KR102496535B1 - 방열 디바이스를 포함하는 디바이스, 방열 수단을 포함하는 장치, 방열 디바이스를 포함하는 디바이스를 제작하기 위한 방법, 및 방열 디바이스를 작동시키기 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

집적 디바이스를 포함하는 영역 및 집적 디바이스를 포함하는 영역에 결합된 방열 디바이스를 포함하는 디바이스가 제공된다. 방열 디바이스는 영역으로부터 열을 소산시키도록 구성된다. 방열 디바이스는, 유체, 유체를 증발시키도록 구성된 증발기, 유체를 응축시키도록 구성된 응축기, 증발기 및 응축기에 결합된 내부 벽, 유체, 증발기, 응축기 및 내부 벽을 캡슐화하는 외부 셸, 증발된 유체를 증발기로부터 응축기로 보내도록 구성된 증발부 ― 증발부는 내부 벽에 의해 적어도 부분적으로 한정됨 ―, 및 응축된 유체를 응축기로부터 증발기로 보내도록 구성된 수집부를 포함하며, 수집부는 내부 벽에 의해 적어도 부분적으로 한정된다. 방열 디바이스는 다상 방열 디바이스일 수 있다.

Description

방열 디바이스를 포함하는 디바이스, 방열 수단을 포함하는 장치, 방열 디바이스를 포함하는 디바이스를 제작하기 위한 방법, 및 방열 디바이스를 작동시키기 위한 방법{DEVICE COMPRISING HEAT DISSIPATING DEVICE, APPARATUS COMPRISNG HEAT DISSIPATING MEANS, METHOD FOR FABRICATING DEVICE COMPRISING HEAT DISSIPATING DEVICE, AND METHOD FOR OPERATING HEAT DISSIPATING DEVICE}
[0001] 본 출원은 미국 특허 및 상표청에 2016년 4월 11일자 출원된 가출원 제62/321,090호, 미국 특허 및 상표청에 2016년 8월 5일자 출원된 정규 출원 제15/230,114호, 미국 특허 및 상표청에 2016년 12월 12일자 출원된 가출원 제62/433,135호, 및 미국 특허 및 상표청에 2017년 4월 7일자 출원된 정규 출원 제15/481,665호에 대한 우선권 및 이익을 주장한다. 위에서 언급한 모든 출원들의 전체 내용은 인용에 의해 본 명세서에 포함된다.
[0002] 다양한 특징들은 방열(heat dissipating) 디바이스에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전자 디바이스용 다상 방열 디바이스에 관한 것이다.
[0003] 전자 디바이스들은 열을 발생시키는 내부 컴포넌트들을 포함한다. 이러한 내부 컴포넌트들 중 일부는 중앙 처리 유닛(CPU: central processing unit), 그래픽 처리 유닛(GPU) 및/또는 메모리를 포함한다. 이러한 내부 컴포넌트들 중 일부는 많은 열을 발생시킬 수 있다. 구체적으로, 전자 디바이스의 고성능 CPU 및/또는 GPU는 특히, 데이터 집약적 동작들(예컨대, 게임들, 비디오 처리)을 수행할 때, 많은 열을 발생시킬 수 있다.
[0004] CPU 및/또는 GPU에 의해 발생된 열에 대응하거나 그러한 열을 소산시키기 위해, 전자 디바이스는 열 분산기와 같은 방열 디바이스를 포함할 수 있다. 도 1 - 도 3은 칩에 의해 발생된 열을 소산시키기 위한 열 분산기를 포함하는 모바일 디바이스의 일례를 예시한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 모바일 디바이스(100)는 디스플레이(102), 뒤쪽 표면(200), 다이(202) 및 열 분산기(204)를 포함한다. 둘 다 점선들로 도시된 다이(202) 및 열 분산기(204)는 모바일 디바이스(100) 내에 위치된다. 다이(202)는 열 분산기(204)의 제1 표면에 결합된다. 열 분산기(204)의 제2 표면은 뒤쪽 표면(200)의 제1 표면(예컨대, 내부 표면)에 결합된다.
[0005] 도 3은 열 분산기(204)를 포함하는 모바일 디바이스(100)의 측면도를 예시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 모바일 디바이스(100)는 디스플레이(102), 뒤쪽 표면(200), 앞쪽 표면(300), 하단 표면(302) 및 상단 표면(304)을 포함한다. 도 3은 또한, 모바일 디바이스(100) 내의 인쇄 회로 기판(PCB: printed circuit board)(306), 다이(202) 및 열 분산기(204)를 예시한다.
[0006] 도 3에 추가로 도시된 바와 같이, 다이(202)의 제1 면은 PCB(306)의 제1 표면에 결합된다. 다이(202)의 제2 면은 열 분산기(204)의 제1 표면에 결합된다. 열 분산기(204)의 제2 표면은 뒤쪽 표면(200)의 제1 표면(예컨대, 내부 표면)에 결합된다. 이 구성에서는, 다이(202)에 의해 발생되는 거의 모든 열이 모바일 디바이스의 열 분산기(204) 및 뒤쪽 표면(200)을 통해 소산된다. 그러나 열 분산기(204)는 열 분산기의 제한된 방열 성능들을 포함하여 한계들을 갖는다. 예를 들어, 모바일 디바이스에 구현된 열 분산기(204)는 약 3 와트의 열을 소산시키는 것으로 제한될 수 있다.
[0007] 따라서 전자 디바이스(예컨대, 모바일 디바이스)로부터 효율적으로 열을 소산시키는 동시에, 전자 디바이스의 외부 표면의 온도를 전자 디바이스의 사용자가 수용할 수 있는 임계치 이내로 유지하기 위한 개선된 방법 및 설계에 대한 필요성이 있다. 또한, 발열 영역의 접합 온도를 감소시킬 필요성이 있다.
[0008] 다양한 특징들은 방열 디바이스에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전자 디바이스용 다상 방열 디바이스에 관한 것이다.
[0009] 일례는 집적 디바이스를 포함하는 영역 및 집적 디바이스를 포함하는 영역에 결합된 방열 디바이스를 포함하는 디바이스를 제공한다. 방열 디바이스는 영역으로부터 열을 소산시키도록 구성된다. 방열 디바이스는, 유체, 유체를 증발시키도록 구성된 증발기, 유체를 응축시키도록 구성된 응축기, 증발기 및 응축기에 결합된 내부 벽, 유체, 증발기, 응축기 및 내부 벽을 캡슐화하는 외부 셸(shell), 증발된 유체를 증발기로부터 응축기로 보내도록 구성된 증발부 ― 증발부는 내부 벽에 의해 적어도 부분적으로 한정됨 ―, 증발부 내의 복수의 증발부 벽들 ― 적어도 하나의 증발부 벽은 비-직각 부분을 포함함 ―, 및 응축된 유체를 응축기로부터 증발기로 보내도록 구성된 수집부를 포함하며, 수집부는 내부 벽에 의해 적어도 부분적으로 한정된다. 내부 벽은 증발기에서 나오는 유체가 응축기에서 나오는 유체와 혼합되는 것을 방지하는 분리 벽이다.
[0010] 다른 예는 집적 디바이스를 포함하는 영역 및 집적 디바이스를 포함하는 영역에 결합된 방열 수단을 포함하는 디바이스를 제공한다. 방열 수단은 영역으로부터 열을 소산시키도록 구성된다. 방열 수단은, 유체, 유체를 증발시키도록 구성된 증발을 위한 수단, 유체를 응축시키도록 구성된 응축을 위한 수단, 증발을 위한 수단 및 응축을 위한 수단에 결합된 내부 벽, 유체, 증발을 위한 수단, 응축을 위한 수단 및 내부 벽을 캡슐화하는 외부 셸, 증발된 유체를 증발을 위한 수단으로부터 응축을 위한 수단으로 보내도록 구성된 증발부 ― 증발부는 내부 벽에 의해 적어도 부분적으로 한정됨 ―, 증발부 내의 복수의 증발부 벽들 ― 적어도 하나의 증발부 벽은 비-직각 부분을 포함함 ―, 및 응축된 유체를 응축을 위한 수단으로부터 증발을 위한 수단으로 보내도록 구성된 수집부를 포함하며, 수집부는 내부 벽에 의해 적어도 부분적으로 한정된다. 내부 벽은 증발을 위한 수단에서 나오는 유체가 응축을 위한 수단에서 나오는 유체와 혼합되는 것을 방지하는 분리 벽이다.
[0011] 다른 예는 디바이스를 제작하기 위한 방법을 제공한다. 이 방법은 영역을 포함하는 디바이스를 조립한다. 이 방법은 디바이스의 영역에 집적 디바이스를 제공한다. 이 방법은 방열 디바이스를 형성한다. 방열 디바이스를 형성하는 단계는, 유체를 증발시키도록 구성된 증발기를 형성하는 단계; 유체를 응축시키도록 구성된 응축기를 형성하는 단계; 내부 벽을 형성하고 증발기 및 응축기에 내부 벽을 결합하는 단계 ― 내부 벽은 증발기에서 나오는 유체가 응축기에서 나오는 유체와 혼합되는 것을 방지하는 분리 벽임 ―; 증발기, 응축기 및 내부 벽을 캡슐화하는 외부 셸을 형성하는 단계; 증발된 유체를 증발기로부터 응축기로 보내도록 구성된 증발부를 형성하는 단계 ― 증발부는 내부 벽에 의해 적어도 부분적으로 한정됨 ―; 증발부에 복수의 증발부 벽들을 형성하는 단계 ― 적어도 하나의 증발부 벽은 비-직각 부분을 포함함 ―; 응축된 유체를 응축기로부터 증발기로 보내도록 구성된 수집부를 형성하는 단계 ― 수집부는 내부 벽에 의해 적어도 부분적으로 한정됨 ―; 및 방열 디바이스 내부에 유체를 제공하는 단계를 포함한다. 이 방법은 집적 디바이스를 포함하는 영역에 방열 디바이스를 결합하며, 방열 디바이스는 영역으로부터 열을 소산시키도록 구성된다.
[0012] 다른 예는 방열 디바이스를 작동시키기 위한 방법을 제공한다. 이 방법은 증발기에서 집적 디바이스로부터의 열을 받는다. 이 방법은 받은 열을 기초로 증발기에서 유체를 증발시킨다. 이 방법은 증발된 유체를 증발부를 통해 응축기로 보내며, 여기서 증발부는 내부 벽에 의해 적어도 부분적으로 한정된다. 이 방법은 증발된 유체를 응축기에서 응축시킨다. 이 방법은 응축기를 통해 유체로부터 열을 전달한다. 이 방법은 응축된 유체를 수집부를 통해 증발기로 보내고, 여기서 수집부는 내부 벽에 의해 적어도 부분적으로 한정된다. 내부 벽은 증발기 및 응축기에 결합된다. 내부 벽은 증발기에서 나오는 유체가 응축기에서 나오는 유체와 혼합되는 것을 방지하는 분리 벽이다.
[0013] 다양한 특징들, 본질 및 이점들은 도면들과 함께 받아들여질 때 아래 제시되는 상세한 설명으로부터 명백해질 수 있으며, 도면들에서는 비슷한 참조 부호들이 전체에 걸쳐 대응하게 식별한다.
[0014] 도 1은 모바일 디바이스의 정면도를 예시한다.
[0015] 도 2는 열 분산기를 포함하는 모바일 디바이스의 배면도를 예시한다.
[0016] 도 3은 열 분산기를 포함하는 모바일 디바이스의 측면도를 예시한다.
[0017] 도 4는 방열 디바이스의 내부도를 예시한다.
[0018] 도 5는 방열 디바이스의 외부 셸의 조립도를 예시한다.
[0019] 도 6은 방열 디바이스를 제작하기 위한 시퀀스를 예시한다.
[0020] 도 7은 방열 디바이스의 외부도를 예시한다.
[0021] 도 8은 방열 디바이스의 다른 외부도를 예시한다.
[0022] 도 9는 칩에 결합된 방열 디바이스가 어떻게 칩으로부터 열을 소산시킬 수 있는지에 대한 도면을 예시한다.
[0023] 도 10은 방열 디바이스에서의 유체 흐름에 대한 도면을 예시한다.
[0024] 도 11은 디바이스 내부의 칩에 결합된 방열 디바이스를 포함하는 디바이스의 조립도를 예시한다.
[0025] 도 12는 디바이스 내부의 칩에 결합된 방열 디바이스를 포함하는 디바이스의 측면도를 예시한다.
[0026] 도 13은 방열 디바이스의 측면도를 예시한다.
[0027] 도 14는 다른 방열 디바이스의 측면도를 예시한다.
[0028] 도 15는 다른 방열 디바이스의 측면도를 예시한다.
[0029] 도 16은 다른 방열 디바이스의 측면도를 예시한다.
[0030] 도 17은 증발기로서 구성되는 열 전도성 엘리먼트의 비스듬한 도면을 예시한다.
[0031] 도 18은 응축기로서 구성된 열 전도성 엘리먼트의 비스듬한 도면을 예시한다.
[0032] (도 19a - 도 19b를 포함하는) 도 19는 열 전도성 엘리먼트를 제작하기 위한 시퀀스를 예시한다.
[0033] 도 20은 디바이스에 결합되는 방열 디바이스를 포함하는 커버의 조립도를 예시한다.
[0034] 도 21은 디바이스에 결합되는 방열 디바이스를 포함하는 커버의 측면도를 예시한다.
[0035] 도 22는 디바이스에 결합되는 방열 디바이스를 포함하는 다른 커버의 측면도를 예시한다.
[0036] 도 23은 디바이스에 결합되는 방열 디바이스를 포함하는 커버의 측면도를 예시한다.
[0037] 도 24는 방열 디바이스를 포함하는 커버를 제작하기 위한 시퀀스를 예시한다.
[0038] 도 25는 구조적 지지를 제공하기 위한 리브(rib)들 및 벽들을 포함하는 방열 디바이스의 도면을 예시한다.
[0039] 도 26은 구조적 지지를 제공하기 위한 리브들, 분리 벽들 및 벽들을 포함하는 방열 디바이스의 도면을 예시한다.
[0040] 도 27은 방열 디바이스의 선택 컴포넌트들의 도면을 예시한다.
[0041] 도 28은 구조적 지지를 제공하기 위한 리브들, 분리 벽들 및 벽들을 포함하는 방열 디바이스의 도면을 예시한다.
[0042] 도 29는 방열 디바이스의 선택 컴포넌트들의 도면을 예시한다.
[0043] 도 30은 방열 디바이스를 제작하기 위한 방법의 예시적인 흐름도를 예시한다.
[0044] 도 31은 본 명세서에 설명되는 반도체 디바이스, 집적 디바이스, 다이, 집적 회로, PCB 및/또는 다층 열 분산기를 집적할 수 있는 다양한 전자 디바이스들을 예시한다.
[0045] 다음 설명에서는, 본 개시내용의 다양한 양상들의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정 세부사항들이 제공된다. 그러나 양상들은 이러한 특정 세부사항들 없이 실시될 수 있다고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 것이다. 예를 들어, 불필요한 세부사항으로 양상들을 모호하게 하는 것을 피하기 위해 회로들은 블록도들로 도시될 수 있거나 도시되지 않을 수 있다. 다른 경우들에는, 개시내용의 양상들을 모호하게 하지 않기 위해, 잘 알려진 회로들, 구조들 및 기술들은 상세하게 도시되지 않을 수 있다.
개요
[0046] 일부 구현들은 집적 디바이스(예컨대, 칩, 다이)를 포함하는 영역 및 집적 디바이스를 포함하는 영역에 결합된 방열 디바이스를 포함하는 디바이스(예컨대, 모바일 디바이스)를 제공한다. 방열 디바이스는 다상 방열 디바이스일 수 있다. 방열 디바이스는 영역으로부터 열을 소산시키도록 구성된다. 방열 디바이스는, 유체, 유체를 증발시키도록 구성된 증발기, 유체를 응축시키도록 구성된 응축기, 증발기 및 응축기에 결합된 내부 벽, 유체, 증발기, 응축기 및 내부 벽을 캡슐화하는 외부 셸, 증발된 유체를 증발기로부터 응축기로 보내도록 구성된 증발부 ― 증발부는 내부 벽에 의해 적어도 부분적으로 한정됨 ―, 및 응축된 유체를 응축기로부터 증발기로 보내도록 구성된 수집부를 포함하며, 수집부는 내부 벽에 의해 적어도 부분적으로 한정된다. 일부 구현들에서, 이 영역은 집적 디바이스 및 방열 디바이스에 결합된 열 전달 물질(TIM: thermal interface material)을 포함할 수 있다.
예시적인 다상 방열 디바이스
[0047] 도 4는 증발기(410), 응축기(420), 내부 벽(430), 외부 셸(440), 증발부(450), 수집부(460) 및 유체(470)를 포함하는 방열 디바이스(400)를 예시한다. 증발기(410)는 증발을 위한 수단일 수 있다. 응축기(420)는 응축을 위한 수단일 수 있다. 수집부(460)는 적어도 하나의 각진 부분(465)(예컨대, 비-직각 각진 부분)을 포함한다. 아래에서 추가 설명되는 바와 같이, 적어도 하나의 각진 부분(465)은 (예컨대 중력을 통해) 유체를 증발기(410) 쪽으로 향하게 하는 것을 돕도록 구성된다.
[0048] 일부 구현들에서, 방열 디바이스(400)(예컨대, 방열 수단)는 다상 방열 디바이스이다. 아래에서 추가 설명되는 바와 같이, 방열 디바이스(400)는 펌프 또는 압축기의 필요성 없이 외부 셸(440) 내에서 유체의 재순환을 통해 방열을 제공하는 냉각 디바이스일 수 있다.
