KR101465574B1 - 열 전달 물질 결합체 및 관련 방법 - Google Patents
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Abstract
발열 부품으로부터 멀리 열을 전도하는 데 사용하기 위한 열 전달 물질(TIM) 결합체가 제시된다. TIM 조립체는 기재, 기재의 적어도 일측 표면에 결합되는 금속 합금, 기재의 적어도 일부와 금속 합금의 적어도 일부를 피복하는 코팅재를 포함한다. 기재는 금속성 포일, 방열 유닛, 발열 부품 등을 포함할 수 있다. 금속 합금은 기재를 따라 일정한 패턴으로 복수의 범프를 형성하도록 기재에 결합되는 저융점 금속 합금을 포함할 수 있다. 패턴은 TIM 조립체가 여러 다양한 발열 부품으로부터 열을 멀리 효과적으로 전도하기 위해 여러 다양한 발열 부품에 사용될 수 있도록 일반적일 수 있거나, 열이 그곳으로부터 멀리 전도되어야 하는 발열 부품 상의 특정 위치에 대응할 수도 있다.
Description
본 출원은 2010년 6월 16일 출원된 미국특허출원 제12/816,735호의 우선권을 주장한다. 상기 출원의 전체 개시 내용은 본 명세서에 원용된다.
본 개시는 열 전달 물질 결합체 및 관련 방법에 관한 것이다.
본 절은 반드시 선행 기술은 아닌 것으로, 본 개시와 관련된 배경 정보를 제공한다.
반도체, 트랜지스터 등과 같은 전자 부품은 해당 전자 부품이 최적으로 작동하는 소정 온도를 갖는다. 이상적으로는 소정 온도는 주변 공기의 온도에 가깝다. 그러나 전자 제품의 작동은 열을 발생시키며, 열이 제거되지 않는다면 전자 제품은 정상적이거나 바람직한 작동 온도보다 현저히 높은 온도에서 작동하게 된다. 이런 과도한 온도는 전자 부품의 작동 특성과 관련 장치의 작동에 불리한 영향을 미친다. 열의 발생으로 인한 불리한 작동 특성을 방지하거나 적어도 최소화하려면 전자 부품의 작동에서 비롯되는 열을 히트 싱크로 전도하여 열을 제거하여야 한다. 이어서 히트 싱크는 종래의 대류 및/또는 복사 기술에 의해 냉각될 수 있다. 대류 중에, 열은 전자 부품과 히트 싱크 간의 직접적인 표면 접촉 또는 중간 매체나 열 전달 물질(TIM)을 통한 전자 부품과 히트 싱크 표면 간의 접촉에 의해 작동 중인 전자 부품으로부터 히트 싱크로 전달될 수 있다. 열 전달 물질은 비교적 열악한 열 전도체인 공기로 간극이 충전되는 것에 비해 열 전달 효율을 높이기 위해 열 전달면 사이의 간극을 충전하기 위해 사용될 수 있다. 일부 장치에서는 전기 절연체가 전자 부품과 히트 싱크 간에 배치될 수도 있는데, 다수의 경우 이것은 그 자체가 TIM이다.
본 절은 본 개시의 일반적인 요약을 제공하는 것으로, 그 전체 범위나 특징부 전체를 포괄하는 개시는 아니다.
본 개시의 예시적인 실시예는 일반적으로 열 전달 물질 결합체에 관한 것이다. 예시적인 일 실시예에서, 열 전달 물질 결합체는 기재와, 기재에 결합되고 기재로부터 돌출하는 적어도 하나의 열 도전부를 한정하는 금속 합금과, 기재의 적어도 일부 및 금속 합금의 적어도 일부를 피복하는 코팅재를 일반적으로 포함한다.
다른 예시적인 실시예에서, 열 전달 물질 결합체는 열을 발열 부품으로부터 멀리 전도하는 데 사용하기 위해 발열 부품에 결합되도록 구성된다. 본 예시적인 실시예에서, 열 전달 물질 결합체는 금속성 포일로 형성되는 기재와, 기재에 납땜되고 기재로부터 돌출하는 적어도 하나의 열 도전부를 한정하는 저융점 금속 합금과, 기재의 적어도 일부 및 저융점 금속 합금의 적어도 일부를 피복하는 코팅재를 일반적으로 포함한다. 저융점 금속 합금은 적어도 하나의 면부를 따라 일정 패턴을 형성하도록 기재의 적어도 하나의 면부에 납땜된다.
본 개시의 예시적인 실시예는 열 전달 물질의 제조 방법에 관한 것이기도 하다. 예시적인 일 실시예에서, 발열 부품으로부터 열을 멀리 전도하는 데 사용되는 열 전달 물질 결합체의 제조 방법은 기재의 적어도 일측 표면에 금속 합금을 결합하는 단계와, 열 도전성 코팅재를 사용하여 기재의 적어도 일부 및 금속 합금의 적어도 일부를 코팅하는 단계를 포함한다. 금속 합금은 기재로부터 돌출하는 적어도 하나의 열 도전부를 한정한다.
추가적인 적용 분야는 본 명세서에서 제시되는 설명을 통해 분명해질 것이다. 본 요약의 설명과 특정 예는 오직 예시의 목적으로만 의도된 것으로 본 개시의 범위를 제한하도록 의도되지는 않았다.
본 명세서에서 설명되는 도면은 모든 가능한 구현예가 아니라 오직 선정된 실시예만을 예시하기 위한 것이며, 본 개시의 범위를 제한하도록 의도되지 않았다.
도 1은 열 도전부가 TIM 결합체의 기부의 제1 및 제2 면부로부터 연장되는 열 전달 물질(TIM) 결합체의 예시적인 실시예의 상면도이다.
도 2는 도 1의 TIM 결합체의 정면도이다.
도 3은 열 도전부가 TIM 결합체의 기부의 제1 면부로부터 연장되는 열 전달 물질(TIM) 결합체의 예시적인 실시예의 상면도이다.
도 4는 열 도전부가 TIM 결합체의 기부의 제1 및 제2 면부로부터 연장되어 있지만 어떤 코팅재도 도포되지 않은 TIM 결합체의 예시적인 실시예의 상면도이다.
도 5는 도 4의 TIM 결합체의 정면도이다.
도 6은 TIM 조립체가 결합되는 중앙 처리 유닛의 베어 다이스의 한 쌍의 정사각형 형상 발열점 위치에 대응하도록 마련되는 한 쌍의 정사각형 열 도전부를 포함하는 것으로, 열 도전부가 TIM 결합체의 기부의 제1 및 제2 면부로부터 연장되는 TIM 결합체의 예시적인 실시예의 상면도이다.
도 7은 도 6의 TIM 조립체의 정면도이다.
대응하는 참조 번호는 여러 도면에 걸쳐 대응하는 부분을 가리킨다.
도 1은 열 도전부가 TIM 결합체의 기부의 제1 및 제2 면부로부터 연장되는 열 전달 물질(TIM) 결합체의 예시적인 실시예의 상면도이다.
도 2는 도 1의 TIM 결합체의 정면도이다.
도 3은 열 도전부가 TIM 결합체의 기부의 제1 면부로부터 연장되는 열 전달 물질(TIM) 결합체의 예시적인 실시예의 상면도이다.
도 4는 열 도전부가 TIM 결합체의 기부의 제1 및 제2 면부로부터 연장되어 있지만 어떤 코팅재도 도포되지 않은 TIM 결합체의 예시적인 실시예의 상면도이다.
도 5는 도 4의 TIM 결합체의 정면도이다.
도 6은 TIM 조립체가 결합되는 중앙 처리 유닛의 베어 다이스의 한 쌍의 정사각형 형상 발열점 위치에 대응하도록 마련되는 한 쌍의 정사각형 열 도전부를 포함하는 것으로, 열 도전부가 TIM 결합체의 기부의 제1 및 제2 면부로부터 연장되는 TIM 결합체의 예시적인 실시예의 상면도이다.
도 7은 도 6의 TIM 조립체의 정면도이다.
대응하는 참조 번호는 여러 도면에 걸쳐 대응하는 부분을 가리킨다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 예시적인 실시예를 보다 충분히 설명하기로 한다.
