KR100674135B1

KR100674135B1 - Heat sink

Info

Publication number: KR100674135B1
Application number: KR1020050031863A
Authority: KR
Inventors: 강환국; 이동찬
Original assignee: (주) 대홍기업
Priority date: 2005-04-18
Filing date: 2005-04-18
Publication date: 2007-01-24
Also published as: KR20060109646A

Abstract

본 발명은 전자부품의 발열체를 냉각하기 위한 히트 싱크에 관한 것으로, 특히 자연대류를 이용하여 공기 냉각을 행하는 히트 싱크에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat sink for cooling a heating element of an electronic component, and more particularly, to a heat sink for performing air cooling using natural convection.

Description

Heat sink

도 1은 종래의 히트 싱크를 도시한 정면도. 1 is a front view showing a conventional heat sink.

도 2는 도 1의 핀 구조를 도시한 사시도. 2 is a perspective view showing the pin structure of FIG.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 핀 구조를 도시한 사시도. 3 is a perspective view showing a pin structure according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3의 핀 구조를 적층한 상태에서 공기 유동을 도시한 정면도. 4 is a front view illustrating air flow in a state in which the fin structure of FIG. 3 is stacked;

도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 핀 구조를 도시한 사시도. 5 is a perspective view showing a pin structure according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1 : 히트 싱크 2 : 히트파이프1: heat sink 2: heat pipe

3,300,400 : 핀 4 : 수열블록3,300,400: Pin 4: Sequence block

30,330,430 : 히트파이프장착부 35,335,435 : 관통공30,330,430: Heat pipe mounting part 35,335,435: Through hole

38,39;338,339;438,439 : 좌우방열부38,39; 338,339; 438,439

308,408 : 통풍공 315,415 : 경사편308,408: Vent 315,415: Inclined piece

히트 싱크(히트파이프 냉각장치)는 반도체 소자의 냉각을 수행함에 있어 대용량 부하와 낮은 열저항이 요구되는 경우에 사용되는데, 특히 지하철의 인버터/컨버터, 정류기 등의 소자를 냉각하는데 사용되고 있다. 통상 소자가 설치될 수열블록에 히트파이프의 증발부를, 방열할 응축부에는 전열면적 증대를 위해 핀을 설치한다. A heat sink (heat pipe cooling device) is used when a large capacity load and low thermal resistance are required to perform cooling of a semiconductor device. In particular, a heat sink (heat pipe cooling device) is used to cool a device such as an inverter / converter and a rectifier of a subway. In general, a fin is installed in an evaporation unit of a heat pipe in a heat receiving block in which an element is to be installed, and in order to increase a heat transfer area in a condensation unit to radiate heat.

소자의 냉각방법에 따라 공기의 유동을 팬의 의하여 압력차를 가하여 유동시키는 강제대류와, 핀에 의하여 가열된 공기의 밀도차에 의한 부력을 이용하는 자연대류로 구분된다. 자연대류는 부가의 팬이 필요 없어 원가가 낮아지고 고장의 염려가 없기 때문에 선호되나, 낮은 열전달 계수로 인하여 핀 면적과 핀 피치 증가에 의하여 냉각기가 대형화되는 단점이 있다. 자연대류 냉각을 위해서는 공기의 유동이 부력에 의하기 때문에 중력의 반대방향으로 이루어지며, 이에 따라 핀은 통상 수직으로 설치되도록 하며 이 경우 히트파이프는 수평에 가깝게 놓이나, 히트파이프가 중력을 받도록 통상 7-10도 정도 수평면으로부터 경사를 이루도록 한다. 따라서 핀은 수평에서 약 80-83도 정도로 설치된다. According to the cooling method of the element, it is divided into forced convection which causes the flow of air to flow by applying a pressure difference by a fan, and natural convection which uses buoyancy due to the density difference of the air heated by the fin. Natural convection is preferred because there is no need for an additional fan and the cost is low and there is no fear of failure. However, due to the low heat transfer coefficient, there is a disadvantage in that the cooler is enlarged due to an increase in fin area and fin pitch. For natural convection cooling, the flow of air is due to the buoyancy, so it is made in the opposite direction of gravity, so that the fins are usually installed vertically, in which case the heat pipes are placed close to horizontal, Make a slope of about -10 degrees from the horizontal plane. Therefore, the pin is installed at about 80-83 degrees horizontally.

