KR101474610B1 - Heat sink and cooling system with the same - Google Patents

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KR101474610B1
KR101474610B1 KR20120120585A KR20120120585A KR101474610B1 KR 101474610 B1 KR101474610 B1 KR 101474610B1 KR 20120120585 A KR20120120585 A KR 20120120585A KR 20120120585 A KR20120120585 A KR 20120120585A KR 101474610 B1 KR101474610 B1 KR 101474610B1
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heat sink
pattern
heat
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mesh
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KR20120120585A
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곽영훈
조은정
김광수
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 히트 싱크는 적어도 하나의 굴곡 단면을 갖는 방열 패턴 부재, 및 상기 방열 패턴 부재를 상부면에 구비한 방열판을 포함하고, 상기 방열 패턴 부재는 다수의 굴곡을 갖는 와이어 패턴 또는 다수의 굴곡진 단면 형태의 메쉬 굴곡 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다. A heat sink according to the invention heat radiation pattern member, and the heat radiation pattern member, comprising: a heat sink comprising the heat radiation pattern member to the top surface is a wire pattern or the plurality of winding having a number of winding having at least one curved section Jin characterized in that it includes a mesh pattern of a curved cross-sectional shape.

Description

히트 싱크 및 이를 구비한 냉각 시스템{HEAT SINK AND COOLING SYSTEM WITH THE SAME} Heat sink and a cooling system including the same {HEAT SINK AND COOLING SYSTEM WITH THE SAME}

본 발명은 히트 싱크 및 이를 구비한 냉각 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a heat sink, and a cooling system having the same.

광통신부품, 전기, 전자부품은 반도체 소자로 소형화함에 따라, 소형화의 문제점으로 열에 의한 잡음, 수명 단축과 출력특성의 불안정으로 냉각 및 항온화가 절대적으로 필요하다. Optical parts, electric and electronic parts is required to instability cooling and constant temperature painter absolutely noise, life shortening and output characteristic caused by heat, a problem of miniaturization, as miniaturization of semiconductor devices. 예컨대, PC의 경우, 고성능화 및 고속화에 따른 높은 집적도로 발전되어 왔으나, 고집적화에 따른 발열의 증대로 발생하는 열을 효율적으로 분산시키고 냉각시키기 위한 기술의 발전이 동반되어 있지 않은 실정이다. For example, in the case of the PC, wateuna been developed to a high degree of integration of the high performance and high speed, a situation that the development of techniques for efficiently dispersion was allowed to cool to the heat generated by the increase of heat is not accompanied in accordance with high integration.

한편, 전자칩의 고집적화에 따른 전자기기의 소형화 추세는 전자부품이나 시스템에서의 복잡한 열적인 문제의 해결을 필요로 하고 있다. On the other hand, miniaturization of an electronic apparatus according to the high integration of electronic chips are needed to solve the complex problems of heat from the electronic components or systems. 전자칩의 고집적화에 따라 발생한 열을 제거하는 문제는 점점 중요해지고 있으나, 칩의 크기와 형상, 발열량, 내부 열저항에 따라 이 문제는 매우 다양하고 복잡하다. Problem of removing the heat generated in accordance with high integration of electronic chip, but increasingly important, in accordance with the chip size and shape, heating value, the internal thermal resistance, the problem is quite diverse and complex.

결국, 전자칩의 수명이나 신뢰도는 칩의 작동온도에 의해서 크게 좌우된다. After all, the electronic chip life and reliability is greatly influenced by the operating temperature of the chip. 특히, 전자칩의 작동온도를 설계온도보다 10℃ 높일 때마다 칩의 수명이 50% 이상씩 감소하는 것으로 알려져 있다. In particular, it is known that each time 10 ℃ increase the operating temperature of the electronic chip than the design temperature of the chip lifetime decreased by more than 50%.

따라서, 전자칩의 온도를 낮게 유지하면서 높은 열유속을 제거할 수 있는 여러 가지 냉각 기술의 개발이 전자기기의 수명과 발전속도를 좌우한다고 하여도 과언이 아니다. Accordingly, even when they developed a variety of cooling techniques it can be kept low while the temperature of the electronic chip removing high heat flux influence the life and the generation rate of the electronic apparatus is not too much to say.

일반적으로 히트싱크는 특허문헌에 기재된 바와 같이, 수직방향의 방열핀이 각각 판상인 RSF(Rectangular Straight Fin) 타입을 기본으로, SRSF(Splitted Rectangilar Straight Fin) 타입 및 PF(Pin Fin) 타입 등도 폭넓게 사용되고 있으며, 단위면적당 열방출량을 증가시키기 위한 구조로서 다공성 형태도 소개되고 있는 실정이다. Typically, heat sinks are described in the patent document described above, in the vertical direction, the radiating fins each of the plate is (Rectangular Straight Fin) RSF type as the default, SRSF (Splitted Rectangilar Straight Fin) type and a PF (Pin Fin) is widely used also Type a situation that a structure for increasing the heat radiation amount per unit area of ​​the porous form is also introduced.

