KR19980061577U - 인쇄회로기판용 히트싱크(heat sink) 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 수직방향으로 설치된 인쇄회로기판용 히트싱크(HEAT SINK) 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발열부품이 몸체 일면에 고정되는 소정형상의 히트싱크와, 상기 히트싱크의 방열핀 내측면에 대향되게 형성되는 결합홈과, 자체의 상단부가 상기 결합홈에 압착결합후 록킹수단에 의해 이탈방지되며 자체의 하단부가 수직방향으로 설치된 인쇄회로기판 이면에서 솔더링 고정되는 소정형상의 고정부재를 구비하여, 상기 수직방향으로 설치된 인쇄회로기판에 대해 상기 히트싱크의 방열핀을 동일방향으로 장착하여 상하방향으로의 공기대류가 이루어짐을 특징으로 하는 히트싱크 구조를 제공한다.

Description

인쇄회로기판용 히트싱크(HEAT SINK) 구조

본 고안은 수직방향으로 설치된 인쇄회로기판용 히트싱크(HEAT SINK) 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모니터등의 인쇄회로기판(PCB)상에 장착되는 발열부품(예를들어 트랜지스터(TR), 집적회로(IC)등을 말함)으로부터 발산되어 전달되는 열을 방열시키는 소정형상의 히트싱크를 제품 내부에 수직방향으로 장착되는 비디오 인쇄회로기판에 대해 자체의 방열핀이 동일방향으로 위치토록 장착하여, 공기대류가 원활하게 유동되도록 하여 히트싱크의 기능을 극대화시킬 수 있도록 한 인쇄회로기판용 히트싱크 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 전기, 전자제품의 고출력화 및 고실장화, 소음 및 EMI문제로 인한 제품 캐비넷의 에어 벤트(AIR VENT) 최소화, 제품 디자인의 컴팩트화로 인한 제품 내부의 공간부족에 따라, 히트싱크의 표준화 및 자체 형상의 최적화가 관련 제품업계에서 꾸준하게 연구 개발되어 오고 있는 것이다.

그리고, 도 1 에 개략적으로 도시된 바와 같이, 일반적인 히트싱크 구조는, 인쇄회로기판상에 장착되는 트랜지스터(TR), 집적회로(IC)등의 발열부품(1)이 스크류등의 고정부재(5)에 의해 일면에 밀착고정되는 소정두께를 갖는 몸체(2)와, 몸체(2)이면에 등간격으로 형성되어 전술한 발열부품(1)으로부터 발산되어 전달되는 열을 방열시켜 전술한 발열부품(1)의 오작동됨을 방지하는 수개의 방열핀(3)과, 전술한 몸체(2) 양측면에 형성되어 발열부품(1)이 고정된 히트싱크를 포장박스에 포장시 몸체(2)에 고정되는 부품을 보호하는 보호턱(4)을 포함하여 형성된다.

전술한 바와같은 구조로 형성되어 모니터등의 전기, 전자제품에 내설되는 인쇄회로기판상 소정위치에 고정되는 전술한 발열부품과 밀착되도록 고정되는 소정형상의 히트싱크는, 전술한 전기, 전자제품을 사용할 때 모니터세트 내부온도(50 - 60℃)에서의 발열부품의 오동작됨을 방지하여 그 기능의 상실됨을 보호하게 된다.

그리고, 동일한 히트싱크의 형상에 대해 이의 재질(순수한 알루미늄재의 판재의 히트싱크 : A1050과, 불순물을 포함한 알루미늄재의 압출 히트싱크 : A6063 이때, 주변온도는 20℃, 소비전력은 2.5W)만을 변경해가면서 히트싱크의 방열효율을 비교하는 소정의 시뮬레이션(SIMULATION)한 결과를 나타낸 아래의 표 1에 표시된 바와같이, 히트싱크를 통한 방열은 복사에 의한 열전달을 무시할 경우, 전도 및 대류의 조화가 방열효율에 영향을 미치는 인자(FACTOR)로 작용하게 되며, 현재 히트싱크재로 사용되는 알루미늄의 경우에는 재질별 열전도계수에 의한 방열량 차이는 무시할 만큼 열전도계수가 높은 상태임을 알 수 있게된다.

