KR100736810B1 - 써멀싸이폰 기능을 갖는 히트싱크 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 써멀싸이폰 기능을 갖는 히트싱크 제조방법에 관한 것으로, 판상의 방열핀판을 일정간격으로 프레싱하여 챔버공간을 형성시키고 이를 용접 결합하는 비교적 간단한 제조공정으로도 작동유체가 충진될 수 있는 써멀싸이폰 형태의 방열핀을 형성시킬 수 있어 압출형의 히트싱크가 갖는 방출열량 한계를 구조적으로 개선시킬 수 있도록 한다. 이를 위한 기술적 수단으로 알루미늄판 또는 동판 재질로서 방열핀(10)을 형성하게 되는 방열핀판(10a)(10b)에 일정깊이로 프레싱하여 일정간격마다 다수의 챔버공간(14)을 형성시키는 단계와, 양쪽의 방열핀판(10a)(10b)을 서로 챔버공간(14)이 마주보게 접합하고 이들 챔버공간(14) 측부의 접합부(12)에 대해 용접 결합시키는 단계와, 챔버공간(14)들이 수직방향으로 배열되도록 용접 결합된 접합부(12)를 각각 상기 챔버공간(14)에 대해 수직으로 절곡시키는 단계와, 일측방향의 상기 접합부(12)를 방열판(20)에 접합하여 용접 결합시키는 단계를 포함하여 제품 구성되는 것을 특징으로 한다.

히트싱크, 써멀싸이폰, 방열핀판, 프레싱, 용접 결합, 챔버공간, 접합부

Description

써멀싸이폰 기능을 갖는 히트싱크 제조방법 {Manufacturing method of heat sink with thermal siphon function}

도 1 내지 도 6은 본 발명에 따라 일정간격으로 챔버공간이 형성되도록 프레싱하고 서로 접힘시켜 용접하여 이를 방열판에 일체 결합시키는 기본 실시예에 의한 히트싱크 제조방법 공정도.

도 7 내지 도 8은 본 발명에 따라 양측에 접힘부를 절곡시켜 전체 챔버공간에 대해 일정간격마다 프레싱하여 다수의 챔버공간이 형성되도록 한 응용 실시예에 의한 히트싱크 제조방법 공정도.

도 9 내지 도 12는 본 발명에 따라 한쪽의 방열핀판에 접힘부를 절곡시키고 이를 다른 한쪽의 방열핀판에 용접 결합시켜 일정간격마다 쳄버공간을 형성하여 방열판에 일체 결합시키는 다른 응용 실시예에 의한 히트싱크 제조방법 공정도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 방열핀 10a,10b : 방열핀판

12 : 접합부 14 : 챔버공간

20 : 방열판 30 : 다공판

32 : 작동유체

본 발명은 써멀싸이폰 기능을 갖는 히트싱크 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 판상의 방열핀판을 일정간격으로 프레싱하여 챔버공간을 형성시키고 이를 용접 결합하는 비교적 간단한 제조공정으로도 작동유체가 충진될 수 있는 써멀싸이폰 형태의 방열핀을 형성시킬 수 있어 압출형의 히트싱크가 갖는 방출열량 한계를 구조적으로 개선시킬 수 있도록 한 써멀싸이폰 기능을 갖는 히트싱크 제조방법에 관한 것이다.

잘 알려져 있는 바와 같이 광통신부품 및 전기,전자부품은 거의 반도체 소자화 되어 있어 소형화의 추세이며, 소형화의 문제점으로는 열에 의한 잡음 및 수명 단축과 출력특성의 불안정하므로 냉각 및 항온화가 절대적으로 필요하다. 예컨대 PC의 경우, 고성능화 및 고속화에 따른 높은 집적도로 발전되어 왔으나, 고집적화에 따른 발열 밀도의 증대로 발생되는 열을 효율적으로 분산시키고 냉각시키기 위한 기술의 발전이 동반되어 있지 않은 실정이다.

한편, 전자칩의 고집적화에 따른 전자기기의 소형화 추세는 전자부품이나 시스템에서의 복잡한 열적인 문제의 해결을 필요로 하고 있다. 전자칩의 고집적화에 따라 발생한 열을 제거하는 문제는 점점 중요해지고 있으나 칩의 크기와 형상, 발열량, 내부 열저항에 따라 이 문제는 매우 다양하고 복잡하다. 결국 전자칩의 수명이나 신뢰도는 칩의 작동온도에 의해서 크게 좌우된다.

