KR101213797B1

KR101213797B1 - 콘솔에 대한 바닥면 히트싱크 부착

Info

Publication number: KR101213797B1
Application number: KR1020050107528A
Authority: KR
Inventors: 제프리 엠. 린츠
Original assignee: 마이크로소프트 코포레이션
Priority date: 2004-12-30
Filing date: 2005-11-10
Publication date: 2012-12-20
Also published as: CN1797278A; US20060146499A1; US7142427B2; TWI410210B; TW200624031A; KR20060079082A; CN100517173C

Abstract

히트싱크를 콘솔 내의 프로세서에 장착하는 시스템이 제공된다. 프로세서는 PCB의 제1 면 상에 장착되고, 히트싱크는 이 프로세서와 접촉하도록 PCB의 제1 면에 장착된다. 복수의 스터드가 히트싱크에 장착되고 PCB 내의 통로를 통해 연장한다. 스프링 구성요소가 PCB의 제2 면 상의 스터드에 장착된다. 스러스트 플레이트는 스프링 구성요소에 장착되어, 스프링 구성요소가 PCB의 제2 면에 대해 스러스트 플레이트를 누를 수 있도록 한다. 따라서, 스프링 구성요소는 히트싱크와 프로세서가 밀착하여 접촉될 것을 보장하는 데 조력하는 힘을 제공한다. 스터드는 패스너를 통해 하우징에 부착될 수 있어서, 하우징은 PCB 보다 오히려 히트싱크를 지지한다.

콘솔, 히트싱크, PCB, 스터드, 스프링 구성요소, 하우징, 패스너

Description

콘솔에 대한 바닥면 히트싱크 부착{BOTTOM SIDE HEAT SINK ATTACHMENT FOR CONSOLE}

도 1은 히트싱크 및 대응 하우징을 포함하는 PCB의 일 실시예의 등거리 분해도.

도 2는 도 1에 도시된 PCB의 등거리 부분도.

도 3은 PCB의 등거리 분해도.

도 4는 도 1에 도시된 히트싱크의 일부분의 등거리 도면.

도 5는 도 3에 도시된 스러스트 플레이트(thrust plate)의 등거리 도면.

도 6은 도 3에 도시된 스프링 구성요소의 등거리 도면.

도 7은 도 1에 도시된 하우징의 등거리 도면.

도 8은 도 1에 도시된 히트싱크들 중 하나를 라인 8-8을 따라 자른 단면도.

도 9는 PCB의 일례와 함께 사용되기 위한 냉각 시스템의 일 실시예의 등거리 분해도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

40 : PCB

41 : 홀

60 : 히트싱크

120 : 스터드

140 : CPU

본 발명은 콘솔 분야에 관한 것으로서, 특히, 콘솔 프로세서를 냉각시키는 데 사용되는 히트싱크(heat sink)를 지지하는 것에 관련된 분야에 관한 것이다.

중앙 프로세싱 유닛("CPU")이라고도 알려진 현대의 컴퓨터 프로세서는 동작 중일 때, 상당량의 열을 발생시키는 경향이 있다. 이 열의 대부분은 CPU를 구성하는 트랜지스터의 전기 누설에 의해 야기된다. CPU의 열 출력을 감소시키려는 시도가 이루어졌지만, 일반적으로 그 시도는 성공적이지 못했다. 성공하지 못한 이유는, CPU 상의 트랜지스터의 개수가 1974년의 인텔® 8080 상의 약 6000개의 트랜지스터에서 현대의 CPU 상의 5천만개 이상의 트랜지스터로 증가하였기 때문이다. 트랜지스터 개수(및 그것이 동작하는 속도)의 증가는 현저한 성능 향상을 제공하였다. 현재의 CPU는 초기의 모델보다 10000배 이상 더 빠르다. 그러나, 이 향상은 열 출력이 현저하게 증가하는 손해를 입게 되었다.

트랜지스터가 상태를 변경할 때, 소량의 전기가 누출되고 이 누출은 열을 발생시킨다. 트랜지스터 크기의 감소가 다소 도움이 되기는 하였지만, 트랜지스터 개수 및 동작 속도의 현저한 증가는 제공된 어떤 감소라도 압도하였다. 따라서, 현대의 CPU는 약 엄지손톱 크기지만, 50와트 이상의 열을 발생시키는 것으로 예상 될 수 있고, 몇몇 CPU는 100와트 이상의 열을 발생시킨다. 상대적으로 작은 크기의 CPU에 있어서, 이 열 발생은 큰 문제가 되었다. 실리콘 기재의 CPU에 대한 최대 다이 온도는 대략 90℃ 정도이지만, 프로세서는 그러한 고온에서 동작되는 경우 비교적 짧은 수명을 갖는 것으로 예상될 수 있다.

따라서, 현대의 CPU가 많은 양의 열을 발생시킬 것이라는 점에서, CPU가 너무 빨리 고장나지 않도록 CPU로부터 열을 제거하는 임의의 방법이 필요하다. 알려진 바와 같이, 열을 전달하기 위한 3가지 기본 메커니즘, 즉, 전도성 열 전달, 대류 열 전달 및 복사 열 전달이 있다. 명백하게, 매우 비싸거나 시끄러운 방법을 사용하지 않는 것이 바람직할 것이다. 배경 노이즈는 게임의 몰입성 품질에 손상을 주기 때문에, 노이즈는 게임을 플레이하는 데 사용되는 콘솔에 있어서 특히 중요하다.

한가지 흔한 방법은 CPU를 통한 공기 흐름을 증가시키는 것이다. 팬의 개수를 증가시킴으로써, 추가적인 공기 흐름을 발생시키고 CPU로부터 더 빨리 열을 제거하는 것이 가능하다. 그러나, 증가된 공기 흐름의 발생은 추가적인 노이즈가 발생된다는 약점을 갖는다. 따라서, 이제 CPU를 냉각시키기 위해 복수의 팬을 포함하는 것은 흔하지만, 보다 더 저속의 팬을 사용하는 것이 바람직할 것이다.

CPU를 통한 공기의 흐름을 증가시키는 것 외에, 열을 내보내는 것을 돕기 위해 히트싱크를 장착하는 것이 표준 실시가 되었다. 알려진 바와 같이, 히트싱크는 CPU에 밀착하여 장착되고, 히트싱크는 CPU로부터 열을 밖으로 내보내고, 히트싱크를 통한 공기 흐름은 대류를 통해 열을 제거한다. 일반적으로, CPU는 PCB("printed circuit board")에 장착되어 있는 기판에 부착되고, 히트싱크가 CPU에 장착되어, CPU에 의해 발생된 열이 히트싱크에 들어와 밖으로 내보내지도록 한다. 일반적으로, 히트싱크는 PCB 상에 장착되어 있는 프레임을 통해 CPU에 장착되고, 프레임/PCB 조합이 충격 이벤트(shock event)동안 히트싱크를 지지한다. 히트싱크는 초기에 알루미늄으로 구성되었지만, 전도성을 향상시키기 위해, 히트싱크는 점차 구리, 또는 알루미늄보다 더 양호한 열 도체인 다른 재료로 구성된다. 또한, 히트싱크는 보통 핀(fin)들로 설계되어, 전도에 의해 히트싱크에 전달된 열이 핀들을 통한 공기의 흐름에 의해 히트싱크로부터 쉽게 대류로 내보내지게될 수 있도록 한다.

