[其他]半导体集成电路板的冷却设备

说明书

本发明涉及一种冷却设备，此设备用于驱散由半导体元件或集成块产生的热。

在大型电子计算机系统中，需要高速地实现处理操作。为此，近几年来发展了在其上组装有大量半导体元件的集成块。此外，为了使这种集成块之间的连接电线缩短，又提出了在微型组件中安装大量这种集成块的方法。

至今，已提出了一种特别用于大型电子计算机系统的冷却设备，此设备在美国专利No3，993，123中已公开。在这种冷却设备中，由大规模集成电路块产生的热通过氦气层传到活塞，该氦气存在于压缩部分的周围活塞的球形端部和大规模集成电路块的背景面表面之间，然后，热从活塞传给存在于该活塞和气缸之间的间隙中的氦气层，再传给微型组件的外壳。于是，热被全部传到用于散热的冷却器中，该冷却器装在外壳上。冷却器中有冷却水或冷却空气循环通过。

然而，在上述先有技术中的冷却装置中，存在下面一些问题。

氦气的导热率跟其他气体比较起来是较高的，但是，它的导热率跟金属部件如活塞、气缸或类似部件的导热率比较起来仍非常低。因此，为了使氦气层的热阻小，就需要将活塞和气缸之间的间隙做得小。为此，对活塞或气缸的加工，要求具有高的精确度。如果它们的加工精度低，那么活塞不能平稳地运动，或者每块集成电路块的温度可能会很高。

为了解决上述问题，提出了如美国专利No4，263，965中所公开的冷却结构。在这种结构中，正对着大规模集成电路块的外壳中，有很多平行槽，而每一条槽中，嵌入一块矩形薄热导片和一片簧片，该簧片用于给此热导片施加压力。这种结构的改进在于，在热导片和平行槽的侧壁之间的有效热交换面积大。此外，每片热导片的薄表面跟大规模集成线路的一端表面保持面接触。

可是，上述结构又有如下问题。由于每片热导片各自分开，并嵌入其相应的平行槽中，邻近热导片之间几乎不进行热交换。因为大规模集成电路块上的集成块由很多电子线路组成，通常，这种大规模集成块产生的热很少是均匀的。在大规模集成电路块中，所产生的热的分布因空间而异，也因时间而异。因此，只有靠近大规模集成块上放热部分周围的那些热导片才能起散热作用。换句话说，离发热部分远的其他热导片只对那些通过很薄的集成电路块传过来的热能起散热作用。也就是说，即使在大规模集成电路板上装有很多热导片，由于热导片之间没有良好的传热连接，而使它们的散热效率降低。

再者，能安装热导片的最大尺寸受到大规模集成电路块的宽度限制，因而限制了冷却性能的提高。

此外，在日本专利公布No23463/83中公开了一种冷却设备，该设备采用了由叠片簧片组成的热导金属板束。这种冷却设备的缺点在于簧片之间的接触热阻大。

还有一例，即欧州专利申请No，0088246提出一种导热装置，所涉及的散热片（30）是作为环型壁形成在杯型元件26上，并且散热片18是用于散热以及从盖成外壳中驱散热，其散热效果也不理想。

考虑到上述已有技术中所固有的缺点，本发明的任务是在为半导体元件或集成块提供一种冷却设备，此冷却设备具有高的冷却性能，并吸取了各种各样的替换，其中包括基片的变更、变换半导体集成电路块的连接、装配结构的变更、与冷却装置有关的各种热变形等等，而不超过半导体集成电路块所允许的受力。

本发明的特点在于很多第一组散热片整体地装在热导元件上，该热导元件的底面面积大于半导体集成块的散热面积：如半导体块的热耗散面积，这些第一组散热片与许多第二组散热片相配合，在外壳的内表面形成小的间隙;热导元件的底表面通过弹性元件被压在半导体集成块的平面表面上，弹性元件安装在热导元件和外壳的内表面之间。

图1是局部剖面透视图，它给出了一个根据本发明为半导体集成电路块提供冷却的冷却设备实施例;图2是图1中所示的用于半导体集成块的冷却设备的主要部分的垂直方向横截面图;图3是图1中所示的用于半导体集成块的冷却设备的主要部分的水平方向横截面图;图4为基片的俯视图，半导体集成电路就安装在该基片上;图5、6和7分别为本发明的其他实施例主要部分的垂直方向截面图;图8是图7中所示的外壳件的详细结构局部透视图;图9是图7中所示的簧片的详细的结构局部截面透视图;图10是根据本发明的、用于半导体集成电路块的冷却设备的又一个实施例的透视图;图11是本发明的另外的实施例的垂直方向横截图面;图12和13分别为本发明的别的实施例的外壳的横截面图;图14到16是曲线图，它们表示散热片轴向重叠长度跟热阻的关系，以及第一组散热片数跟热阻的关系，以便证明本发明的性能。

现在，参见图1到图4来描述本发明的一个实施例。