KR101548323B1 - 히트싱크 및 이것이 장착된 방열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히트싱크 및 이것이 장착된 방열장치에 관한 것으로서, 특히 발열체에서 발생되는 열을 보다 신속하고 효과적으로 방열시킬 수 있는 히트싱크 및 이것이 장착된 방열장치에 관한 것이다.
본 발명의 히트싱크는, 일면에 발열체가 결합되는 베이스부와; 상기 베이스부의 타면에서 상기 발열체의 반대방향으로 돌출 형성되고, 상기 베이스부의 길이방향을 따라 연장 형성된 다수개의 냉각핀과; 상기 베이스부의 길이방향을 따라 상기 베이스부의 내부에 관통 형성된 냉각홀을 포함하여 이루어지되, 상기 냉각홀의 직경(D)은 이웃한 상기 냉각핀 사이의 이격거리(L)보다 작고, 상기 냉각홀은 이웃한 상기 냉각핀 사이의 위치에서 상기 베이스부에 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

히트싱크 및 이것이 장착된 방열장치 { HEAT SINK AND HEAT RADIATOR APPARATUS HAVING THEREOF }

본 발명은 히트싱크 및 이것이 장착된 방열장치에 관한 것으로서, 특히 발열체에서 발생되는 열을 보다 신속하고 효과적으로 방열시킬 수 있는 히트싱크 및 이것이 장착된 방열장치에 관한 것이다.

기존의 방열시스템에 사용되는 통상적인 히트싱크는, 베이스부와, 냉각핀으로 이루어진다.

상기 베이스부는 평판 형상으로 형성되고 일면에 발열체가 결합된다.

상기 냉각핀은 상기 베이스부의 타면에서 상기 발열체의 반대방향으로 돌출 형성된다.

상기 히트싱크는, 상기 냉각핀을 상기 베이스부과 별도로 제작하여 압입 결합되는 압입식과, 상기 냉각핀과 베이스부재를 한꺼번에 일체로 압출 성형하는 압출식이 있다.

압입식의 경우에는 냉각핀은 베이스부에 끼워서 조립하기 때문에, 일체형의 압출식으로 제작된 경우보다 열전달 측면에서 열 저항이 크다.

그러나, 압입식은 압출식으로 제작할 수 없는 복잡한 형상을 제작할 수 있다.

위와 같은 상기 히트싱크는 상기 베이스부의 표면 및 상기 냉각핀만을 이용하여 방열하기 때문에, 방열효율을 증대시키기 위해서는 히트싱크의 크기가 커져야 되는 단점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0127392호

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 히트싱크의 크기를 종래와 동일 또는 더 작게 제작함에도 불구하고 방열효율을 증대시킬 수 있는 히트싱크 및 이것이 장착된 방열장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 히트싱크는, 일면에 발열체가 결합되는 베이스부와; 상기 베이스부의 타면에서 상기 발열체의 반대방향으로 돌출 형성되고, 상기 베이스부의 길이방향을 따라 연장 형성된 다수개의 냉각핀과; 상기 베이스부의 길이방향을 따라 상기 베이스부의 내부에 관통 형성된 냉각홀을 포함하여 이루어지되, 상기 냉각홀의 직경(D)은 이웃한 상기 냉각핀 사이의 이격거리(L)보다 작고, 상기 냉각홀은 이웃한 상기 냉각핀 사이의 위치에서 상기 베이스부에 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 베이스부 및 냉각핀은 압출에 의해 일체로 성형되고, 상기 냉각홀은 압출시 함께 성형된다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 히트싱크가 장착된 방열장치는, 공기 흐름을 발생시키는 강제대류팬과; 상기 강제대류팬의 후방에 배치되어 상기 강제대류팬에서 발생되는 공기의 흐름에 의해 열을 발산시키는 히트싱크와; 상기 히트싱크의 일면에 결합되는 발열체를 포함하여 이루어지되, 상기 히트싱크는, 일면에 상기 발열체가 결합되는 베이스부와; 상기 베이스부의 타면에서 상기 발열체의 반대방향으로 돌출 형성되고, 상기 베이스부의 길이방향을 따라 연장 형성된 다수개의 냉각핀과; 상기 베이스부의 길이방향을 따라 상기 베이스부의 내부에 관통 형성된 냉각홀을 포함하여 이루어지며, 상기 냉각홀의 직경(D)은 이웃한 상기 냉각핀 사이의 이격거리(L)보다 작고, 상기 냉각홀은 이웃한 상기 냉각핀 사이의 위치에서 상기 베이스부에 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 강제대류팬에 의해 발생된 공기는 상기 냉각핀 사이 및 상기 냉각홀의 내부를 통해 상기 히트싱크의 후방으로 이동된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 히트싱크 및 이것이 장착된 방열장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

