KR100483746B1

KR100483746B1 - Ｉｃ 냉각장치

Info

Publication number: KR100483746B1
Application number: KR10-2000-0028831A
Authority: KR
Inventors: 다바타후미오
Original assignee: 요코가와 덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1999-05-28
Filing date: 2000-05-27
Publication date: 2005-04-18
Also published as: JP2000338173A; TW459139B; KR20010049434A

Abstract

방열에 필요한 부재를 줄이고, 스트레스나 휘어짐의 발생을 제어함으로써, 효율적으로 IC를 냉각하는 IC 냉각장치. IC 냉각장치는, IC, 전열지주, 고정용 스페이서, 스프링, 냉각블록, 냉각파이프 및 나사를 포함하여 구성된다. IC 윗면의 패키지부(1a)에는, 열전도재가 도포되고, 냉각블록에 형성된 전열지주용 삽입구멍의 전열지주와의 접촉면에도 열전도재가 도포되어 있다. 냉각블록은, 고정용 스페이서에 의해, 프린트기판에 고정된다. 스프링은, 2개의 나사와 냉각블록의 윗면 2개소에 형성된 나사구멍에 의해, 냉각블록에 부착되며, 그 탄성력에 의해, 전열지주의 윗면을 아래쪽으로 압착하도록 하여 고정되어 있다.

Description

ＩＣ 냉각장치{IC COOLING SYSTEM}

본 발명은, 집적회로(ICs)를 냉각하는 집적회로 냉각장치(이하 IC 냉각장치로 칭한다)에 관한 것이며, 상세하게는, 전열체와 냉각체를 이용함으로써, 효율적으로 ICs에 발생된 열을 방열하는 IC 냉각장치에 관한 것이다.

이하, 종래의 IC 냉각장치에 대하여, 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명하며, 도 4는, 종래 기술에 있어서의 IC 냉각장치의 분해사시도이다.

도 4에 나타난 바와 같이, IC(31)는, 열전도성 접착재(47)에 의해 하부 전열판(45)의 바닥면부와 접착되는 패키지부(31a), 및 후술하는 프린트기판(38)(도 5 참조)에 배선접속되고, 각종 신호 등의 송수신을 행하는 리드부(31b)를 주요부로 포함하여 구성된다.

IC(31)는, 열전도성접착재(47)를 개재시켜 하부 전열판(45)의 바닥면에 접착되고, 하부 전열판(45)은, 열전도재(35d)를 개재시켜 상부 전열판(46)의 바닥면부에 접착된다. 하부 전열판(45)에는, 나사(48)를 통과시키기 위한 나사구멍(45a)이 2개소에 형성되어 있다. 나사구멍(45a)과 마찬가지로, 상부 전열판(46)의 2개소에 형성된 스폿 페이싱 구멍에 나사(48)를 2개 통과시켜, 나사(48)로 하부 전열판(45)과 상부 전열판(46)은 서로 체결되어 있다.

상부 전열판(46)은, 각 접시스프링(50)과 각 워셔(51)를 개재시켜 나사(48)에 의해 하부 전열판(45)에 결합하고 있지만, 상부 전열판(46)의 바닥면과 하부 전열판(45)의 윗면은, 나사(48)에 의한 체결에 의해서 서로 접촉하지 않고, 접시스프링(50)에 의한 가압에 의해서 서로 접촉하게 된다.

상부 전열판(46)은, 냉각파이프(52)에 대향하도록 플랜지부의 2개소에 구멍을 형성하고 있다. 이 나사구멍에 나사(49)를 2개 통과시켜, 냉각파이프(52)의 측면에 형성된 2개소의 나사구멍에 나사로 고정됨으로써, 냉각파이프(52)는, 열전도재(35c)를 개재시켜 상부 전열판(46)에 견고하게 부착된다.

상술의 구성에 의해, IC(31)의 발열은, 열전도성 접착재(47), 하부 전열판

(45), 열전도재(35d), 상부 전열판(46), 열전도재(35c) 및 냉각파이프(52)와 전도하여, 최종적으로 냉매(44)에 의해 IC냉각장치외부로 방열되게 된다.

