KR20240088576A - 다상 열계면 부재, 이를 형성하는 방법 및 이를 포함하는 전자 소자 테스트 장치 - Google Patents
다상 열계면 부재, 이를 형성하는 방법 및 이를 포함하는 전자 소자 테스트 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 다상 열계면 부재, 이를 형성하는 방법 및 이를 포함하는 전자 소자 테스트 장치에 관한 것으로서, 상기 다상 열계면 부재는 주로 열계면 고체 소자 및 열계면 유체 재료를 포함하며; 열계면 고체 소자의 열전도 표면에는 수용 공간을 구비하고, 열계면 유체 재료가 상기 수용 공간에 채워진다. 따라서, 본 발명의 열계면 재료는 고체상 상태와 유체상 상태를 결합하였으며, 유체가 임의의 형상 변화, 임의의 유동 및 임의의 분할 등 특성을 갖기 때문에, 열계면 유체 재료는 열계면 고체 소자와 온도 제어 부재 또는 온도 제어 대상 부재 사이의 접촉 계면의 에어 갭을 완전히 채울 수 있어, 열전도 계면의 전체 표면 열전도을 구현하고 열전도 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 다상 열계면 부재, 이를 형성하는 방법 및 이를 포함하는 전자 소자 테스트 장치에 관한 것으로서, 특히 전자 소자의 방열 분야 또는 기타 온도 제어 분야에서 사용될 수 있는 적어도 2상 열계면 재료를 결합한 열전도 부재에 관한 것이다.
열계면 재료(Thermal Interface Material, TIM)는 온도 제어 부재와 온도 제어 대상 부재 사이에 구성되어 둘 사이의 접촉 열 저항을 낮춘다. 열계면 재료를 구성하는 주된 이유는 모든 고체 표면에는 거칠기가 존재하고, 칩과 같은 얇은 객체의 경우 뒤틀림이 발생할 수 있으므로, 온도 제어 부재와 온도 제어 대상 부재가 면접촉 할 때 완전히 밀착될 수 없고 불가피하게 일부 에어 갭이 존재하며, 공기의 열전도율이 단지 0.026W/(m·K)로 매우 작기 때문에 상기 에어 갭 위치에 상당한 접촉 열 저항이 발생하기 때문이다.
그러나 칩 테스트 분야에서 칩과 온도 제어 부재 사이에 에어 갭이 존재하면, 칩의 상응한 위치에는 고온이 형성되어 테스트 결과에 영향을 미칠 수 있고, 심각한 경우 칩 소손으로 이어질 수도 있다. 따라서 업계에서는 온도 제어 부재와 온도 제어 대상 부재 사이에 열계면 재료를 끼워 에어 갭을 채우는 것이 일반적이며, 이는 접촉 열 저항을 줄이고 온도 제어 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 현재 업계에서 일반적으로 사용되는 열계면 재료는 예를 들면 열전도율과 연성이 우수한 인듐(Indium) 합금 시트와 같은 고체 형태이고, 표면에 엠보스나 다이아몬드 패턴과 같은 특정 패턴이 있으며; 인듐 합금 시트가 힘을 받아 압착되면 탄성 변형되어 온도 제어 부재와 온도 제어 대상 부재 사이의 에어 갭을 채울 수 있다. 한편, 다양한 표면 거칠기 또는 소자 뒤틀림으로 인한 비교적 큰 에어 갭을 보다 효과적으로 흡수하기 위해, 인듐 합금 시트 표면의 특정 패턴 높이의 차이를 비교적 크게 설계하여, 인듐 합금 시트가 온도 제어 부재 또는 온도 제어 대상 부재의 표면과 더 충분하게 접촉하도록 압축성을 높이이며; 하지만 특정 패턴의 높이 차이가 클 수록 더 많은 또는 더 큰 에어 갭이 형성될 가능성이 높다.
또한, 액체 열계면 재료는 종래 기술에서도 사용되는데, 예를 들어 미국 특허 공개 번호 US 2017027084 A1호의 "연속 액체 열계면 재료 디스펜싱(CONTINUOUS FLUIDIC THERMAL INTERFACE MATERIAL DISPENSING)"에서는 디스펜서(dispenser)를 사용하여 열 헤드(thermal head)와 전자 소자 사이의 접촉면에 유체 열계면 재료를 적용하는 것을 공개하였다. 그러나 이러한 방식은 온도 제어 부재와 온도 제어 대상 부재의 모든 에어 갭을 액체 열계면 재료로 채우는 것을 확보하기 어려우며; 특히 온도 제어 대상 부재가 변형되어 국부적 영역이 돌출된 뒤틀림 상태일 때, 액체 열계면 재료가 온도 제어 부재와 온도 제어 대상 부재 사이에 남아있기 어렵다. 또한, 어떤 배합의 액체 열계면 재료를 사용하든지 그 열전도율은 인듐 합금 시트와 같은 고체 열계면 재료와 비교할 수 없으며, 액체 열계면 재료는 또한 전자 장치의 오염 또는 단락을 유발하기 쉽다.
