KR20100110346A - 히트싱크 및 히트싱크 형성 방법 - Google Patents

히트싱크 및 히트싱크 형성 방법 Download PDF

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데이빗 에스 슬라튼
데이빗 엘 맥도날드
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지이 인텔리전트 플랫폼스 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 히트싱크 및 히트싱크를 형성하기 위한 방법에 관한 것이다. 일 실시예에서, 히트싱크를 형성하기 위한 방법은 적어도 하나의 열분해 흑연 요소를 형성하는 단계를 포함한다. 적어도 하나의 TGP 요소는 웨지형 표면을 갖는 제 1 면과 편평한 표면을 갖는 제 2 면을 포함한다. 이 방법은 적어도 하나의 열분해 흑연 요소의 제 1 면과 상보적이도록 구성된 금속 재료를 적어도 하나의 열분해 흑연 요소 위에 적층하는 단계와, 금속 재료를 적어도 하나의 열분해 흑연 요소 위에 고정하도록 압력을 가하는 단계를 더 포함한다.

Description

히트싱크 및 히트싱크 형성 방법{A HEAT SINK AND METHOD OF FORMING A HEATSINK USING A WEDGE-LOCK SYSTEM}
본 발명은 개략적으로 다양한 용도를 위한 히트싱크(heatsinks)의 역할을 하도록 열분해 흑연(thermo pyrolytic graphite; TPG)을 금속 재료에 고정하는 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 웨지 로크(wedge-lock) 시스템을 사용하여 열분해 흑연 요소를 금속 재료에 고정하여 히트싱크를 형성하는 것에 관한 것이다.
현재의 내장형 컴퓨터 시스템은 부피가 제한되는 환경에서 매우 높은 열 출력 전기 부품(thermal power electrical compoenents)를 포함한다. 전기 부품의 소비 전력이 증가하는 경우 일반적으로 부피는 변화하지 않기 때문에, 부품 온도의 관리에 있어서 상당한 도전 과제를 부여한다. 종래에는, 알루미늄 및/또는 구리와 같은 높은 열전도성 재료로 구성된 능동 또는 수동 히트싱크와 같은 다양한 직접 냉각 기술이 상승하는 온도를 관리하는데 사용되었다. 그러나, 이들 재료는 비교적 넓은 표면적이 공기 스트림에 부여되는 경우에만 만족스러우므로, 큰 총 가용 체적을 차지하는 물리적으로 대형의 히트싱크 구조체를 필요로 한다. 히트싱크의 물리적 크기가 증가함에 따라, 히트싱크의 말단으로 열을 신속하게 전달함으로써 열을 공기 스트림에 노출시키는 재료의 능력이 감소된다.
열분해 흑연(TPG) 재료는 종래의 금속 재료와 비교하여 단일 평면(X-Y) 내에서 보다 나은 열 전도를 제공하는 능력이 있음이 발견되었다. 나아가, 열분해 흑연은 구리에 비하여 향상된 총 전도성을 가짐이 발견되었다. 최근에, 확산 접합(diffusion bonding) 처리를 사용하여 열분해 흑연을 알루미늄 구조체 내에 끼워 넣는 방법이 개발되었다. 확산 접합 처리는, 열분해 흑연 재료와 알루미늄 구조체 사이에 매우 양호한 열 접촉을 형성하는 반면에, 시간이 많이 소모되는 처리에서 열분해 흑연 내장형 구조체를 생성하기 위해 특수 장비가 필요하기 때문에 생산품이 비싸지게 된다는 한계를 갖는다.
따라서, 금속 열전도성 구조체(즉, 히트싱크)를 형성하여 X-Y 평면 내에서의 효율적인 열전도율을 제공하기 위해, 알루미늄과 같은 금속 재료에 열분해 흑연이 고정된 비용 효율적인 생산품을 생성하는 방법에 대한 필요가 존재한다. 또한, 그 방법은 용이하게 재현 가능하며, 많은 다양한 타입의 장비를 사용하여 많은 다양한 설비 내에서 수행될 수 있는 경우에 유익할 수 있다.
