KR102061726B1 - 히트 스프레더 및 이를 포함하는 전자기기 - Google Patents

Abstract

히트 스프레더 및 이를 포함하는 전자기기를 제공한다. 히트 스프레더는 열전도성 판재로 구성되는 제 1판재, 상기 제 1판재와 대향하며, 열전도성 판재로 구성되는 제 2판재, 및 상기 제 1판재와 상기 제 2판재 사이에 개재되어 상기 제 1판재 및 상기 제 2판재의 적어도 일부와 연결되고, 열전도성 판재로 구성되는 연결판재를 포함하며, 상기 제 1판재에서 상기 연결판재가 연결되는 부분 중 일부, 상기 연결판재의 일부, 및 상기 제 2판재에서 상기 연결판재가 연결되는 부분 중 일부 중 적어도 하나 이상은 빈 공간으로 형성된 캐비티를 포함한다.

Description

히트 스프레더 및 이를 포함하는 전자기기{HEAT SPREADER AND ELECTRONIC DEVICE COMPRISING THE SAME}

본 발명은 전기 또는 전자제품 등의 내부의 열원으로부터 발생되는 열을 효과적으로 외부로 발산할 수 있도록 하는 히트 스프레더 및 이를 포함하는 전자기기에 관한 것이다.

최근 모바일 장치, 스마트 폰, 스마트 기기 등 전자기기의 수요가 급증하고 있는데, 전자기기 내부의 열이 외부로 발산되지 않는 경우 전자기기 내부의 부품들의 수명이 짧아지거나 전자기기가 폭발하거나 화재가 발생하거나 오작동하는 문제가 발생하는 경우가 있다. 또한, 최근 스마트 폰의 기술개발방향 및 제품출시 경향은 방수, 방진에 대한 소비자들의 요구에 의해 패킹을 강화하여 점점 전자기기 내부의 열의 외부로 발산되지 힘든 구조가 되고 있어, 전자기기 내부의 열을 효과적으로 외부로 발산할 수 있도록 하는 기술이 요구되고 있다.

특히, 전자기기를 제어하는 AP칩 부분은 많은 열원이 발생하여 AP칩 부분에서 발생하는 열을 전자기기의 외부로 보다 효과적으로 방열 및 발산하기 위한 연구가 진행되고 있는데, 이를 위해 히트 파이프, 방열 소재를 이용한 단순한 방열판 등이 사용되고 있는 상황이다. 그러나, 전자기기가 점차 소형화, 슬리화되는 최근 경향에서 단순 방열판은 상대적으로 많은 공간을 차지하면서 효과적으로 열을 발산하기 힘들며, 히트 파이프는 열매체가 내부에 주입된 제품의 특성상 굴곡부가 다수 존재하는 경우, 열매체의 이동이 원활하지 않아 사용하기가 어려우며, 효과적인 방열 성능을 발휘하지 못하는 문제가 있고, 외부 충격이나 찍힘 등에 의해 손상되면, 방열기능을 상실하게 되는 문제가 있다. 또한, 단순 방열판에 의한 방열도 표면적의 한계에 의해 방열효과가 충분치 못하다는 문제가 있다.

따라서, 적은 면적을 차지하고, 설치가 용이하면서도 소형화, 슬림화되는 전자기기에서 방열효과를 극대화할 수 있는 방열장치에 대한 연구가 필요한 실정이다.

대한민국 공개특허공보 제10-2013-0043720호 대한민국 등록특허공보 제10-1533782호

이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전자기기 내부에서 적은 면적을 차지하면서도 보다 효과적으로 외부로 열을 방열할 수 있는 히트 스프레더를 제공하는데 있다.

또한, 굴곡이 있는 부위 등 다양한 형태로 적용이 가능하고, 소형화 슬림화된 전자기기 내부에서 자유롭게 적용이 가능한 히트 스프레더를 제공하는데 있다.

또한, 외부 충격이나 찍힘 등에 의해 손상되거나, 방열기능을 상실할 염려가 적은 히트 스프레더를 제공하는데 있다.

또한, 열원의 열을 고른 면적을 통해 방출할 수 있도록 하는 히트 스프레더를 제공하는데 있다.

또한, 위와 같은 히트 스프레더를 포함하는 전자기기를 제공하는데 있다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 스프레더는 열전도성 판재로 구성되는 제 1판재, 상기 제 1판재와 대향하며, 열전도성 판재로 구성되는 제 2판재, 및 상기 제 1판재와 상기 제 2판재 사이에 개재되어 상기 제 1판재 및 상기 제 2판재의 적어도 일부와 연결되고, 열전도성 판재로 구성되는 연결판재를 포함하며, 상기 제 1판재에서 상기 연결판재가 연결되는 부분 중 일부, 상기 연결판재의 일부, 및 상기 제 2판재에서 상기 연결판재가 연결되는 부분 중 일부 중 적어도 하나 이상은 빈 공간으로 형성된 캐비티를 포함한다.

