KR102140380B1 - 히트 스프레더 및 이를 포함하는 전자기기 - Google Patents

Abstract

히트 스프레더 및 이를 포함하는 전자기기를 제공한다. 히트 스프레더는 열전도성 판재로 구성되는 제 1판재, 및 제 1판재와 대향하고 제 1판재와 결합되며, 열전도성 판재로 구성되는 제 2판재를 포함하되, 제 1판재는 빈 공간으로 형성된 적어도 하나 이상의 제 1-1캐비티, 제 1캐비티와 이격되고 빈 공간으로 형성된 적어도 하나 이상의 제 1-2캐비티를 포함하고, 제 2판재는 열전도성 판재의 일부로 구성되는 브랜치에 의해 구획되고 빈 공간으로 구성되는 적어도 하나 이상의 제 2캐비티를 포함하고, 제 1-1캐비티 및 제 1-2캐비티 중 적어도 하나 이상의 적어도 일부는 제 2캐비티를 구획하는 브랜치와 수직선상에서 서로 중첩되는 것을 특징으로 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 발산하면서도 그 강도를 향상시킬 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, 슬림화되는 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, 열원의 열을 고른 면적을 통해 방출하면서도 강도의 저하를 방지하여 내구성을 효과적으로 향상시킬 수 있는 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, 및 상기 제 1판재와 대향하고 상기 제 1판재와 결합되며, 열전도성 판재로 구성되는 제 2판재를 포함하되, 상기 제 1판재는 빈 공간으로 형성된 적어도 하나 이상의 제 1-1캐비티, 상기 제 1캐비티와 이격되고 빈 공간으로 형성된 적어도 하나 이상의 제 1-2캐비티를 포함하고, 상기 제 2판재는 상기 열전도성 판재의 일부로 구성되는 브랜치에 의해 구획되고 빈 공간으로 구성되는 적어도 하나 이상의 제 2캐비티를 포함하고, 상기 제 1-1캐비티 및 상기 제 1-2캐비티 중 적어도 하나 이상의 적어도 일부는 상기 제 2캐비티를 구획하는 상기 브랜치와 수직선상에서 서로 중첩되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1판재의 상기 제 1-1캐비티, 상기 제 1-2캐비티 또는 상기 제 2캐비티는 적어도 2개 이상으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다

또한, 상기 제 1-2캐비티는 2개 이상으로 구성되고 상기 제 1-1캐비티를 수평면상에서 개재한 상태로 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다

또한, 상기 제 1-2캐비티는 4개 이상으로 구성되고 상기 제 1-1캐비티를 수평면상에서 개재한 상태로 각각 대향하여 2개 이상씩 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다

또한, 상기 히트 스프레더를 수평면상에서 상대적으로 길이가 더 긴 제 1방향과, 상기 제 1방향에 수직한 제 2방향으로 연장된다고 정의할 때, 상기 제 1-2캐비티는 상기 제 1방향으로 상기 제 1-1캐비티의 양측으로 각각 2개 이상씩 배치되고, 인접하는 제 1-2캐비티 사이의 거리는 상기 제 1-1캐비티에서 가까운 위치의 제 1폭과 대비하여 상기 제 1-1캐비티에서 먼 위치의 제 2폭이 더 큰 것을 특징으로 할 수 있다

또한, 상기 히트 스프레더를 수평면상에서 상대적으로 길이가 더 긴 제 1방향과, 상기 제 1방향에 수직한 제 2방향으로 연장된다고 정의할 때, 상기 제 1-2캐비티는 상기 제 1방향으로 상기 제 1-1캐비티의 양측으로 각각 2개 이상씩 배치되고, 인접하는 제 1-2캐비티 사이의 거리는 상기 제 1-1캐비티에서 가까운 위치에서 먼 위치로 갈수록 그 폭이 점차 증가하는 것을 특징으로 할 수 있다

또한, 상기 제 2판재는 상기 제 2캐비티가 형성되는 제 1영역을 포함하고, 상기 제 1영역은 테두리부, 상기 테두리부로부터 연장되어 형성된 제 1브랜치, 상기 제 1브랜치로부터 연장되어 형성된 제 2브랜치를 포함하고, 상기 제 2캐비티는 상기 테두리부, 상기 제 1브랜치 및 상기 제 2브랜치 중 어느 2개 이상에 의해 구획되는 것을 특징으로 할 수 있다

