KR101349907B1 - Method for manufacturing of heatpipe and radiating module manufactured the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 히트파이프 제조방법 및 이를 이용한 방열모듈에 관한 것으로서, 특히 히트파이프 내부에 주입된 열매체를 냉각시킨 후 히트파이프를 진공상태로 만듦으로써 열전달 효율이 향상된 히트파이프 제조방법과, 상기 제조방법에 의한 히트파이프를 이용한 방열모듈에 관한 것이다.
The present invention relates to a heat pipe manufacturing method and a heat dissipation module using the same, and in particular, a heat pipe manufacturing method of improving heat transfer efficiency by cooling a heat medium injected into a heat pipe and making the heat pipe in a vacuum state, and in the manufacturing method. It relates to a heat dissipation module using a heat pipe.
일반적으로 LED(Light Emitting Diode, 발광다이오드)는 반도체의 일종으로 전압을 가하면 전기에너지가 빛에너지로 변화하여 발광을 하며, 이러한 LED를 이용한 조명은 전기 소모량이 적어 효율이 좋을 뿐만 아니라 수명이 길고 다양한 색상을 편리하게 구현할 수 있는 등 여러 이점이 있어 최근 친환경 기술로서 각광을 받고 있는 실정이다. In general, LED (Light Emitting Diode) is a type of semiconductor. When a voltage is applied, electric energy is changed into light energy to emit light. The light using such LED is low in electricity consumption, It is possible to implement color easily, and it is getting a lot of attention recently as an eco-friendly technology.
하지만, LED를 이용한 조명은 상당한 열을 발생시키는바, 발생된 열을 신속하고 효율적으로 방열하여야 할 필요가 있다. LED를 이용한 조명에 있어서 방열 성능은 수명과 직접적으로 연관이 있어 다양한 방열기술이 개발되고 있다. However, since the illumination using the LED generates considerable heat, it is necessary to dissipate the generated heat quickly and efficiently. Various heat dissipation technologies are being developed because the heat dissipation performance in LED lighting is directly related to the lifetime.
이러한 방열기술로 메탈 베이스 기판을 사용한 LED 조명이 있으나 방열성을 충분히 확보하기 어려우며, 열전도율이 높은 AIN(Aluminum Nitride)판을 이용한 LED 조명은 제조비용이 높다는 문제점이 있다. Such heat dissipation technology has LED illumination using a metal base substrate, but it is difficult to sufficiently secure heat dissipation, and LED lighting using an aluminum nitride (AIN) plate having a high thermal conductivity has a problem of high manufacturing cost.
따라서, 이러한 문제점을 해결하고자 도 1에 도시된 히트파이프를 이용한 LED조명이 공개특허공보 제10-2008-0071812호(이하, '인용발명'이라 함)에 제안되어 있다. 상기 인용발명은 LED조명에 히트파이프를 이용한 냉각장치를 구비함으로써 종래기술에 비해 적은 제조비용으로 발생된 열을 냉각시킬 수 있다는 장점이 있다. Accordingly, in order to solve such a problem, the LED lighting using the heat pipe shown in Fig. 1 has been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2008-0071812 (hereinafter referred to as "cited invention"). The above cited invention has the advantage that it is possible to cool the heat generated at a low manufacturing cost compared to the prior art by providing a cooling device using a heat pipe in the LED lighting.
상기 인용발명에 제시된 히트파이프 제조시 상기 히트파이프 내에 열전달을 위한 작동유체가 주입되는데, 밀봉캡(52)의 보조관(54)을 이용하여 내부 공간(100)을 소정 수준의 진공상태로 만든 후 내부 공간에 작동유체를 주입하며, 보조관(54)의 단부를 용접을 통해 밀봉한다. In the manufacture of the heat pipe presented in the cited invention, a working fluid for heat transfer is injected into the heat pipe. The
작동유체를 통한 열전달이 효율적으로 이루어지기 위하여는 내부 공간(100)을 완벽하게 진공상태로 만들어야 되나, 상기 인용발명과 같이 제조하는 경우 작동유체를 주입하는 과정에서 일부 공기가 들어가게 되어 열전달의 효율이 떨어지게 된다는 문제점이 있다. In order to efficiently perform heat transfer through the working fluid, the
또한, 상기에 설명한 바와 반대로 액체로 된 작동유체를 먼저 내부 공간(100)에 주입한 후 진공상태를 만드는 경우, 진공상태로 만드는 과정 중 작동유체의 일부가 내부 공간(100)으로부터 빠져나오게 되는 문제점이 발생된다.
In addition, as described above, when a working fluid made of a liquid is first injected into the
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 히트파이프 내부에 주입된 열매체를 냉각시킨 후 히트파이프를 진공상태로 만듦으로써 제조공정시 열매체의 손실이 없고, 완전한 진공상태에서 열매체가 반응하여 열전달 효율이 향상된 히트파이프 제조방법 및 상기 제조방법에 의한 히트파이프를 이용한 방열모듈을 제공함에 목적이 있다.
