KR101998951B1 - 열 계면 재료 도포 시스템 및 방법 - Google Patents

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디. 키틀 마크
엘. 스트라더 제이슨
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라이르드 테크놀로지스, 아이엔씨
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Abstract

열 계면 재료(TIM)를 도포하기 위한 시스템 및 방법의 예시적인 실시예가 개시된다. 열 계면 재료는 집적 회로(IC) 패키지의 덮개 또는 일체형 열 분산기, 보드 레벨 차폐물, 열원(예컨대, 중앙 처리 장치(CPU) 등), 열 제거/소산 구조물 또는 구성요소(예컨대, 열 분산기, 히트 싱크, 히트 파이프, 증기 챔버, 장치 외장 케이스 또는 하우징 등)와 같은, 광범위한 기판 또는 구성요소에 도포될 수 있다.

Description

열 계면 재료 도포 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS OF APPLYING THERMAL INTERFACE MATERIALS}
본 개시는 열 계면 재료(TIM)를 도포하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 절은 반드시 종래 기술은 아닌 본 개시와 관련된 배경 정보를 제공한다.
반도체, 집적 회로 패키지, 트랜지스터 등과 같은 전기 구성요소는 통상적으로 소정의 최적 작동 온도를 갖는다. 이상적으로, 상기 소정 온도는 주위 공기의 온도에 가깝다. 열이 제거되지 않으면, 전기 구성요소는 정상 또는 바람직한 작동 온도보다 상당히 높은 온도에서 작동할 수 있다. 이러한 과잉 온도는 전기 구성요소의 작동 특성 및 관련 장치의 작동에 악영향을 미칠 수 있다.
열 발생으로 인한 부정적인 작동 특성을 회피하거나 적어도 감소시키기 위해서는, 예를 들어 발생한 열을 작동중인 전기 구성요소로부터 히트 싱크로 전도시켜 제거해야 한다. 이어서 히트 싱크는 통상적인 대류 및/또는 복사 기술에 의해 냉각될 수 있다. 전도되는 열은 전기 구성요소와 히트 싱크 사이의 직접적인 표면 접촉 및/또는 중간 매체 또는 열 계면 재료를 매개로 한 전기 구성요소와 히트 싱크 사이의 표면 접촉에 의해 작동중인 전기 부품으로부터 히트 싱크로 전달될 수 있다. 열 계면 재료로 열 전달 표면 사이의 간극을 채우게 되면, 비교적 열등한 열 전도체인 공기로 해당 간극을 채우는 것에 비해 열 전달 효율을 높일 수 있다.
열 분산기는 하나 이상의 발열 구성요소에서 발생하는 열을 분산시켜 열이 히트 싱크로 전달될 때 작은 영역에 집중되지 않도록 하기 위해 일반적으로 사용된다. 일체형 열 분산기(IHS)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 프로세서 다이의 작동으로 인해 발생하는 열을 분산시키기 위해 사용할 수 있는 유형의 열 확산기이다. 통상적으로, 일체형 열 분산기 또는 덮개(예컨대, 집적 회로(IC) 패키지의 덮개)은 CPU 또는 프로세서 다이의 상부에 놓이는 열 도전성 금속판(예컨대, 구리판)이다.
또한, 열 분산기는 종종 밀봉된 패키지와 함께 칩 또는 기판 실장형 전자 구성요소를 보호하기 위해 (예컨대, 덮개로서) 사용된다. 이에 따라, 본 명세서에서 열 분산기는 덮개로도 지칭 될 수 있으며, 그 반대도 마찬가지이다.
제1 열 계면 재료 또는 층(들)(이하, 'TIM1')은 과열점을 감소시키고 일반적으로는 발열 구성요소 또는 장치의 온도를 낮추기 위해 일체형 열 분산기 또는 리드와 열원 사이에 사용될 수 있다. 제2 열 계면 재료 또는 층(들)(이하, 'TIM2')은 열 분산기로부터 히트 싱크로의 열전달 효율을 높이기 위해 덮개 또는 일체형 열 분산기와 히트 싱크 사이에 사용될 수 있다.
예컨대, 도 1은 TIM1 또는 제1 열 계면 재료(15)를 갖는 예시적인 전자 장치(11)를 도시한다. 도 1에 도시한 바와 같이, TIM1 또는 열 계면 재료(15)는 하나 이상의 발열 구성요소 또는 장치(예컨대, CPU, 언더필 내의 다이, 반도체 장치, 플립 칩 장치, 그래픽 처리 장치(GPU), 디지털 신호 처리기(DSP), 멀티 프로세서 시스템, 집적 회로, 멀티 코어 프로세서 등)를 포함할 수 있는 열원(21)과 열 분산기 또는 덮개(19) 사이에 배치된다. TIM2 또는 제2 열 계면 재료(25)는 히트 싱크(29)와 열 분산기 또는 덮개(19) 사이에 배치된다.
예를 들어, 열원(21)은 인쇄회로기판(PCB)(33) 상에 장착되는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 프로세서 다이를 포함할 수 있다. PCB(33)는 FR4(난연성 유리 섬유 강화 에폭시 라미네이트) 또는 다른 적절한 재료로 제조될 수 있다. 이 예에서도, 열 분산기 또는 덮개(19)는 금속 또는 다른 열 도전성 구조물을 포함할 수 있는 일체형 열 분산기(IHS)이다. 열 분산기 또는 덮개(19)는 주변 융기부, 플랜지 또는 측벽부(37)를 포함한다. 열 분산기 또는 덮개(19)를 PCB(33)에 부착하기 위해 접착제(41)가 주변 융기부(37)에 도포된다. 따라서, 주변 융기부(37)는 PCB(33) 상의 실리콘 다이 둘레로 연장되도록 충분히 하방으로 돌출할 수 있고, 그에 따라 주변 융기부(37)에 도포된 접착제(41)가 PCB(33)와 접촉할 수 있다. 접착제를 사용하여 열 분산기 또는 덮개(19)를 PCB(33)에 부착하는 것은 베이스 PCB에 부착되는 패키지의 보강에 도움이 된다는 장점이 있다. 도 1에는 핀 커넥터(45)도 도시되어 있다. 히트 싱크(29)는 일반적으로 일련의 냉각핀(fin)이 외향 돌출되는 기부를 포함할 수있다.
집적 회로(IC) 패키지의 덮개 또는 일체형 열 분산기, 보드 레벨 차폐물(예컨대, 보드 레벨 차폐물(BLS)의 착탈식 덮개 또는 커버), 열원(예컨대, 중앙 처리 장치(CPU) 등), 열 제거/소산 구조물 또는 구성요소(예컨대, 열 분산기, 히트 싱크, 히트 파이프, 증기 챔버, 장치 외장 케이스 또는 하우징 등)와 같은, 광범위한 기판 및 구성요소에 열 계면 재료(TIM)를 도포(예컨대, 탬핑 및 절단)하기 위한 시스템 및 공정의 예시적인 실시예를 개발하여 본 명세서에 개시한다.
구성요소에 열 계면 재료를 도포하기 위한 시스템은, 열 계면 재료 공급물과, 아래에 위치한 상기 열 계면 재료 공급물을 탬핑 및 절단하도록 작동 가능한 다이를 포함하되, 상기 공급물로부터 탬핑 및 절단된 상기 열 계면 재료의 일부는 확산 접합 없이 상기 다이 아래에 있는 대응하는 일 구성요소에 도포된다.
구성요소에 열 계면 재료를 도포하기 위한 방법은, 열 계면 재료 공급물로부터 탬핑 및 절단된 열 계면 재료의 일부가 확산 접합 없이 대응하는 일 구성요소에 도포되도록 상기 열 계면 재료 공급물을 탬핑 및 절단하는 단계를 포함한다.
