KR101836163B1 - 히트 싱크를 통한 열방출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히트 싱크를 통한 열방출 장치에 있어서, 일단에는 기판 상에 설치되는 발열 소자와 접촉하는 접촉면을 구비하며, 타단에는 히트 싱크와 접촉하는 접촉면을 구비하여, 발열 소자에서 발생한 열을　 히트 싱크로 전달하는 열전달 부재와; 열전달 부재를 발열 소자측으로 미는 탄성력을 제공하는 탄성 부재와; 히트 싱크에서 열전달 부재와 접촉하는 접촉면을 형성하며, 열전달 부재가 발열 소자측으로 슬라이드되어 이동가능 하도록 기구적으로 가이드 하는 가이드 부재와; 기판과 히트 싱크가 서로 고정되게 부착될 경우에, 기판과 히트 싱크 사이에 미리 설정된 간격을 유지하기 위해 삽입되는 간격 유지 부재를 구비한다.

Description

히트 싱크를 통한 열방출 장치{APPARATUS FOR RELEASING HEAT THROUGH HEAT SINK}

본 발명은 열방출 장치에 관한 것으로, 특히 열방출을 위해 히트 싱크를 구비한 각종 전기, 전자 장치에서 사용될 수 있는 히트 싱크를 통한 열방출 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 각종 전기, 전자 부품들은 해당 부품의 종류에 따라 상당히 높은 열이 발생하는 부품도 있으며, 그러한 발열 소자들에서 발생된 열을 효율적으로 방출하기 위한 열방출 구조가 요구된다. 예를 들어, 고전력 및 고출력의 증폭 소자나, 고속, 고기능을 수행하는 CPU(Central Processing Unit), DSP(Digital Signal Processor), 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 등의 소자에서는 비교적 많은 양의 열이 발생한다. 발생된 열은 해당 부품이나 장치의 성능을 떨어뜨리거나, 기능 장애 및 부품 손상을 일으키는 주요 요인으로 작용한다.

이러한 발열 소자에서 발생된 열을 방출하기 위해서, 통상 열방출 처리를 필요로 하는 장치는 외관에 다수의 열방출 핀을 가지는 히트 싱크를 설치한다. 히트 싱크는 통상 핀의 크기나 개수, 전체 면적 등에 비례하여 열방출 효율이 높아지지만, 해당 히트 싱크가 설치되는 장치의 소형화 및 경량화 요구에 맞추어 히트 싱크의 설계가 제한된다. 특히, 이러한 소형화 및 경량화에 대한 요구는 이동통신 기지국이나 중계기 등과 같이 지상과 비교하여 높은 곳에 설치되는 장치에서는 매우 중요한 요구 조건이다.

따라서, 소형화 및 경량화의 요구를 만족시키면서, 열방출 효율을 높이도록 하기 위한 기술들이 다양하게 연구되고 있다.

따라서 본 발명의 목적은 열방출 효율을 높이면서, 소형화 및 경량화를 가져올 수 있도록 하기 위한 히트 싱크를 통한 열방출 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 발열 소자별로 효율적인 열방출을 유도할 수 있도록 하기 위한 히트 싱크를 통한 열방출 장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 히트 싱크를 통한 열방출 장치에 있어서, 일단에는 기판 상에 설치되는 발열 소자와 접촉하는 접촉면을 구비하며, 타단에는 히트 싱크와 접촉하는 접촉면을 구비하여, 상기 발열 소자에서 발생한 열을 상기 히트 싱크로 전달하는 열전달 부재와; 상기 열전달 부재를 상기 발열 소자측으로 미는 탄성력을 제공하는 탄성 부재와; 상기 히트 싱크에서 상기 열전달 부재와 접촉하는 접촉면을 형성하며, 상기 열전달 부재가 상기 발열 소자 측으로 슬라이드되어 이동가능 하도록 기구적으로 가이드 하는 가이드 부재와; 상기 기판과 상기 히트 싱크가 서로 고정되게 부착될 경우에, 상기 기판과 상기 히트 싱크 사이에 미리 설정된 간격을 유지하기 위해 삽입되는 간격 유지 부재를 포함함을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 히트 싱크를 통한 열방출 장치는 열방출 효율을 높이면서, 소형화 및 경량화를 가져올 수 있으며, 아울러, 발열 소자별로 효율적인 열방출을 유도할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 히트 싱크를 통한 열방출 장치의 분해 사시도,
도 2는 도 1 중 A-A' 부분의 절단면도,
도 3은 도 2의 결합도,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 히트 싱크를 통한 열방출 장치의 구조도,
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 히트 싱크를 통한 열방출 장치의 구조도,
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 히트 싱크를 통한 열방출 장치의 구조도.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 첨부 도면에서는 동일한 구성요소에 대해서는 가능한 동일한 참조부호를 부가한다. 또한, 하기 설명에서는 구체적인 히트 싱크의 상세 구조 및 열전달 부재, 탄성 부재, 가이드 부재 등에 대한 상세 구성과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 히트 싱크를 통한 열방출 장치의 분해 사시도이며, 도 2는 도 1 중 A-A' 부분의 절단면도, 도 3은 도 2의 결합도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 열방출 장치는 기본적으로, 기판(20)의 (도면상) 상측에 히트 싱크(10)가 위치하여 상호간에 고정되게 부착될 경우에, 기판(20) 상에 설치되는 다양한 형태의 다수의 발열 소자(60, 62, 64)별로 각각 설치되며, 일단에는 해당 발열 소자(60, 62, 64)와 접촉하는 접촉면을 구비하며 타단에는 히트 싱크(10)와 접촉하는 접촉면을 구비함으로써, 발열 소자들(30, 32, 34)로부터 발생한 열을 히트 싱크(10)로 전달하는 다수의 열전달 부재(30, 32, 34)를 구비한다.

