KR20060056394A - 정렬된 탄소 나노튜브들을 갖는 열 인터페이스 재료 - Google Patents

정렬된 탄소 나노튜브들을 갖는 열 인터페이스 재료 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예들은 열 인터페이스 재료를 제공한다. 일 실시예에서, 탄소 나노튜브들이 정렬 재료와 결합된다. 정렬 재료가 정렬되어, 탄소 나노튜브들이 정렬되게 하고 효율적으로 열을 전도하게 한다. 정렬 재료는, 예를 들면, 점토 재료 또는 액정 재료일 수 있다.
Figure 112006020897848-PCT00001
정렬된 탄소 나노튜브(aligned carbon nanotubes), 나노복합체 열 인터페이스 재료(nanocomposite thermal interface material), 점토 재료, 액정 재료, 냉각

Description

정렬된 탄소 나노튜브들을 갖는 열 인터페이스 재료{THERMAL INTERFACE MATERIAL WITH ALIGNED CARBON NANOTUBES}
본 발명은 마이크로전자(microelectronic) 시스템들을 냉각하는데 관련되며, 더 상세하게는 정렬된 탄소 나노튜브(aligned carbon nanotubes)들을 포함하는 나노복합체 열 인터페이스 재료(nanocomposite thermal interface material)의 사용에 관련된다.
마이크로프로세서들과 같은 마이크로 전자 장치는, 열을 생성한다. 열 인터페이스 재료들은 마이크로 전자 장치에서 열을 전도하는데 사용된다. 도 1은 열 인터페이스 재료들의 층들(104, 108)이 마이크로프로세서 다이(110)에서 방열판(102)으로 열을 전도시키기 위해 어떻게 사용되었는지를 도시하는, 마이크로프로세서 및 방열판 어셈블리(100)의 측면도이다. 마이크로프로세서 및 방열판 어셈블리(100)는 마이크로프로세서 다이(110)가 부착된 기판(114)을 포함한다. 마이크로프로세서 다이(110)와 IHS("integrated heat sink")(106) 사이에 제1 열 인터페이스 층("TIM1")(108)이 있고, 방열판은 밀봉체 층(sealant layer)(112)에 의해 기판(114)에도 접속되어 있다. TIM1 층(108)은 통상, 약 80W/mK의 벌크 열 전도도를 갖는 인듐 솔더와 같은 재료이다.
IHS(106)와 방열판(102) 사이에 제2 열 인터페이스 층("TIM2")(104)이 있다. 통상 현재 사용되는 TIM2 층(104)은 5W/mK보다 작은 벌크 열 전도도를 갖는 실리콘 그리스(silicon grease) 재료이다. TIM2 층(104)은 특별한 솔더링 지식 또는 장비 없이도 사용자에 의해 방열판(102)에 부착될 수 있거나, 방열판(102)이 제거되고 다시 부착되도록 재가공이 가능한 것이 바람직하다. 이것은, TIM1 층(108)에 사용된 솔더들의 열 전도도가 TIM2 층(104)에 사용된 실리콘 그리스 재료들의 열 전도도보다 높음에도 불구하고, TIM1 층(108)의 솔더 재료가 TIM2 층(104)으로도 사용되는 것을 통상 막아왔다.
동작시, 마이크로프로세서 다이(110)는 열을 발생한다. TIM1층(108)은 이 열을 마이크로프로세서 다이(110)에서 IHS(106)로 전도시킨다. 그 후 TIM2 층(104)은 그 열을 IHS(106)에서 방열판(102)으로 전도시키고, 방열판은 그 열을 주위 환경에 전달하여 마이크로프로세서 및 방열판 어셈블리(100)로부터 제거한다.
현대의 마이크로프로세서들이 더 빠르고 더 강력해질수록, 그들은 열도 더 많이 발생한다. TIM1 층(108) 및 TIM2 층(104)에 사용된 현재의 열 인터페이스 재료들은 마이크로프로세서 다이(110) 및 방열판(102)으로부터 열을 충분히 전도시킬만큼 충분히 큰 열 전도도를 갖지 않는다.
본 발명의 다양한 실시예들은 유사한 참조 번호들이 비슷한 요소들을 나타내는 첨부 도면들에서 한정으로서가 아닌 예로서 도시된다.
도 1은 마이크로프로세서 열 인터페이스 재료들의 층들이 다이에서 방열판으 로 열을 전도하는데 어떻게 사용되는지를 도시하는 마이크로프로세서 및 방열판 어셈블리의 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 개선된 열 인터페이스 재료의 층들을 포함하는 개선된 마이크로프로세서 및 방열판 어셈블리의 측면도이다.
도 3a는 정렬된 탄소 나노튜브들을 갖는 개선된 열 인터페이스 재료가 어떻게 만들어지는지를 도시하는 순서도이다.
도 3b 및 3c는 둘 다 정렬 전(도 3b) 및 정렬 후(도 3c)인 탄소 나노튜브들 및 정렬 재료의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 점토가 정렬 재료로 사용될 때 정렬된 탄소 나노튜브들을 갖는 개선된 열 인터페이스 재료가 어떻게 만들어지는지를 도시하는 순서도이다.
도 5는 일 실시예에 따라 점토 재료가 어떻게 준비되는지를 더 상세하게 도시하는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예를 따라 도 4의 결합된 재료들에 전단력(shear force)들이 어떻게 작용되고 결합된 재료들이 어떻게 패드들로 분할되는지를 도시하는 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예를 따라, 액정 수지가 정렬 재료로 사용되는 경우 정렬된 탄소 나노튜브들을 갖는 개선된 열 인터페이스 재료가 어떻게 만들어지는지를 도시하는 순서도이다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 일 실시예를 따라 도 7의 결합된 재료들이 어떻게 막 위에 층상으로 쌓이고 그 후 어떻게 필드(field)가 작용되는지를 도시하는 측면도들이다.
본 명세서 전체에 걸쳐 "한 실시예" 또는 "실시예"에 대한 언급들은 본 발명과 관련되어 기술된 특징, 구조, 재료 또는 특성이 본 발명의 적어도 일 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 그러므로, 본 명세서 전체에 걸친 다양한 곳에서의 "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"라는 표현들의 출현은 반드시 모두 동일한 실시예 또는 발명을 언급하는 것은 아니다. 더욱이, 특징들, 구조들, 재료들 또는 특성들은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 개선된 열 인터페이스 재료의 층들(202, 204)를 포함하는 마이크로프로세서 및 방열판 어셈블리(200)의 측면도이다. 열 인터페이스 재료는 열 전달 방향으로 정렬된 탄소 나노튜브들을 포함한다. 그 결과 이 열 인터페이스 재료는 나노복합체 열 인터페이스 재료("NTIM")이고, 이전에 사용된 열 인터페이스 재료들보다 높은 열 전도도들을 가질 수 있다. 열 인터페이스 재료의 층들(202, 204)의 사용을 통해, 도 2의 마이크로프로세서 및 방열판 어셈블리(200)는 마이크로프로세서 다이(110)로부터 열을 더 잘 제거할 수 있다.
마이크로프로세서 및 방열판 어셈블리(200)는 마이크로프로세서 다이(110)가 부착된 기판(114)을 포함한다. 마이크로프로세서 다이(110)와 IHS(106) 사이에 제1 열 인터페이스 층("TIM1")(204)이 있고, IHS는 밀봉체 층(112)에 의해 기판(114)에 접속되어 있다. 본 발명의 일 실시예의 TIM1 층(204)은 하나 이상의 재료들과 결합된 탄소 나노튜브들을 포함한다. TIM1 층(204)은 마이크로프로세서(110)로부터 IHS(106)으로 열을 전달시킨다. 이 열은 일 실시예에서 사실상 z축(206) 방향으로 전달될 수 있다. 열을 전달하기 위해, TIM1 층(204) 내의 탄소 나노튜브들은 정렬되어 도시된 실시예에서 z축 방향(206)인 열 전달 방향으로 열 전도 경로들을 생성한다. 원하는 열 전달 방향으로 열 전도 경로들을 생성하기 위해 탄소 나노튜브들을 정렬하는 것은 개선된 열 인터페이스 재료(204)의 층의 열 전도도를 그 방향(206)을 따라 개선시킨다. 개선된 열 인터페이스 재료(204)의 층의 열 전도도는 약 100W/mK보다 커서, 종래 기술의 열 인터페이스 재료들과 비교했을 때 개선된 열 전달 성능을 제공할 수 있다.
IHS(106)과 방열판(102) 사이에 제2 열 인터페이스 층("TIM2")(202)이 있다. 도 2에 도시된 실시예에서, TIM2 층(202)도 하나 이상의 다른 재료들과 결합된 탄소 나노튜브들을 포함한다. TIM2 층(202)은 IHS(106)에서 방열판(102)으로 열을 전달한다. 일 실시예에서 이 열은 사실상 z축(206) 방향으로 전달된다. 이 열을 전달하기 위해, TIM2 층(202) 내의 탄소 나노튜브들은 도시된 일 실시예에서 z축(206) 방향인 열 전달 방향으로 열 전도 경로들을 생성하기 위해 정렬될 수 있다. TIM1 층(204)에서와 같이, 원하는 열 전달 방향으로 열 전도 경로들을 생성하기 위해 TIM2 층(202)에서 탄소 나노튜브들을 정렬하는 것은 그 방향(206)을 따라, 개선된 열 인터페이스 재료(202) 층의 열 전도도를 개선시킬 수 있다. TIM1 층(204)에서와 같이, 정렬된 탄소 나노튜브들을 갖는 개선된 열 인터페이스 재료(202) 층의 열 전도도는 약 100W/mK보다 커서, 개선된 열 전달 성능을 제공한다.