한편, 히트파이프가 수직으로 놓이면 핀이 수평으로 놓이게 됨에 따라 가열된 공기가 부력에 의하여 수직방향으로 상승하나 상부핀 하부에 정체되어 유동을 이룰 수 없으므로 핀을 일정 각을 유지함으로써 공기의 상하유동의 수직방향 성분을 갖도록 해야 한다. 이를 위해, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 핀(3)은 히트파이프(2)가 설치되는 부분은 수평, 그 타단(38)(39)은 일정각도를 갖도록 변형하여 공기가 벡터적으로 수직방향성분을 갖도록 구성한다(일본 특개2001-28417호 공 보 참조). On the other hand, when the heat pipe is placed vertically, as the fins are placed horizontally, the heated air rises vertically due to buoyancy, but it is stagnant under the upper fins and cannot achieve flow. It should have a vertical component. To this end, as shown in Figs. 1 and 2, the fin 3 is deformed so that the portion where the heat pipe 2 is installed is horizontal, the other end 38, 39 has a certain angle so that the air is a vector In addition, it is configured to have a vertical component (see Japanese Patent Laid-Open No. 2001-28417).

즉, 종래의 히트 싱크(1)는 히트파이프(2)가 설치된 부분의 좌우방열부(38)(39)를 경사지게 하여 공기의 유동이 경사면을 따라 좌우 및 상하 유동을 이루도록 하고 있다. 이때, 공기는 하부에서 유입되어 하부 핀에서 가열되면 밀도는 낮아지고 이에 따라 수직 상승력을 갖게 되는데, 핀(3)의 좌우방열부(38)(39)가 경사져 있으므로 경사면을 따라 상승하게 된다. 히트파이프(2)가 설치된 히트파이프장착부(30)는 수평판 구조로, 공기는 수직방향으로 상승하려는 힘을 갖게 되므로 공기가 핀 상부 즉 상부핀 하부에 정체될 수 있으며 이러한 경우 열전달은 크게 낮아지게 된다. 이를 방지하기 위하여 히트파이프 설치부분을 그림과 같이 핀을 일정각을 유지하도록 하면 공기는 안내판 역할을 하는 경사면을 따라 유동하게 된다. 이에 따라 공기는 히트파이프장착부에서 몇 단의 핀을 거슬러 올라가며 후단 핀에서 열전달을 마친 후 외부로 빠져나감으로써 열전달을 이루게 된다. That is, the conventional heat sink 1 inclines the left and right heat radiating parts 38 and 39 of the portion where the heat pipe 2 is installed so that the flow of air is made to flow left and right along the inclined surface. At this time, when the air is introduced from the lower portion and heated in the lower fin, the density is lowered, and accordingly, the vertical lifting force is obtained. Accordingly, the left and right heat radiating parts 38 and 39 of the fin 3 are inclined to rise along the inclined surface. The heat pipe mounting portion 30 in which the heat pipe 2 is installed has a horizontal plate structure, and since the air has a force to rise in the vertical direction, the air may be stagnated at the upper part of the fin, that is, the lower part of the upper fin. do. To prevent this, if the heat pipe installation part is kept at an angle as shown in the figure, the air will flow along the inclined surface serving as a guide plate. As a result, the air goes up a few fins in the heat pipe mounting part, and heat is transferred to the outside after finishing the heat transfer from the rear fins.

그러나, 도 2에 도시한 바와 같이, 히트파이프장착부(30)의 좌우측면에서 핀을 절개한 후 좌우방열부(38)(39)를 경사지게 설치하였기 때문에, 히트파이프(2)에서 전달된 열이 전도될 때 히트파이프(2)에서 열이 긴 경로(이것은 특히 다수의 히트파이프 중 좌우방열부와 거리가 먼 가운데 부분의 히트파이프)를 거쳐 절개된 좌우방열부(38)(39)로 전달되게 된다. 따라서, 좌우방열부(38)(39)는 유동의 안내 역할을 하지만, 핀(3)의 냉각효율은 상대적으로 낮아진다. However, as shown in FIG. 2, since the left and right heat dissipation portions 38 and 39 are inclined after the fins are cut off from the left and right sides of the heat pipe mounting portion 30, the heat transferred from the heat pipe 2 is reduced. When conducted, heat is transferred from the heat pipe 2 to the left and right heat dissipation portions 38 and 39 through a long path (especially a heat pipe in the middle portion of the heat pipe far from the left and right heat dissipation portions). do. Accordingly, the left and right heat dissipation portions 38 and 39 serve as a guide of the flow, but the cooling efficiency of the fin 3 is relatively low.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 자연대류를 이용 하여 높은 냉각 효율을 얻을 수 있는 히트 싱크를 제공함에 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a heat sink that can obtain a high cooling efficiency using natural convection.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 히트 싱크는 복수의 히트파이프와, 이 히트파이프의 방열부에 설치한 복수의 핀을 포함하고, The heat sink of the present invention for achieving the above object includes a plurality of heat pipes and a plurality of fins provided in the heat dissipation portion of the heat pipe,

