专利名称：散热器安装系统的制作方法
技术领域：
这是非临时专利申请。本发明主要涉及半导体冷却方法，更具体地涉及用于将散热器元件安装到具有平 面衬底的半导体芯片上的可释放安装系统。
背景技术：
许多诸如集成电路芯片的电子部件需要诸如散热器的冷却结构，以远离电子部件 传导并发散热量。以多种形式出现的散热器部件必须保持抵靠芯片的表面，以便有效地发 挥作用。但是，通常希望以可拆卸的方式安装散热器。因此存在提供用于将散热器安装在 芯片和基板上的经济、简单和稳定的系统的需求。在 Gerald McIntyre 的转让给(assigned to) Intricast, Inc. of SantaClara California的第5923925号美国专利中获得稳定且可调整的散热器安装件(mount)的实 例。该发明示出了新颖的方法，即向散热器提供弹性可调整的压力，以便保持散热器与半导 体邻接，从而可以出现最大的导热传递。还需要在维持良好的导热能力的同时，易于安装和拆卸的用于电子部件的散热器 安装系统。因此，在工业中需要诸如本发明的系统。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于将散热器装置安装在半导体芯片或芯片板上 的易于安装和拆卸的系统。本发明的另一个目的是提供一种散热器安装件(mount)，该散热器安装件在散热 器上提供弹性压力，以便保持与电子部件导热接触。本发明的进一步目的是提供一种散热器安装件，该散热器安装件可以在两个方向 上和多个散热器装置安装在一起。而且，本发明的另一个目的是提供一种散热器安装系统，其不需要对固定有芯片 的电路板进行任何修改。此外，本发明的另一个目的是提供一种散热器安装件，该散热器安装件在四个角 处构造(frame)芯片/电路板，以保持稳定的定中心和接触。简要地，本发明的一个优选实施例是用于将散热器可释放地固定到通常为矩形的 电子部件的表面的散热器安装件。安装系统包括具有相对的横向侧和夹紧侧的弹性开放框 架，其中每个角尖端(apex)设置有用于定位散热器的L形角保持块。横向侧在其正中央处 具有用于容纳弹簧条端部的支撑竖直腔，该弹簧条穿过散热器延伸，并在其上提供弹性向 下的压力。夹紧侧具有从其下垂的夹紧块，以在芯片/板的边缘下延伸，每个夹紧块包括用 于在芯片/板的边缘下延伸的夹紧舌，以便将安装件和散热器固定到该芯片/板上。每个 夹紧侧还包括夹紧柄，使得相对的夹紧柄能够一起挤压，以扭转弹性框架，并引起夹紧舌远 离，因此允许将安装系统安装在芯片/板上，或从芯片/板上拆卸安装系统。
替换实施例提供在支墩(buttresses)内的张力调整螺钉，使得弹簧条的张力可 按所需变化，以增加或减小散热器上的压力。本发明的优点是无需使用特殊工具就可以容易地安装和拆卸散热器安装件。本发明的另一个优点是一般不要求对芯片或芯片座进行更改，以使安装容易，特 别是不需要在电路板上设置额外的孔。本发明的进一步的优点是，通过保持角块横向地定位散热器。而且，本发明的另一个优点是其横向延伸不明显超过芯片的边缘，因此允许芯片 更紧密地聚集在板上。此外，本发明的另一个优点是由夹紧舌提供的固定在普通应用中不产生松动。本发明的另外的优点是金属弹簧件的使用在使用过程中提供了较大的耐久力和 坚固性，因为金属因热量变形较小，并且保留了比塑料更好的弹性。通过最近已知的执行本发明的方式的描述，和如在此处所述以及如图中的若干图 形示出的优选实施例的工业应用，本发明的这些和其它目的以及优点将对本领域中的技术 人员显而易见。
通过以下结合附图的详细描述，本发明的目的和优点将显而易见，图中图1是包括半导体芯片和随其一起使用的典型的散热器的图示的本发明的分解 透视图；图2是示出了其中具有散热器的根据本发明的散热器安装系统的透视图；图3是仅示出了散热器安装系统的发明部分的另外的透视图；图4是散热器安装系统的俯视图，其示出了仅为了说明目的安装在该系统的一半 中的散热器，并且也示出了替换实施例；并且图5是沿着图4的线B-B截取的横截面图。
