KR100830253B1 - 마이크로핀 열 교환기 - Google Patents

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Abstract

마이크로핀 열 솔루션을 포함하는 장치가 설명된다. 이 장치는 기판 및 기판에 열적으로 결합된 다수의 마이크로핀들을 포함한다. 마이크로핀들은 기판 위에 픽셀과 같은 패턴으로 배열된다.
마이크로핀, 열 솔루션, 열 교환기

Description

마이크로핀 열 교환기{MICROPIN HEAT EXCHANGER}
본 발명은 전자 장치 및 시스템의 냉각에 관한 것이고, 구체적으로 마이크로 냉각(micro-cooling) 기술에 관한 것이나 이에 한정되는 것은 아니다.
전자 장치들이 더욱 강력해지고 소형화되면서(즉, 더욱 조밀하게 패킹되면서), 전자 장치들이 소비하는 전력이 많은 양의 열을 생성할 수 있다. 이러한 전자 장치들에 의해 생성되는 열은 전자 장치의 동작에 유해할 수 있다. 따라서, 전자 컴포넌트와 연관된 공통된 관심사는 열의 제거이다.
예를 들어, 전자 장치는 집적 회로(IC) 다이(die)를 포함할 수 있다. 열 솔루션(heat solution)이 IC 다이로부터 열 소실(dissipation)을 용이하게 하기 위해 IC에 열적으로(thermally) 결합될 수 있다. 일반적으로, 열 솔루션은 다수의 핀(fin) 또는 채널을 갖는 히트 싱크(heat sink)의 형태(즉, 수동 솔루션)가 될 수 있다. 공기가 핀 또는 채널을 지나치면서, 열이 IC 다이에서 주위의 공기로 핀 또는 채널을 경유하여 전달될 수 있다. 다른 방법으로, 능동 솔루션은 핀 또는 채널을 가로지르는 강제 유체(forced fluid)의 형태가 될 수 있다. 그러나 핀 또는 채널을 사용하는 것은 IC 다이로부터의 열을 효율적이고 균일하게 제거하지 못하는데, 이는 IC 다이의 서로 다른 영역들로부터의 열 생성 차이와 같은 다양한 효과들 에 기인하며 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 다양한 실시예들이 예시에 의해 도시되며, 첨부된 도면에 의해 제한되지 않는다. 첨부된 도면에서 유사한 참조번호는 유사한 요소를 나타낸다.
도 1a, 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 마이크로핀 열 솔루션을 포함하는 장치를 도시한 도면.
도 2는 일 실시예에 따른, 마이크로핀들을 형성하는 방법을 도시한 도면.
도 3은 다른 실시예에 따른, 마이크로핀 열 솔루션을 포함하는 장치를 도시한 도면.
도 4는 다른 실시예에 따른, 마이크로핀 열 솔루션을 포함하는 장치를 도시한 도면.
도 5는 다른 실시예에 따른, 마이크로핀 열 솔루션을 포함하는 장치를 도시한 도면.
도 6a, 6b는 다양한 실시예들에 따른, 마이크로핀 열 솔루션을 포함하는 장치를 도시한 도면.
도 7a, 7b는 다양한 실시예들에 따른, 마이크로핀 열 솔루션을 도시한 도면.
다양한 실시예들에서, 마이크로핀(micropin) 열 솔루션을 포함하는 장치가 설명된다. 이하 설명에서, 다양한 실시예들이 설명될 것이다. 그러나 당업자는 다양한 실시예들이 하나 이상의 특정 세부 사항이 없이도, 또는 다른 방법, 물질, 컴포넌트 등을 이용하여서도 실시될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 다른 예에서, 잘 알려진 구조, 물질 또는 동작은 본 발명의 다양한 실시예들의 특징들을 모호하지 않게 하기 위하여 도시하지 않거나 상세히 설명하지 않았다. 유사하게, 본 발명의 완전한 이해를 돕기 위해 설명을 목적으로 특정 번호, 물질 및 환경이 설정되었다. 그럼에도 불구하고 본 발명은 특정 세부사항 없이 실시될 수 있다. 다른 예에서, 잘 알려진 특징들이 본 발명을 모호하지 않게 하기 위하여 생략되거나 단순화되었다. 더 나아가, 도면에 도시된 다양한 실시예들은 예시적인 것이며 반드시 축적대로 그려진 것은 아님을 이해하여야 한다.
본 명세서를 통해 "일 실시예" 또는 "하나의 실시예"라는 언급은 그 실시예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조, 물질 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되어있음을 의미한다. 그러므로, 본 명세서를 통해 다양한 위치에서 나타나는 모든 "일 실시예에서" 또는 "하나의 실시예에서"라는 구문은 반드시 동일한 실시예 또는 발명을 언급하고 있는 것은 아니다. 더 나아가, 특정 특징들, 구조들, 물질들 또는 특성들은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있다.
