KR100590809B1 - 히트 스프레더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히트 스프레더에 관한 것으로서, 내부 공간을 형성하도록 평행하게 배치되며, 상기 내부공간을 한정하는 부분에는 요철이 형성되고, 어느 하나는 열원에 노출되는 한 쌍의 박판들과; 상기 내부 공간에 대기압 상태로 밀봉되어, 진동함에 따라 상기 열원에 의한 열을 확산시키는 냉각 액체와; 상기 박판들의 측면에 장착되어, 상기 냉각 액체의 진동을 발생시키는 진동 발생 수단을; 포함하여 구성됨으로써, 종래의 히트 스프레더에 비해 열 확산 성능이 우수하고, 초박형 구조가 가능할 뿐만 아니라, 중력 방향에 관계없이 열 확산 성능이 우수하며, 박판 사이의 공간을 대기압 상태로 밀봉함으로써 장기간 열 확산 성능을 유지할 수 있게 한다.

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Description

히트 스프레더{HEAT SPREADER}

도1 및 도2는 본 발명의 일실시예의 히트 스프레더의 구조를 도시한 도면으로서,

도1은 히트 스프레더의 절단 사시도

도2는 도1의 요철의 다른 변형예를 도시한 횡단면도

도3은 도1의 히트 스프레더가 장착된 히트싱크의 사시도

도4는 도1의 히트 스프레더가 장착된 열 교환기의 사시도

도5는 도1의 히트 스프레더를 PDP의 샤시 베이스로 사용한 상태를 도시한 PDP TV의 측단면도

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10: 히트 스프레더 11, 12: 박판

13: 요철 30: 진동자

40: 신호 발생기 50: 방열핀

60: 열 교환 핀

본 발명은 히트 스프레더에 관한 것으로서, 상세하게는 열 전달 성능이 향상되어 두께를 얇게 형성할 수 있으므로, 무게 및 크기를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 설치되는 방향에 따른 성능 변화 없이 열 확산을 촉진할 수 있는 히트 스프레더에 관한 것이다.

최근 전 세계적으로 대형 디스플레이 시장을 주도하고 있는 피디피(PDP: Plasma Display Panel, 이하 'PDP'라 한다) 티브(TV)는 대화면과 초박형 외관에 의해 설치공간이 작고 벽면 장착이 용이한 특징이 있다. 그러나, 현재 주로 생산되고 있는 42인치급 PDP TV의 경우 350~400W 정도의 전력을 소비하며, 전기에너지의 빛에너지의 변환율이 매우 낮아 대부분의 전력을 열로 방출한다. 전체 방출량 중 약 250W의 열이 이중 유리판으로 구성된 PDP에서 방출되며, 약 100W가 후면의 영상신호 및 전원부에서 방출된다. PDP에서 방출되는 열중 PDP의 전면에서 자연 대류 및 복사에 의해 150W 정도가 방출되고, 전도에 의해 후면으로 약 100W가 방출되고 있다.

따라서, PDP 전면에 의해 방출되는 150W의 열에 의해 PDP의 표면 온도가 섭씨 약 50도 내외로 상승되어, 사용자에게 불편을 초래하고 있어, 제조회사는 후면으로의 열방출량을 증대시키고자 노력하고 있다.

이러한 노력의 일환으로 PDP 후면에 장착되는 피디피 샤시 베이스를 약 1.5~2.5mm 두께의 알리미늄판으로 함으로써, 열이 알리미늄판으로 전도되어 후면으로 방출되도록 하고 있다. 그러나, PDP의 열발생면이 고르지 않고, 특히 삼원색의 광이 조합된 흰색화면이 국부적으로 장시간 표시되는 방송 프로그램의 경우 국부적 열방출이 매우 커서 흰색화면이 제거된 후에도 수분 동안 잔상이 사라지지 않아 화질에 큰 영향을 초래하고 있다.

또한, 전자기기의 CPU, 이동 통신 중계기 신호증폭 모듈과 같은 전자 통신부품에서 발생하는 열을 방출하기 위해 사용되는 히트싱크의 경우 고집적 전자부품의 국부적 열 발생시 히트싱크의 히트스프레더를 통한 히트싱크 방열핀 부분으로의 열확산이 매우 낮다. 이를 높이기 위해 종래에는 알루미늄이나 구리로 구성된 히트싱크의 히트 스프레더의 두께를 증가시켜 확산 열저항을 감소하는 방법을 사용해 왔으나, 히트 싱크의 과도한 무게 증가 및 협소한 설치공간 등으로 인해 심각한 제약이 따른다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 인식하여, 대한민국 공개 특허 공보 제2002-0083712호에서는 함몰부(14, 17)를 형성함으로써, 설치 공간을 줄인 발명(이하, '공지 발명 1'이라 합니다)을 개시하고 있다. 그러나, 공지 발명 1 또한, 금속의 열 전도를 통해서만 열을 분산시키므로, 확산 열 저항을 감소시키기 위해서는 금속의 두께를 증대 시켜야 한다는 근원적인 문제점이 여전히 존재한다.