이러한 종래의 히트싱크는 발열원에서 히트싱크의 밑면인 방열판으로 열전도되어 히트싱크 밑면에서 방열핀으로 열전도되고, 다시 방열핀이 공기와 접촉하여 냉각되는 방식을 이루었다. Such conventional heat sink is a heat conductive bottom of the heat sink of the heat sink from the heat source and the heat conduction to the radiating fins at the bottom of the heat sink, it formed a way that re-radiating fin is cooled by contact with air.

종래 사용되고 있는 대부분의 히트싱크는 압출형으로 사용되고 있으나 방출열량의 문제점으로 사용상의 한계를 나타내고 있으며, 히트싱크를 크게 하는 방법 이외에 특별한 대안이 없는 실정이다. Most of the conventionally used heat sink is a situation without a special alternative method other than that used as the extrusion type, but which indicates the usage limit to the problem of the heat release, increasing the heat sink.

즉, 기존의 히트싱크를 구성하는 수평방향의 방열판과 수직방향의 방열핀 간에 서로 끝단의 온도차가 커서 상대적으로 열 전달량이 감소할 수밖에 없고, 방열판과 방열핀에서 나타나는 열 경계층(thermal boundary layer) 현상에 의해 열 방출량에 한계를 갖는다는 문제점이 있다. That is, by the each temperature difference between the end between the heat sink and the vertical direction of the horizontal radiating fins constituting the conventional heat sink cursor no choice but to a decrease in heat delivery amount, the thermal boundary layer (thermal boundary layer) may appear on the heat sink and radiating fins phenomenon there is the problem has limited the heat radiation amount.

국내공개특허공보 제 2002-0048844호(2002년 6월 24일 공개) Korean Patent Publication No. 2002-0048844 Lake (June 2002 released May 24)

본 발명의 관점은 상기의 문제점을 해소하기 위해 열경계층 현상을 해소하여 열방출을 향상시킨 방열 패턴을 구비한 히트 싱크를 제공하는 데 있다. Aspect of the present invention to provide a heat sink having a heat pattern in which to address the thermal boundary layer development in order to solve the above problems to improve heat dissipation.

본 발명의 다른 관점은 상기의 문제점을 해소하기 위해 열경계층 현상을 해소하여 열방출을 향상시킨 방열 패턴을 구비한 히트 싱크를 포함한 냉각 시스템을 제공하는 데 있다. Another aspect of the present invention to provide a cooling system including a heat sink comprising a heat radiating pattern was to eliminate the thermal boundary layer development in order to solve the above problems to improve heat dissipation.

본 발명의 일실시예에 따른 히트 싱크는 적어도 하나의 굴곡 단면을 갖는 방열 패턴 부재; A heat sink in accordance with one embodiment of the present invention, heat radiation pattern member having at least one bent section; 및 상기 방열 패턴 부재를 상부면에 구비한 방열판;을 포함한다. And a heat sink comprising the heat radiation member to the upper surface pattern; includes.

본 발명의 일실시예에 따른 히트 싱크에서 상기 방열 패턴 부재는 다수의 굴곡을 갖는 와이어 패턴 또는 다수의 굴곡진 단면 형태의 메쉬 굴곡 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다. In the heat sink according to an embodiment of the present invention is characterized in that the heat radiation pattern member comprises a wire pattern or a plurality of curved cross-sectional shape of the mesh pattern has a plurality of curved bend.

본 발명의 일실시예에 따른 히트 싱크에서 상기 와이어 패턴은 다각형의 단면을 갖는 패턴으로 상기 방열판의 상부면에 다수 접합되는 것을 특징으로 한다. The wire pattern in the heat sink according to an embodiment of the present invention is characterized in that a pattern having a cross-section of a polygon joined to the number of the upper surface of the heat sink.

본 발명의 일실시예에 따른 히트 싱크에서 상기 메쉬 굴곡 패턴은 쐐기(wedge) 형태의 단면 또는 M자 형의 단면을 갖고 상기 방열판의 상부면에 접합되는 것을 특징으로 한다. Winding the mesh pattern in the heat sink according to an embodiment of the present invention is characterized in that it has a wedge (wedge) shape of the cross section or cross-section of the M-shape is joined to the upper surface of the heat sink.

본 발명의 일실시예에 따른 히트 싱크에서 상기 방열판은 하부면에 구비된 열전도성 페이스트를 매개로 하여 방열 대상의 일측에 장착되는 것을 특징으로 한다. In the heat sink according to an embodiment of the invention the heat sink to the thermally conductive paste provided in the lower surface the medium is characterized in that mounted on one side of the radiation target.

본 발명의 일실시예에 따른 히트 싱크에서 상기 방열 패턴 부재는 디퓨전 본딩(diffusion bonding), 웰딩(welding) 및 솔더링(soldering) 중 어느 하나의 본딩 방법으로 상기 방열판의 상부면에 접합되는 것을 특징으로 한다. The radiation pattern member in the heat sink according to an embodiment of the present invention is characterized in that joined to the upper surface of the heat spreader of any one of a bonding method of diffusion bonding (diffusion bonding), welding (welding) and soldering (soldering) do.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 시스템은 적어도 하나의 굴곡 단면을 갖는 방열 패턴 부재 및 상기 방열 패턴 부재를 상부면에 구비한 방열판을 포함하고, 방열 대상에 장착된 히트싱크; Further, the heat sink mounting the heat radiating member and the heat radiation pattern pattern member cooling system according to another embodiment of the present invention having at least one bent section to include a heat sink having a top surface, and radiation target; 상기 히트싱크에 결합 밀봉되고, 냉각용 에어 또는 냉각수가 관통 유동하는 주입부; Injection unit for sealing and coupling to the heat sink, air or cooling water through-flow for cooling; 및 상기 히트싱크에 연결되고, 상기 히트싱크와 상기 주입부를 이용한 냉각을 제어하는 제어부;를 포함한다. And coupled to the heat sink, a control unit for controlling the cooling by the injection unit and the heat sink; it includes.

