KR100566446B1 - 고밀도 패키징 적용에 사용하기 위한 고성능 히트 싱크 구조 - Google Patents

고밀도 패키징 적용에 사용하기 위한 고성능 히트 싱크 구조 Download PDF

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Abstract

집적 회로 장치로부터 열을 방출하기 위한 강화 방열 장치는 상부 및 하부 외표면 영역을 갖는 열전도성 코어를 구비한다. 상기 장치는 방사상 연장 바늘형 핀 구조체의 제1 어레이를 부가로 구비한다. 제1 어레이는, 코어 및 제1 어레이 주위로 도입되는 냉각 매체가 집적 회로 장치로부터의 방열을 강화시키기 위해 제1 어레이 및 코어 주위에 전방향성 유동을 생성하도록 상부 표면 영역에 열적으로 결합된다. 제1 어레이 및 하부 표면 영역을 포함하는 코어는, 방열 장치가 집적 회로 장치 상에 장착될 때 마더보드 상의 부품들이 집적 회로 장치 상에 잠식 배치될 수 있도록 충분한 크기를 갖는다.
방열 장치, 집적 회로 장치, 상부 및 하부 표면 영역, 열전도성 코어, 제1 어레이, 제2 어레이, 냉각 매체

Description

고밀도 패키징 적용에 사용하기 위한 고성능 히트 싱크 구조{High Performance Heat Sink Configurations for Use in High Density Packaging Applications}
본 발명은 일반적으로 집적 회로 조립체용 방열 시스템 및 방법에 관한 것이며, 특히 집적 회로 장치로부터 열을 방산하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
집적 회로 장치, 마이크로프로세서 및 기타 관련 컴퓨터 부품들은 증가하는 용량에 의해 점점 더 고성능화되고 있으며, 그 결과 패키징 밀도 및 이들 부품들로부터 발생하는 열의 양이 증가되고 있다. 이들 부품들의 패키지 유닛 및 집적 회로 장치 크기는 감소되거나 동일하게 유지되지만, 이들 부품들에 의해 방출되는 체적당, 질량당, 표면적당 또는 임의의 다른 이러한 단위당 열 에너지량은 증가한다. 현재의 패키징 기술에 있어서, 히트 싱크는 통상적으로 한측에서 집적 회로 장치 상에 장착되는 평면 기초판으로 구성된다. 히트 싱크는 다른측에서 평면 기초판에 대해 수직으로 연장되는 핀(fin)의 어레이를 부가로 구비한다. 일반적으로, 집적 회로 장치(열원임)는 히트 싱크의 평면 기초판보다 상당히 작은 밑넓이(footprint) 크기를 갖는다. 히트 싱크의 평면 기초판은 대형 밑넓이 크기를 갖는다. 대형 밑넓이 크기는 그와 접촉하는 집적 회로 장치보다 많은 마더보드 점유 공간(motherboard real estate)을 필요로 한다. 보다 대형 크기의 기초판은, 집적 회로 장치와 직접적으로 접촉하지 않는 기초판의 최외측 부분이 집적 회로 장치와 직접적으로 접촉하는 기초판의 부분보다 상당히 낮은 온도를 갖게 한다. 이는 집적 회로와 직접적으로 접촉하지 않는 히트 싱크의 최외측 부분이 냉각 공기로 열을 방산하는데 비효율적이게 한다.
더욱이, 컴퓨터 관련 장치가 보다 고성능화됨에 따라, 보다 많은 부품들이 장치의 내부 및 마더보드 상에 배치되어 보다 많은 마더보드 점유 공간을 더욱 필요로 하게 된다. 게다가, 종래의 히트 싱크 디자인의 기초판은 히트 싱크가 부착되는 집적 회로 장치와 동일한 높이에 있다. 따라서, 히트 싱크의 평면 기초판 구조는 일반적으로 기초판이 장착되는 집적 회로 장치보다 큰 마더보드 점유 공간을 필요로 하게 된다. 그 결과, 기초판의 보다 대형의 밑넓이 크기는, 저가 커패시터와 같은 다른 마더보드 부품들이 마이크로프로세서 주위 또는 마이크로프로세서 상에 잠식 배치(encroach)되는 것을 금지한다. 따라서, 집적 회로 장착 및 패키징 기기 설계시에, 다수의 이러한 집적 회로에 의해 발생되는 다량의 열, 및 마더보드 점유 공간에 대한 증가하는 요구가 고려될 필요가 있다.
상술한 이유, 및 본 명세서를 숙지하고 이해할 때 당 기술 분야의 숙련자들에게 명백해지는 하기에 설명하는 다른 이유로, 마더보드 점유 공간을 보존하면서 전자 부품들이 마이크로프로세서 상에 및 마이크로프로세서 주위에 잠식 배치되는 것을 허용하는 강화 방열 장치 및 방법이 당 분야에 요구된다.
