KR102524058B1

KR102524058B1 - 브라켓 일체 타입 히트 스프레더

Info

Publication number: KR102524058B1
Application number: KR1020210086497A
Authority: KR
Inventors: 배영기; 김종수; 윤일; 김창호; 김병호; 임광원; 배건우; 권용현; 고수연
Original assignee: 주식회사 세기하이텍
Priority date: 2021-07-01
Filing date: 2021-07-01
Publication date: 2023-04-21
Also published as: KR20230005594A

Abstract

본 발명에 따른 브라켓 일체 타입 히트 스프레더는 IC Chip 등의 발열체의 냉각 또는 방열을 위해 사용되며 발열체와 치구하기 위한 브라켓과 방열을 위한 히트파이프가 하나의 히트플레이트에 일체형으로 구비된 특징이 있다.

Description

브라켓 일체 타입 히트 스프레더{Bracket integral heat spreader}

본 발명은 IC Chip 등의 발열체의 냉각 또는 방열을 위해 사용되는 히트 스프레더에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 발열체와 치구하기 위한 브라켓과 방열을 위한 히트파이프가 하나의 히트플레이트에 일체형으로 구비된 브라켓 일체 타입 히트 스프레더에 관한 것이다.

히트 스프레더(heat spreader)는 알루미늄 등과 같이 열 전도성이 우수한 금속 소재를 이용하여 압출 등의 성형 방법을 통해 제조되는 열 전달 기구의 일종이다.

즉, 평판형의 히트 플레이트(heat plate)에 구비되는 히트파이프는 압출 등의 성형 방법을 통해 상호 간에 일정 간격 이격되어 길이 방향으로 형성되는 복수 개의 채널이 마련되며, 채널에는 아세톤 등과 같은 상 변환 시 잠열의 출입이 큰 매체가 채워진다.

히트파이프의 일 단부는 냉각 대상 부품에 위치되어 "냉각 대상 부품"으로 부터 아세톤 등과 같은 매체가 열을 흡수하고, 매체는 기체 상태로 상변화되어 타 단부 방향으로 이동된다.

구비된 매체는 열을 쉽게 잃어버리는 성질의 매체를 사용하며, 기체 상태의 매체는 냉각 대상 부품으로 부터 먼쪽으로 이동되면서 온도 구배가 생기며, 쉽게 액체 상태로 상변화된다.

또한, 액체 상태로 상변화 된 매체는 모세관 현상에 의해 복수 개의 채널을 따라서 히트파이프의 일 단부 방향으로 이동되는 과정을 거친다. 상술한 과정이 반복 수행되면서 "냉각 대상 부품"이 요구 온도에서 원활한 작동을 수행할 수 있도록 한다.

여기서, "냉각 대상 부품"은 전자기기, LED 등을 포함한 다양한 부품일 수 있으며 특히, "냉각 대상 부품"으로서 PCB Board에 부착되는 IC Chip 등의 냉각에 활용 될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, PCB Board에 부착된 IC Chip 등의 발열체에 히트 스프레더(Heat Spreader)의 일 단부가 접촉된 상태로 고정되기 위하여 브라켓(Bracket) 등의 치구가 사용될 수 있다.

다만, 히트 스프레더와 별개의 부품인 치구가 제작되어야 하므로 별도의 공정이 추가되는 문제점이 있다.

또한, IC Chip 등의 발열체가 복수개로 구비된 PCB Board에 히트 스프레더를 고정시키기 위해서는 각각의 히트 스프레더 마다 치구가 결합된다.

다만, 요구되는 치구의 갯수 마다 제작 단가가 상승하는 문제점이 있고, PCB Board가 사용되는 매우 협소한 환경 특성상 공간 운용이 어려운 문제점도 있다.

대한민국 등록특허공보 KR 1792759 B1 대한민국 등록특허공보 KR 1266432 B1

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 히트파이프와 치구가 일체형으로 제작되되, 히트 스프레더의 열 효율에 있어서도 그 성능이 유지되거나 더욱 높아지도록 하는 것이다.