상기 핀은 상기 히트파이프를 장착하는 복수의 관통공이 소정 간격마다 형성된 히트파이프장착부와, 상기 히트파이프장착부의 좌우 양단에 경사지게 절곡 형성된 좌우방열부로 구성되되, The fin includes a heat pipe mounting portion in which a plurality of through holes for mounting the heat pipes are formed at predetermined intervals, and left and right heat dissipation portions bent at right and left ends of the heat pipe mounting portion,

상기 히트파이프장착부에는 상기 관통공과 병렬된 위치에 소정 간격마다 설치되는 복수의 통풍공과, 상기 통풍공의 공기를 상기 좌우방열부로 안내하는 경사편으로 구성되어 있다. The heat pipe mounting portion includes a plurality of ventilation holes installed at predetermined intervals at positions parallel to the through holes, and inclined pieces for guiding the air of the ventilation holes to the left and right heat radiating portions.

이 구성에 의하면, 히트파이프와 경사편의 열 경로가 짧아 자연대류를 이용하여 높은 냉각 효율을 얻을 수 있다. According to this structure, the heat path of the heat pipe and the inclined piece is short, and high cooling efficiency can be obtained using natural convection.

전술한 구성에서, 상기 좌우방열부는 서로 평행하게 경사지게 형성되며, 상기 경사편의 개수는 상기 좌우방열부의 평행한 거리(L)를 상기 핀의 상하방열부간 평행한 거리(l)로 나눈 정수배로 설정되는 것이 바람직하다. In the above-described configuration, the left and right heat dissipation parts are formed to be inclined in parallel to each other, and the number of the inclined pieces is set to an integer multiple obtained by dividing the parallel distance L of the left and right heat dissipation parts by the parallel distance l between the upper and lower heat dissipation parts of the fin. It is preferable.

이하에는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하는데, 종래와 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described with the same reference numerals for the same parts as in the prior art and detailed description thereof will be omitted.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 핀 구조를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 핀 구조를 적층한 상태에서 공기 유동을 도시한 정면도이다. 3 is a perspective view showing a fin structure according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a front view showing the air flow in a state in which the fin structure of Figure 3 stacked.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 히트싱크는 복수의 히트파이프(2)와 다수의 핀(300)으로 구성되어 있다. As shown in Figs. 1 and 2, the heat sink of this embodiment is composed of a plurality of heat pipes 2 and a plurality of fins 300.

1장의 핀(300)은 사각형, 바람직하게는 직사각형의 판재로서, 히트파이프장착부(330)인 수평부와, 이 수평부의 좌우에 절곡 경사진 좌우방열부(338)(339)인 경사부로 구성되어 있다. The pin 300 is a rectangular, preferably rectangular, sheet material, which is composed of a horizontal portion that is a heat pipe mounting portion 330 and an inclined portion that is a left and right heat dissipation portion 338 (339) inclined at left and right sides of the horizontal portion. have.

히트파이프장착부(330)에는 길이가 긴 방향으로 소정 간격마다 복수의 관통공(335)이 천공 형성되고, 이 관통공(335)에 히트파이프(2)를 장착한다. A plurality of through holes 335 are formed in the heat pipe mounting portion 330 at predetermined intervals in a long direction, and the heat pipe 2 is mounted in the through holes 335.

또한, 히트파이프장착부(330)에는 절개된 복수의 통풍공(308)이 관통공(335)과 병렬로 형성되어 있고, 이 통풍공(308)에 경사편(315)이 설치되어 있다. In the heat pipe mounting portion 330, a plurality of cut-out ventilation holes 308 are formed in parallel with the through-holes 335, and inclined pieces 315 are provided in the ventilation holes 308.

