KR101880478B1 - 방열 장치 - Google Patents

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KR101880478B1
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원광재
조남준
김태진
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은, 냉각 유로를 포함하는 방열판, 상기 방열판과 연결되고 상기 냉각 유로 내부에 형성된 복수 개의 방열핀, 및 상기 냉각 유로 내부에 형성된 턱으로, 상기 냉각 유로에 흐르는 냉각 유체의 상하 유동을 발생시키는 적어도 하나의 서포터를 포함하고, 상기 서포터는, 상기 복수 개의 방열핀 사이에 배치되고, 상기 서포터와 상기 복수 개의 방열핀은, 일정 거리 이상 이격되는 방열 장치에 관한 것이다.

Description

방열 장치{Radiating apparatus}
본 발명은 집적 회로나 전자 소자에서 발생하는 열을 흡수하여 냉각시키는 방열 장치에 관한 것이다.
각종 집적 회로나 전자 소자와 같은 전자 부품는 동작 중 열을 발생시킨다.
방열 장치는 이러한 전자 부품에서 발생하는 열을 흡수하여 전자 부품의 열을 감소시킨다.
방열 장치는 냉각수와 같이 냉각 유체를 사용하여 전자 부품으로부터 흡수한 열을 냉각시킬 수 있다. 이러한 방열 장치는 수냉식 방열 장치라고 할 수 있다.
수냉식 방열 장치는 전자 부품의 열을 흐르는 냉각 유체에 전달함으로써, 전자 부품을 냉각시킨다.
수냉식 방열 장치에서 냉각 유체가 어떻게 유동하는지에 따라서 방열 장치의 방열 성능이 상이할 수 있다.
종래의 방열 장치는, 냉각 유체가 제대로 섞이지 않고 층류로서 유동하여 방열 성능이 감소하는 문제점이 있다.
이에 따라, 냉각 유체의 난류를 발생시킴으로써, 방열 장치의 방열 성능을 향상시키는 기술이 연구중이다.
본 발명의 실시예는 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 냉각 유체의 난류를 발생시킴으로써, 방열 장치의 방열 성능을 향상시키는데 목적이 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 방열 장치는, 냉각 유로를 포함하는 방열판, 상기 방열판과 연결되고 상기 냉각 유로 내부에 형성된 복수 개의 방열핀, 및 상기 냉각 유로 내부에 형성된 턱으로, 상기 냉각 유로에 흐르는 냉각 유체의 상하 유동을 발생시키는 적어도 하나의 서포터를 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 냉각 유체의 난류를 발생시킴으로써, 방열 장치의 방열 성능을 향상시킬 수 있다.
둘째, 냉각 유체의 속도 감소를 최소화시킴으로써, 방열 장치의 방열 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은, 종래의 방열 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는, 본 발명에 따른 방열 장치(100)를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은, 본 발명에 따른 방열 장치(100)가 종래의 방열 장치보다 방열 성능이 우수함을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 방열 장치(100)의 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 방열핀(120)의 단면적과 서포터(130)의 단면적을 비교하여 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 서포터(130)와 방열핀(120) 사이의 간격을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 서포터(130)의 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 냉각 유로의 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는, 방열핀(120)의 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 종래의 방열 장치와 본 발명의 방열 장치(100)의 실헐 결과를 비교 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 따른 방열 장치(100)는, 냉각 유체(300)를 이용하여, 각종 소자 또는 회로에 발생하는 열을 방출하는 장치이다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 방열 장치(100)를 설명한다.
도 1은, 종래의 방열 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는, 본 발명에 따른 방열 장치(100)를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 방열 장치는, 방열판(110)과 방열핀(120)을 포함할 수 있다.
방열판(110)은 열전도율이 높은 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 방열판(110)은, 열전도율이 높은 금속인 구리나 알루미늄으로 구성될 수 있다.
방열판(110)은 각종 칩(150), 소자, 회로와 부착될 수 있다. 방열판(110)은, 열을 발생시키는 각종 전자 부품이 부착될 수 있는 형태일 수 있다. 예를 들어, 방열판(110)은, 넓은 판의 형태이거나, 특정 전자 부품과 대응하는 형태일 수 있다. 칩(150)은, 집적 회로일 수 있다. 방열판(110) 상부에는 칩(150)이 부착되어, 칩(150)에서 방생되는 열이 방열판(110)으로 전달될 수 있다.
