KR100618482B1 - 액랭 시스템 및 전자 장치 - Google Patents

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KR100618482B1 KR1020040114552A KR20040114552A KR100618482B1 KR 100618482 B1 KR100618482 B1 KR 100618482B1 KR 1020040114552 A KR1020040114552 A KR 1020040114552A KR 20040114552 A KR20040114552 A KR 20040114552A KR 100618482 B1 KR100618482 B1 KR 100618482B1
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나가나와다까시
마쯔시따신지
오이까와히로노리
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가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명의 과제는 전자 장치의 처리 성능 향상에 수반하는 발열 소자의 발열량 증대에 대해 박형화, 저비용, 고신뢰성에 적합한 액랭 구조(액랭 시스템)를 제공하는 것이다. 특히 액정 디스플레이측의 박육 구조를 제공하는 것이다.
수열하는 수열 재킷과 상기 수열 재킷에서 수열한 열을 방열하는 방열체와 냉매액을 모으는 탱크를 유로에 의해 접속하고, 상기 유로를 포함하여 상기 수열 재킷, 상기 방열체 및 상기 탱크의 내부에 냉매액을 봉입하여 액 이송 수단에 의해 상기 봉입된 냉매액의 순환류를 형성하는 액랭 시스템이며, 열전도성, 내열성이 좋은 기판(15)의 한 쪽에 열전도성, 내열성이 좋은 가요성 필름 또는 시트(16, 23) 사이에 있어서 상기 탱크(14)를 구비하고, 다른 쪽 면에 열전도성, 내열성이 좋은 가요성 필름 또는 시트(16, 23) 사이에 있어서 방열 유로(9)를 갖는 상기 방열체를 구비한다.
기판, 가요성 필름, 시트, 탱크, 방열 유로, 수열 재킷, 방열체

Description

액랭 시스템 및 전자 장치 {LIQUID-COOLING SYSTEM AND ELECTRONIC DEVICE}
도1은 본 발명에 관한 전자 장치의 일실시 형태를 나타내는 사시도.
도2는 본 발명에 관한 전자 장치의 일실시 형태를 나타내는 개략도.
도3은 본 발명에 관한 탱크 및 방열체의 일체 구조의 일실시예를 나타내는 정면도.
도4는 도3의 A-A 화살표 단면도.
도5는 도3에 도시하는 탱크 및 방열체 일체 구조의 조립 방법을 나타내는 도면.
도6은 도3에 도시하는 탱크 및 방열체 일체 구조에 이용되는 가요성 필름 또는 시트의 단면 구조도.
도7은 도3에 도시하는 탱크 및 방열체 일체 구조에 있어서의 냉매액의 입구부 및 출구부의 접합 구조도.
도8은 도3에 도시하는 탱크 및 방열체 일체 구조에 있어서의 냉매액의 입구부 및 출구부의 다른 접합 구조도.
도9는 본 발명에 관한 탱크 단일 부재 구조의 일실시예를 나타내는 단면도.
도10은 본 발명에 관한 방열체 단일 부재 구조의 일실시예를 나타내는 단면도.
도11은 본 발명에 관한 탱크 단일 부재 구조 및 방열체 단일 부재 구조의 다른 실시예를 나타내는 정면도.
도12는 도11의 A-A 화살표 단면도.
도13은 도11 및 도12에 도시하는 탱크 단일 부재 구조 및 방열체 단일 부재 구조의 다른 실시예에 이용되는 냉매액의 입구부 및 출구부의 접합 구조도.
도14는 도11 및 도12에 도시하는 탱크 단일 부재 구조 및 방열체 단일 부재 구조의 다른 실시예에 이용되는 냉매액의 입구부 및 출구부의 다른 접합 구조도.
도15는 본 발명에 관한 탱크 단일 부재 구조 및 방열체 단일 부재 구조의 또 다른 실시예를 나타내는 정면도.
도16은 도15의 A-A 화살표 단면도.
도17은 본 발명에 관한 롤 본드 공법을 이용하여 접합한 탱크 및 방열체의 일체 구조의 제1 실시예를 나타내는 정면도.
도18은 도17의 A-A 화살표 단면도.
도19는 본 발명에 관한 롤 본드 공법을 이용하여 접합한 탱크 및 방열체의 일체 구조의 제2 실시예를 나타내는 정면도.
도20은 도19의 이면도.
도21은 도19의 A-A 화살표 단면도.
도22는 본 발명에 관한 롤 본드 공법을 이용하여 접합한 탱크 및 방열체의 일체 구조의 제3 실시예를 나타내는 측면 단면도.
도23은 본 발명에 관한 롤 본드 공법을 이용하여 접합한 탱크 및 방열체의 일체 구조의 제4 실시예를 나타내는 측면 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 본체 케이스
2 : 액정 디스플레이 케이스
3 : 키보드
4 : 배선 기판
7 : CPU
8 : 수열 재킷
9 : 방열 유로(방열 파이프)
9a : 기판의 하측 오목부
9b : 방열 유로의 입구
9c : 방열 유로의 출구
10 : 액정 디스플레이
11 : 방열판
12 : 펌프
13 : 가요성 튜브
14 : 탱크
14a : 기판의 상측 오목부
15, 15a, 15b, 15c : 열전도성, 내열성이 좋은 기판
15e : 블럭 기판
16, 16a, 16b, 16c : 열전도성, 내열성이 좋은 가요성의 필름 또는 시트
17a, 17c : 냉매액의 입구부
17b, 17d : 냉매액의 출구부
17e, 17f : 파이프
22 : 엘보 조인트
23a, 23b, 23c, 23d : 열전도성, 내열성이 좋은 시트
24 : 관통 구멍
25 : 배관(유로)
본 발명은 발열체를 냉각하는 것을 목적으로 한 액랭 시스템에 관한 것으로, 특히 초소형 및 박형 구조에 적합한 액랭 시스템과 이를 이용한 퍼스널 컴퓨터 등의 전자 장치에 관한 것이다.
