KR20010099217A

KR20010099217A - 히트 싱크

Info

Publication number: KR20010099217A
Application number: KR1020010056426A
Authority: KR
Inventors: 김태형; 고승찬
Original assignee: 김태형
Priority date: 2001-09-13
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2001-11-09

Abstract

본 발명은 인쇄회로기판(PCB)상에 장착되는 발열부품(예를 들어, 트랜지스터(TR), 집적회로(IC) 등의 반도체 소자를 뜻함)에 밀착되어 이로부터 발산되는 열을 최적으로 방열시키고, 히트 싱크를 최적으로 형상화하여 방열효율을 극대화시키도록 한 히트 싱크에 관한 것으로서, 이러한 본 발명은, 하부에는 발열부품이 고정되며, 측면에는 결합수단이 관통될 수 있는 관통공이 복수개 형성되고, 산모양의 베이스가 복수개 구비되어 핀을 고정시키는 베이스부와; 상기 베이스부내의 베이스에 일대일 대응되고, 상기 베이스의 관통공과 일대일 대응하게 관통공을 형성한 소정 두께의 핀이 복수개 구비된 핀부와; 상기 베이스와 핀 하단에 복수개 형성된 관통공으로 삽입된 후 양측이 가압되어 일대일 대응하여 순차적으로 배치된 베이스와 핀을 결합시키는 결합수단으로 히트 싱크를 구현함으로써, 최적의 방열 효율이 가능하다.

또한, 핀과 베이스 사이에 동판을 삽입하거나, 베이스 양면에 방열 구리스를 바르거나, 베이스 양면에 알루미늄 본드를 바름으로써, 베이스와 핀 사이의 미세 공간 제거로 방열성을 증대시킬 수 있다.

Description

히트 싱크{HEAT SINK}

본 발명은 히트 싱크(HEAT SINK)에 관한 것으로, 특히 인쇄회로기판(PCB)상에 장착되는 발열부품(예를 들어, 트랜지스터(TR), 집적회로(IC) 등의 반도체 소자를 뜻함)에 밀착되어 이로부터 발산되는 열을 최적으로 방열시키고, 히트 싱크를 최적으로 형상화하여 방열효율을 극대화시키도록 한 히트 싱크에 관한 것이다.

통상, 열이 많이 발생되는 전기전자기기 부품에는 CPU(Central Processing Unit), 열전소자(Thermo Electric Module), 파워트랜지스터, VGA 칩(CHIP), 무선 주파수 칩 등이 있으며, 이들 전기전자기기 부품들은 작동되면서 많은 열을 발생함으로 그 냉각이 아주 중요하다.

만약, 전기전자기기 부품의 온도가 적정온도를 넘으면 전기전자기기 부품에서 오류가 발생되거나 전기전자기기 부품이 파손된다. 특히, 컴퓨터와 같은 고가의 전자 제품에서는 해당 전기전자기기 부품의 발열은 심각한 문제로 대두되고 있다.

따라서 전기전자기기 부품에는 히트 싱크가 설치되며, 이러한 히트 싱크는 전기전자기기 부품에서 발생되는 열을 공기 중으로 방출하여 전기전자기기 부품의 온도를 낮추어주는 역할을 한다.

이러한 역할을 수행하는 기존 히트 싱크를 간략히 살펴보면, 베이스와 핀을 브레이징(brazing) 가공으로 접합시키게 되는 데, 이때 핀의 재질(통상, 알루미늄) 특성상 고온으로 접합을 하게되면 핀이 용융될 우려가 많다.

이러한 문제를 해결하기 위해서 기존에는 핀의 두께를 두껍게 하여 히트 싱크를 제조하였으나, 핀의 두께를 두껍게 하면 단위 면적당 열전달 효율이 저하되는 문제점을 유발하고, 발열부품이 소형인 경우 핀의 개수에 제약이 따르므로 상대적으로 방열효율이 저하되는 문제점을 유발한다.

한편, 상기와 같은 기존 히트 싱크의 제반 문제점을 해결하기 위해서, 다른 방법으로 핀을 얇게 만들어 핀의 개수를 늘려 방열 효율을 상승시키려는 시도가 있었으나, 이 방법은 핀이 얇아지므로 써 브레이징 가공시 핀이 녹는 경우가 발생하였으며, 핀 형상이 제대로 이루어지지 않는 문제점을 유발하였다.