도 2에 대한 위의 논의에서 도시되었듯이, 마이크로프로세서 다이(110)는 열원(heat source)일 수 있다. 제1 개선된 열 인터페이스 재료 층(204)은 마이크로프로세서 다이(110)에 의해 발생된 열을 사실상 z축(206)을 따라 IHS(106)로 전달할 수 있다. IHS(106)는 열원인 마이크로프로세서 다이(110)로부터 전도된 열을 수신하기 위한 열 수신기일 수 있다. 그 후 열은 마이크로프로세서 및 방열판 어셈블리(200)로부터 주위 환경으로 열을 전달하는 방열판(102)으로, 제2 개선된 열 인터페이스 재료 층(202)을 통해 IHS(106)로부터 사실상 z축(206)을 따라 이동한다. TIM2 층(202)을 사용하면, IHS(106)는 열원처럼 작용할 수 있고, 방열판(102)은 열 수신기처럼 작용할 수 있다. 이 경우에는 z축(206)을 따르는 열 전달 방향으로 열 전도 경로들을 생성하기 위해 열 인터페이스 재료의 층들(202, 204)의 탄소 나노튜브들을 정렬함으로써, 약 100W/mK 보다 큰 개선된 열 전도도가 달성될 수 있다.
도 2의 마이크로프로세서와 방열판 어셈블리(200)가 정렬된 탄소 나노튜브들을 포함하는 열 인터페이스 층(202, 204) 둘 다를 갖는 것으로 기술되었지만, 이것은 요구사항이 아니다. 해당 층의 열전도도를 개선하기 위해 열 인터페이스 층들(202, 204) 중 단지 한 층의 열 전달 방향으로 정렬된 탄소 나노튜브들을 갖는 NTIM을 사용하는 것이 가능하다. 마이크로프로세서와 방열판 어셈블리(200)가 아닌 다른 응용들은 열 인터페이스 재료의 하나 이상의 층을 활용할 수도 있다. 그러한 응용들은 다이 (110)와 같은 열원과, 방열판(102), 증기 챔버, 열 파이프와 같은 열 수신기 또는 열 제거기, 또는 다른 열 수신기 또는 제거기들 사이를 포함한다. 이러한 응용들에서, 정렬된 탄소 나노튜브들을 갖는 개선된 열 인터페이스 재료는 다른 유형의 열원에서부터 다른 유형의 열 수신기까지 개선된 열 전달을 위한 열 인터페이스 재료로서 사용될 수 있다.
도 3a는 일 실시예에서 정렬된 탄소 나노튜브들을 갖는 개선된 열 인터페이스 재료가 어떻게 만들어지는지를 도시하는 순서도(300)이다. 탄소 나노튜브들은 결합된 재료를 만들기 위해 정렬 재료와 결합(302) 될 수 있다. 정렬 재료는 열이 전달될 방향으로 개선된 열 인터페이스 재료 내의 탄소 나노튜브들을 정렬하는 데 도움을 준다. 나노튜브들과 정렬 재료는 결합된 재료를 만들기 위해 하나 이상의 다른 재료들과 결합될(302) 수도 있다. 이러한 다른 재료들은 매트릭스 또는 필러(filler) 재료 또는 다른 재료일 수 있다. 일 실시예에서 탄소 나노튜브들은 결합된 재료의 약 5중량%를 초과하지만, 몇몇 실시예에서는 탄소 나노튜브들의 약 25중량%까지 사용되고, 또 다른 실시예에서는 더 많은 양의 탄소 나노튜브들이 사용된다. 일반적으로, 탄소 나노튜브들의 양이 많을수록 열전도도는 높아진다. 몇몇 실시예에서, 사용된 탄소 나노튜브들은 약 10 nm보다 큰 평균 길이를 갖는다. 또 다른 실시예에서, 사용된 탄소 나노튜브들은 약 100 nm보다 큰 평균 길이를 갖는다. 일반적으로, 탄소 나노튜브들의 평균 길이가 길수록 일단 탄소 나노튜브들이 정렬되면 더 좋은 열 전도 경로들을 만든다. 다양한 실시예에서, 단일 또는 다수 벽(single or multiple walls)을 갖는 나노튜브가 사용된다. 몇몇 실시예에서, 탄소 나노튜브들은 NTIM 재료로의 젖음(wetting) 및/또는 분산을 개선시키기 위해, 또는 다른 목적들을 위해 표면 개질(surface modification)을 이용하여 처리될 수 있다.
그 후 탄소 나노튜브들은 정렬된다(304). 이것은 정렬 재료를 정렬시킴으로써 이루어질 수 있다. 정렬 재료는 정렬 가능한 구조들을 가진다. 정렬 재료 내의 정렬 가능한 구조들이 정렬됨에 따라, 탄소 나노튜브들도 정렬되게 한다. 다양한 실시예에서, 서로 다른 정렬 재료들이 사용되고, 어떤 정렬 재료가 사용되는지에 기초하여 정렬 재료가 탄소 나노튜브들을 정렬시키는 방법이 달라진다. 정렬 재료의 사용을 통해, 탄소 나노튜브들의 정렬이 용이해져, 더 많은 응용을 위한 통상 보다 값이 싸고 보다 실용적인 정렬된 탄소 나노튜브들을 갖는 열 인터페이스 재료가 생성될 수 있다.
도 3b와 3c는 둘 다 정렬 전(도 3b) 및 정렬 후(도 3c)의 탄소 나노튜브들 및 정렬 재료를 포함하는 결합된 재료의 일 실시예의 측면도들이다. 도 3b 및 3c는 탄소 나노튜브들을 어떻게 정렬시키는 것이 결합된 재료의 열전도도를 개선시킬 수 있는지를 도시한다. 도 3b와 3c에 도시된 예에서, 결합된 재료의 바닥에서부터 상부까지, z축(206)을 따라 열을 전도시키는 것이 바람직하다. 주의할 것은, 다른 응용들에서 서로 다른 방향들로 열을 전도시켜서, 탄소 나노튜브들이 서로 다르게 정렬되는 것이 바람직할 수 있다는 것이다. 일반적으로 결합된 재료를 통한, 열전도 중 많은 부분은 탄소 나노튜브들 자신을 따라 발생한다. 열이 재료의 일 측에서 또 다른 측으로 따라서 이동할 수 있는 정렬된 탄소 나노튜브들에 의해 생성된 경로들은 증가된 열전도도를 제공할 수 있다.
도 3b는 정렬되지 않은 탄소 나노튜브들(306)을 갖는 정렬되지 않은 결합된 재료(308)을 도시한다. 정렬되지 않은 나노튜브들(306)은 재료(308) 내에 사실상 무작위 방향(random orientation)을 가진다. 열이 재료의 바닥에서부터 상부까지 z축(206)을 따라 이동할 수 있는, 정렬되지 않은 탄소 나노튜브들(306)에 의해 생성된 경로는 거의 없다. 그러므로, 도 3b의 정렬되지 않은 재료(308)의 열전도도는 상대적으로 낮다.
도 3c는 도 3a에 따라 결합된 재료가 정렬(304)된 후의 정렬된 결합된 재료(312)의 일 실시예를 도시한다. 탄소 나노튜브들은 열을 잘 전도시킨다. 상술한 것과 같이, 정렬 재료가 정렬됨에 따라 탄소 나노튜브들이 정렬되게 되도록 하는 구조들을 정렬 재료가 포함할 수 있다. 결합된 재료의 정렬(304) 후, 정렬된 탄소 나노튜브들(310)은 정렬된 재료(312)의 바닥에서 상부까지 열이 이동할 수 있는 경로(314, 316, 318)를 제공한다. 이러한 경로들(314, 316, 318)은 재료의 열전도도를 크게 개선시킬 수 있다.
재료를 정렬시킴으로써(304) 형성될 수 있는 경로의 한 유형은 직선 경로(314)이다. 직선 경로(314)에서, 탄소 나노튜브들(310)은 사실상 z축(206)을 따라 거의 전부 정렬되었고 정렬된 재료(312)의 바닥에서 정렬된 재료(312)의 상부까지의 사실상 직선 경로(314)가 직접적으로 만들어지도록, 하나 이상의 나노튜브들이 접촉한다. 이러한 직선 경로(314)는 매우 높은 열 전도도를 제공하는, 열이 이동하기 위한 직접적이고 깨어지지 않은 짧은 경로를 제공한다.