종래 기술로서, 일본 특허 공개 제2001-237582호 공보(특허문헌 1)에 있어서 알려져 있다. 특허문헌 1에는 액정 디스플레이를 구비한 전자 기기를 대상으로 고내열성이고 열전도성이 좋은 가요성 시트로 이루어지는 평면형의 주머니 부재를 방열체로서 사용하는 것이 기재되어 있다. 또한, 이 주머니 부재로 이루어지는 방열체는 외주부와 대략 평행한 복수의 구획부를 설치하여 형성된 냉매 통로를 갖고, 외주부에 상기 주머니 부재의 평면형 표면과 평행한 방향으로 돌출되는 냉매액 입 구 및 출구를 구비하는 것도 기재되어 있다.
[특허문헌 1]
일본 특허 공개 제2001-237582호 공보
그러나, 상기 특허문헌 1은 방열체 및/또는 탱크의 박형화, 저비용화 및 고신뢰성의 면에서 충분히 고려되어 있지 않은 것이다.
본 발명의 목적은 박형화, 저비용화 및 고신뢰성을 실현한 방열체 및/또는 탱크를 갖는 액랭 시스템 및 상기 액랭 시스템을 구비한 전자 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 수열하는 수열 재킷과 상기 수열 재킷에서 수열한 열을 방열하는 방열체와 냉매액을 모으는 탱크를 유로에 의해 접속하고, 상기 유로를 포함하여 상기 수열 재킷, 상기 방열체 및 상기 탱크의 내부에 냉매액을 봉입하여 액 이송 수단에 의해 상기 봉입된 냉매액의 순환류를 형성하는 액랭 시스템이며, 상기 냉매액을 모으는 유로 혹은 공간을, 접합되는 열전도성 및 내열성이 좋은[즉, 열전도성이 좋다라 함은, 예를 들어 Cu, Al이나 Ni 등의 금속과 같이 열전도율이 50 W/(mㆍK) 정도 이상인 것임. 내열성이 좋다라 함은, 가요성의 필름 또는 시트의 접합 온도 이상에서 견딜 수 있는 것임] 기판과 열전도성 및 내열성이 좋은(상기의 정의) 가요성의 필름 또는 시트 사이에 설치하여 상기 탱크를 구성한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 액랭 시스템이며, 입구부로부터 유입된 냉매액을 흐르게 하는 방열 유로를, 접합되는 열전도성 및 내열성이 좋은(상기의 정의) 기판과 열전도성 및 내열성이 좋은(상기의 정의) 가요성의 필름 또는 시트 사이에 설치하여 상기 방열체를 구성한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 액랭 시스템이며, 열전도성 및 내열성이 좋은 기판과 열전도성 및 내열성이 좋은 복수매의 가요성 필름 또는 시트를 적층함으로써 입구부로부터 유입된 냉매액을 흐르게 하는 방열 유로를 형성한 상기 방열체 및 상기 방열 유로에 연결되어 상기 냉매액을 모으는 유로 혹은 공간을 형성한 상기 탱크를 구비하고, 상기 방열 유로 또는 상기 탱크의 원하는 부위에 냉매액을 유출하는 출구부를 접속하여 설치한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 기판의 한 쪽 측에 방열체를 구비하고, 상기 기판의 다른 쪽 측에 탱크를 구비한 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 상기 기판의 동일측에 방열체와 탱크를 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 가요성의 필름 또는 시트는 적층 구조로 하는 동시에, 적어도 한 층이 난액체 투과성의 재료인 것을 특징으로 하는 액랭 시스템이다.
또한, 본 발명은 상기 가요성의 필름 또는 시트는 적층 구조로 하는 동시에, 적어도 한 층이 냉매액에 대한 비화학 반응성의 재료인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 가요성의 필름 또는 시트는 적층 구조로 하는 동시에, 적어도 최내측면이 되는 한 층이 열가소성 수지 재료인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 수열하는 수열 재킷과 상기 수열 재킷에서 수열한 열을 방 열하는 방열체를 유로에 의해 접속하고, 상기 유로를 포함하여 상기 수열 재킷 및 상기 방열체의 내부에 냉매액을 봉입하여 액 이송 수단에 의해 상기 봉입된 냉매액의 순환류를 형성하는 액랭 시스템이며, 기판의 한 쪽 측에 가요성 필름 또는 시트를 접합하여 입구부로부터 유입된 냉매액을 흐르게 하는 제1 방열 유로를 형성한 제1 방열체를 구비하고, 상기 기판의 다른 쪽 측에 가요성 필름 또는 시트를 접합하여 상기 제1 방열 유로에 연결되어 상기 냉매액을 흐르게 하는 제2 방열 유로를 형성한 제2 방열체를 구비하고, 상기 제1 방열 유로 또는 상기 제2 방열 유로의 원하는 부위에 냉매액을 유출하는 출구부를 접속하여 설치하고, 상기 제1 및 제2 방열체에 의해 상기 방열체를 구성한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 수열하는 수열 재킷과 상기 수열 재킷에서 수열한 열을 방열하는 방열체를 유로에 의해 접속하고, 상기 유로를 포함하여 상기 수열 재킷 및 상기 방열체의 내부에 냉매액을 봉입하여 액 이송 수단에 의해 상기 봉입된 냉매액의 순환류를 형성하는 액랭 시스템이며, 기판의 한 쪽 측에 가요성의 필름 또는 시트를 접합하여 입구부로부터 유입된 냉매액을 흐르게 하는 제1 방열 유로를 형성한 제1 방열체를 구비하고, 상기 기판의 한 쪽과 동일한 측에 가요성의 필름 또는 시트를 접합하여 상기 제1 방열 유로에 연결되어 상기 냉매액을 흐르게 하는 제2 방열 유로를 형성한 제2 방열체를 구비하고, 상기 제1 방열 유로 또는 상기 제2 방열 유로의 원하는 부위에 냉매액을 유출하는 출구부를 접속하여 설치하고, 상기 제1 및 제2 방열체에 의해 상기 방열체를 구성한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 제1 방열체와 상기 제2 방열체를 적층하도록 구성한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 제2 방열체를 상기 냉각액을 모으는 탱크로서 구성한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 기판과 가요성의 필름 또는 시트와의 접합이 가열 융착인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 기판과 가요성의 필름 또는 시트와의 접합이 롤 본드 공법에 의한 가압 접합이다.
