KR20070018457A - Cooling device for electronic device and method of forming the same - Google Patents

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KR20070018457A
KR20070018457A KR1020050073182A KR20050073182A KR20070018457A KR 20070018457 A KR20070018457 A KR 20070018457A KR 1020050073182 A KR1020050073182 A KR 1020050073182A KR 20050073182 A KR20050073182 A KR 20050073182A KR 20070018457 A KR20070018457 A KR 20070018457A
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Abstract

탄소나노튜브가 삽입된 방열 시트를 이용한 전자부품 냉각장치 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 냉각장치의 제조방법은 프린트회로기판 상에 전자부품을 장착하고, 전자부품 상에 상하 길이방향으로 형성된 탄소나노튜브와 고분자 수지로 구성된 방열 시트를 정렬하여 위치시킨다. 방열 시트 상에 히트싱크를 정렬하여 위치시키고 방열 시트를 리플로우(reflow)시켜서 전자부품과 히트싱크를 방열 시트가 개재된 상태에서 접착시킨다. 열전도율이 좋은 탄소나노튜브를 사용하여 열전도 효율을 극대화할 수 있으며, 복잡한 조립공정을 사용하지 않고 전자부품과 히트싱크를 용이하게 조립할 수 있다.Disclosed are an electronic component cooling apparatus using a heat dissipation sheet into which carbon nanotubes are inserted, and a manufacturing method thereof. In the manufacturing method of the cooling apparatus of the present invention, an electronic component is mounted on a printed circuit board, and the heat dissipation sheet composed of carbon nanotubes and a polymer resin formed in the vertical direction on the electronic component is aligned and positioned. The heat sink is aligned and positioned on the heat dissipation sheet, and the heat dissipation sheet is reflowed to bond the electronic component and the heat sink to the heat dissipation sheet. Carbon nanotubes with good thermal conductivity can be used to maximize heat conduction efficiency, and electronic parts and heat sinks can be easily assembled without using complicated assembly processes.

방열 시트, 탄소나노튜브, 히트싱크, 열방출 Heat dissipation sheet, carbon nanotube, heat sink, heat dissipation

Description

전자부품 냉각장치 및 그 제조방법{COOLING DEVICE FOR ELECTRONIC DEVICE AND METHOD OF FORMING THE SAME} Cooling device for electronic parts and manufacturing method therefor {COOLING DEVICE FOR ELECTRONIC DEVICE AND METHOD OF FORMING THE SAME}

도 1은 종래기술에 따른 핀히트싱크의 전자부품 냉각장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an electronic component cooling apparatus of a pin heat sink according to the prior art.

도 2는 종래기술에 따른 히트파이프를 이용한 전자부품 냉각장치를 나타내는 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing an electronic component cooling apparatus using a heat pipe according to the prior art.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방열 시트를 나타내는 사시도이다.3 is a perspective view showing a heat dissipation sheet according to an embodiment of the present invention.

도 4 내지 도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 방열 시트의 제조방법을 나타내는 개략적인 단면도들이다.4 to 7 are schematic cross-sectional views showing a method of manufacturing a heat dissipation sheet according to a first embodiment of the present invention.

도 8 내지 도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 방열 시트의 제조방법을 나타내는 개략적인 단면도들이다.8 to 10 are schematic cross-sectional views showing a method for manufacturing a heat dissipation sheet according to a second embodiment of the present invention.

도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 방열 시트를 사용한 전자부품 냉각장치의 제조방법을 나타내는 단면도들이다11 and 12 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an electronic component cooling apparatus using a heat radiation sheet according to an embodiment of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

10, 110 : 프린트회로기판 30, 130 : 히트싱크10, 110: printed circuit board 30, 130: heat sink

50, 150 : 전자부품 60, 160 : 히트싱크50, 150: electronic component 60, 160: heat sink

103 : 방열 시트 115 : 탄소나노튜브103: heat dissipation sheet 115: carbon nanotubes

117 : 고분자 수지 119 : 진공챔버117: polymer resin 119: vacuum chamber

본 발명은 전자 부품 냉각장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄소나노튜브가 삽입된 방열 시트를 이용한 전자부품 냉각장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electronic component cooling apparatus and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an electronic component cooling apparatus and a manufacturing method using a heat radiation sheet inserted with carbon nanotubes.

일반적으로 알려진 바와 같이, 열이 많이 발생하는 전자 부품에는 이동통신 중계기의 HPA (High Power Amplifier)와 LPA (Linear Power Amplifier), 개인용 컴퓨터의 CPU (Central Processor Unit), 서버급 워크스테이션의 MPU (Multiple Processor Unit), 중계 기지국의 PAU (Power Amplifier Unit) 등이 있다. 이러한 전자 부품들은 최대의 부하로 동작할 때 발생되는 열로 인해 그 표면 온도가 상승함과 아울러 전자 부품의 과열 현상으로 인해 전자 부품들의 오동작 및 파손 가능성이 매우 커지게 된다.As is commonly known, heat-generating electronic components include high power amplifiers (HPAs) and linear power amplifiers (LPAs) for mobile repeaters, central processor units (CPUs) for personal computers, and multiple processors for server-class workstations. Unit), the PAU (Power Amplifier Unit) of the relay base station, and the like. These electronic components have a high surface temperature due to the heat generated when operating at the maximum load, and the possibility of malfunction and damage of the electronic components due to the overheating of the electronic components becomes very high.