[0049] 외부 셸(440)은 증발기(410), 응축기(420), 내부 벽(430), 증발부(450), 수집부(460) 및 유체(470)를 캡슐화하도록 구성된다. 증발기(410)는 내부 벽(430)에 결합된다. 내부 벽(430)은 응축기(420)에 결합된다. 방열 디바이스(400)의 증발부(450)는 증발기(410)의 제1 표면, 내부 벽(430)의 제1 표면, 응축기(420)의 제1 표면 및/또는 외부 셸(440)의 제1 부분에 의해 한정된다. 방열 디바이스(400)의 수집부(460)는 증발기(410)의 제2 표면, 내부 벽(430)의 제2 표면 및 응축기(420)의 제2 표면 그리고/또는 외부 셸(440)의 제2 부분에 의해 한정된다. 내부 벽(430)은 증발기(410)에서 나오는 유체가 응축기에서 나오는 유체(420)와 혼합되는 것을 방지하는 분리 벽일 수 있다.
[0050] 도 4는 방열 디바이스(400) 내부에 유체(470)가 위치된 것을 예시한다. 예를 들어, 유체(470)는 방열 디바이스(400)의 외부 셸(440) 내부에 위치된다. 유체(470)는 방열 디바이스(400) 내부에서 흐르도록 구성된다. 일부 구현들에서, 방열 디바이스(400) 내부에서의 유체(470)의 흐름은 방열 디바이스(400)의 한 부분으로부터 방열 디바이스(400)의 다른 부분으로의 효율적인 열 전달을 가능하게 한다. 예를 들어, 유체(470)는 증발기(410)로부터 응축기(420)로 열이 전달되거나 흐르게 하도록 구성될 수 있다. 따라서 증발기(410)를 통해 들어오는 (예컨대, 발열 영역, 집적 디바이스로부터의) 열은 일부 구현들에서 응축기(420)를 통해 방출될 수 있다.
[0051] 도 4는 방열 디바이스(400)의 수집부(460)에 유체(470)가 위치된 것을 예시한다. 그러나 일부 구현들에서, 유체(470)는 방열 디바이스(400)의 다른 부분들(예컨대, 증발기(410), 응축기(420) 및 증발기(450))에 위치될 수 있다. 유체(470)는 액체상 및 기체상을 포함하는 다른 상들을 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 유체(470)는 액체상과 기체상의 결합일 수 있다. 일부 구현들에서, 유체(470)의 증기상은 액체상과 기체상의 결합일 수 있다. 일부 구현들에서, 유체가 액체상에서 기체상으로 변하는 온도는 유체의 비등 온도로 지칭된다. 일부 구현들에서, 유체(470)는 약 40℃ 또는 그 미만의 비등 온도를 갖는다. 일부 구현들에서, 유체(470)는 방열 디바이스(400)의 서로 다른 부분들에서 서로 다른 상들일 수 있다.
[0052] 유체(470)의 서로 다른 상들, 유체(470)가 방열 디바이스(400)에서 어떻게 흐를 수 있는지, 그리고 열이 어떻게 소산 및/또는 전달될 수 있는지의 보다 상세한 예가 아래 도 10에서 추가 설명되고 예시된다.
[0053] 도 5는 방열 디바이스(400)의 외부 셸(440)의 조립도의 일례를 예시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 일부 구현들에서, 외부 셸(440)은 제1 셸(500) 및 제2 셸(510)을 포함할 수 있다. 제1 셸(500)은 기저부 및 여러 개의 측벽들을 포함할 수 있다. 제1 셸(500)은 유니바디 셸(unibody shell) 또는 여러 개의 벽들 및/또는 표면들일 수 있다. 제2 셸(510)은 인클로저(enclosure)를 형성하도록 제1 셸(500)에 결합하도록 구성된 커버일 수 있다. 외부 셸(440)을 형성하도록 제2 셸(510)을 제1 셸(500)에 결합하기 위해 결합 프로세스(예컨대, 용접 프로세스, 접착 프로세스)가 사용될 수 있다. 아래 도 6에서 추가 설명되고 예시되는 바와 같이, 증발기(410), 응축기(420) 및 내부 벽(430)이 제1 셸(500) 및 제2 셸(510)의 내부에 형성될 수 있다. 제1 셸(500)은 캐비티(520)를 포함한다. 일부 구현들에서, 방열 디바이스(400)에 유체(예컨대, 유체(470))가 제공될 수 있도록 캐비티(520)가 형성된다. 캐비티(520)를 통해 유체가 제공된 후에, 캐비티(520)가 밀폐되어 밀폐된(예를 들면, 기밀하게 밀폐된) 방열 디바이스를 생성한다. 캐비티는 다른 형상들 및 크기들을 가질 수 있다는 점이 주목된다. 더욱이, 캐비티(520)는 제1 셸(500)의 다른 부분들에 형성될 수 있다. 일부 구현들에서, 캐비티(520)는 제2 셸(510)에 형성될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 캐비티(520)는 방열 디바이스의 수집부(460) 근처 또는 주위에 형성된다. 그러나 일부 구현들에서, 캐비티(520)는 다른 부분들(예컨대, 증발부(450))에 형성될 수 있다. 도 5는 캐비티(520)를 예시하지만, 캐비티(520)는 유체가 방열 디바이스를 빠져나가거나 방열 디바이스에 유입되는 것을 방지하도록 밀폐되거나 막힐 수 있다. 명확하게 하기 위해, 캐비티(520)(또는 밀폐된 캐비티 또는 플러그)는 본 개시내용의 다른 도면들에는 도시되지 않는다. 그러나 캐비티(520)(또는 밀폐된 캐비티 또는 플러그)는 본 개시내용에서 도시되고 설명된 방열 디바이스들 중 임의의 방열 디바이스에서 구현될 수 있다.
[0054] 일부 구현들에서, 방열 디바이스(400)는 열을 발생시키는 디바이스(예컨대, 모바일 디바이스)의 영역(예컨대, 발열 영역)에 결합되도록 구성된 방열 수단이다. 발열 영역은 집적 디바이스(예컨대, 다이, 칩, 패키지, 중앙 처리 유닛(CPU), 그래픽 처리 유닛(GPU))를 포함할 수 있다. 발열 영역은 집적 디바이스에 결합되는 열 전달 물질(TIM)을 또한 포함할 수 있다. 집적 디바이스 및/또는 TIM에 결합된 방열 디바이스(400)의 예들이 아래 적어도 도 9, 도 11 및 도 12에서 추가 설명되고 예시된다.
[0055] 다른 구현들은 방열 디바이스(400), 증발기(410), 응축기(420), 내부 벽(430), 외부 셸(440), 증발부(450), 수집부(460) 및 유체(470)에 대해 상이한 재료들을 사용할 수 있다. 사용될 수 있는 서로 다른 재료들의 예들은 아래에서 추가 설명된다.
예시적인 재료들 및 유체들
[0056] 방열 디바이스(400) 및 그 컴포넌트들은 서로 다른 재료들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 증발기(410), 응축기(420), 내부 벽(430), 외측 셸(440)은 금속, 구리, 알루미늄, 알루미늄 질화물(세라믹) 및/또는 이들의 결합과 같은 열 전도성 재료를 포함할 수 있다.
[0057] 아래 표 1은 방열 디바이스(400) 또는 본 개시내용에서 설명되는 임의의 방열 디바이스에 사용될 수 있는 예시적인 재료들 및 재료들에 대한 그 대응 특성들을 예시한다.
Figure 112018099256217-pct00001
표 1 - 방열 디바이스의 컴포넌트들에 대한 예시적인 재료들 및 특성들
[0058] 특정 재료의 특정 열 전도성 값은 특정 재료가 얼마나 잘 또는 얼마나 열악하게 열을 전도하는지를 정량화한다. 다른 구현들은 또한 방열 디바이스(400)에서 다른 유체들을 사용할 수 있다. 아래 표 2는 예시적인 유체들 및 이들의 대응하는 특성들을 예시한다.
Figure 112018099256217-pct00002
표 2 - 예시적인 유체들 및 특성들
[0059] 일부 구현들에서, 방열 디바이스(400)는 위에 나열된 재료들 및/또는 유체들의 서로 다른 결합들을 사용할 수 있다. 그러나 다른 구현들은 위에 나열된 것들과는 다른 재료들 및 유체들, 또는 이들의 결합들을 사용할 수 있다는 점이 주목된다.
[0060] 본 개시내용에서 방열 디바이스의 재료들 및 설계의 사용은 디바이스의 발열 영역으로부터의 효과적이고 효율적인 열 전달 또는 열 제거를 가능하게 한다. 일부 구현들에서, 증발기(410)는 약 32.8㎾/㎡k의 최대 열 전달 계수를 갖도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 응축기(420)는 약 9.27㎾/㎡k의 최대 열 전달 계수를 갖도록 구성된다. 그러나 다른 구현들은 다른 최대 열 전달 계수들을 가질 수 있다.
[0061] 일부 구현들에서, 증발기(410)는 출구에서 약 26.9W/㎠의 임계 열 유속을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 방열 디바이스(400)는 (모바일 디바이스들에 대해 약 3 와트로 평가되는) 열 분산기(204)보다 실질적으로 더 많은 최대 약 18 와트의 열을 소산시키도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 방열 디바이스(400)는 약 135㎜(L) x 65㎜(W) x 0.6㎜(H) 또는 그 미만이 되는 치수들을 가지면서 앞서 언급한 열을 소산시키는 것이 가능할 수 있다. 따라서 치수들이 주어지면, 방열 디바이스(400)는 열 분산기(204)보다 훨씬 더 많은 열을 소산시키도록 모바일 디바이스에 구현될 수 있다. 본 개시내용의 다른 방열 디바이스들은 앞서 언급한 치수들과 동일하거나 유사하거나 상이한 치수들을 가질 수 있다는 점이 주목된다.
[0062] 방열 디바이스(400)의 구조 및 컴포넌트들을 설명했으므로, 아래에서는 이제 방열 디바이스(400)를 제작하기 위한 고 레벨 예시적인 방법이 설명될 것이다.
방열 디바이스를 제작하기 위한 예시적인 시퀀스
[0063] 도 6은 방열 디바이스를 제작하기 위한 고 레벨 예시적인 시퀀스를 예시한다. 일부 구현들에서, 이 시퀀스는 방열 디바이스(400)(예컨대, 방열 수단) 또는 본 개시내용에서 설명되는 임의의 다른 방열 디바이스를 제작하는 데 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 시퀀스의 순서는 변경되거나 수정될 수 있다. 일부 구현들에서는, 여러 프로세스들이 하나로 결합될 수 있다.
[0064] 도 6의 스테이지 1은 제1 셸(500)이 제공된 후의 상태를 예시한다. 일부 구현들에서, 제1 셸(500)을 제공하는 것은 여러 개의 표면들 및 벽들을 포함하는 셸을 제작하는 것을 포함한다.
[0065] 스테이지 2는 증발기(410), 응축기(420) 및 내부 벽(430)이 제1 셸(500)에 결합된 후의 상태를 예시한다. 일부 구현들에서, 증발기(410), 응축기(420) 및/또는 내부 벽(430)은 개별적으로 제작되어, 함께 조립된 다음, 제1 셸(500)에 결합된다. 일부 구현들에서, 증발기(410), 응축기(420) 및/또는 내부 벽(430)은 (예컨대, 증발기(410), 응축기(420) 및/또는 내부 벽(430)을 포함하는 유니바디 셸을 형성하도록) 제1 셸(500)과 동시에 제작된다. 즉, 증발기(410), 응축기(420) 및/또는 내부 벽(430)은 일체로 함께 구성될 수 있다. 접착제가 증발기(410), 응축기(420) 및/또는 내부 벽(430)을 서로 그리고/또는 제1 셸(500)에 결합하는 데 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 용접 프로세스 및/또는 기계적 프로세스가 증발기(410), 응축기(420) 및/또는 내부 벽(430)을 서로 그리고/또는 제1 셸(500)에 결합하는 데 사용될 수 있다.
[0066] 스테이지 2에 추가로 도시된 바와 같이, 증발기(410), 응축기(420) 및/또는 내부 벽(430)을 제1 셸(500)에 결합하는 것은 방열 디바이스의 증발부(450) 및 수집부(460)를 형성한다.
[0067] 일부 구현들에서, 적어도 수집부(460)에 유체(예컨대, 유체(470))가 제공될 수 있다. 유체는 방열 디바이스의 서로 다른 부분들(예컨대, 증발기(410), 응축기(420), 증발부(450))에 흐를 수 있다. 유체는 방열 디바이스의 일부 또는 전부를 채울 수 있다. 일부 구현들에서, 유체는 제작 프로세스의 다른 스테이지 동안 제공될 수 있다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 유체(470)는 방열 디바이스(400)가 제작된 후에 제공될 수 있으며, 유체(470)는 나중에 밀폐되는 작은 캐비티(예컨대, 캐비티(520))를 통해 제공된다.
[0068] 스테이지 3은 제2 셸(510)이 제1 셸(500)에 결합되어 방열 디바이스(400)의 외부 셸(440)을 형성하는 상태를 예시한다. 제2 셸(510)은 접착제, 용접 프로세스 및/또는 기계적 결합 프로세스를 통해 제1 셸(500)에 결합될 수 있다. 제1 셸(500)과 제2 셸(510)의 결합은 증발기(410), 응축기(420), 내부 벽(430) 및/또는 유체(470)를 캡슐화한다. 일부 구현들에서, 제1 셸(500), 제2 셸(510), 증발기(410), 응축기(420) 및/또는 내부 벽(430)의 결합은 방열 디바이스(400)뿐만 아니라 증발부(450) 및 수집부(460)의 경계들을 한정한다.
[0069] 일부 구현들에서는, 앞서 언급한 바와 같이, 제2 셸(510)이 제1 셸(500)에 결합된 후에 유체(예컨대, 유체(470))의 일부 또는 전부가 제공될 수 있다. 이러한 경우들에, 작은 캐비티(예컨대, 홀)가 제1 셸(500) 또는 제2 셸(510)에 형성될 수 있어, 유체가 방열 디바이스에 제공될 수 있다. 캐비티의 일례는 도 5에서 설명된 캐비티(520)이다. 유체가 (도시되지 않은) 작은 캐비티를 통해 제공된 후, 작은 캐비티는 밀폐되어, 밀폐된(예컨대, 기밀하게 밀폐된) 방열 디바이스를 생성한다.
예시적인 다상 방열 디바이스들
[0070] 방열 디바이스(400)는 다른 구성들을 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 방열 디바이스(400)의 부분들은 노출될 수 있거나(예컨대, 외부 셸(440)에 의해 커버되지 않음), 또는 외부 셸(440)의 일부로서 통합될 수 있다. 일부 구현들에서, 방열 디바이스(400)는 완전히 외부 셸(440)의 외측에 위치될 수 있다.
[0071] 도 7은 응축기(420)의 일부(예컨대, 표면)가 외부 셸(440)에 의해 커버되지 않는(예컨대, 제2 셸(510)에 의해 커버되지 않는) 방열 디바이스(400)를 예시한다. 특히, 응축기(420)의 (음영 영역으로 예시된) 응축기 영역은 외부 셸(440)에 의해 커버되지 않는다. 일부 구현들에서, 이 구성은 응축기(420)에 더 나은 열 전달을 제공할 수 있다. 대안으로, 응축기(420)의 표면이 외부 환경에 노출되도록 응축기(420)의 일부가 외부 셸(440)과 통합(예컨대, 제2 셸(510)과 통합)될 수 있다.
[0072] 도 8은 증발기(410)의 일부(예컨대, 표면)가 외부 셸(440)에 의해 커버되지 않는(예컨대, 제1 셸(500)에 의해 커버되지 않는) 방열 디바이스(400)를 예시한다. 특히, 증발기(410)의 (음영 영역으로 예시된) 증발기 영역은 외부 셸(440)에 의해 커버되지 않는다. 일부 구현들에서, 이 구성은 증발기(410)에 더 나은 열 전달을 제공할 수 있다. 대안으로, 증발기(410)의 표면이 외부 환경에 노출되도록 증발기(410)의 일부가 외부 셸(440)과 통합(예컨대, 제1 셸(500)과 통합)될 수 있다.
[0073] 일부 구현들에서, 증발기(410) 및/또는 응축기(420)의 다른 부분들은 노출되지 않으며, 외부 셸(440)에 의해 커버되지 않고 그리고/또는 외부 셸(440)과 통합될 수 있다. 증발기(410), 응축기(420) 및/또는 외부 셸은 함께 또는 개별적으로 제작될 수 있다.
방열 디바이스의 예시적인 열 흐름
[0074] 도 9는 방열 디바이스(400)가 디바이스(예컨대, 모바일 디바이스)의 발열 영역으로부터 열을 소산시키는 데 어떻게 이용될 수 있는지를 예시한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 방열 디바이스(400)는 열 전달 물질(TIM)(910)을 통해 집적 디바이스(900)(예컨대, 다이, 칩, 패키지, 중앙 처리 유닛(CPU), 그래픽 처리 유닛(GPU))에 결합될 수 있다. 열 전달 물질(TIM)(910)은 방열 디바이스(400)를 집적 디바이스(900)에 결합하는 접착제일 수 있다. 열 전달 물질(TIM)(910)은 집적 디바이스(900)로부터 발생된 열이 방열 디바이스(400)로 열 전달될 수 있도록 적절한 열 전도성 특성들을 포함할 수 있다.
[0075] 방열 디바이스(400)는 증발기(410)가 집적 디바이스(900) 및 열 전달 물질(TIM)(910) 위에 있도록 집적 디바이스(900) 및 열 전달 물질(TIM)(910) 위에 배치된다.
[0076] 도 9에 도시된 바와 같이, 집적 디바이스(900)로부터의 열은 열 전달 물질(TIM)(910) 및 증발기(410)를 통해 열 전도된다. 따라서 증발기(410)가 가열되고, 이는 결국 수집부(460)로부터의 (액체상인) 유체(470)를 가열한다. 증발기(410)로부터 가열된 유체(470)는 기체상 또는 증기상으로 변한 다음, 증발기(410)로부터 증발부(450)를 거쳐 응축기(420)로 이동한다. 내부 벽(430)은 증발기(410)를 빠져나가는 유체가 응축기(420)를 빠져나가는 유체들과 혼합되는 것을 방지한다.