특히 전자칩의 작동온도를 설계온도보다 10℃ 높일 때마다 칩의 수명이 50% 이상씩 감소하는 것으로 알려져 있다. 따라서 전자칩의 온도를 낮게 유지하면서 높은 열유속을 제거할 수 있는 여러 가지 냉각기술의 개발이 전자기기의 수명과 발전속도를 좌우한다고 하여도 과언이 아니다.

기존의 히트싱크는 발열원에서 히트싱크의 밑면인 수평방향의 방열판으로 열전도되고, 히트싱크 밑면인 방열판에서 수직방향인 방열핀으로 열전도되고 다시 방열핀이 공기와 접촉하여 냉각되는 방식을 이루었다.

현재 사용되고 있는 대부분의 히트싱크는 압출형으로 사용되고 있으나 방출열량의 문제점으로 사용상의 한계를 나타내고 있으며, 결국 히트싱크를 크게 하는 방법 이외에 특별한 대안이 없는 실정이다. 즉, 기존의 히트싱크를 구성하는 히트싱크의 수평방향의 방열판과 수직방향의 방열핀 간에 서로 끝단의 온도차가 커서 상대적으로 열 전달량이 감소할 수밖에 없어 그만큼 열 방출량에 한계가 있었다.

따라서 본 발명은 이러한 사정을 감안하여 개발된 것으로, 판상의 방열핀판을 일정간격으로 프레싱하여 챔버공간을 형성시키고 이를 용접 결합하는 비교적 간단한 제조공정으로도 작동유체가 충진될 수 있는 써멀싸이폰 형태의 방열핀을 형성시킬 수 있어 압출형의 히트싱크가 갖는 방출열량 한계를 구조적으로 개선시킬 수 있으며, 특히 열교환 효율이 증가될 수 있도록 챔버공간을 갖는 각각의 방열핀이 동일 프레싱 작업과 용접 작업만으로도 간단하게 이루어질 수 있어 작업공정의 단 순화와 함께, 동일수준의 제품 크기로서도 열교환 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 써멀싸이폰 기능을 갖는 히트싱크 제조방법을 제공함에 목적에 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로 본 발명의 써멀싸이폰 기능을 갖는 히트싱크 제조방법은, 기본적으로 알루미늄판 또는 동판 재질로서 방열핀을 형성하게 되는 방열핀판에 일정깊이로 프레싱하여 일정간격마다 다수의 챔버공간을 형성시키는 단계와, 양쪽의 방열핀판을 서로 챔버공간이 마주보게 접합하고 이들 챔버공간 측부의 접합부에 대해 용접 결합시키는 단계와, 챔버공간들이 수직방향으로 배열되도록 용접 결합된 접합부를 각각 상기 챔버공간에 대해 수직으로 절곡시키는 단계와, 일측방향의 상기 접합부를 방열판에 접합하여 용접 결합시키는 단계를 포함하여 제품 구성된다.

특히 방열핀은 챔버공간에 작동유체가 충진되거나 또는 작동유체와 함께 다공판이 구비된 것을 특징으로 한다. 아울러 상기 방열핀은 공기와의 열교환 접촉면적이 높아질 수 있도록 표면 전체가 엠보싱 또는 굴곡 처리된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 제조방법으로 제품 형성되는 써멀싸이폰 기능을 갖는 히트싱크에 대해 바람직한 실시예의 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 설명 편의상 동일명칭을 사용한 구성부분에는 동일부호로 함께 표기하며, 이하의 실시예들은 본 발명의 구성원리를 쉽게 설명하기 위한 바람직한 실시예로서 본 발명의 기본원 리를 벗어나지 않은 범위 내에서 다양한 응용 실시가 가능하며 이 역시 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않는다.