그러나, 히트싱크가 효율적으로 동작하게 하기 위하여, CPU에 히트싱크를 밀착하여 장착하는 것이 필요하다. 당연하게, 연결이 단단할수록 열은 더 잘 전달된다. 단단한 연결을 제공하기 위해, 흔히, 히트싱크는 히트싱크의 중앙 아래로 연장하는 일반적으로 플라스틱으로 구성된 클립을 포함한다. 클립은 히트싱크를 프레임에 고정시키고, 히트싱크 및 CPU가 압축 하중 하에 남아있을 것(즉, 밀착 연결을 가질 것)을 보장한다. 클립은 일반적으로 플라스틱으로 구성되어 있으며, 히트싱크가 CPU에 밀착하여 유지될 것을 보장하기 위해 적당한 양의 힘을 제공할 수 있다. 그러나, 이것은 히트싱크의 가장 뜨거운 부분 위에 상대적으로 전도성이 낮은 전도체(플라스틱 클립)를 배치하는 불리한 결과를 갖는다. 그리고, 클립이 금속으로 구성되었더라도, 그것은 여전히, 히트싱크의 표면 부분에 걸친 핀의 사용을 막 을 것이다.

또한, 히트싱크를 PCB에 의해 지지되는 프레임에 장착하는 것은 PCB가 히트싱크의 질량을 지지하기를 강요한다. 이것은, 콘솔이 떨어지는 경우 PCB는 히트싱크를 위한 스프링 댐퍼(damper)로서 동작하고 구부러지는 경향이 있기 때문에, 문제가 될 수 있다. 그러한 구부러짐으로 인해 PCB는 고장날 수 있는데, 특히, 무연 접합물(leadless solder)은 환경적으로 더 친화적이지만 납 기재의 접합물보다 더 쉽게 금이 가는 경향이 있기 때문에 무연 접합물을 사용할 때 고장날 수 있다. 따라서, PCB 상에 과도한 힘을 주는 것을 피하지만 여전히 히트싱크가 CPU를 밀착하여 누르게 할 수 있는 히트싱크 장착 시스템을 사용하는 것이 바람직할 것이다.

따라서, CPU에 의해 발생된 열을 제거하는 현재의 시스템은 CPU 및 주변의 컴포넌트들이 열로 인해 너무 빨리 고장나는 것을 막는 데 다소 효과적이기는 하였지만, 프로세스에 대한 추가적인 개선점이 필요하다.

일 실시예에서, CPU는 PCB에 장착된다. CPU는 PCB 상에 장착된 주변 전자 회로들 위로 약간 연장한다. PCB에 장착되는 히트싱크가 제공된다. 히트싱크는 PCB를 통해 연장하는 복수의 패스너(fastener)를 포함한다. 복수의 패스너에는 스프링 구성요소가 부착된다. 패스너는 제2 패스너 세트를 통해 하우징(housing)에 고정된다. 하우징은 패러데이 상자(Faraday cage)로서 동작하도록 구성되고, 하우징은 히트싱크를 지지한다. 스프링 구성요소는 PCB의 하측 상에서 힘을 가하도록 구성된다. 스프링 구성요소는, CPU 및 히트싱크가 바람직한 방식으로 함께 눌려지 게 하는 압축 하중을 가하기 위해, 스프링 구성요소와 PCB 사이에 배치되고 PCB의 바닥 상에 눌려지는 스러스트 플레이트(thrust plate)(절연 재료 방식일 수 있음)를 포함한다.

본 발명은 예로써 설명되며, 유사한 참조 번호들이 유사한 구성요소들을 가리키는 첨부 도면으로 제한되지 않는다.

개인용 엔터테인먼트 시스템으로서 사용하기 위한 콘솔은 다수의 요건을 갖는다. 그것은 최신 생성된 게임을 플레이하기 위해 현저한 프로세싱 및 그래픽 렌더링 능력을 제공할 수 있어야 하고, 따라서, 콘솔은 강력한 프로세서를 요구한다.

또한, 콘솔은 부주의로 떨어뜨려 야기된 잠재적인 물리적 오용을 견딜 수도 있어야 한다. 예를 들어, 제어기를 콘솔에 연결하는 데 케이블이 사용되는 것은 흔하고, 그러한 케이블은 예를 들어, 콘솔과 제어기 간의 좀 더 자유로운 이동 및 배치를 제공하기 위해 종종 매우 길다. 그러나, 문제는 개인, 개, 고양이 또는 다른 애완동물이 케이블에 걸려 넘어질 수 있기 때문에 발생한다. 또한, 애완동물은 케이블을 물어 뜯을 수 있다. 또한, 때때로, 개인은 주의깊게 생각하지 못하고, 예를 들어, 메인 콘솔로부터 접속을 풀기 위해, 또는 게임에서 특정 액션이 일어나게 하기 위해 케이블을 당기려고 할 수 있다. 이러한 경우 각각에는, 콘솔과 제어기 중 하나 또는 둘 다가 예를 들어, 케이블에 걸려 넘어지거나, 그것을 끌거나, 그것을 잡아당기는 힘에 의해 당겨질 수 있다는 위험성이 존재한다. 이것은 콘솔(주로 무겁고, 깨지기 쉽고/쉽거나 비쌈)이 자신의 위치에서 바닥으로 떨어져 손상되게 할 수 있다.

또한, 콘솔이 낮은 레벨의 노이즈를 생성하여, 콘솔을 동작시키는 노이즈가 제공되는 엔터테인먼트를 방해하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 엔터테인먼트 영역을 어지럽히지 않기 위해 콘솔이 제한된 양의 공간을 지키는 것이 바람직하다. 따라서, 콘솔은 일반적으로 일반 컴퓨터의 요건을 초과하는 많은 요건을 갖는다.

이제 도 1로 돌아가서, 콘솔의 일 실시예의 부분 분해도가 도시된다. 하우징(20)은 이하에 더 상세히 설명되는 방식으로 PCB("printed circuit board")(40)를 지지하도록 구성된다. 예시적인 실시예에서, 하우징(20)은 전자파의 통과를 최소화하도록 공지의 방식으로 구성된 패러데이 상자(Faraday cage)이다.

일반적으로, 중앙 처리 유닛("CPU"), 그래픽 프로세싱 유닛("GPU"), 및 컴퓨터 설계 분야에 알려진 다수의 다른 컴포넌트들을 포함한 다수의 컴포넌트가 PCB(40)에 장착될 수 있다. GPU는 기본적으로 그래픽을 다루는 데 전용적인 CPU이고, 따라서, GPU라는 용어는 서로 다른 CPU들 간의 구별을 돕는 데 사용될 것임을 유념해야 한다. 따라서, 콘솔은 범용 컴퓨터에서 발견되지 않는 특수 요건을 갖지만, 콘솔은 최신형의 컴퓨터이고, 따라서, 홈 컴퓨팅 용도로 사용될 수 있는 범용 컴퓨터와 컴포넌트들을 공유한다. 이에 따라, 조립 시에, PCB(40)는 일반적으로 범용 컴퓨터에서 발견되는 마더보드와 유사하다.

PCB(40) 상에 히트싱크(60)와 히트싱크(80)가 장착된다. 히트싱크는 일반적으로 열 제거 요건, 및 히트싱크의 열 전달 속성에 따라 크기가 정해진다. 인식될 수 있는 바와 같이, 히트싱크(60)의 크기는 히트싱크(80)의 크기보다 더 크다. 따 라서, 히트싱크(80)가 작지는 않지만, 히트싱크(60)가 상당히 더 크며 약 290그램의 무게가 나갈 수 있다. 도시된 바와 같이, 히트싱크(60) 또는 히트싱크(80)를 지지하는 데 프레임은 사용되지 않는다. 또한, 도시된 바와 같이, PCB에 히트싱크(60) 또는 히트싱크(80)를 장착하는 데 플라스틱 클립은 필요하지 않다. 따라서, 일반 히트싱크과는 달리, 히트싱크(60) 및 히트싱크(80)는 프레임을 반드시 요구하지는 않으며, 히트싱크(60) 또는 히트싱크(80)를 프레임 또는 PCB(40)에 유지하기 위해 플라스틱 클립을 반드시 요구하지는 않는다. 인식될 수 있는 바와 같이, 이것은 히트싱크를 통한 공기흐름이 향상될 수 있게 하는 한편, 기저 컴포넌트들로부터의 열을 내보내는 히트싱크의 능력을 제한하고 감소시켰을 수 있는 히트싱크 상의 임의의 절연을 최소화하는 이점을 갖는다.

