專利名稱：具有從半導(dǎo)體芯片導(dǎo)熱的熱管的電子裝置的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種具有用于冷卻半導(dǎo)體芯片的熱管的電子裝置。
相關(guān)技術(shù)集成電路被在半導(dǎo)體襯底上制造，隨后被分成單個半導(dǎo)體芯片。這種半導(dǎo)體芯片然后被安裝在一個封裝基板上，然后再被安裝在計算機的母板上。
當(dāng)電流流過半導(dǎo)體芯片時，半導(dǎo)體芯片則發(fā)熱。熱管的蒸發(fā)器端部可以靠在半導(dǎo)體芯片上，熱管的冷凝器端部遠(yuǎn)離半導(dǎo)體芯片。熱量可以從半導(dǎo)體芯片傳導(dǎo)到蒸發(fā)器端部，使得在蒸發(fā)器端部中的流體被蒸發(fā)。然后被蒸發(fā)的流體可以流入冷凝器端部，在那里蒸發(fā)的流體再次凝結(jié)。然后冷凝的流體可以通過虹吸芯層回到蒸發(fā)器端部，并再次被蒸發(fā)。
現(xiàn)有技術(shù)的許多電子裝置不能提供有效的熱傳遞，尤其是從熱管的冷凝器端部。也沒有為現(xiàn)有技術(shù)的電子裝置提供合適的熱管結(jié)構(gòu)整體性?，F(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)還易于產(chǎn)生從熱管發(fā)出的電磁輻射。


本發(fā)明參照附圖通過舉例進行說明，其中圖1是按照本發(fā)明的實施例的電子裝置的透視圖；圖2是電子裝置的一部分的分解透視圖；圖3是用于形成電子裝置的散熱片的片材的端部示意圖，所述的片被焊接在電子裝置的熱管上；圖4是在部分裝配之后類似于圖3的示意圖；圖5沿在圖1的5-5取的截面圖；以及圖6是沿圖5的截面圖6-6取的截面圖。
本發(fā)明的詳細(xì)說明附圖中的圖1示出按照本發(fā)明的實施例的電子裝置10，其包括母板12，插座14，封裝基板16，半導(dǎo)體芯片20，金屬熱管22，熱管到半導(dǎo)體芯片的夾持裝置24，5個熱管到母板的連附裝置26，風(fēng)扇裝置28，以及散熱片30。
插座14被安裝在母板12上。半導(dǎo)體芯片20被安裝在封裝基板16上。封裝基板16被安裝在插座14上，借以把封裝基板16和半導(dǎo)體芯片20安裝在母板12上。
熱管22是一種扁平的熱管，具有寬度(W)和高度(H)，其中寬度W對高度H的比大約是20。熱管22從其蒸發(fā)器端部34朝向其冷凝器端部36延伸。熱管22呈L形，具有在蒸發(fā)器端部34和冷凝器端部36之間的肘彎部38。蒸發(fā)器端部34靠在半導(dǎo)體芯片20上，并利用裝置24被夾在半導(dǎo)體芯片20上。肘彎部38和冷凝器端部36遠(yuǎn)離半導(dǎo)體芯片20，并利用裝置26固定到母板12上。
如圖2所示，每個裝置26包括相應(yīng)的金屬熱管支撐和接地元件42，相應(yīng)的上金屬熱管緊固螺絲44，以及相應(yīng)的下金屬熱管緊固螺絲46。元件42具有上接地端部44，下接地端部46，以及導(dǎo)電部分48，通過所述導(dǎo)電部分電流可以在接地端44和46之間流通。通過元件42從接地端44到接地端46形成有有螺紋的孔50。每個緊固螺絲44或46包括各自的頭部54和與頭部54連接的各自的體部56。在體部56上形成有螺紋58。
母板12包括夾在兩層62之間的接地平面60。在母板12上形成有多個熱管接地焊盤64。每個熱管接地焊盤64和每個裝置26對齊。每個熱管接地焊盤64和接地平面60相連。
熱管22由由下半部70和上半部72構(gòu)成。上半部72和下半部70在邊沿74上被相互焊接在一起。上半部72和下半部70共同限定一個熱管腔體76。