구성요소에 열 계면 재료(TIM)를 도포(예컨대, 탬핑 및 절단)하기 위한 시스템 및 공정의 예시적인 실시예를 개시한다.
본 명세서의 도면들은 가능한 모든 구현예가 아니라 선정된 실시예들만을 예시하기 위한 것이며, 본 개시의 범위를 제한하려는 것이 아니다.
도 1은 예시적인 전자 장치의 횡단면도로, 덮개(예컨대, 일체형 열 분산기(IHS) 등)와 열원(예컨대, 하나 이상의 발열 구성요소, 중앙 처리 장치(CPU), 다이, 반도체 장치 등) 사이에 배치된 열 계면 재료(TIM1)를 도시한다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 것으로, 덮개에 열 계면 재료를 도포(예컨대, 탬핑 및 절단)하기 위한 예시적인 시스템을 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 예시적인 실시예에 따른 시스템을 사용하는 열 계면 재료에 적용 가능한 예시적인 다이 형상(예컨대, 별, 화살표, 정사각형, 직사각형, 타원형 등)을 도시한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 예시적인 실시예를 상세히 설명한다.
종래의 상 변화 물질(PCM) 도포 공정은 종종 탭 처리된 PCM 부품을 포함하여 비교적 높은 비용이 든다. 최종 사용자 또는 고객이 탭 처리된 부품을 정확하게 도포하는 것과 관련된 문제 및/또는 라이너 박리와 관련된 문제가 있을 수 있다. 기존의 도포 공정의 경우에는, TIM의 부품 구성, 형상 및 크기가 제한적이다. 또한 청정실에서 성형한 후 추가적인 단계에서 PCM 소재를 청결히 유지하는 것이 어려울 수 있다. 또한, 탭 처리된 부품을 왜곡 없이 수송하는 것도 어렵다. 이에, 본 발명자는 집적 회로(IC) 패키지의 덮개 또는 일체형 열 분산기, 보드 레벨 차폐물(예컨대, 보드 레벨 차폐물(BLS)의 착탈식 덮개 또는 커버), 열원(예컨대, 중앙 처리 장치(CPU) 등), 열 제거/소산 구조물 또는 구성요소(예컨대, 열 분산기, 히트 싱크, 히트 파이프, 증기 챔버, 장치 외장 케이스 또는 하우징 등)와 같은, 광범위한 기판 및 구성요소에 열 계면 재료(TIM)를 도포(예컨대, 탬핑 및 절단)하기 위한 시스템 및 공정의 예시적인 실시예를 개발하여 본 명세서에 개시한다.
본 명세서에 개시된 예시적인 실시예에서는, 고객이 요구하는 크기 및 형상 (예컨대, 도 3에 도시된 하나 이상의 형상)에 따라 맞춤 또는 주문 제작되는 (예컨대, 형상 및 치수가 설정되는) 다이가 사용될 수 있다. 가압, 체류, 냉각 및 가열을 수행하면서, 다이는 열 계면 재료(예컨대, 상 변화 물질(PCM), 기타 TIM 등)의 상부 또는 상면을 따라 배치되는 라이너(예컨대, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 캐리어 및/또는 박리 라이너 등)를 통해 하향으로 가압되고 이동된다. 다이가 가압되어 라이너를 통해 하향 이동함에 따라, TIM도 하향 이동하여 집적 회로(IC) 패키지의 덮개 또는 일체형 열 분산기, 보드 레벨 차폐물(BLS)의 덮개 또는 커버, 열원(예컨대, 중앙 처리 장치(CPU) 등), 열 제거/소산 구조물(예컨대, 열 분산기, 히트 싱크, 히트 파이프, 증기 챔버, 장치 외장 케이스 또는 하우징 등)과 같은 기판 또는 구성요소 상에 도포된다. 다이가 TIM으로부터 들어 올려져 제거될 때, 라이너도 TIM으로부터 제거된다. 그 결과, 고객이 요구하는 특정 크기 및 형상의 TIM이 덮개, BLS, 열원, 또는 열 제거/소산 구조물 상에 남아 있게 된다. 라이너를 통해 다이를 하향으로 가압하기 위해 사용되는 기계 또는 프레스는 수동식 프레스에서 고도로 자동화된 기계까지 다양할 수 있다.
예시적인 실시예에서, TIM은 상 변화 물질(PCM) 또는 다른 비금속 TIM(예컨대, 플라스틱 TIM, 실리콘 엘라스토머 TIM 등)을 포함한다. 예시적인 실시예에서는, 중앙 발포 코어를 사용하여 기판 또는 구성요소(예컨대, 덮개, BLS, 열원, 열 제거/소산 구조물 등) 상에 TIM을 탬핑한 후, 라이너를 천공하여 절단할 필요 없이 다이를 사용하여 라이너를 통해 TIM을 절단한다. 예시적인 실시예에서, TIM은 비금속이며, 따라서 비금속 TIM과 기판 또는 구성요소(예컨대, 덮개, BLS, 열원, 열 제거/소산 구조물 등) 사이에는 확산 접합부 또는 용접부가 존재하지 않는다. 비금속 TIM은 원래 점착성이 있어 추가 접착제를 사용할 필요 없이 기판 또는 구성요소에 자체 접착될 수 있다(접착제를 사용해도 무방하다).
도면을 참조하면, 도 2는 본 개시의 하나 이상의 양태를 구현하는 예시적인 실시예에 따른 것으로, 덮개(예컨대, 일체형 열 분산기 등)에 열 계면 재료를 도포(예컨대, 탬핑 및 절단)하기 위한 예시적인 시스템(200)을 도시한다. 도 2는 덮개(124)에 도포된 열 계면 재료(120)를 도시하지만, 본 시스템(100)은 보드 레벨 차폐물(예컨대, 보드 레벨 차폐물(BLS)의 착탈식 덮개 또는 커버), 열원(예컨대, 중앙 처리 장치(CPU) 등), 열 제거/소산 구조물 또는 구성요소(예컨대, 열 분산기, 히트 싱크, 히트 파이프, 증기 챔버, 장치 외장 케이스 또는 하우징 등)와 같은, 광범위한 다른 구성요소 및 기판에 열 계면 재료(120)를 도포하기 위해 사용될 수도 있다. 따라서, 본 개시의 양태는 어떤 한 유형의 기판, 부품 또는 구성 요소에만 적용이 제한되거나, 기판, 부품 또는 구성요소의 어떤 특정 위치 또는 부분에만 열 계면 재료의 도포가 제한되지는 않는다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 시스템(100)은 다이(108)와 결합된 프레스 (104)를 포함한다. 작동시, 프레스(104)와 다이(108)는 다이(108) 아래에 있는 라이너(116)와 열 계면 재료(TIM)(120)를 포함하는 스트립(112)의 일부를 탬핑 및 절단하도록 작동 가능하다.
예를 들어, 다이(104)는 곡면형 나이프 다이를 포함할 수 있다. 곡면형 나이프 다이는 발포체로 채워진 코어를 포함할 수 있다. 대안적인 실시예에서는, 도포되는 열 계면 재료의 특정 유형에 따라, 발포체 코어가 다이(108)에 필요하지 않을 수도 있다.
