng)態(tài)熱管理技術(shù)可以限制裸片202的操作頻率，以便使裸片202保持冷卻，因而犧牲了封裝200的性能。
[0008]因此，需要改進(jìn)的被動(dòng)熱管理系統(tǒng)、方法和裝置，其充分地耗散集成電路產(chǎn)生的熱，而不會(huì)對(duì)電路的性能造成不利影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]一種特征提供一種具有被動(dòng)熱管理的設(shè)備，例如集成電路封裝，其包括:集成電路裸片，熱耦合到集成電路裸片的散熱器，熱耦合到散熱器的相變材料(PCM)，以及至少部分地封圍散熱器并且完全封圍PCM的模制復(fù)合物。根據(jù)一個(gè)方面，散熱器包括多個(gè)鰭片，并且PCM的至少一部分插入在多個(gè)鰭片之間。根據(jù)一個(gè)實(shí)例，所述散熱器包括形成至少一個(gè)盆的多個(gè)鰭片，并且所述PCM的至少一部分駐留在所述盆中。根據(jù)另一方面，封圍所述PCM的所述模制復(fù)合物物理地接觸所述PCM。在一個(gè)實(shí)例中，所述散熱器包括多個(gè)鰭片，所述多個(gè)鰭片形成容納所述PCM的多個(gè)盆，其中所述多個(gè)盆沿著所述散熱器的長(zhǎng)度緊鄰彼此并排地定位。在另一實(shí)例中，所述散熱器包括容納所述PCM的多個(gè)腔室，其中所述散熱器封圍所述PCM0根據(jù)一個(gè)方面，所述多個(gè)腔室沿著所述散熱器的長(zhǎng)度緊鄰彼此并排地定位。根據(jù)另一方面，所述多個(gè)腔室沿著所述散熱器的厚度緊鄰彼此并排地定位。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述散熱器包括位于所述裸片的高熱區(qū)域上的第一區(qū)域和位于所述裸片的低熱區(qū)域上的第二區(qū)域，其中所述第一區(qū)域包含具有安置在其中的PCM的多個(gè)鰭片，并且所述第二區(qū)域沒有PCM。當(dāng)所述設(shè)備加電時(shí)，所述裸片的高熱區(qū)域以大于所述裸片的低熱區(qū)域的速率產(chǎn)生熱能。根據(jù)另一方面，PCM通過在其熔點(diǎn)下將相從固體改變成液體而被動(dòng)地耗散由裸片產(chǎn)生的熱能。在一個(gè)實(shí)例中，PCM的熔點(diǎn)小于裸片的最大允許操作溫度tM。在另一實(shí)例中，所述散熱器的厚度在所述裸片的厚度的一(I)倍到十(10)倍之間。在又一實(shí)例中，所述散熱器適于減少裸片翹曲。根據(jù)一個(gè)方面，所述設(shè)備進(jìn)一步包括后側(cè)金屬化層，其具有熱耦合到裸片的第一側(cè)和熱耦合到散熱器的第二側(cè)。根據(jù)一個(gè)方面，所述PCM是固體-液體PCM和/或固體-固體PCM中的至少一個(gè)。根據(jù)另一方面，所述PCM是下面中的一個(gè):具有膨脹石墨的形狀穩(wěn)定的復(fù)合石蠟，具有膨脹石墨的微米囊封的復(fù)合石蠟和高密度聚乙烯復(fù)合物，具有膨脹石墨的納米囊封的復(fù)合石蠟和高密度聚乙烯復(fù)合物，微米囊封的復(fù)合石蠟和高密度聚乙烯復(fù)合物，或納米囊封的復(fù)合石蠟和高密度聚乙烯復(fù)合物。根據(jù)另一方面，所述模制復(fù)合物包括模制復(fù)合物相變材料。在一個(gè)實(shí)例中，所述設(shè)備并入到下面中的至少一個(gè)中:音樂播放器、視頻播放器、娛樂單元、導(dǎo)航裝置、通信裝置、移動(dòng)電話、智能電話、個(gè)人數(shù)字助理、固定位置終端、平板計(jì)算機(jī)和/或膝上型計(jì)算機(jī)。
[0011]另一特征提供一種用于制造具有被動(dòng)熱管理的設(shè)備的方法，所述方法包括:將相變材料(PCM)熱耦合到散熱器，將散熱器熱耦合到集成電路裸片，將散熱器至少部分地封圍在模制復(fù)合物內(nèi)，以及將PCM完全封圍在模制復(fù)合物內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述方法進(jìn)一步包括將PCM的至少一部分插入在散熱器的多個(gè)鰭片之間。根據(jù)另一方面，所述散熱器包括形成至少一個(gè)盆的多個(gè)鰭片，并且所述方法進(jìn)一步包括在盆中沉積PCM的至少一部分。根據(jù)又一方面，所述散熱器包括形成容納PCM的多個(gè)盆的多個(gè)鰭片，并且所述方法進(jìn)一步包括將所述多個(gè)盆沿著散熱器的長(zhǎng)度緊鄰彼此并排地定位。在本發(fā)明的另一方面中，所述方法進(jìn)一步包括將PCM儲(chǔ)存在散熱器內(nèi)的多個(gè)腔室內(nèi)，以及將PCM封圍在散熱器內(nèi)。根據(jù)另一方面，集成電路裸片、PCM、散熱器和模制復(fù)合物形成集成電路封裝，并且所述方法進(jìn)一步包括將集成電路封裝并入到下面中的至少一個(gè)中:音樂播放器、視頻播放器、娛樂單元、導(dǎo)航裝置、通信裝置、移動(dòng)電話、智能電話、個(gè)人數(shù)字助理、固定位置終端、平板計(jì)算機(jī)和/或膝上型計(jì)算機(jī)。
[0012]另一特征提供一種設(shè)備，其包括:集成電路裸片，熱耦合到集成電路裸片的用于被動(dòng)地耗散熱能的裝置，熱耦合到用于被動(dòng)地耗散熱能的所述裝置的用于儲(chǔ)存潛熱的裝置，以及用于至少部分地封圍用于被動(dòng)地耗散熱能的所述裝置的裝置，其中用于至少部分地封圍用于被動(dòng)地耗散熱能的所述裝置的所述裝置完全封圍用于儲(chǔ)存潛熱的所述裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述設(shè)備進(jìn)一步包括:用于增加用于被動(dòng)地耗散熱能的所述裝置的表面積的裝置，其中用于儲(chǔ)存潛熱的所述裝置的至少一部分插入在用于增加用于被動(dòng)地耗散熱能的所述裝置的表面積的裝置之間。在一個(gè)實(shí)例中，用于被動(dòng)地耗散熱能的所述裝置包括用于容納用于儲(chǔ)存潛熱的所述裝置的裝置，其中用于被動(dòng)地耗散熱能的所述裝置封圍用于儲(chǔ)存潛熱的所述裝置。在另一實(shí)例中，用于容納用于儲(chǔ)存潛熱的所述裝置的所述裝置沿著用于被動(dòng)地耗散熱能的所述裝置的長(zhǎng)度與用于容納用于儲(chǔ)存潛熱的所述裝置的第二裝置緊鄰彼此并排地定位。在又一實(shí)例中，用于容納用于儲(chǔ)存潛熱的所述裝置的所述裝置沿著用于被動(dòng)地耗散熱能的所述裝置的厚度與用于容納用于儲(chǔ)存潛熱的所述裝置的第二裝置緊鄰彼此并排地定位。
[0013]根據(jù)一個(gè)方面，用于儲(chǔ)存潛熱的所述裝置通過在其熔點(diǎn)下將相從固體改變成液體而耗散由所述裸片產(chǎn)生的熱能，并且用于儲(chǔ)存潛熱的所述裝置的所述熔點(diǎn)小于所述裸片的最大允許操作溫度tM。根據(jù)另一方面，用于被動(dòng)地耗散熱能的所述裝置的厚度在所述裸片的一(I)倍到十(10)倍之間。根據(jù)又一方面，用于至少部分地封圍用于被動(dòng)地耗散熱能的所述裝置的裝置包括相變材料。根據(jù)一個(gè)方面，用于儲(chǔ)存潛熱的所述裝置是相變材料。在一個(gè)實(shí)例中，用于被動(dòng)地耗散熱能的所述裝置是散熱器。根據(jù)另一實(shí)例，用于封圍的所述裝置是模制復(fù)合物。
[0014]另一特征提供一種用于被動(dòng)地冷卻熱源的方法，所述方法包括:將熱源熱耦合到熱管理設(shè)備，所述熱管理設(shè)備包含散熱器、相變材料(PCM)和模制復(fù)合物，其中所述模制復(fù)合物封圍所述PCM，并且所述模制復(fù)合物至少部分地封圍所述散熱器；在所述熱源處產(chǎn)生熱能；以及通過將在熱源處產(chǎn)生的熱能作為潛熱儲(chǔ)存在PCM中而被動(dòng)地耗散所述產(chǎn)生的熱能。根據(jù)一個(gè)方面，所述熱源是集成電路裸片，并且所述模制復(fù)合物封圍所述集成電路裸片。根據(jù)另一方面，所述散熱器適于減少集成電路裸片翹曲。根據(jù)又一方面，所述散熱器包括位于所述熱源的高熱區(qū)域上的第一區(qū)域和位于所述熱源的低熱區(qū)域上的第二區(qū)域，所述第一區(qū)域包含具有插入在其中的所述PCM的多個(gè)鰭片，所述第二區(qū)域沒有所述PCM，其中所述熱源的所述高熱區(qū)域在比所述熱源的所述低熱區(qū)域大的速率下產(chǎn)生熱能。根據(jù)另一方面，PCM通過在其熔點(diǎn)下將相從固體改變成液體而被動(dòng)地耗散由熱源產(chǎn)生的熱能。根據(jù)又一方面，PCM的熔點(diǎn)小于熱源的最大允許操作溫度tM。
[0015]另一特征提供一種設(shè)備(例如集成電路封裝)，其包括集成電路裸片，以及其中混合有模制復(fù)合物相變材料的模制復(fù)合物，其中所述模制復(fù)合物封圍所述裸片。根據(jù)一個(gè)方面，所述設(shè)備進(jìn)一步包括熱耦合到集成電路裸片的散熱器，熱耦合到散熱器的相變材料，其中模制復(fù)合物至少部分地封圍所述散熱器，并且完全封圍所述相變材料。
[0016]另一特征提供一種用于制造具有被動(dòng)熱管理的設(shè)備的方法，其包括:使模制復(fù)合物與模制復(fù)合物相變材料混合以產(chǎn)生增強(qiáng)的模制復(fù)合物，以及用增強(qiáng)的模制復(fù)合物封圍裸片。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述方法進(jìn)一步包括將散熱器熱耦合到集成電路裸片，將相變材料熱耦合到散熱器，將散熱器至少部分地封圍在增強(qiáng)的模制復(fù)合物內(nèi)，以及將相變材料完全封圍在增強(qiáng)的模制復(fù)合物內(nèi)。
