KR100521330B1 - 컴퓨터 시스템의 방열 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 디바이스로부터 발생되는 열을 히트 싱크와 하우징 내부에 설치되는 다른 부품을 통하여 방출시키기 위한 컴퓨터 시스템의 방열 구조에 관한 것으로, 컴퓨터 시스템의 방열 구조는 제 1 방열 부재, 제 2 방열 부재, 바텀 실드 그리고 리어 브라켓과의 어셈블리로 구성된다. 반도체 디바이스는 보드에 장착되어 있다. 제 1 방열 부재는 반도체 디바이스의 상면에 접촉된다. 제 2 방열 부재는 반도체 디바이스가 장착된 보드의 반대면에 접촉된다. 제 1 방열 부재는 바텀 실드에 접촉된다. 제 2 방열 부재는 바텀 실드와 리어 브라켓에 접촉된다. 이와 같이 반도체 디바이스에서 발생되는 열은 제 1 방열 부재, 제 2 방열 부재를 통해 상기 바텀 실드 그리고 리어 브라켓 등으로 넓게 분산되기 때문에 그 방열이 신속하게 이루어 질 수 있다.

Description

컴퓨터 시스템의 방열 구조{a radiator structure for Computer System}
본 발명은 컴퓨터 시스템의 방열 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 디바이스로부터 발생되는 열을 히트 싱크와 하우징 내부에 설치되는 다른 부품을 통하여 방출시키기 위한 컴퓨터 시스템의 방열 구조에 관한 것이다.
컴퓨터 시스템이 고성능화되고 소형화 되어 가는 추세에 대응하여 컴퓨터 시스템에 장착되는 반도체 디바이스들도 고집적화 되고 소형화되어 가고 있다. 이에 따라 반도체 디바이스의 발열량도 높아지고 있기 때문에, 컴퓨터 시스템은 이러한 반도체 디바이스에서 발생되는 열을 효율적으로 처리하기 위한 방열 구조가 매우 필수적이다.
일반적으로, 휴대용 컴퓨터는 도 1에 도시된 바와 같이, 본체(102) 하우징(104) 바닥면상에 마더 보드(106)가 설치된다. 상기 마더 보드(106)의 소정 위치에는 CPU(108)와 비디오 콘트롤러 칩(110) 등의 반도체 디바이스들이 장착된다. 상기 마더 보드(108) 위에는 서브 보드(112)가 설치된다. 이 서브 보드(112)는 스크류(120)로 상기 마더 보드(106)상에 형성된 고정 보스(114)에 고정된다. 상기 서브 보드(112)는 상기 마더 보드(106)와 연동되어 소정의 기능을 수행하기 위한 보드이다. 한편, 상기 CPU(108)에는 히트 싱크(116)가 장착된다. 이 히트 싱크(116)는 상기 CPU(108)에서 발생되는 열을 방열시키기 위한 방열 장치이다. 상기 CPU(108)에는 이러한 히트 싱크 외에도 열을 방열시키기 위한 다양한 구성이 사용되고 있다.
한편, 종래 컴퓨터 시스템에 장착된 비디오 콘트롤러 칩(110)은 발열량이 극히 낮았기 때문에 방열장치가 장착되지 않았다. 하지만, 최근에는 비디오 콘트롤러 칩(110)의 처리속도와 집적도의 증가로 발열량이 매우 증대되고 있는 실정이다. 상기 비디오 콘트롤러 칩(110)이 작동할 때 그 표면에서 약 90도 이상의 온도가 발생되는 것으로 알려져 있다. 이와 같이 상기 비디오 콘트롤러 칩에서 발생되는 열은 본체 내부의 온도를 상승시키게 된다. 그리고 그 열은 마더 보드(106)로 전달되어 상기 마더 보드(106)상에 장착된 각종 반도체 소자들을 열화(劣化)시키게 된다. 그 결과 각종 반도체 소자들은 제기능을 발휘하지 못하거나 수명이 단축되며, 심한 경우에는 컴퓨터 시스템의 오동작이나 고장 발생의 한 원인이 된다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 반도체 디바이스에서 발생되는 열을 효율적으로 방열할 수 있는 새로운 형태의 컴퓨터 시스템의 방열 구조를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 컴퓨터 시스템의 방열 구조는 하우징 내부에서 보드상에 장착된 반도체 디바이스로부터 발생되는 열을 방출시키기 위한 컴퓨터 시스템의 방열구조에 있어서, 상기 하우징 내부에 설치되는 실드와; 상기 하우징 내부에 설치되는 서브 보드와; 상기 반도체 디바이스의 상면에 설치되어 상기 반도체 디바이스에서 발생되는 열을 방열하고 상기 서브 보드를 지지하며 열이 상기 실드를 통해서도 방열되도록 하는 제 1 방열 부재와; 상기 반도체 디바이스가 장착된 보드의 반대면에 설치되어 상기 반도체 디바이스에서 발생되는 열을 방열하고 열이 상기 실드를 통해서도 방열되도록 하는 제 2 방열 부재를 포함한다.
