KR100500361B1 - 히트싱크장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히트싱크장치에 관한 것이다. 이는 냉각을 요하는 발열부(發熱部)에 밀착하여 발열부로부터 열을 흡수하는 흡열부와, 상기 흡열부의 열을 전달받아 외부로 방출하는 방열부를 갖는 히트싱크와; 상기 히트싱크의 흡열부에 접하며 방열부와 더불어 흡열부의 열을 흡열부 외부로 이동시켜 방출하는 하나 이상의 히트파이프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 히트싱크장치는, 히트싱크에 히트파이프(heat pipe)를 결합하되 히트파이프가 히트싱크 흡열부의 열을 흡열부 외부로 매우 빠르게 이동시키도록 하여 흡열부가 그만큼 신속하게 냉각되므로 장치의 전체적인 방열효율이 높다.

Description

히트싱크장치{Heatsink device}

본 발명은 히트싱크장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 히트싱크에 열 이송수단인 히트파이프를 결합 구성한 히트싱크장치에 관한 것이다.

예를 들어 CPU(central processing unit)나 열전소자, VGA(video graphic array)카드에서의 칩셋, 파워트랜지스터 등의 전자 부품은 작동시 많은 열을 발생한다. 공지의 사실과 같이 전자 부품의 온도가 적정온도를 넘으면 작동상의 오류가 발생하거나 심할 경우에는 파손될 수 있으므로 열이 발생하는 부위에는 반드시 히트싱크를 설치하여 발생한 열을 외부로 방출해주어야 한다.

상기한 히트싱크(heatsink)는 발열부(發熱部)로부터 열을 흡수하고 흡수한 열을 외부로 방출하는 것으로서 상기한 각종 발열 전자부품이나 소자에 면접 설치되어 부품이나 소자를 냉각하여 과열을 막는다.

보통 상기 히트싱크는, 발열부와 면접하며 발열부의 열을 일단 흡수하는 흡열부와, 상기 흡열부와 일체를 이루며 흡열부의 열을 전달받아 외부로 배출하는 방열부로 구성된다. 상기 방열부는 외부의 차가운 공기와의 열교환을 통해 흡열부에서 전달받은 열을 외부로 배출하는 것으로 다양한 형태의 방열핀(fin)으로 이루어진다. 공지의 사실과 같이 상기 방열핀은 그 표면적이 클수록 외부공기와의 접촉면적이 넓으므로 그만큼 히트싱크의 성능을 증가시킨다.

한편, 히트싱크의 성능을 증가시키기 위하여 방열핀의 표면적을 넓게 하는 것과 더불어 흡열부의 열을 흡열부 외부로 보다 신속하게 이동시켜 흡열부를 보다 빨리 냉각시키는 것도 히트싱크의 성능을 높이는 기술의 하나이다. 그러나 근래 전자부품이나 소자의 집적화 추세에 따라 히트싱크의 크기가 접차 작아져야 하는 상황에서 상기 방열핀의 표면적을 넓게 유지한다는 것은 현실적으로 어려움이 있었다.

아울러 흡열부의 열을 흡열부 외부로 보다 신속히 방출하기 위하여 방열핀을 열전도성이 높은 알루미늄이나 구리 또는 은이나 금 등으로 제작하더라도 금속이 갖는 물성의 특성상 흡열부를 냉각시키는데 어느 정도의 한계가 있어 결국 종래의 히트싱크는 자체의 재질 및 구조적 제한에 의해 보다 많은 열을 보다 신속하게 방열시키고자 하는 욕구를 충족시키기에 무리가 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 히트싱크에 히트파이프(heat pipe)를 결합하되 히트파이프가 히트싱크 흡열부의 열을 흡열부 외부로 매우 빠르게 이동시키도록 하여 흡열부가 그만큼 신속하게 냉각되므로 장치의 전체적인 방열효율이 높도록 구성된 히트싱크장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 냉각을 요하는 발열부(發熱部)에 밀착하여 발열부로부터 열을 흡수하는 흡열부 및 상기 흡열부의 열을 전달받아 외부로 방출하는 방열부를 갖는 히트싱크와; 상기 히트싱크의 흡열부에 접하며 방열부와 더불어 흡열부의 열을 흡열부 외부로 이동시켜 방출하는 하나 이상의 히트파이프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방열부는 흡열부에 대해 일체를 이루는 다수의 방열핀(fin)이고,