[0017]另一特征提供一種設(shè)備，例如集成電路封裝，其包括:集成電路裸片，以及用于封圍裸片的裝置，其中用于封圍裸片的裝置包括混合在其中的相變材料。根據(jù)一個(gè)方面，所述設(shè)備進(jìn)一步包括熱耦合到集成電路裸片的用于被動(dòng)地耗散熱能的裝置，熱耦合到用于被動(dòng)地耗散熱能的裝置的用于儲(chǔ)存潛熱的裝置，其中用于封圍的裝置至少部分地封圍用于被動(dòng)地耗散熱能的所述裝置，并且完全封圍用于儲(chǔ)存潛熱的所述裝置。
[0018]另一特征提供一種用于冷卻集成電路裸片的方法，其包括:將集成電路裸片熱耦合到熱管理設(shè)備，所述熱管理設(shè)備包含增強(qiáng)的模制復(fù)合物，所述增強(qiáng)的模制復(fù)合物包括與模制復(fù)合物相變材料混合的模制復(fù)合物；在集成電路裸片處產(chǎn)生熱能；以及通過在增強(qiáng)的模制復(fù)合物內(nèi)吸收在集成電路裸片處產(chǎn)生的熱能而被動(dòng)地耗散所述熱能。根據(jù)一個(gè)方面，所述熱管理設(shè)備進(jìn)一步包含散熱器和相變材料(PCM)，其中所述增強(qiáng)的模制復(fù)合物封圍所述PCM，并且所述增強(qiáng)的模制復(fù)合物至少部分地封圍所述散熱器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1說明耦合到現(xiàn)有技術(shù)中使用的散熱器的倒裝芯片IC封裝的橫截面的示意圖。
[0020]圖2說明現(xiàn)有技術(shù)中使用的不包含散熱器的倒裝芯片IC封裝的橫截面的示意圖。
[0021]圖3說明具有被動(dòng)熱管理的倒裝芯片IC封裝的橫截面的示意圖。
[0022]圖4說明圖3中描繪的封裝的剖面俯視圖。
[0023]圖5說明具有被動(dòng)熱管理的倒裝芯片IC封裝的橫截面的示意圖。
[0024]圖6說明圖5中描繪的封裝的剖面俯視圖。
[0025]圖7說明具有被動(dòng)熱管理的倒裝芯片IC封裝的橫截面的示意圖。
[0026]圖8說明圖7中描繪的封裝的剖面俯視圖。
[0027]圖9說明具有被動(dòng)熱管理的倒裝芯片IC封裝的橫截面的示意圖。
[0028]圖10說明圖9中描繪的封裝的剖面俯視圖。
[0029]圖11說明具有被動(dòng)熱管理的倒裝芯片IC封裝的橫截面的示意圖。
[0030]圖12說明圖11中描繪的封裝的剖面俯視圖。
[0031]圖13說明具有被動(dòng)熱管理的倒裝芯片IC封裝的橫截面的示意圖。
[0032]圖14說明圖13中描繪的封裝的俯視圖。
[0033]圖15說明用于制造具有被動(dòng)熱管理的設(shè)備的方法的流程圖。
[0034]圖16說明用于被動(dòng)地冷卻熱源(例如集成電路裸片)的方法的流程圖。
[0035]圖17說明具有其中混合有相變材料的模制復(fù)合物的倒裝芯片IC封裝的橫截面的示意圖。
[0036]圖18說明用于制造具有被動(dòng)熱管理的設(shè)備的方法的流程圖。
[0037]圖19說明用于被動(dòng)地冷卻集成電路裸片的方法的流程圖。
[0038]圖20說明可以與具有被動(dòng)熱管理的IC封裝集成的各種電子裝置。

【具體實(shí)施方式】
[0039]在下面的描述中，提供具體細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明的方面的透徹理解。然而，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，可以沒有這些具體細(xì)節(jié)而實(shí)踐這些方面。而且，可以在框圖中展示集成電路和集成電路組件以便避免以不必要的細(xì)節(jié)使所述方面混淆。在其它例子中，也可能沒有具體展示眾所周知的結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以避免使本發(fā)明的各種方面混淆。
[0040]本文中使用詞語“示范性”來意味著“充當(dāng)實(shí)例、例子或說明”。本文中描述為“示范性”的任何實(shí)施方案或方面未必應(yīng)被理解為比本發(fā)明的其它方面優(yōu)選或有利。同樣，術(shù)語“方面”并不必需本發(fā)明的所有方面都包含所論述的特征、優(yōu)點(diǎn)或操作模式。本文中使用術(shù)語“散熱器”來指代被動(dòng)熱交換器。本文中使用術(shù)語“熱耦合”來指代兩個(gè)對(duì)象之間的直接或間接物理耦合，其允許所述兩個(gè)對(duì)象之間發(fā)生熱能的傳遞。舉例來說，如果對(duì)象A物理上接觸對(duì)象B，并且對(duì)象B接觸對(duì)象C，那么對(duì)象A和C仍然可以被視為熱耦合——即使其并不彼此接觸——前提是其間的對(duì)象B允許熱能從對(duì)象A傳遞到對(duì)象C和/或從對(duì)象C傳遞到對(duì)象A。
[0041]概述
[0042]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種涉及對(duì)集成電路封裝的被動(dòng)熱管理的方法和設(shè)備。舉例來說，集成電路封裝可包含集成電路裸片、熱耦合到集成電路裸片的散熱器、熱耦合到散熱器的相變材料(PCM)和封圍散熱器和PCM的模制復(fù)合物。在一個(gè)實(shí)例中，散熱器可包含多個(gè)鰭片，并且PCM的至少一部分插入在多個(gè)鰭片之間。隨著裸片升溫，當(dāng)PCM從固態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)時(shí)，PCM會(huì)吸收熱能作為潛熱。這個(gè)過程吸收的熱能會(huì)從裸片上耗散掉熱，并且因此使裸片冷卻。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種集成電路封裝可包含集成電路裸片和其中混合有相變材料的模制復(fù)合物。所得的模制復(fù)合物展現(xiàn)出與潛熱儲(chǔ)存特征的較高導(dǎo)熱率，并且通過完全封圍裸片而為裸片提供結(jié)構(gòu)性支撐。
[0044]具有散熱器和相變材料的集成電路封裝的示范性實(shí)施方案
[0045]圖3和4說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的具有被動(dòng)熱管理的集成電路(IC)封裝300的示意圖。具體來說，圖3說明倒裝芯片IC封裝300的橫截面的示意圖，并且圖4說明封裝300的剖視俯視圖。
[0046]參看圖3，封裝300可包括IC裸片302、封裝襯底308、裸片附接和/或底填粘合劑310、球柵陣列312、后側(cè)金屬化層316、具有鰭片320的散熱器318、相變材料322和/或模制復(fù)合物324。IC裸片302已經(jīng)經(jīng)歷了一系列蝕刻和沉積步驟以在裸片302的半導(dǎo)體襯底上制造電路。裸片302包含前表面304 ( S卩，主動(dòng)表面)，其可以用倒裝芯片的方式結(jié)合到封裝襯底308 (例如，層壓襯底、基于金屬的襯底，例如基于銅的襯底等)的頂表面307上的電跡線(未圖示)。裸片附接和/或底填粘合劑310可以幫助將裸片302固定到襯底308。裸片302的前表面304包含電耦合到襯底的頂表面307上的電跡線的電連接的柵格。所述電連接可包括焊料球(如所說明的)的球柵陣列(BGA)312或者另一種類型的陣列。裸片302的后表面314面向前表面304的相反方向，并且背離襯底308的頂表面307。后表面314包含耦合到散熱器318的后側(cè)金屬化層316。也就是說，后側(cè)金屬化層316具有熱耦合到裸片302的第一側(cè)和熱耦合到散熱器318的第二側(cè)。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，可以在散熱器318與后側(cè)金屬化層316之間沉積熱界面材料(未圖示)以幫助散熱器318與后側(cè)金屬化層316之間的熱傳導(dǎo)。作為一個(gè)實(shí)例，熱界面材料可以是填充有氧化鋁、氧化鋅和/或氮化硼的導(dǎo)熱油脂或硅酮油。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，散熱器318可以直接耦合到后側(cè)金屬化層316，其間沒有熱界面層。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，可以不存在后側(cè)金屬化層316，并且散熱器318可以直接耦合到裸片302的后表面314。
[0048]散熱器318可以由任何具有相對(duì)高的導(dǎo)熱率的材料構(gòu)成。舉例來說，散熱器318可以由金屬構(gòu)成，所述金屬例如但不限于是銅、鋁、金、銀和鉬，或者是金屬合金。散熱器318也可由其它材料構(gòu)成，例如金剛石、石墨和/或石墨烯。一或多個(gè)鰭片320可以用以增加散熱器318的表面積，從而增加散熱器318從裸片302上耗散掉熱的能力。鰭片320可以在與裸片302的后表面314正交的方向上延伸。
[0049]相變材料(PCM) 322插入在散熱器318的鰭片320之間。PCM 322可以是具有高熔化熱的分別在某些溫度下熔化和固化時(shí)儲(chǔ)存和釋放大量能量的固態(tài)-液體PCM。舉例來說，當(dāng)材料從固態(tài)改變成液體時(shí)，吸收熱，并且當(dāng)材料從液體改變成固體時(shí)，釋放熱。根據(jù)一個(gè)方面，PCM 322與散熱器318和鰭片320直接物理接觸，以便使散熱器318、鰭片320與PCM322之間的導(dǎo)熱率最大化。
