KR101940188B1 - Heat spreader - Google Patents

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KR101940188B1
KR101940188B1 KR1020160170163A KR20160170163A KR101940188B1 KR 101940188 B1 KR101940188 B1 KR 101940188B1 KR 1020160170163 A KR1020160170163 A KR 1020160170163A KR 20160170163 A KR20160170163 A KR 20160170163A KR 101940188 B1 KR101940188 B1 KR 101940188B1
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남영석
류승걸
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경희대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 히트 스프레더에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 높은 열유속 구산에서도 정상적으로 작동할 수 있는 히트 스프레더에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 히트 스프레더는, 내부 공간이 형성되고, 상기 내부 공간에 냉매가 제공되는 케이싱, 상기 케이싱의 내측 일측면으로서 외부 열원과 접촉되는 증발부, 상기 케이싱의 내측면에서 상기 증발부와 마주하고, 상기 냉매가 액체 상태로 변화되는 응축부 및 상기 증발부와 상기 응축부 사이에 배치되고, 상기 응축부에서 응축된 상기 냉매를 상기 증발부로 이동시키는 냉매 전달층을 포함한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat spreader, and more particularly, to a heat spreader that can operate normally even at a high heat flux.
A heat spreader according to an embodiment of the present invention includes a casing having an inner space formed therein and provided with a refrigerant in the inner space, an evaporation part contacting with an external heat source as an inner side surface of the casing, And a refrigerant delivery layer disposed between the evaporation portion and the condensation portion and adapted to move the refrigerant condensed in the condensation portion to the evaporation portion, the condensation portion facing the evaporation portion and changing the refrigerant into a liquid state.

Description

히트 스프레더{HEAT SPREADER}Heat Spreader {HEAT SPREADER}

본 발명은 히트 스프레더에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 높은 열유속 구간에서도 정상적으로 작동할 수 있는 히트 스프레더에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat spreader, and more particularly, to a heat spreader that can operate normally even in a high heat flux section.

최근 반도체 기기의 에너지 밀도의 급격한 증가로 새로운 열관리 솔루션 기법에 대한 필요성이 증가하고 있다. 지속적인 소자의 집적도 향상, 전체 디바이스의 소형화 그리고 package on package (POP) 등의 멀티 스택 레이아웃 수요 확대 등으로 기존의 일반적인 히트 싱크를 활용한 전도 및 대류 열전달에 의존하던 열관리 솔루션으로는 효과적으로 온도 조절을 하기 어려운 실정이다.Recently, the rapid increase in the energy density of semiconductor devices has increased the need for new thermal management solution techniques. Due to continuous integration of devices, miniaturization of all devices, and expansion of multi-stack layout requirements such as package on package (POP), heat management solutions that relied on conventional conduction and convection heat transfer using common heat sinks It is a difficult situation.

일반적인 히트 스프레더는 증발 표면, 응축 표면으로 구성되고, 냉매가 증발 표면에서 증발되고, 응축 표면에 응축되면서 열을 흡수하거나 방출한다. 이를 통해 열원으로부터 전달받은 열로 냉매가 증발되어 히트 스프레더 내부에서 퍼지게 되면서 열전달이 진행된다. 이때 응축 표면에 응축된 냉매가 증발 표면으로 이동되는 것이 히트 스프레더의 성능에 영향을 미친다.A typical heat spreader consists of a vaporizing surface, a condensing surface, and the refrigerant evaporates at the evaporating surface and condenses on the condensing surface to absorb or release heat. The heat transferred from the heat source evaporates the refrigerant and spreads inside the heat spreader. At this time, the refrigerant condensed on the condensation surface is moved to the evaporation surface, which affects the performance of the heat spreader.

대한민국 공개특허 제10-2007-0006199호(2007.01.11)Korean Patent Publication No. 10-2007-0006199 (2007.01.11)

본 발명의 실시예들은 열전달 효율이 향상될 수 있도록 개선된 구조를 가지는 히트 스프레더를 제공한다.Embodiments of the present invention provide a heat spreader having an improved structure so that heat transfer efficiency can be improved.