본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 시스템에서 상기 방열 패턴 부재는 다수의 굴곡을 갖는 와이어 패턴 또는 다수의 굴곡진 단면 형태의 메쉬 굴곡 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다. In the cooling system according to another embodiment of the present invention is characterized in that the heat radiation pattern member comprises a wire pattern or a plurality of curved cross-sectional shape of the mesh pattern has a plurality of curved bend.

본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 시스템에서 상기 와이어 패턴은 다각형의 단면을 갖는 패턴으로 상기 방열판의 상부면에 다수 접합되는 것을 특징으로 한다. The wire pattern in a cooling system according to another embodiment of the present invention is characterized in that a pattern having a cross-section of a polygon joined to the number of the upper surface of the heat sink.

본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 시스템에서 상기 메쉬 굴곡 패턴은 쐐기 형태의 단면 또는 M자 형의 단면을 갖고 상기 방열판의 상부면에 접합되는 것을 특징으로 한다. Winding the mesh pattern in the cooling system according to another embodiment of the present invention is characterized by having a wedge-shaped cross section or a cross-section of the M-shape is joined to the upper surface of the heat sink.

본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 시스템에서 상기 주입부는 상기 제어부에 연결된 펌프로부터 상기 냉각용 에어 또는 냉각수를 공급받는 것을 특징으로 한다. Characterized in that from the injection pump unit connected to the control unit in a cooling system according to another embodiment of the present invention receiving the air or cooling water for the cooling.

본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 시스템은 상기 히트싱크의 일측에 구비된 온도감지센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 온도감지센서를 통해 검출된 온도 정보를 이용하여, 상기 펌프에 의해 공급되는 상기 냉각용 에어 또는 냉각수의 유량 또는 유속을 조절하는 것을 특징으로 한다. And cooling system according to another embodiment of the present invention further includes a temperature sensor provided at one side of the heat sink, wherein the control unit by using the detected temperature information from the temperature sensor, supplied by the pump characterized by adjusting the flow rate or flow velocity of the cooling air or cooling water for.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. The features and advantages of the invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고, 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. Prior to this, the specification and the terms or words used in the claims are conventional and, to be construed in a dictionary meanings are not, the inventor has been properly define terms to describe his own invention in the best way on the basis of the principle that can be interpreted based on the meanings and concepts conforming to the technical spirit of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 히트싱크는 열경계층의 생성을 억제시키고 교란시켜 에어 또는 냉각수의 유체로 열전달을 최대화하여, 방열 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. A heat sink according to an embodiment of the present invention has an effect capable of suppressing the disturbance and by maximizing the heat transfer to the fluid of the air or cooling water, increase the heat radiation efficiency of the generation of the thermal boundary layer.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트싱크의 사시도. 1 is a perspective view showing a heat sink according to a first embodiment of the present invention.
도 2a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트싱크의 사시도. Figure 2a is a perspective view showing a heat sink according to a second embodiment of the present invention.
도 2b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 히트싱크의 사시도. Figure 2b is a perspective view showing a heat sink according to a third embodiment of the present invention.
도 2c는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 히트싱크의 사시도. Figure 2c is a perspective view of a heat sink in a fourth embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 히트싱크에 의해 열경계층 현상을 해소하는 원리를 설명하기 위한 예시도. Figure 3 is an exemplary view for explaining a principle of eliminating the thermal boundary layers developed by the heat sink according to the invention.
도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트싱크를 전력 반도체 모듈에 적용한 사시도. Figure 4a is a perspective view of applying the heat sink in a first embodiment of the present invention, the power semiconductor module.
도 4b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트싱크를 전력 반도체 모듈에 적용한 사시도. Figure 4b is a perspective view of applying the heat sink in a second embodiment of the present invention, the power semiconductor module.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크를 구비한 냉각 시스템을 설명하기 위한 구성도. Figure 5 is a schematic view for explaining a cooling system having a heat sink in the embodiment;

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. An object of the present invention, particular advantages and novel features of the invention will become more apparent from the detailed description and the preferred embodiments below that in connection with the accompanying drawings. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. In addition as the reference numerals to components in the drawings herein, hanhaeseoneun to like elements even though shown in different drawings, even if should be noted that and to have the same number as possible. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. In addition, the first and may be used for the term of the second and so on are described various elements, but the above elements shall not be restricted to the above terms. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. These terms are only used to distinguish one element from the other. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. In the following description of the present invention, a detailed description of known techniques that are determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention and a detailed description thereof will be omitted.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. With reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention; 도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트싱크의 사시도이고, 도 2a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트싱크의 사시도이며, 도 2b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 히트싱크의 사시도이며, 도 2c는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 히트싱크의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 히트싱크에 의해 열경계층 현상을 해소하는 원리를 설명하기 위한 예시도이다. 1 is a perspective view showing a heat sink according to a first embodiment of the present invention, and Figure 2a is a perspective view showing a heat sink according to a second embodiment of the present invention, Figure 2b is a second heat sink in a third embodiment of the present invention a perspective view of Figure 2c is a perspective view showing a heat sink according to the fourth embodiment of the present invention, Figure 3 is an exemplary view for explaining a principle of eliminating the thermal boundary layers developed by the heat sink according to the invention.

