特表 2024-523124 フレキシブル・コールド・プレートを備える機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-06-28

(54)【発明の名称】フレキシブル・コールド・プレートを備える機器

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/473 20060101AFI20240621BHJP

   H01L 23/40 20060101ALI20240621BHJP

【ＦＩ】

H01L23/46 Z

H01L23/40 A

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023571939

(86)(22)【出願日】2022-06-07

(85)【翻訳文提出日】2023-11-20

(86)【国際出願番号】 EP2022065360

(87)【国際公開番号】W WO2022263225

(87)【国際公開日】2022-12-22

(31)【優先権主張番号】17/304,252

(32)【優先日】2021-06-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】390009531

【氏名又は名称】インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＢＵＳＩＮＥＳＳ ＭＡＣＨＩＮＥＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

【住所又は居所原語表記】Ｎｅｗ Ｏｒｃｈａｒｄ Ｒｏａｄ， Ａｒｍｏｎｋ， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ １０５０４， Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ

(74)【代理人】

【識別番号】100112690

【弁理士】

【氏名又は名称】太佐 種一

(74)【代理人】

【識別番号】100120710

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】ティエン、シューロン

(72)【発明者】

【氏名】タッケン、トッド、エドワード

【テーマコード（参考）】

5F136

【Ｆターム（参考）】

5F136BA03

5F136BA15

5F136BA32

5F136CB07

5F136DA42

5F136EA43

5F136EA44

5F136FA01

5F136FA51

(57)【要約】

多様で不定のチップ高に接触するためのコールド・プレートを備える機器であって、チップのうちの１つまたは複数は第１の高さを有し、チップのうちの１つまたは複数は第２の高さを有し、第１の高さは第２の高さより高い、機器。複数のチップの上方に配置されたコールド・プレートであって、コールド・プレートは底部壁および上部壁を含み、コールド・プレートはコールド・プレートの底部壁に取り付けられた複数の冷却フィンを含み、コールド・プレートは複数のチップに適合し、チップは第１の高さを有するチップと第２の高さを有するチップとを含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

機器であって、
基板に搭載されたチップであって、前記チップのうちの１つまたは複数が第１の高さを有し、前記チップのうちの１つまたは複数が第２の高さを有し、前記第１の高さが前記第２の高さより高い、前記チップと、
複数のチップの上方に配置されたコールド・プレートであって、前記コールド・プレートが底部壁および上部壁を含み、前記コールド・プレートが前記コールド・プレートの前記底部壁に取り付けられた複数の冷却フィンを含み、前記コールド・プレートが前記複数のチップに適合し、前記チップが前記第１の高さを有するチップおよび前記第２の高さを有するチップを含む、前記コールド・プレートと
を備える機器。

【請求項2】

前記コールド・プレートの前記底部壁が、前記第１の高さを有する前記１つまたは複数のチップと、前記第２の高さを有する前記１つまたは複数のチップとに対応し、適合する段差プロファイルを有する、請求項１に記載の機器。

【請求項3】

前記段差が付いた底部壁が、前記第１の高さを有する前記１つまたは複数のチップに適合する第１の段差を有し、前記段差が付いた底部壁が、前記第２の高さを有する前記１つまたは複数のチップに適合する第２の段差を有し、前記第１の段差が前記第２の段差より高くなっている、請求項２に記載の機器。

【請求項4】

前記底部壁がそれぞれに異なるセクションを有し、前記底部壁のそれぞれに異なる前記セクションの各セクションが前記複数のチップの各々の高さの製造上のばらつきに適合するように、縦方向次元と少なくとも１つの横方向次元とにおいてフレキシブルである、請求項１に記載の機器。

【請求項5】

前記上部壁が複数のセクションを有し、前記コールド・プレートは、各領域が前記複数の上部壁セクションのうちの１つの上部壁セクションと対応する底部壁セクションとから構成される複数の領域から構成され、前記上部壁の前記セクションと前記底部壁の前記対応するセクションとの間の距離が前記コールド・プレートの前記複数の領域の各領域間で一定である、請求項４に記載の機器。

【請求項6】

前記コールド・プレートの前記複数の領域のうちの１つにおける前記上部壁は、前記対応する底部壁が前記第１の高さを有する前記１つまたは複数のチップに適合するように段差を付けられるとき、段差プロファイルを有する、請求項５に記載の機器。

【請求項7】

前記複数の冷却フィンの縦方向高さが、前記コールド・プレートの前記領域の各々において同じであり、前記縦方向高さが、前記コールド・プレートの各領域における前記上部壁と前記対応する底部壁との間の前記冷却フィンの距離である、請求項６に記載の機器。

【請求項8】

前記複数の冷却フィンが、前記コールド・プレートの前記領域の各々において、前記冷却フィンの各々の間に一定の間隔を有する、請求項７に記載の機器。

【請求項9】

前記複数の冷却フィンは、前記コールド・プレートの各領域内で前記冷却フィンの間隔が一定であり、前記冷却フィンの前記間隔が、前記コールド・プレートの前記複数の領域の第１の領域と第２の領域とで異なる、請求項６に記載の機器。