이 예에서, 발포체로 충진된 코어는 다이(108) 아래에 위치한 대응하는 일 덮개(124) 상에 TIM(120)을 탬핑할 수 있다. 그후, 라이너(116)를 천공하여 절단할 필요 없이, 곡면형 나이프 다이를 사용하여 라이너(116)를 통해 TIM(120)을 절단할 수 있다. 절단 작업 중에, TIM(120)은 하향 압착되고 라이너(116)는 TIM (120)을 관통하도록 다이(108)에 의해 가압되어, TIM (120) 자체는 절단되지만 라이너(116)는 절단되지 않는다. TIM(120)의 매우 얇은 부분이 덮개(124)와 라이너(116) 사이에 남겨질 수 있지만, 해당 부분은 너무 얇기 때문에 TIM(120)의 나머지 부분에서 떨어져 나와 TIM(120)의 근본적인 절단이 이루어진다. 예를 들어, TIM(120)은 약 125 미크론의 초기 두께에서 시작될 수 있다. 다이(108)는 TIM의 두께가 약 25 미크론까지 저감되거나 TIM이 밀려날 때까지 라이너(116)를 TIM (120) 내로 가압할 수 있다. 따라서, 본 절단 방법에 의해, TIM(120)은 네 변 모두에서 테이퍼진 가장자리를 가질 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 다이(108)가 제거되고 스트립(112)의 다음 부분과 다음 덮개(124)가 다이(108) 아래의 위치로 이동될 때, TIM(120)은 덮개(124) 상에 남아 있을 수 있다. 예를 들어, 덮개(124)는 컨베이어 벨트 또는 다른 공급/이송 메커니즘을 통해 다이(108)에 대해 진행하거나 이동할 수 있다.
본 실시예에서, 라이너(116)와 TIM(120)을 포함하는 재료 스트립(112)은 공급부 또는 롤(128)로부터 공급되는 두루마리 스톡이다. 재료 스트립(112)을 두루마리 스톡 공급물(124)로부터 풀어내어 탬핑 및 절단을 위해 다이(108) 아래의 위치로 이동시키기 위해 롤러(132, 136, 140)가 사용된다. TIM(120)이 탬핑 및 절단되어 덮개(124)에 도포된 후, 나머지 재료 스트립(144)은 회수 롤(148) 상에 수거되거나 감긴다. 다른 실시예에서는, 보다 적거나 많은 롤러가 사용될 수 있고/있거나 두루마리 형태가 아닌 재료 스트립이 사용될 수 있다. 이 경우, 재료 스트립은 손, 지그 또는 자동화 수단을 사용하여 적소에 배치될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 본 시스템(100)은 바람직하게는 재료 스트립의 최대한 많은 부분을 사용하여 도포 공정 중에 폐기물을 최소화하거나 적어도 감소시킨다(예컨대, 라이너 상에 남겨지는 TIM 의 양을 최소화한다). 도 2에 도시된 바와 같이, 덮개(124)는 각각의 탬핑 및 절단 작업 후에 스트립(112)이 전진하는 거리보다 긴 거리만큼 서로 이격되어있다. 각각의 탬핑 및 절단 작업 후에, 스트립(112)은 다음 덮개(124)에 TIM(120)을 도포하기 위해 스트립(112)의 다음 부분이 탬핑 및 절단되기에 충분할 만큼만(예컨대, 최소 거리만큼만) 전진한다. 예시적인 실시예에서, 라이너(116)를 따라 존재하는 TIM(120)의 폭은 탬핑 및 절단되어 덮개(124)에 도포되는 TIM(120) 조각의 폭과 동일할 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 라이너(116)를 따라 존재하는 TIM(120)의 폭(예컨대, 1 인치)은 탬핑 및 절단되어 덮개(124)에 도포되는 TIM(120) 조각의 폭(예컨대, 3/4 인치)보다 클 수 있다.
예시적인 실시예에서, 재료 스트립(112)은 TIM(120)의 하면 또는 저부를 따라 배치되는 하부 라이너를 포함할 수도 있다. 이런 실시예에서, 하부 라이너는 다이(108)에 의해 덮개(124)에 TIM(120)이 도포되기 전에 손으로 또는 수동 조작 없이 자동으로 (예컨대, 되감기 및 박리 막대 등을 이용하여) 제거될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 본 시스템(100)은 열이 상부에 가해지거나 더해지도록 그리고/또는 열이 기부 또는 바닥에 가해지거나 더해지도록 하나 이상의 히터를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로서, 본 시스템(100)은 TIM을 절단하기 위해 사용되는 상부 및 다이를 냉각을 제공하도록 구성될 수 있다. 몇몇 예시적인 실시예에서는 다이가 상판에 추가될 수 있다. 유리하게는, 거의 또는 전혀 변형되지 않은 상태의 (냉온형) 스탬핑 기계를 본 명세서에 개시된 바와 같이 TIM을 탬핑 및 절단하여 덮개에 도포하기 위해 사용할 수 있다.
두루마리 또는 공급물(128)은 0.5 인치(12.7 mm), 1 인치(25.4 mm) 등과 같은 다양한 크기로 제공될 수 있다. 두루마리의 폭은 부품 크기에 따라 선택할 수 있다. 예컨대, 덮개(124)(넓게는 부품)가 10 mm x 5 mm인 경우에는, 0.5 인치 (12.7 mm)의 폭을 갖는 두루마리가 사용될 수 있다. 두루마리(128)는 풀려서 꿰어진 상태로 도포 기계 또는 시스템(100)에 배치된다. 두루마리(128)가 하부 라이너를 포함하는 경우, 하부 라이너는 재료가 약간씩 되감기며 전진함에 따라 제거될 수 있다. 덮개(124) 및 다이(108)는 열 계면 재료의 사용을 최대화하도록 도포 기계 또는 시스템(100) 내에 배향될 수 있다. 덮개(124)는 도포 단계에서 양호하거나 완벽한 포지셔닝 및 TIM 배치가 보장되도록 지그에 배치될 수 있다. 두루마리의 부피가 클 경우에는, 예컨대 자동식 테이블 (예컨대, 턴테이블 등)에 의해 배향이 자동으로 수행될 수 있지만, 부피가 작을 경우에는 배향이 수동으로 수행될 수도 있다. 본 시스템(100)은 두루말린 TIM 재료를 후속 TIM 도포를 위해 전진시키기 위해 센서 시스템을 포함할 수 있다. 대안으로서, 본 시스템(100)은 소정 거리 전진 공정을 구비하도록 구성될 수 있다. 도포의 견고성을 향상시키기 위해 가열 및 냉각이 수행될 수 있다.
열 계면 재료를 구성요소에 도포하기 위한 시스템의 예시적인 실시예를 개시한다. 예컨대, 열 계면 재료는 집적 회로(IC) 패키지의 덮개 또는 일체형 열 분산기, 보드 레벨 차폐물, 열원(예컨대, 중앙 처리 장치(CPU) 등), 열 제거/소산 구조물 또는 구성요소(예컨대, 열 분산기, 히트 싱크, 히트 파이프, 증기 챔버, 장치 외장 케이스 또는 하우징 등) 등과 같은 광범위한 기판 및 구성요소에 도포될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 본 시스템은 일반적으로 열 계면 재료 공급물과 다이를 포함할 수 있다. 다이는 다이 아래에 놓인 열 계면 재료 공급물을 탬핑 및 절단함으로써 열 계면 재료의 일부가 공급물로부터 탬핑 및 절단되어 다이 아래에 놓인 대응하는 일 구성요소에 도포되도록 작동할 수 있다.
열 계면 재료는 비금속 열 계면 재료를 포함할 수 있다. 열 계면 재료의 일부는 어떤 확산 접합부 또는 용접부 없이 대응하는 일 구성요소에 결합될 수 있다.
라이너는 열 계면 재료를 따라 배치될 수 있다. 다이는 라이너를 천공하여 절단하지 않고 라이너를 통해 열 계면 재료의 일부분을 절단하도록 작동할 수 있다.
다이는 발포체로 채워진 코어를 갖는 곡면형 나이프 다이를 포함할 수 있다. 발포체로 충진된 코어는 다이 아래에 위치된 대응하는 일 구성요소 상에 열 계면 재료의 일부를 탬핑하기 위해 사용될 수 있다. 곡면형 나이프 다이는 열 계면 재료의 일부를 절단하기 위해 사용될 수 있다.