또한, 상기 제 1판재는 상기 연결판재가 연결되는 부분 중 적어도 일부에 형성된 제 1캐비티를 포함하고, 상기 제 1캐비티는 상기 연결판재의 외측 테두리부와 중첩되는 부분 내측으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연결판재는 내측에 빈 공간으로 형성된 제 2캐비티를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 2판재는 상기 연결판재가 연결되는 부분 중 적어도 일부에 형성된 제 3캐비티를 포함하고, 상기 제 3캐비티는 상기 연결판재의 외측 테두리부와 중첩되는 부분 내측으로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 연결판재는 내측에 빈 공간으로 형성된 제 2캐비티를 포함하고, 상기 제 2판재는 상기 연결판재가 연결되는 부분 중 적어도 일부에 형성된 제 3캐비티를 포함하며, 상기 제 2캐비티 및 상기 제 3캐비티는 상기 제 1판재와 중첩되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 제 1판재에서 상기 연결판재가 연결되는 부분 중 적어도 일부, 상기 연결판재의 적어도 일부 또는 상기 제 2판재에서 상기 연결판재가 연결되는 부분 중 적어도 일부는 수평방향으로 트인 트임부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 1판재 및 제 2판재는 수평방향 중 제 1방향 및 상기 제 1방향에 수직한 제 2방향으로 연장되고, 상기 제 1방향으로 상대적으로 더 길게 연장된다고 할 때, 상기 트임부는 상기 제 2방향으로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 트임부는 서로 대향하는 위치에 복수개 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기는 회로기판과 전기적으로 연결된 열원, 상기 열원을 상기 회로기판과의 사이에서 개재되어 감싸도록 형성된 쉴딩유닛(shielding unit), 상기 쉴딩유닛 상에 배치된 히트 스프레더 및 상기 히트 스프레더 상에 배치되고 금속판재로 구성된 방열판을 포함하며, 상기 히트 스프레더는 상기 본 발명의 히트 스프레더인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 히트 스프레더의 제 1판재는 상기 쉴딩유닛 상에 배치되고, 상기 연결판재와 상기 열원은 수직방향으로 서로 중첩되도록 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 히트 스프레더의 상기 캐비티와 상기 열원은 수직방향으로 서로 중첩되도록 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 쉴딩유닛과 상기 히트 스프레더의 제 1판재 사이에 개재되어 이들을 점착하는 방열 점착제 또는 열전도성 방열 테이프를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 히트 스프레더의 제 2판재와 상기 방열판 사이에 개재되어 이들을 접착하는 방열 접착제 또는 열전도성 방열 테이프를 더 포함할 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에 따른 히트 스프레더는 소형화, 슬림화된 전자기기 내부에서 적은 면적을 차지하면서도 보다 효과적으로 전자기기 내부의 열을 외부로 방열할 수 있다.

또한, 전자기기 내부에서 굴곡 등이 있는 경우에도 자유자재로 적용이 가능하며, 외부의 충격이나 찍힘 등에 의해 히트 스프레더가 일부 손상되거나 모양이 변화되더라도 방열기능을 상실하지 않도록 할 수 있다.

또한, 열원으로부터 방출되는 열을 히트 스프레더의 고른 면적을 통해 외부로 방출하도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전자기기는 위와 같은 히트 스프레더를 포함함으로써, 전자기기 내부의 열을 보다 효과적이면서 고르게 외부로 방열할 수 있다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 스프레더의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 히트 스프레더를 A-A'에 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1의 히트 스프레더의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트 스프레더의 개략적인 사시도이다.
도 5는 도 4의 히트 스프레더를 B-B'에 따라 절단한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히트 스프레더의 개략적인 사시도이다.
도 7은 도 6의 히트 스프레더를 C-C'에 따라 절단한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히트 스프레더의 개략적인 사시도이다.
도 9는 도 8의 히트 스프레더를 D-D'에 따라 절단한 단면도이다.
도 10은 도 8의 히트 스프레더의 평면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히트 스프레더의 개략적인 사시도이다.
도 12는 도 11의 히트 스프레더의 평면도이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히트 스프레더의 개략적인 사시도이다.
도 14는 도 13의 히트 스프레더의 평면도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히트 스프레더의 개략적인 사시도이다.
도 16은 도 15의 히트 스프레더의 평면도이다.
도 17은 일 실시예에 따라 본 발명의 히트 스프레더가 적용된 전자기기의 일부를 나타낸 단면도이다
도 18은 다른 실시예에 따라 본 발명의 히트 스프레더가 적용된 전자기기의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 19는 또 다른 실시예에 따라 본 발명의 히트 스프레더가 적용된 전자기기의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 20은 비교예와 실시예의 히트 파이프와 히트 스프레더를 적용한 스마트폰을 나타낸 사진이다.
도 21은 비교예와 실시예의 스마트폰을 작동하는 것을 나타낸 사진이다.
도 22는 도 21의 작동된 스마트폰들을 촬영하기 위한 열화상 카메라의 사진이다.
도 23은 비교예의 히트 파이프를 적용한 경우의 스마트폰을 열화상 카메라로 촬영한 결과이다.
도 24는 실시예의 히트 스프레더를 적용한 경우의 스마트폰을 열화상 카메라로 촬영한 결과이다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따라 실제로 제작한 히트 스프레더의 평면 사진이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "하부면", "하측", "위(above)", "상부(upper)", "상부면", "상측" 등은 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다.