도 1 내지 도 6은 본 발명에 따라 일정간격으로 챔버공간(14)이 형성되도록 프레싱하고 서로 접힘시켜 용접하여 이를 방열판(20)에 일체 결합시키는 기본 실시예에 의한 히트싱크 제조방법의 공정별 구성관계를 도시한 것으로, 알루미늄판 또는 동판 재질로서 방열핀(10)을 형성하게 되는 방열핀판(10a)(10b)에 일정깊이로 프레싱하여 일정간격마다 다수의 챔버공간(14)을 형성시키는 단계와, 양쪽의 방열핀판(10a)(10b)을 서로 챔버공간(14)이 마주보게 접합하고 이들 챔버공간(14) 측부의 접합부(12)에 대해 용접 결합시키는 단계와, 챔버공간(14)들이 수직방향으로 배열되도록 용접 결합된 접합부(12)를 각각 상기 챔버공간(14)에 대해 수직으로 절곡시키는 단계와, 일측방향의 상기 접합부(12)를 방열판(20)에 접합하여 용접 결합시키는 단계를 포함하여 제품 구성된다.

우선, 서로 접합되어 방열핀(10)을 형성하게 되는 판상의 방열핀판(10a)(10b)을 도 1과 같이 준비하고, 이를 도 2에서 보는 것처럼 프레스기를 통해 각각의 방열핀판(10a)(10b)에 일정간격으로 챔버공간(14)의 반이 형성되도록 프레싱한다. 이때 각각의 챔버공간(14) 주변으로는 일정폭의 접합부(12)가 형성되도록 상기 챔버공간(14)의 프레싱작업시 상기 접합부(12)의 폭이 유지될 수 있도록 주의해서 프레싱 작업한다.

이와 같이 일정간격으로 챔버공간(14)의 절반공간이 형성된 이들 방열핀판(10a)(10b)을 도 3에서 보는 것처럼, 상기 서로 챔버공간(14)이 안쪽으로 향하도 록 하여 마주 보게 접합하고 용접 결합시키면 도 4에서와 같이 일정간격마다 챔버공간(14)을 갖는 냉각핀(10)이 형성된다.

그리고 이를 아래쪽 판상의 냉각판(20)에 일체구조화 하기 위해서 상기 냉각판(20)에 대해 챔버공간(14)들이 수직방향으로 배열되도록, 용접 결합된 냉각핀(10)의 접합부(12)를 양쪽의 챔버공간(14) 단부에 대해 각각 수직으로 절곡시킨다. 즉, 수직방향의 챔버공간(14)들에 대해 접합부(12)들이 상측과 하측의 수평방향 연결부위를 형성하게 된다.

그리고 접합부(12)를 매개로 일정간격마다 챔버공간(14)이 형성된 냉각핀(10)을 도 5에서 보는 것처럼, 아래쪽인 일측방향의 상기 접합부(12)를 방열판(20)에 대해 접합하여 용접 결합시키면 일정간격마다 써멀싸이폰 기능을 갖는 챔버공간(14)이 형성된 냉각핀(10)이 수평방향의 냉각판(20)에 간단하게 일체구조화될 수 있다.

아울러 상술한 기본 실시예의 본 발명에 따른 히트싱크는 냉각핀(10)의 각 챔버공간(14)에 작동유체가 충진됨으로서 써멀싸이폰 기능을 갖게 되며, 특히 상기 챔버공간(14)에는 작동유체와 함께 다공성 물질 또는 다공체인 다공판이 더 구비되어 구성될 수 있음은 물론이다. 이는 수평방향의 냉각판(20)을 통해 전달되는 전기부품들로부터의 열이 상기 냉각핀(10)에 형성된 챔버공간(14)의 작동유체(32)와 다공판(30)을 통해 구조적으로 보다 확실하게 외부 공기와의 열교환될 수 있도록 한다.

한편, 본 발명의 제조방법을 통해 챔버공간(14)을 갖는 냉각핀(10)이 형성되 고 상기 냉각핀(10)이 냉각판(20)에 일체구조화될 때 적용되는 용접방법은 브레이징 용접 또는 전기저항 용접으로 용접 결합됨이 바람직하다.

또한 본 발명의 제조방법에 의한 히트싱크는 특히 방열핀(10)의 경우, 공기와의 열교환 접촉면적이 높아질 수 있도록 표면 전체가 엠보싱 또는 굴곡 처리될 수 있으며, 물론 냉각판(20)도 상기 냉각핀(10)과 같이 엠보싱 또는 굴곡 처리시켜 공기와의 접촉면적을 구조적으로 높이게 할 수 있다.