또한, 상기 제 1-1캐비티 및 상기 제 1-2캐비티 중 적어도 하나 이상의 적어도 일부는 상기 제 2캐비티를 구획하는 상기 브랜치와 수평면상에서 서로 중첩되고, 상기 제 1판재에서 상기 제 1-1캐비티 및 상기 제 1-2캐비티를 구획하는 열전도성 판재 중 적어도 하나 이상도 상기 브랜치와 수평면상에서 서로 중첩되는 것을 특징으로 할 수 있다

또한, 상기 제 1판재 및 상기 제 2판재의 적어도 일면에 결합되고 열전도성 판재로 구성되는 제 3판재를 더 포함하고, 상기 제 3판재의 면은 상기 제 1-1캐비티, 상기 제 1-2캐비티 및 상기 제 2캐비티를 모두 커버하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기는 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 방열판을 포함하며, 상기 히트 스프레더는 상기 히트 스프레더이며, 상기 제 1판재의 상기 제 1-1캐비티 및 상기 제 1-2캐비티 중 적어도 하나 이상은 상기 열원의 수직선상에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 쉴딩유닛과 상기 히트 스프레더 사이에 개재되어 이들을 점착하는 방열 점착제 또는 열전도성 방열 테이프를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 히트 스프레더와 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, 열원의 열을 고른 면적을 통해 방출하면서도 강도의 저하를 방지하여 내구성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 전자기기는 위와 같은 히트 스프레더를 포함함으로써, 전자기기 내부의 열을 보다 효과적이면서 고르게 외부로 방열하면서도 내구성을 향상시킬 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 스프레더의 평면도이다.
도 3은 도 1의 히트 스프레더의 분해 사시도이다.
도 4는 히트 스프레더의 제 1판재의 평면도이며, 제 1판재에서 열의 진행방향을 개략적으로 표시한 평면도이다.
도 5는 히트 스프레더의 제 2판재의 평면도이다.
도 6은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 제 1판재의 평면도이다.
도 7은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 제 2판재의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트 스프레더의 개략적인 사시도이다.
도 9는 도 8의 히트 스프레더의 평면도이다.
도 10은 도 8의 히트 스프레더의 분해 사시도이다.
도 11은 도 8의 히트 스프레더를 보다 상세하게 표현하기 위한 평면도이다.
도 12는 도 11의 히트 스프레더를 a-a'에 따라 절단한 단면도이다.
도 13은 도 11의 히트 스프레더를 b-b'에 따라 절단한 단면도이다.
도 14 내지 도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제 2판재의 평면도이다.

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.

첨부되는 도면은 본 발명의 보다 상세한 설명을 위해 다소 과장되어 있을 수 있다.

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 스프레더의 평면도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 1의 히트 스프레더의 분해사시도가 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(200), 및 상기 제 1판재(200)와 대향하고 상기 제 1판재(200)와 결합되며, 열전도성 판재로 구성되는 제 2판재(100)를 포함한다. 상기 제 1판재(200)는 빈 공간으로 형성된 적어도 하나 이상의 제 1-1캐비티(210), 상기 제 1캐비티(210)와 이격되고 빈 공간으로 형성된 적어도 하나 이상의 제 1-2캐비티(221, 222, 223, 224, 225, 226)를 포함하고, 상기 제 2판재(100)는 상기 열전도성 판재의 일부로 구성되는 브랜치(b)에 의해 구획되고 빈 공간으로 구성되는 적어도 하나 이상의 제 2캐비티(110, h)를 포함하고, 상기 제 1-1캐비티(210) 및 상기 제 1-2캐비티(221, 222, 223, 224, 225, 226) 중 적어도 하나 이상의 적어도 일부는 상기 제 2캐비티(110, h)를 구획하는 상기 브랜치(b)와 수직선상에서 서로 중첩되는 것을 특징으로 한다.

제 1판재(200)는 열전도성 판재로 구성되며, 예를 들어, 구리, 은 알루미늄, 그라파이트, 탄소나노튜브, 그래핀 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(200)의 두께 방향을 수직방향이라 하고, 판재가 연장되는 방향을 수평방향이라 할 때, 상기 수평방향 중 제 1방향으로 상대적으로 길게 연장된 형태일 수 있다. 이에 대해서는 다른 구성요소들과의 관계에 대해 후에 설명하면서 보다 상세하게 설명하기로 한다.