상술한 오동작과 파손 가능성을 미연에 방지하고자 열을 전자장비에서 배출하도록 하는 장치에는 대표적인 구성으로서, 방열핀을 이용하여 열원에서 발생된 열을 배출하도록 하는 핀히트싱크(Fin Heat Sink)와, 열원에서 발생된 열을 모세관구조로 통하여서 이동시켜서 외부로 배출하도록 하는 히트파이프(Heat Pipe)를 이용하는 방법이 주로 사용되고 있다.In order to prevent the above malfunction and damage in advance, a device for dissipating heat from electronic equipment is a typical configuration, and includes a fin heat sink for dissipating heat generated from a heat source using a heat dissipation fin. A method using a heat pipe that moves the generated heat through a capillary structure and discharges it to the outside is mainly used.

도 1은 종래기술에 따른 핀히트싱크의 전자부품 냉각장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an electronic component cooling apparatus of a pin heat sink according to the prior art.

도 1을 참조하면, 프린트회로기판(10) 상에 CPU와 같은 전자부품(50)이 장착 되어 있으며, 전자부품(50) 상에 고정수단(40)에 의해 히트싱크(30)가 장착되어 있다. 히트싱크(30)의 바닥은 전자부품(50)에 접촉하며, 히트싱크(30) 상면으로는 복수의 방열핀(cooling fin, 32)이 수직으로 돌출되어 있다. 히트싱크(30) 상에는 냉각팬(20)이 배치되어 전자부품(50)의 상면에 접착되는 히트싱크(30)로 송풍함에 따라서, 전자부품(50)을 냉각시키도록 되어 있다.Referring to FIG. 1, an electronic component 50 such as a CPU is mounted on a printed circuit board 10, and a heat sink 30 is mounted on the electronic component 50 by fixing means 40. . The bottom of the heat sink 30 contacts the electronic component 50, and a plurality of cooling fins 32 protrude vertically from the top surface of the heat sink 30. The cooling fan 20 is disposed on the heat sink 30 and blows to the heat sink 30 adhered to the upper surface of the electronic component 50, thereby cooling the electronic component 50.

전자부품(50)으로부터 발생하는 열 에너지는 서로 면접해 있는 히트싱크(30)로 전도되고, 히트싱크(30)로 전도된 전자부품(50)의 발열 에너지는 냉각팬(20)이 히트싱크(30)의 방열핀(32) 사이로 송풍하여 히트싱크(30)을 냉각시킴에 따라서 감소하게 된다.The heat energy generated from the electronic component 50 is conducted to the heat sinks 30 which are in contact with each other, and the heating energy of the electronic components 50 conducted to the heat sinks 30 is determined by the cooling fan 20. Blowing between the heat dissipation fins 32 of the 30 is reduced as the heat sink 30 is cooled.

도 2는 종래기술에 따른 히트파이프를 이용한 전자부품의 냉각장치를 나타내는 단면도이다. 히트파이프는 열수송량이 뛰어나고, 소음이 없고 외부동력이 필요없는 특징을 갖고 있다. 2 is a cross-sectional view showing a cooling apparatus for an electronic component using a heat pipe according to the prior art. Heat pipes are characterized by excellent heat transfer, no noise and no external power.

도 2를 참조하면, 냉각장치는 프린트회로기판(10) 상에 CPU와 같은 전자부품(50)이 장착되어 있으며, 고정수단(40)에 의해 전자부품 상면에 고정되는 히트싱크(60)와, 히트싱크(60)의 상측에 입설되는 복수의 히트파이프(70)와, 히트파이프(70)에 다단으로 적층되는 다수의 방열핀(71)과, 방열핀(71)의 일측에 설치되는 냉각팬(80)을 포함하여 이루어진다. 히트파이프(70)는 밀폐된 파이프 내부에 상변화에 의하여 열전달을 담당하는 액체냉매가 존재한다. 액체냉매는 히트싱크(60)에서 CPU와 같은 전자부품의 열을 흡수하면 기화하여 밀폐된 파이프의 내부를 따라 파이프 상부의 응축부에 도달한 후 열을 방출하고, 다시 액체로 상이 복귀, 파이프의 내벽면을 따라 하부의 액체 냉매로 귀환하는 순환동작을 수행한다. 액체냉매의 비등점 및 응축점은 액체의 고유 물성과 파이프 내부의 압력에 의하여 결정된다.Referring to Figure 2, the cooling device is mounted on the printed circuit board 10, the electronic component 50 such as a CPU, the heat sink 60 is fixed to the upper surface of the electronic component by the fixing means 40, A plurality of heat pipes 70 installed above the heat sink 60, a plurality of heat dissipation fins 71 stacked in multiple stages on the heat pipe 70, and a cooling fan 80 provided on one side of the heat dissipation fins 71. ) The heat pipe 70 has a liquid refrigerant that is responsible for heat transfer by the phase change inside the sealed pipe. The liquid refrigerant absorbs heat from the electronic components such as the CPU in the heat sink 60 and vaporizes to reach the condensation at the top of the pipe along the inside of the sealed pipe, and then releases heat. A circular operation of returning to the lower liquid refrigerant along the inner wall surface is performed. The boiling point and condensation point of a liquid refrigerant are determined by the inherent properties of the liquid and the pressure inside the pipe.