下半部70具有座部74，其朝向上半部72凹陷，上半部72具有座部76，其朝向下半部70凹陷。座部76和74相互接觸并互為依靠。座部74具有構(gòu)成接地接觸部分和座80的下表面，座部76具有構(gòu)成座82的上表面。通過座部74和76形成一對緊固件開口84。用類似方式，沿著熱管22的長度形成多個座80和82，各對座和各自的一個裝置26對齊。
散熱片30由金屬片90構(gòu)成。金屬片90具有多個相鄰的帶92。帶92以折扇的方式相互折疊。在相鄰的帶92之間限定各個間隙94。每對帶92形成相應(yīng)的散熱片30。
如圖3所示，片90位于冷凝器端部46的下半部70的下表面上。然后利用多個焊點96把片焊在下半部70上。
圖4所示是圖2中的元件被部分裝配之后的情況。元件42的接地端46位于熱管接地焊盤64的頂上。下半部70的座80位于元件42的接地端44的頂上。上部熱管緊固件44的體部56通過緊固件孔84插入，其上的螺紋和有螺紋的孔50的上部的螺紋接合。頭部54安置在座82上。當(dāng)緊固螺絲44被旋入有螺紋的孔50中時，因為座部74和76已經(jīng)相互接觸，所以能夠阻止上半部72和下半部70彼此相對塌陷。借以阻止當(dāng)緊固螺絲44被旋入有螺紋的孔中時，破壞熱管22。
下緊固螺絲46的體部56被插入母板12中的孔100中，其上的螺紋58和有螺紋的孔50的下部的螺紋接合。頭部46安置在母板12的下表面上。利用元件42和緊固螺絲44、46把熱管22固定在母板12上。電流沿著從熱管22通過元件42和熱管接地焊盤64的路徑在熱管22和接地平面60之間流通。
再次參看圖1，一個裝置26通過散熱片30設(shè)置。兩個以上的裝置26位于冷凝器端部的散熱片30的相對側(cè)上。一個裝置26位于肘彎部38。另一個裝置26位于肘彎部38和半導(dǎo)體芯片20之間。熱管22的整個長度由5個裝置26被懸在母板12的縱向上方。
風(fēng)扇裝置28包括風(fēng)扇殼體102和被可轉(zhuǎn)動地安裝在風(fēng)扇殼體102內(nèi)的風(fēng)扇104。風(fēng)扇殼體102具有入口106和出口108。風(fēng)扇104的轉(zhuǎn)動使空氣吸入入口106，從出口108排出。風(fēng)扇殼體102被安裝在母板12的這樣一個位置，使得從出口108排出的空氣通過散熱片30。
下面參照圖1和圖5進一步說明裝置24。裝置24包括4個夾持支撐元件112，平板夾114，4個上部夾持緊固螺絲116，和4個下部夾持緊固螺絲118(在圖5中示出了一個下部夾持緊固螺絲118)。
每個夾持支撐元件112具有底部122，和彼此相對的支撐部分124。通過夾持支撐元件112的縱向形成有有螺紋的孔126。支撐部分的頂面形成上接地端128。底部122的底面形成下接地端130。
在母板12的上表面上形成4個夾持接地焊盤132。每個接地焊盤132和接地平面60相連。夾持接地焊盤132位于插座14的拐角附近。每個夾持支撐元件112被這樣設(shè)置，使其各自的下接地端130位于相應(yīng)夾持接地焊盤132上。
下電磁輻射屏蔽134緊靠母板112的下表面，各個下夾持緊固螺絲112通過屏蔽134的孔被插入，并被固定在有螺紋的孔126的下部上。各個下夾持螺絲118被固定到各個夾持支撐元件112上的方式和圖2中的下緊固螺絲46被固定到元件42上的方式類似。
平板夾114具有一個中央?yún)^(qū)域，其上具有一個形成熱管接觸部分140的凹坑。通過平板夾114形成4個夾持接地接觸孔141，其中的每一個位于平板夾104的各個拐角處。