【請求項10】

前記上部壁が前記コールド・プレート全体にわたる１つのセクションを有し、前記コールド・プレートは、各領域が前記上部壁と対応する底部壁セクションとから構成される複数の領域から構成され、前記上部壁の前記セクションと前記底部壁の前記対応するセクションとの間の距離が、前記コールド・プレートの前記複数の領域の各領域間で異なり得る、請求項４に記載の機器。

【請求項11】

前記底部壁が、前記第１の高さを有する前記１つまたは複数のチップと前記第２の高さを有する前記１つまたは複数のチップとに適合する段差プロファイルを有し、前記第１の高さを有する前記１つまたは複数のチップまたは前記第２の高さを有する前記１つまたは複数のチップに適合するように前記対応する底部壁が段差を付けられるとき、前記上部壁が前記コールド・プレート全体にわたって１つの高さにとどまる、請求項１０に記載の機器。

【請求項12】

前記複数の冷却フィンの縦方向高さが、前記コールド・プレートの前記領域の各々の中で異なり、前記縦方向高さが、前記コールド・プレートの各領域における前記上部壁と前記対応する底部壁との間の前記冷却フィンの距離である、請求項１１に記載の機器。

【請求項13】

より背の高いチップに適合するように前記底部壁が持ち上げられる前記コールド・プレート用の前記複数の領域のうちの第１の領域中に配置された前記複数の冷却フィンの第１の縦方向高さ、より背の低いチップに適合するように前記底部壁が下げられる前記コールド・プレート用の前記複数の領域のうちの第２の領域中に配置された前記複数の冷却フィンの第２の縦方向高さ、前記第１の縦方向高さが前記第２の縦方向高さよりも低い、請求項１２に記載の機器。

【請求項14】

より背の高いチップに適合するように前記底部壁が段階的に上がる前記コールド・プレート用の前記複数の領域のうちの第１の領域に配置された前記複数の冷却フィンの第１の縦方向高さ、より背の低いチップに適合するように前記底部壁が段階的に下がる前記コールド・プレート用の前記複数の領域のうちの第２の領域に配置された前記複数の冷却フィンの第２の縦方向高さ、より背の高いチップに適合するように前記底部壁が段階的に上がる前記コールド・プレート用の前記複数の領域のうちの第３の領域に配置された前記複数の冷却フィンの第３の垂直高さ、前記第１の縦方向高さが前記第２の縦方向高さよりも低く、前記第１の縦方向高さが前記第３の縦方向高さとほぼ同じである、請求項１２に記載の機器。

【請求項15】

前記複数の冷却フィンは、前記コールド・プレートの前記領域の各々における前記冷却フィンの各々の間の間隔が一定である、請求項１２に記載の機器。

【請求項16】

前記複数の冷却フィンは、前記コールド・プレートの各領域内の前記冷却フィンの間隔が一定であり、前記冷却フィンの前記間隔が、前記コールド・プレートの前記複数の領域の第１の領域と第２の領域とで異なる、請求項１２に記載の機器。

【請求項17】

機器であって、
基板に搭載されたチップであって、前記チップのうちの１つまたは複数が第１の高さを有し、前記チップのうちの１つまたは複数が第２の高さを有し、前記第１の高さは前記第２の高さより高い、前記チップと、
複数のチップの上方に配置されたコールド・プレートであって、前記コールド・プレートが底部壁および上部壁を含み、前記コールド・プレートが前記コールド・プレートの前記底部壁に取り付けられた複数の冷却フィンを含み、前記コールド・プレートの底部壁が前記複数のチップの高さの製造ばらつきに適合するように縦方向次元と少なくとも１つの横方向次元とにおいてフレキシブルであり、前記コールド・プレートは同じ高さを有するチップに適合するように前記底部壁が均一な高さにある少なくとも１つのセクションを有し、前記コールド・プレートは前記第１の高さを有する前記１つまたは複数のチップおよび前記第２の高さを有する前記１つまたは複数のチップを含むチップに適合するように前記底部壁が段差プロファイルを有する少なくとも１つのセクションを有する、前記コールド・プレートと
を備える機器。

【請求項18】

機器であって、
基板に搭載された複数のチップであって、前記チップの１つまたは複数が第１の高さを有し、前記チップの１つまたは複数が第２の高さを有し、前記第１の高さが前記第２の高さより高い、前記複数のチップと、
前記複数のチップの上方に配置されたコールド・プレートであって、前記コールド・プレートが底部壁および上部壁を含み、前記コールド・プレートが前記コールド・プレートの前記底部壁に取り付けられた複数の冷却フィンを含み、前記コールド・プレートが前記チップに適合し、前記複数のチップが前記第１の高さを有するチップおよび前記第２の高さを有するチップを含み、前記コールド・プレートが前記基板の円弧形状に対応するようにドーム形状に曲げられた、前記コールド・プレートと
を備える機器。

【請求項19】

前記底部壁がそれぞれに異なるセクションを有し、前記底部壁の前記それぞれに異なるセクションの各セクションが、前記複数のチップの各々の高さの製造上のばらつきに適合するように、縦方向次元と少なくとも１つの横方向次元とにおいてフレキシブルである、請求項１８に記載の機器。

