KR102295491B1 - 엠보싱이 형성된 방열 플레이트 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하부에 발열소자를 부착하는 제1플레이트와, 상기 제1플레이트 상부에 위치하고, 상기 제1플레이트 방향으로 함몰된 엠보싱부를 형성하는 제2플레이트 및 상기 제1플레이트 및 상기 제2플레이트 사이에 위치하면서, 중앙에 개구부를 형성하고, 외측에는 상기 제1플레이트 및 상기 제2플레이트와 접합하는 테두리부를 형성하는 중간부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엠보싱이 형성된 방열 플레이트 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 상판에 형성되는 엠보싱부가 발열소자가 부착되는 하판에 맞닿도록 형성됨으로써, 방열 플레이트와 냉매가 접촉하는 표면적이 증대되어 방열 플레이트의 방열성능이 향상되는 효과가 있고, 또한 상판에 맞닿도록 형성된 엠보싱부의 지지기능 의해 방열 플레이트의 열변형이 최소화되는 효과가 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 상판에 형성되는 엠보싱부가 발열소자가 부착되는 하판에 맞닿도록 형성됨으로써, 방열 플레이트와 냉매가 접촉하는 표면적이 증대되어 방열 플레이트의 방열성능이 향상되는 효과가 있고, 또한 상판에 맞닿도록 형성된 엠보싱부의 지지기능 의해 방열 플레이트의 열변형이 최소화되는 효과가 있다.
Description
본 발명은 방열 플레이트 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 방열 플레이트에 엠보싱을 형성하여, 방열 플레이트 모듈에 부착되는 발열소자에 대한 냉각효과를 향상시키고, 발열소자로부터 흡수한 열에 의한 열변형은 최소화시킬 수 있는 엠보싱이 형성된 방열 플레이트 모듈에 관한 것이다.
반도체 모듈, 배터리 등 산업전반에서 사용되는 각종 전자부품들은 작동시 열을 발생시키는 발열소자로 구성되어 있고, 이러한 전자부품들은 발열소자에서 발생하는 열을 외부로 방출시켜 내부의 온도를 적정하게 유시시켜 주어야 정상적인 작동이 가능하다.
이때, 발열소자에서 발생하는 열은 대기 중으로 자연적으로 방출될 수 있지만, 발열소자의 발열량에 따라 대기 중으로 열을 방출하는 것만으로는 전자부품의 온도를 적정하게 유지시킬 수 없는 경우가 많고, 따라서 전자부품을 효과적으로 냉각시키기 위하여 공랭식, 수랭식 등의 다양한 냉각장치가 사용된다.
여기서, 수랭식 냉각장치는 발열소자를 포함하는 전자부품에 부착되어, 내부에 유동하는 냉매를 통하여 발열소자에서 발생하는 열을 흡수하도록 구성된 장치이다.
한편, 최근 전자기기의 고성능화 및 소형화에 따라 발열소자의 발열량은 현저하게 증가하고 있는 추세이고, 이에 따라 전자부품을 더욱 효과적으로 냉각시킬 수 있는 냉각장치가 요구되고 있는 실정이다.
특히 수랭식 냉각장치의 경우, 방열성능을 향상시키기 위해서 장치 내부를 유동하는 냉매의 유량을 늘리거나, 냉각장치와 전자부품 사이의 접촉면적을 늘리는 방법을 사용하고 있으나, 냉각장치의 크기가 한정되어 있는 상태에서 냉매의 유량을 늘리거나 전자부품과의 접촉면적을 늘리는 방법에는 한계가 있어 전자기기의 고성능화 및 소형화에 따른 냉각문제를 효과적으로 해결하고 있지 못하다.
