KR102444136B1 - 방열 성능이 향상된 밀리미터파 송수신기 - Google Patents

방열 성능이 향상된 밀리미터파 송수신기 Download PDF

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Abstract

방열 성능이 향상된 밀리미터파 송수신기가 개시된다. 밀리미터파 송수신기는, 외부로 노출되는 안테나, 안테나와 전기적으로 연결되는 메인보드, 안테나 및 메인보드가 접촉되어 설치되어, 안테나 및 메인보드에서 발생하는 열을 흡수하여 발산시키는 히트싱크(Heatsink) 및 안테나, 메인보드 및 히트싱크가 실장되는 케이스를 포함하되, 히트싱크는, 메인보드가 설치되며, 미리 설정된 면적을 갖는 판 형태로 형성된 제1 방열부 및 안테나가 설치되며, 제1 방열부의 일측에 미리 설정된 높이로 돌출된 형태로 형성된 제2 방열부를 포함한다.

Description

방열 성능이 향상된 밀리미터파 송수신기{Millimeter wave transceiver with improved heat dissipation}
본 발명은 방열 성능이 향상된 밀리미터파 송수신기에 관한 것이다.
히트싱크(Heatsink)는 전자부품이나 메모리소자로부터 열을 흡수하여 외부로 발산시키기 위한 냉각용 장치를 의미한다. 컴퓨터, 디지털 TV 등과 같은 전자기기의 내부에는 중앙처리장치(CPU) 또는 그래픽 카드와 같이 작동 시 필수적으로 열을 발생시키는 발열 부품들이 실장된다. 이러한 발열 부품들은 전원이 공급되어 작동될 때 자체적으로 많은 열을 발생시킨다. 이와 같이 발생된 열을 그대로 방치할 경우, 부품 자체의 성능이 저하되고 사용 수명이 단축되며, 심할 경우, 작동이 정지되는 등과 같이 전자기기의 성능에 심각한 영항을 미치게 된다. 그래서, 발열 부품들의 온도가 일정수준 이상으로 상승되지 않도록 발열 부품들에 방열 장치가 설치되어 있다.
근래에, 기술 개발의 속도가 급격히 빨라지면서, 전자 제품의 성능은 월등히 향상되면서도 전자 제품의 크기는 매우 콤팩트해지고 있으며, 전자기기의 성능이 발전함에 따라 이들에 장착된 발열 부품에서 발생되는 열이 증가되고 있다. 발열 부품의 효과적인 방열을 위해서, 열 전도성이 우수한 구리(Cu)나 알루미늄(Al)을 재료로 하여 제작된 히트싱크가 출시되고 있으며, 이와 같은 히트싱크는 넓은 면적으로 열을 확산시켜 외부로 방출하도록 구성된다.
도 1은 종래의 밀리미터파 송수신기의 방열 구조를 개념적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 방열 구조를 가지는 종래 밀리미터파 송수신기의 외형을 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 밀리미터파 송수신기는, 플라스틱 재질의 케이스(10), 케이스(10) 내부에 설치되는 메인보드(20), 안테나(30) 및 방열핀(40)을 포함하여 구성된다. 종래의 밀리미터파 송수신기는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 안테나(30)에서 발생된 열을 발산시키기 위하여 알루미늄으로 형성된 방열핀(40)이 안테나(30)에 부착되어 설치된다.
하지만, 방열핀(40)에 의하여 발산되는 열은 케이스(10)로 인하여 케이스(10) 외부의 대기중으로 직접 발산되지 못하고 케이스(10) 내부에 갇히게 됨으로써, 케이스(10) 외부로의 열이동이 제한적으로 발생하는 한계를 갖고 있다. 이에 따라, 종래의 밀리미터파 송수신기의 방열 구조는 약 70℃ 수준까지 온도를 낮추는 방열 효과를 가진다. 케이스(10) 내부에 갇힌 고온의 열은 메인보드(20)에 실장된 칩(Chip)과 같은 부품의 성능을 저하시키며, 안테나(30)의 수신 효율 또한 저하시킬 수 있다.
