KR101045342B1 - 밀폐형 시스템의 보드 및 이를 위한 방열 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 보드 및 이를 위한 방열 구조에 따르면, 발열 보드상의 모든 발열원들이 전도판과 일체화되어 있어, 그 발열원들이 발산하는 열이 전도판과 열 패드를 거쳐 하우징의 방열 접촉면을 통해 방열되며, 보드가 장착된 슬롯만이 냉각 유로와 접촉되는 것이 아니라 열 패드 전체가 냉각 유로와 직접 접촉되므로, 효과적인 방열을 할 수 있고 이로써 고온의 환경 조건하에서도 열적 신뢰성을 확보할 수 있다.

Description

밀폐형 시스템의 보드 및 이를 위한 방열 구조 {Board for sealed system and radiation heat structure for the same}

본 발명은 방열 구조에 관한 것으로, 보드를 위한 방열 구조에 관한 것이다.

통합전자지도컴퓨터(IDMC: Integrated Digital Map Computer)는 2D/3D 지리 정보 기반의 항법 및 비행 정보를 조종사에게 제공함으로써 야간이나 기상 악화시에도 비행 및 임무가 가능하도록 헬기의 안전 비행능력 및 조종사의 임무 성공률을 획기적으로 향상시켜 주는 장비이다.

통합전자지도컴퓨터는 높은 발열 밀도를 가지고 있는데, 통합전자지도컴퓨터 등의 항공전자 장비는 점점 소형화, 경량화, 고성능화의 추세에 있어 장비에 장착되는 발열 소자는 더욱 고밀도로 구성되고 있으며, 이에 따라 그러한 발열 밀도도 더욱 높아지고 있는 것이 현실이다.

이에, 고온의 환경 조건하에서도 열적 신뢰성을 확보할 수 있는 효율적인 방열 구조가 절실히 요구되고 있는 실정이다. 이러한 요구는 특히 통합전자지도컴퓨터에서 있다는 것일 뿐, 통합전자지도컴퓨터 구조에 한정되는 요구가 아니라 발열 소자를 갖는 모든 컴퓨터 구조에서 요청되고 있는 요구임은 물론이다.

본 발명의 적어도 일 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 고온의 환경 조건하에서도 열적 신뢰성을 확보할 수 있는 효율적인 방열 구조를 제공하는 데 있다.

본 발명의 적어도 일 실시예가 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 고온의 환경 조건하에서도 열적 신뢰성을 확보할 수 있는 효율적인 방열 구조를 갖는 보드를 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 적어도 일 실시예에 의한 방열 구조는 하나 이상의 냉각 유로들을 갖는 하우징; 하나 이상의 발열원들이 마련된 발열 보드; 상기 하우징의 방열 접촉면과 접촉하는 열 패드; 및 상기 발열원들과 일체화되며 상기 열 패드에 적층된 전도판을 포함한다.

여기서, 상기 하우징의 형상은 상기 열 패드가 상기 냉각 유로와 직접 접촉되도록 한 구조이다.

여기서, 상기 열 패드는 상기 발열 보드를 상기 하우징에 고정하기 위한 에지락을 늘려 상기 발열 보드가 마련된 마더 보드를 이동시킴으로써 상기 하우징에 접촉된다. 이 때, 상기 마더 보드는 상기 에지락을 늘려 상기 하우징의 보스 내에 마련된 유동 너트를 이동시킴으로써 이동된다.

여기서, 상기 열 패드는 상기 방열 접촉면과 상기 전도판 사이에서 쿠션 역할을 수행한다.

여기서, 상기 전도판은 알루미늄 판일 수 있다.

상기 다른 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 보드는 하나 이상의 발열원들이 마련된 발열 보드; 하우징의 방열 접촉면과 접촉하는 열 패드; 및 상기 발열원들과 일체화되며 상기 열 패드에 적층된 전도판을 포함한다.

여기서, 상기 하우징의 형상은 상기 열 패드가 상기 하우징의 냉각 유로와 직접 접촉되도록 한 구조이다.

여기서, 상기 열 패드는 상기 발열 보드를 상기 하우징에 고정하기 위한 에지락을 늘려 상기 발열 보드가 마련된 마더 보드를 이동시킴으로써 상기 하우징에 접촉된다. 이 때 상기 마더 보드는 상기 에지락을 늘려 상기 하우징의 보스 내에 마련된 유동 너트를 이동시킴으로써 이동된다.

여기서, 상기 열 패드는 상기 방열 접촉면과 상기 전도판 사이에서 쿠션 역할을 수행한다.

여기서, 상기 전도판은 알루미늄 판일 수 있다.

