帶有一體化連接部件的ic冷卻劑微通道組件的製作方法

2023-07-05 16:13:21

專利名稱：帶有一體化連接部件的ic冷卻劑微通道組件的製作方法
帶有一體化連接部件的ic冷卻劑微通道組件
背景技術：
隨著微處理器複雜性和運算速度的提升，工作期間微處理器內產 生的熱量上升，並且對用於微處理器的冷卻系統的要求也逐步升高。 已經提議了用於微處理器的冷卻系統，其中冷卻劑(如水)通過狹窄
的通道(稱為"微通道")循環，這些通道靠近微處理器晶片(die), 或形成於微處理器晶片之中。在微通道冷卻系統中可能遇到的 一個問 題是，將用於冷卻劑路徑的管道連接到微通道組件的蓋子時潛在的困 難。
附圖簡要說明
圖l是系統的示意性側視截面圖。
圖2是系統的另一個實施例的示意性側-現截面圖。
圖3是微通道結構的示意性水平截面圖，該微通道結構是

圖1或
圖2所示系統的一部分。
圖4是歧管板(manifold plate )的示意性側視截面圖，該歧管板
是圖1或圖2所示系統的一部分。
圖5是顯示圖1所示系統更多細節的分解視圖。
圖6是顯示圖4所示歧管板更多細節的立體視圖。
圖7是以更大的比例顯示套管的立體視圖，該套管在圖6中也有出現。
圖8是和圖6相似的視圖，顯示了帶0形環而不是套管的歧管板。 圖9是和圖6及圖8相似的一見圖，顯示了帶墊圈而不是0形環的 歧管板。
圖10是顯示歧管板另一個實施例的分解^L圖。圖11是歧管板的又一個實施例的反轉的示意性平面圖。
具體實施例方式
圖1是系統100的示意性側視截面圖，該系統100包括集成電路 (IC ) 110。該IC 110可與例如INTEL PENTIUM IV處理器相連接。 為了幫助排除由IC 110產生的熱量，可通過微通道冷板120循環一種 液體冷卻劑(未單獨顯示)。該微通道冷板120可設置在靠近IC 110 的位置，以便於排除來自系統100的熱量。微通道冷板可例如通過熱 界面材料(TIM)130導熱地連接到IC 110。(在某些情況下，TIM 130 可省略，.且微通道冷板120可直接導熱地結合到IC 110上。在某些情 況下，IC110的後側可變薄，以減少IC 110和《效通道冷板120之間的 熱阻，該冷板120可結合到IC IIO的後側)。熱量可從IC 110傳遞 到冷卻劑，冷卻劑然後可離開系統100。例如，冷卻劑可通過出口管 道140退出微通道冷板120 ，並可循環到熱交換器(未顯示)，然 後到達泵(未顯示)。熱交換器可例如包括一段長度的管道，其帶有 安裝在其上的熱傳導性鰭片(未顯示)，以及用來引導空氣通過鰭片 的風扇(未顯示)。傳遞給微通道冷板120內的冷卻劑的熱量可在熱 交換器處消散。在流過熱交換器和泵之後，冷卻劑可通過入口管道150 流回至微通道冷板120 。
微通道冷板120可由微通道結構160和罩蓋170形成，在該微 通道結構中形成了微通道(未在圖1中單獨顯示)，而罩蓋170則位 於微通道結構160上，並且封閉了微通道的頂部。系統100還包括歧 管板180，其安裝在罩蓋170上，並起到便於將管道140, 150連接到 微通道冷板120的作用。
在某些形態中，罩蓋160可被看作微通道結構的一部分，且歧管 板180可被看作微通道結構上的罩蓋。
冷卻劑可為水，或具有低於水的凝固點的液體防凍劑混合物，或 者這種混合物的水性溶液。圖2是和圖l相似的視圖，顯示了系統的另一個實施例。在此實
施例中，系統4皮標記為100a,圖1中所示的罩蓋和歧管板^f皮一體化成 為單一的部件，在圖2中#皮標記為180，且起用於微通道結構160的 蓋子的作用。
