KR101048453B1 - 히트파이프를 이용한 전자부품 냉각장치의 히트파이프와 다양한 형상의 방열핀들과의 결합방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히트파이프를 이용한 전자부품 냉각장치의 히트파이프와 방열핀들과의 결합방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 성형판의 길이방향을 따라 히트파이프 관통공을 갖는 각기 다른 형상의 방열핀을 성형판과 부분 접합 되게 하여 형성하는 단계와; 상기 히트파이프의 양측을 평행하게 하여 성형판과 수직이 되게 배치하고, 상기 히트파이프의 양측 끝단과 방열핀의 히트파이프 관통공이 일치하도록 성형판을 이동시켜 일치하면 방열핀을 히트파이프에 삽입하는 단계와; 상기 단계에서 방열핀을 히트파이프에 삽입하는 과정을 반복하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 전자부품 냉각장치의 히트파이프와 다양한 형상의 방열핀들과의 결합방법에 관한 것이다.

히트파이프, 냉각, 반도체, CPU, 방열핀

Description

히트파이프를 이용한 전자부품 냉각장치의 히트파이프와 다양한 형상의 방열핀들과의 결합방법{Joint Method of radiate heat fin and heat pipe for condenser}

본 발명은 히트파이프를 이용한 전자부품 냉각장치의 히트파이프와 방열핀들과의 결합방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 성형판의 길이방향을 따라 히트파이프 관통공을 갖는 각기 다른 형상의 방열핀을 성형판과 부분 접합 되게 하여 형성하는 단계와; 상기 히트파이프의 양측을 평행하게 하여 성형판과 수직이 되게 배치하고, 상기 히트파이프의 양측 끝단과 방열핀의 히트파이프 관통공이 일치하도록 성형판을 이동시켜 일치하면 방열핀을 히트파이프에 삽입하는 단계와; 상기 단계에서 방열핀을 히트파이프에 삽입하는 과정을 반복하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 전자부품 냉각장치의 히트파이프와 다양한 형상의 방열핀들과의 결합방법에 관한 것이다.

최근 들어 급속히 진전되고 있는 컴퓨터 CPU(Central Processing Unit) 등 전자칩의 초소형화 고속화 및 고용량화는 전자칩 발열량의 증가를 가져오고 있으나 전자제품 자체의 소형화 및 고밀도화도 동시에 이루어지고 있어 발열되는 열을 제 거할 수 있는 환경은 점점 악화되고 있다.

일예로, 컴퓨터의 성능 증가에 비례하여 집적회로패키지(이하 " CPU" 라 칭함)인 CPU(Central Processing Unit)의 발열량이 꾸준히 증가되어 과거의 66MHz 486급 CPU의 발열량은 4W 정도였으나 근래에 주로 보급되는 1000MHz급의 경우에는 16~30W 정도에 달하고 있으며, 향후 수년이내에 개발될 수 GHz의 경우에는 50W 이상으로 증가 될 것으로 예상된다.

이에 반하여 컴퓨터의 전체적인 크기는 점점 더 작아지는 추세이므로 CPU의 열적 환경은 아주 열악한 상황에 처하게 되어 고용량 CPU에서 발생되는 열을 효과적으로 방열하는 것이 제품의 신뢰성 및 성능을 결정하게 되는 주요 인자가 되었다.

특히, 상기 CPU는 여타의 부품이 갖는 온도에 비하여 상대적으로 상당히 높기 때문에 CPU의 고온화(hot-spot)에 따른 문제가 발생되고 있다.

즉, 상기 CPU의 고온화는 결과적으로 클럭(clock) 속도의 저하 및 오작동 그리고 고장 발생율이 급격하게 증가되는 원인이 되며, 일반적으로 CPU의 온도가 50℃ 증가시 고장율이 5.2배 증가하는 것으로 조사되고 있다.

따라서, 근래에는 컴퓨터의 고밀도화가 진행되면서 이에 탑재되는 CPU의 열을 효율적으로 방열하는 방안에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이러한 CPU의 열을 방열시키는 수단으로 냉각팬에 의한 강제 대류작용을 하는 히트 파이프 냉각 시스템이 주로 사용되고 있으며, 이러한 히트 파이프 냉각 시스템은 CPU로부터 발열되는 열을 전달받아 대기중으로 신속하게 방열시키는 구조를 갖는다.