또한, 상기 다수의 열전달 부재(30, 32, 34)별로 각각 설치되어, 상기 다수의 열전달 부재(30, 32, 34)를 해당 발열 소자들(60, 62, 54)측으로 미는 탄성력을 제공하는 다수의 탄성 부재(40, 42, 44)가 구비된다. 이러한 탄성 부재들(40, 42, 44)은 일반적인 코일 스프링 구조로 구현될 수 있으며, 이외에도 판스프링 또는 고무 재질의 탄성체로 구현될 수도 있다.

또한, 히트 싱크(10)에는 상기 다수의 열전달 부재(30, 32, 34)별로 각각 설치되어 해당 열전달 부재와 접촉하는 접촉면을 형성하며, 해당 열전달 부재가 대응되는 발열 소자 측으로 슬라이드되어 이동가능 하도록 기구적으로 가이드 하는 다수의 가이드 부재(도 2, 3의 16)를 구비한다.

상기 열전달 부재들(30, 32, 34)은 홈이 형성되며 해당 홈 내에 상기 탄성 부재들(40, 42, 44)이 일부 삽입되는 원통 형태로 구성될 수 있다. 또한 상기 다수의 가이드 부재(16)는 해당 원통 형태의 열전달 부재들(30, 32, 34)의 측면과 접촉하면서, (탄성 부재가 삽입된) 해당 열전달 부재가 삽입될 수 있도록, 대응되는 직경을 가지는 원형의 홈 구조로 형성될 수 있다.

이와 같은 열전달 부재는 원통 형태뿐만 아니라 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 이에 따라 가이드 부재도 다양한 형태를 가질 수 있다. 또한, 이러한 열전달 부재는 대응되는 발열 소자와 크기와 대응되는 사이즈로 형성되며, 다수의 발열 소자들별로 각각 다른 형태를 가질 수도 있다.

한편, 기판(20)과 히트 싱크(10)는 다수의 나사(52)에 의한 나사 결합으로 서로 고정되게 부착될 수 있는데, 기판(20)과 히트 싱크(10)의 결합시에 이들 사이에 미리 설정된 간격을 유지하기 위해 삽입되는 다수의 간격 유지 부재(50)가 구비된다. 다수의 간격 유지 부재(50)에는 나사(52)가 관통할 수 있는 홀이 형성될 수 있다. 다수의 나사(52)는 기판(20)의 (도면 상) 하측에서 기판(20)에 형성된 홀과, 상기 간격 유지 부재(50)에 형성된 홀을 통해 히트 싱크(10)의 대응하는 위치에 형성된 나사 홀(14)과 결합함으로써, 기판(20)과 히트 싱크(10)를 서로 고정되게 부착할 수 있다.

이와 같이, 기판(20)과 히트 싱크(10)가 상기 다수의 간격 유지 수단(50)에 의해 적절한 간격을 두고 서로 고정되게 부착될 경우에, 특히 도 3을 참조하면, 열전달 부재(30)는 일단이 발열 소자(60)와 접촉하면서, 타단은 가이드 부재(16)내에서 상측으로 밀려들어간 상태가 된다. 또한, 이러한 상태에서 열전달 부재(30)는 탄성 부재(40)에 의해 발열 소자(60)와의 접촉을 지속적으로 유지하게 된다.