부분적으로만 가시적이지만, 하우징(20)의 플로어(floor)(21)는 다수의 오목부(indention), 및 그 안에 형성된 채널을 포함한다. 형상화된 부분들 중 몇몇은 이하에 설명되는 다른 용도를 갖지만, 플로어(21)의 형상의 한 이점은 하우징(20)의 단단함 및 강도에 있어서의 향상이다.

다음으로 도 2를 보면, PCB(40)의 부분도가 제공된다. 히트싱크(60)는 4개의 히트싱크 암(arm)(64)(그 중 3개는 가시적임)이 연장하는 베이스(62)를 포함한다. 히트싱크 암(64)은 이하에서 설명되는 방식으로 PCB(40)에 장착하도록 구성되고, 히트싱크(60)를 지지한다. 히트싱크(60)는 복수의 히트싱크 핀(fin)(66)을 더 포함한다. 알려진 바와 같이, 히트싱크 핀은 내보내질 필요가 있는 열의 양, 및 특히 히트싱크를 통해 전달되는 공기 흐름의 양에 따른 다양한 구성으로 제공될 수 있다. 일반적으로, 히트싱크 핀은 열이 발생하는 영역으로부터 확산된다. 히트싱크(60)는 열 파이프(68)를 더 포함한다. 열 파이프(68)는 진공 패키지화될 수 있고, 알려진 방식으로 열을 전달하는 데 조력하는 물을 포함한다. 도시된 바와 같이, 히트싱크(60)는 적어도 85와트의 열을 발생시키는 CPU에 적합한 열 전달을 제공하기 위해 구성된다.

히트싱크(80)도 히트싱크(60)와 유사한 방식으로 PCB(40)에 장착되지만, 히트싱크(80)는 히트싱크를 지지하는 데 암을 사용하지 않는다. 히트싱크(80)는 베이스(82), 및 베이스(82)로부터 연장하는 복수의 핀(84)을 포함한다. 인식될 수 있는 바와 같이, 히트싱크(80)는 히트싱크(60)에 비해, 기저 컴포넌트들로부터 더 적은 열을 내보내도록 구성된다. 예를 들어, 히트싱크(80)는 약 40와트의 열을 내보내는 데 적합하다.

도시된 바와 같이, PCB(40)와 히트싱크 사이에는 복수의 전자 간섭(elcetromagnetic interference; "EMI") 개스킷(gasket)(100)이 있다. EMI 개스킷(100)은 접을 수 있다. 예시적인 실시예에서, PCB(40)는 EMI 개스킷(100)과 짝을 이룰 노출된 구리를 포함하여, EMI 개스킷(100)이 CPU, 및 PCB(40) 상에 장착된 다른 컴포넌트들을 하우징(20)에 접지하는 데 조력할 수 있도록 할 것이다. 따라서, 도시된 실시예의 잠재적 이점은 EMI 간섭이 감소될 수 있다는 것이다.

다음으로, 도 3을 보면, 히트싱크들을 PCB(40)에 조립하는 분해도가 도시된다. PCB(40)에는 복수의 통로가 제공되는데, 이 통로는 PCB(40) 내의 통로를 정의하는 홀(hole)(41)에 의해 형성된다. 예시적인 실시예에서, 몇몇 노출된 구리는 홀(41) 주위에 구성되어, EMI 접지에 조력한다. 도시되어 있는 바와 같이, 4개의 EMI 개스킷(100)은 히트싱크(60)를 지지하고, 4개의 EMI 개스킷(100)은 히트싱크(80)를 지지한다. 4개의 장착 지점의 사용은 이하에 설명되는 특정 이점을 갖지만, 임의의 다른 개수의 장착 지점을 사용하는 것도 가능하다.

히트싱크를 지지하기 위해, 각각의 히트싱크 상에 4개의 스터드(120)가 장착된다. 따라서, 히트싱크(60)는 CPU(140)의 상단 상에 장착하고, 히트싱크(80)는 GPU(160)의 상단 상에 장착한다. CPU(140) 및 GPU(160)는 베어 다이(bare die)로서 구성되고, GPU(160)는 부모-자식 구성으로 되어 있다. 스터드(120)는 히트싱크(60)와 밀착하여 접촉된 CPU(140)를 유지하기 위해, 홀(41)에 의해 정의된 통로, 및 PCB(40) 아래의 스프링 구성요소(180)와의 인터페이스를 통해, EMI 개스킷(100)을 통해 연장한다. 마찬가지로, GPU(160)는 히트싱크(80)와의 밀착 접촉이 유지된다. 공지된 열 복합물은 히트싱크과 CPU(140)와 CPU(140)와 GPU(160) 사이에 배치되어, 프로세서와 히트싱크 간의 효율적인 열 에너지 전달을 보장할 수 있다.

CPU와 GPU는 단일의 CPU로 결합될 수 있음을 유념해야 한다. 다르게, 복수의 CPU는 단일의 다이 상의 모든 CPU를 냉각시키도록 구성된 단일의 히트싱크과 함께 단일의 다이에 포함될 수 있다. 또한, 복수의 CPU(그 하나 이상은 그래픽 전용일 수 있음)를 포함하고 CPU들 중 하나에만 히트싱크를 장착하는 것이 가능하다. 본 발명에 관한 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 수많은 다른 대안이 명백할 것이다.

상술된 바와 같이, 제한 내에서, 각각의 히트싱크에 대하여 CPU 또는 GPU를 누르는 힘을 크게 할수록, 열 전달률은 더 좋아진다. 따라서, 2개의 컴포넌트를 한데 모아두는 큰 힘을 갖는 것이 바람직하다. 이 힘을 제공하기 위해, 스프링 구성요소(180)는 플라스틱 스러스트 플레이트(170)에 대해 상방으로 눌려진다. 스러스트 플레이트(170)는 PCB(40)의 하측에 대해 눌려지고, 따라서, 예를 들어, 노출된 다이 상에 있는 CPU(140)를 히트싱크(60)에 대해 누른다. 예시적인 실시예에서, 컴포넌트가 없는 클리어런스 영역(clearance area)이 PCB(40) 밑에 제공되어, 그러한 영역이 없었다면 PCB(40)의 바닥에 장착되었을 수 있는 컴포넌트들을 손상시키지 않고서, 스러스트 플레이트(170)가 PCB(40)의 바닥에 대해 누를 수 있도록 한다. 예를 들어, 설치 시, 스프링 구성요소(180)는 CPU(140) 다이가 히트싱크(60)와 밀착 접촉하여 남아있게 할 20파운드의 힘을 PCB(40)의 바닥에 가할 수 있다. 마찬가지로, 히트싱크(80) 아래에 장착된 스프링 구성요소(180)는 유사한 레벨의 힘을 제공함으로써 GPU(160)가 히트싱크(80)와 밀착 접촉하여 남아있게 할 수 있다. 당연히, 필요에 따라 다른 레벨의 힘도 제공될 수 있다.

도 4로 돌아가면, 히트싱크(60)의 베이스(62)로부터 연장하는 암(64)의 등거리 도면이 도시된다. 암(64)에 스터드(120)가 장착되며, 이 스터드는 수많은 재료가 가능하지만, 스터드는 주석 도금된 냉각 압연 철(cold-rolled steel)로 구성될 수 있다. 스터드(120)는 나사산(thread)을 포함하고, 대응하는 나사산의 계면을 통해 암(64)에 부착될 수 있다. 다르게, 스터드(120)는 나사산없이 구성되어 스터드(120)와 암(64) 간의 계면의 마찰이 스터드(120)를 제자리에 유지하도록 압입(pressfit)을 통해 설치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 스터드(120)는 숄더 (shoulder)(122) 및 관련 밸리(valley)(124)를 포함한다. 밸리(124) 및 숄더(122)은 이하에 설명되는 방식으로 스프링 구성요소(180)와 짝을 이루도록 구성된다.

