特許 7410146 構成可能な放熱フィンを有する統合型熱拡散器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-25

(45)【発行日】2024-01-09

(54)【発明の名称】構成可能な放熱フィンを有する統合型熱拡散器

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/473 20060101AFI20231226BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20231226BHJP

【ＦＩ】

H01L23/46 Z

H05K7/20 N

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021526588

(86)(22)【出願日】2019-06-28

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-02-01

(86)【国際出願番号】 US2019039783

(87)【国際公開番号】W WO2020106323

(87)【国際公開日】2020-05-28

【審査請求日】2022-05-30

(31)【優先権主張番号】16/194,560

(32)【優先日】2018-11-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】591016172

【氏名又は名称】アドバンスト・マイクロ・ディバイシズ・インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＤＶＡＮＣＥＤ ＭＩＣＲＯ ＤＥＶＩＣＥＳ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100108833

【弁理士】

【氏名又は名称】早川 裕司

(74)【代理人】

【識別番号】100111615

【弁理士】

【氏名又は名称】佐野 良太

(74)【代理人】

【識別番号】100162156

【弁理士】

【氏名又は名称】村雨 圭介

(72)【発明者】

【氏名】アンドリュー マクナマラ

(72)【発明者】

【氏名】スワガタ カルフ

【審査官】佐藤 靖史

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１３０５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１６６７５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５００５６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１１７０７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３３５５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１７１８４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２９７０６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１２９４７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０３８０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１２６０５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２３／４７３

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回路基板上の第１の発熱構成要素の熱管理を提供する統合型熱拡散器（１１５）であって、
内部空間（１３０）と、前記第１の発熱構成要素を冷却するための冷媒（１４０）を受け入れる少なくとも１つの入口ポート（１２０ａ）と、前記冷媒を排出するための少なくとも１つの出口ポート（１２９ｂ）と、を有する、シェル（１１８）と、
前記内部空間において前記シェルに接続される複数の放熱フィン（１３５ａ，１３５ｂ）であって、前記複数の放熱フィンのうち第１の数の放熱フィンは第１の数のポートを含み、前記複数の放熱フィンのうち第２の数の放熱フィンは前記第１の数とは異なる第２の数のポートを含む、複数の放熱フィンと、を備え、
前記複数の放熱フィンは、前記内部空間の１つ以上の領域内で前記冷媒の選択された流量を提供するために、複数の配置で前記シェルに選択的に接続可能である、
統合型熱拡散器。

【請求項2】

前記回路基板（１０５）を備え、
前記統合型熱拡散器は、前記第１の発熱構成要素上の前記回路基板に搭載され、
前記内部空間の１つ以上の領域における前記冷媒の選択された流量は、各放熱フィンのポートの数及び各放熱フィンの位置に基づいている、
請求項１の統合型熱拡散器。

【請求項3】

前記第１の発熱構成要素が前記冷媒と流体連通する、
請求項２の統合型熱拡散器。

【請求項4】

前記第１の発熱構成要素が前記冷媒と流体連通しない、
請求項２の統合型熱拡散器。

【請求項5】

前記複数の放熱フィンが摩擦によって前記シェルに接続される、
請求項１の統合型熱拡散器。

【請求項6】

前記複数の放熱フィンの少なくとも１つが前記第１の発熱構成要素と物理的に接触する、
請求項１の統合型熱拡散器。

【請求項7】

前記複数の放熱フィンの少なくとも１つの各々が、冷媒入口ポート（１６０ａ）及び冷媒出口ポート（１６０ｂ）を備える、
請求項１の統合型熱拡散器。

【請求項8】

前記シェルが、前記複数の放熱フィンを受け入れるための複数のスロット（１５０ａ，１５０ｂ）を備え、
前記第１の数のポートを含む前記第１の数の放熱フィンのうち第１の放熱フィンが、前記第１の放熱フィン内の第１の位置にポートを有するように構成されており、前記第１の数のポートを含む前記第１の数の放熱フィンのうち第２の放熱フィンが、前記第２の放熱フィン内の第２の位置にポートを有するように構成されている、
請求項１の統合型熱拡散器。

【請求項9】

前記複数の放熱フィンの少なくとも１つが、加工された外部表面を有する、
請求項１の統合型熱拡散器。

【請求項10】

前記回路基板上に第２の発熱構成要素（２１７）を備え、
前記複数の放熱フィンは、前記第１の発熱構成要素を通過する前記冷媒の入口流量の第１の割合と、前記第２の発熱構成要素を通過する前記冷媒の前記入口流量の第２の割合と、を提供するように配置されている、
請求項１の統合型熱拡散器。

【請求項11】

半導体チップデバイス（１００）であって、
回路基板（１０５）と、
前記回路基板上に搭載される第１の発熱構成要素（１１７）と、
前記第１の発熱構成要素の熱管理を提供するために前記回路基板上に搭載される統合型熱拡散器（１１５）と、を備え、
前記統合型熱拡散器は、
内部空間（１３０）と、前記第１の発熱構成要素を冷却するための冷媒（１４０）を受け入れる少なくとも１つの入口ポート（１２０ａ）と、前記冷媒を排出するための少なくとも１つの出口ポート（１２０ｂ）と、を有する、シェル（１１８）と、
前記内部空間内で前記シェルに接続される複数の放熱フィン（１３５ｅ，１３５ｆ）と、を備え、
前記複数の放熱フィンは、前記内部空間の１つ以上の領域内で前記冷媒の選択された流量を提供するために、複数の配置で前記シェルに選択的に接続可能であり、
前記複数の放熱フィンのうち第１の数の放熱フィンは第１の数のポートを含み、前記複数の放熱フィンのうち第２の数の放熱フィンは前記第１の数とは異なる第２の数のポートを含む、
半導体チップデバイス。

【請求項12】

前記第１の発熱構成要素が前記冷媒と流体連通する、
請求項１１の半導体チップデバイス。

【請求項13】

前記第１の発熱構成要素が前記冷媒と流体連通しない、
請求項１１の半導体チップデバイス。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

マイクロプロセッサ及びグラフィックスプロセッサ等の従来のパッケージ化された集積回路の多くは、回路基板上に半導体チップを搭載し、その後、チップ上及び回路基板上に蓋を搭載して、熱拡散器として機能させることを含む。ヒートシンク等の別の冷却デバイスは、パッケージ蓋に搭載され、一般的に、ポリマー熱伝導材料によって熱経路が設けられる。冷却ファンを使用して、蓋と、蓋に搭載されたヒートシンクとを通じて空気を移動させ、熱を放散する。いくつかのシステムでは、液体冷却装置が使用され、液体冷却装置は、一般的に、パッケージ蓋に搭載された熱交換器として機能する冷却板を含み、液体冷却装置には、ポンプと、別の熱交換器及び別の冷却ファンに取り付けられた冷却ファンを介して、流動冷媒（flowing coolant）が供給される。半導体チップと冷却板との間の熱経路は、一般的に、プレートとチップを覆うものとの間に配置されたポリマー熱伝導材料によって熱的に抑制される。