본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 보드 및 이를 위한 방열 구조에 따르면, 발열 보드상의 모든 발열원들이 전도판과 일체화되어 있어, 그 발열원들이 발산하는 열이 전도판과 열 패드를 거쳐 하우징의 방열 접촉면을 통해 방열되며, 보드가 장착된 슬롯만이 냉각 유로와 접촉되는 것이 아니라 열 패드 전체가 냉각 유로와 직접 접촉되므로, 효과적인 방열을 할 수 있고 이로써 고온의 환경 조건하에서도 열적 신뢰성을 확보할 수 있다.

또한 본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 보드 및 이를 위한 방열 구조에 따르면, 전도판에 열 패드(thermal pad)를 적층하고 그 열 패드를 하우징의 방열 접촉면에 접촉시킴으로써 전도판과 방열 접촉면간의 열저항을 최소화함으로써, 보다 효과적인 방열을 도모할 수 있다.

도 1은 IDMC 시스템의 분해도이다.
도 2는 본 발명에 따른 열유로 개선 형상을 설명하기 위한 참고도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 보드 및 방열 구조를 설명하기 위한 참고도들이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 전도판 및 열 패드를 채택한 방열 구조를 설명하기 위한 참고도들이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 그 첨부 도면을 설명하는 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 본 발명에 의한 보드 및 이를 위한 방열 구조를 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.

도 1은 IDMC 시스템의 분해도이다.

앞에서 언급한 바와 같이, 본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 보드 및 방열 구조는 발열 소자를 갖는 보드가 장착된 시스템에 모두 적용될 수 있으며, IDMC 시스템은 그러한 시스템의 일 례이다.

IDMC는 내부 보드 또는 모듈의 고장으로 인해 장비 전체의 기능이 상실되지 않도록 내부에 동일한 기능을 수행하는 서브 시스템을 2중으로 구성하여 하나의 서브 시스템이 고장 났을 경우 실시간으로 기능의 저하 없이 의도된 기능이 수행되도록 제한된 공간 내에서 2중화 구조로 설계되어 높은 발열 밀도를 갖고 있다.

따라서, 컴퓨터 시스템의 소형화, 경량화, 고성능화가 진행될수록 IDMC의 발열 밀도는 더욱 상승하기 마련이다. 특히 IDMC 등의 항공전자 장비의 경우 군사 규격에 명시된 운영, 환경조건으로 인하여 밀폐된 시스템으로 구성되어 내부의 대류가 거의 존재하지 않는 전도를 이용한 1차 열전달을 통하여 외부의 발열핀에 의한 강제대류를 이용한 2차 열전달의 구조를 가지기 때문에 고온의 환경 조건에서 열적 신뢰성을 확보하기 위해, 본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 방열 구조가 절실히 요구되는 것이다.

도 1에 도시된 바에 따르면, IDMC 시스템은 A 보드, B 보드, C 보드, D 보드, E 보드 등 다양한 보드들과, 그러한 보드들이 장착된 마더보드와, 그러한 보드들 및 마더보드를 덮는 하우징과, 그 하우징의 상부를 덮는 상부 커버와, 그 하우징의 하부를 덮는 하부 커버와 그 하우징의 측면을 덮는 측면 커버와, 그 하우징의 전면부에 조립되는 전면부 조립체와 그 하우징의 후면부에 조립되는 후면부 조립체로 이루어질 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 열유로 개선 형상을 설명하기 위한 참고도이다.

도 2의 (a)는 종래의 하우징 형상 및 그러한 하우징 형상하에서의 냉각 유로의 형상을 나타내는 도면이고, 도 2의 (b)는 본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 하우징 형상 및 그러한 하우징 형상하에서의 냉각 유로의 형상을 나타내는 도면이다.

종래의 하우징 형상에 따르면 보드의 에지 부분만 하우징의 슬롯부와 접촉되어 열이 전달되는 전열 면적이 작기 때문에 보드 중심부와 양쪽 에지부 간에 많은 온도 차이를 보이게 된다.

하지만 본 발명의 적어도 일 실시예에 따르면 종래의 하우징 형상에 따를 때에 가장 발열량이 작은 보드(도2의 경우 C보드)를 제외한 모든 보드의 전도판이 하우징의 냉각 유로와 직접 접촉되어 방열되므로 열전달 효과를 극대화할 수 있고, 종래의 경우와 달리 보드 중심부의 열을 분산시켜 보드 중심부와 양쪽 에지부 간에 온도 차이를 줄일 수 있다.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 보드 및 방열 구조를 설명하기 위한 참고도들이다.