이때, 상기 기판(20)과 히트 싱크(10)가 고정되게 부착된 상태에서도, 열전달 부재(30)가 가이드 부재(16)에서 얼마간 더 밀려들어갈 수 있는 여유분을 가지도록, 열전달 부재(30) 및 가이드 부재(16)의 길이가 설정된다. 만약, 이러한 여유분이 가지지 않을 경우에는, 부품 공차나, 제조상의 공차에 의해 열전달 부재(30)를 통해 발열 소자(60)에 상당한 누름 압력이 작용하게 되며, 이에 따라 발열 소자(60)가 손상될 수 있다.

마찬가지의 이유로, 탄성 부재(40)의 탄성력도 사용 환경에서, 상기 열전달 부재(30)와 발열 소자(60)의 접촉을 유지하면도 가능한 발열 소자(60)에 압력을 가하지 않도록 적절히 설계된다.

하나의 기판 상에는 다양한 높이의 발열 소자들이 다수개 설치될 수 있으며,　 이에 따라 열전달 부재, 가이드 부재의 길이 및 탄성 부재의 탄성력들은 다수의 발열 소자들 별로 각각 다르게 설정될 수 있다.

상기와 같은 구성을 가지므로, 다수의 발열 소자(60, 62, 64)에서 발생된 열은 각각 다수의 열전달 수단(30, 32, 34)을 통해 히트 싱크(14)로 빠르게 전달되며, 이에 따라 보다 열방출 효율이 매우 높아질 수 있다.

상기한 바와 같은 구조에서, 써멀 그리스(thermal grease) 써멀 컴파운드(thermal compound)와 같은 열전도 물질(thermal paste)을, 열전달 부재와 발열 소자의 접촉면과, 열전달 부재와 가이드 부재와의 접촉면에 적절히 도포되는 것이 열전도성을 좋게 하기 위해 더욱 유효할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 히트 싱크를 통한 열방출 장치의 구조도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 열방출 장치는, 상기 도 1 내지 도 3에 도시된 제1 실시예에 따른 구조와 대부분 유사하나, 먼저, 히트 싱크(10)에 형성된 가이드 부재(18)의 구성에서 차이가 있다.

즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 열전달 장치에서, 가이드 부재(18)는 예를 들어, 원통 형태의 열전달 부재(30)가 삽입될 수 있도록 대응되는 직경을 가지는, 마찬가지로 원통 형태의 구조를 가지며, 히트 싱크(10)의 내면에서 돌출되게 형성될 수 있다.

또한, 기판(20)과 히트 싱크(10)의 결합시에 이들 사이에 미리 설정된 간격을 유지하기 위해 삽입되는 다수의 간격 유지 부재(51)는 히트 싱크(10)에 일체형으로 구성될 수 있으며, 이러한 일체형 간격 유지 부재(51)에는 나사(52')가 결합될 수 있는 나사 홀(14')이 형성된다. 다수의 나사(52')는 기판(20)의 하측에서 기판(20)에 형성된 홀을 통해 상기 일체형 간격 유지 부재(51)에 형성된 나사 홀(14')과 결합함으로써, 기판(20)과 히트 싱크(10)를 서로 고정되게 부착한다.

물론, 상기 도 4에 도시된 제2 실시예의 구조에서도, 상기 기판(20)과 히트 싱크(10)가 고정되게 부착된 상태에서도, 열전달 부재(30)가 가이드 부재(18)에서 얼마간 더 밀려들어갈 수 있는 여유분을 가지도록, 열전달 부재(30) 및 가이드 부재(18)의 길이가 설정된다. 이에 따라, 발열 소자(60)에 과도한 압력이 가해지지 않게 된다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 히트 싱크를 통한 열방출 장치의 구조도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 열방출 장치는 상기 도 1 내지 도 3에 도시된 제1 실시예에 따른 구조와 대부분 유사하나, 히트 싱크(10)에 형성된 가이드 부재(18')의 구성에서 차이가 있다.

즉, 본 발명의 제3 실시예에 따른 열방출 장치에서는, 가이드 부재(18')기 상기 도 4의 제2 실시예와 마찬가지로 원통 형태의 구조를 히트 싱크(10)의 내면에서 돌출되게 형성될 수 있다. 그런데, 도 4의 제2 실시예와는 달리, 예를 들어, 원통 형태의 열전달 부재(30')의 내부 홈에 삽입될 수 있도록 대응되는 직경을 가진다.

도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 히트 싱크를 통한 열방출 장치의 구조도이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 열방출 장치는　 상기 도 1 내지 도 3에 도시된 제1 실시예에 따른 구조와 대부분 유사하며, 다만 열전달 부재(31) 및 탄성 부재(70)의 구성에서 차이가 있다.