【0002】

本発明の上記及び他の利点は、以下の詳細な説明を読み、図面を参照することによって明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0003】

【図1】回路基板及び統合型熱拡散器（ＩＨＳ）を含む例示的な半導体チップデバイスの図である。

【図2】図１の断面２－２における断面図である。

【図3】図１及び図２に示す例示的なＩＨＳの分解図である。

【図4】図１の断面４－４における断面図である。

【図5】図２と同様の断面図であるが、より詳細な流体流動パターンを示す図である。

【図6】例示的な流体供給／戻りカップリングの拡大断面図である。

【図7】図２と同様の断面図であるが、複数の発熱構成要素と非対称な放熱フィン配列とを有する代替の例示的な半導体チップデバイスを示す図である。

【図8】代替の例示的なＩＨＳの分解図である。

【図9】図２と同様の断面図であるが、代替の例示的なＩＨＳを示す図である。

【図10】図３の断面１０－１０における断面図である。

【図11】代替の例示的な構成可能な放熱フィンの図である。

【図12】構成可能な放熱フィンの別の代替の例示的な配列の図である。

【図13】１つの例示的な放熱フィンの係合構成の拡大図である。

【図14】図１３と同様の断面図であるが、別の代替の例示的な放熱フィンの係合構成を示す図である。

【図15】図１４と同様の断面図であるが、別の代替の例示的な放熱フィンの係合構成を示す図である。

【図16】代替の例示的な構成可能なフィンを有する代替の例示的なＩＨＳを示す分解図である。

【図17】図４と同様の断面図であるが、代替の例示的なＩＨＳ及び半導体チップデバイスを示す図である。

【図18】例示的なコンピューティングデバイスのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0004】

コンピューティングシステムの半導体チップ用の従来の液体冷却システムにはいくつかのタイプが存在している。１つの従来の変形は、内部フィンを含み、冷却される半導体チップに設置されるように設計された銅冷却板から構成されている。冷媒（coolant）は、一般的に、外部ポンプ又は外部供給源から冷却板の内外に送り込まれる。冷却板と半導体チップとの間の境界面は、一般的に、好ましい柔軟な接触特性を提供するが、５Ｗ／ｍ－Ｋ未満の比較的低い熱伝導率を示すポリマー熱伝導材料である。半導体チップパッケージ基板等の回路基板は、共通の物理的フットプリントを使用するが、異なるタイプ及び数の半導体チップに取り付け可能な場合がある。回路基板に搭載されるこれらの複数の発熱構成要素は、異なるレベルの熱流束を生成することができる。したがって、あるサイズは、これらの複数の構成のための液体冷却ソリューションに対する全てのアプローチに適合するが、共通のフットプリント回路基板は、適切な熱ソリューションよりも劣る可能性がある。同様に、異なる好ましい熱リューションのために半導体チップパッケージ基板の蓋に関する完全な設計変更を必要とすることは、費用のかかる作業となり得る。開示される構成は、構成可能な放熱フィンを有する統合型熱拡散器を提供し、これにより、共通のシェル設計が、様々な異なるチップ及び回路基板の組み合わせと熱流束値とに関する熱管理を提供することができる。

【0005】

本発明の一態様によれば、回路基板上の第１の発熱構成要素の熱管理を提供する統合型熱拡散器（integrated heat spreader）を提供する。統合型熱拡散器は、シェルを含み、シェルは、内部空間と、第１の発熱構成要素を冷却するための冷媒（coolant）を受け入れる少なくとも１つの入口ポートと、冷媒を排出するための少なくとも１つの出口ポートと、を有する。複数の放熱フィン（heat fins）は、内部空間においてシェルに接続されている。放熱フィンは、内部空間の１つ以上の領域内で冷媒の選択された流量を提供するために、複数の配置でシェルに選択的に接続可能である。

【0006】

統合型熱拡散器は、回路基板を備え、統合型熱拡散器は、第１の発熱構成要素上の回路基板に搭載される。

【0007】

統合型熱拡散器は、第１の発熱構成要素が冷媒と流体連通する。

【0008】

統合型熱拡散器は、第１の発熱構成要素が冷媒と流体連通しない。

【0009】

統合型熱拡散器は、放熱フィンが摩擦によってシェルに接続される。

【0010】

統合型熱拡散器は、少なくとも１つの放熱フィンが第１の発熱構成要素と物理的に接触する。

【0011】

統合型熱拡散器は、少なくともいくつかのフィンの各々が、冷媒入口ポート及び冷媒出口ポートを備える。

【0012】

統合型熱拡散器は、シェルが、放熱フィンを受け入れるための複数のスロットを備える。

【0013】

統合型熱拡散器は、少なくともいくつかの放熱フィンが、加工された外部表面（textured exterior surface）を有する。

【0014】

統合型熱拡散器は、回路基板上に第２の発熱構成要素を備え、放熱フィンは、第１の発熱構成要素を通過する冷媒の入口流量の第１の割合と、第２の発熱構成要素を通過する冷媒の入口流量の第２の割合と、を提供するように配置されている。

【0015】

本発明の別の態様によれば、半導体チップデバイスは、回路基板と、回路基板上に搭載される第１の発熱構成要素と、第１の発熱構成要素の熱管理を提供するために回路基板上に搭載された統合型熱拡散器と、を含み、統合型熱拡散器は、シェルと、複数の放熱フィンと、を含み、シェルは、内部空間と、第１の発熱構成要素を冷却するための冷媒を受け入れる少なくとも１つの入口ポートと、冷媒を排出するための少なくとも１つの出口ポートと、を有し、複数の放熱フィンは、内部空間内でシェルに接続される。放熱フィンは、内部空間の１つ以上の領域内で冷媒の選択された流量を提供するために、複数の配置でシェルに選択的に接続可能である。

