KR20010004462A - 소형 히트파이프가 내장된 고전력 전자 부품 냉각용 열 발산기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자기기의 냉각기술 분야에 관한 것으로서, 특히 히트파이프를 이용해서 전자 부품이나 장치를 냉각할 수 있는 소형 히트파이프가 내장된 고전력 전자 부품 냉각용 열 발산기에 관한 것이다.

본 발명은 증발부, 이송부 및 응축부로 이루어진 히트파이프를 사용하는 열 발산기에 있어서, 판재에 적어도 하나 이상의 히트파이프가 내장되고, 이때 상기 히트파이프의 증발부는 발열블록이 부착되도록 하며, 상기 히트파이프의 응축부는 방열기가 부착되도록 하여 열전달 효과를 향상시킬 수 있도록 이루어지며, 별도로 생산된 소형 히트파이프와 금속 판재를 사용하기 때문에 불량율이 낮아 생산성이 높고, 단가도 저렴하게 할 수 있는 소형 히트파이프가 내장된 고전력 전자 부품 냉각용 열 발산기를 개시한다.

Description

소형 히트파이프가 내장된 고전력 전자 부품 냉각용 열 발산기{Heat spreader using miniature heat pipe for cooling high power electroic devices}

본 발명은 전자기기의 냉각기술 분야에 관한 것으로서, 특히 히트파이프를 이용해서 전자 부품이나 장치를 냉각할 수 있는 소형 히트파이프가 내장된 고전력 전자 부품 냉각용 열 발산기에 관한 것이다.

통신 장비의 고집적화로 인해 소자, 부품, 장비 등 각각의 단위 발열 밀도가 증가하고 있다. 발열 밀도는 온도 상승을 유발하며, 전자 부품들이 고온에서 동작되면 신뢰성이 떨어지므로 이를 방지하기 위한 적절한 대책이 강구되어야 한다.

우주산업용으로 히트파이프가 개발된 이후, 최근에는 소형(miniature) 히트파이프가 생산되어 전자 기기의 냉각에 많이 활용되고 있다. 그 예로서 노우트북 컴퓨터에는 펜티움칩에서 나오는 발열량을 케이스를 통해 외부로 방열하기 위해 칩에서 케이스까지 소형 히트파이프를 이용해 열을 전달하고 있다.

도 1은 일반적인 히트파이프의 작동 원리를 설명하기 위한 단면도이다.

히트파이프는 도 1에서 보는 바와 같이, 진공상태의 파이프(1) 속에 작동유체를 넣고 밀봉한 것으로, 열원이 있는 증발부(2)에서 작동유체는 증발하여 증기가 파이프(1) 내부에 확산되면서 이송부(3)를 지나 응축부(4)에서 열을 방출하고 다시 액체로 되어 벽면을 타고 증발부(2)로 귀환한다. 다시 열을 받아 증발하는 작동을 반복하게된다. 상기와 같은 원리로 히트파이프는 작동유체의 증발 잠열을 이용하여 작은 온도차에서도 무동력으로 열을 효과적으로 이송하는 장치이다.

이와 같은 히트파이프가 사용되는 많은 분야 중, 최근에는 직경이 수 밀리미터인 소형 히트파이프가 개발되어 전자나 통신 분야의 장비 냉각에도 활용되고 있다. 전력공급기 회로나 전자기기 회로를 구성하는 전자부품들은 보통 많은 열을 발생하고 있다. 이 열을 쉽게 확산시키기 위해 많은 기술 개발이 진행되고 있으며, 여러가지 방법 중 인쇄회로기판을 방열판에 직접 접촉시키거나 표면실장부품을 직접 방열판에 부착하기도 한다. 앞으로는 전자 부품들이 더욱 소형화, 경량화될 것이므로 신뢰성 저하의 원인이 되는 부품 바닥의 온도를 낮추기 위한 새로운 냉각 방법들이 요구되고 있다.

그러나, 종래의 히트파이프를 이용한 냉각 장치들은 고도의 기술을 이용하여 특수한 용도로만 사용되어 왔기 때문에 단가가 높아 특수한 용도로만 사용되고 있다. 이에 따라, 앞으로 정보통신 기기들의 대중화와 더불어 보다 저렴한 열 발산기의 수요가 발생될 것이므로, 위험 부담이 적으면서도 단순한 장치의 개발이 계속 요구 되었다.