이에 본 발명은 상기와 같은 기존 히트 싱크에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,

본 발명의 목적은, 인쇄회로기판(PCB)상에 장착되는 발열부품(예를 들어, 트랜지스터(TR), 집적회로(IC) 등의 반도체 소자를 뜻함)에 밀착되어 이로부터 발산되는 열을 최적으로 방열시키고, 히트 싱크를 최적으로 형상화하여 방열효율을 극대화시키도록 한 히트 싱크를 제공하는 데 있다.

좀 더 상세하게는, 베이스와 핀을 각각 조각으로 성형하고, 베이스와 핀을 일대일 대응하게 끼워 맞추는 형식으로 부착시키므로 써, 기존 브레이징 가공시 발생하는 제반 문제점을 해결하고, 핀의 개수를 늘림으로써 방열 효율을 향상시키도록 한 히트 싱크를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 베이스와 핀 사이사이에 동판을 부착함으로써, 열 전달율 향상을 도모하고, 베이스와 핀 사이의 미세공간 제거로 방열 효율을 증대토록 한 히트 싱크를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 베이스에 방열 구리스를 발라 핀과 베이스 사이의 공기층을 제거하여 방열 효율 증대를 도모토록 한 히트 싱크를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 핀이 결합되는 베이스의 양면에 알루미늄 본드를 발라 핀을 부착시킴으로써, 핀과 베이스 사이의 미세 공간 제거로 방열 효율을 증대토록 한 히트 싱크를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 "히트 싱크"는,

하부에는 발열부품이 고정되며, 측면에는 결합수단이 관통될 수 있는 관통공이 복수개 형성되고, 산모양의 베이스가 복수개 구비되어 핀을 고정시키는 베이스부와;

상기 베이스부내의 베이스에 일대일 대응되고, 상기 베이스의 관통공과 일대일 대응하게 관통공을 형성한 소정 두께의 핀이 복수개 구비된 핀부와;

상기 베이스와 핀에 복수개 형성된 관통공으로 삽입된 후 양측이 가압되어 일대일 대응하여 순차적으로 배치된 베이스와 핀을 결합시키는 결합수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기에서, 결합수단은 일대일 대응되는 베이스와 핀의 관통공으로 삽입된 후 양측의 가압에 의해 양단 가장자리 부분이 확장되면서 베이스 및 핀을 결합시키는 결합봉인 것을 특징으로 한다.

상기 결합봉은, 양단의 중심에 홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기에서, 핀은, 팬이 결합되는 상부면이 중심부를 기준으로 양측이 대칭되게 식각되어 경사면을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 핀은, 팬이 결합되는 상부면이 중심으로 갈수록 점점 깊어지는 V자형 홈을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 핀은, 팬이 결합되는 상부면이 일측으로 경사지게 식각된 경사면을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 히트싱크는,

핀과 베이스의 사이사이에 구비되어 열전달율을 높이고, 미세 공간 제거로 방열성 증대를 도모하는 동판을 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 히트 싱크는,

상기 핀이 결합되는 베이스의 양면에 방열 구리스를 발라 알루미늄 핀과 알루미늄 베이스 사이의 공기층에 의한 단열을 제거하여 방열성을 증대토록 한 것에특징이 있다.

또한, 본 발명에 의한 히트 싱크는,

상기 핀이 결합되는 베이스의 양면에 알루미늄 본드를 발라 핀과 베이스를 접착시킴으로써, 미세 공간 제거로 방열성을 증대토록 한 것에 특징이 있다.

도 1a는 본 발명에 의한 히트 싱크의 분리 사시도이고, 도 1b는 본 발명에 의한 히트 싱크의 결합 사시도이며,

도 2는 본 발명에 의한 히트 싱크의 정면도이고,

도 3은 본 발명에 의한 히트 싱크의 측단면도이고,

도 4는 본 발명에 따른 히트싱크의 상부 및 하부에 부품이 설치된 사시도이고,

도 5는 본 발명에 따른 핀의 다른 실시예 사시도이고,

도 6은 본 발명에 따른 핀의 또 다른 실시예 사시도이고,

도 7은 본 발명에서 핀과 베이스에 동판을 부착한 경우 히트 싱크의 측단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 ..... 베이스부

110 ..... 관통공

121 ~ 121+n ..... 베이스

200 ..... 핀부

210 ..... 관통공

241 ~ 241+n ..... 핀

300 ..... 결합수단

310 ..... 결합봉

611 ~ 611+n ..... 동판

이하 상기와 같은 기술적 사상에 따른 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도면 도 1a는 본 발명에 따른 히트 싱크(1000)의 분리 사시도이고 도 1b는 본 발명에 의한 따른 히트 싱크(1000)의 결합 사시도이다.