도 5는, IC(31)가 프린트기판(38)에 장착할 때의 일례를 나타낸다. 도 5에 있어서, IC(31)를 프린트기판(38)에 장착할 때에, IC(31)의 리드부(31b)는, 납땜에 의해 접합된다. 따라서, IC(31)의 발열에 의한 열스트레스나, 상부 전열판(46)과 하부 전열판(45)을 접합 또는 부착할 때에 생기는 기계적 스트레스 등에 의해, 리드부(31b)의 땜납의 벗겨짐이 생기는 경우가 발생된다.

그러한 결점을 방지하기 위해서, IC냉각장치의 단면도(도 6 참조)에 나타낸 바와 같이, 나사(48)와 상부 전열판(46)의 사이에 접시스프링(50) 및 워셔(51)를 사용함으로써, 상부 전열판(46)을 하부 전열판(45)에 고정부착시키지 않고, 접시스프링(50)이 기계적 스트레스나 휘어짐을 흡수할 수 있는 구성으로 되어 있다.

그러나, 종래의 IC냉각장치에서는, 이하와 같은 문제점이 있다. IC(31)로부터 하부 전열판(45), 상부 전열판(46) 및 냉각파이프(52)로 방열할 때의 전열효율을 올리기 위해서, 각 부재의 접촉면적과 면압력을 가능한 한 크게 증가할 필요가 있다. 그러한 필요나 요구 때문에, 모든 사용부재에 있어서의 평행도, 수직도를 조정함으로써, 각 부재의 형상 및 마무리의 정밀도를 일정수준이상으로 유지할 필요가 있다. 사용부재가 많을수록, 정밀도유지에 따르는 비용이 향상한다.

IC(31)의 발열은, 열전도성접착재(47), 하부 전열판(45), 열전도재(35d), 상부 전열판(46), 열전도재(35c) 및 냉각파이프(52)와 전도하고, 최종적으로 냉매

(44)에 의해 외부에 방열됨에도 불구하고, 열을 전도하는 매개 부재가 많기 때문에, 냉각효율이 나쁘다. 또한, 하부 전열판(45)은, 열전도성접착재(47)에 의해서 IC(31)와 접착되어 있기 때문에, IC를 다른 IC로 교환할 때에 하부 전열판(45)을 동시에 교환할 필요가 있어, 비용적으로도 시간적으로도 비효율적이다.

그러므로, 본 발명의 과제는, 방열에 필요한 구성부재를 줄이고, 스트레스나 휘어짐의 발생을 제어함으로써, 보다 효율적으로 IC를 냉각하는 IC냉각장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 양상에 의한 IC냉각장치는, 열전도재를 개재시켜 IC로부터의 발열을 전도시키는 전열체와, 열전도재를 개재시켜 상기 전열체와 열전도하고, 내부에 냉매를 흐르게 하여, 상기 전열체로부터 해당 냉매에 전도된 열을 해당 냉매를 외부로 배출함으로써, 방열시키는 냉각파이프와, 내부에 상기 냉각파이프를 가지며, 상기 전열체 및 열전도재를 개재시켜 전도되는 상기 IC가 내는 열을 해당 냉각파이프를 흐르는 냉매를 외부로 배출시킴으로써, 상기 IC를 냉각하는 냉각블록(6)과 같은 냉각체를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 제 1 양상에 의하면, 전열체는, 열전도재를 개재시켜 IC로부터의 발열을 전도시키고, 냉각파이프는, 열전도재를 개재시켜 상기 전열체와 열전도하고, 내부에 냉매를 흐르게 하여, 상기 전열체로부터 해당 냉매에 전도된 열을 해당 냉매를 외부로 배출함으로써 방열시키며, 냉각체는, 내부에 상기 냉각파이프를 가지며, 상기 전열체 및 열전도재를 개재시켜 전도되는 상기 IC가 내는 열을 해당 냉각파이프를 흐르는 냉매를 외부로 배출시킴으로써, 상기 IC를 냉각한다.

따라서, IC와 냉각파이프가 1조의 전열체 및 열전도재만을 개재시켜 서로 접촉하기 때문에, 2조의 전열체 및 열전도재를 개재시킨 경우에 비해서, 방열효율을 향상시켜, 보다 신속하게 IC냉각을 행할 수 있다. 또한, IC냉각장치를 구성하는 전열체 및 열전도재를 줄일 수 있어, 전체로서 부재비용을 삭감할 수 있다.