平板夾104被這樣設(shè)置，使得熱管接觸部分140靠在半導(dǎo)體芯片20的正上方的熱管22的上表面上。各個夾持接地接觸孔142和各個夾持支撐元件112中的相應(yīng)有螺紋的孔126對準(zhǔn)。各個上夾持緊固螺絲116然后被插入各個夾持接地接觸孔142中。上夾持緊固螺絲116位于平板夾114的上方，上夾持緊固螺絲116的體部利用螺紋和有螺紋的孔126的上部接合。利用上緊固螺絲116將平板夾114固定到夾持支撐元件112上。
平板夾114，上緊固螺絲116和夾持支撐元件112都由金屬構(gòu)成，因而是導(dǎo)電的。電流可以通過從平板夾114經(jīng)上夾持緊固螺絲116，夾持支撐元件112和夾持接地焊盤132的路徑流通。
在平板夾114和接地端128之間提供有一定程度的間隙。使得當(dāng)上夾持緊固螺絲116被旋入夾持支撐元件112時，平板夾114的拐角向下偏移。平板夾114的偏移受到由熱管接觸部分140在熱管22的上表面上施加的夾持彈力F1的反抗。一個相等和相反的力F2由半導(dǎo)體芯片20施加到熱管22的下表面上。力F1確保在熱管接觸部分140和熱管22之間的良好的電接觸，使得電流可以在熱管22和平板夾114之間流通。
力F1和F2趨于使熱管22塌陷，因而趨于減少在半導(dǎo)體芯片20和熱管接觸部分140之間的區(qū)域的熱管22的空腔76的尺寸。一個插入物142被設(shè)置在半導(dǎo)體芯片20和熱管接觸部分140之間的位置處的熱管22的空腔76內(nèi)。插入物142具有靠著熱管22的上半部72的上表面和靠著熱管22的下半部70的下表面。插入物142阻止上半部172朝向下半部174運動，從而保持空腔76的尺寸。
如圖6所示，插入物142包括4個細(xì)長的元件144。細(xì)長的元件144具有在公共位置146相連的端部，并從公共位置146延伸形成十字。熱管22沿著延長的方向148延伸，插入物142基本上位于沿著延長的方向148延伸的熱管22的相對的邊沿150之間中心的位置。流體可以完全在插入物142周圍流動。插入物142由導(dǎo)熱的金屬制成。半導(dǎo)體芯片20的相當(dāng)大的面積未被插入物142覆蓋。
在使用中，當(dāng)電流通過半導(dǎo)體芯片20時，其產(chǎn)生熱量。所述熱量被傳遞到熱管22的蒸發(fā)器端部34。所述的熱量蒸發(fā)在蒸發(fā)器端部34處的熱管22的內(nèi)表面上的虹吸芯層(未示出)上的流體。然后蒸發(fā)的流體從蒸發(fā)器端部34流到冷凝器端部36(圖1)。熱量從冷凝器端部36傳遞到散熱片30。從風(fēng)扇裝置78吹到散熱片30的上方的空氣通過對流使熱量傳遞到環(huán)境中。
從冷凝器端部36傳走熱量使得蒸發(fā)的流體凝結(jié)在虹吸芯層上。然后，凝結(jié)的流體從冷凝器端部36流回蒸發(fā)器端部34，此后，凝結(jié)的流體再次被蒸發(fā)。
半導(dǎo)體芯片20的操作還使得從半導(dǎo)體芯片20發(fā)出電磁輻射。所述電磁輻射在熱管22內(nèi)產(chǎn)生交變電流。如果熱管22不接地，其中的交變電流可以引起從熱管22向周圍環(huán)境的電磁輻射。這種從熱管22發(fā)出的電磁輻射是不想要的，因為它們干擾附近的元件的操作，并且還有法律方面的原因。
不過，在熱管22中的交變電流被傳遞到接地平面60，接地平面60又可以和接地插座(未示出)相連。因為熱管22是接地的，所以交變電流不會使得從熱管22產(chǎn)生電磁輻射。蒸發(fā)器端部34通過平板夾114、夾持支撐元件112以及夾持接地焊盤132接地。熱管22的其它部分，包括肘彎部38和冷凝器端部36都通過相應(yīng)的裝置26接地到一個相應(yīng)的熱管接地焊盤64(圖1，2和4)。