본 발명은 온도 제어 부재와 온도 제어 대상 부재 사이의 접촉면이 완벽하게 열전도를 수행하게 확보하고, 열전도 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있는 다상 열계면 부재, 이를 형성하는 방법 및 이를 포함하는 전자 소자 테스트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 이루기 위하여, 본 발명의 다상 열계면 부재를 형성하는 방법에 있어서, 제1 열전도 표면 및 제2 열전도 표면을 포함하고, 제1 열전도 표면 및 제2 열전도 표면 중 적어도 하나는 적어도 하나의 수용 공간을 구비하며; 제1 열전도 표면은 온도 제어 부재와 접촉하기 위한 것이고, 제2 열전도 표면은 온도 제어 대상 부재와 접촉하기 위한 것인 열계면 고체 소자를 제공하는 단계; 및 열계면 고체 소자, 온도 제어 부재와 제1 열전도 표면 사이 및 제2 열전도 표면과 온도 제어 부재 사이 중 적어도 하나에 열계면 유체 재료가 적용되고, 적어도 하나의 수용 공간에 채워지며; 열계면 유체 재료는 상온 환경에서 액체, 기체, 콜로이드 또는 이들의 둘 또는 셋의 혼합물 상태인 단계를 포함한다.
따라서, 본 발명이 제공하는 다상 열계면 부재를 형성하는 방법에서, 주로 열계면 유체 재료가 열계면 고체 소자 위, 열계면 고체 소자와 온도 제어 부재 사이 및 열계면 고체 소자와 온도 제어 대상 부재 사이 중 적어도 하나에 적용되며, 유체의 임의로 형상 변화 및 흐름이 가능한 특성을 이용하여, 열계면 고체 소자와 온도 조절기 또는 대상 온도 조절기 사이의 접촉 계면의 에어 갭을 채울 수 있고, 에어 갭으로 인한 열전도가 불균일한 영향을 제거하고 접촉 열 저항을 크게 감소시킬 수 있다.
상기 목적을 이루기 위하여, 본 발명의 다상 열계면 부재는 주로 열계면 고체 소자 및 열계면 유체 재료를 포함하며; 열계면 고제 소자는 제1 열전도 표면 및 제2 열전도 표면을 포함하고, 제1 열전도 표면 및 제2 열전도 표면 중 적어도 하나는 적어도 하나의 수용 공간을 구비하며; 열계면 유체 재료는 제1 열전도 표면과 제2 열전도 표면 중 적어도 하나의 수용 공간에 채워진다. 여기서, 열계면 고체 소자는 상온 환경이고 외부 힘의 영향을 받지 않을 때 고체 상태이며; 열계면 유체 재료는 상온 환경에서 액체, 기체, 콜로이드 또는 이들의 둘 또는 셋의 혼합물 상태이다.
그리고 본 발명은 다상(multiphase) 열계면 부재를 제공하는바, 이는 고체상 상태 및 유체상 상태의 열계면 재료(thermal interface material, TIM)를 결합하고, 유체상 상태의 열계면 재료는 액체, 기체, 콜로이드 또는 이들의 셋 중의 임의의 둘의 혼합물 또는 셋의 혼합물 상태일 수 있다. 유체가 임의의 형상 변화, 임의의 유동 및 임의의 분할 등 특성을 갖기 때문에, 열계면 유체 재료는 열계면 고체 소자와 온도 제어 부재 또는 온도 제어 대상 부재 사이의 접촉 계면의 에어 갭을 완전히 채울 수 있어, 접촉 계면의 전체 표면 온도 제어를 구현하고 열전도 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
상기 목적을 이루기 위하여, 본 발명의 다상 열계면 부재를 포함하는 전자 소자 테스트 장치에 있어서, 이는 주로 온도 제어 부재, 다상 열계면 부재 및 테스트 소켓을 포함하며; 다상 열계면 부재는 열계면 고체 소자 및 열계면 유체 재료를 포함하며; 열계면 고제 소자는 제1 열전도 표면 및 제2 열전도 표면을 포함하고, 제1 열전도 표면 및 제2 열전도 표면 중 적어도 하나는 적어도 하나의 수용 공간을 구비하며; 열계면 유체 재료는 제1 열전도 표면과 제2 열전도 표면 중 적어도 하나의 수용 공간에 채워지며; 테스트 소켓은 테스트 대상 소자를 수용하기 위한 것이다. 여기서, 열계면 고체 소자의 제1 열전도 표면은 온도 제어 부재와 접촉하기 위한 것이고, 열계면 고체 소자의 제2 열전도 표면은 테스트 소켓의 테스트 대상 전자 소자와 접촉하기 위한 것이다.