재료를 정렬시킴으로써(304) 형성된 또 다른 유형의 경로는 구부러진 경로(316)이다. 탄소 나노튜브들은 완전히 z축(206)을 따라 정렬되지 않지만, 여전히 서로 접촉하여 온전한 구부러진 경로(316)가 정렬된 재료(312)의 바닥에서부터 정렬된 재료(312)의 상부까지 형성된다. 구부러진 경로(316)는 직선 경로(314)만큼 짧지 않아서 열전도도는 직선 경로만큼 높지 않다. 그러나, 이 구부러진 경로(316)를 따르는 열 흐름은 정렬된 탄소 나노튜브들(310)에 의해 전도될 수 있기 때문에 그러한 구부러진 경로들을 갖는 재료들의 열전도도도 여전히 상당히 높다.
재료를 정렬함(304)으로써 형성되는 세번째 유형의 경로는 하나 이상의 갭을 갖는 구부러진 경로(318)이다. 그러한 갭이 있는 구부러진 경로(318)에서, 열은 탄소 나노튜브에 의해 전도되지만 정렬된 재료(312)의 아랫면에서 정렬된 재료(312)의 윗면까지 계속 이동할 수 없다. 그러나, 정렬된 재료(312)의 그와 같은, 갭이 있는 구부러진 경로들(318)의 갭들(320)이 정렬되지 않은 재료(308)에 있는 갭들보다 작을 수 있기 때문에, 그와 같은 갭이 있는 구부러진 경로(318)를 갖는 재료들의 열전도도가 정렬되지 않은 재료(308)보다 여전히 높을 수 있다. 갭이 있는 직선 경로들은 재료의 정렬(304) 후에도 존재할 수 있다. 보다 긴 탄소 나노튜브들이 정렬된 재료를 가로질러 도달하는데 필요한 나노튜브들의 수를 감소시켜, 보다 긴 나노튜브가 나노튜브들 사이의 갭들의 수를 감소시킬 수 있고 정렬된 재료(312)의 열전도도를 증가시킬 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따라서 점토(clay)가 정렬 재료로서 사용될 때 정렬된 탄소 나노튜브들을 갖는 열 인터페이스 재료가 어떻게 만들어질 수 있는지를 도시하는 순서도(400)이다. 점토는 개선된 열 인터페이스 재료에서 사용되기 위해 준비된다(402). 몇몇 실시예에서, 사용된 점토는 탁토이드(tactoids)라고 불리는 도메인 안에 카드들처럼 서로 밀집하게 쌓인 개별적인 작은판(platelet) 입자들의 응집체일 수 있다. 일 실시예에서, 점토의 개별적인 작은판 입자들은 약 2㎚ 미만의 통상적인 두께와 약 10㎚에서 약 3000㎚의 범위에 있는 통상적인 직경을 갖는다. 점토는 점토의 작은판들의 직경이 탄소 나노튜브들의 길이 정도가 되도록 선택될 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서 사용된 점토는 점토재료의 약 0.3내지 약 3.0 meq/g(milliequivalents per gram)까지 양이온 교환 능력을 가진 팽윤가능한(swellable) 자유로운 유동 분말(free flowing powder)이다. 몇몇 실시예는 약 0.90 meq/g내지 약 1.5 meq/g까지의 양이온 교환 능력을 갖는 팽윤가능한 자유로운 유동 분말인 점토를 사용한다.
몇몇 실시예에서, 점토의 준비(402)는 팽윤가능한 층상으로 쌓인 점토가, 몇몇 실시예에서 암모늄 화합물인, 하나 이상의 유기 양이온과 반응하도록 하여 부분적이거나 완전한 양이온 교환을 유발시킴으로써 달성될 수 있다. 이것을 성취하기 위한 많은 방법이 사용될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따라 점토 재료가 어떻게 준비될(402) 수 있는지를 더 상세하게 도시하는 순서도(500)이다. 점토는 섭씨 약 50도 내지 섭씨 약 80도인 고온수에 분산된다(502). 단독이거나 물 또는 알코올에 용해된 유기 양이온 염(salt)은 그 후 점토에 첨가된다(504). 그 후 점토의 층들 사이의 갤러리(gallery)들에 있는 대부분의 금속 양이온들을 유기 양이온들이 교환하기에 충분한 시간 동안 염과 점토가 혼합된다(506). 이것은 점토가 결합될 고분자와 같은, 소정의 매트릭스 재료들과 점토가 더 융화가능하게 한다. 다른 방법들이 융화성(compatibility)을 증가시키기 위해 양이온 교환 대신 사용될 수 있다. 그 후 점토는 분리되고(508), 이는 여과, 원심 분리(centrifugation), 스프레이 건조 및 다른 방법들 또는 방법들의 조합들에 의해 달성될 수 있다. 그 후 점토의 입자 크기는 밀링(milling), 연삭(grinding), 분쇄(pulverizing), 해머 밀링(hammer milling), 제트 밀링(jet milling)과 같은 방법들, 및 다른 방법 또는 방법들의 조합들에 의해 통상 100㎛ 미만의 평균 크기로 감소된다(510). 선택적으로, 추가 처리들이 점토에 행해질 수 있다(512). 이러한 처리들은 점토가 결합되는 NTIM 재료의 폴리아미드 점토 인터페이스의 강도를 개선시켜 점토가 결합되는 NTIM 재료의 박리화(exfoliation)에 도움이 되는 처리 및/또는 다른 처리들을 포함할 수 있다. 그런 처리의 일 실시예는 수용성 또는 비수용성 고분자를 이용한 삽입(intercalation), 유기 시약(organic reagent)들 또는 단위체(monomer)들, 실레인 화합물(silane compound), 금속들 또는 유기 금속(organometallic) 및/또는 다른 적절한 재료 또는 그들의 조합이다.
도 4로 돌아오면, 그 후 탄소 나노튜브들은 준비된 점토와 결합될 수 있다(404). 하나 이상의 다른 재료들도 점토 및 탄소 나노튜브들과 결합될 수 있다(404). 탄소 나노튜브들 및 탄소 나노튜브들이 결합하는 다른 재료(들)은 결합된 재료를 만든다. 본 발명의 일 실시예에서, 점토는 결합된 재료의 약 25중량% 미만이다. 또 다른 실시예에서, 점토는 결합된 재료의 약 5중량% 미만이고, 제3 실시예에서도 점토는 결합된 재료의 약 2중량% 미만이다. 점토 재료가 정렬될 때 탄소 나노튜브들을 정렬하기에 충분한 작은판들 및 탁토이드 구조들을 제공하는 데 충분한 점토가 사용될 수 있다. 개선된 열 인터페이스 재료에 사용된 점토는 천연 점토(natural clay), 합성 점토(synthetic clay), 개질된 필로실리케이트(modified phyllosilicate), 또는 또 다른 점토 또는 점토들의 혼합물일 수 있다. 천연 점토들은 몬모릴리나이트(montmorillinite), 사포나이트(saponite), 헥토라이트(hectorite), 마이카(mica), 버미쿨라이트(vermiculite), 벤토나이트(bentonite), 논트로나이트(nontronite), 베이델라이트(beidelite), 볼콘스코이트(volkonskoite), 마가다이트(magadite), 케냐이트(kenyaite) 및 다른 것들과 같은 스멕타이트(smectite) 점토들을 포함한다. 합성 점토들은 합성 마이카(synthetic mica), 합성 사포나이트(synthetic saponite), 합성 헥토라이트(synthetic hectorite), 및 다른 것들을 포함한다. 개질된 필로실리게이트 점토들은 플루오르화 몬모릴로나이트(fluorinated montmorillonite), 플루오르화 마이카(fluorinated mica) 및 다른 것들을 포함한다.
몇몇 실시예에서, 하나 이상의 광범위하고 다양한 매트릭스 재료들은 몇몇 실시예의 결합된 재료를 형성하기 위해 탄소 나노튜브들 및 준비된 점토와 결합될 수 있다(404). 예를 들면, 매트릭스 재료는 좋은 젖음 성능 및/또는 탄소 나노튜브들과의 낮은 인터페이스 저항을 위해 선택될 수 있다. 이러한 매트릭스 재료들은 실리콘들, 에폭시들, 폴리에스테르들, 및 올레핀들과 같은 고분자들, 인듐, 주석 및 그들의 합금과 같은 솔더들, 고분자-솔더 혼성물(hybrid), 또는 다른 매트릭스 재료들을 포함할 수 있다. 올레핀 수지들은 좋은 젖음성 및 탄소 나노튜브들과의 낮은 인터페이스 저항 때문에 유용하다. 본 발명의 몇몇 실시예들에서 사용될 수 있는 올레핀 수지들의 몇몇 예들은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 및 파라핀 왁스를 포함한다. 다른 매트릭스 재료들도 추가적인 원하는 특성들을 제공하는데 사용될 수 있다.
몇몇 실시예에서 열 전도성 재료들 또는 다른 필러(filler) 재료들도 탄소 나노튜브들 및 준비된 점토와 결합되어(404) 결합된 재료를 형성할 수 있다. 열 전도성 필러들은 갭들을 갖는 탄소 나노튜브 경로들을 따라 열 전달을 개선시킴으로써 결합되고 정렬된 재료의 열전도도를 개선시키는 것을 도울 수 있다. 전도성 필러들은 갭들(320)의 열전도도를 개선시킬 수 있다. 몇몇 실시예에서 사용되는 그와 같은 필러들은 산화 알루미늄, 질화 붕소, 질화 알루미늄 및 다른 재료들과 같은 세라믹스(ceramics)들, 알루미늄, 구리, 은 및 다른 재료들과 같은 금속들, 인듐과 다른 재료들과 같은 솔더와 다른 필러 재료들을 포함한다.