[0050]此外，封裝300包含環(huán)氧樹脂和/或模制復(fù)合物324，其封圍散熱器318 (包含散熱器318的鰭片320)、PCM 322、后側(cè)金屬化層316、裸片302、底填材料310和/或電連接312。因此，不同于耦合到IC的散熱器很大程度上暴露于空氣的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)(例如，見圖1)，圖3中說明的IC封裝300的散熱器318和PCM 322兩者都被模制復(fù)合物324囊封。因此，模制復(fù)合物324使PCM 322保持完全被容納，使得當(dāng)PCM 322處在(舉例來說)液態(tài)時(shí)其不會(huì)泄露出封裝300。封裝300具有被模制復(fù)合物324的峰表面326和襯底308的底表面306限界的厚度tP3 ( S卩，高度)。散熱器318具有厚度tH3，并且裸片302具有厚度tD3。
[0051]散熱器318和PCM 322用以在操作期間被動(dòng)地冷卻裸片302。舉例來說，當(dāng)IC封裝300被加電(例如，IC封裝300被接通并且操作)時(shí)，裸片302產(chǎn)生熱，并且裸片302的溫度上升。后側(cè)金屬化層316將裸片302產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)到散熱器318和PCM 322。當(dāng)散熱器318和PCM 322吸收裸片302產(chǎn)生的熱能時(shí)，其溫度也上升。通過吸收熱能，散熱器318和PCM 322在從裸片302耗散掉熱能時(shí)使裸片302冷卻。
[0052]隨著PCM 322的溫度上升，PCM 322可以在某個(gè)時(shí)刻達(dá)到其熔點(diǎn)，從而使得PCM322從固體轉(zhuǎn)變成液體。在從固體到液體的轉(zhuǎn)變期間，PCM 322在儲(chǔ)存熱能作為潛熱時(shí)從裸片302吸收掉額外的熱能(從而進(jìn)一步冷卻裸片302)。當(dāng)IC封裝300斷開或者進(jìn)入低功率狀態(tài)時(shí)，裸片302、散熱器318和PCM 322的溫度開始下降。如果PCM 322的溫度下降到其凝固點(diǎn)，那么PCM 322開始從液體轉(zhuǎn)變成固體，并且在所述過程中，PCM 322釋放其潛熱能。在這個(gè)過程期間釋放的熱能可能不會(huì)對(duì)裸片302的性能造成不利影響，因?yàn)槁闫?02可能在這個(gè)時(shí)間期間正在經(jīng)歷低功率或功率關(guān)閉狀態(tài)。因此，在這個(gè)時(shí)間期間由PCM 322釋放并且因此由裸片302吸收的任何熱可能是微不足道的，并且可能不會(huì)增加裸片302實(shí)現(xiàn)的峰值溫度(因?yàn)槁闫?02可能已經(jīng)是涼的)。
[0053]以此方式，PCM 322通過在裸片302在高功率和/或高溫狀態(tài)下操作的時(shí)間期間從固體轉(zhuǎn)變成液體而從裸片302上耗散掉熱能，并且通過在裸片302在低功率和/或低溫狀態(tài)下操作的時(shí)間期間從液體轉(zhuǎn)變成固體而釋放熱能。舉例來說，裸片302可以在裸片302正在執(zhí)行密集和/或廣泛的操作(例如，計(jì)算)時(shí)在高功率和/或高溫狀態(tài)下操作。類似地，當(dāng)裸片302不在執(zhí)行密集并且廣泛的操作時(shí)，裸片302可以在低功率和/或低溫狀態(tài)下操作。通過在高功率/高溫狀態(tài)與低功率/低溫狀態(tài)之間交替，裸片302的動(dòng)態(tài)操作溫度使得PCM 322在液態(tài)與固態(tài)之間來回轉(zhuǎn)變。裸片302可以在一段時(shí)間(例如，一秒、一分鐘、一小時(shí)等)期間在高功率/高溫狀態(tài)與低功率/低溫狀態(tài)之間交替許多次。每當(dāng)PCM 322在所述段時(shí)間期間從固體轉(zhuǎn)變成液體時(shí)，PCM 322就通過從裸片302上吸收掉熱能并且儲(chǔ)存所述能量作為潛熱而冷卻裸片302。如果IC封裝300的工作循環(huán)使得裸片302在高功率/高溫狀態(tài)與低功率/低溫狀態(tài)之間頻繁地來回轉(zhuǎn)變，那么在封裝300中具有PCM 322的益處得到增強(qiáng)，因?yàn)镻CM 322可以在一段時(shí)間期間從固體轉(zhuǎn)變成液體許多次。此些頻繁轉(zhuǎn)變就相當(dāng)于每段時(shí)間耗散更大量的熱能。
[0054]圖4說明IC封裝300的剖視俯視圖。具體來說，模制復(fù)合物324的一部分已被移除以說明散熱器318、鰭片320和下面的PCM 322。封裝300具有寬度wP3和長(zhǎng)度1P3。參看圖3和4，PCM 322沉積在形成于散熱器的鰭片320之間的多個(gè)盆328內(nèi)。在所說明的實(shí)例中，展示了多個(gè)盆328，然而，在本發(fā)明的其它方面中，可能在散熱器的兩個(gè)鰭片之間只形成有一個(gè)盆。參看圖4，被PCM 322填充的盆328沿著散熱器318的長(zhǎng)度Ih3緊鄰彼此并排地定位，使得盆328的寬度wB3彼此平行并且平行于封裝300的寬度Wp3。
[0055]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，可以通過首先加熱PCM 322超過其熔點(diǎn)直到PCM 322成為液體為止來制造封裝300。接著，可以將液體PCM 322沉積到散熱器318的鰭片320之間的盆328中。接下來，散熱器318可以直接或間接地(例如，經(jīng)由后側(cè)金屬化316和/或熱界面材料)熱耦合到裸片302。最后，可以通過模制復(fù)合物324來囊封/封圍裸片302、散熱器318和PCM 322。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，后側(cè)金屬化層316和散熱器318可以是一個(gè)零件，使得可以不存在單獨(dú)的后側(cè)金屬化層316，并且散熱器318充當(dāng)一種形式的后側(cè)金屬化。
[0056]圖5和6說明根據(jù)本發(fā)明的另一方面的具有被動(dòng)熱管理的IC封裝500的示意圖。具體來說，圖5說明倒裝芯片IC封裝500的橫截面的示意圖，并且圖6說明封裝500的剖視俯視圖。封裝500的結(jié)構(gòu)和功能類似于圖3和4中展示的封裝300，區(qū)別是下文關(guān)于散熱器518的結(jié)構(gòu)和PCM 522在其中的定位方式而論述的一些差別。
[0057]參看圖5，封裝500的散熱器518包含將PCM 522密封在散熱器518內(nèi)的頂部部分519。因此，不同于封裝300，PCM 522不直接接觸模制復(fù)合物524。因此，PCM522被散熱器518封圍，散熱器518又被模制復(fù)合物524封圍。而且,散熱器518包含腔室屏障520,其(與封裝300的鰭片320 —樣)會(huì)增加散熱器518的表面積。腔室屏障520還形成腔室528,PCM 522駐留在腔室528內(nèi)。在所說明的實(shí)例中，展示了多個(gè)腔室528，然而，在本發(fā)明的其它方面中，可能在散熱器的兩個(gè)腔室屏障之間只形成有一個(gè)腔室。封裝500具有被模制復(fù)合物524的峰表面526和襯底508的底表面506限界的厚度tP5( S卩，高度)。散熱器518具有厚度tH5，并且裸片502具有厚度tD5。
[0058]參看圖6，已經(jīng)移除了模制復(fù)合物524的一部分和散熱器518的頂部部分519以說明散熱器518、腔室屏障520和填充有PCM 522的腔室528。封裝500具有寬度w?5和長(zhǎng)度1P5。填充有PCM 522的腔室528沿著散熱器518的長(zhǎng)度Ih5緊鄰彼此并排定位，使得腔室528的寬度彼此平行并且平行于封裝500的寬度wP5。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，模制復(fù)合物524可以僅部分地封圍散熱器518,使得散熱器518的一部分暴露于封裝500外部的周圍空氣。舉例來說，參看圖5，散熱器518的頂部部分519可以暴露于空氣。
[0059]圖7和8說明根據(jù)本發(fā)明的另一方面的具有被動(dòng)熱管理的IC封裝700的示意圖。具體來說，圖7說明倒裝芯片IC封裝700的橫截面的示意圖，并且圖8說明封裝700的剖視俯視圖。封裝700的結(jié)構(gòu)和功能類似于圖3和4中展示的封裝300，區(qū)別是下文關(guān)于散熱器718的結(jié)構(gòu)和PCM 722在其中的定位方式而論述的一些差別。
[0060]參看圖7，封裝700的散熱器718包含頂部部分719并且可以不包含鰭片。如此，散熱器718包含單個(gè)主腔室728，PCM 722駐留在主腔室728內(nèi)。主腔室728是被第一側(cè)壁730、第二側(cè)壁732、前壁734 (見圖8)、后壁736 (見圖8)、底部部分738和散熱器718的頂部部分719限界的區(qū)域。散熱器718的頂部部分719將PCM 722密封在散熱器718內(nèi)，并且因此不同于封裝300，PCM 722不直接接觸模制復(fù)合物724。因此，PCM 722被散熱器718封圍，散熱器718又被模制復(fù)合物724封圍。封裝700具有被模制復(fù)合物724的峰表面726和襯底708的底表面706限界的厚度tP7( S卩，高度)。散熱器718具有厚度tH7，并且裸片702具有厚度tD7。