일 실시형태에서, 히트싱크를 형성하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은, 웨지형 표면을 갖는 제 1 면과 편평한 표면을 갖는 제 2 면을 구비하는 적어도 하나의 열분해 흑연 요소를 형성하는 단계와, 상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소의 제 1 면과 상보적이도록 구성된 금속 재료를 상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소 위에 적층하는 단계와, 상기 금속 재료를 상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소에 고정하기 위해 압력을 가하는 단계를 포함한다.
다른 실시형태에서, 히트싱크를 형성하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은, 적어도 하나의 팽창 가능한 부싱(bushing)과 상보적이도록 구성된 적어도 하나의 열분해 흑연 요소를 관통하는 적어도 하나의 구멍을 형성하는 단계와, 상기 적어도 하나의 팽창 가능한 부싱보다 크도록 구성된 적어도 하나의 구멍을 금속 재료에 관통하여 형성하는 단계와, 패스너(fastener)를 사용하여 상기 적어도 하나의 팽창 가능한 부싱을 상기 금속 재료에 형성된 적어도 하나의 구멍에 삽입하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시형태에서, 히트싱크가 제공된다. 이 히트싱크는, 웨지형 표면을 갖는 제 1 면 및 편평한 표면을 갖는 제 2 면을 구비하는 적어도 하나의 열분해 흑연 요소를 포함한다. 또한, 히트싱크는 적어도 하나의 열분해 흑연 요소의 제 1 면에 결합되는 금속 재료를 포함한다.
또 다른 실시형태에서, 히트싱크가 제공된다. 이 히트싱크는, 제 1 면을 갖는 적어도 하나의 열분해 흑연 요소로서, 상기 제 1 면은 상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소를 관통하는 적어도 하나의 구멍을 구비하는, 상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소와, 상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소의 적어도 하나의 구멍의 내면에 결합되는 금속 재료를 포함한다. 상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소는 적어도 하나의 팽창 가능한 부싱과 상보적이도록 구성된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 방법에 따라 고정된 열분해 흑연 요소 및 금속 재료를 도시하는 도면,
도 2는 도 1의 열분해 흑연 요소의 단부를 도시하는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 예시적인 방법을 사용하여 형성된 예시적인 히트싱크의 분해도,
도 4는 도 3의 방법에 따른 열분해 흑연 요소 상에 배치된 금속 핀 조립체의 사시도,
도 5는 히트싱크 내의 열전도율의 X-평면, Y-평면 및 Z-평면을 도시하는 도면,
도 6은 본 발명에 따른 예시적인 방법을 사용하여 형성된 예시적인 히트싱크의 분해도.
본 발명은 히트싱크를 형성하기 위해 열분해 흑연(TPG)을 금속 재료에 고정하는 것에 관한 것이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "열분해 흑연"은 흑연이 회적의 열 전달을 위해 한 방향으로 정렬되어 있는 임의의 흑연 기반 재료를 말한다. 이 재료는 일반적으로 "정렬된 흑연(aligned grphite)", "열분해 흑연" 및 "고도로 배향된 열분해 흑연(Highly Oriented Pyrolytic Graphite; HOPG)으로 불린다. 열분해 흑연 재료는 히트싱크의 X-Y 평면에서의 향상된 열전도율을 제공한다. 보다 구체적으로, 본 발명에서 제공된 바와 같은 금속 재료에 열분해 흑연 요소를 고정하는 방법을 사용함으로써, 컴퓨터 시스템과 같은 전기 시스템의 사용에 의해 생성된 온도를 종래의 열적 솔루션과 비교하여 약 10℃ 또는 그 이상 낮출 수 있다는 것이 발견되었다. 이러한 향상된 온도 방출은 동일한 체적 환경에서 전기 시스템의 전력 용량을 거의 두 배로 할 수 있다. 또한, 이러한 전력의 증가는 다른 점에서는 그럴 수 없을 시스템이 지지되게 할 수도 있으며, 또는 현존하는 시스템이 보다 높은 주변 온도를 갖는 환경에서 사용되게 할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 히트싱크는 금속 재료에 열분해 흑연을 고정시킴으로써 형성된다. 열분해 흑연 요소는 열분해 흑연 요소를 제작하기 위한 기술 분야에서 공지된 임의의 적절한 방법 및/또는 장비를 사용하여 얻을 수 있으며, 본 명세서에 제공된 교시에 따라 안내될 수 있다. 열분해 흑연 요소는 또한 미국 코네티컷주 윌톤 소재의 모멘티브 퍼포먼스 머티리얼(Momentive Performance Material)과 같은 공급자로부터 상업적으로 입수할 수도 있다.