베이스부에 냉각홀을 형성함으로써, 히트싱크의 크기를 종래와 동일 또는 더 작게 제작함에도 불구하고 방열효율을 증대시킬 수 있다.

특히, 상기 냉각홀의 직경(D)을 이웃한 상기 냉각핀 사이의 이격거리(L)보다 작게 하고, 상기 냉각홀을 이웃한 상기 냉각핀 사이의 위치에서 상기 베이스부에 형성함으로써, 상기 냉각홀 및 냉각핀을 통해 방열효과를 극대화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크의 사시도,
도 2는 도 1의 A-A'선을 취하여 본 단면도,
도 3은 종래의 히트싱크와, 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크의 단면의 온도분포도,
도 4는 도 3에 도시된 종래의 히트싱크와, 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크의 베이스부의 온도 비교 그래프,
도 5는 도 3에 도시된 종래의 히트싱크와, 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크의 방열률의 비교 그래프,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 방열장치의 구성도,

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A'선을 취하여 본 단면도이며, 도 3은 종래의 히트싱크와, 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크의 단면의 온도분포도이며, 도 4는 도 3에 도시된 종래의 히트싱크와, 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크의 베이스부의 온도 비교 그래프이고, 도 5는 도 3에 도시된 종래의 히트싱크와, 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크의 방열률의 비교 그래프이다.

본 발명의 히트싱크(10)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 베이스부(11)와, 냉각핀(12)과, 냉각홀(13)로 이루어진다.

상기 베이스부(11)는 평판 형상으로 형성되고, 일면에는 열을 발생시키는 발열체(20)가 결합된다.

상기 냉각핀(12)은 다수개가 상호 이격되어 있으며, 상기 베이스부(11)의 타면에서 상기 발열체(20)의 반대방향으로 돌출 형성된다.

이러한 상기 냉각핀(12)은 상기 베이스부(11)의 길이방향을 따라 연장 형성되어 있다.

상기 냉각핀(12)는 상기 베이스부(11)를 통해 전달되는 열이 공기와의 접촉면적을 증대되도록 하여 방열성능을 향상시키는 역할을 한다.

상기 냉각홀(13)은 상기 베이스부(11)의 길이방향을 따라 상기 베이스부(11)의 내부에 관통 형성된다.

본 실시예에서 상기 냉각홀(13)은 단면이 원형으로 형성되어 있지만, 필요에 따라 다양한 형상으로 형성될 수도 있다.

상기 냉각홀(13)의 직경(D)은 이웃한 상기 냉각핀(12) 사이의 이격거리(L)보다 작고, 상기 냉각홀(13)은 이웃한 상기 냉각핀(12) 사이의 위치에서 상기 베이스부(11)에 형성된다.

즉, 상기 베이스부(11)의 타면에 형성된 상기 냉각핀(12)을 연장한 선은, 상기 냉각홀(13)을 거치지 않고 상기 베이스부(11)의 일면과 교차할 수 있게 된다.

이러한 상기 냉각홀(13) 및 냉각핀(12)의 배치구조에 의해, 상기 발열체(20)에서 발생된 열이 상기 베이스부(11)를 통해 상기 냉각핀(12)으로 전열되고자 할 경우, 상기 냉각홀(13)을 거치지 않고 곧바로 상기 베이스부(11)를 통해 상기 냉각핀(12)으로 이동될 수 있어 상기 냉각핀(12)으로의 열전달의 효과를 높일 수 있다.