결합(404) 후에, 점토가 결합된 재료들에 분산될 수 있어 일 실시예에서 대부분의 점토가 개별적인 작은판 입자들, 작은 탁토이드들 및 약 20nm 미만의 높이를 갖는 탁토이드들의 작은 응집체로서 존재하고, 이것은 점토가 약 2nm의 두께를 갖는 실시예들에서 대부분의 점토는 약 15개 미만의 적층된 작은판들을 갖는 탁토이드들 또는 작은판들로서 존재한다는 것을 의미한다. 몇몇 실시예에서, 점토의 개별적인 작은판 입자들의 수가 많을수록, 그리고 탁토이드들 또는 탁토이드들의 응집체들이 더 적을수록 바람직하다.
그 후 결합된 재료들에 전단력(shear force)이 작용될 수 있다(406). 전단력은 작은판들, 탁토이드들, 및 탁토이드들의 응집체들과 같은 점토 내의 구조들을 정렬시킨다. 그들이 정렬됨에 따라, 작은판들, 탁토이드들, 및 탁토이드들의 응집체들은 탄소 나노튜브들도 정렬되게 하여 NTIM이 개선된 열 전도도를 갖게 한다. 결합된 재료들을 성형(molding)하는 것, 결합된 재료들을 사출하는 것, 및 다른 방법들을 포함하여, 많은 방법들이 결합된 재료들을 변형시키는데 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 변형되는(406) NTIM 재료는 그 후 원하는 응용에 적합한 선택된 두께의 패드들로 분할된다(408). 그 후 이러한 패드들은 열을 전달하기 위해 광범위하고 다양한 장치에 사용될 수 있다. 예를 들면 패드들은 도 2에 대해 상술된 TIM1 및 TIM2 층(202, 204)으로서 사용될 수 있다. NTIM 패드로 인해 방열판(102)이 제거되고 대체될 수 있고, 사용자가 특별한 솔더링 지식 또는 장비없이 방열판(102)을 부착시킬 수 있기 때문에 정렬된 탄소 나노튜브들을 가진 패드는 TIM2 층(202)으로서 사용될 수 있다. 그러므로, NTIM 재료는 TIM2 층(202)으로서 사용하기에 적합하고 현재 TIM2 층(104)으로서 사용되는 실리콘 그리스 재료들의 열전도도보다 몇 배 높은 열전도도를 가진다.
본 발명의 일 실시예에서, 10 그램의 실리카 점토가 준비되었다(402). 그 후 섭씨 80도의 온도에서 3시간 동안 더블 플래니터리 믹서(double planetary mixer)에서 재료들을 섞음으로써 30 그램의 단일 벽(single-walled) 탄소 나노튜브와 60 그램의 알파 올레핀 수지 매트릭스 재료와 점토가 결합되었다(404). 이 결합된 재료를 그 후 직경 약 1인치의 가닥(strand)으로 사출함으로써 결합된 재료에 전단력이 작용된다(406). 그 후 이 가닥은 약 0.25 밀리미터의 두께를 가진 패드들로 분할되었다(408). 그 후 이러한 패드들은 테스트되어 약 100 W/mK보다 더 큰 열전도도를 갖는 것이 알려졌다.
도 6은 도 4의 결합된 재료들이 본 발명의 일 실시예를 따라 어떻게 전단력이 작용되고(406) 패드들로 분할되는가(408)를 도시하는 측면도이다. 결합되고, 정렬되지 않은 재료(602)는 사출기(604)에 넣어진다. 사출기(604)는 그 후 정렬된 재료(606)의 가닥을 사출한다. 다른 실시예들에서, 재료를 결합하고(602) 사출하는(604) 사출기(604)에 결합되지 않은 재료가 넣어질 수 있다. 가닥은 사출 공정이 재료에 전단력을 가하기 때문에 정렬된다. 이 전단력이 점토의 정렬 가능한 구조인 작은판들, 탁토이드들 및 탁토이드들의 응집체를 정렬시킨다. 이러한 정렬 가능한 구조들의 정렬은 다시 탄소 나노튜브들의 정렬을 일으킨다. 도 6에서 도시된 바와 같이, 정렬된 재료(606)의 정렬은 z축(206)을 따른다. 정렬된 재료(606)를 더 많은 사용가능한 형태로 하기 위해, 사출된 가닥은 초퍼(chopper)(608)에 투입되고, 그것은 가닥을 원하는 응용에 사용하기에 적합한 선택된 높이의 정렬된 패드들(610)로 자른다. 주의할 것은, "높이"는 z축(206)을 따르기 때문에, 이 경우에서 "높이"는 도 6의 도시에서 왼쪽에서 오른쪽으로 측정된다는 것이다. 이러한 패드들은 그 후, 예를 들어 도 2의 TIM1 및/또는 TIM2 층들(204, 202) 중 하나 또는 양쪽으로 사용되거나, 또는 다른 응용들에서 사용될 수 있다.
도 7은 액정 수지가 정렬 재료로서 사용될 때 본 발명의 실시예에 따라서 정렬된 탄소 나노튜브들을 가진 개선된 열 인터페이스 재료가 어떻게 만들어질 수 있는지를 도시하는 순서도(700) 이다. 탄소 나노튜브들은 액정 수지와 결합된다(702). 본 발명의 일 실시예에서, 액정 수지는 결합된 재료의 약 20중량% 이상을 이루고 있고, 결합된 재료는 탄소 나노튜브들 및 액정 수지로 구성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 액정 수지가 결합된 재료의 약 15중량% 또는 그 이상을 이루고 있다. 액정 수지는 정렬 가능한 구조들을 포함한다. 막대들이 정렬 가능한 구조들인, 막대형 액정 수지를 포함하여 많은 다른 액정 수지가 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 용융점이 섭씨 약 200도 미만인 액정 수지 및/또는 용매 또는 희석액에 용해될 수 있는 액정 수지가 사용된다. 덧붙여, 액정 수지는 에폭시, 비닐, 히드록실(hydroxyl)과 같은 고분자화 가능한 유닛(polymerizable unit), 또는 결합된 액정 수지의 경화를 허용하는 다른 유닛들을 이용하여 기능화될 수 있다.
몇몇 실시예에서 하나 이상의 매트릭스 재료는 결합된 재료를 만들기 위해 탄소 나노튜브들 및 액정 수지와 결합된다(702). 그와 같은 다른 매트릭스 재료들은 실리콘, 에폭시, 폴리에스테르 및 올레핀과 같은 하나 이상의 고분자, 인듐, 주석 및 그들의 합금과 같은 솔더, 고분자 - 솔더 혼성물 또는 다른 매트릭스 재료들을 포함할 수 있다. 다른 매트릭스 재료들도 추가적인 원하는 특성들을 제공하는데 사용될 수 있다.
몇몇 실시예에서 열 전도성 재료들 또는 다른 필러 재료들은 탄소 나노튜브들 및 액정 수지와 결합되어(702) 결합된 재료를 만들 수 있다. 열 전도성 필러들은 갭들을 가지는 탄소 나노튜브 경로들을 따라 열 전달을 개선시킴으로써 결합된 정렬된 재료의 열전도도를 개선시키는 것을 도울 수 있다. 전도성 필러들은 갭들(320)의 열전도도를 개선시킬 수 있다. 몇몇 실시예에서 사용되는 그와 같은 필러들은 산화 알루미늄, 질화 붕소, 질화 알루미늄 및 다른 재료들과 같은 세라믹스(ceramics), 알루미늄, 구리, 은 및 다른 재료들과 같은 금속들, 인듐과 다른 재료들과 같은 솔더들, 및 다른 필러 재료들을 포함한다. 다른 공정들도 결합된 재료에 수행될 수 있다.
그 후 결합된 재료는 마일라(Mylar)와 같은 필름, 또는 다른 필름, 또는 방출 라이너(release liner)와 같은 필름 위에 층상으로 쌓인다(704). 이러한 필름은 결합된 재료를 지지하고 결합된 재료의 취급 및 공정을 보다 용이하게 한다. 이러한 층쌓기(704)는 필름 상의 결합된 재료를 캐스팅(casting)하고, 결합된 재료를 필름상에 인쇄함으로써 또는 다른 방법들을 통해 수행될 수 있다. 제2 필름 또는 방출 라이너는 그 후 결합된 재료 위에 층상으로 쌓여 재료의 양측이 필름으로 덮이게 할 수 있다. 재료를 용매 또는 희석액과 결합시키는 것(702)은 재료를 필름 위에 층상으로 쌓는 것(704)을 용이하게 할 수 있다.