다양한 동작들이 본 발명의 이해에 있어 가장 도움이 되는 방식으로, 순차적으로 다수의 개별 동작들로서 설명될 것이다. 그러나 설명의 순서는 이 동작들이 반드시 그 순서에 의존하는 것을 의미하는 것으로 생각되어서는 안된다. 특히, 이러한 동작들은 제시된 순서대로 수행될 필요는 없다.
도 1a, 1b는 본 발명의 일실시예에 따른, 마이크로핀 열 솔루션을 포함하는 장치를 도시한다. 도 1a에 도시된 것은 장치(100)의 측면도이다. 도 1a에서, 장치(100)는 기판(102)과 다수의 마이크로핀들(104)을 포함한다. 도 1b는 장치(100)의 상면도를 도시한다. 따라서, 도 1b에 도시된 바와 같이 마이크로핀들(104)은 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 기판(102) 위에 픽셀과 같은 패턴(pixel like pattern)으로 배열된다.
도 1b를 참조하면, 마이크로핀들(104)은 마이크로핀들(104) 사이에 사전 결정된 공간을 제공하도록 배열될 수 있다. 이후 더 자세히 설명되는 바와 같이, 사전 결정된 공간은 그 공간을 통과하여 흐르는 물질에 적어도 부분적으로 기초할 수 있으며, 그 물질은 액체 형태의 물이 될 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다. 더 나아가, 도 1b에 도시된 픽셀과 같은 패턴으로 배열된 마이크로핀들(104)은 모든 방향으로의 물질 흐름을 용이하게 하는데, 방향은 도 1b에서 볼 수 있듯이 적어도 두 방향(예컨대, x 방향과 y 방향)이 될 수 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1a에 도시된 실시예에서, 마이크로핀들(104)이 기판(102)으로부터 형성될 수 있다. 즉, 다양한 식각 방법들이 기판(102)으로부터 마이크로핀들(104)을 형성하기 위해 사용될 수 있으며, 그 방법들에는 깊은 반응성 이온 식각 (DRIE; deep reactive ion etching), 습식 식각, 미세가공(micromachining) 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 마이크로핀들(104)은 실리콘과 같은 반도체 물질로 구성될 수 있으며, 반도체 물질은 반드시 실리콘에 한정되는 것은 아니다. 다른 방법으로, 마이크로핀들(104)은 형성되어 기판(102)상에 배치될 수 있다. 즉, 마이크로핀들(104)은 금속들(예컨대, 구리)과 미세가공 방법들과 같은(이에 한정되 는 것은 아님) 다양한 물질 및 방법으로 만들어진 후, 기판상에 배치될 수 있다. 또한, 기판(102)은 집적 회로(IC) 다이(die)가 될 수 있다. 다른 방법으로, 기판(102)은 IC 다이에 열적으로 결합될 수 있다.
기판으로부터의 열 에너지(즉, 열)는 마이크로핀들(104)로 전달될 수 있다. 일 실시예에서, 마이크로핀들(104)은 기판(102)상에 형성되어 있으므로, 마이크로핀들(104)은 IC 다이에 열적으로 결합될 수 있고, 순차적으로 마이크로핀들(104)은 마이크로핀들(104)과 실질적 접촉을 하고 있는 물질로 열 전달을 용이하게 한다. 다른 방법으로, 마이크로핀들(104)은 기판에 열적으로 결합될 수 있고, 순차적으로 기판은 IC 다이에 열적으로 결합될 수 있다. 즉, 효율적으로 마이크로핀들(104)은 IC 다이에 열적으로 결합된다.
도 2는 일 실시예에 따른, 마이크로핀들을 형성하는 방법을 도시한다. 도 2에 도시된 것은 기판(202)을 측면에서 본 것이다. 기판(202)은 실리콘계 물질 및 금속계 물질(예컨대, 실리콘, 구리 등)과 같이(이에 한정되는 것은 아님) 열 전달을 용이하게 하기에 적절한 물질로 구성될 수 있다. 다양한 식각 방법들이 기판(202)에 적용될 수 있으며, 그 방법들에는 DRIE, 습식 식각, 미세가공 등이 있으며 이에 한정되는 것은 아니다. 식각 공정 결과, 다수의 마이크로핀들(204)이 기판(202)으로부터 형성될 수 있다.
예시된 실시예에서, 마이크로핀들(204)와 함께 형성되는 것은 측벽(204)이 될 수 있다. 이후 더 자세히 설명되는 바와 같이, 다양한 실시예들에서, 측벽(206)은 디바이스 내에 마이크로핀들(204)의 실질적인 둘러쌈(enclosure)를 용이 하게 하여 집적 회로(IC) 다이로부터 열의 제거를 용이하게 하며, 커버는 더 나아가 마이크로핀들(204)의 둘러쌈을 더욱 용이하게 할 수 있다.