이에 본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 상판에 형성되는 엠보싱을 발열소자가 부착된 하판에 맞닿도록 형성함으로써, 발열소자를 냉각시키는 방열성능은 향상되고, 발열소자에서 발생하는 열에 의한 열변형은 최소화될 수 있는 방열 플레이트 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예는, 하부에 발열소자를 부착하는 제1플레이트; 상기 제1플레이트 상부에 위치하고, 상기 제1플레이트 방향으로 함몰된 엠보싱부를 형성하는 제2플레이트; 및 상기 제1플레이트 및 상기 제2플레이트 사이에 위치하면서, 중앙에 개구부를 형성하고, 외측에는 상기 제1플레이트 및 상기 제2플레이트와 접합하는 테두리부를 형성하는 중간부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엠보싱이 형성된 방열 플레이트 모듈을 제공한다.
또한, 상기 엠보싱부는, 함몰된 바닥부가 상기 제1플레이트의 상면에 맞닿는 함몰깊이로 형성되는 것을 특징으로 하는 엠보싱이 형성된 방열 플레이트 모듈을 제공한다.
또한, 상기 개구부에 위치하여, 상기 제1플레이트 및 상기 제2플레이트와 접합하는 내측부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엠보싱이 형성된 방열 플레이트 모듈을 제공한다.
또한, 상기 제1플레이트와 상기 중간부재 및 상기 제2플레이트와 상기 중간부재는 각각 진공 브레이징(brazing) 방식으로 상호 접합되는 것을 특징으로 하는 엠보싱이 형성된 방열 플레이트 모듈을 제공한다.
또한, 상기 제1플레이트 및 상기 제2플레이트는 알루미늄을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엠보싱이 형성된 방열 플레이트 모듈을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 상판에 형성되는 엠보싱부가 발열소자가 부착되는 하판에 맞닿도록 형성됨으로써, 방열 플레이트와 냉매가 접촉하는 표면적이 증대되어 방열 플레이트의 방열성능이 향상되는 효과가 있고, 또한 상판에 맞닿도록 형성된 엠보싱부의 지지기능 의해 방열 플레이트의 열변형이 최소화되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 엠보싱이 형성된 방열 플레이트 모듈의 전체 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 엠보싱이 형성된 방열 플레이트 모듈의 전체 구성을 나타내는 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제1플레이트의 전체 모습을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제2플레이트의 전체 모습을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 제2플레이트에 엠보싱부가 형성된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 제2플레이트의 전체 모습을 나타내는 사시도 및 제2플레이트에 형성된 제1엠보싱 및 제2엠보싱의 확대도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 제2플레이트에 제1엠보싱 및 제2엠보싱이 형성된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 제1플레이트에서 제2플레이트로 열이 전달되는 모습을 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 중간부재의 전체 모습을 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 내측부재의 전체 모습을 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 냉매순환공간이 내측부재에 의해 유로가 분할된 모습을 나타내는 분해사시도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 센서장착유닛의 전체구성을 나타내는 사시도 및 센서장착유닛의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 엠보싱이 형성된 방열 플레이트 모듈의 전체 구성을 나타내는 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제1플레이트의 전체 모습을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제2플레이트의 전체 모습을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 제2플레이트에 엠보싱부가 형성된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 제2플레이트의 전체 모습을 나타내는 사시도 및 제2플레이트에 형성된 제1엠보싱 및 제2엠보싱의 확대도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 제2플레이트에 제1엠보싱 및 제2엠보싱이 형성된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 제1플레이트에서 제2플레이트로 열이 전달되는 모습을 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 중간부재의 전체 모습을 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 내측부재의 전체 모습을 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 냉매순환공간이 내측부재에 의해 유로가 분할된 모습을 나타내는 분해사시도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 센서장착유닛의 전체구성을 나타내는 사시도 및 센서장착유닛의 단면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 엠보싱이 형성된 방열 플레이트 모듈은, 하부에 발열소자를 부착하는 제1플레이트(100); 제1플레이트(100) 상부에 위치하고, 제1플레이트(100) 방향으로 함몰된 엠보싱부(210)를 형성하는 제2플레이트(200); 및 제1플레이트(100) 및 제2플레이트(200) 사이에 위치하면서, 중앙에 개구부(330)를 형성하고, 외측에는 제1플레이트(100) 및 제2플레이트(200)와 접합하는 테두리부(310)를 형성하는 중간부재(300);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도 1 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 각 구성에 대해 상세히 설명한다.