먼저, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트싱크(100)는 다수의 굴곡을 갖는 와이어 패턴(110), 및 이러한 와이어 패턴(110)을 이격하여 상부면에 다수 구비한 방열판(101)을 포함한다. First, the heat sink 100 according to the first embodiment of the present invention is to separate the wire pattern 110, and the wire pattern 110 having a plurality of winding comprises a number having a heat sink 101 to the upper surface do.

와이어 패턴(110)은 금속 와이어에 굴곡이 간격을 갖고 아치(arch) 패턴으로 다수 형성한 방열 패턴 부재로서, 예컨대 디퓨전 본딩(diffusion bonding), 웰딩(welding), 솔더링(soldering) 등의 본딩 방법으로 방열판(101)의 상부면에 다수 접합될 수 있다. A bonding method such as wire pattern 110 is a radiation pattern member by winding the metal wire is to have an interval a number formed by arch (arch) pattern, such as diffusion bonding (diffusion bonding), welding (welding), soldering (soldering) there can be multiple bonding to the upper surface of the heat sink 101.

이와 같은 와이어 패턴(110)은 도 1에 도시된 아치(arch) 패턴 이외에 다각형의 단면을 갖는 다양한 패턴 형태로 형성되어, 방열판(101)의 상부면에서 일방향으로 일정한 간격 또는 불규칙한 간격으로 서로 이격되어 접합될 수 있다. Such a wire pattern 110 is an arch (arch) pattern in addition are formed in different pattern shape having a cross-section of polygonal shape, separated from each other at regular intervals or irregular intervals in the one direction from the upper surface of the heat sink 101 shown in FIG. 1 It can be bonded.

방열판(101)은 열전도성이 높은 금속판으로, 상부면에 다수의 와이어 패턴(110)을 구비하고, 하부면에 열전도성 페이스트를 발라 전력 반도체 모듈 등과 같은 방열 대상의 일측에 장착될 수 있다. Heat sink 101 may be mounted to one side of the radiating object such as a high thermal conductivity metal plate, having a plurality of wire pattern 110 on the upper surface and the lower surface apply a thermally conductive paste, the power semiconductor module.

이러한 제 1 실시예에 따른 와이어 패턴(110)을 구비한 히트싱크(100)는 와이어 패턴(110)에 의해 에어 또는 냉각수와 만나는 면적을 증가시키고, 아치 패턴과 같은 굴곡 패턴에 의해 후술할 열 경계층(thermal boundary layer) 현상을 감소시켜 방열 효율을 향상시킬 수 있다. The first embodiment increases the surface area to meet the air or cooling water by the heat sink 100 has a wire pattern 110 includes a wire pattern 110 according to the and, the thermal boundary layer will be described later by the winding pattern, such as arch pattern by reducing the (thermal boundary layer) phenomenon can improve the heat radiation efficiency.

이러한 제 1 실시예에 따른 와이어 패턴(110)을 구비한 히트싱크(100)와는 별개로, 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이 메쉬(mesh) 형태의 메쉬 방열 패턴을 다양하게 변형시켜 구비한 히트싱크를 형성할 수 있다. The first having to various modifications mesh radiation pattern in the form of a mesh (mesh) as the first embodiment to the wire pattern (110) separately from the heat sink 100 is provided along, shown in Figures 2a to 2c It may form a heat sink.

도 2a에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트싱크(200)는 금속 재질로 형성되고 굴곡진 단면으로 다수 구부린 형태의 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210') 및 이러한 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210')을 상부면에 구비한 방열판(201)을 포함한다. A second heat sink 200 in accordance with an embodiment of the invention shown in Figure 2a is formed from a metallic material number with a curved cross-section bent in the form of a first mesh winding pattern 210 ', and these first network winding pattern ( 210 ') includes a heat sink 201 is provided on the top surface.

이때, 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210')은 솔더(solder: 220)를 매개로 하여 방열판(201)의 상부면에 접합되거나, 또는 디퓨전 본딩, 웰딩 등의 본딩 방법으로 방열판(201)의 상부면에 접합될 수도 있다. In this case, the first mesh winding pattern (210 ') is a solder (solder: 220), a by-borne or bonded to the upper surface of the heat sink 201, or diffusion bonding, the upper surface of the heat sink 201 by a bonding method such as welding It may be bonded to.

여기서, 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210')을 방열판(201)의 상부면에 접합하는 과정 중에 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210')의 굴곡진 단면을 형성하는 과정이 동시에 수행될 수 있다. Here, the first bent mesh pattern (210 ') forming a contoured cross-section of (a first network winding pattern 210) in the process of bonding the top surface of the heat sink 201' may be performed at the same time.