또한, IC Chip 등의 발열체가 복수개로 구비된 PCB Board 등 다양한 형태로 제공되는 발열체에, 하나의 히트 스프레더만으로 효율적인 냉각이 가능하도록 하여, 제작 단가를 낮추고 PCB Board가 사용되는 환경의 특성상 협소한 공간을 용이하게 운용하고자 하는 과제를 해결하고자 한다.

본 발명에 따른 브라켓 일체 타입 히트 스프레더는 상기 히트플레이트(100)에 형성되는 영역으로서, 상기 히트파이프(300)가 부착되는 제1 영역(1000), 상기 히트플레이트(100)에 형성되는 영역으로서, 치구가 결합되는 치구부(500)가 포함되는 제2 영역(1200) 및 상기 히트플레이트(100)에 형성되는 영역으로서, IC 칩 등의 발열체와 접촉되는 발열체 접촉부(700))를 포함하고, 상기 발열체 접촉부(700)는 상기 제1 영역(1000)과 적어도 일부분이 중첩되도록 형성되며, 상기 제2 영역(1200)은 상기 제1 영역(1000)을 회피하여 형성되어, 하나의 히트플레이트(100)에 형성된 상기 제1 영역(1000) 및 제2 영역(1200)을 통해 방열 및 치구가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 히트플레이트(100)에 형성되는 영역으로서, 상기 히트플레이트(100)의 너비방향을 따라 상기 히트파이프(300')가 부착되는 제3 영역(1400)을 더 포함하고, 상기 제3 영역(1400)은 상기 제1 영역(1000) 및 상기 발열체 접촉부(700)와 적어도 일부분이 중첩되도록 형성되어, 상기 히트파이프(300,300')와 상기 발열체의 접촉 면적을 증가시키는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제1 영역(1000)에 부착된 히트파이프(300)의 방향과 상기 제3 영역(1400)에 부착된 히트파이프(300')의 방향이 교차되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 제1 영역(1000)에 부착된 히트파이프(300) 중에서, 상기 치구부(500) 또는 상기 발열체 접촉부(700)와 중첩되는 히트파이프(300)는, 중첩된 상기 치구부(500) 또는 상기 발열체 접촉부(700)와 함께 프레스 가공으로 단차가 형성되는 히트파이프 절곡부(310)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 브라켓 일체 타입 히트 스프레더는 하나의 히트 플레이트(Heat plate) 내에 히트파이프가 부착되는 영역과(제1 영역), 치구가 결합되는 치구부의 영역(제2 영역)을 구획되도록 한다.

이를 통해, 다양한 형태로 제공되는 IC Chip 등의 발열체에 맞춤 제작이 가능한 형태로서 제1 영역과 제2 영역을 구획할 수 있으며, 하나의 히트 스프레더만으로도 냉각기능과 체결기능이 동시에 이루어지는 효과가 있다.

한편, 제1 영역과 제2 영역을 가로지르는 방향으로 히트파이프를 추가로 배치하고, 히트파이프가 경사 방향으로 배치된다.

이를 통해, 발열체와 히트파이프의 접촉 면적을 증가시키면서, 발열체로부터 방출되는 열의 이동 방향이 설정되도록 하는 효과가 있다.

또한, 하나의 히트파이프에 트러블이 발생하더라도 가로지르는 방향으로 배치된 히트파이프에 의해 정상 작동되는 히트파이프로 열 전달이 가능하므로 안전 장치로서의 효과도 있다.

도 1은 종래 기술은 도시한 것으로서, PCB Board에 사용되는 Heat Spreader별도 부품인 Bracket으로 결합된 모습을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명인 브라켓 일체 타입 히트 스프레더의 바람직한 일 실시 예로서 사시도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명인 브라켓 일체 타입 히트 스프레더의 바람직한 일 실시 예로서 우측면도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명인 브라켓 일체 타입 히트 스프레더의 다른 실시 예로서 횡방향으로 배치된 히트파이프가 구비된 사시도를 도시한 것이다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명의 실시예를 상술함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명은 IC Chip 등의 발열체의 냉각 또는 방열을 위해 사용되는 히트 스프레더에 관한 것으로서, 판상형의 히트플레이트에 길이방향을 따라 히트파이프가 부착된 브라켓 일체 타입 히트 스프레더에 관한 것이다.