따라서, 히트싱크(60)는 히트싱크의 베이스로부터 연장하여 나온 4개의 암(64)을 통해 장착된다. 암의 사용은 몇몇 이점을 제공한다. 한 이점은, 암이 더 넓은 베이스를 갖는 히트싱크보다 더 가볍고 패키지화하기 쉬울 수 있다는 것이다. 따라서, 히트싱크(60)의 질량이 히트싱크(80)의 질량보다 더 크지만, 암(64)을 제외하고는 히트싱크(60)가 더 작은 풋프린트(footprint)를 갖는다. 또한, 열 파이프(68)는 히트싱크(60)의 베이스 근처의 열이 히트싱크의 상부를 통해 전달되어, 핀이 열을 더 효과적으로 전달할 것을 보장하는 데 유용하기 때문에, 특정량의 높이가 제공된다면 열 파이프(68)가 더 효과적이다. 암(64)도 밖으로 연장함으로써 안정성을 제공하여 더 높은 패키지를 허용하는 것을 돕는다. 장착 시스템의 안정성은 3개의 암을 사용하는 것과 비교해 볼 때, 4개의 암을 사용하면서 더 강화된다. 또한, 서로 다른 크기의 히트싱크는 서로 다른 크기의 암을 제공받아서 동일한 스프링 구성요소가 사용될 수 있게 하기 때문에, 암(64)은 획일적인 크기의 스프링 구성요소를 허용하고, 따라서 제조 비용이 감소될 수 있다. 따라서, 서로 다른 크기의 히트싱크들은, 베이스가 충분히 크지 않다는 가정하에서, 적절한 암이 그 베이스에 장착되는 경우, 동일한 패스닝 시스템을 통해 장착될 수 있다.

요구된 온도에서 GPU(160)를 유지하기 위해 더 적은 열을 제거해야 하는 히트싱크(80)는, 베이스 및 핀을 통한 보통의 열 전달이 GPU(160)를 냉각시키기에 충분하기 때문에 더 짧고 넓게 유지될 수 있다. 또한, 히트싱크(80)는 알루미늄과 같은 덜 비싼 재료로 구성될 수 있지만, 히트싱크(60)는 아마도 구리와 같이 더 비싸지만 더 좋은 전도 재료를 요구할 것이다. 도시된 바와 같이, 히트싱크(80)의 풋프린트는 충분히 커서 암이 요구되지 않는다. 더 짧은 히트싱크를 이용하는 한 잠재적인 이점은 히트싱크 위에 다른 컴포넌트들을 패키지화하는 능력이다.

일반적으로, CPU, 특히 50와트 이상의 열을 발생시키는 현대의 CPU로부터 열을 내보내는 데 사용된 히트싱크 상에 팬을 장착하는 것이 필요하다. 다시 말하면, 일반적으로 상당한 강제 대류가 필요하다. 이 요건은 CPU 상에 장착되지 않은 팬에 의해 제공된 공기 흐름은 효율적으로 사용되지 않는다는 사실에 기초한다. 이 요건은 또한, 히트싱크는 히트싱크의 효율성을 줄이는 프레임 및/또는 플라스틱 클립을 통해 장착된다는 사실에 기초한다. 본 발명의 실시예는 팬을 히트싱크(60)에 직접적으로 장착하는 것을 요구하지는 않지만, 방사 열 전달은 일반적으로 적당한 크기의 히트싱크를 냉각시키기에 불충분하기 때문에, 히트싱크를 통한 소정의 공기 흐름이 요구된다. 따라서, 충분한 열이 제거(heat rejection)되도록 히트싱크를 통해 그리고 콘솔로부터 공기를 전달함으로써 강제 대류를 제공하는 것이 이익이 될 것이다. 공기가 하나 이상의 팬에 의해 강제로 콘솔 밖으로 나가기 전에 히트싱크를 통하도록 하기 위해, 플라스틱으로 구성될 수 있는 팬 보호판(fan shroud)을 제공하는 것도 바람직할 수 있다. 따라서, 보호판의 사용은 공기 흐름의 더 효율적인 사용을 허용하고, 주어진 공기 흐름에 대해 냉각하는 데 있어서 큰 향상을 제공할 수 있다. 팬에 관련하여, 팬의 개수를 증가시키면, 일반적으로 유사한 더 높은 속도의 팬보다 더 조용한 더 낮은 속도의 팬을 사용할 수 있게 되기 때문에, 2개 이상의 팬을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.

도 5를 보면, 스러스트 플레이트(170)의 등거리 도면이 도시된다. 스러스트 플레이트(170)는 스러스트 플레이트 베이스(174)에 장착된 연장부(172)를 포함한다. 동작 시, 연장부(172)의 장착 표면(178)은 도 3에 도시된 바와 같이, PCB(40)의 아래쪽에 대해 눌려진다. 스러스트 플레이트(170)는 LEXAN®과 같은 플라스틱으로 구성될 수 있고, 일 예시적인 실시예에서는, 스프링 구성요소(180) 내의 대응 피처(feature)와 짝을 이루는 점선으로 표시된 패턴(176)을 포함한다. 패턴(176)의 형상 및 양이 결정적인 것은 아니지만, 스러스트 플레이트(170) 상에 임의의 종류의 패턴을 제공하여, 스러스트 플레이트(170)가 스프링 구성요소(180) 상에 적절히 배치될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 일 실시예에서, 패턴(176)은 요구된 위치에 스러스트 플레이트를 유지할 것이다. 따라서, 패턴(176)이 원통과 같은 형상이면, 2개의 패턴(176)을 사용하여, 스러스트 플레이트(170)의 방향이 스프링 구성요소(180)에 관련하여 고정되어 유지될 것을 보장하는 것이 바람직할 수 있다.

PCB(40)의 아래쪽에 컴포넌트들을 배치하는 것이 바람직할 수 있다. 당연히, PCB(40)의 바닥에 장착된 강화 판(stiffening plate) 또는 임의의 다른 지지 구조를 사용하면 보통 그러한 컴포넌트들의 배치가 불가능해질 것이다. 그러나, 연장부(172)의 형상과 매칭되는 클리어런스 공간이 제공되면, 스러스트 플레이트(170)는 PCB(40)의 바닥에 힘을 가할 수 있지만, 여전히 공간을 제공하여 컴포넌트들이 클리어런스 영역의 외부측에 장착될 수 있도록 할 수 있다. 일 실시예에서, 스러스트 플레이트 연장부(172)는 약 2mm만큼 스러스트 플레이트 베이스(174) 위로 연장하여, 컴포넌트들의 장착을 위한 임의의 공간이 제공되도록 한다. 당연히, 전체 패키지가 추가적인 공간을 허용하면, 스러스트 플레이트 연장부(172)는 2mm 이상의 공간을 제공하기 위해 더 연장될 수 있다. 더 적은 공간을 제공하는 것도 가능하지만, 몇몇 컴포넌트들을 2mm 이하의 공간 내에서 패키지화하는 것은 어려울 수 있다.

이제 도 6을 보면, 스프링 구성요소(180)가 도시된다. 스프링 구성요소(180)는 4분의 3이 단단한 스테인레스로 구성될 수 있고, 2mm 두께일 수 있다. 당연히, 패키지 조건에 따라, 재료 속성 및 스프링 구성요소의 두께에 있어서의 변경이 사용될 수 있다. 그러나, 4mm와 같이 비교적 작은 공간이 이용가능한 경우, 상술된 구성이 효율적일 수 있다. 도시된 바와 같이, 스프링 구성요소는, 바깥쪽을 향해 연장되며 노치(notch)(185)를 포함하는 갈퀴(184)로 굽어져 올라간 4개의 스프링 암(182)을 포함한다. 갈퀴(184) 및 노치(185)는 스터드(120)의 밸리(124)와 숄더(122)을 맞물리게 하도록 구성된다.