【請求項20】

前記上部壁が複数のセクションを有し、前記コールド・プレートは、各領域が前記複数の上部壁セクションのうちの１つの上部壁セクションと対応する底部壁セクションとから構成される複数の領域から構成され、前記上部壁の前記セクションと前記底部壁の前記対応するセクションとの間の距離が前記コールド・プレートの前記複数の領域の各領域間で一定である、請求項１９に記載の機器。

【請求項21】

前記コールド・プレートの前記複数の領域のうちの１つにおける前記上部壁は、前記対応する底部壁が前記第１の高さを有する前記１つまたは複数のチップに適合するように段差を付けられるとき、段差プロファイルを有する、請求項２０に記載の機器。

【請求項22】

前記複数の冷却フィンの縦方向高さが、前記コールド・プレートの前記領域の各々において同じであり、前記縦方向高さが、前記コールド・プレートの各領域における前記上部壁と前記対応する底部壁との間の前記冷却フィンの距離である、請求項２１に記載の機器。

【請求項23】

前記上部壁は、前記上部壁が前記コールド・プレートを横切るとき均一な表面プロファイルを有し、前記コールド・プレートは、各領域が前記上部壁と対応する底部壁セクションとから構成される複数の領域から構成され、前記上部壁と前記底部壁の前記対応するセクションとの間の距離が、前記コールド・プレートの前記複数の領域の各領域間で異なる、請求項２１に記載の機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般にヒートシンクの分野に関し、より詳細には縦方向高さが異なる複数の種々のチップに対して１つだけのヒートシンクを使用することに関する。

【背景技術】

【0002】

電子信号の速度と帯域幅が増加し続けるにつれて、電子コンポーネント間の電気的チャネルの長さは短縮し続ける。これは、複数のチップを一か所に一層緊密に配置することが必要となる。高密度にパッケージングされたマルチチップ・モジュールは、プロセッサ・チップ、ネットワーク・チップ、高帯域幅メモリー・チップ・スタック（ＨＢＭ：high bandwidth memory）を含むことになりそうである。各ＨＢＭスタックは、現在の技術水準では４～８チップから構成される。将来は１２～１６チップに増えそうに思われる。プロセッサ・チップも積層され得る。チップを積み重ねる結果、スタック・チップ全体の高さの上昇につながりかねない。

【発明の概要】

【0003】

追加の態様または利点あるいはその両方は、一部は以下の説明に記載され、一部は説明から明らかになり、または本発明の実施によって知られ得る。

【0004】

基板に搭載されたチップを備える機器であって、チップのうちの１つまたは複数は第１の高さを有し、チップのうちの１つまたは複数は第２の高さを有し、第１の高さは第２の高さより高い、機器。複数のチップの上方に配置されたコールド・プレートであって、コールド・プレートは底部壁および上部壁を含み、コールド・プレートはコールド・プレートの底部壁に取り付けられた複数の冷却フィンを含み、コールド・プレートは複数のチップに適合し、チップは第１の高さを有するチップおよび第２の高さを有するチップを含む、コールド・プレート。

【0005】

一態様から見ると、基板に搭載されたチップであって、チップのうちの１つまたは複数は第１の高さを有し、チップのうちの１つまたは複数は第２の高さを有し、第１の高さは第２の高さより高い、チップと、複数のチップの上方に配置されたコールド・プレートであって、コールド・プレートは底部壁および上部壁を含み、コールド・プレートはコールド・プレートの底部壁に取り付けられた複数の冷却フィンを含み、コールド・プレートは複数のチップに適合し、チップは第１の高さを有するチップおよび第２の高さを有するチップを含む、コールド・プレートとを備える機器が提供される。

【0006】

別の態様から見ると、基板に搭載されたチップであって、チップのうちの１つまたは複数は第１の高さを有し、チップのうちの１つまたは複数は第２の高さを有し、第１の高さは第２の高さより高い、チップと、複数のチップの上方に配置されたコールド・プレートであって、コールド・プレートは底部壁および上部壁を含み、コールド・プレートはコールド・プレートの底部壁に取り付けられた複数の冷却フィンを含み、コールド・プレートの底部壁は複数のチップの高さにおける製造上のばらつきに適合するように縦方向次元と少なくとも１つの横方向次元とにおいてフレキシブルであり、コールド・プレートは同じ高さを有するチップに適合するように底部壁が均一な高さにある少なくとも１つのセクションを有し、コールド・プレートは第１の高さを有する１つまたは複数のチップおよび第２の高さを有する１つまたは複数のチップを含むチップに適合するように底部壁が段差プロファイルを有する少なくとも１つのセクションを有する、コールド・プレートとを備える機器が提供される。

【0007】

別の態様から見ると、複数のチップであって、チップのうちの１つまたは複数は第１の高さを有し、チップのうちの１つまたは複数は第２の高さを有し、第１の高さは第２の高さより高い、複数のチップと、複数のチップの上方に配置されたコールド・プレートであって、コールド・プレートは底部壁および上部壁を含み、コールド・プレートはコールド・プレートの底部壁に取り付けられた複数の冷却フィンを含み、コールド・プレートはそれらのチップに適合し、複数のチップは第１の高さを有するチップおよび第２の高さを有するチップを含み、コールド・プレートは基板の円弧形状に対応するようにドーム形状に曲げられた、コールド・プレートとを備える機器が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