보다 구체적으로, 이 방법은 개략적으로 적어도 하나의 웨지형 열분해 흑연 요소를 형성하는 단계를 포함한다. 웨지형 열분해 흑연 요소 위에 금속 재료를 적층하는데, 이 금속 재료는 열분해 흑연 요소의 웨지형 표면과 상보적이도록 구성되어 있다. 금속 재료를 웨지형 열분해 흑연 요소에 고정시키기 위해 압력을 인가한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 열분해 흑연 요소(100)는 웨지형 요소로 구성되어 있다. 보다 구체적으로, 웨지형 열분해 흑연 요소(100)는 웨지형 표면을 갖는 제 1 면(10)과 편평한 표면을 갖는 제 2 면(12)을 구비하는 스트립(strip)을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 열분해 흑연 요소(100)의 제 1 면(10)은 대향하는 제 1 표면(30) 및 제 2 표면(21)에서 중간 표면(34)에 대하여 대략 45도의 경사로 테이퍼진다. 도 1에서는 대향하는 표면으로 도시되지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 제 1 표면(30) 및 제 2 표면(32)이 서로 직접 접촉할 수 있음을 당업자는 인식해야만 한다.
구체적인 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 웨지형 열분해 흑연 요소(100)는 제 1 표면(30) 또는 그 근처에서의 두께가 제 2 표면(32) 또는 그 근처에서의 두께와 상이하다. 이에 제한되는 것은 아니나, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 표면(30)은 대략 0.060인치(1.524㎜)의 두께를 갖는 반면에, 제 2 표면(32)은 대략 0.050인치(1.27㎜)의 두께를 갖는다. 도 2에는 상이한 두께를 갖는 것으로 도시되지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 제 1 표면(30) 또는 그 근처에서의 두께가 제 2 표면(32) 또는 그 근처에서의 두께와 동일할 수 있음을 당업자는 이해해야만 한다. 웨지형 열분해 흑연 요소(100)의 두께는 일 표면(30)으로부터 대향하는 표면(32)까지 변화할 수도 있지만(또는 변화하지 않을 수도 있음), 제 1 표면(30)의 폭 및 제 2 표면(32)의 폭은 여전히 동일할 수도 있음을 유의해야만 한다. 나아가, 제 1 표면(30)이 제 2 표면(32)보다 얇을 수도 있음을 이해해야만 한다. 또한, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 하나의 표면[즉, 제 1 표면(30)] 이상이 웨지형일 수도 있음을 인식해야만 한다.
열분해 흑연 요소의 하나 또는 그 이상의 치수가 변화할 수도 있는데, 일 실시예에서의 열분해 흑연 요소(100)는 대략 0.05인치(1.27㎜) 내지 대략 0.06인치(1.524㎜)의 두께를 갖는다.