【0016】

半導体チップデバイスは、第１の発熱構成要素が冷媒と流体連通する。

【0017】

半導体チップデバイスは、第１の発熱構成要素が冷媒と流体連通しない。

【0018】

半導体チップデバイスは、放熱フィンが摩擦によってシェルに接続される。

【0019】

半導体チップデバイスは、少なくとも１つの放熱フィンが第１の発熱構成要素と物理的に接触する。

【0020】

半導体チップデバイスは、少なくともいくつかのフィンの各々が、冷媒入口ポート及び冷媒出口ポートを備える。

【0021】

半導体チップデバイスは、回路基板上に第２の発熱構成要素を備え、放熱フィンは、第１の発熱構成要素を通過する冷媒の入口流量の第１の割合と、第２の発熱構成要素を通過する冷媒の入口流量の第２の割合と、を提供するように配置されている。

【0022】

本発明の別の態様によれば、回路基板上の第１の発熱構成要素の熱管理を提供するように動作可能な統合型熱拡散器を製造する方法が提供される。方法は、シェルを製造することを含み、シェルは、内部空間と、第１の発熱構成要素を冷却するための冷媒を受け入れる少なくとも１つの入口ポートと、冷媒を排出するための少なくとも１つの出口ポートと、を有する。複数の放熱フィンは、内部空間内でシェルに接続される。放熱フィンは、内部空間の１つ以上の領域内で冷媒の選択された流量を提供するために、複数の配置でシェルに選択的に接続可能である。

【0023】

方法は、統合型熱拡散器を第１の発熱構成要素上の回路基板に搭載することを含む。

【0024】

方法において、第１の発熱構成要素が冷媒と流体連通する。

【0025】

方法において、第１の発熱構成要素が冷媒と流体連通しない。

【0026】

方法において、少なくとも１つの放熱フィンが第１の発熱構成要素と物理的に接触する。

【0027】

方法は、摩擦によって放熱フィンをシェルに接続することを含む。

【0028】

方法において、回路基板は第２の発熱構成要素を備え、方法は、第１の発熱構成要素を通過する冷媒の入口流量の第１の割合と、第２の発熱構成要素を通過する冷媒の入口流量の第２の割合と、を提供するように放熱フィンを配置することを含む。

【0029】

下記に説明される図面では、同一の要素が２つ以上の図に現れる場合、符号が全体的に繰り返される。ここで、図面（具体的には、図１及び図２）を参照すると、図１及び図２の各々には、半導体チップデバイス１００の例示的な構成の図及び断面図が示されており、半導体チップデバイス１００は、回路基板１０５と、冷却液を移送するための容器として機能する、回路基板１０５上に搭載された統合型熱拡散器（ＩＨＳ）１１５と、回路基板１０５上に搭載される半導体チップ１１７（ＩＨＳ１１５によって覆い隠され、破線で示されている）と、を含む。図２に示す図１の断面２－２はＩＨＳ１１５を通って得られるが、下層の半導体チップ１１７は、断面及び回路基板１０５に示されていないことに留意されたい。図１及び図２に示すように、ＩＨＳ１１５はシェル１１８を含み、シェル１１８は、流体入口／出口ポート１２０ａ（ＩＨＳ１１５によって覆い隠され、破線で示されている）と、別の流体入口／出口ポート１２０ｂと、を有する。入口／出口ポート１２０ａ及び入口／出口ポート１２０ｂの各々は、流体供給ライン及び流体戻りラインを受け入れるように設計されている。これらのライン及び取り付け具（fittings）は図１及び図２に示されていないが、一例を次の図に示し、以下に詳細に説明する。ポート１２０ａ，１２０ｂは、２つよりも多い数であってもよいことを理解されたい。

【0030】

この例示的な構成では、ＩＨＳ１１５はバスタブ設計とすることができる。しかしながら、当業者は、トップハットや他の形状等の他の構成も同様に使用可能であることを認識するであろう。図２に示すように、ＩＨＳ１１５のシェル１１８は、複数の構成可能な放熱フィン１３５ａ，１３５ｂ，１３５ｃ，１３５ｄ，１３５ｅ，１３５ｆ，１３５ｇ，１３５ｈが装着される内部空間１３０を画定する。放熱フィン１３５ａ，１３５ｂ，１３５ｃ，１３５ｄ，１３５ｅ，１３５ｆ，１３５ｇ，１３５ｈは、図２に示す８つ以外の数にすることができ、異なるサイズで製造することができ、シェル１１８の内部空間１３０の様々な位置で接続することができ、ポート１２０ａを介して導入されポート１２０ｂを介して排出される（又は、その逆の）冷媒１４０を介して、対流する熱伝達のカスタム可能な量を提供するように構成可能である。以下に詳細に説明するように、フィン１３５ａ，１３５ｂ，１３５ｃ，１３５ｄ，１３５ｅ，１３５ｆ，１３５ｇ，１３５ｈの数及び位置を変えることによって、対流する熱伝達のための利用可能な表面積を、発熱構成要素（この場合、半導体チップ１１７）を通過する冷媒１４０の流動パターンと同様にカスタマイズすることができる。この例示的な構成の放熱フィン１３５ａ，１３５ｂ，１３５ｃ，１３５ｄ，１３５ｅ，１３５ｆ，１３５ｇ，１３５ｈは、放熱フィン１３５ａ，１３５ｂ，１３５ｃ，１３５ｄ，１３５ｅ，１３５ｆ，１３５ｇ，１３５ｈをＩＨＳ１１５のシェル１１８の対応するスロットに挿入することによって、それぞれの端部に固定される。これらの構造的特性は、図３を参照することによって、より良く理解され得る。図３は、図１及び図２に示す向きから反転したＩＨＳ１１５と、ＩＨＳ１１５から分解されたフィン１３５ａ，１３５ｂ，１３５ｃ，１３５ｄ，１３５ｅ，１３５ｆ，１３５ｇ，１３５ｈと、を示す、分解図である。フィン１３５ｄは、ＩＨＳ１１５のシェル１１８の対応する一対の端部スロット１４５ａ，１４５ｂの上部に垂直に配置されるように示されていることに留意されたい。フィン１３５ｃは、同様に、シェル１１８の各端部スロット１５０ａ，１５０ｂに挿入可能であり、他のフィン１３５ａ，１３５ｂ，１３５ｅ，１３５ｆ，１３５ｇ，１３５ｈも、それらの対応するスロット（図３に示さているが、符号が付されていない）に挿入可能である。フィン１３５ａ，１３５ｂ，１３５ｃ，１３５ｄ，１３５ｅ，１３５ｆ，１３５ｇ，１３５ｈは、摩擦、接着剤、はんだ、ろう付け、ネジ等の締め具によって、スロット１５０ａ，１５０ｂ等に保持することができる。

