KR102127188B1 - 하이브리드 수냉식 전자부품 냉각장치 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 하이브리드 수냉식 전자부품 냉각장치 및 이의 제조방법은 냉매가 수용된 케이스; 상기 냉매에 침수된 상태로 상기 케이스 내에 장착된 전자부품; 파이프를 매개로 상기 케이스의 일 측에 배치된 라디에이터와 열교환하면서 상기 냉매를 상기 전자부품에 접하도록 순환시키는 냉매 순환 어셈블리;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 침수식 냉각 기능과 냉매 순환식 냉각 기능을 동시에 또는 선택적으로 제공할 수 있는 하이브리드 전자부품용 냉각 장치이기 때문에 냉각의 효율을 극대화할 수 있다.

Description

하이브리드 수냉식 전자부품 냉각장치 및 이의 제조방법{HYBRID LIQUID-COOLED ELECTRONIC COMPONENT COOLING DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}

본 발명은 하이브리드 수냉식 전자부품 냉각장치 및 이의 제조방법에 관하 것으로서, 전자부품을 냉매에 직접 침수하는 것은 물론 라디에이터와 열교환하면서 순환된 냉매에 접촉시켜 이중의 냉각 작용을 하이브리드 방식으로 제공하는 전자부품 냉각장치에 관한 것이다.

전자부품은 전기를 공급받아 일련의 과정을 수행하는 과정에서 필연적으로 열이 발생된다. 특히 이러한 전자부품이 집약되어 있는 컴퓨터의 중앙처리장치(central processing unit, CPU)를 비롯하여 그래픽카드 등은 미세하게 설계된 많은 개수의 저항들, 트랜지스터들 및 커패시터들이 아주 작은 공간 안에 고밀도로 집적된 것이기 때문에 적지 않은 열이 발생한다. 이와 같은 발열 상태를 방지할 경우 처리속도가 감소하고 처리결과에 오류가 발생할 뿐만 아니라, 전자부품이 고장 또는 파손되는 결과까지 초래할 수 있다.

이와 같이 문제를 해결하기 위하여, 전자부품 중 CPU 위에 방열판과 쿨링팬(coolingfan)으로 구성된 공냉식 냉각장치를 부착하고 상기 쿨링팬을 고속으로 회전시켜 CPU에서 발생된 열을 외부로 배출하는 방식이 널리 이용되고 있다. 하지만, CPU의 처리능력의 발전에 따라 매우 빠른 속도로 동작하는 경우에는 그만큼 많은 발열량이 발생하는데 이와 같은 수냉식 냉각장치만으로는 충분한 냉각효과를 달성하기 어렵다는 문제가 따랐다. 더욱이, 팬의 회전에 의해 소음이 발생한다는 치명적인 단점이 존재한다.

또 다른 냉각장치로서 공기 대신 물과 같은 냉매를 이용한 수냉식 냉각장치가 개발되었다. 이러한 수냉식 냉각장치는 CPU 등의 전자부품의 주변/표면에 장착된 자켓 내의 냉매가 전자부품의 열을 흡수하여 라디에이터에서 열교환 처리함으로써 냉각이 이루어지는 방식으로서, 공냉식 냉각장치에 비해 냉각효율이 좋고 소음이 적다는 장점이 있고, 이와 같은 수냉식 냉각장치의 선행기술로서 국내 특허 제 1475376호, 제 956358호와 같은 다양한 내용이 존재한다.

그런데 이러한 선행기술에 의하면 냉매가 흐르는 파이프가 지나는 경로만 냉각되는데 예를 들어 컴퓨터에서 CPU 등이 장착된 메인보드 역시 전자기판으로서 전체적인 냉각이 필요함에도 불구하고 그 일부만 냉각된다는 문제가 따랐다.

따라서 전자부품의 일부 내지 국소 부위만 냉각시키는 것이 아니라 전자부품의 전체 부위를 냉각시킬 수 있도록 침수식 냉각 구조를 제공하되 이에 그치지 않고 냉매 순환식 냉각 구조을 동시에 구비할 수 있는 하이브리드식 냉각 장치를 개발할 필요성이 대두된다.