대한민국등록특허공보 제10-1690086호(2016.12.21)
본 발명은 사용자의 접촉 시에 화상을 방지하고 인화성 물질의 접촉 시에 화재 발생 가능성을 낮추기 위하여, 히트싱크(Heatsink)의 방열면적이 종래보다 더 최대로 확장된 방열 구조를 가지는 방열 성능이 향상된 밀리미터파 송수신기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 방열 성능이 향상된 밀리미터파 송수신기가 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 밀리미터파 송수신기는, 외부로 노출되는 안테나, 상기 안테나와 전기적으로 연결되는 메인보드, 상기 안테나 및 상기 메인보드가 접촉되어 설치되어, 상기 안테나 및 상기 메인보드에서 발생하는 열을 흡수하여 발산시키는 히트싱크(Heatsink) 및 상기 안테나, 상기 메인보드 및 상기 히트싱크가 실장되는 케이스를 포함하되, 상기 히트싱크는, 상기 메인보드가 설치되며, 미리 설정된 면적을 갖는 판 형태로 형성된 제1 방열부 및 상기 안테나가 설치되며, 상기 제1 방열부의 일측에 미리 설정된 높이로 돌출된 형태로 형성된 제2 방열부를 포함한다.
상기 제2 방열부에 인접하도록 상기 제1 방열부 상부에 상기 메인보드가 부착되어 실장되고, 상기 밀리미터파 송수신기의 외부 방향으로 상기 제2 방열부의 외측에 상기 안테나가 부착되어 실장되고, 덮개 형태로 형성된 상기 케이스가 상기 히트싱크를 상부에서 덮어 상기 케이스와 상기 제1 방열부가 결합됨으로써, 상기 케이스와 상기 제1 방열부가 상기 밀리미터파 송수신기의 하우징(housing)을 형성한다.
상기 제2 방열부는 상기 안테나에서 발생되는 열을 흡수하여 상기 제1 방열부로 전달하고, 상기 제1 방열부는 상기 제2 방열부로부터 전달받은 열을 외부로 방출시키고, 상기 메인보드에서 발생되는 열을 직접 흡수하여 외부로 방출시킨다.
상기 메인보드와 상기 제1 방열부 사이에는 절연층이 형성되되, 상기 절연층은, 상기 메인보드와 상기 제1 방열부의 전기적 접촉을 방지하고, 상기 메인보드에서 발생된 열이 상기 메인보드 하부에 위치하는 상기 제1 방열부로 용이하게 전달되도록 상기 메인보드와 상기 제1 방열부을 밀착 접촉시킨다.
상기 안테나와 상기 제2 방열부 사이는 열 전달을 원활하게 하는 서멀 컴파운드(Thermal Compound)로 메워진다.
본 발명의 실시예에 따른 방열 성능이 향상된 밀리미터파 송수신기는, 히트싱크(Heatsink)의 방열면적이 종래보다 더 최대로 확장된 방열 구조를 가짐으로써, 사용자의 접촉 시에 화상을 방지하고 인화성 물질의 접촉 시에 화재 발생 가능성을 낮출 수 있다.
도 1은 종래의 밀리미터파 송수신기의 방열 구조를 개념적으로 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 방열 구조를 가지는 종래 밀리미터파 송수신기의 외형을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방열 성능이 향상된 밀리미터파 송수신기의 방열 구조를 개념적으로 나타낸 도면.