즉, 상기 냉각홀(13)의 내부에 존재하는 기체를 거치지 않고, 상기 베이스부(11)의 직선구간을 통해 상기 발열체(20)에서 발생된 열이 곧바로 냉각핀(12)으로 전달될 수 있어, 상기 냉각핀(12)으로의 열전달 효과를 높여 방열효과를 증대시킬 수 있다.

위와 같은 상기 히트싱크(10)는 알루미늄 등의 소재를 압출에 의해 성형하도록 하고, 상기 베이스부(11) 및 냉각핀(12)은 압출에 의해 일체로 성형된다.

그리고, 상기 냉각홀(13)은 상기 베이스부(11)의 성형 후 별도의 공정을 통해 형성할 수도 있으나, 상기 베이스부(11) 및 냉각핀(12)의 압출시 함께 성형되도록 함이 바람직하다.

또한, 상기 냉각홀(13)을 형성함으로써 재료절감의 효과와, 상기 냉각홀(13)을 통한 방열면적이 증대되어 방열효과도 높일 수 있다.

도 3(a)에는 종래의 일반적인 히트싱크의 단면이 도시되어 있고, 도 3(b)에는 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크(10)의 단면이 도시되어 있다.

도 3에서 빨간색은 온도가 높은 곳이고, 파란색은 온도가 낮은 곳이다.

도 3의 시뮬레이션 적용예에서는, 베이스부의 폭 210mm, 길이 240mm, 냉각핀 수 16개, 냉각핀 간격 13mm, 냉각핀 두께 2mm, 베이스부의 두께 14mm, 냉각홀의 직경 10mm, 냉각홀의 개수 15개로 하였으며, 상기 베이스부의 상면에는 2개의 열원을 설치하였다.

도 3(a)에 도시된 종래의 히트싱크와, 도 3(b)에 도시된 본 발명의 히트싱크(10)에 대하여 동일한 전열면적을 가지도록 하기 위하여, 도 3(a)에서는 냉각핀의 길이를 50mm로 하였고, 도 3(b)에서는 냉각핀의 길이를 35mm로 하였다.

따라서, 상기 냉각홀(13)의 유무와 상관없이, 도 3(a)에 도시된 종래의 히트싱크와, 도 3(b)에 도시된 본 발명의 히트싱크(10)는 전열면적이 동일하다.

이렇게 전열면적을 동일하게 한 상태에서 상기 발열체(20)에서 열을 발생시킬 경우, 도 3(a)에 도시된 바와 같이 종래의 히트싱크는 베이스부의 넓은 면적에서 높은 온도분포(빨간색)로 나타나지만, 도 3(b)에 도시된 본 발명의 히트싱크(10)는 상기 냉각홀에 의해 상기 베이스부의 좁은 면적에서 높은 온도분포가 나타나는 것을 확인할 수 있다.

이를 통해, 본 발명의 히트싱크(10)의 베이스부(11)에 형성된 상기 냉각홀(13)을 통해서 열전달이 촉진되었다는 것을 알 수 있다.

그리고, 도 4에 도시된 베이스부의 온도를 살펴보면, 본 발명의 히트싱크(10)에서의 온도가 더 낮음을 명확하게 확인할 수 있다.

또한 도 5에 도시된 방열률의 살펴보면, 본 발명의 히트싱크(10)와 종래의 히트싱크의 전열면적을 동일하게 하였음에도 불구하고, 본 발명의 히트싱크(10)가 종래의 히트싱크보다 약 2.2%의 개선된 방열률을 보임을 확인할 수 있다.

위와 같이 본 발명은 종래의 히트싱크에 대비하여 방열성능이 개선됨을 알 수 있고, 특히 종래의 히트싱크와 전열면적을 일정하게 유지하기 위해 냉각핀(12)의 높이를 감소시켰기 때문에, 본 발명은 히트싱크(10)의 압출시 발생되는 부하를 종래보다 줄일 수 있다.

한편 상술한 상기 히트싱크(10)는 도 6에 도시된 바와 같이 다른 구성요소들과의 관계를 통해 방열장치를 구성한다.