하기의 실시예들의 상세한 설명에서, 본 발명 및 그 실시를 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 도면에서, 유사 도면 부호는 다양한 도면에 걸쳐 실질적으로 유사한 부품을 나타낸다. 이들 실시예들은 당 기술 분야의 숙련자들이 본 발명을 실시하는데 충분히 상세하게 설명된다. 다른 실시예들이 실시될 수 있으며, 구조적, 논리적 및 전기 기술적 변경이 본 발명의 범주를 일탈하지 않고 수행될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 다양한 실시예들은, 어려울지라도 필수적으로 상호 배제적이지는 않다는 것을 이해해야 한다. 예를 들면, 한 실시예에 설명된 특정 형상, 구조, 또는 특징은 다른 실시예들에 포함될 수 있다. 따라서, 하기의 상세한 설명은 한정적인 의미로 취해져서는 안되며, 본 발명의 범주는 첨부된 청구범위와 함께 이러한 청구범위들이 규정하는 등가물의 전체 범주에 의해서만 한정된다.
본 명세서는 무엇보다도, 현재 사용 가능한 대량 생산 기술을 이용함으로써 고성능 및 비용 효과를 유지하면서 전자 부품들이 마이크로프로세서 주위 및 마이크로프로세서 상에 잠식 배치되는 것을 허용하는 강화 방열 장치를 설명한다.
도1은 조립된 마더보드 상의 마이크로프로세서에 부착된 종래의 히트 싱크의 등각도이다.
도2는 본 발명에 따른 강화 방열 장치의 한 실시예의 등각도이다.
도3은 조립된 마더보드 상의 마이크로프로세서에 부착된 도2의 강화 방열 장 치를 도시하는 등각도이다.
도4는 본 발명에 따른 강화 방열 장치의 다른 실시예의 등각도이다.
도5는 조립된 마더보드 상의 마이크로프로세서에 부착된 도4의 강화 방열 장치를 도시하는 등각도이다.
도6은 본 발명에 따른 강화 방열 장치의 다른 실시예의 등각도이다.
도7은 조립된 마더보드 상의 마이크로프로세서에 부착된 도6의 강화 방열 장치를 도시하는 등각도이다.
도1은 조립 마더보드(130)의 마이크로프로세서(120) 상에 장착된 종래의 히트 싱크(110)의 등각도(100)를 도시한다. 또한, 도1에는 히트 싱크(110) 주위 및 마더보드(130) 상에 장착된 저가 커패시터(140)가 도시되어 있다.
종래의 히트 싱크(110)는, 평면 기초판(150)으로부터 수직으로 이격되어 연장되는 핀(160)의 어레이를 구비하는 평면 기초판(150)을 갖는다. 이 히트 싱크(110)의 구조는 마이크로프로세서(120)로부터 열을 방산하기 위한 핀(160)의 어레이를 갖는 평면 기초판(150)의 사용을 요구한다. 도1에 도시한 종래의 히트 싱크(110)를 사용하는 방열의 증가는, 일반적으로 기초판(150)의 표면적 및/또는 핀(160)의 어레이의 확장을 필요로 한다. 이는 보다 많은 마더보드 점유 공간의 소비를 초래한다. 일반적으로, 마이크로프로세서(120)(열원임)는 도1에 도시한 히트 싱크(110)의 평면 기초판(150) 구조보다 작은 밑넓이 크기를 갖는다. 평면 기초판(150)의 보다 대형의 밑넓이 크기는, 평면 기초판(150)의 최외측 부분(집적 회로 장치와 집적적으로 접촉하지 않는 부분)이 집적 회로 장치와 직접적으로 접촉하는 평면 기초판(150)의 부분보다 상당히 낮은 온도를 갖게 한다. 따라서, 대형의 평면 기초판(150)을 갖는 종래의 히트 싱크(110)는 집적 회로 장치로부터 열을 방산하는데 비효율적이다. 더욱이, 패키지 유닛 및 집적 회로 장치 크기는 감소되지만, 이들 부품들에 의해 발생하는 열의 양은 증가한다. 종래의 히트 싱크(110) 구조는, 집적 회로 장치로부터 열을 방출하도록 핀(160)의 어레이가 평면 기초판(150)의 에지로 연장되는 것을 요구한다. 또한, 종래의 히트 싱크(110)는 방열을 증가시키기 위해 핀(160)의 어레이의 크기의 증가를 필요로 한다. 핀(160)을 측방향으로 확장시키기 위해, 평면 기초판(150)은 크기가 증가되어야 한다. 평면 기초판(150)의 확장은 보다 많은 마더보드 점유 공간을 소비한다. 보다 많은 마더보드 점유 공간의 소비는, 각각의 연속적인 보다 높은 성능의 집적 회로 장치 시대에 의해 시스템 패키징 밀도가 증가하는 환경에서는 일반적으로 존립 가능한 선택 사항이 아니다. 또한, 종래의 히트 싱크(110)는 히트 싱크가 장착되는 집적 회로 장치와 동일한 높이에 있다. 도1에서는, 마이크로프로세서(120) 상에 장착된 종래의 히트 싱크(110)의 평면 기초판(150) 구조가, 저가 커패시터(140)와 같은 다른 마더보드 부품들이 마이크로프로세서(120) 주위에 잠식 배치되는 것을 일반적으로 금지하고 있는 것을 알 수 있다.