【0031】

図２に良好に見られるように、フィン１３５ｄ及びフィン１３５ｅは、冷媒１４０が流れる中央チャネル１５５ａを画定する。中央チャネル１５５ａの一方の側には、フィン１３５ｃとフィン１３５ｄとの間にチャネル１５５ｄがあり、フィン１３５ｂとフィン１３５ｃとの間にチャネル１５５ｂがあり、フィン１３５ａとフィン１３５ｂとの間にチャネル１５５ｂがあり、フィン１３５ａと、ＩＨＳ１１５のシェル１１８の壁１５６との間に最も左側のチャネル１５５ｈがある。中央チャネル１５５ａの反対側には、フィン１３５ｅとフィン１３５ｆとの間にチャネル１５５ｅがあり、フィン１３５ｆとフィン１３５ｇとの間にチャネル１５５ｆがあり、フィン１３５ｇとフィン１３５ｈとの間にチャネル１５５ｇがあり、フィン１３５ｈとシェル１１８の壁１５７との間に最も右側のチャネル１５５ｉがある。中央チャネル１５５ａとチャネル１５５ｄとの間の流体連通は、フィン１３５ｄの２つ以上のポート１６０ａ，１６０ｂによって提供される。同様に、チャネル１５５ｄとチャネル１５５ｃとの間の流体連通は、フィン１３５ｃの２つ以上のポート１６３ａ，１５３ｂによって提供される。チャネル１５５ｃとチャネル１５５ｂとの間の流体連通は、フィン１３５ｂの２つ以上のポート１６５ａ，１６５ｂによって提供される。最終的に、最も左側のフィン１３５ａ及び最も右側のフィン１３５ｈは、１つ以上のポート（この例示的な構成では、それぞれ単一のポート１６７ａ，１６７ｂ）を含むことができ、これらのポートは、冷媒１４０を最も左側のチャネル１５５ｈ及び最も右側のチャネル１５５ｉに移動することを可能にする。ここでは、単一のポート１６７ａ，１６７ｂは、チャネル１５５ｈ，１５５ｉに存在する冷媒１４０が、通常、あまり流れないように設けられており、したがって、自然対流が主要な熱伝達メカニズムとなる。しかしながら、流入及び流出を可能にし、ひいては強制対流を可能にするように、複数のポートを設けることもできる。同様に、中央チャネル１５５ａの他方の側のフィン１３５ｅ，１３５ｆ，１３５ｇの各々には、さらに２つのポート１６９ａ，１６９ｂ、１７１ａ，１７１ｂ、１７３ａ，１７３ｂを設けることができ、それらのポートによって、中央チャネル１５５ａとチャネル１５５ｅ，１５５ｆ，１５５ｇ，１５５ｈとの間で流体連通を提供することができる。以下に詳細に説明するように、ポート１６０ａ，１６０ｂ，１６９ａ，１６９ｂ等の何れも、様々な異なる断面を有することができる。例えば、長方形、正方形、円等を含む。フィン１３５ａ，１３５ｂ，１３５ｃ，１３５ｄ，１３５ｅ，１３５ｆ，１３５ｇ，１３５ｈの外部表面は、滑らかにすることができ、又は、熱伝達能力を高めるために、様々な方法で加工して（textured）、熱伝達のための表面積を高めることができる。

【0032】

ここで、断面４－４で得られる図１の断面図である図４も参照することによって、図１に示す半導体チップデバイス１０の例示的な構成のさらなる詳細を理解することができる。断面４－４の位置により、ＩＨＳ１１５のシェル１１８、回路基板１０及びシェル１１８内の内部構造の一部が、全て、断面に示されていることに留意されたい。また、断面４－４の位置により、フィン１３５ａ，１３５ｈのポート１６７ａ，１６７ｂの各々が見えることに留意されたい。しかしながら、フィン１３５ｂ，１３５ｃ，１３５ｄ，１３５ｅ，１３５ｆ、１３５ｇの他のポートは見えない。また、ＩＨＳ１１５のポート１２０ａが見えることに留意されたい。ＩＨＳ１１５は、様々な周知のエポキシ等の適切な接着剤１７４によって、回路基板１０５に固定することができる。ここで、半導体チップ１１７は、断面で示されており、複数の相互接続１７５（はんだマイクロバンプ、導電性ピラー、又は、他のタイプの相互接続構造であってもよい）によって回路基板１０５に電気的に接続され得る。半導体チップ１１７の背面を、熱伝導材料（ＴＩＭ）１７６に取り付けることができ、ＴＩＭ１７６は、銀、窒化ホウ素等の充填材や、インジウム、インジウム－ビスマス等のはんだ若しくははんだ状材料を使用して又は使用せずに、シリコーン等のポリマー等の熱伝導性材料から構成されている。フィン１３５ｃ，１３５ｄ等の少なくとも１つは、ＴＩＭ１７６と物理的に接触することができ、ＩＨＳ１１５を搭載した後にＴＩＭ１７６がリフローを受ける場合には、冶金学的にＴＩＭ１７６に結合され得ることに留意されたい。熱膨張係数の差の影響を少なくするために、半導体チップ１１７と回路基板１０５との間の空間を、アンダーフィル材料１７７で満たすことができる。半導体チップ１１７の横にあるが、ＩＨＳ１１５のシェル１１８の壁１５６と壁１５７との間にある回路基板１０５の上面１７９を、例えばエポキシ、成形ポリマー等の様々な周知のポリマーの何れかであってもよいポリマー材料１８１で満たすことができる。ポリマーフィル１８１の上面１８３は、半導体チップ１１７の上面１８５と同一平面上にあってもよいし、必要に応じて、同一平面になくてもよい。ポリマー材料１８１は、回路基板１０５上に搭載される任意の表面構成要素１８７（コンデンサ、インダクタ、抵抗器、又は、他の構成要素等）の保護層として機能することができる。ポリマーフィル１８１を使用する場合、フィン１３５ａ，１３５ｂ，１３５ｃ，１３５ｄ，１３５ｅ，１３５ｆ，１３５ｇ，１３５ｈを、高さｚを有するように製造することができ、これにより、これらのフィンを、ポリマーフィル１８１及び半導体チップ１１７の上面１８５（この場合、ＴＩＭ１７６）に設置することができる。当然ながら、ポリマーフィル１８１を使用しない場合、半導体チップ１１７の上部に配置されないフィン（フィン１３５ａ，１３５ｂ，１３５ｇ，１３５ｈ等）は、ｚよりも高い高さを有することができ、図４に示す状態よりもさらに垂直に下方に延在することができる。この例示的な構成では、冷媒１４０がチャネル１５５ａ，１５５ｂ，１５５ｃ，１５５ｄ，１５５ｅ，１５５ｆ，１５５ｇ，１５５ｈ，１５５ｉの全てに存在しているが、冷媒１４０がチャネル１５５ａ，１５５ｃ，１５５ｅ，１５５ｆのみにおいて流動することで、チップ１１７と直接流体連通をもたらす。