[0061]參看圖8，已經(jīng)移除了模制復(fù)合物724的一部分和散熱器718的頂部部分719，以說明散熱器718和填充有PCM 722的主腔室728。封裝700具有寬度wP7和長(zhǎng)度1P7。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，模制復(fù)合物724可以僅部分地封圍散熱器718，使得散熱器718的一部分暴露于封裝700外部的周圍空氣。舉例來說，參看圖7，散熱器718的頂部部分719可以暴露于空氣。
[0062]圖9和10說明根據(jù)本發(fā)明的另一方面的具有被動(dòng)熱管理的IC封裝900的示意圖。具體來說，圖9說明倒裝芯片IC封裝900的橫截面的示意圖，并且圖10說明封裝900的剖視俯視圖。封裝900的結(jié)構(gòu)和功能類似于圖3和4中展示的封裝300，區(qū)別是散熱器918的結(jié)構(gòu)和PCM 922在其中的定位方式的一些差別。
[0063]參看圖9，散熱器918包含多個(gè)腔室928，其被散熱器918完全封圍。多個(gè)腔室928中的每一個(gè)包含PCM 922以幫助用上文參照封裝300描述的方式耗散裸片902產(chǎn)生的熱。如所說明，腔室928可以定向成使得存在一或多個(gè)腔室堆棧930。每一腔室堆棧930可以具有一或多個(gè)腔室928，其沿著散熱器918的厚度tH9(即高度)彼此疊加地堆疊。封裝900具有被模制復(fù)合物924的峰表面926和襯底908的底表面906限界的厚度tP9( S卩，高度)。裸片902具有厚度tD9。
[0064]在圖10中，已經(jīng)移除了模制復(fù)合物924的一部分和散熱器918的頂部部分919以說明封裝900的散熱器918、腔室堆棧930和PCM 922。參看圖9和10，被PCM 922填充的腔室928沿著散熱器918的厚度tH9緊鄰彼此并排地定位，使得腔室928的寬度we9彼此平行并且平行于封裝900的寬度wP9。每一腔室堆棧930沿著散熱器918的長(zhǎng)度Ih9緊鄰彼此并排地定位，使得腔室928的寬度we9彼此平行并且平行于封裝900的寬度w?9。在圖9中展示的實(shí)例中，散熱器918包含兩個(gè)(2)腔室堆棧930，其各自具有三個(gè)(3)腔室928。然而，在本發(fā)明的其它方面中，散熱器918可包含一或多個(gè)堆棧930,其各自具有一或多個(gè)腔室928。腔室堆棧930可以通過腔室壁932彼此分開。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，模制復(fù)合物924可以僅部分地封圍散熱器918，使得散熱器918的一部分暴露于封裝900外部的周圍空氣。舉例來說，參看圖9，散熱器918的頂部部分919可以暴露于空氣。
[0065]圖11和12說明根據(jù)本發(fā)明的另一方面的具有被動(dòng)熱管理的IC封裝1100的示意圖。具體來說，圖11說明倒裝芯片IC封裝1100的橫截面的示意圖，并且圖12說明封裝1100的剖視俯視圖。封裝1100的結(jié)構(gòu)和功能類似于圖3和4中展示的封裝300，區(qū)別是散熱器1118的結(jié)構(gòu)和PCM 1122在其中的定位方式的一些差別。
[0066]參看圖11，散熱器1118包含第一區(qū)域1130、第二區(qū)域1132和第三區(qū)域1134。第一區(qū)域1130具有相對(duì)高的散熱能力，并且位于裸片1102的產(chǎn)生大量熱的部分上。第一區(qū)域包含多個(gè)鰭片1120a，其具有插入在鰭片1120a之間的PCM 1122。因此，鰭片1120a形成盆1128，PCM 1122駐留在其中。PCM 1122和鰭片1120a用以用與上文相對(duì)于在圖3和4中描繪的封裝300描述的相同的方式耗散裸片1102產(chǎn)生的熱。第二區(qū)域1132具有相對(duì)中等的散熱能力，并且位于裸片1102的產(chǎn)生中等熱量但是小于由裸片1102在第一區(qū)域1130下方的部分產(chǎn)生的熱的部分上。第二區(qū)域1132包含多個(gè)鰭片1120b，鰭片1120b之間未插入PCM。第三區(qū)域1134與其它區(qū)域1130、1132相比具有相對(duì)低的散熱能力，因?yàn)樗鼪]有PCM和鰭片。第三區(qū)域1134可以位于裸片1102的不產(chǎn)生大量熱并且因此需要耗散的熱較少的部分上。以此方式，散熱器1118可以經(jīng)過設(shè)計(jì)以包含位于裸片1102的多個(gè)部分上的多個(gè)低散熱、中等散熱和高散熱區(qū)域，這是基于那些裸片1102部分預(yù)期會(huì)產(chǎn)生的熱量。在一些情況下，制造在散熱器1118的特定區(qū)域處不包含鰭片1120a、1120b和/或PCM 1122的散熱器1118可以節(jié)省金錢、時(shí)間和/或其它資源。封裝1100具有被模制復(fù)合物1124的峰表面1126和襯底1108的底表面1106限界的厚度tP11( S卩，高度)。散熱器1118具有厚度tH11，并且裸片1102具有厚度tD11。
[0067]在圖12中，已經(jīng)移除了模制復(fù)合物1124的一部分以說明封裝1100的散熱器1118、盆1128、第一區(qū)域1130、第二區(qū)域1132、第三區(qū)域1134、鰭片1120a、1120b和PCM1122。參看圖11和12，PCM 1122填充的腔室1128沿著散熱器1118的長(zhǎng)度Ihii緊鄰彼此并排地定位，使得腔室1128的寬度Wen彼此平行并且平行于封裝1100的寬度wP11。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，模制復(fù)合物1124可以僅部分地封圍散熱器1118，使得散熱器1118的一部分暴露于封裝1100外部的周圍空氣。舉例來說，參看圖11，散熱器1118的鰭片1120a、1120b的末端可以暴露于空氣。
[0068]圖13和14說明根據(jù)本發(fā)明的另一方面的具有被動(dòng)熱管理的IC封裝1300的示意圖。具體來說，圖13說明倒裝芯片IC封裝1300的橫截面的示意圖，并且圖14說明封裝1300的剖視俯視圖。封裝1300的結(jié)構(gòu)和功能類似于圖3和4中展示的封裝300，區(qū)別是散熱器1318的結(jié)構(gòu)和PCM 1322在其中的定位方式的一些差別。
[0069]參看圖13，所述多個(gè)鰭片1320中的每一個(gè)具有第一末端1321，其至少部分地在模制復(fù)合物1324a外部延伸并且可以暴露于空氣。因此，在將PCM 1322覆蓋在下面的鰭片1320之間形成多個(gè)模制復(fù)合物池1324b。所述多個(gè)模制復(fù)合物池1324b附著到鰭片1320，并且防止下面的PCM 1322從封裝1300滲出。因此，PCM 1322被模制復(fù)合物1324a和模制復(fù)合物池1324b封圍。多個(gè)盆1328容納著PCM 1322。在所說明的實(shí)例中，展示了多個(gè)盆1328，然而，在本發(fā)明的其它方面中，可能在散熱器的兩個(gè)鰭片之間只形成有一個(gè)盆。封裝1300具有被散熱器的鰭片1320的峰表面1326和襯底1308的底表面1306限界的厚度tp13 (即，高度)。散熱器1318具有厚度tH13，并且裸片1302具有厚度tD13。
[0070]描繪封裝1300的圖14說明了模制復(fù)合物1324a、模制復(fù)合物池1324b、散熱器1318、散熱器鰭片1320和盆1328。封裝1300具有寬度wP13和長(zhǎng)度1P13。PCM 1322填充的腔室1328沿著散熱器1318的長(zhǎng)度Ih13緊鄰彼此并排定位，使得盆1328的寬度wB13彼此平行并且平行于封裝1300的寬度wP13。
[0071]圖15說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的用于制造具有被動(dòng)熱管理的設(shè)備的方法的流程圖1500。在步驟1502處，相變材料(PCM)可以熱耦合到散熱器。根據(jù)一個(gè)實(shí)例，散熱器可以制造成使得其將PCM完全囊封在散熱器內(nèi)。任選地，在步驟1504處，可以通過將PCM的至少一部分插入在散熱器的多個(gè)鰭片之間而將PCM熱耦合到散熱器。在步驟1506處，散熱器可以熱耦合到集成電路裸片。在步驟1508處，可以將熱耦合到PCM的散熱器至少部分地封圍在模制復(fù)合物內(nèi)。在步驟1510處，可以將PCM(例如，完全)封圍在模制復(fù)合物內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)方面，在引入PCM和將PCM熱耦合到散熱器之前，可以首先將不容納PCM的散熱器熱耦合到集成電路裸片。舉例來說，散熱器可以熱耦合到IC裸片。接著，可以將PCM插入在散熱器的多個(gè)鰭片之間。最后，可以用模制復(fù)合物來封圍容納PCM的散熱器，所述模制復(fù)合物完全囊封PCM，并且至少部分地囊封散熱器。
[0072]圖16說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的用于被動(dòng)地冷卻熱源的方法的流程圖1600。在步驟1602處，所述方法包括將熱源熱耦合到熱管理設(shè)備，其中所述熱管理設(shè)備包含散熱器、相變材料(PCM)和模制復(fù)合物。所述模制復(fù)合物封圍PCM，并且所述模制復(fù)合物還至少部分地封圍散熱器。在步驟1604處，所述方法進(jìn)一步包括在熱源處產(chǎn)生熱能。在步驟1606處，所述方法進(jìn)一步包括通過在PCM中儲(chǔ)存作為潛熱產(chǎn)生的熱能而被動(dòng)地耗散在熱源處產(chǎn)生的熱能。根據(jù)一個(gè)方面，熱源可以是集成電路裸片。