본 발명은 상기 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 침수식 냉각 기능과 냉매 순환식 냉각 기능을 동시에 제공할 수 있는 하이브리드 전자부품용 냉각 장치를 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 복수 개의 전자부품의 냉각 순서를 결정하여 라디에이터를 통과한 냉매가 해당 순서에 따라 순차적으로 이동하는 수단을 제공하는 것이다.

삭제

본 발명의 추가 목적은 냉매의 성분으로 알루미나(Al₂O₃)를 포함하는 축열제를 추가적으로 포함함으로써 본체 내부의 열을 빼앗음으로써 고온을 효과적으로 제어할 수 있으며 기계적 수명의 연장에 도움이 되는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 하이브리드 수냉식 전자부품 냉각장치는, 냉매가 수용된 케이스; 상기 냉매에 침수된 상태로 상기 케이스 내에 장착된 전자부품; 파이프를 매개로 상기 케이스의 일 측에 배치된 라디에이터와 열교환하면서 상기 냉매를 상기 전자부품에 접하도록 순환시키는 냉매 순환 어셈블리;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전자부품은, 컴퓨터에 내장된 메인보드 및, CPU, 그래픽 카드와 하드디스크이고, 상기 자켓은, 상기 CPU, 그래픽 카드, 하드디스크에 각각 장착되며, 상기 내부 파이프는, 상기 케이스의 입구에서 상기 CPU 측 자켓에 연결된 제 1 파이프와, 상기 제 1 파이프의 단부에서 상기 그래픽 카드 측 자켓에 연결된 제 2 파이프 및, 상기 제 2 파이프의 단부에서 상기 하드디스크 측 자켓에 연결된 제 3 파이프를 포함하여, 상기 라디에이터로부터 입수된 냉매가 상기 내부 파이프를 매개로 상기 CPU, 그래픽 카드, 하드디스크의 순서로 접촉하는 것을 특징으로 한다.

더불어, 상기 냉매는, 수소불화탄소(HFC, HydroFluoroCarbon) 또는 유동파라핀 또는 이들의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 하이브리드 수냉식 전자부품 냉각장치 및 이의 제조방법에 의하면,

1) 침수식 냉각과 순환식 냉각 방식을 동시에 또는 선택적으로 제공할 수 있기 때문에 냉각의 효율을 극대화할 수 있고,

2) 복수 개의 전자부품의 중요순위에 따라 냉매의 순환 경로를 결정할 수 있으며,

3) 냉매에 추가적으로 포함된 축열제를 통해 본체 내부의 열을 빼앗음으로써 고온을 효과적으로 제어할 수 있으며 기계적 수명의 연장에 도움이 될 수 있다.

삭제

도 1은 본 발명의 냉각장치의 개략적인 외관 구조를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 냉각장치의 개략적인 내부 구조를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 냉매 순환 어셈블리의 개략적인 구조를 도시한 개념도.
도 4는 본 발명의 축열제를 제조하는 방법을 나타낸 순서도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 냉각장치의 개략적인 외관 구조를 도시한 사시도이다.

도 1을 보아 알 수 있듯이, 본 발명의 전자부품 냉각장치는 케이스(1) 및 이 케이스 내부에 전자부품은 물론 전자부품에 직접 접촉하는 냉매(100)와 전자부품에 간접 접촉하는 냉매(100)를 순환 제공하는 냉매 순환 어셈블리를 동시에 구비하는 것을 기본으로 한다.

이때, 케이스(1)의 형상은 직육면체, 정육면체와 같은 보편적인 형상은 물론 도 1에 도시된 바와 같이 디자인 처리된 입체적인 형상으로 이루어져 있는 것도 가능하다.