또한, 본 발명은 상기 액랭 시스템을 구비하고, 상기 수열 재킷이 열 접속된 반도체 소자를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 장치이다.
또한, 본 발명은 상기 전자 장치가 표시 장치로서 액정 디스플레이가 설치되고, 적어도 상기 방열체가 상기 액정 디스플레이에 대략 평행하게 설치된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 액랭 시스템 및 상기 액랭 시스템을 구비한 전자 장치의 실시 형태를 도면을 이용하여 설명한다.
우선, 본 발명에 관한 액랭 시스템을 구비한 전자 장치의 일실시예에 대해 도1 및 도2를 이용하여 설명한다. 도1은 본 발명에 관한 액랭 시스템을 구비한 전자 장치의 일실시예를 나타내는 사시도, 도2는 도1의 측면 단면도이다. 전자 장치로서는, 예를 들어 본체 케이스(1)와 액정 디스플레이(10)를 구비한 액정 디스플레이 케이스(2)로 이루어지고, 본체 케이스(1)에 설치되는 키보드(3), 복수의 반도체 소자를 탑재한 배선 기판(4), 하드디스크 드라이브(5), 보조 기억 장치(예를 들어, 디스크 드라이브, CD 드라이브 등)(6) 등이 설치된다. 또, 설명을 위해 키보드(3)는 제거한 상태를 나타내고 있다. 배선 기판(4) 상에는 CPU(중앙 연산 처리 유닛)(7) 등의 특히 발열량이 큰 반도체 소자(이하, CPU라 기재)가 탑재된다. CPU(7)에는 수열 재킷(8)이 부착된다. CPU(7)와 수열 재킷(8)은 유연 열전도 부재(예를 들어 Si 고무에 산화알루미늄 등의 열전도성의 필러를 혼입한 것)을 거쳐서 접속된다. 또한, 액정 디스플레이 케이스(2)의 배면(케이스 내측)에는 방열 파이프(9)와 방열판(11)으로 이루어지는 방열체가 설치된다. 또, 액정 디스플레이 케이스(2)를 열전도가 좋은 금속제(예를 들어, 알루미늄 합금이나 마그네슘 합금 등)로 해도 좋다. 또한, 액 이송 수단인 펌프(12)가 본체 케이스(1) 내에 설치된다.
본 발명에 관한 액랭 시스템은 수열 재킷(8), 방열 파이프(9) 및 펌프(12)가 가요성 튜브(13)에 의해 접속되고, 펌프(12)에 의해 내부에 봉입한 냉매액(예를 들어, 물, 부동액 등)을 순환하도록 구성된다. CPU(7)에서 발생하는 열은 수열 재킷(8) 내를 유통하는 냉매액에 전해지고, 액정 디스플레이(10)의 배면에 설치된 방열 파이프(9)를 통과하는 동안에 방열 파이프(9)와 열적으로 접속된 방열판(11) 및 액정 디스플레이 케이스(2)의 표면을 거쳐서 외기에 방열된다. 이에 의해 온도가 내려간 냉매액은 펌프(12)를 거쳐서 다시 수열 재킷(8)으로 송출된다. 방열 파이프(방열 유로)(9) 및 방열판(11)으로 이루어지는 방열체와 액정 디스플레이(10) 사이에 탱크(14)가 설치되어 있고, 탱크(14) 내에는 냉매액이 들어가 있다(저장되어 있음). 그런데, 본 발명에 관한 방열체로서는 방열 유로(9)와 방열판(11)을 포함하는 것이다. 그리고, 가요성의 필름 또는 시트(16)는 방열 유로(9)의 일부이고, 또 한 방열판(11)의 일부이기도 하다. 이와 같이, 표시 장치로서 액정 디스플레이(10)가 설치되고, 상기 방열체(9, 16)가 상기 액정 디스플레이에 대략 평행하게 설치되어 있다. 그리고, 탱크(14)는 방열판이나 액정 패널과 같은 정도의 크기까지 실장 가능하다. 따라서, 본 액랭 시스템에 있어서, 탱크(냉매액을 모으는 동시에 제2 방열체로서의 기능도 가짐)(14), 방열 파이프(제1 방열체)(9), 가요성 튜브(13), 수열 재킷(8) 및 펌프(12)는 폐쇄된 냉매액의 순환 회로가 되고, 펌프(12)를 운전하여 냉매액을 순환하게 된다. 또, 본 발명에 관한 액랭 시스템을 구비한 전자 장치로서는 상기 구성에 한정된 것은 아니며, 퍼스널 컴퓨터나 서버 등을 생각할 수 있다.