圖3是從根據某些實施例的微通道結構160的水平截面中取得的 示意圖。圖3顯示了在微通道結構160中形成的平行微通道302。(微 通道的數目可多於或少於圖3中顯示的數目，且圖形不一定成比例。 微通道無需按圖3所示的那樣構造。例如，在2005年4月7日提交 的共同未決共同轉讓專利申請No. 11/101,061中顯示了備選的微通道 構造)。
冷卻劑(未顯示)通過入口埠 304 (用虛像顯示並形成在罩蓋 或歧管板中，其在圖3中沒有顯示)以及入口等壓室306流向微通道 302 。冷卻劑通過出口等壓室308和出口埠 310 (用虛像顯示並 形成在罩蓋或歧管板中)流出微通道302 。
圖4是顯示歧管板180的某些細節的側視截面視圖。(圖4中省 略了歧管板的其它細節)。歧管板180具有較低的水平表面402,左 側豎直表面404以及右側豎直表面406。(如本發明以及所附權利要 求中所用的那樣，"豎直表面，，應理解成包括大體上離開水平表面的 任何表面；且"水平"指的是垂直於從微通道組件到IC的方向的任 4可方向)。
歧管板180具有形成在其中的入口通道408。該入口通道408在 埠 410和埠 412之間提供流體連通，埠 410位於歧管板180車交 低的水平表面402上，而埠 412位於左側豎直表面404上。入口通 道408是直角通道，因為它由垂直線路414和水平線路416形成，該 水平線路416和垂直線路414成直角連結。(更通常地，如本發明以 及所附權利要求中所用的那樣，"直角通道"指的是任何這樣的通道， 即它們支持從中穿過的流動方向至少85°的變化)。
歧管板180還具有形成在其中的出口通道418。該出口通道418在埠 420和埠 422之間提供流體連通，埠 420位於歧管板180 較低的水平表面402上，而埠 422位於右側豎直表面406上。出口 通道418是直角通道，因為它由垂直線路424和水平線路426形成， 該水平線路426和垂直線路424成直角連結。圖5是顯示系統100更多細節的分解視圖。圖5顯示了電路板502 和安裝在電路板502上的插座504。 IC 110的封裝顯示^皮安裝在插座 504中。微通道冷板120顯示位於IC 100上。所示隔開地位於微通道 冷板120上方的是歧管板180。如在圖6 (此圖是從下面看的歧管板 180的立體視圖)中看得最清楚的，歧管板180有四個突出部602， 其中每個突出部從歧管板180相應的角伸出。具體地，突出部602-1 和602-2彼此對齊且朝彼此相反的方向沿公用線從歧管板180相鄰的 角伸出。此外，突出部602-3和602-4彼此對齊且朝彼此相反的方向 沿公用線從歧管板180相鄰的角伸出。可觀察到突出部602都共有一 個方向，因為突出部的長度軸線都彼此平行或彼此重合。所有的突出 部602都位於共同的平面上。其中每個突出部602都具有各自的孔604，其形成在突出部的外 部末端。每個孔的形狀和大小都設置成用以容納緊固件，例如在圖5 中所示安裝在突出部602中的螺絲606。接著參考圖5,在每個螺絲 606上都安裝了各自的彈簧608和各自的支撐墊圈610。提供了一對套管612，用來分別將歧管板180較低水平表面402 (圖6)上的埠410， 420 (圖4，在其它圖中不可見)密封到微通 道冷板120上的埠 304， 310(圖5和圖3)上。(圖7以車交大的比 例顯示了套管612。每個套管均可由適合的橡膠，彈性體或塑料材料 製成)。系統100還包括墊板506 (圖5 )，此墊板可固定在個人計算機 機箱(未顯示)的底板上，從而允許對系統100的適當安裝。墊板506 通常形狀為平坦的中空正方形，帶有角延伸部，每個延伸部包括插孔 508，其用來容納螺絲606中相應一個螺絲的頂端。