KR102140381B1 - 히트 스프레더 및 이를 포함하는 전자기기 - Google Patents

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Abstract

히트 스프레더 및 이를 포함하는 전자기기를 제공한다. 히트 스프레더는 열전도성 판재로 구성되는 제 1판재, 제 1판재와 대향하며 열전도성 판재로 구성되는 제 2판재, 및 제 1판재와 제 2판재 사이에 형성되고 공기층으로 구성된 적어도 2개 이상의 단열층을 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 있으면서도 여러 열원의 열을 고르게 퍼뜨려 외부로 방출되도록 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.
또한, 최근에는 전자기기의 성능이 향상되면서, 전자기기 내부에서 여러 군데의 열원이 존재할 수 있는데, 여러 열원의 각기 열 방출량도 다를 수 있다. 이러한 각각의 열원의 열을 보다 효과적으로 퍼뜨리면서 외부로 방출할 수 있도록 하는 방열장치가 요구되고 있다.
따라서, 소형화, 슬림화되는 전자기기에서 적은 면적을 차지하고, 설치가 용이하면서도 여러 열원에 대한 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, 제각기 다른 용량의 열을 방출하거나 여러 열원이 존재하는 경우에 고르게 열을 외부로 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 형성되고 공기층으로 구성된 적어도 2개 이상의 단열층을 포함한다.
또한, 상기 단열층은 상기 제 1판재 및 상기 제 2판재가 절곡되어 형성되고 상기 제 1판재와 상기 제 2판재 사이의 공간과의 사이에 의해 구획되어 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제 1판재는 상기 제 1판재의 수평면에서 하측 또는 상측으로 구부러지도록 형성된 제 1-1절곡부, 상기 제 1-1절곡부에서 연장되며 상기 수평면과 평행하게 구부러지도록 형성된 제 1-2절곡부, 상기 제 1-2절곡부에서 연장되며 상기 수평면에서 상측 또는 하측으로 구부러지도록 형성된 제 1-3절곡부, 및 상기 제 1-3절곡부에서 연장되며 상기 수평면과 평행하게 구부러지도록 형성된 제 1-4절곡부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제 2판재는 상기 제 2판재의 수평면에서 상측 또는 하측으로 구부러지도록 형성된 제 2-1절곡부, 상기 제 2-1절곡부에서 연장되며 상기 수평면과 평행하게 구부러지도록 형성된 제 2-2절곡부, 상기 제 2-2절곡부에서 연장되며 상기 수평면에서 하측 또는 상측으로 구부러지도록 형성된 제 2-3절곡부, 및 상기 제 2-3절곡부에서 연장되며 상기 수평면과 평행하게 구부러지도록 형성된 제 2-4절곡부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제 1판재 및 상기 제 2판재는 서로 인접한 위치의 면의 일부가 서로 결합된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제 1판재가 절곡되어 형성되는 제 1공기층, 상기 제 2판재가 절곡되어 형성되는 제 2공기층을 포함하고, 상기 제 1공기층 및 제 2공기층은 서로 다른 수직선상에 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트 스프레더는 열전도성 판재로 구성되는 제 1판재, 상기 제 1판재와 대향하며 열전도성 판재로 구성되는 제 2판재, 상기 제 1판재와 상기 제 2판재 사이에 개재되어 상기 제 1판재와 상기 제 2판재를 결합하고, 열전도성 판재로 구성되는 제 3판재, 및 상기 제 1판재와 상기 제 3판재 사이 및 상기 제 2판재와 상기 제 3판재 사이 중 적어도 어느 하나 이상에 형성되고 공기층으로 구성된 적어도 2개 이상의 단열층을 포함한다.