다음에, 본 발명에 관한 액랭 시스템에 이용되는 탱크(냉매액을 모으는 동시에 제2 방열체로서의 기능도 가짐)와 방열체를 일체 구조로 한 것의 실시예에 대해 설명한다. 탱크와 방열체를 일체 구조로 한 것(탱크 및 방열체의 일체 구조)은, 예를 들어 상기 전자 장치에 있어서 액정 디스플레이(10)의 배면에 설치된 방열 파이프(9), 탱크(14) 및 방열판(11)의 기능을 일체적으로 구성한 것이 된다. 도3은 탱크 및 방열체의 일체 구조의 일실시예를 나타내는 정면도, 도4는 도3의 A-A 화살표 단면도, 도5는 그 조립 방법의 설명도, 도6은 탱크 및 방열체 일체 구조를 형성하기 위한 가요성의 필름 또는 시트를 도시하는 확대 단면도이다. 탱크 및 방열체의 일체 구조는 부재로서, 양 표면에 오목 구조를 예를 들어 압출에 의해 가공한 Cu나 Al 등의 금속 재료로 이루어지는 열전도성 및 내열성이 좋은[즉, 열전도성이 좋다라 함은, 예를 들어 Cu, Al이나 Ni 등의 금속과 같이 열전도율이 50 W/(mㆍK) 정도 이상의 것이다. 내열성이 좋다라 함은, 가요성의 필름 또는 시트의 접합 온도 이상에서 견딜 수 있는 것임] 기판(15)과, 열전도성 및 내열성이 좋은(상기의 정의) 가요성의 필름 또는 시트(16a, 16b)로 구성된다. 도4 중 기판(15)의 상측 오목부(14a)와 가요성의 필름 또는 시트(16b) 사이에서 형성된 유로(공간)는 탱크(14)를 형성하고, 기판(15)의 하측 오목부(9a)와 가요성의 필름 또는 시트(16a) 사이에서 형성된 방열 유로는 방열 파이프(9)에 상당하는 것을 형성한다. 또, 인접하는 방열 유로(9)는 단부에 있어서 지그재그되도록 교대로 접속된다. 특히, 기판(15)의 탱크용 상측 오목부(14a)와 방열 파이프용 하측 오목부(9a)를 엇갈리게 형성함으로써 더욱 박육화(두께를 얇게 하는 것)가 가능해진다.
또, 파이프형의 냉매액 입구부(17a)는 방열 파이프로서의 방열 유로(9)의 입구(9b)에 접속된다. 또한, 방열 유로(9)의 출구(9c)는 탱크(14)에 접속된다. 그리고, 탱크(14)의 중앙부(중심부)에는 파이프형 냉매액의 출구부(17b)가 접속되게 된다. 이와 같이 냉매액의 출구부(17b)를 탱크(14)의 상하, 좌우의 중앙부에 접속함으로써, 가령 탱크 내로 공기가 들어갔다 해도 출구부(17b)로부터 공기가 유출되는 것을 방지하는 것이 가능해진다. 이상 설명한 바와 같이, 기판(15)의 상측 오목부(14a)와 가요성의 필름 또는 시트(16b) 사이에서 탱크(14)를 형성하고, 기판(15)의 하측 오목부(9a)와 가요성의 필름 또는 시트(16a) 사이에서 방열 파이프로서의 유로(9)를 형성하고, 유로(9)의 출구(9c)를 탱크(14)와 접속함으로써 냉매액의 입구부(17a)와 출구부(17b) 사이에 탱크 및 방열체 일체 구조를 얻을 수 있게 된다.
그런데, 상기 수냉 시스템에서는 탱크에 공기층이 존재한다. 그리고, 냉매액인 수온이 올라가면, 공기의 팽창, 액의 팽창 및 액의 증기압 등에 의해 내압이 상승하여 탱크가 가장 높아진다. 그로 인해, 탱크의 필름 또는 시트에 가요성을 갖게 하면 그만큼 내압이 저하된다. 이와 같이, 필름 또는 시트(16)에 가요성을 갖게 한 것은 탱크의 내압 상승을 억제하기 위해서이다.
또한, 기판(15)의 하측 오목부(9a)와 가요성의 필름 또는 시트(16a)로 형성된 방열 유로(9)의 하면은 평면을 형성하므로, 방열체(15, 16a)의 열을 방열체에 접촉하고 있는 하우징 또는 케이스에 유효하게 전하는 것이 가능해진다.
그런데, 상기 가요성의 필름 또는 시트(16)는 복수의 특성을 갖는 가요성을 갖는 필름 또는 시트가 각각 접착제(22)에 의해 적층 구조로 형성되어 있는 것으로, 탱크 및 방열체 일체 구조를 형성하기 위한 가요성의 필름 또는 시트(16)를 도시하는 도6의 확대 단면도를 이용하여 각각의 필름 또는 시트를 설명한다.
부호 18은 가요성을 갖는 필름 또는 시트의 최내측면이 되는 제1 필름 또는 시트로, 열가소성 수지 재료로 이루어져 가요성을 갖는 필름 또는 시트(16)를 기판(15)에 접합하는 데 있어서, 기판(15)의 외주부 또는 유로에 따른 구획부 각각의 면을 가열 융착함으로써 확실한 접합이 가능해진다. 기판(15)의 외주부는 도3 및 도4에 도시한 바와 같이 대략 평면이고, 단부가 없으므로, 융착하는 필름 또는 시트에 3중점은 생기지 않으므로 가열 융착에 적합한 구조라 할 수 있다.
부호 19는 제1 필름 또는 시트(18)의 상면에 적층되는 제2 필름 또는 시트로, 금속 또는 무기 산화물 중 적어도 한 쪽으로 이루어지는 난액체 투과성의 재료 를 이용한 것이고, 장기간 사용해 가는 데 있어서 냉매의 기성분이 외부로 방출되는 것을 방지하고, 냉매의 감소, 배합 성분 비율의 변화를 방지하여 신뢰성이 높은 방열체로 하는 것이다.