도 2는 본 발명인 브라켓 일체 타입 히트 스프레더의 바람직한 일 실시 예로서 사시도를 도시한 것이다. 이를 참조하면, 본 발명에 따른 브라켓 일체 타입 히트 스프레더는 히트플레이트(100), 히트파이프(300)를 포함한다.

또한, 상기 히트플레이트(100)는 히트파이프(300)가 부착된 영역과, 히트파이프(300)가 부착되지 않고 치구가 결합되는 영역으로 구획되며, 편의상 전자를 제1 영역(1000)으로 후자를 제2 영역(1200)으로 정의한다.

그리고, 상기 히트플레이트(100)는 IC 칩 등의 발열체와 접촉되는 발열체 접촉부(700)와 치구가 결합되는 치구부(500)를 더 포함한다.

도 2에 도시된 일 실시 예와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 브라켓 일체 타입 히트 스프레더에 포함되는 히트파이프(300)는 일정 두께의 판상 구조로서, 그 내부에는 복수 개의 채널이 상호 간에 일정 간격 이격 되어 길이 방향으로 형성되는 통상적인 히트파이프로 이루어질 수 있다.

판상형의 히트플레이트(100)에 판상 구조의 상기 히트파이프(300)가 복수개 부착되며, 도 5를 참조하면, 복수개의 상기 히트파이프(300)는 일측 단부가 IC 칩 등의 발열체와 접촉되도록 히트플레이트(100)에 부착된다.

상술한 바와 같이 히트플레이트(100)에 히트파이프(300)가 부착된 영역을 제1 영역(1000)으로 정의한다. 상기 히트파이프(300)는 상기 히트플레이트(100)에 당업계에서 사용되는 통상적인 방법으로 부착될 수 있다.

또한, 상기 히트플레이트(100)에는 치구가 결합되는 치구부(500)가 형성된다. 치구는 히트 스프레더와 PCB Board 등의 제품을 체결하는 구성이다.

상기 히트파이프(300)는 속이 빈 복수 개의 채널이 형성되어 있으므로, 치구가 결합되는 치구부(500)는 상대적으로 밀도가 높아 강도가 높은 더미 채널에 형성된다.

상기 더미 채널(dummy channel)은 히트플레이트(100)에서 히트파이프(300)가 부착되지 않은 채널을 말하는 것이다. 즉, 상기 더미 채널은 상기 제1 영역을 회피하여 형성되며 이를 편의상 제2 영역으로 정의한다. 따라서, 상기 제2 영역에는 치구가 결합되는 치구부(500)가 포함된다.

또한, 상기 히트플레이트(100)에는 IC 칩 등의 발열체와 접촉되는 발열체 접촉부(700)가 포함된다.

여기서, 히트파이프(300)와 치구부(500) 및 발열체 접촉부(700)의 배치는 한가지로 한정되는 것이 아니며, 냉각 대상 제품의 형태에 따라 다양하게 배치 될 수 있는 것이다.

다만, 상기 히트파이프(300)는 복수개의 히트파이프(300) 각각의 일측 단부가 복수개의 발열체와 접촉되도록 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 발열체 접촉부(700)는 상기 제1 영역(1000)과 적어도 일부분이 중첩되도록 형성된다.

상술한 바와 같이 상기 히트파이프(300)는 상기 히트플레이트(100)에 당업계에서 사용되는 통상적인 방법으로 부착될 수 있으며, 도 2 및 도 3을 참조하면 치구(도번 미표시) 중에서 일부 치구는 히트파이프(300) 및 히트플레이트(100) 상호간을 잡아주도록 형성될 수 있다. 이러한 치구를 히트파이퍼 그리퍼(도면 미표시)로 정의한다.