또한, 상기 제 1판재는 상기 제 1판재의 수평면에서 상측 또는 하측으로 구부러지도록 형성된 제 1-1절곡부, 상기 제 1-1절곡부에서 연장되며 상기 수평면과 평행하게 구부러지도록 형성된 제 1-2절곡부, 상기 제 1-2절곡부에서 연장되며 상기 수평면에서 하측 또는 상측으로 구부러지도록 형성된 제 1-3절곡부, 및 상기 제 1-3절곡부에서 연장되며 상기 수평면과 평행하게 구부러지도록 형성된 제 1-4절곡부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제 2판재는 상기 제 2판재의 수평면에서 상측 또는 하측으로 구부러지도록 형성된 제 2-1절곡부, 상기 제 2-1절곡부에서 연장되며 상기 수평면과 평행하게 구부러지도록 형성된 제 2-2절곡부, 상기 제 2-2절곡부에서 연장되며 상기 수평면에서 하측 또는 상측으로 구부러지도록 형성된 제 2-3절곡부, 및 상기 제 2-3절곡부에서 연장되며 상기 수평면과 평행하게 구부러지도록 형성된 제 2-4절곡부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제 2판재는 2개 이상으로 구성되고, 서로 이격되어 배치되어 상기 제 3판재에 결합되며, 상기 제 3판재는 상기 제 2판재들 사이의 공간에 수직방향으로 빈 공간으로 형성된 캐비티를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제 3판재는 적어도 하나 이상의 굴곡부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기는 회로기판, 상기 회로기판과 전기적으로 연결된 적어도 하나 이상의 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 스프레더들 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히트 스프레더의 제 1판재는 상기 쉴딩유닛 상에 배치되고, 상기 제 1판제에 형성된 단열층은 상기 열원의 수직방향으로 서로 중첩되도록 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 열원은 2개 이상으로 구성되고, 상기 히트 스프레더의 상기 단열층은 상기 열원과 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 포함 할 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, 제각기 다른 용량의 열을 방출하거나 여러 열원이 존재하는 경우에 고르게 열을 외부로 방출할 수 있도록 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 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트 스프레더의 개략적인 사시도이다.
도 4는 도 3의 히트 스프레더를 B-B'에 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히트 스프레더의 개략적인 사시도이다.
도 6은 도 5의 히트 스프레더를 C-C'에 따라 절단한 단면도이다.
도 7은 도 6과 달리 다른 형태의 실시예에 따른 히트 스프레더의 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 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히트 스프레더의 개략적인 사시도이다.
도 11은 도 10의 히트 스프레더를 E-E'에 따라 절단한 단면도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히트 스프레더의 개략적인 사시도이다.
도 13은 도 12의 히트 스프레더를 F-F'에 따라 절단한 단면도이다.
도 14는 일 실시예에 따라 본 발명의 히트 스프레더가 적용된 전자기기의 일부를 나타낸 단면도이다.
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.
한편, 본 발명을 설명하기 위한 여러 실시예들에 따른 도면들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 각 구성의 크기, 비율, 형상 등이 다소 과장되어 도시되어 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 스프레더를 A-A'에 따라 절단한 단면도가 도시되어 있다.
이하에서는 도 1 및 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 스프레더에 대해 설명하기로 한다.
도 1 및 2를 참조하면, 히트 스프레더는 열전도성 판재로 구성되는 제 1판재(100), 상기 제 1판재(100)와 대향하며 열전도성 판재로 구성되는 제 2판재(300) 및 상기 제 1판재(100)와 상기 제 2판재(300) 사이에 형성되고 공기층으로 구성된 적어도 2개 이상의 단열층(150, 351, 352)을 포함한다.
제 1판재(100)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(100)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(300)는 상기 제 1판재(100)와 같이 열전도성 판재로 구성되며, 예를 들어, 구리, 은 알루미늄, 그라파이트, 탄소나노튜브, 그래핀 등과 같은 열전도성이 우수한 부재를 포함할 수 있다. 또한, 제 1판재(100)와 동일한 재질로 구성되거나, 서로 필요에 따라 적절하게 열전도성 부재 중 선택하여 다르게 적용도 가능하다. 또한, 상기 제 1판재(100)와 제 2판재(300)는 서로 대향하게 배치된다. 여기서 서로 대향한다는 의미는 제 1판재(100)와 제 2판재(300)의 면과 면이 서로 마주하는 상태(여기서, 면과 면이라는 의미는 제 1판재(100)와 제 2판재(300)의 주된 면이 형성하는 부분을 의미한다. 즉, 본 발명의 제 1판재(100)와 제 2판재(300)가 절곡부들을 포함하는 경우에도 절곡부들이 배치되는 방향으로의 면을 의미한다고 볼 수 있다)를 의미하며, 상기에서 정의한 제 1판재(100)와 제 2판재(300)가 두께 방향으로 서로 대향하여 넓은 면이 마주하는 상태를 의미한다고 볼 수 있다.