본 발명의 실시예들은 히트 스프레더 내부에 제공되는 냉매가 증발부의 핫-스팟영역(열원이 존재하는 영역)으로 용이하게 이동될 수 있도록 개선된 구조를 가지는 히트 스프레더를 제공한다.Embodiments of the present invention provide a heat spreader having an improved structure so that the refrigerant provided inside the heat spreader can be easily moved to the hot-spot region (region where the heat source exists) of the evaporator.

본 발명의 일 실시예에 따른 히트 스프레더는, 내부 공간이 형성되고, 상기 내부 공간에 냉매가 제공되는 케이싱, 상기 케이싱의 내측 일측면으로서 외부 열원과 접촉되는 증발부, 상기 케이싱의 내측면에서 상기 증발부와 마주하고, 상기 냉매가 액체 상태로 변화되는 응축부 및 상기 증발부와 상기 응축부 사이에 배치되고, 상기 응축부에서 응축된 상기 냉매를 상기 증발부로 이동시키는 냉매 전달층을 포함한다.A heat spreader according to an embodiment of the present invention includes a casing having an inner space formed therein and provided with a refrigerant in the inner space, an evaporation portion contacting with an external heat source as an inner side surface of the casing, And a refrigerant delivery layer disposed between the evaporation unit and the condensation unit and adapted to move the refrigerant condensed in the condensation unit to the evaporation unit, the condensation unit facing the evaporation unit and changing the refrigerant into a liquid state.

상기 냉매 전달층은 다공성 소재로 마련될 수 있다.The coolant transfer layer may be formed of a porous material.

상기 냉매 전달층은 상기 외부 열원과 마주하는 위치에 배치될 수 있다.The coolant transfer layer may be disposed at a position facing the external heat source.

상기 증발부에 접촉되도록 배치되는 윅(wick)을 더 포함하고, 상기 냉매 전달층은 상기 응축부와 상기 윅 사이에 배치될 수 있다.And a wick disposed in contact with the evaporator, wherein the coolant transfer layer may be disposed between the condenser and the wick.

상기 외부 열원이 복수개로 제공되고, 상기 냉매 전달층은 상기 외부 열원에 마주하는 위치에 배치되도록 마련될 수 있다.A plurality of the external heat sources may be provided, and the coolant transfer layer may be disposed at a position facing the external heat source.

본 발명의 다른 실시예에 따른 히트 스프레더는, 내부 공간이 형성되고, 상기 내부 공간에 냉매가 제공되는 케이싱, 상기 케이싱의 내측 일측면으로서 외부 열원과 접촉되는 증발부, 상기 케이싱의 내측면에서 상기 증발부와 마주하고, 상기 냉매가 액체 상태로 변화되는 응축부, 상기 증발부에 접촉되도록 배치되는 윅(wick) 및 상기 증발부와 상기 응축부 사이에 배치되고, 다공성 소재로 제공되는 냉매 전달층을 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a heat spreader including: a casing having an inner space formed therein and provided with a coolant therein; an evaporator having an inner side surface of the casing and contacting an external heat source; A wick disposed opposite to the evaporator and adapted to be in contact with the evaporator, and a condenser disposed between the evaporator and the condenser, .

상기 냉매 전달층은 상기 외부 열원과 마주하는 위치에 배치될 수 있다.The coolant transfer layer may be disposed at a position facing the external heat source.

본 발명의 실시예들에 따르면 냉매가 응축부에서 증발부의 핫-스팟영역(열원이 존재하는 영역)으로 용이하게 이동되어 열전달 효율을 향상시킬 수 있다.According to the embodiments of the present invention, the refrigerant can be easily moved from the condensing portion to the hot-spot region (region where the heat source exists) of the evaporator, thereby improving the heat transfer efficiency.

