[发明专利]制造散热片的方法和设备

说明书

本发明一般涉及到集成电路封装件的冷却，更具体地说是涉及到采用散热片的冷却。

集成电路工艺中诸如降低电路电压和根据发热而有选择地修改电路工作之类的改善，已然有助于稍许减轻通常伴随越来越高的电路密度和工作频率而不断提高的热密度。尽管如此，集成电路的发热仍然是很成问题的。本技术领域有很多改善IC冷却的方法和器件，特别是涉及到采用散热片。

使用散热片来作IC冷却有许多困难。困难之一是如何将一个小的相当易碎的IC固定到一个更大的相对更结实的散热片上。热处理通常被用来将IC固定于一个相对小的载体。在热处理炉中要容纳一个固定于IC或载体的相当大的散热片，这可能延长工艺时间并引起困难的温度控制问题。

因此，现有技术包括改善散热片和IC之间或散热片和IC与载体组合件之间的机械固定或接触的热导率，其中的固定或接触可无需热处理。例如，授予M.D.Rostoker等人的美国专利5,311,1300描述了一种散热片，它在IC管心上方紧邻处有一个平坦表面，其间带有硅胶。管心安装在其下方的衬底上。这种管心/散热片固定的一个问题是邻近于散热片的管心的平面将不可避免地相对于散热片的平坦表面稍有倾斜，导致热导率下降。

授予L.R.Fox的美国专利5,184,211描述了一种安装于衬底的散热片，用衬底来支持管心。管心上方的散热片用机械固定方法被向下拉向衬底以达到与管心的紧密接触。在管心与衬底下方之间排列一个柔性垫层。用垫层作为弹簧似地将管心压向散热片，这样就较适应尺寸的变化。但由于管心还受到将IC连接于衬底的导电引线的限制，故弹簧状的作用必须很小。

由这些例子可见，有必要找出一种IC管心冷却的改进了的方法和设备。

本发明的一个目的是用散热片来改善IC管心的热耗散，这种散热片与用来将热从管心传送到散热片的一种元件之间具有机械固定。

根据本发明，用一种耗散热的装置达到了前述的和其他的目的，这种装置包括一个含有电子线路(“芯片”)的管心和一个邻接于芯片且有助于热传导的热传输元件(“HTE”)。此HTE有一面对着芯片。散热片有一个有助于匹配HTE面的表面。散热片面和HTE面被彼此紧密固定。

在本发明的另一种情况下，散热片面和HTE面整个地覆盖着芯片。

在又一种情况下，HTE面和散热片面基本上是平坦的，以致减小了其间的间隙从而改善了其间的热传输。

此装置还包括HTE面与散热片面之间的一薄层第一柔软导热材料以及管心与HTE之间的一薄层第二柔软导热材料。

在一个实施例中，衬底支持着管心并被固定于HTE，使管心紧贴于HTE。衬底的热膨胀系数与HTE的大致相同。

在装置的最佳实施例中，芯片的电路被连接于布线衬底的导体。第一柔软导热材料被加于热传输元件(“HTE”)。芯片被紧靠于第一柔软导热材料。对芯片、第一柔软导热材料、布线衬底和HTE进行加热。加热之后，散热片被紧贴于HTE固定。

在本方法的另一种情况下，在HTE上形成一个面，并在散热片上形成一个基本上与HTE上的面匹配的面。在向HTE加第一柔软导热材料时，是对着HTE面施加。在紧贴芯片时，是紧贴于对着HTE面的第一柔软导热材料。

在本方法的又一种情况下，第二柔软导热材料也可在加热之后加于HTE与散热片之间。第一和第二柔软导热材料二者都可倾向于用作粘合剂。或者，第一和第二柔软导热材料中的一个可倾向于用作粘合剂。或者二者都不倾向于用作粘合剂。

由于HTE与散热片的结构，使HTE可与散热片以密配方式紧密地固定，而且由于管心和HTE的尺寸较小，使HTE也可与管心一起被热处理，这是一个优点。这样就得到了从管心到HTE以及从HTE到散热片的良好的热传输。

本发明的另一优点是热可以沿芯片到HTE和散热片的直线并由此向外耗散。

在下列描述中提出了其它的目的、优点和新颖特点，对本技术领域熟练人员或本发明的实践者是显而易见的。其它的实施例都在本发明的构思与范围之中。借助于所附权利要求中指出的各种组合，可获得这些目的和实施例。本发明只受权利要求中条款的限制。

图1示出了本发明引线键合封装件的最佳实施例。

图2示出了本发明倒装片封装件的最佳实施例。

为了清楚地指出本发明的新颖特点，诸如引线键合和倒装片之类的芯片封装、诸如可能包括粘合剂使用及热处理之类的芯片至载体的固定、以及为达到金属部件上平坦面紧密配合而进行的机加工等对本技术领域熟练人员显而易见的常规特点在下列描述中从略或只简要地加以叙述。