KR100682811B1

KR100682811B1 - 전자 기기

Info

Publication number: KR100682811B1
Application number: KR1020040095636A
Authority: KR
Inventors: 도쿠히라히데시; 다테히로아키; 우치다히로키; 이시나베미노루
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2004-08-23
Filing date: 2004-11-22
Publication date: 2007-02-15
Also published as: US20060038285A1; JP2006060142A; KR20060018202A; CN1741725A

Abstract

본 발명은 소형 경량이라도 양호한 냉각 성능을 발휘할 수 있는 냉각 구조를 구비한 전자 기기를 제공함을 과제로 한다.

본 발명은 LCD 패널(21)이 부착되어 있는 덮개부측의 하우징(2)에 복수의 홈을 갖는 유로(流路) 형성용 커버체(22)가 납땜되고, 이들 홈을 하우징(2)으로 덮도록 하여, 냉각액을 순환시키기 위한 유로(10)가 구성되어 있다. 하우징(2)이 유로(10)의 일부를 구성하고 있고, 냉각액용 유로(10)가 하우징(2)에 일체화되어 있다. 본체부에서 발생한 열은 냉각액에 의해 덮개부측으로 이동되고, 방열판 기능을 수행하는 하우징(2)을 거쳐서 외부로 방산된다.

전자 기기, 덮개부, 커버체, 냉각액

Description

전자 기기{ELECTRONIC APPARATUS}

도 1은 본 발명의 전자 기기를 나타내는 사시도.

도 2는 본 발명의 전자 기기의 냉각 구조의 일례(제1 실시 형태)를 나타내는 평면도.

도 3은 본 발명의 전자 기기의 냉각 구조의 일례(제1 실시 형태)를 나타내는 단면도.

도 4는 유로의 형성 공정 순서를 나타내는 단면도.

도 5는 비교예의 전자 기기의 냉각 구조를 나타내는 단면도.

도 6은 본 발명의 전자 기기의 냉각 구조의 다른 예(제2 실시 형태)를 나타내는 단면도.

도 7은 종래의 전자 기기의 냉각 구조를 나타내는 단면도.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 제1 하우징(본체부 측의 하우징)

2 : 제2 하우징(덮개부 측의 하우징)

10 : 유로

1l : MPU 소자

12 : 수열판

13 : 펌프

21 : LCD 패널

22 : 유로 형성용 커버체

31 : 평판

32 : 홈

41 : 유로 형성용 커버체

본 발명은 순환하는 냉각액을 사용하여 방열을 행하는 전자 기기에 관한 것이다.

데스크탑형 컴퓨터, 노트북형 컴퓨터, 이동체 통신 기기 등의 전자 기기는 마이크로프로세서(MPU)를 장비(裝備)하고 있다. 최근, 마이크로프로세서의 처리 속도의 고속화, 마이크로프로세서의 고기능화, 고성능화에 따라, 동작중의 발열량이 증가하는 경향에 있다. 마이크로프로세서의 안정된 동작을 지속시키기 위해서는, 발생한 열을 신속하게 외부로 방출시켜 방열성을 높일 필요가 있다.

그래서, 마이크로프로세서를 냉각하는 공냉식 냉각 장치를 전자 기기에 장비하고 있는 것이 일반적이다. 이 냉각 장치는 마이크로프로세서의 열을 빼앗아 방산(放散)시키는 히트 싱크(heat sink)와, 이 히트 싱크에 냉각풍(風)을 보내는 냉각팬을 구비하고 있다. 상술한 바와 같이, 마이크로프로세서의 발열량은 앞으로도 계 속하여 증가할 것이 예상되기 때문에, 이에 대한 대책이 요망되고 있다.