도 4는 도 3의 방열 구조를 가지는 본 발명의 실시예에 따른 방열 성능이 향상된 밀리미터파 송수신기의 외형을 나타낸 도면.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 방열 성능이 향상된 밀리미터파 송수신기의 사시도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 방열 성능이 향상된 밀리미터파 송수신기의 평면도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 방열 성능이 향상된 밀리미터파 송수신기의 측면도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 방열 성능이 향상된 밀리미터파 송수신기의 정면도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 방열 성능이 향상된 밀리미터파 송수신기의 배면도.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 방열 성능이 향상된 밀리미터파 송수신기에 대한 온도 실험 결과 그래프를 나타낸 도면.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방열 성능이 향상된 밀리미터파 송수신기의 방열 구조를 개념적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 방열 구조를 가지는 본 발명의 실시예에 따른 방열 성능이 향상된 밀리미터파 송수신기의 외형을 나타낸 도면이고, 도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 방열 성능이 향상된 밀리미터파 송수신기의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 방열 성능이 향상된 밀리미터파 송수신기의 평면도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 방열 성능이 향상된 밀리미터파 송수신기의 측면도이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 방열 성능이 향상된 밀리미터파 송수신기의 정면도이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 방열 성능이 향상된 밀리미터파 송수신기의 배면도이고, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 방열 성능이 향상된 밀리미터파 송수신기에 대한 온도 실험 결과 그래프를 나타낸 도면이다. 이하, 도 3 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 방열 성능이 향상된 밀리미터파 송수신기의 방열 구조에 대하여 설명하기로 한다.
우선, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 방열 성능이 향상된 밀리미터파 송수신기(100)는, 케이스(110), 메인보드(120), 안테나(130) 및 히트싱크(Heatsink)(140)를 포함하여 구성될 수 있다.
케이스(110)는 본 발명의 실시예에 따른 밀리미터파 송수신기(100)의 구성들이 실장되는 하우징(housing)으로서, 예를 들어, 플라스틱(Plastic) 재질로 형성될 수 있다.
즉, 케이스(110) 내부에는 도 3에 도시된 바와 같이, 메인보드(120), 안테나(130) 및 히트싱크(140)가 실장될 수 있다.
그리고, 케이스(110)는 후술할 히트싱크(140)를 상부에서 덮기 위한 덮개 형태로 형성될 수 있다.
메인보드(120)에는, 본 발명의 실시예에 따른 밀리미터파 송수신기(100)의 밀리미터파 송수신 기능을 수행하기 위한 각종 부품들이 실장된다.
안테나(130)는 본 발명의 실시예에 따른 밀리미터파 송수신기(100)의 밀리미터파 송수신 기능을 수행하기 위한 밀리미터파 안테나로서, 메인보드(120)와 전기적으로 연결된다.
히트싱크(140)는 안테나(130) 및 메인보드(120)에서 발생하는 열을 흡수하여 발산시키며, 이를 위하여 열 전도성이 높은 금속 재질로 형성될 수 있다.
히트싱크(140)는 도 3 및 도 4를 참조하면, 측면에서 보았을 때 "L"자형으로 형성될 수 있다. 즉, 히트싱크(140)는 미리 설정된 면적을 갖는 판 형태로 형성된 제1 방열부(141) 및 제1 방열부(141)의 일측에 미리 설정된 높이로 돌출된 형태로 형성된 제2 방열부(142)를 포함하여 구성될 수 있다.
히트싱크(140)는 본 발명의 실시예에 따른 밀리미터파 송수신기(100)의 베이스 역할을 하는 구성이다.
즉, 제1 방열부(141) 상부에 메인보드(120)가 부착 및 고정되어 실장될 수 있다. 그리고, 전술한 바와 같이, 덮개 형태로 형성된 케이스(110)가 히트싱크(140)를 상부에서 덮어 케이스(110)와 제1 방열부(141)가 결합됨으로써, 히트싱크(140)의 제1 방열부(141)와 케이스(110)가 본 발명의 실시예에 따른 밀리미터파 송수신기(100)의 하우징을 형성할 수 있다.
그리고, 제1 방열부(141)와 제1 방열부(141) 상부에 결합되는 메인보드(120)의 사이에는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 방열부(141)와 메인보드(120)가 서로 전기적으로 연결되지 않도록 절연층(125)이 형성된다. 절연층(125)은 메인보드(120)와 제1 방열부(141)의 전기적 접촉을 방지할 뿐만 아니라, 메인보드(120)에서 발생된 열이 메인보드(120)의 하부에 위치하는 제1 방열부(141)로 용이하게 전달되도록 메인보드(120)와 제1 방열부(141)를 밀착 접촉시키는 기능을 수행할 수 있다.