방열판(110) 하부에는 냉각 유체(300)가 유동하는 냉각 유로가 형성될 수 있다. 방열판(110) 하부에는 복수 개의 방열핀(120)이 구비될 수 있다.
방열핀(120)은, 방열판(110)과 같이 열전도율이 높은 물질로 구성될 수 있다. 방열핀(120)은, 방열판(110)이 전달하는 열을 냉각 유체(300)로 전달할 수 있다.
냉각 유체(300)는 방열판(110)이나 방열핀(120)이 전달하는 열을 전달받아 이동시킬 수 있다. 결과적으로 냉각 유체(300)는 칩(150)에서 발생하는 열을 이동시켜, 칩(150)의 온도를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 냉각 유체(300)는 물일 수 있다.
방열핀(120)이 많을수록 방열판(110)과 냉각 유체(300) 상이의 열 전달이 촉진될 수 있다. 방열핀(120)이 많을수록 칩(150)에서 발생하는 열이 더욱 빠르게 감소될 수 있다. 방열핀(120)이 많을수록 냉각 유체(300)가 이동하면서 받는 저항력이 증가할 수 있다. 냉각 유체(300)가 이동하면서 받는 저항력에 의하여 냉각 유체(300)의 속도가 느려질 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 방열 장치(100)는, 방열판(110), 방열핀(120), 및 서포터(130)를 포함할 수 있다.
방열판(110)은, 냉각 유로를 포함할 수 있다. 냉각 유로는 냉각 유체(300)가 유동하는 통로일 수 있다.
방열 장치(100)는, 복수 개의 방열핀(120)을, 포함할 수 있다. 방열핀(120)은, 방열판(110)과 연결될 수 있다. 방열핀(120)은, 냉각 유로 내부에 형성될 수 있다. 예를 들어, 방열핀(120)은, 원통 형태일 수 있다. 방열핀(120)은, 방열판(110)로부터 열을 전달받아, 냉각 유체(300)로 전달할 수 있다. 이에 따라, 방열 장치(100)의 방열 성능이 향상될 수 있다.
방열핀(120)의 개수가 많을수록 방열판(110)의 열이 냉각 유체(300)로 빠르게 전달되지만, 냉각 유체(300)의 이동 속도가 저하되므로, 온도 불균형이 발생할 수도 있다.
방열 정치는, 적어도 하나의 서포터(130)를 포함할 수 있다. 서포터(130)는, 냉각 유로 내부에 형성된 턱일 수 있다. 서포터(130)는 냉각 유로에 흐르는 냉각 유체(300)의 상하 유동(310)을 발생시킬 수 있다.
냉각 유체(300)의 상하 유동(310)은, 냉각 유체(300)가 수직 방향으로 이동하는 것이다. 서포터(130)는, 냉각 유로에 형성된 턱의 형태를 가지고 있으므로, 냉각 유체(300)가 유동하다가 서포터(130)를 만나는 경우, 턱을 넘어가면서 상하 유동(310)이 발생될 수 있다.
냉각 유체(300)가 서포터(130)를 넘어가면서 난류가 발생하게 되면, 냉각 유체(300)가 위 아래로 섞이므로, 방열 장치(100)의 온도 불균형이 완화되고, 방열 성능이 향상될 수 있다.
도 3은, 본 발명에 따른 방열 장치(100)가 종래의 방열 장치보다 방열 성능이 우수함을 설명하기 위한 도면이다.
도 3의 (a)를 참조하면, 종래의 방열 장치와 같이 냉각 유로에 서포터(130)가 존재하지 않는 경우, 냉각 유체(300)의 상하 유동(310)이 발생하지 않을 수 있다.
냉각 유체(300)의 상하 유동(310)이 발생하지 않으므로, 냉각 유로 내부에는 층류가 형성되어, 상층 냉각 유체(300)와 하층 냉각 유체(300)가 섞이지 않고 이동할 수 있다.
상층 냉각 유체(300)는, 방열판(110)에 접촉되어 있으므로, 하층 냉각 유체(300)보다 상대적으로 많은 열을 흡수할 수 있다.
