KR101072723B1 - 히트싱크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CPU, 반도체 등 발열부품의 열을 냉각하기 위한 히트싱크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발열부품으로부터 효과적으로 방열하여 성능을 지속시키기 위한 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 일측면 평면으로 형성되어 열원과 접촉하여 열을 빼앗는 베이스블럭과 상기 베이스블럭의 타측면에 형성되어 전달받은 열을 공기중으로 방출하기 위한 다수의 방열핀을 포함하는 히트싱크에 있어서, 상기 베이스블럭은, 유체로 된 냉매를 일시 수용하기 위해 상기 베이스블럭 내부에 형성된 냉매 홀 및 냉매의 유입 유출을 위해 상기 베이스블럭의 측면에 형성된 냉매 출입관을 구비하되, 상기 냉매 홀 내부에는 유체가 흐르는 방향을 가이드 하기 위한 가이드벽이 냉배가 열원의 가까운 부분에 먼저 도달한 후 점차 열연에서 먼 부분으로 흘러나갈 수 있도록 방사형 구조로 형성된 것을 특징으로 한다.

발열부품, 방열, 히트싱크

Description

히트싱크{HEAT SINK}

본 발명은 CPU, 반도체 등 발열부품의 열을 냉각하기 위한 히트싱크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발열부품으로부터 효과적으로 방열하여 성능을 지속시키기 위한 히트싱크에 관한 것이다.

최근 기술의 급격한 발전은 기계장치의 고성능화, 소형화를 가속시키고 있다. 이러한 소형ㆍ고성능 장치에서 주요기능을 담당하는 반도체 칩 등이 고집적화되면서 단위 부피당 발열량이 증가하는 추세에 있다. 이에 대하여 그 발열량을 소화하기 위한 다양한 방열체들이 등장하고 있다.

이러한 중앙처리장치(이하, CPU), 반도체 등 발열부품에 발생하는 열을 냉각시키기 위한 장치로서 사용되는 히트싱크(HEAT SINK)는 일반적으로 열원에 직접 접촉하는 베이스블럭과, 상기 베이스블럭으로부터 전달받은 열을 공기중으로 방열하기 위한 방열핀으로 구성된다.

그러나, 이러한 히트싱크를 구성하는 금속재질의 베이스블럭의 경우 열원으로부터 빼앗아 방열하는 것은 유리하지만, 베이스블럭 자체가 함유한 다량의 방열핀만을 의존해서 방열하기에는 한계가 있을 수 있다.

또한, 상기와 같은 종래의 히트싱크는 최근의 소형·고성능에 따라 고발열이 발생되는 발열부품으로부터 이에 따른 발열량을 처리하기 위하여 부피가 점점 커지고 있으나, 전자장비의 공간 한정과 장비의 컴팩트 디자인 요구에 대응하기에는 한계가 따르는 문제점이 있으며, 종래의 공냉식 히트싱크가 방열 성능저하로 인해 발열부품이 적정온도를 유지할 수 없을 경우, 시스템 전체의 오동작 및 치명적인 에러를 발생하는 문제점이 초래된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 종래의 방열수단인 공냉식 방열핀 외에 추가로 다른 방열물질을 이용하여 열원으로부터 효과적으로 열을 빼앗을 수 있으며, 베이스블럭 자체에 함유된 열을 신속하게 방열함으로써 보다 효과적인 방열기능을 수행할 수 있는 히트싱크를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 일측면 평면으로 형성되어 열원과 접촉하여 열을 빼앗는 베이스블럭과 상기 베이스블럭의 타측면에 형성되어 전달받은 열을 공기중으로 방출하기 위한 다수의 방열핀을 포함하는 히트싱크에 있어서, 상기 베이스블럭은, 유체로 된 냉매를 일시 수용하기 위해 상기 베이스블럭 내부에 형성된 냉매 홀 및 냉매의 유입 유출을 위해 상기 베이스블럭의 측면에 형성된 냉매 출입관을 구비하되, 상기 냉매 홀 내부에는 유체가 흐르는 방향을 가이드 하기 위한 가이드벽이 냉배가 열원의 가까운 부분에 먼저 도달한 후 점차 열연에서 먼 부분으로 흘러나갈 수 있도록 방사형 구조로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 냉매 출입관은 냉매의 유출을 막는 마개를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

그리고, 상기 베이스블럭은 상부블럭과 하부블럭의 상호 접합에 의하여 형성된 것을 특징으로 한다.