예시적인 실시예는 본 개시가 기술분야의 당업자에게 철저히 이해되고 그 범위가 완전히 전달되도록 하기 위해 제공된다. 특정 부품, 장치 및 방법과 같은 다수의 특정 세부사항은 본 개시의 실시예를 철저히 이해시키기 위해 개진된다. 물론 기술분야의 당업자라면 특정 세부사항이 꼭 채택될 필요가 없고 예시적인 실시예는 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다는 것을 알 수 있을 것이다. 몇몇 예시적인 실시예에서, 공지된 방법, 공지된 장치 구조, 및 공지된 기술은 상세히 설명되지 않는다.
본 개시의 예시적인 실시예는 일반적으로 열 에너지(예컨대 열 등)를 발열 부품으로부터 멀리 전도하는 데 도움을 주기 위한 결합체 및 방법에 관한 것이다. 본 명세서에 사용되는 것으로, 발열 부품은 컴퓨터 칩, 제동 시스템, 발열체, 전력 변환기, 증폭 칩, 절연 게이트형 양극 트랜지스터(IGBT), 그래픽 처리 유닛(GPU), 메모리 칩, 반도체, 트랜지스터 및 임의의 다양한 전자 시스템의 부품 등을 포함할 수 있지만 이에 국한되지는 않는다. 본 개시의 예시적인 실시예는 본 개시의 범위 내에서 전자파 차폐 작업과 연계하여 사용될 수도 있다.
이하 도면을 참조하면, 도 1과 도 2는 본 개시의 하나 이상의 양태를 포함하는 열 전달 물질(TIM) 결합체(100)의 예시적인 실시예를 도시한다. TIM 결합체(100)는 해당 TIM 결합체(100)가 예컨대 열 에너지(예컨대 열)를 발열 부품 등으로부터 멀리 전도하는 데 도움을 주기 위해 사용될 수 있게 발열 부품에 결합되도록 구성된다. 예컨대 TIM 결합체(100)는 발열 부품과 방열 장치(예컨대 방열판, 히트 싱크, 히트 파이프 등) 사이에서 발열 부품에 결합될 수 있다. 이어서 TIM 결합체(100)는 발열 부품으로부터 방열 장치로 열을 전달하는 기능을 수행할 수 있다.
도시된 TIM 결합체(100)는 기부(104)(광의로는 기재)와, 기부(104)로부터 연장되는 (예컨대 기부(104)에 대하여 외향으로(또는 기부로부터 멀리) 돌출하는) 복수의 돌출형 열 도전부(예컨대 돌기 등)(108)와, 기부(104) 및 열 도전부(108)에 도포되는 코팅재(112)를 포함한다. 기부(104)는 발열 부품 등을 냉각하는 데 사용하기 위해 필요에 따라 기부(104)를 가로질러, 예컨대 기부(104)의 제1 면부(114)로부터 기부(104)의 대향측 제2 면부(116)로 열 에너지를 전도하도록 구성된다. 도시된 기부(104)는 열 전도도가 약 400 W/mK(Watts/meter Kelvin)인 구리로 제조되는데, (예컨대 기부가 포일 층이 되도록) 구리를 재료로 두께가 약 0.002 인치(약 0.05 mm)인 포일이 형성된다. 그러나 기부(104)는 본 개시의 범위 내에 속하는 다른 적절한 열 도전재, 예컨대 구리 이외의 금속(예컨대 주석, 니켈, 은, 금, 니켈 도금 구리, 니켈 도금 알루미늄, 포일로 형성될 수 있는 기타 재료 등), 금속 합금, 금속성 포일, 금속(예컨대 금, 땜납 등)으로 코팅된 세라믹재 스퍼터, 금속(예컨대 금, 땜납 등)으로 코팅된 흑연재 스퍼터 등으로 제조될 수 있다. 또한 기부(104)는 본 개시의 범위내에 속하는 임의의 바람직한 열 전도도 및/또는 임의의 바람직한 두께, 예컨대 약 400 W/mK보다 높거나 낮은 열 전도도 및/또는 약 0.002 인치(약 0.05 mm)보다 크거나 작은 두께 등을 가질 수 있다. 또한 기부(104)는 본 개시의 범위에 속하는 임의의 바람직한 형상을 취할 수 있다.
기부(104)로부터 멀리 연장되는 열 도전부(108)는 필요에 따라 기부(104)를 향해 그리고/또는 기부로부터 멀리(예컨대 발열 부품으로부터 기부(104)로, 또는 기부(104)로부터 방열 장치 등으로) 열 에너지를 전도하는 데 도움을 주기 위해 TIM 결합체(100)의 부분으로서 작동한다. 도시된 열 도전부(108)는 In51Bi32 .5Sn16 .5와 같은 융점이 약 60℃인 저융점 상변환 금속 합금(PCMA)으로부터 형성된다. 그러나 열 도전부(108)는 본 개시의 범위에 속하는 다른 적절한 열 도전재, 예컨대 In51Bi32 .5Sn16 .5 이외의 저융점 PCMA, 공융 금속 합금, 비공융 금속 합금, 융점이 약 160℃ 미만인 금속 또는 금속 합금, 기타 금속 합금 등으로부터 형성될 수 있다.
도시된 실시예에서, 열 도전부(108)는 기부(104)의 제1 및 제2 면부(114, 116)에 납땜되는(광의로는 결합되는) 대체로 원형인 범프 형상으로 형성된다(도 2참조). 범프는 실질적으로 제1 및 제2 면부(114, 116)의 표면 전체를 덮도록 제1 및 제2 면부(114, 116) 전체를 따라 대체로 균일하게(예컨대 여러 다양한 발열 부품에 사용되기에 적절한 일반적인 패턴으로) 배치된다. 또한, 도시된 실시예에서, 기부의 면부(114, 116) 각각은 가로 다섯 줄, 세로 아홉 줄의 배열로 배향되는 도합 45개의 범프를 포함한다. 그러나 기부의 면부(114, 116)는 본 개시의 범위 내에서 (예컨대 바람직한 배향 등에 따라서) 45개보다 많거나 적은 수의 범프를 포함할 수 있다. 또한 범프는 본 개시의 범위 내에서 임의의 바람직한 크기일 수 있다.
다른 예시적인 실시예에서, TIM 결합체는 범프 이외의 형상, 예컨대 막대 형상, 별 형상, 원추 형상, 피라미드 형상, 반원 형상, 봉 형상인 열 도전부를 포함할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, TIM 결합체는 납땜 이외의 방식에 의해 기부에 결합/형성되는 열 도전부를 포함할 수 있다. 예컨대 기부는 천공될 수 있고 열 도전부는 핀 형상일 수 있으며, 핀 형상 열 도전부는 대향하는 기부의 제1 및 제2 면부로부터 돌출되도록 천공부를 통해 기부 내로 밀어 넣을 수 있다. 다른 예로서, 열 도전부는 기부의 일측 또는 양측 면부에 피복되거나 압인될 수 있다. 추가 예로서, 열 도전부는 기재를 따라 다중 막대를 형성할 수 있다.
다른 예시적인 실시예에서, TIM 결합체는 도 1에 도시된 바와 다른 방식으로(예컨대 균일한 방식 이외의 방식으로) 기부의 하나 이상의 면부를 가로질러 배향되는 열 도전부를 포함할 수 있다. 예컨대 열 도전부는 바람직한 패턴(예컨대 흑점(bulls-eye) 패턴, 줄무늬 패턴, 지그재그 패턴 등), 즉 TIM 결합체의 특정한 작동 요건에 기초한(예컨대 냉각 요건 등에 기초한) 패턴, 냉각 대상 발열 부품의 크기 및/또는 형상에 기초한 패턴, TIM 결합체에 의해 열이 그곳으로부터 멀리 전도되어야 하는 발열 부품 상의 특정 위치에 대응하는 패턴, 열이 그곳으로부터 멀리 전도되어야 하는 발열 부품 상의 특정 위치와 명확하게 합치되지는 않지만 TIM 결합체가 여러 다양한 발열 부품으로부터 열을 멀리 효과적으로 전도하기 위해 여러 다양한 발열 부품에 사용될 수 있도록 구성되는 일반적인 패턴 등으로 마련될 수 있다. 대안으로서, TIM 결합체는 기부 상에 무작위로 마련되는 열 도전부를 포함할 수 있다.