상술한 도 1 및 도 2에서 히트싱크(30, 60)를 전자부품(50) 상에 조립하는 방법은 히트싱크(30, 60)에 형성된 접속구멍과 프린트회로기판(10)에 형성된 접속구멍을 일치시키면서 프린트회로기판(10) 상에 부착된 전자부품(50) 상에 히트싱크(30, 60)의 바닥을 밀착시킨다. 이 후, 접속부재(40)를 히트싱크(30, 60)의 접속구멍과 프린트회로기판(10)의 접속구멍으로 삽입하여 고정함으로써 히트싱크(30, 60)가 전자부품(50)을 개재한 상태에서 프린트회로기판(10)에 고정된다. 이와 같은 조립을 통하여 전자부품에서 발생한 열은 냉각핀을 통하여 외부로 방출한다.1 and 2, the method of assembling the heat sinks 30 and 60 on the electronic component 50 includes connection holes formed in the heat sinks 30 and 60 and connection holes formed in the printed circuit board 10. While matching, the bottoms of the heat sinks 30 and 60 are brought into close contact with the electronic component 50 attached to the printed circuit board 10. Thereafter, the connecting member 40 is inserted into and fixed to the connection holes of the heat sinks 30 and 60 and the connection hole of the printed circuit board 10 so that the heat sinks 30 and 60 are interposed between the electronic components 50. It is fixed to the printed circuit board 10 in the state. Through such assembly, heat generated in the electronic component is discharged to the outside through the cooling fins.

그런데, 이와 같은 조립방법은 작업성이 매우 불량할 뿐만 아니라, 조립작업 중 가해지는 무리한 힘에 의해 전자부품과 프린트 회로기판이 손상되는 문제점이 있었다.However, such an assembly method is not only very poor workability, but also has a problem that the electronic component and the printed circuit board is damaged by the excessive force applied during the assembly operation.

또한, 조립방법이 복잡하여 제조효율이 감소함으로써, 제조비용이 증가하여 결국 최종제품의 가격이 상승하여 제품의 가격 경쟁력이 떨어진다는 문제가 있다.In addition, as the assembly method is complicated, the manufacturing efficiency is reduced, thereby increasing the manufacturing cost, which leads to a problem in that the price of the final product is increased, thereby lowering the price competitiveness of the product.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 제조가 용이하여 제조효율이 향상됨으로써 충분한 가격 경쟁력을 구비한 전자부품 냉각장치 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an electronic component cooling apparatus having a sufficient price competitiveness and its manufacturing method by being easy to manufacture and improve the manufacturing efficiency.

또한, 냉각장치의 제조과정에서 프린트회로기판의 휨 방지 및 전자부품의 파손을 방지할 수 있는 전자부품 냉각장치 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있 다.Another object of the present invention is to provide an electronic component cooling apparatus and a method of manufacturing the same, which can prevent bending of a printed circuit board and damage of an electronic component during a manufacturing process of the cooling apparatus.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 냉각장치 제조방법은 프린트회로기판 상에 전자부품을 장착하고, 전자부품 상에 상하 길이방향으로 형성된 탄소나노튜브와 고분자 수지로 구성된 방열 시트를 정렬하여 위치시킨다. 방열 시트 상에 히트싱크를 정렬하여 위치시키고 방열 시트를 리플로우(reflow)시켜서 전자부품과 히트싱크를 방열 시트가 개재된 상태에서 전자부품에 접착시킨다.In order to achieve the above object, the method for manufacturing a cooling apparatus of the present invention mounts an electronic component on a printed circuit board, and arranges and positions a heat dissipation sheet composed of carbon nanotubes and a polymer resin formed in the vertical direction on the electronic component. . The heat sink is aligned and positioned on the heat dissipation sheet, and the heat dissipation sheet is reflowed to bond the electronic part and the heat sink to the electronic part with the heat dissipation sheet interposed therebetween.

본 발명에 있어서, 방열 시트를 형성하는 방법은, 기판 상에 희생절연막을 형성하고 희생절연막 상에 탄소나노튜브를 성장시킨다. 탄소나노튜브가 성장한 기판 상에 액체상태(A-stage)의 고분자 수지를 위치시켜서, 진공챔버 내에 위치시킨 후에 진공챔버를 대기압으로 벤트(vent)시켜 고분자 수지를 탄소나노튜브 사이로 함침시킨다. 탄소나노튜브 사이에 고분자 수지가 함침된 기판을 꺼내어 건조시켜서, 고분자 수지를 액체상태에선 무른상태로 변화시킨다. 기판의 희생막을 제거하여 고분자 수지가 함침된 탄소나노튜브를 분리시키고 상하면을 연마하여 방열 시트를 완성한다.In the present invention, a method of forming a heat dissipation sheet includes forming a sacrificial insulating film on a substrate and growing carbon nanotubes on the sacrificial insulating film. The polymer resin in the liquid state (A-stage) is placed on the substrate on which the carbon nanotubes are grown, and after placing the polymer resin in the vacuum chamber, the vacuum chamber is vented to atmospheric pressure to impregnate the polymer resin between the carbon nanotubes. The substrate impregnated with the polymer resin between the carbon nanotubes is taken out and dried to change the polymer resin into a soft state in the liquid state. The sacrificial film of the substrate is removed to separate the carbon nanotubes impregnated with the polymer resin, and the upper and lower surfaces are polished to complete the heat dissipation sheet.