도2는 본 발명에 따른 강화 방열 장치(200)의 한 실시예의 등각도이다. 도2에는, 열전도성 코어(210), 및 방사상 연장 바늘형 핀(pin fin) 구조체의 제1 어레이(220)를 구비하는 강화 방열 장치(200)가 도시되어 있다. 핀 구조체는 원형, 정사각형, 직사각형, 타원형, 원추형 또는 방열에 적합한 임의의 다른 형상과 같은 단면 형상을 가질 수 있다. 또한, 도2에는, 상부 및 하부 외표면 영역(230, 240)을 갖는 코어(210)가 도시되어 있다. 제1 어레이(220)는, 코어(210)의 상부 및 하부 표면 영역(230, 240) 및 제1 어레이(220) 주위로 도입되는 공기와 같은 냉각 매체가 히트 싱크(200)로부터의 방열을 강화시키기 위해 코어(210) 및 제1 어레이의 주위에 전방향성 유동(omni-directional flow)을 생성하도록, 코어(210)의 상부 표면 영역(230)에 열적으로 결합된다. 도2는 제2 어레이 주위로 도입되는 냉각 매체가 제2 어레이(290) 주위에 전방향성 유동을 또한 생성하도록, 코어(210)의 하부 표면 영역(240)에 열적으로 결합된 방사상 연장 바늘형 핀 구조체의 선택적인 제2 어레이(290)를 또한 도시하고 있다. 각각의 핀 구조체는 제1 및 제2 어레이(220, 290) 주위에 보다 높은 난류 유동을 생성하기 위한 헤드를 가질 수 있다.
코어(210)는 축(260)을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 상부 및 하부 표면 영역(230, 240)은 축(260)에 대해 평행하다. 코어(210)는 또한 기부(base; 270)를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 기부(270)는 하부 표면 영역(240)에 밀접하고 축(260)에 대해 수직이 되는 방식으로 배치된다. 상부 및 하부 표면 영역(230, 240)은 축(260)에 대해 동심적일 수 있다.
제1 어레이(220)는, 장치(200)가 집적 회로 장치 상에 장착될 때 부품들이 하부 표면 영역(240) 주위 및 그에 밀접하게 그리고 제1 어레이(220)의 하부에 장착될 수 있도록 상부 표면 영역(230)에 열적으로 결합된다. 몇몇 실시예에서, 부품들은 장치(200)와 기계적으로 간섭하지 않고 집적 회로 장치 상에 잠식 배치될 수 있다.
코어(210)는 중실체일 수 있다. 중실체는 원통형, 원추형, 정사각형, 직사각형, 또는 집적 회로 장치 상으로의 장착 및 상부 표면 영역(230)으로의 제1 어레이(220)의 부착을 용이하게 하는 임의의 다른 유사 형상일 수 있다. 코어(210)는 하나 이상의 히트 파이프(heat pipe), 액체, 열-사이펀(heat-siphon), 또는 집적 회로 장치로부터의 방열을 강화시키는 다른 이러한 열 전달 매체와 같은 열 전달 매체를 구비할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 어레이(220)는 제1 외경(250)을 가지며, 제2 어레이(290)는 제2 외경(255)을 갖는다. 제2 외경(255)은 제1 외경(250)보다 작다. 제1 어레이(220)는 제1 깊이를 가지며, 제2 어레이(290)는 제2 깊이를 갖는다. 제1 및 제2 깊이를 포함하는 제1 및 제2 외경(250, 255)은, 장치가 집적 회로 장치 상에 장착될 때 집적 회로 장치 주위 및 그에 밀접하여 부품들이 장착될 수 있도록 충분한 크기이다.
제2 어레이(290)는, 제1 및 제2 어레이(220, 290) 주위로 도입되는 냉각 매체가 히트 싱크(200)로부터의 방열을 강화시키기 위해 코어(210)의 상부 및 하부 표면 영역(230, 240) 및 제1 및 제2 어레이(220, 290) 주위에 전방향성 유동을 생성하도록, 코어(210)의 하부 표면 영역(240)에 열적으로 결합된다. 코어(210)와 제1 및 제2 어레이(220, 290)를 포함하는 장치(200)는 알루미늄, 구리, 또는 집적 회로 장치로부터 열을 방산할 수 있는 임의의 다른 재료와 같은 재료로 제조될 수 있다. 제1 및 제2 어레이(220, 290)는 원형, 정사각형, 직사각형, 타원형, 원추형 또는 제1 및 제2 어레이(220, 290) 주위 및 그에 밀접하여 부품들을 잠식 배치할 수 있게 하는데 적합한 임의의 다른 형상과 같은 외부 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
도3은 조립된 마더보드(130) 상에 마이크로프로세서(120)가 부착되어 있는, 도2에 도시한 강화 방열 장치(200)를 도시하는 등각도(300)이다. 도3에 도시한 실시예에서, 마이크로프로세서(120)는 전방면(340) 및 후방면(330)을 갖는다. 전방면(340)은 후방면(330)의 반대측에 배치된다. 상기 전방면(340)은 저가 커패시터(140)와 같은 부품 및 다른 이러한 전자 부품들을 갖는 조립된 마더보드(130)에 부착된다. 도2에 도시한 강화 방열 장치(200)의 기부(270)는 마이크로프로세서(120)의 후방면(330)에 부착된다. 도3으로부터, 제1 및 제2 어레이(220, 290)는, 조립된 보드(130) 상에 장착된 저가 커패시터(140)가 마이크로프로세서(120) 주위에 잠식 배치될 수 있게 하기 위해 충분한 크기를 갖는다는 것을 알 수 있다. 또한 저가 커패시터(140)는 제1 어레이(220)의 하부 및 제2 어레이(290)의 주위에 위치되어 있다는 것을 알 수 있다.