하층 냉각 유체(300)는, 방열판(110)에 접촉되어 있지 않으므로, 상층 냉각 유체(300)보다 상대적으로 적은 열을 흡수할 수 있다.
이에 따라, 실질적으로 열을 흡수하는 냉각 유체(300)의 양이 제한되어, 방열 장치(100)의 방열 성능이 저하될 수 있다.
도 3의 (b)를 참조하면, 본 발면에 따른 방열 장치(100)와 같이 냉각 유로에 서포터(130)가 존재하는 경우, 냉각 유체(300)의 상하 유동(310)이 발생할 수 있다.
냉각 유체(300)의 상하 유동(310)이 발생하는 경우, 냉각 유로 내부에 난류가 발생하므로, 상층 냉각 유체(300)와 하층 냉각 유체(300)가 섞일 수 있다.
냉각 유로 내부에 난류가 발생하는 경우, 상층 냉각 유체(300)가 흡수한 열이 하층 냉각 유체(300)까지 전달될 수 있다.
실질적으로 열을 흡수하는 냉각 유체(300)의 양이 제한되지 않고, 하층 냉각 유체(300)와 상층 냉각 유체(300)가 함께 열을 전달 받을 수 있으므로, 방열 장치(100)의 방열 성능이 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 방열 장치(100)는, 서포터(130)를 적어도 하나 포함하여 냉각 유로 내부에 냉각 유체(300)의 난류를 발생시킬 수 있다. 방열 장치(100)는, 냉각 유체(300)의 모든 부분에 열이 전달될 수 있도록 하여, 방열판(110)과 방열핀(120)의 열 전달이 촉진될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 방열 장치(100)의 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 서포터(130)는 냉각 유체(300)의 유동 방향과 직각으로 형성될 수 있다. 이 경우, 서포터(130)의 가로 방향과 냉각 유체(300)의 유동 방향은 직각을 이룰 수 있다. 이와 달리 서포터(130)의 가로 방향과 냉각 유체(300)의 유동 방향이 이루는 각도는 90도 미만일 수도 있다.
서포터(130)는 냉각 유체(300)의 상하 유동(310)을 발생시키기 위한 것이다. 서포터(130)가 냉각 유체(300)의 유동 방향과 직각에 가깝게 형성될수록 냉각 유체(300)가 강한 저항력을 받으므로, 냉각 유체(300)의 상하 유동(310) 발생이 촉진될 수 있다.
본 발명에 따른 방열 장치(100)는 냉각 유체(300)의 유동 방향과 직각으로 형성된 서포터(130)를 포함함으로써, 냉각 유체(300)의 상하 유동(310)을 발생시킬 수 있다. 냉각 유체(300)의 상하 유동(310)을 발생하면, 냉각 유로 내부에서 냉각 유체(300)의 난류가 발생할 수 있다. 냉각 유체(300)의 난류가 발생하면 냉각 유체(300)의 상층류와 하층류가 섞이므로, 열을 흡수하는 냉각 유체(300)의 양이 증가하고, 방열 장치(100)의 방열 성능이 향상될 수 있다.
서포터(130)의 길이는, 냉각 유로의 폭의 길이에 대응할 수 있다. 상술한 서포터(130)의 길이는 서포터(130)의 가장 긴 길이인 가로 길이(L2)일 수 있다. 냉각 유로는, 방열판(110)에 부착되거나 포함되는 것이므로, 냉각 유로의 폭의 길이는, 방열판(110)의 가로 길이(L1)과 동일할 수 있다.
예를 들어, 서포터(130)의 가로 길이(L2)는 방열판(110)의 가로 길이(L1)와 동일할 수 있다. 서포터(130)의 가로 방향과 냉각 유체(300)의 유동 방향이 이루는 각도가 90도이고, 서포터(130)의 가로 길이(L2)와 방열판(110)의 가로 길이(L1)가 동일한 경우, 서포터(130)에 의하여 냉각 유체(300)가 받는 저항력이 가장 커지므로, 단일 서포터(130)에 의한 냉각 유체(300)의 상하 유동(310) 발생이 최대화될 수 있다. 이 경우, 냉각 유체(300)의 열 흡수가 향상될 수 있으므로, 방열 장치(100)의 방열 성능이 향상될 수 있다.
