[发明专利]用于冷却的异质热界面

说明书

技术领域

本发明大致涉及一种热界面，更具体而言，涉及对集成电路芯片的冷却。具体来说，本发明涉及用于芯片冷却的异质热界面。

背景技术

为防止过热导致故障，有效冷却集成电路(IC)装置是必要的。随着每个芯片的CMOS装置数量以及时钟脉冲速度增加，这种有效冷却显得尤为重要。有效冷却IC芯片很大程度上跟芯片和冷却块或者散热器之间的良好热界面有关，这是因为主要的热阻预算都消耗在芯片和散热器之间。

通常，芯片和散热器之间的热界面包括设置在芯片和散热器单元的相对表面之间的薄层导热膏。通常，该膏层大约为100微米厚，并且可以机械地顺从，以与有时出现的芯片和散热器的不规则表面共形。

这种导热膏通常被认为对于促进热传递是可靠的。然而，常规膏的导热率通常受到限制(例如，典型的膏的导热率大约为0.1W/mK)。因此，会限制芯片冷却效果。而且，大量重复循环使用会导致膏的性能不均匀，或者导致膏不能将芯片热接合到散热器，从而导致导热失控，还会限制芯片冷却效果。此外，现在的趋势是芯片越来越小、功率越来越大，从而导致产生的热量越来越高，单依靠该热膏来散热是不够的。

因此，需要一种能够建立可靠的热接触以及在芯片和散热器之间提供足够的导热率以及机械顺从性的热界面。

发明内容

本发明涉及一种用于将热源耦合到散热器的热界面。本发明的一个实施例包括格网(mesh)和设置在格网中的导热液体。该格网和导热液体当设置在热源和散热器之间时适于接触热源和散热器。在一个实施例中，该格网包括与液体相容的金属或有机材料。在一个实施例中，该液体可以包括液体金属。例如，该液体可以包括镓铟锡合金。可以选择使用衬垫，以将格网和液体密封在热源和散热器之间。在一个实施例中，热源是集成电路芯片。

在本发明的另一个方面中，提供一种利用散热器冷却热源的方法。在一个实施例中，该方法包括提供具有格网和设置在格网中的液体的热界面。将该热界面插入热源和散热器之间，以使得该格网和该液体接触热界面第一侧上的热源以及接触热界面第二侧上的散热器。

在本发明的另一个方面中，提供一种制造热界面的方法，其中该热界面用于协助从热源到散热器的热传递。在一个实施例中，该方法包括提供格网。在该格网中设置足够量的液体以便基本填充该格网。该液体包括液体金属。可选的，该液体金属随后冻结在位。

附图说明

为便于详细理解实现本发明的上述实施例的方式，参照附图中所示的实施例来更加具体的描述上述发明内容部分所述的发明。然而，注意到，附图仅仅示出本发明的典型实施例，因此不用于限制本发明的范围，因为本发明还可以实现为其它的等效实施例。

图1示出根据本发明的热界面的一个实施例的横截面图；以及

图2示出采用本发明的热界面的一个实施例的热传递系统的一个实施例的横截面图。

为了便于理解，采用相同的附图标记来表示附图中的相同部件。

具体实施方式

图1描述了热界面100的一个实施例的横截面图。热界面100设置在热源102和散热器104之间。热源102可以是任意热源，包括集成电路(IC)芯片，但不限于此。散热器104可以是任意散热器，例如空气冷却散热片、水冷散热片的冷板、热管、热辐射器、热散布器等等。可以通过任意合适的方法，例如接合、粘接、夹紧、托架、固定等等，将热界面100、热源102和散热器104组装固定在一起。在图1所示的实施例中，通过至少一个夹具108将热源102、散热器104和热界面100固定在一起。

热界面100的厚度范围通常为大约50至大约200微米的范围，通常包括设置在格网110中的导热的热传递液体112。该液体112通过表面张力保持在格网110内，通过格网110结构的相对大的表面面积来最大化该表面张力。该格网112有助于在构造期间保持、控制和施加液体112。此外，液体112粘附到格网110有利于防止或最小化液体112在震动当中从热界面100喷出(也就是，例如，当该组件滑落或者震动时，热源102和散热器104会突然相互碰撞，产生的排斥力通常不会超过格网110的液体112的表面张力的保持力)。在电应用中，这样的液体112的喷出会破坏或损坏系统的部件，还可能会伤害操作者或者站在附近的其他人。