제 2판재(100)는 상기 제 1판재(200)와 같이 열전도성 판재로 구성되며, 예를 들어, 구리, 은 알루미늄, 그라파이트, 탄소나노튜브, 그래핀 등과 같은 열전도성이 우수한 부재를 포함할 수 있다. 또한, 제 1판재(200)와 동일한 재질로 구성되거나, 서로 필요에 따라 적절하게 열전도성 부재 중 선택하여 다르게 적용도 가능하다. 또한, 상기 제 1판재(200)와 제 2판재(100)는 서로 대향하게 배치된다. 여기서 서로 대향한다는 의미는 제 1판재(200)와 제 2판재(100)의 면과 면이 서로 마주하는 상태(여기서, 면과 면이라는 의미는 제 1판재(200)와 제 2판재(100)가 후술할 여러 캐비티를 포함하더라도 만약, 캐비티가 없었을 경우에 가정되는 열전도성 판재의 면을 의미한다고 볼 수 있다)를 의미하며, 상기에서 정의한 제 1판재(200)와 제 2판재(100)가 두께 방향으로 서로 대향하여 넓은 면이 마주하는 상태를 의미한다고 볼 수 있다.

제 1판재(200)와 제 2판재(100)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. 또한, 이하에서 설명할 제 1판재(200)와 제 2판재(100)에서 서로 접하는 부위 중 필요에 따라 일부면만 결합되어 있을 수 있다.

한편, 도 4에는 본 발명의 히트 스프레더의 제 1판재(200)의 평면도이며, 제 1판재(200)에서 열(화살표)의 진행방향을 개략적으로 표시한 평면도가 도시되어 있고, 도 5에는 제 2판재(100)의 평면도가 도시되어 있다. 또한, 도 6에는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 제 1판재(200)의 평면도가 도시되어 있으며, 도 7에는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 제 2판재(100)의 평면도가 도시되어 있다.

이하에서는 도 4 내지 7을 참조하여 본 발명의 제 1판재(200) 및 제 2판재(100)의 각각의 구성들에 대한 연관관계에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

제 1판재(200)는 빈 공간으로 형성된 제 1-1캐비티(210), 상기 제 1캐비티(210)와 이격되고 빈 공간으로 형성된 제 1-2캐비티(221, 222, 223, 224, 225, 226)를 포함하고, 상기 제 2판재(100)는 상기 열전도성 판재의 일부로 구성되는 브랜치(b)에 의해 구획되고 빈 공간으로 구성되는 제 2캐비티(110, h)를 포함하고, 상기 제 1-1캐비티(210) 및 상기 제 1-2캐비티(221, 222, 223, 224, 225, 226) 중 적어도 하나 이상의 적어도 일부는 상기 제 2캐비티(110, h)를 구획하는 상기 브랜치(b)와 수평면상에서 서로 중첩되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 및 이하에서 설명하는 본 발명 제 1판재(200)의 제 1-1캐비티 및 제 1-2캐비티와 제 2판재(100)의 제 2캐비티들을 구성하는 빈 공간의 의미는 본 명세서의 도면들에 표현된 바와 같이, 수직방향으로 완전히 뚫린 빈 공간을 의미할 수 있고, 이와 달리, 일부만 함몰된 상태 즉, 주변부의 두께에 비해 판재의 두께가 더 얇아짐으로써, 다른 판재(제 1판재의 일부의 특정 부분의 두께가 얇아져 캐비티를 구성하는 경우 제 2판재와의 관계, 또는 제 2판재의 일부의 특정 부분의 두께가 얇아져 캐비티를 구성하는 경우 제 1판재와의 관계)와의 관계에 의해 일정 간격 이격되어 형성되는 것일 수 있다.