본 발명의 방법에 사용하기 위해 적어도 하나의 열분해 흑연 요소가 형성된다. 열분해 흑연 요소(100)의 치수, 개수 및/또는 인접한 열분해 흑연 요소(100)와의 간격은 희망하는 최종 생성물에 의존할 것이다. 그러나, 전형적으로 하나 보다 많은 수의 열분해 흑연 요소(100)를 사용하여 히트싱크(도 5에서 도면부호 500으로 지시됨)를 형성하는 것이 바람직할 수 있다.
상기한 바와 같이, 이 방법은 하나 이상의 열분해 흑연 요소(100)에 금속 재료를 적층하는 단계를 더 포함한다. 금속 재료(300)는 전형적으로 높은 열전도율을 갖는 재료로 제조된다. 예컨대, 금속 재료(300)는 알루미늄 및/또는 구리를 포함한다. 일 실시예에서, 금속 재료(300)는 알루미늄이다. 알루미늄 및 구리 양자 모두는 히트싱크에 사용되는 경우 높은 전도율을 제공하는 것으로 나타났다. 보다 구체적으로, 알루미늄은 히트싱크에 사용되는 경우 "Z" 평면(도 5에 도시됨)에서 양호한 열전도율을 제공한다. 그러나, 상기한 바와 같이, 알루미늄 및 구리만으로는 X-Y 평면에서 충분한 열전달을 제공하지 못하며, 따라서, 본 발명은 열분해 흑연을 알루미늄 및/또는 구리에 결합시켰다.
일 실시예에서, 금속 재료(300)는 열분해 흑연 요소(100)의 제 1 면과 상보적이도록 구성되어 있다. 보다 구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 금속 재료(300)는 열분해 흑연 요소(100)의 제 1 면(10) 위에 적층되거나 또는 배치된다. 이러한 구성은 아래에서 상세하게 기술되는 바와 같은 로킹 고정 시스템(locking fastening system)을 허용한다.
일 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 금속 재료(300)는 금속 핀 조립체(302)를 포함한다. 금속 핀 조립체(302)는 열전도에 보다 큰 표면적으로 제공함으로써, CPU와 같은 집적 반도체 회로 등의 열원 요소로부터의 보다 효율적이고 효과적인 열 방출을 촉진한다. 구체적인 실시예에서, 금속 핀 조립체(302)는 대략 6인치(15.24㎝) × 5인치(12.7㎝)이며, 두께가 대략 0.3인치(0.762㎝)이다. 일 실시예에서, 핀 조립체(302)는, 각각 높이가 대략 0.24인치(6.096㎜)이며 두께가 대략 0.024인치(0.6096㎜)인 복수의 핀(304)을 포함한다. 핀 조립체(302)의 인접한 핀(304) 사이의 간격은 대략 0.096인치(2.4384㎜)이다. 금속 핀 조립체(302)의 핀(304)은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 상기한 바와 다른 크기 및 간격으로 구성될 수 있음을 당업자는 이해해야만 한다.
선택적인 실시예에서, 금속 재료(300)는 공기 대신에 냉벽(cold wall)과 접촉하는 히트프레임의 하나 이상의 에지에 열을 전달하도록 의도된 전도 냉각형 히트프레임(conduction-cooled heatframe)(도시 생략)이다. 전도 냉각형 히트프레임은 당해 기술 분야에 공지되어 있으며, 미국 노스캐롤라이나주 모리스빌 소재의 사이먼 인더스트리즈(Simon Industies)와 같은 상업적 공급자로부터 공급받을 수 있다.
열분해 흑연 요소(100) 및 금속 재료(300)에 추가하여, 몇몇 실시예(도 3 및 도 4에 도시된 것 등)에서, 열적 스페이서(thermal spacer)(400)는 열분해 흑연 요소(100)가 열적 스페이서(400)와 금속 재료(300) 사이에 배치되는 구성으로 열분해 흑연 요소(100)[또는 스트립 보유 플레이트(200)가 사용된 경우에는 스트립 보유 플레이트(200)] 위에 적층된다. 열적 스페이서(400)는 열원 요소(도시 생략)를 히트싱크(500)에 결합시키는데 사용된다. 나아가, 열적 스페이서(400)는 열을 금속 재료(300)의 에지로 확산시킬 수 있다.