본 발명의 실시예들에 따르면 높은 열유속 구간에서도 안정적으로 열전달이 일어나게 될 수 있다.According to the embodiments of the present invention, heat transfer can be stably performed even in a high heat flux section.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 스프레더의 구성을 보여주는 분해사시도이다.
도 2는 도 1의 히트 스프레더의 내부 구성을 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 2의 히트 스프레더의 내부에서 냉매 전달층과 윅을 확대하여 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1의 히트 스프레더에서 냉매 전달층의 비율을 조절한 상태에서 열전달 효율을 실험한 결과를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1의 히트 스프레더의 변형예를 보여주는 도면이다.1 is an exploded perspective view showing a structure of a heat spreader according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing the internal structure of the heat spreader of FIG.
FIG. 3 is an enlarged view of a coolant transfer layer and a wick in the heat spreader of FIG. 2. FIG.
FIG. 4 is a graph showing the results of experiments on the heat transfer efficiency under the condition that the ratio of the coolant transfer layer in the heat spreader of FIG. 1 is adjusted.
5 is a view showing a modification of the heat spreader of FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다. 그러나, 기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments described may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited by the embodiments described below. In addition, various embodiments are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. The shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for clarity.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 스프레더의 구성을 보여주는 분해사시도이고, 도 2는 도 1의 히트 스프레더의 내부 구성을 보여주는 단면도이고, 도 3은 도 2의 히트 스프레더의 내부에서 냉매 전달층과 윅을 확대하여 보여주는 도면이다.FIG. 1 is an exploded perspective view showing a structure of a heat spreader according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing the internal structure of the heat spreader of FIG. 1, This is an enlarged view showing layers and wicks.

히트 스프레더(1)는 열원에서 발생되는 열을 외부로 이동시켜 냉각하는 열전달 장치이다.The heat spreader 1 is a heat transfer device for cooling the heat generated by a heat source by moving it to the outside.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 스프레더(1)는 케이싱(10)과 냉매 전달층(20), 윅(wick. 30) 그리고 냉매(50)를 포함한다. 히트 스프레더(1)는 열원에서 발생되는 열을 외부로 이동시켜 냉각시킬 수 있다.1 to 3, a heat spreader 1 according to an embodiment of the present invention includes a casing 10, a coolant transfer layer 20, a wick 30, and a coolant 50. The heat spreader 1 can cool the heat generated by the heat source by moving it to the outside.

케이싱(10)은 냉매 전달층(20)과 윅(30) 그리고 냉매(50)가 배치되는 내부 공간을 가진다. 케이싱(10)은 일측이 외부 열원(40)과 접촉되도록 배치될 수 있다. 케이싱(10)은 내부에서 냉매(50)의 열교환 과정으로 인하여 외부 열원(40)의 열이 이동되는 매개체로서 역할을 할 수 있다.The casing 10 has an inner space in which the coolant transfer layer 20, the wick 30, and the coolant 50 are disposed. The casing 10 may be disposed such that one side thereof is in contact with the external heat source 40. The casing 10 may serve as a medium through which the heat of the external heat source 40 is transferred due to the heat exchange process of the refrigerant 50 inside.

케이싱(10)은 상부 케이싱(11)과 하부 케이싱(12)이 결합되도록 마련될 수 있다. The casing (10) may be provided so that the upper casing (11) and the lower casing (12) are coupled to each other.

케이싱(10)은 내부에 증발부(18)와 응축부(19)를 포함할 수 있다. 증발부(18)와 응축부(19)는 열교환이 발생되는 케이싱(10) 내부공간의 일측과 타측에 마련될 수 있다. The casing (10) may include an evaporator (18) and a condenser (19) therein. The evaporator 18 and the condenser 19 may be provided on one side and the other side of the internal space of the casing 10 where heat exchange occurs.