먼저, 제1플레이트(100)는 하부에 발열소자를 부착한다.
본 발명의 일실시예에 따른 방열 플레이트 모듈은, 발열소자를 냉각시키기 위한 수랭식 히트싱크의 일종으로서, 제1플레이트(100)는 발열소자를 하면에 부착하여, 발열소자에서 발생하는 열을 전달받아 상면에서 순환하는 냉매로 전달하는 기능을 수행한다.
이때, 제1플레이트에 부착되는 발열소자는 일예로 반도체 모듈 등이 포함될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 전기 자동차에 장착된 배터리 등도 포함될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 제1플레이트(100)는 Al-Mg-Si계 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
제1플레이트(100)는 순수한 알루미늄으로 이루어진 소재로 제공될 수도 있으나, 본 발명에서는 알루미늄에 마그네슘 및 실리콘을 주첨가 성분으로 한 열처리 합금 소재로 제공된다.
Al-Mg-Si계 합금은 강도 및 내식성이 우수한데, Al-Mg-Si계 합금으로 이루어진 제1플레이트(100)의 하면에 발열소자를 부착시킴으로서, 발열소자로부터 전달되는 열에 의해 제1플레이트(100)가 열변형 되는 것을 최소화할 수 있고, 이로써 제1플레이트(100)와 발열소자 간의 접촉성이 저하되는 현상을 방지할 수 있다.
제1플레이트(100)의 열변형에 의해 제1플레이트(100)와 발열소자 간의 접촉성이 저하되면, 방열 플레이트 전체의 방열성능이 저하될 수 있는데, 본 발명에서는 제1플레이트(100)를 Al-Mg-Si계 합금으로 이루어지도록 함으로써, 제1플레이트(100)의 열변형을 최소화함에 따라 발열소자와의 접촉성을 유지하도록 구성하였다.
한편, 제1플레이트(100) 상에는 다양한 크기의 제1체결공(110)이 형성되어, 방열 플레이트와 발열소자를 상호 결합시키기 위한 나사부재(미도시) 등이 관통 삽입될 수 있다.
이어서, 도 4를 참조하면, 제2플레이트(200)는 제1플레이트(100) 상부에 위치하고, 제1플레이트(100) 방향으로 함몰된 엠보싱부(210)를 형성한다.
제2플레이트(200)는 제1플레이트(100)의 상부에 위치하고, 후술하는 중간부재(300)에 접합하여 제1플레이트(100)와 결합하게 되고, 이때 제2플레이트(200)는 제1플레이트(100)와 함께 방열 플레이트 모듈을 형성하기 위하여 제1플레이트(100)의 형상과 대응하는 형상으로 형성될 수 있다.
한편, 제2플레이트(200)는 제1플레이트(100) 방향으로 함몰된 엠보싱부(210)를 다수개 형성할 수 있는데, 좀 더 구체적으로 도 5에 도시된 바와 같이, 엠보싱부(210)는 함몰된 바닥부(211)와, 바닥부(211)로부터 연장 형성되는 측벽부(213)를 포함할 수 있다.
제2플레이트(200)에 형성되는 다수개의 엠보싱부(210)는 다양한 크기, 모양 및 패턴으로 형성될 수 있는데, 특히 본 발명의 일실시예에 따른 엠보싱부(210)는 함몰된 바닥부(211)가 제1플레이트의(100) 상면에 맞닿는 함몰깊이(d)로 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서 함몰깊이(d)는, 제2플레이트(200)의 상면에서부터 바닥부(211)의 상면까지의 높이방향의 길이를 의미한다.