전형적으로, 열적 스페이서(400)는 후술하는 바와 같이 열원 요소와 상보적이도록 구성되어 있다. 열적 스페이서(400)는 상술한 금속 재료(300)와 동일한 재료 또는 그와 상이한 재료로 제조될 수 있다. 열적 스페이서(400)를 제공하기 위한 적절한 재료에는 예컨대 알루미늄 및/또는 구리를 포함하는 금속 재료가 포함된다. 일 실시예에서, 열적 스페이서(400)는 구리이다.
상기한 바와 같이, 열적 스페이서(400)는 전형적으로 열원 요소와 상보적이도록 구성된다. 일반적으로, 열원 요소는 집적 반도체 회로 또는 CPU와 같은 전기 열원 요소이다. 상기한 바와 같이, CPU와 같은 열원 요소를 사용하는 동안, 열원 요소의 과열 및/또는 고장을 방지하기 위해 외부 환경으로 방출되어야만 하는 열이 대량으로 발생된다. 예컨대, 집적 회로는 다이 템퍼러쳐(die temperatures)가 약 100℃ 이상에 도달한 상태에서 대략 30와트 또는 그 이상의 화력을 방산할 수도 있다. 이러한 열은 집적 회로의 과열을 방지하도록 방출되어야만 한다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 일단 적층되면, 열분해 흑연 요소(100) 및 금속 재료(300)는 스트립 보유 플레이트(200)에 결합된다. 보다 구체적으로, 도 1에 도시된 열분해 흑연 요소(100)의 제 2 면(12)의 편평한 표면은 편평한 스트립 보유 장치(200)에 결합된다. 예로써, 도 3에 도시된 바와 같은 일 실시예에서, 열분해 흑연 요소(100)는 하나 이상의 나사(120)와 같은 기계적인 결합 수단을 사용하여 스트립 고정 플레이트(200)에 부착된다. 도 3에서는 나사로 도시되지만, 당해 기술 분야에 공지된 임의의 적절한 기계적 결합 수단을 사용하여 열분해 흑연 요소(100)를 스트립 보유 장치(200)에 결합시킬 수도 있음을 당업자는 이해해야만 한다.
일반적으로, 스트립 보유 장치(200)는 금속 재료(300)에 대항하여 열분해 흑연 요소(100)에 힘을 가함으로써 열분해 흑연 요소(100)와 금속 재료(300) 사이의 열 인터페이스(thermal interface)를 최소화하며 나아가 히트싱크(500)에 구조적 지지 및 강도를 추가하도록 제공된다.
전형적으로, 스트립 보유 장치(200)는 알루미늄 및/또는 구리로부터 제조된다. 일 실시예에서, 스트립 보유 장치(20)는 알루미늄으로 형성된다.
일 실시예에서, 본 발명의 방법은 금속계 코팅 재료를 열분해 흑연 요소(100)의 제 1 면(10)에 도포하는 단계를 포함한다. 보다 구체적으로, 금속계 코팅 재료가 사용되는 경우에 이 코팅 재료는 전형적으로 금속 재료(300) 쪽을 향하는 열분해 흑연 요소(100)의 제 1 면(10)에 도포된다. 알루미늄, 구리, 철, 은, 금, 니켈, 아연, 주석 또는 이들의 화합물과 같은 금속의 층이 열분해 흑연 요소(100)의 제 1 면(10)에 도포된다. 구체적인 실시예에서, 금속계 코팅 재료는 니켈 오버코트(overcoat)를 구비한 구리 코팅 재료이다. 선택적인 실시예에서, 금속계 코팅 재료로서 인듐의 코팅이 사용된다.