본 시스템은 열 계면 재료의 일부가 대응하는 일 구성요소 상에 남아 있고, 다이가 열 계면 재료의 일부로부터 들어 올려져 제거될 때 라이너가 열 계면 재료의 일부로부터 제거될 수 있도록 구성될 수 있다. 본 시스템은 다이가 제거되고 열 계면 재료 공급물의 다음 부분 및 다음 부품이 다이 아래의 위치로 이동될 때 열 계면 재료의 일부가 대응하는 일 구성요소 상에 남아 있도록 구성될 수 있다.
본 시스템은 다음 구성요소에 대한 후속 도포를 위해 열 계면 재료 공급물을 전진시키기 위한 센서 시스템을 포함할 수 있다. 대안으로서, 본 시스템은 열 계면 재료 공급물을 소정 거리만큼 전진시키는 공정을 구비하도록 구성될 수 있다.
본 시스템은 구성요소 상에 열 계면 재료를 배치하기 위해 구성요소를 다이에 대해 배치 및 배향하는 지그를 포함할 수 있다. 구성요소는 집적 회로(IC) 패키지의 덮개 또는 일체형 열 분산기, 보드 레벨 차폐물, 열원(예컨대, 중앙 처리 장치(CPU) 등), 열 제거/소산 구조물 또는 구성요소(예컨대, 열 분산기, 히트 싱크, 히트 파이프, 증기 챔버, 장치 외장 케이스 또는 하우징 등)를 포함할 수 있다.
본 시스템은 탬핑 및 절단 중에 가열 및/또는 냉각을 제공하기 위한 가열 및/또는 냉각 수단을 구비하도록 구성될 수 있다.
본 시스템은 열 계면 재료 공급물 두루마리를 포함할 수 있다. 열 계면 재료를 두루마리에서 풀어내어 다이 아래 위치로 이동시키기 위해 롤러가 제공될 수 있다. 다이가 구성요소에 열 계면 재료를 탬핑하고 절단하여 도포한 후에 남은 열 계면 재료 공급물 미사용분을 수거하기 위해 회수 두루마리를 사용할 수 있다. 열 계면 재료는 탭이 없는 열적 상 변화 재료일 수 있다.
열 계면 재료를 구성 요소에 도포하는 방법의 예시적인 실시예를 개시한다. 예컨대, 열 계면 재료는 집적 회로(IC) 패키지의 덮개 또는 일체형 열 분산기, 보드 레벨 차폐물, 열원(예컨대, 중앙 처리 장치(CPU) 등), 열 제거/소산 구조물 또는 구성요소(예컨대, 열 분산기, 히트 싱크, 히트 파이프, 증기 챔버, 장치 외장 케이스 또는 하우징 등) 등과 같은 광범위한 기판 및 구성요소에 도포될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 본 방법은 열 계면 재료 공급물로부터 탬핑 및 절단된 공급물의 일부가 확산 접합 없이 대응하는 일 구성요소에 도포될 수 있도록 열 계면 재료 공급물을 탬핑 및 절단하는 단계를 일반적으로 포함한다.
탬핑 및 절단 단계는 압력, 체류, 가열 및 냉각을 수행하면서, 열 계면 재료 공급물의 상면을 따라 배치된 라이너를 통해 다이를 하방으로 가압하는 단계를 포함할 수 있다.
탬핑 및 절단 단계는 열 계면 재료의 일부가 대응하는 일 구성요소 상에 남아 있고, 다이가 들어 올려져 열 계면 재료의 일부로부터 제거될 때 라이너가 열 계면 재료의 일부로부터 제거될 수 있도록 열 계면 재료 공급물의 상면을 따라 배치된 라이너를 통해 다이를 하향으로 가압하는 단계를 포함할 수 있다.
본 방법은 라이너를 천공하여 절단하지 않고 다이를 사용하여 라이너를 통해 열 계면 재료의 일부를 절단하는 단계를 포함할 수 있다.
다이는 발포체로 채워진 코어를 갖는 곡면형 나이프 다이를 포함할 수 있다. 본 방법은 발포체로 채워진 코어를 사용하여 다이 아래에 위치된 대응하는 일 구성요소 상에 열 계면 재료의 일부를 탬핑하는 단계와, 곡면형 나이프 다이를 사용하여 열 계면 재료 공급물로부터 열 계면 재료의 일부를 절단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 방법은 열 계면 재료의 일부가 도포된 대응하는 일 구성요소를 다이 아래로부터 전진시키는 단계와, 열 계면 재료 공급물과 다음 구성요소를 다이 아래의 위치로 전진시키는 단계를 포함할 수 있다. 열 계면 재료 공급물을 다이 아래의 위치로 전진시키는 단계는 롤러를 사용하여 열 계면 재료 공급물을 공급 두루마리에서 풀어내어 다이 아래의 위치로 이동시키는 단계와, 탬핑 및 절단 후에 남은 열 계면 재료 공급물의 미사용분을 회수 두루마리 상에 수거하는 단계를 포함한다.
열 계면 재료는 비금속 열 계면 재료를 포함할 수 있다. 본 방법은 확산 접합부 또는 용접부 없이 대응하는 일 구성요소에 열 계면 재료의 일부를 결합시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 방법은 센서 시스템 또는 소정 거리 전진 공정을 사용하면서 구성요소에 대한 후속 도포를 위해 열 계면 재료 공급물을 전진시키는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 구성요소의 배향이 구성요소 상에 열 계면 재료를 배치하는 데 적합하도록 지그에 구성요소를 배치하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 구성요소는 집적 회로(IC) 패키지의 덮개 또는 일체형 열 분산기, 보드 레벨 차폐물, 열원(예컨대, 중앙 처리 장치(CPU) 등), 열 제거/소산 구조물 또는 구성요소(예컨대, 열 분산기, 히트 싱크, 히트 파이프, 증기 챔버, 장치 외장 케이스 또는 하우징 등) 등을 포함할 수 있다.
본 방법은 탬핑 및 절단 중에 가열 및/또는 냉각하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 열 계면 재료는 탭이 없는 열적 상 변화 물질일 수 있다.
다른 예시적인 실시예는 일체형 열 분산기와, 본 명세서에 개시된 시스템 또는 방법에 의해 일체형 열 분산기 상에 탬핑되고 절단되어 도포되는 열 계면 재료를 포함한다. 전자 장치는 청구항의 일체형 열 분산기와, 중앙 처리 장치 또는 프로세서 다이를 포함할 수 있다. 일체형 열 분산기는 중앙 처리 장치 또는 프로세서 다이의 작동에 의해 발생한 열을 분산시킬 수 있다.
또 다른 예시적인 실시예는 보드 레벨 차폐물(BLS)과, 본 명세서에 개시된 시스템 또는 방법에 의해 보드 레벨 차폐물 상에 탬핑되고 절단되어 도포되는 열 계면 재료를 포함한다. BLS는 기판 상의 적어도 하나의 구성요소에 대한 전자기 간섭(EMI) 차폐를 제공하는 데 사용하기에 적합할 수 있다. BLS는 개구를 한정하고 기판 상의 적어도 하나의 구성요소의 대체로 주위에서 기판에 설치되도록 구성되는 하나 이상의 측벽과, 하나 이상의 측벽에 의해 한정되는 개구를 덮도록 구성되는 덮개를 포함한다. 열 계면 재료는 덮개에 도포될 수 있다. 하나 이상의 측벽이 적어도 하나의 구성 요소의 대체로 주위에서 기판에 설치되고 덮개가 하나 이상의 측벽에 의해 한정된 개구를 덮을 때, 열 계면 재료와 덮개는 적어도 하나의 구성 요소로부터의 열 도전성 열 경로를 함께 한정할 수 있고, BLS는 적어도 하나의 구성요소에 EMI 차폐를 제공하도록 작동할 수 있다. 덮개는 하나 이상의 측벽에 합체되거나 분리 가능하게 부착될 수 있다.