엠보싱부(210)는 함몰깊이(d)에 따라, 바닥부(211)가 제1플레이트(100)의 상면에 맞닿도록 형성될 수도 있고, 제1플레이트(100)의 상면에 맞닿지 않고 일정거리 이격되어 형성될 수도 있는데, 본 발명의 일실시예에 따른 엠보싱부(210)는 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 바닥부(211)가 제1플레이트(100)의 상면에 맞닿는 함몰깊이(d)로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 제2플레이트(200)는 Al-Mg-Si계 합금으로 이루어지는 제1플레이트(100)와는 달리, 순수 알루미늄으로 이루어지는 것을 특징으로 하는데, 제2플레이트(200)가 순수 알루미늄으로 이루어지게 함으로써 열전도성 및 가공성을 향상시킬 수는 있지만, 반대로 소재의 강도가 낮아지게 됨으로 발열소자의 열에 의한 열변형이 발생하게 된다.
이때, 엠보싱부(210)의 바닥부(211)를 제1플레이트(100)의 상면에 맞닿는 함몰깊이(d)로 형성함으로써, 바닥부(211)가 제2플레이트(200)를 지지하여 제2플레이트(200)가 제1플레이트(100) 방향으로 열변형 되지 않도록 구성한 것이다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 엠보싱부(210)의 바닥부(211)를 제1플레이트(100)의 상면에 맞닿는 함몰깊이(d)로 형성함으로써, 발열소자에서 발생되는 열의 일부가 제1플레이트(100)를 지나 제2플레이트(200)로 전달될 수 있는 통로가 형성될 수 있다.
이로써, 발열소자에서 발생되는 열은 제1플레이트(100)를 통하여 냉매에 방출될 수 있을 뿐만 아니라, 제2플레이트(200)를 통해서도 냉매에 방출될 수 있다.
즉, 냉매로 열을 방출시킬 수 있는 표면적이 제1플레이트(100)의 상면에서 제2플레이트(200)의 하면으로까지 증가하게 되어 방열 플레이트의 방열성능이 크게 향상될 수 있는 것이다.
또한, 제2플레이트(200)에 전달된 열의 일부는 제2플레이트(200)의 상면을 통하여 대기로 방출될 수도 있다.
이때, 엠보싱부(210)의 바닥부(211)를 평면형상으로 형성하여 제1플레이트(100)의 상면과의 접촉면적을 크게 만듦으로서, 제2플레이트(200)의 지지기능을 향상시키고, 또한 제2플레이트(200)로 전달되는 열의 양을 증가시킬 수도 있다.
한편, 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 제1플레이트(100) 방향으로 엠보싱부(210)가 함몰 형성됨에 따라, 제2플레이트(200)에는 엠보싱부(210)의 바닥부(211) 및 측벽부(213)로 둘러싸인 함몰공간(S)이 형성된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 엠보싱부(210)는 제2플레이트(200)에 다양한 크기, 모양 및 패턴으로 형성될 수 있는데, 엠보싱부(210)의 크기 및 모양에 따라 제2플레이트(200)에 형성되는 함몰공간(S)의 부피도 각각 달라지게 된다.
또한, 제2플레이트(200)에 형성되는 엠보싱부(210)의 개수에 따라서도 함몰공간(S)의 부피가 달라지게 된다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 방열 플레이트 모듈은 제1플레이트(100) 및 제2플레이트(200)가 후술하는 중간부재(300)와 접합하여, 내부에 냉매가 유동하는 냉매순환공간(P)을 형성하게 되는데, 이때 엠보싱부(210)에 의해 형성된 함몰공간(S)의 부피에 따라 냉매순환공간(P)의 부피가 달라지게 된다.
즉, 방열 플레이트의 방열성능을 향상시키고, 열변형을 최소화 하고자 엠보싱부(210)를 더 많이 형성할수록 엠보싱부(210)에 의해 형성되는 함몰공간(S)의 부피는 증가하게 되고, 이는 방열 플레이트 내부에 형성된 냉매순환공간(P)의 부피를 감소시켜, 종국적으로는 방열 플레이트 내부를 순환하는 냉매의 유량이 감소되어 방열 플레이트의 방열성능이 저하될 수 있다.