금속계 코팅 재료는 기계적 강도를 적절하게 제공한다. 금속계 코팅 재료는 전형적으로 적어도 약 0.001인치(0.0254㎜)의 두께를 갖는다. 보다 구체적으로, 금속계 코팅 재료는 약 0.006인치(0.1524㎜) 내지 0.025(0.635㎜)의 두께를 갖는다.
금속계 코팅 재료는 당해 기술 분야에 공지된 임의의 적절한 패턴으로 열분해 흑연 요소(100)의 제 1 면(10)에 도포될 수 있다. 예컨대, 일 실시예에서, 금속계 코팅 재료는 크로스 해치드(cross-hatched) 패턴으로 도포된다. 선택적인 실시예에서, 금속계 코팅 재료는 줄무늬 패턴으로 도포된다.
금속계 코팅 재료에 추가하여, 일 실시예에서, 이 방법은 열분해 흑연 요소(100)의 제 1 면(10)에 열 인터페이스 재료(20)를 도포하는 단계를 포함한다. 보다 구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 열 인터페이스 재료(20)는 금속 재료(300)와 열분해 흑연 요소(100) 사이에 적절하게 배치된다. 열 인터페이스 재료(20)는 히트싱크(500) 내의 두 구성요소, 예컨대 열분해 흑연 요소(100)의 제 1 면(10)과 금속 재료(300) 사이의 열저항을 감소시키도록 요구될 수도 있다. 하나의 예시적인 적절한 열 인터페이스 재료(20)는 미국 미네소타주 챈하슨 소재의 버퀴스트(Berquist)로부터 상용화된 버퀴스트 TIC4000이다.
본 발명의 방법은 열분해 흑연 요소(100)[및 보유 플레이트(200)의 사용시에는 보유 플레이트(200)]를 금속 재료(300)[및 열적 스페이서(400)의 사용시에는 열적 스페이서(400)]에 고정시켜서 히트싱크(500)를 형성하는 단계를 포함한다. 적절하게, 열분해 흑연 요소(100) 및 금속 재료(300)는 열원 요소로부터 열적 스페이서(400)(사용되는 경우)로 그 후에 열분해 흑연 요소(100) 및 금속 재료(300)를 통해 주위 환경으로 열의 전도를 촉진하도록 구성된 히트싱크(500)를 형성하도록 고정된다.
적절하게, 고정 단계는 금속 재료(300) 및 열분해 흑연 요소(100)를 서로 웨지 로크(wedge-lock)하도록 압력을 가하는 단계를 포함한다. 압력은 당해 기술 분야에 공지된 임의의 적절한 수단을 사용하여 인가될 수 있다. 압력의 양은 전형적으로 사용된 금속 재료 및 함께 로크될 열분해 흑연 요소(100)의 치수 및/또는 개수에 의존할 것이다.
상기한 바와 같이, 열분해 흑연 요소(100)는 본 발명의 방법을 사용하여 금속 재료(300)에 해제 가능하게 고정된다. 즉, 고정을 위해 본 발명에 사용된 웨지 로크 시스템은 히트싱크(500)가 편리하고 용이한 방법으로 해체 및 재조립될 수 있게 한다.
선택적인 실시예에서, 열분해 흑연 요소(100)를 금속 재료(300)에 고정시키기 위해 열전도성 접착제(도시 생략)가 추가로 사용된다. 전형적으로, 접착제는 열분해 흑연 요소(100) 및 금속 재료(300) 그리고 열적 스페이서(400)(사용된 경우) 중 적어도 하나에 도포된다. 보다 구체적으로, 접착제는 개략적으로 당해 기술 분야에 공지된 방법을 사용하여 패스트(paste) 또는 겔(gel) 형태와 같이 반고체 상태로 도포될 수도 있다.