상기 히트파이프는 그 일부가 각 방열핀의 사이에서 흡열부에 면접 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 방열핀의 흡열부에 연결되는 근부(根部)는 상호 소정간격 이격되고, 두 개의 방열핀이 이루는 근부와 근부의 사이공간에는 히트파이프를 그 내부에 수용 지지하는 히트파이프 장착홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 히트파이프장착홈은 히트파이프를 방열핀 사이에 삽입한 상태로 히트파이프장착홈에 대해 압입하여 끼울 수 있도록 개방되며, 각 방열핀에는 히트파이프장착홈내에 끼워진 히트파이프를 히트파이프장착홈 내부로 지지하는 만곡볼록부가 돌출 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 히트파이프는 길이방향으로 진행하며 각 히트파이프 장착홈을 통과할 수 있도록 적어도 한 번 구부러진 형태를 취하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

기본적으로 본 발명은 히트싱크에 히트파이프를 설치하여 히트파이프로 하여금 히트싱크 흡열부의 열을 보다 신속히 흡열부 외부로 이동시키게 함으로써 흡열부의 온도를 보다 낮게 유지할 수 있고 그에 따라 히트싱크의 전체적인 방열효율을 증가시킬 수 있다는 견해에 기초하고 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크장치가 회로기판에 장착된 모습을 도시한 사시도 이다.

도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 히트싱크장치는, 그 저면이 발열부품(도 2의 C)에 접하며 상부에는 다수의 방열핀(16)이 형성되어 있는 히트싱크(12)와, 상기 히트싱크(12)의 방열핀(16) 사이에 끼워지며 히트싱크(12) 외부로 연장되는 하나의 히트파이프(14)로 구성되어 있다.

상기 히트싱크(12)는 통상의 히트싱크와 마찬가지로 발열부품(C)과 접하며 발열부품으로부터 발생하는 열을 일단 흡열하는 흡열부(18)와, 상기 흡열부(18)의 상부에 위치하고 흡열부의 열을 전달받아 외부로 방출하여 제거하는 방열부인 다수의 방열핀(16)을 갖는다.

상기 흡열부(18)의 저면 양측 에지부에는 상호 동일한 형상의 가이드홈(20)이 마련되어 있다. 상기 각 가이드홈(20)에는 히트싱크(12)를 기판(P)에 대해 장착시키는 장착수단(42)이 구비된다. 상기 가이드홈(20) 및 장착수단(42)에 관한 기술내용은 본 출원인에 의해 이미 기출원 된 바 있으므로(출원번호 10-2002-10663) 여기서는 그 구성을 간단히 설명하기로 한다.

상기 가이드홈(20)은 대략 열십(十)자의 단면형태를 가지고 길이방향으로 연장되며 양단이 외부로 개방되어 있는 홈이다. 또한, 상기 장착수단(42)은 장공(24)을 가지며 그 후단부가 볼트(도 5의 40) 및 너트(도 5의 38)에 의해 상기 가이드홈(20)에 고정되는 고정편(22)과, 상기 고정편(22)의 장공(24)내에 설치되며 그 하단부가 도 5에 도시한 바와같이 기판(P)을 통과하여 기판에 끼워지는 장착피스(26)와, 상기 장착피스(26)를 상부로 탄성 지지하는 스프링(28)을 포함하여 구성된다.

상기 고정편(22)은 볼트(40)를 회동축으로 하여 회동가능함은 물론이고 가이드홈(20)을 따라 직선운동도 가능하다. 따라서 도 2에 도시한 바와같이 발열부품(C) 주변에 형성되어 있는 관통구멍(30) 상부에 상기 장착피스(26)를 위치시킨 상태로 장착피스(26)의 하단부를 관통구멍(30)에 끼우면 기판에 대한 히트싱크(12)의 장착이 이루어지는 것이다.

한편, 본 실시예에 있어서 상기 방열핀(16)은 흡열부(18)에 일체를 이루며 수직 상부로 연장되고 가로 세로가 일정 간격으로 배열되어 있다. 따라서 방열핀(16)과 흡열부(18)가 이어지는 부위인 방열핀(16)의 근부(根部)를 연결하는 직선은 상호 직교하는 패턴을 가진다. 이는 방열핀(16)의 근부(根部)와 근부 사이에 직선의 히트파이프를 끼워 위치시킬 수 있음을 의미한다.

