KR100281527B1

KR100281527B1 - 반도체 집적회로 냉각장치

Info

Publication number: KR100281527B1
Application number: KR1019980006908A
Authority: KR
Inventors: 김태상
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1998-03-03
Filing date: 1998-03-03
Publication date: 2001-02-15
Also published as: KR19990073785A

Abstract

본 발명에 따른 반도체 집적회로 냉각장치는 하우징과 커버를 포함하도록 구성된다. 하우징의 일측면에는 일정한 길이를 갖는 연장부가 형성된다. 이 하우징의 내부에는 팬이 수납되고, 하우징의 윗면에는 커버가 결합되어 내부 공간을 형성한다. 이 하우징의 일면은 반도체 집적회로에 결합된 히트 싱크의 일면에 결합된다. 연장부와 커버의 내부 면 상에는 서로 엇갈리어 위치되도록 리브들이 각각 형성된다. 이 리브들은 팬이 작동할 때 발생되는 소음이 연장부의 관통홀을 통하여 외부로 방사되는 것을 방지한다.

Description

반도체 집적회로 냉각장치(COOLING APPARATUS FOR SEMICONDUCTOR INTEGRATED CIRCUIT)

본 발명은 반도체 집적회로 냉각장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 전자 시스템에 설치되는 반도체 집적회로에서 발생되는 열을 방열하기 위한 반도체 집적회로 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로, 컴퓨터의 CPU(central processing unit)와 같은 반도체 집적회로는 사용할 때 열이 발생된다. 특히, 상기 CPU는 동작 속도의 증가와 집적도의 증가로 발열량이 매우 증대되고 있다. 따라서, 상기 CPU와 같은 반도체 집적회로에서 발생되는 열을 효과적으로 방열하기 위한 다양한 방열장치들이 사용되고 있다. 이와 같이 반도체 집적회로의 방열을 위하여 대표적으로 사용되고 있는 것이 히트 싱크(heat sink)와 팬(fan)이다.

도 1은 종래 컴퓨터에 설치된 반도체 집적회로에 히트 싱크와 팬이 설치되기 전의 상태를 도시한 분해 사시도이다.

도 1을 참조하면, 컴퓨터(10)에 설치되는 마더 보드(12)에는 CPU(14)가 설치되어 있다. 이 CPU(14)에서 발생되는 열을 방열하기 위하여 히트 싱크(16)와 팬(18)이 사용되고 있다. 상기 히트 싱크(16)는 알루미늄과 같은 전도성이 우수한 재질로 제작되며, 판형 또는 표면적을 넓게 하기 위하여 다양한 형태로 형성된다. 이 히트 싱크(16)는 방열 효과를 더욱 높이기 위하여 단면적으로 넓게 하는 구조를 갖게 할 필요가 있다. 이와 같은 목적으로 사용되는 것이 핀(fin)들이다. 이 히트 싱크(16)는 상기 CPU(14)의 윗면에 부착된다. 그리고, 상기 히트 싱크(16)의 윗면에는 상기 팬(18)이 결합된다. 이와 같은 구성에서 상기 CPU(14)에서 발생된 열이 상기 히트 싱크(16)로 전도되어 방열된다. 이때, 상기 팬(18)은 공기의 흐름을 형성시켜서 상기 히트 싱크(16)에서 원활한 방열이 이루어지도록 한다.

이때, 상기 팬(18)은 작동시 소음이 발생되는 문제점이 있다. 이와 같은 소음은 전자 시스템의 사용자가 불편을 느낄 수 있는 문제점이다. 특히, 시스템이 노화될수록 소음이 커지는 문제점이 있다. 예컨대, 상기 팬(18)은 상기 히트 싱크(16)의 윗면에 스크류에 의해서 결합된다. 따라서, 장시간 경과시 스크류에 의한 체결력이 저하되어 상기 히트 싱크(16)와 팬(18) 사이에 틈이 발생되면, 상기 팬(18)에서 발생되는 소음은 더욱 커지는 것이다. 또한, 팬이 히트 싱크에 밀착되어 설치되므로, 열에 의해서 팬이 변형되는 문제점이 발생된다. 한편, 공기의 흐름을 제어하지 못하므로, 공기의 와류 현상이 발생될 수 있어서 공기의 유동으로 인한 냉각 효율이 떨어질 수 있다. 즉, 히트 싱크에서 방열되는 열에 의해서 더워진 공기가 다시 팬을 통하여 유입되는 문제점이 발생되기 때문이다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 반도체 집접회로를 위한 냉각장치의 팬에서 발생되는 소음이 외부로 방사되는 것을 최대한 방지할 수 있고, 열에 의해서 팬이 변형되는 것을 막을 수 있으며, 히트 싱크 주위의 공기가 팬으로 유입되지 않도록 하여 냉각 효율을 상승시킬 수 있는 새로운 형태의 반도체 집적회로 냉각장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래 컴퓨터에 설치된 반도체 집적회로에 히트 싱크와 팬이 설치되기 전의 상태를 도시한 분해 사시도;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하우징과 커버를 사용하여 히트 싱크와 팬을 컴퓨터에 설치된 반도체 집적회로에 결합시키기 전의 상태를 도시한 분해 사시도;