제 1판재(100)와 제 2판재(300)는 모두 두께가 얇고, 수평방향으로 넓게 연장된 얇은 판재형상이고, 일부 접하는 부분에 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(100)와 제 2판재(300)에서 서로 접하는 부위 중 필요에 따라 일부면만 결합되어 있을 수 있다.
제 1판재(100)와 제 2판재(300)에 형성된 단열층(150, 351, 352)에 의해 후술할 전자기기의 열원이 히트 스프레더를 통해 한 곳에 집중되어 외부로 열이 방출되는 것을 방지할 수 있고, 열원이 여러개 존재하는 경우 여러 곳에 집중되는 열을 본 발명의 히트 스프레더의 단열층(150, 351, 352)를 통해 수평방향으로 고르게 분포되도록 하여 외부로 방출되도록 할 수 있다. 상기 단열층(150, 351, 352)은 후술할 여러 개의 열원들과 수직선상에 배치될 수 있다. 이에 의해 열원들로부터 가장 가깝게 그리고 가장 많은 열이 전달되는 부분이 단열층(150, 351, 352)에 의해 단열되어 주변부로 열이 흩어지고, 고르게 열이 분배되도록 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. 또한, 최근 전자기기의 우수하고 다양한 기능을 하는 성능을 보완하기 위해 열원은 여러개 존재할 수 있는데, 본 발명과 같이 여러개의 핫 스폿의 상단에 위치하게 되는 부분에 단열층(150, 351, 352)을 형성한다면, 단열층(150, 351, 352) 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, 여러 핫 스폿 부분의 열이 특정 부분에 집중되어 상측으로 전달되는 것을 방지하고, 주변으로 고르게 분산되어 방출되도록 할 수 있다. 이는 후술할 다른 단열층에도 적용된다 할 수 있다.
상기 단열층(150, 351, 352)은 상기 제 1판재(100) 및 상기 제 2판재(300)가 절곡되어 형성되고, 상기 제 1판재와 상기 제 2판재 사이의 공간과의 사이에 의해 구획되어 형성된 것을 특징으로 할 수 있다. 다시 말하면, 상기 단열층((150, 351, 352)은 제 1판재(100)가 절곡, 즉, 구부러져서 제 2판재(300)와의 사이에 이격되어 형성된 공간에 의해 정의 될 수 있으며, 이에 의해 판재를 단순히 구부리는 공정만으로 쉽게 단열층을 형성할 수 있다. 공기층의 경우는 제 1판재(100)와 제 2판재(300) 사이에 이격된 공간에 의해 형성될 수 있기 때문에 사용자가 원하는 위치의 열전도성 판재를 단순히 구부리는 공정만으로 손 쉽게 단열층을 확보할 수 있다.
한편, 최근 전자기기의 성능이 향상되고 이에 따라 내부 소자들을 구동하는 일종의 AP칩과 같은 구성들은 그 개수가 증가할 수 있고, 필요에 따라 AP칩 이외에 열원으로 작용할 수 있는 요인들이 증가하고 있는 추세이다. 따라서, 여러 열원의 열을 고르게 분산하여 외부로 방출하려는 연구가 진행되고 있는데, 본 발명과 같은 경우는 이러한 여러 열원의 열이 한곳으로 집중되지 않고, 고르게 퍼져서 외부로 방출할 수 있도록 하는 히트 스프레더를 쉽게 제조할 수 있다.
한편, 상기 제 1판재(100)는 상기 제 1판재(100)의 수평면에서 하측 또는 상측으로 구부러지도록 형성된 제 1-1절곡부(110), 상기 제 1-1절곡부(110)에서 연장되며 상기 수평면과 평행하게 구부러지도록 형성된 제 1-2절곡부(120), 상기 제 1-2절곡부(120)에서 연장되며 상기 수평면에서 상측 또는 하측으로 구부러지도록 형성된 제 1-3절곡부(130), 및 상기 제 1-3절곡부(130)에서 연장되며 상기 수평면과 평행하게 구부러지도록 형성된 제 1-4절곡부(140)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 즉, 도면상에서 좌측에서 우측 방향으로 향하면서, 제 1판재(100)는 하측으로 구부러지고, 다시 우측으로 구부러진 후, 다시 상측으로 구부러지고, 그 후 다시 우측으로 구부러진 형태일 수 있다.