因而可以看出，電子裝置10利用熱管22提供了對于半導(dǎo)體芯片20的冷卻。熱管22的結(jié)構(gòu)上的整體性由于插入物142以及因為座部分74和76相互接觸而得到保證。在熱管22上的交變電流在熱管的各個位置被傳導(dǎo)到地上，從而使電磁輻射最小。
雖然結(jié)合

了示例的實施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些實施例只是用于示例說明本發(fā)明，而不是用于限制本發(fā)明，并且，本發(fā)明不限于所述的特定的結(jié)構(gòu)和布置，這是因為，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以作出許多改變和改型。
權(quán)利要求
1.一種電子裝置，包括由包括接地平面的多個層構(gòu)成的母板；在所述母板上的并和所述接地平面電連接的第一熱管接地焊盤；安裝在所述母板上的半導(dǎo)體芯片；熱管，其具有和所述半導(dǎo)體芯片相鄰的蒸發(fā)器部分，遠(yuǎn)離所述半導(dǎo)體芯片的冷凝器部分，以及遠(yuǎn)離所述半導(dǎo)體芯片的第一接地接觸部分；以及第一熱管接地元件，其具有和所述第一熱管接地接觸部分電氣相連的一個接地端，和第一熱管接地焊盤電氣相連的另一個接地端，以及用于在其接地端之間傳導(dǎo)電流的導(dǎo)電部分。
2.按照權(quán)利要求1所述的電子裝置，還包括在母板上的并和接地平面電氣相連的第二熱管接地焊盤，所述熱管具有遠(yuǎn)離半導(dǎo)體芯片的第二熱管接地接觸部分；以及第二熱管接地元件，其具有和第二熱管接地接觸部分電氣相連的一個接地端，和第二熱管接地焊盤電氣相連的另一個接地端，以及用于在所述接地端之間傳導(dǎo)電流的導(dǎo)電部分。
3.按照權(quán)利要求1所述的電子裝置，還包括夾持支撐元件，其具有連附于母板的底部和遠(yuǎn)離母板的支撐部分；以及夾持部件，其具有和支撐部分相連的底部和與熱管電氣相連的熱管接觸部分，所述夾持支撐元件和所述夾持部件一道用于保持熱管和所述半導(dǎo)體芯片電氣相連。
4.按照權(quán)利要求3所述的電子裝置，其中所述夾持部件和所述接地平面電氣相連。
5.按照權(quán)利要求4所述的電子裝置，還包括在母板上的第一夾持接地焊盤，所述夾持部件通過所述夾持支撐元件和第一夾持接地焊盤電氣相連。
6.按照權(quán)利要求5所述的電子裝置，其中所述夾持部件具有第一夾持接地接觸部分，所述夾持支撐元件具有和第一夾持接地接觸部分電氣相連的一個接地端，和第一夾持接地焊盤電氣相連的另一個接地端，以及用于在其接地端之間傳導(dǎo)電流的導(dǎo)電部分。
7.按照權(quán)利要求3所述的電子裝置，還包括在蒸發(fā)器部分內(nèi)部的插入物，所述插入物位于熱管接觸部分和半導(dǎo)體芯片之間，用于阻止由于作用在熱管上的夾持力而引起的熱管的塌陷。
8.按照權(quán)利要求7所述的電子裝置，其中所述熱管具有沿其縱向延伸的相對邊沿，并且所述插入物位于所述邊沿之間的基本上中間的位置。
9.按照權(quán)利要求7所述的電子裝置，其中所述插入物包括至少3個細(xì)長的元件，所述元件具有在一個公共位置連接并離開所述公共位置延伸的端部。
10.按照權(quán)利要求9所述的電子裝置，其中所述插入物具有至少4個形成十字形的元件。
11.按照權(quán)利要求7所述的電子裝置，其中所述夾持力是由至少一個所述夾持部件和夾持支撐元件施加的彈性力。