上記ならびに他の本発明のいくつかの例示的な実施形態の態様、特徴、および利点は、添付の図面と併せて行われる以下の説明から一層明らかになるであろう。

【図1】本発明の一実施形態による、プリント回路基板（ＰＣＢ：printed circuit board）上に搭載されたマルチチップ・モジュールを示す３Ｄ（three-dimensional）図である。

【図2】本発明の一実施形態による、コールド・プレートを用いてＰＣＢ上に搭載されたマルチチップ・モジュールおよびＰＣＢの上に配置されたローディング機構を示す３Ｄ図である。

【図3】本発明の実施形態による、直線フィン・コールド・プレートを用いてＰＣＢ上に搭載されたマルチチップ・モジュールの断面Ａを示す図である。

【図4】本発明の実施形態による、それぞれのフィンが異なる高さを有する直線フィン・コールド・プレートを用いてＰＣＢ上に搭載されたマルチチップ・モジュールの断面Ａを示す図である。

【図5】本発明の実施形態による、直線フィン・コールド・プレートを用いてＰＣＢ上に搭載されたマルチチップ・モジュールの断面Ｂを示す図である。

【図6】本発明の実施形態による、すべてのフィンが同じ高さを有するピンフィン・コールド・プレートを用いてＰＣＢ上に搭載されたマルチチップ・モジュールの断面Ａを示す図である。

【図7】本発明の実施形態による、それぞれのフィンが異なる高さを有するピンフィン・コールド・プレートを用いてＰＣＢ上に搭載されたマルチチップ・モジュールの断面Ａを示す。

【図8】本発明の実施形態による、それぞれのフィンの高さおよびピッチが異なるピンフィン・コールド・プレートを用いてＰＣＢ上に搭載されたマルチチップ・モジュールの断面Ａを示す。

【発明を実施するための形態】

【0009】

添付の図面に関する以下の説明は、特許請求の範囲とそれらの均等物によって定義される本発明の例示的な実施形態の包括的な理解を促進するために提供される。その理解を促進するために様々な具体的な詳説が記載されているが、これらは単なる例示に過ぎないとみなされるべきものである。したがって、当業者であれば、本明細書に記載の実施形態の様々な変更および改変は、本発明の範囲から逸脱することなく行われることを認識するであろう。加えて、よく知られた機能および構造については、明快と簡潔のために説明を省略することがある。

【0010】

以下の説明および特許請求の範囲で使用される用語および語句は、書誌的な意味に限定されるものではないが、本発明の明確かつ一貫した理解を可能にするために使用されるに過ぎない。したがって、本発明の例示的な実施形態の以下の説明は、例示のみを目的として提供されるものであり、添付の特許請求の範囲とその均等物によって定義される本発明を限定することを目的とするものではないことは、当業者には明らかであろう。

【0011】

単数形の「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は、文脈上明らかにそうでないと決定されない限り、複数の参照語を含むものと理解される。したがって、例えば、「構成要素表面（a component surface）」への言及は、文脈上明らかにそうでない場合を除き、そのような表面の１つまたは複数への言及を含む。

【0012】

特許請求される構造および方法の詳細な実施形態が本明細書に開示されるが、開示される実施形態は、様々な形態で具体化され得る、特許請求される構造および方法の単なる例示に過ぎないことが理解され得る。しかしながら、本発明は多くの異なる形態で具現化されるので、本明細書に記載された例示的な実施形態に限定して解釈されるべきでない。むしろ、これらの例示的な実施形態は、本開示が徹底的かつ完全なものとなり、当業者に本発明の範囲が十分に伝わるように提供されるものである。本明細書では、本実施形態を不必要に不明瞭にすることを避けるために、よく知られた特徴および技術の細部を省略することがある。

【0013】

本明細書における「ある実施形態（one embodiment）」、「一実施形態（an embodiment）」、「例示的実施形態」などへの言及は、記載される実施形態が特定の特徴、構造、または特性を含み得るが、すべての実施形態が特定の特徴、構造、または特性を含むとは限らないことを示す。さらに、このような表現は必ずしも同じ実施形態を指しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、または特性が一実施形態に関連して記載されている場合、明示的に記載されているか否かにかかわらず、他の実施形態に関連するそのような特徴、構造、または特性に影響を与えることは、当業者の知識の範囲内であると考える。

【0014】

以下の説明の目的のために、「上側の（upper）」、「下側の（lower）」、「右の（right）」、「左の（left）」、「垂直な（vertical）」、「水平な（horizontal）」、「上部（top）」、「底部（bottom）」という用語、およびこれらの派生語は、図面図で方向付けられている開示された構造および方法に関するものとする。「上に（overlying）」、「上に（atop）」、「上に（on top）」、「上に配置された（positioned on）」、または「上に配置された（positioned atop）」という用語は、第１の構造などの第１の要素が、第２の構造などの第２の要素の上に存在することを意味し、界面構造などの介在要素が第１の要素と第２の要素との間に存在してもよい。「直接接触」という用語は、第１の構造体などの第１の要素と、第２の構造体などの第２の要素とが、２つの要素の界面に中間の導電層、絶縁層、または半導体層を介さずに接続されていることを意味する。