즉, 지그(jig) 또는 프레스를 이용하여 평면의 메쉬(210)를 가압하여 굴곡진 단면으로 구부리고, 동시에 솔더(220)를 매개로 하여 굴곡진 단면을 갖는 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210')을 방열판(201)의 상부면에 접합할 수도 있다. That is, the jig (jig) or by using a press-bending at the curved end face to press the planar mesh 210, at the same time the first mesh winding pattern having a curved cross-section with a solder 220 as a medium 210 ' It may be bonded to the upper surface of the heat sink 201. the

물론, 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210')을 미리 준비한 후에, 본딩 장치를 이용한 디퓨전 본딩, 웰딩 등의 본딩 방법으로 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210')을 방열판(201)의 상부면에 접합할 수도 있다. Of course, the first network curved pattern (210 ') to after the previously prepared, diffusion using a bonding device bonding, a bonding method such as welding first network curved pattern (210' may be bonded to) the upper surface of the heat sink 201 have.

이와 같은 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210')은 도 2a에 도시된 바와 같이 쐐기(wedge) 형태의 단면으로 형성되지만 이에 한정되지 않고, 도 2b에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 3 실시예에 따라 쐐기 단면의 상단에 적어도 하나의 굴곡을 형성하여 "M"자 형의 단면을 갖는 제 2 메쉬 굴곡 패턴(210'-1)을 구비할 수 있다. Such According to the first mesh winding pattern 210 'is the third embodiment of the present invention as shown in a, 2b wedge (wedge) shape, but are formed in a cross section is not limited to this, as shown in Figure 2a the upper end surface of the wedge may be provided with a second mesh pattern winding (210'-1) at least to form a bend having a cross-section of a chair-type "M".

이러한 제 2 메쉬 굴곡 패턴(210'-1)은 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210') 보다 굴곡진 단면을 형성하여, 에어 또는 냉각수의 유체 흐름을 교란시켜 열교환을 더욱 활발하게 이루어 열효율을 향상시킬 수 있다. Such a second mesh pattern winding (210'-1) is first bent to form a mesh cross-section than the curved pattern (210 '), the air or by disturbing the flow of the cooling water can be made to heat more actively improving the thermal efficiency have.

또한, 에어 또는 냉각수의 유체 흐름을 더욱 교란시켜 열효율을 향상시키기 위한 형태로서, 도 2c에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 4 실시예에 따라 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210')과 제 2 메쉬 굴곡 패턴(210'-1)을 조합하여 방열판(201)의 상부면에 구비할 수 있다. In addition, the air or in the form for improving the thermal efficiency to further disrupt the flow of cooling water, the first mesh winding pattern 210 'according to the fourth embodiment of the present invention as shown in Figure 2c and the second mesh winding a combination of patterns (210'-1) may be provided on the upper surface of the heat sink 201. the

이때, 도 2c에 도시된 바와 같이, 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210')과 제 2 메쉬 굴곡 패턴(210'-1)은 교대로 서로 어긋나게 배치되어 방열판(201)의 상부면에 구비할 수 있다. At this time, may be provided on the upper surface of the first mesh pattern winding 210 'and the second winding pattern mesh (210'-1) are arranged shifted from each other alternately heat sink 201 as shown in Figure 2c .

이에 따라, 에어 또는 냉각수의 유체 흐름은 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210')과 제 2 메쉬 굴곡 패턴(210'-1)으로 이루어진 히트싱크를 거치면서 교란되어 열교환이 더욱 활발하게 이루어질 수 있다. Accordingly, the fluid flow of air or cooling water may be disturbed while passing through the heat exchange is made more active the heat sink consisting of a first mesh pattern winding 210 'and the second winding pattern mesh (210'-1).

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크가 와이어 패턴(110), 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210') 및 제 2 메쉬 굴곡 패턴(210'-1)과 같이 굴곡 패턴을 갖음에 따라, 열 경계층(thermal boundary layer) 현상을 감소시켜 방열 효율을 향상시킬 수 있다. Thus, as the heat sink according to an embodiment of the present invention gateum the winding pattern, such as a wire pattern 110, a first mesh pattern winding 210 'and the second winding pattern mesh (210'-1), the thermal boundary layer by reducing the (thermal boundary layer) phenomenon can improve the heat radiation efficiency.

구체적으로, 열경계층이란 예를 들어 도 3에서 "A"로 표시된 바와 같이 낮은 온도의 유체가 고온의 평판(10)을 지나면서 생성되는 층으로, 유체가 고온의 평판(10)과 만나는 부분에서는 유체의 온도 변화율이 높지만 평판(10)에서 멀어져 지나면서는 유체의 온도 변화율이 점점 감소하는 영역의 경계를 형성하게 된다. Specifically, the thermal boundary layer is for example, from Figure 3 into the layer of the low temperature fluid which is generated over the plate 10 of the high temperature, as indicated by "A", the portion of the fluid meets the flat plate 10 of the high-temperature high, but the rate of temperature change of the fluid to form a boundary of the region in which the rate of change of the temperature gradually decreases after standing away from the plate (10) fluid.

이러한 열경계층(A)의 영역이 평판(10)의 길이 방향을 따라 두꺼워질수록, 유체에 대한 열전달이 이루어지지 않아 방열 효율이 떨어질 수밖에 없다. This area of ​​the thermal boundary layer (A) The more thick in the longitudinal direction of the plate 10, do not support the heat transfer to the fluid made it can only degrade the heat dissipation efficiency.