공냉식 냉각 장치에서, 냉각 성능을 향상시키기 위하여 히트 싱크의 대형화, 냉각팬의 성능 향상 등의 대응이 채용되고 있다. 그러나, 대형의 히트 싱크를 사용하는 경우에는 이를 내장하기 위하여 전자 기기도 대형화된다는 문제가 있다. 한편, 냉각팬의 성능 향상을 도모하기 위해서는 팬구조의 대형화 또는 냉각팬의 회전수의 증가 등을 행할 필요가 있지만, 이 방법으로는 전자 기기의 대형화 또는 팬 소음의 증대를 피할 수 없다는 문제가 있다. 특히, 노트북형 컴퓨터에서는 냉각 성능에 부가하여, 휴대성, 즉 기기의 크기 및 무게가 중요하고, 정음성(靜音性), 즉 작동시에 조용한 것도 중요한 요소이지만, 상기와 같은 냉각 성능 향상의 대책은 이들에 상반하는 것이다.

그래서, 공기보다도 훨씬 높은 비열을 갖는 물 등의 액체를 냉매로서 이용하는 액냉식 냉각 시스템이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 2, 3 참조).

도 7은 특허문헌 1에 개시된 종래의 전자 기기(노트북형 컴퓨터)의 냉각 구조를 나타내는 단면도이다. 도 7에서, 51은 LCD(Liquid Crystal Display : 액정 디스플레이) 패널이고, LCD 패널(51)은 LCD측의 하우징(52)에 고정 지지되어 있다. 하우징(52) 내에는 LCD 패널(51)에 대향하여 방열판(53)이 구비되고, 방열판(53)의 LCD 패널(51) 대향면에는 내부를 냉각수가 흐르는 유로로서의 스테인레스제(製)의 방열 파이프(54)가 설치되어 있다. 이 방열 파이프(54)는 발열하는 전자 기기의 본체부(도시 생략)에 연장 설치되어 있다.

도 7의 냉각 구조는 전자 기기의 본체부(도시 생략)에서 발생한 열을 LCD측 에 설치한 방열판(53)으로 이동시켜 자연 방열에 의해 냉각시키는 것이다. 본체부(도시 생략)에서 발생한 열을 방열 파이프(54) 내를 순환시킨 냉각수에 의해 이동시키고, 방열판(53) 및 하우징(52)을 거쳐서 외부로 방산시킨다.

<특허문헌 1> 일본 공개특허 2003-124670호 공보

<특허문헌 2> 일본 공개특허 2003-303034호 공보

<특허문헌 3> 일본 공개특허 2003-316476호 공보

도 7에 나타낸 냉각 구조에서는 냉각팬을 사용하지 않고 냉각 처리를 행하고 있기 때문에, 냉각시의 팬의 소음 문제는 발생하지 않는다. 그러나, 냉각용 방열판(53) 및 방열 파이프(54)를 새로이 설치하지 않으면 안되기 때문에, LCD측의 하우징(52)의 두께가 두꺼워져서 전자 기기 전체의 사이즈 증가를 피할 수 없고, 또 중량도 증가한다는 문제가 있다. 또, 도 7에 나타낸 냉각 구조에서는 방열 파이프(54)의 관벽 및 방열판(53)을 통하여 열이 방산되기 때문에, 냉각 효율이 좋지 않다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 소형 경량이라도 양호한 냉각 성능을 발휘할 수 있는 냉각 구조를 구비한 전자 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