[표1]

즉, 히트싱크의 방열효율을 높이기 위해서는 전도에 의한 열전달 효율보다는 대류에 의한 열전달 효율을 증가시켜야 됨을 알수 있게된다.

그리고, 도 2에 도시된 바와같이, 종래기술에 의한 히트싱크에 대해 발열부품(1)을 장착하는 경우, 발열부품(1)이 몸체(2)에 형성된 결합홈(8)에 삽입되는 소정형상의 탄성부재(7)에 의해 몸체(2)일면에 밀착고정되며, 이때 발열부품(1)과 히트싱크의 접촉면에는 이들사이에 생성되는 공기층으로 인한 열전도 효율의 저하됨을 방지할 수 있도록 열전도성이 우수하고, 또한 절연성을 갖는 러버(RUBBER)등의 매개물질(9)이 개재된다.

한편, 전술한 히트싱크를 인쇄회로기판(6)에 장착하는 경우, 히트싱크에 고정된 발열부품(1)의 단자(14)를 인쇄회로기판(6) 소정위치에 형성된 결합공(12)에 삽입시킨후, 인쇄회로기판(6) 이면에서 납땜작업(soldering)시 인쇄회로기판(6)에 대해 히트싱크의 들뜸을 방지하기 위해, 자체의 상단부가 히트싱크의 양측면에 형성된 결합홈(13)에 결합되는 고정편(10)의 하측 후크부(15)가 인쇄회로기판(6) 소정위치에 형성된 결합공(11)에 스냅결합 되어진다.

그리고, 도 3에 개략적으로 도시된 바와같이, 모니터의 크기가 작은 소형 모니터인 경우에는 메인 피시비(18)에 대해 상대적으로 비디오 피시비(PCB)(16)의 크기가 작아, 이를 음극선관(17)의 전자관 후미에 소켓으로 연결하여 사용하고 있다.

그러나, 모니터의 크기가 대형인 경우에는(20인치 이상) 전술한 비디오 피시비(16)의 크기 및 중량 또한 증가되는데, 이때 모니터의 크기 증가에 따른 비디오 피시비(16)를 음극선관(17)의 전자관 후미에 소켓으로 연결하여 사용하는 경우, 모니터의 낙하시험(DROP TEST) 및 이송과정중에 충격이 가해질 때 전자총이 부러져 파손되는 문제점과, 이로인해 제품의 신뢰도가 저하되는 문제점을 갖게된다.

이를 감안하여 모니터의 사이즈가 대형화되는 경우, 도 4에 도시된 바와같이, 메인 피시비(18)가 장착되는 메인 피시비용 브라킷(19)이 미도시된 프론트캐비넷에 장착되며, 전술한 메인 피시비용 브라킷(19)의 후방 일측에 비디오 피시비용 브라킷(20)이 고정되며, 전술한 비디오 피시비용 브라킷(20) 상측에 자체의 잭(21)을 통해 음극선관(17)에 접속되는 비디오 피시비(22)가 고정되며, 비디오 피시비용 브라킷(20)에 비디오 피시비(22)를 쉴드하는 비디오쉴드(23)가 고정된다.

미설명부호 24는 전술한 비디오 피시비(22)에 접속되는 시그널코드이며, 25는 전술한 메인 피시비(18)에 대해 케이블(26)을 통해 접속되어 전원을 인가하는 미도시된 파워코드가 삽입되는 AC소켓이다.

전술한 비디오 피시비(22)와 같이 인쇄회로기판이 모니터 내부에 수직방향으로 장착되는 경우, 소정형상의 히트싱크의 방열핀(3)이 도 2에서와같이 수직방향으로 위치하도록 장착되는 경우에 모니터세트 내부에서의 공기 유동이 상하방향으로 원활하게 이루어지지 않게되며, 이로인해 특정부위에서 공기의 정체형상으로 인해 히트싱크의 기능이 저하되는 문제점을 갖게된다.

