KR100438295B1 - 집적 회로 냉각 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 집적 회로 냉각 장치는 하단 일정 부위에 갈고리 형상의 슬라이딩 돌기가 형성되어 있는 덮개 형상의 하우징과, 상기 하우징의 내측에 위치하는 단열재와, 상기 하우징과 단열재의 사이에 위치하여 상기 단열재에 압력을 가하는 탄성수단이 구비된 슬라이딩부와;

집적 회로와, 상기 집적 회로가 장착되며 상기 슬라이딩부가 체결된 후 회전에 의하여 견고히 조여질 수 있도록 상기 슬라이딩 돌기에 대응되며 끝단으로 갈수록 경사진 슬라이딩 가이드홈이 측면 일정 부위에 형성되어 있는 스프레더가 구비된 고정부와;

상기 슬라이딩부와 고정부 사이에 위치하여 상기 단열재에 의하여 상기 집적 회로에 밀착되어 상기 집적 회로를 냉각 방열시키게 되는 증발기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 집적 회로 냉각 장치는 증발기를 집적 회로의 방열에 사용함으로써 방열 효과가 뛰어나며, 회전에 의하여 분리/결합이 가능한 슬라이딩부와 고정부를 사용하여 상기 증발기를 쉽게 집적 회로에 설치할 수 있으며, 유지 보수 또한 용이한 장점이 있다.

Description

집적 회로 냉각 장치{Cooler for IC}

본 발명은 집적 회로 냉각 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 증발기를 집적 회로의 냉각 수단으로 사용하여 방열 효과가 우수하며, 설치가 간편하고 상기 증발기와 집적 회로을 견고하게 밀착시킬 수 있는 집적 회로 냉각 장치에 관한 것이다.

오늘날, 전자 회로는 회로의 소형화와 신뢰성 있는 구동을 위하여 집적 회로를 많이 포함하고 있는데, 상기 집적 회로는 저항, 트랜지스터, 다이오드와 같은 회로 소자를 적은 공간에 많이 포함하는 관계로 높은 열이 발생되는 것이 일반적이다.

그러나, 집적 회로 본체인 코어의 안정성 확보와 외부 회로와의 연결에 사용되는 핀의 배치를 위한 스프레더(Spreader)가 집적 회로에서 발생되는 열을 방열시키는 방열 작용도 동시에 수행함으로써, 대부분의 집적 회로는 특별한 방열 처리를 요하지 않으나 고속 연산이 이루어지는 연산 처리 집적 회로 등에서는 스프레더가 방열시킬 수 있는 열보다 높은 열이 발생하여 문제가 되고 있다. 이러한 연산 처리 집적 회로는 회로 동작의 중심상에 위치하는 것이 일반적이므로 그 동작의 안정성을 위한 방열처리는 반드시 이루어져야 하며, 이에 따라 별도의 집적 회로 냉각 장치가 사용되고 있다.

도 1a, 1b, 1c는 종래의 집적 회로 냉각 장치를 나타낸 개략도이다.

종래의 집적 회로 냉각 장치로 대표적인 것은 도 1a에 도시된 것과 같은 방열판(Heat sink)(20)으로서, 그 효율과 대량 생산의 용이함, 낮은 생산 원가 등의 이유로 대부분의 집적 회로에 사용이 되고 있다. 그 형태 또한 집적 회로의 형태에 따라 다양하게 변형이 가능하며, 집적 회로(10)와의 체결은 나사를 통하여 이루어지는 것이 일반적이나 도 1a에서와 같이 별도의 나사홀이 형성되어 있지 않은 CPU(Central Processing Unit, 중앙 처리 장치, 이하 'CPU'라 칭한다) 등의 집적 회로(10)와의 연결을 위하여 별도의 걸림 장치(21)가 사용되기도 한다.

도 1a를 보다 상세하게 설명하면, 회로 기판에 형성되어 있는 하우징(11)에 상기 집적 회로(10)가 안착되고, 그 위에 상기 집적 회로(10)의 방열을 위하여 방열판(20)이 놓이게 되는데, 그 연결은 상기 집적 회로(10)와의 밀착을 위하여 별도로 구비되어 있는 상기 걸림 장치(20)와, 상기 하우징(11)에 형성되어 있는 걸림턱(11a)에 의하여 이루어진다.