도 3은 히트 싱크와 팬, 그리고 하우징이 반도체 집적회로에 결합된 후 커버를 하우징에 결합시키기 전의 상태를 확대하여 도시한 컴퓨터의 부분 사시도;

도 4는 커버를 하우징에 결합시킨 후의 상태를 도시한 사시도;

도 5는 도 4에서 단면 A-A'를 도시한 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

20 : 컴퓨터 22 : 컴퓨터 본체

24 : 마더 보드 26 : 반도체 집적회로

28 : 소켓 30 : 히트 싱크

32 : 핀 34 : 나사홈

36 : 팬 38 : 팬 몸체

40 : 회전 날개 42 : 홀

44 : 스크류 50 : 하우징

52 : 몸체부 54,57 : 관통홀

56 : 연장부 58,72 : 리브

60 : 러그 70 : 커버

74 : 시트

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 전자 시스템의 반도체 집적회로에서 발생되는 열을 방열하기 위하여 반도체 집적회로에 부착되어 설치되는 히트 싱크(heat sink)와 팬(fan)을 갖는 반도체 집적회로 냉각장치는 바닥면과 측면들에 의해서 형성되는 내부 공간에 상기 팬이 수납되는 그리고 상기 히트 싱크의 일면에 결합되는 그리고 상기 바닥면에 관통홀이 형성되는 몸체부와, 상기 몸체부의 일측면으로부터 소정 길이로 연장되어 형성되는 그리고 일면에 관통홀이 형성되는 적어도 하나의 연장부를 갖는 하우징과; 상기 하우징의 윗면에 결합되는 커버를 포함하여, 상기 팬에서 발생되는 소음이 외부로 방사되는 것을 감소시키고, 상기 팬이 작동될 때 상기 적어도 하나의 연장부의 관통홀로부터 상기 히트 싱크로 공기의 흐름이 형성된다.

이와 같은 본 발명에서 상기 연장부와 커버의 내면상에서 각각 소정 높이로 형성되고, 상기 커버가 상기 하우징에 결합되었을 때 서로 엇갈리어 위치되도록 형성되며, 상기 팬이 작동될 때 공기의 흐름이 형성될 수 있도록 형성되는 다수 개의 리브들을 포함한다. 상기 하우징의 바닥면상에서 소정 높이로 형성되고, 그 윗면에 상기 팬이 스크류에 의해서 결합되는 적어도 두 개의 보스를 포함한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 2 내지 도 5에 의거하여 상세히 설명하며, 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하우징과 커버를 사용하여 히트 싱크와 팬을 컴퓨터에 설치된 반도체 집적회로에 결합시키기 전의 상태를 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 히트 싱크와 팬, 그리고 하우징이 반도체 집적회로에 결합된 후 커버를 하우징에 결합시키기 전의 상태를 확대하여 도시한 컴퓨터의 부분 사시도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 집적회로 냉각장치는 히트 싱크(30), 팬(36), 하우징(50), 그리고 커버(70)로 크게 구성된다. 본 발명의 실시예에 따른 냉각장치는 CPU와 같이 작동할 때 열이 발생되는 반도체 집적회로(26)에 설치되어 사용된다. 상기 반도체 집적회로(26)는 컴퓨터(20)의 마더 보드(24)에 설치된다. 그리고, 상기 마더 보드(24)는 상기 컴퓨터(20)의 본체(22)에 설치된다.

이때, 상기 반도체 집적회로(26)는 상기 마더 보드(24)에 국한되지 않고, 상기 컴퓨터(20)에 설치되는 다양한 종류의 회로 기판일 수 있을 것이다. 또한, 상기 반도체 집적회로(26)는 컴퓨터뿐만아니라 다른 종류의 전자 시스템에 설치되는 형태일 수 있다. 결론적으로, 본 발명의 냉각장치는 다양한 전자 시스템에 설치되는 반도체 집적회로에 적용할 수 있다.