특히, 공간의 제약을 심하게 받는 휴대용 컴퓨터의 경우에는 히트 파이프(hit-pipe)를 이용한 냉각모듈(cooling module)을 채용하여 CPU 발열 문제를 해결하려는 시도가 수년 전부터 있어 왔고, 최근에 출시되는 휴대용 컴퓨터는 물론이고 데스크탑 컴퓨터까지 CPU 냉각을 위한 히트 파이프 냉각모듈의 채용이 일반화되고 있다.

도 1은 그래픽 카드의 사진으로서, 종래 기술에 따른 히트파이프형 냉각모듈이 장착되어 있음을 나타낸다. 도시된 바와 같이 히트파이프형 냉각모듈은 CPU에서 발생되는 열을 전달받아 방출하는 히트파이프(200)와, 상기 히트파이프(200)의 열방출을 촉진하도록 히트파이프(200)에 삽입되는 알루미늄 재질의 방열핀(100)과, 상기 방열핀(100)의 방열을 촉진하는 냉각팬으로 구성된다.

여기서, 방열핀(100)은 냉각 성능뿐 아니라 외관 디자인도 매우 중요시되는 근래의 추세에 따라 도 1과 같이 복잡한 형상으로 이루어지고 각각의 방열핀의 형상이 서로 다르게 디자인되고 있어 각각의 방열핀 제조를 위한 다양한 금형틀을 요구하여 각각 생산하기 때문에 제조 시간이 늘어나 생산성의 저하와, 제조 단가의 상승을 야기하였다.

또한, 결합시 히트파이프(200)와 방열핀(100)의 접촉상태도 좋지 않아서 방열성능을 극대화하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 다양한 형상의 방열핀을 하나의 성형판에 형성하고, 이를 이용해 히트파이프에 다양한 형상의 방열핀을 결합하는데 따른 시간을 단축시켜 생산성 및 제조단가를 절감하도록 본 발명에 따른 히트파이프를 이용한 전자부품 냉각장치의 히트파이프와 다양한 형상의 방열핀들과의 결합방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 히트파이프를 이용한 전자부품 냉각장치의 히트파이프와 방열핀들과의 결합방법에 있어서, 성형판의 길이방향을 따라 히트파이프 관통공을 갖는 각기 다른 형상의 방열핀을 성형판과 부분 접합 되게 하여 형성하는 단계와; 상기 히트파이프의 양측을 평행하게 하여 성형판과 수직이 되게 배치하고, 상기 히트파이프의 양측 끝단과 방열핀의 히트파이프 관통공이 일치하도록 성형판을 이동시켜 일치하면 방열핀을 히트파이프에 삽입하는 단계와; 상기 단계에서 방열핀을 히트파이프에 삽입하는 과정을 반복하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 전자부품 냉각장치의 히트파이프와 다양한 형상의 방열핀들과의 결합방법에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 히트파이프를 이용한 전자부품 냉각장치의 히트파이프와 다양한 형상의 방열핀들과의 결합방법에 의하면, 다양한 형상의 방열핀을 제조하기 위한 각각의 금형들을 요구하지 아니하고, 하나의 성형판에 형성하는 방법이 제공됨으로써 불필요한 설비비 등이 감소되고 방열핀의 표면처리 및 기타 취급이 용이하여 제조 단가가 절감되는 효과가 있으며, 상기 성형판은 본 발명이 설명하는 자동화 설비에 적용가능하여 종래에 비해 제조 시간이 단축되는 효과를 갖게 된다.

이하, 본 발명의 양호한 실시예를 도시한 첨부도면들과 관련하여 상세히 설명한다.

본 발명은 히트파이프(200)를 이용한 전자부품 냉각장치의 히트파이프(200)와 방열핀들과의 결합방법에 관한 것으로, 성형판(10)의 길이방향을 따라 히트파이프 관통공(21)을 갖는 각기 다른 형상의 방열핀(20)을 성형판(10)과 부분 접합 되게 하여 형성하는 단계(S10)와, 상기 히트파이프(200)의 양측을 평행하게 하여 성형판(10)과 수직이 되게 배치하고, 상기 히트파이프(200)의 양측 끝단과 방열핀(20)의 히트파이프 관통공(21)이 일치하도록 성형판(10)을 이동시켜 일치하면 방열핀(20)을 히트파이프(200)에 삽입하는 단계(S20)와, 상기 (S20)단계에서 방열핀(20)을 히트파이프(200)에 삽입하는 과정을 반복하는 단계(S30)를 포함하여 이루어진다.