[0077] (기체상 또는 증기상인) 유체(470)가 응축기(420)에 도달할 때, 열이 응축기(420)를 통해 유체(470)로부터 멀리 전달되어 방열 디바이스(400) 밖으로 빠져나간다. 일단 유체(470)가 응축기(420)를 통과하면, 유체(470)는 액체상(예컨대, 또는 적어도 부분적으로 액체상)으로 수집부(460)로 돌아간다.
[0078] 방열 디바이스(400)는 다른 구성들을 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 방열 디바이스(400)의 부분들은 노출될 수 있거나(예컨대, 외부 셸(440)에 의해 커버되지 않음), 또는 외부 셸(440)의 일부로서 통합될 수 있다.
[0079] 도 9 및 본 개시내용에 도시된 바와 같이, 응축기(420)는 증발기(410)보다 더 큰 크기를 갖는다. 일부 구현들에서, 이는 디바이스가 임계 온도에 도달하는 것을 방지하기 위해 더 큰 영역에 걸쳐 열을 분산시키도록 수행된다. 또한, 응축기(420)는 증발기(410)에서 나오는 증기들을 완전히 응축시키는 것을 돕기 위해 증발기(410)보다 더 큰 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 응축기(420)의 크기는 방열 디바이스(400)가 디바이스의 표면 온도를 디바이스(예컨대, 모바일 디바이스)의 사용자가 수용할 수 있는 것보다 여전히 낮게 유지하면서 가능한 한 많은 열을 소산시키도록 선택될 수 있다. 따라서 응축기(420)를 증발기(410)보다 더 크게(예컨대, 보다 더 큰 표면적으로) 함으로써, 이는 응축기(420)가 디바이스의 표면 온도를 임계 온도 아래로 유지하면서 증발기를 통해 열을 효과적으로 소산시킬 수 있고 증기들을 완전히 응축시키는 것을 도울 수 있음을 보장한다. 또한, 응축기(420)를 증발기(410)보다 더 크게 함으로써, 이는 방열 디바이스(400)에서 드라이아웃(dry out)을 방지하는 것을 돕는다. 응축기(420)가 열을 충분히 빨리 소산시킬 수 없을 때 드라이아웃이 발생하여, 증기들을 응축액으로 완전히 변환시킬 수 없다(예컨대, 액체 유체를 전혀 또는 액체 유체를 거의 남기지 않는다). 드라이아웃이 발생하면, 방열 디바이스 내부의 유체는 잘 흐르지 않아, 방열 디바이스(400)에서 유체의 재순환은 거의 발생하지 않는다.
[0080] 도 10은 방열 디바이스에서의 유체의 유체 흐름을 예시한다. 보다 구체적으로, 도 10은 방열 디바이스(400) 내부의 유체 흐름이 집적 디바이스의 효율적인 방열을 어떻게 제공하는지를 예시한다. 방열 디바이스(400)는 펌프 또는 압축기의 필요성 없이 유체를 재순환시킬 수 있는 냉각 디바이스를 제공한다. 일부 구현들에서, 방열 디바이스(400) 내부에서의 유체의 재순환은 중력에 의해 보조된다. 중력은 방열 디바이스(400)의 방열 성능들을 향상시키는 데 도움을 주며, 방열 디바이스(400)가 적절히 작동할 수 있게 한다. 방열 디바이스(400)는 특정 배향들(예컨대, 디바이스의 수평 배향, 디바이스의 수직 배향)에서 보다 양호하게 수행되는 그러한 방식으로 설계될 수 있다. 일부 구현들에서, 방열 디바이스(400)의 최적 배향은 증발기(410)가 응축기(420)보다 더 낮게 위치되는 배향이며, 중력이 응축기(420)로부터 수집부(460)를 거쳐 증발기(410) 쪽으로의 유체 흐름을 돕는다.
[0081] 앞서 언급한 바와 같이, 수집부(460)는 적어도 하나의 각진 부분(465)을 포함한다. 적어도 하나의 각진 부분(465)은 비-직각의 각진 부분을 포함할 수 있다. 비-직각의 각진 부분은 중력의 도움으로, 응축된 유체를 증발기(410)(예컨대, 증발을 위한 수단) 쪽으로 향하게 하도록 구성된다. 일부 구현들에서, 수집부(460)는 하나 또는 그보다 많은 비-직각의 각진 부분들을 포함할 수 있다. 비-직각 부분은 서로 다른 각도들을 포함할 수 있다. 비-직각 부분은 방열 디바이스(400)의 에지에 대해 직각이 아닌 부분(예컨대, 벽)을 포함하는 부분(예컨대, 벽)이다.
[0082] 도 10은 방열 디바이스(400)의 수집부(460) 내의 유체(470)를 예시한다. 수집부(460)는 (액체 형태인) 유체(470)가 (예컨대, 중력으로 인해) 증발기(410) 쪽으로 아래로 흐르도록 적어도 하나의 각진 부분을 갖는다. 증발기(410)는 발열 영역(예컨대, TIM, 집적 디바이스)에 의해 가열되고 있다. 수집부(460)는 유체(470)를 증발기(410)로 보낸다. 일부 구현들에서, 적어도 하나의 각진 부분은 유체(470)를 증발기(410) 쪽으로 보내고 유체(470)를 증발기(410) 쪽으로 향하게 하는 것을 돕는다.
[0083] 유체(470)가 증발기(410)에 들어가 증발기(410)를 통해 이동할 때, 유체(470)는 증발기(410)를 통과하게 되는, 열원(예컨대, 통합된 디바이스)으로부터의 열로 인해 증발 유체(1010)가 된다(예컨대, 열이 열원으로부터 증발기(410)를 통해 유체로 전달된다). 증발기(410)는 증발기(410)로 들어가는 유체와 증발기(410)를 빠져나가는 유체 사이의 압력 강하가 약 0.0049 바(bar) 또는 그 미만이 되도록 구성된다. 일부 구현들에서, 증발기(410)에 걸친 압력 강하는 유체가 증발기(410)를 통과하는 것이 차단되지 않도록 0.0049 바 미만이 될 필요가 있는데, 이러한 차단은 방열 디바이스(400)에서의 유체의 재순환을 차단할 것이다. 위의 값들은 단지 예시일 뿐이다. 서로 다른 설계들은 서로 다른 값들을 가질 수 있다.
[0084] 일단 증발 유체(1010)가 증발기(410)를 빠져나가면, 증발 유체(1010)는 증발부(450)를 통해 응축기(420) 쪽으로 이동하는 증발된 유체(1020)(예컨대, 증기 유체)가 된다. 증발부(450)는 증발된 유체(1020)를 응축기(420) 쪽으로 보내는 것을 돕는다. 증발된 유체(1020)는 기체상의 유체 및 액체상의 어떤 유체를 포함할 수 있다. 도 10은 내부 벽(430)이, 증발부(450) 내의 증발된 유체(1020)가 수집부(460) 내의 유체(470)와 혼합하는 것을 방지하는 분리 벽인 것을 예시한다.
[0085] 증발된 유체(1020)가 응축기(420)(예컨대, 응축을 위한 수단)로 들어가 응축기(420)를 통해 이동할 때, 증발된 유체(1020)는 응축 유체(1030)가 된다. 이 프로세스는 증발된 유체(1020)로부터 응축기(420)를 통해 열을 방출한다. 그 다음, 응축기(420)로부터의 열이 방열 디바이스(400) 밖으로 빠져나간다(예컨대, 열이 응축기(420)를 통해 유체로부터 멀리 전달되어 방열 디바이스(400) 밖으로 빠져 나간다).
[0086] 일부 구현들에서, 응축기(420)는 응축기(420)로 들어가는 유체와 응축기(420)를 빠져나가는 유체 사이의 압력 강하가 약 0.0002 바 또는 그 미만이 되도록 구성된다. 일부 구현들에서, 응축기(420)에 걸친 압력 강하는 유체가 응축기(420)를 통과하는 것이 차단되지 않도록 0.0002 바 미만이 될 필요가 있는데, 이러한 차단은 방열 디바이스(400)에서의 유체의 재순환을 차단할 것이다.
[0087] 일단 응축 유체(1030)가 응축기를 빠져나가면, 응축 유체(1030)는 액체상으로 유체(470)(예컨대, 응축된 유체)로서 수집부(460)로 돌아가고, 사이클이 반복된다(예컨대, 유체의 재순환이 있다).
[0088] 도 10은 방열 디바이스(400)가 유체를 이동시키기 위한 펌프 또는 압축기의 필요성 없이 어떻게 유체의 재순환을 사용하여, 방열 및 냉각을 달성하는지를 예시한다. 일부 구현들에서, 방열 디바이스(400) 내의 유체 재순환은 방열 디바이스(400)의 다양한 설계들 및/또는 컴포넌트들의 사용을 통해 가능하다.
[0089] 예를 들어, 각진 부분(예컨대, 적어도 하나의 각진 부분(465))은 응축된 액체를 (예컨대, 중력을 통해) 증발기(410)에 보내고, 향하게 하고 그리고/또는 돌아오게 하는 것을 도울 수 있다.
[0090] 다른 예에서, 내부 벽(430)은 유체(470)가 수집부(460) 내의 증발된 유체(1020)(예컨대, 증기 유체)와 혼합하는 것을 방지하는 분리 벽이다. 방열 디바이스(400) 내에서 유체의 재순환이 있도록 유체(470)와 증발된 유체(1020)가 분리된다는 점이 중요하다.
[0091] 다른 예에서, 증발기(410) 및 응축기(420)는 유체가 증발기(410) 및 응축기(420)를 가로질러 이동할 때 압력 강하를 최소화하는 방식으로 설계된다. 유체가 통과하는 채널들에 대한 적절한 치수들을 선택함으로써 압력 강하들의 최소화가 이루어질 수 있다. 증발기(410) 및 응축기(420)에 대한 채널들에 대한 치수들의 예들은 아래에서 적어도 도 17 - 도 18에서 설명된다.
[0092] 다른 예에서, 증발기(410) 및 응축기(420)의 치수들은 방열 디바이스(400)에서의 드라이아웃을 방지하도록 선택된다. 앞서 언급한 바와 같이, 드라이아웃은 응축기(420)가 방열 디바이스(400)에서 (열이 증발기(410)로부터 얼마나 빨리 들어오는지에 비해) 충분히 빠르게 열을 소산시키고 있지 않아, 방열 디바이스(400) 내의 유체가 (거의 또는 전혀 액체상이 아닌) 기체상으로 변하게 하는 경우이다. 드라이아웃이 발생하면, 재순환이 거의 발생하지 않는다. 증발기(410) 및 응축기(420)에 대한 치수들의 예들이 아래에서 적어도 도 17 - 도 18에서 설명된다.
[0093] 일부 구현들에서, 방열 디바이스(400)는 유체(470)를 증발기(410) 쪽으로 끌어당기는 중력을 이용하도록, 증발기(410)가 응축기(420)보다 더 낮은 위치에 위치되게 방열 디바이스(400)가 배치되는 경우에 최적으로 동작한다. 일부 구현들에서, 유체의 온도가 약 40℃ 또는 그 초과(예컨대, 유체의 비등 온도)일 때 방열 디바이스 내의 유체 재순환이 시작된다. 그러나 다양한 유체들이 서로 다른 온도들에서 끓기 때문에, 유체 재순환은 서로 다른 구현들에 대해 서로 다른 온도들에서 시작될 수 있다.
방열 디바이스를 포함하는 예시적인 디바이스
[0094] 도 11은 방열 디바이스(400), 집적 디바이스(900) 및 열 전달 물질(TIM)(910)을 포함하는 디바이스(1100)의 조립도를 예시한다. 디바이스(1100)는 모바일 디바이스(예컨대, 전화, 태블릿)일 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 방열 디바이스(400)는 증발기(410), 응축기(420), 내부 벽(430), 외부 셸(440), 증발부(450), 수집부(460) 및 유체(470)를 포함한다.
[0095] 도 11에 도시된 바와 같이, 집적 디바이스(900)는 방열 디바이스(400)에 결합되는 열 전달 물질(TIM)(910)에 결합된다. 특히, 방열 디바이스(400)는 증발기(410)에 가장 가까운 외부 셸(440)의 일부에 결합된다.
[0096] 도 12는 디바이스(1100)의 측면도를 예시한다. 디바이스(1100)는 디스플레이(102), 뒤쪽 표면(200), 앞쪽 표면(300), 하단 표면(302) 및 상단 표면(304)을 포함한다. 도 12는 또한, 디바이스(1100) 내의 인쇄 회로 기판(PCB)(306), 집적 디바이스(900), 열 전달 물질(TIM)(910) 및 방열 디바이스(400)를 예시한다. 도 12는 방열 디바이스(400)가 디바이스(1100)의 뒤쪽 표면(200)에 접촉하고 있지 않은 것을 예시한다. 그러나 일부 구현들에서, 방열 디바이스(400)는 뒤쪽 표면(200)에 접촉할 수 있다. 일부 구현들에서, 방열 디바이스(400)는 열 분산기에 결합될 수 있다.
예시적인 방열 디바이스들
[0097] 도 13 - 도 16은 서로 다른 구성들을 갖는 다양한 방열 디바이스들의 측면도들을 예시한다. 도 13 - 도 16에 도시된 방열 디바이스들(예컨대, 1300-1600)은 방열 디바이스(400)의 보다 상세한 예들일 수 있다.
[0098] 도 13은 증발기(410), 응축기(420), 내부 벽(430) 및 외부 셸(440)을 포함하는 방열 디바이스(1300)를 예시한다. 도 13에 도시된 바와 같이, 증발기(410)는 열 전도성 엘리먼트에 채널들(1310)(예컨대, 증발기 채널)을 포함한다. 채널들(1310)은 유체(예컨대, 유체(470))가 흐르게 한다. 채널들(1310)은 증발기(410)의 상부에 그리고/또는 방열 디바이스(400)의 상부에 형성된다. 채널들(1310)은 외부 셸(440)에 의해 한정될 수 있다.
[0099] 응축기(420)는 열 전도성 엘리먼트에 채널들(1320)(예컨대, 응축기 채널들)을 포함한다. 채널들(1320)은 유체(예컨대, 증발된 유체(1020) 및 응축 유체(1030))가 흐르게 한다. 채널들(1320)은 응축기(420)의 하부 및/또는 방열 디바이스(400)의 하부에 형성된다. 채널들(1320)은 외부 셸(440)에 의해 한정될 수 있다.
[00100] 도 14는 증발기(410), 응축기(420), 내부 벽(430) 및 외부 셸(440)을 포함하는 방열 디바이스(1400)를 예시한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 증발기(410)는 열 전도성 엘리먼트에 채널들(1310)(예컨대, 증발기 채널)을 포함한다. 채널들(1310)은 유체(예컨대, 유체(470))가 흐르게 한다. 채널들(1310)은 증발기(410)의 하부에 그리고/또는 방열 디바이스(400)의 하부에 형성된다. 채널들(1310)은 외부 셸(440)에 의해 한정될 수 있다.
[00101] 응축기(420)는 열 전도성 엘리먼트에 채널들(1320)(예컨대, 응축기 채널들)을 포함한다. 채널들(1320)은 유체(예컨대, 증발된 유체(1020) 및 응축 유체(1030))가 흐르게 한다. 채널들(1320)은 응축기(420)의 하부 및/또는 방열 디바이스(400)의 하부에 형성된다. 채널들(1320)은 외부 셸(440)에 의해 한정될 수 있다.
[00102] 도 15는 증발기(410), 응축기(420), 내부 벽(430) 및 외부 셸(440)을 포함하는 방열 디바이스(1500)를 예시한다. 도 15에 도시된 바와 같이, 증발기(410)는 열 전도성 엘리먼트에 채널들(1310)(예컨대, 증발기 채널)을 포함한다. 채널들(1310)은 유체(예컨대, 유체(470))가 흐르게 한다. 채널들(1310)은 증발기(410)의 상부에 그리고/또는 방열 디바이스(400)의 상부에 형성된다. 채널들(1310)은 외부 셸(440)에 의해 한정될 수 있다.
[00103] 응축기(420)는 열 전도성 엘리먼트에 채널들(1320)(예컨대, 응축기 채널들)을 포함한다. 채널들(1320)은 유체(예컨대, 증발된 유체(1020) 및 응축 유체(1030))가 흐르게 한다. 채널들(1320)은 응축기(420)의 상부 및/또는 방열 디바이스(400)의 상부에 형성된다. 채널들(1320)은 외부 셸(440)에 의해 한정될 수 있다.
[00104] 도 16은 증발기(410), 응축기(420), 내부 벽(430) 및 외부 셸(440)을 포함하는 방열 디바이스(1600)를 예시한다. 도 16에 도시된 바와 같이, 증발기(410)는 열 전도성 엘리먼트에 채널들(1310)(예컨대, 증발기 채널)을 포함한다. 채널들(1310)은 유체(예컨대, 유체(470))가 흐르게 한다. 채널들(1310)은 증발기(410)의 하부에 그리고/또는 방열 디바이스(400)의 하부에 형성된다. 채널들(1310)은 외부 셸(440)에 의해 한정될 수 있다.
[00105] 응축기(420)는 열 전도성 엘리먼트에 채널들(1320)(예컨대, 응축기 채널들)을 포함한다. 채널들(1320)은 유체(예컨대, 증발된 유체(1020) 및 응축 유체(1030))가 흐르게 한다. 채널들(1320)은 응축기(420)의 상부 및/또는 방열 디바이스(400)의 상부에 형성된다. 채널들(1320)은 외부 셸(440)에 의해 한정될 수 있다.