따라서, 제2플레이트(200)에 엠보싱부(210)를 형성할 때에, 방열 플레이트의 열변형을 최소화시키면서 방열성능은 최대화될 수 있도록 형성하여야 하고, 이에 따라 본 발명의 일실시예에 따른 엠보싱부(210)는 바닥부(211)의 면적 및 함몰깊이(d)가 서로 상이한 제1엠보싱(210a) 및 제2엠보싱(210b)을 포함할 수 있다.
좀 더 구체적으로 도 6 및 도 7을 참조하면, 엠보싱부(210)는 제2플레이트(200)의 길이 방향으로 소정 간격 이격되어 형성되는 제1엠보싱(210a) 및 제1엠보싱(210a)의 주변부에 다수개 형성되는 제2엠보싱(210b)을 포함할 수 있다.
도 7(a)에 도시된 바와 같이 제1엠보싱(210a)은 제1함몰깊이(da)로 형성되고, 제1바닥부(211a) 및 제1측벽부(213a)를 포함하며, 제1바닥부(211a) 및 제1측벽부(213a)에 의해 둘러싸인 제1함몰공간(Sa)을 형성한다.
또한, 제2엠보싱(210a)은 제2함몰깊이(db)로 형성되고, 제1바닥부(211b) 및 제2측벽부(213b)를 포함하며, 제2바닥부(211b) 및 제2측벽부(213b)에 의해 둘러싸인 제2함몰공간(Sb)을 형성한다.
이때, 도 7(b)에 도시된 바와 같이 제2엠보싱(210b)의 제2바닥부(211b)의 면적을 제1엠보싱(210a)의 제1바닥부(211a)의 면적보다 작게 형성하여, 제2엠보싱(210b)의 제2함몰공간(Sb)의 부피가 제1엠보싱(210a)의 제1함몰공간(Sa)의 부피보다 작아지도록 형성할 수 있다.
또한, 도 7(c)에 도시된 바와 같이 제2엠보싱(210b)의 제2함몰깊이(db)를 제1엠보싱(210a)의 제1함몰깊이(da) 보다 작게 형성하여, 제2엠보싱(210b)의 제2함몰공간(Sb)의 부피가 제1엠보싱(210a)의 제1함몰공간(Sa)의 부피보다 작아지도록 형성할 수 있다.
즉, 제1엠보싱(210a)을 제2플레이트(200)의 길이방향으로 소정 간격 이격되게 형성시킨 다음, 제1엠보싱(210a)의 제1함몰공간(Sa)의 부피보다 작은 부피의 제2함몰공간(Sb)을 갖는 제2엠보싱(210b)을 제1엠보싱(210a)의 주변에 다수개 형성하여 방열 플레이트 내부의 냉매순환공간(P)의 부피를 조정할 수 있으며, 이를 통하여 방열 플레이트의 방열성능이 최대화가 되도록 냉매순환공간(P)을 유동하는 냉매의 유량을 조정할 수 있다.
또한, 제1엠보싱(210a)의 주변에 형성되는 제2엠보싱(210b)의 배치를 조정하여, 냉매순환공간(P)에 다양한 패턴의 유로를 형성할 수도 있다.
이어서, 제2플레이트(200)의 양 끝단에는 냉매순환공간(P)으로 냉매를 유입시키는 냉매유입홀(230) 및 냉매순환공간(P)에서 외부로 냉매를 유출시키는 냉매유출홀(250)이 형성될 수 있다.
냉매유입홀(230)에는 외부로부터 냉매가 공급되는 냉매유입관(500)이 결합될 수 있으며, 냉매유입관(500)으로부터 공급된 냉매는 냉매유입홀(230)을 통하여 방열 플레이트 내부에 형성된 냉매순환공간(P)으로 유입될 수 있다.
냉매유출홀(250)에는 냉매순환공간(P)의 냉매가 외부로 배출되는 냉매유출관(600)이 결합될 수 있으며, 냉매순환공간(P)을 유동한 냉매는 냉매유출홀(250)을 통하여 냉매유출관(600)으로 배출될 수 있다.
한편, 냉매유입홀(230) 및 냉매유입관(500) 사이에는 내부에 온도센서가 장착되는 센서장착유닛(700)이 구비될 수 있다.