도 3은 다른 실시예에 따른, 마이크로핀 열 솔루션을 포함하는 장치를 도시한다. 도 3에서, 장치(300)의 측면도가 도시된다. 장치(300)는 도 1a, 1b에 도시된 장치(100)와 유사하게 기판(302)과 다수의 마이크로핀들(304)을 포함한다. 그러나, 도 3에서, 장치(300)는 마이크로핀들(304) 및 기판(302) 사이에 배치된 인터페이스층(306)을 포함한다.
일 실시예에 따라, 인터페이스층(306)은 마이크로핀들(304)를 구조적으로 지지하고 열 커플링(thermal coupling)을 용이하게 하는 다이아몬드 필름(이에 한정되는 것은 아님)과 같은 물질로 구성될 수 있다. 이전에 설명된 바와 같이, 마이크로핀들(304)은 반도체 물질로 만들어질 수 있고, 따라서, 인터페이스층은 마이크로핀들(304)을 구조적으로 지지하고, 기판(302)에서 마이크로핀들(304)로의 열 커플링(즉, 열 전달)을 용이하게 할 수 있게 된다. 여기서도 다시, 기판은 IC 다이가 되거나 IC 다이에 열적으로 결합될 수 있는 기판이 될 수 있다.
일 실시예에서, 인터페이스층(306)은 구리(CU), 금(Au), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 은(Ag), 백금(Pt) 및 이것들의 임의의 조합과 같이(이에 한정되는 것은 아님) 다양한 열 성질을 갖는 납땜 가능한(solderable) 물질로 구성될 수 있다. 따라서, 일 실시예에서, 마이크로핀들(304)은 구리와 같은(이에 한정되는 것은 아님) 금속 물질로 구성될 수 있다.
도 3에 대해 계속 언급하면, 인터페이스 물질(306) 뿐 아니라 다양한 접착 물질(도시하지 않음)이 마이크로핀들(304) 및 기판(302) 사이에 사용될 수 있다는 점을 당업자는 이해하여야 한다.
도 4는 다른 실시예에 따른, 마이크로핀 열 솔루션을 포함하는 장치를 도시한다. 도 4에 도시된 것은 디바이스(400)를 포함하는 장치의 단면도이다. 디바이스(400)는 기판(402)과 다수의 마이크로핀들(404)을 포함한다. 이 실시예에 도시된 바와 같이, 기판(402)은 디바이스(400)의 하부를 제공한다. 또한, 디바이스(400)는 마이크로핀들(404)을 실질적으로 둘러싸는 벽(406)을 포함한다. 더 나아가, 마이크로핀들(404) 위에 배치된 커버(408)는 마이크로핀들(404)이 실질적으로 디바이스(400) 내에 둘러싸이게 한다.
마이크로핀들(404) 및 측벽(406)은 도 2에서 설명된 바와 같이 모두 기판(402)로부터 형성될 수 있다. 커버(408)는 다양한 부착 방법을 통하여 마이크로핀들(404)에 부착될 수 있으며, 부착 방법에는 납땜, 접착, 양극 본딩(anodic bonding), 열 압축 본딩(thermal compression bonding) 등이 있으며 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 커버는 다양한 물질들로 구성될 수 있는데, 그 물질들로는 아크릴계 물질(예컨대, 필라델피아의 롬&하스 코오포레이션의 plexiglas®)과 같은 것이 있으며 이에 한정되는 것은 아니다.
디바이스(400)는 입구(inlet; 410)와 출구(outlet; 412)를 포함한다. 이후 상세하게 설명되는 바와 같이, 입구(410) 및 출구(412)는 마이크로핀들(404)을 통한 물질의 흐름을 용이하게 한다. 또한, 도 4에서, 인터페이스층(414)은 커 버(408)와 마이크로핀들(404) 사이에 도시된다. 인터페이스층(414)는 커버(408)와 마이크로핀들(404) 사이의 시일(seal)을 용이하게 하는 임의의 종류의 층이 될 수 있다. 따라서, 인터페이스층(414)은 납땜 가능한 물질, 접착 물질 또는 그들의 임의의 조합으로 구성될 수 있다.
도 5는 다른 실시예에 따른, 마이크로핀 열 솔루션을 포함하는 장치를 도시한다. 도 5에 도시된 것은 디바이스(500)를 포함하는 장치의 단면도이다. 디바이스(500)는 기판(502) 및 다수의 마이크로핀들(504)을 포함한다. 이 실시예에 도시된 바와 같이, 기판(502)은 디바이스(500)의 하부를 제공한다. 또한, 디바이스(500)는 도 4에 도시된 디바이스(400)와 유사하게 마이크로핀들(504)을 실질적으로 둘러싸는 벽(506)을 포함한다. 그러나, 도 5에 도시된 실시예에서, 커버(508)는 커버(508)상에 형성된 마이크로핀들(504)을 포함한다. 여기서도 다시, 마이크로핀들(504)은 실질적으로 디바이스(500) 내에 둘러싸인다.
