[发明专利]超大规模集成电路组件的自调节散热装置

说明书

本发明涉及用于散去来自诸如混合式集成电路（HIC）之类的电子电路元件的可变化热量的散热器。

混合式集成电路通常包括诸如集成电路（IC）芯片的有源芯片，或一些在工作期间不是产生热就是易受由HIC的其它元件所产生的热量影响的其它元件或器件。其中某些元器件可能因热而易于引起工作性能的种种变化或造成诸如变形、脱开、断线、破裂等其它热损坏。这些有害影响在元件密集的电路中更为显着。因此，最好是对至少某些元件配置高导热性的金属散热器，以吸取和传走其中的热量，去除其过量的热。在某些情况下，最好能去除可变化的热量。例如，当一个元器件在某一温度下按程序工作或当电路工作于寒冷环境下时，则去除过量的热可能对该元器件的操作特性产生有害的影响。因此，最理想的是只有当该元器件超出正常工作温度的某温度值时再去除热。

1983年10月4日授予A.D.Calabro的美国专利4，408，220号公开了一种耗热装置（散热器）的结构，该结构包括由一中间金属段连接的顶部和底部金属板，这种结构的构成使其能可滑动地安装在一IC组件上，而该组件是安装在诸如印刷电路板之类的支承底座上的。该散热器的顶板弹性地连接到所述中间段，并当就位时接触一块为若干这样的散热器公用的散热板。然而，随着制造与装配过程的进一步小型化和自动化，这样一种机械式固定的散热器是难以实际应用的。再说，这种散热器也不是为将IC的可变化的热量传递到散热器件上而设计的。

因此，人们期望对HIC配置一种装在诸如芯片之类的元件或某些其它器件上的散热器，这种散热器能根据元器件或环境的相应的温度变化将不同量的热能传递到散热件或耗热器上，以便稳定HIC的工作温度。

本发明是一种诸如混合式集成电路（HIC）之类的电子电路，该电路具有安装在一适宜支承底座上的元件及装在该元件上的散热器。还有一个与支承底座间隔开的散热件。该散热器有一底部和至少一个用于将热能传到散热件的凸缘。所述底部固定在所述元件上。每个凸缘包括从散热器底部伸向散热件的直立段、背离散热件弯曲的自由端段、和介于所述直立段和自由端段之间并靠近散热件的弯折段。每个凸缘还设置一个热敏感部件，下文称之为“热动开关”。该开关构成直立段的一部分，并根据是否存在有一定量的热量而使散热器的自由端段分别朝向或背离散热件移动，从而造成与散热件有较大或较小的接触面积。这个热动开关可以几种方式成形，包括将某种具有不同于凸缘的热膨胀系数的金属嵌入凸缘的直立段中或将这类金属附装到直立段上的成形方式。

图1是根据本发明构成的典型装置的一种类型的剖面图。

图2是根据本发明构成的上述典型装置的另一类型的剖面图。

图3是图1所述装置配置了热平衡嵌入件后的剖面图。

图4是图2所述装置配置了热平衡嵌入件后的剖面图。

附图中，标号1表示诸如混合式集成电路之类（仅示出一部分）的典型电子电路。标号2表示由合适材料制成的支承底座，这类材料有诸如陶瓷、半导体材料（如硅）、玻璃、塑料（如环氧树脂）、玻璃纤维强化的环氧树脂、涂树脂的金属（如环氧树脂涂敷后的铝）、模制电路板和其它传统的适用材料等。标号3表示安装在所述支承底座上的元件或器件。在一典型实施例中，元件3是诸如集成电路（IC）芯片之类的有源半导体芯片。该芯片以称之为“倒装片”的方式安装在所述支承底座上，并在芯片上的电路（未示出）与支承底座上的导线和焊点（未示出）之间呈导电性接触。芯片以传统方式固定在支承底座上，例如借助焊接、合金化、金共晶粘接、导电胶连接等等。

由标号4概括表示的散热器固定在芯片的上表面即非工作表面上，也就是对着面向支承底座的芯片表面的反面。另一方面，支承底座事实上可为热动开关的底板，而这时IC芯片的自由工作表面可为连接到引线架的导线。该散热器是由适当的金属或合金制成的，例如铝、铜、镍、它们的合金、黄铜、青铜、不锈钢等。还可采用贵金属及其合金，如金，钯，铂或银等。