따라서, 본 발명은 별도로 생산된 소형 히트파이프와 금속 판재를 사용하여 가공이 쉽고 저렴한 단가로 열 발산기를 생산하므로서, 단가가 낮고 조작하기 쉬운 열 발산기의 설치, 제작 및 응용을 할 수 있는 고전력 전자 부품 냉각용 열 발산기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 소형 히트파이프가 내장된 고전력 전자 부품 냉각용 열 발산기는 증발부, 이송부 및 응축부로 이루어진 히트파이프를 사용하는 열 발산기에 있어서, 판재에 적어도 하나 이상의 히트파이프가 내장되고, 이때 상기 히트파이프의 증발부는 발열블록가 부착되도록 하며, 상기 히트파이프의 응축부는 방열기가 부착되도록 하여 열전달 효과를 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 히트파이프의 작동 원리를 설명하기 위한 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 열 발산기에 삽입된 소형 히트파이프의 종류를 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 "ㄷ"자형 히트파이프가 삽입된 열 발산기를 나타낸 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 직선형 히트파이프가 삽입된 열 발산기를 나타낸 사시도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호 설명〉

1 : 파이프 2 : 증발부

3 : 이송부 4 : 응축부

21 : 판재 22, 23, 24, 25, 32 및 42 : 히트파이프

31 및 41 : 발열블록 33 및 43 : 방열기

본 발명은 전자나 통신용 장비에서 고발열 소자들을 냉각시키기 위해 금속 판재를 사용하는 경우, 판재에 소형 히트파이프 기성품을 판재에 삽입해서 열전달 효과를 높이는 열 발산기에 대한 것이다.

금속 판재에 삽입된 소형 히트파이프는 발열 부품의 열을 저온부로 이동시키고, 동시에 금속판의 온도가 균일하게 하는 기능을 갖고 있다. 따라서 판재에 삽입된 소형 히트파이프의 한 쪽에 전자부품과 같은 발열블록을 부착시키면 블록과 접촉하고 있는 히트파이프 위치에서 증발 현상이 발생하고, 반대쪽(상대적으로 찬 곳)으로 증기가 이동해서 응축되므로서 열이 이동하게 된다. 이 과정을 통해 발열블록의 바닥은 온도가 낮아진다. 이 때에 반대쪽으로 이동된 열은 판재에 흡수되거나 또는 히트파이프에 부착된 방열기를 통해 외부로 유출된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 열 발산기에 삽입된 소형 히트파이프의 종류를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 "ㄷ"자형 히트파이프가 삽입된 열 발산기를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 직선형 히트파이프가 삽입된 열 발산기를 나타낸 사시도이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 판재(21)에 삽입되는 소형 히트파이프는 직선형(22), "ㄱ"자 형(23), "ㄷ"자 형(24), "ㅁ"자형(25) 등이 있을 수 있다. 본 열 발산기의 활용으로는 도 3과 같이, "ㄷ"자 히트파이프형 열 발산기가 있다. 전자 부품등에 해당하는 발열블록(31)을 소형 히트파이프(32)의 한 쪽(증발부)에 부착시키고, 반대편(응축부)에는 발열량에 따라 방열기(33)를 부착시킬 수 있다. 도 4는 직선 히트파이프형 열 발산기의 예이다. 앞의 "ㄷ"자형과 같이 전자 부품등에 해당하는 발열블록(41)을 소형 히트파이프(42)의 한 쪽(증발부)에 부착시키고, 반대편(응축부)에는 발열량에 따라 방열기(43)를 부착시킬 수 있다. 이 외에 "ㄱ"자형 및 "ㅁ"자형도 동일한 방법으로 사용된다. 모든 경우에서 발열량이 작은 경우는 방열기 없이 사용 가능하며, 방열량이 큰 경우는 방열기 이외에도 팬(fan)을 이용하여 강제로 공기를 순환시킬 수도 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 열 발산기에 부착된 전자 부품 등의 온도를 낮출 수 있다. 또한, 이러한 효과는 다른 냉각 장치에서도 얻을 수 있으나, 본 발명은 판재와 히트파이프가 각각 제작된 후 손쉽게 조립되므로 공정이 단순하여 단가를 낮출 수 있다.

Claims (3)

1. 증발부, 이송부 및 응축부로 이루어진 히트파이프를 사용하는 열 발산기에 있어서,

   판재에 적어도 하나 이상의 히트파이프가 내장되고, 이때 상기 히트파이프의 증발부는 발열블록가 부착되도록 하며, 상기 히트파이프의 응축부는 방열기가 부착되도록 하여 열전달 효과를 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 소형 히트파이프가 내장된 고전력 전자 부품 냉각용 열 발산기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 히트파이프의 형상은 원형, 타원형 또는 직사각형형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 소형 히트파이프가 내장된 고전력 전자 부품 냉각용 열 발산기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 히트파이프는 직선형, "ㄱ"자형, "ㄷ"자형 또는 "ㅁ"자형으로 구부려서 금속 판재에 내장되는 것을 특징으로 하는 소형 히트파이프가 내장된 고전력 전자 부품 냉각용 열 발산기.