삭제

삭제

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 히트싱크는, 지속적으로 냉각된 냉매인 작동유체가 베이스블럭에 공급됨으로써, 열원으로부터 발생하는 열뿐만 아니라 베이스블럭 자체가 함유한 열까지 작동유체를 통해 방열할 수 있어 효과적인 방열기능을 수행할 수 있는 효과를 갖는다.

이하, 본 발명에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부한 도면과 함께 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 일실시예의 히트싱크를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 일실시예의 히트싱크를 나타낸 단면사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 제 2실시예의 히트싱크를 나타낸 단면사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 제 3실시예의 히트싱크를 나타낸 단면사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 제 4실시예의 히트싱크를 나타낸 단면사시도이고, 도 6은 본 발명에 다른 일실시예의 히트싱크를 나타낸 분해사시도이다.

본 발명에 따른 히트싱크(200)는, 일측면 평면으로 형성되어 열원과 접촉하여 열을 빼앗는 베이스블럭(10)과 상기 베이스블럭(10)의 타측면에 형성되어 전달 받은 열을 공기중으로 방출하기 위한 다수의 방열핀(20)을 포함하는 히트싱크(200)에 있어서, 상기 베이스블럭(10)은, 유체로 된 냉매를 일시 수용하기 위해 상기 베이스블럭 내부에 형성된 냉매 홀(110) 및 냉매의 유입 유출을 위해 상기 베이스블럭(10)의 측면에 형성된 냉매출입관(120)이 구비된다.

도 1에 도시된 바와 같이 상기 베이스블럭(10)은, 열원으로부터 열을 빼앗기 위한 부재로서, 통상적으로 상기 베이스블럭(10)의 저면측에 열원이 설치된다. 또한, 상기 베이스블럭(10)은 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 일정량의 냉매를 수용하는 냉매 홀(110)이 형성되어 있다. 본 발명에 사용되는 냉매는 물을 포함하여 유체로 된 다양한 종류의 작동 유체일 수 있다.

상기 냉매 홀(110)은 냉매출입관(120)을 통해 냉매가 유출입 되어 열원과 열교환된 냉매를 새로운 냉매로 교체할 수 있으며, 상기 냉매출입관(120)은 냉매의 유출을 막는 마개(121)를 더 포함하여 상황에 따라서 마개(121)를 통해 냉매를 상기 베이스블럭(10)에 장시간 수용할 수 있다.

이때, 통상적으로 도 2에 도시된 바와 같이 상기 냉매출입관(120)을 통해 유출입 되는 냉매가 상기 베이스블럭(10)에 흐를 수 있으며, 유체인 냉매의 압력이 높아 상기 베이스블럭(10)에 충만할 경우 베이스블럭(10)과 냉매간의 충분한 열교환이 이루어진다.

한편, 본 발명에 따른 히트싱크(200)는, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상기 냉매 홀(110) 내부에서 유체인 냉매가 흐르는 방향을 가이드 하기 위한 가이드벽(111)이 형성된다.

상기 가이드벽(111)은, 냉매와 가이드벽(111) 간에 충분한 마찰로 효과적인 열교환이 이루어지기 위한 것이고, 또한 도 2에 도시된 바와 같이 상기 냉매 홀(110) 내부에 흐르는 작동유체의 압력이 약할 경우, 상기 베이스블럭(10)에 열교환된 냉매가 불규칙하게 흘러 냉매출입관(120)에 흐르지 못하고 정체될 수 있기 때문에, 이러한 현상을 방지하기 위한 것이다.

이러한 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 이러한 상기 가이드벽(111a)(111b)은 냉매 홀(110)로 유입되는 냉매가 열원(2)의 가까운 부분에 먼저 도달한 후 점차 열원(2)에서 먼 부분으로 흘러나갈 수 있도록 방사형 구조를 형성할 수 있다.