【0015】

本発明の実施形態の提示を不明瞭にしないために、以下の詳細な説明において、当技術分野で知られているいくつかの処理ステップまたは操作が、提示および説明の目的で１つに組み合わされている場合があり、場合によっては、細部にわたった説明はされていないことがある。他の例では、当技術分野で知られているいくつかの処理ステップまたは操作について、全く説明されていないことがある。以下の説明では、むしろ本発明の様々な実施形態の顕著な特徴または要素に焦点を当てていることを理解されたい。

【0016】

本発明の様々な実施形態は、関連する図面を参照して本明細書で説明される。代替の実施形態は、本発明の範囲を逸脱することなく考案され得る。以下の説明および図面では、様々な接続および位置関係（例えば、上、下、隣接など）が要素間に定められていることに留意されたい。これらの接続または位置関係あるいはその両方は、別段に指定されない限り、直接的でも間接的でもよく、本発明はこの点で限定することを意図していない。したがって、エンティティの結合は、直接的な結合または間接的な結合のいずれをも指し得、エンティティ間の位置関係は、直接的な位置関係も間接的な位置関係もあり得る。間接的な位置関係の一例として、本明細書における、層「Ｂ」の上に層「Ａ」を形成するということの意味は、層「Ａ」および層「Ｂ」の関連する特性および機能性が中間層によって実質的に変化されない限り、１つまたは複数の中間層（例えば、層「Ｃ」）が層「Ａ」と層「Ｂ」の間にある状況を含む。

【0017】

以下の定義および略語は、本特許請求の範囲および本明細書の解釈のために使用されるものとする。本明細書で使用する際、「備える／含む／有する（comprises）」、「備える／含む／有する（comprising）」、「含む（includes）」、「含む（including）」、「有する（has）」、「有する（having）」、「含む（contains）」、または「含む（containing）」という用語、またはそれらの他の変化形には、非排他的包含を含むことが意図されている。例えば、要素のリストを構成する組成物、混合物、プロセス、方法、物品、または機器は、必ずしもそれらの要素のみに限定されるものではなく、明示的には列挙されていない、すなわちそのような組成物、混合物、プロセス、方法、物品、または機器に本来備わっている他の要素を含み得る。

【0018】

さらに、「例示的（exemplary）」という用語は、本明細書では「例、実例、または説明として役に立つ」ということを表すために使用される。本明細書において「例示的」と示された実施形態または設計は、必ずしも他の実施形態または設計よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきでない。「少なくとも１つ」および「１つまたは複数の」という用語は、１以上の整数、すなわち１、２、３、４などを含むと理解され得る。「複数」という用語は、２以上の整数、すなわち２、３、４、５などを含むと理解され得る。「接続」という用語は、間接的な「接続」と直接的な「接続」の両方を含み得る。

【0019】

本明細書で使用する際、採用される本発明の成分、構成要素、または反応物の量を修飾する「約（ａｂｏｕｔ）」という用語は、例えば、濃縮物または溶液を作るために用いられる典型的な測定と液体取り扱いの行為によって生じ得る、数値で示される量のばらつきに言及するものである。さらに、測定行為中の不注意による誤差、組成物の製造または方法の実施に使用される成分の製造、供給源、または純度の差などによってばらつきが生じ得る。「約」または「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」という用語には，出願の時点で利用可能な機器に基づく特定の量の測定に関する誤差の程度を含むことが意図されている。例えば、所与の値の±８％、±５％、±２％の範囲を含み得る。別の態様では、「約」という用語は、報告された数値の５％以内を意味する。別の態様では、「約」という用語は、報告された数値の１０、９、８、７、６、５、４、３、２、または１％以内を意味する。

【0020】

次に、本発明の実施形態を詳細に参照するが、その例は添付の図面に示されており、同様の参照番号は全体を通して同様の要素を指す。構成要素またはチップを積層することにより、チップ・スタックあたりの発熱量の増加が引き起こされている。構成要素またはチップを積層することにより、互いに近接している必要がある異種類のチップ間の高さの違いも引き起こされている。構成要素の積層およびチップを近接させることにより、チップによる発熱量の増大が引き起こされている。冷却技術は、チップ温度を熱的限度以下に保つために増大した発熱を管理する必要がある。本発明は、複数の互いに近接したチップ、同じ高さのチップ、または異なる高さを有するチップ、あるいはその組合せに適合することができるヒートシンク／コールド・プレートに向けられたものである。