증발부(18)는 외부 열원(40)과 마주하는 위치에 형성될 수 있다. 이로 인해, 증발부(18)는 외부 열원(40)으로부터 열을 전달받아 액체상태의 냉매(50)가 기화되도록 제공될 수 있다. The evaporator 18 may be formed at a position facing the external heat source 40. Accordingly, the evaporator 18 may be provided to receive heat from the external heat source 40 and to vaporize the refrigerant 50 in the liquid state.

응축부(19)는 기화된 증기상태의 냉매(50)가 응축되어 액화되도록 제공될 수 있다. 기화된 증기상태의 냉매(50)는 케이싱(10) 내부공간을 이동하다 케이싱(10)의 일측면과 열교환 후에 액체상태로 응축될 수 있다. The condenser 19 may be provided so that the vaporized refrigerant 50 is condensed and liquefied. The vaporized vaporized refrigerant 50 can be condensed into a liquid state after heat exchange with one side of the casing 10 to move in the space inside the casing 10. [

도 2에 도시된 바와 같이, 증발부(18)는 하부 케이싱(12)의 내측면에 형성되고, 응축부(19)는 상부 케이싱(11)의 내측면에 형성될 수 있다. 응축부(19)에서 응축된 냉매(50)는 케이싱(10)의 내벽을 따라 증발부(18)로 이동될 수 있다. 또한, 냉매(50)는 냉매 전달층(20)을 통해 응축부(19)에서 증발부(18)로 이동될 수 있다.2, the evaporator 18 may be formed on the inner surface of the lower casing 12, and the condenser 19 may be formed on the inner surface of the upper casing 11. As shown in FIG. The refrigerant 50 condensed in the condenser 19 can be moved to the evaporator 18 along the inner wall of the casing 10. In addition, the refrigerant 50 can be moved from the condenser 19 to the evaporator 18 through the refrigerant transfer layer 20.

냉매 전달층(20)은 케이싱(10) 내부공간에 마련될 수 있다. 냉매 전달층(20)은 증발부(18)와 응축부(19) 사이에 배치될 수 있다. 일 예에 의하면, 냉매 전달층(20)은 일측이 증발부(18)와 접촉되고, 타측이 응축부(19)와 접촉되도록 마련될 수 있다.The coolant transfer layer 20 may be provided in the inner space of the casing 10. The refrigerant delivery layer 20 may be disposed between the evaporator 18 and the condenser 19. According to an example, the refrigerant transfer layer 20 may be provided such that one side thereof is in contact with the evaporator 18 and the other side thereof is in contact with the condenser 19.

냉매 전달층(20)은 응축부(19)에서 응축된 냉매(50)가 증발부(18)로 이동되는 매개체로서 역할을 할 수 있다. 일 예에 의하면, 냉매 전달층(20)은 다공성 소재로 마련될 수 있다. 응축된 냉매(50)는 다공성 소재로 구성된 냉매 전달층(20)에 의해 쉽게 증발부(18)로 이동될 수 있다.The refrigerant transfer layer 20 may serve as a medium through which the refrigerant 50 condensed in the condenser portion 19 is transferred to the evaporator portion 18. According to an example, the coolant transfer layer 20 may be formed of a porous material. The condensed refrigerant (50) can be easily moved to the evaporator (18) by the refrigerant transfer layer (20) composed of a porous material.

냉매 전달층(20)은 증발부(18)와 응축부(19)의 전부 또는 일부에 접촉되도록 마련될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 냉매 전달층(20)은 외부 열원(40)과 마주하는 위치에 배치될 수 있다. 냉매 전달층(20)은 외부 열원(40)의 모든 영역과 마주할 수 있는 크기로 제공될 수 있다.The refrigerant delivery layer 20 may be provided to contact all or a part of the evaporator 18 and the condenser 19. 2, the coolant transfer layer 20 may be disposed at a position facing the external heat source 40. [ The coolant transfer layer 20 may be provided in a size that can face all areas of the external heat source 40.