더불어, 본 발명에서 전자부품이라 함은 작동 시 발열되어 해당 열에 의해 성능이 저하될 우려가 있는 다양한 전자소자 내지 하드웨어를 의미하는 것으로서, 컴퓨터 내지 서버를 예를 들면 전자부품은 메인보드, CPU, 그래픽 카드, 하드디스크와 같은 하드웨어를 의미한다. 이와 같이 전자부품이 컴퓨터 내지 서버의 기본 하드웨어인 경우 도 1에 도시된 케이스는 공지의 컴퓨터 케이스 내지 서버 케이스와 같다고 할 수 있다.

도 2는 본 발명의 냉각장치의 개략적인 내부 구조를 도시한 단면도이다.

본 발명의 케이스(1)는 냉매(100)를 수용/저장하는 공간을 제공하는 것으로서, 하나의 단일 유닛으로 이루어진 상태에서 그 내부에 역시 하나의 공간을 구비하고 이 공간에 전자부품이나 냉매(100), 냉매 순환 어셈블리의 일부 구성을 수용할 수도 있으나, 각 구성 간의 효율적이면서 안정적인 배치와 설계를 위하여 복수 개의 공간으로 구획되는 것이 보다 바람직하다.

특히, 냉매(100) 및 전자부품이 수용되는 공간을 본 발명에서는 챔버(10)라 명명한다. 이 챔버(10)에는 냉매 순환 어셈블리의 일부 구성이 포함되거나 이를 중심으로 연결될 수 있다. 이때, 챔버(10)의 일 측, 바람직하게는 상면에는 전자부품 및 냉매의 교체 내지 교환을 위하여 개폐 가능한 커버가 형성되는 것이 가능하다.

더불어, 하기에서 자세히 후술하겠지만 냉매 순환 어셈블리의 일부 구성인 라디에이터(30)와 펌프(40)가 이러한 챔버(10)의 외측에 마련된 케이스(1) 내의 구획 공간 내에 장착되는 것이 가능하다. 특히, 도 2를 보아 알 수 있듯이 라디에이터(30)는 챔버(10) 주변에 2개로 장착되는 것도 가능하다.

이러한 케이스(1)의 내부 구조에 의하면 케이스(1) 내에 마련된 복수 개의 공간을 효율적으로 분배할 뿐 아니라 냉매(100)를 수용하는 챔버(10)가 케이스(1)에 의해 한 번 더 감싸여 있어 전자부품의 안전성은 물론 냉매(100)의 일부가 외부로 새어나갈 때 사용자에게 직접적인 냉매 접촉으로 인한 피해가 야기되는 것을 방지하는 특성을 제공한다.

이하, 본 발명의 주요 특징인 하이브리드 방식에 의한 이중 냉각 구조를 첨부된 도 3을 참조하여 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 냉매 순환 어셈블리의 개략적인 구조를 도시한 개념도이다.

본 발명은 각각의 전자부품이 케이스(1)(도 2의 경우, 챔버) 내에 수용된 냉매(100)에 직접 접촉하여 기체보다 비열이 큰 액체 상태의 냉매에 직접적인 연전달을 수행하여 1차 냉각 기능을 제공함과 동시에, 파이프(60,70)를 매개로 라디에이터(30)와 열교환하면서 온도가 하강된 상태로 순환되는 냉매(100)를 전자부품의 표면 측에 장착된 자켓(50)으로 흐르게 하여 간접 접촉을 통한 간접적인 2차 냉각 기능을 수행하는 것을 주요 특징으로 한다.

이때, 전자부품은 케이스(1) 내에 수용된 냉매(100)에 침수된 상태를 취하는바, 전자부품의 전체 면적이 충분히 냉매(100)에 접촉할 수 있도록 기립 구조로 케이스(1) 내에 장착되는 것이 바람직하다.

특히 도 3을 참조하면 전자부품이 컴퓨터의 하드웨어인 메인보드(마더보드)(21) 및, CPU(22), 그래픽 카드(23)와 하드디스크(24)로 이루어져 있는 것을 알 수 있는데 이를 가정하여 후술하도록 한다.

우선 본 발명의 냉매 순환 어셈블리는 라디에이터(30), 자켓(40), 파이프(60,70)와 펌프(40)를 기본적으로 구비하고 있다.