따라서, 히트싱크에 장착된 스터드(120)가 PCB(40)를 통해 연장될 때, 갈퀴(184) 및 노치(185)는 대응하는 스터드(120) 상에 설치된다. 적절한 맞춤을 보장하기 위해, 한 설치 방법은 2개의 스터드(120) 상에 스프링 구성요소(180)의 2개의 암(182)을 설치하는 것이다. 그러나, 남아있는 2개의 스터드(120) 상에는 갈퀴(184) 및 노치(185)가 단순히 설치되기에 충분한 클리어런스가 없다는 사실로 인해, 다른 2개의 암은 설치되지 못한다. 그러나, 암(182) 상의 지점(188a)에 힘을 가함으로써, 암(182)은 제2의 벤딩(bending) 지점(187) 근처에서 구부러질 것이다. 이 벤딩은 갈퀴(184)가 지점(188b) 근처에서 외향 및 하향으로 피봇(pivot)하게 하고, 스터드(120)의 숄더(122) 및 밸리(124) 상에 갈퀴(184) 및 노치(185)의 설치하는 것을 허용할 것이다. 대안적인 조립 방법에서, 4개의 암 모두는 동시에 압력을 이용하여 지점(188a)에서 눌려질 수 있다.

따라서, 일반적으로, 스프링 구성요소(180)는 복수의 암이 방사상으로 연장하는 중앙 지역을 포함하는데, 암은 히트싱크으로부터 연장하고 PCB를 통해 통과하는 스터드와 짝을 이루도록 구성된다. 도시된 바와 같이, 암은 약 90도로 떨어져 있어, 각각의 암은 동일한 양의 탄성력을 제공하도록 구성되며, 각각에 의해 적용되는 힘은 과도하게 집중되지 않는다. 동시에, 스프링 구성요소(180)는 PCB 상의 컴포넌트들을 더 어렵게 패키지화하게 하는 불필요하게 많은 암을 이용하는 것을 회피한다. 4개의 암을 갖는 것은 스프링의 대칭 때문에 이점이 되지만, 4개 이상 또는 이하의 임의의 다른 개수도 가능하다. 암의 개수를 줄이는 것은 동일한 레벨의 힘을 제공하기 위해 더 강한 암 설계를 사용하기를 요구한다는 단점이 있다.

다시 도 6을 참조하면, 강화 비드(stiffening bead)는 스프링 구성요소(180)의 중앙 지역에서 제공된다. 강화 비드(189)는 스프링 구성요소(180)에 강화를 제공하도록 구성된다. 그러나, 스러스트 플레이트(170)의 패턴(176)은 잠재적으로 오목부(189)에 맞아, 스러스트 플레이트(170)의 위치가 제어되도록 구성될 수 있다. 스러스트 플레이트(170)에 대응 피쳐가 제공되는 경우, 스러스트 플레이트(170)의 방향이 적절할 것을 보장하기 위해 정렬 홀(alignment hole)(190)도 사용될 수 있다. 다르게, 홀(191) 및 홀(192)은 스러스트 플레이트(170)가 설치 시에 이동하지 못하게 하기 위해 스러스트 플레이트(170) 내의 복수의 패턴(176)과 짝을 이룰 스프링 구성요소(180) 내의 통로를 정의할 수 있다. 본 기술분야에 통상의 지식을 가진 자에 있어서, 스러스트 플레이트(170)를 스프링 구성요소(180)에 맞춰 정렬할 것을 보장하는 다른 수많은 방법이 있을 것이다.

스러스트 플레이트(170)는 스프링 구성요소(180) 상에 장착되어, 스프링 구성요소를 스터드에 설치하는 동안 연장부(172)의 방향이 제어되도록 할 수 있다. 당연히, 스러스트 플레이트 연장부(172)를 수용하기에 적합한 클리어런스가 PCB(40)의 바닥 상에 제공되는 경우, 정렬을 고려하지 않고서 스러스트 플레이트(170)를 설치하는 것도 가능하다. 다른 실시예에서, 스러스트 플레이트(170)는 단순히 스프링 구성요소(180) 상에 장착되고, 스프링 구성요소(180)의 방향은 스터드(120) 상의 설치 동안 제어되어, 스러스트 플레이트(170)의 연장부(172)의 방향이 PCB(40)의 하측 상에 제공된 클리어런스 영역과 매칭되도록 한다.

스프링 구성요소(180)가 4개의 대응하는 스터드(120) 상에 설치되면, 많은 양의 힘이 히트싱크(60)의 베이스(62)에 대해 CPU(140)를 눌러 올릴 것이다. 일 실시예에서, 힘은 약 20 lbs(약 90 뉴턴) 정도일 것이다. 이것은, CPU(140)로부터 충분한 열을 내보내기 위해 히트싱크(60)가 CPU(140)에 밀착하여 맞추어질 것을 보장하는 것을 돕는다. 실시예에서, 냉각 시스템은 CPU(140)의 접합 온도를 섭씨 85도 이하로 유지하도록 구성될 것이다.

마찬가지로, GPU(160)는 약 20파운드의 힘으로 히트싱크(80)의 베이스(82)에 대해 눌러질 것이다. 실시예에서, GPU(160)의 접합 온도는 섭씨 105도 이하로 유 지될 것이다.

당연히, 요구된 열 전달 및 최대 접합 온도 요건은 특히 프로세서의 제조에 사용된 재료, 및 프로세서의 성능 및 속도에 따라 변할 것이다. 다른 것들이 동일한 경우, 느린 프로세서일수록 더 적은 열을 산출할 것이지만, 프로세싱 능력도 더 낮을 것이다. 그러나, 예를 들어, 강력한 인공 지능 및 흥미로운 그래픽을 갖는 몰입성 게임을 제공하기 위해, 일반적으로 강력한 프로세서를 사용하는 것이 필요하다. 따라서, 강력한 프로세서를 제공하고 그 프로세서가 작동할 수 있게 하기에 적합한 열 전달 시스템을 제공하는 것이 이롭다.

상술된 바와 같이, 히트싱크는 4개의 스터드(120) 보다는 3개의 스터드(120)를 통해 장착될 수 있다. 스프링 구성요소가 3개의 암을 포함하는 그러한 실시예에서, CPU 및 히트싱크가 함께 밀착하여 눌려질 수 있도록 필요한 압축력을 제공하기 위하여 스프링 구성요소(180)의 두께를 2mm 이상으로 증가시키는 것이 필요할 수 있다. 다르게, 스프링 구성요소(180)에 대해 더 강한 재료가 사용될 수 있다. 스프링 구성요소(180)에 추가적인 강화 피쳐를 추가하는 것과 같은 다른 잠재적인 변경도 생각할 수 있다. 충분한 패키지 공간이 존재한다는 가정 하에서, 요구된 힘을 요구된 비용으로 제공하는 구현이 획득될 때까지 다수의 변경이 시도될 수 있다. 2개의 스터드의 사용도 가능하지만, 그러한 설계는 덜 바람직한 추가적인 안정화 구조를 요구할 것이다. 물론, 스터드(120)의 개수를 4 이상으로 증가시키는 것도 가능하지만, 공간이 문제가 되는 경우, PCB에 약 5개 이상의 통로를 장착하는 컴포넌트들을 패키지화하는 것은 어려울 수 있다.