따라서, 본 고안의 목적은, 모니터등의 인쇄회로기판상에 장착되는 발열부품(트랜지스터(TR), 집적회로(IC)등을 말함)으로부터 발산되어 전달되는 열을 방열시키는 소정형상의 히트싱크의 방열핀을 수직방향으로 장착되는 인쇄회로기판에 대해 동일방향으로 장착하여 공기 대류가 상하방향으로 원활하게 유동되도록 하여, 모니터세트 내부에서의 공기 정체됨을 방지하여 히트싱크의 기능을 극대화시킬 수 있도록 한 인쇄회로기판용 히트싱크 구조를 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 히트싱크 구조를 설명하기 위한 히트싱크의 개략적인 평면도,

도 2는 종래기술에 의한 히트싱크가 인쇄회로기판에 장착됨을 보여주는 사시도,

도 3은 소형 모니터 내부구조의 개략도,

도 4는 대형 모니터 내부구조중 비디오 인쇄회로기판 고정부위를 요부발췌한 사시도,

도 5는 본 고안의 일실시예에 의한 히트싱크의 사시도,

도 6은 본 고안의 일실시예에 의한 히트싱크를 수직방향으로 설치되는 인쇄회로기판에 장착됨을 보여주는 개략적인 사시도,

도 7은 본 고안의 일실시예에 의한 히트싱크를 수평방향으로 설치되는 인쇄회로기판에 장착됨을 보여주는 개략적인 사시도.

* 도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명

1: 발열부품2: 몸체

3: 방열핀4: 보호턱

6: 인쇄회로기판30: 방열핀

31: 결합홈32, 36: 고정부재

33, 35: 인쇄회로기판34, 37: 결합공

38: 탄성편60: 고정판

전술한 본 고안의 목적은, 발열부품이 몸체 일면에 고정되는 소정형상의 히트싱크와, 상기 히트싱크의 방열핀 내측면에 대향되게 형성되는 결합홈과, 자체의 상단부가 상기 결합홈에 압착결합후 록킹수단에 의해 이탈방지되며 자체의 하단부가 수직방향으로 설치된 인쇄회로기판 이면에서 솔더링 고정되는 소정형상의 고정부재를 구비하여, 상기 수직방향으로 설치된 인쇄회로기판에 대해 상기 히트싱크의 방열핀을 동일방향으로 장착하여 공기대류가 상하방향으로 이루어짐을 특징으로 하는 수직방향으로 설치된 인쇄회로기판용 히트싱크 구조를 제공함에 의해 달성된다.

전술한 본 고안의 목적은, 발열부품이 고정되는 고정판이 몸체에 일체형으로 형성되는 소정형상의 히트싱크와, 상기 히트싱크의 방열핀 내측면에 대향되게 형성되는 결합홈과, 자체의 상단부가 상기 결합홈에 압착결합후 록킹수단에 의해 이탈 방지되며 상기 상단부에 대해 절곡되는 하단부가 수평방향으로 설치된 인쇄회로기판 이면에서 솔더링 고정되는 고정부재를 구비하여, 상기 수평방향으로 설치된 인쇄회로기판에 대해 상기 히트싱크의 방열핀을 수직방향으로 장착하여 공기대류가 상하방향으로 이루어짐을 특징으로 하는 수평방향으로 설치된 인쇄회로기판용 히트싱크 구조를 제공함에 의해 달성된다.

본 고안의 바람직한 특징은, 상기 록킹수단으로 상기 고정부재에 일체형으로 형성되며 상기 결합홈에 대해 결합하는 반대방향으로 상기 고정부재의 분리됨을 방지하는 수개의 탄성편을 구비한다.

본 고안의 바람직한 특징은, 상기 히트싱크 하단부는 접촉저항의 최소화로 인한 공기대류가 원활하게 이루어지도록 상기 인쇄회로기판에 대해 소정간격으로 이격되게 장착되며, 바람직하기로는, 상기 인쇄회로기판에 대한 상기 히트싱크의 소정 간격은 3 - 5㎜범위로 이격되게 설치된다.