제 1판재(200)는 빈 공간으로 형성된 제 1-1캐비티(210)에 의해 후술할 전자기기의 열원이 히트 스프레더를 통해 한 곳에 집중되어 외부로 열이 방출되는 것을 방지할 수 있다. 상기 제 1-1캐비티(210)는 후술할 열원과 수직선상에 배치될 수 있다. 이에 의해 열원으로부터 가장 가깝게 그리고 가장 많은 열이 전달되는 부분이 빈 공간의 제 1-1캐비티(210)에 의해 단열되어 주변부로 열이 흩어지고, 고르게 열이 분배되도록 할 수 있다. 다만, 필요에 따라 상기 제 1-1캐비티(210) 이외에 주변부의 제 1-2캐비티(221, 222, 223, 224, 225, 226)와 열원이 수직선상에 배치될 수도 있으며, 이는 당업자가 필요에 따라 적절히 변경할 수 있으나, 바람직하게는 상기 제 1-1캐비티(210)의 수직선상에 열원이 배치되는 것이 좋다.

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 제 1-1캐비티(210)를 형성한다면, 제 1-1캐비티(210) 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, 제 1-1캐비티(210) 주변으로 고르게 분산되도록 할 수 있다

상기 제 1-1캐비티(210)는 제 1판재(200) 상에서 실질적으로 중심부에 배치될 수 있다. 이에 의해 수평단면 상에서 상하좌우 모든 방향으로 고르게 열이 분배되도록 할 수 있다. 제 1-2캐비티(221, 222, 223, 224, 225, 226)는 제 1캐비티(210)와 이격 되고 빈 공간으로 형성된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1-2캐비티(221, 222, 223, 224, 225, 226)에 의해 열의 이동경로를 제어하도록 할 수 있고, 특정 방향으로 집중되어 주변부로 빠르게 퍼지도록 할 수 있다. 제 1-2캐비티(221, 222, 223, 224, 225, 226) 또한 빈 공간에 의해 형성되고 이에 의해 열 전도율이 열전도성 판재가 존재하는 부분에 비해 상대적으로 작아지게 되어 열전도성 판재가 존재하는 부분위주로 열이 퍼지도록 할 수 있다. 이에 의해 도 4에 도시된 바와 같이, S1 방향과 S2 방향, 그리고 주변부로 빠르게 열이 퍼지도록 할 수 있다. 즉, 모든 곳에 열전도성 판재가 존재할 경우 대비하여 제 1-2캐비티(221, 222, 223, 224, 225, 226)에 의해 열전도성 판재 상에 열이 전달되는 길(path)이 만들어지고, 열 전달 효율이 상대적으로 좋은 상기 길(path)에 의해 효율적으로 열이 주변부로 확산되도록 할 수 있다.

예를 들어, 제 1-2캐비티(221, 222, 223, 224, 225, 226)는 상기 제 1-1캐비티(210) 주변부로 방사형으로 형성될 수 있다. 이에 따라 주변부로 열이 방사형으로 잘 분배되도록 할 수 있다.

상기 제 1판재(200)의 상기 제 1-1캐비티(210), 상기 제 1-2캐비티(221, 222, 223, 224, 225, 226)는 적어도 2개 이상으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. 이에 의해 주변부로 열이 잘 분배되도록 할 수 있다. 또한, 상기 제 1-2캐비티(221, 222, 223, 224, 225, 226)는 2개 이상으로 구성되면서도 상기 제 1-1캐비티(210)를 수평면상에서 사이에 개재한 상태로 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다. 이에 의해 열원(핫 스폿)의 많은 열을 제 1-1캐비티(210) 주변부로 고르게 분산시키도록 할 수 있다. 이는 제 1-2캐비티(221, 222, 223, 224, 225, 226)가 제 1-1캐비티(210)를 개재한 상태로 배치되어 제 1-1캐비티(210)와 근접한 위치에서 열이 더 빠르게 주변부로 확산되도록 하기 위함이다.

상기 제 1-2캐비티(221, 222, 223, 224, 225, 226)는 4개 이상으로 구성되고 상기 제 1-1캐비티(210)를 수평면상에서 개재한 상태로 각각 대향하여 2개 이상씩 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 제 1-2캐비티(221, 222, 223, 224, 225, 226)는 상기 제 1-1캐비티(210)를 수평면상에서 사이에 개재한 상태로 상기 제 1-1캐비티(210)를 기준으로 각각 대향하면서도 대칭으로 형성될 수 있다. 이에 의해 제 1-1캐비티(210)의 양측으로 실질적으로 동일한 열량을 분배하도록 할 수 있다.