다시 말하면, 본 발명이 제공하는 다상 열계면 부재를 포함하는 전자 소자 테스트 장치에서, 이는 다상 열계면 부재를 온도 제어 부재와 테스트 대상 전자 소자(온도 제어 대상 부재) 사이의 열전도 부재로 사용하고, 다상 열계면 부재 중의 열계면 유체 재료는 열계면 고체 소자 자체의 에어 갭, 열계면 고체 소자와 온도 제어 부재 사이의 에어 갭 및/또는 열계면 고체 소자와 테스트 대상 전자 소자 표면 사이의 에어 갭을 채울 수 있어, 에어 갭으로 인한 로컬 영역에서의 온도 제어 효과가 좋지 않은 문제를 완전히 제거함으로써 모든 열접촉 표면의 전체 표면 온도 제어를 구현하고 온도 제어 효과와 효율을 크게 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따라 상기 언급된 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있는 다상 열계면 부재, 이를 형성하는 방법 및 이를 포함하는 전자 소자 테스트 장치가 제공된다.
도 1a는 본 발명의 다상 열계면 부재의 일 바람직한 실시예의 열계면 고체 소자의 입체도이다.
도 1b는 본 발명의 다상 열계면 부재의 일 바람직한 실시예의 단면도이다.
도 1c는 본 발명의 다상 열계면 부재의 다른 일 바람직한 실시예의 열계면 고체 소자의 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 다상 열계면 부재를 포함하는 전자 소자 테스트 장치의 제1 실시예에서 열계면 유체 재료를 적용할 때의 단면도이다.
도 2b는 본 발명의 다상 열계면 부재를 포함하는 전자 소자 테스트 장치의 제1 실시예에서 다상 열계면 부재가 테스트 대상 전자 소자와 접촉할 때의 단면도이다.
도 2c는 본 발명의 다상 열계면 부재를 포함하는 전자 소자 테스트 장치의 제1 실시예에서 테스트 대상 전자 소자를 테스트할 때의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다상 열계면 부재를 포함하는 전자 소자 테스트 장치의 제2 실시예의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다상 열계면 부재를 포함하는 전자 소자 테스트 장치의 제3 실시예의 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 다상 열계면 부재를 포함하는 전자 소자 테스트 장치의 제4 실시예의 입체도이다.
도 5b는 본 발명의 다상 열계면 부재를 포함하는 전자 소자 테스트 장치의 제4 실시예에서 다상 열계면 부재의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다상 열계면 부재를 포함하는 전자 소자 테스트 장치의 제5 실시예의 단면도이다.
도 1b는 본 발명의 다상 열계면 부재의 일 바람직한 실시예의 단면도이다.
도 1c는 본 발명의 다상 열계면 부재의 다른 일 바람직한 실시예의 열계면 고체 소자의 단면도이다.
도 2a는 본 발명의 다상 열계면 부재를 포함하는 전자 소자 테스트 장치의 제1 실시예에서 열계면 유체 재료를 적용할 때의 단면도이다.
도 2b는 본 발명의 다상 열계면 부재를 포함하는 전자 소자 테스트 장치의 제1 실시예에서 다상 열계면 부재가 테스트 대상 전자 소자와 접촉할 때의 단면도이다.
도 2c는 본 발명의 다상 열계면 부재를 포함하는 전자 소자 테스트 장치의 제1 실시예에서 테스트 대상 전자 소자를 테스트할 때의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다상 열계면 부재를 포함하는 전자 소자 테스트 장치의 제2 실시예의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다상 열계면 부재를 포함하는 전자 소자 테스트 장치의 제3 실시예의 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 다상 열계면 부재를 포함하는 전자 소자 테스트 장치의 제4 실시예의 입체도이다.
도 5b는 본 발명의 다상 열계면 부재를 포함하는 전자 소자 테스트 장치의 제4 실시예에서 다상 열계면 부재의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다상 열계면 부재를 포함하는 전자 소자 테스트 장치의 제5 실시예의 단면도이다.
본 실시예에서 본 발명의 다상 열계면 부재, 이를 형성하는 방법 및 이를 포함하는 전자 소자 테스트 장치를 상세히 설명하기에 앞서, 이하에서는 유사한 소자는 동일한 소자 부호로 표시한 것임에 특히 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 도면은 예시적인 목적일 뿐, 이는 비례에 따라 도시되지 않을 수 있으며, 모든 세부 사항이 도면에 완전히 표시되지 않을 수도 있다.