도4와 달리, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 서포터(130)의 길이는 방열판(110)의 길이와 상이할 수 있다.
예를 들어, 서포터(130)의 길이는 냉각 유로의 폭의 길이보다 길 수도 있다. 이 경우, 서포터(130)의 가로 방향과 냉각 유체(300)의 유동 방향이 이루는 각도는 90도 미만일 수 있다. 서포터(130)의 가로 방향과 냉각 유체(300)의 유동 방향이 이루는 각도는 90도 미만인 경우, 냉각 유체(300)가 서포터(130)에 의하여 좌측이나 우측으로 이동할 수 있으므로, 냉각 유로 내부에서 냉각 유체(300)의 상하 유동(310)과 좌우 유동이 발생할 수 있다.
예를 들어, 서포터(130)의 길이는 냉각 유로의 폭의 길이보다 작을 수도 있다. 이 경우, 복수 개의 서포터(130)가 복수 개의 방열핀(120) 사이에 배치될 수 있다. 복수 개의 서포터(130)는 지그재그로 배치될 수 있다.
도 5는 방열핀(120)의 단면적과 서포터(130)의 단면적을 비교하여 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 서포터(130)의 넓이는, 냉각 유체(300)의 유동 방향으로 바라본 복수 개의 방열핀(120)의 단면적 이하일 수 있다.
서포터(130)의 넓이가 냉각 유체(300)의 유동 방향으로 바라본 복수 개의 방열핀(120)의 단면적보다 큰 경우, 서포터(130)에 의하여 냉각 유체(300)가 받는 저항력이 방열핀(120)에 의하여 냉각 유체(300)가 받는 저항력보다 커질 수 있다. 이 경우, 냉각 유체(300)가 받는 저항력을 압력이라고 명명하면, 서포터(130)에 의하여 발생되는 압력이 방열핀(120)에 의하여 발생되는 압력보다 클 수 있다. 서포터(130)에 의하여 발생되는 압력이 방열핀(120)에 의하여 발생되는 압력보다 큰 경우, 종래와 같이 냉각 유로 내부에 방열핀(120)만 존재할 때의 압력보다, 본 발명에 따라 서포터(130)와 방열핀(120)가 같이 존재할 때의 압력이 크고, 이를 압력 손실이 발생한다고 표현할 수 있다.
서포터(130)의 넓이가 냉각 유체(300)의 유동 방향으로 바라본 복수 개의 방열핀(120)의 단면적보다 큰 경우, 냉각 유로 내부의 압력 손실이 발생할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 방열 장치(100)는, 서포터(130)의 넓이가 냉각 유체(300)의 유동 방향으로 바라본 복수 개의 방열핀(120)의 단면적 이하이므로, 압력 손실이 발생하지 않을 수 있다.
서포터(130)의 넓이는, 서포터(130)의 가로 길이와 높이를 곱한 값일 수 있다. 서포터(130)의 가로 길이를 W, 높이를 H라고 한다면, 넓이는 H*W이다.
냉각 유체(300)의 유동 방향으로 바라본 복수 개의 방열핀(120)의 단면적은, 횡방향으로 한 열을 이루는 복수 개의 방열핀(120)의 단면적의 합일 수 있다. 횡방향으로 한 열을 이루는 방열핀(120)의 개수를 N, 방열핀(120)의 높이를 G, 방열핀(120)의 가로 길이를 B라고 한다면, 냉각 유체(300)의 유동 방향으로 바라본 복수 개의 방열핀(120)의 단면적은, N*G*B이다.
이에 따라, H*W는 N*G*B 이하일 수 있다.
서포터(130)의 가로 길이가 냉각 유로의 폭의 길이와 동일한 경우, 서포터(130)의 높이는 방열핀(120)의 높이보다 작을 수 있다.
이하 서포터(130)와 방열핀(120)의 간격에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 일 실시예에서, 서포터(130)는, 복수 개의 방열핀(120) 사이에 배치될 수 있다. 서포터(130)와 복수 개의 방열핀(120)은, 일정 거리 이상 이격될 수 있다.