증발기 또는 응축기로서 구성된 예시적인 열 전도성 엘리먼트들
[00106] 도 17은 방열 디바이스에서 증발기(예컨대, 증발기(410))로서 작동하도록 구성될 수 있는 열 전도성 엘리먼트(1700)를 예시한다. 도 18은 방열 디바이스에서 응축기(예컨대, 응축기(420))로서 작동하도록 구성될 수 있는 열 전도성 엘리먼트(1800)를 예시한다.
[00107] 열 전도성 엘리먼트(1700)는 앞서 표 1에서 그리고/또는 본 개시내용의 다른 부분들에서 설명한 재료들 중 임의의 재료로 만들어질 수 있다. 열 전도성 엘리먼트(1700)는 길이(L), 폭(W) 및 높이(H)를 포함한다. 열 전도성 엘리먼트(1700)는 열 전도성 엘리먼트(1700)의 길이를 따라 이동하는 복수의 채널들(1710)을 포함한다. 복수의 채널들(1710)로부터의 하나 또는 그보다 많은 채널들은 폭(Cw) 및 깊이(CD)를 가질 수 있다. 복수의 채널들(1710)로부터 2개 또는 그보다 많은 채널들은 간격(S)만큼 분리될 수 있다.
[00108] 일부 구현들에서, 열 전도성 엘리먼트(1700)가 증발기(예컨대, 증발기(410))로 구성될 때, 열 전도성 엘리먼트(1700)는 치수가 약 20㎜(L) x 15㎜(W) x 450 미크론(㎛)(H)이 될 수 있다. 일부 구현들에서, 열 전도성 엘리먼트(1700)가 증발기로서 구성될 때, 열 전도성 엘리먼트(1700)의 채널들(1710)은 약 300 미크론(㎛)(Cw) x 250 미크론(㎛)(CD)일 수 있다. 일부 구현들에서, 채널들의 치수들은 열 전도성 엘리먼트(1700)(예컨대, 증발기)에 걸친 압력 강하가 약 0.0049 바 또는 그 미만이 되도록 선택된다.
[00109] 일부 구현들에서, 열 전도성 엘리먼트(1800)가 응축기(예컨대, 응축기(420))로 구성될 때, 열 전도성 엘리먼트(1800)는 치수가 약 20㎜(L) x 120㎜(W) x 450 미크론(㎛)(H)이 될 수 있다. 일부 구현들에서, 열 전도성 엘리먼트(1800)가 응축기로서 구성될 때, 열 전도성 엘리먼트(1800)의 채널들(1810)은 약 300 미크론(㎛)(Cw) x 300 미크론(㎛)(CD)일 수 있다. 일부 구현들에서, 채널들의 치수들은 열 전도성 엘리먼트(1800)(예컨대, 응축기)에 걸친 압력 강하가 약 0.0002 바 또는 그 미만이 되도록 선택된다.
[00110] 위의 치수들은 예시이다. 다른 구현들은 다른 치수들을 사용할 수 있다.
열 전도성 엘리먼트를 제작하기 위한 예시적인 시퀀스
[00111] (도 19a - 도 19b를 포함하는) 도 19는 방열 디바이스에서 증발기(예컨대, 증발기(410)) 또는 응축기(예컨대, 응축기(420))로서 구성될 수 있는 열 전도성 엘리먼트를 제작하기 위한 예시적인 시퀀스를 예시한다. 도 19의 시퀀스는 열 전도성 엘리먼트(1700) 또는 열 전도성 엘리먼트(1800)를 제작하는 데 사용될 수 있다. 단순하게 하기 위해, 도 19의 시퀀스는 열 전도성 엘리먼트(1800)의 제작을 설명하는 데 사용될 것이다.
[00112] 도 19a의 스테이지 1은 (예컨대, 공급자에 의해) 제공되거나 제작된 열 전도성 엘리먼트(1800)를 예시한다. 다른 구현들은 열 전도성 엘리먼트(1800)에 다른 재료들을 사용할 수 있다. 열 전도성 엘리먼트(1800)에 대한 재료들의 예들은 표 1에 열거되어 있다.
[00113] 스테이지 2는 열 전도성 엘리먼트(1800)에 형성된 제1 복수의 채널들(1810a)을 예시한다. 제1 복수의 채널들(1810a)은 플로잉(plowing) 프로세스 또는 미세 본딩 프로세스에 의해 형성된 마이크로 채널들일 수 있다. 일부 구현들에서, 이러한 프로세스는 약 300 미크론(㎛)의 폭 및 약 250 미크론(㎛)의 깊이를 갖는 채널들을 형성하는 데 사용될 수 있다. 그러나 다른 구현들은 다른 치수들을 사용할 수 있다.
[00114] 도 19b의 스테이지 3은 열 전도성 엘리먼트(1800)에 형성된 제2 복수의 채널들(1810b)을 예시한다. 제2 복수의 채널들(1810b)은 앞서 스테이지 2에서 설명한 바와 같이, 플로잉 프로세스 또는 미세 본딩 프로세스에 의해 형성된 마이크로 채널들일 수 있다.
[00115] 스테이지 4는 커버(1900)가 제1 복수의 채널들(1810a) 및 제2 복수의 채널들(1810b)을 커버하도록 열 전도성 엘리먼트(1800)에 선택적으로 결합되는 커버(1900)를 예시한다. 커버(1900)를 열 전도성 엘리먼트(1800)에 결합하기 위해 접착제 또는 용접 프로세스가 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 커버(1900)는 선택적일 수 있다. 일부 구현들에서, 커버(1900), 열 전도성 엘리먼트(1800), 제1 복수의 채널들(1810a) 및 제2 복수의 채널들(1810b)은 방열 디바이스에 대한 증발기(예컨대, 증발기(410)) 또는 응축기(예컨대, 응축기(420))로서 작동하도록 구성될 수 있다.
[00116] 일부 구현들에서는, 외부 셸(440)이 열 전도성 엘리먼트(예컨대, 1700, 1800)에 대한 커버로서 작용할 수 있기 때문에 커버(1900)는 선택적이다.
방열 디바이스를 포함하는 예시적인 디바이스
[00117] 일부 구현들에서, 방열 디바이스는 커버에 통합될 수 있고, 그 다음에 커버가 모바일 디바이스에 결합된다. 도 20은 디바이스(1100)(예컨대, 모바일 디바이스)와 커버(2000)의 조립도를 예시한다. 커버(2000)는 방열 디바이스(400), 외부 커버 벽(2010) 및 내부 커버 벽(2020)을 포함한다. 내부 커버 벽(2020)은 선택적일 수 있다. 아래에서 추가 설명되는 바와 같이, 커버(2000)는 방열 디바이스(400)를 캡슐화하는 셸일 수 있다. 셸은 커버(2000)를 형성할 재료(예컨대, 플라스틱)로 채워지거나 채워지지 않을 수 있다. 커버(2000)는 솔리드 커버 또는 할로우 커버일 수 있다.
[00118] 디바이스(1100)는 집적 디바이스(900) 및 열 전달 물질(TIM)(910)을 포함한다. 디바이스(1100)는 선택적으로, (도시되지 않은) 디바이스 벽을 포함할 수 있다. 디바이스(1100)는 모바일 디바이스(예컨대, 전화, 태블릿)일 수 있다.
[00119] 도 20에 도시된 바와 같이, 방열 디바이스(400)는 증발기(410), 응축기(420), 내부 벽(430), 외부 셸(440), 증발부(450), 수집부(460) 및 유체(470)를 포함한다. 방열 디바이스(400)는 커버(2000)에 통합된다.
[00120] 도 20에 도시된 바와 같이, 집적 디바이스(900)는 (커버(2000)에 위치되는) 방열 디바이스(400)에 결합되는 열 전달 물질(TIM)(910)에 결합된다. 특히, 방열 디바이스(400)는 증발기(410)에 가장 가까운 외부 셸(440)의 일부에 결합된다.
[00121] 도 21 및 도 22는 디바이스에 결합되는 서로 다른 커버들의 예들을 예시한다. 도 21은 방열 디바이스(400)를 포함하는 커버(2000)를 예시한다. 도 21에 도시된 바와 같이, 방열 디바이스(400)의 표면은 커버(2000)의 내부 커버 벽(2020)의 표면과 실질적으로 정렬되거나 실질적으로 동일 평면을 이룬다. 커버(2000)는 증발기(410)가 열 전달 물질(TIM)(910)에 결합되도록 디바이스(1100)에 결합된다. 도 21에 도시된 바와 같이, 열 전달 물질(TIM)(910)은 집적 디바이스(900)에 결합된다.
[00122] 도 22는 방열 디바이스(400)를 포함하는 커버(2000)를 예시하는데, 여기서 방열 디바이스(400)의 표면은 외부 커버 벽(2010)의 표면과 실질적으로 정렬된다. 도 22는 또한, 방열 디바이스(400)의 표면이 커버(2000)의 내부 커버 벽(2020)과 정렬되지 않는 것을 예시한다. 도 22에 도시된 바와 같이, 커버(2000)는 증발기(410) 위에 캐비티(2220)를 포함한다. 도 22에 도시된 바와 같이, 증발기(410)가 커버(2000)의 캐비티(2220)를 통해 열 전달 물질(TIM)(910)에 결합되도록 커버(2000)가 디바이스(1100)에 결합된다. 열 전달 물질(TIM)(910)은 집적 디바이스(900)에 결합된다.
[00123] 도 23은 디바이스(1100)에 결합된 커버(2000)의 측면도를 예시한다. 디바이스(1100)는 디스플레이(102), (외부 커버 벽(2010) 및/또는 내부 커버 벽(2020)을 포함하는) 커버(2000), 앞쪽 표면(300), 하단 표면(302) 및 상단 표면(304)을 포함한다. 도 23은 또한, 인쇄 회로 기판(PCB)(306), 집적 디바이스(900), 열 전달 물질(TIM)(910)을 예시한다. 일부 구현들에서, 내부 커버 벽(2020)은 선택적이다.
[00124] 도 23은 방열 디바이스(400)가 커버(2000)의 외부 커버 벽(2010)과 접촉하고 있지 않은 것을 예시한다. 그러나 일부 구현들에서, 방열 디바이스(400)는 외부 커버 벽(2010)에 접촉할 수 있다. 일부 구현들에서는, 방열 디바이스(400)와 외부 커버 벽 사이에 열 분산기가 있다.
방열 디바이스를 포함하는 커버를 제작하기 위한 예시적인 시퀀스
[00125] 도 24는 방열 디바이스를 포함하는 커버를 제작하기 위한 예시적인 시퀀스를 예시한다. 일부 구현들에서, 이 시퀀스는 방열 디바이스(400)를 포함하는 커버(2000)를 제작하는 데 사용될 수 있다.
[00126] 도 24의 스테이지 1은 제공되는 커버(2400)를 예시한다. 커버(2400)는 외부 커버 벽(예컨대, 2010)을 포함하는 셸일 수 있다. 커버(2400)는 캐비티를 갖는다.
[00127] 스테이지 2는 커버(2400)에 배치되는 방열 디바이스(400)를 예시한다. 다른 구현들은 커버(2400)에 방열 디바이스(400)를 다르게 배치할 수 있다.
[00128] 스테이지 3은 방열 디바이스(400) 위의 층(2410)을 예시한다. 층(2410)은 내부 커버 벽(예컨대, 2020)으로서 사용될 수 있다. 층(2410)은 방열 디바이스(400)의 증발기(410) 위에 캐비티(2220)를 포함한다. 캐비티(2220)는 증발기(410)를 노출시킨다. 캐비티(2220)는 커버(2000)가 디바이스에 결합될 때 열 전달 물질(TIM)(910)을 포함할 수 있다.
[00129] 일부 구현들에서, 층(2410)은 방열 디바이스(400)가 차지하지 않는 커버(2400)의 부분들을 채우는 채움 재료(예컨대, 플라스틱)일 수 있다. 일부 구현들에서, 층(2410)은 도 21에 도시된 바와 같이, 방열 디바이스(400)의 표면이 커버의 표면과 실질적으로 정렬되거나 실질적으로 동일 평면을 이루도록 제공된다. 일부 구현들에서는, 커버가 제공되지 않는다.
예시적인 방열 디바이스들
[00130] 일부 구현들에서, 방열 디바이스 내부의 유체는 매우 높은 압력들로 가열된다. 높은 압력들은 문제가 될 수 있으며 매우 위험할 수 있는데, 이는 방열 디바이스가 깨지고 그리고/또는 파열되는 것이 초래될 수 있기 때문이다. 따라서 방열 디바이스가 (예컨대, 약 6 바 또는 그보다 큰) 매우 높은 내부 압력들을 견딜 수 있는 것이 중요하다. 높은 압력 값들은 사용되는 서로 다른 유체들(예컨대, 냉매)을 기초로 달라질 것이다.
[00131] 도 25는 높은 내부 압력들을 견딜 수 있는 방열 디바이스(2500)의 일례를 예시한다. 방열 디바이스(2500)는 방열 디바이스에 대한 구조적 지지를 제공하도록 구성되는 컴포넌트들 및/또는 구조를 포함한다. 방열 디바이스(2500)는 방열 디바이스(400)와 유사하며, 따라서 방열 디바이스(400)와 유사한 컴포넌트들을 포함한다. 방열 디바이스(2500)는 또한, 하나 또는 그보다 많은 증발부 벽들(2550), 하나 또는 그보다 많은 수집부 벽들(2560) 및 복수의 리브들(2570)을 포함한다. 유체(예컨대, 증발된 유체(1020))는 하나 또는 그보다 많은 증발부 벽들(2550) 및 복수의 리브들(2570)을 따라 또는 이들을 통해 이동할 수 있다. 유체(예컨대, 유체(470))는 하나 또는 그보다 많은 수집부 벽들(2560)을 따라 또는 이들을 통해 이동할 수 있다. 방열 디바이스(2500)는 방열 디바이스(400)와 유사한 방식으로 동작하지만, (예컨대, 약 6 바 또는 그보다 큰) 더 높은 내부 압력들에서 동작할 수 있다.
[00132] 하나 또는 그보다 많은 증발부 벽들(2550), 하나 또는 그보다 많은 수집부 벽들(2560) 및/또는 복수의 리브들(2570)은 외부 셸(440)의 제1 셸(500)과 제2 셸(510) 사이의 추가 결합을 제공하도록 구성되어, 높은 내부 압력들을 견딜 추가 구조적 지지를 제공한다. 일부 구현들에서, 하나 또는 그보다 많은 증발부 벽들(2550), 하나 또는 그보다 많은 수집부 벽들(2560) 및/또는 복수의 리브들(2570)은 방열 디바이스(2500) 내에서 약 6 바 또는 그보다 높은 내부 압력을 견딜 수 있는 방열 디바이스(2500)를 제공한다.
[00133] 도 25는 또한, 증발부 벽들(2550)이 증발부(450)를 세분하고, 수집부 벽들(2560)이 수집부(460)를 세분하는 것을 예시한다. 일부 구현들에서, 방열 디바이스(2500) 내부에서의 유체의 흐름은 방열 디바이스(400) 내부에서의 유체의 흐름과 유사하다. 방열 디바이스(2500)는 펌프 또는 압축기의 필요성 없이 외부 셸(440) 내에서 유체의 재순환을 통해 방열을 제공하는 냉각 디바이스일 수 있다.
[00134] 도 25는 방열 디바이스(2500)의 수집부(460) 내의 유체(470)를 예시한다. 수집부(460)는 수집부 벽들(2560)을 포함한다. 수집부(460)는 (액체 형태인) 유체(470)가 (예컨대, 중력으로 인해) 증발기(410) 쪽으로 아래로 흐르도록 각진 부분(예컨대, 465)을 갖는다. 증발기(410)는 발열 영역(예컨대, TIM 및/또는 집적 디바이스를 포함하는 영역)에 의해 가열되고 있다.
[00135] 유체(470)가 증발기(410)에 들어가 증발기(410)를 통해 이동할 때, 유체(470)는 증발기(410)로부터의 열로 인해 증발 유체(1010)가 된다. 일단 증발 유체(1010)가 증발기(410)를 빠져나가면, 증발 유체(1010)는 증발부(450)를 통해(예컨대, 증발부 벽들(2550) 및/또는 리브들(2570)을 따라) 응축기(420) 쪽으로 이동하는 증발된 유체(1020)(예컨대, 증기 유체)가 된다. 증발된 유체(1020)는 기체상의 유체 및 액체상의 어떤 유체를 포함할 수 있다.
[00136] 증발된 유체(1020)(예컨대, 증기 유체)가 응축기(420)로 들어가 응축기(420)를 통해 이동할 때, 증발된 유체(1020)는 응축 유체(1030)가 된다. 이 프로세스는 증발된 유체(1020)로부터 응축기(420)로 열을 방출한다. 응축기(420)로부터의 열은 방열 디바이스(2500) 밖으로 빠져나간다. 응축 유체(1030)가 응축기를 빠져나가면, 응축 유체(1030)는 액체상의 유체(470)(예컨대, 응축된 유체)로서 (예컨대, 중력을 통해) 수집부(460)로 (예컨대, 수집부 벽들(2560)을 따라) 돌아오고, 사이클이 반복된다.
[00137] 일부 구현들에서는, 증발기(410)가 외부 열원 또는 발열 영역에 의해 가열되고 있는 한, 유체(470)는 앞서 설명한 방식으로 방열 디바이스(2500)를 통해 순환할 것이다.
[00138] 일부 구현들에서, 방열 디바이스(2500)는 (예컨대, 펌프 또는 압축기의 필요성 없이) 유체(470)를 증발기(410) 쪽으로 끌어당기는 중력을 이용하도록, 증발기(410)가 응축기(420)보다 더 낮게 위치되게 방열 디바이스(2500)가 배치되는 경우에 최적으로 동작한다. 앞서 언급한 바와 같이, 중력은 응축된 유체를 수집부로 돌아오게 하는 힘을 제공할 수 있다.