동시에 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 도 1a는 본 발명의 다상 열계면 부재의 일 바람직한 실시예의 열계면 고체 소자의 입체도이고, 도 1b는 본 발명의 다상 열계면 부재의 일 바람직한 실시예의 단면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 다상 열계면 부재(T)는 주로 열계면 고체 소자(2) 및 열계면 유체 재료(3)를 포함하며; 열계면 고체 소자(2)은 제1 열전도 표면(21) 및 제2 열전도 표면(22)을 포함하며; 제1 열전도 표면(21)은 방열기, 냉각기 또는 히터와 같은 온도 제어 부재(Mt)와 접촉하기 위한 것이며; 제2 열전도 표면(22)은 중앙 처리 장치(CPU) 또는 그래픽 처리 장치(GPU)와 같은 온도 제어 대상 부재(Oc)와 접촉하기 위한 것이다.
본 실시예의 열계면 고체 소자(2)는 열전도성 및 연성이 아주 우수하고 열전도율이 50 내지 80W/m.K인 상변화 금속 시트인 인듐기 합금 시트를 사용하고, 열계면 고체 소자(2)는 상온 환경이고 외부 힘의 영향을 받지 않을 때 고체 상태이다. 또한, 열계면 고체 소자(2)의 제1 열전도 표면(21) 및 제2 열전도 표면(22)에는 모두 엠보스(25)가 구비되며, 이는 열계면 고체 소자(2)의 압축성을 증가시켜 열계면 고체 소자(2)가 온도 제어 부재(Mt) 또는 온도 제어 대상 부재(Oc)의 표면과 더 충분하게 접촉하게 한다. 한편, 제1 열전도 표면(21) 및 제2 열전도 표면(22)의 복수의 엠보스(25)는 동시에 상기 표면들에서 수용 공간(S)을 형성하고, 열계면 유체 재료(3)는 상기 수용 공간(S)에 수용된다.
또한, 열계면 유체 재료(3)는 상온 환경에서 액체, 기체, 콜로이드 또는 이들의 둘 또는 셋의 혼합물 상태이고, 유동성을 갖고 임의로 변형될 수 있으므로, 임의의 형상의 수용 공간(S) 내에 채워질 수 있다. 액체 열계면 유체 재료(3)는 물, 글리콜 용액, 탈이온수, 전자 냉각액(3M™ Fluorinert™) 또는 나노 유체 등일 수 있으며; 여기서, 나노 유체는 나노 입자와 베이스 유체 두 가지 성분으로 구성될 수 있으며, 나노 입자는 금속, 금속 산화물, 탄화물, 탄소 나노 튜브, 그래핀일 수 있고, 여기서 나노 금속 입자는 마그네슘이 바람직하며; 베이스 유체는 물, 글리콜 또는 오일이고, 여기서 오일은 합성 열전도 오일(Therminol™)인 것이 바람직하다. 또한, 기체 열계면 유체 재료(3)는 헬륨, 수소, 네온, 공기보다 열전도율이 우수한 기타 가스 또는 액체 열계면 유체 재료(3)에서 증발된 가스일 수 있으며; 콜로이드 열계면 유체 재료(3)는 일반적인 열전도 접착제 또는 열전도 페이스트일 수 있다.
또한, 본 실시예에서, 열계면 고체 소자(2)은 제1 열전도 표면(21) 및 제2 열전도 표면(22) 모두에 열계면 유체 재료(3)가 구비되며; 하지만, 다른 실시예에서, 열계면 유체 재료(3)는 제1 열전도 표면(21) 또는 제2 열전도 표면(22)에만 구비될 수 있다. 또는, 열계면 고체 소자(2) 자체가 나노 카본 튜브 시트 또는 흑연 시트와 같은 다공성 재질일 수 있고, 열계면 유체 재료(3)는 열계면 고체 소자(2)의 모든 에어 캡을 완전히 채울 수 있다.
도 1c를 참조하면, 이는 본 발명의 다상 열계면 부재의 다른 일 바람직한 실시예의 열계면 고체 소자의 단면도이며; 본 실시예의 열계면 고체 소자(2)에는 제1 열전도 표면(21) 및 제2 열전도 표면(22)을 관통하는 복수의 관통홀(24)이 구비된다. 따라서, 열계면 고체 소자(2)의 일측에 열계면 유체 재료(3)가 적용될 수 있고, 열계면 유체 재료(3)가 관통홀(24)을 이용하여 제1 열전도 표면(21) 및 제2 열전도 표면(22)에서 유통되어, 제1 열전도 표면(21) 및 제2 열전도 표면(22)의 수용 공간(S)이 모두 열계면 유체 재료(3)로 채워질 수 있으므로, 열계면 고체 소자(2)의 모든 접촉면에 에어 캡이 없도록 하는 목적을 구현할 수 있다.