[0073]可以基于多個(gè)不同性質(zhì)來選擇封裝300、500、700、900、1100、1300中使用的特定類型的固體-液體PCM 322、522、722、922、1122、1322，所述性質(zhì)包含但不限于？011的熔點(diǎn)、導(dǎo)熱率和潛熱容量。根據(jù)一個(gè)實(shí)例，PCM 322、522、722、922、1122、1322可包括形狀穩(wěn)定的復(fù)合石蠟作為潛熱儲(chǔ)存介質(zhì)，并且包括高密度聚乙烯復(fù)合物作為支撐材料，包含膨脹石墨。此PCM 322、522、722、922、1122、1322的形狀穩(wěn)定性質(zhì)意味著，即使所述材料技術(shù)上處于液體狀態(tài)，PCM 322、522、722、922、1122、1322 仍然基本上保持其形狀。此 PCM 322、522、722、922、1122、1322可以具有每米開式0.5-1.3瓦之間的導(dǎo)熱率、30_50°C之間的熔點(diǎn)以及每克120-180焦耳之間的潛熱容量。根據(jù)另一實(shí)例，PCM 322、522、722、922、1122、1322可包括微米或納米囊封的復(fù)合石蠟作為潛熱儲(chǔ)存介質(zhì)，并且包括高密度聚乙烯作為支撐材料，包含膨脹石墨。作為一個(gè)實(shí)例，此PCM 322、522、722、922、1122、1322可具有10_30°C之間的熔點(diǎn)和每克70-130焦耳之間的潛熱容量。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，PCM 322、522、722、922、1122、1322可以包括形狀穩(wěn)定的復(fù)合石蠟，其通過添加膨脹石墨而得到改進(jìn)。在本發(fā)明的另一方面中，PCM 322、522、722、922、1122、1322可包括微米或納米囊封的復(fù)合石蠟作為潛熱儲(chǔ)存介質(zhì)，并且包括高密度的聚乙烯復(fù)合物作為支撐材料，但不包含膨脹石墨。
[0074]如上文提到的，可以基于PCM的熔點(diǎn)來選擇封裝300、500、700、900、1100、1300中使用的PCM 322、522、722、922、1122、1322。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，可能期望將裸片302、502、702、902、1102、1302的最大允許操作溫度限制為溫度tM。在所述情況下，可以選擇具有小于tM的熔點(diǎn)使得PCM 322、522、722、922、1122、1322在實(shí)現(xiàn)最大操作溫度tM之前經(jīng)歷相變轉(zhuǎn)變的PCM 322、522、722、922、1122、1322。作為僅一個(gè)實(shí)例，可以容受的裸片302、502、702、902、1102、1302的最大操作溫度是95°C。在此情況下，可以為封裝300、500、700、900、1100、1300 選擇具有小于 95°C (例如，50°C)的熔點(diǎn)的 PCM 322、522、722、922、1122、1322。
[0075]根據(jù)本發(fā)明的一些方面，PCM 322、522、722、922、1122、1322可以是其它類型的固體-液體PCM，例如有機(jī)PCM(包含石蠟和非石蠟)、無機(jī)PCM和共晶體。封裝300、500、700、900、1100、1300中可以使用的有機(jī)PCM的實(shí)例包含(但不限于)正十四烷、甲酸、正十五燒、乙酸、正十六燒、菌陳二烯酮(caprilone)、docasyle、正二^ 燒、苯酹、正十二酸、對(duì)甲苯胺、氰胺(cynamide)、正二十二燒、正二十三燒、氫化肉桂(hydrocinna)、十六燒、鄰硝基苯胺、莰烯、二苯基、正二十五烷、十四烷酸、草酸鹽(oxolate)、硬脂酸甘油酯、鄰二甲苯、β-氯乙酸、正二十六烷、硝基萘、α-氯乙酸、正二十八烷、棕櫚酸、蜂蠟、乙醇酸、對(duì)溴酚、偶氮苯、丙烯酸、二硝基甲苯、苯乙酸和/或烯丙基硫脲。在封裝300、500、700、900、1100、1300中可以使用的無機(jī)PCM的實(shí)例包含但不限于水、P0C13、SbCl5, H2SO4, MOF6, P4O6, H3PO4,Cs、Ga、AsBr3> BI3、TiBr4, H4P2O6, SO3 和 / 或 SbCl3。
[0076]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，封裝300、500、700、900、1100、1300中使用的PCM322、522、722、922、1122、1322可以是固體-固體PCM。PCM通過從一種晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成另一種而儲(chǔ)存熱能。此些轉(zhuǎn)變具有優(yōu)點(diǎn)，即在一些情況下，此些轉(zhuǎn)變發(fā)生時(shí)材料中的體積變化較少，并且因此對(duì)于某些應(yīng)用可能是合適的選擇。在封裝300、500、700、900、1100、1300中可以使用的固體-固體PCM的實(shí)例包含但不限于季戊四醇、新戊二醇、三羥甲基氨基甲烷、二氨基季戊四醇、三羥甲基乙烷、五甘氨酸、單氨基季戊四醇、三(羥甲基)乙酸和前述固體-固體PCM的組合。
[0077]在封裝300、500、700、900、1100、1300是在小形狀因子裝置中實(shí)施的應(yīng)用中，封裝300、500、700、900、1100、1300必須適應(yīng)裝置的空間限制和大小約束。除了總體上大小較小之外，封裝300、500、700、900、1100、1300還可以較薄以容納具有特別薄的輪廓的小形狀因子裝置。如圖 3、5、7、9、11 和 13 中說明，封裝 300、500、700、900、1100、1300 的厚度 tP3、tP5、tP7、tP9、tP11、tP13(即高度)可以通過模制復(fù)合物324、524、724、924、1124的峰表面326、526、726、926、1126(針對(duì) tP13，是散熱器 1318 的峰表面 1326)與襯底 308、508、708、908、1108、1308的底表面306、506、706、906、1106、1306之間的距離定義。具有(至少部分地)嵌入的散熱器 318、518、718、918、1118、1318 和 PCM 322、522、722、922、1122、1322 的封裝 300、500、700、900、1100、1300的厚度tP3、tP5、tP7、tP9、tP11、、13可以顯著小于圖1中所示的組合封裝100與散熱器114的厚度tP1。而且，封裝300、500、700、900、1100、1300的厚度tP3、tP5、tP7、tP9、tP11、tP13可以等于或小于圖2中所示的封裝200的厚度tP2。因此，根據(jù)一個(gè)實(shí)例，圖3-14 中說明的封裝 300、500、700、900、1100、1300 可以具有厚度 tP3、tP5、tP7、tP9、tP11、tP13，所述厚度不大于現(xiàn)有技術(shù)的不具有嵌入散熱器和/或PCM材料的封裝。
[0078]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，封裝300、500、700、900、1100、1300 的厚度 tP3、tP5、tP7、tp9> tP11、tP13可以略大于圖2所示的封裝200的厚度tP2。舉例來說，厚度tP3、tP5、tP7、tP9、tP11、tP13可以比厚度tP2大一倍到四倍之間?？梢悦靼?，在厚度tP2和tP3、tP5、tP7、tP9、tP11、&13大概相同(還假設(shè)其它封裝尺寸，例如寬度和長(zhǎng)度，基本上相等)的情況下，封裝300、500、700、900、1100、1300 可以容納比封裝 200 少的模制復(fù)合物 324、524、724、924、1124、1324a/1324b，因?yàn)榉庋b 300、500、700、900、1100、1300 的體積的一部分被散熱器 318、518、718、918、1118、1318 和 PCM 322、522、722、922、1122、1322 占據(jù)。
[0079]圖3、5、7、9、11 和 13 還說明封裝 300、500、700、900、1100、1300 內(nèi)的裸片 302、502、702、902、1102、1302 的厚度 tD3、tD5、tD7、tD9、tD11、tD13 和散熱器 318、518、718、918、1118、1318的厚度tH3、tH5、tH7、tH9、tH11、tH13。在本發(fā)明的至少一個(gè)方面中，散熱器318、518、718、918、1118、1318 的厚度 tH3、tH5、tH7、tH9、tH11、tH13 在裸片 302、502、702、902、1102、1302 的厚度 tD3、tD5、tD7、tD9、tD11、tD13的0.2倍到1.0倍之間。在本發(fā)明的另一方面中，厚度
^Η3Λ ^Η5Λ ^Η7Λ ^Η9Λ