다른 예시적인 실시예에서, TIM 결합체는 오직 그 일부에만 열 도전부가 마련되는 기부를 포함할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, TIM 결합체는 TIM 결합체가 결합되는 발열 부품의 표면에 존재하는 하나 이상의 발열점(hot spot)에 대응하는 특정 위치에서 그리고/또는 특정 패턴으로 오직 그 일부에만 열 도전부가 마련되는 기부를 포함할 수 있다. 이때 열 도전부는 발열 부품의 표면의 하나 이상의 발열점을 대체로 반영하는 바람직한 패턴으로 마련될 수 있다. 이는 발열 부품의 표면의 다른 영역 상에서 허용 가능한 성능을 유지하면서 하나 이상의 발열점 상에서 보다 향상된 열 전달이 이루어질 수 있도록 한다. 또한 기부의 나머지 부분은 열 도전부의 산화를 억제하는 데 도움을 주기 위해, 그리고 또한 필요에 따라서는 발열 부품의 표면에 존재하는 하나 이상의 발열점의 냉각을 돕기 위해 코팅재로 코팅될 수 있다.
도 1과 도 2를 계속 참조하면, 기부(104)와 열 도전부(108)에 도포되는 코팅재(112)는 공기에 대한 방벽으로 작동함으로써 기부(104)와 열 도전부(108)의 산화를 억제하는 데 도움을 주도록 구성된다. 코팅재(112)는 또한 TIM 결합체(100)의 작동 중에 열 도전부(108)(예컨대 범프 등)의 이동을 방지하는 데 도움을 주도록 구성된다. 예컨대 코팅재(112)는 TIM 결합체(100)가 부주의로 충격에 노출되는 경우에, 가열된 열 도전부(108)가 (기부(104)와의 표면 장력을 상실하여) 떨어져 나가지 않도록, TIM 결합체(100)가 작동하는 동안 기부(104)에 열 도전부(105)를 대체로 보유하기 위한 방벽으로서 작동한다.
코팅재(112)는 TIM 결합체(100)의 사용 용도 및/또는 필요한 물성에 따라, 예컨대 상변환재(PCM), 폴리머, 파라핀 왁스, 간극 충전재, 그리스, 경화 실리콘 패드, 경화 비실리콘 패드, 즉석 경화형(cure in-place) 젤 또는 퍼티 등을 포함하여, 본 개시의 범위 내에 속하는 임의의 적절한 재료를 포함할 수 있다. 코팅재(112)는 본 개시의 범위에 속하는 임의의 적절한 융점, 예컨대 열 도전부(108)의 융점보다 낮거나 거의 동일한 융점을 가질 수 있다. 예컨대 도시된 코팅재(112)는 약 40℃와 약 60℃ 사이의 융점을 가질 수 있다. 또한 코팅재(112)는 본 개시의 범위 내에서 열 도전부(108)보다 연질일 수 있다. 코팅재(112)는 또한 본 개시의 범위 내에서 임의의 바람직한 두께를 가질 수 있다. 예컨대 코팅재(112)는 열 도전부(108)보다 두께가 얇을 수도 있거나, 코팅재(112)는 두께가 열 도전부(108)와 거의 동일할 수도 있거나 열 도전부(108)보다 두꺼울 수 있다.
코팅재(112)는 또한 TIM 결합체(100)가 열 도전부(108)의 융점보다 낮은 작동 온도에서 결합되는 발열 부품과 TIM 결합체(100) 간의 열팽창계수의 불일치를 흡수하는 데 도움을 줄 수 있다. 이와 같이 코팅재(112)는 TIM 결합체(100)와 발열 부품 간의 표면 접촉의 강화를 위해(예컨대 발열 부품의 간극/표면 결함에 대한 보다 양호한 순응을 위해) (열 도전부(108)에 비해) 낮은 온도에서 보다 정합적/순응적인 재료를 제공할 수 있고, 따라서 그들 간의 보다 양호한 열 경로를 생성하는 데 도움을 줄 수 있다. 열 도전부(108)의 융점을 상회하는 작동 온도에서는, 코팅재(112)와 열 도전부(108)가 둘 다 용융되어 발열 부품 내의 결함 내로 흘러들도록 작동하게 되며, 이로써 TIM 결합체(100)와 발열 부품 간의 표면 접촉을 강화하는 데 도움을 주게 될 것이다. 따라서 열 도전부(108) 및/또는 코팅재(112)는 발열 부품 및/또는 방열 장치에 자연스러운 점착성 접착력을 제공한다.
코팅재(112)는 또한 필요에 따라 기부(104)를 향해 그리고/또는 기부로부터 멀리(예컨대 발열 부품에서 기부(104)로, 기부(104)에서 방열 장치로) 적어도 일부의 열 에너지를 전도하는 데 도움을 주는 TIM 결합체(100)의 부분으로서 작동한다. 또한 코팅재(12)는 필요에 따라서는, 코팅재를 통해 이루어지는 기부(104)쪽 방향 및/또는 기부로부터 멀어지는 방향으로의 열 에너지의 전도를 개선/강화하기 위해 필요에 따라 열적으로 강화될 수 있다. 예컨대 세라믹 입자, 금속성 입자 등과 같은 첨가물이 열 에너지의 개선/강화된 전도를 제공하기 위해 코팅재(112)에 첨가될 수 있다.
앞에서 언급한 바와 같이, 다양한 코팅재가 본 개시의 TIM 결합체의 예시적인 실시예에 사용될 수 있다. 몇몇 예시적인 실시예에서, 예컨대 코팅재는 수백 W/mK까지의 열 전도도를 갖는 구리계 코팅재 등과 같이 적어도 약 1 W/mK(미터 켈빈 당 와트) 이상의 열 전도도를 가질 수 있다. 그 밖의 적절한 코팅재는 예컨대 산화아연, 질화붕소, 알루미나, 알루미늄, 흑연, 세라믹, 이들의 조합(예컨대 알루미나 및 산화아연 등)을 포함할 수 있다. 또한 TIM 결합체의 예시적인 실시예는 또한 다양한 등급의(예컨대 다양한 크기, 다양한 순도, 다양한 형상 등) 동일한(또는 상이한) 코팅재를 포함할 수 있다. 예컨대 TIM 결합체는 크기가 다른 두 종류의 질화붕소 등을 포함할 수 있다. 코팅재의 유형과 등급에 변화를 줌으로써, TIM 결합체의 최종 특성(예컨대 열 전도도, 비용, 경도 등)이 필요에 따라 달라질 수 있다.
또한 적절한 코팅재는 해당 코팅재를 사용하여 형성되는 TIM 결합체가 다양한 결과를 성취할 수 있도록 다른 첨가물을 포함할 수 있다. 예컨대 코팅재는 안료, 가소제, 가공 보조제, 난열제, 증량제, 전자파 간섭(EMI) 또는 극초단파 흡수재, 전기 도전성 충전재, 자성 입자, 열 전달 물질의 점착성을 증대시키기 위한 증점제 등을 추가로 포함할 수 있다.
도 3은 본 개시의 하나 이상의 양태를 포함하는 TIM 결합체(200)의 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 본 실시예의 TIM 결합체(200)는 도 1과 도 2에 도시된 상술한 TIM 결합체(100)와 유사하다. 예컨대 도시된 TIM 결합체(200)는 기부(204)(광의로는 기재)와, (예컨대 범프 코팅형 구성 등을 제공하는 것으로) 기부(204)로부터 연장되는 복수의 돌출형 열 도전부(208)와, 기부(204) 및 열 도전부(208)에 도포되는 코팅재(212)를 포함한다. 또한 열 도전부(208)는 기부(204)의 제1 면부(214)에 납땜되는 대체로 원형인 범프 형상으로 형성된다. 그러나, 본 실시예에서, 기부(204)의 제2 면부(216)는 열 도전부를 포함하지 않는다. 대신에 기부(204)의 제2 면부(216)는 오직 코팅재(222)만을 포함한다. 코팅재(222)는 기부(204)의 제1 면부(214) 상의 열 도전부(208)와 기부(204)에 도포되는 것과 동일한 코팅재일 수 있거나, 본 개시의 범위 내에서 서로 다를 수도 있다.