이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크는 와이어 패턴(110), 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210') 및 제 2 메쉬 굴곡 패턴(210'-1)과 같이 굴곡 패턴을 갖는 방열 부재를 이용하여, 열경계층(A)의 생성을 억제하고 교란시킬 수 있다. Accordingly, the heat sink according to an embodiment of the present invention using the heat-radiating member having a winding pattern such as the wire pattern 110, a first mesh pattern winding 210 'and the second winding pattern mesh (210'-1) and, it is possible to suppress the generation of the thermal boundary layer (a) and disturbance.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크는 열경계층(A)의 생성을 억제시키고 교란시켜 에어 또는 냉각수의 유체로 열전달을 최대화할 수 있고, 방열 효율을 향상시킬 수 있다. Accordingly, the heat sink according to an embodiment of the present invention can maximize the heat transfer to the fluid of the air or cooling water to suppress the formation of a thermal boundary layer (A) and the disturbance, it is possible to improve the heat radiation efficiency.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크가 적용된 모듈 및 냉각 시스템에 대해 도 4a 내지 도 5를 참조하여 설명한다. It will be described below with reference to Figure 4a to Figure 5 for the modules and cooling systems are applied to the heat sink in the embodiment; 도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트싱크를 전력 반도체 모듈에 적용한 사시도이고, 도 4b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트싱크를 전력 반도체 모듈에 적용한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크를 구비한 냉각 시스템을 설명하기 위한 구성도이다. And Figure 4a is a perspective view of applying the heat sink in a first embodiment of the present invention to a power semiconductor module, and Figure 4b is a perspective view of applying the heat sink in a second embodiment of the present invention to a power semiconductor module, Figure 5 is the a structural view for explaining a cooling system having a heat sink according to an embodiment of the invention.

도 4a와 도 4b에 도시된 실시형태는 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크를 공냉식으로 전력 반도체 모듈에 적용한 실시형태로서, 도 4a는 전력 반도체 소자(50)의 상부면에 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트싱크를 접합한 형태에 관한 것이고, 도 4b는 전력 반도체 소자(50)의 상부면에 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트싱크를 접합한 형태에 관한 것이다. The embodiment shown in Figure 4b and Figure 4a is an embodiment applied to a power semiconductor module to the heat sink according to an embodiment of the invention the air-cooled, Figure 4a is the first of the present invention to the upper surface of the power semiconductor element 50 relates to a bonding a heat sink in the embodiment mode, Figure 4b relates to a joint for a heat sink according to a second embodiment of the present invention to the upper surface of the power semiconductor element 50 forms.

물론, 전력 반도체 소자(50)의 상부면에 도 2b에 도시된 본 발명의 제 3 실시예에 따른 히트싱크 또는 도 2c에 도시된 본 발명의 제 4 실시예에 따른 히트싱크를 접합하여, 공냉식으로 전력 반도체 소자(50)의 열을 방출할 수도 있다. Of course, the power to the upper surface of the semiconductor element 50 is bonded to the heat sink in a fourth embodiment of the invention illustrated in the heat sink or Figure 2c according to the third embodiment of the invention shown in Figure 2b, the air-cooled as it may release heat of the power semiconductor device (50).

이하, 이러한 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크를 공냉식으로 전력 반도체 모듈에 적용한 실시형태 이외에, 수냉식으로 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크를 전력 반도체 모듈에 적용한 냉각 시스템에 대해 도 5를 참조하여 설명한다. Hereinafter, this in addition to the embodiment of the heat sink according to an embodiment of the present invention applied to a power semiconductor module to the air-cooled, with reference to Figure 5 for a heat sink according to an embodiment of the present invention as a water-cooled in a cooling system using the power semiconductor module It will be described.

도 5에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크를 구비한 냉각 시스템은 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크(100,200), 히트싱크(100,200)에 맞물려 밀봉 결합되고 에어 또는 냉각수가 유동하는 주입부(300), 및 히트싱크(100,200)를 이용한 냉각과정을 전반적으로 제어하는 제어부(400)를 포함한다. A cooling system having a heat sink in the embodiment of the invention shown in Figure 5 is sealed coupling engaged with the heat sink (100,200), a heat sink (100,200) in accordance with an embodiment of the invention air or injection of cooling water flow and a unit 300, and the heat sink the controller 400 for overall control of the cooling process using the (100,200).

히트싱크(100,200)는 열전도성 페이스트를 매개로 하여 전력 반도체 모듈 등과 같은 방열 대상의 일측에 장착되고, 주입부(300)를 관통하는 냉각용 에어 또는 냉각수가 와이어 패턴(110), 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210') 또는 제 2 메쉬 굴곡 패턴(210'-1)과 같이 굴곡 패턴을 갖는 방열 부재를 거치면서 방열 대상의 열을 흡열할 수 있다. A heat sink (100,200) is mounted to one side of the radiation target, such as by a thermally conductive paste, the medium power semiconductor module, the cooling air or cooling water, the wire pattern 110, the first network winding for passing through the injection unit 300 while passing through the heat radiation member having a winding pattern such as pattern 210 'or the second mesh pattern winding (210'-1) can be the heat absorbing heat from the heat target.