12.按照權(quán)利要求1所述的電子裝置，其中所述熱管包括相對的半個部分，第一個半個部分具有朝向第二個半個部分即另一個半個部分凹陷的第一座，所述第一熱管接地元件是第一熱管支撐和接地元件，其具有和所述第一座相連的一端以及和母板相連的另一端。
13.按照權(quán)利要求12所述的電子裝置，其中其上形成有第一座的第一半個部分的第一座部分靠在第二半個部分的第一部分上，
14.按照權(quán)利要求12所述的電子裝置，其中所述的第二個半個部分具有朝向所述第一半個部分的第一座凹陷的第一座。
15.按照權(quán)利要求14所述的電子裝置，其中在其上形成有第一半個部分的第一座的第一半個部分的第一座部分靠著在其上形成有第二半個部分的第一座的第二半個部分的第一座部分。
16.按照權(quán)利要求12所述的電子裝置，其中通過第一座和第二半個部分形成第一緊固件孔，還包括具有頭部和體部的第一緊固件，所述體部通過第一緊固件孔被插入，并和第一熱管支撐和接地元件接合。
17.按照權(quán)利要求16所述的電子裝置，，其中在第一緊固件的體部上的螺紋與第一熱管支撐和接地元件上的螺紋通過螺紋接合。
18.按照權(quán)利要求1所述的電子裝置，還包括多個散熱片，它們和所述冷凝器部分呈熱連接。
19.按照權(quán)利要求18所述的電子裝置，其中所述散熱片位于所述熱管和母板之間。
20.按照權(quán)利要求18所述的電子裝置，其中所述散熱片由金屬片制成，其具有多個彼此折疊的帶。
21.按照權(quán)利要求18所述的電子裝置，還包括至少一個用于使散熱片和冷凝器部分連接的焊接點。
22.按照權(quán)利要求18所述的電子裝置，還包括風(fēng)扇裝置，其包括具有入口和出口的風(fēng)扇殼體，以及在所述殼體中的風(fēng)扇，用于把空氣通過入口吸入所述殼體，并通過出口排出空氣，所述殼體定位成把空氣引導(dǎo)到散熱片上方。
23.一種電子裝置，包括由包括接地平面的多層構(gòu)成的母板；安裝在所述母板上的半導(dǎo)體芯片；具有和所述半導(dǎo)體芯片相鄰的蒸發(fā)器部分以及遠(yuǎn)離所述半導(dǎo)體芯片的冷凝器部分的熱管；夾持支撐元件，其具有和所述母板相連的底部以及遠(yuǎn)離所述母板的支撐部分；以及夾持部件，其具有和支撐部分相連的底部和與熱管電氣相連的熱管接觸部分，所述夾持支撐元件和所述夾持部件一道用于保持熱管和所述半導(dǎo)體芯片電氣相連，所述夾持部件和接地平面電氣相連。
24.按照權(quán)利要求23所述的電子裝置，還包括在母板上的第一夾持接地焊盤，所述夾持部件通過夾持支撐元件和所述第一夾持接地焊盤電氣相連。
25.按照權(quán)利要求23所述的電子裝置，其中所述夾持部件具有第一夾持接地接觸部分，所述夾持支撐元件具有和第一夾持接地接觸部分電氣相連的一個接地端，和第一夾持接地焊盤電氣相連的另一個接地端，以及用于在其接地端之間傳導(dǎo)電流的導(dǎo)電部分。
26.一種電子裝置，包括母板；安裝在所述母板上的半導(dǎo)體芯片；以及具有和所述半導(dǎo)體芯片相鄰的蒸發(fā)器部分和遠(yuǎn)離所述半導(dǎo)體芯片的冷凝器部分的熱管；在所述蒸發(fā)器部分內(nèi)部的插入物；夾持支撐元件，其具有和所述母板相連的底部以及遠(yuǎn)離所述母板的支撐部分；夾持部件，其具有和支撐部分相連的底部和與熱管電氣相連的熱管接觸部分，插入物位于所述熱管接觸部分和所述半導(dǎo)體芯片之間，所述夾持支撐元件和所述夾持部件一道用于保持熱管和所述半導(dǎo)體芯片電氣相連，并且所述插入物用于阻止由于熱管接觸部分的夾持力而使熱管塌陷。
