KR100196913B1 - 냉각팬의 동작감지가 가능한 반도체소자 냉각 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체소자 및 각종 전자부품들이 탑재된 전원공급장치(power supply) 또는 컨트롤러 등의 내부에서 발생하는 열을 외부로 방출하기 위해 냉각팬을 구비한 냉각 시스템에서 상기 냉각팬의 동작여부를 감지하는 수단을 갖는 냉각팬의 동작감지가 가능한 반도체소자 냉각 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 반도체소자가 장착된 기판상에서 발생하는 열을 방출하기 위한 냉각팬을 구비한 반도체소자 냉각 시스템에 있어서, 상기 냉각팬의 동작상태를 감지하기 위한 수단을 포함하는 반도체소자 냉각 시스템이 개시된다.

Description

냉각팬의 동작감지가 가능한 반도체소자 냉각 시스템
본 발명은 반도체소자 냉각 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체소자 및 각종 전자부품들이 탑재된 전원공급장치(power supply) 또는 컨트롤러 등의 내부에서 발생하는 열을 외부로 방출하기 위해 냉각팬을 구비한 냉각 시스템에서 상기 냉각팬의 동작여부를 감지하는 수단을 갖는 냉각팬의 동작감지가 가능한 반도체소자 냉각 시스템에 관한 것이다. 여기서, 동작감지라는 의미는 냉각팬이 동작하는지 그렇지 않은지를 뜻하는 외에, 냉각팬을 구동하는 전류의 감소 또는 증가를 감지하는 것까지 포함한다.
일반적으로 전원공급장치나 컨트롤러 등에는 PCB 기판상에 각종 전자부품과 반도체소자들이 탑재되어 있다. 이들에 전원을 인가하여 소정의 동작을 수행할 때에는 통상 열이 발생된다. 특히 반도체소자는 열에 약하기 때문에 별도의 냉각장치를 이용하여 소자내에서 발생된 열을 방출시킨다. 예를 들어, 히트싱크(heat sink)를 반도체소자의 표면에 부착하는데 외기와의 접촉면적을 증가시킨 히트싱크에 의해 소자내에서 발생된 열은 단시간에 외기로 방출된다. 또한 전자부품에서 발생된 열도 부품자체의 표면을 통해 외기로 방출된다.
통상 상기 전원공급장치나 컨트롤러들은 밀폐된 공간에 수납된다. 즉, 주로 보조적인 역할을 하기 때문에 단일의 유니트로써 구별하기 위해 수납용기내에 수용시킨다. 따라서 상기한 바와 같이, 반도체소자에 부착된 히트싱크나 전자부품자체의 표면을 통해 방출된 열은 수납용기내에 갇히게 되고, 오히려 열에 대한 영향을 더 받게 된다. 따라서 종래에는 상기와 같이 수납용기내에 갇힌 열을 외부로 방출하기 위해 냉각팬을 사용하였다. 도 1에는 이와 같은 종래의 냉각 시스템을 나타내고 있다.
도 1을 참조하면, 전원공급장치나 컨트롤러들의 수납용기(1)의 일측면에는 공기유입구(7)가 형성되고 타측면에는 냉각팬(5)이 설치되어 있다. 수납용기(1)내에는 PCB 기판(6)이 설치되고 그 위에 각종 전자부품(2)들과 반도체 패키지(3)가 탑재된다. 반도체 패키지(3)의 상부면에는 패키지에서 발생하는 열을 단시간에 외기로 방출하기 위한 히트싱크(4)가 부착되어 있다.
이와 같은 구성의 전원공급장치가 동작을 시작하면, 각종 전자부품들과 반도체소자로부터 열이 발생하여 수납용기(1) 내부의 온도가 증가하게 된다. 이때, 냉각팬(5)이 구동하면, 화살표로 도시한 바와 같이, 공기유입구(7)로 외부의 찬 공기가 유입되고 수납용기(1) 내부의 더운 공기는 외부로 밀려나간다. 따라서 냉각팬(5)이 구동되는 동안은 내부의 소자들을 적절히 냉각시킬 수 있다.
그러나 종래에는 냉각팬을 구동시키는 모터의 결함이나 기타 다른 이유에 의해 냉각팬이 구동하지 않을 경우, 이를 감지하지 못하면 수납용기 내부의 온도가 증가함으로써 내부에 탑재된 반도체소자 및 각종 전자부품들이 열화되거나 번-아웃(burn out)되어 더 이상 역할을 수행하지 못하여 다른 설비에 큰 영향을 끼치게 되는 문제점이 있다.
또한 구동이 된다하더라도 구동전류가 정격이하로 감소된 경우에도 냉각효율이 감소되어 내부온도가 증가하는 문제점이 발생하였다.
본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 문제점에 비추어 냉각팬이 구동하지 않거나 구동전류가 정격이 아닌 경우에 이를 감지하여 적절한 대응조치를 취하여 다른 설비로의 영향을 최소화할 수 있는 냉각팬의 동작감지가 가능한 반도체소자 냉각 시스템을 제공하는 것이다.
도 1은 일반적인 반도체소자 냉각 시스템의 단면도
도 2A는 본 발명에 의한 반도체소자 냉각 시스템의 구성도
도 2B는 도 2A의 P부분의 확대도
본 발명의 특징에 의하면, 반도체소자가 장착된 기판상에서 발생하는 열을 방출하기 위한 냉각팬을 구비한 반도체소자 냉각 시스템에 있어서, 상기 냉각팬의 동작상태를 감지하기 위한 수단을 포함하는 반도체소자 냉각 시스템이 개시된다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 감지수단은 적어도 하나의 냉각팬 단부에 설치된 자석과, 상기 자석과 소정간격으로 이격되어 설치된 코일로 구성된다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. 설명의 편의를 위하여 종래의 구성과 중복되는 부분에 대한 설명은 생략한다.
도 2A에는 본 발명의 냉각팬의 동작감지가 가능한 반도체소자 냉각 시스템의 구성도가 도시되어 있다. 먼저, 본 발명에 있어 냉각팬의 동작감지장치는 패러데이의 전자유도법칙(Faraday's electromagnetic induction law)을 이용한다. 이를 간단히 언급하면, 회로에 쇄교하는 자속이 변화할 때, 그 회로에는 자속이 감소되는 비율에 비례하는 기전력이 유기된다.
이와 같이 자속변화에 따라 기전력이 유기되는 원리를 냉각팬의 동작여부를 감지하는데 적용하기 위해서, 본 발명에서는 도 2B와 같은 감지장치를 구성한다. 즉, 적어도 하나의 냉각팬(5)의 단부에 자석(10)을 부착하고 냉각팬(5)의 단부와 소정거리 이격된 주연부에 코일(12)을 설치한다. 따라서 냉각팬이 일정한 속도로 회전하면 자석(10)으로부터의 자속이 변화하고 이에 따라 상기 자석과 쇄교된 코일(12)에는 기전력이 유기되어 전류가 흐른다. 마찬가지로 냉각팬이 더 이상 회전하지 않을 때에는 전류가 흐르지 않으며, 회전속도가 감소하는 경우에는 전류량이 감소된다.
다시 도 2A를 참조하면, 동작감지장치 P에서 발생된 전류신호는 표시제어부(14)에 입력되고 표시제어부(14)는 입력된 전류신호의 크기가 정격범위내에 들어가는 경우에는 동작표시램프(16)를 발광시켜 냉각팬이 정상적으로 동작하고 있음을 알린다. 반면에 입력된 전류신호가 검출되지 않는 경우에는 알람 등의 경보장치(18)를 가동시킨다. 이때, 선택적으로 전원제어부(24)에 신호를 출력하여 전원공급장치로의 전원공급을 중단시킬 수 있다. 한편, 입력된 전류신호의 크기를 디스플레이장치(22)의 모니터(21)에 표시할 수 있으며, A/D 컨버터(20)에서 디지털값으로 변환하여 숫자형태로 모니터(21)에 표시할 수도 있다. 전류신호의 크기를 표시하는 이유는 상기 입력된 전류신호의 크기가 정격범위내에는 포함된다하더라도 전류가 크게 감소하는 때 어떤 문제를 내포할 가능성을 배제할 수 없기 때문에 작업자로 하여금 감지되는 전류의 크기를 확인하게 하여 냉각팬의 동작상태를 항상 체크할 수 있도록 하기 위한 것이다.
결과적으로, 냉각팬이 동작하지 않는 경우에는 경보신호를 발생하여 작업자로 하여금 소정의 조치를 취하게 할 수 있으며, 또한 선택적으로 전원공급장치로의 전원공급을 중단시킬 수 있다. 또한 동작상태를 항상 모니터링할 수 있기 때문에 냉각팬의 동작이 비정상적인지를 작업자가 체크할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 냉각팬의 동작여부를 감지하는 장치를 설치함으로써, 냉각팬이 동작하지 않는 경우 수납용기내의 온도가 계속적으로 증가하여 반도체소자 등이 열화하거나 번-아웃되는 것을 방지할 수 있다. 또한 동작상태를 항상 모니터링할 수 있기 때문에 냉각팬의 동작이 비정상적인지를 체크하여 소정의 조치를 취할 수 있기 때문에 상기 전자부품이나 반도체소자의 동작효율이 감소되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (9)

