KR100451650B1 - 집적 회로 방열 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 집적 회로 방열 장치는 본 발명에 따른 집적 회로 방열 장치는 집적 회로와; 상기 집적 회로를 하부에서 방열시키는 하부 방열 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 집적 회로 방열 장치는 집적 회로가 장착되는 기판에 홀을 형성시키거나 별도의 방열 하우징을 구비함으로써, 집적 회로의 상부뿐만 아니라 하부로도 방열을 시킬 수 있어 효율적인 방열이 가능한 장점이 있다.

Description

집적 회로 방열 장치{Cooler for IC}

본 발명은 집적 회로 방열 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 집적 회로에서 발생되는 열을 효율적으로 방열시킬 수 있는 집적 회로 방열 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 방열 장치가 사용되고 있다.

도 1a, 1b는 종래의 집적 회로 방열 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 등의이유로 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 설치하는 방법이 일반화 되어가고 있다.

쿨링 팬이 추가로 설치되는 집적 회로 방열 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 방열 장치는 그 방열 효율이 기존의 방열판으로만 이루어진 냉각 장치에 비하여 높고 가격도 저렴하여 폭넓게 사용되고 있다.

그런데, 종래의 집적 회로 방열 장치는 공통적으로 집적 회로의 상부에서만 방열을 하고 있어 신속한 방열이 이루어지지 않으므로, 온도에 민감한 집적 회로의 동작을 제한하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 집적 회로의 상부뿐만 아니라 하부에서도 방열이 이루어질 수 있도록 하여 효율적이고도 신속한 방열이 가능한 집적 회로 방열 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1a, 1b는 종래의 집적 회로 방열 장치를 나타낸 개략도.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 집적 회로 방열 장치를 나타낸 분해 사시도.

도 3a, 3b는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 집적 회로 방열 장치를 나타낸 분해 사시도.

도 4, 5는 본 발명의 바람직한 또다른 실시예에 따른 집적 회로 방열 장치를 나타낸 분해 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10, 110.....집적 회로 20, 120, 120'...방열판

21, 120'a...걸림 장치 11, 170.........하우징

11a, 151....걸림턱 30, 130, 130'...쿨링 팬

140, 140'...증발기 200.............기판

150.........방열 하우징 210.............슬라이드

220.........기판 고정 장치 230.............케이블

171.........공기 통로

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 집적 회로 방열 장치는 집적 회로와; 상기 집적 회로를 하부에서 방열시키는 하부 방열 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 집적 회로와; 상기 집적 회로가 장착되는 부위에 홀이 형성되어 있는 기판과; 상기 홀을 통하여 하부에서 상기 집적 회로를 방열시키는 하부 방열 수단을 포함하는 것을 다른 특징으로 하고 있으며, 이와는 다르게 집적 회로와; 상기 집적 회로가 장착될 수 있도록 핀포트가 형성되어 있으며, 상기 핀포트 내측으로상기 집적 회로를 하부에서 방열시키는 하부 방열 수단이 구비되어 있는 방열 하우징을 포함하는 것을 또다른 특징으로 한다.

상기한 특징을 갖는 집적 회로 방열 장치는 상기 집적 회로의 상부에서 상기 집적 회로를 방열시키는 상부 방열 수단을 더 포함하는 것이 집적 회로의 방열을 위하여 바람직하며, 방열 수단은 방열판, 냉동 시스템의 증발기, 팬이 구비된 방열판 중 어느 하나로 구성이 가능하다.

이와 같이 본 발명에 따른 집적 회로 방열 장치는 기판에 홀을 형성하거나, 별도의 하부 방열 수단을 구비하고 있어, 상부뿐만 아니라 하부에서도 집적 회로의 방열이 가능하여 보다 효율적으로 방열이 이루어지게 된다.

자세한 사항은 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 집적 회로 방열 장치를 나타낸 분해 사시도로서, 그 구성을 살펴보면 집적 회로와(110); 상기 집적 회로(110)를 하부에서 방열시키는 방열판(120) 및 쿨링 팬(130)으로 이루어져 있는데, 상기 집적 회로(110)를 공중에 띄워진 상태로 기판(200)과 연결시키는 하우징(170)이 더 구비되어 있다.