본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 방열 구조는, 발열 보드(PCB: Printed Circuit Board)(310), 발열 보드상에 마련된 하나 이상의 발열원(예컨대 반도체 칩)들(312), 그 발열원들과 일체화된 전도판(thermal spreader)(314), 하나 이상의 냉각 유로들을 가지며 방열접촉면이 전도판(314)(또는 후술할 열 패널(315))의 일면과 접촉하는 하우징(316), 발열 보드가 하우징(316)에 고정되도록 하는 에지락(318)으로 이루어진다(도 3a와 도 3b 참조). 여기서 하우징(316)의 형상은 전도판(314) 또는 후술할 열 패드(315)가 냉각유로와 직접 접촉되도록 한 구조임은 이미 언급한 바와 같다. 본 명세서에서, 방열 접촉면이란 하우징(316)에서 전도판(314) 또는 후술할 열 패드(315)와 맞닿는 면을 의미한다.

본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 보드란, 발열 보드(310), 하나 이상의 발열원(312)들, 및 그 발열원들과 일체화된 전도판(314)을 포함하며, 마더보드(도 4b에서 식별번호 320)에는 하나 이상의 보드들이 구비되는 것이다.

도 3a와 도 3b에 도시된 본 발명의 적어도 일 실시예에 따르면, 전도판(314)과 ‘하우징(316)의 방열 접촉면’이 서로 맞닿는데, 전도판(314)과 방열 접촉면 각각의 표면은 미세하게 보면 평평한 것이 아니라 울퉁불퉁하므로, 전도판(314)과 방열 접촉면간의 접촉 면적은 그리 높지 않을 수 있다(도 3c 참조).

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 적어도 일 실시예에 따른 전도판 및 열 패드를 채택한 방열 구조를 설명하기 위한 참고도들이다. 도 4a 내지 도 4d 에 도시된 바에서 발열 보드(310), 전도판(314), 하우징(316), 에지락(318), 마더 보드(320)는 도 3a에서 설명된 바와 같다.

구체적으로 도 4a는 전도판에 열 패드가 부착된 본 발명의 방열 구조를 나타내는 조립도이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 조립도의 분해도이고, 도 4c는 에지락이 늘어남에 따라 마더 보드가 이동하는 원리를 설명하기 위한 구조도이고, 도 4d는 도 4a에 도시된 방열 구조에서 열 패드가 방열 접촉면에 긴밀하게 접촉되는 과정을 설명하기 위한 참고도이다.

도 3c에 대한 설명을 통해 언급한 문제를 해결하고자, 본 발명의 적어도 일 실시예에 따르면, 전도판(314)에 열 패드(thermal pad)(315)가 적층되어 있다.

열 패드(315)는 하우징(316)의 방열 접촉면과 접촉한다. 이에 따라, 열 패드(315)는 전도판(314)과 방열 접촉면 사이에서 쿠션 역할을 수행하며 그 재질은 다양할 수 있다. 이러한 열 패드(315)로 인해 전도판(314)은 방열 접촉면과 긴밀하게 접촉할 수 있고, 이로써, 전도판(314)과 방열 접촉면간의 열저항을 줄일 수 있다. 도 4a 내지 도 4d의 경우, 하우징(316)의 형상은 열 패드(315)가 냉각 유로와 직접 접촉되도록 한 구조이다.

도 4d에 도시된 바와 같이, 열 패드(315)는 에지락(318)을 늘려 마더 보드를 이동시킴으로써 하우징(316)의 방열 접촉면에 접촉될 수 있다. 이를 위해 유동 너트(319)가 하우징 보스(317)내에 마련되며, 유동 너트(319)는 너트(321) 및 스페이서(spacer)(322)를 통해 마더 보드(320)와 연결되는데, 에지락(318)을 늘리면 유동 너트(319)가 좌우로 이동하며 이로써 마더 모드(320)도 좌우로 이동한다(도 4c 참조). 본 명세서에서, 하우징 보스(317)란 하우징(316)에서 돌출된 부분을 의미한다(도 4b참조).

이제까지 본 발명을 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점들은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 하나 이상의 발열원들이 마련된 발열 보드;
   하우징의 방열 접촉면과 접촉하는 열 패드; 및
   상기 발열원들과 일체화되며 상기 열 패드에 적층된 전도판을 포함하고,
   상기 열 패드는 상기 발열 보드를 상기 하우징에 고정하기 위한 에지락을 늘려 상기 발열 보드가 마련된 마더 보드를 이동시킴으로써 상기 하우징에 접촉되는 것을 특징으로 하는 보드.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 하우징의 형상은 상기 열 패드가 상기 하우징의 냉각 유로와 직접 접촉되도록 한 구조인 것을 특징으로 하는 보드.
9. 삭제
10. 제7 항에 있어서,
    상기 마더 보드는 상기 에지락을 늘려 상기 하우징의 보스 내에 마련된 유동 너트를 이동시킴으로써 이동되는 것을 특징으로 하는 보드.
11. 제7 항에 있어서, 상기 열 패드는 상기 방열 접촉면과 상기 전도판 사이에서 쿠션 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 보드.
12. 제7 항에 있어서, 상기 전도판은 알루미늄 판인 것을 특징으로 하는 보드.

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