본 발명에 따른 브라켓 일체 타입 히트 스프레더는 도 3에 도시된 바와 같이 PCB Board 위에 발열체(IC Chip) 부착되어 있고, 히트파이프(300)가 부착된 히트플레이트(100)가 치구를 체결하면 PCB Board 쪽으로 밀착되면서 고정되는 구성이며,

상기 히트파이퍼 그리퍼는 도 2에서 상측에 도시된 치구부(500)와 같이 플랜지부(도면 미표시)를 포함하는 치구부에 체결된다.

즉, 히트파이프 그리퍼(도면 미표시)는 양측으로 형성된 플랜지(도면 미표시)를 포함하는 치구이며, 상기 플랜지와 히트플레이트(100)의 사이에 히트파이프(300)가 위치되어, 상술한바와 같이 히트파이프 그리퍼를 체결하면 히트플레이트(100)가 PCB Board 쪽으로 밀착됨과 동시에 상기 플랜지가 히트파이프(300)를 히트플레이트(100)쪽으로 밀착되도록 하여 히트파이프(300)가 히트플레이트(100)에 더욱 단단하게 고정될 수 있도록 한다.

또한, 상기 치구부(500) 또는 상기 발열체 접촉부(700)와 중첩되는 히트파이프(300)는 중첩된 상기 치구부(500) 또는 상기 발열체 접촉부(700)와 함께 프레스 가공으로 단차가 형성되도록 하며, 상기 히트파이프 내에서 단차가 형성되는 영역을 히트파이프 절곡부(310)로 정의한다.

즉, 단차가 형성된 히트파이프 절곡부(310) 각각에는 상기 히트파이퍼 그리퍼(도면 미표시)의 플랜지(도면 미표시)가 고정되고, IC Chip 등의 발열체가 밀착되도록 한다.

한편, 본 발명인 브라켓 일체 타입 히트 스프레더의 바람직한 다른 일 실시 예를 제안한다. 도 4는 본 발명인 브라켓 일체 타입 히트 스프레더의 다른 실시 예로서 횡방향으로 배치된 히트파이프(300')가 더 구비된 사시도를 도시한 것이다.

상술한 바와 같이, 상기 히트파이프(300)는 복수개의 히트파이프(300) 각각의 일측 단부가 복수개의 발열체와 접촉되도록 배치되는 것이 바람직하나, 단단한 결합을 위하여 치구부(500)는 평판의 강도가 높은 제2 영역에 형성되어야 하므로,

도 2에 도시된 바와 같이 발열체 접촉부(700)가 상기 히트파이프(300)와 접촉되지 않는 부분이 발생할 수 있다.

이를 보완하기 위하여 상기 히트플레이트(100)의 너비방향을 따라 상기 히트파이프(300')가 부착될 수 있으며, 상기 히트파이프(300')가 부착된 영역을 편의상 제3 영역(1400)으로 정의한다.

상기 제3 영역(1400)은 상기 제1 영역(1000) 및 상기 발열체 접촉부(700)와 적어도 일부분이 중첩되도록 형성되어, 상기 히트파이프(300,300')와 상기 발열체의 접촉 면적을 증가되도록 한다. 접촉면적의 증가는 열효율 증가로 직결된다.

나아가, 하나의 히트파이프(300)에 트러블이 발생하더라도 횡방향으로 배치된 히트파이프(300')에 의해 정상 작동되는 히트파이프(300)로 열 전달이 가능하므로 안전 장치로서의 효과도 있다.

상기 히트파이프(300')는 상술한 히트파이프(300)의 히트파이프 절곡부(310)와 마찬가지로 히트파이프 절곡부(310')가 형성될 수 있음은 자명하다.

한편, 통상적으로 상기 히트파이프(300,300') 내부에 형성된 채널은 횡방향 또는 종방향으로 형성된다.