라디에이터(30)는 파이프(60,70)를 통해 내부로 유입된 다음 다시 외부로 유출되는 냉매(100)를 임시 저장하는 탱크는 물론 표면적을 최대한 확보하기 위해 지그재그 또는 복수의 절곡으로 연장된 방열튜브를 구비하고 추가적으로 방열튜브 주변에 적어도 하나 장착되어 회전되는 팬을 포함할 수 있다. 이러한 구성에 의하여 라디에이터(30)를 통과하는 냉매(100)가 열교환, 즉 온도를 낮추는 역할을 수행한다. 즉, 케이스(1) 내부에서 발열되는 전자부품에 접하여 온도가 상승한 냉매(100)가 라디에이터(30)를 통과하면서 라이데이터(30)의 열교환 작용에 의해 온도가 하강될 수 있다.

자켓(50)은 유체(특히 액체)로 이루어진 냉매(100)를 임시 저장하는 블록체(워터블록)와 같은 역할을 수행하는 것으로서, 양 측으로 각각 파이프(60,70)와 연결되어 파이프(60,70)를 통해 이동되는 냉매(100)에 의하여 전자부품의 간접적인 냉각을 수행하는 역할을 제공한다. 이러한 자켓(50)은 전자부품의 표면에 일정 체적을 가지도록 장착이 되고 특히 도 3에 도시된 바와 같이 CPU(22), 그래픽 카드(23), 하드디스크(24) 전자부품이 복수 개로 구비된 경우에는 각각의 전자부품의 표면에 장착된다.

파이프(60,70)는 라디에이터(30)에서 전자 부품으로 냉매(100)를 순환시키는 통로를 제공하는 것으로, 크게 외부 파이프(60)와 내부 파이프(70)로 구분되는 것이 가능하다.

외부 파이프(60)는 케이스(1), 특히 챔버(10)의 외측에 위치한 라디에이터(30)에 연결된 파이프로서 케이스(1)(챔버)의 출구(2), 즉 냉매의 토출구에서 라디에이터(30)를 지나 케이스(1)(챔버)의 입구(3), 즉 냉매(100)의 유입구까지 연결된 것을 의미한다.

또한, 내부 파이프(70)는 입구에서 전자부품 주변에 장착된 자켓(50)을 지나 출구까지 연결된 파이프를 의미한다. 특히, 내부 파이프(70)는 라디에이터(30)를 지나 온도가 하강된 냉매(100)를 전자부품의 중요 순서에 따라 접촉하는 특정 경로를 제공하는데 이는 후술하도록 한다.

펌프(40)는 케이스(1) 내의 일 측에 파이프(60,70)와 연결된 상태로 장착되어 파이프(60,70) 내의 냉매(100)를 강제 순환시키는 동력을 제공한다.

이러한 냉매 순환 어셈블리는 전자부품의 표면에 장착된 자켓(50)에 라디에이터(30)에서 온도가 강하된 냉매(100)를 제공하는 간접 냉각 기능을 제공하는 것인데, 본 발명은 이에 그치지 않고 상술한 바와 같이 전자부품이 케이스(1) 내에 수용된 냉매(100)에 침수되어 이로써 직접 냉각 기능을 함께 제공한다.

이때, 냉매(100)가 전자부품과 직접 접촉하기 때문에 냉매(100)는 물이 아닌 절연성 내지 비전도성 물질로 이루어질 필요가 있고 공지의 식물성 오일은 물론 원활한 순환을 보장하기 위하여 점성이 낮은 불소를 포함한 성분으로 이루어지는 것이 가능하며 이 역시 하기에서 보다 구체적으로 설명할 예정이다.