윅(30)은 케이싱(10) 내부공간에서 증발부(18)에 설치될 수 있다. 일 예에 의하면, 윅(30)은 외부 열원(40)과 접촉된 하부 케이싱(12)의 내측면에 제공될 수 있다. 윅(30)은 하부 케이싱(12)의 내측면과 냉매 전달층(20) 사이에 위치할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 윅(30)은 복수개의 홈이 형성되어, 모세관 현상으로 인하여 냉매(50)가 홈 내부에 위치하도록 구성될 수 있다. 이로 인하여, 윅(30)은 냉매(50)가 증발부(18)에 지속적으로 위치하도록 마련될 수 있다.The wick 30 may be installed in the evaporator 18 in the space inside the casing 10. [ According to one example, the wick 30 may be provided on the inner surface of the lower casing 12 in contact with the external heat source 40. The wick 30 may be positioned between the inner surface of the lower casing 12 and the refrigerant transfer layer 20. As shown in FIG. 3, the wick 30 has a plurality of grooves formed therein, and the refrigerant 50 may be positioned inside the grooves due to the capillary phenomenon. Therefore, the wick 30 can be provided so that the refrigerant 50 is continuously positioned in the evaporator 18. [

윅(30)은 증발부의 내측면에 위치하여 모세관 현상으로 인해 증발부의 내측면이 계속 젖어 있는 상태를 유지하도록 한다. The wick 30 is positioned on the inner surface of the evaporator so that the inner surface of the evaporator is kept wet by the capillary phenomenon.

도 3과 같이 윅(30)을 냉매전달층(20)과 증발부(18)의 내측면 사이에 위치시킴으로서, 유효반지름이 큰 냉매전달층(20) 내의 냉매의 이동성(투과율)이 향상되며, 냉매전달층(20)과 윅(30)사이의 계면에서는 윅(30)에 형성되어 있는 홈에 의해 모세관 현상이 촉진되어 증발부(18)로 냉매가 이동한다.The mobility (transmittance) of the refrigerant in the refrigerant transfer layer 20 having a large effective radius is improved by placing the wick 30 between the refrigerant transfer layer 20 and the inner surface of the evaporator 18 as shown in FIG. 3, At the interface between the refrigerant transfer layer 20 and the wick 30, the capillary phenomenon is promoted by the grooves formed in the wick 30, and the refrigerant moves to the evaporator 18. [

다공성 물질의 투과율(K)는 유효반지름(Reff)에 의해서 결정되고, 투과율은 액체가 얼마나 많이 이동하느냐를 판가름하는 지표이다. 즉, 유효반지름이 클 경우에 투과율이 향상된다. 이에 반해 유효반지름이 작으면 압력강하가 많이 발생하여 모세관 현상이 잘 일어나게 된다.The permeability (K) of the porous material is determined by the effective radius (R eff ), and the permeability is an index that judges how much the liquid moves. That is, when the effective radius is large, the transmittance is improved. On the other hand, when the effective radius is small, a large pressure drop occurs and the capillary phenomenon occurs well.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 히트 스프레더는 다공성 물질에 의해 냉매의 투과율을 촉진시키고 증발부(18)의 내측면에서는 윅(30)에 의한 모세관 현상을 촉진시킴으로서 냉매가 증발부(18)의 내측면으로 빠르게 전달될 수 있도록 한다.The heat spreader according to the embodiment of the present invention promotes the permeability of the refrigerant by the porous material and promotes the capillary phenomenon by the wick 30 on the inner surface of the evaporator 18, So that it can be quickly transmitted to the side.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 히트 스프레더(1)는 외부 열원(40)에 접촉되도록 설치될 수 있다. 이때, 히트 스프레더(1)는 외부 열원(40)으로부터 증발부(18)로 열이 전달되고, 증발부(18)에서 냉매(50)로 열전달되면서 냉매(50)가 기화된다. 기화된 냉매(50)는 케이싱(10) 내부공간을 이동하다 응축부(19)에 열을 전달하고 액체상태로 응축될 수 있다. 응축부(19)에서 액화된 냉매(50) 중 일부는 케이싱(10)의 내부 벽면을 따라 증발부(18)로 이동되고, 다른 일부는 냉매 전달층(20)을 따라 증발부(18)로 이동될 수 있다. 냉매 전달층(20)은 응축부(19)에서 증발부(18)로 이동 거리가 짧고, 응축부(19)와 증발부(18)를 다공성 소재로 연결되도록 구성되어 있어 냉매(50)가 용이하게 이동될 수 있다. 이로 인하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 히트 스프레더(1)는 증발부(18)에 냉매(50)가 항상 제공되도록 구성되고, 이로 인하여 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.As shown in FIG. 2, the heat spreader 1 according to an embodiment of the present invention may be installed so as to be in contact with the external heat source 40. At this time, the heat spreader 1 transfers heat from the external heat source 40 to the evaporator 18, and is transferred from the evaporator 18 to the refrigerant 50, so that the refrigerant 50 is vaporized. The vaporized refrigerant 50 moves in the space inside the casing 10 and can transfer heat to the condenser 19 and be condensed into a liquid state. A part of the refrigerant 50 liquefied in the condenser 19 is moved to the evaporator 18 along the inner wall surface of the casing 10 while the other part is moved to the evaporator 18 along the refrigerant transferring layer 20 Can be moved. The refrigerant transferring layer 20 is configured such that the moving distance from the condensing portion 19 to the evaporating portion 18 is short and the condensing portion 19 and the evaporating portion 18 are connected with the porous material, . Accordingly, the heat spreader 1 according to the embodiment of the present invention is configured such that the refrigerant 50 is always supplied to the evaporator 18, thereby improving the cooling efficiency.