디바이스(500)는 입구(510) 및 출구(512)를 포함한다. 이후 상세하게 설명되는 바와 같이, 입구(510) 및 출구(512)는 마이크로핀들(504)을 통한 물질의 흐름을 용이하게 한다. 또한, 도 5에서, 인터페이스층(514)은 마이크로핀들(504) 및 기판(502) 사이에 도시된다. 인터페이스층(514)은 마이크로핀들(504) 및 기판(502) 사이의 시일을 용이하게 하는 임의의 종류의 층이 될 수 있다. 따라서, 인터페이스층(514)은 납땜 가능한 물질, 접착 물질 또는 그들의 임의의 조합으로 구성될 수 있다.
앞서 언급된 바와 같이, 마이크로핀들(504)를 포함하는 커버(508)는 실리콘 및 금속과 같은(이에 한정되는 것은 아님) 임의의 물질로 구성될 수 있다. 또한, 예시된 실시예에서, 마이크로핀들(504)을 포함하는 커버(508)는 도 2에 설명된 바대로(즉, 다양한 식각 방법들로) 형성될 수 있다.
도 1 내지 5에서, 다수의 마이크로핀들이 도 1b에 도시된 바와 같이 픽셀과 같은 패턴으로 배열될 수 있다. 또한, 이전에 설명한 바와 같이, 기판은 IC 다이일 수 있다. 다른 방법으로, 기판은 IC 다이에 열적으로 결합된 기판일 수 있다. 당업자는 기판 및 마이크로핀들이 다양한 열 인터페이스 물질(TIMs; thermal interface materials)을 경유하여 열적으로 결합될 수 있음을 이해하여야 한다.
일 실시예에서, 각각의 마이크로핀은 대략 50 마이크론의 너비, 50 마이크론의 두께 및 300 마이크론의 높이의 전체적 치수를 가질 수 있다. 도 1b를 참조하면, 일 예시적 배열에서, 피치(pitch)는 대략 50 마이크론이며 기판은 대략 가로 1센티미터 세로 1 센티미터의 치수를 가질 수 있다. 따라서, 이 예시적 배열에서, 핀들의 개수는 대략 10000개의 마이크로핀들이 될 수 있다.
다양한 열적 및 기계적 고려들이 인터페이스층 및/또는 접착층(도시되지 않음)에 사용되는 물질에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 열적 고려는 열 팽창 계수(CTE) 고려, 열 전도도 등을 포함할 수 있다. 일부 기계적 고려는 굳기, 강도 등을 포함할 수 있다. 더 나아가, 다양한 실시예들에서, 마이크로핀들(104)은 기본적인(primitive) 기하학적 모양 및 복잡한 기하학적 모양과 같은(이에 한정되는 것은 아님) 임의의 종류의 모양이 될 수 있다. 예를 들어, 마이크로핀들(104)은 원통형, 직사각형꼴, 대칭성이 없는 모양 등이 될 수 있다.
도 6a 및 6b는 다양한 실시예들에 따른 마이크로핀 열 솔루션을 포함하는 장치를 도시한다. 도 6a에 도시된 것은, 마이크로핀들(602)을 포함하는, 도 1 내지 5에 도시된 장치들을 나타낼 수 있는 장치를 포함하는 전자 시스템(600)의 단면도이다. 전자 시스템(600)은 IC 다이(604)의 바로 상부에 배치된 마이크로핀들(602)을 포함하는 것으로 도시된다{즉, 마이크로핀들(602)는 IC 다이(604)에 열적으로 결합된다}. IC 다이(604)는 다수의 땜납 범프들(solder bumps; 608)을 경유하여 기판(606)에 전기적으로 결합될 수 있다. 기판(606)은 땜납 범프들(612)을 경유하여 배선판(wiring board; 610)에 전기적으로 결합될 수 있다. 따라서, IC 다이(604)에 의해 생성되는 열이 마이크로핀들(602)로 전달될 수 있다.
이제 도 6b로 가서, 도 6b에 도시된 것은 마이크로핀들(602)을 포함하는, 도 1 내지 5에 도시된 장치들을 나타낼 수 있는 장치(620)을 포함하는 전자 시스템(620)의 단면도이다. 도 6b에서, 마이크로핀들(602)은 기판(622)에 열적으로 결합되는 것으로 도시되어 있고, 순차적으로 기판(622)은 IC 다이(624)에 열적으로 결합될 수 있다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 인터페이스층(626)이 기판(622) 및 IC 다이(624) 사이에 배치될 수 있다. 이전에 언급된 바와 같이, 인터페이스층(626)은 TIM이 될 수 있어서, 기판(622)과 IC 다이(624)의 열 커플링을 용이하게 하고, 그로인해 IC 다이(624)에서 마이크로핀들(602)로의 열 전달을 용이하게 한다.