또한, 도3에서, 제1 어레이(220)는 제2 어레이(290)보다 크며, 이에 의해 방열 장치(200)의 기부(270)의 밑넓이 크기를 마이크로프로세서(120)의 후방면(330) 이상으로 증가시키지 않고 방열율을 증가시킬 수 있다. 방열 장치(200)의 기부(270)와 마이크로프로세서(120)의 후방면(330)의 일치하는 밑넓이 크기는, 기부(270)와 마이크로프로세서(120)의 후방면(330)이 동일한 열 전달율을 가질 수 있게 한다. 이는 기부(270)와 마이크로프로세서(120)의 후방면(330) 사이의 열 전달 효율을 증가시킨다.
코어(210)는 또한 기부(270)의 반대측에 배치된 상부면(275)을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 상부면(275)은 축(260)에 대해 수직이며 제1 어레이(220)에 밀접하게 위치된다. 도2에 도시한 방향으로 공기와 같은 열 전달 매체(297)를 도입하기 위해 열 전달 매체가 상부면(275)에 부착될 수 있다. 이는 방열 장치(200)에 의한 방열을 강화시키기 위해 코어(210)와 제1 및 제2 어레이(220, 290) 주위에 전방향성 유동을 생성한다. 히트 파이프, 또는 다른 이러한 매체와 같은 열 전달 매체(295)가 방열 장치(200)로부터의 열 전달을 더욱 강화시키기 위해 코어(210)에 포함될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 강화 방열 장치(200)는 구리, 알루미늄, 또는 집적 회로 장치로부터 열을 방출할 수 있는 임의의 다른 이러한 재료와 같은 열전도성 재료로 제조된다. 몇몇 실시예에서, 코어(210)는 하나 이상의 히트 파이프, 액체, 열-사이펀, 또는 집적 회로 장치로부터의 열의 방출을 강화시키는데 적합한 다른 유사한 열 전달 매체와 같은 열 전달 매체를 구비할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 및 제2 어레이(220, 290)는, 부품들이 회로 보드(130) 상에 및 제1 어레이(220)의 하부에 장착될 수 있도록 제1 체적이 제2 체적보다 작은 방식으로 각각 상부 및 하부 표면 영역(230, 240) 주위의 제1 및 제2 공간 체적을 점유한다.
도4는 본 발명에 따른 강화 방열 장치(400)의 다른 실시예의 등각도이다. 도4에는, 열전도성 코어(210), 및 방사상 연장 대략 평면형 핀 구조체의 제1 어레이(420)를 구비하는 강화 방열 장치(400)가 도시되어 있다. 또한, 도4에는 상부 및 하부 외표면 영역(230, 240)을 갖는 코어(210)가 도시되어 있다. 제1 어레이(420)는, 코어(210)의 상부 및 하부 표면 영역(230, 240) 및 제1 어레이(420) 주위로 도입되는 공기와 같은 냉각 매체가 히트 싱크(400)로부터의 방열을 강화시키기 위해 상부 및 하부 표면 영역(230, 240) 및 제1 어레이(420)에 대해 실질적으로 평행한 유동을 생성하도록, 코어(210)의 상부 표면 영역(230)에 열적으로 결합된다. 도4에는 제1 및 제2 어레이(420, 490) 주위로 도입되는 냉각 매체가 상부 및 하부 표면 영역(230, 240) 및 제1 및 제2 어레이(420, 490)에 대해 실질적으로 평행한 유동을 생성하도록, 코어(210)의 하부 표면 영역(240)에 열적으로 결합된 방사상 연장 대략 평면형 핀 구조체의 선택적인 제2 어레이(490)가 또한 도시되어 있다.
코어(210)는 축(260)을 갖는다. 제1 및 제2 어레이(420, 490)의 대략 평면형 핀 구조체들은, 코어(210)와 제1 및 제2 어레이(420, 490) 주위로 도입되는 냉각 매체가 히트 싱크(400)로부터의 방열을 강화시키기 위해 축(260)에 대해 실질적으로 평행한 유동을 생성하도록 축에 대해 실질적으로 평행하게 되는 방식으로 상부 및 하부 표면 영역(230, 240)에 각각 열적으로 결합된다. 몇몇 실시예에서, 대략 평면형 핀 구조체들을 포함하는 제1 및 제2 어레이(420, 490)는 도4에 도시한 바와 같은 단일 어레이를 형성하도록 정렬되며 열적으로 결합된다. 몇몇 실시예에서, 상부 및 하부 표면 영역(230, 240)은 축(260)에 대해 평행하다. 코어(210)는 또한 기부(270)를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 기부(270)는 하부 표면 영역(240)에 밀접하고 축(260)에 대해 수직인 방식으로 배치된다. 상부 및 하부 표면 영역(230, 240)은 축(260)에 대해 동심적일 수 있다.