또한, 케이싱(10) 내부공간에서 열유속이 높아지게 되면, 도 3에 도시된 바와 같이 냉매 전달층(20)의 일부(22)에서는 냉매(50)가 건조될 수 있다. 그러한 경우에도 냉매 전달층(20)의 내측부분(21)에서는 다공성 소재 내부에 냉매(50)가 존재하고 있으므로 지속적으로 냉매(50)를 증발부(18)로 공급시킬 수 있다.3, the refrigerant 50 may be dried in the portion 22 of the refrigerant transfer layer 20 as the heat flux increases in the space inside the casing 10. [ Even in such a case, since the refrigerant 50 is present inside the porous material in the inner portion 21 of the refrigerant transfer layer 20, the refrigerant 50 can be continuously supplied to the evaporator portion 18.

도 4는 도 1의 히트 스프레더에서 냉매 전달층의 비율을 조절한 상태에서 열전달 효율을 실험한 결과를 나타내는 도면이다.FIG. 4 is a graph showing the results of experiments on the heat transfer efficiency in a state where the ratio of the coolant transfer layer in the heat spreader of FIG. 1 is adjusted.

도 4를 참조하면, 도 4(a)는 히트 스프레더(1)에서 증발부(18)에 포함된 냉매 전달층(20)의 비율을 조절한 것을 보여주는 도면이다. a1은 냉매 전달층(20)이 증발부(18) 전체와 같은 크기로 제공된 경우이고, a2는 냉매 전달층(20)이 증발부(18)의 33%의 크기로 제공된 경우이고, a3는 냉매 전달층(20)이 증발부(18)의 15%의 크기로 제공된 경우이다. Referring to FIG. 4, FIG. 4 (a) is a view showing that the ratio of the refrigerant transfer layer 20 included in the evaporator 18 in the heat spreader 1 is adjusted. a1 is a case in which the refrigerant transfer layer 20 is provided in the same size as the entire evaporator 18, a2 is a case in which the refrigerant transfer layer 20 is provided in a size of 33% of the evaporator 18, The case where the transfer layer 20 is provided in a size of 15% of the evaporation portion 18 is provided.