도 6b를 계속해서 언급하면, 장치(620)가 IC 다이(622)에 열적으로 결합되는 것으로 도시된다. IC 다이는 땜납 범프들(608)을 경유하여 기판(606)에 전기적으 로 결합될 수 있다. 기판(606)은 땜납 범프들(612)을 경유하여 배선판(610)에 전기적으로 결합될 수 있다. 여기서도 다시, IC 다이(622)에 의해 생성되는 열이 마이크로핀들(602)로 전달될 수 있는데, 이는 마이크로핀들(602)이 효과적으로 IC 다이(622)에 열적으로 결합될 수 있기 때문이다.
도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이, 마이크로핀들(602)은 디바이스(600 및 620) 내에 실질적으로 둘러싸인다. 그러나, 이전에 설명한 바와 같이, 마이크로핀들(602)은 실질적으로 둘러싸여져야할 필요는 없다(도 1 내지 3 참조). 또한, 다양한 실시예들에서, 배선판(610)은 배선판에 전기적으로 결합된 다양한 디바이스들을 포함할 수 있는데, 디바이스들에는 메모리 디바이스(예컨대, 플래시 메모리 디바이스)와 같은 것이 있고 이에 한정되는 것은 아니다.
도 7a 및 7b는 다양한 실시예들에 따른 마이크로핀 열 솔루션을 도시한다. 도 7a에 도시된 것은 도 4 내지 6에 도시된 장치들을 나타낼 수 있는 장치(700)의 상면도이다. 따라서, 그 장치는 디바이스(400 및 500)를 실질적으로 둘러싸는 다수의 마이크로핀들(404 및 504)을 포함한다. 또한, 디바이스(400 및 500)는 입구(410 및 510) 및 출구(412 및 512)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 마이크로핀들(404 및 504)은 이전에 설명한대로 픽셀과 같은 패턴으로 배열된다.
이제 도 7b를 참조하면, 장치(700)가 열 교환 시스템 내에 포함된다. 도 7b에도시된 것은 열 교환 시스템(720)의 개략도이다. 열 교환 시스템(720)은 장치(700), 펌프(722) 및 열 교환기(724)를 포함한다.
이전에 설명한대로, 장치(700)는 입구(410 및 510) 및 출구(412 및 512)를 포함한다. 펌프(722)는 입구(726) 및 출구(728)를 포함한다. 열 교환기(724)는 입구(730) 및 출구(732)를 포함한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 물질의 전달을 용이하게 하기 위해 펌프(728)의 출구는 장치(700)(즉, 디바이스)의 입구(410 및 510)에 결합될 수 있다{즉 물질을 전달할 수 있게(transferably) 결합됨}. 펌프(728)의 입구(726)는 열 교환기(724)의 출구(732)에 물질을 전달할 수 있게 결합된다. 출구(412 및 512)는 열 교환기(724)의 입구(730)에 물질을 전달할 수 있게 결합된다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 액체 물(liquid water)과 같은(이에 한정되는 것은 아님) 물질이 장치(700)로 펌프될 수 있다. IC 다이에 열적으로 결합되는 마이크로핀들은 액체 물로의 열 전달을 용이하게 한다. 많은 열이 액체 물로 전달되면서, 액체 물은 증기가 될 수 있다. 더 나아가, IC 다이의 다양한 영역들이 다양한 양의 열을 생성하기 때문에, 마이크로핀들의 사용 및 마이크로핀들이 배열되는 방식은 IC 다이의 균일한 냉각을 용이하게 한다.
펌프(722) 및 열 교환기(724)는 전기삼투 펌프와 같은(이에 한정되는 것은 아님), 임의의 종류의 펌프 및 열 교환기가 될 수 있다. 또한, 열 교환 시스템(720)에 사용되는 물질은 유체, 기체 및 나노입자들과 같은(이에 한정되는 것은 아님) 임의의 물질이 될 수 있다.
도 7b에 예시된 실시예에서, 펌프(722)는 장치(700)로 물질을 제공한다. 그 장치는 이전에 설명한대로 IC 다이로부터의 열의 제거를 용이하게 한다. 열 교환기(724)는 가열된 물질을 받아 다른 방열체(heat sink; 도시하지 않음)로 그 열을 제거한다. 본 발명의 실시예들을 모호하게 하지 않기 위해 열 교환 시스템(720)의 다양한 컴포넌트들이 도시되지 않음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 다양한 밸브, 시일 등이 있을 수 있다.