결합된 재료는 그 후 필드의 작용을 받는다(706). 필드는 액정 수지를 정렬시킨다. 다양한 실시예들에서, 자기장, 전기장, 전자기장 또는 다른 필드들이 액정 수지를 정렬하기 위해 사용될 수 있다. 액정 수지 내의 막대형 구조와 같은, 정렬 가능한 구조는, 차례로 탄소 나노튜브들도 정렬되게 하여 개선된 열전도도를 갖는 NTIM을 만들게 한다. 필드의 방향(orientation)이 선택되어 탄소 나노튜브들이 원하는 방향으로 정렬된다. 필드는 나노튜브들을 정렬시키는 것을 돕기 위해 탄소 나노튜브들에 직접적으로도 작용한다. 그러나 액정 수지라는 정렬 재료를 포함함으로써, 정렬 재료없이 필드에 의해 직접적으로 탄소 나노튜브들을 정렬시키려고 했을 때보다 훨씬 작은 필드 세기가 탄소 나노튜브들의 정렬을 일으키기 위해 사용될 수 있다. 용매 또는 희석액을 재료와 결합시키는 것(702)은 재료의 정렬을 쉽게 할 수 있다. 주목할 것은, 사출에 의해 인가되고 점토가 정렬 재료인 실시예와 관련하여 상술된 것과 같이 전단력이 필드 대신에 또는 필드에 더하여 액정 수지가 정렬 재료인 결합된 재료를 정렬시키는 데 사용될 수도 있다는 것이다.
선택적으로, 결합된 정렬된 재료는 경화될 수 있다(708). 몇몇 실시예에서, 경화(708)는 탄소 나노튜브들을 정렬시킨 후 발생하고, 다른 실시예들에서는 결합된 재료가 자기장의 작용을 받는(706) 정렬 공정 동안 경화가 발생한다(708). 재료를 경화시키는 것은 이후의 사용 동안 정렬된 상태로 탄소 나노튜브들을 유지시킬 수 있다.
그 후, NTIM 재료는 사용을 위해 패드들로 분할된다(710). 통상, 필름(들)은 서로 다른 시간에 제거될 수도 있지만, 도 2에 도시된 예에서 TIM2 층(202)이 IHS(106)에 도포될 때와 같이 패드가 열 인터페이스 재료로서 적용될 때 제거된다. 그 후 패드들은 열을 전달시키기 위해 광범위하고 다양한 장치에서 사용될 수 있다. 예를 들면 패드들은 도 2와 관련하여 상술된 TIM1 및 TIM2 층(202, 204)으로서 사용될 수 있다. NTIM 패드로 인해 방열판(102)이 제거되고 대체될 수 있기 때문에 정렬된 탄소 나노튜브들을 가진 패드가 TIM2 층(202)으로서 사용될 수 있다. 그러므로, NTIM 재료는 TIM2 층(202)으로서의 사용에 적합하고 현재 TIM2 층(104)으로서 사용되는 실리콘 그리스 재료들의 열전도도보다 몇 배 높은 열전도도를 가진다.
본 발명의 일 실시예에서, 연화점(softening point)이 섭씨 59도인 30그램의 알파 올레핀 수지, 30그램의 단일 벽 탄소 나노튜브, 40그램의 2,2'- 디메틸스틸벤(2,2'-dimethylstilbene)(Tm = 섭씨 83도), 및 100그램의 톨루엔이 섭씨 약 80도로 가열되고 약 한 시간 동안 50rpm으로 혼합되는 플래니터리 믹서에 첨가됨으로써 결합되었다. 그 후 혼합물은 섭씨 약 80도에서 3-롤 밀(3-roll mill)을 두 번 통과하였다. 결합된 재료들은 그 후 캐스팅을 통해 40㎛ 두께의 마일라 필름에 층상으로 쌓였다(704). 그 후 결합된 재료들을 갖는 필름은 탄소 나노튜브들의 원하는 정렬 방향을 제공하기 위해 약 30분 동안 약 0.3 테슬라(Tesla)의 자기장의 작용을 받았다(706). 결합된 재료를 갖는 필름은 그 후 여전히 자기장의 작용을 받으면서(706), 섭씨 약 100도에서 건조시킴으로써 경화되었다(708). 필름은 패드들로 분할되었다(710). 필름은 패드들로부터 제거되었고(712), 그 후 패드들은 테스트되어 약 100 W/mK의 열전도도를 가지는 것이 발견되었다.
도 8a와 8b는 도 7의 결합된 재료들이 본 발명의 일 실시예를 따라 어떻게 필름 위에 층상으로 쌓이고(704) 필드의 작용을 받을(706) 수 있는가를 도시하는 측면도이다. 도 8a에 의해 도시된 것처럼, 결합되고 정렬되지 않은 재료(808)는 사출기(802)에 의해 필름(804) 위에 층상으로 쌓인다(704). 결합된 재료(808)의 두께는 정렬된 재료가 사용될 응용에 적합하게 선택될 수 있다. 이러한 예에서, 탄소 나노튜브들이 정렬될 z축(206) 방향은 사실상 필름(804)의 면에 수직이다. 그 후 필름(804) 위의 결합된 재료(808)는 도 8b에 도시된 것과 같이 필드(810)의 작용을 받는다. 이러한 필드(810)는 결합된 재료(808) 안의 액정 수지를 정렬시키고, 차례로 탄소 나노튜브들을 정렬되게 한다.
본 발명의 실시예들의 상기의 설명은 도시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 그것은 본 발명을 총망라하거나 본 발명을 개시된 세세한 형태들로 제한하게 의도되지 않았다. 관련 분야에 숙련된 사람들은 많은 수정과 변형이 상기의 교시의 견지에서 가능하다는 것을 알 수 있다. 본 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다양하고 동등한 조합, 위치와 도면들에 나타내어진 다양한 구성요소에 대한 치환을 인식할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위가 이러한 상세한 설명이 아니라 오히려 본원에 덧붙여진 청구항들에 의해 제한되도록 의도된다.

Claims (36)

  1. 적어도 탄소 나노튜브들과 정렬 재료를 결합하여 결합된 재료를 만드는 단계; 및
    상기 정렬 재료가 상기 탄소 나노튜브들을 정렬하게 하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정렬 재료가 상기 탄소 나노튜브들을 정렬하게 하는 단계는 상기 결합된 재료에 전단력(shear force)을 인가하는 단계를 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정렬 재료가 상기 탄소 나노튜브들을 정렬하게 하는 단계는 상기 결합된 재료에 필드(field)를 인가하는 단계를 포함하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 필드는 전기장(electric field), 자기장(magnetic field), 또는 전자기장(electro-magnetic field) 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 만들어진 결합된 재료는 5중량%를 초과하는 탄소 나노튜브를 포함하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 결합된 재료를 만들기 위해 매트릭스 재료(matrix material)를 상기 탄소 나노튜브 및 정렬 재료와 결합하는 단계를 더 포함하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 매트릭스 재료는 실리콘 고분자, 에폭시 고분자, 올레핀 고분자, 인듐 솔더, 또는 주석 솔더 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 결합된 재료를 만들기 위해 필러(filler) 재료를 상기 탄소 나노튜브들 및 정렬 재료와 결합시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 필러 재료는 산화 알루미늄, 질화 붕소(boron nitride), 질화 알루미늄, 알루미늄, 구리, 은, 또는 인듐 솔더 중 적어도 하나를 포함하는 열 전도성 재료인 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 정렬 재료는 점토 재료를 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 점토 재료를 준비하는 단계를 더 포함하고,
    상기 점토 재료를 준비하는 단계는,
    섭씨 약 50도 내지 섭씨 약 80도 범위의 온도를 갖는 고온수에 상기 점토 재료를 분산시키는 단계;
    고온수에 분산된 상기 점토에 양이온 염(cation salt)을 첨가하는 단계;
    상기 양이온 염과 점토를 섞는 단계;
    상기 점토를 분리시키는(isolating) 단계; 및
    점토 입자 크기를 약 100 ㎛ 미만의 평균 크기로 감소시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    알파 올레핀 수지 매트릭스 재료를 상기 탄소 나노튜브들 및 상기 준비된 점토와 결합시켜 상기 결합된 재료를 만드는 단계를 포함하고,
    상기 결합된 재료는 약 30중량%의 탄소 나노튜브, 약 10중량%의 준비된 점토, 및 약 60중량%의 알파 올레핀 수지 매트릭스 재료를 포함하고,
    상기 준비된 점토 정렬 재료가 상기 탄소 나노튜브들을 정렬하게 하는 단계 는 상기 결합된 재료를 사출하는 단계를 포함하고 ,
    상기 사출된 결합된 재료를 선택된 크기의 패드들로 분할하는 단계를 더 포함하는 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 점토 재료는, 점토 재료의 약 0.3내지 약 3.0meq/g(milliequivalents per gram) 양이온 교환 능력(cation exchange capacity)을 갖는 팽윤가능한 자유로운 유동 분말(swellable free flowing powder)을 포함하는 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 점토 재료는 평균 두께가 약 2㎚ 미만이고 평균 직경이 약 10㎚내지 약 3000㎚인 작은판 입자(platelet particle)들을 포함하는 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 정렬 재료는 액정 수지 재료를 포함하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 결합된 재료를 막 위에 층상으로 쌓는 단계; 및
    상기 정렬 재료가 상기 탄소 나노튜브들을 정렬하게 한 후 상기 결합된 재료를 경화시키는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    적어도 탄소 나노튜브들 및 정렬 재료를 결합하여 결합된 재료를 만드는 단계는 알파 올레핀 수지, 탄소 나노튜브들, 디메틸스틸벤(dimethylstilbene), 및 톨루엔을 결합하는 단계를 포함하고,
    상기 결합된 재료는 약 15중량%의 알파 올레핀 수지, 약 15중량%의 탄소 나노튜브, 약 20중량%의 디메틸스틸벤, 및 약 50중량%의 톨루엔을 갖고;
    상기 정렬 재료가 상기 탄소 나노튜브들을 정렬하게 하는 단계는 상기 층상으로 쌓인 결합된 재료에 약 0.3 테슬라(Tesla)의 자기장을 인가하는 단계를 포함하는 방법.