제1 어레이(420)는, 장치(400)가 집적 회로 장치 상에 장착될 때 부품들이 하부 표면 영역(240) 주위 및 그에 밀접하게 그리고 제1 어레이(420)의 하부에 장착될 수 있도록 상부 표면 영역(230)에 열적으로 결합된다. 몇몇 실시예에서, 부품들은 장치(400)와 기계적으로 간섭하지 않고 집적 회로 장치 상에 잠식 배치될 수 있다.
코어(210)는 중실체이다. 상기 중실체는 원통형, 원추형, 정사각형, 직사각형, 또는 집적 회로 장치 상으로의 장착 및 상부 표면 영역(230)으로의 제1 어레이(420)의 부착을 용이하게 하는 임의의 다른 유사 형상일 수 있다. 코어(210)는 하나 이상의 히트 파이프, 액체, 열-사이펀, 또는 집적 회로 장치로부터의 방열을 강화시키는 다른 이러한 열 전달 매체와 같은 열 전달 매체를 구비할 수 있다.
제1 어레이(420)는 제1 외경(250)을 가지며, 제2 어레이(490)는 제2 외경(255)을 갖는다. 제2 외경(255)은 제1 외경(250)보다 작다. 제1 어레이(420)는 제1 깊이를 가지며, 제2 어레이(490)는 제2 깊이를 갖는다. 제1 및 제2 깊이를 포함하는 제1 및 제2 외경(250, 255)은, 장치가 집적 회로 장치 상에 장착될 때 집적 회로 장치 주위 및 그에 밀접하여 부품들이 장착될 수 있도록 충분한 크기이다.
제2 어레이(490)는, 도입되는 냉각 매체가 히트 싱크(400)로부터의 방열을 강화시키기 위해 코어(210)의 상부 및 하부 표면 영역(230, 240) 및 제1 및 제2 어레이(420, 490) 주위에 전방향성 유동을 생성하도록, 코어(210)의 하부 표면 영역(240)에 열적으로 결합된다. 코어(210)와 제1 및 제2 어레이(420, 490)를 포함하는 장치(400)는 알루미늄, 구리, 또는 집적 회로 장치로부터 열을 방산할 수 있는 임의의 다른 재료와 같은 재료로 제조될 수 있다. 제1 및 제2 어레이(420, 490)는 원형, 정사각형, 직사각형, 타원형, 원추형 또는 제1 및 제2 어레이(420, 490) 주위 및 그에 밀접하여 부품들을 잠식 배치할 수 있게 하는데 적합한 임의의 다른 형상과 같은 외부 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
도5는 조립된 마더보드(130) 상에 마이크로프로세서(120)가 부착되어 있는, 도4에 도시한 강화 방열 장치(400)를 도시하는 등각도(500)이다. 도5에 도시한 실시예에서, 마이크로프로세서(120)는 전방면(340) 및 후방면(330)을 갖는다. 전방면(340)은 후방면(330)의 반대측에 배치된다. 상기 전방면(340)은 저가 커패시터(140)와 같은 부품 및 다른 이러한 전자 부품들을 갖는 조립된 마더보드(130)에 부착된다. 도4에 도시한 강화 방열 장치(400)의 기부(270)는 마이크로프로세서(120)의 후방면(330)에 부착된다. 도4로부터, 제1 및 제2 어레이(420, 490)는, 조립된 보드(130) 상에 장착된 저가 커패시터(140)가 마이크로프로세서(120) 주위에 잠식 배치될 수 있게 하기 위해 충분한 크기를 갖는다는 것을 알 수 있다. 또한 저가 커패시터(140)는 제1 어레이(420)의 하부 및 제2 어레이(490)의 주위에 위치되어 있다는 것을 알 수 있다.
또한, 도4에서, 제1 어레이(420)는 제2 어레이(490)보다 크며, 이에 의해 방열 장치(400)의 기부(270)의 밑넓이 크기를 마이크로프로세서(120)의 후방면(330) 이상으로 증가시키지 않고 방열율을 증가시킬 수 있다. 방열 장치(400)의 기부(270)와 마이크로프로세서(120)의 후방면(330)의 일치하는 밑넓이 크기는, 기부(270)와 마이크로프로세서(120)의 후방면(330)이 동일한 열 전달율을 가질 수 있게 한다. 이는 기부(270)와 마이크로프로세서(120)의 후방면(330) 사이의 열 전달 효율을 증가시킨다.