좀 더 구체적으로, 센서장착유닛(700)은 일단이 냉매유입관(500)에 결합하고, 타단이 냉매유입홀(230)에 결합할 수 있다.
도 12를 참조하면, 센서장착유닛(700)의 내부에는, 센서장착유닛(700)의 일단에서부터 타단을 관통하는 연통홀(710)이 형성될 수 있으며, 연통홀(710)의 일단은 냉매유입관(500)과 연통하게 되고, 연통홀(710)의 타단은 냉매유입홀(230)과 연통하게 된다.
따라서, 냉매유입관(500)으로 공급된 냉매는 센서장착유닛(700)에 형성된 연통홀(710) 및 연통홀(710)과 연통되는 냉매유입홀(230)을 통과하여 냉매순환공간(P)으로 유입될 수 있다.
이때, 센서장착유닛(700)의 내부에는, 센서장착유닛(700)의 측면을 관통하여 형성되면서 연통홀(710)과 연통되는 센서장착홀(730)이 형성될 수 있으며, 센서장착홀(730)에 온도센서를 장착하여 연통홀(710)을 통과해 냉매순환공간(P)에 유입되는 냉매의 온도를 측정할 수 있도록 구성할 수 있다.
한편, 제2플레이트(200) 상에는 다양한 크기의 제2체결공(270)이 형성되어, 방열 플레이트와 발열소자를 상호 결합시키기 위한 나사부재(미도시) 등이 관통 삽입될 수 있다.
이어서, 중간부재(300)는 제1플레이트(100) 및 제2플레이트(200) 사이에 위치하면서, 중앙에 개구부(330)를 형성하고, 외측에는 제1플레이트(100) 및 제2플레이트(200)와 접합하는 테두리부(310)를 형성한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 중간부재(300)는 전술한 제1플레이트(100) 및 제2플레이트(200)와 접합하는 테두리부(310)와, 테두리부(310)로 둘러싸인 개구부(330)를 포함한다.
테두리부(310)는 제1플레이트(100) 및 제2플레이트(200)와 대응하는 형상으로 형성되어, 제1플레이트(100)의 상면 및 제2플레이트(200)의 하면과 접합하며, 테두리부(310)의 두께는 냉매순환공간(P)을 유동하는 냉매의 유량에 따라 다양하게 형성될 수 있다.
한편, 중간부재(300)의 테두리부(310) 상에는 다양한 크기의 제3체결공(350)이 형성되어, 방열 플레이트와 발열소자를 상호 결합시키기 위한 나사부재(미도시) 등이 관통 삽입 될 수 있다.
개구부(330)는 테두리부(310)가 제1플레이트(100) 및 제2플레이트(200)와 접합하였을 때, 제2플레이트(200)의 냉매유입홀(230)을 통하여 유입된 냉매가 유동할 수 있는 냉매순환공간(P)을 형성하게 된다.
좀 더 구체적으로, 냉매순환공간(P)은 제1플레이트(100)의 상면, 제2플레이트(200)의 하면 및 테두리부(310)의 내측면으로 둘러싸인 공간이며, 제2플레이트(200)의 냉매유입홀(230)로 유입된 냉매는 냉매순환공간(P)을 유동하여 냉매유출홀(250)로 빠져나가게 된다.
또한, 냉매순환공간(P)에는 전술한 제2플레이트(200)에 형성된 엠보싱부(210)가 위치하게 되며, 엠보싱부(210)가 형성된 위치에 따라 냉매순환공간(P)에는 다양한 패턴의 유로가 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 엠보싱이 형성된 방열 플레이트 모듈은, 개구부(330)에 위치하여 제1플레이트(100) 및 제2플레이트(200)와 접합하는 내측부재(400);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 내측부재(400)는 막대형상의 부재로서, 중간부재(300)의 테두리부(310)가 제1플레이트(100) 및 제2플레이트(200)와 접합하였을 때, 중간부재(300)의 개구부(330)에 위치하여 제1플레이트(100) 및 제2플레이트(200)와 접합하게 된다.