상기 히트싱크(12)에 결합하는 히트파이프(14)는 하나의 히트파이프를 수 회 구부려 형성한 것이다. 상기 히트파이프(14)는 그 일부가 방열핀(16)의 근부(根部) 사이에 흡열부(18)에 면접하도록 끼워진 상태로 히트싱크(12) 외부로 연장되며 흡열부(18)의 열을 흡열부(18) 외부로 이동시킨다.

상기 히트파이프(14)는 위크(wick)가 내장되어 있지 않은 마이크로히트파이프(micro heatpipe)를 사용함이 바람직 하지만 경우예에 따라서 위크를 갖는 히트파이프를 사용할 수 도 있고, 또한 하나의 히트파이프를 사용하는 대신 복수의 히트파이프를 적용할 수 도 있다.

결국 히트파이프가 흡열부(18)의 열을 흡열부 외부로 이동시킬 수 있는 한 히트파이프의 종류나 형상 및 개수는 실시예에 따라서 얼마든지 변경할 수 있는 것이다.

도 2는 상기 도 1의 히트싱크장치를 분해하여 도시한 분해 사시도이다.

상기한 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 기능의 동일한 부재를 가리키며 그에 관한 반복된 설명은 생략하기로 한다.

도시한 바와같이, 기판(P)에 실장되어 있는 발열부품(C)의 주위에 두 개의 관통구멍(30)이 형성되어 있고 상기 관통구멍(30)의 연직상부에 장착피스(26)가 위치하고 있다. 아울러 히트싱크(12)에 대해 장착수단(42)도 고정되어 있다. 이러한 상태에서 각 관통구멍(30)에 장착피스(26)를 삽입하면 발열부품(C)에 대한 히트싱크(12)의 장착이 완료된다.

한편, 상기 각 방열핀(16)의 근부(根部)와 근부의 사이에 히트파이프장착홈(32)이 형성되어 있음을 알 수 있다. 상기 히트파이프장착홈(32)은 히트파이프(14)의 삽입부(36)가 그 내부에 끼워지는 홈으로서 상부로 개방되어 있다. 상기 히트파이프장착홈(32)의 내경은 히트파이프(14)의 외경과 같도록 하여 히트싱크(12)에 대해 히트파이프(14)가 흔들리지 않고 견고히 위치하도록 한다.

아울러 상기 히트파이프장착홈(32)의 상부에 해당하는 각 방열핀의 대향면에는 만곡볼록부(34)가 형성되어있다. 상기 만곡볼록부(34)는 히트파이프장착홈(32)내에 일단 삽입된 히트파이프(14)가 히트파이프장착홈(32)의 외부로 빠져나가지 못하도록 마련한 것으로서 그 최소간격(A)은 히트파이프(14)의 외경보다 작음은 물론이다.

상기 만곡볼록부(34) 간의 최소간격(A)은 히트파이프(14) 외경의 90% 내지 95% 정도가 되도록 하여 히트파이프(14)를 히트파이프장착홈(32)에 대해 압입할 때 히트파이프(14)를 통과시키도록 한다.

도 3은 본 실시예의 히트싱크장치에 적용된 히트파이프의 형상을 설명하기 위하여 도시한 히트파이프의 도립 사시도이다.

본 발명에 있어서, 히트파이프(14)가 히트싱크(12) 흡열부(18)의 열을 흡열부(18)외부로 이동시키는 기능을 할 수 있는 한 그 형상은 매우 다양하게 변형할 수 있으며 도 3에 도시한 형태를 취할 수 도 있다.

도 4는 상기 도 1에 도시한 히트싱크장치를 개략적으로 일부 도시한 측면도이다.

도시한 바와같이, 기판(P)에 실장되어 있는 발열부품(C)의 상면에 히트싱크(12)의 흡열부(18)가 밀착되어 있다. 아울러 상기 히트파이프(14)의 삽입부(36)가 방열핀(16) 사이의 히트파이프장착홈(도 2의 32)을 통과하고 있음을 알 수 있다. 상기 히트파이프(14)는 히트파이프장착홈(32)에 끼워진 상태로 길이방향으로 연장 및 굴곡되어 도 2에 도시한 형태를 취한다.

상기와 같이 이루어진 히트싱크장치에 있어서, 발열부품(C)으로부터 발생한 열은 일단 흡열부(18)로 이동하고 흡열부로 이동한 열은 다수의 방열핀(16) 및 히트파이프(14)로 전달된다. 상기 방열핀(16)으로 이동한 열은 통상의 히트싱크에서와 마찬가지로 외부의 냉각공기와의 열교환을 통해 제거된다. 또한 상기 히트파이프(14)로 이동한 열은 히트파이프(14)의 길이방향을 따라 화살표 a방향으로 매우 빠른 속도로 이동하며 흡열부(18)로부터 멀어지고 결국 외기와의 접촉에 의해 소멸한다.