동시에 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 도 2a는 본 발명의 다상 열계면 부재를 포함하는 전자 소자 테스트 장치의 제1 실시예에서 열계면 유체 재료를 적용할 때의 단면도이고, 도 2b는 본 발명의 다상 열계면 부재를 포함하는 전자 소자 테스트 장치의 제1 실시예에서 다상 열계면 부재가 테스트 대상 전자 소자와 접촉할 때의 단면도이다. 본 실시예가 제공하는 전자 소자 테스트 장치는 주로 온도 제어 부재(Mt), 다상 열계면 부재(T), 테스트 소켓(Sc) 및 유체 적용 장치(4)를 포함한다. 온도 제어 부재(Mt)는 히터, 냉각기 또는 방열기가 구비되는 일반적인 압력 측정 헤드일 수 있고, 다상 열계면 부재(T)는 앞에서 설명한 실시형태일 수 있으며, 제1 열전도 표면(21)이 온도 제어 부재(Mt)의 하부 표면에 연결되며; 테스트 소켓(Sc)는 테스트 대상 전자 소자(C)(온도 제어 대상 부재(Oc))를 수용하기 위한 것이다.
또한, 본 실시예의 유체 적용 장치(4)는 스프레이 코팅 장치이며; 테스트 전에 테스트 대상 전자 소자(C)가 테스트 소켓(Sc)에 배치되면, 유체 적용 장치(4)가 테스트 대상 전자 소자(C) 위로 이동하여 열계면 유체 재료(3)를 적용하기 시작하며; 특정량이 적용되면, 유체 적용 장치(4)가 테스트 대상 전자 소자(C) 위로부터 이동 제거된다. 이어, 온도 제어 부재(Mt)가 아래로 이동하여 다상 열계면 부재(T)의 제2 열전도 표면(22)이 테스트 소켓(Sc) 상의 테스트 대상 전자 소자(C)와 접촉되도록 하고, 열계면 유체 재료(3)가 도 2b에 도시된 바와 같이 제2 열전도 표면(22)의 수용 공간(S)에 채워진다.
도 2c를 함께 참조하면, 이는 본 발명의 다상 열계면 부재를 포함하는 전자 소자 테스트 장치의 제1 실시예에서 테스트 대상 전자 소자를 테스트할 때의 단면도이며; 도면에 도시된 바와 같이, 온도 제어 부재(Mt), 다상 열계면 부재(T) 및 테스트 대상 전자 소자(C) 사이가 서로 완전히 밀착되도록 하기 위해, 온도 제어 부재(Mt)가 다상 열계면 부재(T) 및 테스트 대상 전자 소자(C)에 하향 압력을 가하며; 이때 다상 열계면 부재(T)가 압착되어 변형이 발생하게 된다. 특히 유의하여야 할 바로는, 본 발명의 장점을 돌출되게 하기 위해, 테스트 대상 전자 소자(C)는 도면에서 특히 선명하게 뒤틀리는 형상으로 설정되어 있으므로, 상기 뒤틀림 부위(W)에서, 다상 열계면 부재(T)와 테스트 대상 전자 소자(C)의 상부 표면 사이에 여전히 선명한 에어 갭(G)이 존재하며, 이러한 에어 갭(G)은 열계면 유체 재료(3)에 의해 채워질 것이다. 따라서, 본 발명은 확실하게 모든 에어 갭을 제거하여 열전도 효과를 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
또한, 상기 실시예의 구조에 따라 물과 전자 냉각액(3M™ Fluorinert™, 전자 불소화 액체 FC-3283)을 열계면 유체 재료(3)로 하며, 본 발명이 상당히 선명한 효능을 가지고 있음을 증명하기 위해 다음과 같은 시뮬레이션 데이터를 제공한다. 여기서, 열계면 고체 소자(2)는 열전도율이 67W/(m·K)인 인듐(Indium) 합금 시트를 사용하며; 물의 열전도율은 0.613W/(m·K)이고, 전자 냉각액의 열전도율은 0.066W/(m·K)이다. 컴퓨터 시뮬레이션 분석 결과에 따르면, 테스트 대상 전자 소자(C)에 0.01㎜의 뒤틀림이 형성된 경우, 단순히 종래의 고체 열계면 재료(TIM)를 사용하는 경우, 종래의 고체 열계면 재료와 테스트 대상 전자 소자(C) 사이에 선명한 에어 갭이 존재하고, 테스트 대상 전자 소자의 온도가 119.76℃이지만, 상기 실시예의 구조에서 전자 냉각액을 열계면 유체 재료(3)로 사용하는 경우, 테스트 대상 전자 소자의 온도가 98.9℃이며, 마찬가지로 상기 실시예의 구조이지만 물을 열계면 유체 재료(3)로 사용하는 경우, 테스트 대상 전자 소자의 온도는 73.76℃로 떨어진다. 본 발명은 냉각 목적으로 사용될 때, 확실히 방열 효율을 현저하게 향상시키고 온도 제어 대상 부재(테스트 대상 전자 소자)의 온도를 크게 낮추며 효과가 훌륭한 것을 알 수 있다.