부호 20은 제1 필름 또는 시트(18)의 상면에 퇴적되는 제3 시트로, 냉매 유로에 냉매를 충전하였을 때에 이 냉매에 대해 화학 반응을 하지 않은 재료이고, 유로 내부의 냉매 접촉면의 화학 변화, 변질을 방지하는 동시에, 냉매의 화학 변화, 변질을 방지함으로써 신뢰성이 높은 탱크, 방열체로 하는 것이다.
부호 21은 제1 필름 또는 시트(18)의 상면에 적층되고, 최외측면이 되는 제4 필름 또는 시트로, 탄성을 갖는 재료로 한 것이고, 방열체를 제작하거나 기기에 부착하였을 때에 방열체 표면에 외부로부터 힘이 가해진 경우에 외력을 완화하여 손상이나 파손을 완화한다.
이상과 같은 복수의 특성을 갖는 가요성을 갖는 필름 또는 시트에 의해 가요성을 갖는 필름 또는 시트(16)는 형성되는 것이지만, 각각의 필름 또는 시트의 적층 배열 및 유무에 대해서는 이에 한정되는 것은 아니다.
또, 가요성의 필름 또는 시트(16)는 금속제의 필름 또는 시트(얇은 금속으로 부드럽게 한 것)로 형성해도 좋다. 이 경우, 기판(15)과 접합하는 것도 가능하다.
다음에, 본 발명에 관한 탱크 및 방열체 일체 구조를 조립하는 방법에 대해 도5를 이용하여 설명한다. 우선, 예를 들어 압출 성형에 의해 상측에 탱크(14)를 형성하기 위한 오목부(14a)를 형성하고, 하측에 방열 유로(9)를 형성하기 위한 오목부(9a)를 형성하고, 외주부를 개략 평면으로 한 열전도성이 좋고 또한 내열성이 좋은 기판(15)을 준비한다. 다음에, 예를 들어 파이프인 냉매액의 입구부(17a) 및 출구부(17b)를 상기 기판(15)의 측면 또는 바닥면에서 방열 유로의 입구(9b) 또는 탱크(14)의 내부와 납땜 또는 용접, 접착 등의 접합에 의해 접속된다. 다음에, 기판(15)과 상기 기판의 양측에 배치된 가요성의 필름 또는 시트(16a, 16b)를 예를 들어 가요성의 필름 또는 시트(16a, 16b)의 열가소성을 이용하고, 부호 16a에 대해서는 기판(15)의 바닥면의 전체면과, 부호 16b에 대해서는 적어도 기판의 외주부와 가열 융착함으로써 확실하게 접합하여 냉매액이 봉입되는 탱크(제2 방열체) 및 방열체(제1 방열체) 일체 구조를 완성하는 것이 가능해진다. 이 때, 기판(15)의 외주부는 대략 평면이고, 단부가 없으므로 융착하는 필름 또는 시트에 3중점이 발생하지 않으므로 융착 결함이 생기지 않고, 냉매액이 누설되는 것을 방지하는 것이 가능해진다. 따라서, 상기 탱크 및 방열체 일체 구조는 가열 융착에 적합한 구조라 할 수 있다.
냉매액의 입구부(17a) 및 출구부(17b)에 있어서의 예를 들어 파이프의 납땜 구조로서는, 도7에 도시한 바와 같이 기판(15)과 냉매액의 입구부(17a) 및 출구부(17b)의 접촉부에 납재(18)로 밀봉한다. 또한, 도8에 도시한 바와 같이 기판(15)의 바닥면 또는 플렌지부와 냉매액의 입구부(17a) 및 출구부(17b)의 파이프 측면을 접촉시켜 땜납재(18)로 납땜함으로써 밀봉 강도는 향상된다. 납땜 이외에, 용접, 접착 등에 의해 접합 가능하다.
다음에, 본 발명에 관한 탱크 단일 부재 구조의 일실시예에 대해 도9를 이용하여 설명한다. 즉, 외주부에 플랜지를 부착하고, 중심부에 탱크를 형성하기 위한 오목부를 형성한 기판(15a)에 냉매액의 입구부(17a) 및 출구부(17b)를 납땜 등으로 접합하고, 상기 기판(15a) 외주부의 플랜지에 가요성의 필름 또는 시트(16b)를 가열 융착 등에 의해 접합함으로써 탱크 단일 부재 구조를 제조하는 것이 가능해진다. 가요성 필름 또는 시트(16b)는 금속제의 필름 또는 시트(얇은 금속으로 부드럽게 한 것)로 형성해도 좋다.
다음에, 본 발명에 관한 방열체 단일 부재 구조의 일실시예에 대해 도10을 이용하여 설명한다. 즉, 우선, 예를 들어 압출 성형에 의해 하측에 방열 유로(9)를 형성하기 위한 오목부(9a)를 형성한 기판(15b)을 준비한다. 또, 인접하는 방열 유로(9)는 단부에 있어서 지그재그되도록 교대로 접속된다. 그리고, 냉매액의 입구부(17a) 및 출구부(17b)를 납땜 등으로 접합한다. 다음에, 상기 기판(15b)의 바닥면에 가요성의 필름 또는 시트(16a)를 가열 융착 등에 의해 접합함으로써 방열체 단일 부재 구조를 제조하는 것이 가능해진다. 가요성의 필름 또는 시트(16a)는 금속제의 필름 또는 시트(얇은 금속으로 부드럽게 한 것)로 형성해도 좋다.
이상 설명한 단일 부재의 탱크 구조(제2 방열체 구조의 기능도 가짐), 방열체 구조(제1 방열체 구조)는 내부에 구획판을 설치하는지 여부의 차이뿐이므로, 이하 탱크 구조를 대표시켜 이하 다른 실시예에 대해 설명한다.