비록 제 1, 제 2등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제 2구성요소일 수도 있음은 물론이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 설명한다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 스프레더의 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 2에는 도 1의 히트 스프레더를 A-A'에 따라 절단한 단면도가, 도 3에는 도 1의 평면도가 도시되어 있다.

이하에서는 도 1 내지 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 스프레더에 대해 설명하기로 한다.

도 1 내지 3을 참조하면, 히트 스프레더(1)는 열전도성 판재로 구성되는 제 1판재(110), 상기 제 1판재(110)와 대향하며, 열전도성 판재로 구성되는 제 2판재(120) 및, 상기 제 1판재(110)와 상기 제 2판재(120) 사이에 개재되어 상기 제 1판재(110) 및 상기 제 2판재(120)의 적어도 일부와 연결되고, 열전도성 판재로 구성되는 연결판재(200)를 포함한다. 또한, 상기 제 1판재(110)에서 상기 연결판재(200)가 연결되는 부분 중 일부, 상기 연결판재(200)의 일부, 및 상기 제 2판재(120)에서 상기 연결판재(200)가 연결되는 부분 중 일부 중 적어도 하나 이상은 빈 공간으로 형성된 캐비티(P)를 포함한다.

제 1판재(110)는 열전도성 판재로 구성되며, 예를 들어, 구리, 은 알루미늄 등과 같은 열전도성이 우수한 부재를 포함할 수 있으며, 열전도성이 우수한 부재라면 특별히 어느 것에 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 열전도성 부재 중 상기 구리는 열전도율이 400 W/(mK)이고, 알루미늄은 237W/(mK)으로 열전도율이 매우 높다. 또한, 상기 열전도성 판재는 두께가 얇은 판재 형식으로 구성될 수 있으며, 예를 들어, 0.3㎜이하의 두께를 가질 수 있다. 또한, 제 1판재(110)의 두께 방향을 수직방향이라 하고, 판재가 연장되는 방향을 수평방향이라 할 때, 상기 수평방향 중 제 1방향으로 상대적으로 길게 연장된 형태일 수 있다.

제 2판재(120)는 상기 제 1판재(110)와 같이 열전도성 판재로 구성되며, 예를 들어, 구리, 은 알루미늄 등과 같은 열전도성이 우수한 부재를 포함할 수 있다. 또한, 제 1판재(110)와 동일한 재질로 구성되거나, 서로 필요에 따라 적절하게 열전도성 부재 중 선택하여 다르게 적용도 가능하다. 또한, 상기 제 1판재(110)와 서로 대향하게 배치된다. 여기서 서로 대향한다는 의미는 제 1판재(110)와 제 2판재(120)의 면과 면이 서로 마주하는 상태를 의미하며, 상기에서 정의한 제 1판재(110)와 제 2판재(120)의 두께 방향으로 서로 대향하여 넓은 면이 마주하는 상태를 의미한다.

연결판재(200)는 상기 제 1판재(110) 및 제 2판재(120)와 동일한 열전도성 부재로 구성될 수 있으며, 예를 들어, 구리, 은 알루미늄 등과 같은 열전도성이 우수한 부재를 포함할 수 있다. 비제한적인 예로, 상기 제 1판재(110), 제 2판재(120), 연결판재(200)는 제조의 편의상 동일한 열전도성 부재를 가공하여 형성된 것일 수 있다.

제 1판재(110), 제 2판재(120) 및 연결판재(200)는 모두 두께가 얇고, 수평방향으로 넓게 연장된 얇은 판재형상이고, 면용접이나 스폿용접에 의해 서로 결합되어 있을 수 있다. 바람직하게는 서로 중첩되는 부분의 면을 전체적으로 압력과 열을 가하는 일종의 면용접이나 스폿용접에 의해 서로 결합된 것일 수 있다.

한편, 본 명세서 및 도면들에서는 제 1판재(110), 연결판재(200) 및 제 2판재(120)에 대해 설명하고 있으나, 이들 이외에도 제 3판재(미도시)나 제 4판재(미도시)와 같이 다른 열전도성 부재로 형성된 얇은 판재 형상의 열전도성 판재가 여러장 결합될 수 있으며, 이들 사이에는 필요에 따라, 다른 제 2연결판재(미도시), 제 3연결판재(미도시) 등이 개재되어 서로를 연결할 수 있으며, 이하에서 설명할 캐비티(P)도 이들 사이의 공간에 필요에 따라 형성될 수 있다. 다시 말하면, 본 발명에서는 제 1판재(110)와 제 2판재(120)가 연결판재(200)에 의해 결합되는 구조를 설명하고 있으나, 당업자가 필요에 따라, 적절하게 그 갯수를 추가하고 서로를 연결하여 히트 스프레더를 구성할 수 있다는 것이다.