具体实施例方式本发明的一个优选实施例是在图1中以分解透视图示出的并且通过参考特性10 在此处指出的散热器安装系统。安装系统10以图中的多个图形示出，并参照这些图形在下 文中描述。安装系统10是一体的夹持件12和分离的弹簧件14的形式。使用中，操作夹持 件12和弹簧件14以将典型的散热器16可释放地固定抵靠在典型的集成电路芯片18 (例 如CPU)上，以便方便热能从集成电路芯片18到散热器16的导热消散。所示的典型集成电 路芯片18包括模块部分(die portion) 19和衬底部分20，整个芯片18典型地安装在包括 多个其它元件的电路板(未示出)上。散热器16 (普通物体，不是本发明的构成部分)设 置有通过发散和对流使过多的热能散入环境的散热片22。包括散热器16和芯片18的全组装系统10在图2中示出，同时仅系统10的部件 (夹紧件12和弹簧件14)在图3的组件模式中示出。图4和5示出了图示的一半具有附加 元件，而另一半没有附加元件的系统10，如在图5的横截面视图中尤其明显。优选地，夹持件12是包括多个不同元件的一体模制的部件。夹持件12围绕中心 轴线(由定义图5的横截面视图的图4的对分线B-B表示)双侧对称。可将夹紧件12看作限定中心腔26的环绕弹性框架24，集成电路芯片18和散热器16安装在该中心腔中。弹 性框架包括一对相对的夹紧侧28，和一对相对的横向侧30。角块32以“L”形从每一对夹 紧侧与横向侧的交点处下垂，以限定用于矩形(在示出的优选的实施例中为正方形)的电 路板芯片载体20的角位置保持(corner positioning retention)。夹紧块34从每个夹紧侧28的中心部分下垂，向下延伸到与角块32同样的程度。每个面向中心腔26的夹紧块34的底部区还设置有用于接合(engage)衬底20下侧的夹紧 舌或凸出部分36。夹紧柄38从夹紧侧28的上部表面向上延伸并向外弯曲，正好处于夹紧 块34上方。该弯曲防止压在压缩时散热器16干扰柄38。两个夹紧柄38上的向内压力导 致夹紧侧28扭曲，从而导致夹紧块34被迫远离，使得夹紧舌36展开足以释放衬底20的底 部表面。这便于夹持件12的安装和拆卸。在横向侧30的中心，设置有竖直的支墩40，每个支墩限定向底部开口的竖直容纳 槽42。该竖直容纳槽42适于容纳并限制弹簧件14的端部。也考虑了容纳弹簧件14的端 部的替换方法，即在不同的高度处包括多个孔或通孔。在优选的实施例10中，容纳槽42具 有固定深度，该固定深度被选择为适于弹簧件14上的最佳下向压力。但是，如图4和5所 示，可替换的实施例考虑了竖直支墩40上的带螺纹的孔44以用于容纳调整螺钉46。可旋 转调整螺钉46来调整弹簧件14上的向下压力，以便使散热器16与集成电路芯片18的上 部表面的接触最优化。另外的可能的调整机构(未示出)是在可固定在不同高度处的槽42 中安装滑动容纳器。弹簧件14优选地是金属弹簧条或丝，包括弓形的中心宽阔区域48和一对较窄的 端头(end tip)50。中心宽阔区域48向下弯曲以在散热器16上施加弹性压力。端头50与 竖直槽42的上端接合以将弹簧件14保持在适当位置。弹簧件14可拆卸并且可用可互换 的相似形状的不同张力的弹簧替换，以优化施加的压力的程度。可以根据变化的形状和与具体类型的芯片载体和散热器匹配的尺寸构建本发明 的散热器安装系统10。所示的正方形布置为典型的普通构造。尽管也可以使用橡胶合成物，但用于形成散热器安装系统10的夹持件12的通常 优选的材料为诸如尼龙、PVC, PTFE和纤维玻璃的弹性耐热塑料。弹簧件14典型地为预成 形的金属条弹簧，但是也可由金属线形成，其中选择特殊的合金金属以提供理想的弹性。然 而，可以用具有适当特性和结构完整性的合适材料替代。虽然已经在上文中描述了多个实施例，应当理解，这些实施例仅是以示例的形式 描述，并非对本发明进行限制。