방열 시트를 형성하는 또 다른 방법은 기판 상에 다수의 나노호올이 형성된 나노-템플리트를 형성하고, 나노호올 내부에 탄소나노튜브를 성장시킨다. 나노-템플리트를 제거하여 탄소나노튜브가 수직으로 형성된 기판을 형성하고, 탄소나노튜브가 수직으로 형성된 기판 상에 액체상태(A-stage)의 고분자 수지를 위치시켜서, 진공챔버 내에 위치시킨다. 진공챔버를 대기압으로 벤트(vent)시켜 고분자 수지를 탄소나노튜브 사이로 함침시키고, 탄소나노튜브 사이에 고분자 수지가 함침된 기판을 꺼내어 건조시켜서, 고분자 수지를 액체상태에선 무른상태(B-stage)로 변화시킨다. 기판의 상하부면을 연마하여 고분자 수지와 탄소나노튜브로 형성된 방열 시트를 형성한다.Another method of forming the heat dissipation sheet forms a nano-template in which a plurality of nano-hols are formed on a substrate, and grows carbon nanotubes inside the nano-hols. The nano-template is removed to form a substrate on which carbon nanotubes are formed vertically, and a polymer resin in an A-stage is placed on a substrate on which carbon nanotubes are formed vertically and placed in a vacuum chamber. Vent the vacuum chamber to atmospheric pressure to impregnate the polymer resin between the carbon nanotubes, remove the substrate impregnated with the polymer resin between the carbon nanotubes, and dry the polymer resin in a liquid state (B-stage) Change. The upper and lower surfaces of the substrate are polished to form a heat radiation sheet formed of a polymer resin and carbon nanotubes.

방열 시트를 형성하는 또 다른 방법은, 기판 상에 다수의 나노호올이 형성된 나노-템플리트를 형성하고, 나노호올 내부에 탄소나노튜브를 성장시킨다. 나노-템플리트의 상부에서 상부 탄소나노튜브를 돌출시키고, 상부 탄소나노튜브 사이에 고분자 수지를 함침시킨다. 나노-템플리트 하부에서 하부 탄소나노튜브를 돌출시키고, 하부 탄소나노튜브 사이에 고분자 수지를 함침시킨다.Another method of forming a heat dissipation sheet forms a nano-template in which a plurality of nano-hols are formed on a substrate, and grows carbon nanotubes inside the nano-hols. The upper carbon nanotubes protrude from the top of the nano-template, and the polymer resin is impregnated between the upper carbon nanotubes. The lower carbon nanotubes protrude from the bottom of the nano-template, and the polymer resin is impregnated between the lower carbon nanotubes.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 냉각장치는 프린트회로기판 상에 장착된 전자부품, 전자부품 상에 부착된 탄소나노튜브가 상하 길이방향으로 형성된 고분자 수지로 구성된 방열 시트, 및 방열 시트 상에 부착된 히트싱크로 구성된다. 방열시트는 중간에 나노-템플리트가 배치되며, 상하부면의 소정 영역에 고분자 수지와 탄소나노튜브로 구성될 수 있다.In order to achieve the above another object, the cooling device of the present invention is an electronic component mounted on a printed circuit board, a heat dissipation sheet composed of a polymer resin formed in the longitudinal direction of the carbon nanotubes attached to the electronic component, and a heat dissipation sheet It consists of a heatsink attached to the top. The heat dissipation sheet has a nano-template disposed in the middle, and may be composed of a polymer resin and carbon nanotubes in predetermined regions of upper and lower surfaces.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 각 층 및 물질들의 모양 및 두께는 설명의 편의를 위하여 과장 또는 개략화된 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 부재를 지칭한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Shapes and thicknesses of the layers and materials in the drawings are exaggerated or outlined for convenience of description. Like reference numerals refer to like elements throughout.

본 발명의 실시예에서는 냉각장치에서 전자부품과 히트싱크의 면접합을 기계 적인 조립이 아니라 방열 시트를 사용하여 접착한다.In the embodiment of the present invention in the cooling device is bonded to the thermal junction of the electronic components and the heat sink using a heat dissipation sheet rather than mechanical assembly.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방열 시트를 나타내는 사시도이다.3 is a perspective view showing a heat dissipation sheet according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 방열 시트(103)는 고분자 수지(117)와 고분자 수지(117) 내를 관통하여 상하로 연결되는 탄소나노튜브(115)가 형성되어 있다. 여기서 고분자 수지(117)는 액체상태에서 약간의 가열에 의하여 무른 상태(B-stage)로 존재하다가, 다시 열을 가하면 녹아서 고분자 시트의 형상을 만든 상태로 고형화되어 비가역적인 변태를 하는 물질로서 에폭시 계열의 재질을 사용할 수 있다. 탄소나노튜브는 열전도도가 1,800~6,000 W/mK로서, 이는 열전도도가 우수한 금속인 구리(Cu)의 401 W/mK에 비하여 상당히 우수한 열전도도를 갖는다.Referring to FIG. 3, the heat dissipation sheet 103 is formed with a carbon nanotube 115 connected vertically through the polymer resin 117 and the polymer resin 117. Here, the polymer resin 117 is present in a liquid state (B-stage) by a slight heating in a liquid state, and when heated again, it melts and solidifies to form a shape of a polymer sheet. The material of can be used. Carbon nanotubes have a thermal conductivity of 1,800 to 6,000 W / mK, which is considerably superior to 401 W / mK of copper (Cu), which is a metal having excellent thermal conductivity.

이하, 방열 시트(103)의 제조방법을 살펴본다.Hereinafter, the manufacturing method of the heat radiation sheet 103 will be described.

(제 1 실시예)(First embodiment)

도 4 내지 도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 방열 시트의 제조방법을 나타내는 개략적인 단면도들이다.4 to 7 are schematic cross-sectional views showing a method of manufacturing a heat dissipation sheet according to a first embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 실리콘 기판(109) 상에 희생절연막(111)을 형성하고, 희생절연막(111) 상에 탄소나노튜브의 성장을 위한 촉매금속(113)으로 전이금속을 일정한 간격으로 형성한다. 촉매금속(113)으로는 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni) 등을 사용할 수 있으며, 통상의 사진식각공정 또는 기타 공정을 사용하여 기판의 희생절연막(111) 상에 소정 간격을 갖도록 형성할 수 있다.Referring to FIG. 4, a sacrificial insulating film 111 is formed on a silicon substrate 109, and transition metals are formed on the sacrificial insulating film 111 by a catalyst metal 113 for growing carbon nanotubes at regular intervals. . Iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), etc. may be used as the catalyst metal 113, and a predetermined interval is formed on the sacrificial insulating film 111 of the substrate by using a conventional photolithography process or other processes. It can be formed to have.