또 다른 예시적인 실시예는 열 제거/소산 구조물과, 열원을 갖는 인쇄회로기판과, 본 명세서에 개시된 시스템 또는 방법에 의해 열 계면 재료가 탬핑되고 절단되어 도포된 보드 레벨 차폐물을 포함하는 조립체를 포함한다. 적어도 하나의 구성요소 위에 개구가 형성되도록 하나 이상의 측벽이 인쇄 회로 기판에 설치된다. 덮개는 하나 이상의 측벽에 의해 한정된 개구를 덮도록 하나 이상의 측벽 상에 배치된다. 열 계면 재료와 덮개는 열원으로부터 열 제거/소산 구조물에 이르는 열 도전성 열 경로를 함께 형성한다. 보드 레벨 차폐물은 열원에 EMI 차폐를 제공하도록 작동 가능하다. 열 제거/소산 구조물은 열 분산기일 수 있다. 열원은 인쇄회로기판 상의 집적 회로일 수 있다.
광범위한 열 계면 재료가 도 2에 도시된 예시적인 열 계면 재료(120) 실시예에 사용될 수 있다. 본 명세서에 개시된 예시적인 실시예는 TIM이 기존의 TIM보다 뛰어난 이완 특성을 갖도록 할 수 있다는 장점이 있다. 성능에 도움을 주는 연성, 전단 희석 및 모듈러스가 재료의 도포를 보다 어렵게 만들긴 하지만, TIM에 있어서는 취급 및 도포의 용이성이 중요하다. 본 명세서에 개시된 예시적인 도포 공정은 통상 도포가 어렵지만 성능이 우수한 재료를 보다 용이하게 도포할 수 있도록 한다.
예시적인 실시예에 사용될 수 있는 예시적인 열 계면 재료는 열적 갭 충전제, 열적 상 변화 물질, 열 도전성 EMI 흡수제 또는 하이브리드 열/EMI 흡수제, 열 퍼티, 열 패드 등을 포함한다. 예컨대, 예시적인 실시예는 보드 레벨 차폐물의 커버 또는 덮개와 같은 EMI 차폐물의 일부에 탬핑되고 절단되어 도포되는 열 도전성 EMI 흡수제 또는 하이브리드 열/EMI 흡수제를 포함 할 수 있다.
예시적인 실시예는 티퍼티(등록상표)(Tputty™)502 시리즈 열적 갭 충전제, 티플렉스(등록상표)(Tflex™) 시리즈 갭 충전제(예컨대, Tflex™ 300 시리즈 열적 갭 ㅊ추충전제, Tflex™ 600 시리즈 열적 갭 충전제, Tflex™ 700 시리즈 열적 갭 충전제 등), 티피씨엠(등록상표)(Tpcm™) 시리즈 열적 상 변화 물질(예컨대, Tpcm™ 580 시리즈 상 변화 물질, Tpcm™ 780 시리즈 상 변화 물질, Tpcm™ 900 시리즈 상 변화 물질 등), 티플라이(등록상표)(Tpli™ 시리즈 갭 충전제(예컨대, Tpli™ 200 시리즈 갭 충전제 등), 아이스캡(등록상표)(IceKap™) 시리즈 열 계면 재료, 및/또는 쿨조브(등록상표)(CoolZorb™) 시리즈 열도전성 마이크로파 흡수제(예컨대, CoolZorb™ 400 시리즈 열도전성 마이크로파 흡수제, CoolZorb™ 500 열도전성 마이크로파 흡수제, CoolZorb™ 600 열도전성 마이크로파 흡수제 등) 중 하나 이상과 같은, 레어드 사에서 제조하는 하나 이상의 열 계면 재료를 포함할 수 있다. 몇몇 예시적인 실시 예에서, 열 계면 재료는 높은 열 도전성을 갖는 순응성 갭 충전제를 포함할 수있다. 예를 들어, 열 계면 재료는 Tflex™ 200, Tflex™ HR200, Tflex™ 300, Tflex™ 300TG, Tflex™ HR400, Tflex™ 500, Tflex™ 600, Tflex™ HR600, Tflex™ SF600, Tflex™ 700, Tflex™ SF800 열적 갭 충전제 중 하나 이상과 같은, 레어드 사의 열 계면 재료를 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 열 계면 재료는 엘라스토머 및/또는 세라믹 입자, 금속 입자, 페라이트 EMI/RFI 흡수 입자, 고무, 겔 또는 왁스 기재 내의 금속 또는 유리섬유 메쉬 등을 포함할 수 있다. 열 계면 재료는 순응성 또는 정합성 실리콘 패드, 비 실리콘계 재료(예컨대, 비 실리콘계 갭 충전재, 열가소성 및/또는 열경화성 폴리머 및 엘라스토머 재료 등), 실크 스크린 재료, 폴리우레탄 발포체 또는 겔, 열 도전성 첨가제 등을 포함할 수 있다. 열 계면 재료는 (예컨대, 상 변화 또는 리플로우 등을 겪지 않고서) 충분한 순응성, 정합성 및/또는 연성을 가짐으로써 저온(예컨대 20℃ 내지 25℃의 실온)에 편향되어 공차 또는 갭을 조정하고/하거나 열 계면 재료가 편평하지 않거나, 만곡되거나, 평탄하지 않은 정합면을 포함하는 정합면에 접촉될 때(예컨대, 압착될 때) (예컨대, 비교적 밀착된 끼움 및 밀봉 방식으로) 정합면에 밀착 정합되도록 구성될 수 있다.
본 명세서에 개시된 열 계면 재료는 엘라스토머와 적어도 하나의 열 도전성 금속, 질화 붕소 및/또는 세라믹 충전제로 형성되어 상 변화 또는 리플로우를 겪지 않고서도 정합성을 갖는 연질 열 계면 재료를 포함할 수 있다. 몇몇 예시적인 실시예에서, 제1 및/또는 제2 열 계면 재료는 세라믹으로 채워진 실리콘 엘라스토머, 질화 붕소로 채워진 실리콘 엘라스토머, 또는 일반적으로 비-보강 필름을 포함하는 열적 상 변화 물질을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예는 열 계면 재료 제조에 사용되는 특정 재료 및 열도전성 충전제의 장입 비율(해당되는 경우)에 따라, 높은 열 전도도(예컨대, 1 W/mK (캘빈당 미터당 와트), 1.1 W/mK, 1.2 W/mK, 2.8 W/mK, 3 W/mK, 3.1 W/mK, 3.8 W/mK, 4 W/mK, 4.7 W/mK, 5 W/mK, 5.4 W/mK, 6W/mK 등)를 갖는 하나 이상의 열 계면 재료를 포함할 수 있다. 이러한 열전도도는 단지 예시에 지나지 않는 것으로, 다른 실시예는 열 전도도가 6 W/mK보다 높거나 1 W/mK보다 낮거나 1 W/mk 내지 6 W/mk 사이의 어떤 다른 값을 갖는 열 계면 재료를 포함할 수 있다. 따라서, 예시적인 실시예가 광범위한 열 계면 재료를 포함할 수 있기 때문에 본 발명의 양태는 어떤 특정 열 계면 재료에만 적용이 제한되어서는 안 된다.