즉, 본 발명의 냉각장치는 냉매(100)에 전자제품을 직접 침수시킨 침수식 냉각 방식과 파이프(60,70) 및 자켓(50)을 매개로 냉매(100)를 전자제품에 간접 접촉시키는 순환식 냉각 방식을 동시에 제공하거나, 아니면 펌프(40)의 구동 여부에 따라 순환식 냉각을 선택적으로 수행할 수 있는 하이브리드 냉각 기능을 제공함으로써, 공지의 컴퓨터용 수냉식 냉각장치에 비하여 전자제품을 안정적이고 효율적으로 냉각시킬 수 있는 특성을 발휘한다. 특히, 전자부품이 컴퓨터 하드웨어인 경우에 CPU(22)나 그래픽 카드(23)가 장착된 메인보드(21) 전체를 냉매(100)에 침수시켰기 때문에 공지의 순환식 냉각 방식에 비해 훨씬 더 안정적으로 전자부품을 냉각시킬 수 있는 것은 물론이다.

이때, 전자부품을 침수시킨 냉매(100)와 파이프(60,70)를 매개로 순환되는 냉매(100)는 같거나 다를 수 있는데, 일반적으로는 케이스(1)(챔버) 내 수용된 냉매(100)를 입구(3) 측으로 이동시켜 라디에이터(30)를 거치도록 한 다음 전자부품 측 자켓(50)을 통과한 이후에는 다시 케이스(1) 내로 배출함으로써 결과적으로 케이스(1) 내의 냉매(100)의 온도를 낮출 수 있는 효과를 거둘 수 있다.

더 나아가, 도 3을 참조하면 라디에이터(30)를 지나 케이스(1)(챔버) 내에 진입한 냉매(100)의 온도가 가장 낮은데 이와 같이 냉매(100)가 가장 낮은 온도를 가진 상태에서 1차적으로 컴퓨터 전자부품 중 가장 중요한 역할을 차지하는 CPU(22) 측 자켓(50)으로 이동하고 그 다음 그래픽 카드(23) 측 자켓(50)으로 이동한 다음 최종적으로 하드디스크(24), 바림직하게는 SSD(solid state drive)로 이동을 하여 컴퓨터용 전자부품의 중요 순위에 따라 라디에이터(30)를 통과한 냉매(100)가 순차적으로 흐를 수 있도록 배치시키는 것이 바람직하다.

이를 위해, 내부 파이프(70)는, 케이스(1)의 입구에서 CPU(22) 측 자켓(50)에 연결된 제 1 파이프(71)와, 제 1 파이프(71)의 단부에서 그래픽 카드(23) 측 자켓(50)에 연결된 제 2 파이프(72) 및, 제 2 파이프(72)의 단부에서 하드디스크(24) 측 자켓(50)에 연결된 제 3 파이프(73)를 포함하여, 라디에이터(30)로부터 입수된 냉매(100)가 내부 파이프(71)를 매개로 상기 CPU(22), 그래픽 카드(23), 하드디스크(24)의 순서로 이동된다.

이러한 제 1 내지 제 3 파이프(71,72,73)의 연결 라인은 상술한 각각의 전자부품의 배치에 따라 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 이때, 제 3 파이프(73)의 후단 측 파이프는 케이스(1) 내부로 냉매(100)를 배출하여 케이스(1)에 기 수용된 냉매(100)와 섞이면서 케이스(1) 내 기 수용된 냉매(100)의 온도를 낮추는 역할을 겸비할 수도 있다.

이로써, 라디에이터(30)에서 온도 강화된 냉매(100)를 전자부품의 중요 순위에 따라 분배 이동시켜 냉각의 효율성을 보장하는 특성을 제공할 수 있다.

이때, 컴퓨터 본체 내부의 부품들은 일반적으로 금속이기 때문에 전해질의 성질을 가지는 냉매를 사용하게 되면 전류의 흐름에 따라 전해질 냉매가 이온화되면서 부품들이 부식될 수 있으며, 부품들의 성능 및 작동에 영향을 줄 수 있다. 따라서 냉매의 성분으로는 전류가 흐를 수 있는 전해질이 아닌 전류의 영향을 받지 않는 비전해질의 특징을 갖는 성분들을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 냉매는 수소불화탄소(HFC, HydroFluoroCarbon) 또는 유동파라핀 또는 이들의 혼합물로 이루어질 수 있다.