일 실시예에서, 열전도성 접착제는 미국 캘리포니아주 비살리아 소재의 아아크틱 실버 인코포레이션(Arctic Silver, Inc.,)으로부터 상용화된 아아크틱 실버 에폭시이다. 사용되는 접착제의 양은 전형적으로 구체적인 히트싱크 형상에 의존할 것이다. 일 실시예에서, 열분해 흑연 요소(100), 금속 재료(300) 및 열적 스페이서(400) 위에 접착제를 얇은 층으로 살포하는 주사기 및 스패튤라(spatula)를 사용하여 대략 1.5㎖의 접착제가 도포된다.
다른 실시예에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 열분해 흑연 요소(700)는 팽창 가능한 부싱(bushing)(900)과 상보적인 크기의 적어도 하나의 구멍(750)을 포함하도록 구성되어 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 팽창 가능한 부싱(900)은 당해 기술 분야에 공지된 임의의 적절한 팽창 가능한 부싱일 수 있다. 나아가, 팽창 가능한 부싱(900)을 팽창시키기 위한 구체적인 방법은 팽창 가능한 부싱(900)을 팽창시키기 위한 당해 기술 분야에 공지된 임의의 방법일 수도 있다. 팽창 가능한 부싱(900)의 크기 및/또는 치수는 전형적으로 적어도 하나의 구멍(750)의 크기 및 구체적인 히트싱크 형상 및/또는 치수에 의존할 것이다.
또한, 금속 재료(600)는 팽창 가능한 부싱(900)이 팽창된 경우에 금속 재료(600) 대신 열분해 흑연 요소(700)의 내면을 가압하도록 열분해 흑연 요소(700) 내의 구멍(750)보다 충분히 큰 크기로 구성된 적어도 하나의 구멍(610)을 포함한다. 팽창 가능한 부싱(900)의 형상은 패스너(740)가 내부에 삽입될 때 그의 외면이 팽창하는 형상이다. 일 실시예에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 테이퍼형 나사(740)가 팽창 가능한 부싱(900)을 통해 삽입된다. 나아가, 테이퍼형 나사(740)는 팽창 가능한 부싱(900)을 통해 그리고 테이퍼형 나사(740)를 수용할 만큼 충분히 큰 구멍(820)을 구비한 보유 플레이트(800)를 통해 너트(742) 내로 삽입된다. 테이퍼형 나사(740)가 조여지는 경우, 팽창 가능한 부싱(900)의 외면(본 명세서에서는 벽이라고도 함)이 팽창하여, 열분해 흑연 요소(700)의 내면을 가압함으로써, 열 인터페이스를 감소시킨다.
일 실시예에서, 팽창 가능한 부싱(900)의 외면은 열 인터페이스 재료(도시 생략)로 코팅되어 있다. 열 인터페이스 재료는 팽창 가능한 부싱(900)의 외면의 불완전한 부분을 충전하여, 보다 낮은 열 임피던스 상태의 열 인터페이스를 생성한다. 일 실시예에서, 열 인터페이스 재료는 미국 미네소타주 챈하슨 소재의 버퀴스트로부터 상용화된 TIC-4000이며, 줄무늬 패턴으로 팽창 가능한 부싱(900)에 도포된다.
본 발명은 다양한 구체적 실시예의 관점에서 기술되었지만, 본 발명은 특허청구범위의 사상 및 범위 내에서 변형예로 실시될 수 있음을 당업자는 인식할 것이다.

