KR100423235B1 - 전자장비 냉각용 열확산기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자장비에 박판형으로 부착되어 좁은 공간에서 열원의 열을 흡수하여 전면적으로 골고루 확산시켜 냉각성능을 향상시키도록 한 것으로, 박판형으로 중앙 내부에 액체가 수용되어 열원(1)으로부터 열을 흡수하기 위한 일정한 공간의 증발영역을 갖는 증발부(17)와, 상기 증발부(17)에서 주변부로 방사상으로 뻗어나간 유로(14)를 갖는 응축부(16)와, 상기 응축부(16)에서 응축된 액체를 상기 증발부(17)로 유도하는 유체공급유로(15)를 포함하고, 상기 응축부(16)와 상기 유체공급유로(15)는 서로 대향되게 박판형의 케이스(18)내에 배치된 것을 특징으로 한다.

Description

전자장비 냉각용 열확산기{Heat spreader for the cooling of electronic devices}

본 발명은 전자장비의 냉각장치에 관한 것으로, 특히 전자장비에서 발생되는 열을 효과적으로 넓은 면적에 확산시켜 주위와 열 교환함으로서 전자장비의 온도를 저하시켜 열에 의한 전자장비의 파손을 막고 냉각장치의 효율을 높일 수 있는 전자장비 냉각용 열확산기에 관한 것이다.

전자장비가 작아지고 고집적화 될수록 전자장비에서 발생되는 열이 증가하여 전자장비의 기능을 저하시키거나 파손에 이르게 하므로 전자장비의 냉각을 위한 별도의 냉각시스템이 요구된다.

종래 전자장비의 냉각 시스템은, 도 1과 같이 열원(1)의 표면위에 핀히트싱크(2)를 부착하고, 핀히트싱크(2)에 냉각팬(3)을 설치하여 열원(1)에서 발생되는 열을 외부로 방출하여 열원(1)의 온도를 일정 수준으로 유지하는 방법을 사용하거나, 도 2와 같이 모세관(6)구조를 갖는 히트파이프(4)의 증발부와 응축부에 각기 평면판(5)과 방열판(7)을 설치하고, 평면판(5)을 열원(1)에 그리고 냉각판(3)을 방열판(7)에 각기 부착된 방법으로, 열원(1)으로부터 모세관(6)구조를 통하여 증발부로 이동된 액체가 평면판(5)을 통하여 열을 흡수하고 기체상태가 되며, 이 기체는 히트파이프(4)내의 증기유로(8)를 통하여 응축부로 이동하여 방열판(7)과 냉각팬 (3)에 의하여 열을 외부로 방출하고 응축되고 다시 모세관(6) 구조를 통하여 모세관력에 의하여 증발부로 이동하는 구조이다.

이상의 종래 기술은 부피가 큰 전자장비에서는 효과적으로 쓰일 수 있으나 부피가 작고, 고집적화된 전자장비의 경우에는 냉각에 필요한 공간을 확보할 수 없게 되므로 적용이 불가능한 단점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전자장비에서 발생되는 열을 좁은 공간에서 효과적으로 넓은 면적에 확산시켜 주위와 열 교환함으로서 전자장비의 온도를 저하시켜 열에 의한 전자장비의 파손을 막고 냉각장치의 효율을 높일 수 있는 전자장비 냉각용 열확산기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,

열원(1)으로부터 발생되는 열을 균일하게 넓은 면적으로 확산시키는 전자장비 냉각용 열확산기로서,

박판형으로 중앙 내부에 액체가 수용되어 열원으로부터 열을 흡수하기 위한 일정한 공간의 증발영역을 갖는 증발부(17)와;

상기 증발부(17)에서 주변부로 방사상으로 뻗어나간 유로(14)를 갖는 응축부 (16)와;

상기 응축부(16)에서 응축된 액체를 상기 증발부(17)로 유도하는 유체공급유로(15)를 포함하고;

상기 응축부(16)와 상기 유체공급유로(15)는 서로 대향되게 박판형의 케이스 (18)내에 배치된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 핀히트싱크를 이용한 전자장비 냉각장치의 예시도.

도 2는 종래 히트파이프를 이용한 전자장비 냉각장치의 예시도.

도 3은 본 발명에 따른 전자장비 냉각용 열확산기의 리드 프레임 구조를 나타낸 평단면구조도.

도 4는 도 3의 A-A선에서 본 단면도.

도 5,6은 본 발명에 따른 전자장비 냉각용 열확산기의 적용예시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 열확산기 11 : 리드

12 : 분리막 13 : 액체저장부

14 : 유로 15 : 액체공급유로

16 : 응축부 17 : 증발부

18 : 케이스

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 전자장비 냉각용 열확산기의 리드 프레임 구조를 나타낸 평단면구조도이고, 도 4는 도 3의 A-A선에서 본 단면도이고, 도 5,6은 본 발명에 따른 전자장비 냉각용 열확산기의 적용예시도이다.

도 3,4에서 도면 부호 18은 전자장비 냉각용 열확산기(10)의 케이스이다.