본 발명의 제 2 양상의 IC냉각장치는, 본 발명의 제 1 양상에 있어서, 상기 전열체는, 상기 냉각체에 형성된 삽입구멍(6a)과 같은 삽입구멍에 삽입되어, 상기 열전도재를 개재시켜 상기 IC와 접촉하도록 설치되며, 해당 IC의 발열을 해당 열전도재를 개재시켜 상기 냉각체 내부의 냉각파이프를 흐르는 냉매로 전도시키는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 제 2 양상에 의하면, 상기 전열체는, 상기 냉각체에 형성된 삽입구멍에 삽입되어, 열전도재를 개재시켜 상기 IC와 접촉하도록 설치되고, 해당 IC의 발열을 열전도재를 개재시켜 상기 냉각체 내부의 냉각파이프를 흐르는 냉매로 전도시킨다.

따라서, IC로부터 전열체에 전해진 열을 냉각파이프를 사용하여 직접 냉각할 수 있다. 또한, 전열체와 냉각체의 접촉면적이 크기 때문에, 방열효율을 보다 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제 3 양상의 IC 냉각장치에 의하면, 본 발명의 제 1 또는 제 2 양상에 있어서 IC 냉각장치는, 상기 전열체를 위쪽에서 압착함으로써, 해당 전열체의 바닥면과 대향하는 면을 윗면으로 하여 부착된 상기 IC를 접촉시키는 탄성체를 더욱 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 3 양상에 의하면, 탄성체는, 상기 전열체를 위쪽에서 압착함으로써, 해당 전열체의 바닥면과 대향하는 면을 윗면으로 하여 부착된 상기 IC를 접촉시킨다.

따라서, 탄성체를 사용하여 전열체를 IC에 압착할 수 있어, IC 냉각장치 조립시의 기계적인 스트레스 및 IC발열시의 열스트레스를 제어할 수 있는 냉각장치를 용이하게 구성할 수 있다.

본 발명의 제 4 양상의 IC 냉각장치는, 본 발명의 제 1 내지 제 3 양상 중 어느 하나에 따른 IC 냉각장치에 있어서, 상기 전열체는, 원주형인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 4 양상에 의하면, 상기 전열체는, 원주형이다.

따라서, 전열체 및 전열체 삽입구멍을 원주형상으로 형성함으로써, 전열체 삽입구멍을 메우는 열전도재의 두께를 일정하게 할 수 있어, IC냉각장치 조립시의 열전도재 및 전열체 등의 가공이 용이하다.

본 발명의 제 5 양상의 IC 냉각장치에 의하면, 본 발명의 제 1 내지 제 4 양상 중 어느 하나에 따른 IC 냉각장치가, 상기 냉각체 및 상기 전열체와 독립하여 분리가 가능하게 설치되며, 상기 ICs가 적소(適所)에 배설된 프린트기판을 더욱 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 5 양상에 의하면, 프린트기판은, 상기 냉각체 및 상기 전열체와 독립하여 분리 가능하게 설치되어, 상기 ICs가 적소에 배설된다.

따라서, 프린트기판이 IC 냉각장치로부터 분리 가능하기 때문에, 전열체 및 냉각체는 따로 IC만의 교환을 행할 수 있다. 따라서, IC교환시에, 동시에 전열체 등을 교환하는 경우에 비하여, 비용 및 시간을 절약할 수 있어, IC냉각장치를 효율적으로 운용할 수 있다.

[발명의 바람직한 실시예]

도 1 내지 3을 참조하여 본 실시형태에 있어서의 IC냉각장치에 대하여 설명한다.

도 1은, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서의 IC냉각장치의 분해사시도이다. 도 1에 있어서, IC냉각장치는, IC(1), 전열지주(2), 고정용 스페이서(3), 스프링(4), 냉각블록(6), 냉각파이프(7) 및 나사(24)를 주요부로 포함하여 구성된다.

도 1과 같이, IC(1)의 패키지부(1a) 윗면에는, 열전도재(5a)가 도포되고, 냉각블록(6)에 형성된 삽입구멍(6a)의 전열지주(2)와의 접촉면에도 열전도재(5b)가 도포되어 있다. 또한, 냉각블록(6)은, 고정된 스페이서(3)로, 프린트기판(8)(도 2)에 고정되어 있다.