도 3을 참조하면, 이는 본 발명의 다상 열계면 부재를 포함하는 전자 소자 테스트 장치의 제2 실시예의 단면도이며; 본 실시예는 주로 유체 채널(Mc)을 통해 열계면 유체 재료(3)를 열계면 고체 소자(2)에 공급한다. 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 온도 제어 부재(Mt)는 유체 채널(Mc) 및 유체 공급 모듈(Mf)을 포함하며, 유체 채널(Mc)의 일단은 유체 공급 모듈(Mf)에 연결되고, 타단은 온도 제어 부재(Mt)의 하단면, 즉 온도 제어 부재(Mt)와 다상 열계면 부재(T) 사이의 접합면에 연결된다. 유체 공급 모듈(Mf)은 열계면 유체 물질(3)을 공급하고, 유체 채널(Mc)을 통해 열계면 고체 소자(2)의 제1 열전도 표면(21)에 적용되게 하기 위한 것이다.
그 외, 본 실시예의 테스트 소켓(Sc)은 유체 수송 채널(Mcs)을 포함할 수 있으며, 그 일단은 유체 공급 모듈(Mf)에 연결되고, 타단은 열계면 고체 소자(2)의 제2 열전도 표면(22), 즉 제2 열전도 표면(22)과 테스트 대상 전자 소자(C) 사이의 접합면에 연결된다. 따라서, 제1 열전도 표면(21)과 제2 열전도 표면(22)은 시종 열계면 유체 재료(3)가 존재하게 유지할 수 있고, 열계면 유체 재료(3)가 열을 받아 증발되거나 넘치더라도 유체 공급 모듈(Mf)은 여전히 실시간으로 열계면 유체 재료(3)를 보충할 수 있다. 하지만, 본 실시예의 열계면 유체 재료(3)는 양면 공급 형태로 한정되지 않고, 실제 상황에 따라 단독으로 유체 채널(Mc) 또는 유체 수송 채널(Mcs)을 구비하여 단면 공급의 형태를 구성할 수도 있다. 한편, 유체 채널(Mc) 및 유체 수송 채널(Mcs)은 중공 파이프에 한정되지 않고, 모세관 재료를 사용할 수도 있는바, 즉 모세관 현상에 의해 열계면 유체 재료(3)를 공급하고, 나아가 열계면 고체 소자(2)의 제1 열전도 표면(21) 및 제2 열전도 표면(22)에 적용할 수 있다.
도 4를 참조하면, 이는 본 발명의 다상 열계면 부재를 포함하는 전자 소자 테스트 장치의 제3 실시예의 단면도이며; 본 실시예와 전술한 제2 실시예의 주요 차이점은, 본 실시예에서 온도 제어 부재(Mt)에 유체 진입 채널(Mc1) 및 유체 배출 채널(Mc2)을 구비하며; 여기서, 유체 진입 채널(Mc1)은 열계면 고체 소자(2)으로 열계면 유체 재료(3)를 공급하기 위한 것이고, 유체 배출 채널(Mc2)은 열계면 고체 소자(2)로부터 열계면 유체 재료(3)를 배출하기 위한 것이다. 따라서, 본 실시예는 이 메커니즘을 통해 예를 들면 과열되었을 때, 열계면 유체 재료(3)를 적시에 교체하거나 열계면 유체 재료(3)가 순환 유동하게 하여, 열계면 고체 소자(2)을 적시에 냉각 또는 가열하여 우수한 열전도 효능을 구현할 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 함께 참조하면, 도 5a는 본 발명의 다상 열계면 부재를 포함하는 전자 소자 테스트 장치의 제4 실시예의 입체도이고, 도 5b는 본 발명의 다상 열계면 부재를 포함하는 전자 소자 테스트 장치의 제4 실시예에서 다상 열계면 부재의 단면도이다. 본 실시예에서, 열계면 고체 소자(2)는 상기 제1 열전도 표면(21)으로부터 상기 표면들로부터 멀어지는 방향으로 일체형으로 연장되는 외부 링 프레임(23)을 더 포함하며; 다시 말하면, 외부 링 프레임(23)은 열계면 고체 소자(2)의 외부 프레임 가장자리를 따라 돌출되고, 이로써 열계면 고체 소자(2)는 프레임 커버를 형성하고, 그 내부에 수용 공간(S)을 형성하여, 열계면 유동 재료(3)를 수용함으로써 다상 열계면 부재(T)를 형성할 수 있다.