다른 실시예로서, 오목부가 없는 평평한 기판(15c)에 가요성의 필름 또는 시트(16c)의 중앙부를 팽창시켜 외주부를 접합한 경우의 탱크 단일 부재 구조의 정면도를 도11, 도11의 A-A 화살표 단면도를 도12에 도시한다. 또, 이 탱크 단일 부재 구조에도 하부로부터 냉매액을 유입시키는 냉매액의 입구부(17c) 및 탱크의 중앙부 로부터 냉매액을 유출시키는 냉매액의 출구부(17d)가 설치되어 있다. 이 경우, 탱크에 냉매가 보급된 상태에서 탱크 형상이 자중에 의해 하방으로 팽창되는 것을 생각할 수 있으므로, 탱크 내에 형상 유지 프레임(19)을 삽입해 둔다. 그리고, 탱크 내의 형상 유지 프레임(19)의 내측과 외측은 유로에 의해 연결되어 있다. 이와 같이 냉매액의 출구부(17d)를 탱크(14)의 상하, 좌우의 중앙부에 접속함으로써, 가령 탱크 내에 공기가 들어갔다 해도 출구부(17d)로부터 공기가 유출되는 것을 방지하는 것이 가능해진다. 또, 평평한 기판(15c)에 대해 냉매액의 입구부(17c) 및 출구부(17d)를 설치하는 구조의 실시예를 도13, 도14에 나타낸다. 도13에서는 S자형으로 성형한 파이프(17e)를 납땜함으로써 입구부(17c) 및 출구부(17d)를 평평한 기판(15c)에 대해 설치하도록 구성하였다. 또한, 도14에서는 파이프(17f)를 엘보 조인트(22)를 거쳐서 탱크 내와 연결함으로써 소형화, 납땜이 용이해져 있다.
또한 다른 실시예로서, 오목부가 없는 평평한 블럭 기판(15e)에 대해 주머니형의 가요성 필름 또는 시트(16d)를 접합하여 구성한 밀봉성이 높은 탱크 단일 부재 구조의 정면도를 도15, 도15의 A-A 화살표 단면도를 도16에 도시한다. 이 경우, 가요성 필름 또는 시트(16d)는 주머니형이고, 가열 융착부는 도면 중 상변부로만 되어 있다. 상기 도13 및 도14에 도시하는 냉매액의 입구부(17c) 및 출구부(17d)의 파이프의 납땜 구조에 대해 파이프의 납땜 면적을 크게 확보할 수 있으므로, 신뢰성의 면에서 바람직한 구조라 할 수 있다.
다음에, 본 발명에 관한 롤 본드 공법에 의해 탱크 및 방열체를 적층하여 형성한 탱크 및 방열체 일체 구조의 각 실시예에 대해 도17 내지 도23을 이용하여 설 명한다. 도17은 롤 본드 공법에 의한 제1 실시예를 나타내는 정면도, 도18은 도17의 A-A 화살표 단면도를 도시한다. 롤 본드 공법에 의한 제1 실시예는 열전도성, 내열성이 좋은 판형 기판(15c)의 한 쪽 면에 열전도성, 내열성이 좋은 시트(예를 들어 Cu, Al의 금속제 박막 시트 등)(23a)에 의해 단면 형상이 예를 들어 반원 혹은 반타원의 방열 유로(9a)를 갖는 방열체를 형성하고, 또한 동일면의 방열체의 상면에 포개어져 열전도성, 내열성이 좋은 시트(예를 들어 Cu, Al의 금속제 박막 시트 등)(23b)에 의해 탱크(14)를 형성하는 것이다. 또, 인접하는 방열 유로(9a)는 단부에 있어서 지그재그되도록 교대로 접속된다. 여기서, 탱크 구조는 기판(15c)의 주변부만을 접합해도 접합 강도 향상을 위해 기판(15c)의 임의의 점 또는 선 또는 영역에서 접합해도 좋다. 또한, 탱크, 방열체의 박육화를 위해서는 제1 층의 방열체의 유로(9a) 상을 접합하면, 제2 층의 유로(탱크)(14)는 제1 층의 방열 유로(9a)와 포개어지는 일이 없으므로, 박육화, 경량화에 유효한 수단이라 할 수 있다. 또한, 제1 층과 제2 층 사이의 시트(23a)에 관통 구멍(24)을 개방한 후에, 롤 본드 공법에 의해 성형한 경우, 방열체로부터 탱크에의 접속 파이프가 불필요해져 비용, 내압 신뢰성상 유리해진다.
롤 본드 공법에 의한 제2 실시예로서는 도19 내지 도21에 나타내는 것을 생각할 수 있다. 도19는 제2 실시예의 정면도, 도20은 제2 실시예의 이면도, 도21은 도19의 A-A 화살표 단면도이다. 롤 본드 공법에 의한 제2 실시예는 열전도성, 내열성이 좋은 판형의 기판(15c)의 한 쪽 면에 열전도성, 내열성이 좋은 시트(예를 들어 Cu, Al의 금속제 박막 시트 등)(23c)에 의해 단면 형상이 예를 들어 반원 혹 은 반타원의 방열 유로(9a)를 갖는 방열체를 형성하고, 또한 상기 기판(15c)의 반대 면에 열전도성, 내열성이 좋은 시트(예를 들어 Cu, Al의 금속제 박막 시트 등)(23d)에 의해 탱크(14)를 형성하는 것이다. 또, 인접하는 방열 유로(9a)는 단부에 있어서 지그재그되도록 교대로 접속된다. 또한, 시트(23d)에 있어서의 도21에 나타내는 실선으로 도시되는 6개의 직사각형 부분 및 외주의 부분은 판형의 기판(15c)과 롤 본드 공법에 의해 압접되어 접합되어 그 이외의 부분이 탱크(14)로서 형성되게 된다. 또한 한 쪽 면측에 형성된 방열 유로(9)의 종단부와 반대의 면측에 형성된 탱크(14) 사이에서 배관(유로)(25)에 의해 접속되게 된다. 또한, 방열 유로(9)의 시단부에는 냉매액의 입구부(17a)가 접속되고, 탱크(14)의 상하, 좌우의 중앙부에는 냉매액의 출구부(17b)가 접속된다.