tH11、tH13在厚度tD3、tD5、tD7、tD9、tD11、tD13的1.0倍到4倍之間。在本發(fā)明的另一方面中，厚度 ^H3、^H5、^H7、^H9、1、^H13 在厚度tD3、tD5、tD7、tD9、tD11、tD13的4倍到100倍之間。作為一個(gè)實(shí)例，厚度tH3、tH5、tH7、tH9、tH11、tH13可以在I到10微米之間。作為另一實(shí)例,厚度tH3、tH5、tH7、tug、tjjll、?η13 可以在10到1，000微米之間。作為又一實(shí)例，厚度
^Η3Λ ^Η5Λ tn7、?Η9Λ ^Hll、^H13
可以在1，000到10，000微米之間。在本發(fā)明的至少一個(gè)方面中，散熱器的厚度tH3、tH5、tH7、?Η9λ tH11、tH13 在封裝 300λ500λ700λ900λ 1100λ 1300 的厚度 tP3、tP5、tP7、tP9、tP11、tP13 的 10%到25%之間。在本發(fā)明的另一方面中，厚度



^Η3Λ ^Η5Λ ^Η7Λ ^Η9Λ ^Hll Λ ^Η13 在厚度 tP3、tP5、tP7、tP9、tP11、tP13的25%到50%之間。在本發(fā)明的另一方面中，厚度 tH5、tH7> tH9、tml、tH13 ￠)?=-度tP3、tP5、tP7、tP9、tP11、tP13的50%到75%之間。在本發(fā)明的另一方面中，厚度tH3、tH5、tH7、tH9> tH11> tH13 在厚度 tP3、tP5、tP7、tP9、tP11、tP13 的 75%到 99%之間。
[0080]在本發(fā)明的至少一個(gè)方面中，封裝300、500、700、900、1100、1300的散熱器318、518、718、918、1118、1318 為基礎(chǔ)裸片 302、502、702、902、1102、1302 和封裝 300、500、700、900,1100,1300整體提供支撐、穩(wěn)定和安全。舉例來說，散熱器318、518、718、918、1118、1318和嵌入在模制復(fù)合物324、524、724、924、1124、1324a/1324b內(nèi)的任何相關(guān)聯(lián)的鰭片可以由金屬(例如，銅)制成，其為封裝300、500、700、900、1100、1300提供結(jié)構(gòu)支撐。而且，散熱器318、518、718、918、1118、1318還可以幫助減輕裸片和封裝翹曲。舉例來說，散熱器318、518、718、918、1118、1318 可以由具有類似 / 接近于襯底 308、508、708、908、1108、1308的熱膨脹系數(shù)的熱膨脹系數(shù)的材料構(gòu)成。所使用的材料還可以具有強(qiáng)烈地抵抗彎曲的高剛度，例如金屬(例如，銅)。這些性質(zhì)允許散熱器318、518、718、918、1118、1318平衡襯底308、508、708、908、1108、1308 的熱膨脹，并且抵抗裸片 302、502、702、902、1102、1302 的大量彎曲，從而減輕裸片和封裝的翹曲。
[0081]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，散熱器318、518、718、918、1118、1318用作熱耦合到集成電路裸片302、502、702、902、1102、1302的用于被動(dòng)地耗散熱能的裝置的一些實(shí)例。PCM322、522、722、922、1122、1322 用作熱耦合到散熱器 318、518、718、918、1118、1318 的用于儲(chǔ)存潛熱的裝置的一些實(shí)例。模制復(fù)合物324、524、724、924、1124、1324用作用于至少部分地封圍散熱器318、518、718、918、1118、1318的裝置的一些實(shí)例。所述多個(gè)鰭片320、1120a、1120以1320和腔室屏障/壁520、932用作用于增加散熱器318、518、718、918、1118、1318的表面積的裝置的一些實(shí)例。盆328、1128、1328和腔室528、728、928用作用于容納？011 322、522、722、922、1122、1322 的裝置的一些實(shí)例。
[0082]具有容納PCM的模制復(fù)合物的IC的示范性實(shí)施方案
[0083]圖17說明根據(jù)本發(fā)明的另一方面的倒裝芯片IC封裝1700的橫截面的示意圖。封裝1700包含IC裸片1702，其具有前表面1704 (B卩，主動(dòng)表面)，所述前表面1704經(jīng)由裸片附接和/或底填粘合劑1708耦合到封裝襯底1706 (例如，層壓襯底、基于金屬的襯底，例如基于銅的襯底等等)。容納PCM 1710的環(huán)氧樹脂和/或樹脂|旲制復(fù)合物封圍裸片1702和裸片附接和/或底填粘合劑1708。容納PCM 1710的模制復(fù)合物還可封圍可耦合到裸片1702的后側(cè)金屬化層和/或散熱器。因此，不同于圖1和2中描繪的封裝100、200，圖17所示的封裝1700的復(fù)合物1710包含其中混合有PCM的傳統(tǒng)模制復(fù)合物(所述組合在本文中可以稱為“增強(qiáng)的模制復(fù)合物”)。傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂和/或樹脂模制復(fù)合物與PCM的此組合產(chǎn)生復(fù)合物1710，其提供足夠量的物理支撐以穩(wěn)定和保護(hù)裸片，但是還具有高于單單傳統(tǒng)模制復(fù)合物的導(dǎo)熱率。較高的導(dǎo)熱率有助于比傳統(tǒng)模制復(fù)合物更好地耗散裸片1702產(chǎn)生的熱。封裝1700具有通過PCM模制復(fù)合物1710的峰表面1712與襯底1706的底表面1714之間的距離定義的厚度tP17 (即，高度)。厚度tP17可以小于或等于封裝200 (見圖2)的厚虔^ tp2。
[0084]在本發(fā)明的至少一個(gè)方面中，容納PCM 1710的模制復(fù)合物可以與本文中描述的各種封裝300、500、700、900、1100、1300中的任一個(gè)組合使用。也就是說，在一些情況下，模制復(fù)合物324、524、724、924、1124、1324可以與PCM(本文中也稱為“模制復(fù)合物相變材料”)混合以獲得上文相對(duì)于復(fù)合物1710描述的益處。在模制復(fù)合物內(nèi)混合的PCM的具體類型可以是上文相對(duì)于PCM 322、522、722、922、1122、1322描述的PCM中的任一個(gè)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，增強(qiáng)的模制復(fù)合物1710用作用于封圍包括其中混合的相變材料的裸片1702的裝置的一個(gè)實(shí)例。
[0085]圖18說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的用于制造具有被動(dòng)熱管理的設(shè)備的方法的流程圖1800。在步驟1802處，模制復(fù)合物可以與模制復(fù)合物相變材料混合以產(chǎn)生增強(qiáng)的模制復(fù)合物。在步驟1804處，集成電路裸片可以用增強(qiáng)的模制復(fù)合物封圍。在步驟1806處，散熱器可以熱耦合到集成電路裸片。在步驟1808處，相變材料可以熱耦合到散熱器。在步驟1810處，散熱器可以至少部分地封圍在增強(qiáng)的模制復(fù)合物內(nèi)。在步驟1812處，相變材料可以完全封圍在增強(qiáng)的模制復(fù)合物內(nèi)。
[0086]圖19說明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的用于被動(dòng)地冷卻集成電路裸片的方法的流程圖1900。在步驟1902處，所述方法包括將集成電路裸片熱耦合到熱管理設(shè)備，其中所述熱管理設(shè)備包含增強(qiáng)的模制復(fù)合物。所述增強(qiáng)的模制復(fù)合物包括與模制復(fù)合物相變材料混合的模制復(fù)合物。在步驟1904處，所述方法進(jìn)一步包括在集成電路裸片處產(chǎn)生熱能。在步驟1906處，所述方法進(jìn)一步包括通過在增強(qiáng)的模制復(fù)合物內(nèi)吸收熱能而被動(dòng)地耗散在集成電路裸片處產(chǎn)生的熱能。
[0087]圖20說明可以與前述IC封裝300、500、700、900、1100、1300、1700中的任一個(gè)集成的各種電子裝置。舉例來說，移動(dòng)電話2002、膝上型計(jì)算機(jī)2004和固定位置終端2006可以包含具有被動(dòng)熱管理的IC封裝2000。IC封裝2000可以是(舉例來說)本文中描述的封裝 300、500、700、900、1100、1300、1700 中的任一個(gè)。圖 20 中說明的裝置 2002、2004、2006只是示范性的。其它電子裝置也可具有IC封裝2000，包含但不限于手持個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)單元、便攜數(shù)據(jù)單元(例如個(gè)人數(shù)據(jù)助理)、帶有GPS功能的裝置、導(dǎo)航裝置、機(jī)頂盒、音樂播放器、視頻播放器、娛樂單元、固定位置數(shù)據(jù)單元(例如，儀表讀取設(shè)備)或任何其它存儲(chǔ)或檢索數(shù)據(jù)或計(jì)算機(jī)指令的裝置或其任何組合。