또한, 상기 제 2판재(300)는 상기 제 2판재(300)의 수평면에서 상측 또는 하측으로 구부러지도록 형성된 제 2-1절곡부(310), 상기 제 2-1절곡부(310)에서 연장되며 상기 수평면과 평행하게 구부러지도록 형성된 제 2-2절곡부(320), 상기 제 2-2절곡부(320)에서 연장되며 상기 수평면에서 하측 또는 상측으로 구부러지도록 형성된 제 2-3절곡부(330), 및 상기 제 2-3절곡부(330)에서 연장되며 상기 수평면과 평행하게 구부러지도록 형성된 제 2-4절곡부(340)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 이는 상기 제 1판재(100)와 같이, 도면상에서 좌측에서 우측으로 가면서, 상기 제 1판재(100)가 형성하는 단열층(150)과 반대로 상측으로 구부러지고, 다시 우측으로 구부러진 후 다시 하측으로 구부러지고, 그 이후에 하측으로 구부러진 후 다시 원래 방향대로 우측으로 구부러지면서 형성될 수 있다.
상기 제 1판재가 형성하는 단열층(150)과 제 2판재(300)가 형성하는 단열층(351, 352)는 비제한적으로 특정 거리가 이격되거나 그 크기를 달리하면서 여러 회 반복될 수 있다.
또한, 도면에 도시된 바와 같이 상기 절곡부들은 일종의 사각형의 형태와 같이 특정 절곡부들이 형성하는 변이 명확하게 구분되는 것에 한정하지 않고, 예를 들어, 특정 방향성을 가지면서 곡면의 형태로 구부러지거나 하는 등으로 변형될 수 있다.
한편, 상기 제 1판재(100) 및 상기 제 2판재(300)는 서로 인접한 위치의 면의 일부가 서로 결합된 것을 특징으로 할 수 있다. 즉, 도 1에서 a부분과 같이 단열층과 단열층 사이의 서로 교차하면서 접하는 위치(351과 150 단열층 사이, 150과 352 단열층 사이의 열전도성 판재가 접하는 위치)에 형성될 수 있다. 이에 의해 미리 설정된 열원의 위치에 보다 정밀하게 히트 스프레더를 배치할 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 제 1판재가 절곡되어 형성되는 제 1공기층(150), 상기 제 2판재가 절곡되어 형성되는 제 2공기층(351, 352)을 포함하고, 상기 제 1공기층(150) 및 제 2공기층(351, 352)은 서로 다른 수직선상에 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다. 이에 의해 수평면상에서 여러 위치에 존재하는 여러 열원의 열을 고르게 분산시킬 수 있다.
비제한적으로, 본 발명의 상기 제 1공기층(150)과 제 2공기층(351, 352)은 각각 복수개가 형성될 수 있고, 이들은 각각 필요에 따라 그 크기나, 두께 등이 변형될 수 있다. 즉, 이는 당업자가 본 발명의 히트 스프레더가 적용되는 전자기기의 열원의 형태, 종류, 각각 열원에서 발산하는 열의 크기 등을 고려하여 조절할 수 있다.
도 3에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트 스프레더의 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 4에는 도 3의 히트 스프레더를 B-B'에 따라 절단한 단면도가 도시되어 있다.
도 3 및 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트 스프레더는 열전도성 판재로 구성되는 제 1판재(100), 상기 제 1판재(100)와 대향하며 열전도성 판재로 구성되는 제 2판재(300), 상기 제 1판재(100)와 상기 제 2판재(300) 사이에 개재되어 상기 제 1판재(100)와 상기 제 2판재(300)를 결합하고, 열전도성 판재로 구성되는 제 3판재(200) 및 상기 제 1판재(100)와 상기 제 3판재(200) 사이 및 상기 제 2판재(300)와 상기 제 3판재(200) 사이 중 적어도 어느 하나 이상에 형성되고 공기층으로 구성된 적어도 2개 이상의 단열층(150, 351, 352)을 포함한다.
상기 제 3판재(200)는 상기 단열층들을 구성하는 제 1판재(100)와 제 2판재(300) 사이를 견고하게 부착하도록 할 수 있으며, 히트 스프레더가 보다 안정감이 있고, 견고하게 결합되어 있도록 할 수 있다. 상기 제 3판재(200)는 본 발명의 도면에서는 1개의 층으로 형성된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정하지 않으며, 필요에 따라 복수개의 층으로 구성된 열전도성 판재로 구성될 수 있으며, 마찬가지로, 상기 제 1판재(100)와 제 2판재(300)도 복수개의 열전도성 판재를 적층한 구조일 수 있다.