通過將螺絲606以螺紋方式連接在插孔508中，並逆著彈簧608的作用力擰緊螺絲 606，歧管板180和微通道冷板120可^皮向下壓緊在電路板502和IC 110上，從而確保微通道冷板120到IC110的良好熱耦合，以及歧管 板180底面上的埠對微通道冷板120的罩蓋(在圖中沒有單獨顯示) 中埠的正作用密封(通過套管)。圖8是類似圖6的視圖，顯示了 0形環802,其可用來替代所提 到的套管612。同樣地，圖9顯示了墊圈902 (被夾在微通道冷板120 和歧管板180之間)，其可用來替代套管或O形環。所有這些裝置由 於支持可重複使用性而可具有優勢，可重複使用性即(如果需要的話) 歧管板從微通道冷板上拆除的相對方便性。圖10是顯示歧管板另一個實施例的分解視圖，此處歧管板標記 為180a。如圖IO所示，歧管板180可由金屬底座1002和模製塑料構 件1004組成。底座1002可通常為正方形並且是平坦的，帶有四個突 出部1006 (在圖中只有3個可見)，每個突出部都從底板1002相應 的角向外徑向地伸出。在其中每個突出部1006的末端都形成用來容 納相應固定件(未顯示)的孔1008。孔1010形成在底板1002的主體 1012中。模製的塑料構件1004具有形成在其中的直角通道1014 (用虛像 顯示)。構件1004考慮了歧管板180a的低成本製造，而底板1002 可由高強度鋼或類似的材料製成，以提升歧管板180a的整體強度。模 制塑料構件1004可用合適的粘合劑(未顯示)固定到底板1002上。 圖10中顯示的歧管板180a可用來替代系統IOO(圖1 )或100a(圖2) 中的歧管板180。圖11是歧管板的又一個實施例的反轉示意性平面圖，此處歧管 板標記為180b。圖11中顯示了歧管板180b的較低水平表面1102。 以1104表示歧管板180b的左側豎直表面；以1106表示歧管板180b 的右側豎直表面(面向與表面1104相反的方向)。歧管板180b還具 有近側豎直表面1105和遠側豎直表面1107。歧管板180b具有入口直角通道1108和出口直角通道1110。入口直角通道1108在位於較低水 平表面1102上的埠 1112和位於左側豎直表面1104上的埠 1114 之間提供流體連通；出口直角通道1110在位於較低水平表面1102上 的埠 1116和位於左側豎直表面1104上的埠 1U8之間提供流體 連通。入口直角通道1108具有水平線路1120 (用虛像顯示)，其從 埠 1114開始朝埠 1112的方向延伸；出口直角通道1110具有水 平線路1122 (用虛像顯示)，其從埠 1118開始朝埠 1116的方向 延伸。(可以理解，出口直角通道1110可備選地用作冷卻劑的入口 ， 且入口直角通道1108用作冷卻劑的出口 )。如圖11所示，埠 1116與左側豎直表面1104之間的間隔大於 埠 1112與左側豎直表面1104之間的距離。在一些實施例中，埠 1116與右側豎直表面1106之間的距離可大體上和埠 1112與左側豎 直表面1104之間的距離相等。可觀察到，直角通道1110的水平線路 1122比直角通道1108的水平線路1120長，並且這兩條水平線路彼此 平行的延伸。此外，埠 1112和左側豎直表面1104之間的最短距離 小於埠 1116和左側豎直表面1104之間的最短距離，且埠 1112 和遠側豎直表面1107之間的最短距離小於埠 1116和遠側豎直表面 1107之間的最小距離。(如本發明以及所附權利要求中所用的那樣， "豎直表面"應理解成包括大體上離開水平表面的任何表面；且"水 平"指的是垂直於從微通道冷板到IC的方向的任何方向)。圖11中顯示的歧管板180b可用來替代系統100 (圖1)或100a (圖2)中的歧管板180。(假定圖1的罩蓋170中的埠被定位來 匹配歧管板180b的埠 1112, 1116的交錯的位置)。通過圖11所 示的埠的排列和直角通道，入口管道和出口管道(圖11中未顯示) 可從相同的方向連接到微通道冷板上，從而允許冷卻劑從冷板的一端 流向另一端。這可為微通道冷板的"管道安裝"做出充分的準備。本發明中所描述的幾個實施例僅出於說明目的。本發明中所描述 的多種特徵不需同時使用，且那些特徵中的任何一個或多個特徵均可一體地結合在單個實施例中。由此，本領域的技術人員從此描述中可 認識到，通過多種修改和變更，可實踐其它的實施例。