코어(210)는 또한 기부(270)의 반대측에 배치된 상부면(275)을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 상부면(275)은 축(260)에 대해 수직이며 제1 어레이(420)에 밀접하게 위치된다. 방열 장치(400)에 의한 방열을 강화시키기 위해 코어(210)와 제1 및 제2 어레이(420, 490)에 대해 실질적으로 평행한 유동을 코어(210)와 제1 및 제2 어레이(420, 490) 주위에 생성하도록, 도2에 도시한 방향으로 공기와 같은 열 전달 매체(297)를 도입하기 위해 열 전달 매체가 상부면(275)에 부착될 수 있다. 히트 파이프, 또는 다른 이러한 매체와 같은 열 전달 매체(295)가 방열 장치(400)로부터의 열 전달을 더욱 강화시키기 위해 코어(210)에 포함될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 강화 방열 장치(400)는 구리, 알루미늄, 또는 집적 회로 장치로부터 열을 방출할 수 있는 임의의 다른 이러한 재료와 같은 열전도성 재료로 제조된다. 몇몇 실시예에서, 코어(210)는 하나 이상의 히트 파이프, 액체, 열-사이펀, 또는 집적 회로 장치로부터의 열의 방출을 강화시키는데 적합한 다른 유사한 열 전달 매체와 같은 열 전달 매체를 구비할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 및 제2 어레이(420, 490)는, 부품들이 회로 보드(130) 상에 및 제1 어레이(420)의 하부에 장착될 수 있도록 제1 체적이 제2 체적보다 작은 방식으로 상부 및 하부 표면 영역(230, 240) 주위의 제1 및 제2 공간 체적을 점유한다.
도6은 본 발명에 따른 강화 방열 장치(600)의 다른 실시예의 등각도이다. 도6에는, 열전도성 코어(210), 및 방사상 연장 대략 평면형 핀 구조체의 제1 어레이(620)를 구비하는 강화 방열 장치(600)가 도시되어 있다. 또한, 도6에는 상부 및 하부 외표면 영역(230, 240)을 갖는 코어(210)가 도시되어 있다. 제1 어레이(620)는, 코어(210)의 상부 및 하부 표면 영역(230, 240) 및 제1 어레이(620) 주위로 도입되는 공기와 같은 냉각 매체가 장치(600)로부터의 방열을 강화시키기 위해 코어(210)에 대해 실질적으로 수직인 유동을 생성하도록, 코어(210)의 상부 표면 영역(230)에 열적으로 결합된다. 도6에는 제1 및 제2 어레이(620, 690) 주위로 도입되는 냉각 매체가 장치(600)로부터의 방열을 더욱 강화시키기 위해 코어(210)에 대해 실질적으로 수직인 유동을 생성하도록 코어(210)의 하부 코어 영역(240)에 열적으로 결합된 방사상 연장 대략 평면형 핀 구조체의 선택적인 제2 어레이(690)가 또한 도시되어 있다.
코어(210)는 축(260)을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 상부 및 하부 표면 영역(230, 240)은 축(260)에 대해 평행하다. 코어(210)는 또한 기부(270)를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 기부(270)는 하부 표면 영역(240)에 밀접하고 축(260)에 대해 수직이 되는 방식으로 배치된다. 상부 및 하부 표면 영역(230, 240)은 축(260)에 대해 동심적일 수 있다.
제1 어레이(620)는, 장치(600)가 집적 회로 장치 상에 장착될 때 부품들이 하부 표면 영역(240) 주위 및 그에 밀접하게 그리고 제1 어레이(620)의 하부에 장착될 수 있도록 상부 표면 영역(230)에 열적으로 결합된다. 몇몇 실시예에서, 부품들은 장치(600)와 기계적으로 간섭하지 않고 집적 회로 장치 상에 잠식 배치될 수 있다.
코어(210)는 중실체일 수 있다. 중실체는 원통형, 원추형, 정사각형, 직사각형, 또는 집적 회로 장치 상으로의 장착 및 상부 표면 영역(230)으로의 제1 어레이(620)의 부착을 용이하게 하는 임의의 다른 유사 형상일 수 있다. 코어(210)는 하나 이상의 히트 파이프, 액체, 열-사이펀, 또는 집적 회로 장치로부터의 방열을 강화시키는 다른 이러한 열 전달 매체와 같은 열 전달 매체를 구비할 수 있다.
제1 어레이(620)는 제1 외경(250)을 가지며, 제2 어레이(690)는 제2 외경(255)을 갖는다. 제2 외경(255)은 제1 외경(250)보다 작다. 제1 어레이(620)는 제1 깊이를 가지며, 제2 어레이(690)는 제2 깊이를 갖는다. 제1 및 제2 깊이를 포함하는 제1 및 제2 외경(250, 255)은, 장치가 집적 회로 장치 상에 장착될 때 집적 회로 장치 주위 및 그에 밀접하여 부품들이 장착될 수 있도록 충분한 크기이다.