이와 같이 설치함으로써, 집적 회로와 방열판을 밀착 체결시킬 수 있게 되어, 상기 집적 회로에서 발생되는 열을 효율적으로 처리할 수 있게 되므로 대부분의 집적 회로의 방열을 충족시킬 수 있다.

그러나, 초고밀도 집적 회로와 같이 발열량이 많은 집적 회로의 경우에는 매우 큰 크기의 방열판이 필요할 뿐만 아니라, 빠른 열 분산을 위하여 열 전도도가 일반 방열판의 재질보다 높은 재질이 사용되어야 하므로, 그 공간적 제약이나 생산원가가 문제시되고 있다. 따라서, 이에 대한 대안으로 종래의 방열판을 그대로 사용하면서 도 1b와 같이 쿨링 팬(30)을 추가로 설치하거나, 도 1c와 같이 냉각 시스템을 추가로 설치하여 집적 회로를 냉각시키는 방법이 일반화 되어가고 있다.

먼저, 쿨링 팬이 추가로 설치되는 집적 회로 냉각 장치를 도 1b를 통하여 살펴보면, 일반적으로 도 1a와 같이 방열판이 설치된 구성에 추가로 쿨링 팬(30)이 설치되는데 그 연결은 나사에 의하여 이루어지고 있으며, 상기 쿨링 팬(30)에 포함된 모터의 구동 전력은 별도로 공급되고 있다. 이와 같은 방식의 집적 회로 냉각 장치는 그 냉각 효율이 기존의 방열판으로만 이루어진 냉각 장치에 비하여 높고 가격도 저렴하여 폭넓게 사용되고 있다.

다음으로 도 1c에 도시된 바와 같은 냉각 시스템을 이용한 집적 회로 냉각 장치가 있는데, 이러한 방식은 상기한 쿨링 팬을 사용하는 방식으로도 원하는 냉각이 이뤄지지 않는 경우 사용되는 방식으로서, 일반적으로 대용량 컴퓨터 시스템에 사용되고 있다.

그 구성은 일반적인 냉동 공정을 그대로 적용하고 있으므로, 압축 공정을 수행해 기체 냉매를 압축시키는 압축기(50)와, 상기 압축된 기체 냉매를 응축시켜 액체 냉매로 변환시키는 응축기(60)와, 상기 액체 냉매를 팽창시켜 분무 형태로 변환시키는 팽창기(70) 및 액체 냉매의 증발을 통하여 주위를 냉각시키는 증발기(80)를 포함하고 있는데, 상기 압축기(50), 응축기(60), 팽창기(70)는 시스템 캐비넷(90)의 하부에 위치시키고, 상기 증발기(80)만을 모듈식 기판(12)이 장착되는 기판부에 위치시키고 있다. 이렇게 구성된 냉동 시스템은 상기 증발기(80)의 온도를 영하로 유지함으로써 상기 증발기(80)에 밀착되는 집적 회로(10)를 효율적으로 냉각시킬 수 있다.

그러나, 이와 같은 냉각 시스템을 이용한 집적 회로 냉각 장치는 몇가지 문제점이 있는데, 우선 상기 증발기(80)를 상기 집적 회로(10)에 밀착시키는 부재가 필요하며, 이외에 냉각에 따라 발생되는 결로 현상의 방지를 위한 단열 처리가 필요하다는 것이다. 여기서 상기 결로 현상은 증발기의 온도가 주변 온도에 비하여 대단히 낮기 때문에 발생하는 현상으로서, 이 현상에 의하여 발생된 습기가 기판에 치명적인 오류 및 파손을 유발하므로 크게 문제가 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 증발기를 집적 회로에 지속적으로 밀착 고정시키며, 상기 증발기의 설치를 용이하게 할 수 있는 집적 회로 냉각 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1a, 1b, 1c는 종래의 집적 회로 냉각 장치를 나타낸 개략도.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 집적 회로 냉각 장치의 슬라이딩부와 증발기를 나타낸 분해사시도.