또한, 상기 연결판재(200)는 본 발명의 도면에서는 제 1판재(110)나 제 2판재(120)에 비해 수평방향으로 연장된 길이가 상대적으로 짧게 도시하고 있으나, 이에 한정하지 않으며, 필요에 따라, 제 1판재(110)나 제 2판재(120)와 동일한 길이로 형성될 수 있으며, 특정 부분에서 서로 결합된 형태일 수 있다. 이 경우, 이들이 결합된 부분에서는 하기에서 설명할 캐비티(P)가 형성된다. 또한, 결합, 혹은 연결된 부분 이외의 부분에서는 일정간격 이격됨으로써, 방열 효과를 극대화할 수 있다.

한편, 상기 제 1판재(110)에서 상기 연결판재(200)가 연결되는 부분 중 일부, 상기 연결판재(200)의 일부, 및 상기 제 2판재(120)에서 상기 연결판재(200)가 연결되는 부분 중 일부 중 적어도 하나 이상은 빈 공간으로 형성된 캐비티(P)를 포함한다.

상기 캐비티(P)는 각각의 구성들 내에 형성되고, 빈 공간으로 구성될 수 있다. 다시 말하면, 상기 캐비티(P)을 정의하는 빈 공간은 다른 구성들에 의해 구획되어지는 공간일 수 있다. 예를 들어, 제 1판재(110)에 캐비티(P)가 형성되는 경우 제 1판재(110)의 내측에 일정공간이 비어있는 상태이고, 이러한 빈 공간은 주변의 제 1판재(110)의 다른 부분들에 의해 구획되어지는 형태일 수 있다. 즉, 캐비티(P)는 제 1판재(110), 연결판재(200), 제 2판재(120) 중에서 이들의 일부가 제거된 공간으로 정의될 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 캐비티(P)가 형성한 빈 공간은 도 1과 달리, 빈 공간 주변의 다른 부분들에 의해 완전히 구획되지 않고, 일부는 트여진 상태일 수도 있다. 또한, 도면들과 달리, 수직방향으로 완전히 관통되지 않고, 일부에만 캐비티가 형성될 수 도 있다.

도 1 및 2에서와 같이, 캐비티(P)는 제 1판재(110), 연결판재(200), 제 2판재(120) 모두에 형성될 수 있다. 구체적으로 설명하면 상기 제 1판재(110)는 상기 연결판재(200)가 연결되는 부분 중 적어도 일부에 형성된 제 1캐비티(P)를 포함하고, 상기 연결판재(200)는 내측에 빈 공간으로 형성된 제 2캐비티(P)를 포함하고, 상기 제 2판재(120)는 상기 연결판재(200)가 연결되는 부분 중 적어도 일부에 형성된 제 3캐비티(P)를 포함할 수 있다. 본 명세서에는 설명의 편의상 각 구성들에 위치하는 캐비티를 위와 같이 제 1캐비티 내지 제 3캐비티로 정의하기로 한다.

제 1캐비티(P) 내지 제 3캐비티(P)는 서로 중첩되는 부분에 형성될 수 있으며, 이들 중첩되어 연결된 부분 하기에서 설명할 전자기기에서 열이 가장 많이 발산되는 열원 부분의 상측에 위치함으로써, 열원의 열을 열전도에 의해 상측으로 이동하도록 할 수 있다. 또한, 상기 캐비티(P)에 의해 열원의 열은 한 부분에 집중되어 전달되지 않고, 다른 부분으로 고르게 퍼져나가도록 할 수 있다.

이에 대해 구체적으로 설명하면, 전자기기 내부에서 가장 많은 열을 발산하는 부분이 전자기기를 제어하는 AP칩이라 한다면, AP칩 부분에서는 많은 열의 발산에 의해 핫 스폿(Hot Spot)이 되고, 열 전도의 특성상 상부로 전달되는 열은 대부분 핫 스폿의 상단에 집중되게 될 수 밖에 없다. 그러나, 본 발명과 같이 핫 스폿의 상단에 위치하게 되는 부분에 캐비티(P)를 형성한다면, 캐비티(P) 부분은 공기층이 존재하게 되고, 공기층의 경우에는 상기에서 설명한 열전도성 부재에 비해 열전도율이 0.0.25 W/(mK) 수준으로 상당히 낮아 열전도가 다른 부분으로 분산이 된다. 따라서, 핫 스폿 부분의 열이 한곳으로 집중되어 상측으로 전달되지 않고, 캐비티(P) 주변으로 고르게 분산되도록 할 수 있다.

한편, 상기 캐비티(P)는 연결판재(200)의 일부에 형성되거나, 연결판재(200)와 수평단면이 중첩되는 부분에 형성된다. 도 1과 도 2를 참조하면 제 1판재(110), 연결판재(200) 및 제 2판재(120)에 캐비티(P)가 모두 형성되는 경우, 이들 캐비티는 연결되어 하나의 캐비티를 형성할 수 있다. 즉, 히트 스프레더의 수직방향으로 완전히 관통할 수 있다.

도 4에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트 스프레더의 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 5에는 도 4의 히트 스프레더(2)를 B-B'에 따라 절단한 단면도가 도시되어 있다.