이 경우에도, 상기 제 1판재(100)는 상기 제 1판재(100)의 수평면에서 상측 또는 하측으로 구부러지도록 형성된 제 1-1절곡부(110), 상기 제 1-1절곡부(110)에서 연장되며 상기 수평면과 평행하게 구부러지도록 형성된 제 1-2절곡부(120), 상기 제 1-2절곡부(120)에서 연장되며 상기 수평면에서 하측 또는 상측으로 구부러지도록 형성된 제 1-3절곡부(130), 및 상기 제 1-3절곡부(130)에서 연장되며 상기 수평면과 평행하게 구부러지도록 형성된 제 1-4절곡부(140)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제 2판재(300)는 상기 제 2판재(300)의 수평면에서 상측 또는 하측으로 구부러지도록 형성된 제 2-1절곡부(310), 상기 제 2-1절곡부(310)에서 연장되며 상기 수평면과 평행하게 구부러지도록 형성된 제 2-2절곡부(320), 상기 제 2-2절곡부(320)에서 연장되며 상기 수평면에서 하측 또는 상측으로 구부러지도록 형성된 제 2-3절곡부(330), 및 상기 제 2-3절곡부(330)에서 연장되며 상기 수평면과 평행하게 구부러지도록 형성된 제 2-4절곡부(340)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 제 1판재(100)와 제 2판재(300)가 구부러지는 것에 대해서는 이미 도 1 및 2의 실시예에서 설명한 바와 동일한바, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 5에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히트 스프레더의 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 6에는 도 5의 히트 스프레더를 C-C'에 따라 절단한 단면도가 도시되어 있다.
도 5 및 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히트 스프레더는 상기 제 2판재(301, 302)는 2개 이상으로 구성되고, 서로 이격되어 배치되어 상기 제 3판재(200)에 결합되며, 상기 제 3판재(200)는 상기 제 2판재들(301) 사이의 공간에 수직방향으로 빈 공간으로 형성된 캐비티(150, 353, 354)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 상기 제 2판재(301, 302)는 2개 이상 구성되고, 서로 이격되어 배치됨으로써, 이들 사이의 이격된 공간에는 제 2판재(301, 302) 두께만큼의 단열층이 새로이 생성될 수 있다. 한편, 이는 적용되는 전자기기의 열원의 배치, 종류, 개수, 열원과의 거리를 고려하여 결정할 수 있다.
한편, 별도로 도시하진 않았으나, 상기 제 3판재는 적어도 하나 이상의 굴곡부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 이에 의해 제 1판재 및 제 2판재와 달리 다른 조합에 의한 단열층을 형성할 수 있어, 보다 복잡하거나 보다 많은 열원을 가지는 전자기기에 대해 다양한 방식으로의 적용가능성이 클 수 있다.
한편, 도 7에는 도 6과 달리 다른 형태의 실시예에 따른 히트 스프레더의 단면도가 도시되어 있다. 도 7을 참조하면, 히트 스프레더는 도 6의 히트 스프레더와 다르게 제 2판재(301, 302)의 양 끝부분이 제 3판재(200)와 동일한 방식으로 연장될 수 있다. 이에 의해 히트 스프레더의 열 전달 효율을 높이고, 내구성이 향상되도록 할 수 있다. 즉, 제 2판재(301, 302)들 간의 인접하는 부분에는 제 3판재(200)와 접촉하는 제 2판재는 존재하지 않고, 제 2판재(301, 302)들간에 거리가 멀어지는 방향측으로는 제 3판재(200)와 제 2판재(301, 302)의 열전도성 판재가 결합 및 접촉되도록 하여 열전달의 효율을 높일 수 있다.
상기 도 5, 6과 상기 도 7의 실시예들과 같이, 제 1판재(100), 제 2판재(300) 그리고 제 3판재(301) 들의 단열층을 구성하는 부분 이외의 열전도성 판재 부분의 길이를 조절함으로써, 열원으로부터 전달되는 열의 전달 효율을 달리할 수 있고 이에 의해 다양한 전자기기에 히트 스프레더를 적용할 수 있다.
도 8에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트 스프레더의 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 9에는 도 8의 히트 스프레더를 D-D'에 따라 절단한 단면도가 도시되어 있다.