제2 어레이(690)는, 도입되는 냉각 매체가 장치(600)로부터의 방열을 강화시키기 위해 코어(210)의 상부 및 하부 표면 영역(230, 240) 및 제1 및 제2 어레이(620, 690) 주위에 전방향성 유동을 생성하도록, 코어(210)의 하부 코어 영역(240)에 열적으로 결합된다. 코어(210)와 제1 및 제2 어레이(620, 690)를 포함하는 장치(600)는 알루미늄, 구리, 또는 집적 회로 장치로부터 열을 방산할 수 있는 임의의 다른 재료와 같은 재료로 제조될 수 있다. 제1 및 제2 어레이(620, 690)는 원형, 정사각형, 직사각형, 타원형, 원추형 또는 제1 및 제2 어레이(620, 690) 주위 및 그에 밀접하여 부품들을 잠식 배치할 수 있게 하는데 적합한 임의의 다른 형상과 같은 외부 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
도7은 조립된 마더보드(130) 상에 마이크로프로세서(120)가 부착되어 있는, 도6에 도시한 강화 방열 장치(600)를 도시하는 등각도(700)이다. 도7에 도시한 실시예에서, 마이크로프로세서(120)는 전방면(340) 및 후방면(330)을 갖는다. 전방면(340)은 후방면(330)의 반대측에 배치된다. 상기 전방면(340)은 저가 커패시터(140)와 같은 부품 및 다른 이러한 전자 부품들을 갖는 조립된 마더보드(130)에 부착된다. 도6에 도시한 강화 방열 장치(600)의 기부(270)는 마이크로프로세서(120)의 후방면(330)에 부착된다. 도7로부터, 제1 및 제2 어레이(620, 690)는, 조립된 보드(130) 상에 장착된 저가 커패시터(140)가 마이크로프로세서(120) 주위에 잠식 배치될 수 있게 하기 위해 충분한 크기를 갖는다는 것을 알 수 있다. 또한 저가 커패시터(140)는 제1 어레이(620)의 하부 및 제2 어레이(690)의 주위에 위치되어 있다는 것을 알 수 있다.
또한, 도7에서, 제1 어레이(620)는 제2 어레이(690)보다 크며, 이에 의해 방열 장치(200)의 기부(270)의 밑넓이 크기를 마이크로프로세서(120)의 후방면(330) 이상으로 증가시키지 않고 방열율을 증가시킬 수 있다는 것을 알 수 있다. 방열 장치(200)의 기부(270)와 마이크로프로세서(120)의 후방면(330)의 일치하는 밑넓이 크기는, 기부(270)와 마이크로프로세서(120)의 후방면(330)이 동일한 열 전달율을 가질 수 있게 한다. 이는 기부(270)와 마이크로프로세서(120)의 후방면(330) 사이의 열 전달 효율을 증가시킨다.
코어(210)에 대해 실질적으로 수직인 유동을 생성하기 위해, 도6에 도시한 방향으로 공기와 같은 열 전달 매체(297)를 도입하도록 열 전달 매체가 장치(600) 주위에 배치될 수 있다. 또한, 유동은 방열 장치(600)에 의한 방열을 강화시키기 위해 제1 및 제2 어레이(620, 690)에 대해 실질적으로 평행하다. 히트 파이프, 또는 다른 이러한 매체와 같은 열 전달 매체(295)가 방열 장치(600)로부터의 열 전달을 더욱 강화시키기 위해 코어(210)에 포함될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 강화 방열 장치(600)는 구리, 알루미늄, 또는 집적 회로 장치로부터 열을 방출할 수 있는 임의의 다른 이러한 재료와 같은 열전도성 재료로 제조된다. 몇몇 실시예에서, 코어(210)는 하나 이상의 히트 파이프, 액체, 열-사이펀, 또는 집적 회로 장치로부터의 열의 방출을 강화시키는데 적합한 다른 유사한 열 전달 매체와 같은 열 전달 매체를 구비할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 및 제2 어레이(620, 690)는, 부품들이 회로 보드(130) 상에 및 제1 어레이(620)의 하부에 장착될 수 있도록 제1 체적이 제2 체적보다 작은 방식으로 상부 및 하부 표면 영역(230, 240) 주위의 제1 및 제2 공간 체적을 점유한다.
상술한 장치 및 방법은, 무엇보다도 가능한 방사상 연장 핀 구조체의 어레이를 사용함으로써 강화된 방열을 제공한다. 이는 현재 사용 가능한 대량 생산 기술을 이용하여 고성능 및 저렴한 비용을 유지하면서 전자 부품들이 그들이 장착되는 집적 회로 장치 주위에 잠식 배치되는 것을 허용한다.

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  43. 열전도성 코어와,
    방사 연장 핀 구조체의 제1 어레이와,
    방사 연장 핀 구조체의 제2 어레이를 포함하고,
    상기 코어는 축 및 집적 회로 장치 상에 장착된 기부를 갖고, 상기 기부는 축에 수직이고, 코어는 축에 동심인 상부 및 하부 외표면 영역과 제1 및 제2 길이를 각각 갖고,
    상기 제1 어레이는 제1 길이를 따라 상부 외표면과 열적으로 결합되고, 제1 어레이는 제1 외경을 갖고,
    상기 제2 어레이는 제2 길이를 따라 하부 외표면 영역과 열적으로 결합되고, 제2 어레이는 제2 외경을 갖고, 상기 제2 외경은 제1 외경보다 짧고, 제2 길이 및 제2 외경은 방열 장치의 기부가 집적 회로 장치 상에 장착될 경우, 부품이 하부 외표면 영역 주위에 근접하고 제1 어레이 하부에 장착되게 제1 어레이 하부에 충분한 공간을 제공하도록 크기 결정되는 방열 장치.