도 4 및 5를 참조하면, 히트 스프레더(2)에서 상기 연결판재(201)의 내측에 빈 공간으로 형성된 제 2캐비티, 제 2판재(121)에 형성된 제 2캐비티는 상기 제 1판재(111)와 중첩될 수 있다. 즉, 제 1판재(110)에는 캐비티가 형성되지 않고, 연결판재(201)와 제 2판재(121)에만 캐비티(P)가 형성될 수 있고, 캐비티(P)는 제 1판재(111)의 면 내에 포함되도록 할 수 있다. 이는 열원과 가장 가깝게 위치하는 제 1판재(111)에는 캐비티를 형성하지 않음으로써, 1차적으로 열원으로부터의 열이 전달되는 부분을 최대한 열전달 면적을 높이고, 제 1판재(111) 상측의 캐비티(P)에 의해 상측으로 열이 전달되면서 고르게 열이 분산되도록 할 수 있다.

도 6에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히트 스프레더의 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 7에는 도 6의 히트 스프레더(3)를 C-C'에 따라 절단한 단면도가 도시되어 있다.

도 6 및 7를 참조하면, 히트 스프레더(3)에서 제 2판재(122)에만 캐비티(P)가 형성될 수 있다. 이에 의해 제 1판재(112)에서 열원의 열을 보다 넓은 면적으로 효과적으로 전달받고, 연결판재(202)에서 상측의 제 2판재(122)로 열을 효과적으로 전달하면서도 제 2판재(122)에 형성된 캐비티(P)에 의해 최상단으로 열을 고르게 분산되도록 할 수 있다.

도 8에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히트 스프레더의 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 9에는 도 8의 히트 스프레더(4)를 D-D'에 따라 절단한 단면도가 도시되어 있으며, 도 10에는 도 8의 히트 스프레더(4)의 평면도가 도시되어 있다.

도 8 내지 10을 참조하면, 히트 스프레더(4)의 외측에서는 캐비티(P)가 시인되지 않고, 내측에 위치하는 연결판재(203)에서만 제 2캐비티(P)가 존재하도록 하여 제 1판재(113)에서 제 2판재(123)로 열이 전달되는 과정에서 열이 고르게 분산되고, 제 2판재(123)의 상측으로 다시 열을 방열할 때, 접촉 면적을 넓혀서 방열 효과를 극대화할 수 있다.

위 도 1 내지 10과 같이, 본 발명의 캐비티는 사용환경, 사용기기의 형태나 구조 등에 따라 당업자가 자유롭게 그 배치나 크기 등을 적절히 조절할 수 있다.

한편, 도 11에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히트 스프레더의 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 12에는 도 11의 히트 스프레더(5)의 평면도가 도시되어 있다.

도 11 및 12를 참조하면, 히트 스프레더(5)는 제 2판재(124)의 적어도 일부에 수평방향으로 트인 트임부(R)를 더 포함할 수 있다. 상기 트임부(R)에 대해 보다 상세하게 설명하면, 상기 제 1판재(114) 및 제 2판재(124)는 수평방향 중 제 1방향 및 상기 제 1방향에 수직한 제 2방향으로 연장되고, 상기 제 1방향으로 상대적으로 더 길게 연장된다고 할 때, 상기 트임부(R)는 상기 제 2방향으로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다. 도 11에서는 제 2판재(124)가 수평단면 상에서 보다 짧게 연장되는 방향으로 트여서 형성된 것일 수 있다.

상기 트임부(R)에 의해 캐비티(P) 내측에 존재하는 공기가 내외부로 자유롭게 유입, 유출되도록 할 수 있다. 이는 단열효과를 갖는 캐비티 내측의 공기층이 많은 열에 의해 단열기능이 떨어지는 경우 외부의 공기와의 교환을 통해 단열효과를 지속하게 하도록 하는 기능을 하도록 하기 위함이다. 이를 위해 상기 트임부(R)는 캐비티(P)와 서로 연결되고, 다시 말하면, 캐비티(P)가 연장되어 형성된 것일 수 있다.

도 13에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히트 스프레더의 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 14에는 도 13의 히트 스프레더(6)의 평면도가 도시되어 있다.

도 13 및 14를 참조하면, 히트 스프레더(6)에서 트임부(R)는 서로 대향하는 위치에 복수개 형성된 것을 특징으로 할 수 있다. 이에 의해 캐비티(P) 내외부의 공기가 양방향으로 교환되도록 하여 단열 효과를 극대화할 수 있으며, 이를 통해 핫 스폿에서의 열을 보다 지속적이면서 고르게 분산되어 상측으로 전달되도록 할 수 있다.

도 15에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히트 스프레더의 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 16에는 도 15의 히트 스프레더(7)의 평면도가 도시되어 있다.

도 15 및 16을 참조하면, 히트 스프레더(7)에서 트임부(R)는 연결판재(206)에서 수평방향으로 트임으로써 형성될 수 있다. 한편, 도 15와 달리, 연결판재(206)가 상기에서 설명한 제 1방향과 제 2방향의 길이 차이가 크지 않은 경우 제 1방향으로 형성될 수도 있다.