청구항 1에 관한 전자 기기는, 열을 발(發)하는 본체부와, 그 본체부를 덮는 덮개부를 갖고, 상기 본체부에서 발생한 열을 냉각액에 의해 외부로 방출하는 전자 기기에 있어서, 상기 덮개부가 상기 냉각액의 유로의 일부를 구성하는 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 관한 전자 기기는, 청구항 1에 있어서, 복수의 홈이 형성된 커버체와 상기 덮개부의 접합에 의해, 상기 유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 3에 관한 전자 기기는, 청구항 1에 있어서, 복수의 홈이 형성된 상기 덮개부와 평판 형상의 커버체의 접합에 의해, 상기 유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 4에 관한 전자 기기는, 청구항 1 내지 3 중 어느 하나에 있어서, 상기 덮개부의 재료는 알루미늄, 마그네슘, 구리로 이루어지는 군(群)으로부터 선택된 재료인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 열을 발하는 본체부를 덮는 덮개부가 냉각액의 유로의 일부를 구성하고 있고, 즉 냉각액의 유로를 덮개부에 일체화시켜서 설치하고 있다. 본체부에서 발생한 열을 냉각액에 의해 덮개부 측으로 이동시키고, 덮개부에 일체화시켜서 설치한 유로를 순환시키는 것에 의해 방열한다. 덮개부가 방열판의 기능을 수행한다. 따라서, 종래예와 같이 방열판 및 방열 파이프를 설치할 필요가 없기 때문에, 전자 기기의 소형화, 경량화를 도모할 수 있다. 또, 덮개부가 냉각액의 유로의 일부를 구성하고 있기 때문에, 종래예에 비하여 열저항분(分)이 적으므로, 냉각 효율은 향상된다.

이러한 유로를 형성하기 위하여, 본 발명에서는 복수의 홈이 형성된 커버체와 덮개부를 접합시키거나, 또는 복수의 홈이 형성된 덮개부와 평판 형상의 커버체 를 접합시킨다. 따라서, 덮개부에 일체화시킨 유로의 형성은 용이하다.

덮개부의 재료로서 알루미늄, 마그네슘, 구리를 사용한다. 따라서, 방열판의 기능을 수행하는 덮개부의 열전도율은 높아지고, 방열 특성은 양호하다.

이하, 본 발명을 그 실시 형태를 나타내는 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 1은 본 발명의 전자 기기의 사시도이다. 이 전자 기기는 예를 들면 노트북형 컴퓨터이지만, 도 1에서는 LCD 패널의 도시를 생략하고 있다.

도 1에서, 본 발명의 전자 기기는 본체부측의 하우징(1)(이하, 제1 하우징(1)이라 함)과 덮개부측의 하우징(2)(이하, 제2 하우징(2)이라 함)을 갖고 있다. 제1 하우징(1) 및 제2 하우징(2)에는 물 등의 냉각액을 순환시키기 위한 유로(10)(도 1에서 굵은 선으로 나타낸 부분)가 형성되어 있다.

제1 하우징(1) 내의 유로(10)는 특히 발열량이 큰 MPU 소자(11)에 근접하여 배치되어 있다. MPU 소자(11)에 대응하여 수열판(受熱板)(12)이 설치되어 있고, MPU 소자(11)에서 발생한 열이 수열판(12)을 거쳐서 유로(10) 내의 냉각액에 전해지도록 되어 있다. 제1 하우징(1) 내의 유로(10)의 중도(中途)에는 펌프(13)가 설치되어 있고, 펌프(13)의 구동에 의해 냉각액이 유로(10) 내를 순환하도록 되어 있다.

본 발명의 특징 부분인 제2 하우징(2)에서의 유로(10)의 구성에 대하여 상세히 설명한다. 도 2, 도 3은 본 발명의 전자 기기의 냉각 구조의 일례(제1 실시 형태)를 나타내는 평면도, 단면도이다.

알루미늄제의 제2 하우징(2)(두께: 0.7mm)에는 LCD 패널(21)이 부착되어 있 다. 제2 하우징(2)에는 복수의 홈을 갖는 알루미늄제의 유로 형성용 커버체(22)(두께: 0.7mm)가 납땜되어 있고, 이들 홈을 제2 하우징(2)으로 덮도록 하여 유로(10)가 형성되어 있다. 즉, 본 발명에서는, 제2 하우징(2)이 냉각액용 유로(10)의 일부를 구성하고 있어, 냉각액용 유로(10)를 제2 하우징(2)에 일체화시켜서 설치하고 있다. 본 발명에서는, 제2 하우징(2)과 일체화하여 유로(10)를 형성하고 있기 때문에, 종래예(도 7)에 보여지는 바와 같은 방열판(53) 및 방열 파이프(54)가 불필요하여, 종래예와 비교하여 제2 하우징(2)의 전체 구성을 얇게 할 수 있다. 이 결과, 전자 기기의 소형화, 경량화를 도모할 수 있다.