The present invention is to solve the above problems, by cooling the heat medium injected into the heat pipe and making the heat pipe in a vacuum state, there is no loss of the heat medium during the manufacturing process, the heat medium reacts in the complete vacuum state heat transfer An object of the present invention is to provide a heat pipe manufacturing method having improved efficiency and a heat dissipation module using the heat pipe according to the manufacturing method.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명인 히트파이프 제조방법은 일단에 관통공이 형성되고 내부가 빈 통형의 본체를 구비하는 준비단계;와, 상기 관통공을 통해 상기 본체의 내부에 액체로 된 열매체를 주입시키는 열매체주입단계; 상기 열매체가 주입된 본체를 급속냉각하여 상기 열매체를 냉동시키는 냉각단계; 상기 냉각된 본체의 내부를 진공상태로 만드는 진공단계; 상기 본체의 내부가 진공상태를 유지하도록 상기 관통공을 밀폐시키는 밀폐단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. The heat pipe manufacturing method of the present invention for achieving the above object is a preliminary step of forming a through-hole at one end and a hollow cylindrical body; and, injecting a heat medium made of liquid into the inside of the main body through the through-hole. Heating medium injecting step; A cooling step of freezing the heat medium by rapidly cooling the body in which the heat medium is injected; Vacuuming the inside of the cooled body into a vacuum state; And a sealing step of sealing the through-holes so that the inside of the main body maintains a vacuum state.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명인 히트파이프를 이용한 방열모듈은 상기의 제조방법에 의해 형성된 히트파이프; 상기 하트파이프가 끼워지는 파이프 형상의 몸체 외주면을 따라 방열핀이 형성된 방열부재;를 포함하되, 상기 히트파이프는 상기 몸체의 내측 상단부에 빈 공간이 형성되도록 상기 몸체에 끼워지는 것을 특징으로 한다.
In addition, the heat dissipation module using a heat pipe of the present invention for achieving the above object is a heat pipe formed by the above manufacturing method; And a heat dissipation member having a heat dissipation fin formed along an outer circumferential surface of the pipe-shaped body into which the heart pipe is fitted, wherein the heat pipe is fitted to the body such that an empty space is formed at an inner upper end of the body.
본 발명에 따른 히트파이프 제조방법은 액체로 된 열매체를 히트파이프 본체 내부에 주입한 후 상기 열매체를 냉동시킨 다음 히트파이프 본체의 내부를 진공상태로 만듦으로써 진공을 하는 과정에서 열매체의 일부가 빠져나와 열전달 효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있으며, 열매체 주입단계가 진공단계보다 선행하므로 열매체 주입시 일부 공기가 들어가는 것을 고려할 필요가 없는바, 열전달을 효과적으로 하여 발열 성능을 향상시킬 수 있다.In the heat pipe manufacturing method according to the present invention, after injecting a liquid heat medium into a heat pipe body, the heat medium is frozen, and then a part of the heat medium is released during the vacuum process by making the inside of the heat pipe body into a vacuum state. The heat transfer efficiency can be prevented from falling, and since the heat medium injection step precedes the vacuum step, it is not necessary to consider that some air enters during the heat medium injection, thereby improving heat generation efficiency by improving heat transfer.
또한, 상기의 제조방법에 의해 열전달 효율이 향상된 히트파이프를 이용하여 방열모듈을 구성하되, 상기 히트파이프를 방열부재의 몸체 내측 상단부에 빈 공간이 형성되도록 끼워짐으로써 방열을 위한 원활한 대류가 이루어질 수 있어 상기 히트파이프로부터 전달된 열을 보다 효율적으로 외부로 내보낼 수 있게 된다.
In addition, the heat dissipation module is configured using a heat pipe having improved heat transfer efficiency by the manufacturing method, and the heat pipe is inserted into the upper end of the inner side of the body of the heat dissipation member so that a convection for heat dissipation can be achieved. Thereby, the heat transferred from the heat pipe can be more efficiently exported to the outside.