【0033】

回路基板１０５は、半導体パッケージ基板、回路カード、システムボード等とすることができる。回路基板１０５は、複数の相互接続部１８９によって、他の回路基板等の他のデバイスと電気的にインタフェースすることができ、相互接続部１８９は、はんだボール、はんだバンプ、導電性ピラー、ピン、又は、他のタイプの相互接続構造であってもよい。半導体チップ１１７は、実質的に何れかの熱生成デバイスであってもよい。例の非包括的なリストは、マイクロプロセッサ、グラフィックス処理ユニット、この両方の態様を組み合わせた高速処理ユニット、メモリデバイス、特定用途向け集積回路、又は、その他のものを含む。ＩＨＳ１１５及びフィン１３５ａ，１３５ｂ，１３５ｃ，１３５ｄ，１３５ｅ，１３５ｆ，１３５ｇ，１３５ｈは、銅、ニッケル被覆銅、アルミニウム等のように、熱伝達デバイスに適切な様々な材料から構成することができる。高温が予想される場所では、サファイアやダイヤモンド等のようなエキゾチックな材料を使用することができる。金属材料から構成される場合、ＩＨＳ１１５及びフィン１３５ａ，１３５ｂ，１３５ｃ，１３５ｄ，１３５ｅ，１３５ｆ，１３５ｇ，１３５ｈは、機械加工、鋳造、めっき、プレス加工、又は、他の方法で製造することができる。冷媒１４０は、水、グリコール、又は、他の冷却液とすることができる。

【0034】

ここで、図２のような断面図である図５と併せて、ＩＨＳ１１５を通過する冷媒１４０の流動をより詳細に説明する。冷媒１４０は、ポート１２０ａを通過して中央チャネル１５５ａに入り、冷媒１４０の一部は、フィン１３５ｄのポート１６０ａを通過してチャネル１５５ｄに入り、別の一部は、中央チャネル１５５ａの下に進む。ポート１６０ａを通過した冷媒１４０の一部はチャネル１５５ｄを流れ、一部は、フィン１３５ｃのポート１６３ａを通過してチャネル１５５ｃに入る。ポート１６３ａを通過した冷媒１４０の一部はチャネル１５５ｃを流れ、一部は、フィン１３５ｂのポート１６５ａを通過してチャネル１５５ｂに入る。ポート１６５ａを通過した冷媒１４０の一部はチャネル１５５ｂを流れ、一部は、フィン１３５ａのポート１６７ａを通過してチャネル１５５ｈに入る。チャネル１５５ｂを流れる冷媒１４０は、ポート１６５ｂを介してチャネル１５５ｃに戻る。チャネル１５５ｃを流れる冷媒１４０は、ポート１６３ｂを介してチャネル１５５ｄに戻る。チャネル１５５ｄを流れる冷媒は、ポート１６０ｂを介して中央チャネル１５５ａに戻る。同様に、ポート１２０ａを介して中央チャネル１５５ａに入る冷媒１４０の一部は、フィン１３５ｅのポート１６９ａを介してチャネル１５５ｅに入る。ポート１６９ａを通過した冷媒１４０の一部はチャネル１５５ｅを流れ、一部は、フィン１３５ｆのポート１７１ａを通過してチャネル１５５ｆに入る。ポート１７１ａを通過した冷媒１４０の一部はチャネル１５５ｆを流れ、一部は、フィン１３５ｇのポート１７３ａを通過してチャネル１５５ｇに入る。ポート１７３ａを通過した冷媒１４０の一部はチャネル１５５ｇを流れ、一部は、フィン１３５ｈのポート１６７ｂを通過してチャネル１５５ｉに入る。チャネル１５５ｇを流れる冷媒１４０は、ポート１７３ｂを介してチャネル１５５ｆに戻る。チャネル１５５ｆを流れる冷媒１４０は、ポート１７１ｂを介してチャネル１５５ｅに戻る。チャネル１５５ｅを流れる冷媒は、ポート１６９ｂを介して中央チャネル１５５ａに戻る。最終的に、冷媒１４０は、ポート１２０ｂを介してＩＨＳ１１５から排出される。この例示的な構成では、フィン１３５ａ，１３５ｂ，１３５ｃ，１３５ｄ，１３５ｅ，１３５ｆ，１３５ｇ，１３５ｈは、ポート１２０ａ，１２０ｂに対して対称的に配置され、したがって、チャネル１５５ｄ，１５５ｃ，１５５ｂ，１５５ｈの冷媒１４０の流動作用は、本質的に、チャネル１５５ｅ，１５５ｆ，１５５ｇ，１５５ｉの冷媒１４０の流体流動作用の鏡像のようになる。しかしながら、以下に詳細に説明するように、フィン１３５ａ，１３５ｂ，１３５ｃ，１３５ｄ，１３５ｅ，１３５ｆ，１３５ｇ又はこれらの代替物の配置は、内部空間１３０のある領域における選択的な流体排出と、内部空間１３０の別の領域における別の異なる排出量とを達成するために、非対称であってもよい。

【0035】

冷媒１４０は、適切な流体供給ライン及び流体戻りライン（図示省略）によって、図５に示すＩＨＳ１１５の入口／出口ポート１２０ａ及び入口／出口ポート１２０ｂを往復して供給される。しかしながら、図６は、入口／出口ポート１２０ａの拡大図を示し、例示的な流体供給ライン１９０がカップリング１９１によって入口／出口ポート１２０ａに接続されている。この例示的な構成では、カップリング１９１は、リング１９２ａ及びＯリング１９２ｂによってポート１２０ａ内に密閉されたオス型カップリングであってもよい。カップリング１９１は、熱接合、接着剤又は他の技術によって、供給ライン１９０に接合することができる。周知のポリマーをライン１９０に使用することができ、周知の金属又はポリマーをカップリング１９１に使用することができる。同じ構造を供給ライン及び戻りラインの両方に使用することができる。当然ながら、他の流体ライン及びカップリング構造を使用して、冷媒１４０を搬送することができる。