또한, 히트싱크(100,200)는 일측에 온도감지센서(미도시)를 구비할 수 있고, 이런 온도감지센서에 의해 검출된 온도정보는 제어부(400)로 전달될 수 있다. In addition, a heat sink (100,200) may be provided with a temperature sensor (not shown) on one side, the temperature information detected by this temperature sensor may be transmitted to the controller 400.

제어부(400)는 히트싱크(100,200)의 온도감지센서와 에어 펌프(310) 등에 연결되어 히트싱크(100,200)를 이용한 냉각과정을 전반적으로 제어하는 부분으로, 온도감지센서로부터 전달된 온도정보를 실시간으로 수신하고, 에어 펌프(310)를 통해 주입부(300)에 주입되는 냉각용 에어 또는 냉각수의 유량 또는 유속 등을 제어할 수 있다. Controller 400 is coupled to the temperature sensor and the air pump 310, a heat sink (100,200) as part of the overall control of the cooling process using the heat sinks (100,200), real-time the temperature information transmitted from the temperature sensor, as can be received, and controls the air pump 310, the cooling flow rate or flow velocity of the air or cooling water, etc. to be injected into the injecting section 300 through.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크를 구비한 냉각 시스템은 주입부(300)를 관통하여 흐르는 냉각용 에어 또는 냉각수에 의해 전력 반도체 모듈 등과 같은 방열 대상에 대한 냉각을 효율적으로 수행할 수 있다. Having thus a heat sink according to an embodiment of the present invention constructed cooling system can efficiently perform the cooling of the heat-radiating object such as a power semiconductor module with the cooling air or cooling water for flowing through the injection section 300 have.

본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. Although the teachings of the present invention is specifically described in accordance with the preferred embodiment, the above-described embodiments are provided for the description thereof, to be noted that not for the limitation.

또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. In addition, one of ordinary experts in the art will appreciate that the various embodiments are possible within the scope of technical idea of ​​the present invention.

100, 200: 히트싱크 101, 201: 방열판 100, 200: heat sink 101, 201: heat sink
110: 와이어 패턴 210: 메쉬 110: wire pattern 210: Mesh
210': 제 1 메쉬 굴곡 패턴 220: 솔더 210 ': the first mesh pattern winding 220: Solder
210'-1: 제 2 메쉬 굴곡 패턴 300: 주입부 210'-1: a second winding pattern mesh 300: inlet
310: 펌프 400: 제어부 310: pump 400: control unit

Claims (12)