불소계 냉매의 한 종류인 수소불화탄소는 비전해질의 성질을 갖는 냉매로서 냉각 효율이 좋고 미네랄 오일 냉매보다 점도가 낮아 일반적인 유냉 방식 보다 부품의 작동에 방해가 되지 않으며, 냉각 효율이 좋다는 장점이 있다. 유동파라핀은 파라핀계 고급탄화수소로 매우 잘 정제된 광물성의 흰색 액체 기름으로서, 석유에서 추출한 화학적 오일이지만 최고의 순도와 안정성을 가지는 물질이다.

따라서 냉매의 성분으로서 수소불화탄소 또는 이와 유동파라핀을 혼합한 것을 사용하게 되면 일반적인 유냉식 냉매로 사용되는 미네랄 오일보다 점도가 낮아 부품의 작동에 방해가 되지 않으며 더욱 향상된 냉각 효율을 나타낼 수 있다.

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

도 4는 본 발명의 축열제를 제조하는 방법을 나타낸 순서도이다.

다른 실시예로서, 냉매는 알루미나(Al₂O₃)를 포함하는 축열제를 추가적으로 포함하되, 전체 냉매 중량 대비, 5 내지 10중량%의 축열제를 포함하여 본체 내부의 열을 효과적으로 축적시켜 냉각의 효율을 높일 수 있다. 이때, 축열제는 마이크로(㎛) 사이즈의 파우더(분말) 형태로 이루어질 수 있는바, 이러한 축열제는 제 1 혼합물 제조 단계(S200), 제 2 혼합물 제조 단계(S210), 제 2 혼합물 가열 단계(S220)를 거쳐 제조될 수 있다.

먼저, 제 1 혼합물 제조 단계(S200)는 전체 제 1 혼합물 중량 대비, 알루미나(Al₂O₃) 20 내지 40중량%와 탄소 60 내지 80중량%를 혼합한 후 90 내지 100℃에서 30 내지 50시간 동안 800 내지 1200rpm으로 교반하여 제 1 혼합물을 제조하는 과정이다. 이때 알루미나와 탄소는 미세한 분말 형상을 띠는 것으로서, 제 1 혼합물을 제조하는데 있어서 알루미나와 탄소의 입경 크기를 고려하는 것이 중요하다. 구체적으로, 제 1 혼합물의 기계적 특성을 극대화시키기 위해 알루미나는 1.0 내지 1.5㎛(바람직하게는 1.2㎛)의 입경 크기를 갖는 것이 바람직하며, 알루미나의 표면을 코팅하기 위해 탄소는 20 내지 70nm(바람직하게는 50nm)의 입경 크기를 갖는 것이 바람직하다.

다음, 제 2 혼합물 제조 단계(S210)는 0.12MPa의 압력을 유지하면서 1500 내지 1800℃에서 30분 내지 4시간 동안 상기 제 1 혼합물에 질소 가스를 흘려주어 제 2 혼합물을 제조하는 과정이다.

이때 제 2 혼합물을 제조하는 단계는 제 1 혼합물을 흑연 도가니에 장입하여 질소 가스를 흘려줌으로써 환원 반응이 일어나 질화알루미늄이 생성되도록 하는 과정인데, 여기서 흑연 도가니는 금속을 용융시키기 위하여 흑연으로 제작된 도가니를 의미하는 것으로 금속 물질인 제 1 혼합물을 용융시킨 후 환원 반응을 통해 제 2 혼합물을 제조하는데 적합한 환경이라고 할 수 있다.

나아가, 제 2 혼합물을 제조하면서 일산화탄소 가스가 발생하여 흑연 도가니에 흘려보내는 질소 가스의 분압을 낮추는 원인이 되는데, 이러한 일산화탄소 가스는 흑연 도가니에 별도로 구비된 가스 배출부를 통해 배출시킴으로써 질소의 분압을 제어하여 최적의 조건에서 제 2 혼합물을 제조할 수 있다.

이후, 제 2 혼합물 가열 단계(S220)는 제 2 혼합물에 공기를 주입하면서 700 내지 800℃에서 2 내지 4시간 동안 가열하여 축열제를 완성하는 과정이다.