【0036】

簡単に上述したように、開示された構成は、回路基板ＩＨＳの内部空間内の異なるエリアに選択的な冷媒流量を提供する機能を提供することができる。この点に関して、図７を参照する。図７は、図２と同様の断面図であるが、代替の例示的な半導体チップデバイス２００の断面図である。この代替の例示的な構成では、半導体チップデバイス２００は、回路基板２０５と、回路基板２０５上に搭載された２つの半導体チップ（半導体チップ１１７及び別の半導体チップ２１７）と、回路基板２０５に搭載されたＩＨＳ２１５と、を含む。ＩＨＳ２１５は、ポート２２０ａ及びポート２２０ｂを有するシェル２１８を含む。この説明のために、半導体チップ１１７は、半導体チップ２１７よりも高い熱流束を生成し、したがって、半導体チップ２１７よりも高い冷媒１４０の流量の恩恵を受けると仮定される。また、冷媒１４０の流動の開始後のある時点での定常状態条件において、冷媒１４０の入力放出量Ｑがポート２２０ａに入り、その後、ＩＨＳ２１５のポート２２０ｂから流出すると仮定される。ここで、入力放出量Ｑを、概して、高熱生成半導体チップ１１７を通過して供給又は流動する放出量Ｑ／Ｘと、低熱生成半導体チップ２１７を通過する入力放出量Ｑのより小さい量Ｑ／Ｙと、に細分することが望ましい。言い換えれば、Ｙ＞Ｘ，Ｑ／Ｘ＞Ｑ／Ｙ、Ｑ／Ｘ＋Ｑ／Ｙ＝１となる。様々な方法で、これを達成することができる。例えば、この例示的な構成では、半導体チップ１１７に近接する内部空間２３０のエリアは、端部スロット２４５ａ，２４５ｂ，２５０ａ，２５０ｂ等に挿入されたカスタマイズ可能なフィン２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃ，２３５ｄを含むことができる。上述した、フィン１３５ａ，１３５ｂ，１３５ｃ，１３５ｄ、ポート１６０ａ，１６０ｂ，１６３ａ，１６３ｂ，１６５ａ，１６５ｂ，１６７ａ及びチャネル１５５ａ，１５５ｂ，１５５ｃ，１５５ｄ，１５５ｈのように、フィン２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃ，２３５ｄは、チャネル２５５ａ，２５５ｂ，２５５ｃ，２５５ｄ，２５５ｈを画定又は部分的に画定するポート２６０ａ，２６０ｂ，２６３ａ，２６３ｂ，２６５ａ，２６５ｂ，２６７ａを有する。しかしながら、低熱生成半導体チップ２１７に近くその上部にある内部空間２３０の一部は、構成可能な放熱フィン２３５ｅ，２３５ｆ，２３５ｇ，２３５ｈを含むことができ、構成可能な放熱フィン２３５ｅ，２３５ｆ，２３５ｇ，２３５ｈは、ポート２６０ａ，２６０ｂ，２６３ａ，２６３ｂ，２６５ａ，２６５ｂ，２６７ａよりも小さいか、これらのポートよりも低い流量を提供するポートが設けられ、これにより、フィン２３５ｅ，２３５ｆ，２３５ｇ，２３５ｈの間に画定されたチャネル２５５ｅ，２５５ｆ，２５５ｇ，２５５ｉにおける流動を制限する。したがって、例えば、フィン２３５ｅはポート２６９ａ，２６９ｂを含むことができ、フィン２３５ｆはポート２７１ａ，ポート２７１ｂを含むことができ、フィン２３５ｇはポート２７３ａ，ポート２７３ｂを含むことができ、フィン２３５ｈはポート２６７ｂを含むことができ、ポート２６９ａ，２６９ｂ，２７１ａ，２７１ｂ，２７３ａ，２７３ｂ，２６７ｂは、フィン２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃ，２３５ｄのポート２６０ａ，２６０ｂ，２６３ａ，２６３ｂ，２６５ａ，２６５ｂ，２６７ａよりも比較的小さくなり得る。これは、入力放出量Ｑを分割放出量Ｑ／Ｘ及びＱ／Ｙに細かく分割するための１つの可能な方法である。他の技術は、フィン２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃ，２３５ｄ，２３５ｅ，２３５ｆ，２３５ｇ，２３５ｈのうち１つ以上のフィンのためにより多い又はより少ない数のポートを利用することを含むことができる。他の可能性は、半導体チップ２１７に近接する内部空間２３０の領域と、半導体チップ１１７に近接する内部空間２３０の領域とに対して、異なる数のフィンを使用することを含む。また、異なる放出量を実現するために、個々のフィン２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃ，２３５ｄ，２３５ｅ，２３５ｆ，２３５ｇ，２３５ｈの間の間隔を選択的に操作することができる。

【0037】

図１，図２，図３，図４，図５，図７と併せて説明した上述の構成では、ＩＨＳ１１５及びＩＨＳ２１５は、様々な構成可能な放熱フィン１３５ａ，１３５ｂ，１３５ｃ，１３５ｄ，１３５ｅ，１３５ｆ，１３５ｇ，１３５ｈと，２３５ａ，２３５ｂ，２３５ｃ，２３５ｄ，２３５ｅ，２３５ｆ，２３５ｇ，２３５ｈとを受容するための対向する端部スロット（図７のスロット２４５ａ及びスロット２４５ｂ等）を含む。しかしながら、一般的なＩＨＳのフットプリントを使用しながら冷却フィンの配置をカスタマイズするには、多くの他の可能な方法があることを理解されたい。例えば、図８は、代替の例示的なＩＨＳ３１５の分解図である。ＩＨＳ３１５は、入口／出口ポート３２０ａ及び入口／出口ポート３２０ｂを有するシェル３１８を含むことができる。しかしながら、端部スロットの代わりに、ＩＨＳ３１５のシェル３１８は、複数の長手方向スロット３３８ａ，３３８ｂ等を含むことができる。長手方向スロット３３８ａ，３３８ｂは、ＩＨＳ３１５の天井３３９に合わせて機械加工されるか、他の方法で加工される。複数のカスタマイズ可能なフィン３３５ａ，３３５ｂ，３３５ｃ，３３５ｄ，３３５ｅ，３３５ｆ，３３５ｇ，３３５ｈ又はこれらのフィンの開示された代替の何れかを、シェル３１８のスロット３３８ａ，３３８ｂに挿入することができる。この例示的な構成では、フィン３３５ａ，３３５ｂ，３３５ｃ，３３５ｄ，３３５ｅ，３３５ｆ，３３５ｇ，３３５ｈの何れか又は全ては、フィン３３５ａ，３３５ｂ，３３５ｃ，３３５ｄ，３３５ｅ，３３５ｆ，３３５ｇ，３３５ｈの何れか又は全てを、ＩＨＳ３１５のシェル３１８の端面３４１及び端面３４３に接触するような長さに製造することができる。