도22에 도시하는 제3 실시예에 있어서, 도19 내지 도21에 도시하는 제2 실시예와 서로 다른 점은, 시트(23e)에는 탱크(14)를 형성하기 위해 중앙부를 돌출시켜 외주부에서 판형의 기판(15c)과 롤 본드 공법에 의해 압접시킨 점이다.
또한, 도23에 도시하는 제4 실시예에 있어서, 도22에 도시하는 제3 실시예와 서로 다른 점은 방열 유로(9)를 파이프 형상으로 하므로 시트(23c)와 마찬가지로 기판(15d)에 대해 소성 가공을 실시하여 단면 형상이 예를 들어 반원 혹은 반타원을 형성하는 데 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시의 형태에 따르면, 발열 소자와 열적으로 접속된 수열 재킷과 방열체 사이에서 냉매액을 순환시키는 액랭 시스템에 있어서, 방열체 및/또는 탱크의 박형화, 저비용화 및 고신뢰성을 실현할 수 있다.
본 발명에 따르면, 수열 재킷과 방열체 사이에서 봉입된 냉매액을 순환시키는 액랭 시스템에 있어서, 방열체 및/또는 탱크의 박형화, 저비용화 및 고신뢰성을 실현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 방열체 및/또는 탱크의 박형화, 저비용화 및 고신뢰성을 실현함으로써 전자 장치로서도 박형화, 저비용화 및 고신뢰성을 실현하는 것이 가능해진다.

Claims (16)

  1. 수열하는 수열 재킷(8)과 상기 수열 재킷(8)에서 수열한 열을 방열하는 방열체와 냉매액을 모으는 탱크(14)를 유로에 의해 접속하고, 상기 유로를 포함하여 상기 수열 재킷(8), 상기 방열체 및 상기 탱크(14)의 내부에 냉매액을 봉입하여 액 이송 수단(12)에 의해 상기 봉입된 냉매액의 순환류를 형성하는 액랭 시스템이며,
    상기 냉매액을 모으는 유로 혹은 공간을, 접합되는 기판(15)과 가요성의 필름 또는 시트(16) 사이에 설치하여 상기 탱크(14)를 구성한 것을 특징으로 하는 액랭 시스템.
  2. 수열하는 수열 재킷(8)과 상기 수열 재킷(8)에서 수열한 열을 방열하는 방열체와 냉매액을 모으는 탱크(14)를 유로에 의해 접속하고, 상기 유로를 포함하여 상기 수열 재킷(8), 상기 방열체 및 상기 탱크(14)의 내부에 냉매액을 봉입하여 액 이송 수단(12)에 의해 상기 봉입된 냉매액의 순환류를 형성하는 액랭 시스템이며,
    입구부로부터 유입된 냉매액을 흐르게 하는 방열 유로(9)를, 접합되는 기판(15)과 가요성의 필름 또는 시트(16)와의 사이에 설치하여 상기 방열체를 구성한 것을 특징으로 하는 액랭 시스템.
  3. 수열하는 수열 재킷(8)과 상기 수열 재킷(8)에서 수열한 열을 방열하는 방열체와 냉매액을 모으는 탱크(14)를 유로에 의해 접속하고, 상기 유로를 포함하여 상기 수열 재킷(8), 상기 방열체 및 상기 탱크(14)의 내부에 냉매액을 봉입하여 액 이송 수단(12)에 의해 상기 봉입된 냉매액의 순환류를 형성하는 액랭 시스템이며,
    기판(15)과 복수매의 가요성의 필름 또는 시트(16)를 적층함으로써 입구부(9b)로부터 유입된 냉매액을 흐르게 하는 방열 유로를 형성한 상기 방열체를 구비하고, 상기 방열 유로(9)에 연결되어 상기 냉매액을 모으는 유로 혹은 공간을 형성한 상기 탱크(14)를 구비하고, 상기 방열 유로(9) 또는 상기 탱크(14)의 원하는 부위에 냉매액을 유출하는 출구부(9c)를 접속하여 설치한 것을 특징으로 하는 액랭 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 기판(15)의 한 쪽 측과 상기 한 쪽 측에 접합되는 상기 가요성의 필름 또는 시트(16) 사이에 있어서 상기 방열체로서의 상기 방열 유로(9)를 형성하고, 상기 기판(15)의 다른 쪽 측과 상기 다른 쪽 측에 접합되는 상기 가요성의 필름 또는 시트(16) 사이에 있어서 상기 탱크(14)로서의 냉매액을 모으는 유로 혹은 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 액랭 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 기판(15)의 한 쪽 측과 상기 한 쪽 측에 접합되는 상기 가요성의 필름 또는 시트(16) 사이에 있어서 상기 방열체로서의 상기 방열 유로(9)를 형성하고, 상기 기판(15)의 한 쪽과 동일한 측과 상기 동일한 측에 접합되는 상기 가요성의 필름 또는 시트(16) 사이에 있어서 상기 탱크(14)로서의 냉매액을 모으는 유로 혹은 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 액랭 시스템.