도 5를 참조하면, 촉매금속(113) 상에 탄소나노튜브(115)를 성장시킨다. 탄소나노튜브(115)는 화학기상증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 졸-겔법, 전 기도금법 등으로 성장시킬 수 있다.Referring to FIG. 5, carbon nanotubes 115 are grown on the catalytic metal 113. The carbon nanotubes 115 may be grown by a chemical vapor deposition (CVD), a sol-gel method, a pre-airway plating method, or the like.

도 6을 참조하면, 탄소나노튜브(115)가 성장된 기판 상에 액체상태(A-stage)의 고분자 수지(117)를 바른 후에, 이를 진공챔버(119) 내에 위치시킨다. 이 때, 탄소나노튜브(115) 상의 고분자 수지(117)는 그 점성으로 인하여 탄소나노튜브(115) 내부로 함침되지는 않는다.Referring to FIG. 6, after applying the polymer resin 117 in the liquid state (A-stage) on the substrate on which the carbon nanotubes 115 are grown, it is placed in the vacuum chamber 119. At this time, the polymer resin 117 on the carbon nanotubes 115 is not impregnated into the carbon nanotubes 115 due to its viscosity.

도 7을 참조하면, 진공챔버(119)를 대기압으로 벤트(vent)시킨다. 진공챔버(119)로 대기압의 가스가 유입되면 가스의 압력으로 인하여 고분자 수지(117)는 탄소나노튜브(115) 사이로 함침된다.Referring to FIG. 7, the vacuum chamber 119 is vented to atmospheric pressure. When atmospheric pressure gas flows into the vacuum chamber 119, the polymer resin 117 is impregnated between the carbon nanotubes 115 due to the pressure of the gas.

이어서, 탄소나노튜브 사이에 고분자 수지가 함침된 기판을 꺼내 건조시켜서, 고분자 수지를 액체상태에서 무른상태(B-stage)로 변화시킨다. 기판의 희생막을 제거하여 고분자 수지가 함침된 탄소나노튜브를 분리시킨 후에 상하면을 연마(polishing)하여 도 3에 도시된 바와 같은 방열 시트를 완성한다.Subsequently, the substrate impregnated with the polymer resin between the carbon nanotubes is taken out and dried to change the polymer resin from the liquid state to the B-stage. After removing the sacrificial film of the substrate to separate the carbon nanotubes impregnated with the polymer resin, the upper and lower surfaces are polished to complete the heat dissipation sheet as shown in FIG. 3.

(제 2 실시예)(Second embodiment)

도 8 내지 도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 방열 시트의 제조방법을 나타내는 개략적인 단면도들이다. 제 2 실시예에서는 AAO (Anodic Aluminium Oxide) 공정을 사용하여 방열 시트를 형성하는 방법이다. AAO 공정은 알루미늄을 양극산화시켜 알루미나로 변화시키면서 그 내부에 복수의 나노호올을 형성시키는 공정이다. 8 to 10 are schematic cross-sectional views showing a method for manufacturing a heat dissipation sheet according to a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, a heat radiation sheet is formed by using an Anodic Aluminum Oxide (AOA) process. The AAO process is a process of forming a plurality of nano-hols inside the aluminum while anodizing it to alumina.

도 8을 참조하면, 알루미늄 기판(112)에 복수의 나노호올(118)이 일정간격을 배치된 알루미늄 산화막(114)을 형성하여 나노 템플리트(nano-template)를 형성한 다. 복수의 나노호올(118)은 보통 육각형의 벌집 형태로 배열되지만, 마스크 등을 이용하여 스퀘어 형태로 배열되도록 패터닝할 수 있다.Referring to FIG. 8, a nano-template is formed by forming an aluminum oxide film 114 having a plurality of nano-hols 118 disposed on the aluminum substrate 112 at predetermined intervals. The plurality of nano-hols 118 are usually arranged in the form of hexagonal honeycomb, but may be patterned to be arranged in a square shape using a mask or the like.

도 9를 참조하면, 복수의 나노호올(118) 내부에 탄소나노튜브(115)를 수직 성장시킨다. 탄소나노튜브(115)는 화학기상증착법(CVD; Chemical Vapor Deposition). 졸-겔법, 전기도금법 등으로 성장시킬 수 있다.Referring to FIG. 9, carbon nanotubes 115 are vertically grown in the plurality of nano-hols 118. Carbon nanotubes 115 are chemical vapor deposition (CVD). It can grow by a sol-gel method, an electroplating method, etc.

도 10을 참조하면, 알루미늄 산화막(114)을 제거한다. 알루미늄 산화막(114)은 에칭액이 수용된 에칭조에 넣어 에칭이 이루어지도록 하거나, 스핀 코팅기에 나노 템플리트를 올려놓고 에칭액을 분사하여 에칭이 이루어지게 할 수 있다.Referring to FIG. 10, the aluminum oxide film 114 is removed. The aluminum oxide film 114 may be placed in an etching bath containing an etching solution to perform etching, or a nano template may be placed on a spin coater to spray the etching solution to perform etching.