한편, 위 도면들에서는 트임부(R)가 상기 제 2판재나 연결판재에 하나의 방향으로 또는 서로 대향하며 복수개 배치될 수 있다는 점을 나타내고 있으나, 위 도 11 내지 16과 같이, 트임부(R)는 상기 제 1판재에서 상기 연결판재가 연결되는 부분 중 적어도 일부, 상기 연결판재의 적어도 일부 또는 상기 제 2판재에서 상기 연결판재가 연결되는 부분 중 적어도 일부에 수평방향으로 트임으로써 형성될 수 있고, 이들이 서로 조합될 수도 있다.

한편, 별도로 도시하진 않았으나, 본 발명의 히트 스프레더는 상기 제 1판재의 일면 또는 양면 상에, 상기 제 2판재의 일면 또는 양면 상에 및/또는 상기 연결판재의 일면 또는 양면 상에는 방열 특성을 보다 향상시키기 위해 방열 소재가 도포되어 있을 수 있다.

본 발명의 히트 스프레더는 얇은 판재 형상의 열전도성 판재를 여러장 적층 및 연결하여 사용함으로써, 수직방향 혹은 수평방향으로 굴곡이 있는 경우에도 자유롭게 제조가 가능하며, 외부 충격이나 찍힘 등에 의해서도 그 기능을 상실할 염려가 매우 적다. 또한, 열전도성 판재를 결합하여 제조함으로써, 제조가 매우 용이하다.

한편, 도 17에는 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명의 히트 스프레더가 적용된 전자기기의 일부를 나타낸 단면도가 도시되어 있다.

도 17을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기를 설명하면, 회로기판(310)과 전기적으로 연결된 열원(320), 상기 열원(320)을 상기 회로기판(310)과의 사이에서 개재되어 감싸도록 형성된 쉴딩유닛(shielding unit)(330), 상기 쉴딩유닛(330) 상에 배치된 히트 스프레더 및 상기 히트 스프레더 상에 배치되고 금속판재로 구성된 방열판(400)을 포한하고, 히트 스프레더는 상기에서 설명한 본 발명의 히트 스프레더인 것을 특징으로 한다.

상기 열원(320)은 전자기기 내부에서 열을 발산하는 부분이고, 예를 들어, 전자기기를 제어하는 AP칩 등일 수 있다. 또한, 상기 회로기판(310)은 상기 열원(320)으로 정의되는 부분으로부터 전기적으로 연결된 FPCB, PCB 등일 수 있다. 상기 쉴딩유닛(330)은 상기 열원(320)을 외부 충격 등으로부터 보호하거나 전자파를 차단하기 위한 것일 수 있다.

한편, 상기 방열판(400)은 하부에 위치하는 히트 스프레더로부터 전달된 열을 전자기기의 외부로 방출하는 기능을 수행한다. 상기 방열판(400)은 열 전도성이 높은 재질이 판재와 같은 형태로 형성되며, 이에 대해서는 당해 기술분야에 널리 알려져 있는바, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

한편, 상기 히트 스프레더의 제 1판재(110)는 상기 쉴딩유닛 상에 배치되고, 상기 연결판재(200)와 상기 열원(320)은 수직방향으로 서로 중첩되도록 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다. 다시 말하면, 상기 제 1판재(110)로부터 열원의 열을 전달받아 상부로 전달하며, 가장 열이 많은 열원(320)의 상부에 연결판재(200)를 배치함으로써, 열의 전달을 효과적으로 할 수 있다.

또한, 상기 히트 스프레더의 상기 캐비티(P)과 상기 열원은 수직방향으로 서로 중첩되도록 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다. 이에 의해 열원(320), 즉, 핫 스폿으로부터 그 상부로 집중되는 열을 주변부로 고르게 분산하면서 전달함으로써, 최상측의 방열판(400)으로 전 면적에 걸쳐 고르게 열이 분산되어 전달되도록 할 수 있다.

또한, 상기 히트 스프레더의 제 2판재(120)와 상기 방열판(400) 사이에 개재되어 이들을 접착하는 방열 접착제(450) 또는 열전도성이 있는 방열 테이프를 포함할 수 있다. 방열 접착제(450)는 방열판(400)과 제 2판재(120) 사이에 배치되어 방열판(400)과 제 2판재(120)와 직접 접하여 이들 사이에서의 열전달 역할을 수행하며, 예를 들어 TIM(Thermal interface material)로 명명될 수 있다. 상기 방열 접착제(450)는 열전도율이 우수한 방열 접착제이거나 방열 테이프일 수 있으며, 예를 들어, 열 전도율이 2 W/(mk) 내지 5 W/(mk)일 수 있다.

위와 같이 높은 열 전도율 특성을 가지는 방열 접착제(450) 또는 방열 테이프를 이용하여 히트 스프레더와 방열판을 연결함으로써, 높은 열 전달 효율로 방열판으로 하부의 열이 전달되도록 하여 우수한 방열기능을 구현할 수 있다. 예를 들어, 방열 접착제(450)를 사용하는 경우, 상기 방열판(400)의 히트 스프레더와 접착되는 면에 방열 접착제를 코팅한 후 80℃ 내지 120℃의 온도에서 열압착함으로써, 히트 스프레더와 방열판(400) 사이에 빈공간이나 기공이 생기는 것을 최소화하여 열전달 손실을 방지할 수 있다.