[00139] 다른 구현들은 다른 형상들, 설계들 및/또는 구성들을 갖는 방열 디바이스를 제공할 수 있다는 점이 주목된다. 예를 들어, 증발기(410)는 하나 또는 그보다 많은 증발기들을 포함할 수 있다. 유사하게, 응축기(420)는 하나 또는 그보다 많은 응축기들을 포함할 수 있다. 다른 특징들은 방열 디바이스의 방열 성능들을 개선하도록 구현될 수 있다.
[00140] 도 26은 개선된 방열 성능들을 갖는 방열 디바이스(2600)의 일례를 예시한다. 방열 디바이스(2600)는, 방열 디바이스에 대한 구조적 지지를 제공하고, 디바이스 내의 유체 압력 강하들을 감소시키며, 기포들을 파괴하여 기포들이 특정 컴포넌트(들)로 들어가는 것을 방지하고, 개선된 유체 흐름을 제공하며, 디바이스의 서로 다른 영역들 간에 더 나은 단열을 제공하고, 디바이스의 공간의 전체 활용도를 향상시키도록 구성되는 컴포넌트들 및/또는 구조를 포함한다. 방열 디바이스(2600)는 방열 디바이스들(400, 2500)과 유사하며, 따라서 방열 디바이스들(400, 2500)과 유사한 컴포넌트들을 포함한다. 방열 디바이스(2600)는 본 개시내용의 다른 부분들에서 설명한 것과는 다르게 배치되는 컴포넌트들 및 구조들을 포함한다. 그러나 다른 구현들은 본 개시내용에서 설명한 특징들의 다른 결합들을 사용할 수 있다.
[00141] 방열 디바이스(2600)는 하나 또는 그보다 많은 장벽들(2610), 하나 또는 그보다 많은 증발부 벽들(2650), 내부 벽(2630)(예컨대, 분리 벽), 하나 또는 그보다 많은 지지 벽들(2660), 하나 또는 그보다 많은 수집부 벽들(2560), 복수의 리브들(2570), 및 가변 폭 채널들을 포함하는 응축기(2620)를 포함한다.
[00142] 유체(예컨대, 증발된 유체(1020))는 하나 또는 그보다 많은 증발부 벽들(2650) 및 복수의 리브들(2570)을 따라 또는 이들을 통해 이동할 수 있다. 유체(예컨대, 유체(470))는 응축기(2620)를 통해 그리고 하나 또는 그보다 많은 수집부 벽들(2560)을 따라 또는 이들을 통해 이동할 수 있다. 방열 디바이스(2600)는 방열 디바이스(400) 및/또는 방열 디바이스(2500)와 유사한 방식으로 작동하지만, 개선된 방열 성능들로 작동할 수 있다.
[00143] 하나 또는 그보다 많은 증발부 벽들(2650)은 증발부(450)를 통해 더 낮은 유체 압력 강하들을 제공하도록 구성되는데, 이는 유체 흐름을 개선하고 따라서 더 나은 방열 성능들을 제공한다. 증발부 벽들(2650)에 대해 (예컨대, 방열 디바이스(2600)의 다른 벽에 대해) 각진 또는 경사진 벽들을 제공함으로써 유체 압력 강하들의 감소가 달성된다. 일부 구현들에서, 증발부 벽들(2650)은 비-직각 증발부 벽들(2650)이다. 일부 구현들에서, 하나 또는 그보다 많은 증발부 벽들(2650)은 직선인, 각진, 경사진, 직각인, 비-직각인, 오프셋된 그리고/또는 스태거링된 부분들을 포함한다. 일부 구현들에서, 오프셋 및/또는 스태거링된 증발부 벽들(2650)의 사용은 증발부(450)를 통해 이동할 수 있는 기포들의 파괴를 돕는다. 기포들을 파괴하고 그리고/또는 기포들을 감소시키는 것은 증발된 유체(1020)의 흐름을 개선하는 데 도움이 되며, 이는 방열 디바이스(2600)의 방열 성능들을 향상시킨다. 하나 또는 그보다 많은 증발부 벽들(2650)은 도 27에서 추가 설명된다.
[00144] 내부 벽(2630)(예컨대, 분리 벽)은 또한 각이 지거나, 경사지거나, 비-직각일 수 있고 그리고/또는 직선인, 각진, 경사진, 직각인 그리고/또는 비-직각인 부분을 포함할 수 있다. 또한, 내부 벽(2630)은 이중 벽을 포함할 수 있다. 내부 벽(2630)은 캐비티(2631)를 포함할 수 있다. 캐비티(2631)는 내부 벽(2630) 내에 있을 수 있다. 캐비티(2631)는 진공 상태에서 비어 있을 수 있거나, (예컨대, 내부 벽(2630)에 비해) 낮은 열 전도성 재료를 포함할 수 있거나, 가스(예컨대, 불활성 가스)를 포함할 수 있다. 캐비티(2631)를 포함하는 내부 벽(2630)은 증발부(450) 및/또는 증발기(410)로부터의 열이 내부 벽(2630)을 거쳐 수집부(460)로 이동하는 것을 방지 또는 최소화하기 위한 격리 층 또는 격리 장벽으로서 작동하도록 구성된다. 내부 벽(2630)은 또한 유체들이 혼합되는 것을 방지하도록 구성된다.
[00145] 응축기(2620)는 가변 폭들을 갖는 복수의 채널들을 포함한다. 응축기(2620)의 서로 다른 부분들은 제1 폭, 제2 폭, 제3 폭 등 …을 갖는 채널들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 내부 벽(2630)에 더 가까운 채널들은 내부 벽(2630)으로부터 더 멀리 있는 채널들보다 더 작은 폭을 갖는다. 일부 구현들에서, 가변 폭들을 갖는 채널들의 사용은 응축기(2620)의 더 많은 부분이 유체를 응축시키는데 이용되도록 유체의 흐름을 유도하는 것을 돕는다. 증발된 유체(1020)가 내부 벽(2630)에 가까운 채널들을 통해 이동하는 대신에, 증발된 유체(1020)는 또한 내부 벽(2630)으로부터 더 멀리 있는 채널들을 통해 이동할 것이다. 채널들(예컨대, 1320)의 예들은 도 13 - 도 18에서 설명된다. 가변 폭들을 갖는 채널들을 포함하는 응축기(2620)가 도 27에서 추가 설명된다.
[00146] 하나 또는 그보다 많은 지지 벽들(2660)은 외부 셸(440)의 제1 셸(500)과 제2 셸(510) 사이의 추가 결합을 제공하도록 구성되며, 이에 따라 높은 내부 압력을 견딜 추가 구조적 지지를 제공한다. 하나 또는 그보다 많은 지지 벽들(2660)은 수집부 벽들(2560)과 각진 부분(예컨대, 465) 근처에서 수집부(460)에 위치된다. 하나 또는 그보다 많은 지지 벽들(2660)은 수집부(460)에서 기포들을 파괴 및/또는 감소시키도록 구성될 수 있다. 기포들을 파괴하고 그리고/또는 기포들을 감소시키는 것은 유체(470)의 흐름을 개선하는 데 도움이 되며, 이는 방열 디바이스(2600)의 방열 성능들을 향상시킨다.
[00147] 하나 또는 그보다 많은 장벽들(2610)이 증발기(410) 근처에 위치된다. 하나 또는 그보다 많은 장벽들(2610) 사이에는 유체(470)가 통과할 수 있게 하는 간격이 있다. 하나 또는 그보다 많은 장벽들(2610)은 유체(470)가 증발기(410)로 들어가기 전에 기포들이 증발기(410)로 들어가는 것 그리고/또는 유체(470) 내의 기포들을 파괴하는 것을 방지하도록 구성된다. 하나 또는 그보다 많은 장벽들(2610)은 벽들일 수 있다. 하나 또는 그보다 많은 장벽들(2610)은 수집부(460)로부터의 기포들을 파괴 및/또는 감소시키도록 구성될 수 있다. 기포들을 파괴하고 그리고/또는 기포들을 감소시키는 것은 증발기(410)로의 유체(470)의 흐름을 개선하는 데 도움이 되며, 이는 방열 디바이스(2600)의 방열 성능들을 향상시킨다. 장벽들(2610)은 기포 파괴를 위한 수단일 수 있다.
[00148] 일부 구현들에서, 하나 또는 그보다 많은 증발부 벽들(2650), 하나 또는 그보다 많은 수집부 벽들(2560), 복수의 리브들(2570), 하나 또는 그보다 많은 장벽들(2610) 및/또는 하나 또는 그보다 많은 지지 벽들(2660)은 외부 셸(440)의 제1 셸(500)과 제2 셸(510) 사이의 추가 결합을 제공하여, 높은 내부 압력을 견딜 추가 구조적 지지를 제공하도록 구성된다. 일부 구현들에서, 하나 또는 그보다 많은 증발부 벽들(2650), 하나 또는 그보다 많은 수집부 벽들(2560), 복수의 리브들(2570), 하나 또는 그보다 많은 장벽들(2610) 및/또는 하나 또는 그보다 많은 지지 벽들(2660)은 방열 디바이스(2600) 내에서 약 6 바 또는 그보다 높은 내부 압력을 견딜 수 있는 방열 디바이스(2600)를 제공한다.
[00149] 도 26은 또한, 증발부 벽들(2650)이 증발부(450)를 세분하고, 수집부 벽들(2560)이 수집부(460)를 세분하는 것을 예시한다. 일부 구현들에서, 방열 디바이스(2600) 내부에서의 유체의 흐름은 방열 디바이스(2500) 내부에서의 유체의 흐름과 유사하다. 방열 디바이스(2600)는 펌프 또는 압축기의 필요성 없이 외부 셸(440) 내에서 유체의 재순환을 통해 방열을 제공하는 냉각 디바이스일 수 있다.
[00150] 도 26은 방열 디바이스(2600)의 수집부(460) 내의 유체(470)를 예시한다. 수집부(460)는 수집부 벽들(2560)을 포함한다. 수집부(460)는 (액체 형태인) 유체(470)가 (예컨대, 중력으로 인해) 증발기(410) 쪽으로 아래로 흐르도록 각진 부분(예컨대, 465)을 갖는다. 일부 구현들에서, 유체(470)는 증발기(410)에 들어가기 전에 하나 또는 그보다 많은 장벽들(2610)을 통해 이동하는데, 이는 유체(470) 내의 기포들을 파괴하거나 유체(470) 내의 기포들이 증발기(410)에 들어가는 것을 방지할 수 있다. 증발기(410)는 발열 영역(예컨대, TIM 및/또는 집적 디바이스를 포함하는 영역)에 의해 가열되고 있다.
[00151] 유체(470)가 증발기(410)에 들어가 증발기(410)를 통해 이동할 때, 유체(470)는 증발기(410)로부터의 열로 인해 증발 유체(1010)가 된다. 일단 증발 유체(1010)가 증발기(410)를 빠져나가면, 증발 유체(1010)는 증발부(450)를 통해(예컨대, 증발부 벽들(2650) 및/또는 리브들(2570)을 따라) 응축기(2620) 쪽으로 이동하는 증발된 유체(1020)(예컨대, 증기 유체)가 된다. 증발부 벽들(2650)은 오프셋되거나 스태거링되는데, 이는 증발된 유체(1020) 내의 기포들을 파괴하는 것을 돕는다. 증발부 벽들(2650)은 증발된 유체(1020)가 증발부(450)를 통해 이동할 때, 증발된 유체(1020)의 압력 강하를 감소시키는 방식으로 각이 진다. 벽들(2650)의 각진 부분들은 방열 디바이스(2600)에서 직각들을 감소시키고, 최소화하고 그리고/또는 제거하며, 따라서 증발된 유체(1020)가 보다 효율적으로 흐르는 것을 돕는다. 증발된 유체(1020)는 기체상의 유체 및 액체상의 어떤 유체를 포함할 수 있다.
[00152] 증발된 유체(1020)(예컨대, 증기 유체)가 응축기(2620)로 들어가 응축기(2620)를 통해 이동할 때, 증발된 유체(1020)는 응축 유체(1030)가 된다. 응축기(2620)의 채널들의 서로 다른 폭들(예컨대, 가변 폭들)은 증발된 유체(1020)의 일부를 내부 벽(2630)으로부터 더 멀리 있는 채널들을 통해 이동하도록 유도하는 것을 도움으로써, 응축기(2620)의 더 많은 부분을 이용한다. 일부 구현들에서, 내부 벽(2630)에 더 가까운 응축기(2620)의 채널들은 내부 벽(2630)으로부터 더 멀리 있는 응축기(2620)의 채널들보다 더 작다.
[00153] 유체를 응축시키는 프로세스는 증발된 유체(1020)로부터 응축기(2620)로 열을 방출한다. 응축기(2620)로부터의 열은 방열 디바이스(2600) 밖으로 빠져나간다. 응축 유체(1030)가 응축기를 빠져나가면, 응축 유체(1030)는 액체상의 유체(470)(예컨대, 응축된 유체)로서 (예컨대, 중력을 통해) 수집부(460)로 (예컨대, 수집부 벽들(2560)을 따라) 돌아오고, 사이클이 반복된다.
[00154] 일부 구현들에서는, 증발기(410)가 외부 열원 또는 발열 영역에 의해 가열되고 있는 한, 유체(470)는 앞서 설명한 방식으로 방열 디바이스(2600)를 통해 순환할 것이다. 일부 구현들에서, 방열 디바이스(2600)는 (예컨대, 펌프 또는 압축기의 필요성 없이) 유체(470)를 증발기(410) 쪽으로 끌어당기는 중력을 이용하도록, 증발기(410)가 응축기(2620)보다 더 낮게 위치되게 방열 디바이스(2600)가 배치되는 경우에 최적으로 동작한다. 앞서 언급한 바와 같이, 중력은 응축된 유체를 수집부로 돌아오게 하는 힘을 제공할 수 있다.
[00155] 도 27은 도 26의 방열 디바이스(2600)의 일부 컴포넌트들을 예시한다. 특히, 도 27은 증발기(410), 증발부 벽들(2650), 내부 벽(2630), 응축기(2620) 및 하나 또는 그보다 많은 장벽들(2610)을 예시한다.
[00156] 일부 구현들에서, 증발기(410)는 복수의 채널들(예컨대, 채널들(1310))을 포함한다. 채널들은 약 500 미크론(㎛)의 폭을 가질 수 있다. 채널들 사이의 간격은 약 150 미크론(㎛)일 수 있다.
[00157] 증발부 벽들(2650)은 제1 복수의 증발부 벽들(2650a) 및 제2 복수의 증발부 벽들(2650b)을 포함한다. 제1 복수의 증발부 벽들(2650a)은 제2 복수의 증발부 벽들(2650b)로부터 오프셋 및/또는 스태거링될 수 있다. 증발부 벽들의 오프셋 및/또는 스태거링은 유체 내에 있을 수 있는 기포들을 파괴하는 것을 돕는다. 제1 복수의 증발부 벽들(2650a)은 증발기(410)에 결합될 수 있다. 제2 복수의 증발부 벽들(2650b)은 직선인, 각진, 직각인 그리고/또는 비-직각인 부분을 포함할 수 있다. 제2 복수의 증발부 벽들(2650b)은 서로 다른 각도들을 갖는 증발부 벽들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 증발부 벽들(2650)은 약 500 미크론(㎛)의 두께를 가질 수 있다. 그러나 다른 구현들은 증발부 벽들(2650)의 두께에 대해 다른 값들을 가질 수 있다.
[00158] 내부 벽(2630)(예컨대, 분리 벽)은 또한 각이 지거나, 경사지거나, 비-직각일 수 있고 그리고/또는 직선인, 각진, 경사진, 직각인 그리고/또는 비-직각인 부분을 포함할 수 있다. 또한, 내부 벽(2630)은 이중 벽을 포함할 수 있다. 내부 벽(2630)은 캐비티(2631)를 포함할 수 있다. 캐비티(2631)는 내부 벽(2630) 내에 있을 수 있다. 캐비티(2631)는 진공 상태에서 비어 있을 수 있거나, (예컨대, 내부 벽(2630)에 비해) 낮은 열 전도성 재료를 포함할 수 있거나, 가스(예컨대, 불활성 가스)를 포함할 수 있다. 캐비티(2631)를 포함하는 내부 벽(2630)은 증발부(450) 및/또는 증발기(410)로부터의 열이 내부 벽(2630)을 거쳐 수집부(460)로 이동하는 것을 방지 또는 최소화하기 위한 격리 층 또는 격리 장벽으로서 작동하도록 구성된다. 내부 벽(2630)은 또한 유체들이 혼합되는 것을 방지하도록 구성된다.
[00159] 응축기(2620)는 가변 폭들을 갖는 복수의 채널들을 포함한다. 응축기(2620)의 서로 다른 부분들은 제1 폭, 제2 폭, 제3 폭 등 …을 갖는 채널들을 포함할 수 있다. 도 27에 도시된 바와 같이, 응축기(2620)는 제1 응축기 부분(2720a) 및 제2 응축기 부분(2720b)을 포함한다. 제1 응축기 부분(2720a)은 제2 응축기 부분(2720b)보다 내부 벽(2630)에 더 가깝다. 제1 응축기 부분(2720a)은 제1 폭을 포함하는 제1 복수의 채널들을 포함한다. 제2 응축기 부분(2720b)은 제2 폭을 포함하는 제2 복수의 채널들을 포함한다. 제2 폭은 제1 폭과 상이하다. 일부 구현들에서, 제2 폭은 제1폭보다 더 크다. 예를 들어, 제1 응축기 부분(2720a)은 약 450 미크론(㎛)의 폭을 갖는 채널들을 포함하고, 제2 응축기 부분(2720b)은 약 600 미크론(㎛)의 폭을 갖는 채널들을 포함한다.