다만, 본 발명에 따른 브라켓 일체 타입 히트 스프레더에 포함되는 히트파이프(300,300')의 바람직한 일 실시 예로서 히트파이프(300,300')의 배치 방향을 제안한다.

상술한 바와 같이 상기 히트파이프(300')가 횡방향으로 배치되면 히트파이프(300')가 발열체로부터 흡열하여 횡방향으로 열이 이동될 것이다. 다만, 히트파이프의 원리 또는 목적은 발열체와 가장 먼쪽으로 신속하게 열을 이동시켜 온도 구배에 의해서 방열 하도록 하는 것이므로,

열 효율을 높히기 위하여 상기 히트파이프(300)의 채널은 종방향으로 형성되도록 하고, 상기 제3 영역(1400)에 부착된 히트파이프(300')의 방향은 경사 방향으로 배치되어, 상기 제3 영역(1400)에 부착된 히트파이프(300')에서 상하 이동되는 열의 양이 증가되도록 할 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 브라켓 일체 타입 히트 스프레더를 제공하는 것을 기술적 사상으로 하고 있으며, 도면을 참고하여 상술한 실시 예들은 각각 일 실시 예에 불과한 것으로, 본 발명의 진정한 권리범위는 청구범위에 기재된 청구항들에 의해 결정되어야 할 것이다.

100: 히트플레이트
300: 히트파이프
310: 히트파이프 절곡부
300’: 히트파이프
310’: 히트파이프 절곡부
500: 치구부
700: 발열체 접촉부
1000: 제1 영역
1200: 제2 영역
1400: 제3 영역

Claims

판상형의 히트플레이트(100)에 길이방향을 따라 히트파이프(300)가 부착된 히트스프레더에 있어서,
상기 히트플레이트(100)에 형성되는 영역으로서, 상기 히트파이프(300)가 부착되는 제1 영역(1000);
상기 히트플레이트(100)에 형성되는 영역으로서, 치구가 결합되는 치구부(500)가 포함되는 제2 영역(1200); 및
상기 히트플레이트(100)에 형성되는 영역으로서, IC 칩 등의 발열체와 접촉되는 발열체 접촉부(700);를 포함하고,
상기 발열체 접촉부(700)는 상기 제1 영역(1000)과 적어도 일부분이 중첩되도록 형성되며,
상기 제2 영역(1200)은 상기 제1 영역(1000)을 회피하여 형성되어,
하나의 히트플레이트(100)에 형성된 상기 제1 영역(1000) 및 제2 영역(1200)을 통해 방열 및 치구가 이루어지도록 하고,
상기 히트플레이트(100)에 형성되는 영역으로서, 상기 히트플레이트(100)의 너비방향을 따라 상기 히트파이프(300)가 부착되는 제3 영역(1400);을 더 포함하고,
상기 제3 영역(1400)은 상기 제1 영역(1000) 및 상기 발열체 접촉부(700)와 적어도 일부분이 중첩되도록 형성되어,
상기 히트파이프(300)와 상기 발열체의 접촉 면적을 증가시키는 것을 특징으로 하는 브라켓 일체 타입 히트 스프레더.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 제3 영역(1400)에 부착된 히트파이프(300)의 방향이 경사 방향으로 배치되어,
상기 제3 영역(1400)에 부착된 히트파이프(300)에서 상하 이동되는 열의 양이 증가되도록 하는 것을 특징으로 하는 브라켓 일체 타입 히트 스프레더.
제1 항에 있어서,
상기 제1 영역(1000)에 부착된 히트파이프(300) 중에서,
상기 치구부(500) 또는 상기 발열체 접촉부(700)와 중첩되는 히트파이프(300)는,
중첩된 상기 치구부(500) 또는 상기 발열체 접촉부(700)와 함께 프레스 가공으로 단차가 형성되는 히트파이프 절곡부(310)를 포함하는 것을 특징으로 하는 브라켓 일체 타입 히트 스프레더.