도 1은 종래의 히트파이프의 구조를 보여주는 단면도,
도 2는 본 발명에 의한 히트파이프 제조방법의 과정도,
도 3은 본 발명인 히트파이프 제조방법에 의해 제조된 히트파이프의 구조를 보여주는 사시도,
도 4는 본 발명인 히트파이프 제조방법에 의해 제조된 히트파이프의 구조를 보여주는 단면도,
도 5는 본 발명인 히트파이프 제조방법에 의해 제조된 히트파이프의 구조를 보여주는 분해사시도,
도 6은 본 발명에 의한 히트파이프 제조방법 중 열매체주입단계를 보여주는 상태도,
도 7은 본 발명에 의한 히트파이프 제조방법 중 냉각단계를 보여주는 상태도,
도 8은 본 발명에 의한 히트파이프 제조방법 중 진공단계 및 밀폐단계를 보여주는 상태도,
도 9는 본 발명에 의한 히트파이프를 이용한 방열모듈에 적용되는 방열부재의 구조를 보여주는 사시도,
도 10은 본 발명에 의한 히트파이프를 이용한 방열모듈의 분해 및 결합상태를 나타내는 사시도,
도 11은 본 발명에 의한 히트파이프를 이용한 방열모듈을 제작하는 공정을 보여주는 상태도,
도 12는 본 발명에 의한 히트파이프를 이용한 방열모듈이 기판에 결합된 상태를 보여주는 단면도.1 is a cross-sectional view showing a structure of a conventional heat pipe,
2 is a process diagram of a heat pipe manufacturing method according to the present invention;
Figure 3 is a perspective view showing the structure of the heat pipe produced by the heat pipe manufacturing method of the present invention,
Figure 4 is a cross-sectional view showing the structure of the heat pipe produced by the heat pipe manufacturing method of the present invention,
5 is an exploded perspective view showing a structure of a heat pipe manufactured by the heat pipe manufacturing method of the present invention;
Figure 6 is a state diagram showing the heat medium injection step of the heat pipe manufacturing method according to the present invention,
7 is a state diagram showing a cooling step of the heat pipe manufacturing method according to the present invention,
8 is a state diagram showing a vacuum step and a sealing step of the heat pipe manufacturing method according to the present invention,
9 is a perspective view showing a structure of a heat radiation member applied to a heat radiation module using a heat pipe according to the present invention;
10 is a perspective view illustrating a disassembled and coupled state of a heat dissipation module using a heat pipe according to the present invention;
11 is a state diagram showing a process of manufacturing a heat dissipation module using a heat pipe according to the present invention;
12 is a cross-sectional view showing a state in which a heat dissipation module using a heat pipe according to the present invention is coupled to a substrate.
본 발명에서는 제조공정시 열매체의 손실이 없고, 완전한 진공상태에서 열매체가 반응하여 열전달 효율을 향상시키기 위하여, 일단에 관통공이 형성되고 내부가 빈 통형의 본체를 구비하는 준비단계;와, 상기 관통공을 통해 상기 본체의 내부에 액체로 된 열매체를 주입시키는 열매체주입단계; 상기 열매체가 주입된 본체를 급속냉각하여 상기 열매체를 냉동시키는 냉각단계; 상기 냉각된 본체의 내부를 진공상태로 만드는 진공단계; 상기 본체의 내부가 진공상태를 유지하도록 상기 관통공을 밀폐시키는 밀폐단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트파이프 제조방법을 제안한다. In the present invention, there is no loss of the heat medium during the manufacturing process, in order to improve the heat transfer efficiency by the heat medium is reacted in a complete vacuum state, the preparation step of forming a through-hole at one end and the hollow body having a hollow inside; and, the through hole A heat medium injection step of injecting a heat medium made of a liquid into the inside of the main body; A cooling step of freezing the heat medium by rapidly cooling the body in which the heat medium is injected; Vacuuming the inside of the cooled body into a vacuum state; It proposes a heat pipe manufacturing method comprising a; sealing step of sealing the through-holes so that the inside of the main body maintains a vacuum state.
또한, 상기의 제조방법에 의해 형성된 히트파이프; 상기 하트파이프가 끼워지는 파이프 형상의 몸체 외주면을 따라 방열핀이 형성된 방열부재;를 포함하되, 상기 히트파이프는 상기 몸체의 내측 상단부에 빈 공간이 형성되도록 상기 몸체에 끼워지는 것을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 방열모듈을 제안한다. In addition, the heat pipe formed by the above production method; And a heat dissipation member having a heat dissipation fin formed along an outer circumferential surface of the body in which the heart pipe is fitted, wherein the heat pipe is fitted to the body such that an empty space is formed at an inner upper end of the body. We propose a heat dissipation module.
본 발명의 권리범위는 이하에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진자에 의하여 다양하게 변형 실시될 수 있다. The scope of the present invention is not limited to the embodiments described below, and various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the technical scope of the present invention.
이하, 본 발명인 은 첨부된 도면 도 2 내지 도 12를 참고로 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, FIGS.
도 2는 본 발명에 의한 히트파이프 제조방법의 과정도이며, 본 발명인 히트파이프 제조방법은 준비단계, 열매체주입단계, 냉각단계, 진공단계, 밀폐단계를 포함하여 이루어진다. 따라서, 이하에서는 도 2에 도시된 순차적인 단계에 따라 히트파이프를 제조하는 방법에 대해 설명한다. Figure 2 is a process diagram of a heat pipe manufacturing method according to the present invention, the heat pipe manufacturing method of the present invention comprises a preparation step, heating medium injection step, cooling step, vacuum step, sealing step. Therefore, the following describes a method for manufacturing a heat pipe according to the sequential steps shown in FIG.