[00160] 일부 구현들에서, 응축기(2620)는 서로 다른 폭들(예컨대, 제3 폭, 제4 폭)을 갖는 채널들을 갖는 다른 부분들(예컨대, 제3 응축기 부분, 제4 응축기 부분)을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 내부 벽(2630)에 더 가까운 채널들은 내부 벽(2630)으로부터 더 멀리 있는 채널들보다 더 작은 폭을 갖는다. 일부 구현들에서, 응축기(2620)의 채널들의 폭은 채널들이 내부 벽(2630)으로부터 더 멀어질수록 점진적으로 증가할 수 있다. 일부 구현들에서, 가변 폭들을 갖는 채널들의 사용은 응축기(2620)의 더 많은 부분이 증발된 유체(1020)를 응축시키는데 이용되도록 유체의 흐름을 유도하는 것을 돕는다. 증발된 유체(1020)가 내부 벽(2630)에 가까운 채널들을 통해 이동하는 대신에, 증발된 유체(1020)는 또한 내부 벽(2630)으로부터 더 멀리 있는 채널들을 통해 이동할 것이다. 더 큰 폭들을 갖는 채널들은 더 작은 폭들을 갖는 채널들보다 더 적은 저항을 제공한다. 이에 따라, 이러한 더 큰 폭 채널들이 내부 벽(2630)으로부터 더 멀리 있다는 사실에도 불구하고, 유체는 이러한 높은 폭의 채널들을 통해 이동할 수 있다. 일부 구현들에서, 채널들은 응축기(2620) 끝의 근처에 있는 채널들에 비해 응축기(2620)의 중간에서 더 넓을 수 있다. 그러나 다른 구현들은 응축기(2620)에서 채널들에 대한 폭들 및/또는 간격의 다른 결합들을 사용할 수 있다.
[00161] 하나 또는 그보다 많은 장벽들(2610)이 증발기(410) 근처에 위치된다. 일부 구현들에서, 하나 또는 그보다 많은 장벽들(2610)은 수집부(460)에 위치된다. 장벽들(2610) 사이의 간격은 약 500 미크론(㎛)일 수 있다. 그러나 다른 구현들은 장벽들의 간격에 대해 다른 값들을 가질 수 있다.
[00162] 앞서 설명한 치수들, 크기들, 형상들은 단지 예시일 뿐이며, 다른 구현들은 다른 치수들, 크기들 및 형상들을 사용할 수 있다는 점이 주목된다. 예를 들어, 증발기(410)에 대한 채널들의 수와 증발부 벽들(2650)의 수 사이의 비율은 서로 다른 구현들에 따라 다를 수 있다. 일부 구현들에서, 2개의 이웃하는 증발부 벽들(예컨대, 2650) 사이의 증발기(410) 내에 5개의 채널들이 있다. 마찬가지로, 응축기(2620)에 대한 채널들의 수와 수집부 벽들(2560)의 수 사이의 비율은 서로 다른 구현들에 따라 다를 수 있다. 일부 구현들에서, 2개의 이웃하는 수집부 벽들(예컨대, 2560) 사이의 응축기(2620) 내에 4개의 채널들이 있다. 방열 디바이스(2600)의 전체 치수들은 본 개시내용에서 설명되는 다른 방열 디바이스들의 치수들과 유사할 수 있다.
[00163] 도 28은 개선된 방열 성능들을 갖는 방열 디바이스(2800)의 일례를 예시한다. 방열 디바이스(2800)는, 방열 디바이스에 대한 구조적 지지를 제공하고, 디바이스 내의 유체 압력 강하들을 감소시키며, 기포들을 파괴하여 기포들이 특정 컴포넌트(들)로 들어가는 것을 방지하고, 개선된 유체 흐름을 제공하며, 디바이스의 서로 다른 영역들 간에 더 나은 단열을 제공하고, 디바이스의 공간의 전체 활용도를 향상시키도록 구성되는 컴포넌트들 및/또는 구조를 포함한다. 방열 디바이스(2800)는 방열 디바이스들(400, 2500, 2600)과 유사하며, 따라서 방열 디바이스들(400, 2500, 2600)과 유사한 컴포넌트들을 포함한다. 방열 디바이스(2800)는 본 개시내용의 다른 부분들에서 설명한 것과는 다르게 배치되는 컴포넌트들 및 구조들을 포함한다. 그러나 다른 구현들은 본 개시내용에서 설명한 특징들의 다른 결합들을 사용할 수 있다.
[00164] 일부 구현들에서, 방열 디바이스(2800)는 약 10 와트 또는 그보다 많은 열(예컨대, 약 10 내지 13 와트의 열)을 소산시키도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 방열 디바이스(2800)는 (예컨대, 약 6 바 또는 그보다 큰) 고압들에서 작동하도록 구성될 수 있다.
[00165] 방열 디바이스(2800)는 하나 또는 그보다 많은 장벽들(2810), 하나 또는 그보다 많은 증발부 벽들(2850), 내부 벽(2830)(예컨대, 분리 벽), 하나 또는 그보다 많은 지지 벽들(2660), 하나 또는 그보다 많은 수집부 벽들(2560), 복수의 리브들(2870), 및 가변 폭 채널들을 포함하는 응축기(2820)를 포함한다.
[00166] 유체(예컨대, 증발된 유체(1020))는 하나 또는 그보다 많은 증발부 벽들(2850) 및 복수의 리브들(2870)을 따라 또는 이들을 통해 이동할 수 있다. 유체(예컨대, 유체(470))는 응축기(2820)를 통해 그리고 하나 또는 그보다 많은 수집부 벽들(2560)을 따라 또는 이들을 통해 이동할 수 있다. 방열 디바이스(2800)는 방열 디바이스(400), 방열 디바이스(2500) 및/또는 방열 디바이스(2600)와 유사한 방식으로 작동하지만, 개선된 방열 성능들로 작동할 수 있다.
[00167] 하나 또는 그보다 많은 증발부 벽들(2850)은 증발부(450)를 통해 더 낮은 유체 압력 강하들을 제공하도록 구성되는데, 이는 유체 흐름을 개선하고 따라서 더 나은 방열 성능들을 제공한다. 증발부 벽들(2850)에 대해 (예컨대, 방열 디바이스(2800)의 다른 벽에 대해) 각진 또는 비스듬한 벽들을 제공함으로써 유체 압력 강하들의 감소가 달성된다. 일부 구현들에서, 증발부 벽들(2850)은 비-직각 증발부 벽들(2850)이다. 일부 구현들에서, 하나 또는 그보다 많은 증발부 벽들(2850)은 직선인, 각진, 경사진, 직각인, 비-직각인, 오프셋된 그리고/또는 스태거링된 부분들을 포함한다. 일부 구현들에서, 오프셋 및/또는 스태거링된 증발부 벽들(2850)의 사용은 증발부(450)를 통해 이동할 수 있는 기포들의 파괴를 돕는다. 기포들을 파괴하고 그리고/또는 기포들을 감소시키는 것은 증발된 유체(1020)의 흐름을 개선하는 데 도움이 되며, 이는 방열 디바이스(2800)의 방열 성능들을 향상시킨다. 하나 또는 그보다 많은 증발부 벽들(2850)은 도 29에서 추가 설명된다.
[00168] 내부 벽(2830)(예컨대, 분리 벽)은 또한 각이 지거나, 경사지거나, 비-직각일 수 있고 그리고/또는 직선인, 각진, 경사진, 직각인 그리고/또는 비-직각인 부분을 포함할 수 있다. 또한, 내부 벽(2830)은 이중 벽을 포함할 수 있다. 내부 벽(2830)은 캐비티(2831)를 포함할 수 있다. 캐비티(2831)는 내부 벽(2830) 내에 있을 수 있다. 캐비티(2831)는 진공 상태에서 비어 있을 수 있거나, (예컨대, 내부 벽(2830)에 비해) 낮은 열 전도성 재료를 포함할 수 있거나, 가스(예컨대, 불활성 가스)를 포함할 수 있다. 캐비티(2831)를 포함하는 내부 벽(2830)은 증발부(450) 및/또는 증발기(410)로부터의 열이 내부 벽(2830)을 거쳐 수집부(460)로 이동하는 것을 방지 또는 최소화하기 위한 격리 층 또는 격리 장벽으로서 작동하도록 구성된다. 내부 벽(2830)은 또한 유체들이 혼합되는 것을 방지하도록 구성된다. 내부 벽(2830)은 (도 26에 도시된 바와 같이) 내부 벽(2630)보다 좌측으로 더 멀리 위치된다. 일부 구현들에서, 이는 증발기(410)를 통해 오는 열이 응축기(2820) 및/또는 수집부(460)만큼 많은 영향을 미치지 않도록 수행된다.
[00169] 방열 디바이스(2800)는 방열 디바이스(2600)보다 더 많은 리브들(2870)을 포함한다. 일부 구현들에서, 추가 리브들(2870)은 방열 디바이스(2800)가 다른 방열 디바이스들보다 더 높은 압력에서 작동하는 것을 돕는다. 본 개시내용에서 리브들(예컨대, 리브들(2870))의 수 및 구성은 예시이며, 다른 구현들은 리브들(예컨대, 리브들(2870))의 다른 수들 및 구성들을 사용할 수 있다는 점이 주목된다. 응축기(2820)는 가변 폭들을 갖는 복수의 채널들을 포함한다. 응축기(2820)의 서로 다른 부분들은 제1 폭, 제2 폭, 제3 폭 등 …을 갖는 채널들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 내부 벽(2830)에 더 가까운 채널들은 내부 벽(2830)으로부터 더 멀리 있는 채널들보다 더 작은 폭을 갖는다. 일부 구현들에서, 가변 폭들을 갖는 채널들의 사용은 응축기(2820)의 더 많은 부분이 유체를 응축시키는데 이용되도록 유체의 흐름을 유도하는 것을 돕는다. 증발된 유체(1020)가 내부 벽(2830)에 가까운 채널들을 통해 이동하는 대신에, 증발된 유체(1020)는 또한 내부 벽(2830)으로부터 더 멀리 있는 채널들을 통해 이동할 것이다. 더욱이, 도 28에 도시된 바와 같이, 증발된 유체(1020)가 응축기(2820)의 채널들로 보다 잘 흐를 수 있도록 응축기(2820)의 부분들은 각이 지고 그리고/또는 경사져 있다. 또한, 응축기(2820)의 일부 부분들은 외부 벽 또는 셸에 대해 직선이거나, 각이 지거나, 경사지거나, 만곡되거나, 직각 및/또는 비-직각일 수 있다. 채널들(예컨대, 1320)의 예들은 도 13 - 도 18에서 설명된다. 가변 폭들을 갖는 채널들을 포함하는 응축기(2820)가 도 29에서 추가 설명된다.
[00170] 하나 또는 그보다 많은 지지 벽들(2660)은 외부 셸(440)의 제1 셸(500)과 제2 셸(510) 사이의 추가 결합을 제공하도록 구성되며, 이에 따라 높은 내부 압력을 견딜 추가 구조적 지지를 제공한다. 하나 또는 그보다 많은 지지 벽들(2660)은 수집부 벽들(2560)과 각진 부분(예컨대, 465) 근처에서 수집부(460)에 위치된다. 하나 또는 그보다 많은 지지 벽들(2660)은 수집부(460)에서 기포들을 파괴 및/또는 감소시키도록 구성될 수 있다. 기포들을 파괴하고 그리고/또는 기포들을 감소시키는 것은 유체(470)의 흐름을 개선하는 데 도움이 되며, 이는 방열 디바이스(2800)의 방열 성능들을 향상시킨다. 다른 구현들은 서로 다른 형상들 및/또는 크기들을 갖는 지지 벽들(2660)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 지지 벽들(2660)은 장벽들(2810)과 유사한 형상들 및/또는 크기들을 가질 수 있다.
[00171] 하나 또는 그보다 많은 장벽들(2810)이 증발기(410) 근처에 위치된다. 장벽들(2810)은 기포 파괴를 위한 수단일 수 있다. 하나 또는 그보다 많은 장벽들(2810) 사이에는 유체(470)가 통과할 수 있게 하는 간격이 있다. 하나 또는 그보다 많은 장벽들(2810)은 유체(470)가 증발기(410)로 들어가기 전에 기포들이 증발기(410)로 들어가는 것 그리고/또는 유체(470) 내의 기포들을 파괴하는 것을 방지하도록 구성된다. 다른 구현들은 서로 다른 크기들 및 형상들을 갖는 장벽들(2810)을 사용할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현들에서, 장벽들(2810)은 에지들을 포함하는 형상들을 가질 수 있는데, 이는 기포들을 파괴하는 것을 돕는다. 예를 들어, 장벽들(2810)은 다이아몬드 형상, 정사각형 형상, 직사각형 형상, 팔각형 형상 등 …을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 하나 또는 그보다 많은 장벽들(2810)은 벽들일 수 있다. 하나 또는 그보다 많은 장벽들(2810)은 수집부(460)로부터의 기포들을 파괴 및/또는 감소시키도록 구성될 수 있다. 기포들을 파괴하고 그리고/또는 기포들을 감소시키는 것은 증발기(410)로의 유체(470)의 흐름을 개선하는 데 도움이 되며, 이는 방열 디바이스(2800)의 방열 성능들을 향상시킨다. 장벽의 상세한 예가 도 29에서 추가 설명된다.
[00172] 일부 구현들에서, 하나 또는 그보다 많은 증발부 벽들(2850), 하나 또는 그보다 많은 수집부 벽들(2560), 복수의 리브들(2870), 하나 또는 그보다 많은 장벽들(2810) 및/또는 하나 또는 그보다 많은 지지 벽들(2660)은 외부 셸(440)의 제1 셸(500)과 제2 셸(510) 사이의 추가 결합을 제공하여, 높은 내부 압력들을 견딜 추가 구조적 지지를 제공하도록 구성된다. 일부 구현들에서, 하나 또는 그보다 많은 증발부 벽들(2850), 하나 또는 그보다 많은 수집부 벽들(2560), 복수의 리브들(2870), 하나 또는 그보다 많은 장벽들(2810) 및/또는 하나 또는 그보다 많은 지지 벽들(2660)은 방열 디바이스(2800) 내에서 약 6 바 또는 그보다 높은 내부 압력을 견딜 수 있는 방열 디바이스(2800)를 제공한다.
[00173] 도 28은 또한, 증발부 벽들(2850)이 증발부(450)를 세분하고, 수집부 벽들(2560)이 수집부(460)를 세분하는 것을 예시한다. 일부 구현들에서, 방열 디바이스(2800) 내부에서의 유체의 흐름은 방열 디바이스(2600) 내부에서의 유체의 흐름과 유사하다. 방열 디바이스(2800)는 펌프 또는 압축기의 필요성 없이 외부 셸(440) 내에서 유체의 재순환을 통해 방열을 제공하는 냉각 디바이스일 수 있다.
[00174] 도 28은 방열 디바이스(2800)의 수집부(460) 내의 유체(470)를 예시한다. 수집부(460)는 수집부 벽들(2560)을 포함한다. 수집부(460)는 (액체 형태인) 유체(470)가 (예컨대, 중력으로 인해) 증발기(410) 쪽으로 아래로 흐르도록 각진 부분(예컨대, 465)을 갖는다. 일부 구현들에서, 유체(470)는 증발기(410)에 들어가기 전에 하나 또는 그보다 많은 장벽들(2810)을 통해 이동하는데, 이는 유체(470) 내의 기포들을 파괴하거나 유체(470) 내의 기포들이 증발기(410)에 들어가는 것을 방지할 수 있다. 증발기(410)는 발열 영역(예컨대, TIM 및/또는 집적 디바이스를 포함하는 영역)에 의해 가열되고 있다. 도 28의 증발기(410)는 도 26의 증발기(410)보다 더 크다. 도 28은 또한 응축기(2820)가 도 26의 응축기(2620)보다 더 작은 것을 예시한다. 그러나 다른 구현들은 서로 다른 형상들 및/또는 크기들을 갖는 증발기들 및 응축기들을 사용할 수 있다. 일부 구현들에서, 증발기(410)의 채널들의 입구 및/또는 벽들은 증발기(410)로 들어가는 유체 내의 기포들을 파괴하는 것을 돕도록 에지들(예컨대, V자형 에지들)을 포함할 수 있다.
[00175] 유체(470)가 증발기(410)에 들어가 증발기(410)를 통해 이동할 때, 유체(470)는 증발기(410)로부터의 열로 인해 증발 유체(1010)가 된다. 일부 구현들에서, 증발기(410)의 하나 또는 그보다 많은 채널들은 하나 또는 그보다 많은 기둥들을 포함할 수 있다. 증발기(410)의 기둥들의 예들은 도 29에서 추가 설명된다. 일단 증발 유체(1010)가 증발기(410)를 빠져나가면, 증발 유체(1010)는 증발부(450)를 통해(예컨대, 증발부 벽들(2850) 및/또는 리브들(2870)을 따라) 응축기(2820) 쪽으로 이동하는 증발된 유체(1020)(예컨대, 증기 유체)가 된다. 증발부 벽들(2850)은 오프셋되거나 스태거링되는데, 이는 증발된 유체(1020) 내의 기포들을 파괴하는 것을 돕는다. 증발부 벽들(2850)은 증발된 유체(1020)가 증발부(450)를 통해 이동할 때, 증발된 유체(1020)의 압력 강하를 감소시키는 방식으로 각이 진다. 벽들(2850)의 각진 부분들은 방열 디바이스(2800)에서 직각들을 감소시키고, 최소화하고 그리고/또는 제거하며, 따라서 증발된 유체(1020)가 보다 효율적으로 흐르는 것을 돕는다. 증발된 유체(1020)는 기체상의 유체 및 액체상의 어떤 유체를 포함할 수 있다.
[00176] 증발된 유체(1020)(예컨대, 증기 유체)가 응축기(2820)로 들어가 응축기(2820)를 통해 이동할 때, 증발된 유체(1020)는 응축 유체(1030)가 된다. 응축기(2820)의 채널들의 서로 다른 폭들(예컨대, 가변 폭들)은 증발된 유체(1020)의 일부를 내부 벽(2830)으로부터 더 멀리 있는 채널들을 통해 이동하도록 유도하는 것을 도움으로써, 응축기(2820)의 더 많은 부분을 이용한다. 일부 구현들에서, 내부 벽(2830)에 더 가까운 응축기(2820)의 채널들은 내부 벽(2830)으로부터 더 멀리 있는 응축기(2820)의 채널들보다 더 작다.