이때 제 2 혼합물에는 제 1 혼합물이 환원되어 생성된 질화알루미늄과 더불어 제 1 혼합물에 포함된 탄소가 잔류할 수 있다. 따라서 제 2 혼합물 가열 단계(S220)는 이러한 잔류된 탄소를 제거하는 탈탄 과정으로서 이를 통해 고순도의 축열제를 완성하는 과정이다. 이와 같이 제조된 축열제는 컴퓨터 본체 내부에서 발생한 열을 저장하는 기능을 수행하여 이러한 축열제가 도포된 컴퓨터의 본체는 축열제에 의하여 열이 뺏김으로써 고온이 효과적으로 제어되어 기계적 수명 연장에 도움이 될 수 있다.

이때, 이에 더하여 상술한 제 2 혼합물 가열 단계(S220) 이후에는 제 3 혼합물 제조 단계(S230), 분쇄 단계(S240)가 추가적으로 포함되어 축열제의 축열 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.

다음, 제 3 혼합물 제조 단계(S230)는 전체 제 3 혼합물 중량 대비, 상기 제 2 혼합물 10 내지 40중량%와 이트륨옥사이드 1 내지 10중량% 및 에탄올 50 내지 80중량%를 혼합하여 제 3 혼합물을 제조하는 과정이다.

이때 이트륨옥사이드는 소결제로 사용되는 것으로서, 이는 제 2 혼합물에 잔존하는 산소 및 기타 불순물에 의해 후술할 단계를 통해 제조될 첨가제의 열전도율이 저하되는 것을 방지하는 역할을 수행한다. 구체적으로 설명하면, 질화알루미늄을 포함하는 제 2 혼합물과 이트륨옥사이드 및 에탄올(여기서 에탄올은 용매로서 제 2 혼합물에 포함된 질화알루미늄이 습식 혼합으로 인해 물과 만나 수화 반응을 일으키는 것을 방지하기 위한 것이다.)을 혼합함으로써 액상의 혼합물인 제 3 혼합물이 제조되는데, 이 과정에서 제 2 혼합물 내의 산소 및 불순물이 결정 입자 내에서의 분자 운동을 억제시켜 열전도율을 향상시킬 수 있다. 이때 산소는 질화알루미늄의 열전도율에 매우 큰 영향을 미치는 인자이다.

마지막으로, 분쇄 단계(S240)는 제 3 혼합물이 침전되지 않도록 교반시키면서 80 내지 90℃에서 12 내지 30시간 동안 건조시킨 후 분쇄하여 축열제를 완성하는 과정으로서, 제 3 혼합물이 침전되지 않도록 마그네틱 바로 교반시키면서 건조시켜 분말 형상의 축열제를 완성하는 과정이라고 할 수 있다.

이러한 제 3 혼합물 제조 단계(S230) 및 분쇄 단계(S240)가 추가적으로 포함됨으로써 축열제의 축열 성능이 더욱 향상되는 것과 동시에 축열제의 순도가 더욱 높아질 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 수냉식 전자부품 냉각장치 및 이의 제조방법의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

1: 케이스 2: 출구
3: 입구 10: 챔버
21: 메인보드 22: CPU
23: 그래픽 카드 24: 하드디스크
30: 라디에이터 40: 펌프
50: 자켓 60: 외부 파이프
70: 내부 파이프 71: 제 1 파이프
72: 제 2 파이프 73: 제 3 파이프
100: 냉매
S200: 제 1 혼합물 제조 단계 S210: 제 2 혼합물 제조 단계
S220: 제 2 혼합물 가열 단계 S230: 제 3 혼합물 제조 단계
S240: 분쇄 단계

Claims (10)