성형판(10)은 도 2에 도시한 바와 같이 일정길이를 갖는 금속재질의 판인 것으로, 성형판(10)의 길이방향에는 형상이 서로 다른(폭(L1,L2)이 서로 다름) 방열핀(20)이 주조, 또는 소성가공 등에 의해 다수개 형성된다.

상기 방열핀(20)은 성형판(10)에 형성됨에 있어 외주면은 성형판(10)과 분리 되도록 대부분이 절개부(22)를 형성하고 있으나, 점으로 표현된 세 개소는 방열핀(20)과 성형판(10)이 연결된 상태인 부분 접합부(23)를 이루고 있고, 방열핀(20)의 내측에는 방열핀(20)이 히트파이프(200)에 삽입되도록 히트파이프 관통공(21)을 형성하고 있다.

종래에는 형상이 서로 다른 각각의 방열핀(20)을 제조하기 위해 금형(미도시)이 각각 마련되어야 했다. 그러나 본 발명은 하나의 히트파이프를 이용한 전자부품 냉각장치에 들어갈 방열핀(20)을 하나의 성형판(10)에 형성(S10)시키고, 이를 이용하여 도 4 내지 도 7과 같은 과정을 반복하면 히트파이프와 다양한 형상의 방열핀들과의 결합이 용이해진다.

즉, 도 4에 도시한 바와 같이 성형판(10)을 이송부(50)에 안착시키고, 이송부(50)에 의해 성형판(10)에 형성된 방열핀(20) 중 첫번째 방열핀(20)이 가이드대(40)의 가이드홈(41)에 위치되면 푸쉬부(30)를 하강시켜 방열핀(20)에 압력을 가하여 방열핀(20)을 히트파이프(200)에 삽입(S20)시킨다. 그리고 푸쉬부(30)가 상승되면 이송부(50)는 다음 방열핀을 가이드대(40)의 가이드홈(41)에 위치시킨다. 가이드홈(41) 아래쪽에는 푸쉬부(30)와 작용하여 접합부(23)를 절단하는 다이(Die)부가 형성되며 푸쉬부(30)는 접합부(23)를 절단하는 펀치의 역할도 겸하게 된다. 이때 가이드대(40)는 일반 금형에서의 스트리퍼(Stripper)의 역할을 하게 된다.

따라서, 이와 같은 과정을 반복(S30)하면 히트파이프(200)와 다양한 형상의 방열핀들과의 결합이 용이해지는 것이다.

여기서, 푸쉬부(30)는 푸쉬부(30)에 의해 방열핀(20)이 히트파이프(200)의 하부측까지 위치되도록 푸쉬부(30)의 내부는 도 4에 도시된 바와 같이 히트파이프(200)의 양 끝단의 폭 및 히트파이프(200)의 외경을 고려한 내삽홈(31)이 형성된다.

그리고 가이드홈(41)이 형성된 가이드대(40)는 푸쉬부(30)가 승강할 때 흔들림 없이 정확하게 방열핀에 압력을 가하도록 가이드하는 역할을 한다.

한편, 상기 히트파이프(200)의 양측 끝단과 방열핀(20)의 히트파이프 관통공(21)의 일치를 용이하게 하기 위해 상기 (S10)단계는 도 2에 도시된 바와 같이 성형판(10)의 양측 길이방향에 위치 제어를 위한 기준공(11)을 일정한 간격을 두고 다수개 형성하는 단계(S11)를 포함하고, 상기 기준공(11)을 센싱하는 센서부를 마련하여, 상기 기준공(11)을 센싱하는 센서부의 신호를 기초로 방열핀(20)을 히트파이프(200)에 삽입하는 것이 바람직하다.

여기서 기준공(11)이 센싱부에 의해 센싱되면 방열핀(20)의 히트파이프 관통공(21)은 히트파이프(200)의 양측 끝단의 위치와 일치되는 것임을 전제한다.

기준공(11)은 매번 히트파이프 관통공(21)이 히트파이프(200)의 양측 끝단과 방열핀(20)의 히트파이프 관통공(21)의 일치를 위해 형성되는 것으로, 이러한 기준공(11)을 센싱하는 센서부는 다음과 같이 구성되고 작동될 수 있다.