이하의 공정은 제 1 실시예와 동일하다. 즉, 탄소나노튜브(115)가 형성된 기판 상에 액체상태(A-stage)의 고분자 수지를 바른 후에, 이를 진공챔버(119) 내에 위치시킨다. 진공챔버를 대기압으로 벤트(vent)시킨다. 진공챔버 내로 대기압의 가스가 유입되면 가스의 압력으로 고분자 수지는 탄소나노튜브(115) 사이로 함침된다. 이어서, 탄소나노튜브 사이에 고분자 수지가 함침된 기판을 꺼내어 건조시켜서, 고분자 수지를 액체상태에서 무른상태(B-stage)로 변화시킨다. 알루미늄 기판을 제거하여 고분자 수지가 함침한 탄소나노튜브를 분리시킨 후에 상하면을 연마(polishing)하여 도 3에 도시된 바와 같은 방열 시트를 완성한다.The following steps are the same as in the first embodiment. That is, after applying the polymer resin in the liquid state (A-stage) on the substrate on which the carbon nanotubes 115 are formed, it is placed in the vacuum chamber 119. The vacuum chamber is vented to atmospheric pressure. When atmospheric pressure gas is introduced into the vacuum chamber, the polymer resin is impregnated between the carbon nanotubes 115 at the pressure of the gas. Subsequently, the substrate impregnated with the polymer resin between the carbon nanotubes is taken out and dried to change the polymer resin from the liquid state to the B-stage. After removing the aluminum substrate to separate the carbon nanotubes impregnated with the polymer resin, the upper and lower surfaces are polished to complete the heat dissipation sheet as shown in FIG. 3.

(제 3 실시예)(Third embodiment)

제 3 실시예에 따른 방열 시트의 제조방법은 제 2 실시예와 같이 AAO (Anodic Aluminium Oxide) 공정을 사용하여 방열 시트를 형성하는 방법이다. 다만, 나노 템플리트를 상하부면에서 일부만 제거하는 방법이다.The manufacturing method of the heat dissipation sheet according to the third embodiment is a method of forming the heat dissipation sheet using the Aanodic Aluminum Oxide (AAO) process as in the second embodiment. However, only part of the nano template is removed from the top and bottom surfaces.

즉, 제 2 실시예와 동일하게 알루미늄 기판에 복수의 나노호올이 일정간격을 배치된 알루미늄 산화막을 형성하여 나노 템플리트(nano-template)를 형성한다. 이어서, 복수의 나노호올 내부에 탄소나노튜브를 수직 성장시킨다. 탄소나노튜브는 나노 템플리트보다 더 길게 성장시켜 상부 탄소나노튜브를 돌출시킨다. 또는, 나노 템플리트를 일부 제거하여 상부 탄소나노튜브가 돌출시킬 수 있다.That is, similar to the second embodiment, a nano-template is formed by forming an aluminum oxide film having a plurality of nano-hols disposed at a predetermined interval on the aluminum substrate. Subsequently, carbon nanotubes are vertically grown in the plurality of nano-hols. Carbon nanotubes grow longer than the nano template, protruding the upper carbon nanotubes. Alternatively, the upper carbon nanotubes may protrude by removing some of the nano templates.

이어서, 상부 탄소나노튜브가 돌출한 나노 템플리트 상에 액체상태(A-stage)의 고분자 수지를 함침시킨 후에 고분자 수지를 액체상태에서 무른상태(B-stage)로 변화시킨다. Subsequently, after impregnating the polymer resin in the liquid state (A-stage) on the nano-template protruding upper carbon nanotubes, the polymer resin is changed from the liquid state to the B-stage.

이어서, 고분자 수지가 함침된 반대편의 알루미늄 기판을 제거하고, 계속하여 알루미늄 산화막의 일부를 식각하여 하부 탄소나노튜브가 돌출되게 한다. 돌출된 하부 탄소나노튜브 상에 액체상태(A-stage)의 고분자 수지를 함침시킨 후에 고분자 수지를 액체상태에서 무른상태(B-stage)로 변화시킨다. Subsequently, the opposite aluminum substrate impregnated with the polymer resin is removed, and a portion of the aluminum oxide film is subsequently etched so that the lower carbon nanotubes protrude. After impregnating the A-stage polymer resin on the protruding lower carbon nanotubes, the polymer resin is changed from the liquid state to the B-stage.

이어서, 필요에 따라서 고분자 수지가 함침한 탄소나노튜브의 상하부면을 연마하여 방열 시트를 완성한다. 완성된 방열 시트는 중간에 나노 템플리트가 잔류하며, 상하부면의 소정 영역에 고분자 수지와 탄소나노튜브로 구성되어 있다.Subsequently, as necessary, the upper and lower surfaces of the carbon nanotubes impregnated with the polymer resin are polished to complete the heat dissipation sheet. The finished heat dissipation sheet has a nano template in the middle, and is composed of a polymer resin and carbon nanotubes in predetermined regions of upper and lower surfaces.

도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 방열 시트를 사용한 전자부품 냉각장치의 조립방법을 나타내는 단면도들이다. 도 11은 핀히트싱크의 전자부품 냉각장치를 나타내며, 도 12는 히트파이프를 이용한 전자부품의 냉각장치를 나타내는 단면도이다. 도 11 및 도 12에서는 방열 시트의 하부에 촉매금속이 잔류하지만 이를 연마하여 제거할 수 있다.11 and 12 are cross-sectional views illustrating a method of assembling an electronic component cooling apparatus using a heat radiation sheet according to an embodiment of the present invention. FIG. 11 is a sectional view showing a cooling apparatus for an electronic component using a heat pipe, and FIG. 12 is a sectional view showing a cooling apparatus for an electronic component using a heat pipe. 11 and 12, but the catalytic metal remains in the lower portion of the heat dissipation sheet can be removed by grinding it.