제2플레이트(200)는 전술한 바와 같이, 순수 알루미늄으로 이루어지게 함으로써 열전도성 및 가공성을 향상시킬 수는 있지만, 반대로 소재의 강도가 낮아지게 됨으로 발열소자의 열에 의한 열변형이 발생하게 된다.
이때, 제2플레이트(200)의 열변형은 제1플레이트(100) 방향으로 발생할 수도 있지만, 제1플레이트(100)의 반대방향으로 발생할 수도 있는데, 이때 중간부재(300)의 개구부(330)에 내측부재(400)를 위치시켜 제1플레이트(100) 및 제2플레이트(200)와 접합하도록 구성함으로써, 제2플레이트(200)가 열변형으로 인해 제1플레이트(100)의 반대방향으로 부풀어 오르는 것 방지할 수 있다.
여기서, 내측부재(400) 상에는 다수개의 돌기부(410)가 내측부재(400)의 측면으로부터 돌출 형성될 수 있는데, 내측부재(400)에 돌기부(410)가 형성됨으로써 내측부재(400)가 제1플레이트(100) 및 제2플레이트(200)와 접합하는 면적이 증가하게 되고, 이로써 내측부재(400)의 열변형 방지 기능은 더욱 향상될 수 있다.
한편 도 11에 도시된 바와 같이, 내측부재(400)가 중간부재(300)의 개구부(330)에 위치함으로써 냉매순환공간(P)의 유로가 분할될 수 있는데, 내측부재(400)가 개구부(330)에 위치하여 냉매순환공간(P)의 유로를 분할시킴으로써 냉매가 냉매순환공간(P)을 원활하게 유동할 수 있도록 유도할 수 있다.
한편, 내측부재(400) 상에는 다양한 크기의 제4체결공(430)이 형성되어, 방열 플레이트와 발열소자를 상호 결합시키기 위한 나사부재(미도시) 등이 관통 삽입 될 수 있다.
이어서, 본 발명의 일실시예에 따른 엠보싱이 형성된 방열 플레이트 모듈은, 제1플레이트(100)와 중간부재(300) 및 제2플레이트(200)와 중간부재(300)가 각각 진공 브레이징(brazing) 방식으로 상호 접합되는 것을 특징으로 한다.
금속재료를 접합하는 방식에는 접합 온도에 따라 크게 용접(welding), 브레이징(brazing) 및 솔더링(soldering) 등으로 구분할 수 있는데, 본 발명의 일실시예에 따른 제1플레이트(100), 제2플레이트(200) 및 중간부재(300)는 각각 브레이징(brazing) 방식으로 상호 접합되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 브레이징(brazing) 방식이란, 접합하고자 하는 두 모재 사이에 용가재를 도포하고, 450℃ 이상 및 접합하고자 하는 모재의 용융점 이하의 온도에서 접합부를 가열하여 모재는 녹이지 않고 용가재만 녹여 두 모재를 접합하는 방식이다.
이때, 브레이징(brazing) 방식에는 가열방법에 따라 토치 브레이징(torch brazing) 방식, 로 브레이징(furnace brazing) 방식 등이 있으나, 특히 본 발명에서는 제1플레이트(100), 제2플레이트(200) 및 중간부재(300)를 접합하기 위하여 로 브레이징(furnace brazing) 방식을 사용한다.
로 브레이징(furnace brazing) 방식 또한 로(furnace) 내부의 환경에 따라 여러 가지 방법으로 나누어지지만, 본 발명에서는 로(furnace) 내부의 환경을 진공상태로 하여 모재와 용가재를 가열하는 진공 브레이징(brazing) 방식으로 제1플레이트(100), 제2플레이트(200) 및 중간부재(300)를 접합한다.
진공 브레이징(brazing) 방식의 경우 브레이징(brazing) 공정에서 제품이 산화되지 않기 때문에 산세척, 그라인딩 등 플럭스(flux)를 제거하거나, 산화물을 제거하는 공정이 필요하지 않으며, 또한 브레이징(brazing) 시 접합부분이 동시에 균일하게 가열되므로 열변형이 최소화된다.