도 3a, 3b, 3c는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 집적 회로 냉각 장치의 슬라이딩부와 증발기가 고정부와 결합되는 상태와 과정을 나타낸 개략도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10, 110...집적 회로 20........방열판

21........걸림 장치 11a.......걸림턱

11........하우징 30........쿨링 팬

12, 112...기판 60........응축기

70........팽창기 80, 180...증발기

90........캐비넷 210.......하우징

211.......슬라이딩 돌기 220.......스프링

230.......단열재 250.......스프레더

251.......슬라이딩 가이드홈 50........압축기

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 집적 회로 냉각 장치는 하단 일정 부위에 갈고리 형상의 슬라이딩 돌기가 형성되어 있는 덮개 형상의 하우징과, 상기 하우징의 내측에 위치하는 단열재와, 상기 하우징과 단열재의 사이에 위치하여 상기 단열재에 압력을 가하는 탄성수단이 구비된 슬라이딩부와;

집적 회로와, 상기 집적 회로가 장착되며 상기 슬라이딩부가 체결된 후 회전에 의하여 견고히 조여질 수 있도록 상기 슬라이딩 돌기에 대응되며 끝단으로 갈수록 경사진 슬라이딩 가이드홈이 측면 일정 부위에 형성되어 있는 스프레더가 구비된 고정부와;

상기 슬라이딩부와 고정부 사이에 위치하여 상기 단열재에 의하여 상기 집적 회로에 밀착되어 상기 집적 회로를 냉각 방열시키게 되는 증발기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는데, 여기서 상기 탄성 수단은 일반적인 스프링으로 충분하나 상기 하우징의 구조와 단열재의 구조에 따라 다양한 종류의 탄성 수단이 적용 가능하며, 상기 스프레더는 상기 집적 회로의 추가적인 방열이 이루어지는 재질로 구성되는 것이 바람직한데, 일반적으로 방열판과 동일한 재질을 사용하면 될 것이다.

앞에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 집적 회로 냉각 장치는 방열 효과가 뛰어난 증발기를 사용하고 있으며, 이러한 증발기를 집적 회로에 견고하게 밀착시킬 수 있는 슬라이딩부와 고정부를 구비함으로써 방열 성능이 더 높아지는 장점이 있다.

그러면 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다. 다만 본 발명의 사상이 여기에 제한되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 집적 회로 냉각 장치의 슬라이딩부와 증발기를 나타낸 분해사시도로서, 하단 일정 부위에 갈고리 형상의 슬라이딩 돌기(211)가 형성되어 있는 덮개 형상의 하우징(210)과, 상기 하우징(210)의 내측에 위치하는 단열재(230)와, 상기 하우징(210)과 단열재(230)의 사이에 위치하여 상기 단열재(230)에 압력을 가하는 스프링(220)이 구비된 슬라이딩부와; 상기 단열재(230)에 결착되어 상기 스프링(220)의 압력을 결과적으로 받게 되는 증발기(180)로 구성되어 있는 것을 알 수 있다.

보다 상세하게 설명하면, 상기 하우징(210)은 내부에 탄성 수단인 스프링(220)과 단열재(230)가 수납되는 부재로서, 상기 단열재(230)에 수납되는 증발기(180)까지도 결과적으로 수납하게 된다. 본 실시예에서는 정사각 형상의 집적 회로를 위한 설계로 하여 모서리가 라운딩 처리된 사각 박스 형상으로 되어 있다. 또한, 일정 거리 회전에 의하여 상기한 고정부에 연결이 되어야 하므로, 상기 고정부보다 그 크기가 커야 한다.

또한, 상기 하우징(210)은 상기 고정부와의 체결을 위하여 각 모서리 하단에 고리 형상의 슬라이딩 돌기가 형성되어 있는데, 이는 나사의 원리와 같이 상기 고정부에 형성된 슬라이딩 가이드홈을 타고 조여지게 된다.

상기 하우징(210)에 수납되는 단열재(230)는 상기 증발기(180)에 직접 밀착되는 부재로서, 상기 하우징(210)과의 사이에 수납되는 스프링(220)에 의하여 상기 증발기(180)를 집적 회로쪽으로 밀착시키는 역할뿐만 아니라, 집적 회로와 맞닿지 않아 습기가 생길 수 있는 증발기(180)의 상부를 단열시켜 결로현상을 방지하는 역할도 수행한다.

한편, 상기 단열재(230)에는 일측면에 두개의 홈이, 상기 하우징(210)의 일측면에는 한개의 커다란 홈이 형성되어 있는데, 이는 상기 증발기(180)에 출입하는 두개의 출입배관이 통과될 수 있도록 하기 위한 것으로서, 상기 하우징(210)의 경우에는 상기 출입배관이 통과된 후 상기 고정부와의 체결을 위하여 일정 거리만큼 회전되어야 하므로 한개의 큰 홈으로 형성되어 있다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 실시예에 따른 집적 회로 냉각 장치의 슬라이딩부와 증발기가 고정부와 결합되는 상태와 과정을 도 3a, 3b, 3c를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 집적 회로(110)가 장착되며 상기 슬라이딩부(210)와 체결된 후 회전에 의하여 견고히 조여질 수 있도록 상기 슬라이딩 돌기(211)에 대응되며 끝단으로 갈수록 경사진 슬라이딩 가이드홈(251)이 측면 일정 부위에 형성되어 있는 스프레더(250)를 기판(112)에 장착시킨 후, 상기 집적 회로(110)를 장착한다.