도 4와 도 5는 본 개시의 하나 이상의 양태를 포함하는 TIM 결합체(300)의 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 본 실시예의 TIM 결합체(300)는 도 1과 도 2에 도시된 상술한 TIM 결합체(100)와 유사하다. 예컨대 도시된 TIM 결합체(300)는 기부(304)(광의로는 기재)와, 발열 부품으로부터 멀리 열 에너지를 전도하는 데 사용하기 위해 기부(304)로부터 연장되는 복수의 돌출형 열전도부(308)를 포함한다. 또한 열 도전부(308)는 (예컨대 범프 코팅형 구성 등을 제공하는 것으로) 기부(304)의 제1 및 제2 면부(314, 316)에 납땜되는 대체로 원형인 범프 형상으로 형성된다. 그러나, 본 예시적인 실시예에서, TIM 결합체(300)는 기부(304)와 열 도전부(308)에 도포되는 코팅재를 포함하지 않는다.
도 6과 도 7은 본 개시의 하나 이상의 양태를 포함하는 TIM 결합체(400)의 다른 예시적인 실시예를 도시한다. TIM 결합체(400)는 도 1과 도 2에 도시된 상술한 TIM 결합체(100)와 유사하다. 예컨대 도시된 TIM 결합체(400)는 기부(404)(광의로는 기재)와, 기부(404)로부터 연장되는 복수의 돌출형 열 도전부(408)와, 기부(404) 및 열 도전부(408)에 도포되는 코팅재(412)를 포함한다. 또한 열 도전부(408)는 (예컨대 범프 코팅형 구성을 제공하는 것으로) 기부(404)의 제1 및 제2 면부(414, 416)에 납땜되는 대체로 원형인 범프 형상으로 형성된다. 또한 코팅재(412)는 TIM 결합체(400)의 제1 및 제2 면부(414, 416) 양쪽 모두를 따라 기부(404)와 열 도전부(408)에 도포된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 TIM 결합체(400)는 원형 열 도전부(408)와 함께 기부(404)의 제1 면부(414)를 따라 배치되는 (각각 참조번호 408a로 표시된) 한 쌍의 정사각형 열 도전부(408)도 포함한다. 원형 열 도전부(408)는 기부(404)의 제1 면부(414)를 따라 대체로 일반적인 패턴으로 배치된다. 그리고 정사각형 열 도전부(408a)는 원형 열 도전부(408)에 추가하여, TIM 결합체(400)가 결합되는 중앙 처리 유닛(434)과 베어 다이스(bare dice)(432)의 (각각 참조번호 430으로 표시된) 한 쌍의 정사각형 형상 발열점 위치에 대응하도록 마련된다. 이와 같이 정사각형 열 도전부(408a)는 (기부(404)의 제1 면부(414)가 베어 다이스(432)에 대체로 대면하도록) TIM 결합체가 베어 다이스에 결합될 때 베어 다이스(432)의 발열점 위치(430)에 대체로 중첩되도록 (일반적인 패턴을 이루는 원형 열 도전부와는 독립적으로) 특별히 형성되고 특별히 배치된다(패턴을 이룬다). 이런 특별한 형상과 위치의 열 도전부(408a)를 마련하는 것은 베어 다이스(432) 및/또는 중앙 처리 유닛(434)으로부터의 방열을 향상시키는 데 도움을 줄 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, TIM 결합체는 정사각형 이외의 형상인 발열 부품의 발열점 위치에 대응하도록 정사각형 이외의 형상인 열 도전부를 포함할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, TIM 결합체는 면부를 따라 일반적 패턴으로 배치되는 추가적인 열 도전부 없이, 발열 부품의 발열점 위치에 대체로 중첩되도록 기부의 면부를 따라 특별히 형성되고/되거나 특별히 배치되는 열 도전부를 갖는 기부를 포함할 수 있다.
도 7을 추가로 참조하면, 정사각형 열 도전부(408a)는 원형 열 도전부(408)보다 대체로 키가 크다. 이는 정사각형 열 도전부(408a)와 베어 다이스(432)의 정사각형 형상 발열점 위치(430) 간의 접촉을 향상시켜 베어 다이스(432)로부터의 열 전달을 촉진하는 데 도움을 줄 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, TIM 결합체는 특별한 패턴을 이루는 정사각형 열 도전부와 일반적인 패턴을 이루는 원형 열 도전부를 둘 다 갖추되 정사각형 열 도전부의 높이가 원형 열 도전부와 거의 동일한 기부를 포함할 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 기부(404)의 제2 면부(416)는 해당 면부를 따라 배치되는 복수의 원형 열 도전부(408)를 포함한다. 본 실시예에서, 원형 열 도전부(408)는 기부(404)의 제1 면부(414)를 따라 배치되는 원형 열 도전부의 대체로 일반적인 패턴을 반영하는 대체로 일반적인 패턴으로 제2 면부(416)를 따라 배치된다. 그리고 발열 부품 상의 발열점 위치에 대응하는 추가 열 도전부(예컨대 부분(408a) 등과 같은 정사각형 열 도전부)는 제2 면부(416)를 따라 마련되지 않는다. 그러나 다른 예시적인 실시예에서, TIM 결합체는 발열 부품의 발열점 위치에 대체로 중첩되도록 기부의 제1 및 제2 면부 양측 모두를 따라 특별히 형성되고/되거나 특별히 배치되는 열 도전부를 갖는 기부를 포함할 수 있다.
다른 예시적인 실시예에서, TIM 결합체는 예컨대 베어 다이, 뚜껑 달린 포장물, 방열 장치(예컨대 방열판, 히트 싱크, 히트 파이프 등)와 같은 기재에 결합되어(예컨대 성형 또는 납땜되어) 그로부터 연장되는 열 도전부를 포함할 수 있다. 이들 예시적인 실시예에서, TIM 결합체는 포일 층 등과 같은 기부를 포함하지 않을 수 있으며, 이로써 발열 부품으로부터 열 에너지를 전도하기 위해 사용될 때 열 에너지가 전도되기 위해 거쳐야만 하는 부품의 수를 적게 할 수 있다(따라서 발열 부품은 열 저항이 덜한 상태에서 작동하게 된다).
다른 예시적인 실시예에서, TIM 결합체는 융점이 상이한 다층의 금속, 예컨대 땜납 등을 적층하여 형성되는 열 도전부를 포함할 수 있다.
다른 예시적인 실시예에서, TIM 결합체는 전자파 간섭(EMI) 장치의 일부로서 포함될 수 있다. EMI는 전자파 간섭 및 무선 주파수 간섭(RFI) 방사를 포함할 수 있다. 이들 예시적인 실시예에서, TIM 결합체의 코팅재는 적어도 일부의 EMI 차폐를 제공하도록 구성될 수 있다. 예컨대 코팅재는 자성 입자, EMI 또는 극초단파 흡수제, 전기 도전성 충전재, 또는 예컨대 카르보닐 철, 규화철, 철 입자, 철-크롬 화합물, 금속성 은, 카르보닐 철 분말, SENDUST(85%의 철, 9.5%의 실리콘, 5.5%의 알루미늄을 함유하는 합금), 퍼말로이(약 20%의 철과 80%의 니켈을 함유하는 합금), 페라이트, 자성 합금, 자성 분말, 자성 박편, 자성 입자, 니켈계 합금 및 분말, 크롬 합금, 및 이들의 임의의 조합과 같은 전자파 흡수재를 포함할 수 있다. 다른 실시예는 상기 재료 중 하나 이상으로부터 형성되는 하나 이상의 EMI 흡수제를 포함할 수 있되, EMI 흡수제는 하나 이상의 과립, 회전타원체, 미소구체, 타원체, 불규칙 회전타원체, 스트랜드, 박편, 분말, 및/또는 이들 형상 중 임의의 것 또는 이들 전부의 조합을 포함한다. 따라서 일부의 예시적인 실시예는 열 가역성 젤을 포함하거나 그에 기초한 TIM 결합체를 포함할 수 있되, TIM 결합체는 차폐를 제공하도록 구성될 수도 있다(예컨대 EMI 또는 극초단파 흡수제, 전기 도전성 충전제, 및/또는 자성 입자 등을 포함하거나 함유할 수 있다).