도 6은 서포터(130)와 방열핀(120) 사이의 간격을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 서포터(130)의 후면과 복수 개의 방열핀(120)의 간격(RS)은, 서포터(130)의 전면과 복수 개의 방열핀(120)의 간격(FS)보다 클 수 있다.
서포터(130)의 전면은, 냉각 유체(300)가 접근하는 방향에 존재하는 서포터(130)의 일면이다. 서포터(130)의 후면은, 냉각 유체(300)가 멀어지는 방향에 존재하는 서포터(130)의 일면이다.
서포터(130)의 전면과 복수 개의 방열핀(120)의 간격(FS)은, 냉각 유체(300)가 상승하는 구간일 수 있다. 냉각 유로에서 유동하는 냉각 유체(300)는, 서포터(130)를 만나면, 서포터(130)를 넘어가면서 상승할 수 있다.
서포터(130)의 후면과 복수 개의 방열핀(120)의 간격(RS)은, 냉각 유체(300)가 하강하는 구간일 수 있다. 냉각 유로에서 유동하는 냉각 유체(300)는, 서포터(130)를 넘어간 후 하강할 수 있다.
냉각 유체(300)가 상승하는 구간(FS)에서는 서포터(130)에 의한 압력이 존재하므로 냉각 유체(300)의 속도가 감소할 수 있다. 냉각 유체(300)가 하강하는 구간(RS)에서는 서포터(130)에 의한 압력이 존재하지 않으므로, 냉각 유체(300)의 속도가 증가할 수 있다. 냉각 유체(300)가 하강하는 구간(RS)에서 서포터(130)에 의한 압력이 감소하면 냉각 유체(300)가 팽창하면서 난류가 발생할 수 있다.
냉각 유체(300)가 상승하는 구간(FS)은, 서포터(130)에 의한 압력이 증가하고 냉각 유체(300)의 속도가 감소하는 구간이고, 냉각 유체(300)가 하강하는 구간(RS)은 냉각 유체(300)의 속도가 증가하고 난류가 발생하는 구간이므로, 냉각 유체(300)가 하강하는 구간(RS)이 냉각 유체(300)가 상승하는 구간(FS)보다 클 수 있다. 냉각 유체(300)가 하강하는 구간(RS)은 냉각 유체(300)의 속도가 증가하고 난류가 발생하는 구간이므로, 상대적으로 냉각 유체(300)가 상승하는 구간(FS)보다 넓은 공간이 필요하다. 냉각 유체(300)가 하강하는 구간(RS)이 냉각 유체(300)가 상승하는 구간(FS)보다 넓은 공간이 필요하므로, 서포터(130)의 후면과 복수 개의 방열핀(120)의 간격(RS)은, 서포터(130)의 전면과 복수 개의 방열핀(120)의 간격(FS)보다 클 수 있다.
이하, 도 6을 참조하여, 서포터(130)의 위치에 대하여 설명한다.
서포터(130)는, 방열판(110)의 전체 영역 중, 칩(150)이 배치되지 않는 영역(N)에 배치될 수 있다.
방열판(110)에는 칩(150)이 배치된 영역(Y)과 칩(150)이 배치되지 않은 영역(N)이 존재할 수 있다.
칩(150)이 배치된 영역(Y)에는 방열핀(120)이 배치될 수 있다. 도면과 달리, 방열핀(120)은, 칩(150)이 배치되지 않은 영역(N)에도 배치될 수 있다.
칩(150)에서 발생하는 열은, 방열판(110) 및 방열핀(120)에 의하여 냉각 유체(300)로 전달될 수 있으므로, 방열핀(120)이 칩(150)에 배치된 영역(Y) 내에 배치되는 경우가, 방열핀(120)이 칩(150)이 배치되지 않은 영역(N)에 배치된 경우보다, 열 전달 속도가 빠를 수 있다.
서포터(130)는 칩(150)이 배치되지 않은 영역(N)에 배치될 수 있다. 서포터(130)는 방열판(110)을 통하여 전달되는 열을 전달받을 수 있지만, 냉각 유체(300)의 난류를 발생시키기 위한 것이다. 서포터(130)는, 냉각 유체(300)로 열을 전달하기 위한 것이 아니고, 복수 개의 방열핀(120)과 냉각 유체(300)가 접촉하는 영역이 서포터(130)와 냉각 유체(300)가 접촉하는 영역보다 크므로, 칩(150)이 배치되지 않은 영역(N)에 배치될 수 있다.