다시, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 반도체 집적회로(26)는 상기 마더 보드(24)에 설치된 소켓(28)에 결합되도록 구성되어 있다. 이때, 어떤 종류의 반도체 집적회로는 회로 기판에 바로 결합되는 경우도 있으며, 소켓형이 아닌 다른 형태의 결합 부품을 사용하는 경우도 있다. 상기 히트 싱크(30)는 상기 반도체 집적회로(26)의 윗면에 부착되어 결합된다. 이때, 상기 히트 싱크(30)가 상기 반도체 집적회로(26)에 결합되는 방법은 다양한 방법이 사용될 수 있다. 예컨대, 히트 싱크가 반도체 집적회로가 설치된 회로 기판의 반대면에 부착되어 설치되는 형태도 있다. 상기 히트 싱크(30)에는 핀(fin)들(32)이 형성되어 있다. 이 핀들(32)은 상기 반도체 집적회로(26)에 부착되는 반대면에 형성된다. 이 핀들(32)상에는 나사홈(34)이 형성되어 있다. 이 나사홈(34)은 상기 팬(36)과 하우징(50)을 결합시키기 위하여 사용된다.

한편, 상기 팬(36)은 몸체(38), 모터(도시 안됨), 회전 날개(40)로 구성된다. 그리고, 상기 몸체(38)상에는 상기 팬(36)을 결합시킬 수 있도록 홀들(42)이 형성되어 있다. 이 팬(36)은 스크류(44)에 의해서 상기 하우징(50)에 결합된다. 상기 하우징(50)은 몸체부(52)와 연장부(56)로 구성된다. 상기 몸체부(52)의 바닥면에는 상기 팬(36)이 결합된다. 따라서, 상기 바닥면에는 관통홀(54)이 형성된다. 이 관통홀(54)은 상기 팬(36)에 의해서 형성되는 공기의 흐름이 상기 히트 싱크(30)로 흐르도록 한다. 그리고, 상기 관통홀(54)의 주위에는 보스들(62)이 형성된다. 이 보스들(62)은 상기 팬(36)에 형성된 홀들(42)과 동일 선상에 위치되도록 형성된다. 이 보스들(62)은 상기 히트 싱크(30)로부터 전달되는 열이 상기 팬(36)에 이르지 못하도록 한다. 물론, 상기 팬(36)이 상기 하우징(52)의 바닥면에 바로 설치되는 형태에서도 상기 히트 싱크(30)로부터 전달되는 열이 감소되지만, 상기 보스들(62)을 사용한다면 그 효과는 더욱 향상될 것이다. 상기 몸체부(52)의 일측면에는 상기 연장부(56)가 형성된다. 상기 연장부(56)는 상기 팬(36)으로 상기 히트 싱크(30)의 주위에 있는 공기가 유입되지 않도록 하기 위한 것이다. 즉, 냉각장치의 냉각 효율을 높이기 위한 것이다. 따라서, 상기 연장부(56)는 외부로부터 공기가 유입되도록 하기 위하여 일측면에 관통홀(57)(도 5참조)이 형성된다. 이때, 상기 몸체부(52)와 연장부(56)의 윗면은 개방되어 있다. 이 윗면에는 상기 커버(70)가 결합된다. 상기 커버(70)와 몸체부(52)가 결합되도록 하는 방법은 러그(lug)(60)들과 시트(seat)(74)들의 결합 구조를 사용한다. 이 러그들(60) 및 시트들(74)의 개수는 상기 하우징(50)에 커버(70)가 안정적으로 결합될 수 있는 정도면 된다.