배경 설명으로서, EMI 흡수제는 보통 손실로 지칭되는 과정을 거쳐 전자기 에너지를 다른 형태의 에너지로 변환한다. 전기적 손실 메커니즘은 전도도 손실, 유전 손실, 자화 손실을 포함한다. 전도도 손실은 전자기 에너지의 열 에너지로의 변환에서 비롯되는 EMI의 저감을 가리킨다. 전자기 에너지는 유한한 전도도를 갖는 EMI 흡수제 내부를 흐르는 전류를 유발한다. 유한한 전도도로 인해 유발된 전류의 일부는 저항을 통해 열을 발생시키게 된다. 유전 손실은 전자기 에너지의 비단일 상대유전율을 갖는 EMI 흡수제 내의 분자의 기계적 변위로 전자기 에너지가 변환되는 데서 비롯되는 EMI의 저감을 가리킨다. 자기 손실은 EMI 흡수제 내의 자기 모멘트의 재정렬로 전자기 에너지가 변환되는 데서 비롯되는 EMI의 저감을 가리킨다.
몇몇 예시적인 실시예에서, 열 가역성 젤을 포함하는 TIM 결합체는 EMI 차폐부의 하나 이상의 부분에, 예컨대 일체형 EMI 차폐부 및/또는 다중편(multi piece) 차폐부의 덮개, 뚜껑, 프레임 또는 다른 부분, 이산형 EMI 차폐벽에 (예컨대 접착식 접합 등에 의해) 부착되거나 고정될 수 있다. 예컨대 기계식 체결구와 같은 대안적인 고정 방법이 사용될 수도 있다. 몇몇 실시예에서는, 열 가역성 젤을 포함하는 TIM 결합체가 다중편 EMI 차폐부의 착탈식 뚜껑 또는 덮개에 부착될 수 있다. TIM 결합체가 EMI 차폐부와 해당 EMI 차폐부가 배치되는 전자 부품 사이에 압착 개재되도록, 열 가역성 젤을 포함하는 열 전달 물질은 예컨대 덮개나 뚜껑의 내면에 배치될 수 있다. 대안으로서, 열 가역성 젤을 포함하는 TIM 결합체는 TIM 결합체가 EMI 차폐부와 히트 싱크 사이에 압착 개재되도록 예컨대 덮개나 뚜껑의 외면에 배치될 수 있다. 열 가역성 젤을 포함하는 TIM 결합체는 덮개나 뚜껑의 전체 표면 또는 전체에 못 미치는 표면에 배치될 수 있다. 열 가역성 젤을 포함하는 TIM 결합체는 EMI 흡수제를 갖는 것이 바람직한 곳이라면 사실상 어느 위치에나 도포될 수 있다.
몇몇 예시적인 실시예에서, TIM 결합체는 접착층을 포함할 수 있다. 접착층은 전반적인 열 전도도를 보존하도록 열 도전성 접착제일 수 있다. 접착층은 필요에 따라 전자 부품, 히트 싱크, EMI 차폐부 등에 TIM 결합체를 고정하기 위해 사용될 수 있다. 접착층은 감압성, 열 도전성 접착제를 사용하여 조제될 수 있다. 감압성 접착제(PSA)는 일반적으로 아크릴, 실리콘, 고무, 및 이들의 조합을 포함하는 화합물을 기초로 할 수 있다. 예컨대 세라믹 분말을 포함함으로써 열 전도도가 향상된다.
이하 TIM 결합체(예컨대 TIM 결합체(100), TIM 결합체(200) 등)를 제조하기 위한 예시적인 방법을 설명할 것이다. 구리 포일(광의로는 기재)이 바람직한 범프(광의로는 열 도전부) 패턴을 갖는 투명체(예컨대 스텐실 등)로 후속 피복되는 감광성 건식 필름으로 코팅된다(예컨대 적층된다). 이어서 감광성 건식 필름은 자외선을 이용한 경화 공정을 거치게 된다. 투명체로 피복되지 않은 감광성 건식 필름의 부분이 경화된다. 그리고 (투명체의 범프 패턴에 대응하여) 투명체로 피복되는 감광성 건식 필름의 부분은 경화되지 않는다. 감광성 건식 필름의 비경화 부분은 건식 필름 현상제를 사용하여 씻겨 내려진다. 이는 투명체의 범프 패턴에 대응하는 구리 포일의 표면 위로 피복되지 않은(bare) 구리의 노출 영역을 남긴다.
다음으로 구리 포일과 경화된 감광성 건식 필름이 금속 합금으로 범프 도금된다(광의로는 금속 합금이 구리 포일과 경화된 감광성 건식 필름에 결합된다). 이는 노출 상태의 피복되지 않은 구리의 영역을 땜납으로 충전하기 위해(그리고 이로써 광의로는 구리 포일에 땜납을 결합하기 위해) 구리 포일과 경화된 감광성 건식 필름을 융제(flux)와 용융 땜납(예컨대 In51Bi32 .5Sn16 .5 등)에 연이어 침지하는 단계를 포함한다. 이어서 그 생성물은 실온까지 냉각되고, 세정되고, 건조되어, 피복되지 않은 영역의 구리 포일 상에 도금된 땜납 범프를 남긴다. 범프 도금된 구리 포일은 구리 포일로부터 경화된 감광성 건식 필름을 제거하기 위한 처리를 받는다(예컨대 건식 필름 박리제(stripper) 내에 배치된다). 최종 생성물은 세척되고 건조되어 (땜납 범프가 원래의 투명체에 대응하는 바람직한 위치에 놓인) 범프 도금된 구리 포일만을 남긴다. 범프 패턴은 필요에 따라 예컨대 무작위로, 또는 일반 패턴으로, 또는 TIM 결합체가 발열 부품에 결합될 때 범프의 위치가 발열 부품 상의 냉각 대상 위치에 대체로 대응하도록 배열될 수 있다.
이어서 범프 도금된 구리 포일이 적절한 작업을 통해 코팅재로 코팅된다(예컨대 되충전(backfilled)된다). 예로서, 코팅재는 용매에 용해될 수 있고, 이어서 범프 도금된 구리 포일이 액체 용액에 침지될 수 있으며, 이로써 땜납 범프와 구리 포일의 적어도 일부를 코팅할 수 있다. 이어서 용매는 TIM 결합체를 남긴 상태로 증발된다. 후속되는 TIM 결합체의 저장, 배포, 사용 등에 대비하여, TIM 결합체를 시트로 싸거나 롤(roll)로 감는 동안 (꼭 필수적이진 않지만) 라이너가 TIM 결합체에 도입될 수 있다. 다른 예로서, 코팅재는 바람직한 두께의 재료의 롤로 예비 성형될 수 있으며, 이어서 적층 롤에 의해 범프 도금된 구리 포일의 면부에 적층될 수 있다. 이어서 생성된 TIM 결합체가 시트로 싸이거나 감길 수 있다. 다른 예로서, 코팅재가 그 융점보다 높은 온도로 가열된 후 범프 도금된 구리 포일에 적층될 수 있도록, 코팅재는 땜납 범프보다 낮은 연화점을 가질 수 있다. 이는 라이너에 용융된 코팅재를 도포하는 단계와, 범프 도금된 구리 포일의 상부 및 하부 표면에 라이너를 도입하는 단계와, (롤을 통과하며 이루어지는 결합이 하부 라이너, 코팅재, 범프 코팅된 구리 포일, 코팅재, 상부 라이너를 포함하도록) 결합체 전체를 적층 롤에 통과시키는 단계를 포함할 수 있다. 적층 롤과, 해당 롤까지 이어지는 지지 테이블은 코팅재의 융점보다 높지만 땜납 범프의 융점보다는 낮은 온도까지 가열될 것이다. 적층 롤에서 벗어나자마자 TIM 결합체는 시트로 싸이거나 롤로 감길 수 있다.