이와 같은 본 발명에서 상기 반도체 디바이스와 제 1 방열 부재, 상기 메인 보드와 제 2 방열 부재 사이에는 접촉성과 전도성을 향상시키기 위한 서어멀 패드를 포함한다.
이와 같은 본 발명에서 상기 컴퓨터 시스템의 방열 구조는 상기 하우징 내부에 설치되어 상기 보드에 설치된 주변 장치 포트들을 지지하기 위한 브라켓을 구비하고, 상기 제 2 방열 부재는 반도체 디바이스에서 발생되는 열이 상기 브라켓을 통해서도 방열되도록 상기 브라켓에 접촉된다.
이와 같은 본 발명에서 상기 반도체 디바이스는 비디오 콘트롤러 칩인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 2 내지 도 4를 참조하면서 보다 상세히 설명한다. 상기 도면들에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호가 병기되어 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 컴퓨터의 방열 구조를 보여주기 위한 분리 사시도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 컴퓨터의 방열 구조를 보여주기 위한 부분 단면도이다.
도 2에는 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨터 시스템의 방열 구조가 적용된 휴대용 컴퓨터가 도시되어 있다. 이 휴대용 컴퓨터는 대표적인 노트북 컴퓨터를 도시한 것으로, 랩탑 컴퓨터, 팜탑 컴퓨터등 다른 종류의 휴대용 컴퓨터로도 이해할 수 있을 것이다. 일반적인 휴대용 컴퓨터(10)는 본체와 디스플레이 패널부로 구성된다. 본체는 바텀 하우징과 톱 하우징을 갖고 있다. 이 톱 하우징과 바텀 하우징의 결합에 의해서 본체의 내부 공간이 형성된다. 이 내부 공간에는 일반적으로 마더 보드와 다수개의 전자 카드 어셈블리들이 설치된다. 이것들은 다수개의 반도체 디바이스들을 가지고 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 방열 구조는 제 1 히트 싱크(30), 제 2 히트 싱크(32), 서어멀 패드(thermal pad;40), 바텀 실드(bottom shield;16) 그리고 리어 브라켓(rear bracket;18)과의 어셈블리로 구성되는 것을 알 수 있다. 상기 제 1 히트 싱크(30)와 제 2 히트 싱크(32)는 비디오 콘트롤러 칩(22)에 접촉되어 결합되는 것을 알 수 있다.
본 발명의 제 1 히트 싱크와 제 2 히트 싱크는 알류미늄(aluminum) 또는 알류미늄 합금(aluminum alloy)과 같이 열전도성이 우수한 재질로 만들어지는 블록(block) 또는 플레이트(plate)로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 블록 또는 플레이트의 일면에는 핀들(fins)이 형성될 수 있다.