스프링(4)은, 2개의 나사(24)와 냉각블록(6)의 윗면에 형성된 나사구멍(6b)으로, 냉각블록(6)에 부착되고, 윗면에서 스프링(4)의 인장력에 의해, 전열지주(2)의 윗면을 아래쪽으로 누르도록 전열지주(2)는 냉각블록(6)에 고정된다. 이에 따라, 전열지주(2)의 바닥면은, 열전도재(5a)를 개재시켜, IC(1)의 패키지부(1a)에 눌러 붙여진다.

도 2는, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 IC냉각장치의 일례를 나타낸 도면을 나타낸다. 도2에 있어서, 프린트기판(8)은, 코넥터(9), 가이드레일(10), 고정블록(11), 고정앵글(12), 밀폐형 커플러(13a 및 13b) 및 당김 플레이트(23)를 포함하여 구성된다.

냉매(14)가 흐르는 냉각파이프(7)는, 프린트기판(8) 가장자리부의 당김 플레이트(23)에 고정된 고정앵글(12)을 개재시켜 고정블록(11)에 고정되어 있다. 또한, 프린트기판(8)은, 당김 플레이트(23)로 끌어내어, 가이드레일(1O)로 안내되어서, IC냉각장치로부터 분리가 가능하다. IC냉각장치로부터 프린트기판(8)의 장착 및 분리는, 밀폐형 커플러(13a 및 13b)로부터 밀폐형 커플러(25a, 25b)를 분리함으로써 행할 수 있다(도 3참조).

도 3은, 냉매(14)의 공급방법의 일례를 나타낸다. 도 3에 있어서, 밀폐형 커플러(25a)(수)는, 호스(26a)를 통해 내측 또는 공급측 매니폴드(27)에 접속되고, 마찬가지로, 밀폐형 커플러(25b)(수)는, 호스(26b)를 통해 외측 또는 배출측 매니폴드(28)에 접속된다. 또한, 밀폐형 커플러(25a, 25b)는, 밀폐형 커플러(13a 및 13b)(암)에 각각 접속된다.

즉, 냉매(14)는, 공급측 매니폴드(27)로부터 호스(26a) 및 밀폐형 커플러

(25a)(수)를 통해서 냉각블록(6)에 공급된다. 그리고, IC(1)의 발열이 전도한 냉매(14)는, 밀폐형 커플러(25b)(암) 및 호스(26b)를 통하여, 배출측 매니폴드(28)로부터 냉각장치의 외부로 배출된다.

냉각파이프(7)의 선단 2개소에 설치된 밀폐형 커플러(13a, 13b, 25a, 25b)를 각각 서로 접속하여, 이들 커플러(13a, 13b, 25a, 25b) 내부에 설치된 밸브를 조절함으로써, 냉매(14)의 공급량을 조정할 수 있다.

본 발명의 IC냉각장치에 의하면, IC(1)가 내는 열은, 열전도재(5a)로부터 전열지주(2)를 통해, 냉각블록(6)에 전해진다. 그러나, 냉각블록(6)에는, 냉매(14)가 공급측 매니폴드(27)로부터 공급되기 때문에, 전열지주(2)의 전도열은, 열전도재

(5b)로부터 냉각블록(6)을 통해 냉매(14)에 전해지며, 여기서 열흡수한 냉매(14)는, 배출측 매니폴드(28)로부터 배출된다. 본 발명의 IC냉각장치는 종래의 IC냉각장치(31)와 비교하여 간편한 구성에 의해, 효율적인 IC의 냉각이 가능해진다.

본 발명의 제 1 양상에 의하면, IC와 냉각파이프가 1조의 전열체 및 열전도재만을 개재하여 서로 접촉하기 때문에, 2조의 전열체 및 열전도재를 사용하는 경우에 비해서, 방열효율을 향상시키고, 보다 신속하게 IC를 냉각할 수 있다. 또한, IC냉각장치를 구성하는 전열체 및 열전도재를 줄일 수 있어, 전체로서 부재비용을 삭감할 수 있다.

본 발명의 제 2 양상에 의하면, IC로부터 전열체에 전해진 열을 냉각파이프를 사용하여 직접 냉각할 수 있다. 또한, 전열체와 냉각체와의 접촉면적이 크기 때문에, 방열효율을 보다 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제 3 양상에 의하면, 탄성체를 사용하여 전열체를 IC에 압착할 수 있어, IC냉각장치 조립시의 기계적인 스트레스 및 IC발열시의 열스트레스를 제어할 수 있는 냉각장치를 용이하게 구성할 수 있다.