다른 예시적인 실시예에서, TIM 결합체의 제조 방법은 땜납 페이스트를 사용하여 기부를 바람직한 패턴으로 스크린 인쇄하는 단계와, 인쇄된 기부를 리플로 오븐을 통해 처리하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 예시적인 실시예에서, TIM 결합체의 제조 방법은 방열 장치, 발열 부품 등을 금속 합금(예컨대 땜납 등)으로 직접 범프 도금하는 단계를 포함할 수 있다. 이어서 적절한 코팅재가 예컨대 용매 시스템과 스텐실 등을 사용하여 방열 장치, 발열 부품 등의 범프 도금된 부분에 도포된다. 일부의 예시적인 실시예에서, 범프 코팅의 대상이 되는 방열 장치, 발열 부품 등의 표면은 금속 합금이 범프 도금되기에 적절한 표면이 될 수 있도록 니켈 등과 같은 금속으로 사전 코팅될 필요가 있을 수 있다.
실시예에 대한 앞의 설명은 예시와 설명의 목적으로 제공되었다. 그것은 모든 것을 빠짐없이 망라하거나 본 발명을 제한하도록 의도되지 않았다. 특정 실시예의 개개의 요소나 특징부는 대체로 특정 실시예에 국한되지 않으며, 명시적으로 도시되고 설명되어 있지 않더라도 해당되는 경우 서로 교환 가능하며 선택된 실시예에 사용될 수 있다. 또한 이들은 다양한 방식으로 변형될 수도 있다. 이런 변형은 본 발명을 벗어나는 것으로 간주되어서는 안 되며, 이런 변경은 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도되어 있다.
주어진 매개변수에 대한 특정한 값과 특정한 값의 범위에 대한 본 명세서의 개시는 본 명세서에 개시된 예 중 하나 이상에 유용할 수 있는 다른 값과 값의 범위를 배제하지 않는다. 또한 본 명세서에 제시된 특정 매개변수에 대한 어떤 두 개의 특정 값은 주어진 매개변수에 적절할 수 있는 값의 범위의 종점을 정할 수 있도록 되어 있다(주어진 매개변수에 대한 제1 값과 제2 값의 개시는 제1 값과 제2 값 사이의 어떤 값도 주어진 매개변수를 위해 채택될 수 있음을 개시하는 것으로 해석될 수 있다). 마찬가지로 매개변수에 대한 두 가지 이상의 값의 범위에 대한 개시는 (이런 범위가 포개지는지, 중첩되는지, 뚜렷이 구분되는지와는 상관없이) 개시된 범위의 종점을 사용하여 주장될 수 있는 일체의 가능한 값의 범위의 조합을 포괄하도록 되어 있다.
본 명세서에 사용되는 용어는 오직 특정한 예시적인 실시예만을 설명하기 위한 것으로 제한적인 의도는 없다. 본 명세서에 사용되는 단수 형태(a, an, the)는 문맥에서 다른 의미임이 뚜렷이 드러나지 않는 한 복수 형태 역시 포함하도록 의도되어 있다. 용어 "포함하다", "포함하는", "내포하는", "구비하는"은 포괄적인 의미이며, 따라서 언급된 특징부, 정수, 단계, 작업, 요소 및/또는 부품의 존재를 명시하지만 하나 이상의 다른 특징부, 정수, 단계, 작업, 요소, 부품 및/또는 이들의 조합의 존재를 배제하지는 않는다. 본 명세서에서 설명되는 방법의 단계, 과정, 및 작업은 수행 순서임이 구체적으로 확인되지 않는 한, 반드시 검토되거나 예시된 특정한 순서로 수행되어야 하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한 당연히 추가적 또는 대안적 단계가 채택될 수도 있다.
어떤 요소나 층이 다른 요소나 층에 "접촉", "체결" "연결", "결합"되는 것으로 언급되는 경우, 그것은 다른 요소나 층에 직접적으로 접촉, 체결, 연결, 결합될 수 있거나, 개재 요소나 층이 존재할 수도 있다. 이에 반해, 어떤 요소가 다른 요소나 층에 "직접적으로 접촉", "직접적으로 체결", "직접적으로 연결", "직접적으로 결합"되는 것으로 언급되는 경우에는 개재 요소나 층이 존재할 수 없다. 요소 간의 관계를 설명하기 위해 사용되는 다른 용어도 비슷한 방식으로(예컨대, "그 사이에" 대 "직접적으로 그 사이에", "인접하는" 대 "바로 인접하는" 등으로) 해석되어야 한다. 본 명세서에 사용되는 것으로, 용어 "및/또는"은 관련 열거 항목 중 하나 이상의 임의의 조합 또는 그 전부의 조합을 포함한다.
용어 제1, 제2, 제3 등이 다양한 요소, 부품, 구역, 층 및/또는 부분을 설명하기 위해 본 명세서에 사용될 수 있긴 하지만, 이들 요소, 부품, 구역, 층 및/또는 부분은 이들 용어에 의해 제한되어서는 안 된다. 이들 용어는 어떤 요소, 부품, 구역, 층 또는 부분을 다른 구역, 층 또는 부분과 구분하기 위한 목적으로만 사용될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 "제1" "제2" 및 기타 숫자와 관련된 용어는 문맥에 의해 명확히 드러나지 않는 한, 절차 또는 순서를 의미하지는 않는다. 따라서 이하 검토되는 제1 요소, 부품, 구역, 층 또는 부분은 예시적인 실시예에 대한 설시의 범위를 벗어나지 않고 제2 요소, 부품, 구역, 층 또는 부분으로 지칭될 수 있다.
"내측", "외측", "밑에", "아래에", "하부", "위에", "상부" 등과 같은 공간적 상대어가 도면에 도시된 바와 같은 한 요소 또는 특징부의 다른 요소(들) 또는 특징부(들)에 대한 관계를 쉽게 설명하기 위해 본 명세서에 사용될 수 있다. 공간적 상대어는 도면에 묘사된 배향에 추가하여, 사용 또는 작동 중인 장치의 각기 다른 배향을 포괄하도록 의도될 수 있다. 예컨대 도면의 장치가 뒤집힌다면, 다른 요소나 특징부의 "아래에" 또는 "밑에" 있는 것으로 설명되는 요소가 다른 요소나 특징부의 "위에" 배향될 것이다. 따라서 예시적인 용어 "밑에"는 위아래의 배향을 둘 다 포함할 수 있다. 장치는 다른 방식으로(90도 회전되거나 다른 배향으로) 배향될 수 있으며, 본 명세서에 사용되는 공간적 상대어는 이에 맞춰 해석될 수 있다.
Claims (29)
- 기재와,
상기 기재에 결합되고 상기 기재로부터 돌출하는 적어도 하나의 열 도전부를 한정하며 160℃ 이하의 융점을 가지는 금속 합금 또는 금속과,
상기 기재의 적어도 일부 및 상기 금속 합금 또는 금속의 적어도 일부를 피복하며 상기 금속 합금 또는 금속의 융점 이하의 융점을 가지는 열 도전성 코팅재를 포함하고,
상기 열 도전성 코팅재는 상기 적어도 하나의 열 도전부에 도포됨으로써, 공기에 대한 방벽으로 작동하여 상기 적어도 하나의 열 도전부의 산화를 억제하고, 열 전달 물질 결합체의 작동 중에 상기 적어도 하나의 열 도전부의 이동을 방지하며,
상기 적어도 하나의 열 도전부는 상기 기재로부터 돌출하는 적어도 하나의 범프를 포함하되, 상기 금속 합금 또는 금속은 상기 기재의 동일 면을 따라 복수의 범프를 형성하도록 상기 기재에 결합되고, 상기 열 도전성 코팅재는 적어도 1W/mK(미터 켈빈 당 와트)의 열 전도도를 가지는 열 전달 물질 결합체. - 제1항에 있어서, 상기 기재는 대향하는 제1 및 제2 면부를 포함하되, 상기 금속 합금 또는 금속은 상기 기재의 상기 제1 면부를 따라 배치되는 복수의 범프 및 상기 기재의 상기 제2 면부를 따라 배치되는 복수의 범프를 형성하도록 상기 기재와 결합되는 열 전달 물질 결합체.