도 4(b)는 열유속에 따른 a1, a2, a3 상태에서 증발부(18)의 열전달계수를 그래프로 나타낸 것으로서, 냉매 전달층(20)의 크기가 클수록 증발부(18)에서 열전달이 용이하게 발생하며, 높은 열유속구간에서도 일정한 열전달이 이루어짐을 확인할 수 있다.4B is a graph showing the heat transfer coefficient of the evaporator 18 in the states a1, a2 and a3 according to the heat flux. The greater the size of the refrigerant transfer layer 20, the easier the heat transfer in the evaporator 18 And it can be confirmed that a constant heat transfer occurs even in a high heat flux region.

도 4(c)는 본 발명의 일 실시예에 의한 히트 스프레더(1)에서 열유속에 따른 a1, a2 상태에서 증발부(18)의 열전달계수와, 일반적인 히트 스프레더(b1, b2, b3)의 열유속에 따른 증발부의 열전달계수를 측정한 그래프이다. 도 4(c)에 도시된 바와 같이, 냉매 전달층(20)이 마련된 a1, a2 상태에서의 열전달계수가 일반적인 히트 스프레더(b1, b2, b3)의 열전달계수보다 높은 상태로 측정되었고, 높은 열유속구간에서도 일정한 열전달이 이루어짐을 확인할 수 있다.4 (c) is a graph showing the heat transfer coefficients of the evaporator 18 and the heat spreaders b1, b2, and b3 of the heat spreader 1 according to an embodiment of the present invention in the states a1 and a2, FIG. 2 is a graph showing the heat transfer coefficient of the evaporator according to the embodiment of the present invention. As shown in Fig. 4 (c), the heat transfer coefficient in the states a1 and a2 provided with the refrigerant transfer layer 20 is measured in a state where the heat transfer coefficient is higher than that of the common heat spreaders b1, b2 and b3, It can be seen that the heat transfer is constant even in the section.

이하에서는 히트 스프레더의 변형예(2)에 대하여 설명한다.A modified example (2) of the heat spreader will be described below.

도 5는 도 1의 히트 스프레더의 변형예를 보여주는 도면이다. 5 is a view showing a modification of the heat spreader of FIG.

도 5에 도시된 바와 같이, 히트 스프레더(2)는 케이싱(10), 냉매 전달층(70), 윅(30), 그리고 냉매(50)를 포함할 수 있다. 히트 스프레더(2)는 도 1의 히트 스프레더(1)와 비교하면 냉매 전달층(70)의 구성만이 상이하고, 나머지 구성을 동일하게 제공된다. 이하에서는 동일한 구성에 대한 설명은 생략하고, 상이한 구성에 대하여만 설명한다.5, the heat spreader 2 may include a casing 10, a coolant transfer layer 70, a wick 30, and a coolant 50. The heat spreader 2 differs from the heat spreader 1 of Fig. 1 only in the structure of the refrigerant delivery layer 70, and the rest of the structure is the same. Hereinafter, description of the same configuration will be omitted, and only different configurations will be described.

도 5에 도시된 바와 같이, 냉매 전달층(70)은 복수개(71, 72, 73, 74, 75)로 제공될 수 있다. 냉매 전달층(70)은 외부 열원의 개수에 대응하는 개수로 제공될 수 있다. 복수개의 냉매 전달층(71, 72, 73, 74, 75)은 각각 열원과 마주하도록 배치되어, 증발부의 열교환 성능을 향상시킬 수 있다. 복수개의 냉매 전달층(71, 72, 73, 74, 75)은 복수개의 열원이 분리되어 제공되는 경우에 열원에 대응하여 마련될 수 있다. As shown in FIG. 5, the refrigerant transfer layer 70 may be provided in a plurality of (71, 72, 73, 74, 75). The coolant transfer layer 70 may be provided in a number corresponding to the number of external heat sources. Each of the plurality of refrigerant transfer layers 71, 72, 73, 74, and 75 is disposed to face a heat source, thereby improving the heat exchange performance of the evaporator. The plurality of refrigerant transfer layers 71, 72, 73, 74, and 75 may be provided corresponding to a heat source when a plurality of heat sources are separately provided.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