도 4 및 6을 참조하면, 상기 히트 스프레더를 수평면상에서 상대적으로 길이가 더 긴 제 1방향(S1과 S2방향)과, 상기 제 1방향에 수직한 제 2방향으로 연장된다고 정의할 수 있다. 이 경우, 상기 제 1-2캐비티는 상기 제 1방향(S1-S2)으로 상기 제 1-1캐비티(210)의 양측으로 각각 2개 이상씩 배치될 수 있다. 즉, 제 1-1캐비티(210)를 기준으로 하측에 2개의 제 1-2캐비티(221, 222) 그리고 상측에 2개의 제 1-2캐비티(223, 224)가 배치될 수 있으며, 이들은 각각 서로 이격되어 배치될 수 있고, 이들 또한 대칭되는 형태일 수 있다.

이때, 서로 인접하는 제1-2캐비티 사이(도면 상으로 221과 222 사이, 223과 224 사이)의 거리는 상기 제 1-1캐비티(210)에서 가까운 위치의 제 1폭(P1)과 대비하여 상기 제 1-1캐비티(210)에서 먼 위치의 제 2폭(P2)이 더 큰 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 인접하는 제 1-2캐비티 사이의 거리는 상기 제 1-1캐비티(210)에서 가까운 위치에서 먼 위치로 갈수록 그 폭이 점차 증가하는 것을 특징으로 할 수 있다. 이에 의해 열원의 열이 가장 가깝게 전달되는 핫 스폿(hot spot) 부분인 제 1-1캐비티(210)인근에서는 상대적으로 좁은 열전도성 판재가 존재하는 영역을 만들어 열전도성 판재를 통해 주변부로 열이 빠르게 전달되도록 하고, 거리가 멀어질수록 열전도성 판재의 면적을 넓혀서 열용량을 증가시켜 핫 스폿과 먼 방향으로 열이 효과적으로 전달되도록 할 수 있다.

한편, 도 5 및 도 7을 참조하면, 상기 제 2판재(100)는 상기 열전도성 판재의 일부로 구성되는 브랜치(b)에 의해 구획되고 빈 공간으로 구성되는 적어도 하나 이상의 제 2캐비티(110, h)를 포함한다. 제 2캐비티(110, h)는 적어도 2개 이상으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. 제 2캐비티(110, h)는 열전도성 판재의 일부로 구성되는 브랜치(b)에 의해 구획되면서 빈 공간일 수 있다. 제 2캐비티(110, h)는 도 5 및 7과 같이 복수개로 형성되고 이들을 구획하는 브랜치(b)는 일종의 그물과 같은 형태일 수 있다.

상기 제 1-1캐비티(210) 및 상기 제 1-2캐비티(221, 222, 223, 224, 225, 226) 중 적어도 하나 이상의 적어도 일부는 상기 제 2캐비티(110, h)를 구획하는 상기 브랜치(b)와 수직선상에서 서로 중첩되는 것을 특징으로 한다. 상기 브랜치(b)는 상기 제 1판재(200)에 빈공간으로 형성된 제 1-1캐비티(210) 및 제 1-2캐비티(221, 222, 223, 224, 225, 226)에 의한 제 1판재(200)의 강도 저하를 보완할 수 있다. 즉, 제 2캐비티(110, h)를 구획하는 브랜치(b)가 빈 공간으로 형성된 제 1판재(200)의 제 1-1캐비티(210) 및 제 1-2캐비티(221, 222, 223, 224, 225, 226)와 일부 중첩되고 일부는 제 1-1캐비티(210) 및 제 1-2캐비티(221, 222, 223, 224, 225, 226)를 구획하는 나머지 열전도성 판재와 중첩되어 결합되면서 제 1판재(200)에 형성된 강도 저하, 뒤틀림 등을 방지할 수 있다. 이들은 제 1-1캐비티(210) 및 제 1-2캐비티(221, 222, 223, 224, 225, 226)들의 빈 공간들과 일부만 중첩되고 다른 부분은 나머지 제 1판재(200)의 열전도성 판재와 결합됨으로써, 핫 스폿 부분의 열 전달을 방해하지 않으면서도 히트 스프레더의 강도가 약해지는 것을 보완할 수 있는 뼈대의 기능을 수행할 수 있다. 이에 의해 히트 스프레더의 내구성을 향상시킬 수 있다.