도 7 내지 도 8은 본 발명에 따라 양측에 접힘부(12)를 절곡시켜 전체 챔버공간(14)에 대해 일정간격마다 프레싱하여 다수의 챔버공간(14)이 형성되도록 한 응용 실시예로서, 판상의 냉각핀판(10a)(10b)에 대해 일정간격으로 다수의 챔버공간(14)을 프레싱처리하지 않고 먼저 이들 알루미늄판 또는 동판 재질의 냉각핀판(10a)(10b)에 대해 일정깊이로 프레싱하여 단일을 챔버공간(14)을 형성시킨다.

즉 도 7에서 보는 것처럼, 서로 마주보게 접합되어 챔버공간(14)을 형성하는 일정깊이의 반만큼 길이로 냉각핀판(10a)(10b)의 측면부위가 돌출되도록 전체적으로 단일의 상기 챔버공간(14)을 프레싱처리한다.

그리고 양쪽의 방열핀판(10a)(10b)을 서로 챔버공간(14)이 마주보게 접합하고 측부의 접합부(12)에 대해 용접 결합시킨 다음, 도 8에서와 같이 상기 챔버공간(14)에 대해 각각의 접합부(12)를 사이로 프레싱하여 다수의 챔버공간(14)을 형성시킨다.

그리고 상술한 기본 실시예의 도 4에서와 같이, 챔버공간(14)들이 수직방향으로 배열되도록 용접 결합된 접합부(12)를 각각 상기 챔버공간(14)에 대해 수직으 로 절곡시키고, 계속해서 일측방향의 상기 접합부(12)를 방열판(20)에 접합하여 용접 결합시키면 기본 실시예와 동일한 써멀싸이폰 기능의 챔버공간(14)을 갖는 히트싱크가 제조될 수 있다.

또한 본 발명은 냉각핀(10)을 구성하는 양쪽의 냉각핀판(10a)(10b)이 동일구조로 프레싱처리되는 기본 실시예 및 응용 실시예와 달리, 한쪽의 냉각핀판(10a)만 일정깊이로 프레싱처리되어 다른 한쪽의 냉각핀판(10b)과 일정간격을 두고 접합되어 챔버공간(14)이 형성될 수 있도록 구성될 수 있다.

즉 도 9 및 도 10에서 보는 것처럼, 한쪽의 냉각핀판(10a)은 전체적으로 한쪽면이 개방된 일정깊이의 챔버공간(14)을 갖도록 프레싱처리되면서 다른 한쪽의 냉각핀판(10b)은 단순한 판상의 냉각핀판(10b)으로서 상기 냉각핀판(10a)과 접합되며, 당연히 용접 결합으로서 일체구조화 된다.

물론 기본 실시예 및 응용 실시예에서와 같이, 도 9 내지 도 12의 발전된 으용 실시예의 경우에도 양쪽의 냉각핀판(10a)(10b)을 지그재그로 절곡시킨 상태에서 서로 접합하여 용접 결합으로서 일체 구조화시키게 되면, 일정간격마다 챔버공간(14)이 형성된 냉각핀(10)이 냉각판(20)에 대해 수직방향으로 배열되어 접합될 수 있다.

다만 기본 실시예 및 응용 실시예와 달리 도 9 내지 도 12의 실시예를 통해 제조되는 히트싱크의 냉각핀(10)은 각각의 챔버공간(14)이 아니 전체의 챔버공간(14)으로 충진된 작동유체(32)가 순환될 수 있는 보다 발전된 형태를 이룰 수 있다.

아울러 기본 실시예는 물론 여러 다양한 응용 실시예들은 모두 냉각핀(10)의 챔버공간(14)으로 작동유체(32)와 함께 다공성 물질 또는 다공체인 다공판(30)을 구성시킬 수 있으며, 이는 본 발명의 제조방법에 의한 제작되는 히트싱크가 냉각판(20)으로부터 전달되는 전자부품의 열을 보다 효과적으로 외부 공기와 열접촉시킬 수 있도록 하는 써멀싸이폰 기능이 냉각핀(10)에 의해 제공될 수 있도록 한다.