상기 하우징(170)의 상부에는 상기 집적 회로(110)에 대응되는 핀들이 형성되어 있으며, 그 높이는 상기 방열판(120)과 쿨링 팬(130)을 합한 것보다 높은 것이 바람직하다. 이는 일정 정도 공간의 여유를 두어 공기의 유통을 원할하게 하기 위함이며, 이를 위하여 상기 하우징(170)의 측면에는 일정 크기의 공기 통로(171)도 형성되어 있다. 이와 같은 구성으로 상기 집적 회로(110)를 하부에서 방열시킬수 있게 되는데, 이 때 상부에서도 방열을 시키면 방열 효과는 매우 우수하게 된다. 다만 주의할 것은 상기 하우징(170)에 연결되는 상기 집적 회로(110)의 다리 형상으로써, 상기 하우징(170)과의 연결을 위하여 상기 집적 회로(110)에 수직한 아래 방향을 향하도록 형성시켜야 한다.

도 3a는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 집적 회로 방열 장치를 나타낸 분해 사시도로서, 홀이 형성되어 있는 기판(200)을 중심으로 상하 방열 수단이 장치되는 것을 알 수 있다.

보다 상세하게 설명하면, 본 실시예는 방열시키고자 하는 집적 회로(110)와; 상기 집적 회로(110)가 장착되는 부위에 홀이 형성되어 있는 기판(200)과; 상기 홀을 통하여 하부에서 상기 집적 회로(110)를 방열시키는 방열판(120)과 쿨링 팬(130) 및 상부에서 상기 집적 회로(110)를 방열시키는 냉동 시스템의 증발기(140)로 이루어져 있다.

분설하면, 상기 집적 회로(110)는 자체 동작이 방해될 정도의 열이 발생되는 부재로서, 정상 동작을 위한 별도의 방열 처리를 요하고 있다.

상기 기판(200)은 상기 집적 회로(110)가 장치되어 시스템 내의 다른 부재와 함께 일정 임무를 유기적으로 수행하도록 하는 부재로서, 본 실시예에서는 하부에서 상기 집적 회로(110)를 방열시키는 상기 방열판(120)의 결합을 위하여 홀이 형성되어 있다. 홀의 형상은 상기 방열판(120)의 형상에 따라 다양하나 대체로는 사각형상으로 형성된다.

상기 방열판(120)은 상기 기판(200)에 형성되어 있는 홀을 통하여 상기 집적회로(110)에 결합되는 부재로서, 종래의 방열판과 동일하며, 다만 그 크기가 상기 홀에 맞아야 하므로, 일반적으로 집적 회로의 상부에서 장착되는 방열판보다는 그 크기가 작다. 그러나, 상기 홀을 관통하는 부분 외에는 그 크기나 형상을 마음대로 조정할 수 있으므로 방열 성능에는 지장이 없다. 또한, 상기 방열판(120)에 별도의 쿨링 팬(130)을 구비시킴으로써 충분한 방열 성능을 제공한다.

증발기(140)는 압축, 응축, 팽창, 증발의 공정을 거치는 냉동 시스템 중 증발 공정이 일어나는 부재로서, 액체 상태의 냉매가 기화될 때 주위의 열을 빼앗는 성질을 이용하여 상기 집적 회로(110)를 냉각 방열시키게 된다.

한편, 본 실시예와 다르게 상하부 방열 수단을 다양하게 배치가능한데, 상하부 모두 방열판을 사용할 수도 있으며, 증발기로 모두 대치할 수도 있는데, 도 3b는 상하부 방열 수단으로 방열판(120')(미도시)과 쿨링 팬(130)(130')을 사용한 예를 나타내고 있다.

상기한 실시예와 같이 집적 회로의 상부와 하부에서 집적 회로를 방열시킴으로써, 방열 효율이 우수하게 되나 기판에 홀을 형성시켜 기판의 배선 설계가 난이해질 수 있으므로, 기존의 기판에 그대로 사용할 수 있는 집적 회로 방열 장치가 필요한데, 이는 도 4에 도시된 본 발명의 또다른 실시예를 나타낸 분해 사시도와 같다.