이와 같은 제1 방열부(141)는 메인보드(120)에서 발생한 열을 흡수하여 외부로 방출시킬 뿐만 아니라, 제2 방열부(142)로부터 전달되는 열 또한 외부로 방출시킬 수 있다.
제2 방열부(142)는 안테나(130)에서 발생하는 열을 흡수하여 외부로 방출시키는 구성이다. 제2 방열부(142)는 케이스(110) 외부로 노출되는 안테나(130)가 결합되도록 제1 방열부(141)의 가장자리에 형성될 수 있으며, 안테나(130)가 결합되는 결합부(148)를 구비할 수 있다. 여기서, 케이스(110)에는 안테나(130)의 일부가 외부에 노출되도록 통공(미도시)이 형성될 수 있다.
이때, 제2 방열부(142)는 도 3에 도시된 바와 같이, 열을 전달하는 유체물질인 서멀 그리스(Thermal Grease)(135)가 발라진 상태로 안테나(130)와 결합될 수 있다. 즉, 결합된 제2 방열부(142)와 안테나(130) 사이의 미세한 공간이 열 전달을 원활하게 하는 서멀 그리스(135)와 같은 서멀 컴파운드(Thermal Compound)로 메워질 수 있다.
이와 같은 제1 방열부(141) 및 제2 방열부(142)를 포함하는 구조를 가지는 히트싱크(140)는, 방열면적이 종래보다 더 최대로 확장된 방열 구조를 가질 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크(140)에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 5 내지 도 10을 참조하면, 제1 방열부(141)의 상부에는 메인보드(120)가 지지 및 결합되는 복수의 지지부(145)가 형성된다. 지지부(145)는 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 방열부(141)의 상면에서 돌출된 형태로 적어도 하나가 형성될 수 있으며, 지지부(141)에는 메인보드(120)와 나사결합을 위한 나사홈이 형성될 수 있다.
이러한 지지부(141)는 제2 방열부(142)와 인접하여 설치된다.
제2 방열부(142)에는 밀리미터파 송수신기(100)의 내부 방향으로 방열핀(146)이 형성되고, 밀리미터파 송수신기(100)의 외부 방향으로 제2 방열부(142)의 외측에는 케이스(110) 외부로 노출되는 안테나(130)가 부착되는 결합부(148)가 형성된다.
그리고, 제2 방열부(142)의 양측에 위치하는 안테나(130)와 메인보드(120)를 전기적으로 연결하기 위하여, 제2 방열부(142)의 측면에는 도 5, 도 6, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 관통공(147)이 형성된다.
예를 들어, 메인보드(120)와 안테나(130)는 전선과 같은 전기적 연결매체를 통해 전기적으로 연결될 수 있으며, 이 전기적 연결매체가 관통공(147)을 관통하여 양단이 각각 메인보드(120)와 안테나(130)에 연결될 수 있다.
정리하면, 히트싱크(140)의 제2 방열부(142)에 인접하도록 제1 방열부(141) 상부에 메인보드(120)가 설치되고, 밀리미터파 송수신기(100)의 외부 방향으로 제2 방열부(142)의 외측에 형성된 결합부(148)에 안테나(130)가 부착되어 설치될 수 있다. 그리고, 메인보드(120)와 안테나(130)는 제2 방열부(142)에 형성된 관통공(147)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다.
이와 같이 구성되는 밀리미터파 송수신기(100)는, 안테나(130)에서 발생되는 열을 제2 방열부(142)가 흡수하여 제1 방열부(141)로 전달하고, 제1 방열부(141)가 제2 방열부(142)로부터 전달받은 열을 외부로 방출시킴으로써, 냉각 성능이 증가할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 밀리미터파 송수신기(100)의 구조에 따라 제1 방열부(141)는 밀리미터파 송수신기(100)의 하부에 위치하면서 밀리미터파 송수신기(100)의 외부의 대기중으로 노출되어 있으므로, 제2 방열부(142)로부터 전달받은 안테나(130)의 열을 외부로 방출할 뿐만 아니라, 메인보드(120)에서 발생된 열을 직접 흡수하여 외부로 방출할 수 있다.