- 제1항에 있어서, 상기 복수의 범프는 상기 기재를 따라 일정한 패턴으로 배열되고, 상기 복수의 범프의 끝단들을 제외하고 상기 열 도전성 코팅재로 완전히 덮히는 열 전달 물질 결합체.
- 제3항에 있어서, 상기 패턴은 열 전달 물질 결합체가 복수의 상이한 전자 발열 부품에 사용될 수 있도록 구성되는 일반적인 패턴이고,
상기 기재는 대향하는 제1 및 제2 면부를 포함하고, 상기 복수의 범프는 상기 제1 및 제2 면부의 표면 전체를 덮도록 상기 제1 및 제2 면부 전체를 따라 균일하게 배치되는 열 전달 물질 결합체. - 제1항에 있어서, 상기 금속 합금 또는 금속은 상기 기재에 납땜되고, 상기 열 도전성 코팅재 및 상기 적어도 하나의 열 도전부는 상기 금속 합금 또는 금속의 융점 이상의 작동 온도에서 용융되어 흐르는 열 전달 물질 결합체.
- 제1항에 있어서, 상기 금속 합금은 160℃ 이하의 융점을 가지는 저융점 상변환 금속 합금을 포함하고, 상기 열 도전성 코팅재는 상변환재인 열 전달 물질 결합체.
- 제6항에 있어서, 상기 저융점 상변환 금속 합금은 In51Bi32.5Sn16.5를 포함하거나, 상기 저융점 상변환 금속 합금은 60℃의 융점을 가지는 열 전달 물질 결합체.
- 제1항에 있어서, 상기 열 도전성 코팅재는 상기 금속 합금 또는 금속의 융점보다 낮은 융점을 가져서, 상기 열 도전성 코팅재는 상기 열 도전성 코팅재의 융점에서 상기 금속 합금 또는 금속보다 더 정합적인 열 전달 물질 결합체.
- 제1항에 있어서, 상기 열 도전성 코팅재는 상변환재, 그리스, 경화 실리콘 패드, 경화 비실리콘 패드, 즉석 경화형 젤, 즉석 경화형 퍼티 또는 파라핀 왁스인 열 전달 물질 결합체.
- 제1항에 있어서, 상기 열 도전성 코팅재는 상기 기재 및 상기 금속 합금 또는 금속의 산화를 억제하거나 열 전달 물질 결합체의 작동 중에 상기 금속 합금 또는 금속의 이동을 방지하는 데 도움을 주도록 구성되는 열 전달 물질 결합체.
- 발열 부품 및 상기 발열 부품에 결합되는 제1항에 따른 결합체를 포함하는 전자 시스템으로서, 상기 열 도전성 코팅재 및 상기 적어도 하나의 열 도전부는 상기 금속 합금 또는 금속의 융점보다 높은 작동 온도에서 용융되어 흐르는 전자 시스템.
- 기재와,
상기 기재에 결합되고 상기 기재로부터 돌출하는 적어도 하나의 열 도전부를 한정하며 160℃ 이하의 융점을 가지는 금속 합금 또는 금속과,
상기 기재의 적어도 일부 및 상기 금속 합금 또는 금속의 적어도 일부를 피복하며 상기 금속 합금 또는 금속의 융점 이하의 융점을 가지는 열 도전성 코팅재를 포함하고,
상기 열 도전성 코팅재는 상기 적어도 하나의 열 도전부에 도포됨으로써, 공기에 대한 방벽으로 작동하여 상기 적어도 하나의 열 도전부의 산화를 억제하고, 열 전달 물질 결합체의 작동 중에 상기 적어도 하나의 열 도전부의 이동을 방지하며,
상기 기재는 대향하는 제1 및 제2 면부를 가지는 단일의 기재이고,
상기 열 도전성 코팅재는 전기 도전성 충전재를 포함하고,
상기 금속 합금 또는 금속은 상기 제1 면부를 따라 복수의 범프를 형성하고 상기 제2 면부를 따라 복수의 범프를 형성하도록 상기 단일의 기재와 결합되는 열 전달 물질 결합체. - 제12항에 있어서, 상기 열 도전성 코팅재는 적어도 1 W/mK(미터 켈빈 당 와트)의 열 전도도를 가지는 열 전달 물질 결합체.
- 기재와,
상기 기재에 결합되고 상기 기재로부터 돌출하는 적어도 하나의 열 도전부를 한정하며 160℃ 이하의 융점을 가지는 금속 합금 또는 금속과,
상기 기재의 적어도 일부 및 상기 금속 합금 또는 금속의 적어도 일부를 피복하며 상기 금속 합금 또는 금속의 융점 이하의 융점을 가지는 열 도전성 코팅재를 포함하고,
상기 열 도전성 코팅재는 상기 적어도 하나의 열 도전부에 도포됨으로써, 공기에 대한 방벽으로 작동하여 상기 적어도 하나의 열 도전부의 산화를 억제하고, 열 전달 물질 결합체의 작동 중에 상기 적어도 하나의 열 도전부의 이동을 방지하며,
상기 기재는 금속을 포함하고, 상기 열 도전성 코팅재는 적어도 1 W/mK(미터 켈빈 당 와트)의 열 전도도를 가지며, 상기 적어도 하나의 열 도전부는 상기 기재로부터 돌출하는 적어도 하나의 막대를 포함하되, 상기 금속 합금 또는 금속은 상기 기재의 동일 면을 따라 복수의 막대를 형성하도록 상기 기재에 결합되는 열 전달 물질 결합체. - 전자 발열 부품으로부터 멀리 열을 전도하는 데 사용하기 위해 전자 발열 부품에 결합되도록 구성되는 열 전달 물질 결합체로서,
대향하는 제1 및 제2 면부를 가지는 금속성 포일로 형성되는 기재와,
상기 기재에 납땜되고 상기 기재로부터 돌출하는 적어도 하나의 열 도전부를 한정하며 160℃ 이하의 융점을 가지는 저융점 금속 합금과,
상기 기재의 적어도 일부 및 상기 저융점 금속 합금의 적어도 일부를 피복하고, 적어도 1 W/mK(미터 켈빈 당 와트)의 열 전도도를 가지며 상기 저융점 금속 합금의 융점 이하의 융점을 가지는 열 도전성 코팅재를 포함하되,
상기 저융점 금속 합금은 상기 금속성 포일의 대향하는 상기 제1 및 제2 면부 중 적어도 하나를 따라 열 도전부들의 일정한 패턴을 형성하도록 상기 제1 및 제2 면부 중 적어도 하나에 납땜되는 열 전달 물질 결합체. - 제15항에 있어서, 상기 패턴은 열 전달 물질 결합체가 여러 다양한 전자 발열 부품으로부터 열을 멀리 효과적으로 전도하기 위해 여러 다양한 전자 발열 부품에 사용될 수 있도록 구성되는 일반적인 패턴이고, 상기 열 도전부들은 상기 제1 및 제2 면부의 표면 전체를 덮도록 상기 제1 및 제2 면부를 따라 균일하게 배치되는 열 전달 물질 결합체.
- 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 열 도전부들은 상기 제1 및 제2 면부 중 적어도 하나로부터 돌출하는 복수의 범프 및 상기 제1 및 제2 면부 중 다른 하나로부터 돌출하는 복수의 범프를 포함하는 열 전달 물질 결합체.