이상과 같이 본 발명의 써멀싸이폰 기능을 갖는 히트싱크 제조방법에 의하면, 판상의 방열핀판을 프레싱가공을 통해 서로 접합시에 써멀씨이폰 기능을 갖는 챔버공간이 형성되도록 이를 용접 결합하는 비교적 간단한 제조공정으로도 작동유체가 충진될 수 있는 써멀싸이폰 형태의 방열핀을 형성시킬 수 있어, 기존의 압출형의 히트싱크가 갖는 방출열량 한계를 구조적으로 개선시킬 수 있으며 그 제작방법도 상대적으로 단순화됨으로서 작업효율 및 제품의 신뢰성도 획기적으로 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

1. 알루미늄판 또는 동판 재질로서 방열핀(10)을 형성하게 되는 방열핀판(10a)(10b)에 일정깊이로 프레싱하여 일정간격마다 다수의 챔버공간(14)을 형성시키는 단계와,

   양쪽의 방열핀판(10a)(10b)을 서로 챔버공간(14)이 마주보게 접합하고 이들 챔버공간(14) 측부의 접합부(12)에 대해 용접 결합시키는 단계와,

   챔버공간(14)들이 수직방향으로 배열되도록 용접 결합된 접합부(12)를 각각 상기 챔버공간(14)에 대해 수직으로 절곡시키는 단계와,

   일측방향의 상기 접합부(12)를 방열판(20)에 접합하여 용접 결합시키는 단계를 포함하여 제품 구성되는 것을 특징으로 하는 써멀싸이폰 기능을 갖는 히트싱크 제조방법.
2. 알루미늄판 또는 동판 재질로서 방열핀(10)을 형성하게 되는 방열핀판(10a)(10b)에 대해 일정깊이로 프레싱하여 단일을 챔버공간(14)을 형성시키는 단계와,

   양쪽의 방열핀판(10a)(10b)을 서로 챔버공간(14)이 마주보게 접합하고 측부의 접합부(12)에 대해 용접 결합시키는 단계와,

   상기 챔버공간(14)에 대해 각각의 접합부(12)를 사이로 프레싱하여 다수의 챔버공간(14)을 형성시키는 단계와,

   챔버공간(14)들이 수직방향으로 배열되도록 용접 결합된 접합부(12)를 각각 상기 챔버공간(14)에 대해 수직으로 절곡시키는 단계와,

   일측방향의 상기 접합부(12)를 방열판(20)에 접합하여 용접 결합시키는 단계를 포함하여 제품 구성되는 것을 특징으로 하는 써멀싸이폰 기능을 갖는 히트싱크 제조방법.
3. 알루미늄판 또는 동판 재질로서 방열핀(10)을 형성하게 되는 방열핀판(10a)(10b)중 한쪽의 방열핀판(10a)에 대해 일정깊이로 프레싱하여 절곡된 측부를 접합부(12)로 형성시키는 단계와,

   접합부(12)가 절곡된 한쪽의 방열핀판(10a)과 판상인 다른 한쪽의 방열핀판(10b)을 각각 지그재그로 절곡시키는 단계와,

   양쪽의 방열핀판(10a)(10b) 사이에 챔버공간(14)이 형성되도록 서로 접합하고 용접 결합시키는 단계와,

   상기 방열핀의 하측 절곡부위를 방열판(20)에 접합하여 용접 결합시키는 단계를 포함하여 제품 구성되는 것을 특징으로 하는 써멀싸이폰 기능을 갖는 히트싱크 제조방법.
4. 제 1항 내지 제3항에 있어서,

   상기 방열핀(10)은 챔버공간(14)에 작동유체(32)가 충진된 것을 특징으로 하는 써멀싸이폰 기능을 갖는 히트싱크 제조방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 방열핀(10)은 챔버공간(14)에 작동유체(32)와 함께 다공판(30)이 구비된 것을 특징으로 하는 써멀싸이폰 기능을 갖는 히트싱크 제조방법.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 방열핀(10)은 공기와의 열교환 접촉면적이 높아질 수 있도록 표면 전체가 엠보싱 또는 굴곡 처리된 것을 특징으로 하는 써멀싸이폰 기능을 갖는 히트싱크 제조방법.

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