상기 히트파이프(14)의 길이는 히트파이프(14) 외표면의 총 면적이 히트파이프(14)와 냉각공기와의 열교환을 충분히 수행할 수 있게 설계함이 바람직하고 실시예에 따라 히트파이프(14)에 별도의 방열용 핀을 추가할 수 도 있다.

도 5는 상기 도 1의 히트싱크장치를 화살표 A방향에서 바라본 모습을 도시한 도면이다.

도시한 바와같이, 히트싱크(12)가 장착수단(42)에 의해 기판(P)에 탄성적으로 고정되어 있고 그에 따라 히트싱크(12)의 흡열부(18)가 발열부품(C)에 밀착하고 있다. 또한 히트파이프(14)일 일부가 각 방열핀(16) 사이의 히트파이프장착홈(32)에 끼워져 있다. 상기 히트파이프(14)는 방열핀(16)과 더불어 흡열부(18)의 열을 외부로 방출함으로써 흡열부(18)를 보다 신속히 냉각하여 히트싱크(12)의 냉각효율을 증가시킨다.

즉, 상기 흡열부(18)의 열은 방열핀(16)과 히트파이프(14)로 동시에 전달되고 특히 히트파이프(14)를 통해 신속하게 빠져나가므로 열이 흡열부(18)에 모여있지 않아 그만큼 흡열부(18)의 온도가 낮고 열 흡수성능이 향상되는 것이다.

결국 본 실시예에 따른 히트싱크장치는, 발열부품을 냉각하는 히트싱크에 히트파이프를 결합함으로써 흡열부의 온도를 낮게 유지하여 히트싱크의 냉각효율을 배가할 수 있는 것이다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 히트싱크장치는, 히트싱크에 히트파이프(heat pipe)를 결합하되 히트파이프가 히트싱크 흡열부의 열을 흡열부 외부로 매우 빠르게 이동시키도록 하여 흡열부가 그만큼 신속하게 냉각되므로 장치의 전체적인 방열효율이 높다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크장치가 회로기판에 장착된 모습을 도시한 사시도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크장치를 분해하여 도시한 분해 사시도.

도 3은 상기 도 2에 도시한 히트파이프의 형상을 설명하기 위하여 도시한 히트파이프의 도립 사시도.

도 4는 상기 도 1에 도시한 히트싱크장치의 측면도.

도 5는 상기 도 1의 히트싱크장치를 화살표 A방향에서 바라본 모습을 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

12:히트싱크 14:히트파이프

16:방열핀 18:흡열부

20:가이드홈 22:고정편

24:장공 26:장착피스

28:스프링 30:관통구멍

32:히트파이프장착홈 34:만곡볼록부

36:삽입부 38:너트

40:볼트 42:장착수단

P:기판 C:발열부품

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 냉각을 요하는 발열부(發熱部)에 밀착하여 발열부로부터 열을 흡수하는 흡열부 및 상기 흡열부의 열을 전달받아 외부로 방출하는 방열부를 갖는 히트싱크와;

   상기 히트싱크의 흡열부에 접하며 방열부와 더불어 흡열부의 열을 이동시켜 외부로 방출하는 하나 이상의 히트파이프를 포함하고,

   상기 방열부는 흡열부에 대해 일체를 이루는 다수의 방열핀(fin)이고,

   상기 히트파이프는 그 일부가 각 방열핀의 사이에서 흡열부에 면접 설치되며,

   상기 각 방열핀의 흡열부에 연결되는 근부(根部)는 상호 소정간격 이격되고,

   두 개의 방열핀이 이루는 근부와 근부의 사이공간에는 히트파이프를 그 내부에 수용 지지하는 히트파이프 장착홈이 형성되며,

   상기 히트파이프장착홈은 히트파이프를 방열핀 사이에 삽입한 상태로 히트파이프장착홈에 대해 끼울 수 있도록 개방되며, 각 방열핀에는 히트파이프장착홈내에 끼워진 히트파이프를 히트파이프장착홈 내부로 지지하는 만곡볼록부가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 히트싱크장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 히트파이프는 길이방향으로 진행하며 각 히트파이프 장착홈을 통과할 수 있도록 적어도 한 번 구부러진 형태를 취하는 것을 특징으로 하는 히트싱크장치.