(a) 준비단계(a) preparation step
본 발명에 의한 히트파이프(100)를 제조하기 위해 내부가 빈 통형의 본체(110)를 구비하는 단계이다. 상기 본체(110)의 소재는 열 전도율이 높은 물질로 형성되는 것이 바람직하며, 일반적으로 구리(Cu)가 주로 사용되고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In order to manufacture the
일 예로 구리의 열전도율은 300~340 ㎉/℃ 이며, 알루미늄(Al)의 열전도율은 175 ㎉/℃ 정도로, 구리가 알루미늄보다 2배 정도 열전달을 효과가 뛰어나므로 구리가 주로 사용되고 있는 것이다. 한편, 알루미늄의 경우 구리보다 가볍고, 재활용 비용이 저렴하며 제작시 환경유해물질의 발생이 적어 최근 자동차 및 산업용으로 사용되고 있다. For example, copper has a thermal conductivity of 300 to 340 ㎉ / ºC, aluminum (Al) has a thermal conductivity of about 175 ㎉ / ºC, and copper is twice as effective as aluminum. On the other hand, aluminum is lighter than copper, has a lower recycling cost, and is less likely to generate environmentally harmful substances at the time of production, and is currently used in automobiles and industrial applications.
한편, 상기 본체(110)는 다양한 형태로 형성될 수 있으나, 이하에서는 도 3에 도시된 바와 같이 통형인 것을 전제로 설명한다. 또한, 상기 본체(110)는 측면, 상면 및 하면을 이루는 각각의 재료를 구비하여 용접 등을 통하여 결합시켜 형성될 수 있으나, 하나의 판상의 재료를 드로잉(drawing) 가공을 통해 성형됨이 바람직하다. On the other hand, the
그리고, 상기 본체(110)의 내부는 기계 등 장치로부터 발생된 열을 흡수하여 열을 고온부에서 저온부로 이동시키는 열매체(A)를 주입하기 위하여 도 4에 도시된 바와 같이 비어 있다. 또한, 상기 본체(110)의 일단에 관통공(111)이 형성되는바, 상기 관통공(111)은 상기 열매체(A)를 주입하기 위한 주입구 역할을 함과 동시에 추후 공기의 유통로 역할을 하게 된다. In addition, the inside of the
본 준비단계에서 구비되는 히트파이프(100)에는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 본체(110)의 일단에 나사(螺絲)가 형성될 수 있다. 추후 상기 히트파이프(100)에 접착제를 도포하여 기계 등 장치에 고정시 열전달 효율이 떨어지는 것을 방지하기 위함과 동시에 기계 등 장치에 상기 히트파이프(100)를 용이하게 고정하기 위하여 상기 나사가 형성된다. The
또한, 본 준비단계에서는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 관통공(111)에 결합가능한 마개(120)가 구비될 수 있다. 상기 관통공(111)을 밀폐단계에서 용접 등을 통해 밀폐시킬 수도 있으나, 용접과정에서 상기 본체(110)가 변형될 우려가 있으며, 불꽃 등으로 인해 작업자의 안전을 보장할 수 없게 된다. 따라서, 상기 관통공(111)과 결합가능한 상기 마개(120)를 구비하되, 결합이 용이하도록 상기 관통공(111)과 마개(120)에는 나사산(螺絲山)이 형성될 수 있다. In addition, the preparation step may be provided with a
한편, 상기 본체(110)의 내측면에는 상기 열매체(A)에 의한 열전달을 더욱 효과적으로 하기 위한 위크(Wick)가 형성되어 있을 수 있으며, 열을 받아 기체로 된 열매체(A)가 액체로 되어 내려올시 상기 위크를 따라 내려오게 된다. On the other hand, the inner surface of the
(b) (b) 열매체주입단계Heating medium injection stage
상기 본체(110)가 구비된 후 상기 관통공(111)을 통해 상기 본체(110)의 내부에 기계 등 장치로부터 발생된 열을 흡수하여 열을 고온부에서 저온부로 이동시키는 열매체(A)를 주입하게 된다. 상기 열매체(A)는 끓는점이 낮은 액체 상태인 물질로 됨이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 기체 또는 고체가 사용될 수 있다. After the
상기 열매체(A)로 액체물질을 사용하는 경우, 주로 메틸 알콜(Methlyl alcohol)이 사용되나, 이에 한정되지 않으며 끓는점이 낮은 액체라면 다양한 종류의 물질이 사용될 수 있다. 이하, 본 발명에서는 상기 열매체(A)가 액체물질인 것을 전제로 설명한다.When the liquid material is used as the heat medium (A), methyl alcohol (Methlyl alcohol) is mainly used, but not limited thereto. Various kinds of materials may be used as long as the liquid has a low boiling point. Hereinafter, the present invention will be described on the premise that the heat medium (A) is a liquid substance.