【0021】

図１は、本発明の実施形態による、プリント回路基板（ＰＣＢ）１０２上に搭載されたマルチチップ・モジュールを示す３Ｄ図を示す。

【0022】

プリント回路基板（ＰＣＢ）１０２は、ＰＣＢ１０２の最上面に搭載される複数のチップを有し得る。複数のチップ１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０、および１２２は、基板１０４の上にはんだ付けされている。チップ１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０および１２２は、任意の所望のパターンで配置することができる。あるチップ１１０とチップ１１６とは互いに近接し、あるチップ１１０とチップ１０６とは互いに遠く離れている。チップ１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０および１２２は、互いに異なる寸法を有し得る。例えば、チップ１０６、１０８、１１０、１１２、および１２２は、他のチップ１１４、１１６、１１８、および１２０よりも幅が広い。さらに、チップ１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０、および１２２の高さは様々であり得る。例えば、チップ１１４、１１６、１１８、および１２０は、他のチップ１０６、１０８、１１０、１１２、および１２２よりも背が高いことがある。

【0023】

図２は、コールド・プレート２２４を用いてＰＣＢ２０２上に搭載されたマルチチップ・モジュールおよびＰＣＢ２０２の上に配置されたとローディング機構の３Ｄ図を示す。コールド・プレート２２４はチップ（図示せず）の上に取り付けられ、吸収層２９２（例えばゴム）はコールド・プレート２２４の上に取り付けられる。金属プレート２９０は吸収層２９２の上に取り付けられる。金属プレート２９０と吸収層２９２には、入口継手２３０と出口継手２３２を受けるための切欠きがある。冷却液は入口継手２３０に入り、液はコールド・プレート２２４の中を通って、出口継手２３２から出る。コールド・プレート２２４はチップから熱を吸収し、冷却液はコールド・プレート２２４から熱を取り去る。荷重力（loading force）２９４は金属プレート２９０の上に加えられた。荷重力２９４は、金属プレート２９０から吸収層２９２、コールド・プレート２２４、および熱界面材料を介して、コールド・プレート２２４の下に配置されたマルチチップ・モジュールに伝達された。図２はプリント回路基板の断面Ａおよび断面Ｂを識別するもので、以下にさらに詳しく説明する。

【0024】

図３は、直線フィン・コールド・プレート３２４を用いてＰＣＢ３０２上に搭載されたマルチチップ・モジュールの断面Ａを示す。チップ３１４、３１８、および３２２は基板３０４上に搭載され、コールド・プレート３２４はチップ３１４、３１８、３２２の上に配置されている。チップ３１４、３１８、および３２２はそれぞれに異なる高さを有し、例えば、チップ３１４とチップ３１８はチップ３２２より背が高い。コールド・プレート３２４の底部は、チップ３１４、３１８、および３２２に適合するためのそれぞれに異なるセクション３６２、３６６、および３７０を有している。コールド・プレート３２４の底部は、セクション３７０およびセクション３６６がセクション３６２よりも高くなるように、段差が付けられて異なる寸法を有する。より高いセクション３６６およびセクション３７０は、より背の高いチップ３１４と３１８に適合する。熱界面材料３３６、３３８、および３４０は、チップ３１４、３１８、および３２２とコールド・プレート３２４の底部セクション３６４、３６２、および３７０との間に配置されている。コールド・プレート３２４の上部には、それぞれに異なる上部セクション３６０、３６４、および３６８がある。コールド・プレート３２４は、それぞれに異なる高さのチップに適合するように、当該それぞれに異なるセクションが他のセクションより高くなるように段差のある設計になっている。上部セクション３６４および３６８は、持ち上げられた底部セクション３７０および３６６に適合するように、上部セクション３６０よりも高くなっている。上部セクション３６４および３６８は持ち上げられ、したがってフィン３２６、３２８、３３０はコールド・プレート３２４のすべてのセクションにおいてすべて同じ高さを有する。フィン３２６、３２８、および３３０は直線フィンで構成されている。荷重力３９４は、チップ３１４、３１８、および３２２がそれぞれ熱界面材料３３６、３３８、および３４０を介して良好な熱的接触を有するように、金属プレート３９０の上に加えられた。荷重力３９４は、金属プレート３９０から吸収プレート３９２（例えばゴム）、コールド・プレート３２４、熱界面材料３３６、３３８、および３４０を経て、チップ３１４、３１８、および３２２に伝達された。コールド・プレート３２４の上部セクション３６０、３６４、および３６８と底部セクション３６２、３６６、および３７０は、厚さが薄い。上部セクション３６０、３６４、および３６８ならびに底部セクション３６２、３６６、および３７０は厚さが薄いので、コールド・プレート３２４が縦方向次元と横方向次元とにおいてフレキシブルであることが可能になる。縦方向次元と横方向次元とにおいてフレキシブルなコールド・プレート３２４は、製造プロセスによるチップ高の変動を許容する。例えば、チップはＨ１の垂直高さを有するように設計されるが、製造公差のため、チップは結果的にＨ２の縦方向高さになってしまうことがある。ここでＨ２はＨ１より小さくも大きくもなり得る。コールド・プレート３２４の、厚さが薄い上部壁セクション３６０、３６４、および３６８ならびに底部セクション３６２、３６６、および３７０は、熱界面材料３３６、３３８、および３４０全体にわたって低い熱抵抗を得るようにドーム形状に曲げられ得る。コールド・プレート３２４のドーム形状は、マルチチップ・モジュールのドーム形状に沿ったものになる。マルチチップ・モジュールのドーム形状は、マルチチップ・モジュールの熱サイクルによって引き起こされた。