  6. 수열하는 수열 재킷(8)과 상기 수열 재킷(8)에서 수열한 열을 방열하는 방열체와 냉매액을 모으는 탱크(14)를 유로에 의해 접속하고, 상기 유로를 포함하여 상기 수열 재킷, 상기 방열체 및 상기 탱크(14)의 내부에 냉매액을 봉입하여 액 이송 수단(12)에 의해 상기 봉입된 냉매액의 순환류를 형성하는 액랭 시스템이며,
    기판(15)의 한 쪽 측에 가요성의 필름 또는 시트(16)를 접합하여 입구부(9b)로부터 유입된 냉매액을 흐르게 하는 방열 유로(9)를 형성한 상기 방열체를 구비하고, 상기 기판(15)의 다른 쪽 측에 가요성의 필름 또는 시트(16)를 접합하여 상기 방열 유로(9)에 연결되어 상기 냉매액을 모으는 유로 혹은 공간을 형성한 상기 탱크(14)를 구비하고, 상기 방열 유로(9) 또는 상기 탱크(14)의 원하는 부위에 냉매액을 유출하는 출구부(9c)를 접속하여 설치한 것을 특징으로 하는 액랭 시스템.
  7. 수열하는 수열 재킷(8)과 상기 수열 재킷(8)에서 수열한 열을 방열하는 방열체와 냉매액을 모으는 탱크(14)를 유로에 의해 접속하고, 상기 유로를 포함하여 상기 수열 재킷(8), 상기 방열체 및 상기 탱크(14)의 내부에 냉매액을 봉입하여 액 이송 수단(12)에 의해 상기 봉입된 냉매액의 순환류를 형성하는 액랭 시스템이며,
    기판(15)의 한 쪽 측에 가요성의 필름 또는 시트(16)를 접합하여 입구부(9b)로부터 유입된 냉매액을 흐르게 하는 방열 유로(9)를 형성한 상기 방열체를 구비하고, 상기 기판(15)의 한 쪽과 동일한 측에 가요성의 필름 또는 시트(16)를 접합하여 상기 방열 유로(9)에 연결하여 상기 냉매액을 모으는 유로 혹은 공간을 형성한 상기 탱크(14)를 구비하고, 상기 방열 유로(9) 또는 상기 탱크(14)의 원하는 부위에 냉매액을 유출하는 출구부(9c)를 접속하여 설치한 것을 특징으로 하는 액랭 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가요성의 필름 또는 시트(16)는 적층 구조로 하는 동시에, 적어도 한 층이 난액체 투과성의 재료인 것을 특징으로 하는 액랭 시스템.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가요성의 필름 또는 시트(16)는 적층 구조로 하는 동시에, 적어도 한 층이 냉매액에 대한 비화학 반응성의 재료인 것을 특징으로 하는 액랭 시스템.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가요성의 필름 또는 시트(16)는 적층 구조로 하는 동시에, 적어도 최내측면이 되는 한 층이 열가소성 수지 재료인 것을 특징으로 하는 액랭 시스템.
  11. 수열하는 수열 재킷(8)과 상기 수열 재킷(8)에서 수열한 열을 방열하는 방열체를 유로에 의해 접속하고, 상기 유로를 포함하여 상기 수열 재킷(8) 및 상기 방열체의 내부에 냉매액을 봉입하여 액 이송 수단(12)에 의해 상기 봉입된 냉매액의 순환류를 형성하는 액랭 시스템이며,
    기판(15)의 한 쪽 측에 가요성의 필름 또는 시트(16)를 접합하여 입구부(9b)로부터 유입된 냉매액을 흐르게 하는 제1 방열 유로(9)를 형성한 제1 방열체를 구비하고, 상기 기판(15)의 다른 쪽 측에 가요성의 필름 또는 시트(16)를 접합하여 상기 제1 방열 유로(9)에 연결되어 상기 냉매액을 흐르게 하는 제2 방열 유로(9)를 형성한 제2 방열체를 구비하고, 상기 제1 방열 유로(9) 또는 상기 제2 방열 유로(9)의 원하는 부위에 냉매액을 유출하는 출구부(9c)를 접속하여 설치하고, 상기 제1 및 제2 방열체에 의해 상기 방열체를 구성한 것을 특징으로 하는 액랭 시스템.
  12. 수열하는 수열 재킷(8)과 상기 수열 재킷(8)에서 수열한 열을 방열하는 방열체를 유로에 의해 접속하고, 상기 유로를 포함하여 상기 수열 재킷(8) 및 상기 방열체의 내부에 냉매액을 봉입하여 액 이송 수단(12)에 의해 상기 봉입된 냉매액의 순환류를 형성하는 액랭 시스템이며,
    기판(15)의 한 쪽 측에 가요성의 필름 또는 시트(16)를 접합하여 입구부(9b)로부터 유입된 냉매액을 흐르게 하는 제1 방열 유로(9)를 형성한 제1 방열체를 구비하고, 상기 기판(15)의 한 쪽과 동일한 측에 가요성의 필름 또는 시트(16)를 접합하여 상기 제1 방열 유로(9)에 연결되어 상기 냉매액을 흐르게 하는 제2 방열 유로(9)를 형성한 제2 방열체를 구비하고, 상기 제1 방열 유로(9) 또는 상기 제2 방열 유로(9)의 원하는 부위에 냉매액을 유출하는 출구부(9c)를 접속하여 설치하고, 상기 제1 및 제2 방열체에 의해 상기 방열체를 구성한 것을 특징으로 하는 액랭 시스템.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 제1 방열체와 상기 제2 방열체를 적층하도록 구성한 것을 특징으로 하는 액랭 시스템.
  14. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 제2 방열체를 상기 냉각액을 모으는 탱크(14)로서 구성한 것을 특징으로 하는 액랭 시스템.
  15. 제1항 내지 제7항, 제11항 또는 제12항 중 어느 한 항에 기재된 액랭 시스템을 구비하고, 상기 수열 재킷(8)이 열접속된 반도체 소자를 갖는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  16. 제15항에 기재된 전자 장치가 표시 장치로서 액정 디스플레이가 설치되고, 상기 방열체가 상기 액정 디스플레이에 대략 평행하게 설치된 것을 특징으로 하는 전자 장치.
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