한편, 전자기기는 상기 쉴딩유닛(330)과 상기 히트 스프레더의 제 1판재(110) 사이에 개재되어 이들을 점착하는 방열 점착제(350) 또는 열전도성이 있는 방열 테이프를 포함할 수 있다.

상기 방열 점착제(350)는 열전달 효율이 높은 도전성 물질로 형성될 수 있으며, 신축성이 있어, 쉴딩유닛(330) 상측과 최대한 접촉면적을 높이도록 할 수 있다. 즉 쉴딩유닛(330)의 상측 표면의 거칠기(Roughness)가 높을 수 있는데, 상기 방열 점착제(350)에 의해 제 1판재(110)와 쉴딩유닛(330) 사이를 서로 점착하면서도 쉴딩유닛(330)의 거칠기를 보상하여 열전달 효율을 높이도록 할 수 있다. 상기 방열 점착제(350)에 대해서는 당해 기술분야에 널리 알려져 있는바 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 18 및 19에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자기기의 단면도가 도시되어 있으며, 도 18 및 19를 참조하면, 상기 캐비티(P)는 연결판재(201)와 제 2판재(121)에 형성되고, 제 2판재(111)에는 형성되지 않거나, 도 19와 같이, 연결판재(202)에만 형성될 수 있다. 즉, 도 18은 상기 도 4와 같은 히트 스프레더(2)가 배치된 것일 수 있고, 도 19는 상기 도 8과 같은 히트 스프레더(4)가 배치된 것일 수 있다. 한편, 이들 캐비티의 배치에 의한 효과에 대해서는 상기에서 이미 설명하였는바, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 17 내지 19 이외에 전자기기 내부에는 상기 히트 스프레더에서 설명한 여러 실시예들의 히트 스프레더가 적용될 수 있다.

이하 구체적인 실시예, 비교예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 단, 하기 실시예는 상기 명세서의 이해를 돕고자 함이며 하기의 내용이 본 발명의 내용을 한정하는 것은 아니다.

비교예

도 20의 좌측과 같이, 히트 파이프를 준비하여 스마트폰에서 가장 열이 많이 발산되는 열원에 해당하는 AP칩 부분에 설치하였다.

실시예

도 20의 우측과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 스프레더를 준비하여 스마트폰에서 가장 열이 많이 발산되는 열원에 해당하는 AP칩 부분에 설치하였다.

측정예

도 21과 같이, 비교예와 실시예의 스마트폰을 동시에 작동하였고, 이를 도 22와 같은 열화상 카메라(모델명 FLIR T420)를 이용하여 상부에서 촬영하였다.

도 23에는 비교예의 촬영결과가 나타나 있고, 도 24에는 실시예의 촬영결과가 나타나 있다.

도 23에서와 같이, 비교예의 경우는 열원, 즉, 핫 스폿(Hot Spot) 부분에 해당하는 부분에서 열이 집중되어 있다는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 열원에 해당하는 AP칩이 존재하는 부분에서 많은 열이 한 곳에 집중되어 넓게 퍼지지 않아 방열면적이 적은 것을 확인할 수 있다.

반면에 본 발명의 히트 스프레더를 적용된 실시예의 결과인 도 24에서는 비교예에 대비하여 AP칩이 존재하는 부분의 많은 열이 핫 스폿 부분에 집중되어 있지 않고, 주변부로 확산되어 있다는 것을 확인할 수 있다.

따라서, 본 발명의 히트 스프레더를 적용한 전자기기의 경우, 가장 많은 열이 발생하는 핫 스폿 부분의 열을 주변부로 보다 고르게 확산하면서 외부로 방열할 수 있도록 하는 우수한 효과가 있다는 것을 확인할 수 있다.

한편, 도 25에는 본 발명의 일 실시예에 따라 실제로 제작한 히트 스프레더의 평면도가 도시되어 있으며, 이를 참조하면, 히트 스프레더는 상기 제 1판재, 제 2판재 및/또는 연결판재에 필요에 따라 그 두께나 면적 등을 적절하게 변형할 수 있고, 수평 방향으로 굴곡을 줄 수도 있으며, 그 형상을 적용하는 전자기기의 내부 구조에 맞게 자유롭게 변형할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7: 히트 스프레더
110, 111, 112, 113, 114, 115, 116: 제 1판재
120, 121, 122, 123, 124, 125, 126: 제 2판재
200, 201, 202, 203, 204, 205, 206: 연결판재
310: 회로기판
320: 열원
330: 쉴딩유닛
350: 방열 점착제
400: 방열판
450: 방열 접착제
P: 캐비티
R: 트임부
H: 열

Claims (13)