이 경사편(315)이 히트파이프(2)와 병렬로 설치됨으로써, 열의 전도 경로가 직선으로 짧게 형성된다. 따라서, 자연대류의 유동안내역할을 기능을 수행하면서 전도저항이 작아 냉각효율을 향상시킬 수 있다. Since the inclined piece 315 is provided in parallel with the heat pipe 2, the heat conduction path is formed short in a straight line. Therefore, the conduction resistance is small while performing the function of the flow guide role of the natural convection can improve the cooling efficiency.

좌우방열부(338)(339)는 히트파이프장착부(330)의 좌우에서 서로 평행하게 절곡 배치하는 것이 바람직하다. The left and right heat dissipation parts 338 and 339 may be arranged to be bent in parallel to each other on the left and right sides of the heat pipe mounting part 330.

그런데, 경사편(315)의 크기는 핀(300)의 피치를 고려하여 상승공기의 유동통로를 충분히 확보될 수 있도록 한다. However, the size of the inclined piece 315 allows the flow passage of the rising air to be sufficiently secured in consideration of the pitch of the fin 300.

또한, 경사편(315)의 개수는 좌우방열부(338)(339)의 평행한 거리(L)를 핀(300)의 상하방열부간 평행한 거리(l)로 나눈 정수배로 설정되는 것이 바람직하다. In addition, the number of the inclined pieces 315 is preferably set to an integer multiple obtained by dividing the parallel distance L of the left and right heat dissipating parts 338 and 339 by the parallel distance l between the upper and lower heat dissipating parts of the fin 300. .

한편, 도 5에 도시한 바와 같이, 핀(400)의 히트파이프장착부(430)에는 가운데 관통공(435)이 천공 형성되고, 이 관통공(435)을 사이에 두고 통풍공(408)과 경 사편(415)을 설치할 수 있다. 물론, 좌우방열부(438)(439)는 히트파이프장착부(430)의 좌우에서 서로 평행하게 절곡 배치하는 것이 바람직하다. On the other hand, as shown in Figure 5, the heat pipe mounting portion 430 of the fin 400, the through hole 435 is formed in the center, the ventilation hole 408 and the warp piece with the through hole 435 in between. 415 may be installed. Of course, the left and right heat dissipation parts 438 and 439 may be arranged to be bent in parallel to each other on the left and right sides of the heat pipe mounting part 430.

이상의 설명으로부터 명백하듯이, 본 발명에 따른 히트 싱크의 핀에 의하면 다음과 같은 효과가 있다. As apparent from the above description, the fin of the heat sink according to the present invention has the following effects.

히트파이프와 병렬로 설치되는 통풍공과 경사편의 구성이 히트파이프장착부에 채택 결합됨으로써, 공기의 경사 유동 통로를 확보함과 동시에 히트파이프로부터의 전도 열전달 경로를 짧게 형성하여 자연대류 냉각 성능을 높일 수 있다. By adopting the combination of the ventilation hole and the inclined piece which are installed in parallel with the heat pipe, the heat pipe mounting portion is adopted to secure the inclined flow path of the air and to shorten the conduction heat transfer path from the heat pipe, thereby improving the natural convection cooling performance. .

Claims

A plurality of heat pipes and a plurality of fins provided in the heat dissipation portion of the heat pipe,

The fin includes a heat pipe mounting portion in which a plurality of through holes for mounting the heat pipe are formed at predetermined intervals, and left and right heat dissipation portions bent obliquely at left and right ends of the heat pipe mounting portion,

The heat pipe mounting portion is composed of a plurality of ventilation holes installed at predetermined intervals in a position parallel to the through hole, and an inclined piece for guiding the air of the ventilation holes to the left and right heat radiating parts,

The inclined piece provided on the heat pipe mounting portion is inclined to guide the air of the ventilation hole to be inclined, so as to secure the inclined flow passage of the rising air that naturally flows through the ventilation hole.

According to claim 1, wherein the left and right heat radiating portion is formed inclined parallel to each other,

The number of the inclined pieces is a heat sink, characterized in that the integer distance divided by the parallel distance (L) of the left and right heat radiating portion divided by the parallel distance (l) between the upper and lower heat radiating portions of the fin.