도 11은 도 1 및 도 2에 도시된 종래의 밀리미터파 송수신기와 본 발명의 실시예에 따른 밀리미터파 송수신기(100)의 방열 성능을 비교하여 나타낸 온도 그래프이다.
도 11을 참조하면, 히트싱크(Heatsink)가 미부착된 경우, 안테나의 온도가 94.59℃까지 상승하여 매우 위험한 상황으로 진입하는 것이 확인되며, 종래의 밀리미터파 송수신기의 방열 구조에서는, 안테나의 온도가 약 62.2℃까지 하강하여 다소 안정된 상황으로 진입하지만, 여전히 위험한 상황인 것이 확인된다.
반면에, 본 발명의 실시예에 따른 밀리미터파 송수신기(100)의 방열 구조에서는, 안테나(130)의 온도가 약 46.84℃까지 하강하여 매우 안정된 상황으로 진입하는 것으로 확인된다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100: 밀리미터파 송수신기
110: 케이스
120: 메인보드
125: 절연층
130: 안테나
135: 서멀 그리스(Thermal Grease)
140: 히트싱크(Heatsink)
141: 제1 방열부
142: 제2 방열부

Claims (5)

  1. 방열 성능이 향상된 밀리미터파 송수신기에 있어서,
    외부로 노출되는 안테나;
    상기 안테나와 전기적으로 연결되는 메인보드;
    상기 안테나 및 상기 메인보드가 접촉되어 설치되어, 상기 안테나 및 상기 메인보드에서 발생하는 열을 흡수하여 발산시키는 히트싱크(Heatsink); 및
    상기 안테나, 상기 메인보드 및 상기 히트싱크가 실장되는 케이스를 포함하되,
    상기 히트싱크는,
    상기 메인보드가 설치되며, 미리 설정된 면적을 갖는 판 형태로 형성된 제1 방열부; 및
    상기 안테나가 설치되며, 상기 제1 방열부의 일측에 미리 설정된 높이로 돌출된 형태로 형성된 제2 방열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 송수신기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 방열부에 인접하도록 상기 제1 방열부 상부에 상기 메인보드가 부착되어 실장되고,
    상기 밀리미터파 송수신기의 외부 방향으로 상기 제2 방열부의 외측에 상기 안테나가 부착되어 실장되고,
    덮개 형태로 형성된 상기 케이스가 상기 히트싱크를 상부에서 덮어 상기 케이스와 상기 제1 방열부가 결합됨으로써, 상기 케이스와 상기 제1 방열부가 상기 밀리미터파 송수신기의 하우징(housing)을 형성하는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 송수신기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 방열부는 상기 안테나에서 발생되는 열을 흡수하여 상기 제1 방열부로 전달하고,
    상기 제1 방열부는 상기 제2 방열부로부터 전달받은 열을 외부로 방출시키고, 상기 메인보드에서 발생되는 열을 직접 흡수하여 외부로 방출시키는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 송수신기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 메인보드와 상기 제1 방열부 사이에는 절연층이 형성되되,
    상기 절연층은,
    상기 메인보드와 상기 제1 방열부의 전기적 접촉을 방지하고,
    상기 메인보드에서 발생된 열이 상기 메인보드 하부에 위치하는 상기 제1 방열부로 용이하게 전달되도록 상기 메인보드와 상기 제1 방열부을 밀착 접촉시키는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 송수신기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 안테나와 상기 제2 방열부 사이는 열 전달을 원활하게 하는 서멀 컴파운드(Thermal Compound)로 메워지는 것을 특징으로 하는 밀리미터파 송수신기.
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