Claims (22)

  1. 히트싱크를 형성하기 위한 방법에 있어서,
    웨지형 표면을 갖는 제 1 면과 편평한 표면을 갖는 제 2 면을 구비하는 적어도 하나의 열분해 흑연(thermo pyrolytic graphite; TPG) 요소를 형성하는 단계와,
    상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소의 제 1 면과 상보적이도록 구성된 금속 재료를 상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소 위에 적층하는 단계와,
    상기 금속 재료를 상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소에 고정하도록 압력을 가하는 단계를 포함하는
    히트싱크 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소는 스트립(strip)으로서 형성되는
    히트싱크 형성 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    복수의 열분해 흑연 요소가 형성되는
    히트싱크 형성 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소는 스트립 보유 플레이트에 부착되며, 상기 스트립 보유 플레이트는 상기 열분해 흑연 요소의 제 2 면에 부착되는
    히트싱크 형성 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소는 열전도성 접착제를 사용하여 상기 금속 재료에 추가로 부착되는
    히트싱크 형성 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    알루미늄, 구리 및 이들의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 상기 금속 재료가 상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소 위에 적층되는
    히트싱크 형성 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    금속 핀 조립체(metal fin assembly)를 포함하는 상기 금속 재료가 상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소 위에 적층되는
    히트싱크 형성 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    전도 냉각형 히트프레임을 포함하는 상기 금속 재료가 상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소 위에 적층되는
    히트싱크 형성 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소의 제 2 면 위에 열적 스페이서를 적층하는 단계를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소는 상기 열적 스페이서와 상기 금속 재료 사이에 배치되는
    히트싱크 형성 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    알루미늄, 구리 및 이들의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 재료로 구성되는 상기 열적 스페이서가 상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소의 제 2 면 위에 적층되는
    히트싱크 형성 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 재료를 적층하기 전에 상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소의 제 1 면에 금속계 코팅 재료를 도포하는 단계를 더 포함하는
    히트싱크 형성 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 재료와 상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소 사이에 열 인터페이스 재료를 도포하는 단계를 더 포함하는
    히트싱크 형성 방법.
  13. 히트싱크를 형성하기 위한 방법에 있어서,
    적어도 하나의 팽창 가능한 부싱(bushing)과 상보적이도록 구성된 적어도 하나의 열분해 흑연(TPG) 요소를 관통하는 적어도 하나의 구멍을 형성하는 단계와,
    상기 적어도 하나의 팽창 가능한 부싱보다 크도록 구성된 적어도 하나의 구멍을 금속 재료를 관통하여 형성하는 단계와,
    패스너(fastener)를 사용하여 상기 적어도 하나의 팽창 가능한 부싱을 상기 금속 재료에 형성된 적어도 하나의 구멍에 삽입하는 단계를 포함하는
    히트싱크 형성 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    알루미늄, 구리 및 이들의 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 상기 금속 재료가 상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소 위에 적층되는
    히트싱크 형성 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    금속 핀 조립체를 포함하는 상기 금속 재료가 상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소 위에 적층되는
    히트싱크 형성 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    전도 냉각형 히트프레임을 포함하는 상기 금속 재료가 상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소 위에 적층되는
    히트싱크 형성 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 팽창 가능한 부싱을 설치하기 전에 상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소의 표면에 금속계 코팅 재료를 도포하는 단계를 더 포함하는
    히트싱크 형성 방법.
  18. 히트싱크에 있어서,
    웨지형 표면을 갖는 제 1 면 및 편평한 표면을 갖는 제 2 면을 구비하는 적어도 하나의 열분해 흑연(TPG) 요소와,
    상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소의 제 1 면에 결합되는 금속 재료를 포함하는
    히트싱크.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소의 제 2 면에 결합되는 스트립 보유 플레이트를 더 포함하는
    히트싱크.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 금속 재료와 상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소 사이에 열 인터페이스 재료가 배치되는
    히트싱크.
  21. 히트싱크에 있어서,
    적어도 하나의 열분해 흑연(TPG) 요소로서, 상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소를 관통하는 적어도 하나의 구멍을 갖는 제 1 면을 구비하며, 적어도 하나의 팽창 가능한 부싱과 상보적이도록 구성되는, 상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소와,
    상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소의 적어도 하나의 구멍의 내면에 결합되는 금속 재료를 포함하는
    히트싱크.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 금속 재료와, 상기 적어도 하나의 열분해 흑연 요소와, 상기 적어도 하나의 팽창 가능한 부싱 사이에 배치되는 열 인터페이스 재료를 더 포함하는
    히트싱크.
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