이하, 도 7을 참조하여, 서포터(130)의 형상을 설명한다.
도 7은 서포터(130)의 형상을 설명하기 위한 도면이다.
측면에서 바라본 서포터(130)의 형태는, 후면이 각진 형태일 수 있다. 서포터(130)의 후면은, 냉각 유체(300)가 멀어지는 방향에 존재하는 일면일 수 있다.
예를 들어, 서포터(130)는, 측면에서 바라볼 때, 직사각형, 또는 직각 삼각형의 행태일 수 있다. 서포터(130)는, 측면에서 바라볼 때, 직각 사각형에서 한 꼭지점이 둥근 형태일 수 있다. 이 경우, 둥근 부분은 서포터(130)의 전면일 수 있다.
냉각 유체(300)는 서포터(130)의 후면을 지나가면서 난류가 될 수 있다. 서포터(130)의 후면이 각진 경우가, 서포터(130)의 후면이 둥근 경우보다, 서포터(130)의 후면을 지나가는 냉각 유체(300)의 난류 발생이 더 촉진될 수 있다. 냉각 유체(300)의 난류 발생이 촉진되는 경우, 냉각 유체(300)의 열 흡수율이 향상되어 방열 장치(100)의 방열 성능이 향상될 수 있다.
이하, 도 8을 참조하여, 냉각 유로의 행태에 대하여 설명한다.
도 8은 냉각 유로의 형태를 설명하기 위한 도면이다.
냉각 유로(140)는 폭이 일정한 직선형일 수 있다. 냉각 유로(140)는 방열판(110)에 포함될 수 있다. 냉각 유로(140)는 냉각 유체(300)가 유동하는 통로일 수 있다.
냉각 유로(140)가 폭이 일정한 직선형이고, 서포터(130)가 없다면, 냉각 유체(300)는 장애물없이 일방향으로 흐르므로, 냉각 유체(300)의 난류가 발생하기 어려운 환경이 된다. 이 경우, 냉각 유로(140) 내부에 서포터(130)가 존재한다면, 냉각 유체(300)의 난류가 발생할 수 있다.
본 발명의 방열 장치(100)는, 난류가 발생하기 어려운 직선형 냉각 유로(140)에서도, 냉각 유체(300)의 난류를 발생시킴으로써 발열 성능을 향상시킬 수 있다.
이하, 도 9를 참조하여, 방열핀(120)의 형상을 설명한다.
도 9는, 방열핀(120)의 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 9의 (a)를 참조하면, 방열핀(120)은, 원통의 형상일 수 있다. 이에 따라 냉각 유체(300)가 방열핀(120)을 지나갈 때 압력이 발생할 수 있다.
방열핀(120)은, 원통의 한면이 방열판(110)에 연결된 형태일 수 있다. 방열판(110)은, 칩(150)에 발생하는 열을 방열핀(120)으로 전달할 수 있다. 방열핀(120)은, 방열판(110)과 연결되어 발열판이 전달하는 열을 냉각 유체(300)로 전달할 수 있다.
도 9의 (b)를 참조하면, 방열핀(120)은, 타원형 원통의 형상일 수 있다. 방열핀(120)이 타원형 원통의 형상인 경우, 방열핀(120)이 원통의 형상이 경우보다, 냉각 유체(300)에 가해지는 저항력이 감소할 수 있다. 냉각 유체(300)에 가해지는 저항력이 감소하면, 냉각 유체(300)의 유동 속도가 증가할 수 있다. 냉각 유체(300)의 속도가 증가하면, 냉가 유로 내 냉각 유체(300)의 순환 속도가 증가하므로, 냉각 유체(300)에 의하여 흡수되는 열이 증가할 수 있다. 결과적으로 방열 장치(100)의 방열 성능이 향상될 수 있다.
방열핀(120)은, 타원형 장축의 방향이 냉각 유체(300)의 유동 방향에 대응하는 형태일 수 있다. 예를 들어, 방열핀(120)의 타원형 장축의 방향은 냉각 유체(300)의 유동 방향과 동일할 수 있다. 이 경우, 방열핀(120)에 의하여 냉각 유체(300)에 가해지는 저항력이 최소화되므로, 냉각 유체(300)의 속도가 증가할 수 있다. 방열 장치(100)의 방열 성능은 향상될 수 있다.