  18. 열원(heat source);
    상기 열원으로부터 열을 받는 열 수신기(heat receiver); 및
    상기 열원으로부터 상기 열 수신기로 열을 전달하기 위한 나노복합체 열 인터페이스 재료(nanocomposite thermal interface material)를 포함하고,
    상기 나노복합체 열 인터페이스 재료는
    정렬된 탄소 나노튜브들; 및
    그 구조들이 정렬될 때 상기 탄소 나노튜브들을 정렬시키기 위한 정렬 가능한 구조들을 포함하는 정렬 재료를 포함하는 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 정렬 재료는 점토를 포함하고, 상기 정렬 가능한 구조들은 작은판들, 탁토이드(tactoid)들, 및 탁토이드들의 응집체들을 포함하고, 상기 나노복합체 열 인터페이스 재료는 고분자 매트릭스 재료를 더 포함하는 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 정렬 재료는 액정 수지를 포함하는 장치.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 열원은 마이크로프로세서 다이를 포함하고 상기 열 수신기는 IHS(integrated heat sink)를 포함하는 열 수신기를 포함하는 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    열 제거기; 및
    상기 IHS에서 상기 열 제거기로 열을 전달하는 제2 나노복합체 열 인터페이스 재료를 포함하고,
    상기 제2 나노복합체 열 인터페이스 재료는
    정렬된 탄소 나노튜브들; 및
    그 구조들이 정렬될 때 상기 탄소 나노튜브들을 정렬하기 위한 정렬 가능한 구조들을 포함하는 정렬 재료를 포함하는 장치.
  23. 제18항에 있어서,
    상기 열원은 IHS를 포함하고 상기 열 수신기는 열 제거기인 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 열 제거기는 방열판, 증기 챔버 또는 열 파이프 중 적어도 하나를 포함하는 장치.
  25. 제18항에 있어서,
    상기 열원은 마이크로프로세서 다이를 포함하고 상기 열 수신기는 열 제거기를 포함하는 장치.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 열 제거기는 방열판, 증기 챔버, 또는 열 파이프 중 적어도 하나를 포함하는 장치.
  27. 제18항에 있어서,
    상기 열원은 집적 회로를 포함하는 장치.
  28. 정렬된 탄소 나노튜브들; 및
    그 구조들이 정렬될 때 상기 탄소 나노튜브들을 정렬하기 위한 정렬 가능한 구조들을 포함하는 정렬 재료
    를 포함하는 열 인터페이스 재료.
  29. 제28항에 있어서,
    나노복합체 열 인터페이스 재료는 5중량%를 초과하는 탄소 나노튜브들을 포함하는 열 인터페이스 재료.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 나노복합체 열 인터페이스 재료는 약 25중량%까지 탄소 나노튜브들을 포함하는 열 인터페이스 재료.
  31. 제28항에 있어서,
    상기 탄소 나노튜브들은 약 10㎚를 초과하는 평균 길이를 갖는 열 인터페이스 재료.
  32. 제28항에 있어서,
    상기 탄소 나노튜브들은 약 100㎚를 초과하는 평균 길이를 갖는 열 인터페이스 재료.
  33. 제28항에 있어서,
    상기 정렬 재료는 정렬 가능한 작은판 구조들을 포함하는 점토 재료를 포함하고, 상기 열 인터페이스 재료는 매트릭스 재료를 더 포함하는 열 인터페이스 재료.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 점토 재료는 상기 열 인터페이스 재료의 25중량% 미만을 구성하는 열 인터페이스 재료.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 점토 재료는 상기 나노복합체 열 인터페이스 재료의 5중량% 미만을 구성하는 열 인터페이스 재료.
  36. 제28항에 있어서,
    상기 정렬 재료는 액정 수지 재료를 포함하는 열 인터페이스 재료.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100844504B1 (ko) * 2007-03-14 2008-07-08 한국표준과학연구원 외부에서 직접적인 마찰력을 가하여 탄소 나노튜브들의방향을 제어하는 방법
KR101042071B1 (ko) * 2006-06-12 2011-06-16 인텔 코오퍼레이션 집적 회로 패키지의 박형 다이 및 박형 열 인터페이스부의 재료를 위한 방법, 장치 및 시스템
WO2019139394A1 (ko) * 2018-01-11 2019-07-18 주식회사 아모센스 전력 반도체 모듈

Families Citing this family (120)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7656027B2 (en) * 2003-01-24 2010-02-02 Nanoconduction, Inc. In-chip structures and methods for removing heat from integrated circuits
US7273095B2 (en) * 2003-03-11 2007-09-25 United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Nanoengineered thermal materials based on carbon nanotube array composites
DE10327530A1 (de) * 2003-06-17 2005-01-20 Electrovac Gesmbh Vorrichtung mit wenigstens einer von einem zu kühlenden Funktionselement gebildeten Wärmequelle, mit wenigstens einer Wärmesenke und mit wenigstens einer Zwischenlage aus einer thermischen leitenden Masse zwischen der Wärmequelle und der Wärmesenke sowie thermische leitende Masse, insbesondere zur Verwendung bei einer solchen Vorrichtung
US20050016714A1 (en) 2003-07-09 2005-01-27 Chung Deborah D.L. Thermal paste for improving thermal contacts
US7538422B2 (en) 2003-08-25 2009-05-26 Nanoconduction Inc. Integrated circuit micro-cooler having multi-layers of tubes of a CNT array
US7109581B2 (en) * 2003-08-25 2006-09-19 Nanoconduction, Inc. System and method using self-assembled nano structures in the design and fabrication of an integrated circuit micro-cooler
US7477527B2 (en) * 2005-03-21 2009-01-13 Nanoconduction, Inc. Apparatus for attaching a cooling structure to an integrated circuit
US8048688B2 (en) * 2006-10-24 2011-11-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for evaluation and improvement of mechanical and thermal properties of CNT/CNF arrays
US7732918B2 (en) * 2003-08-25 2010-06-08 Nanoconduction, Inc. Vapor chamber heat sink having a carbon nanotube fluid interface
TWI253467B (en) * 2003-12-23 2006-04-21 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Thermal interface material and method for making same
JP2007523822A (ja) * 2004-01-15 2007-08-23 ナノコンプ テクノロジーズ インコーポレイテッド 伸長した長さのナノ構造の合成のためのシステム及び方法
US7628041B2 (en) * 2004-02-27 2009-12-08 Alcatel-Lucent Usa Inc. Carbon particle fiber assembly technique
US7399443B2 (en) * 2004-02-27 2008-07-15 Lucent Technologies Inc. Carbon particle fiber assembly technique
CN100383213C (zh) * 2004-04-02 2008-04-23 清华大学 一种热界面材料及其制造方法
CN100345472C (zh) * 2004-04-10 2007-10-24 清华大学 一种热界面材料及其制造方法
US20050255304A1 (en) * 2004-05-14 2005-11-17 Damon Brink Aligned nanostructure thermal interface material
TWI309877B (en) * 2004-08-13 2009-05-11 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Integrated circuit package
US7316789B2 (en) 2004-11-02 2008-01-08 International Business Machines Corporation Conducting liquid crystal polymer nature comprising carbon nanotubes, use thereof and method of fabrication
TW200633171A (en) * 2004-11-04 2006-09-16 Koninkl Philips Electronics Nv Nanotube-based fluid interface material and approach
TWI388042B (zh) * 2004-11-04 2013-03-01 Taiwan Semiconductor Mfg 基於奈米管基板之積體電路
US8062554B2 (en) * 2005-02-04 2011-11-22 Raytheon Company System and methods of dispersion of nanostructures in composite materials
CN1837147B (zh) * 2005-03-24 2010-05-05 清华大学 热界面材料及其制备方法
CN100404242C (zh) * 2005-04-14 2008-07-23 清华大学 热界面材料及其制造方法
EP2570385A3 (en) * 2005-05-03 2013-10-16 Nanocomp Technologies, Inc. Carbon composite materials and methods of manufacturing same
AU2006249601B2 (en) * 2005-05-26 2011-08-11 Nanocomp Technologies, Inc. Systems and methods for thermal management of electronic components
US7886813B2 (en) * 2005-06-29 2011-02-15 Intel Corporation Thermal interface material with carbon nanotubes and particles
WO2008036068A2 (en) 2005-07-28 2008-03-27 Nanocomp Technologies, Inc. Systems and methods for formation and harvesting of nanofibrous materials
CN1927988A (zh) * 2005-09-05 2007-03-14 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 热界面材料及其制备方法
US7843026B2 (en) 2005-11-30 2010-11-30 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Composite material with conductive structures of random size, shape, orientation, or location
US7465605B2 (en) * 2005-12-14 2008-12-16 Intel Corporation In-situ functionalization of carbon nanotubes
US20070145097A1 (en) * 2005-12-20 2007-06-28 Intel Corporation Carbon nanotubes solder composite for high performance interconnect
DE102006001792B8 (de) * 2006-01-12 2013-09-26 Infineon Technologies Ag Halbleitermodul mit Halbleiterchipstapel und Verfahren zur Herstellung desselben
US7465921B1 (en) * 2006-03-02 2008-12-16 Agilent Technologies, Inc. Structured carbon nanotube tray for MALDI plates
US7494910B2 (en) * 2006-03-06 2009-02-24 Micron Technology, Inc. Methods of forming semiconductor package
EP2007830A1 (en) * 2006-04-19 2008-12-31 The Provost, Fellows And Scholars Of The College Of The Holy And Undivided Trinity Of Queen Elizabeth Near Dublin Modified organoclays