  1. 적어도 하나의 굴곡 단면을 갖는 방열 패턴 부재; Radiation pattern member having at least one bent section; And
    상기 방열 패턴 부재를 상부면에 구비한 방열판; A heat sink provided with the heat radiation pattern member to the top surface;
    을 포함하며, It includes,
    상기 방열 패턴 부재는 금속 와이어에 굴곡이 간격을 갖고 아치 패턴이 형성된 다수의 와이어 패턴을 포함하며, And the heat radiation pattern member comprises a plurality of wire patterns are formed with a curved arch pattern the distance to the metal wire,
    상기 다수의 와이어 패턴은 방열판의 상부면에서 일방향으로 서로 이격되게 방열판에 접합되어 있으며, The plurality of pattern wires may be separated from each other in one direction in the upper surface of the heat sink is bonded to the heat sink,
    상기 방열판은 하부면에 구비된 열전도성 페이스트를 매개로 하여 방열 대상의 일측에 장착되는 것을 특징으로 하는 히트 싱크. It said heat sink is a heat sink characterized in that in a thermally conductive paste provided in the lower surface as a medium mounted to one side of the radiation target.
  2. 적어도 하나의 굴곡 단면을 갖는 방열 패턴 부재; Radiation pattern member having at least one bent section; And
    상기 방열 패턴 부재를 상부면에 구비한 방열판; A heat sink provided with the heat radiation pattern member to the top surface;
    을 포함하며, It includes,
    상기 방열 패턴 부재는 금속 재질로 형성되고 굴곡진 단면으로 다수 구부린 형태의 쐐기 형태의 단면을 갖는 제1 메쉬 굴곡 패턴과, 금속 재질로 형성되고 굴곡진 단면으로 다수 구부린 형태의 M자형의 단면을 갖는 제2 메쉬 굴곡 패턴을 포함하며, The radiation pattern member having a first mesh winding pattern and is formed of a metal material a plurality curved shape of the cross section of the M-shaped with a curved cross section having a number bent in the form of wedge shaped cross section, the cross-sectional binary form and bending of a metallic material a second winding comprising a mesh pattern,
    상기 제1 메쉬 굴곡 패턴과 제2 메쉬 굴곡 패턴은 상기 방열판에 교대로 서로 어긋나게 배치되어 있으며, The first mesh and the second mesh pattern winding winding pattern is disposed shifted from each other alternately on the heat sink,
    상기 방열판은 하부면에 구비된 열전도성 페이스트를 매개로 하여 방열 대상의 일측에 장착되는 것을 특징으로 하는 히트 싱크. It said heat sink is a heat sink characterized in that in a thermally conductive paste provided in the lower surface as a medium mounted to one side of the radiation target.
  3. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1,
    상기 와이어 패턴은 다각형의 단면을 갖는 패턴으로 상기 방열판의 상부면에 다수 접합되는 것을 특징으로 하는 히트 싱크. The wire pattern is a heat sink characterized in that the number bonded to the upper surface of the heat sink in a pattern having a cross-section of a polygon.
  4. 삭제 delete
  5. 삭제 delete
  6. 청구항 1 또는 2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2,
    상기 방열 패턴 부재는 디퓨전 본딩(diffusion bonding), 웰딩(welding) 및 솔더링(soldering) 중 어느 하나의 본딩 방법으로 상기 방열판의 상부면에 접합되는 것을 특징으로 하는 히트 싱크. The radiation pattern member is a heat sink, characterized in that in any one of a bonding method of diffusion bonding (diffusion bonding), welding (welding) and soldering (soldering) joined to the upper surface of the heat sink.
  7. 적어도 하나의 굴곡 단면을 갖는 방열 패턴 부재 및 상기 방열 패턴 부재를 상부면에 구비한 방열판을 포함하고, 방열 대상에 장착된 히트싱크; At least one heat sink comprises a heat sink, and mounted on the heat radiation member and the object with a radiation pattern radiating pattern member having a curved cross-section in the top surface;
    상기 히트싱크에 결합 밀봉되고, 냉각용 에어 또는 냉각수가 관통 유동하는 주입부; Injection unit for sealing and coupling to the heat sink, air or cooling water through-flow for cooling; And
    상기 히트싱크에 연결되고, 상기 히트싱크와 상기 주입부를 이용한 냉각을 제어하는 제어부;를 포함하며, Coupled to the heat sink, a control unit for controlling the cooling by the injection unit and the heat sink; includes,
    상기 방열 패턴 부재는 금속 와이어에 굴곡이 간격을 갖고 아치 패턴이 형성된 다수의 와이어 패턴을 포함하며, And the heat radiation pattern member comprises a plurality of wire patterns are formed with a curved arch pattern the distance to the metal wire,
    상기 다수의 와이어 패턴은 방열판의 상부면에서 일방향으로 서로 이격되게 방열판에 접합되어 있으며, The plurality of pattern wires may be separated from each other in one direction in the upper surface of the heat sink is bonded to the heat sink,
    상기 방열판은 하부면에 구비된 열전도성 페이스트를 매개로 하여 방열 대상의 일측에 장착되는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템. The heat sink cooling system, characterized in that in a thermally conductive paste provided in the lower surface as a medium mounted to one side of the radiation target.
  8. 적어도 하나의 굴곡 단면을 갖는 방열 패턴 부재; Radiation pattern member having at least one bent section; And
    상기 방열 패턴 부재를 상부면에 구비한 방열판; A heat sink provided with the heat radiation pattern member to the top surface;
    을 포함하며, It includes,
    상기 방열 패턴 부재는 금속 재질로 형성되고 굴곡진 단면으로 다수 구부린 형태의 쐐기 형태의 단면을 갖는 제1 메쉬 굴곡 패턴과, 금속 재질로 형성되고 굴곡진 단면으로 다수 구부린 형태의 M자형의 단면을 갖는 제2 메쉬 굴곡 패턴을 포함하며, The radiation pattern member having a first mesh winding pattern and is formed of a metal material a plurality curved shape of the cross section of the M-shaped with a curved cross section having a number bent in the form of wedge shaped cross section, the cross-sectional binary form and bending of a metallic material a second winding comprising a mesh pattern,
    상기 제1 메쉬 굴곡 패턴과 제2 메쉬 굴곡 패턴은 상기 방열판에 교대로 서로 어긋나게 배치되어 있으며, The first mesh and the second mesh pattern winding winding pattern is disposed shifted from each other alternately on the heat sink,
    상기 방열판은 하부면에 구비된 열전도성 페이스트를 매개로 하여 방열 대상의 일측에 장착되는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템. The heat sink cooling system, characterized in that in a thermally conductive paste provided in the lower surface as a medium mounted to one side of the radiation target.
  9. 청구항 7에 있어서, The system according to claim 7,
    상기 와이어 패턴은 다각형의 단면을 갖는 패턴으로 상기 방열판의 상부면에 다수 접합되는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템. The wire patterns cooling system characterized in that the number bonded to the upper surface of the heat sink in a pattern having a cross-section of a polygon.
  10. 삭제 delete
  11. 청구항 7에 있어서, The system according to claim 7,
    상기 주입부는 상기 제어부에 연결된 펌프로부터 상기 냉각용 에어 또는 냉각수를 공급받는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템. The injection unit cooling system, characterized in that from the pump connected to the controller receiving the air or cooling water for the cooling.
  12. 청구항 11에 있어서, The method according to claim 11,
    상기 히트싱크의 일측에 구비된 온도감지센서를 더 포함하고, Further comprising a temperature sensor provided at one side of the heat sink,
    상기 제어부는 상기 온도감지센서를 통해 검출된 온도 정보를 이용하여, 상기 펌프에 의해 공급되는 상기 냉각용 에어 또는 냉각수의 유량 또는 유속을 조절하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템. The controller cooling system characterized by using the detected temperature information from the temperature sensor, adjusting the flow rate or flow velocity of the cooling air or cooling water for supplied by the pump.
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