1. 열전도성 판재로 구성되는 제 1판재;
   상기 제 1판재와 대향하며, 열전도성 판재로 구성되는 제 2판재; 및
   상기 제 1판재와 상기 제 2판재 사이에 개재되어 상기 제 1판재 및 상기 제 2판재의 적어도 일부와 연결되고, 열전도성 판재로 구성되는 연결판재;를 포함하며,
   상기 제 1판재에서 상기 연결판재가 연결되는 부분 중 일부, 상기 연결판재의 일부, 및 상기 제 2판재에서 상기 연결판재가 연결되는 부분 중 일부 중 적어도 하나 이상은 빈 공간으로 형성된 캐비티를 포함하고,
   상기 제 1판재는 상기 연결판재가 연결되는 부분 중 적어도 일부에 형성된 제 1캐비티를 포함하고,
   상기 제 1캐비티는 상기 연결판재의 외측 테두리부와 중첩되는 부분 내측으로 형성된 것을 특징으로 하는 히트 스프레더.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 연결판재는 내측에 빈 공간으로 형성된 제 2캐비티를 포함하는 히트 스프레더.
4. 열전도성 판재로 구성되는 제 1판재;
   상기 제 1판재와 대향하며, 열전도성 판재로 구성되는 제 2판재; 및
   상기 제 1판재와 상기 제 2판재 사이에 개재되어 상기 제 1판재 및 상기 제 2판재의 적어도 일부와 연결되고, 열전도성 판재로 구성되는 연결판재;를 포함하며,
   상기 제 1판재에서 상기 연결판재가 연결되는 부분 중 일부, 상기 연결판재의 일부, 및 상기 제 2판재에서 상기 연결판재가 연결되는 부분 중 일부 중 적어도 하나 이상은 빈 공간으로 형성된 캐비티를 포함하고,
   상기 제 2판재는 상기 연결판재가 연결되는 부분 중 적어도 일부에 형성된 제 3캐비티를 포함하고,
   상기 제 3캐비티는 상기 연결판재의 외측 테두리부와 중첩되는 부분 내측으로 형성된 것을 특징으로 하는 히트 스프레더.
5. 열전도성 판재로 구성되는 제 1판재;
   상기 제 1판재와 대향하며, 열전도성 판재로 구성되는 제 2판재; 및
   상기 제 1판재와 상기 제 2판재 사이에 개재되어 상기 제 1판재 및 상기 제 2판재의 적어도 일부와 연결되고, 열전도성 판재로 구성되는 연결판재;를 포함하며,
   상기 제 1판재에서 상기 연결판재가 연결되는 부분 중 일부, 상기 연결판재의 일부, 및 상기 제 2판재에서 상기 연결판재가 연결되는 부분 중 일부 중 적어도 하나 이상은 빈 공간으로 형성된 캐비티를 포함하고,
   상기 연결판재는 내측에 빈 공간으로 형성된 제 2캐비티를 포함하고,
   상기 제 2판재는 상기 연결판재가 연결되는 부분 중 적어도 일부에 형성된 제 3캐비티를 포함하며,
   상기 제 2캐비티 및 상기 제 3캐비티는 상기 제 1판재와 중첩되는 것을 특징으로 하는 히트 스프레더.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 제 1판재에서 상기 연결판재가 연결되는 부분 중 적어도 일부, 상기 연결판재의 적어도 일부 또는 상기 제 2판재에서 상기 연결판재가 연결되는 부분 중 적어도 일부는 수평방향으로 트인 트임부를 더 포함하는 히트 스프레더.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 제 1판재 및 제 2판재는 수평방향 중 제 1방향 및 상기 제 1방향에 수직한 제 2방향으로 연장되고, 상기 제 1방향으로 상대적으로 더 길게 연장된다고 할 때,
   상기 트임부는 상기 제 2방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 히트 스프레더.
8. 제 6항에 있어서,
   상기 트임부는 서로 대향하는 위치에 복수개 형성된 것을 특징으로 하는 히트 스프레더.
9. 회로기판;
   상기 회로기판과 전기적으로 연결된 열원;
   상기 열원을 상기 회로기판과의 사이에서 개재되어 감싸도록 형성된 쉴딩유닛(shielding unit);
   상기 쉴딩유닛 상에 배치된 히트 스프레더; 및
   상기 히트 스프레더 상에 배치되고 금속판재로 구성된 방열판;을 포함하며,
   상기 히트 스프레더는 상기 제 1항 및 제 3항 내지 제 8항 중 어느 한 항의 히트 스프레더인 것을 특징으로 하는 전자기기.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 히트 스프레더의 제 1판재는 상기 쉴딩유닛 상에 배치되고, 상기 연결판재와 상기 열원은 수직방향으로 서로 중첩되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전자기기.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 히트 스프레더의 상기 캐비티와 상기 열원은 수직방향으로 서로 중첩되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전자기기.
12. 제 9항에 있어서,
    상기 쉴딩유닛과 상기 히트 스프레더의 제 1판재 사이에 개재되어 이들을 점착하는 방열 점착제 또는 열전도성 방열 테이프를 더 포함하는 전자기기.
13. 제 9항에 있어서,
    상기 히트 스프레더의 제 2판재와 상기 방열판 사이에 개재되어 이들을 접착하는 방열 접착제 또는 열전도성 방열 테이프를 더 포함하는 전자기기.

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