도 11을 참조하면, 프린트회로기판(110) 상에 CPU와 같은 전자부품(150)이 장착되어 있으며, 전자부품(150) 상에 히트싱크(130)가 배치되어 있다. 히트싱크(130)의 바닥은 방열 시트(103)를 통하여 전자부품(150)과 접촉하며, 히트싱크(130) 상면으로는 복수의 방열핀(cooling fin, 132)이 수직으로 돌출되어 있다. 히트싱크(130) 상에는 냉각팬(120)이 배치되어 전자부품(150)의 상면에 접착되는 히트싱크(130)로 송풍함에 따라서, 전자부품(150)을 냉각시키도록 되어 있다.Referring to FIG. 11, an electronic component 150 such as a CPU is mounted on a printed circuit board 110, and a heat sink 130 is disposed on the electronic component 150. A bottom of the heat sink 130 is in contact with the electronic component 150 through the heat dissipation sheet 103, and a plurality of cooling fins 132 protrude vertically from the top surface of the heat sink 130. The cooling fan 120 is disposed on the heat sink 130 and blows to the heat sink 130 bonded to the upper surface of the electronic component 150, thereby cooling the electronic component 150.

도 12를 참조하면, 냉각장치는 프린트회로기판(110) 상에 CPU와 같은 전자부품(150)이 장착되어 있으며, 전자부품(150)은 방열 시트(103)를 개재하여 히트싱크(160)와 접촉되어 있다. 히트싱크(160)의 상측에는 복수의 히트파이프(170)가 입설되어 있으며, 히트파이프(170)에 다단으로 적층되는 다수의 방열핀(171)과, 방열핀(171)의 일측에 설치되는 냉각팬(180)을 포함하여 이루어진다. Referring to FIG. 12, the cooling device is equipped with an electronic component 150 such as a CPU on the printed circuit board 110, and the electronic component 150 is connected to the heat sink 160 via the heat dissipation sheet 103. In contact. A plurality of heat pipes 170 are installed at the upper side of the heat sink 160, and a plurality of heat dissipation fins 171 stacked in multiple stages on the heat pipes 170, and a cooling fan installed at one side of the heat dissipation fins 171 ( 180).

도 11 및 도 12에서 히트싱크(130, 160)를 전자부품(150) 상에 조립하는 방법은 방열 시트(103)를 사용하여 연결한다. 11 and 12, the heat sinks 130 and 160 are assembled on the electronic component 150 using the heat dissipation sheet 103.

기판에 장착된 전자부품(150) 상에 방열 시트(103)를 정렬하여 올려놓는다. 계속하여 방열 시트(103) 상에 히트싱크(130, 160)를 올려놓는다.The heat dissipation sheet 103 is aligned and placed on the electronic component 150 mounted on the substrate. Subsequently, heat sinks 130 and 160 are placed on the heat dissipation sheet 103.

이어서, 방열 시트(103)와 히트싱크(130, 160)가 올려져 정렬된 상태에 있는 기판에 리플로우 공정(reflow process)을 진행하면, 방열 시트의 고분자 수지는 녹아서 전자부품(150)과 히트싱크(130, 160)를 서로 연결하게 되며, 탄소나노튜브는 전자부품에서 발열된 열을 히트싱크(130, 160)로 전달하게 된다.Subsequently, when the reflow process is performed on the substrate in which the heat dissipation sheet 103 and the heat sinks 130 and 160 are placed and aligned, the polymer resin of the heat dissipation sheet melts and heats the electronic component 150. The sinks 130 and 160 are connected to each other, and the carbon nanotubes transfer heat generated from the electronic components to the heat sinks 130 and 160.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.

상기와 같이 이루어진 본 발명은, 열전도율이 좋은 탄소나노튜브을 사용하여 열전도 효율을 극대화할 수 있다.The present invention made as described above, it is possible to maximize the thermal conductivity efficiency by using carbon nanotubes having good thermal conductivity.

또한, 복잡한 조립공정을 사용하지 않고 전자부품과 히트싱크를 용이하게 연결할 수 있다.In addition, the electronic components and the heat sink can be easily connected without using a complicated assembly process.

Claims (8)