[00177] 유체를 응축시키는 프로세스는 증발된 유체(1020)로부터 응축기(2820)로 열을 방출한다. 응축기(2820)로부터의 열은 방열 디바이스(2800) 밖으로 빠져나간다. 응축 유체(1030)가 응축기를 빠져나가면, 응축 유체(1030)는 액체상의 유체(470)(예컨대, 응축된 유체)로서 (예컨대, 중력을 통해) 수집부(460)로 (예컨대, 수집부 벽들(2560)을 따라) 돌아오고, 사이클이 반복된다.
[00178] 일부 구현들에서는, 증발기(410)가 외부 열원 또는 발열 영역에 의해 가열되고 있는 한, 유체(470)는 앞서 설명한 방식으로 방열 디바이스(2800)를 통해 순환할 것이다. 일부 구현들에서, 방열 디바이스(2800)는 (예컨대, 펌프 또는 압축기의 필요성 없이) 유체(470)를 증발기(410) 쪽으로 끌어당기는 중력을 이용하도록, 증발기(410)가 응축기(2820)보다 더 낮게 위치되게 방열 디바이스(2800)가 배치되는 경우에 최적으로 동작한다. 앞서 언급한 바와 같이, 중력은 응축된 유체를 수집부로 돌아오게 하는 힘을 제공할 수 있다.
[00179] 도 29는 도 28의 방열 디바이스(2800)의 일부 컴포넌트들을 예시한다. 특히, 도 29는 증발기(410), 증발부 벽들(2850), 내부 벽(2830), 캐비티(2831), 응축기(2820) 및 하나 또는 그보다 많은 장벽들(2810)을 예시한다.
[00180] 일부 구현들에서, 증발기(410)는 복수의 채널들(예컨대, 채널들(1310))을 포함한다. 채널들은 약 500 미크론(㎛)의 폭을 가질 수 있다. 채널들 사이의 간격은 약 150 미크론(㎛)일 수 있다. 증발기(410)는 또한 기둥들(2910)(예컨대, 2910a, 2910b, 2910c)을 포함할 수 있다. 이러한 기둥들(2910)은 증발기(410)의 채널들 내부에 위치될 수 있다. 이러한 기둥들(2910)은 유체 내에 있을 수 있는 기포들을 파괴하는 것을 도울 수 있다. 다른 구현들은 다른 수들 및 구성들의 기둥들(2910)을 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 기둥들(2910)은 증발기(410)의 채널들을 통해 이동하는 유체의 흐름에 대한 영향을 최소화하도록 원형 단면 프로파일을 가질 수 있다.
[00181] 증발부 벽들(2850)은 제1 복수의 증발부 벽들(2850a) 및 제2 복수의 증발부 벽들(2850b)을 포함한다. 제1 복수의 증발부 벽들(2850a)은 제2 복수의 증발부 벽들(2850b)로부터 오프셋 및/또는 스태거링될 수 있다. 증발부 벽들의 오프셋 및/또는 스태거링은 유체 내에 있을 수 있는 기포들을 파괴하는 것을 돕는다. 제1 복수의 증발부 벽들(2850a)은 증발기(410)에 결합될 수 있다. 제2 복수의 증발부 벽들(2850b)은 직선인, 각진, 만곡된, 직각인 그리고/또는 비-직각인 부분을 포함한다. 제2 복수의 증발부 벽들(2850b)은 서로 다른 각도들을 갖는 증발부 벽들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 증발부 벽들(2850)은 약 500 미크론(㎛)의 두께를 가질 수 있다. 그러나 다른 구현들은 증발부 벽들(2850)의 두께에 대해 다른 값들을 가질 수 있다.
[00182] 내부 벽(2830)(예컨대, 분리 벽)은 또한 각이 지거나, 경사지거나, 비-직각일 수 있고 그리고/또는 직선인, 각진, 경사진, 직각인 그리고/또는 비-직각인 부분을 포함할 수 있다. 또한, 내부 벽(2830)은 이중 벽을 포함할 수 있다. 내부 벽(2830)은 캐비티(2831)를 포함할 수 있다. 캐비티(2831)는 내부 벽(2830) 내에 있을 수 있다. 캐비티(2831)는 진공 상태에서 비어 있을 수 있거나, (예컨대, 내부 벽(2830)에 비해) 낮은 열 전도성 재료를 포함할 수 있거나, 가스(예컨대, 불활성 가스)를 포함할 수 있다. 캐비티(2831)를 포함하는 내부 벽(2830)은 증발부(450) 및/또는 증발기(410)로부터의 열이 내부 벽(2830)을 거쳐 수집부(460)로 이동하는 것을 방지 또는 최소화하기 위한 격리 층 또는 격리 장벽으로서 작동하도록 구성된다. 내부 벽(2830)은 또한 유체들이 혼합되는 것을 방지하도록 구성된다.
[00183] 응축기(2820)는 가변 폭들을 갖는 복수의 채널들을 포함한다. 응축기(2820)의 서로 다른 부분들은 제1 폭, 제2 폭, 제3 폭 등 …을 갖는 채널들을 포함할 수 있다. 도 29에 도시된 바와 같이, 응축기(2820)는 제1 응축기 부분(2820a) 및 제2 응축기 부분(2820b)을 포함한다. 제1 응축기 부분(2820a)은 제2 응축기 부분(2820b)보다 내부 벽(2830)에 더 가깝다. 제1 응축기 부분(2820a)은 각진 부분들을 포함하는데, 이들은 채널들 내부에서 유체의 흐름을 가능하게 한다. 제1 응축기 부분(2820a)은 제1 폭을 포함하는 제1 복수의 채널들을 포함한다. 제2 응축기 부분(2820b)은 제2 폭을 포함하는 제2 복수의 채널들을 포함한다. 제2 폭은 제1 폭과 상이하다. 일부 구현들에서, 제2 폭은 제1폭보다 더 크다. 예를 들어, 제1 응축기 부분(2820a)은 약 450 미크론(㎛)의 폭을 갖는 채널들을 포함하고, 제2 응축기 부분(2820b)은 약 600 미크론(㎛)의 폭을 갖는 채널들을 포함한다.
[00184] 일부 구현들에서, 응축기(2820)는 서로 다른 폭들(예컨대, 제3 폭, 제4 폭)을 갖는 채널들을 갖는 다른 부분들(예컨대, 제3 응축기 부분, 제4 응축기 부분)을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 내부 벽(2830)에 더 가까운 채널들은 내부 벽(2830)으로부터 더 멀리 있는 채널들보다 더 작은 폭을 갖는다. 일부 구현들에서, 응축기(2820)의 채널들의 폭은 채널들이 내부 벽(2830)으로부터 더 멀어질수록 점진적으로 증가할 수 있다. 일부 구현들에서, 가변 폭들을 갖는 채널들의 사용은 응축기(2820)의 더 많은 부분이 증발된 유체(1020)를 응축시키는데 이용되도록 유체의 흐름을 유도하는 것을 돕는다. 증발된 유체(1020)가 내부 벽(2830)에 가까운 채널들을 통해 이동하는 대신에, 증발된 유체(1020)는 또한 내부 벽(2830)으로부터 더 멀리 있는 채널들을 통해 이동할 것이다. 더 큰 폭들을 갖는 채널들은 더 작은 폭들을 갖는 채널들보다 더 적은 저항을 제공한다. 이에 따라, 이러한 더 큰 폭 채널들이 내부 벽(2830)으로부터 더 멀리 있다는 사실에도 불구하고, 유체는 이러한 높은 폭의 채널들을 통해 이동할 수 있다. 일부 구현들에서, 채널들은 응축기(2820) 끝의 근처에 있는 채널들에 비해 응축기(2820)의 중간에서 더 넓을 수 있다. 그러나 다른 구현들은 응축기(2820)에서 채널들에 대한 폭들 및/또는 간격의 다른 결합들을 사용할 수 있다. 일부 구현들에서, 위의 예들은, 유체를 보다 균일하게 응축시키고, 이에 따라 유체를 보다 효율적으로 응축시키는 응축기를 제공한다.
[00185] 하나 또는 그보다 많은 장벽들(2810)이 증발기(410) 근처에 위치된다. 일부 구현들에서, 하나 또는 그보다 많은 장벽들(2810)은 수집부(460)에 위치된다. 다른 구현들은 장벽들의 간격에 대해 다른 값들을 가질 수 있다. 다른 구현들은 서로 다른 형상들을 갖는 장벽들(2810)을 사용할 수 있다. 장벽들(2810)에 대한 형상들의 예들은 다이아몬드, 정사각형, 직사각형 및 팔각형을 포함한다. 일부 구현들에서, 장벽들(2810)은 기포들을 파괴하는 것을 돕도록 하나 또는 그보다 많은 에지들을 갖는다. 도 29에 도시된 바와 같이, 장벽들(2810)은 다이아몬드 형상을 갖는 장벽들(2810a, 2810b, 2810c)을 포함한다.
[00186] 앞서 설명한 치수들, 크기들, 형상들은 단지 예시일 뿐이며, 다른 구현들은 다른 치수들, 크기들 및 형상들을 사용할 수 있다는 점이 주목된다. 예를 들어, 증발기(410)에 대한 채널들의 수와 증발부 벽들(2850)의 수 사이의 비율은 서로 다른 구현들에 따라 다를 수 있다. 일부 구현들에서, 2개의 이웃하는 증발부 벽들(예컨대, 2850) 사이의 증발기(410) 내에 5개의 채널들이 있다. 마찬가지로, 응축기(2820)에 대한 채널들의 수와 수집부 벽들(2560)의 수 사이의 비율은 서로 다른 구현들에 따라 다를 수 있다. 일부 구현들에서, 2개의 이웃하는 수집부 벽들(예컨대, 2560) 사이의 응축기(2820) 내에 4개의 채널들이 있다. 방열 디바이스(2800)의 전체 치수들은 본 개시내용에서 설명되는 다른 방열 디바이스들의 치수들과 유사할 수 있다. 방열 디바이스들(예컨대, 2500, 2600, 2800)은 본 개시내용에서 설명한 특징들을 포함하여 다른 특징들을 포함하도록 변형될 수 있다는 점이 주목된다. 방열 디바이스들(예컨대, 2500, 2600, 2800)은 디바이스(예컨대, 전자 디바이스)에서 상이하게 구현되고 통합될 수 있다는 점이 또한 주목된다.
방열 디바이스를 제작하기 위한 예시적인 방법
[00187] 도 30은 방열 디바이스를 제작하고 이 방열 디바이스를 디바이스(예컨대, 모바일 디바이스)에 결합하기 위한 예시적인 방법(3000)의 흐름도를 예시한다. 도 30의 방법은 본 개시내용에서 설명된 방열 디바이스들 중 임의의 방열 디바이스를 제작하는 데 사용될 수 있다. 방법의 순서는 변경 및/또는 수정될 수 있다는 점이 주목된다. 일부 구현들에서, 프로세스들 중 일부는 동시에 형성될 수 있다. 일부 구현들에서, 아래에서 설명되는 모든 컴포넌트들은 하나의 부품 및/또는 재료로 형성될 수 있다.
[00188] 방열 디바이스를 제작하기 위한 방법(3000)은 디바이스(예컨대, 모바일)가 조립되기 전에, 그와 동시에 또는 그 이후에 수행될 수 있다. 예를 들어, 디바이스(예컨대, 모바일 디바이스)는 영역을 포함하도록 조립될 수 있고, 집적 디바이스가 그 디바이스의 영역에 제공될 수 있으며, 방열 디바이스가 제작되어, 집적 디바이스를 포함하는 영역에 결합될 수 있다.
[00189] 도 30에 도시된 바와 같이, 이 방법은 (3005에서) 증발기(예컨대, 증발기(410))를 형성한다. 증발기는 채널들 및/또는 기둥들을 포함할 수 있다. 증발기를 형성하는 일례가 도 19a - 도 19b에서 예시된다.
[00190] 이 방법은 (3010에서) 내부 벽(예컨대, 내부 벽(430))을 형성하고 내부 벽을 증발기에 결합한다. 내부 벽은 이중 벽 및/또는 캐비티(예컨대, 2361)를 포함할 수 있다. 내부 캐비티는 비어 있거나, 내부 벽과 다른 재료, 가스(예컨대, 불활성 가스)를 포함하거나, 진공일 수 있다.
[00191] 이 방법은 (3015에서) 응축기(예컨대, 응축기(420))를 형성하고 응축기를 내부 벽에 결합한다. 응축기를 형성하는 일례가 도 19a - 도 19b에 예시되어 있다. 일부 구현들에서, 증발기, 내부 벽 및/또는 응축기는 동시에 형성되어 유니바디 컴포넌트를 형성한다.
[00192] 이 방법은 (3020에서) 증발부(예컨대, 증발부(450))를 형성한다. 일부 구현들에서, 증발부는 외부 셸이 형성될 때 형성된다.
[00193] 이 방법은 (3025에서) 수집부(예컨대, 수집부(460))를 형성한다. 일부 구현들에서, 수집부는 외부 셸이 형성될 때 형성된다.
[00194] 이 방법은 선택적으로, (3030에서) 고압 적용을 위해 리브들(예컨대, 2570), 장벽들(예컨대, 2610) 및/또는 벽들(예컨대, 2550, 2560)을 형성한다. 이러한 벽들, 장벽들 및/또는 리브들은 (예컨대, 6 바 또는 그보다 더 큰) 고압 적용들에서 방열 디바이스에 대한 추가 구조적 지지를 제공한다. 이러한 벽들, 장벽들 및/또는 리브들은 또한 방열 디바이스에서의 개선된 유체 흐름을 제공할 수 있다. 장벽들은 오프셋 및/또는 스태거링될 수 있다. 고압 적용들에 사용되는 벽들, 장벽들 및/또는 리브들의 예들이 도 25 - 도 26에서 설명되고 예시된다.
[00195] 이 방법은 (3035에서) 증발기, 내부 벽, 응축기 둘레에 외부 셸(예컨대, 외부 셸(440))을 형성하여 방열 디바이스를 제작한다. 일부 구현들에서, 외부 셸을 형성하는 것은 또한 증발부, 수집부, 벽들 및/또는 리브들을 형성하는 것을 포함한다. 외부 셸을 형성하는 일례가 도 6에서 설명되고 예시된다.
[00196] 이 방법은 (3040에서) 방열 디바이스에 유체(예컨대, 유체(470))를 제공한다. 일부 구현들에서, 유체는 외부 셸의 작은 캐비티를 통해 제공되고, 작은 캐비티는 그 후에 밀폐된다.
[00197] 이 방법은 선택적으로, (3045에서) 커버 내에 방열 디바이스를 통합한다. 방열 디바이스를 포함하는 커버의 예들이 도 20 - 도 24에서 설명되고 예시된다.
[00198] 이 방법은 (3050에서) 방열 디바이스를 디바이스(예컨대, 모바일 디바이스)의 집적 디바이스(예컨대, 칩, 다이, 패키지)에 결합한다. 일부 구현들에서, 방열 디바이스는 열 전달 물질(TIM)을 통해 집적 디바이스에 결합된다. 일부 구현들에서, 방열 디바이스는 (예컨대, TIM을 통해) 디바이스의 발열 영역에 결합된다. 일부 구현들에서, 방열 디바이스가 커버에 구현되는 경우, 방열 디바이스를 포함하는 커버는 집적 디바이스를 포함하는 디바이스에 결합된다.
예시적인 전자 디바이스들
[00199] 도 31은 앞서 언급한 방열 디바이스, 집적 디바이스, 반도체 디바이스, 집적 회로, 다이, 인터포저(interposer), 패키지 또는 패키지 온 패키지(PoP: package-on-package) 중 임의의 것과 통합될 수 있는 다양한 전자 디바이스들을 예시한다. 예를 들어, 휴대 전화 디바이스(3102), 랩톱 컴퓨터 디바이스(3104), 고정 위치 단말 디바이스(3106), 웨어러블 디바이스(3108)는 본 명세서에서 설명한 것과 같은 집적 디바이스(3100) 및/또는 방열 디바이스를 포함할 수 있다. 집적 디바이스(3100)는 예를 들어, 본 명세서에서 설명한 집적 회로들, 다이들, 집적 디바이스들, 집적 디바이스 패키지들, 집적 회로 디바이스들, 디바이스 패키지들, 집적 회로(IC: integrated circuit) 패키지들, 패키지 온 패키지 디바이스들 중 임의의 것일 수 있다. 도 31에 예시된 디바이스들(3102, 3104, 3106, 3108)은 단지 예시일 뿐이다. 다른 전자 디바이스들은 또한, 모바일 디바이스들, 핸드헬드 개인 통신 시스템(PCS: personal communication systems) 유닛들, 휴대용 데이터 유닛들, 이를테면 개인용 디지털 보조기기, 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS: global positioning system) 가능 디바이스들, 내비게이션 디바이스들, 셋톱 박스들, 뮤직 플레이어들, 비디오 플레이어들, 엔터테인먼트 유닛들, 고정 위치 데이터 유닛들, 이를테면 계측 장비, 통신 디바이스들, 스마트폰들, 태블릿 컴퓨터들, 컴퓨터들, 웨어러블 디바이스들(예컨대, 시계, 안경), 사물 인터넷(IoT: Internet of things) 디바이스들, 서버들, 라우터들, 자동차들(예컨대, 자율 주행 차량들)에 구현된 전자 디바이스들, 또는 데이터나 컴퓨터 명령들을 저장 또는 리트리브하는 임의의 다른 디바이스, 또는 이들의 임의의 결합을 포함하는 디바이스들(예컨대, 전자 디바이스들)의 그룹을 포함하는, 그러나 이에 한정된 것은 아닌 집적 디바이스(3100)를 특징으로 할 수 있다.