다음으로 도 7을 보면, 하우징(20)이 도시된다. 하우징(20)은 강철로 구성될 수 있고, 스프링 구성요소(180)에 대응하는 오목부(indention)(22)를 포함하는 플로어(21)를 포함한다. 스프링 구성요소(180)가 스터드(120)에 장착된 후, 히트싱크 및 스프링 구성요소를 포함하는 PCB(40)는 하우징(20)에 장착될 준비가 된다. 상술된 바와 같이, 스프링 구성요소(180)는 4개의 암(182)을 포함하였다. 따라서, 오목부(22)는 스프링 구성요소(180)의 4개의 암(182)에 대응하는 4개의 암 오목부(23)를 포함한다. 각각의 암 오목부(23) 종단에서, 하우징(20)을 관통하는 통로를 정의하는 홀(24)이 하우징(20) 내에 포함된다. 스터드(120) 및 암(182)의 개수가 변경되면, 그에 따라 하우징(20)이 수정될 수 있다.

따라서, PCB(40)가 설치될 때, PCB(40)를 관통하여 히트싱크으로부터 연장하는 스터드(120)는 홀(24)에 의해 형성된 통로에 맞춰 정렬된다. 스프링 구성요소(180)의 홀(186)도 홀(24)에 의해 하우징(20)에 형성된 통로에 맞춰 정렬된다. 따라서, 스터드(120), 및 하우징(20)에 부착된 히트싱크를 고정하기 위해 하우징(20)의 하측으로부터 스터드(120) 내에 패스너가 삽입될 수 있다. 또한, 스프링 구성요소(180)의 암(182)의 4개의 말단부는 하우징(20)과 접촉되어 있다. 스프링 구성요소(180)와 하우징(20) 간의 이 접촉은 {CPU(140) 및 GPU(160)와 같은} PCB(40) 상에 장착된 컴포넌트들 및 히트싱크의 이로운 EMI 접지를 제공한다.

다음으로 도 8을 참조하면, 하우징(20)에 조립된 PCB(40)의 구현을 도 1의 라인 8-8을 따라 절단한 단면도가 제공된다. GPU(160)는, PCB 상에 프로세서를 장착하는 것에 대해서는 일반적인 것과 같이, PCB(40)의 상단 또는 제1 면 상에 장착 되는 기판(165) 상에 장착된다. 히트싱크(80)의 베이스(82)는 효율적인 열 전달을 보장하기 위해 GPU(160)에 대해 밀착하여 눌러진다. 스터드(120)는 히트싱크(80)의 베이스(82)에 장착하는 양면의 스터드로서 도시된다. 접을 수 있는 것으로서 도시된 EMI 개스킷(100)은 스터드(120)와 PCB(40) 사이에서 압축된다. 따라서, EMI 개스킷(100)은 히트싱크(80)와 PCB(40) 사이에 배치된다.

스터드(120)는 PCB(40) 내에 형성된 통로를 통해 연장하고 PCB의 제2 면 또는 바닥면으로부터 연장한다. 스프링 구성요소(180)는 스터드(120) 상에 장착되고, 스러스트 플레이트(170)는 스프링 구성요소(180) 상에 장착된다. 따라서, 스프링 구성요소(180)에 의해 생성된 상향의 힘은 스러스트 플레이트(170)의 연장부(172)가 PCB의 제2 면에 대해 눌려지게 한다. 따라서, 이러한 PCB의 제2 면을 누르면 GPU(160) 및 히트싱크(80)가 함께 밀착하여 눌려지게 되어, GPU(160)와 히트싱크(80) 간의 효율적인 열 전달이 일어날 수 있게 된다.

스터드(120)는 나사산을 갖는 패스너(threaded fastener)를 수용하도록 구성되어 있는 내부 나사산 직경을 포함한다. 따라서, 홀(24)에 의해 하우징(20) 내에 정의된 통로를 통해 하우징(20)의 바닥으로부터 복수의 패스너(200)가 설치되고, 이 패스너는 스터드(120)의 내부 나사산 직경과 짝을 이루고, 그 프로세스에서, 패스너(200)는 스터드(120), 관련된 히트싱크 및 스프링 구성요소를 하우징(20)에 단단하게 장착한다. 따라서, 도시된 바와 같이, 히트싱크(80)는 PCB(40) 보다는 하우징(20)에 의해 지지된다. 일 실시예에서, 8개의 스터드(120)에 부착하는 데 8개의 패스너(200)가 제공된다.

물론, 스터드(120)의 설계는 하우징(20)이 스터드(120)에 부착되는 방법에 따라 변할 수 있다. 따라서, 스터드(120)가 하우징(20)에 스폿 용접된 경우, 스터드(120)는 내부 나사산 직경이 없고 하우징(20)과 직접적으로 접촉되도록 구성된 솔리드 형태일 수 있다. 그러나, 이것은 조립해제 또는 재가공을 허용하지 않는다는 단점을 가질 것이다. 당연히, EMI 접지를 제공하지 않고서 스터드(120) 및 스프링 구성요소(180)를 하우징(20)에 장착하는 것도 가능하지만, 그러한 설계는 덜 이로울 것이다.

상술된 바와 같이, 스프링 구성요소(180)는 하우징(20)에 장착되기 때문에, 스프링 구성요소(180)가 접지된다. 따라서, 일반적으로, 접지되지 말아야 하는 위치에 PCB(40)를 접지하는 것을 회피하기 위해서 전자 절연체인 스러스트 플레이트(170)를 사용하는 것이 바람직하다. 당연히, 스러스트 플레이트(170)가 PCB(40)와 짝을 이루는 위치에서 EMI 접지가 요구되거나 허용되도록 PCB(40)의 설계가 수정된 경우, 스러스트 플레이트(170)가 전도성 재료로 구성될 수도 있고, 스프링 구성요소(180)가 스러스트 플레이트(170)를 사용하지 않고서 PCB(40)와 직접 짝을 이루도록 구성될 수도 있다.

도시된 바와 같이, 스프링 구성요소(180)와 하우징(20) 간의 갭(gap)이 존재하기 때문에, PCB(40)의 하측에 가해진 힘은 스프링 구성요소(180)에 의해 제공된다. 이것은, 스터드와 패스너 연결을 통해 히트싱크(80)를 비교적 고정적으로 하우징(20)에 장착하는 것을 허용하는 한편, PCB(40)의 바닥에 제어된 힘을 제공하여 GPU(160)와 히트싱크(80)의 베이스(82) 간의 밀착 맞춤을 보장한다는 장점을 갖는 다. 따라서, 진동 입력 동안, 하우징(20)은 진동 일부를 흡수하기 위해 구부러질 수 있고, 스프링 구성요소(180)는 제2의 진동 흡수 능력을 제공할 수 있다. 따라서, GPU(160)는 하우징(20)과 스프링 구성요소(180) 둘 다에 의해 제공된 탄성력에 의해 지지되고, 따라서, 진동 입력으로부터 약간 보호된다. 또한, 도 8에 도시된 장착 시스템은, PCB(40)가 바람직하지 못하게 구부러지는 것을 막는 것을 이롭게 조력하는 PCB(40)판을 유지하는 것을 돕는다.

인식될 수 있는 바와 같이, 하우징(20)은 하우징(도시되지 않음) 내부에 장착될 수 있고, 그 하우징은 콘솔의 외부에 있을 수 있다. 콘솔이 진동 입력을 받을 때, 또는 콘솔이 떨어뜨려지는 경우, 히트싱크(60) 및 히트싱크(80)의 운동략은 하우징(20)의 플로어(21)가 구부러지게 할 수 있다. 따라서, 도 8에 도시된 장착 시스템은 히트싱크의 질량이 PCB(40)보다는 하우징(20)의 비교적 강한 플로어(21)에 의해 지지되게 한다. 이것은 예를 들어, 콘솔을 우발적으로 떨어뜨리는 동안 지지를 제공한다는 이점을 갖는다. 따라서, PCB(40)는 바람직하지 못한 충격 및 힘으로부터 단절된다. 이에 따라, 콘솔이 떨어뜨려질 때, 히트싱크(60)의 질량은 하우징(20)의 플로어(21)의 구부러짐에 기초하여 움직일 것이다. 이 유연성은 우발적인 낙하 와 같은 갑작스런 진동 동안 바람직하지 못한 스트레스 집중을 회피하여, 콘솔이 더욱 로버스트하게 만든다. 또한, 이 설계는, 다른 설계들에서라면 PCB에 적용되었을 진동을 줄이는 것을 돕고, 이것은 특히, PCB 상에 무연 솔더가 사용되는 경우 유용할 수 있다.