추후 본 발명에 의해 제조된 히트파이프(100)와 방열부재(200)가 결합되어 방열모듈이 형성된 후 기판(10)에 설치된 경우 상기 기판(10)과 결합된 상기 히트파이프(100)의 하단부는 가열되며, 이로 인해 액체로 된 열매체(A)가 가열되게 된다. 가열된 상기 열매체(A)는 기체상태로 되어 상기 히트파이프(100)의 상단부로 올라가며 상기 방열부재(200)로 열을 전달하게 되며, 상기 방열부재(200)로 열을 전달한 상기 열매체(A)는 다시 액체 상태로 되어 상기 히트파이프(100)의 하단부로 내려오게 된다.Later, when the
따라서, 메틸 알콜과 같이 끓는점이 낮은 액체를 주로 사용되며, 상기 히트파이프(100)가 설치되는 장치의 특성 및 주변장치의 발열량을 고려하여 적절한 열매체(A)를 선정함이 바람직하다. Therefore, a liquid having a low boiling point such as methyl alcohol is mainly used, and it is preferable to select an appropriate heat medium (A) in consideration of the characteristics of the device in which the
이러한 액체로 된 상기 열매체(A)는 도 6에 도시된 바와 같이 주입기를 사용하여 상기 본체(110)를 세운 후 상기 관통공(111)을 통해 주입하게 된다. 이때 상기 열매체(A)는 상기 본체(110)의 내부 부피의 15~30%를 차지하도록 주입함이 바람직하다. 상기 열매체(A)는 앞서 설명한 바와 같이 열을 받아 기체상태로 변하여 상기 히트파이프(A) 내부 상단부로 올라간 후 다시 액체상태로 변하여 상기 히트파이프(A) 내부 하단부로 내려오는 과정을 반복적으로 하는바, 상기 범위를 벗어나 주입시 방열 성능이 저해된다. The heat medium A made of the liquid is injected through the through
한편, 상기 열매체(A)를 주입한 후 상기 관통공(111)을 통해 이물질이 유입되거나 액체로 된 상기 열매체(A)가 유출되는 것을 방지하기 위하여 상기 마개(120)를 결합시키게 되는데, 이때 상기 마개(120)는 일부분만이 결합되게 된다. 상기 마개(120)가 일부분만 결합되는 이유에 대하여는 이하, 진공단계에서 설명한다. On the other hand, after injecting the heat medium (A) is coupled to the
(c) 냉각단계(c) cooling stage
상기 열매체(A)가 주입되고 상기 마개(120)가 일부분만 결합된 상기 본체(110)는 도 7에 도시된 바와 같이 냉각기를 사용하여 냉각이 이루어지게 된다. 상기 본체(110)를 급속냉각함으로써 상기 본체(110) 내에 주입된 상기 열매체(A)는 냉동상태가 되게 된다. As the heat medium A is injected and the
본 발명에 의한 히트파이프 제조방법은 냉각단계를 거친 후 진공단계가 이루어지는데, 본 냉각단계를 거치지 않고 액체로 된 상기 열매체(A)를 본체(110)에 주입한 후 바로 진공단계를 진행하는 경우 상기 본체(110) 내의 공기와 함께 상기 열매체(A)의 일부가 본체(110) 외부로 빠져나오는 문제가 발생된다. 한편, 상기 진공단계를 열매체주입단계보다 선행하여 진행하는 경우에는 상기 열매체(A) 주입시 일부 공기가 본체(110) 내부로 유입되는 문제가 발생된다.In the heat pipe manufacturing method according to the present invention, the vacuum step is performed after the cooling step. When the heating step (A) made of liquid is injected into the
따라서, 본 발명에 의한 히트파이프 제조방법은 이러한 문제를 해결하기 위하여 진공단계시 상기 열매체(A)가 본체(110)의 내부공기와 함께 유출되지 않도록 상기 열매체(A)를 냉각시키는 단계를 거치게 된다. Therefore, the heat pipe manufacturing method according to the present invention is passed through the step of cooling the heat medium (A) so that the heat medium (A) does not leak with the internal air of the
상기 냉각기에 의해 냉각되는 온도는 상기 열매체(A)의 어는점을 고려하여 조절하게 되며, 냉각시간은 10~30분 정도가 바람직하다. 일 예로 상기 열매체(A)가 메틸알콜인 경우 어는점이 -97.8℃ 이므로, 그 이하의 온도로 냉각이 이루어지게 된다. The temperature cooled by the cooler is adjusted in consideration of the freezing point of the heat medium (A), the cooling time is preferably about 10 to 30 minutes. As an example, when the heat medium (A) is methyl alcohol, the freezing point is -97.8 ° C., thereby cooling to a temperature below that.