權利要求
1.一種裝置，包括微通道結構，具有形成在其中的微通道，所述微通道用以輸送冷卻劑，且位於集成電路附近，以便將熱量從所述集成電路傳輸給所述冷卻劑；以及蓋子，位於所述微通道結構上且具有形成在其中的直角通道，以便在位於所述蓋子較低水平表面上的第一埠和位於所述蓋子豎直表面上的第二埠之間提供流體連通，所述蓋子包括多個突出部，每個突出部從所述蓋子的相應角伸出，所述突出部各具有形成在其中的孔，所述孔的形狀和尺寸設置成用以容納緊固件。
2. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述直角通道為 第一直角通道，且所述豎直表面為笫一豎直表面；所述蓋子還具有形成在其中的第二直角通道，以便在位於所述蓋 子較低水平表面上的笫三埠和位於所述蓋子第二豎直表面上的第 四埠之間提供流體連通，所述第二豎直表面不同於所述笫 一豎直表面。
3. 根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於，所述蓋子包括金 屬的底座，在所述底座中形成所述突出部，並且在所述底座上固定有 ^t制的塑料件，所述才莫制的塑料件具有形成在其中的所述直角通道。
4. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述多個突出部 包括四個突出部。
5. 根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於，所述四個突出部都共有一個方向。
6. 根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於，所述突出部從所 述蓋子的相應的角徑向地向外伸出。
7. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括: 夾在所述微通道結構和所述蓋子之間的墊圈。
8. 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括 夾在所述微通道結構和所述蓋子之間的一對套管。
9. 一種系統，包括 微處理器集成電路晶片；微通道結構，傳熱地結合至到所述微處理器集成電路晶片，所述 微通道結構具有形成在其中的微通道，所述微通道用以輸送冷卻劑， 且位於集成電路附近，以便將熱量從所述集成電路傳輸給所述冷卻 劑；以及蓋子，位於所述微通道結構上且具有形成在其中的直角通道，以 便在位於所述蓋子較低水平表面上的第一埠和位於所述蓋子豎直 表面上的第二埠之間提供流體連通，所述蓋子包括多個突出部，每 個突出部從所述蓋子的相應角伸出，所述突出部各具有形成在其中的 孔，所述孔的形狀和尺寸設置成用以容納緊固件。
10. 根據權利要求9所述的系統，其特徵在於，所述直角通道為 第一直角通道，且所述豎直表面為第一豎直表面；所述蓋子還具有形成在其中的第二直角通道，以便在位於所述蓋 子較低水平表面上的第三埠和位於所述蓋子第二豎直表面上的第 四埠之間提供流體連通，所述第二豎直表面不同於所述笫 一豎直表 面。
11. 根據權利要求10所述的系統，其特徵在於，所述蓋子包括 金屬的底座，在所述底座中形成所述突出部，並且在所述底座上固定 有模製的塑料件，所述模製的塑料件具有形成在其中的所述直角通 道。