도 8 및 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히트 스프레더는 상기 제 2판재(301, 302)는 2개 이상으로 구성되고, 서로 이격되어 배치되어 상기 제 3판재(202)에 결합되며, 상기 제 3판재(202)는 상기 제 2판재들 사이의 공간에 수직방향으로 빈 공간으로 형성된 캐비티(250)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 비제한적인 예로, 상기 캐비티(250)는 상기 제 1판재(100)가 형성하는 캐비티(150)의 수직선상에 배치될 수 있다. 예를 들어, 전자기기는 여러 열원이 존재할 수 있는데, 이때, 가장 많은 열을 발산하는 열원이 존재할 수 있고, 상기 캐비티(250)에 의해 이러한 가장 많은 열을 발산하는 열원의 열을 주변부로 많이 퍼뜨릴 수 있고, 더욱이, 상기 제 1판재(100)가 형성하는 단열층(150)과 함께 단열 효과를 배가하여(공기층으로 구성되는 단열층 이외에 상측으로 완전히 개방된 캐비티(250)를 형성함으로써, 더 많은 단열이 지속적으로 이루어지도록 할 수 있다) 상대적으로 주변부로 보다 많은 열을 퍼뜨릴 수 있다.
한편, 도 10에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히트 스프레더의 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 11에는 도 10의 히트 스프레더를 E-E'에 따라 절단한 단면도가 도시되어 있다.
도 10 및 11을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히트 스프레더는 도 8 및 9의 히트 스프레더와 달리 상기 제 3판재(203)에서 상기 제 2판재들(301, 302) 사이의 공간에 수직방향으로 빈 공간으로 형성된 캐비티(251)는 이들 사이 공간의 일부만이 비워진 형태일 수 있다. 즉, 캐비티(251)는 제 3판재(203)에 의해 폐곡선의 형태로 비워진 공간일 수 있다. 이에 의해 히트 스프레더의 뒤틀림을 방지하고 내구성을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 12에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히트 스프레더의 개략적인 사시도가 도시되어 있으며, 도 13에는 도 12의 히트 스프레더를 F-F'에 따라 절단한 단면도가 도시되어 있다.
도 12 및 13을 참조하면, 제 1판재(100)와 제 2판재(300)는 각각의 판재들이 형성하는 단열층들이 서로 수직선상에서 중첩될 수 있다. 또한, 상기 단열층들은 수직선상에서 어느 하나의 단열층이 다른 단열층과 일부만 중첩되거나, 다른 단열층을 완전히 포함하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 도 12 및 13과 같이, 제 2판재(300)가 형성하는 단열층(351) 중 하나는 제 1판재(100)가 형성하는 단열층(150)에 수직선상에서 중첩되면서도 모두 포함되도록 할 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며, 필요에 따라, 일부만 중첩되는 등 다양한 방식으로 변형될 수 있다.
한편, 도 14에는 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명의 히트 스프레더가 적용된 전자기기의 일부를 나타낸 단면도가 도시되어 있다.
도 14를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기를 설명하면, 전자기기는 회로기판(400), 상기 회로기판(400)과 전기적으로 연결된 적어도 하나 이상의 열원(510, 520, 530), 상기 열원(510, 520, 530)을 상기 회로기판(400)과의 사이에서 개재되어 감싸도록 형성된 쉴딩유닛(shielding unit) (610, 620, 630), 상기 쉴딩유닛(610, 620, 630) 상에 배치된 히트 스프레더 및 상기 히트 스프레더 상에 배치되고 금속판재로 구성된 방열판(800)을 포함하며, 상기 히트 스프레더는 상기 본 발명의 여러 실시예들의 히트 스프레더들 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 히트 스프레더의 제 1판재(100)는 상기 쉴딩유닛(610, 620, 630) 상에 배치되고, 상기 제 1판제(100)에 형성된 단열층(150, 351, 352)은 상기 열원(510, 520, 530)의 수직방향으로 서로 중첩되도록 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다. 이에 의해 여러 개의 열원에 의한 열의 집중현상을 방지할 수 있다.