본 고안의 바람직한 특징은, 상기 고정판의 폭은 수평방향으로 장착되는 인쇄회로기판에 대해 상기 발열부품의 장착이 가능하게 34㎜로 형성되며, 상기 히트싱크의 몸체의 폭은 수직방향으로 장착되는 비디오 인쇄회로기판에 대해 쉴드비디오의 장착이 가능하게 30㎜로 형성된다.

본 고안의 바람직한 특징은, 상기 히트싱크의 몸체 두께는 2.5㎜로 형성되며, 상기 히트싱크의 방열핀의 두께는 0.8 - 1.0㎜로 형성된다.

이하, 본 고안의 바람직한 일실시예를 첨부도면에 따라 상세하게 설명한다.

도 1은 일반적인 히트싱크 구조를 설명하기 위한 히트싱크의 개략적인 평면도이며, 도 5는 본 고안의 일실시예에 의한 히트싱크의 사시도이며, 도 6은 본 고안의 일실시예에 의한 히트싱크를 수직방향으로 설치되는 인쇄회로기판에 장착됨을 보여주는 개략적인 사시도이며, 도 7은 본 고안의 일실시예에 의한 히트싱크를 수평방향으로 설치되는 인쇄회로기판에 장착됨을 보여주는 개략적인 사시도이다.

도면에 상세하게 도시된 바와같이, 발열부품(1)이 히트싱크의 몸체(2)에 형성된 결합홈(8)에 삽입되는 소정형상의 탄성부재(7)에 의해 몸체(2)일면에 밀착고정되며, 이때 발열부품(1)과 몸체(2)의 접촉면에는 이들사이에 형성되는 공기층으로 인한 열전도 효율이 저하됨을 방지할 수 있도록 열전도성이 우수하고, 또한 절연성을 갖는 러버(RUBBER)등의 매개물질(9)이 개재되며, 발열부품(1)의 단자(14)가 인쇄회로기판(6)에 형성된 결합공(12)에 삽입되어 이면에서 솔더링 고정되는 구성은, 도 2에 도시된 종래기술의 것과 동일하게 적용되므로 이에대한 상세한 설명은 생략하며, 인용부호를 동일하게 표기하였다.

따라서, 본 고안의 바람직한 일실시예에 의하면, 도 5 및 도 6에 도시된 바와같이, 전술한 히트싱크의 방열핀(30)측면에 소정크기의 결합홈(31)이 대향되게 형성되며, 전술한 결합홈(31)에 결합되어 전술한 히트싱크의 방열핀(30)을 수직방향으로 설치된 인쇄회로기판(33)에 대해 동일방향으로 장착시키는 고정부재(32)를 형성하되, 전술한 결합홈(31)에 대해 끼워맞춤되는 고정부재(32)의 상측은 결합홈(31)에 대해 압착결합되며, 전술한 고정부재(32)의 상측에 대해 소정각도로 절곡형성되는 고정부재(32)의 하측은 수직방향으로의 비디오 인쇄회로기판(33)에 형성된 결합공(34)에 결합된 다음, 인쇄회로기판(33) 이면에서 솔더링 고정된다.

한편, 도 7에 도시된 바와같이, 전술한 히트싱크의 방열핀(30)을 수평방향으로 설치되는 인쇄회로기판(35)에 대해 수직방향으로 장착하는 고정부재(36)를 형성하되, 고정부재(36)의 상측은 방열핀(30)내측면에 소정크기로 형성된 결합홈(31)에 대해 압착결합되며, 고정부재(36)의 하측은 수평방향으로 장착되는 인쇄회로기판(35)에 형성된 결합공(37)에 결합된 다음, 인쇄회로기판(35)이면에서 솔더링 고정된다.

이때, 전술한 결합홈(31)으로부터 고정부재(32)(36)의 이탈됨을 방지하는 탄성편(38)을 고정부재(32)(36)에 일체형으로 형성하되, 탄성편(38)의 단부는 고정부재(32)(36)가 결합홈(37)에 대해 결합방향의 반대방향으로 분리됨을 방지할 수 있도록 하측방향으로 돌출되게 블랭킹 가공된다.