  44. 제43항에 있어서, 상부 및 하부 외표면 영역은 축에 평행한 방열 장치.
  45. 제43항에 있어서, 제1 및 제2 어레이의 핀 구조체는 정사각형 및 직사각형을 포함하는 그룹으로부터의 단면을 갖는 방열 장치.
  46. 제43항에 있어서, 코어는 원통형, 원추형, 정사각형 및 직사각형을 포함하는 그룹으로부터의 형상을 갖는 방열 장치.
  47. 제43항에 있어서, 코어는 열 전달 매체를 포함하는 방열 장치.
  48. 제43항에 있어서, 제1 및 제2 어레이의 핀 구조체는 코어에 수직인 방열 장치.
  49. 제43항에 있어서, 제2 어레이는 방열 장치가 집적 회로 상에 장착될 경우, 부품이 제2 어레이 주위에 근접하고 제1 어레이 하부에 장착되도록 충분한 크기를 갖는 방열 장치.
  50. 제43항에 있어서, 제1 및 제2 어레이는 원형, 정사각형, 직사각형 타원형 및 원추형을 포함하는 그룹으로부터의 각각의 외부 형상을 갖는 방열 장치.
  51. 제43항에 있어서, 코어와 제1 및 제2 어레이는 알루미늄 및 구리를 포함하는 그룹으로부터의 재료를 포함하는 방열 장치.
  52. 제43항에 있어서, 제1 및 제2 어레이의 핀 구조체는 바늘형 핀 구조체 및 평면형 핀 구조체를 포함하는 그룹인 방열 장치.
  53. 전방면 및 전방면에 대향하는 후방면을 갖는 집적 회로와,
    방열 장치를 포함하고,
    전방면은 회로 보드의 표면에 부착되고, 회로 보드의 상기 표면은 그 위에 장착된 부품을 갖고 표면으로부터 외향으로 돌출하고,
    상기 방열 장치는,
    집적 회로의 후방면에 열적으로 결합된 기부를 갖는 열전도성 코어와,
    방사 연장 핀 구조체의 제1 어레이와,
    방사 연장 핀 구조체의 제2 어레이를 포함하고,
    상기 코어는 기부에 수직인 축을 갖고, 축에 동심인 상부 및 하부 외표면 영역을 더 갖고 제1 길이 및 제2 길이를 각각 갖고,
    상기 제1 어레이는 제1 길이를 따라 상부 외표면 영역과 열적으로 결합되고, 제1 어레이는 제1 외경을 갖고,
    상기 제2 어레이는 제2 길이를 따라 하부 외표면 영역과 열적으로 결합되고, 제2 어레이는 제2 외경을 갖고, 제2 외경은 제1 외경보다 짧고, 제2 길이 및 제2 외경은 하부 외표면 영역 주위에 근접하고 제1 어레이 하부에서 부품에 충분한 공간을 제공하도록 크기 결정되는 방열 시스템.
  54. 제53항에 있어서, 기부는 하부 외표면 영역에 근접하고, 집적 회로 장치의 후방면과 기부는 일치하는 밑넓이 크기를 갖는 방열 시스템.
  55. 제53항에 있어서, 열 전달 매체를 더 포함하고, 코어는 기부에 대향하고 상부 외표면 영역에 근접하게 상부 표면을 갖고, 열 전달 매체는 상부 표면에 결합되는 방열 시스템.
  56. 제53항에 있어서, 제1 및 제2 어레이의 핀 구조체는 정사각형 및 직사각형을 포함하는 그룹으로부터의 단면을 갖는 방열 시스템.
  57. 제53항에 있어서, 집적 회로 장치는 마이크로 프로세서인 방열 시스템.
  58. 제53항에 있어서, 상부 및 하부 외표면은 축에 평행한 방열 시스템.
  59. 제53항에 있어서, 코어는 원통형, 원추형, 정사각형 및 직사각형을 포함하는 그룹으로부터의 형상인 방열 시스템.
  60. 제53항에 있어서, 제1 및 제2 어레이의 핀 구조체는 코어에 수직인 방열 시스템.
  61. 제53항에 있어서, 제2 어레이는 제2 어레이 주위에 근접하고 제1 어레이 하부에서 부품에 충분한 공간을 제공하도록 충분한 크기를 갖는 방열 시스템.
  62. 제53항에 있어서, 제1 및 제2 어레이는 원형, 정사각형, 직사각형, 타원형 및 원추형을 포함하는 그룹으로부터의 각각의 외부 형상을 갖는 방열 시스템.
  63. 제53항에 있어서, 코어와 제1 및 제2 어레이는 알루미늄 및 구리를 포함하는 그룹으로부터의 재료를 포함하는 방열 시스템.
  64. 제53항에 있어서, 제1 및 제2 어레이의 핀 구조체는 바늘형 핀 구조체 및 평면형 핀 구조체를 포함하는 그룹인 방열 시스템.
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