본 발명의 방열장치는 도 6에 도시된 바와 같이, 강제대류팬(30)과, 히트싱크(10)와, 발열체(20)로 이루어진다.

상기 강제대류팬(30)은 전원 등에 의해 회전되어 공기의 흐름을 강제로 발생시키는 장치이다.

상기 히트싱크(10)는 상기 강제대류팬(30)의 후방에 배치되어 상기 강제대류팬(30)에서 발생되는 공기의 흐름에 의해 열을 발산시키는 것으로써, 상술한 구조로 이루어진다.

상기 발열체(20)는 상기 히트싱크(10)의 일면에 결합되어 열을 발생시키는 것으로써, LED, 태양전지 등으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 히트싱크(10)는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 냉각핀(12) 및 냉각홀(13)이 상기 강제대류팬(30) 방향을 향해 길게 배치되도록 설치한다.

상기 강제대류팬(30)에 의해 발생된 공기는 상기 냉각핀(12) 사이 및 상기 냉각홀(13)의 내부를 관통하여 상기 강제대류팬(30)이 배치된 반대방향인 상기 히트싱크(10)의 후방으로 이동되어, 상기 히트싱크(10)를 냉각시키게 된다.

본 발명인 히트싱크 및 이것이 장착된 방열장치는 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

10 : 히트싱크, 11 : 베이스부, 12 : 냉각핀, 13 : 냉각홀,
20 : 발열체,
30 : 강제대류팬,

Claims (4)

1. 삭제
2. 일면에 발열체가 결합되는 베이스부와;
   상기 베이스부의 타면에서 상기 발열체의 반대방향으로 돌출 형성되고, 상기 베이스부의 길이방향을 따라 연장 형성된 다수개의 냉각핀과;
   상기 베이스부의 길이방향을 따라 상기 베이스부의 내부에 관통 형성된 냉각홀을 포함하여 이루어지되,
   상기 냉각홀의 직경(D)은 이웃한 상기 냉각핀 사이의 이격거리(L)보다 작고,
   상기 냉각홀은 이웃한 상기 냉각핀 사이의 위치에서 상기 베이스부에 형성되며,
   상기 베이스부 및 냉각핀은 압출에 의해 일체로 성형되고,
   상기 냉각홀은 압출시 함께 성형되는 것을 특징으로 하는 히트싱크.
3. 공기 흐름을 발생시키는 강제대류팬과;
   상기 강제대류팬의 후방에 배치되어 상기 강제대류팬에서 발생되는 공기의 흐름에 의해 열을 발산시키는 히트싱크와;
   상기 히트싱크의 일면에 결합되는 발열체를 포함하여 이루어지되,
   상기 히트싱크는,
   일면에 상기 발열체가 결합되는 베이스부와;
   상기 베이스부의 타면에서 상기 발열체의 반대방향으로 돌출 형성되고, 상기 베이스부의 길이방향을 따라 연장 형성된 다수개의 냉각핀과;
   상기 베이스부의 길이방향을 따라 상기 베이스부의 내부에 관통 형성된 냉각홀을 포함하여 이루어지며,
   상기 냉각홀의 직경(D)은 이웃한 상기 냉각핀 사이의 이격거리(L)보다 작고,
   상기 냉각홀은 이웃한 상기 냉각핀 사이의 위치에서 상기 베이스부에 형성되며,
   상기 베이스부 및 냉각핀은 압출에 의해 일체로 성형되고,
   상기 냉각홀은 압출시 함께 성형된 것을 특징으로 하는 히트싱크가 장착된 방열장치.
4. 청구항3에 있어서,
   상기 냉각핀 및 냉각홀은 상기 강제대류팬 방향을 향해 길게 배치되고,
   상기 강제대류팬에 의해 발생된 공기는 상기 냉각핀 사이 및 상기 냉각홀의 내부를 관통하여 상기 강제대류팬이 배치된 반대방향인 상기 히트싱크의 후방으로 이동되는 것을 특징으로 하는 히트싱크가 장착된 방열장치.
   

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