【0025】

図４は、フィンがそれぞれに異なる高さを有する直線フィン・コールド・プレート３２４Ａを用いてＰＣＢ３０２Ａ上に搭載されたマルチチップ・モジュールの断面Ａを示す。基板３０４Ａ上にチップ３１４Ａ、３１８Ａ、および３２２Ａが搭載され、チップ３１４Ａ、３１８Ａ、および３２２Ａの上にコールド・プレート３２４Ａが配置されている。チップ３１４Ａ、３１８Ａ、および３２２Ａはそれぞれに異なる高さを有し、例えば、チップ３１４Ａおよび３１８Ａはチップ３２２Ａよりも背が高い。コールド・プレート３２４Ａの底部は、チップ３１４Ａ、３１８Ａ、および３２２Ａに適合するように階段状に形成されたそれぞれに異なるセクション３６２Ａ、３６６Ａ、および３７０Ａを有する。コールド・プレート３２４Ａの上部壁３６０Ａは平坦であり、底部セクション３６２Ａ、３６６Ａ、および３７０Ａに対して平行である。フィンの高さは、コールド・プレート３２４Ａの底部セクション３６２Ａ、３６６Ａ、および３７０Ａから上部壁３６０Ａまで達する。底部セクション３６２Ａ、３６６Ａおよび３７０Ａは互いに高くも低くもなり得るので、フィン３２６Ａ、３２８Ａおよび３３０Ａの高さはセクションごとに異なり得る。コールド・プレート３２４Ａの上部壁３６０Ａは、図４によって示すように段差がなく、図３によって示すような段差のある上部セクション３６０、３６４、および３６８とは対照的である。

【0026】

図５は、直線フィン・コールド・プレート４２４を用いてＰＣＢ４０２上に搭載されたマルチチップ・モジュールを示す断面Ｂを示す。近接して配置されたチップ４１４、４１８、および４２２は基板４０４上に搭載され、これらのチップ４１４、４１８、および４２２はほぼ同じ高さを有する。熱界面材料４３６、４３８、および４４０は、それぞれチップ４１４、４１８、４２２の上部に取り付けられている。コールド・プレート４２４の底部壁４６２は均一であるが、底部壁４６２は、コールド・プレート４２４が曲がることが可能な厚さを有する。力４９４は金属プレート４９０に加えられ、吸収層４９２（例えばゴム）によってコールド・プレート４２４に伝達される。コールド・プレート４２４は、横方向次元と縦方向次元において撓んで、基板４０４の湾曲に適合することができる。上部壁４６０はコールド・プレート４２４の底部壁４６２と平行である。

【0027】

図６は、すべてのフィンが同じ高さを有するピンフィン・コールド・プレート５２４を用いてＰＣＢ５０２上に搭載されたマルチチップ・モジュールの断面Ａを示す。チップ５１４、５１８、および５２２は、基板５０４に搭載されている。チップ５１４、５１８、および５２２は縦方向高さが異なり、例えば、チップ５１４およびチップ５１８はチップ５２２よりも背が高い。同様に、図３に示すように、コールド・プレート５２４の底部セクション５６２、５６６および５７０は、それぞれに異なる高さにあることにより、チップ５１４、５１８および５２２にそれぞれ適合する。コールド・プレート５２４の上部セクション５６０、５６４、および５６８と、底部セクション５６２、５６６、および５７０との距離は、それぞれ同じである。したがって、各セクションのフィン５２６、５２８、および５３０は同じ高さを有する。フィン５２６、５２８、および５３０はピンフィンで構成されている。熱界面層５３６、５３８、および５４０は、それぞれチップ５１４、５２２、および５１８と底部セクション５６２、５６６、および５７０との間に配置されている。荷重力５９４は金属プレート５９０の上部に加えられた。荷重力５９４は、金属プレート５９０を介して、吸収プレート５９２（例えばゴム）に、コールド・プレート５２４に、熱界面材料５３６、５３８、および５４０に、そしてチップ５１４、５１８、および５２２に伝達される。コールド・プレート５２４の上部セクション５６０、５６４、５６８および底部セクション５６２、５６６、５７０は、比較的厚さが薄い。コールド・プレート５２４は、上部壁セクション５６０、５６４、５６８、底部壁セクション５６２、５６６、５７０の厚さが比較的薄く、かつピンフィン５２６、５２８、５３０であるので、縦方向次元と２つの横方向次元とにおいて、すなわち３次元的にフレキシブルである。荷重力５９４はフレキシブルなコールド・プレート５２４をドーム形状に曲げる。このドーム形状は、熱サイクル後のマルチチップ・モジュール（基板）の反りに起因する。反ったドーム形状のマルチチップ・モジュールでは、フレキシブルでドーム形状をしたコールド・プレート５２５を５１４、５１８、および５２２の上に接触させることにより、熱界面材料５３６、５３８、および５４０の熱抵抗が下げられる。