또한, 프레임 커버 형상의 열계면 고체 소자(25)는 온도 제어 부재(Mt)의 하부에 직접 슬리브 구비되고, 외부 링 프레임(23)에 의해 온도 제어 부재(Mt)와 긴밀한 배합을 형성하여 다상 열계면 부재(T)가 탈락되지 않게 한다. 따라서, 본 실시예가 제공하는 다상 열계면 부재(T)는 고정 방식이 아주 간단하고 견고하고 쉽게 이탈하지 않으며, 열계면 유체 재료(3)가 주위에 분산되지 않는다.
도 6을 참조하면, 이는 본 발명의 다상 열계면 부재를 포함하는 전자 소자 테스트 장치의 제5 실시예의 단면도이며; 본 실시예와 전술한 실시예의 주요 차이점은 온도 제어 부재(Mt)의 구성에 있다. 다시 말하면, 본 발명의 장치가 상이한 규격이나 크기의 테스트 대상 전자 소자(온도 제어 대상 부재(Oc))에 적용되게 하기 위해, 본 실시예의 온도 제어 부재(Mt)의 하부 표면에는 전환 보드(5)가 구성되고, 그 두 단면의 사이즈는 각각 온도 제어 부재(Mt)의 하부 표면 및 테스트 대상 전자 소자(C)의 상부 표면에 매칭되어, 접촉 면적(열전도 면적)의 전환으로 사용할 수 있다. 또한, 전환 보드(5)의 양단면에는 각각 열계면 고체 소자(2)가 구성되고, 각 열계면 고체 소자(2)의 두 열전도 표면에도 모두 열계면 유체 재료(3)가 채워진다. 또한, 본 실시예의 온도 제어 부재(Mt)는 증발기 및 가열봉을 장착하여 가열 및 냉각의 온도 제어 효과를 동시에 가질 수 있다.
상기 실시예는 단지 설명을 위한 예시에 불과하며, 본 발명이 청구하는 권리 범위는 상기 실시예에 한정되지 않고 청구의 범위를 기준으로 하여야 한다.
2: 열계면 고체 소자
3: 열계면 유체 재료
4: 유체 적용 장치
5: 전환 보드
21: 제1 열전도 표면
22: 제2 열전도 표면
23: 외부 링 프레임
24: 관통홀
25: 엠보스
C: 테스트 대상 전자 소자
G: 갭
Mt: 온도 제어 부재
Mc: 유체 채널
Mc1: 유체 진입 채널
Mc2: 유체 배출 채널
Mf: 유체 공급 모듈
Mcs: 유체 수송 채널
Oc: 온도 제어 대상 부재
S: 수용 공간
T: 다상 열계면 부재
W: 뒤틀림 부위
3: 열계면 유체 재료
4: 유체 적용 장치
5: 전환 보드
21: 제1 열전도 표면
22: 제2 열전도 표면
23: 외부 링 프레임
24: 관통홀
25: 엠보스
C: 테스트 대상 전자 소자
G: 갭
Mt: 온도 제어 부재
Mc: 유체 채널
Mc1: 유체 진입 채널
Mc2: 유체 배출 채널
Mf: 유체 공급 모듈
Mcs: 유체 수송 채널
Oc: 온도 제어 대상 부재
S: 수용 공간
T: 다상 열계면 부재
W: 뒤틀림 부위
Claims (10)
- 다상 열계면 부재를 형성하는 방법에 있어서,
제1 열전도 표면 및 제2 열전도 표면을 포함하고, 상기 제1 열전도 표면 및 상기 제2 열전도 표면 중 적어도 하나는 적어도 하나의 수용 공간을 구비하며; 상기 제1 열전도 표면은 온도 제어 부재와 접촉하기 위한 것이고, 상기 제2 열전도 표면은 온도 제어 대상 부재와 접촉하기 위한 것인 열계면 고체 소자를 제공하는 단계; 및
상기 열계면 고체 소자, 상기 온도 제어 부재와 상기 제1 열전도 표면 사이 및 제2 열전도 표면과 온도 제어 부재 사이 중 적어도 하나에 열계면 유체 재료가 적용되고, 상기 적어도 하나의 수용 공간에 채워지며; 상기 열계면 유체 재료는 상온 환경에서 액체, 기체, 콜로이드 또는 이들의 둘 또는 셋의 혼합물 상태인 단계를 포함하는 다상 열계면 부재를 형성하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 열계면 유체 재료가 상기 온도 제어 부재에 적용되며; 상기 열계면 