12. 根據權利要求9所述的系統，其特徵在於，所述多個突出部 包括四個突出部。
13. 根據權利要求12所述的系統，其特徵在於，所述四個突出部都共有一個方向。
14. 根據權利要求12所述的系統，其特徵在於，所述突出部從所述蓋子的相應的角徑向地向外伸出。
15. 根據權利要求9所述的系統，其特徵在於，所述系統還包括 夾在所述微通道結構和所述蓋子之間的墊圈。
16. 根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述系統還包括 夾在所述微通道結構和所述蓋子之間的一對套管。
17. —種裝置，包括微通道結構，具有形成在其中的微通道，所述微通道用以輸送冷 卻劑，且位於集成電路附近，以便將熱量從所述集成電路傳輸給所述 冷卻劑；以及蓋子，位於所述微通道結構上且具有形成在其中的第一直角通 道，以便在位於所述蓋子較低水平表面上的第一埠和第二埠之間 提供流體連通，且具有形成在其中的第二直角通道，以便在位於所述 蓋子較低水平表面上的第三埠和第四埠之間提供流體連通，所述 第一埠和第三埠相對彼此設置成使得所述第一埠和所述蓋子的第 一豎直表面之間的最短距離小於所述第三埠和所述第 一豎直 表面之間的最短距離，且所述第一埠和所述蓋子的第二豎直表面之 間的最短差距小於所述第三埠和所述蓋子的所述第二豎直表面之 間的最短距離。
18. 根據權利要求17所述的裝置，其特徵在於，所述第二埠 位於所述蓋子的所述豎直表面上，且所述第四埠位於所述蓋子的所 述第一豎直表面上。
19. 根據權利要求18所述的裝置，其特徵在於 所述第一直角通道具有水平線路；以及所述第二直角通道具有水平線路，其沿著與所述笫一直角通道的 所述水平線路平行的方向延伸。
20. —種裝置，包括微通道結構，具有形成在其中的微通道，所述微通道用以輸送冷 卻劑，且其位於集成電路附近，以便將熱量從所述集成電路傳輸給所述冷卻劑；位於微通道結構上的蓋子；以及板，安裝在所述蓋子上且具有形成在其中的直角通道，以便在位 於所述板的較低水平表面上的第一埠和位於所述板的豎直表面上 的第二埠之間提供流體連通，所述板包括多個突出部，每個突出部 從所述板的相應角伸出，所述突出部各具有形成在其中的孔，所述孔 的形狀和尺寸設置成用以容納緊固件。
21. 根據權利要求20所述的裝置，其特徵在於，所述直角通道 為第一直角通道，且所述豎直表面為第一豎直表面；所述板還具有形成在其中的笫二直角通道，以便在位於所述板的 較低水平表面上的第三埠和位於所述板的第二豎直表面上的第四 埠之間提供流體連通，所述第二豎直表面不同於所述第 一豎直表 面。
22. 根據權利要求21所述的裝置，其特徵在於，所述板包括金 屬的底座，在所述底座中形成所述突出部，並且在所述底座上固定有 ;漠制的塑料件，所述才莫制的塑料件具有形成在其中的所迷直角通道。
全文摘要
一種包括微通道結構的裝置，微通道結構具有形成在其中的微通道。微通道用來輸送冷卻劑，且其被有意靠近集成電路，以便將熱量從集成電路傳輸給冷卻劑。該裝置還包括位於微通道結構上的蓋子。蓋子具有形成在其中的直角通道，以便在位於蓋子較低水平表面上的第一埠和位於蓋子豎直表面上的第二埠之間提供流體連通。蓋子包括多個突出部。每個突出部從蓋子相應的角伸出。每個突出部具有形成在其中的孔。孔的形狀和尺寸設置成用以容納緊固件。
文檔編號H01L23/473GK101317265SQ200680035621
公開日2008年12月3日 申請日期2006年10月2日 優先權日2005年9月30日
發明者B·威爾克, E·迪斯特法諾, H·波克哈納, R·蒙加, S·馬切恩 申請人:英特爾公司