즉, 센싱부는 가이드대(40)의 하단에 구성되는 것으로, 이송부(50)에 의해 성형판(10)의 가이드대(40)의 하단에 위치되면 성형판(10)의 기준공(11)에 삽입되는 압력센서가 구비된 돌기부일 수 있다. 따라서, 돌기부가 기준공(11)에 삽입되면 돌기부의 압력센서의 저항값은 변화되고 이러한 신호를 기초로 이송부(50)는 정지 시키고, 푸쉬부(30)는 승강시키며 푸쉬부(30)의 승강이 완료되면 다시 이송부(50)를 이송시켜 다음 방열핀을 위치시키게 된다. 보다 정확한 위치결정을 위하여 도 2에 도시한 위치결정홈(12)를 이용하면 더욱 정확한 방열핀의 위치를 제어할 수 있다. 예를 들어 성형판(10)의 양측을 밀고 있는 탄성체가 있다고 가정하면 이러한 탄성체는 이송부의 이송에 따라 위치결정홈(12)에 위치 유무에 따라 변위가 변화됨으로 이러한 변위값을 이용해 방열핀의 위치를 파악할 수 있는 것이다.

이와 같은 과정이 반복되면 히트파이프(200)에 삽입되는 방열핀(20)의 위치가 점진적으로 달라짐으로 푸쉬부(30)의 승강 길이를 조절할 필요가 있고, 이를 위해서는 돌기부의 압력센서는 이송부(50)에 의해 이동되는 성형판(10)의 기준공(11)의 갯수를 카운트해서 이러한 카운트 값을 통해 푸쉬부(30)의 승강 높이를 조절한다.

이상 본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 히트파이프형 냉각장치가 장착된 그래픽 카드 사진,

도 2는 본 발명에 따른 히트파이프를 이용한 전자부품 냉각장치의 히트파이프와 다양한 형상의 방열핀들과의 결합방법에서 사용되는 성형판을 나타낸 도면,

도 3은 본 발명에 따른 히트파이프를 이용한 전자부품 냉각장치의 히트파이프와 다양한 형상의 방열핀들과의 결합방법을 나타낸 도면,

도 4 내지 도 7은 본 발명에 따른 히트파이프를 이용한 전자부품 냉각장치의 히트파이프와 다양한 형상의 방열핀들과의 결합방법 순서를 나타낸 도면.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

200: 히트파이프 10: 성형판

11: 기준공 12: 위치결정홈

20: 방열핀 21: 히트파이프 관통공

22: 절개부 23: 부분 접합부

30: 푸쉬부 31: 내삽홈

40: 가이드대 41: 가이드홈

Claims (2)

1. 히트파이프(200)를 이용한 전자부품 냉각장치의 히트파이프(200)와 방열핀들과의 결합방법에 있어서,

   성형판(10)의 길이방향을 따라 히트파이프 관통공(21)을 갖는 각기 다른 형상의 방열핀(20)을 성형판(10)과 부분 접합 되게 하여 형성하는 단계(S10)와;

   상기 히트파이프(200)의 양측을 평행하게 하여 성형판(10)과 수직이 되게 배치하고, 상기 히트파이프(200)의 양측 끝단과 방열핀(20)의 히트파이프 관통공(21)이 일치하도록 성형판(10)을 이동시켜 일치하면 성형판(10)의 접합부(23)를 절단함과 동시에 방열핀(20)을 히트파이프(200)에 삽입하는 단계(S20)와;

   상기 (S20)단계에서 방열핀(20)을 히트파이프(200)에 삽입하는 과정을 반복하는 단계(S30);를 포함하며,

   상기 히트파이프(200)의 양측 끝단과 방열핀(20)의 히트파이프 관통공(21)의 일치를 용이하게 하기 위해 상기 (S10)단계는 성형판(10)의 양측 길이방향에 위치 제어를 위한 기준공(11), 또는 위치결정홈(12)을 일정한 간격을 두고 다수개 형성하는 단계(S11)를 포함하고, 상기 기준공(11), 또는 위치결정홈(12)을 센싱하는 센서부를 마련하여,

   상기 기준공(11), 또는 위치결정홈(12)을 센싱하는 센서부의 신호를 기초로 방열핀(20)을 히트파이프(200)에 삽입하는 것을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 전자부품 냉각장치의 히트파이프와 다양한 형상의 방열핀들과의 결합방법.
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