상기 케이스(18)의 내부에는 중앙 내부에 액체가 수용되어 열원으로부터 열을 흡수하기 위한 일정한 공간의 증발영역을 갖는 증발부(17)와, 상기 증발부(17)에서 주변부로 방사상으로 뻗어나간 응축부(16)와, 상기 응축부(16)에서 응축된 액체를 상기 증발부(17)로 유도하는 유체공급유로(15)를 포함하고 있고, 상기 응축부 (16)와 상기 유체공급유로(15)는 서로 대향되게 배치되어 있다.

이때 케이스(18)의 두께는 바람직하게는 1mm 이하의 얇은 박판형을 이룬다.

상기 응축부(16) 및 액체공급유로(15)는 모세관력에 의한 유체 이송이 가능하도록 도 3과 같이 방사상으로 리드(11)가 형성되고, 이 리드(11)간의 사이에 유로(14)가 형성된 리드 프레임 구조를 갖는다. 이때 리드(11)의 두께는 최대 0.25㎜에서 최소 0.1㎜의 것을 사용한다.

그리고 상기 응축부(16)와 액체공급유로(15)가 분리막(12)으로 분리되어 액체와 기체의 유동을 분리시키게 되어 있다.

이때 상기 액체공급유로(14,15)는 0.08∼0.25㎜의 폭을 갖음이 바람직하다. 이는 0.08㎜ 미만으로 구성하면 액체이동이 어렵고 0.25㎜ 이상으로 할 경우 모세관 현상이 일어나기 어렵기 때문이다.

또한 상기 분리막(12)의 주변부에는 응축부(16)에서 생성된 액체를 액체공급유로(15)측으로 이송을 원할히 하기 위해 액체저장부(13)가 더 추가될 수 있고, 본 발명에 사용되는 액체는 물이나 냉매가 될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 실시예의 작용은 다음과 같다.

도 4와 같이 열원(1)에서 열이 발생되면 유체는 증발부(17)에서 열원(1)으로부터 열을 흡수하여 증발한다. 증발된 증기는 응축부(16)의 유로(14)측 모세관 구조를 따라 흐르면서 외부로 열을 방출하고 응축된다.

응축된 액체는 액체저장부(13)에 모이고, 이 액체는 다시 액체공급유로(15)를 통하여 증발부(17)로 공급된다.

이같이 계속적으로 열원(1)으로부터 열을 흡수하여 응축부(16)를 통하여 열을 균일하게 방사상으로 확산하고 외부로 방출하는 과정을 반복한다.

따라서 본 발명은 열확산기(10)가 도 5와 같이 전자장비(9)의 열원(1)에 박판형으로 부착되여 열확산을 유도하고 외부로 자연대류 또는 강제 대류에 의한 열 방출을 촉진한다.

또한 본 발명의 열확산기(10)는 도 6과 같이 열원(1)과 핀히트싱크(2)와의 사이에 설치되어 열원(1)에서 발생되는 열을 흡수하여 핀히트싱크(2)의 전면적에 골고루 확산시켜 냉각팬(3)에 의한 냉각성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 전자장비 냉각용 열확산기에 따르면, 전자장비의 열원으로부터 발생되는 열을 균일하게 넓은 면적으로 확산시키고, 또한 외부로 방출할 수 있어 냉각성능이 우수하다. 또한 모세관구조로 리드프레임 구조를 사용함으로서 가공방법을 단순화 할 수 있다. 또한 액체저장부를 통하여 충분한 액체를 확보함으로써 액체공급유로를 통하여 액체상태의 유체가 열원으로 이송시 열원에서의 급격한 증발의 발생시에도 유막의 끈김없이 유체를 공급할 수 있다.

Claims (5)

1. 열원(1)으로부터 발생되는 열을 균일하게 넓은 면적으로 확산시키는 전자장비 냉각용 열확산기로서,

   박판형으로 중앙 내부에 액체가 수용되어 열원(1)으로부터 열을 흡수하기 위한 일정한 공간의 증발영역을 갖는 증발부(17)와;

   상기 증발부(17)에서 주변부로 방사상으로 뻗어나간 유로(14)를 갖는 응축부 (16)와;

   상기 응축부(16)에서 응축된 액체를 상기 증발부(17)로 유도하는 유체공급유로(15)를 포함하고;

   상기 응축부(16)와 상기 유체공급유로(15)는 서로 대향되게 박판형의 케이스 (18)내에 배치된 것을 특징으로 하는 전자장비 냉각용 열확산기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 응축부(16) 및 액체공급유로(15)는 모세관력에 의한 유체 이송이 가능하도록 리드 프레임 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 전자장비 냉각용 열확산기.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 응축부(16)와 액체공급유로(15)가 분리막(12)에 의해 분리되어 액체와 기체의 유동을 분리시키는 것을 특징으로 하는 전자장비 냉각용 열확산기.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 액체공급유로의 폭은 0.08∼0.25㎜임을 특징으로 하는 전자장비 냉각용 열확산기.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 분리막(12)의 주변부에는 응축부(16)에서 생성된 액체를 액체공급유로 (15)측으로 이송을 원할히 하기 위해 액체저장부(13)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 전자장비 냉각용 열확산기.