[0088]上述方面只是具有板上倒裝芯片(COB)集成電路的可能的實(shí)施方案的實(shí)例?？梢詫?duì)上述實(shí)施例進(jìn)行許多變動(dòng)和修改，而并不偏離本發(fā)明的原理。舉例來說，具有散熱器和PCM的上述方面可以同樣地適用于其它類型的封裝，包含但不限于結(jié)合線板上芯片封裝、雙列直插封裝(DIP)封裝、針柵陣列(PGA)封裝、無引線芯片載體(LCC)封裝、小外形集成電路(SOIC)封裝、塑料引線芯片載體(PLCC)封裝、塑料四方扁平封裝體(PQFP)封裝和薄四方扁平封裝體(TQFP)封裝、薄小外形封裝(TSOP)封裝、連接盤柵格陣列(LGA)封裝和四方扁平無引線(QFN)封裝。所有此些修改和變動(dòng)都意在包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0089]圖3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19 和 / 或 20 中說明的組件、步驟、特征和/或功能中的一或多個(gè)可以重新排列和/或組合成單個(gè)組件、步驟、特征或功能，或者體現(xiàn)在若干組件、步驟或功能中。還可以添加額外的元件、組件、步驟和/或功能，而并不偏離本發(fā)明。圖3-14中說明的封裝、設(shè)備、裝置和/或組件可以通過圖15和/或16中描述的方法、特征或步驟中的一或多個(gè)來形成。圖17中說明的封裝、設(shè)備、裝置和/或組件可以通過圖18和/或19中描述的方法、特征或步驟中的一或多個(gè)來形成。
[0090]此外，應(yīng)注意到，本發(fā)明的方面可以描述為一個(gè)過程，所述過程描繪為流程圖、流圖、結(jié)構(gòu)圖或框圖。盡管流程圖可將操作描述為順序過程，但可并行或同時(shí)執(zhí)行許多操作。另外，可重新安排操作的次序。過程在其操作完成時(shí)終止。過程可以對(duì)應(yīng)于方法、功能、程序等。
[0091]本文中描述的本發(fā)明的各種特征可以在不同系統(tǒng)中實(shí)施，而不會(huì)偏離本發(fā)明。應(yīng)注意，本發(fā)明的前述方面只是實(shí)例，并且不應(yīng)理解為限制本發(fā)明。對(duì)本發(fā)明的方面的描述意在是說明性的，并且不意在限制權(quán)利要求書的范圍。因而，本教示可容易地應(yīng)用于其它類型的設(shè)備，且許多替代方案、修改和變化對(duì)于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將為顯而易見的。
【權(quán)利要求】
1.一種具有被動(dòng)熱管理的設(shè)備，所述設(shè)備包括: 集成電路裸片； 熱耦合到所述集成電路裸片的散熱器； 熱耦合到所述散熱器的相變材料PCM ；以及 模制復(fù)合物，其至少部分地封圍所述散熱器，其中所述模制復(fù)合物封圍所述PCM。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述散熱器包括多個(gè)鰭片，并且所述PCM的至少一部分插入在所述多個(gè)鰭片之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述散熱器包括形成至少一個(gè)盆的多個(gè)鰭片，并且所述PCM的至少一部分駐留在所述盆中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中封圍所述PCM的所述模制復(fù)合物物理地接觸所述PCM。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述散熱器包括多個(gè)鰭片，所述多個(gè)鰭片形成容納所述PCM的多個(gè)盆，所述多個(gè)盆沿著所述散熱器的長(zhǎng)度緊鄰彼此并排地定位。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述散熱器包括容納所述PCM的多個(gè)腔室，所述散熱器封圍所述PCM。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)腔室沿著所述散熱器的長(zhǎng)度緊鄰彼此并排地定位。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)腔室沿著所述散熱器的厚度緊鄰彼此并排地定位。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述散熱器包括位于所述裸片的高熱區(qū)域上的第一區(qū)域和位于所述裸片的低熱區(qū)域上的第二區(qū)域，所述第一區(qū)域包含具有插入在其中的所述PCM的多個(gè)鰭片，所述第二區(qū)域沒有所述PCM，其中當(dāng)所述設(shè)備加電時(shí)，所述裸片的所述高熱區(qū)域在比所述裸片的所述低熱區(qū)域大的速率下產(chǎn)生熱能。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述PCM適于通過在其熔點(diǎn)下將相從固體改變成液體而被動(dòng)地耗散由所述裸片產(chǎn)生的熱能。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述PCM的所述熔點(diǎn)小于所述裸片的最大允許操作溫度tM。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述散熱器的厚度在所述裸片的厚度的一(I)倍到十(10)倍之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述散熱器適于減少裸片翹曲。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括: 后側(cè)金屬化層，其具有熱耦合到所述裸片的第一側(cè)和熱耦合到所述散熱器的第二側(cè)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述PCM是固體-液體PCM和/或固體-固體PCM中的至少一個(gè)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述PCM是下面中的一個(gè):具有膨脹石墨的形狀穩(wěn)定的復(fù)合石蠟，具有膨脹石墨的微米囊封的復(fù)合石蠟和高密度聚乙烯復(fù)合物，具有膨脹石墨的納米囊封的復(fù)合石蠟和高密度聚乙烯復(fù)合物，微米囊封的復(fù)合石蠟和高密度聚乙烯復(fù)合物，或納米囊封的復(fù)合石蠟和高密度聚乙烯復(fù)合物。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述模制復(fù)合物包括模制復(fù)合物相變材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備并入到下面中的至少一個(gè)中:音樂播放器、視頻播放器、娛樂單元、導(dǎo)航裝置、通信裝置、移動(dòng)電話、智能電話、個(gè)人數(shù)字助理、固定位置終端、平板計(jì)算機(jī)和/或膝上型計(jì)算機(jī)。
19.一種用于制造具有被動(dòng)熱管理的設(shè)備的方法，所述方法包括: 將相變材料PCM熱耦合到散熱器； 將所述散熱器熱耦合到集成電路裸片； 將所述散熱器至少部分地封圍在模制復(fù)合物內(nèi)；以及 將所述PCM封圍在所述模制復(fù)合物內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其進(jìn)一步包括: 將所述PCM的至少一部分插入在所述散熱器的多個(gè)鰭片之間。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述散熱器包括形成至少一個(gè)盆的多個(gè)鰭片，并且所述方法進(jìn)一步包括: 將所述PCM的至少一部分沉積在所述盆中。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中封圍所述PCM的所述模制復(fù)合物物理地接觸所述 PCM。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述散熱器包括形成容納所述PCM的多個(gè)盆的多個(gè)鰭片，并且所述方法進(jìn)一步包括: 將所述多個(gè)盆沿著所述散熱器的長(zhǎng)度緊鄰彼此并排地定位。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其進(jìn)一步包括: 將所述PCM儲(chǔ)存在所述散熱器內(nèi)的多個(gè)腔室內(nèi)；以及 將所述PCM封圍在所述散熱器內(nèi)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其進(jìn)一步包括: 將所述多個(gè)腔室沿著所述散熱器的長(zhǎng)度緊鄰彼此并排地定位。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其進(jìn)一步包括: 將所述多個(gè)腔室沿著所述散熱器的厚度緊鄰彼此并排地定位。
27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述散熱器的厚度在所述裸片的厚度的一(I)倍到十(10)倍之間。
28.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述PCM是固體-液體PCM和/或固體-固體PCM中的至少一個(gè)。
29.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述PCM是下面中的一個(gè):具有膨脹石墨的形狀穩(wěn)定的復(fù)合石蠟，具有膨脹石墨的微米囊封的復(fù)合石蠟和高密度聚乙烯復(fù)合物，具有膨脹石墨的納米囊封的復(fù)合石蠟和高密度聚乙烯復(fù)合物，微米囊封的復(fù)合石蠟和高密度聚乙烯復(fù)合物，或納米囊封的復(fù)合石蠟和高密度聚乙烯復(fù)合物。