  1. 반도체소자가 장착된 기판상에서 발생하는 열을 방출하기 위한 다수개의 냉각팬을 구비한 반도체소자 냉각 시스템에 있어서,
    상기 냉각팬의 동작상태를 감지하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각팬의 동작감지가 가능한 반도체소자 냉각 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 감지수단은 상기 적어도 하나의 냉각팬 단부에 설치된 자석과, 상기 자석과 소정간격으로 이격되어 설치된 코일로 구성된 것을 특징으로 하는 냉각팬의 동작감지가 가능한 반도체소자 냉각 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 감지수단으로부터의 출력신호를 입력받아 표시수단에 상기 냉각팬의 동작상태를 표시하기 위한 표시제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각팬의 동작감지가 가능한 반도체소자 냉각 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 표시수단은 경보장치인 것을 특징으로 하는 냉각팬의 동작감지가 가능한 반도체소자 냉각 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 표시수단은 발광램프인 것을 특징으로 하는 냉각팬의 동작감지가 가능한 반도체소자 냉각 시스템.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 표시수단은 전류값 디스플레이장치인 것을 특징으로 하는 냉각팬의 동작감지가 가능한 반도체소자 냉각 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 전류값 디스플레이장치는 A/D 컨버터를 갖는 것을 특징으로 하는 냉각팬의 동작감지가 가능한 반도체소자 냉각 시스템.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 감지수단으로부터의 출력신호를 입력받아 전원공급장치에서의 전원공급을 제어하기 위한 전원제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각팬의 동작감지가 가능한 반도체소자 냉각 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 전원제어수단은 상기 냉각팬이 동작하지 않을 경우 상기 전원공급장치로의 전원공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 냉각팬의 동작감지가 가능한 반도체소자 냉각 시스템.
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