根据本发明的散热器安装系统10适用于使散热器部件16与诸如集成电路芯片18 的电子部件保持良好的导热接触。易于安装和拆卸安装的能力、安装的安全性以及更改弹 簧压力的能力是理想的本发明安装系统10的全部优点。典型地应用于电子系统中，其中，集成电路芯片或其它部件在使用中产生过度的 热量，为了更好的性能以及避免退化，必须消散该热量。通常为包含在一体的衬底20中的 模块部分19的形式的集成电路芯片18将固定在封闭的空间内的适当位置。模块19提供 用于与散热器16的底部紧靠的平面的导热表面。典型的散热器16具有用于导热地抵靠集成电路芯片18的平的平底部分，以 及多个发散热量的延伸散热片22。在散热器16的上部表面上至少设置一个对分横槽(bisecting cross channel)，并且在一些情况下，也设置第二个对分横槽(如图所示)，使 得散热片22可被布置为两个垂直的结构。当为了使用而配置组件(assembly)时，散热器 16被物理地安置在集成电路芯片18上且抵靠安置在衬底20中心的模块部分19。然后，安装系统10发挥作用以便将散热器16固定在适当位置。将弹簧件14安置 为其端柱(end post) 50延伸入竖直的容纳槽42，并且其弓形的中心宽阔区域48向下弯曲 以接合散热器16。然后，夹持件12/弹簧件14组合被降到散热器16上，以使弹簧件14在 对分横槽中延伸。随着接合程度的增加，向内压缩夹紧柄38 (具体用母指和其它手指)以 使夹紧侧28扭曲，从而使得夹紧舌36被迫远离(如钳夹(jaws))足以使衬底20的边缘滑 过。当达到完全接合时，释放夹紧柄38，并且夹紧舌36在衬底20的边缘下收紧以将组件 固定在一起。弹簧件14在散热器16上施加恒定的向下压力，以保持与集成电路芯片18的 最优接触，和有效的散热。当希望将组合分解时，夹紧柄38上的相似压力打开钳夹，使得舌 36释放衬底20，并且可以折下安装系统10。也可以在将整个组合施加到芯片18上之前将散热器16安装在安装系统10中。在 这种情况下，夹紧舌支撑散热器16直到完成全部组装，并且不压缩夹紧柄38，直到组合基 本就位，以便避免过早地释放散热器16。如果所选的散热器16具有垂直的横槽(cross channel)，则可以在任一方向上安 装系统10。L形角块包围散热器底部的相应角，因此防止了使用中的任何横向移动。如果 所选择的拧紧子系统在适当的位置，则可以调整弹簧件14上的张力以增加或减小压力。这 可以通过转动螺纹孔44中的调整螺钉来完成，以改变弹簧端头50上的向下力，从而更改了 由中心宽阔区域48施加的压力。这些方面中的每一个都增加了便利性，并使系统10有利 于典型的用户。安装系统10适应性强其可被制造为定制的尺寸和形状以容纳不同类型的散热器 16。尺寸和弹性也可以在制造过程中改变，以改变所设置的夹紧强度和夹紧力。可置换不同 的弹簧件14以更改施加到散热器16上的压力。所有这些特性使该系统适用于多种应用。因以上原因和其它原因，希望本发明的散热器安装系统具有广泛的工业应用。因此，希望本发明的商业效用广泛且持久。
权利要求
一种用于保持散热器抵靠于发热部件的散热器安装系统，包括弹性矩形框架构件，包括一对相对的夹紧侧和一对相对的横向侧，每个所述横向侧包括容纳槽；以及弹簧件，具有用于接合所述相对的容纳槽的端头，所述弹簧件接合所述散热器的上部表面，以便将其保持在抵靠于所述发热部件的适当位置；其中，向所述夹紧侧施加压力迫使所述框架构件扭曲，使得钳夹打开以便夹紧诸如所述散热器或所述发热部件的物体，当释放所述压力时，所述钳夹闭合。
2.根据权利要求1所述的散热器安装系统，其中，所述夹紧侧设置有从其延伸的夹紧柄，以便提供用于施加所述压力的压杆。
3.根据权利要求1所述的散热器安装系统，其中，每个所述夹紧侧包括从其下垂的夹紧块，每个所述夹紧块具有从其凸出的夹紧舌。