【0038】

図８に示す構成では、フィン３３５ａ，３３５ｂ，３３５ｃ，３３５ｄ，３３５ｅ，３３５ｆ，３３５ｇ，３３５ｈの何れか又は全ては、フィン３３５ａ，３３５ｂ，３３５ｃ，３３５ｄ，３３５ｅ，３３５ｆ，３３５ｇ，３３５ｈの何れか又は全てを、ＩＨＳ３１５のシェル３１８の端面３４１及び端面３４３に接触するような長さで製造することができる。しかしながら、別の代替の例示的な構成では、フィンは、ＩＨＳ端面と近接する間隔を残すように十分に短くすることができる。この点に関して、図２と同様の断面図である図９を参照すると、半導体チップ１１７上の回路基板１０５に搭載され、冷媒１４０を供給することが可能なシェル４１８を含む代替のＩＨＳ４１５が示されている。フィン４３５ａ，４３５ｂ，４３５ｃ，４３５ｄ，４３５ｅ，４３５ｆ，４３５ｇ，４３５ｈは、シェル４１８の端面４４１と端面４４３との間に配置された長手方向スロット４１５（図８に示されているが図９では見えないスロット３３８ａ及びスロット３３８ｂのようなスロット）に挿入される。フィン４３５ａ，４３５ｂ，４３５ｃ，４３５ｄ，４３５ｅ，４３５ｆ，４３５ｇ，４３５ｈの何れか又は全てを、シェル４１８の端面４４１及び端面４４３に近接する間隔４４４ａ，４４４ｂ等を残すように製造することができる。冷媒１４０が間隔４４４ａ，４４４ｂ等を通って流動することができるので、フィン４３５ａ，４３５ｂ，４３５ｃ，４３５ｄ，４３５ｅ，４３５ｆ，４３５ｇ，４３５ｈの１つ以上のポートを除去し、さらに、フィン４３５ａ，４３５ｂ，４３５ｃ，４３５ｄ，４３５ｅ，４３５ｆ，４３５ｇ，４３５ｈの全ての流体連通と、半導体チップ１１７を通過する冷媒１４０の適切な流動とを提供することが可能である。例えば、フィン４３５ｄはポートを有しないが、フィン４３５ｃは、他のフィン４３５ｂ，４３５ａ，４３５ｅ，４３５ｆ，４３５ｇ，４３５ｈに対するポート４６３ａ，４６３ｂ等を有する。

【0039】

構成可能なフィン及びその各々の流動ポートの例示的な構成に関するいくつかのさらなる詳細は、図１０（断面１０－１０で得られる図３の断面図）を参照することによって理解することができる。断面１０－１０の位置により、フィン１３５が断面で示されることに留意されたい。図示するように、冷媒１４０を中央チャネル１５５ａからチャネル１５５ｄに送る入口ポート１６０ａを、傾けることができる。ここで、入口ポート１６０ａは、ある角度θで傾斜している。同様に、戻りポート１６０ｂを、逆方向、すなわち、ある角度－θ又は他の角度で傾けることができる。このように、ポート１６０ａを通過する冷媒１４０に関連する揚程損失（head loss）は、ポート１６０ｂを通過して戻る冷媒１４０に対して幾分減少し、その逆も同様である。当然ながら、ポート１６０ａ及びポート１６０ｂが最初の流動経路から９０°移行することになるから、角度θ及び－θはゼロであり得る。

【0040】

簡単に上述したように、フィン１３５ｄ，２３５ｄ，３３５ｄ，４３５ｄ，５３５ｄ等及びそれらのポート（ポート１６０ａ，１６０ｂ，２６３ａ，２６３ｂ等）は、多くの異なる形状を取ることができる。図３に示すポート１６０ａ，１６０ｂは、例えば、略正方形の断面を有する。しかしながら、図１１（フィン５３５ｄの代替の図）に示すように、代替ポート５６０ａ，５６０ｂは円形の断面を有することができる。当然ながら、上述したように、実質的に任意の形状を使用することができる。また、図１１は、開示されたフィン１３５ｄ，２３５ｄ，３３５ｄ，４３５ｄ，５３５ｄ等の他の可能性を示す。フィン５３５ｄは、熱伝達のためにより大きい表面積を提供する加工された外面（textured exterior surface）５６１を含む。フィン５３５ｄの何れか又は全ての表面を加工することができる。加工は、エンボス加工、機械加工、エッチング又は他の方法で形成することができ、図示された格子状デザイン以外の様々な形状を取ることができる。

【0041】

上述した例示的な構成では、フィン１３５ｄ，２３５ｄ，３３５ｄ，４３５ｄ，５３５ｄ等は、略直線状の長方形を有する。しかしながら、他のタイプの形状も想定される。例えば、図１２に示すように、代替の例示的なフィン６３５ｄは、蛇行形状を有することができる。純粋に直線状の長方形以外の形状は、比較的サイズ決定された長方形よりも、流体接触のための追加の表面積を提供することができる。

【0042】

例えば、図１，図２，図３，図４，図５及び図７において上述した例示的な構成では、フィン１３５ｄ，１３５ｄ，２３５ｃ，２３５ｄ等は、端部スロット１４５ａ，１４５ｂ，２４５ａ，２４５ｂ等によってＩＨＳに固定される。図１３は、回路基板１０５の一部、ＩＨＳ１１５の１つのスロット１４５ａ、及び、スロット１４５ａに配置されたフィン１３５ｄの端部の平面図を示す。しかしながら、他のタイプの構造を使用して、フィンの端部に係合可能であることを理解されたい。例えば、図１４は、図１３と同様の図であるが、フィンの端部に代替の例示的な係合部材を有する、代替の例示的なＩＨＳ６１５の図である。ここでは、ＩＨＳ６１５のシェル６１８は、摩擦係合によってフィン６３５ｄの端部を受け入れるようにサイズ決定されたタブ６３６ａ，６３６ｂを含むことができる。タブ６３６ａ，６３６ｂは、シェル６１８の全高（すなわち、ページから外に出るくらいの高さ）未満であってもよく、フィン６３５ｄの確実な係合を提供することができる。

【0043】

図１５は、図１３及び図１４と同様の図であるが、フィンの端部に代替の例示的な係合部材を有する、代替の例示的なＩＨＳ７１５の図である。代替の例示的なＩＨＳ７１５のシェル７１８は、内向きに突出するバンプ７３７を含むことができ、フィン７３５ｄ等のフィンは、バンプ７３７と係合する、協働する端部凹部７４６を含むことができる。ここでも、様々な機械的締結技術を使用して、フィン１３５ｄ，２３５ｄ，６３５ｄ，７３５ｄ等を、開示されたＩＨＳ構成に固定可能であることを理解されたい。