고체 소자의 상기 제2 열전도 표면이 상기 온도 제어 대상 부재와 접촉할 때, 상기 열계면 유체 재료는 상기 제2 열전도 표면의 상기 적어도 하나의 수용 공간을 채워지는 다상 열계면 부재를 형성하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 온도 제어 부재는 상기 열계면 유체 재료를 상기 제1 열전도 표면에 적용하기 위한 유체 공급 모듈을 포함하고, 상기 열계면 유체 재료는 상기 제1 열전도 표면의 상기 적어도 하나의 수용 공간에 채워지는 다상 열계면 부재를 형성하는 방법. - 다상 열계면 부재에 있어서,
제1 열전도 표면 및 제2 열전도 표면을 포함하고, 상기 제1 열전도 표면 및 상기 제2 열전도 표면 중 적어도 하나는 적어도 하나의 수용 공간을 구비하는 열계면 고체 소자; 및
상기 제1 열전도 표면과 상기 제2 열전도 표면 중 적어도 상기 하나의 수용 공간에 채워지는 열계면 유체 재료를 포함하며;
상기 열계면 고체 소자는 상온 환경이고 외부 힘의 영향을 받지 않을 때 고체 상태이며; 상기 열계면 유체 재료는 상온 환경에서 액체, 기체, 콜로이드 또는 이들의 둘 또는 셋의 혼합물 상태인 다상 열계면 부재. - 제4항에 있어서,
상기 열계면 고체 소자는 상기 제1 열전도 표면 및 상기 제2 열전도 표면 중 적어도 하나로부터 상기 표면들로부터 멀어지는 방향으로 일체형으로 연장되는 외부 링 프레임을 더 포함하는 다상 열계면 부재. - 제4항에 있어서,
상기 열계면 고체 소자는 상기 제1 열전도 표면 및 상기 제2 열전도 표면을 관통하는 관통홀을 더 포함하는 다상 열계면 부재. - 다상 열계면 부재를 포함하는 전자 소자 테스트 장치에 있어서,
온도 제어 부재;
열계면 고체 소자 및 열계면 유체 재료를 포함하며; 상기 열계면 고제 소자는 제1 열전도 표면 및 제2 열전도 표면을 포함하고, 상기 제1 열전도 표면 및 상기 제2 열전도 표면 중 적어도 하나는 적어도 하나의 수용 공간을 구비하며; 상기 열계면 유체 재료는 상기 제1 열전도 표면과 상기 제2 열전도 표면 중 적어도 상기 하나의 수용 공간에 채워지는 다상 열계면 부재; 및
테스트 대상 전자 소자를 수용하기 위한 테스트 소켓을 포함하며;
상기 열계면 고체 소자의 상기 제1 열전도 표면은 상기 온도 제어 부재와 접촉하기 위한 것이고, 상기 열계면 고체 소자의 상기 제2 열전도 표면은 상기 테스트 소켓의 테스트 대상 전자 소자와 접촉하기 위한 것인 전자 소자 테스트 장치. - 제7항에 있어서,
상기 열계면 유체 재료를 상기 테스트 대상 전자 소자, 상기 열계면 고체 소자 및 상기 온도 제어 부재 중 적어도 하나에 적용하기 위한 유체 적용 장치를 더 포함하는 전자 소자 테스트 장치. - 제7항에 있어서,
상기 온도 제어 부재는 유체 채널 및 유체 공급 모듈을 포함하며, 상기 유체 채널의 일단은 유체 공급 모듈에 연결되고, 타단은 상기 다상 열계면 부재에 연결되며; 상기 유체 공급 모듈은 상기 열계면 유체 재료를 공급하고 상기 유체 채널을 통해 상기 열계면 고체 소자에 적용하기 위한 것인 전자 소자 테스트 장치. - 제7항에 있어서,
상기 열계면 고체 소자는 상기 제1 열전도 표면으로부터 상기 표면들로부터 멀어지는 방향으로 일체형으로 연장되는 외부 링 프레임을 더 포함하며; 상기 다상 열계면 부재는 상기 외부 링 프레임을 통과하여 상기 온도 제어 부재에 슬리브 연결되고, 상기 열계면 유체 재료는 상기 제1 열전도 표면의 상기 적어도 하나의 수용 공간에 채워지는 전자 소자 테스트 장치.
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