또한, 국부 발열의 확산을 위한 또 다른 방법으로 고전적인 히트 파이프의 원리를 이용한 판형 히트 파이프를 사용한 히트 스프레더가 대한민국 공개 특허 공보 제2003-0042652호에 개시되었다. 이러한 히트 파이프식 히트 스프레더는 박판구조로 얇게 만들 수 있어, 크기 및 무게가 작고 열확산 성능이 우수한 장점이 있으나, 두장의 박판 사이의 공간을 작동 온도범위에 따라 진공 상태로 유지해야 하고 장시간 사용 후에는 내부 공간의 진공도 변화에 의해 열확산 성능이 감소하고, 히트 파이프의 특성상 길이 방향이 중력 방향에 수직으로 설치되면, 중력을 거스른 냉매의 귀환이 어려운 관계로 현저한 성능 저하가 발생하므로 적용처가 매우 한정되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 열 전달 성능이 향상되어 두께를 얇게 형성할 수 있으므로, 무게 및 크기를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 설치되는 방향에 따른 성능 변화 없이 열 확산을 촉진할 수 있는 히트 스프레더를 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 내부 공간을 형성하도록 평행하게 배치되며, 상기 내부공간을 한정하는 부분에는 요철이 형성되고, 어느 하나는 열원에 노출되는 한 쌍의 박판들과; 상기 내부 공간에 대기압 상태로 밀봉되어, 진동함에 따라 상기 열원에 의한 열을 확산시키는 냉각 액체와; 상기 박판들 의 측면에 장착되어, 상기 냉각 액체의 진동을 발생시키는 진동 발생 수단을; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 히트 스프레더를 제공한다.

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이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히트 스프레더에 관하여 상세히 설명한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 하기 위하여 생략하기로 한다.

도1 및 도2는 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 히트 스프레더의 구조를 도시한 도면으로서, 도1은 히트 스프레더의 절단 사시도, 도2는 도1의 요철의 다른 변형예를 도시한 횡단면도이다.

이들 도면에 예시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 히트 스프레더(10)는 내부에 공간(20)이 형성되도록 마주보고 설치된 박판(11, 12)과, 상기 내부 공간(20)에 채워진 냉각 액체와, 상기 냉각 액체에 진동을 발생시키는 진동 발생수단을 포함하여 구성된다.

상기 박판(11, 12)은 열 전도율이 좋은 금속으로 형성된다. 즉, 알루미늄, 구리 등으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 박판(11, 12)의 내면에는 맥동 유동에의한 와류를 발생시키기 위해 요철(13)이 형성된다. 상기 요철(13)은 도1과 같이 사각형으로 형성될 수 있으며, 도2와 같이 삼각형으로 형성될 수도 있다.

상기 냉각 액체는 물, FC-72, FC-77과 같은 열확산 계수가 큰 액체가 사용된다. FC-72 및 FC-77은 한국 쓰리엠(주)의 Fluorinert 용액의 제품명으로서, 그 구체적인 물성치는 한국 쓰리엠(주)의 홈페이지(www.3m.co.kr)에 개시되어 있다. 상기 냉각 액체는 상기 박판(11, 12) 사이에 대기압 상태로 밀봉된다.

상기 진동 발생수단은 진동자(30)와 상기 진동자(30)에 주파수 신호를 발생시키는 신호 발생기를 포함하여 구성된다. 또한, 상기 진동자(30)는 박판(11, 12) 과 평행한 방향으로 진동이 진행하도록 설치되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 주파수 신호 발생기는 고주파 혹은 저주파 신호를 발생시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 제1실시예의 동작에 관하여 기술한다.