본 냉각단계에서 상기 본체(110)는 도 7에 도시된 바와 같이 냉각기에 눕혀진 상태로 냉각이 이루어짐이 바람직하다. 상기 냉각기에 상기 본체(110)를 눕힘으로써 내부에 주입된 액체로 된 상기 열매체(A)는 냉각기와 접하는 면적이 증가하게 된다. 따라서, 히트파이프(100)를 세운 상태로 냉각을 진행하는 것보다 단시간에 상기 본체(110)를 냉각시킬 수 있다는 장점이 있다. In the cooling step, the
한편, 본 냉각단계에서는 상기 본체(110)에 마개(120)가 일부분만 결합된 상태를 유지함으로써 냉각단계에서 유입될 수 있는 이물질을 차단할 수 있게 된다. On the other hand, in the cooling step by maintaining a state in which the
(d) 진공단계(d) vacuum stage
상기 냉각된 본체(110)의 내부를 진공상태로 만들기 위해 도 8에 도시된 바와 같이 진공챔버를 사용하며, 이하 이를 전제로 설명하나 이에 한정되는 것은 아니다. In order to make the interior of the cooled
도 8에 도시된 바와 같이 상기 히트파이프(100)를 고정시켜 진공챔버 내의 공기를 빨아들여 진공상태를 만드는 과정에서 상기 본체(110) 내부의 공기도 유출되므로 상기 히트파이프(100)가 진공상태로 되며, 이때 진공범위(vacuum range)는 ~Torr이다. As shown in FIG. 8, since the air inside the
본 진공단계에서도 상기 마개(120)는 본체(110)에 일부분만이 결합되어 있는바 상기 관통공(110)과 마개(120) 사이에 미세한 틈이 생기며, 앞서 설명한 바와 같이 상기 본체(110) 내의 열매체(A)는 냉동된 상태이므로 상기 본체(110) 내의 공기만의 유출이 가능하다. Even in the vacuum step, the
(e) 밀폐단계(e) closure stage
내부가 진공상태가 된 상기 본체(110)를 완전히 밀폐시킴으로써 상기 히트파이프(100)의 내부는 진공상태를 유지하게 되는데, 이를 위해 상기 관통공(111)을 완전히 밀폐시키게 된다. The inside of the
본 밀폐단계를 진행시 외부의 공기가 다시 상기 본체(110) 내부로 유입되는 것을 방지하기 위하여, 진공챔버 내에서 이루어지게 된다. 도 8에 도시된 바와 같이 진공챔버에는 상기 마개(120)를 상기 본체(110)에 완전히 결합시킬 수 있는 장치가 포함되어 있으며, 진공단계를 거쳐 상기 본체(110) 내부가 완전한 진공상태가 되면 상기 본체(110)가 밀펴되도록 상기 마개(120)를 결합시키게 된다. In order to prevent the outside air from flowing back into the
이로써 본 발명에 의해 제조된 히트파이프(100)는 제조공정시 열매체(A)의 손실이 발생되지 않으며, 상기 본체(110)의 내부는 완전한 진공상태를 유지함으로써 열전달 효율이 향상되게 된다.
As a result, the
상기와 같이 준비단계, 열매체주입단계, 냉각단계, 진공단계, 밀폐단계를 거쳐 제조된 히트파이프(100)는 다양한 분야에 사용될 수 있으나, 본 발명에서는 상기 히트파이프(100)로부터 전달된 열을 외부로 발산하는 방열부재(200)가 결합되어 방열모듈로 사용되는 것에 대하여 설명한다. As described above, the
상기 방열부재(200)는 도 9에 도시된 바와 같이 상기 히트파이프(100)가 끼워지는 파이프 형상의 몸체(210)와, 상기 몸체(210)의 외주면을 따라 형성된 방열핀(220)을 포함하여 구성되며, 상기 몸체(210)와 방열핀(220)이 일체로 형성될 수 있을 뿐만 아니라 각각 별도로 제작된 후 상호 결합될 수 있다.The
한편, 상기 방열핀(220)은 상기 몸체(210)에 수직방향으로 형성되되, 다수 개가 구비되어 방사상으로 배치된다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이 다수개의 방열핀(220)이 배치된 상태에서의 횡단면 형상이 원형이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 삼각형 또는 사각형, 오각형 등을 이루게 형성하여 상기 방열모듈(200)이 설치되는 공간 효율을 극대화할 수도 있다. On the other hand, the
상기 히트파이프(100)는 도 10a에 도시된 바와 같이 상기 몸체(210)에 끼워지게 되며, 이때 도 11에 도시된 바와 같이 프레스 등을 이용하여 끼우게 된다. 상기 몸체(210)에 히트파이프(100)가 결합된 상태는 도 10b에 도시된 바와 같다.The
본 발명에 의한 방열모듈은 히트파이프(100)로부터 전달받은 열을 상기 방열핀(220)이 외부로 발산하게 되는데, 방열핀(220) 주변의 온도차로 인해 대류가 일어나게 된다. 대류가 원활히 일어날수록 방열효율이 향상되는바, 이를 위해 상기 히트파이프(100)는 도 10b 및 도 12에 도시된 바와 같이 상기 몸체(210)의 내측 상단부에 빈 공간이 형성되도록 끼워지며, 상기 빈 공간의 높이는 상기 몸체(210) 길이의 10~20%가 됨이 바람직하다.The heat dissipation module according to the present invention dissipates the heat received from the