상기 열원(510, 520, 530)은 전자기기 내부에서 열을 발산하는 부분이고, 예를 들어, 전자기기를 제어하는 AP칩 등일 수 있다. 또한, 상기 회로기판(400)은 상기 열원(510, 520, 530)으로 정의되는 부분으로부터 전기적으로 연결된 FPCB, PCB 등일 수 있고, 도 12와 달리 각각의 열원(510, 520, 530)에 대해 각각 결합된 구조이거나 이들이 조합된 형태일 수 있다. 상기 쉴딩유닛(610, 620, 630)은 상기 열원(510, 520, 530)을 외부 충격 등으로부터 보호하거나 전자파를 차단하기 위한 것일 수 있다.
한편, 상기 방열판(900)은 하부에 위치하는 히트 스프레더로부터 전달된 열을 전자기기의 외부로 방출하는 기능을 수행한다. 상기 방열판(900)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(100)는 상기 쉴딩유닛 상에 배치되고, 상기 제 1판재(100), 제 2판재(300) 및/또는 상기 제 3판재(200)가 구성하는 단열층(150, 351, 352)과 상기 열원(510, 520, 530)은 수직방향으로 서로 중첩되도록 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다. 다시 말하면, 가장 열이 많은 열원(510, 520, 530)의 상부에 단열층(150, 351, 352)을 배치함으로써, 집중된 열을 주변부로 퍼뜨릴 수 있고, 열의 방출을 보다 효과적으로 할 수 있다.
또한, 상기 히트 스프레더의 제 2판재(300)와 상기 방열판(900) 사이에 개재되어 이들을 접착하는 방열 접착제 또는 열전도성 방열 테이프(800)를 더 포함할 수 있다. 방열 접착제(800)는 방열판(900)과 제 2판재(300) 사이에 배치되어 방열판(900)과 제 2판재(300)와 직접 접하여 이들 사이에서의 열전달 역할을 수행하며, 예를 들어 TIM(Thermal interface material)로 명명될 수 있다. 상기 방열 접착제(800)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(800) 또는 방열 테이프를 이용하여 히트 스프레더와 방열판(900)을 연결함으로써, 높은 열 전달 효율로 방열판(900)으로 하부의 열이 전달되도록 하여 우수한 방열기능을 구현할 수 있다. 예를 들어, 방열 접착제(800)를 사용하는 경우, 상기 방열판(900)의 히트 스프레더와 접착되는 면에 방열 접착제를 코팅한 후 80℃ 내지 120℃의 온도에서 열압착함으로써, 히트 스프레더와 방열판(900) 사이에 빈공간이나 기공이 생기는 것을 최소화하여 열전달 손실을 방지할 수 있다.
또한, 상기 쉴딩유닛(610, 620, 630)과 상기 히트 스프레더의 제 1판재(100) 사이에 개재되어 이들을 점착하는 방열 점착제 또는 열전도성 방열 테이프(710, 720, 730)를 더 포함할 수 있다.
상기 방열 점착제(710, 720, 730)는 열전달 효율이 높은 도전성 물질로 형성될 수 있으며, 신축성이 있어, 쉴딩유닛(610, 620, 630) 상측과 최대한 접촉면적을 높이도록 할 수 있다. 즉 쉴딩유닛(610, 620, 630)의 상측 표면의 거칠기(Roughness)가 높을 수 있는데, 상기 방열 점착제(710, 720, 730)에 의해 제 1판재(100)와 쉴딩유닛(610, 620, 6300) 사이를 서로 점착하면서도 쉴딩유닛(610, 620, 63)의 거칠기를 보상하여 열전달 효율을 높이도록 할 수 있다. 상기 방열 점착제(710, 720, 730)에 대해서는 당해 기술분야에 널리 알려져 있는바 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 상기 방열 점착제(710, 720, 730)는 상기 쉴딩유닛(610, 620, 63)의 갯수 혹은 높낮이에 따라 제 1판재(100)와 쉴딩유닛(610, 620, 63)이 이격되지 않도록 적절히 그 두께와 배치를 조절할 수 있다.
도 14와 같이, 여러 열원이 존재하고, 이들의 각각의 위치나 이들 열원을 커버하는 쉴딩유닛들과 같은 구성들의 높이가 제각각 다른 경우에도 본 발명과 같이, 제 1판재(100), 제 2판재(300) 및/또는 제 3판재(200)를 절곡하고 다른 구성들과의 관계에서 단열층을 형성함으로써, 다양한 열원, 열원크기, 열원의 배치, 높이 등 여러 요인들이 상이한 경우에도 열전도성 판재를 적층하는 형태의 히트 스프레더를 적용하여 효과적으로 열의 이동을 조절할 수 있다. 또한, 본 발명의 히트 스프레더는 이러한 열전도성 판재의 단순가공이나 구부림 등의 가공만으로 여러 열원의 열의 이동을 조절할 수 있어, 제조가 매우 간단하고, 판재의 적층구조로 인해 내구성 또한 매우 견고하다고 할 수 있다.