1 : 히트 스프레더
10 : 케이싱
11 : 상부 케이싱
12 : 하부 케이싱
18 : 증발부
19 : 응축부
20 : 냉매 전달층
30 : 윅
40 : 외부 열원
50 : 냉매1: Heat spreader
10: Casing
11: upper casing
12: Lower casing
18:
19: condenser
20: Refrigerant delivery layer
30: Wick
40: external heat source
50: Refrigerant

Claims (7)

높은 열유속 구간에서도 일정한 열전달이 이루어지는 히트 스프레더에 있어서,
상기 히트 스프레더는
내부 공간이 형성되고, 상기 내부 공간에 냉매가 제공되는 케이싱;
상기 케이싱의 내측 일측면으로서 외부 열원과 접촉되는 증발부;
상기 케이싱의 내측면에서 상기 증발부와 마주하고, 상기 냉매가 액체 상태로 변화되는 응축부;
상기 증발부와 상기 응축부 사이에 배치되고, 상기 응축부에서 응축된 상기 냉매를 상기 증발부로 이동시키는 냉매 전달층; 및
상기 증발부에 접촉되도록 배치되는 윅(wick)을 포함하고,
상기 냉매 전달층은 다공성 소재로 마련되고, 상기 응축부와 상기 윅 사이에 배치되고,
상기 윅은 복수개의 홈이 형성되어 있고,
상기 외부 열원이 복수개로 제공되고, 상기 냉매 전달층은 상기 외부 열원에 마주하는 위치에 배치되도록 마련되고,
상기 액체 상태로 변화된 냉매는 상기 냉매 전달층을 통해 상기 응축부에서 상기 증발부로 이동되는 히트 스프레더.In a heat spreader in which a constant heat transfer is performed even in a high heat flux section,
The heat spreader
A casing in which an inner space is formed, and a refrigerant is provided in the inner space;
An evaporation part which is in contact with an external heat source as an inner side surface of the casing;
A condensing portion facing the evaporating portion at the inner surface of the casing and changing the refrigerant into a liquid state;
A refrigerant delivery layer disposed between the evaporator and the condenser and configured to move the refrigerant condensed in the condenser to the evaporator; And
And a wick disposed in contact with the evaporator,
Wherein the refrigerant transfer layer is made of a porous material and disposed between the condensing portion and the wick,
The wick is formed with a plurality of grooves,
A plurality of external heat sources are provided, the coolant transfer layer is disposed to face the external heat source,
And the refrigerant changed into the liquid state is moved from the condensing portion to the evaporator through the refrigerant transfer layer. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109526172A (en) * 2019-01-08 2019-03-26 中国联合网络通信集团有限公司 Cabinet and radio-frequency unit

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100495699B1 (en) * 2002-10-16 2005-06-16 엘에스전선 주식회사 Flat plate heat transferring apparatus and manufacturing method thereof
JP2011080679A (en) * 2009-10-07 2011-04-21 Sony Corp Heat transfer device and electronic equipment
JP2011096994A (en) * 2009-09-29 2011-05-12 Kyocera Corp Cooler, wiring board and light emitting body
JP2016156584A (en) * 2015-02-25 2016-09-01 株式会社フジクラ Thin plate heat pipe type heat diffusion plate

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100693920B1 (en) 2005-07-07 2007-03-12 삼성전자주식회사 Heat spreader, semiconductor package module and memory module having the heat spreader

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100495699B1 (en) * 2002-10-16 2005-06-16 엘에스전선 주식회사 Flat plate heat transferring apparatus and manufacturing method thereof
JP2011096994A (en) * 2009-09-29 2011-05-12 Kyocera Corp Cooler, wiring board and light emitting body
JP2011080679A (en) * 2009-10-07 2011-04-21 Sony Corp Heat transfer device and electronic equipment
JP2016156584A (en) * 2015-02-25 2016-09-01 株式会社フジクラ Thin plate heat pipe type heat diffusion plate

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