본 발명의 제 4 양상에 의하면, 전열체 및 전열체 삽입구멍을 원주형상으로 형성하기 때문에, 전열체 삽입구멍을 메우는 열전도재의 두께를 일정하게 할 수 있어, IC냉각장치 조립시의 열전도재 및 전열체 등의 가공이 용이하다.

본 발명의 제 5 양상에 의하면, 프린트기판이 IC냉각장치로부터 분리가 가능하기 때문에, 전열체 및 냉각체는 별도로 IC만의 교환을 행할 수 있다. 따라서, IC교환시에, 동시에 전열체 등을 교환하는 경우에 비해서, 비용 및 시간을 절약할 수 있고, IC냉각장치를 효율적으로 운용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서의 IC 냉각장치의 분해사시도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서의 IC 냉각장치의 일례를 나타내는 사시도,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서의 IC 냉각장치의 냉매의 공급방법을 나타내는 평면도,

도 4는 종래의 IC 냉각장치의 분해사시도,

도 5는 종래의 IC 냉각장치의 일례를 나타내는 사시도,

도 6은 종래의 IC 냉각장치의 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 31 : IC 1a : 패키지부

31b : 리드부 2 : 전열지주

3 : 고정용스페이서 4 : 스프링

5a, 5b, 35c, 35d : 열전도재 6 : 냉각블록

6a : 삽입구멍 6b, 45a : 나사구멍

7, 52 : 냉각파이프 8, 38 : 프린트기판

9 : 코넥터 10 : 가이드레일

11 :고정블록 12 : 고정앵글

13a, 13b : 밀폐형 커플러(암) 14, 44 : 냉매

23 : 당김 플레이트 24, 48, 49 :나사

25a, 25b : 밀폐형 커플러(수) 26b : 호스

27 : 공급측 매니폴드 28 : 배출측 매니폴드

45 : 하부 전열판 46 : 상부 전열판

47 : 열전도성 접착재 50 : 접시스프링

51 : 워셔

Claims

냉각체에 형성된 삽입구멍에 삽입되고, 열전도재를 개재시켜 IC와 접촉함으로써 IC로부터의 발열을 전도시키는 전열체와,

열전도재를 개재시켜 상기 전열체와 열전도하고, 내부에 냉매를 흐르게 하여, 상기 전열체로부터 해당 냉매에 전도된 열을 해당 냉매를 외부로 배출함으로써, 방열시키는 냉각파이프, 및

내부에 상기 냉각파이프를 가지며, 상기 전열체 및 열전도재를 개재시켜 전도되는 상기 IC가 내는 열을 해당 냉각파이프를 흐르는 냉매를 외부로 배출시킴으로써, 상기 IC를 냉각하는 냉각체를 구비하는 것을 특징으로 하는 IC 냉각장치.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 전열체를 위쪽에서 압착시킴으로써, 해당 전열체의 바닥면과 대향하는 면을 윗면으로 하여 부착된 상기 IC를 접촉시키는 탄성체를 더욱 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 IC 냉각장치.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 전열체는, 원주형인 것을 특징으로 하는 IC 냉각장치.
삭제
제 3 항에 있어서, 상기 전열체는, 원주형인 것을 특징으로 하는 IC 냉각장치.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 냉각체 및 상기 전열체와 독립하여 분리가 가능하게 설치되며, 상기 IC가 적소에 배설된 프린트기판을 더욱 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 IC 냉각장치.
삭제
제 3 항에 있어서, 상기 냉각체 및 상기 전열체와 독립하여 분리가 가능하게 설치되며, 상기 IC가 적소에 배설된 프린트기판을 더욱 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 IC 냉각장치.
삭제
제 5 항에 있어서, 상기 냉각체 및 상기 전열체와 독립하여 분리가 가능하게 설치되며, 상기 IC가 적소에 배설된 프린트기판을 더욱 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 IC 냉각장치.
삭제
제 7 항에 있어서, 상기 냉각체 및 상기 전열체와 독립하여 분리가 가능하게 설치되며, 상기 IC가 적소에 배설된 프린트기판을 더욱 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 IC 냉각장치.
삭제