콘솔이 최종 사용자에 의해 가해진 힘으로 인해 부러지지 않는다는 것이 중 요하긴 하지만, 제조에는 또한, 콘솔이 선적 동안 콘솔에 가해진 힘을 핸들링할 수 있도록 로버스트할 필요가 있다. 도 8에 도시된 개선된 장착 시스템의 한 잠재적인 장점은, 선적 동안 콘솔을 보호하는 데 필요한 패키지의 양을 감소시키는 것이 가능하다는 것이다. 이것은 팔레트 상에 맞을 수 있는 콘솔의 개수를 증가시킨다는 이점을 가질 수 있고, 이것은 판매되는 콘솔의 개수에 의존하여 많은 비용 절감을 제공할 수 있다.

또한, 소매상에 있어서, 특정 브랜드에 특정 양의 공간을 제공하는 것은 흔하다. 더 작은 패키지는 추가적인 콘솔이 주어진 공간 내에 맞게 할 것이며, 따라서, 더 많은 콘솔이 제공된 공간 내에 맞을 수 있기 때문에, 소매상이 콘솔이 바닥나지 않을 것을 보장하는 것을 돕는다. 다르게, 감소된 패키지 크기는, 악세서리 및 게임을 위한 더 많은 공간을 제공하는 것이 가능하게 할 수 있다. 따라서, 히트싱크가 PCB(40) 보다는 오히려 하우징(20)에 장착될 때 수많은 이점이 잠재적으로 실현될 수 있다.

도 8에 도시된 실시예는 스터드(120), EMI 개스킷(100) 및 스프링 구성요소(180)를 통한 이로운 EMI 접지를 제공하지만, 추가적인 EMI 접지를 제공하는 것이 바람직할 수 있다는 것을 유념해야 한다. 예를 들어, 노출된 구리는 PCB(40)의 주변을 따라 제공되어, 그 주변이 하우징(20)에 접지되도록 할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 컴포넌트들이 PCB(40)의 하측 상에 장착되는 것을 허용하기 위해 하우징(20)의 플로어(21)는 오목해진다. 따라서, PCB(40)가 자신의 주변을 따라 지지되고 또한 스터드(120)가 장착되는 곳과 같은 추가적인 위치에서 지지되는 것 이 가능하다. 이것은 이롭게도, 하우징(20)으로의 충분한 EMI 접지를 허용하는 한편, PCB(40)의 제2 면 상의 패키지 공간을 최대화한다.

도 9를 보면, 히트싱크(60) 및 히트싱크(80)는 팬 시스템(210)에 의해 냉각된다. 팬 시스템(210)에 의해 발생된 공기 흐름은 보호판(220)을 통해 전달된다. 일 실시예에서, 팬 시스템(210)은 보호판(220)을 통해 히트싱크(60)와 히트싱크(80)를 통해 공기를 당긴다. 따라서, 공기는 다양한 공기 통로를 통해 콘솔에 진입하고 프로세스 내의 다양한 컴포넌트들을 통과한다. 공기는 컴포넌트들에 의해 약간 따뜻해지지만, 여전히 히트싱크보다 더 차갑다. 따뜻한 공기는 히트싱크들을 통해 전달되고, 보호판(220)에 의해 야기된 조임(constriction)은 공기 흐름의 속도가 증가하게 하여, 열 전달률에 도움을 준다. 히트싱크(60) 및 히트싱크(80)를 빠져 나갈 때, 공기는 뜨겁기 때문에, 뜨거운 공기를 콘솔 밖으로 전달하는 것이 이로운데, 팬 시스템(210)이 이것을 수행한다. 이 방법에서, 콘솔 내에 제공된 모든 다른 컴포넌트들을 냉각시키는 한편, 여전히 단일의 팬 시스템(210)을 이용하여 히트싱크를 냉각시키는 것이 가능하다.

본 발명은 바람직하고 예시적인 실시예의 관점에서 설명되었다. 본 명세서의 개관으로부터, 본 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자에게 있어서, 첨부된 청구범위의 범주 및 취지 내에서 다수의 다른 실시예, 수정 및 변경이 일어날 것이다.

본 발명은 콘솔 프로세서를 냉각시키는 데 사용된 히트싱크를 지지하는 방법 을 제공한다.

Claims

PCB(printed circuit board)의 제1 면에 배치된 CPU에 히트싱크(heat sink)를 장착하기 위한 시스템으로서,

상기 PCB를 관통하는 통로(passageway)를 정의하는, 상기 PCB 상의 복수의 홀(holes);

상기 히트싱크에 장착된 복수의 스터드(studs) - 상기 복수의 스터드는 상기 PCB에 정의된 통로를 통해 상기 PCB를 관통하여 연장됨 -;

상기 PCB의 제2 면에서 상기 복수의 스터드 각각에 장착된 스프링 구성요소(spring element);

상기 스프링 구성요소 상에 장착된 스러스트 플레이트(thrust plate) - 상기 스러스트 플레이트는 상기 PCB의 제2 면을 누르도록 구성되며, 상기 스프링 구성요소는 상기 스러스트 플레이트가 상기 PCB의 제2 면을 누르게 하는 힘을 상기 스러스트 플레이트 상에 가하고, 이에 의해 상기 CPU가 상기 히트싱크를 단단히 누르게 함 -; 및

상기 PCB의 복수의 홀에 장착된 복수의 EMI 개스킷(gasket) - 상기 복수의 EMI 개스킷은 상기 PCB와 상기 히트싱크 사이에 배치되고, 상기 복수의 스터드는 상기 복수의 EMI 개스킷을 관통하여 연장됨 -

을 포함하는 시스템.
제1항에 있어서,

하우징(housing)을 더 포함하고,

상기 복수의 스터드는 상기 하우징이 상기 히트싱크를 지지하도록 상기 하우 징에 부착되는 시스템.
제1항에 있어서,

상기 스러스트 플레이트는 스러스트 플레이트 베이스 및 스러스트 플레이트 연장부를 포함하고,

상기 스러스트 플레이트 연장부는 상기 스러스트 플레이트 베이스와 상기 PCB 사이에 클리어런스(clearance)를 제공하여, 동작 시, 컴포넌트들이 상기 스러스트 플레이트 베이스에 가까운 상기 PCB의 제2 면에 장착될 수 있도록 하는 시스템.
제1항에 있어서,

상기 히트싱크는 베이스, 및 상기 베이스로부터 연장되는 복수의 암(arm)을 포함하고,

상기 복수의 스터드는 상기 히트싱크의 베이스로부터 연장되는 상기 복수의 암에 장착되는 시스템.
PCB의 제1 면에 배치된 CPU에 히트싱크를 장착하기 위한 시스템으로서,

상기 PCB를 관통하는 통로를 정의하는, 상기 PCB 상의 복수의 홀;

상기 히트싱크에 장착된 복수의 스터드 - 상기 복수의 스터드는 상기 PCB에 정의된 통로를 통해 상기 PCB를 관통하여 연장됨 -;

상기 PCB의 제2 면에서 상기 복수의 스터드 각각에 장착된 스프링 구성요소; 및

상기 스프링 구성요소 상에 장착된 스러스트 플레이트 - 상기 스러스트 플레이트는 상기 PCB의 제2 면을 누르도록 구성되며, 상기 스프링 구성요소는 상기 스러스트 플레이트가 상기 PCB의 제2 면을 누르게 하는 힘을 상기 스러스트 플레이트 상에 가하고, 이에 의해 상기 CPU가 상기 히트싱크를 단단히 누르게 함 -;