한편, 도 2, 5 및 7을 통해 상기 제 2판재(100)에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 상기 제 2판재(100)는 상기 제 2캐비티(110, h)가 형성되는 제 1영역(B)을 포함하고, 상기 제 1영역(B)은 테두리부(L), 상기 테두리부(L)로부터 연장되어 형성된 제 1브랜치(b1, b2, b3, b4), 상기 제 1브랜치(b1, b2, b3, b4)로부터 연장되어 형성된 제 2브랜치(b5, b6, b7, b8)를 포함할 수 있다. 다시 말하면, 제 1브랜치(b1, b2, b3, b4)는 테두리부(L)로부터 직접적으로 연장되어 형성된 것이고, 제 2브랜치(b5, b6, b7, b8)는 다시 제 1브랜치(b1, b2, b3, b4)에서 연장된 것일 수 있다. 상기 제 2캐비티(110, h)는 테두리부(L)의 일부와 제 1브랜치(b1, b2, b3, b4)에 의해 구획되는 빈 공간일 수 있고, 테두리부(L)의 일부와 제 2브랜치(b5, b6, b7, b8)에 의해 구획되거나, 제 1브랜치(b1, b2, b3, b4)와 제 2브랜치(b5, b6, b7, b8)에 의해 혹은 이들 모두에 의해 구획될 수 있다.

즉, 상기 제 2캐비티는 상기 테두리부(L), 상기 제 1브랜치(b1, b2, b3, b4) 및 상기 제 2브랜치(b5, b6, b7, b8) 중 어느 2개 이상에 의해 구획되는 것을 특징으로 할 수 있다. 이에 의해 보다 촘촘하게 제 1판재에 형성된 빈 공간을 잡아줌으로써, 강도를 향상시킬 수 있고, 제 1-1캐비티와 제 1-2캐비티에 의해 형성된 히트 패스(Heat path)를 유지하면서도 히트 스프레더의 내구성 저하를 방지할 수 있다.

또한, 상기 제 1브랜치(b1, b2, b3, b4) 및 상기 제 2브랜치(b5, b6, b7, b8) 중 어느 2개 이상은 빈 공간으로 형성된 제 1판재(200)의 제 1-1캐비티(210) 및 제 1-2캐비티(221, 222, 223, 224, 225, 226)와 일부 중첩되고 일부는 제 1-1캐비티(210) 및 제 1-2캐비티(221, 222, 223, 224, 225, 226)를 구획하는 나머지 열전도성 판재와 수직선상에서 중첩되어 결합될 수 있다. 이에 의해 빈 공간에 의해 저하되는 내구성을 2개 이상의 브랜치에 의해 지지 및 결합됨으로써, 히트 스프레더의 내구성 저하를 효과적으로 보완할 수 있다.

다시 말하면, 상기 제 1-1캐비티(210) 및 상기 제 1-2캐비티(221, 222, 223, 224, 225, 226) 중 적어도 하나 이상의 적어도 일부는 상기 제 2캐비티(110, h)를 구획하는 상기 브랜치(b)와 수직선상에서 서로 중첩되고, 상기 제 1판재(200)에서 상기 제 1-1캐비티(210) 및 상기 제 1-2캐비티(221, 222, 223, 224, 225, 226)를 구획하는 열전도성 판재 중 적어도 하나 이상도 상기 브랜치와 수평면상에서 서로 중첩되는 것을 특징으로 할 수 있다.

한편, 도 8에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트 스프레더의 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 9에는 도 8의 히트 스프레더의 평면도가 도시되어 있으며, 도 10에 도 8의 히트 스프레더의 분해 사시도가 도시되어 있다. 또한, 도 11에는 도 8의 히트 스프레더를 보다 상세하게 표현하기 위한 평면도가 도시되어 있으며, 도 12에는 도 11의 히트 스프레더를 a-a'에 따라 절단한 단면도가 도시되어 있고, 도 13에 도 11의 히트 스프레더를 b-b'에 따라 절단한 단면도가 도시되어 있다.

도 8 내지 13을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트 스프레더는 상기 제 1판재(200) 및 상기 제 2판재(100)의 적어도 일면에 결합되고 열전도성 판재로 구성되는 제 3판재(300)를 더 포함할 수 있다. 상기 제 3판재(300)의 면은 상기 제 1-1캐비티(210), 상기 제 1-2캐비티(221, 222, 223, 224, 225, 226) 및 상기 제 2캐비티(110, h)를 모두 커버하는 것을 특징으로 할 수 있다.