상기 제 1 히트 싱크(30)는 상기 비디오 콘트롤러 칩(22)의 상부면에 면 접촉되도록 설치되며 휴대용 컴퓨터의 내부 공간이 허락 하는 크기 및 형상으로 형성할 수 있다. 이때, 상기 비디오 콘트롤러 칩(22)과 제 1 히트 싱크(30)의 접촉면 사이에는 접촉성과 전도성을 향상시키기 위한 서어멀 패드(40)가 끼워져 부착된다. 상기 비디오 콘트롤러 칩(22)에서 발생되는 열은 상기 서어멀 패드(40)를 통해 제 1 히트 싱트(30)로 전달된다. 상기 제 1 히트 싱크(30)는 상기 바텀 실드(16)에 접촉되는 제 1 접촉 부분(30a)을 갖는다. 상기 바텀 실드는 휴대용 컴퓨터의 EMI 개선을 위해 설치되며 그 재질은 스테인레스로 이루어진다.
상기 제 2 히트 싱크(32)는 비디오 콘트롤러 칩(22)이 장착된 마더 보드(20)의 저면에 면 접촉되도록 설치된다. 상기 마더 보드(20)의 저면과 제 2 히트 싱크(32)의 접촉면 사이에는 서어멀 패드(40)가 끼워져 부착된다. 상기 비디오 콘트롤러 칩(22)에서 발생되는 열은 상기 서어멀 패드(40)를 통해 제 2 히트 싱트(32)로 전달된다. 상기 제 2 히트 싱크(32)는 상기 바텀 실드(16)와 리어 브라켓(18)에 각각 접촉되는 제 2 접촉 부분(32a)과 제 3 접촉 부분(32b)을 갖는다. 상기 리어 브라켓(18)은 상기 보드(20)에 설치된 그리고 주변 장치측 포트들과 연결되는 복수개의 다양한 형태의 주변 장치 포트들(26)을 지지하기 위한 브라켓이다. 상기 리어 브라켓(18)는 알류미늄의 플레이트로 이루어진다.
이와 같이 본 발명의 개념은 컴퓨터 시스템의 방열 구조를 구성함에 있어서, 다양한 형태의 두 개의 히트 싱크(30,32)와 바텀 실드(16) 그리고 리어 브라켓(18)을 이용하여 방열을 극대화시키는 것이다. 본 발명의 실시예에서 적용된 상기 바텀 실드(16)와 리어 브라켓(18)도 하나의 히트 싱크로서 역할을 한다는 것을 이 분야의 종사자들은 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 마더 보드에는 DC/DC 컨버터 보드(DC/DC converter board;24)가 설치된다. 본 발명에서는 마더 보드에 설치되는 보드를 DC/DC 컨버터 보드로 설명하였으나, 상기 DC/DC 컨버터 보드(24)는 다른 서브 보드로 대체하여 인식할 수 있을 것이다. 여기에서 서브 보드란 메인 보드와 연동하여 소정의 기능을 수행하는 보드를 말한다. 상기 DC/DC 컨버터 보드(24)는 상기 마더 보드(20)에 설치된 커넥터(20a)에 접속되어 상기 마더 보드(20)에 전기적으로 연결된다. 한편, 상기 제 1 히트 싱크(30)의 상면에는 상기 DC/DC 컨버터 보드(24)를 지지 고정시키기 위한 지지 보스(30b)가 돌설되어 있다. 상기 DC/DC 컨버터 보드(24)는 상기 제 1 히트 싱크(30)의 지지 보스(30b)에 의해 지지됨에 따라, 상기 마더 보드(20)로부터 소정 높이 이격된 상태로 설치될 수 있다. 이와 같이 제 1 히트 싱크는 서브 보드를 지지 고정 시킬 수 있는 구성을 갖는다.
이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 휴대용 컴퓨터의 방열 구조에서의 열 방출 작용을 설명하면 다음과 같다. 도 4는 본 발명에 따른 휴대용 컴퓨터의 방열 작용을 나타내는 부분 단면도이다.