또한, 상기 빈 공간을 형성하기 위하여 상기 히트파이프(100)의 길이는 상기 몸체(210)의 길이보다 짧게 형성됨이 바람직하다. 만약 상기 히트파이프(100)의 길이를 상기 몸체(210)의 길이와 동일하게 형성한 후 상기 몸체(210)의 내측 상단부에 빈 공간이 형성되도록 끼우는 경우 상기 히트파이프(100)의 하단부는 상기 몸체(210)의 하단으로부터 하향돌출되게 된다. In addition, the length of the
이 경우 방열핀(220)은 기계 등 장치의 기판(10)으로부터 이격된 상태가 되어 대류가 원활히 일어나게 되나, 상기 히트파이프(100)의 길이 10~20%에 해당하는 하단부가 상기 방열핀(220)과 접촉하지 못하게 되는바, 상기 방열핀(220)으로의 열전달 효율이 저하되게 된다. In this case, the
따라서, 상기 히트파이프(100)는 길이가 상기 몸체(210)의 길이보다 짧게 형성되어 상기 몸체(210)에 끼워짐으로써 상기 몸체(210)의 내측 상단부에 빈 공간이 형성됨과 동시에 상기 몸체(210)의 하단으로부터 하향돌출되는 부분이 작음으로써 대류가 원활히 일어나 방열효율이 향상되게 된다. Therefore, the
이때 하향돌출되는 부분이 작다는 것은 상기 기판(10)으로부터 돌출된 부분이 상기 히트파이프(100) 길이의 10% 미만인 것을 의미하며, 본 발명인 방열모듈이 설치되는 기계 등 장치의 특성에 따라 변경될 수 있음은 물론이다. In this case, the downwardly protruding portion means that the portion protruding from the
상기 방열부재(200)에 끼워진 히트파이프(100)는 기계 등 장치의 기판(10)과 결합되는바, 상기 히트파이프(100)의 하단면에는 상기 기판(10)과 결합가능하도록 형성된 나사가 돌출형성된다. 이때 상기 기판(10)에 상기 나사가 결합되는 홈이 형성되는 것은 당연하다. The
앞서 설명한 바와 같이 방열을 위한 대류가 원활히 이루어지도록 상기 히트파이프(100)의 하단부는 상기 몸체(210)의 하단으로부터 하향돌출되도록 끼워지는 것이 바람직한데, 상기 히트파이프(100)에 나사가 형성되어 상기 기판(10)과 결합되는 경우 도 12에 도시된 바와 같이 상기 방열핀(220)이 상기 기판(10)으로부터 떨어지게 되는바, 본 발명인 방열모듈(200)을 설치함에 있어 상기 기판(10)과 방열핀(220)과의 마찰을 방지할 수 있게 된다. As described above, the lower end of the
따라서, 상기 히트파이프(100)에 기판(10)과 결합가능한 나사가 형성되고, 상기 히트파이프(100)의 하단부가 상기 몸체(210)로부터 하향돌출되도록 끼워짐으로써, 대류가 원활히 일어나 방열효율이 향상됨은 물론, 방열모듈(200)의 설치과정에서 상기 방열핀(220)이나 기판(10)의 파손이 방지됨과 동시에 방열모듈(200)의 설치가 용이하다는 장점이 있다. Therefore, a screw that can be coupled to the
한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 상기 몸체(210)는 상부의 지름이 하부의 지름보다 크게 형성될 수 있다. 이 경우에도 상기 몸체(210)에 히트파이프(100)가 끼워지며, 끼워진 상기 히트파이프(100)의 외측은 상기 몸체(210)의 내측과 맞닿아 열을 전달하는 것을 전제로 한다. On the other hand, although not shown in the figure, the
상기 몸체(210) 하부의 지름이 상부의 지름보다 작으므로 도 11에 도시된 바와 같이 프레스 등 압축기계를 이용하여 상기 히트파이프(100)를 억지끼우는 것이 바람직하다. 끼워진 상기 히트파이프(100)는 상기 몸체(210)의 내측과 보다 밀접하게 접하여 상기 방열핀(220)으로의 열전달을 효율적으로 할 수 있으며, 상기 방열모듈(200)을 오랜시간 사용하더라도 상기 몸체(210)와 히트파이프(100) 사이에 미세한 틈이 발생되지 않게 되는바 방열효율이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.
Since the diameter of the lower portion of the
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명인 히트파이프 제조방법은 액체로 된 열매체(A)를 히트파이프(100)의 본체(110) 내부에 주입한 후 상기 열매체(A)를 냉동시킨 다음 상기 본체(110)의 내부를 진공상태로 만듦으로써, 진공을 하는 과정에서 상기 열매체(A)의 일부가 빠져나와 열전달 효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있으며, 열매체주입단계가 진공단계보다 선행하므로 상기 열매체(A) 주입시 일부 공기가 들어가는 것을 고려할 필요가 없는바, 열전달이 효과적으로 일어나므로 발열 성능을 향상시킬 수 있다.As described above, the heat pipe manufacturing method of the present invention injects a heat medium A made of a liquid into the
또한, 상기의 제조방법에 의해 열전달 효율이 향상된 히트파이프(100)를 이용하여 방열모듈(200)을 구성하되, 상기 히트파이프(100)는 방열부재(200)의 몸체(210) 내측 상단부에 빈 공간이 형성되도록 끼워짐으로써 방열을 위한 원활한 대류가 이루어질 수 있어 상기 히트파이프(100)로부터 전달된 열을 보다 효율적으로 외부로 내보낼 수 있게 된다.