즉, 본 발명의 제4 실시예에 따른 열방출 장치에서는, 열전달 부재(31)가 내부에 홈이 없는 원기둥 형태를 가질 수 있으며, 탄성 부재(70)는 코일 스프링 구조가 아니라 판스프링 구조를 가질 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 열전달 장치의 구성이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 예를 들어, 상기의 실시예들에서는, 가이드 부재가 홈 구조나, 돌출된 원통 형태의 구조를 가지는 것으로 설명하였으나, 이들을 혼합하여 일부분은 홈으로 나머지 부분은 돌출된 원통 형태의 구조를 가지도록 구성할 수도 있다. 또한 상기의 실시예들에 개시된 구조에서 일부 구조들은 다른 실시예들에도 부분적으로 적용가능하다. 예를 들어, 도 4의 제2 실시예에서 일체형 간격 유지 부재(51) 및 도 6에 도시된 원기둥 형태의 열전달 부재(31), 판스프링(70) 등은 다른 실시예들에도 적용가능하다.

이와 같이, 본 발명의 다양한 변형 및 변경이 있을 수 있으며, 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.

Claims (10)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 히트 싱크를 통한 열방출 장치에 있어서,
   일단에는 기판 상에 설치되는 발열 소자와 접촉하는 접촉면을 구비하며, 타단에는 히트 싱크와 접촉하는 접촉면을 구비하여, 상기 발열 소자에서 발생한 열을 상기 히트 싱크로 전달하는 열전달 부재와,
   상기 열전달 부재를 상기 발열 소자측으로 미는 탄성력을 제공하는 탄성 부재와,
   상기 히트 싱크에서 상기 열전달 부재와 접촉하는 접촉면을 형성하며, 상기 열전달 부재가 상기 발열 소자측으로 슬라이드되어 이동가능 하도록 기구적으로 가이드 하는 가이드 부재와,
   상기 기판과 상기 히트 싱크가 서로 고정되게 부착될 경우에, 상기 기판과 상기 히트 싱크 사이에 미리 설정된 간격을 유지하기 위해 삽입되는 간격 유지 부재를 포함하며,
   상기 가이드 부재는 상기 열전달 부재의 측면과 접촉하면서, 상기 가이드 부재에 상기 열전달 부재가 삽입될 수 있도록, 상기 열전달 부재와 대응되는 직경을 가지는 통 형태의 구조를 가지며, 상기 히트 싱크의 내면에서 돌출되게 형성됨을 특징으로 하는 열방출 장치.
   
6. 히트 싱크를 통한 열방출 장치에 있어서,
   일단에는 기판 상에 설치되는 발열 소자와 접촉하는 접촉면을 구비하며, 타단에는 히트 싱크와 접촉하는 접촉면을 구비하여, 상기 발열 소자에서 발생한 열을 상기 히트 싱크로 전달하는 열전달 부재와,
   상기 열전달 부재를 상기 발열 소자측으로 미는 탄성력을 제공하는 탄성 부재와,
   상기 히트 싱크에서 상기 열전달 부재와 접촉하는 접촉면을 형성하며, 상기 열전달 부재가 상기 발열 소자측으로 슬라이드되어 이동가능 하도록 기구적으로 가이드 하는 가이드 부재와,
   상기 기판과 상기 히트 싱크가 서로 고정되게 부착될 경우에, 상기 기판과 상기 히트 싱크 사이에 미리 설정된 간격을 유지하기 위해 삽입되는 간격 유지 부재를 포함하며,
   상기 열전달 부재는 상기 탄성 부재가 일부 삽입되는 홈을 가지는 통 형태로 구성되며,
   상기 가이드 부재는 상기 가이드 부재의 측면과 상기 열전달 부재의 상기 홈이 접촉하면서, 상기 가이드 부재가 상기 열전달 부재의 상기 홈에 삽입될 수 있도록, 상기 열전달 부재의 홈과 대응되는 직경을 가지는 통 형태의 구조를 가지며, 상기 히트 싱크의 내면에서 돌출되게 형성됨을 특징으로 하는 열방출 장치.
   
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 탄성 부재는 코일 스프링 구조 또는 판스프링 구조로 구현됨을 특징으로 하는 열방출 장치.
   
8. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 간격 유지 부재는 상기 히트 싱크에 일체형으로 구성됨을 특징으로 하는 열방출 장치.
   
9. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 열전달 부재와 상기 발열 소자의 접촉면과, 상기 열전달 부재와 상기 가이드 부재와의 접촉면은 열전도 물질(thermal paste)이 도포됨을 특징으로 하는 열방출 장치.
   
10. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 기판과 상기 히트 싱크가 고정되게 부착된 상태에서도, 상기 열전달 부재가 상기 가이드 부재에서 더 밀려들어갈 수 있는 여유분을 가지도록 상기 열전달 부재 및 상기 가이드 부재의 길이를 설정함을 특징으로 하는 열방출 장치.

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