본체부, 특히 MPU 소자(11)에서 발생한 열은 유로(10)를 순환하는 냉각액에 의해 덮개부측으로 이동되고, 방열판의 기능을 수행하는 제2 하우징(2)을 거쳐서 외부로 흩어진다. 본 발명에서는, 열저항은 제2 하우징(2)뿐이며, 방열 파이프(54)의 관벽, 방열판(53) 및 하우징(52)이 열저항으로 되는 종래예(도 7)와 비교하여 열저항이 작아서 방열 특성은 양호하다. 또, 방열 파이프(54)와 방열판(53)이 점접촉하기 때문에 열전도성이 나쁜 종래예(도 7)와 비교하여, 본 발명에서는 유로(10)와 제2 하우징(2)이 면접촉하기 때문에 열전도성은 좋다. 따라서, 본 발명의 냉각 효율은 종래예(도 7)와 비교하여 훨씬 향상된다.

다음에, 덮개부에서의 유로(10)의 형성 공정에 관하여 설명한다. 도 4는 이 형성 공정의 순서를 나타내는 단면도이다. 알루미늄제의 평판(31)을 준비하고(도 4(a)), 평판(31)에 프레스 가공을 실시하여 복수의 홈(32)을 형성하여, 커버체(22)를 얻는다(도4(b)). 커버체(22)와 제2 하우징(2)을 납땜하여 유로(10)를 형성한다( 도 4(c)).

상술한 예에서는, 제2 하우징(2)과 커버체(22)를 납땜에 의해 접합하도록 했지만, 제2 하우징(2)과 커버체(22)를 접착제로 접합하도록 하여도 좋다. 이 경우, 평판(31)의 접합면 및/또는 제2 하우징(2)의 접합면에 접착제를 미리 도포해 두고, 압착·가열 처리에 의해 제2 하우징(2) 및 커버체(22)를 접합하도록 하면 좋다.

다음에, 상술한 본 발명의 냉각 구조(제1 실시 형태)에 대하여 행한 냉각 평가 시험의 결과에 대하여 설명한다. 또한, 비교예로서 도 5에 나타내는 바와 같은 냉각 구조를 제작하고, 그 비교예에 대하여도 동일한 냉각 평가 시험을 행하였다. 도 5에 나타내는 비교예는, 본 발명과 동일한 제2 하우징(2) 위에 종래예(도 7)와 동일한 방열 파이프(54)를 직접 설치한 구성을 이루고 있다. 단, 종래예(도 7)와 같은 방열판(53)은 설치하고 있지 않다.

이러한 덮개부측의 냉각 구조 이외의 구성을 완전히 동일하게 한 제1 실시 형태 및 비교예에 대하여 행한 냉각 평가 시험의 조건은, MPU 소자(11)의 출력을 30W로 하여 냉각 처리를 실시하고, MPU 소자(11) 근방의 온도를 측정하였다. 제1 실시 형태에서는 온도의 측정값이 67℃로서, 열설계값으로서 규격된 70℃ 이하를 만족하고 있었다. 이에 대하여, 비교예에서는 측정값이 72℃로서, 열설계값으로서 규격 된 70℃ 이하를 만족할 수 없었다.

이것은, 제1 실시 형태와 비교했을 경우에, 방열 파이프(54)의 열저항, 및 방열 파이프(54)/제2 하우징(2) 사이의 열저항이 크고, 또 방열 파이프(54)와 제2 하우징(2)이 점접촉하므로, 냉각 성능이 나쁘기 때문이다. 한편, 제1 실시 형태에 서는 열저항이 작고, 또 유로(10)와 제2 하우징(2)이 면접촉하기 때문에, 우수한 냉각 성능을 발휘할 수 있다.