1. 하이브리드 수냉식 전자부품 냉각장치로서,
   냉매가 수용된 케이스;
   상기 냉매에 침수된 상태로 상기 케이스 내에 장착된 전자부품;
   파이프를 매개로 상기 케이스의 일 측에 배치된 라디에이터와 열교환하면서 상기 냉매를 상기 전자부품에 접하도록 순환시키는 냉매 순환 어셈블리;를 포함하되,
   상기 냉매는,
   수소불화탄소(HFC, HydroFluoroCarbon) 및 유동파라핀 및 이들의 혼합물 중 적어도 어느 하나로 이루어진 상태에서, 전체 냉매 중량 대비 알루미나(Al₂O₃)를 포함하는 축열제 5 내지 10중량%을 포함하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 수냉식 전자부품 냉각장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 냉매 순환 어셈블리는,
   상기 냉매가 지나면서 상기 냉매를 열교환 처리하는 라디에이터 및,
   상기 전자부품의 표면에 접하여 냉매가 지나는 자켓과,
   상기 케이스의 출구에서 상기 라디에이터를 지나 다시 상기 케이스의 입구로 연결된 외부 파이프 및,
   상기 케이스의 입구 측 외부 파이프에서 상기 자켓을 지나도록 연결된 내부 파이프와,
   상기 냉매를 강제 순환시키는 동력을 제공하는 펌프로 이루어진 것을 특징으로 하는, 하이브리드 수냉식 전자부품 냉각장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 케이스는,
   상기 냉매를 교환할 수 있는 커버가 일 측에 형성된 상태에서 상기 냉매가 수용된 챔버를 구비하고,
   상기 라디에이터 및 펌프는,
   상기 케이스 내에서 상기 챔버의 외측에 배치된 것을 특징으로 하는, 하이브리드 수냉식 전자부품 냉각장치.
4. 제 2항에 있어서,
   상기 전자부품은,
   컴퓨터에 내장된 메인보드 및, CPU, 그래픽 카드와 하드디스크이고,
   상기 자켓은,
   상기 CPU, 그래픽 카드, 하드디스크에 각각 장착되며,
   상기 내부 파이프는,
   상기 케이스의 입구에서 상기 CPU 측 자켓에 연결된 제 1 파이프와, 상기 제 1 파이프의 단부에서 상기 그래픽 카드 측 자켓에 연결된 제 2 파이프 및, 상기 제 2 파이프의 단부에서 상기 하드디스크 측 자켓에 연결된 제 3 파이프를 포함하여,
   상기 라디에이터로부터 입수된 냉매가 상기 내부 파이프를 매개로 상기 CPU, 그래픽 카드, 하드디스크의 순서로 접촉하는 것을 특징으로 하는, 하이브리드 수냉식 전자부품 냉각장치.
5. 제 1항에 따른 하이브리드 수냉식 전자부품 냉각장치용 축열제의 제조 방법으로서,
   상기 축열제는,
   전체 제 1 혼합물 중량 대비, 알루미나(Al₂O₃) 20 내지 40중량%와 탄소 60 내지 80중량%를 혼합한 후 90 내지 100℃에서 30 내지 50시간 동안 800 내지 1200rpm으로 교반하여 제 1 혼합물을 제조하는, 제 1 혼합물 제조 단계;
   0.12MPa의 압력을 유지하면서 1500 내지 1800℃에서 30분 내지 4시간 동안 상기 제 1 혼합물에 질소 가스를 흘려주어 제 2 혼합물을 제조하는, 제 2 혼합물 제조 단계;
   상기 제 2 혼합물에 공기를 주입하면서 700 내지 800℃에서 2 내지 4시간 동안 가열하는, 제 2 혼합물 가열 단계;를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는, 축열제의 제조 방법.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 제 2 혼합물 가열 단계 이후에는,
   전체 제 3 혼합물 중량 대비, 상기 제 2 혼합물 10 내지 40중량%와 이트륨옥사이드 1 내지 10중량% 및 에탄올 50 내지 80중량%를 혼합하여 제 3 혼합물을 제조하는, 제 3 혼합물 제조 단계;
   상기 제 3 혼합물이 침전되지 않도록 교반시키면서 80 내지 90℃에서 12 내지 30시간 동안 건조시킨 후 분쇄하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 축열제의 제조 방법.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제

Images