프린트회로기판 상에 전자부품을 장착하는 단계;Mounting an electronic component on a printed circuit board; 상기 전자부품 상에 상하 길이방향으로 형성된 탄소나노튜브와 고분자 수지로 구성된 방열 시트를 정렬하여 위치시키는 단계;Arranging and placing a heat dissipation sheet composed of carbon nanotubes and a polymer resin formed in the vertical direction on the electronic component; 상기 방열 시트 상에 히트싱크를 정렬하여 위치시키는 단계; 및Arranging and placing a heat sink on the heat dissipation sheet; And 상기 방열 시트를 리플로우(reflow)시키는 단계를 포함하는 냉각장치의 제조방법.And reflowing the heat dissipation sheet. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 방열 시트를 형성하는 방법은,The method for forming the heat dissipation sheet, 기판 상에 희생절연막을 형성하는 단계;Forming a sacrificial insulating film on the substrate; 상기 희생절연막 상에 탄소나노튜브의 성장시키는 단계;Growing carbon nanotubes on the sacrificial insulating film; 상기 탄소나노튜브 사이에 고분자 수지를 함침시키는 단계; 및Impregnating a polymer resin between the carbon nanotubes; And 상기 기판의 희생절연막을 제거하여 고분자 수지와 탄소나노튜브로 형성된 방열 시트를 형성하는 단계를 포함하는 냉각장치의 제조방법.Removing the sacrificial insulating film of the substrate to form a heat radiation sheet formed of a polymer resin and carbon nanotubes. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 탄소나노튜브 사이에 고분자 수지를 함침시키는 단계는,Impregnating a polymer resin between the carbon nanotubes, 상기 탄소나노튜브가 수직으로 형성된 기판 상에 액체상태(A-stage)의 고분 자 수지를 바르고, 이를 진공챔버 내에 위치시키는 단계;Applying an A-stage polymer resin on a substrate on which the carbon nanotubes are formed vertically, and placing the same in a vacuum chamber; 상기 진공챔버를 대기압으로 벤트(vent)시켜 고분자 수지를 탄소나노튜브 사이로 함침시키는 단계; 및Venting the vacuum chamber to atmospheric pressure to impregnate the polymer resin between the carbon nanotubes; And 상기 탄소나노튜브 사이에 고분자 수지가 함침된 기판을 꺼내어 건조시켜서, 고분자 수지를 액체상태에서 무른상태(B-stage)로 변화시키는 단계를 포함하는 냉각장치의 제조방법.And removing the substrate impregnated with the polymer resin between the carbon nanotubes and drying the same, thereby changing the polymer resin from a liquid state to a soft state (B-stage). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 방열 시트를 형성하는 방법은,The method for forming the heat dissipation sheet, 기판 상에 다수의 나노호올이 형성된 나노-템플리트를 형성하는 단계;Forming a nano-template having a plurality of nanoholes formed on the substrate; 상기 나노호올 내부에 탄소나노튜브를 성장시키는 단계;Growing carbon nanotubes in the nano-hol; 상기 나노-템플리트를 제거하여 탄소나노튜브가 수직으로 형성된 기판을 형성하는 단계;Removing the nano-template to form a substrate on which carbon nanotubes are formed vertically; 상기 탄소나노튜브가 사이에 고분자 수지를 함침시키는 단계; 및Impregnating the polymer resin between the carbon nanotubes; And 상기 기판의 상하부면을 연마하여 고분자 수지와 탄소나노튜브로 형성된 방열 시트를 형성하는 단계를 포함하는 냉각장치의 제조방법.Polishing the upper and lower surfaces of the substrate to form a heat radiation sheet formed of a polymer resin and carbon nanotubes. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 탄소나노튜브 사이에 고분자 수지를 함침시키는 단계는,Impregnating a polymer resin between the carbon nanotubes, 상기 탄소나노튜브가 수직으로 형성된 기판 상에 액체상태(A-stage)의 고분 자 수지를 바르고, 이를 진공챔버 내에 위치시키는 단계;Applying an A-stage polymer resin on a substrate on which the carbon nanotubes are formed vertically, and placing the same in a vacuum chamber; 상기 진공챔버를 대기압으로 벤트(vent)시켜 고분자 수지를 탄소나노튜브 사이로 함침시키는 단계; 및Venting the vacuum chamber to atmospheric pressure to impregnate the polymer resin between the carbon nanotubes; And 상기 탄소나노튜브 사이에 고분자 수지가 함침된 기판을 꺼내어 건조시켜서, 고분자 수지를 액체상태에서 무른상태(B-stage)로 변화시키는 단계를 포함하는 냉각장치의 제조방법.And removing the substrate impregnated with the polymer resin between the carbon nanotubes and drying the same, thereby changing the polymer resin from a liquid state to a soft state (B-stage). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 방열 시트를 형성하는 방법은,The method for forming the heat dissipation sheet, 기판 상에 다수의 나노호올이 형성된 나노-템플리트를 형성하는 단계;Forming a nano-template having a plurality of nanoholes formed on the substrate; 상기 나노호올 내부에 탄소나노튜브를 성장시키는 단계;Growing carbon nanotubes in the nano-hol; 상기 나노-템플리트의 상부에서 상부 탄소나노튜브를 돌출시키는 단계;Protruding an upper carbon nanotube on the nano-template; 상기 상부 탄소나노튜브 사이에 고분자 수지를 함침시키는 단계;Impregnating a polymer resin between the upper carbon nanotubes; 상기 나노-템플리트 하부에서 하부 탄소나노튜브를 돌출시키는 단계; 및Projecting a lower carbon nanotube under the nano-template; And 상기 하부 탄소나노튜브 사이에 고분자 수지를 함침시키는 단계를 포함하는 냉각장치의 제조방법.A method of manufacturing a cooling device comprising the step of impregnating a polymer resin between the lower carbon nanotubes. 프린트회로기판 상에 장착된 전자부품;Electronic components mounted on a printed circuit board; 상기 전자부품 상에 부착된 상하 길이방향으로 형성된 탄소나노튜브와 고분자 수지로 구성된 방열 시트; 및A heat dissipation sheet composed of carbon nanotubes and a polymer resin formed in a vertical direction attached to the electronic component; And 상기 방열 시트 상에 부착된 히트싱크를 포함하는 냉각장치.Cooling apparatus comprising a heat sink attached to the heat radiation sheet. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 방열시트는 중간에 나노-템플리트가 배치되며, 상하부면의 소정 영역에 고분자 수지와 탄소나노튜브로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각장치.The heat dissipation sheet is a nano-template is disposed in the middle, the cooling device, characterized in that consisting of a polymer resin and carbon nanotubes in a predetermined region of the upper and lower surfaces.
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