다음에, 본 발명의 다른 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 전자 기기의 냉각 구조의 다른 예(제2 실시 형태)를 나타내는 단면도이다. 도 6에서, 도 3과 동일 부분에는 동일 번호를 붙이고 있다.

제2 실시 형태에서는 알루미늄제의 제2 하우징(2)(두께: 1.0mm)에 복수의 홈을 형성하고, 이들 홈을 알루미늄제의 평판 형상의 유로 형성용 커버체(41)로 덮도록 하여, 유로(10)가 구성되어 있다. 이 예에서도, 제2 하우징(2)이 냉각액용 유로(10)의 일부를 구성하고 있고, 냉각액용 유로(10)를 제2 하우징(2)에 일체화시켜서 설치하고 있다. 따라서, 상술한 제1 실시 형태와 동일한 효과를 얻는다.

이 제2 실시 형태에 대하여, 상술한 제1 실시 형태 및 비교예와 같은 조건으로 냉각 평가 시험을 행하였다. 그 결과, 온도의 계측값이 67℃로서, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 열설계값으로서 규격된 70℃ 이하를 만족하고 있었다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 제2 하우징(2)의 재료를 알루미늄으로 했지만, 이 이외에 마그네슘, 구리 등의 금속을 사용할 수 있다. 제2 하우징(2)의 재료에는, 제2 하우징(2)이 방열판으로서 기능하기 위하여 높은 열전도성이 요구되고, 또 중량을 가볍게 하기 위하여 경량성이 요구된다. 이들 요구의 중요도를 고려하여, 사용할 제2 하우징(2)의 재료를 결정하는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 유로 형성용 커버체(22, 41)의 재료를 알루미늄으로 하였지만, 이 이외에 마그네슘, 구리 등의 금속, 또는 수지를 사용할 수 있다. 본 발명에서는, 커버체(22, 41) 측이 아닌 제2 하우징(2) 측에 열을 방산하는 점을 중요시할 경우에는 단열성을 갖는 재료가 바람직하다.

본 발명에서는 열을 발하는 본체부를 덮는 덮개부가 냉각액의 유로의 일부를 구성하도록 하였으므로, 대형화, 중량화를 초래하지 않고 우수한 냉각 효율을 실현할 수 있는 냉각 구조를 구비한 전자 기기를 얻을 수 있다.

또, 본 발명에서는 복수의 홈이 형성된 커버체와 덮개부를 접합시키거나, 또는 복수의 홈이 형성된 덮개부와 평판 형상의 커버체를 접합시키는 것에 의해, 냉각액의 유로를 형성하도록 하였으므로, 덮개부에 일체화시킨 유로를 용이하게 형성할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 방열판의 기능을 수행하는 덮개부의 재료로서 알루미늄, 마그네슘, 구리를 사용하도록 하였으므로, 양호한 방열 특성을 얻을 수 있다.

Claims

열을 발(發)하는 본체부와, 그 본체부를 덮는 덮개부를 갖고, 상기 본체부에서 발생한 열을 냉각액에 의해 외부로 방출하는 전자 기기에 있어서, 상기 덮개부가 상기 냉각액의 유로의 일부를 구성하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
제 1 항에 있어서,

복수의 홈이 형성된 커버체와 상기 덮개부의 접합에 의해, 상기 유로가 형성 되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
제 1 항에 있어서,

복수의 홈이 형성된 상기 덮개부와 평판 형상의 커버체의 접합에 의해, 상기 유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 덮개부의 재료는 알루미늄, 마그네슘, 구리로 이루어지는 군(群)으로부터 선택된 재료인 것을 특징으로 하는 전자 기기.