서포터(130)의 높이는, 방열핀(120)의 높이보다 작을 수 있다. 서포터(130)의 높이가 방열핀(120)의 높이보다 큰 경우, 서포터(130)에 의하여 가해지는 압력이 증가하여, 냉각 유체(300)의 속도가 현저히 감소할 수 있다. 서포터(130)의 높이가 방열핀(120)의 높이보다 작은 경우, 서포터(130)에 의하여 냉각 유체(300)에 가해지는 압력이 감소하여, 냉각 유체(300)의 속도가 상대적으로 빠르게 유지될 수 있다. 서포터(130)의 높이는, 서포터(130)가 냉각 유체(300)의 난류를 발생시키면서, 냉각 유체(300)의 속도 감소가 최소화되기 위하여, 방열핀(120)의 높이보다 작을 수 있다.
도 10은 종래의 방열 장치와 본 발명의 방열 장치(100)의 실헐 결과를 비교 설명하기 위한 도면이다.
종래의 방열 장치는, 서포터(130)가 존재하지 않으므로, 냉각 유체(300)가 층류로서 유동한다. 이 경우, 냉각 유체(300)가 상층류와 하층류로 나뉘어 섞이지 않고, 열을 흡수하는 냉각 유체(300)의 비율이 감소하므로, 방열 성능이 감소된다.
예를 들어, 종래의 방열 장치를 이용하여 실험하는 경우, 방열 장치(100)의 온도 분포는, 냉각 유체(300)의 유동 방향에 따라. 15도, 25도, 35도로 나타날 수 있다.
본 발명에 따른 방열 장치(100)는, 방열핀(120) 사이에 서포터(130)가 존재하므로, 냉각 유체(300)의 난류가 발생할 수 있다. 냉각 유체(300)의 난류가 발생하는 경우, 열을 흡수하는 냉각 유체(300)의 비율이 증가하므로, 방열 성능이 향상될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 방열 장치(100)를 이용하는 경우, 방열 장치(100)의 온도 분포는 15도, 21도, 28도로 나타날 수 있다. 종래의 방열 장치의 실험 결과와 비교해보면, 본 발명의 방열 장치(100)의 온도 분포가 더 낮고, 온도 불균형이 완화된 것을 확인할 수 있다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
100: 방열 장치
110: 방열판
120: 방열핀
130: 서포터

Claims (10)

  1. 냉각 유로를 포함하는 방열판;
    상기 방열판과 연결되고 상기 냉각 유로 내부에 형성된 복수 개의 방열핀; 및
    상기 냉각 유로 내부에 형성된 턱으로, 상기 냉각 유로에 흐르는 냉각 유체의 상하 유동을 발생시키는 적어도 하나의 서포터; 를 포함하고,
    상기 서포터는, 상기 복수 개의 방열핀 사이에 배치되고,
    상기 서포터와 상기 복수 개의 방열핀은, 일정 거리 이상 이격되는 방열 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서포터는,
    상기 냉각 유체의 유동 방향과 직각으로 형성된 방열 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 서포터의 길이는,
    상기 냉각 유로의 폭의 길이에 대응하는 방열 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 서포터의 넓이는,
    상기 냉각 유체의 유동 방향으로 바라본 상기 복수 개의 방열핀의 단면적 이하인 방열 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 서포터의 후면과 상기 복수 개의 방열핀의 간격은,
    상기 서포터의 전면과 상기 복수 개의 방열핀의 간격보다 큰 방열 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 서포터는,
    상기 방열판의 전체 영역 중, 칩이 배치되지 않는 영역에 배치되는 방열 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    측면에서 바라본 상기 서포터의 형태는, 후면이 각진 형태인 방열 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 유로는 폭이 일정한 직선형인 방열 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 방열핀은,
    타원형 원통의 형상이고, 원통의 한면이 상기 방열판과 연결되며, 타원형 장축의 방향이 상기 냉각 유체의 유동 방향에 대응하고,

    상기 서포터의 높이는, 상기 복수 개의 방열핀의 높이보다 작은 방열 장치.


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