즉, 방열시키고자 하는 집적 회로(110)와; 상기 집적 회로(110)가 장착될 수 있도록 핀포트가 형성되어 있으며, 상기 핀포트 내측으로 상기 집적 회로(110)를 하부에서 방열시키는 증발기(140')가 구비되어 있는 방열 하우징(150)과; 상기 집적 회로(110)의 상부에서 상기 집적 회로(110)를 방열시키는 방열판(120')과 쿨링 팬(130')이 구비되어 있는데, 상기 방열 하우징(150)은 종래의 기판 위에 집적 장착되는 부재로서, 냉동 공정을 위하여 압축기와 팽창기에 연결된 연결관이 출입하며, 상기 핀포트는 기판의 배선과 연결이 되어 있다.

상기 방열판(120')은 집적 회로(110)의 상부에 밀착되는데, 신뢰성 있는 밀착을 위하여 걸림 장치(120'a)를 구비하고 있으며, 상기 방열 하우징(150) 또한 측면에 걸림턱(151)이 형성되어 있어 신뢰성 있는 밀착 결합이 가능해진다. 또한 별도의 쿨링 팬(130')을 구비하고 있어 높은 성능의 방열 효과를 제공한다.

도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 집적 회로 방열 장치를 나타낸 분해 사시도로서, 도면을 참조하면 방열시키고자 하는 집적 회로(110')의 핀이 하부가 아닌 측부에, 측면 방향으로 형성되어 있는 것을 알 수 있다. 또한 기판(200)에는 집적 회로(110')의 하부에서 방열시키는 하부 방열 수단이 밀착될 수 있도록 홀이 형성되어 있으며, 상기 홀의 상하 좌우에는 상기 집적 회로(110')가 장착될 수 있도록 슬라이드(210)가 구비되어 있다. 이중 한곳은 상기 기판(200)에 고정이 되어 있으나 나머지 세개의 슬라이드(210)는 유동이 가능한 구조로 되어 있는데, 장착 과정을 살펴보면, 먼저 상기 고정된 슬라이드(210)에 집적 회로의 일면을 맞춘 다음 유동이 가능한 슬라이드를 움직여 상기 집적 회로(110')의 나머지 면을 맞추게 된다. 이렇게 함으로써, 집적 회로의 상부와 하부는 완전히 노출되므로, 방열 수단의 적용이 용이하게 된다. 또한, 상기 슬라이드(210)와 기판(200)과의 배선 연결은 케이블(230)에 의해 이루어지며, 상기 케이블(230)과 기판(200)의 견고한 결합을위하여 별도의 기판 고정 장치(220)가 사용된다.

한편, 상기 방열 수단은 방열판(120)(120')으로 하고 있으나, 그 외에도 냉동 시스템의 증발기, 팬이 구비된 방열판도 가능함은 물론이다.

이상에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 집적 회로 방열 장치는 집적 회로가 장착되는 기판에 홀을 형성시키거나 별도의 방열 하우징을 구비함으로써, 집적 회로의 상부뿐만 아니라 하부로도 방열을 시킬 수 있어 효율적인 방열이 가능한 장점이 있다.

Claims (5)

1. 집적 회로와;

   상기 집적회로의 상부에 밀착되고 집적회로의 상부에서 발생되는 열을 방열시키는 상부 방열수단과;

   상기 집적회로의 하부에 밀착되고, 집적회로의 하부에서 발생되는 열을 방열시키는 하부 방열수단을 구비하고,

   상기 상부 방열수단은 집적회로에 일측이 밀착된 방열판 및 상기 방열판 타측에 결합된 쿨링 팬을 포함하며, 상기 하부 방열수단은 냉동 시스템의 증발기인 것을 특징으로 하는 집적 회로 방열 장치.
2. 집적 회로와;

   상기 집적 회로가 장착되는 부위에 홀이 형성되어 있는 기판과;

   상기 집적회로의 상부에 밀착되고 집적회로의 상부에서 발생되는 열을 방열시키는 상부 방열수단과;

   상기 집적회로의 하부에 밀착되고, 집적회로의 하부에서 발생되는 열을 방열시키는 하부 방열수단을 구비하고,

   상기 상부 방열수단은 집적회로 상부에 일측이 밀착된 방열판 및 상기 방열판의 타측에 밀착된 냉동 시스템의 증발기를 포함하며, 상기 하부 방열수단은 쿨링 팬인 것을 특징으로 하는 집적 회로 방열 장치.
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