다음으로 증발기(180)를 상기 집적 회로(110)에 위치시킨 후 상기 슬라이딩부를 약간 빗겨서 집적 회로(110)와 스프레더(250)로 구성된 고정부에 위치시킨다. 이 때 상기 슬라이딩부의 하우징(210) 내에 위치하는 단열재(230)는 상기 증발기(180)의 출입 배관에 맞추어 좌우 회전이 불가능한 상태가 되나 상기 하우징(210)의 내경이 상기 단열재(230)에 비하여 크므로 상기 하우징(210)은 좌우 회전이 일정 정도 가능하게 된다.

따라사 상기 고정부에 일정 정도 빗겨서 설치 가능하며 이는 상기 스프레더(250)에 형성되어 있는 슬라이등 가이드홈(251)에 상기 슬라이딩 돌기(2110)를 진입시키기 위함이다.

이처럼 일정 정도 빗겨서 설치된 상기 슬라이딩부를 회전시켜 상기 고정부와 체결이 이루어지도록 하며, 결과적으로 상기 슬라이딩부의 하우징(210)의 내측에 위치하는 스프링(220)의 압력이 단열재(230)을 통하여 증발기(180)에 전달되므로 상기 증발기(180)는 상기 집적 회로(110)에 견고하게 밀착이 된다. 이 때 상기 집적 회로(110)와 증발기(180) 사이에는 열전도성이 좋은 접착 도료를 도포하여 보다 열전달이 잘 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 스프레더(250)는 그 재질을 방열판과 동일한 것으로 하여 상기스프레더(250)를 통해서도 방열이 일어날 수 있도록 하며, 각 모서리에 경사지게 형성되어 있는 슬라이딩 가이드홈의 상기 슬라이딩부가 회전할수록 상기 고정부에 꽉 조여지도록 약 2도 정도의 각도를 주는 것이 바람직하며, 그 끝단에는 걸림홈을 별도로 구성하여 쉽게 풀어지는 현상을 방지하는 것이 좋다.

이상에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 집적 회로 냉각 장치는 증발기를 집적 회로의 방열에 사용함으로써 방열 효과가 뛰어나며, 회전에 의하여 분리/결합이 가능한 슬라이딩부와 고정부를 사용하여 상기 증발기를 쉽게 집적 회로에 설치할 수 있으며, 유지 보수 또한 용이한 장점이 있다.

또한, 상기 슬라이딩부에 스프링과 같은 탄성 수단을 위치시켜 상기 증발기를 견고하게 집적 회로에 밀착 고정시킬 수 있어 방열 효과를 더욱 향상시키고 있으며, 별도의 단열재를 구비하여 집적 회로와 직접 맞닿지 않는 집적 회로의 상부의 결로 현상을 방지하여 습기로 인한 회로의 파손을 방지하는 장점도 있다.

Claims (3)

1. 각 모서리 부위에 갈고리 형상의 슬라이딩 돌기가 형성되어 있는 덮개 형상의 하우징과;

   상부에 집적회로가 장착되며, 상기 하우징과 회전에 의하여 견고히 조여질 수 있도록 각 모서리 부위에 상기 슬라이딩 돌기와 대응하며 경사진 슬라이딩 가이드 홈을 형성한 스프레더와;

   상기 하우징과 스프레더의 사이의 집적회로 타측에 냉각을 위한 증발기와;

   상기 하우징과 증발기 사이에서 상기 증발기 상측에 밀착되어 상기 증발기에서의 결로를 방지하기 위해 단열하는 단열재와;

   상기 단열재 및 상기 하우징 내면 사이에 설치되어 상기 단열재 및 증발기에 압력을 전달하는 탄성 스프링을 포함하는것을 특징으로 하는 집적 회로 냉각 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 스프레더는 상기 집적 회로의 하부를 방열시켜 주는 방열판인 것을특징으로 하는 집적 회로 냉각 장치.