【0044】

上述した構成では、フィン１３５ｄ，２３５ｄ，６３５ｄ，７３５ｄ等は、概して、係合部材又はスロット及びタブ等の他のタイプの締め具によって、様々なＩＨＳ構成に固定される。しかしながら、他の構成では、構成可能なフィンを予め接合してからユニットとしてＩＨＳ内に差し込むことができ、ＩＨＳ及びフィン構成の組み合わせを反転させて、本明細書に開示する回路基板１０５，２０５等の回路基板に搭載することができることを理解されたい。この点に関して、代替の例示的なＩＨＳ８１５を示す分解図である図１６を参照する。ＩＨＳ８１５は、内部空間８３０を有するシェル８１８を含むが、カスタマイズ可能なフィンを物理的に保持するための締結部材又はメカニズムを含まない。代わりに、フィン８３５ａ，８３５ｂ，８３５ｃ，８３５ｄ，８３５ｅ，８３５ｆ，８３５ｇ，８３５ｈ等のカスタマイズ可能なフィンは、スロットブラケット８４９ａ，８４９ｂによって互いに接合することができ、スロットブラケット８４９ａ，８４９ｂは、フィン８３５ａ，８３５ｂ，８３５ｃ，８３５ｄ，８３５ｅ，８３５ｆ，８３５ｇ，８３５ｈの端部を挿入可能な複数のスロット８５３ａ，８５３ｂを有し、これらのフィン、スロットブラケット、スロットによって、ＩＨＳ８１５の内部空間８３０に差し込むことができ、図１及び図２に示す基板１０５等の回路基板に組み合わせて搭載される差し込み型放熱フィンアセンブリ８５１を形成する。摩擦適合、接着剤又ははんだを使用して、フィン８３５ａ，８３５ｂ，８３５ｃ，８３５ｄ，８３５ｅ，８３５ｆ，８３５ｇ，８３５ｈの間の接続部を生成することができ、これらのフィンをスロットブラケット８４９ａ，８４９ｂによって互いに接合することができる。ここでも、ブラケット８４９ａ，８４９ｂの数及び構成は、２つ以外の数であってもよいし、様々な他の異なる形状であってもよい。実際には、フィン８３５ａ，８３５ｂ，８３５ｃ，８３５ｄ，８３５ｅ，８３５ｆ，８３５ｇ，８３５ｈは、図示した長方形シート構成以外の構成であってもよい。さらに、フィン８３５ａ，８３５ｂ，８３５ｃ，８３５ｄ，８３５ｅ，８３５ｆ，８３５ｇ，８３５ｈは、８つよりも多い又は少ない数であってもよい。

【0045】

上述した例示的な構成では、様々な統合型熱拡散器は、１つ以上の発熱構成要素（チップ１１７及びチップ２１７）との直接流体連通を提供する。しかしながら、本明細書に開示される技術を使用して、同じ構成可能な放熱フィンの概念を使用するが、熱管理される発熱構成要素と直接流体連通しない統合型熱拡散器を構築及び使用することが可能である。この点に関して、図１７を参照する。図１７は、図４と同様の断面図であるが、代替の例示的な半導体チップデバイス９００の断面図であり、半導体チップデバイス９００は、上述した回路基板１０５と、回路基板１０５に搭載される半導体チップ１１７と、を含むが、この場合、代替の例示的な統合型熱拡散器９１５は、半導体チップ１１７上に搭載され、チップ１１７に対する直接流体連通を提供しない。ここで、ＩＨＳ９１５は、シェル９１８を含み、シェル９１８は、周知の接着剤、はんだ又は他の技術によってベース９２６に搭載され、固定される。ベース９２６は、ＴＩＭ１７６上に搭載される。この例示的な構成のＴＩＭ１７６は、例えば銀粒子等の導電ピラーを用いて又は用いずに、上述したような周知のはんだ又はポリマー材料（シリコーン若しくは他のポリマーの熱グリース若しくは熱ペースト等）から構成され得る。ＩＨＳ９１５は、他の開示された構成可能なフィン構成と同様に構成及び使用可能な複数の構成可能なフィン９３５ａ，９３５ｂ，９３５ｃ，９３５ｄ，９３５ｅ，９３５ｆ，９３５ｇ，９３５ｈを含む。必要に応じて、本明細書の他の箇所で説明するように、冷媒１４０を選択的に送り、シェル９１８の内部空間９３０の１つの領域又は他の領域に優先的な冷却を提供することができる。必要に応じて、様々な構成（例えば、トップハット、バスタブ等）の蓋９（図示省略）を、半導体チップ１１７の上部及びＩＨＳ９１５の下部に配置することができる。

【0046】

半導体チップデバイス１００，２００等の開示された構成の何れも、コンピューティングシステムにおいて使用することができる。この点に関して、図１８は、コンピューティングデバイス１００６に搭載される例示的な半導体チップデバイス１００の概略図を示し、コンピューティングデバイス１００６は、コンピュータ、サーバ、マルチメディアデバイス、又は、液体冷却から利点を得ることができる実質的に任意の他のコンピューティングデバイスであってもよい。冷媒１４０は、流体供給ライン１００７によって半導体チップデバイス１００に供給され、流体戻りライン１００８によって戻される。流体供給ラインは、ポンプ１００９から出力冷媒１４０を受ける。ポンプ１００９は、熱交換器１０１０からライン１０１１を介して冷媒１４０を引き込む。熱交換器１０１０は、冷却ファン１０１２に接続されるか、強制空気を冷却ファン１０１２から受ける。流体戻りライン１００８は、熱交換器１０１０への入力として接続される。ここで、熱交換器１０１０、ポンプ１００９及び冷却ファン１０１２は、コンピューティングデバイス１００６の外部に配置されているが、これら全て又はこれらの構成要素を、必要に応じて、コンピューティングデバイス１００６の内部に配置することができる。これは基本的な構成である。同様に、複数の熱交換器１０１０と、ファン１０１２と、ポンプ１００９と、を使用することができる。

【0047】

本発明は、様々な変形及び代替形態を受け入れることができるが、特定の実施形態が、図面の例として示されており、本明細書で詳細に説明されている。しかしながら、本発明は、開示された特定の形態に限定されることを意図していないことを理解されたい。むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨及び範囲内にある全ての変更、均等物及び代替物を包含する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】