를 포함하고,

상기 히트싱크는 베이스 및 상기 베이스로부터 연장되는 복수의 암을 포함하고, 상기 복수의 스터드는 상기 히트싱크의 베이스로부터 연장되는 상기 복수의 암에 장착되는 시스템.
제5항에 있어서,

상기 스러스트 플레이트는 스러스트 플레이트 베이스 및 스러스트 플레이트 연장부를 포함하고,

상기 스러스트 플레이트 연장부는 상기 스러스트 플레이트 베이스와 상기 PCB 사이에 클리어런스를 제공하는 시스템.
제6항에 있어서,

상기 스러스트 플레이트는 플라스틱 재료로 구성되어 있고, 상기 스프링 구성요소 상의 대응하는 피처(feature)와 짝을 이루기 위한 피처를 포함하며,

상기 히트싱크는 구리로 구성되어 있는 시스템.
PCB의 제1 면에 배치된 CPU에 히트싱크를 장착하기 위한 시스템으로서,

상기 PCB를 관통하는 통로를 정의하는, 상기 PCB 상의 복수의 홀;

상기 히트싱크에 장착된 복수의 스터드 - 상기 복수의 스터드는 상기 PCB에 정의된 통로를 통해 상기 PCB를 관통하여 연장됨 -;

상기 PCB의 제2 면에서 상기 복수의 스터드 각각에 장착된 스프링 구성요소;

상기 스프링 구성요소 상에 장착된 스러스트 플레이트 - 상기 스러스트 플레이트는 상기 PCB의 제2 면을 누르도록 구성되며, 상기 스프링 구성요소는 상기 스러스트 플레이트가 상기 PCB의 제2 면을 누르게 하는 힘을 상기 스러스트 플레이트 상에 가하고, 이에 의해 상기 CPU가 상기 히트싱크를 단단히 누르게 함 -;

하우징 - 상기 복수의 스터드는 상기 하우징이 상기 히트싱크를 지지하도록 상기 하우징에 부착됨 -; 및

상기 PCB의 복수의 홀에 장착된 복수의 EMI 개스킷 - 상기 EMI는 상기 히트싱크와 상기 PCB 사이에 배치되어, 상기 스터드가 상기 EMI 개스킷들의 중앙을 관통하여 연장되도록 함 -

을 포함하는 시스템.
제8항에 있어서,

상기 하우징은 상기 하우징을 관통하는 통로를 정의하는 복수의 홀을 포함하고,

상기 복수의 스터드는 내부 나사산 직경(internal threaded diameter)을 포함하고,

상기 시스템은 복수의 패스너(fastener)를 더 포함하고,

상기 복수의 패스너는 상기 내부 나사산 직경에 장착하고 상기 복수의 스터드를 상기 하우징에 부착하기 위해 상기 하우징 내에 형성된 통로를 관통하여 연장되는 시스템.
제9항에 있어서,

상기 스러스트 플레이트는 스러스트 플레이트 베이스 및 스러스트 플레이트 연장부를 포함하고,

상기 스러스트 플레이트 연장부는 상기 스러스트 플레이트 베이스와 상기 PCB 사이에 클리어런스를 제공하여, 동작 시, 컴포넌트들이 상기 스러스트 플레이트에 의해 손상되지 않고서 상기 PCB의 제2 면에 장착될 수 있도록 하는 시스템.
제10항에 있어서,

상기 히트싱크에 장착된 4개의 스터드가 존재하고,

상기 스프링 구성요소는 중앙 지역으로부터 방사상으로(radially) 연장하는 4개의 암을 포함하고,

상기 4개의 암은 상기 4개의 스터드에 장착되도록 구성되고,

상기 4개의 암 각각은 상기 암의 말단부에 홀을 포함하고,

상기 홀 각각은 상기 스터드 각각과 정렬되는 시스템.
PCB의 제1 면에 설치된 CPU에 복수의 스터드를 갖는 히트싱크를 장착하는 방법으로서,

상기 복수의 스터드를 상기 PCB 내의 복수의 홀을 관통하여 삽입하는 단계 - 상기 홀은 상기 PCB 내에 통로를 정의함 -;

상기 PCB를 관통하여 연장되는 상기 복수의 스터드에 스프링 구성요소를 장착하여, 상기 스프링 구성요소가 상기 CPU로 하여금 상기 히트싱크에 단단히 압착되도록 하는 힘을 상기 PCB의 제2 면에 가하도록 하는, 스프링 구성요소 장착 단계;

하우징이 상기 히트싱크를 지지하도록 상기 복수의 스터드를 상기 하우징에 부착하는 단계; 및

상기 스프링 구성요소 상에 스러스트 플레이트를 제공하는 단계 - 상기 스프링 구성요소는 상기 PCB에 대해 상기 스러스트 플레이트를 누름 -

를 포함하고,

상기 복수의 스터드를 하우징에 부착하는 단계는

상기 복수의 스터드를 상기 하우징 내의 복수의 홀에 정렬하는 단계; 및

상기 복수의 스터드 상의 내부 나사산 직경과 짝을 이루도록 구성된 복수의 나사산 패스너를 이용하여, 상기 복수의 스터드를 상기 하우징에 부착하는 단계

를 포함하는 방법.
제12항에 있어서,

상기 PCB에 EMI 접지를 제공하기 위해 상기 PCB와 상기 히트싱크 사이에 EMI 개스킷을 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
홈 엔터테인먼트를 제공하기 위한 콘솔로서,

하우징;

PCB를 관통하는 통로를 형성하도록 구성된 복수의 홀을 포함하는 PCB - 상기 PCB는 제1 면 및 제2 면을 가짐 -;

상기 PCB의 제1 면 상에 장착된 프로세서;

상기 PCB의 제1 면 상에 장착된 히트싱크 - 상기 히트싱크는 상기 프로세서와 연결적으로 짝을 이루도록 구성됨 -;

상기 프로세서에 대향하는 상기 PCB의 제2 면을 누르도록 구성된 스러스트 플레이트;

상기 히트싱크에 장착되고 상기 PCB에 형성된 통로를 통해 연장되는 복수의 스터드 - 상기 복수의 스터드는 상기 하우징에 부착됨 -;

상기 PCB의 제2 면에 인접한 복수의 스터드 상에 장착된 스프링 구성요소 - 상기 스프링 구성요소는 상기 스러스트 플레이트 상에 힘을 가하도록 구성되고, 상기 하우징은 상기 스터드 및 관련된 히트싱크를 지지하고, 상기 스프링 구성요소는 상기 스러스트 플레이트 상에 힘을 가하여, 상기 프로세서와 상기 히트싱크가 단단히 연결되도록 함 -; 및

EMI 접지를 제공하기 위한 복수의 EMI 개스킷 - 상기 EMI 개스킷은 상기 히트싱크 및 상기 PCB 사이에 배치됨 -

을 포함하는 콘솔.
제14항에 있어서,

상기 복수의 스터드를 상기 하우징에 부착하도록 구성된 복수의 패스너를 더 포함하는 콘솔.
제15항에 있어서,

상기 히트싱크는 구리로 구성되어 있고, 열 파이프를 포함하는 콘솔.
제14항에 있어서,

상기 히트싱크는 상기 히트싱크 상에 팬을 장착하지 않고서 냉각되는 콘솔.
제17항에 있어서,

공기 흐름을 발생시키기 위한 팬 시스템, 및 상기 공기 흐름을 제어하기 위한 슈라우드(shroud)를 더 포함하는 콘솔.
제14항에 있어서,

상기 스러스트 플레이트는 플라스틱 재료로 구성되어 있는 콘솔.
제14항에 있어서,

상기 히트싱크는 베이스 및 상기 베이스로부터 연장되는 복수의 암을 포함하고,

상기 복수의 스터드는 상기 히트싱크의 베이스로부터 연장되는 상기 복수의 암에 장착되는 콘솔.