30.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述模制復(fù)合物包括模制復(fù)合物相變材料。
31.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括: 將所述設(shè)備并入到下面中的至少一個(gè)中:音樂播放器、視頻播放器、娛樂單元、導(dǎo)航裝置、通信裝置、移動(dòng)電話、智能電話、個(gè)人數(shù)字助理、固定位置終端、平板計(jì)算機(jī)和/或膝上型計(jì)算機(jī)。
32.—種設(shè)備,其包括: 集成電路裸片； 熱耦合到所述集成電路裸片的用于被動(dòng)地耗散熱能的裝置； 熱耦合到用于被動(dòng)地耗散熱能的所述裝置的用于儲(chǔ)存潛熱的裝置；以及 用于至少部分地封圍用于被動(dòng)地耗散熱能的所述裝置的裝置，其中用于至少部分地封圍用于被動(dòng)地耗散熱能的所述裝置的所述裝置封圍用于儲(chǔ)存潛熱的所述裝置。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括: 用于增加用于被動(dòng)地耗散熱能的所述裝置的表面積的裝置，其中用于儲(chǔ)存潛熱的所述裝置的至少一部分插入在用于增加用于被動(dòng)地耗散熱能的所述裝置的所述表面積的所述裝置之間。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中用于被動(dòng)地耗散熱能的所述裝置包括用于容納用于儲(chǔ)存潛熱的所述裝置的裝置，用于被動(dòng)地耗散熱能的所述裝置封圍用于儲(chǔ)存潛熱的所述裝置。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其中用于容納用于儲(chǔ)存潛熱的所述裝置的所述裝置沿著用于被動(dòng)地耗散熱能的所述裝置的長(zhǎng)度與用于容納用于儲(chǔ)存潛熱的所述裝置的第二裝置緊鄰彼此并排地定位。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其中用于容納用于儲(chǔ)存潛熱的所述裝置的所述裝置沿著用于被動(dòng)地耗散熱能的所述裝置的厚度與用于容納用于儲(chǔ)存潛熱的所述裝置的第二裝置緊鄰彼此并排地定位。
37.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中用于儲(chǔ)存潛熱的所述裝置通過在其熔點(diǎn)下將相從固體改變成液體而耗散由所述裸片產(chǎn)生的熱能，并且用于儲(chǔ)存潛熱的所述裝置的所述熔點(diǎn)小于所述裸片的最大允許操作溫度tM。
38.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中用于被動(dòng)地耗散熱能的所述裝置的厚度在所述裸片的一⑴倍到十(10)倍之間。
39.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中用于至少部分地封圍用于被動(dòng)地耗散熱能的所述裝置的所述裝置包括相變材料。
40.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中用于儲(chǔ)存潛熱的所述裝置是相變材料。
41.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中用于被動(dòng)地耗散熱能的所述裝置是散熱器。
42.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中用于封圍的所述裝置是模制復(fù)合物。
43.一種用于被動(dòng)地冷卻熱源的方法，所述方法包括: 將所述熱源熱耦合到熱管理設(shè)備，所述熱管理設(shè)備包含散熱器、相變材料PCM和模制復(fù)合物，其中所述模制復(fù)合物封圍所述PCM，并且所述模制復(fù)合物至少部分地封圍所述散熱器； 在所述熱源處產(chǎn)生熱能；以及 通過將在所述熱源處產(chǎn)生的所述熱能作為潛熱儲(chǔ)存在所述PCM中而被動(dòng)地耗散所述產(chǎn)生的熱能。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中所述熱源是集成電路裸片。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中所述模制復(fù)合物封圍所述集成電路裸片。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中所述散熱器適于減少集成電路裸片翹曲。
47.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中所述散熱器包括位于所述熱源的高熱區(qū)域上的第一區(qū)域和位于所述熱源的低熱區(qū)域上的第二區(qū)域，所述第一區(qū)域包含具有插入在其中的所述PCM的多個(gè)鰭片，所述第二區(qū)域沒有所述PCM，其中所述熱源的所述高熱區(qū)域在比所述熱源的所述低熱區(qū)域大的速率下產(chǎn)生熱能。
48.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中所述PCM通過在其熔點(diǎn)下將相從固體改變成液體而被動(dòng)地耗散由所述熱源產(chǎn)生的熱能。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，其中所述PCM的所述熔點(diǎn)小于所述熱源的最大允許操作溫度tM。
50.—種設(shè)備,其包括: 集成電路裸片；以及 模制復(fù)合物，其具有混合在其中的模制復(fù)合物相變材料，所述模制復(fù)合物封圍所述集成電路裸片。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括: 熱耦合到所述集成電路裸片的散熱器；以及 熱耦合到所述散熱器的相變材料，其中所述模制復(fù)合物至少部分地封圍所述散熱器，并且完全封圍所述相變材料。
52.根據(jù)權(quán)利要求50所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備并入到下面中的至少一個(gè)中:音樂播放器、視頻播放器、娛樂單元、導(dǎo)航裝置、通信裝置、移動(dòng)電話、智能電話、個(gè)人數(shù)字助理、固定位置終端、平板計(jì)算機(jī)和/或膝上型計(jì)算機(jī)。
53.—種制造具有被動(dòng)熱管理的設(shè)備的方法，所述方法包括: 使模制復(fù)合物與模制復(fù)合物相變材料混合以產(chǎn)生增強(qiáng)的模制復(fù)合物；以及 用所述增強(qiáng)的模制復(fù)合物封圍集成電路裸片。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其進(jìn)一步包括: 將散熱器熱耦合到所述集成電路裸片； 將相變材料熱耦合到所述散熱器； 將所述散熱器至少部分地封圍在所述增強(qiáng)的模制復(fù)合物內(nèi)；以及 將所述相變材料完全封圍在所述增強(qiáng)的模制復(fù)合物內(nèi)。
55.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括: 將所述設(shè)備并入到下面中的至少一個(gè)中:音樂播放器、視頻播放器、娛樂單元、導(dǎo)航裝置、通信裝置、移動(dòng)電話、智能電話、個(gè)人數(shù)字助理、固定位置終端、平板計(jì)算機(jī)和/或膝上型計(jì)算機(jī)。
56.—種設(shè)備,其包括: 集成電路裸片；以及 用于封圍所述集成電路裸片的裝置，其中用于封圍所述集成電路裸片的所述裝置包括混合在其中的相變材料。
57.根據(jù)權(quán)利要求56所述的設(shè)備，其進(jìn)一步包括: 熱耦合到所述集成電路裸片的用于被動(dòng)地耗散熱能的裝置；以及熱耦合到用于被動(dòng)地耗散熱能的所述裝置的用于儲(chǔ)存潛熱的裝置，其中用于封圍的所述裝置至少部分地封圍用于被動(dòng)地耗散熱能的所述裝置，并且完全封圍用于儲(chǔ)存潛熱的所述裝置。
58.一種用于被動(dòng)地冷卻集成電路裸片的方法，所述方法包括: 將所述集成電路裸片熱耦合到熱管理設(shè)備，所述熱管理設(shè)備包含增強(qiáng)的模制復(fù)合物，所述增強(qiáng)的模制復(fù)合物包括與模制復(fù)合物相變材料混合的模制復(fù)合物； 在所述集成電路裸片處產(chǎn)生熱能；以及 通過將在所述集成電路裸片處產(chǎn)生的所述熱能吸收在所述增強(qiáng)的模制復(fù)合物內(nèi)而被動(dòng)地耗散所述熱能。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的方法，其中所述熱管理設(shè)備進(jìn)一步包含散熱器和相變材料PCM，其中所述增強(qiáng)的模制復(fù)合物封圍所述PCM，并且所述增強(qiáng)的模制復(fù)合物至少部分地封圍所述散熱器。
【文檔編號(hào)】H01L23/427GK104272453SQ201380021403
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月25日
【發(fā)明者】鮑中平, 詹姆斯·D·伯勒爾, 程亮 申請(qǐng)人:高通股份有限公司