[00200] 도 4, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8, 도 9, 도 10, 도 11, 도 12, 도 13, 도 14, 도 15, 도 16, 도 17, 도 18, 도 19a - 도 19b, 도 20, 도 21, 도 22, 도 23, 도 24, 도 25, 도 26, 도 27, 도 28, 도 29, 도 30 및/또는 도 31에 예시된 컴포넌트들, 프로세스들, 특징들 및/또는 기능들 중 하나 이상은 재배열되고 그리고/또는 단일 컴포넌트, 프로세스, 특징 또는 기능으로 결합되거나 여러 컴포넌트들, 프로세스들 또는 기능들로 구현될 수 있다. 추가 엘리먼트들, 컴포넌트들, 프로세스들 및/또는 기능들이 또한 본 개시내용을 벗어나지 않으면서 추가될 수 있다. 도 4, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8, 도 9, 도 10, 도 11, 도 12, 도 13, 도 14, 도 15, 도 16, 도 17, 도 18, 도 19a - 도 19b, 도 20, 도 21, 도 22, 도 23, 도 24, 도 25, 도 26, 도 27, 도 28, 도 29, 도 30 및/또는 도 31 그리고 본 개시내용에서 이에 대응하는 설명은 다이들 및/또는 IC들에 한정되지 않는다는 점이 또한 주목되어야 한다. 일부 구현들에서, 도 4, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8, 도 9, 도 10, 도 11, 도 12, 도 13, 도 14, 도 15, 도 16, 도 17, 도 18, 도 19a - 도 19b, 도 20, 도 21, 도 22, 도 23, 도 24, 도 25, 도 26, 도 27, 도 28, 도 29, 도 30 및/또는 도 31 그리고 이에 대응하는 설명은 집적 디바이스들을 제작, 생성, 제공 및/또는 생산하는 데 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 디바이스는 다이, 집적 디바이스, 다이 패키지, 집적 회로(IC), 디바이스 패키지, 집적 회로(IC) 패키지, 웨이퍼, 반도체 디바이스, 패키지 온 패키지(PoP) 디바이스 및/또는 인터포저를 포함할 수 있다.
[00201] 본 명세서에서 "예시적인"이라는 단어는 "일례, 실례 또는 예시로서의 역할"을 의미하는 데 사용된다. 본 명세서에서 "예시적인" 것으로서 설명된 어떠한 구현 또는 양상도 반드시 본 개시내용의 다른 양상들에 비해 선호되거나 유리한 것으로 해석되는 것은 아니다. 마찬가지로, "양상들"이라는 용어는 본 개시내용의 모든 양상들이 논의된 특징, 이점 또는 동작 모드를 포함할 것을 요구하지 않는다. "결합된"이라는 용어는 본 명세서에서 2개의 객체들 간의 직접적 또는 간접적 결합을 의미하는데 사용된다. 예를 들어, 객체 A가 물리적으로 객체 B와 접촉하고, 객체 B가 객체 C와 접촉한다면, ― 객체 A와 객체 C는 서로 물리적으로 직접 접촉하지 않는다 하더라도 ― 이들은 여전히 서로 결합된 것으로 간주될 수 있다.
[00202] 또한, 본 명세서에 포함된 다양한 개시내용들은 흐름도, 순서도, 구조도 또는 블록도로서 도시되는 프로세스로서 설명될 수 있다는 점이 주목된다. 흐름도는 순차적인 프로세스로서 동작들을 설명할 수 있지만, 동작들 중 다수는 병렬로 또는 동시에 수행될 수 있다. 또한, 동작들의 순서는 재배열될 수 있다. 프로세스는 그 동작들이 완료되면 종료된다.
[00203] 본 명세서에서 설명한 본 개시내용의 다양한 특징들은 본 개시내용을 벗어나지 않으면서 서로 다른 시스템들로 구현될 수 있다. 본 개시내용의 상기의 양상들은 단지 예들일 뿐이며 본 개시내용을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다는 점이 주목되어야 한다. 본 개시내용의 양상들의 설명은 예시이며, 청구항들의 범위를 한정하는 것으로 의도되는 것은 아니다. 이에 따라, 본 교시들은 다른 타입들의 장치들에 쉽게 적용될 수 있으며 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 많은 대안들, 수정들 및 변형들이 명백할 것이다.

Claims (30)

  1. 디바이스로서,
    집적 디바이스를 포함하는 영역; 및
    상기 집적 디바이스를 포함하는 영역에 결합되는 방열(heat dissipating) 디바이스를 포함하고,
    상기 방열 디바이스는 상기 영역으로부터 열을 소산(dissipate)시키도록 구성되고,
    상기 방열 디바이스는:
    유체;
    상기 유체를 증발시키도록 구성된 증발기;
    상기 유체를 응축시키도록 구성된 응축기 ― 상기 응축기는:
    제1 복수의 채널들을 포함하는 제1 응축기 부분; 및
    제2 복수의 채널들을 포함하는 제2 응축기 부분을 포함하고,
    상기 제1 복수의 채널들로부터의 각각의 채널은 제1 폭을 포함하고, 상기 제2 복수의 채널들로부터의 각각의 채널은 상기 제1 폭보다 더 큰 제2 폭을 포함함 ―;
    상기 증발기 및 상기 응축기에 결합된 내부 벽 ― 상기 내부 벽은 상기 증발기로부터 나오는 유체가 상기 응축기로부터 나오는 유체와 혼합되는 것을 방지하는 분리 벽이고, 상기 내부 벽은 상기 제2 응축기 부분보다 상기 제1 응축기 부분에 더 가까움 ―;
    상기 유체, 상기 증발기, 상기 응축기 및 상기 내부 벽을 캡슐화하는 외부 셸(shell);
    증발된 유체를 상기 증발기로부터 상기 응축기로 보내도록(channel) 구성된 증발부 ― 상기 증발부는 상기 내부 벽에 의해 적어도 부분적으로 한정됨 ―;
    상기 증발부 내의 복수의 증발부 벽들 ― 적어도 하나의 증발부 벽은 비-직각 부분을 포함함 ―; 및
    응축된 유체를 상기 응축기로부터 상기 증발기로 보내도록 구성된 수집부를 포함하고,
    상기 수집부는 상기 내부 벽에 의해 적어도 부분적으로 한정되는,
    디바이스.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 수집부는 적어도 하나의 비-직각의 각진 부분을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 비-직각의 각진 부분은 중력의 도움으로, 상기 응축된 유체를 상기 증발기 쪽으로 향하게 하도록 구성되는,
    디바이스.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 영역은 상기 집적 디바이스 및 상기 방열 디바이스에 결합된 열 전달 물질(TIM; thermal interface material)을 더 포함하는,
    디바이스.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 열 전달 물질(TIM)은, 상기 증발기 위에 있는, 상기 외부 셸의 일부에 결합되는,
    디바이스.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 증발기는 상기 증발기에 걸친 유체 압력 강하가 약 0.0049 바(bar) 또는 그 미만이 되게 상기 유체가 상기 증발기를 통과할 수 있게 하도록 구성된 복수의 채널들을 포함하는,
    디바이스.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 응축기는 상이한 폭들을 갖는 복수의 채널들을 포함하는,
    디바이스.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 방열 디바이스는 상기 증발부 및 상기 수집부에 복수의 장벽들, 복수의 리브(rib)들 및 복수의 벽들을 더 포함하는,
    디바이스.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 내부 벽은 이중 벽인,
    디바이스.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 내부 벽은 비-직각 부분을 포함하는,
    디바이스.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 집적 디바이스는, 뮤직 플레이어, 비디오 플레이어, 엔터테인먼트 유닛, 내비게이션 디바이스, 통신 디바이스, 모바일 디바이스, 휴대 전화, 스마트폰, 개인용 디지털 보조기기, 고정 위치 단말, 태블릿 컴퓨터, 컴퓨터, 웨어러블 디바이스, 사물 인터넷(IoT; Internet of things) 디바이스, 랩톱 컴퓨터, 서버, 및 자동차의 디바이스로 구성된 그룹으로부터 선택된 디바이스에 통합되는,
    디바이스.
  11. 집적 디바이스를 포함하는 영역; 및
    상기 집적 디바이스를 포함하는 영역에 결합되는 방열 수단을 포함하고,
    상기 방열 수단은 상기 영역으로부터 열을 소산시키도록 구성되고,
    상기 방열 수단은:
    유체;
    상기 유체를 증발시키도록 구성된 증발을 위한 수단;
    상기 유체를 응축시키도록 구성된 응축을 위한 수단;
    상기 증발을 위한 수단 및 상기 응축을 위한 수단에 결합된 내부 벽 ― 상기 내부 벽은 상기 증발을 위한 수단으로부터 나오는 유체가 상기 응축을 위한 수단으로부터 나오는 유체와 혼합되는 것을 방지하는 분리 벽임 ―;
    상기 유체, 상기 증발을 위한 수단, 상기 응축을 위한 수단 및 상기 내부 벽을 캡슐화하는 외부 셸 ― 상기 외부 셸은 제1 셸 및 제2 셸을 포함함 ―;
    상기 방열 수단이 상기 방열 수단 내부에서 약 6 바 또는 그보다 높은 내부 압력을 견딜 수 있도록 상기 외부 셸의 제1 셸 및 제2 셸에 결합되는 복수의 리브들;
    증발된 유체를 상기 증발을 위한 수단으로부터 상기 응축을 위한 수단으로 보내도록 구성된 증발부 ― 상기 증발부는 상기 내부 벽에 의해 적어도 부분적으로 한정됨 ―;
    상기 증발부 내의 복수의 증발부 벽들 ― 적어도 하나의 증발부 벽은 비-직각 부분을 포함함 ―; 및
    응축된 유체를 상기 응축을 위한 수단으로부터 상기 증발을 위한 수단으로 보내도록 구성된 수집부를 포함하고,
    상기 수집부는 상기 내부 벽에 의해 적어도 부분적으로 한정되는,
    장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 수집부는 적어도 하나의 비-직각의 각진 부분을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 비-직각의 각진 부분은 중력의 도움으로, 상기 응축된 유체를 상기 증발을 위한 수단 쪽으로 향하게 하도록 구성되는,
    장치.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 영역은 상기 집적 디바이스 및 상기 방열 수단에 결합된 열 전달 물질(TIM)을 더 포함하는,
    장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 열 전달 물질(TIM)은, 상기 증발을 위한 수단 위에 있는, 상기 외부 셸의 일부에 결합되는,
    장치.
  15. 제11 항에 있어서,
    상기 증발을 위한 수단은 상기 증발을 위한 수단에 걸친 유체 압력 강하가 약 0.0049 바 또는 그 미만이 되게 상기 유체가 상기 증발을 위한 수단을 통과할 수 있게 하도록 구성된 복수의 채널들을 포함하는,
    장치.
  16. 제11 항에 있어서,
    상기 응축을 위한 수단은 상이한 폭들을 갖도록 구성된 복수의 채널들을 포함하는,
    장치.
  17. 제11 항에 있어서,
    상기 방열 수단은 상기 증발부 및 상기 수집부에 복수의 장벽들 및 복수의 벽들을 더 포함하는,
    장치.
  18. 제11 항에 있어서,
    상기 내부 벽은 이중 벽인,
    장치.
  19. 제11 항에 있어서,
    상기 내부 벽은 비-직각 부분을 포함하는,
    장치.
  20. 제11 항에 있어서,
    상기 장치는, 뮤직 플레이어, 비디오 플레이어, 엔터테인먼트 유닛, 내비게이션 디바이스, 통신 디바이스, 모바일 디바이스, 휴대 전화, 스마트폰, 개인용 디지털 보조기기, 고정 위치 단말, 태블릿 컴퓨터, 컴퓨터, 웨어러블 디바이스, 사물 인터넷(IoT; Internet of things) 디바이스, 랩톱 컴퓨터, 서버, 및 자동차의 디바이스로 구성된 그룹으로부터 선택된 디바이스에 통합되는,
    장치.
  21. 디바이스를 제작하기 위한 방법으로서,
    영역을 포함하는 디바이스를 조립하는 단계;
    상기 디바이스의 영역에 집적 디바이스를 제공하는 단계;
    방열 디바이스를 형성하는 단계; 및
    상기 집적 디바이스를 포함하는 영역에 상기 방열 디바이스를 결합하는 단계를 포함하고,
    상기 방열 디바이스를 형성하는 단계는:
    증발기를 통해 제1 방향으로 이동하는 유체를 증발시키도록 구성된 상기 증발기를 형성하는 단계;
    응축기를 통해 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 이동하는 유체를 응축시키도록 구성된 상기 응축기를 형성하는 단계 ― 상기 응축기를 형성하는 단계는:
    제1 복수의 채널들을 포함하는 제1 응축기 부분을 형성하는 단계; 및
    제2 복수의 채널들을 포함하는 제2 응축기 부분을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 복수의 채널들로부터의 각각의 채널은 제1 폭을 포함하고, 상기 제2 복수의 채널들로부터의 각각의 채널은 상기 제1 폭보다 더 큰 제2 폭을 포함함 ―;
    내부 벽을 형성하고, 그리고 상기 내부 벽이 상기 제2 응축기 부분보다 상기 제1 응축기 부분에 더 가깝도록 상기 내부 벽을 상기 증발기 및 상기 응축기에 결합하는 단계 ― 상기 내부 벽은 상기 증발기로부터 나오는 유체가 상기 응축기로부터 나오는 유체와 혼합되는 것을 방지하는 분리 벽임 ―;
    상기 증발기, 상기 응축기 및 상기 내부 벽을 캡슐화하는 외부 셸을 형성하는 단계;
    증발된 유체를 상기 증발기로부터 상기 응축기로 보내도록 구성된 증발부를 형성하는 단계 ― 상기 증발부는 상기 내부 벽에 의해 적어도 부분적으로 한정됨 ―;
    상기 증발부에 복수의 증발부 벽들을 형성하는 단계 ― 적어도 하나의 증발부 벽은 비-직각 부분을 포함함 ―;
    응축된 유체를 상기 응축기로부터 상기 증발기로 보내도록 구성된 수집부를 형성하는 단계 ― 상기 수집부는 상기 내부 벽에 의해 적어도 부분적으로 한정됨 ―; 및
    상기 방열 디바이스 내부에 상기 유체를 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 방열 디바이스는 상기 영역으로부터 열을 소산시키도록 구성되는,
    디바이스를 제작하기 위한 방법.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 수집부를 형성하는 단계는 상기 수집부에 대해 적어도 하나의 비-직각의 각진 부분을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 비-직각의 각진 부분은 중력의 도움으로, 상기 응축된 유체를 상기 증발기 쪽으로 향하게 하도록 구성되는,
    디바이스를 제작하기 위한 방법.
  23. 제21 항에 있어서,
    상기 집적 디바이스 및 상기 방열 디바이스에 열 전달 물질(TIM)을 결합하는 단계를 더 포함하는,
    디바이스를 제작하기 위한 방법.
  24. 제23 항에 있어서,
    상기 열 전달 물질(TIM)을 결합하는 단계는, 상기 증발기 위에 있는, 상기 외부 셸의 일부에 상기 열 전달 물질(TIM)을 결합하는 단계를 포함하는,
    디바이스를 제작하기 위한 방법.
  25. 제21 항에 있어서,
    상기 방열 디바이스를 형성하는 단계는 상기 증발부 및 상기 수집부에 복수의 장벽들, 복수의 리브들 및 복수의 벽들을 형성하는 단계를 더 포함하는,
    디바이스를 제작하기 위한 방법.
  26. 제21 항에 있어서,
    상기 방열 디바이스를 결합하는 단계는 상기 디바이스에 결합되는 커버에 상기 방열 디바이스를 구현하는 단계를 포함하는,
    디바이스를 제작하기 위한 방법.
  27. 방열 디바이스를 작동시키기 위한 방법으로서,
    증발기에서, 집적 디바이스로부터의 열을 받는 단계;
    상기 받은 열을 기초로 상기 증발기에서 유체를 증발시키는 단계 ― 상기 유체는 상기 증발기를 통해 제1 방향으로 이동함 ―;
    상기 증발된 유체를 증발부를 통해 응축기로 보내는 단계 ― 상기 증발부는 내부 벽에 의해 적어도 부분적으로 한정됨 ―;
    상기 증발된 유체를 상기 응축기에서 응축시키는 단계 ― 상기 유체는 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 상기 응축기를 통해 이동함 ―;
    상기 응축기를 통해 상기 유체로부터 열을 전달하는 단계; 및
    상기 응축된 유체를 수집부를 통해 상기 증발기로 보내는 단계를 포함하고,
    상기 수집부는 상기 내부 벽에 의해 적어도 부분적으로 한정되고,
    상기 내부 벽은 상기 증발기 및 상기 응축기에 결합되고,
    상기 내부 벽은 상기 증발기로부터 나오는 유체가 상기 응축기로부터 나오는 유체와 혼합되는 것을 방지하는 분리 벽인,
    방열 디바이스를 작동시키기 위한 방법.
  28. 제27 항에 있어서,
    상기 응축된 유체를 보내는 단계는 상기 응축된 유체를 상기 수집부의 적어도 하나의 비-직각의 각진 부분을 따라 보내는 단계를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 비-직각의 각진 부분은 중력의 도움으로, 상기 응축된 유체를 상기 증발기 쪽으로 향하게 하도록 구성되는,
    방열 디바이스를 작동시키기 위한 방법.
  29. 제27 항에 있어서,
    상기 증발된 유체를 보내는 단계는 상기 증발된 유체를 상기 증발부의 복수의 리브들을 통해 보내는 단계를 포함하는,
    방열 디바이스를 작동시키기 위한 방법.
  30. 제27 항에 있어서,
    상기 증발된 유체를 보내는 단계는 상기 증발된 유체를 상기 증발부의 복수의 벽들을 통해 보내는 단계를 포함하는,
    방열 디바이스를 작동시키기 위한 방법.
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