그리고, 전술한 히트싱크 고정판(60)의 폭(A)은 도 7에서와같이, 수평방향으로의 인쇄회로기판(35)에 대해 방열핀(30)이 수직방향으로 설치되는 경우, 소정형상의 탄성부재(7)의 좌우 폭(30㎜)을 감안하여 장착시 인접부품과의 간섭발생방지를 위해 좌우측으로 2㎜의 여유를 두어 34㎜로 형성함이 바람직하다.

그리고, 히트싱크의 폭(B)은 도 4에서와같이, 수직방향으로의 인쇄회로기판(22)에 대해 방열핀(30)이 동일방향으로 설치되는 경우, 비디오 피시비(22)와 비디오쉴드(23)사이의 간격이 30㎜이므로 비디오 피시비(22)상면으로부터 히트싱크 상면까지의 높이를 30㎜로 형성함이 바람직하다.

한편, 전술한 히트싱크의 하단부는 접촉저항의 최소화로 인한 공기대류가 원활하게 이루어지도록 전술한 인쇄회로기판(33)(35)에 대해 소정간격으로 이격되게 장착되며, 바람직하기로는, 전술한 인쇄회로기판(33)(35)에 대한 상기 히트싱크의 소정 간격은 3 - 5㎜범위로 이격되게 설치됨이 바람직하다.

그리고, 전술한 히트싱크의 설계시 몸체(2)의 두께는 2.5㎜로 형성함이 비디오쉴드(23)측으로의 방열효율면에서 바람직하며, 방열핀(30)의 두께는 히트싱크의 압출성을 감안하여 0.8 - 1.0㎜로 형성함이 바람직하다. 그리고, 전술한 히트싱크의 고정판(60)은 비디오쉴드(23)에서 스크류등의 체결부재 고정이 가능하게 2.0㎜로 형성하며, 상측으로 열전도 저항을 줄이기 위해 이의 면적을 방열핀(30)의 것보다 상대적으로 크게 형성함이 바람직하다.

위와같이 구성되는 본 고안에 의한 종횡단장착이 가능한 히트싱크 고정구조는, 도 6에 도시된 바와같이, 비디오 피시비(33)에서와 같이 모니터 내부소정위치에 인쇄회로기판을 수직방향으로 설치하는 경우, 히트싱크의 방열핀(30)내측면에 형성된 결합홈(31)에 고정부재(32)의 상측을 끼워맞춤하며, 이때 고정부재(32)의 상측과 90도 각도로 절곡형성되는 하측은 수직방향으로 설치되는 비디오 피시비(33)에 형성된 결합공(34)에 결합된 후, 이면에서 솔더링 고정된다.

이로인해, 모니터세트 내부에서의 수직방향으로 설치된 인쇄회로기판(35)상에 장착되는 발열부품(1)등에서 방열되는 더운 공기는, 수직방향의 인쇄회로기판(35)에 대해 방열핀(30)이 동일방향으로 장착되는 히트싱크 고정구조에 의해 상측방향으로 이동함에 따라, 모니터세트 내부의 특정위치에서 공기의 정체됨을 방지할 수 있게된다.

한편, 도 7에 도시된 바와같이, 발열부품(1)이 전술한 히트싱크의 몸체(2)의 소정위치에 형성된 결합홈(8)에 결합고정되는 탄성부재(7)에 의해 밀착고정되며, 발열부품(1)이 고정된 히트싱크는 이의 소정위치에 형성된 결합홈(31)에 끼워맞춤되는 고정부재(36)의 하단부가 수평방향으로의 인쇄회로기판(35)의 결합공(37)에 삽입된다음, 인쇄회로기판(35)이면에서 솔더링 고정된다.

이로인해, 모니터세트 내부에서의 인쇄회로기판(35)상에 장착되는 발열부품(1)등에서 방열되는 더운 공기는, 인쇄회로기판(35)에 대해 방열핀(30)이 수직방향으로 장착되는 히트싱크 고정구조에 의해 상측방향으로 이동함에 따라, 모니터세트 내부의 특정위치에서 공기의 정체됨을 방지할 수 있게된다.