예시된 실시예들과 관련하여 본 발명의 원리들을 설명하고 도시하였으나, 예시된 실시예들은 그러한 원리들에서 벗어나지 않고도 배열과 세부사항에 있어서 수정될 수도 있다는 것을 인식하여야 할 것이다. 그리고, 비록 전술한 논의는 특정 실시예들에 초점을 맞추었으나, 다른 구성들이 고려될 수 있다. 특히 "일 실시예에서", "다른 실시예에서" 등과 같은 표현들이 여기서 사용되었으나, 이러한 구문들은 일반적으로 기준이 되는 실시예의 가능성을 나타내는 것일 뿐, 본 발명을 특정 실시예 구성들로 한정하려는 것이 아니다. 여기서 사용된 것과 같이, 이러한 용어들은 다른 실시예들로 결합될 수 있는 동일한 또는 상이한 실시예들을 나타낼 수 있다.
그러므로, 위의 설명에서 볼 수 있듯이, 마이크로핀 열 솔루션을 포함하는 새로운 장치가 설명되었다.
요약에 설명된 것을 포함하여 본 발명의 예시된 실시예들의 위 설명은, 본 발명을 총망라하거나, 개시된 정확한 형태로 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다. 당업자가 인식할 수 있듯이, 본 발명의 특정 실시예들 및 예시들은 예시를 목적으로 여기에 설명되었으며, 다양한 동등한 변경들이 본 발명의 범위 내에서 가능하다. 그러므로, 여기의 설명은 본 발명에 대한 제한이 아니라 예시로서 간주되어야 한다.
결과적으로, 여기에 설명된 실시예들의 넓고 다양한 변형의 관점에서, 이 상세한 설명은 단지 예시를 위한 것이며, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 생각되어서는 안된다. 그러므로, 본 발명으로서 청구하는 것은 이하 청구항 및 그 균등물의 범위와 사상 내에 있을 수 있는 그러한 모든 변경들이다.

Claims (37)

  1. 표면을 갖는 기판;
    상기 기판 위에 픽셀과 같은 패턴(pixel like pattern)으로 배열되고, 상기 기판에 열적으로(thermally) 결합된 복수의 마이크로핀들; 및
    상기 복수의 마이크로핀들 위에 배치된 커버
    를 포함하며,
    상기 복수의 마이크로핀들은, 상기 복수의 마이크로핀들을 가로질러 상기 기판의 표면에 평행한 적어도 두 방향으로 물질의 흐름을 용이하게 하도록 배열되는, 마이크로핀 열 교환 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로핀들은, 상기 기판으로부터 형성된 복수의 마이크로핀들을 포함하는 마이크로핀 열 교환 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판은, 집적 회로(IC) 다이(die)를 포함하는 마이크로핀 열 교환 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로핀들은, 인터페이스층에 결합된 복수의 마이크로핀들을 포함하고, 상기 인터페이스층은 상기 기판에 열적으로 결합된 마이크로핀 열 교환 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 인터페이스층은, 다이아몬드 필름을 포함하는 마이크로핀 열 교환 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 인터페이스층은 납땜 가능한(solderable) 층을 포함하는 마이크로핀 열 교환 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 납땜 가능한 층은, 구리(Cu), 금(Au), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 은(Ag) 및 백금(Pt) 중 적어도 하나로부터 형성된 납땜 가능한 층을 포함하는 마이크로핀 열 교환 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로핀들은, 디바이스 내에 실질적으로 둘러싸인 복수의 마이크로핀들을 포함하고, 상기 디바이스는 상기 복수의 마이크로핀들의 위에 배치된 커버를 포함하는 마이크로핀 열 교환 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 디바이스는, 입구(inlet) 및 출구(outlet)를 더 포함하는 마이크로핀 열 교환 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    펌프를 더 포함하고, 상기 펌프는 출구를 포함하며, 상기 출구는 상기 디바이스의 입구에 물질을 전달할 수 있게(material transferably) 결합된 마이크로핀 열 교환 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로핀들은, 디바이스 내에 실질적으로 둘러싸인 복수의 마이크로핀들을 포함하고, 상기 디바이스는 상기 복수의 마이크로핀들이 그 위에 형성되는 커버를 포함하는 마이크로핀 열 교환 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 디바이스는, 입구 및 출구를 더 포함하는 마이크로핀 열 교환 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    펌프를 더 포함하고, 상기 펌프는 출구를 포함하며, 상기 출구는 상기 디바이스의 입구에 물질을 전달할 수 있게 결합된 마이크로핀 열 교환 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로핀들 각각은, 원통형, 직사각형꼴 및 비대칭성 모양 중 하나를 갖는 마이크로핀을 포함하는 마이크로핀 열 교환 장치.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 열 교환 시스템으로서,
    표면을 갖는 기판과,
    상기 기판에 열적으로 결합된 상기 복수의 마이크로핀들 - 상기 복수의 마이크로 핀들은, 상기 복수의 마이크로핀들을 가로질러 상기 기판의 표면에 평행한 적어도 두 방향으로 물질의 흐름을 용이하게 하도록 상기 기판 위에 픽셀과 같은 패턴(pixel like pattern)으로 배열됨 -
    을 포함하고, 입구 및 출구를 가지는 디바이스;
    입구와 출구를 가지고, 상기 출구는 상기 디바이스의 입구에 물질을 전달할 수 있게 결합된 펌프; 및
    입구 및 출구를 가지고, 상기 입구는 상기 디바이스의 출구에 물질을 전달할 수 있게 결합되고, 상기 출구는 상기 펌프의 입구에 물질을 전달할 수 있게 결합된 열 교환기
    를 포함하는 열 교환 시스템.