즉, 제 3판재(300)는 별도의 빈 공간이 형성되지 않고, 완전한 판재 형태일 수 있다. 이에 의해 제 1판재(200) 혹은 제 2판재(100)에 형성된 빈 공간에 의한 강도 저하를 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며, 필요에 따라 제 3판재는 제 1판재 혹은 제 2판재와 같이, 일정 캐비티가 형성되거나, 브랜치 구조를 가진 형태로 제작되어 열원이 많은 특정한 부분의 열을 주변부로 고르게 퍼뜨려 열을 방열하면서도 타 판재와의 결합을 통해 보다 내구성을 향상시킬 수 있다.

상기 제 3판재(300)는 도면상으로는 제 3판재(300), 제 2판재(100) 및 제 1판재(200)가 순차적으로 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정하지 않으며, 후술할 전자기기에서 쉴딩유닛, 방열판 등과의 접촉관계를 고려하여 적절히 배치될 수 있다.

한편, 도 14 내지 도 20에는 본 발명의 다른 여러 실시예에 따른 제 2판재의 평면도가 도시되어 있다. 도 14 내지 도 20을 참조하면, 본 발명의 제 케비티(202, 203, 204, 205, 206, 207, 208)들은 브랜치들이 완전히 연결되지 않고 중단된 형태이거나, 동일한 형상이나 동일한 크기의 캐비티들이 반복되는 형태일 수 있다.

한편, 비제한적으로 본 발명의 히트 스프레더는 상기 제 1판재의 일면 또는 양면 상에, 상기 제 2판재의 일면 또는 양면 상에 및/또는 상기 제 3판재의 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 결합하면서도 열원 바로 상측에 캐비티를 형성하여 열이 집중되는 것을 방지하고, 열원 바로 상측 핫 스폿(Hot spot)의 열이 주변부로 잘 전달되도록 열의 경로(Heat path)를 만들어 열전달이 수월하게 되도록 할 수 있다. 또한, 여러 장의 열전도성 판재를 연결하여 히트 스프레더를 구성함으로써, 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, 별도로 도시하진 않았으나, 본 발명은 상기에서 설명한 여러 실시예들에 따른 히트 스프레더를 포함하는 전자기기를 제공한다. 전자기기는 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 방열판을 포함하며, 상기 히트 스프레더는 상기 여러 실시예들에서 설명한 본 발명의 히트 스프레더이며, 상기 제 1판재의 상기 제 1-1캐비티 및 상기 제 1-2캐비티 중 적어도 하나 이상은 상기 열원의 수직선상에 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기 열원은 전자기기 내부에서 열을 발산하는 부분이고, 예를 들어, 전자기기를 제어하는 AP칩 등일 수 있다. 또한, 상기 회로기판은 상기 열원으로 정의되는 부분으로부터 전기적으로 연결된 FPCB, PCB 등일 수 있다. 상기 쉴딩유닛은 상기 열원을 외부 충격 등으로부터 보호하거나 전자파를 차단하기 위한 것일 수 있다.

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

한편, 상기 히트 스프레더의 제 1판재는 상기 쉴딩유닛 상에 배치되고, 상기 제 1판재의 상기 제 1-1캐비티 및 상기 제 1-2캐비티 중 적어도 하나 이상은 상기 열원의 수직선상에 위치하는 것을 특징으로 한다. 다시 말하면, 상기 제 1판재로부터 열원의 열을 전달받아 상부로 전달하며, 가장 열이 많은 열원의 수직한 부분에 제 1캐비티를 배치함으로써, 집중된 열이 주변부로 퍼지도록 할 수 있고, 제 1캐비티 주변의 제 2캐비티에 의해 형성되는 열의 경로에 의해 열이 주변부로 잘 전달되도록 할 수 있다.

또한, 상기 히트 스프레더의 제 2판재와 상기 방열판 사이에 개재되어 이들을 접착하는 방열 접착제 또는 열전도성이 있는 방열 테이프를 포함할 수 있다. 방열 접착제는 방열판과 제 2판재 사이에 배치되어 방열판과 제 2판재와 직접 접하여 이들 사이에서의 열전달 역할을 수행하며, 예를 들어 TIM(Thermal interface material)로 명명될 수 있다. 상기 방열 접착제는 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 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 접착제를 사용하는 경우, 상기 방열판의 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 쉴딩유닛과 상기 히트 스프레더의 제 1판재 사이에 개재되어 이들을 점착하는 방열 점착제 또는 열전도성이 있는 방열 테이프를 포함할 수 있다.