본 명세서의 예시적인 실시예에서는, 금속 (예컨대, 알루미늄, 구리 등), 합금, 천연 흑연, 합성 흑연 또는 다른 적절한 물질 등과 같은 전기 도전성 물질을 포함하는 광범위한 재료가 덮개(넓게는 부품)용으로 사용될 수 있다. EMI 차폐물 또는 그 일부를 제조하기 위해 사용되는 재료의 예로는 냉간 압연 강, 니켈-은 합금, 구리-니켈 합금, 스테인리스 강, 주석 도금 냉간 압연 강, 주석 도금 구리 합금, 탄소강, 황동, 구리, 알루미늄, 구리-베릴륨 합금, 인청동, 강철, 이들의 합금, 전기 도전성 물질로 코팅된 플라스틱 소재, 또는 임의의 다른 적절한 전기 도전성 및/또는 자성 소재를 들 수 있다. 본 명세서에 개시된 재료들은 예시의 목적으로만 제시되었으며, 예컨대, 특정 용도에 따라서는 다른 재료를 사용할 수도 있다.
또한, 열 계면 재료는 집적 회로(IC) 패키지의 덮개 또는 일체형 열 분산기, 보드 레벨 차폐물(예컨대, 보드 레벨 차폐물(BLS)의 착탈식 덮개 또는 커버), 열원(예컨대, 중앙 처리 장치(CPU) 등), 열 제거/소산 구조물 또는 구성요소(예컨대, 열 분산기, 히트 싱크, 히트 파이프, 증기 챔버, 장치 외장 케이스 또는 하우징 등)을 포함하는 광범위한 부품 또는 구성요소에 탬핑되고 절단되어 도포될 수 있다. 따라서, 본 발명의 양태는 어떤 한 유형의 부품 또는 구성 요소에만 적용이 제한되거나 부품 또는 구성 요소의 어떤 특정 위치 또는 부분에만 도포가 제한되지 않는다.
예시적인 실시예에서, 열 계면 재료는 보드 레벨 차폐물(BLS)의 덮개 또는 커버에 탬핑되고 절단되어 도포될 수 있다. BLS의 덮개 또는 커버는 BLS의 측벽에 합체되거나 분리 가능하게 부착될 수 있다. 예컨대, BLS는 BLS의 상면, 커버, 덮개 또는 상부와 일체로 형성된 측벽을 포함할 수 있다. 예컨대, 측벽 및 상면은 동일한 전기 도전성 재료 조각을 스탬핑한 다음 측벽이 상면에 대체로 수직하도록 스탬핑된 재료를 접철함으로써 형성될 수 있다. 대안으로서, 측벽은 BLS의 상면과 일체로 형성되지 않고 따로 형성될 수 있다. 몇몇 예시적인 실시예에서, BLS는 상면, 커버, 덮개 또는 상부가 측벽에 분리 가능하게 부착되는 투피스 차폐물을 포함할 수 있다. 몇몇 예시적인 실시예에서, BLS는 BLS에 부착되고/되거나 BLS와 일체로 형성된 하나 이상의 내벽, 분리벽 또는 칸막이를 포함할 수 있다. 이런 예시적인 실시예에서, BLS의 커버와, 측벽과, 내벽은 복수의 개별 EMI 차폐 격실을 함께 한정할 수 있다.
몇몇 예시적인 실시예에서는, 다수의 상이한 열 계면 재료가 덮개(124)의 어느 일 면 또는 양면에 탬핑되고 절단되어 도포될 수 있다. 예컨대, 다수의 상이한 열 계면 재료는 BLS의 덮개 또는 커버의 하면 또는 내면을 따라 탬핑되고 절단되어 도포될 수 있고, BLS 아래에 놓일 장치, 구성요소 등의 다양한 두께에 맞추어 상이한 두께를 갖는다. 덮개의 상면 또는 외면을 따라 도포되는 다수의 상이한 열 계면 재료도 열 분산기 또는 다른 열 제거/소산 구조물의 다양한 두께에 맞추어 상이한 두께를 가질 수 있다.
본 명세서에 개시된 예시적인 실시예는 광범위한 열원, 전자 장치 및/또는 열 제거/소산 구조물 또는 구성요소(예컨대, 열 분산기, 히트 싱크, 히트 파이프, 장치 외장 케이스 또는 하우징 등)에 사용될 수 있다. 예컨대, 열원은 하나 이상의 발열 구성요소 또는 장치(예컨대, CPU, 언더필 내의 다이, 반도체 장치, 플립 칩 장치, 그래픽 처리 장치 (GPU), 디지털 신호 처리기(DSP), 멀티 프로세서 시스템, 집적 회로, 멀티 코어 프로세서 등)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 열원은 열 계면 재료보다 높은 온도를 갖거나, 그렇지 않으면 열이 열원에 의해 발생되는지 아니면 단순히 열원을 통해 전달되는지에 상관없이 열 계면 재료에 열을 제공하거나 전달하는 임의의 구성요소 또는 장치를 포함할 수 있다. 따라서, 본 개시의 양태는 어떤 한 유형의 열원, 전자 장치 및 열 제거/소산 구조물에만 적용이 제한되지 않는다.
예시적인 실시예는 고비용의 탭처리 부품을 갖는 몇몇 종래의 상 변화 물질(PCM) 도포 공정과 비교하여, 탭의 제거 및 그에 따른 비용 절감을 도모할 수 있다는 것과 같은, 다음에 열거하는 특징 또는 장점들 중 하나 이상을 제공할 수 있다. 예시적인 실시예는, 고객이 탭처리된 부품을 정확히 적용할 수 있는가 하는 문제, 라이너 박리와 관련된 문제, 부품 구성, 형상 및 크기의 제한, 청정실에서 성형한 후 추가적인 단계가 진행되는 동안 재료를 청결히 유지하기가 어렵다는 점 및/또는 탭처리된 부품을 왜곡 없이 수송하기가 어렵다는 점과 같은 문제들을 해결하는 데 도움을 줄 수 있다. 본 명세서에 개시된 예시적인 실시예는 표준 재료(예컨대, 표준 폭, 두께 및/또는 길이를 갖는 재료)가 제공될 수 있도록 하는 동시에 다양한 형상 및 크기에 맞게 필요에 따라 교체 가능한 다양한 다이를 이런 표준 재료에 적용할 수 있도록 한다. 본 명세서에 개시된 예시적인 실시예는 용기(pot)에서 두루마리 완제품까지 비교적 간단한 성형 디자인을 제공할 수 있고/있거나, 공정을 간소화하고 청정실의 크기를 줄일 수 있고/있거나(유형 2), 한정된 수준의 재공품(WIP) 비용만 필요하도록 하고/하거나, 부품 번호 목록을 비교적 간단히 하거나 줄이고 PCM의 두께 및 폭을 저감할 수 있고/있거나, 탭처리 방식으로는 비용 효율적으로 실현 불가능한 다양한 다이 형상 및 부품(예컨대, 도 3)을 가능하게 하고/하거나, 제공 가능한 최소 크기가 문제가 되지 않도록 할 수 있고/있거나(예컨대, 도 3), 라이너의 박리 편차가 덜 문제가 되도록 할 수 있고/있거나, 압출 스크리닝된 "청결한" 재료가 덮개에 부착될 때까지 라이너 사이에 머무르게 할 수 있다. 몇몇 예시적인 실시예에서, TIM은 왜곡이나 갇힌 공기의 발생 없이 신속하게 도포될 수 있으며, 부품은 펌프 아웃 없이도 청결할 수 있다.
예시적인 실시예는 본 개시를 완전하게 하고 기술분야의 당업자에게 본 개시의 범위를 완전히 전달하도록 제공된다. 본 개시의 실시예를 철저히 이해할 수 있도록 특정 구성요소, 장치 및 방법과 같은 다수의 특정 세부사항이 개진된다. 기술분야의 당업자라면 특정한 세부사항은 사용될 필요가 없으며, 예시적인 실시예는 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 세부사항 및 실시예는 개시의 범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다는 것을 분명히 알 것이다. 몇몇 예시적인 실시예에서, 널리 공지된 공정, 널리 공지된 장치 구조 및 널리 공지된 기술은 상세히 설명되지 않는다. 또한 본 명세서에 개시된 예시적인 실시예가 위에서 언급한 장점 및 개선 사항의 전부 제공하거나 전혀 제공하지 못하더라도 여전히 본 개시의 범위에 속하는 것처럼, 본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시예에 의해 달성할 수 있는 장점 및 개선 사항은 단지 예시의 목적으로만 제시되며 본 개시의 범위를 제한하지 않는다.