본 발명의 히트 스프레더는 상기 제 1판재, 제 2판재 및/또는 제 3판재를 필요에 따라 그 두께나 면적 등을 적절하게 변형할 수 있고, 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.
100: 제 1판재
110: 제 1-1절곡부
120: 제 1-2절곡부
130: 제 1-3절곡부
140: 제 1-4절곡부
200: 제 3판재
250, 251: 캐비티
300: 제 2판재
311: 제 2-1절곡부
321: 제 2-2절곡부
331: 제 2-3절곡부
341: 제 2-4절곡부
150: 제 1판재의 단열층
351, 352, 353, 354, 355, 356: 제 2판재의 단열층
510, 520, 530: 열원
610, 620, 630: 쉴딩유닛
710, 720, 730: 방열 점착제 또는 열전도성 방열 테이프
800: 방열 접착제 또는 열전도성 방열 테이프
900: 방열판

Claims (16)

  1. 삭제
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  3. 삭제
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  7. 열전도성 판재로 구성되는 제 1판재;
    상기 제 1판재와 대향하며 열전도성 판재로 구성되는 제 2판재;
    상기 제 1판재와 상기 제 2판재 사이에 개재되어 상기 제 1판재와 상기 제 2판재를 결합하고, 열전도성 판재로 구성되는 제 3판재; 및
    상기 제 1판재와 상기 제 3판재 사이 및 상기 제 2판재와 상기 제 3판재 사이 중 적어도 어느 하나 이상에 형성되고 공기층으로 구성된 적어도 2개 이상의 단열층;을 포함하되,
    상기 제 2판재는 2개 이상으로 구성되고, 서로 이격되어 배치되어 상기 제 3판재에 결합되며,
    상기 제 3판재는 상기 제 2판재들 사이의 공간에 수직방향으로 빈 공간으로 형성된 캐비티를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 스프레더.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 1판재는 상기 제 1판재의 수평면에서 상측 또는 하측으로 구부러지도록 형성된 제 1-1절곡부,
    상기 제 1-1절곡부에서 연장되며 상기 수평면과 평행하게 구부러지도록 형성된 제 1-2절곡부,
    상기 제 1-2절곡부에서 연장되며 상기 수평면에서 하측 또는 상측으로 구부러지도록 형성된 제 1-3절곡부, 및
    상기 제 1-3절곡부에서 연장되며 상기 수평면과 평행하게 구부러지도록 형성된 제 1-4절곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 스프레더.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 제 2판재는 상기 제 2판재의 수평면에서 상측 또는 하측으로 구부러지도록 형성된 제 2-1절곡부,
    상기 제 2-1절곡부에서 연장되며 상기 수평면과 평행하게 구부러지도록 형성된 제 2-2절곡부,
    상기 제 2-2절곡부에서 연장되며 상기 수평면에서 하측 또는 상측으로 구부러지도록 형성된 제 2-3절곡부, 및
    상기 제 2-3절곡부에서 연장되며 상기 수평면과 평행하게 구부러지도록 형성된 제 2-4절곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 스프레더.
  10. 삭제
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 제 3판재는 적어도 하나 이상의 굴곡부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 스프레더.
  12. 회로기판;
    상기 회로기판과 전기적으로 연결된 적어도 하나 이상의 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 7항 내지 제 9항 및 제 11항 중 어느 한 항의 히트 스프레더인 것을 특징으로 하는 전자기기.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 히트 스프레더의 제 1판재는 상기 쉴딩유닛 상에 배치되고, 상기 제 1판재에 형성된 단열층은 상기 열원의 수직방향으로 서로 중첩되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 열원은 2개 이상으로 구성되고,
    상기 히트 스프레더의 상기 단열층은 상기 열원과 수직방향으로 서로 중첩되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전자기기.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 쉴딩유닛과 상기 히트 스프레더의 제 1판재 사이에 개재되어 이들을 점착하는 방열 점착제 또는 열전도성 방열 테이프를 더 포함하는 전자기기.
  16. 제 12항에 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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