  18. 열 교환 시스템으로서,
    기판과,
    상기 기판에 열적으로 결합된 상기 복수의 마이크로핀들로서, 상기 복수의 마이크로핀들을 가로질러 적어도 두 방향으로 물질의 흐름을 용이하게 하도록 상기 기판 위에 픽셀과 같은 패턴(pixel like pattern)으로 배열되는 복수의 마이크로핀들
    을 포함하고, 입구 및 출구를 가지는 디바이스;
    입구와 출구를 가지고, 상기 출구는 상기 디바이스의 입구에 물질을 전달할 수 있게 결합된 펌프; 및
    입구 및 출구를 가지고, 상기 입구는 상기 디바이스의 출구에 물질을 전달할 수 있게 결합되고, 상기 출구는 상기 펌프의 입구에 물질을 전달할 수 있게 결합된 열 교환기
    를 포함하며,
    상기 복수의 마이크로핀들은, 상기 기판으로부터 형성된 복수의 마이크로핀들을 포함하는 열 교환 시스템.
  19. 열 교환 시스템으로서,
    기판과,
    상기 기판에 열적으로 결합된 상기 복수의 마이크로핀들로서, 상기 복수의 마이크로핀들을 가로질러 적어도 두 방향으로 물질의 흐름을 용이하게 하도록 상기 기판 위에 픽셀과 같은 패턴(pixel like pattern)으로 배열되는 복수의 마이크로핀들
    을 포함하고, 입구 및 출구를 가지는 디바이스;
    입구와 출구를 가지고, 상기 출구는 상기 디바이스의 입구에 물질을 전달할 수 있게 결합된 펌프; 및
    입구 및 출구를 가지고, 상기 입구는 상기 디바이스의 출구에 물질을 전달할 수 있게 결합되고, 상기 출구는 상기 펌프의 입구에 물질을 전달할 수 있게 결합된 열 교환기
    를 포함하며,
    상기 복수의 마이크로핀들에 열적으로 결합된 집적 회로(IC) 다이를 더 포함하는 열 교환 시스템.
  20. 열 교환 시스템으로서,
    기판과,
    상기 기판에 열적으로 결합된 상기 복수의 마이크로핀들로서, 상기 복수의 마이크로핀들을 가로질러 적어도 두 방향으로 물질의 흐름을 용이하게 하도록 상기 기판 위에 픽셀과 같은 패턴(pixel like pattern)으로 배열되는 복수의 마이크로핀들
    을 포함하고, 입구 및 출구를 가지는 디바이스;
    입구와 출구를 가지고, 상기 출구는 상기 디바이스의 입구에 물질을 전달할 수 있게 결합된 펌프; 및
    입구 및 출구를 가지고, 상기 입구는 상기 디바이스의 출구에 물질을 전달할 수 있게 결합되고, 상기 출구는 상기 펌프의 입구에 물질을 전달할 수 있게 결합된 열 교환기
    를 포함하며,
    상기 디바이스는, 상기 복수의 마이크로핀들을 실질적으로 둘러싸는 디바이스를 포함하고, 상기 디바이스는 상기 복수의 마이크로핀들 위에 배치되는 커버를 포함하는 열 교환 시스템.
  21. 열 교환 시스템으로서,
    기판과,
    상기 기판에 열적으로 결합된 상기 복수의 마이크로핀들로서, 상기 복수의 마이크로핀들을 가로질러 적어도 두 방향으로 물질의 흐름을 용이하게 하도록 상기 기판 위에 픽셀과 같은 패턴(pixel like pattern)으로 배열되는 복수의 마이크로핀들
    을 포함하고, 입구 및 출구를 가지는 디바이스;
    입구와 출구를 가지고, 상기 출구는 상기 디바이스의 입구에 물질을 전달할 수 있게 결합된 펌프; 및
    입구 및 출구를 가지고, 상기 입구는 상기 디바이스의 출구에 물질을 전달할 수 있게 결합되고, 상기 출구는 상기 펌프의 입구에 물질을 전달할 수 있게 결합된 열 교환기
    를 포함하며,
    상기 디바이스는, 상기 복수의 마이크로핀들을 실질적으로 둘러싸는 디바이스를 포함하고, 상기 디바이스는 상기 복수의 마이크로핀들이 그 위에 형성되는 커버를 포함하는 열 교환 시스템.