US8890312B2 (en) * 2006-05-26 2014-11-18 The Hong Kong University Of Science And Technology Heat dissipation structure with aligned carbon nanotube arrays and methods for manufacturing and use
JP4868547B2 (ja) * 2006-06-08 2012-02-01 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 熱伝導モジュールとその製造方法、並びに、高熱伝導で柔軟なシートの製造方法
JP4897360B2 (ja) * 2006-06-08 2012-03-14 ポリマテック株式会社 熱伝導性成形体及びその製造方法
GB0617460D0 (en) * 2006-09-05 2006-10-18 Airbus Uk Ltd Method of manufacturing composite material
WO2008029178A1 (en) * 2006-09-05 2008-03-13 Airbus Uk Limited Method of manufacturing composite material by growing of layers of reinforcement and related apparatus
CN101140915B (zh) * 2006-09-08 2011-03-23 聚鼎科技股份有限公司 散热衬底
US8617650B2 (en) * 2006-09-28 2013-12-31 The Hong Kong University Of Science And Technology Synthesis of aligned carbon nanotubes on double-sided metallic substrate by chemical vapor depositon
WO2008049015A2 (en) * 2006-10-17 2008-04-24 Purdue Research Foundation Electrothermal interface material enhancer
US20080142954A1 (en) * 2006-12-19 2008-06-19 Chuan Hu Multi-chip package having two or more heat spreaders
US7759790B2 (en) * 2007-02-16 2010-07-20 Oracle America, Inc. Lidless semiconductor cooling
ATE474876T1 (de) * 2007-02-22 2010-08-15 Dow Corning Verfahren zur herstellung leitfähiger folien sowie in diesem verfahren hergestellte artikel
US20090047513A1 (en) * 2007-02-27 2009-02-19 Nanocomp Technologies, Inc. Materials for Thermal Protection and Methods of Manufacturing Same
US8950468B2 (en) * 2007-05-11 2015-02-10 The Boeing Company Cooling system for aerospace vehicle components
US8813352B2 (en) * 2007-05-17 2014-08-26 The Boeing Company Methods for fabricating a conductor
US9061913B2 (en) 2007-06-15 2015-06-23 Nanocomp Technologies, Inc. Injector apparatus and methods for production of nanostructures
CA2693403A1 (en) 2007-07-09 2009-03-05 Nanocomp Technologies, Inc. Chemically-assisted alignment of nanotubes within extensible structures
WO2009048672A2 (en) 2007-07-25 2009-04-16 Nanocomp Technologies, Inc. Systems and methods for controlling chirality of nanotubes
US8636972B1 (en) 2007-07-31 2014-01-28 Raytheon Company Making a nanomaterial composite
EP2176927A4 (en) 2007-08-07 2011-05-04 Nanocomp Technologies Inc ELECTRIC AND THERMALLY CONDUCTIVE NON-METAL ADAPTERS ON NANOSTRUCTURE BASE
GB0715990D0 (en) * 2007-08-16 2007-09-26 Airbus Uk Ltd Method and apparatus for manufacturing a component from a composite material
DE102007039904A1 (de) * 2007-08-23 2008-08-28 Siemens Ag Verfahren zur Herstellung einer wärmeleitfähigen Materialschicht
DE102007039905A1 (de) * 2007-08-23 2008-08-28 Siemens Ag Verfahren zur Herstellung einer wärmeleitfähigen Materialschicht
US8585885B2 (en) 2007-08-28 2013-11-19 Rohm And Haas Electronic Materials Llc Electrochemically deposited indium composites
US8334592B2 (en) * 2007-09-11 2012-12-18 Dow Corning Corporation Thermal interface material, electronic device containing the thermal interface material, and methods for their preparation and use
US8919428B2 (en) * 2007-10-17 2014-12-30 Purdue Research Foundation Methods for attaching carbon nanotubes to a carbon substrate
CN101423751B (zh) * 2007-11-02 2011-06-08 清华大学 热界面材料及其制备方法
US20090173334A1 (en) * 2007-11-08 2009-07-09 Sunrgi Composite material compositions, arrangements and methods having enhanced thermal conductivity behavior
US7900690B2 (en) * 2008-01-07 2011-03-08 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Moving carbon nanotube heat sink
WO2009091882A2 (en) * 2008-01-15 2009-07-23 Georgia Tech Research Corporation Systems and methods for fabrication & transfer of carbon nanotubes
JP5243975B2 (ja) * 2008-02-04 2013-07-24 新光電気工業株式会社 熱伝導部材を有する半導体パッケージ放熱用部品及びその製造方法
US8847074B2 (en) 2008-05-07 2014-09-30 Nanocomp Technologies Carbon nanotube-based coaxial electrical cables and wiring harness
WO2009137725A1 (en) 2008-05-07 2009-11-12 Nanocomp Technologies, Inc. Nanostructure-based heating devices and method of use
CN101587839B (zh) * 2008-05-23 2011-12-21 清华大学 薄膜晶体管的制备方法
CN101593699B (zh) * 2008-05-30 2010-11-10 清华大学 薄膜晶体管的制备方法
CN101582446B (zh) * 2008-05-14 2011-02-02 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 薄膜晶体管
CN101599495B (zh) * 2008-06-04 2013-01-09 清华大学 薄膜晶体管面板
CN101582449B (zh) * 2008-05-14 2011-12-14 清华大学 薄膜晶体管
CN101582448B (zh) * 2008-05-14 2012-09-19 清华大学 薄膜晶体管
CN101582451A (zh) * 2008-05-16 2009-11-18 清华大学 薄膜晶体管
CN101582450B (zh) * 2008-05-16 2012-03-28 清华大学 薄膜晶体管
CN101582382B (zh) * 2008-05-14 2011-03-23 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 薄膜晶体管的制备方法
CN101582445B (zh) * 2008-05-14 2012-05-16 清华大学 薄膜晶体管
CN101582447B (zh) * 2008-05-14 2010-09-29 清华大学 薄膜晶体管
CN101582444A (zh) * 2008-05-14 2009-11-18 清华大学 薄膜晶体管
KR100998356B1 (ko) * 2008-06-04 2010-12-03 주식회사 아이에스시테크놀러지 열전달시트 및 그 열전달시트의 제조방법
US20100175392A1 (en) * 2009-01-15 2010-07-15 Malloy Kevin J Electrocaloric refrigerator and multilayer pyroelectric energy generator
US8541058B2 (en) * 2009-03-06 2013-09-24 Timothy S. Fisher Palladium thiolate bonding of carbon nanotubes
CN101609802B (zh) * 2009-06-23 2011-09-14 华中科技大学 一种低热阻热界面制备方法
US8354593B2 (en) 2009-07-10 2013-01-15 Nanocomp Technologies, Inc. Hybrid conductors and method of making same
CA2786793A1 (en) * 2010-01-14 2011-07-21 Saab Ab A wind turbine blade having an outer surface with improved properties
WO2011111112A1 (ja) * 2010-03-12 2011-09-15 富士通株式会社 放熱構造体およびその製造方法
US8640455B2 (en) * 2010-06-02 2014-02-04 GM Global Technology Operations LLC Controlling heat in a system using smart materials
US8431048B2 (en) * 2010-07-23 2013-04-30 International Business Machines Corporation Method and system for alignment of graphite nanofibers for enhanced thermal interface material performance
US9096784B2 (en) 2010-07-23 2015-08-04 International Business Machines Corporation Method and system for allignment of graphite nanofibers for enhanced thermal interface material performance
WO2012140927A1 (ja) * 2011-04-12 2012-10-18 日本碍子株式会社 ヒートフロースイッチ
WO2012142423A2 (en) * 2011-04-15 2012-10-18 Indiana University of Pennsylvania Thermally activated magnetic and resistive aging
US9257359B2 (en) 2011-07-22 2016-02-09 International Business Machines Corporation System and method to process horizontally aligned graphite nanofibers in a thermal interface material used in 3D chip stacks
EP2739929A4 (en) * 2011-08-03 2015-09-02 Anchor Science Llc DYNAMIC THERMAL INTERFACE MATERIAL
US20130127069A1 (en) * 2011-11-17 2013-05-23 International Business Machines Corporation Matrices for rapid alignment of graphitic structures for stacked chip cooling applications
GB201210850D0 (en) 2012-06-19 2012-08-01 Eads Uk Ltd Thermoplastic polymer powder
US9111899B2 (en) * 2012-09-13 2015-08-18 Lenovo Horizontally and vertically aligned graphite nanofibers thermal interface material for use in chip stacks
DE102012018513A1 (de) 2012-09-18 2014-03-20 Daimler Ag Brennstoffzellensystem
US8920919B2 (en) 2012-09-24 2014-12-30 Intel Corporation Thermal interface material composition including polymeric matrix and carbon filler
WO2014105227A1 (en) * 2012-12-27 2014-07-03 Laird Technologies, Inc. Polymer matrices functionalized with liquid crystals for enhanced thermal conductivity