27.按照權(quán)利要求26所述的電子裝置，其中所述熱管具有沿其縱向延伸的相對邊沿，并且所述插入物位于所述邊沿之間的基本上中間的位置。
28.按照權(quán)利要求26所述的電子裝置，其中所述插入物包括至少3個細(xì)長的元件，所述元件具有在一個公共位置連接并離開所述公共位置延伸的端部。
29.按照權(quán)利要求26所述的電子裝置，其中所述插入物具有至少4個形成十字形的元件。
30.按照權(quán)利要求26所述的電子裝置，其中所述夾持力是由至少一個所述夾持部件和夾持支撐元件施加的彈性力。
31.一種電子裝置，包括母板；安裝在所述母板上的半導(dǎo)體芯片；具有和所述半導(dǎo)體芯片相鄰的蒸發(fā)器部分以及遠(yuǎn)離所述半導(dǎo)體芯片的冷凝器部分的熱管，所述熱管具有相對的半個部分，其中一個半個部分具有朝向另一個半個部分凹陷的第一座；以及第一熱管支撐元件，其具有和所述第一座相連的一端以及和母板相連的另一端。
32.按照權(quán)利要求31所述的電子裝置，其中其上形成有第一座的第一半個部分的第一座部分靠在第二半個部分的第一部分上。
33.按照權(quán)利要求31所述的電子裝置，其中所述的第二個半個部分具有朝向所述第一半個部分的第一座凹陷的第一座。
34.按照權(quán)利要求31所述的電子裝置，其中通過第一座和第二半個部分形成第一緊固件孔，還包括具有頭部和體部的第一緊固件，所述體部通過第一緊固件孔被插入，并和第一熱管支撐和接地元件接合。
35.按照權(quán)利要求31所述的電子裝置，其中在第一緊固件的體部上的螺紋與第一熱管支撐和接地元件上的螺紋通過螺紋接合。
36.一種電子裝置，包括母板；安裝在所述母板上的半導(dǎo)體芯片；具有與所述半導(dǎo)體芯片相鄰的蒸發(fā)器部分以及遠(yuǎn)離所述半導(dǎo)體芯片的冷凝器部分的熱管；與所述冷凝器部分相鄰的多個散熱片；以及用于使散熱片和冷凝器部分相連的至少一個焊接點。
37.按照權(quán)利要求36所述的電子裝置，其中所述散熱片位于所述熱管和母板之間。
38.按照權(quán)利要求36所述的電子裝置，其中所述散熱片由金屬片制成，其具有彼此折疊的多個帶。
39.按照權(quán)利要求36所述的電子裝置，還包括風(fēng)扇裝置，其包括具有入口和出口的風(fēng)扇殼體，以及在所述殼體中的風(fēng)扇，用于把空氣通過入口吸入所述殼體，并通過出口排出空氣，所述殼體被定位成使得把空氣引導(dǎo)到散熱片上方。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電子裝置，其包括母板(12)，安裝到母板相連的半導(dǎo)體芯片(20)，以及熱管(22)，其具有和所述半導(dǎo)體芯片相鄰的蒸發(fā)器部分(34)，以及遠(yuǎn)離所述半導(dǎo)體芯片(20)的冷凝器部分(36)。所述熱管(22)在多個位置和母板的接地平面(60)相連。熱管(22)的結(jié)構(gòu)整體性由于其蒸發(fā)器部分中的插入物(142)并因為彼此接觸的相對的凹陷座部分(74，76，80，82)提供。所述電子裝置(10)的另一個特征在于，其具有構(gòu)成多個散熱片(30)的片材，所述散熱片被焊接在所述熱管(22)的冷凝器部分(36)上。
文檔編號H01L23/467GK1489787SQ01822501
公開日2004年4月14日 申請日期2001年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月5日
發(fā)明者A·V·薩特, J·M·維特爾斯普恩, K·J·弗魯特施, R·S·普拉舍爾, A V 薩特, 弗魯特施, 普拉舍爾, 維特爾斯普恩 申請人:英特爾公司