전술한 히트 스프레더가 도1에 도시된 바와 같이 국부 열원(70)에 노출된 경우, 상기 국부 열원(70)에서 발산되는 열은 상기 박판(12)의 접하는 면에 집중적으로 전달이 된다. 그러나, 진동자(30)에 의해 내부 공간(20)에서 냉각 액체의 상호 혼합 효과가 획기적으로 증대되어 열확산의 촉진이 일어난다. 따라서, 국부 열원(70)으로 부터 상기 박판(12)에 전도된 열은 상기 박판(11, 12) 전체로 확산되어 히트 스프레더의 성능을 발휘하게 된다. 또한, 내부에 요철(13)이 형성되어, 냉각 액체의 상호 혼합 효과는 훨씬 더 증가되게 된다.

상기와 같이, 본 발명의 일실시예의 히트 스프레더는 종래의 열전도식 히트 스프레더에 비해 열 확산 성능이 우수하여 초박형 구조가 가능할 뿐만 아니라, 중력 방향에 관계없이 열확산 성능이 우수하며, 박판(11, 12) 사이의 공간을 대기압 상태로 밀봉함으로써 장기간 열확산 성능을 유지할 수 있다.

전술한 본 발명의 일실시예의 히트 스프레더는 도3에 도시된 바와 같이, 히트 스프레더(30)의 상면에 방열핀(50)을 설치함으로써, 히트 싱크로 구현될 수 있으며, 도4에 도시된 바와 같이, 히트 스프레더(30) 양 박판(11, 12)의 외면에 열 교환핀(60a, 60b)을 설치함으로써, 열 교환기로 구현될 수도 있다.

또한, 도5에 도시된 바와 같이, PDP의 디스플레이 글라스(120, 130)를 지지하는 PDP 샤시 베이스로 장착됨으로써, PDP의 글라스(120, 130)에서 방출되는 많은 열량을 PDP TV의 후면으로 배출할 수 있다.

도5에서 미설명 부호인 140은 서멀 패드이고, 150은 본 발명에 의한 히트 스프레더이며, 160은 PCB 모듈을 나타낸다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

본 발명은 종래의 열전도식 히트 스프레더에 비해 열 확산 성능이 우수하여 초박형 구조가 가능할 뿐만 아니라, 중력 방향에 관계없이 열 확산 성능이 우수하며, 박판 사이의 공간을 대기압 상태로 밀봉함으로써 장기간 열 확산 성능을 유지할 수 있는 히트 스프레더를 제공한다.

Claims (19)

1. 내부 공간을 형성하도록 평행하게 배치되며, 상기 내부공간을 한정하는 부분에는 요철이 형성되고, 어느 하나는 열원에 노출되는 한 쌍의 박판들과;

   상기 내부 공간에 대기압 상태로 밀봉되어, 진동함에 따라 상기 열원에 의한 열을 확산시키는 냉각 액체와;

   상기 박판들의 측면에 장착되어, 상기 냉각 액체의 진동을 발생시키는 진동 발생 수단을;

   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 히트 스프레더.
2. 제1항에 있어서, 상기 박판들은

   금속으로 형성된 것을 특징으로 하는 히트 스프레더.
3. 제1항에 있어서,

   상기 박판들은 사각 플레이트의 형태를 가지며,

   세 면에서는 서로 직접 결합되고, 일 면에서는 상기 진동 발생 수단이 개재되어 결합되는 것을 특징으로 하는 히트 스프레더.
4. 제1항에 있어서, 상기 요철은,

   사각으로 형성된 것을 특징으로 하는 히트 스프레더.
5. 제1항에 있어서, 상기 요철은,

   삼각으로 형성된 것을 특징으로 하는 히트 스프레더.
6. 제1항에 있어서, 상기 냉각 액체는,

   물인 것을 특징으로 하는 히트 스프레더.
7. 제1항에 있어서, 상기 냉각 액체는

   FC-72 혹은 FC-77인 것을 특징으로 하는 히트 스프레더.
8. 제1항에 있어서, 상기 진동 발생 수단은,

   상기 박판의 내부에 설치되어 액체에 진동을 가하는 진동자와;

   상기 진동자에 주파수 신호를 발생시키는 신호 발생기를;

   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 히트 스프레더.
9. 제1항에 있어서, 상기 진동 발생 수단은,

   상기 박판과 평행한 방향으로 진동을 발생시키는 것을 특징으로 하는 히트 스프레더.
10. 제1항에 있어서,

    상기 한 쌍의 박판들 중 적어도 하나에 설치되어, 열을 외부로 방출시키는 방열핀을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 히트 싱크는 PDP의 디스플레이 글라스에 장착되어, 상기 글라스에서 발생하는 열을 방출하는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
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