본 명세서에 기재된 특정한 치수, 특정한 재료 및/또는 특정한 형상은 예에 불과한 것으로, 본 개시의 범위를 제한하지 않는다. 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). 예컨대, 매개변수 X가 본 명세서에서 값 A를 갖는 것으로 예시되고 값 Z를 갖는 것으로도 예시될 경우, 매개변수 X는 약 A 내지 약 B의 값 범위를 가질 수 있다. 마찬가지로 매개변수에 대한 두 가지 이상의 값의 범위에 대한 개시는 (이런 범위가 포개지는지, 중첩되는지, 뚜렷이 구분되는지 상관없이) 개시된 범위의 종점을 사용하여 주장될 수 있는 일체의 가능한 값의 범위의 조합을 포괄하도록 되어 있다. 예컨대, 본 명세서에서 매개변수 X가 1 내지 10, 2 내지 9 또는 3 내지 8 범위의 값을 갖는 것으로 예시될 경우, 매개변수 X는 1 내지 9, 1 내지 8, 1 내지 3, 1 내지 2, 2 내지 10, 2 내지 8, 2 내지 3, 3 내지 10 및 3 내지 9를 포함하는 여타의 값 범위를 가질 수 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 "약"은 값에 사용될 때는 해당 계산 또한 측정이 (정확한 값의 근사치, 즉 해당 값에 대략 또는 상당히 가깝거나 거의 동일한 값이더라도) 어느 정도는 약간 부정확한 값을 허용한다는 것을 의미한다. 그렇지 않고 만약 어떤 이유로 "약"에 의해 제공되는 부정확성이 이 보통의 의미로 기술분야에서 이해되지 않는다면, 본 명세서에 사용되는 "약"은 보통의 측정 방법이나 이런 매개변수의 사용 방법에서 기인할 수 있는 최소한의 편차를 가리킨다. 예컨대 용어 "일반적으로", "약" 및 "실질적으로"는 제조 공차 이내를 의미하는 것으로 본 명세서에 사용될 수 있다.
혹은 예컨대 본 발명의 재료 또는 반응제의 양을 변경할 때 본 명세서에 사용되는 용어 "약"은 사용되는 통상적인 측정 및 취급 절차를 통해, 예컨대 현실 세계에서 농축물이나 용액을 제조할 때 해당 과정에서 발생하는 의도하지 않은 오류를 통해 일어나거나, 조성물을 제조하거나 방법을 수행하기 위해 사용되는 재료의 제조, 공급원 또는 순도의 차이로 인해 일어날 수 있는 수량의 변동을 가리킨다. 용어 "약"은 또한 특정한 최초 혼합물에서 유래하는 조성물의 상이한 평형 상태로 인해 달라지는 양을 망라한다. 용어 "약"에 의해 보정되었는지 여부와는 상관없이, 특허청구범위는 양에 대한 균등례를 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.
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.
100: 열 계면 재료 도포 시스템 104: 프레스
108: 다이 112: 재료 스트립
116: 라이너 120: TIM
124: 덮개 128: 공급 롤
132, 136, 140: 롤러
144: 나머지 재료 스트립 148: 회수 롤

Claims (39)

  1. 구성 요소에 열 계면 재료를 도포하기 위한 시스템으로서,
    열 계면 재료 공급물과,
    열 계면 재료의 일부를 가압하고 제거하도록 작동 가능한 공구를 포함하되, 상기 공구와 대응하는 일 구성요소 사이에 있는 상기 열 계면 재료의 일부는 확산 접합 없이 상기 공구에 의해 상기 공급물로부터 제거되어 상기 대응하는 일 구성요소에 도포되고,
    상기 열 계면 재료 공급물은 상기 열 계면 재료의 표면을 따라 배치되는 라이너를 추가로 포함하고,
    상기 공구는 상기 라이너를 천공할 필요없이 상기 라이너를 통해 상기 열 계면 재료의 일부를 가압하여 상기 공급물로부터 상기 열 계면 재료의 일부를 절단하도록 작동 가능하고,
    상기 공구는 발포체로 채워진 코어를 갖는 곡면형 나이프 다이를 포함하며, 상기 발포체로 채워진 코어는 상기 대응하는 일 구성요소 상에 상기 열 계면 재료의 일부를 탬핑하기 위해 사용 가능하며, 상기 곡면형 나이프 다이는 상기 라이너를 통해 상기 공급물로부터 상기 열 계면 재료의 일부를 절단하기 위해 사용 가능한, 열 계면 재료 도포 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열 계면 재료는 비금속 열 계면 재료를 포함하며, 상기 열 계면 재료의 일부는 확산 접합부 또는 용접부 없이 대응하는 일 구성요소에 결합되는, 열 계면 재료 도포 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 열 계면 재료의 일부가 상기 대응하는 일 구성요소 상에 남아 있도록 구성되고, 상기 공구가 상기 열 계면 재료의 일부로부터 제거되고 이동될 때 상기 라이너가 상기 열 계면 재료의 일부로부터 제거되도록 구성되는, 열 계면 재료 도포 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 후속 도포를 위해 상기 열 계면 재료 공급물을 전진시키기 위한 센서 시스템을 포함하거나, 상기 열 계면 재료 공급물을 소정 거리만큼 전진시키는 공정을 이용하도록 구성되는, 열 계면 재료 도포 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 구성요소 상에 상기 열 계면 재료를 배치하기 위해 상기 구성요소를 상기 공구에 대해 배치 및 배향하는 지그를 추가로 포함하는, 열 계면 재료 도포 시스템.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서, 상기 구성요소의 일면 또는 양면에 복수의 상이한 열 계면 재료를 도포하기 위하여 작동 가능하도록 구성되는 열 계면 재료 도포 시스템
  11. 제1항에 있어서, 상기 열 계면 재료는 열적 상 변화 재료인, 열 계면 재료 도포 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 대응하는 일 구성요소에 상기 열 계면 재료의 일부를 도포하는 중에 가열 및 냉각을 제공하기 위한 가열 및 냉각 수단을 구비하여 구성되는, 열 계면 재료 도포 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 열 계면 재료 공급물을 포함하는 두루마리와,
    상기 열 계면 재료 공급물을 상기 두루마리에서 풀어내 상기 공구와 정렬되는 위치로 이동시키는 롤러와,
    상기 열 계면 재료가 상기 구성요소에 도포된 후에 남은 상기 열 계면 재료공급물의 미사용분을 수거하기 위한 회수 두루마리를 추가로 포함하는, 열 계면 재료 도포 시스템.
  14. 제1항, 제2항, 제6항 내지 제8항, 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구성요소는 집적 회로 패키지의 덮개 또는 일체형 열 분산기, 보드 레벨 차폐물의 덮개, 열원, 열 제거/소산 구조물, 또는 기판 중 하나 이상을 포함하는, 열 계면 재료 도포 시스템.