이는, 상기 가이드벽(111a)(111b)을 통해 흐르는 작동유체를 열원으로부터 열교환된 후 냉각기능이 저하된 냉매를 열원으로부터 멀어지게 하여 냉매출입관(120)으로 배출시키고, 새로운 냉매를 열원(2)에 우선적으로 접촉하여 열교환시켜 냉각기능을 높이기 위한 것으로, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 냉매출입관(120)의 형성된 방향에 따라서 가이드벽(111a)(111b)의 형태가 달라진다.

도 4에 도시된 가이드벽(111a)의 구조는 열원(반도체 등)이 긴 형태로 이루어진 경우 효과적일 것이고, 도 5에 도시된 가이드벽(111b)구조는 정사각형 형태로 이루어진 열원에 효과적일 것이다.

한편, 본 발명에 따른 히트싱크(200)는, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 베이스블럭(10)은 상부블럭(11)과 하부블럭(12)의 상호 접합에 의하여 형성될 수 있다.상기 상부블럭(11)과 상기 하부블럭(12)은 서로 브레이징(Brazing) 접합에 의해 결합되는 것이 바람직하다.

상기 브레이징 접합은 접합하려는 모재보다도 녹는점이 낮은 비철금속 또는 그 합금(납재)을 용가재로 사용함으로써 모재를 거의 용융시키지 않고 납재만을 용융시켜 접합하는 접합 방법으로 상기 베이스블럭(10)의 구조상 상기 베이스블럭(10)의 상측에 방열핀(20)이 설치되어 있기 때문에, 상기 베이스블럭(10)의 결합과정에서 방열핀(20)이 훼손될 수 있는 현상을 방지하기 위한 것이다.

아울러, 상기 베이스블럭(10)에 내부에 형성된 가이드벽(111)의 구조가 협곡구조의 형태이기 때문에 일체화된 하나의 베이스블럭(10)을 형성하는 것보다는 방열핀(20)이 형성된 상부블럭(11)과 하부블럭(12)을 나누어 서로 상호결합할 수 있도록 하는 것이 제조상 유리할 수 있다.

이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 하나의 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며 발명등록청구범위내에서 적절하게 변경가능한 것이다. 예를 들어 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 일실시예의 히트싱크를 나타낸 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 일실시예의 히트싱크를 나타낸 단면사시도,

도 3은 본 발명에 따른 제 2실시예의 히트싱크를 나타낸 단면사시도,

도 4는 본 발명에 따른 제 3실시예의 히트싱크를 나타낸 단면사시도,

도 5는 본 발명에 따른 제 4실시예의 히트싱크를 나타낸 단면사시도,

도 6은 본 발명에 다른 일실시예의 히트싱크를 나타낸 분해사시도.

♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣

200 : 히트싱크 10 : 베이스블럭

20 : 방열핀 110 : 냉매 홀

120 : 냉매출입관 121 : 마개

111 : 가이드벽

Claims (5)

1. 일측면 평면으로 형성되어 열원과 접촉하여 열을 빼앗는 베이스블럭과 상기 베이스블럭의 타측면에 형성되어 전달받은 열을 공기중으로 방출하기 위한 다수의 방열핀을 포함하는 히트싱크에 있어서,

   상기 베이스블럭은, 유체로 된 냉매를 일시 수용하기 위해 상기 베이스블럭 내부에 형성된 냉매 홀 및 냉매의 유입 유출을 위해 상기 베이스블럭의 측면에 형성된 냉매 출입관을 구비하되,

   상기 냉매 홀 내부에는 유체가 흐르는 방향을 가이드 하기 위한 가이드벽이 냉배가 열원의 가까운 부분에 먼저 도달한 후 점차 열연에서 먼 부분으로 흘러나갈 수 있도록 방사형 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 히트싱크.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 냉매 출입관은 냉매의 유출을 막는 마개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트싱크.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,

   상기 베이스블럭은 상부블럭과 하부블럭의 상호 접합에 의하여 형성된 것을 특징으로 하는 히트싱크.

Images