휴대용 컴퓨터가 작동되기 시작하면, 상기 비디오 콘트롤러 칩(22)이 구동되면서 열이 발생된다. 이와 같이 비디오 콘트롤러 칩(22)으로부터 발생되는 열은 도 4에 도시된 바와 같이, 그 상부면과 하부면에 부착된 서어멀 패드(40)를 통하여 제 1 히트 싱크(30)와 제 2 히트 싱크(32)로 전달된다. 한편, 상기 제 1 히트 싱크(30)로 전달된 열은 일단에 형성된 제 1 접촉 부분(30a)을 통해 상기 바텀 실드(16)로 분산 전달되면서 대기 중으로 방출된다. 그리고, 상기 제 2 히트 싱크(32)로 전달된 열은 일단에 형성된 제 2 접촉 부분(32a)을 통해 상기 바텀 실드(16)로 분산 전달된다. 또한, 그 열은 제 3 접촉 부분(32b)을 통해 상기 리어 브라켓(18)으로 분산 전달된다. 따라서, 상기 비디오 콘트롤러 칩(22)으로부터 발생되는 열은 제 1 히트 싱크(30), 제 2 히트 싱크(32)에서도 방열되고 동시에 상기 바텀 실드(16) 그리고 리어 브라켓(18) 등으로 넓게 분산되기 때문에 방열이 신속하게 이루어질 수 있는 것이다. 결국, 본 발명의 중요한 의미는 히트 싱크들(30,32)과 연결되는 바텀 실드(16)와 리어 브라켓(18)을 효율적으로 사용하여 방열 효과를 극대화하고자 하는 것이다.
이와 같은 본 발명을 적용하면, 비디오 콘트롤러 칩에서 발생되는 열이 방열 부재로 전달된 후, 다시 컴퓨터를 구성하는 다른 부품에 분산 전달된다. 따라서, 열 분산 면적이 넓기 때문에 방열 효과가 뛰어나다. 또한, 비디오 콘트롤러 칩이 방열 부재에 의해 실드와 브라켓에 접촉됨으로서 EMI 성능 개선 등의 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 종래 휴대용 컴퓨터의 본체 내부 구조를 보여주는 분리 사시도;
도 2는 본 발명에 따른 휴대용 컴퓨터의 방열 구조를 보여주기 위한 분리 사시도;
도 3은 본 발명에 따른 휴대용 컴퓨터의 방렬 구조를 보여주기 위한 부분 단면도;
도 4는 본 발명에 따른 휴대용 컴퓨터의 방열작용을 나타내는 부분 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 휴대용 컴퓨터 12 : 본체
14 : 하우징 16 : 바텀 실드
18 : 리어 브라켓 20 : 마더 보드
22 : 비디오 콘트롤러 칩 24 : DC/DC 컨버트 보드
30 : 제 1 히트 싱크 30a : 제 1 접촉 부분
30b : 지지 보스 32 : 제 1 히트 싱크
32a : 제 2 접촉 부분 32b : 제 3 접촉 부분
40 : 서어멀 패드

Claims (4)

  1. 하우징 내부에서 보드상에 장착된 반도체 디바이스로부터 발생되는 열을 방출시키기 위한 컴퓨터 시스템의 방열구조에 있어서,
    상기 하우징 내부에 설치되는 실드와;
    상기 하우징 내부에 설치되는 서브 보드와;
    상기 반도체 디바이스의 상면에 설치되어 상기 반도체 디바이스에서 발생되는 열을 방열하고 상기 서브 보드를 지지하며 상기 실드와 접촉되는 제 1 방열 부재와;
    상기 반도체 디바이스가 장착된 보드의 반대면에 설치되어 상기 반도체 디바이스에서 발생되는 열을 방열하고 상기 실드와 접촉되는 제 2 방열 부재를 포함하여,
    상기 반도체 디바이스에서 발생되는 열이 제 1 방열 부재 및 제 2 방열 부재 그리고 실드로 전달되어 방열 되므로써 방열 효율을 높일 수 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템의 방열 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 디바이스와 상기 제 1 방열 부재, 상기 메인 보드와 상기 제 2 방열 부재 사이에는 접촉성과 전도성을 향상시키기 위한 서어멀 패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템의 방열 구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 컴퓨터 시스템의 방열 구조는
    상기 하우징 내부에 설치되어 상기 보드에 설치된 주변 장치 포트들을 지지하기 위한 브라켓을 구비하고,
    상기 제 2 방열 부재는 반도체 디바이스에서 발생되는 열이 상기 브라켓을 통해서도 방열되도록 상기 브라켓에 접촉되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템의 방열 구조.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 반도체 디바이스는 비디오 콘트롤러 칩인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템의 방열 구조.
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