  22. 전자 시스템으로서,
    집적 회로(IC) 다이에 열적으로 결합되며 표면을 갖는 기판;
    상기 기판에 열적으로 결합되고, 상기 기판 위에 픽셀과 같은 패턴으로 배열된 복수의 마이크로핀들;
    상기 복수의 마이크로핀들 위에 배치된 커버;
    상기 IC 다이에 전기적으로 결합된 배선판(wiring board); 및
    상기 배선판에 전기적으로 결합된 메모리 디바이스
    를 포함하며,
    상기 복수의 마이크로핀들은, 상기 복수의 마이크로핀들을 가로질러 상기 기판의 표면에 평행한 적어도 두 방향으로 물질의 흐름을 용이하게 하도록 배열되는, 전자 시스템.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로핀들은, 상기 기판으로부터 형성된 복수의 마이크로핀들을 포함하는 전자 시스템.
  24. 전자 시스템으로서,
    집적 회로(IC) 다이에 열적으로 결합된 기판;
    상기 기판에 열적으로 결합되고, 상기 기판 위에 픽셀과 같은 패턴으로 배열된 복수의 마이크로핀들;
    상기 IC 다이에 전기적으로 결합된 배선판(wiring board); 및
    상기 배선판에 전기적으로 결합된 메모리 디바이스
    를 포함하며,
    상기 복수의 마이크로핀들은, 디바이스 내에 실질적으로 둘러싸인 복수의 마이크로핀들을 포함하고, 상기 디바이스는 상기 복수의 마이크로핀들 위에 배치되는 커버를 포함하는 전자 시스템.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 디바이스는, 입구 및 출구를 더 포함하는 전자 시스템.
  26. 제25항에 있어서,
    펌프를 더 포함하고, 상기 펌프는 출구를 가지며, 상기 출구는 상기 디바이스의 입구에 결합된 전자 시스템.
  27. 전자 시스템으로서,
    집적 회로(IC) 다이에 열적으로 결합된 기판;
    상기 기판에 열적으로 결합되고, 상기 기판 위에 픽셀과 같은 패턴으로 배열된 복수의 마이크로핀들;
    상기 IC 다이에 전기적으로 결합된 배선판(wiring board); 및
    상기 배선판에 전기적으로 결합된 메모리 디바이스
    를 포함하며,
    상기 복수의 마이크로핀들은, 디바이스 내에 실질적으로 둘러싸인 복수의 마이크로핀들을 포함하고, 상기 디바이스는 상기 복수의 마이크로핀들이 그 위에 형성되는 커버를 포함하는 전자 시스템.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 디바이스는 입구 및 출구를 더 포함하는 전자 시스템.
  29. 제28항에 있어서,
    펌프를 더 포함하고, 상기 펌프는 출구를 가지며, 상기 출구는 상기 디바이스의 입구에 물질을 전달할 수 있게 결합된 전자 시스템.
  30. 제22항에 있어서,
    상기 메모리 디바이스는, 플래시 메모리 디바이스를 포함하는 전자 시스템.
  31. 전자 시스템으로서,
    집적 회로(IC) 다이에 열적으로 결합된 기판;
    상기 기판에 열적으로 결합된 복수의 마이크로핀들로서, 상기 복수의 마이크로핀들을 가로질러 물질의 흐름을 용이하게 하도록 상기 기판 위에 픽셀과 같은 패 턴으로 배열되며, 입구 및 출구를 가지는 디바이스 내에 실질적으로 둘러싸이는 복수의 마이크로핀들;
    입구와 출구를 가지고, 상기 출구는 상기 디바이스의 입구에 물질을 전달할 수 있게 결합된 펌프; 및
    입구 및 출구를 가지고, 상기 입구는 상기 디바이스의 출구에 물질을 전달할 수 있게 결합되고, 상기 출구는 상기 펌프의 입구에 물질을 전달할 수 있게 결합된 열 교환기;
    상기 기판에 전기적으로 결합된 배선판; 및
    상기 배선판에 전기적으로 결합된 메모리 디바이스
    를 포함하는 전자 시스템.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로핀들은, 상기 기판으로부터 형성된 복수의 마이크로핀들을 포함하는 전자 시스템.
  33. 제31항에 있어서,
    상기 디바이스는, 상기 복수의 마이크로핀들 위에 배치되는 커버를 갖는 디바이스를 포함하는 전자 시스템.
  34. 제31항에 있어서,
    상기 디바이스는, 커버를 갖는 디바이스를 포함하고, 상기 커버는 그 위에 상기 복수의 마이크로핀들이 형성되는 전자 시스템.
  35. 제31항에 있어서,
    상기 메모리 디바이스는, 플래시 메모리 디바이스를 포함하는 전자 시스템.
  36. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로핀들은 적어도 일방향에 대해 어긋나게 배열되는, 마이크로핀 열 교환 장치.
  37. 제22항에 있어서,
    상기 복수의 마이크로핀들은 적어도 일방향에 대해 어긋나게 배열되는, 전자 시스템.
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