In addition, the
A : 열매체 10 : 기판
100 : 히트파이프 110 : 본체
111 : 관통공 120 : 마개
200 : 방열부재 210 : 몸체
220 : 방열핀A: heating medium 10: substrate
100: heat pipe 110: body
111: through hole 120: stopper
200: heat dissipating member 210: body
220: heat sink fin
Claims (10)
상기 관통공(111)을 통해 상기 본체(110)의 내부에 액체로 된 열매체(A)를 주입시키는 열매체주입단계;
상기 열매체(A)가 주입된 본체(110)를 급속냉각하여 상기 열매체(A)를 냉동시키는 냉각단계;
상기 냉각된 본체(110)의 내부를 진공상태로 만드는 진공단계;
상기 본체(110)의 내부가 진공상태를 유지하도록 상기 관통공(111)을 밀폐시키는 밀폐단계;를 포함하는 히트파이프 제조방법.The through-hole 111 is formed at one end and the preparation step of having a hollow body 110 of the inside; and,
A heat medium injection step of injecting a heat medium A made of liquid into the body 110 through the through hole 111;
A cooling step of freezing the heat medium (A) by rapidly cooling the main body (110) into which the heat medium (A) is injected;
A vacuum step of making the inside of the cooled main body 110 in a vacuum state;
And a sealing step of sealing the through hole (111) so that the inside of the main body (110) maintains a vacuum state.
상기 열매체주입단계 후 상기 관통공(111)에 마개(120)를 결합시키되,
상기 마개(120)는 상기 냉각단계 및 진공단계에서 일부분만이 결합되어 공기의 유통이 이루어지는 것을 특징으로 하는 히트파이프 제조방법.The method of claim 1,
The stopper 120 is coupled to the through hole 111 after the heating medium injection step,
The stopper 120 is a heat pipe manufacturing method, characterized in that the circulation of the air is made by only a portion of the cooling step and the vacuum step is combined.
상기 열매체주입단계에서 상기 열매체(A)는 본체(110)의 내부 부피의 15~30%를 차지하도록 주입되는 것을 특징으로 하는 히트파이프 제조방법.The method of claim 1,
In the heat medium injection step, the heat medium (A) is a heat pipe manufacturing method, characterized in that the injection to occupy 15 to 30% of the internal volume of the body (110).
상기 냉각단계에서 상기 본체(110)는 냉각기에 눕혀진 상태로 냉각이 이루어지는 것을 특징으로 하는 히트파이프 제조방법.The method of claim 1,
In the cooling step, the main body 110 is a heat pipe manufacturing method characterized in that the cooling is made in a state lying on the cooler.
상기 진공단계 및 밀폐단계는 진공챔버 내에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 히트파이프 제조방법.The method of claim 1,
The vacuum step and the sealing step is a heat pipe manufacturing method, characterized in that made in the vacuum chamber.
상기 본체(110)는 금속 판부재를 드로잉 가공하여 성형된 것을 특징으로 하는 히트파이프 제조방법.The method of claim 1,
The main body 110 is a heat pipe manufacturing method, characterized in that formed by drawing the metal plate member.
상기 히트파이프(100)가 끼워지는 파이프 형상의 몸체(210) 외주면을 따라 방열핀(220)이 형성된 방열부재(200);를 포함하되,
상기 히트파이프(100)는 상기 몸체(210)의 내측 상단부에 빈 공간이 형성되도록 상기 몸체(210)에 끼워지는 것을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 방열모듈.A heat pipe (100) formed by the manufacturing method according to any one of claims 1 to 6;
And a heat dissipation member 200 in which a heat dissipation fin 220 is formed along the outer circumferential surface of the pipe-shaped body 210 into which the heat pipe 100 is fitted.
The heat pipe 100 is a heat dissipation module using a heat pipe, characterized in that fitted to the body 210 so that an empty space is formed in the inner upper end of the body (210).
상기 히트파이프(100)의 하단면에는 나사가 돌출형성되어 기판(10)과 결합가능하되,
상기 히트파이프(100)의 하단부는 상기 몸체(210)의 하단으로부터 하향돌출되도록 끼워지는 것을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 방열모듈.The method of claim 7, wherein
Screws protrude from the bottom surface of the heat pipe 100 to be coupled to the substrate 10,
Heat dissipation module using a heat pipe, characterized in that the lower end of the heat pipe 100 is fitted so as to project downward from the lower end of the body (210).
상기 몸체(210)는 상부의 지름이 하부의 지름보다 크게 형성되고, 상기 히트파이프(100)가 억지끼워지는 것을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 방열모듈.The method of claim 7, wherein
The body 210 is a heat dissipation module using a heat pipe, characterized in that the diameter of the upper portion is formed larger than the diameter of the lower portion, the heat pipe 100 is sandwiched.
상기 히트파이프(100)의 길이는 상기 몸체(210)의 길이보다 짧게 형성된 것을 특징으로 하는 히트파이프를 이용한 방열모듈.The method of claim 7, wherein
The length of the heat pipe 100 is a heat dissipation module using a heat pipe, characterized in that formed shorter than the length of the body (210).
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