【0028】

図７は、フィンがそれぞれに異なる高さを有するピンフィン・コールド・プレートを用いてＰＣＢ６０２上に搭載されたマルチチップ・モジュールの断面Ａを示す。チップ６１４、６１８、および６２２は基板６０４に搭載されている。チップ６１４、６１８、および６２２は縦方向高さが異なり、例えば、チップ６１４およびチップ６１８はチップ６２２よりも背が高い。同様に、図６に示すように、コールド・プレート６２４の底部セクション６６２、６６６および６７０は、チップ６１４、６１８および６２２にそれぞれ適合するように、それぞれに異なる高さにある。コールド・プレート６２４の上部壁６６０は平坦であり、底部セクション６６２、６６６、および６７０に対して平行である。フィンの高さは、底部セクション６６２、６６６、６７０からコールド・プレート６２４の上部まで達する。底部セクション６６３、６６６、および６７０は互いに高くも低くもなり得るので、フィン６２６、６２８、および６３０の高さはセクションごとに異なり得る。図６に示すように、左セクション６６７および右セクション６６９中のフィン６２６およびフィン６３０の高さは、中央セクション６６５のフィン６２８の高さよりも低い。荷重力６９４は金属プレート６９０の上部に加えられた。荷重力６９４は、金属プレート６９０を介して、吸収プレート６９２（例えばゴム）に、コールド・プレート６２４に、熱界面材料６３６、６３８および６４０に、そしてチップ６１４、６１８および６２２に伝達される。コールド・プレート６２４の上部壁６６０ならびに底部セクション６６２、６６６、および６７０は比較的薄い厚さを有する。コールド・プレート６２４は、上部壁６６０、底部壁セクション６６２、６６６、６７０の厚さが比較的薄く、かつピンフィン６２６、６２８、６３０であるので、縦方向次元と２つの横方向次元とにおいて、すなわち３次元的にフレキシブルである。荷重力６９４はフレキシブルなコールド・プレート６２４をドーム形状に曲げる。このドーム形状は、熱サイクル後のマルチチップ・モジュール（基板）の反りに起因する。反ったドーム形状のマルチチップ・モジュールでは、フレキシブルなドーム形状をしたコールド・プレート６２４を６１４、６１８、および６２２の上に接触させることにより、熱界面材料６３６、６３８、および６４０の熱抵抗が下げられる。

【0029】

図８は、フィンがそれぞれに異なるフィン高さおよびピッチ（すなわち、各セクションにおけるフィン間の間隔）を有するピンフィン・コールド・プレートを用いてＰＣＢ７０２上に搭載されたマルチチップ・モジュールの断面Ａを示す。チップ７１４、７１８、および７２２は基板７０４に搭載されている。チップ７１４、７１８、および７２２は縦方向高さが異なり、例えば、チップ７１４およびチップ７１８はチップ７２２よりも背が高い。同様に、図６に示すように、コールド・プレート７２４の底部セクション７６２、７６６および７７０は、チップ７１４、７１８および７２２にそれぞれ適合するように、それぞれに異なる高さにある。コールド・プレート７２４の上部壁７６０は平坦であり、底部セクション７６２、７６６、および７７０に対して平行である。コールド・プレート７２４は、左セクションＬＳ、中央セクションＭＳ、および右セクションＲＳを含む。フィンの高さは、左セクションＬＳ、中央セクションＭＳ、および右セクションＲＳの各々の中で一定である。フィンの高さはセクションごとに異なり得る。例えば、左セクションＬＳ中のフィンの高さは中央セクションＭＳ中のフィンの高さより小さくてもよいし、左セクションＬＳ中のフィン高さは右セクションＲＳ中のフィンの高さとほぼ同じであってもよい。フィン・ピッチ、例えばセクション内のフィン間の間隔は、個々のセクション内で一定である。しかしながら、フィン・ピッチはセクションごとに異なり得る。例えば、右セクションＲＳ中のフィン７２６のピッチは中央セクションＭＳ中のフィン７２８のピッチよりも大きくてもよいし、左セクションＬＳ中のフィン７３０のピッチは右セクションＲＳ中のフィン７２６のピッチとほぼ同じであってもよい。同様に、図６に示すように、コールド・プレート７２４は３次元的にフレキシブルになる。マルチチップ・モジュールの反りのドーム形状に対応して、コールド・プレート７２４は、荷重力７９４が加えられた結果、同じドーム形状に曲げられ得る。図６に示すものと同様に、コールド・プレート７２４は、マルチチップ・モジュールの反りのドーム形状と同じドーム形状に作製され得る。

【0030】

本発明を、そのいくつかの例示的な実施形態を参照して示し、説明してきたが、添付の特許請求の範囲とその均等物によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく、形態および細部の様々な変更がそこで行われることが、当業者には理解されるであろう。

【0031】

本発明の様々な実施形態の説明は、例示の目的で提示されたものであるが、網羅的であること、または開示された実施形態に限定されることを意図していない。説明した実施形態の範囲から逸脱することなく、当業者には多くの改変および変形が明らかであろう。本明細書で用いた用語は、１つまたは複数の実施形態の原理、市場で見出される技術に対する実用化または技術的改良を最もよく説明するように、または当業者が本明細書に開示された実施形態を理解することが可能となるように選択されたものである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】