  15. 구성요소에 열 계면 재료를 도포하기 위한 방법으로서,
    열 계면 재료의 일부가 확산 접합 없이 대응하는 일 구성요소에 도포되도록, 상기 대응하는 일 구성요소와 정렬되는 열 계면 재료 공급물로부터 상기 열 계면 재료의 일부를 탬핑 및 절단하는 단계를 포함하고,
    상기 일부를 탬핑 및 절단하는 단계는 상기 열 계면 재료의 일부를 가압하고 제거하도록 작동 가능한 공구와 상기 대응하는 일 구성요소 사이에 있는 상기 공급물로부터 상기 열 계면 재료의 일부를 탬핑 및 절단하도록 상기 공구를 사용하는 단계를 포함하고,
    상기 공구는 발포체로 채워진 코어를 갖는 곡면형 나이프 다이를 포함하며, 상기 공급물로부터 상기 열 계면 재료의 일부를 탬핑 및 절단하도록 상기 공구를 사용하는 단계는
    상기 대응하는 일 구성요소 상에 상기 열 계면 재료의 일부를 탬핑하기 위해 상기 발포체로 채워진 코어를 사용하는 단계와, 상기 공급물로부터 상기 열 계면 재료의 일부를 절단하기 위해 상기 곡면형 나이프 다이를 사용하는 단계를 포함하는, 열 계면 재료 도포 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 탬핑 및 절단 단계는 상기 열 계면 재료의 일부가 상기 대응하는 일 구성요소 상에 남아 있고, 상기 공구가 상기 열 계면 재료의 일부로부터 제거되고 이동될 때 상기 열 계면 재료의 표면을 따라 배치되는 라이너가 상기 열 계면 재료의 일부로부터 제거되도록 상기 라이너를 통해 상기 공구를 가압하는 단계를 포함하는, 열 계면 재료 도포 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 라이너를 통해 상기 열 계면 재료의 일부를 가압하여 상기 라이너를 천공하지 않고서 상기 공급물로부터 상기 열 계면 재료의 일부를 절단하도록 상기 공구를 이용하는 단계를 포함하는, 열 계면 재료 도포 방법.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제15항에 있어서,
    상기 열 계면 재료의 일부가 도포된 상기 대응하는 일 구성요소를 상기 공구로부터 전진시키는 단계와,
    다음 구성요소에 상기 열 계면 재료를 도포하기 위하여 상기 열 계면 재료 공급물과 다음 구성요소를 상기 공구와 정렬되는 위치로 전진시키는 단계를 포함하는, 열 계면 재료 도포 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 열 계면 재료 공급물을 전진시키는 단계는 상기 열 계면 재료 공급물을 두루마리에서 풀어내 상기 공구와 정렬되는 위치로 이동시키기 위해 롤러를 사용하는 단계를 포함하고,
    상기 방법은 상기 열 계면 재료가 상기 구성요소에 도포된 후에 남은 상기 열 계면 재료 공급물의 미사용분을 수거하는 단계를 포함하는, 열 계면 재료 도포 방법.
  22. 제15항에 있어서, 상기 열 계면 재료는 비금속 열 계면 재료를 포함하며,
    상기 방법은 확산 접합부 또는 용접부 없이 상기 열 계면 재료의 일부를 상기 대응하는 일 구성요소에 결합시키는 단계를 포함하는, 열 계면 재료 도포 방법.
  23. 제15항에 있어서,
    센서 시스템 또는 소정 거리 전진 공정을 사용하면서 다음 구성요소에 대한 후속 도포를 위해 상기 열 계면 재료 공급물을 전진시키는 단계를 포함하는, 열 계면 재료 도포 방법.
  24. 제15항에 있어서,
    상기 구성요소의 배향이 상기 구성요소 상에 상기 열 계면 재료를 배치하는 데 적합하도록 지그에 상기 구성요소를 배치하는 단계를 포함하는, 열 계면 재료 도포 방법.
  25. 제15항에 있어서,
    상기 공급물로부터 상기 열 계면 재료의 일부를 탬핑 및 절단하는 단계 중에 가열 및 냉각을 제공하는 단계를 포함하는, 열 계면 재료 도포 방법.
  26. 제15항에 있어서,
    상기 탬핑 및 절단 단계는 가압, 체류, 가열 및 냉각을 수행하면서, 상기 열 계면 재료 공급물의 상면을 따라 배치된 라이너를 통해 다이를 가압하는 단계를 포함하는, 열 계면 재료 도포 방법.
  27. 제15항에 있어서,
    상기 탬핑 및 절단 단계는 상기 구성요소의 일면 또는 양면에 복수의 상이한 열 계면 재료를 도포하는 단계를 포함하는, 열 계면 재료 도포 방법.
  28. 제15항 내지 제17항, 제20항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구성요소는 집적 회로 패키지의 덮개 또는 일체형 열 분산기, 보드 레벨 차폐물의 덮개, 열원, 열 제거/소산 구조물, 또는 기판 중 적어도 하나를 포함하는, 열 계면 재료 도포 방법.
  29. 구성 요소에 계면 재료를 도포하기위한 시스템으로서,
    계면 재료 공급물과,
    계면 재료의 일부를 탬핑 및 절단하도록 작동 가능한 공구를 포함하되, 상기 공구와 대응하는 일 구성요소 사이에 배치되어 상기 공구에 의해 상기 공급물로부터 탬핑 및 절단되는 상기 계면 재료의 일부는 확산 접합 없이 상기 대응하는 일 구성요소에 도포되고,
    상기 계면 재료 공급물은 상기 계면 재료의 표면을 따라 배치되는 라이너를 추가로 포함하고,
    상기 공구는 상기 라이너를 천공할 필요없이 상기 공급물로부터 상기 계면 재료의 일부를 절단하기 위해 상기 라이너를 통해 상기 계면 재료의 일부를 가압하도록 작동 가능하고,
    상기 공구는 발포체로 채워진 코어를 갖는 곡면형 나이프 다이를 포함하며, 상기 발포체로 채워진 코어는 상기 대응하는 일 구성요소 상에 상기 계면 재료의 일부를 탬핑하기 위해 사용 가능하며, 상기 곡면형 나이프 다이는 상기 라이너를 통해 상기 공급물로부터 상기 계면 재료의 일부를 절단하기 위해 사용 가능한, 계면 재료 도포 시스템.
  30. 제29항에 있어서, 상기 계면 재료는 비금속 열 계면 재료를 포함하며, 상기 계면 재료의 일부는 확산 접합부 또는 용접부 없이 대응하는 일 구성요소에 결합되는, 계면 재료 도포 시스템.
  31. 삭제
  32. 삭제
  33. 제29항에 있어서, 후속 도포를 위해 상기 계면 재료 공급물을 전진시키기 위한 센서 시스템을 포함하거나, 상기 계면 재료 공급물을 소정 거리만큼 전진시키는 공정을 이용하도록 구성되는, 계면 재료 도포 시스템.
  34. 제29항에 있어서, 상기 구성요소 상에 상기 계면 재료를 배치하기 위해 상기 구성요소를 상기 공구에 대해 배치 및 배향하는 지그를 추가로 포함하는, 계면 재료 도포 시스템.
  35. 제29항에 있어서, 상기 계면 재료는 열적 상 변화 재료를 포함하는, 계면 재료 도포 시스템.
  36. 제29항에 있어서, 상기 대응하는 일 구성요소에 상기 계면 재료의 일부를 도포하는 중에 가열 및 냉각을 제공하기 위한 가열 및 냉각 수단을 구비하여 구성되는, 계면 재료 도포 시스템.
  37. 제29항에 있어서,
    상기 계면 재료 공급물을 포함하는 두루마리와,
    상기 계면 재료 공급물을 상기 두루마리에서 풀어내 상기 공구와 정렬되는 위치로 이동시키는 롤러와,
    상기 계면 재료가 상기 구성요소에 도포된 후에 남은 상기 계면 재료공급물의 미사용분을 수거하기 위한 회수 두루마리를 추가로 포함하는, 계면 재료 도포 시스템.
  38. 삭제
  39. 제29항에 있어서, 상기 구성요소의 일면 또는 양면에 복수의 상이한 계면 재료를 도포하기 위하여 작동 가능하도록 구성되는 계면 재료 도포 시스템.
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