한편, 상기 연장부(56)와 커버(70)의 내면에는 각각 다수 개의 리브(rib)들(58,72)이 형성되어 있다. 이 리브들(58,72)은 상기 팬(36)이 작동될 때 발생되는 소음이 외부로 방사되는 것을 차단하기 위한 것이다. 상기 연장부(56)와 커버(70)에 각각 형성된 리브들(58,72)은 서로 사이에 들어가도록 형성된다. 즉, 상기 커버(70)가 상기 하우징(52)의 윗면에 결합되었을 때 상기 커버(70)의 리브들(72)은 상기 연장부(56)의 리브들(58) 사이에 위치된다. 또한, 상기 커버 리브들(72)과 연장부 리브들(58) 사이에는 공기가 흐를 수 있도록 하는 경로가 형성된다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 집적회로 냉각장치의 결합 방법을 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 마더 보드(24)에 설치된 CPU(26)의 윗면에 히트 싱크(30)를 부착시켜서 결합시킨다. 이때, 상기 히트 싱크(30)와 CPU(26)의 결합은 양면 테이프와 같은 테이프 또는 클립 등에 의해서 이루어진다. 다음, 하우징(50)을 상기 히트 싱크(30)의 윗면에 위치시킨 상태에서 상기 하우징(50)의 내부 공간에 팬(36)을 위치시킨다. 이 상태에서 스크류들(44)을 사용하여 상기 팬(36)과 하우징(50)을 상기 히트 싱크(30)에 결합시킨다. 이때, 연장부(56)의 방향은 컴퓨터(20) 내부의 구조에 따라서 적당한 방향으로 향하도록 할 수 있다. 예컨대, 상기 CPU(26)가 컴퓨터 본체(22)의 일측면에 근접되어 설치될 경우에는 그 측면에 에어 벤트(air vent)를 형성하고, 상기 연장부(56)가 그 측면으로 향하도록 할 수 있을 것이다. 마지막으로, 커버(70)를 상기 하우징(50)의 윗면에 결합시키면 된다.

도 5는 도 4에서 단면 A-A'를 도시한 단면도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 집적회로 냉각장치에서는 팬(36)에서 발생되는 소음이 외부로 방사되지 않도록 한다. 즉, 상기 팬(36)이 하우징(50)과 커버(70)에 의해서 형성되는 내부 공간에 설치되고, 연장부(56)의 관통홀(57)에는 리브들(58,72)이 형성되어 있기 때문이다. 또한, 상기 팬(36)은 상기 하우징(50)에 의해서 상기 히트 싱크(26)와 직접적으로 접촉되지 않으므로, 상기 히트 싱크(26)로부터 발생되는 열에 의해서 변형이 발생될 우려가 없다. 그리고, 상기 팬(36)으로 유입되는 공기는 상기 연장부(56)를 통하여 이루어지므로, 상기 히트 싱크(30) 주위의 공기가 유입되지 않는다. 따라서, 냉각 효율을 증대시킬 수 있다.

이와 같은 본 발명을 적용하면 팬에서 발생되는 소음이 외부로 방사되는 것을 최대한 방지할 수 있으므로, 전자 시스템의 사용자에게 쾌적한 환경을 제공할 수 있다. 그리고, 팬을 수납하는 하우징에 의해서 히트 싱크의 열이 팬으로 전달되지 않으므로, 히트 싱크의 열로 인하여 발생되는 팬의 변형을 방지할 수 있다. 또한, 히트 싱크 주위의 공기가 팬으로 유입되지 않으므로, 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

Claims

전자 시스템의 반도체 집적회로에서 발생되는 열을 방열하기 위하여 반도체 집적회로에 부착되어 설치되는 히트 싱크(heat sink)와 팬(fan)을 갖는 반도체 집적회로 냉각장치에 있어서, 내부공간에 상기 팬을 수납하기 위한 하우징과; 상기 하우징의 윗면에 결합되는 커버를 포함하되, 상기 하우징은 상기 히트 싱크의 일면에 결합되고 아울러 상기 내부공간을 형성하기 위해 바닥면과 측면을 가지는 몸체부와, 상기 바닥면에 형성되어 상기 팬의 회전에 따라 발생된 공기를 상기 히트싱크로 흐르게 하기 위한 제1관통홀과, 상기 몸체부의 일측면으로부터 소정 길이로 연장되어 형성된 연장부 및, 외부의 공기가 상기 내부공간으로 유입되게 하기 위해 상기 연장부의 일면에 형성된 제2관통홀을 구비하며, 상기 하우징은 상기 연장부와 커버의 내면상에 각각 소정 높이로 형성되고, 상기 커버가 상기 하우징에 결합될 때 서로 엇갈리게 위치하도록 형성되며, 상기 팬이 작동할 때 공기의 흐름이 형성될 수 있도록 형성되는 다수개의 리브들을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로의 냉각장치.
제1항에 있어서, 상기 하우징은 상기 바닥면상에서 소정 높이를 갖는 적어도 두 개의 보스들을 더 구비하되, 상기 보스들의 윗면에서 상기 팬이 스크류에 의해서 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 집적회로 냉각장치.