US9376606B2 (en) 2012-12-27 2016-06-28 Laird Technologies, Inc. Polymer matrices functionalized with liquid crystals for enhanced thermal conductivity
US9245813B2 (en) * 2013-01-30 2016-01-26 International Business Machines Corporation Horizontally aligned graphite nanofibers in etched silicon wafer troughs for enhanced thermal performance
US9090004B2 (en) 2013-02-06 2015-07-28 International Business Machines Corporation Composites comprised of aligned carbon fibers in chain-aligned polymer binder
ITVI20130077A1 (it) * 2013-03-20 2014-09-21 St Microelectronics Srl Un materiale riempitivo a base di grafene con una elevata conducibilita' termica per il collegamento di chips in dispositivi a microstruttura
WO2014204561A1 (en) 2013-06-17 2014-12-24 Nanocomp Technologies, Inc. Exfoliating-dispersing agents for nanotubes, bundles and fibers
US9082744B2 (en) 2013-07-08 2015-07-14 International Business Machines Corporation Method for aligning carbon nanotubes containing magnetic nanoparticles in a thermosetting polymer using a magnetic field
CN103740110A (zh) * 2013-12-23 2014-04-23 华为技术有限公司 一种定向柔性导热材料及其成型工艺和应用
DE102014005127A1 (de) 2014-04-08 2015-10-08 Daimler Ag Brennstoffzellensystem
US11434581B2 (en) 2015-02-03 2022-09-06 Nanocomp Technologies, Inc. Carbon nanotube structures and methods for production thereof
TWI588251B (zh) 2015-12-08 2017-06-21 財團法人工業技術研究院 磁性導熱材料與導熱介電層
US20170198551A1 (en) * 2016-01-12 2017-07-13 Baker Hughes Incorporated Composites containing aligned carbon nanotubes, methods of manufacture and applications thereof
US9835239B2 (en) * 2016-01-21 2017-12-05 General Electric Company Composite gearbox housing
US10581082B2 (en) 2016-11-15 2020-03-03 Nanocomp Technologies, Inc. Systems and methods for making structures defined by CNT pulp networks
IT201700000485A1 (it) 2017-01-03 2018-07-03 St Microelectronics Srl Dispositivo a semiconduttore, apparecchiatura e procedimento corrispondenti
US11279836B2 (en) 2017-01-09 2022-03-22 Nanocomp Technologies, Inc. Intumescent nanostructured materials and methods of manufacturing same
US11430711B2 (en) 2019-11-26 2022-08-30 Aegis Technology Inc. Carbon nanotube enhanced silver paste thermal interface material
US11201104B2 (en) 2019-12-30 2021-12-14 Advanced Micro Devices, Inc. Thermal management using variation of thermal resistance of thermal interface
CN214176013U (zh) 2020-12-23 2021-09-10 迪科特测试科技(苏州)有限公司 半导体结构
US11553624B1 (en) * 2021-06-23 2023-01-10 Lenovo (United States) Inc. Integrated thermal interface detachment mechanism for inaccessible interfaces
WO2023114082A1 (en) * 2021-12-15 2023-06-22 Lam Research Corporation Improved thermal and electrical interface between parts in an etch chamber
US20240052558A1 (en) * 2022-08-15 2024-02-15 Boston Materials, Inc. Thermal interface materials comprising aligned fibers and materials such as solder, alloys, and/or other metals

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5572070A (en) * 1995-02-06 1996-11-05 Rjr Polymers, Inc. Integrated circuit packages with heat dissipation for high current load
WO2000034380A1 (en) * 1998-12-07 2000-06-15 Eastman Chemical Company A polymer/clay nanocomposite having improved gas barrier comprising a clay material with a mixture of two or more organic cations and a process for preparing same
US6265466B1 (en) * 1999-02-12 2001-07-24 Eikos, Inc. Electromagnetic shielding composite comprising nanotubes
US6312303B1 (en) * 1999-07-19 2001-11-06 Si Diamond Technology, Inc. Alignment of carbon nanotubes
US6423768B1 (en) * 1999-09-07 2002-07-23 General Electric Company Polymer-organoclay composite compositions, method for making and articles therefrom
WO2001030694A1 (en) * 1999-10-27 2001-05-03 William Marsh Rice University Macroscopic ordered assembly of carbon nanotubes
US6486253B1 (en) * 1999-12-01 2002-11-26 University Of South Carolina Research Foundation Polymer/clay nanocomposite having improved gas barrier comprising a clay material with a mixture of two or more organic cations and a process for preparing same
US6451422B1 (en) * 1999-12-01 2002-09-17 Johnson Matthey, Inc. Thermal interface materials
US6365973B1 (en) * 1999-12-07 2002-04-02 Intel Corporation Filled solder
US20020123285A1 (en) * 2000-02-22 2002-09-05 Dana David E. Electronic supports and methods and apparatus for forming apertures in electronic supports
FR2805179B1 (fr) * 2000-02-23 2002-09-27 Centre Nat Rech Scient Procede d'obtention de fibres et de rubans macroscopiques a partir de particules colloidales, et notamment de nanotubes de carbone
US6596139B2 (en) * 2000-05-31 2003-07-22 Honeywell International Inc. Discontinuous high-modulus fiber metal matrix composite for physical vapor deposition target backing plates and other thermal management applications
EP1313900A4 (en) * 2000-08-24 2011-12-07 Univ Rice William M UNIQUE CARBON NANOTUBES WRAPPED WITH POLYMERS
US6407922B1 (en) * 2000-09-29 2002-06-18 Intel Corporation Heat spreader, electronic package including the heat spreader, and methods of manufacturing the heat spreader
JP2002121404A (ja) * 2000-10-19 2002-04-23 Polymatech Co Ltd 熱伝導性高分子シート
US20030151030A1 (en) * 2000-11-22 2003-08-14 Gurin Michael H. Enhanced conductivity nanocomposites and method of use thereof
JP4697829B2 (ja) * 2001-03-15 2011-06-08 ポリマテック株式会社 カーボンナノチューブ複合成形体及びその製造方法
JP2002294239A (ja) * 2001-03-30 2002-10-09 Fuji Photo Film Co Ltd リオトロピック液晶組成物および光学異方性薄膜
JP2002365427A (ja) * 2001-06-04 2002-12-18 Toray Ind Inc 偏光子およびその製造方法
US20020185770A1 (en) * 2001-06-06 2002-12-12 Mckague Elbert Lee Method for aligning carbon nanotubes for composites
FR2828500B1 (fr) * 2001-08-08 2004-08-27 Centre Nat Rech Scient Procede de reformage de fibres composites et applications
US6821625B2 (en) * 2001-09-27 2004-11-23 International Business Machines Corporation Thermal spreader using thermal conduits
US6921462B2 (en) * 2001-12-17 2005-07-26 Intel Corporation Method and apparatus for producing aligned carbon nanotube thermal interface structure
US7036573B2 (en) * 2002-02-08 2006-05-02 Intel Corporation Polymer with solder pre-coated fillers for thermal interface materials
US6764628B2 (en) * 2002-03-04 2004-07-20 Honeywell International Inc. Composite material comprising oriented carbon nanotubes in a carbon matrix and process for preparing same
US8999200B2 (en) * 2002-07-23 2015-04-07 Sabic Global Technologies B.V. Conductive thermoplastic composites and methods of making
CN1296994C (zh) * 2002-11-14 2007-01-24 清华大学 一种热界面材料及其制造方法
US20040094750A1 (en) * 2002-11-19 2004-05-20 Soemantri Widagdo Highly filled composite containing resin and filler

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101042071B1 (ko) * 2006-06-12 2011-06-16 인텔 코오퍼레이션 집적 회로 패키지의 박형 다이 및 박형 열 인터페이스부의 재료를 위한 방법, 장치 및 시스템
KR100844504B1 (ko) * 2007-03-14 2008-07-08 한국표준과학연구원 외부에서 직접적인 마찰력을 가하여 탄소 나노튜브들의방향을 제어하는 방법
WO2019139394A1 (ko) * 2018-01-11 2019-07-18 주식회사 아모센스 전력 반도체 모듈
CN111602239A (zh) * 2018-01-11 2020-08-28 阿莫善斯有限公司 功率半导体模块
US11355419B2 (en) 2018-01-11 2022-06-07 Amosense Co., Ltd. Power semiconductor module
CN111602239B (zh) * 2018-01-11 2023-10-24 阿莫善斯有限公司 功率半导体模块

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