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

한편, 본 발명의 히트 스프레더는 상기 제 1판재, 제 2판재 및/또는 제 3판재에 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: 히트 스프레더
100, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108: 제 2판재
200: 제 1판재
210: 제 1-1캐비티
221, 222, 223, 224, 225, 226: 제 1-2캐비티
110, h: 제 2캐비티
b: 브랜치
L: 테두리부
300: 제 3판재

Claims (12)

1. 열전도성 판재로 구성되는 제 1판재; 및
   상기 제 1판재와 대향하고 상기 제 1판재와 결합되며, 열전도성 판재로 구성되는 제 2판재;를 포함하되,
   상기 제 1판재는 빈 공간으로 형성된 제 1-1캐비티, 상기 제 1-1캐비티와 이격되고 빈 공간으로 형성된 4개 이상의 제 1-2캐비티를 포함하고,
   상기 제 2판재는 상기 열전도성 판재의 일부로 구성되는 브랜치에 의해 구획되고 빈 공간으로 구성되는 적어도 하나 이상의 제 2캐비티를 포함하고,
   상기 제 1-2캐비티는 상기 제 1-1캐비티를 수평면상에서 개재한 상태로 각각 대향하여 2개 이상씩 배치되고,
   상기 제 1판재가 수평면상에서 상대적으로 길이가 더 긴 제 1방향과, 상기 제 1방향에 수직한 제 2방향으로 연장된다고 정의할 때, 상기 제 1-2캐비티는 상기 제 1방향으로 상기 제 1-1캐비티의 양측으로 각각 2개 이상씩 배치되고, 인접하는 제 1-2캐비티 사이의 거리는 상기 제 1-1캐비티에서 가까운 위치에서 먼 위치로 갈수록 그 폭이 점차 증가하는 것을 특징으로 하며,
   상기 제 2판재는 상기 제 2캐비티가 형성되는 제 1영역을 포함하고, 상기 제 1영역은 테두리부, 상기 테두리부로부터 연장되어 형성된 제 1브랜치, 상기 제 1브랜치로부터 연장되어 형성된 제 2브랜치를 포함하고,
   상기 제 2캐비티는 상기 테두리부, 상기 제 1브랜치 및 상기 제 2브랜치 중 어느 2개 이상에 의해 구획되고,
   상기 제 1브랜치 및 상기 제 2브랜치 중 어느 2개 이상은 상기 제 1판재의 상기 제 1-2캐비티와 일부 중첩되고 일부는 상기 제 1-1캐비티 및 상기 제 1-2캐비티를 구획하는 나머지 열전도성 판재와 수직선상에서 중첩되어 결합되고,
   상기 제 1브랜치 및 상기 제 2브랜치는 상기 제 1판재의 상기 제 1-1캐비티와 중첩되지 않고, 상기 제 2캐비티 중 어느 하나는 수직선상에서 상기 제 1-1의 수평단면을 모두 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 스프레더.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제 1항에 있어서,
   상기 제 1판재 및 상기 제 2판재의 적어도 일면에 결합되고 열전도성 판재로 구성되는 제 3판재를 더 포함하고,
   상기 제 3판재의 면은 상기 제 1-1캐비티, 상기 제 1-2캐비티 및 상기 제 2캐비티를 모두 커버하는 것을 특징으로 하는 히트 스프레더.
10. 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 또는 제 9항의 히트 스프레더이며,
    상기 제 1판재의 상기 제 1-1캐비티는 상기 열원의 수직선상에 위치하여 상기 제 1-1캐비티와 상기 열원의 수평단면은 서로 중첩되는 것을 특징으로 하는 전자기기.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 쉴딩유닛과 상기 히트 스프레더 사이에 개재되어 이들을 점착하는 방열 점착제 또는 열전도성 방열 테이프를 더 포함하는 전자기기.
12. 제 10항에 있어서,
    상기 히트 스프레더와 상기 방열판 사이에 개재되어 이들을 접착하는 방열 접착제 또는 열전도성 방열 테이프를 더 포함하는 전자기기.

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