한편, 도 6 및 도 7에 도시된 전술한 히트싱크의 결합홈(31)에 압착결합되는 고정부재(32)(36)는 이의 탄성편(38)이 하측방향으로 절곡형성됨에 따라, 고정부재(32)(36)의 탄성편(38)이 결합홈(31)에 삽입시에는 가압되어져 간섭받지 않고 삽입이 가능한 것이다. 그리고, 고정부재(32)(36)가 결합홈(31)에 결합된 다음에는 전술한 탄성편(38)에 의해 결합홈(31)으로부터 고정부재(32)(36)의 이탈됨은 방지되는 것이다.

이상에서와같이, 본 고안에 의한 인쇄회로기판용 히트싱크 구조는, 모니터등의 인쇄회로기판상에 장착되는 발열부품(TR,IC)으로부터 발산되어 전달되는 열을 방열시키는 소정형상의 히트싱크의 방열핀을 인쇄회로기판에 대해 동일방향으로 장착하여 공기 대류가 상하방향으로 원활하게 유동되도록하여, 모니터세트 내부에서의 공기 정체됨을 방지하여 히트싱크의 기능을 극대화시켜 제품의 신뢰도를 높일수 있는 이점을 갖게된다.

Claims (9)

1. 발열부품이 몸체 일면에 고정되는 소정형상의 히트싱크와,

   상기 히트싱크의 방열핀 내측면에 대향되게 형성되는 결합홈과,

   자체의 상단부가 상기 결합홈에 압착결합후 록킹수단에 의해 이탈방지되며 자체의 하단부가 수직방향으로 설치된 인쇄회로기판 이면에서 솔더링 고정되는 소정형상의 고정부재를 구비하여, 상기 수직방향의 인쇄회로기판에 대해 상기 히트싱크의 방열핀을 동일방향으로 장착하여 공기대류가 상하방향으로 이루어짐을 특징으로 하는 히트싱크 구조.
2. 발열부품이 고정되는 고정판이 몸체에 일체형으로 형성되는 소정형상의 히트싱크와,

   상기 히트싱크의 방열핀 내측면에 대향되게 형성되는 결합홈과,

   자체의 상단부가 상기 결합홈에 압착결합후 록킹수단에 의해 이탈방지되며 상기 상단부에 대해 절곡되는 하단부가 수평방향으로 설치된 인쇄회로기판 이면에서 솔더링 고정되는 고정부재를 구비하여, 상기 수평방향의 인쇄회로기판에 대해 상기 히트싱크의 방열핀을 수직방향으로 장착하여 공기대류가 상하방향으로 이루어짐을 특징으로 하는 히트싱크 구조.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 록킹수단으로 상기 고정부재에 일체형으로 형성되며 상기 결합홈에 대해 결합하는 반대방향으로 상기 고정부재의 분리됨을 방지하는 수개의 탄성편을 구비함을 특징으로 하는 종횡단장착이 가능한 히트싱크 고정구조.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 히트싱크 하단부는 접촉저항의 최소화로 인한 공기대류가 원활하게 이루어지도록 상기 인쇄회로기판에 대해 소정간격으로 이격되게 장착됨을 특징으로 하는 종횡단장착이 가능한 히트싱크 고정구조.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 인쇄회로기판에 대한 상기 히트싱크의 소정 간격은 3 - 5㎜범위로 설치됨을 특징으로 하는 종횡단장착이 가능한 히트싱크 고정구조.
6. 청구항 2에 있어서, 상기 고정판의 폭은 수평방향으로 장착되는 인쇄회로기판에 대해 상기 발열부품의 장착이 가능하게 34㎜로 형성됨을 특징으로 하는 종횡단장착이 가능한 히트싱크 고정구조.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 히트싱크의 몸체의 폭은 수직방향으로 장착되는 비디오 인쇄회로기판에 대해 쉴드비디오의 장착이 가능하게 30㎜로 형성됨을 특징으로 하는 종횡단장착이 가능한 히트싱크 고정구조.
8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 히트싱크의 몸체두께는 2.5㎜로 형성됨을 특징으로 하는 종횡단장착이 가능한 히트싱크 고정구조.
9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 히트싱크의 방열핀의 두께는 0.8 - 1.0㎜로 형성됨을 특징으로 하는 종횡단장착이 가능한 히트싱크 고정구조.