4.根据权利要求2所述的散热器安装系统，其中，每个所述夹紧侧包括从其下垂的夹紧块，每个所述夹紧块具有从其凸出的夹紧舌。
5.根据权利要求1所述的散热器安装系统，其中，所述弹簧件包括弓形的中央宽阔区域，所述中央宽阔区域在所述散热器的方向上弯曲ο
6.根据权利要求1所述的散热器安装系统，其中，在所述容纳槽中设置有弹簧压力调整装置，以调整所述弹簧端头上的压力并且由此抵 靠于所述散热器。
7.一种用于抵靠发热部件安装并固定散热器的组件，包括弹性框架，限定矩形的内部腔，所述框架包括一对相对的夹紧侧和一对相对的横向侧， 每个所述夹紧侧包括从其延伸的夹紧柄和从其下垂的夹紧块，所述夹紧块具有伸入所述腔 中的夹紧舌，并且每个横向侧包括至少一个容纳槽；以及弹簧件，所述弹簧件的每一端可与所述容纳槽中的一个相应容纳槽接合，以便对容纳 在所述腔内的所述散热器施加压力；其中朝向所述腔对每个所述夹紧柄施加压力引起所述框架扭曲，以迫使所述夹紧块远离所 述腔，并且迫使所述夹紧舌超出所述腔的区域。
8.根据权利要求7所述的组件，其中，从一个所述夹紧侧和一个所述横向侧的每个交点下垂设置有L形角块，所述角块将所 述散热器构造并定位在所述中心腔内。
9.根据权利要求7所述的组件，其中，所述散热器适于抵靠集成电路芯片放置，所述集成电路芯片包括刚性的、通常平面的 衬底；并且所述夹紧舌从所述夹紧块向内延伸一短的距离，所述距离足以夹紧所述散热器和所述 衬底。
10.根据权利要求7所述的组件，其中，所述弹簧件的每一端包括端头，以安装到所述相应的容纳槽中； 所述竖直槽具有可选择的深度，使得通过所述弹簧件向所述散热器提供理想的恒定压力。
11.根据权利要求10所述的组件，其中，设置有张力调整装置，以对每个所述端头提供压力。
12.根据权利要求10所述的组件，其中，在所述竖直槽中设置有调整螺钉，以调整每个所述弹簧端头上的压力。
13.根据权利要求7所述的组件，其中， 所述夹紧柄远离所述中心腔向外弯曲。
14.一种用于将散热器可释放地安装在具有通常平面的衬底的集成电路芯片上的散热 器安装系统，包括夹持件；以及适于与所述夹持件配合的弹簧件；其中，所述夹持件适于通过在所述衬底的相对边缘下可释放地夹紧来夹紧集成电路芯片，并 适于同时迫使所述弹簧件抵靠所述散热器，以保持对所述集成电路芯片的接触压力。
15.根据权利要求14所述的散热器安装系统，其中，所述夹持件是具有一对相对的夹紧侧和一对相对的横向侧的弹性矩形框架，每个所述 横向侧包括具有容纳装置的支墩，所述容纳装置用于容纳所述弹簧件的端头。
16.根据权利要求14所述的散热器安装系统，其中，每个所述夹紧侧包括下垂的夹紧块，并且每个所述夹紧块包括用于接合所述衬底下侧 的夹紧舌。
17.根据权利要求16所述的散热器安装系统，其中，每个所述夹紧侧包括与所述夹紧块相对的夹紧柄，安置所述夹紧柄，使得在所述夹紧 柄上的向内压力使所述夹紧侧向外扭曲，从而释放所述夹紧舌与所述衬底的接合。
全文摘要
本发明涉及一种散热器系统(10)，该散热器系统被设置为包括并接合抵靠发热部件的散热器(16)，该散热器典型地为集成电路芯片(18)。该系统(10)包括矩形的一体形成的弹性框架(12)，该弹性框架限定容纳散热器(16)的腔(26)。该框架(12)包括一对相对的横向侧(30)和一对相对的夹紧侧(28)，所述横向侧和夹紧侧具有从其交点处下垂的L形角块(32)。夹紧侧(28)包括向上延伸的中心定位的夹紧柄(38)和从该夹紧柄下垂的夹紧块(34)，每个夹紧块(34)在其较下区域处具有向内伸入腔(26)的夹紧舌(36)。该夹紧柄(38)上的向内压力向外压迫夹紧舌(36)，以便由此释放所夹紧的物体。
文档编号H01L23/40GK101814468SQ20091024628
公开日2010年8月25日 申请日期2009年12月15日 优先权日2008年12月23日
发明者吉姆·穆尔, 王方, 胡芒达, 萧贤钜 申请人:伊特瑞卡斯特公司