- 제15항에 있어서,
상기 기재는 대향하는 제1 및 제2 면부를 가지는 단일의 금속성 포일이고,
상기 열 도전성 코팅재는 전기 도전성 충전재를 포함하고 40℃와 60℃ 사이의 융점을 가지며,
상기 저융점 금속 합금은 상기 제1 면부를 따라 복수의 범프를 형성하고 상기 제2 면부를 따라 복수의 범프를 형성하도록 상기 단일의 금속성 포일에 납땜되는 열 전달 물질 결합체. - 제15항에 있어서,
상기 기재는 대향하는 제1 및 제2 면부를 가지는 단일의 기재이고,
상기 열 도전성 코팅재는 전기 도전성이고 40℃와 60℃ 사이의 융점을 가지며,
상기 저융점 금속 합금은 상기 제1 면부를 따라 복수의 범프를 형성하고 상기 제2 면부를 따라 복수의 범프를 형성하도록 상기 단일의 기재에 납땜되는 열 전달 물질 결합체. - 전자 발열 부품으로부터 멀리 열을 전도하는 데 사용하기 위한 열 전달 물질 결합체의 제조 방법으로서,
금속 합금 또는 금속이 기재로부터 돌출하는 적어도 하나의 열 도전부를 한정하도록 상기 기재의 적어도 일측 표면에 160℃ 이하의 융점을 가지는 금속 합금 또는 금속을 결합하는 단계와,
상기 금속 합금 또는 금속의 융점 이하의 융점을 가지는 열 도전성 코팅재를 사용하여 상기 기재의 적어도 일부 및 상기 금속 합금 또는 금속의 적어도 일부를 코팅하는 단계를 포함하고,
상기 열 도전성 코팅재는 상기 적어도 하나의 열 도전부에 도포됨으로써, 공기에 대한 방벽으로 작동하여 상기 적어도 하나의 열 도전부의 산화를 억제하고, 열 전달 물질 결합체의 작동 중에 상기 적어도 하나의 열 도전부의 이동을 방지하며,
상기 기재의 적어도 일측 표면에 상기 금속 합금 또는 금속을 결합하는 단계는 상기 기재의 적어도 일측 표면에 상기 금속 합금 또는 금속을 납땜하는 단계를 포함하고, 상기 열 도전성 코팅재는 적어도 1 W/mK(미터 켈빈 당 와트)의 열 전도도를 가지는 열 전달 물질 결합체 제조 방법. - 제20항에 있어서, 상기 기재는 대향하는 제1 및 제2 면을 가지는 일 부분을 포함하되, 상기 기재의 적어도 일측 표면에 금속 합금 또는 금속을 결합하는 단계는, 상기 제1 면을 따라 복수의 범프를 형성하고 상기 기재의 동일한 부분의 상기 제2 면을 따라 복수의 범프를 형성하도록 상기 대향하는 제1 및 제2 면 양쪽 모두에 금속 합금 또는 금속을 결합하는 단계를 포함하는 열 전달 물질 결합체 제조 방법.
- 제20항에 있어서, 상기 금속 합금은 160℃ 이하의 융점을 가지는 저융점 상변환 금속 합금을 포함하고, 상기 열 도전성 코팅재는 상변환재인 열 전달 물질 결합체 제조 방법.
- 제20항에 있어서, 상기 열 도전성 코팅재는 상기 금속 합금 또는 금속의 융점보다 낮은 융점을 가져서, 상기 열 도전성 코팅재는 상기 열 도전성 코팅재의 융점에서 상기 금속 합금 또는 금속보다 더 정합적인 열 전달 물질 결합체 제조 방법.
- 제20항에 있어서, 상기 열 도전성 코팅재는 상변환재, 그리스, 경화 실리콘 패드, 경화 비실리콘 패드, 즉석 경화형 젤, 즉석 경화형 퍼티, 또는 파라핀 왁스인 열 전달 물질 결합체 제조 방법.
- 전자 발열 부품으로부터 멀리 열을 전도하는 데 사용하기 위한 열 전달 물질 결합체의 제조 방법으로서,
금속 합금 또는 금속이 기재로부터 돌출하는 적어도 하나의 열 도전부를 한정하도록 상기 기재의 적어도 일측 표면에 160℃ 이하의 융점을 가지는 금속 합금 또는 금속을 결합하는 단계와,
상기 금속 합금 또는 금속의 융점 이하의 융점을 가지는 열 도전성 코팅재를 사용하여 상기 기재의 적어도 일부 및 상기 금속 합금 또는 금속의 적어도 일부를 코팅하는 단계를 포함하고,
상기 열 도전성 코팅재는 상기 적어도 하나의 열 도전부에 도포됨으로써, 공기에 대한 방벽으로 작동하여 상기 적어도 하나의 열 도전부의 산화를 억제하고, 열 전달 물질 결합체의 작동 중에 상기 적어도 하나의 열 도전부의 이동을 방지하며,
상기 열 도전성 코팅재는 적어도 1 W/mK(미터 켈빈 당 와트)의 열 전도도를 가지고, 상기 적어도 하나의 열 도전부는 상기 기재로부터 돌출하는 적어도 하나의 범프를 포함하되, 상기 기재의 적어도 일측 표면에 금속 합금 또는 금속을 결합하는 단계는 상기 동일한 기재의 적어도 일측 표면을 따라 복수의 범프를 형성하도록 상기 동일한 기재의 적어도 일측 표면에 금속 합금 또는 금속을 결합하는 단계를 포함하는 열 전달 물질 결합체 제조 방법. - 제25항에 있어서, 열 전달 물질 결합체가 전자 발열 부품에 결합될 때 열이 그곳으로부터 멀리 전도되어야 하는 전자 발열 부품 상의 위치와 범프의 위치가 대체로 대응하도록, 상기 동일한 기재의 적어도 일측 표면을 따라 일정한 패턴으로 범프를 배열하는 단계를 추가로 포함하는 열 전달 물질 결합체 제조 방법.
- 제25항에 있어서, 열 전달 물질 결합체가 여러 다양한 전자 발열 부품으로부터 열을 멀리 효과적으로 전도하기 위해 여러 다양한 전자 발열 부품에 사용되도록 구성되는 일반적인 패턴으로 상기 동일한 기재의 적어도 일측 표면을 따라 범프를 배열하는 단계를 추가로 포함하는 열 전달 물질 결합체 제조 방법.
- 전자 발열 부품으로부터 멀리 열을 전도하는 데 사용하기 위한 열 전달 물질 결합체의 제조 방법으로서,
금속 합금 또는 금속이 기재로부터 돌출하는 적어도 하나의 열 도전부를 한정하도록 상기 기재의 적어도 일측 표면에 160℃ 이하의 융점을 가지는 금속 합금 또는 금속을 결합하는 단계와,
상기 금속 합금 또는 금속의 융점 이하의 융점을 가지는 열 도전성 코팅재를 사용하여 상기 기재의 적어도 일부 및 상기 금속 합금 또는 금속의 적어도 일부를 코팅하는 단계를 포함하고,
상기 열 도전성 코팅재는 상기 적어도 하나의 열 도전부에 도포됨으로써, 공기에 대한 방벽으로 작동하여 상기 적어도 하나의 열 도전부의 산화를 억제하고, 열 전달 물질 결합체의 작동 중에 상기 적어도 하나의 열 도전부의 이동을 방지하며,
상기 기재는 대향하는 제1 및 제2 면부를 가지는 단일의 기재이고,
상기 열 도전성 코팅재는 상기 금속 합금 또는 금속의 융점 이하의 융점을 가지며 전기 도전성 충전재를 포함하고,
상기 기재의 적어도 일측 표면에 금속 합금 또는 금속을 결합하는 단계는, 상기 동일한 단일의 기재의 상기 제1 면부를 따라 복수의 범프를 형성하고 상기 동일한 단일의 기재의 상기 제2 면부를 따라 복수의 범프를 형성하도록 상기 동일한 단일의 기재의 상기 대향하는 제1 및 제2 면부에 상기 금속 합금 또는 금속을 결합하는 단계를 포함하는 열 전달 물질 결합체 제조 방법. - 제28항에 있어서, 상기 기재의 적어도 일측 표면에 상기 금속 합금 또는 금속을 결합하는 단계는 상기 기재의 적어도 일측 표면에 상기 금속 합금 또는 금속을 납땜하는 단계를 포함하고, 상기 열 도전성 코팅재는 적어도 1 W/mK(미터 켈빈 당 와트)의 열 전도도를 가지는 열 전달 물질 결합체 제조 방법.
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