본 발명의 방열 플레이트의 경우 높은 수밀성이 요구되고, 제조시 열변형이 최소화되어야 하며, 제조 후 플럭스(flux)의 제거가 어려우므로, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 진공 브레이징(brazing) 방식으로 제1플레이트(100), 제2플레이트(200) 및 중간부재(300)를 상호 접합하는 것이다.
한편, 전술한 바와 같이, 내측부재(400)는 중간부재(300)의 개구부(330)에 위치하여 제1플레이트(100) 및 제2플레이트(200)와 접합하는데, 이때 제1플레이트(100), 제2플레이트(200) 및 내측부재(400)도 진공 브레이징(brazing) 방식으로 접합될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 제2플레이트(200)에 형성되는 엠보싱부(210)가 발열소자가 부착되는 제1플레이트(100)에 맞닿도록 형성됨으로써, 방열 플레이트와 냉매가 접촉하는 표면적이 증대되어 방열 플레이트의 방열성능이 향상되는 효과가 있고, 또한 제1플레이트(100)에 맞닿도록 형성된 엠보싱부(210)의 지지기능 의해 방열 플레이트의 열변형이 최소화되는 효과가 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 제1플레이트 110 : 제1체결공
200 : 제2플레이트 210 : 엠보싱부
211 : 바닥부 213 : 측벽부
230 : 냉매유입홀 250 : 냉매유출홀
270 : 제2체결공
300 : 중간부재 310 : 테두리부
330 : 개구부 350 : 제3체결공
400 : 내측부재 410 : 돌기부
430 : 제4체결공
500 : 냉매유입관 600 : 냉매유출관
700 : 센서장착유닛 710 : 연통홀
730 : 센서장착홀
200 : 제2플레이트 210 : 엠보싱부
211 : 바닥부 213 : 측벽부
230 : 냉매유입홀 250 : 냉매유출홀
270 : 제2체결공
300 : 중간부재 310 : 테두리부
330 : 개구부 350 : 제3체결공
400 : 내측부재 410 : 돌기부
430 : 제4체결공
500 : 냉매유입관 600 : 냉매유출관
700 : 센서장착유닛 710 : 연통홀
730 : 센서장착홀
Claims (5)
- 하면에 발열소자를 부착하여, 상기 발열소자와 접촉하도록 구비되는 제1플레이트;
상기 제1플레이트 상부에 위치하고, 상기 제1플레이트 방향으로 함몰된 엠보싱부를 형성하는 제2플레이트;
상기 제1플레이트 및 상기 제2플레이트 사이에 위치하면서, 중앙에 개구부를 형성하고, 외측에는 상기 제1플레이트 및 상기 제2플레이트와 접합하는 테두리부를 형성하는 중간부재;
상기 개구부에 위치하면서, 하면이 상기 제1플레이트의 상면과 접합되고, 상면이 상기 제2플레이트의 하면과 접합되며, 측면으로부터 돌출된 돌기부를 형성하는 내측부재; 및
상기 제2플레이트에 형성된 냉매유입홀에 결합하고, 상기 냉매유입홀로 유입되는 냉매의 온도를 측정하기 위한 온도센서를 장착시키는 센서장착유닛;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 엠보싱이 형성된 방열 플레이트 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 엠보싱부는,
함몰된 바닥부가 상기 제1플레이트의 상면에 맞닿는 함몰깊이로 형성되는 것을 특징으로 하는 엠보싱이 형성된 방열 플레이트 모듈. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제1플레이트와 상기 중간부재 및 상기 제2플레이트와 상기 중간부재는 각각 진공 브레이징(brazing) 방식으로 상호 접합되는 것을 특징으로 하는 엠보싱이 형성된 방열 플레이트 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 제1플레이트 및 상기 제2플레이트는 알루미늄을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엠보싱이 형성된 방열 플레이트 모듈.
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