여기서 참조부호 100은 하부에는 발열부품(400)이 고정되며, 측면에는 결합수단(300)이 관통될 수 있는 관통공(110)이 복수개 형성되고, 산모양의 베이스(121 ~ 121+n)가 복수개 구비되어 핀(241 ~ 241+n)을 고정시키는 베이스부를 나타내고, 참조부호 200은 상기 베이스부(100)내의 베이스(121 ~ 121+n)에 일대일 대응되고, 상기 베이스(121 ~ 121+n)의 관통공(110)과 일대일 대응하게 관통공(210)을 형성한 소정 두께의 핀(241 ~ 241+n)이 복수개 구비된 핀부를 나타내며, 참조부호 300은 상기 베이스(121 ~ 121+n)와 핀(241 ~ 241+n) 하단에 복수개 형성된 관통공(110)( 210)으로 삽입된 후 양측이 가압되어 일대일 대응하여 순차적으로 배치된 베이스(121 ~ 121+n)와 핀(241 ~ 241+n)을 결합시키는 결합수단을 나타낸다.

상기에서, 결합수단(300)은 일대일 대응되는 베이스(121 ~ 121+n)와 핀(241~ 241+n)의 관통공(110)(210)으로 삽입된 후 양측의 가압에 의해 양단 가장자리 부분이 확장되면서 베이스(121 ~ 121+n) 및 핀(241 ~ 241+n)을 결합시키는 결합봉(310)인 것을 특징으로 한다.

상기 결합봉(310)은, 양단의 중심에 홈(311)이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기에서, 핀(241 ~ 241+n)은, 팬(500)이 결합되는 상부면이 중심부를 기준으로 양측이 대칭되게 식각되어 경사면(251, 252)을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 핀(241 ~ 241+n)은, 팬(500)이 결합되는 상부면이 중심으로 갈수록 점점 깊어지는 V자형 홈(260)을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 핀(241 ~ 241+n)은, 팬(500)이 결합되는 상부면이 일측으로 경사지게 식각된 경사면(270)을 갖는 것을 특징으로 한다.

도 2는 본 발명에 의한 히트 싱크의 결합 정면도이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 히트 싱크의 제작 과정 및 그의 동작을 첨부한 도면 도 1a 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 베이스부(100)는 복수개의 베이스(121 ~ 121+n)로 이루어지며, 하나의 베이스(예를 들어, 참조부호 121)는, 스페이스를 위해 소정 두께를 갖는다. 아울러 재질은 통상의 베이스 재질인 알루미늄이다.

그리고 측면에는 결합수단(300)인 복수개의 결합봉(310)이 삽입될 수 있도록 복수개의 관통공(110)이 형성되며, 산모양의 형상으로서 공기를 측면으로 비사시키게 된다.

이렇게 형상이 산 모양이면, 풍향시 공기가 측면으로 비사하게 되므로, 방열효율을 증대시킬 수 있다.

이러한 베이스(121)는 특정의 지그(도면에는 미도시)상에 안착되며, 하나의 베이스(121)가 안착되면 그 후면에 도 1a에 도시된 핀(241)이 안착된다.

여기서 하나의 핀(241)은, 상기 베이스(121)에 형성된 복수개의 관통공(110)과 일대일로 결합될 수 있도록 복수개의 관통공(210)이 형성되어 있으며, 소정의 두께를 갖는다. 재질은 통상의 히트 싱크에 사용되는 알루미늄이다. 그리고 상부면은 팬(500)이 안착되는 소정의 부분(281, 282)을 제외하고는, 상기 소정의 부분(281, 282)보다는 낮게 홈이 형성되며, 그 홈은 도 3의 부분 확대도에 도시된 바와 같이, 중심부를 기준으로 양측이 대칭되게 식각되어 경사면(251, 252)을 갖는다.

이렇게 상부면이 중심부를 기준으로 양측으로 대칭되게 식각되어 경사면(251, 252)을 형성하면, 팬(500)에 의해 유입되는 공기의 흐름이 좋아져 방열 효율을 상승시킬 수 있다.

아울러 상기 핀(241)의 하단 가장자리 부분은 특정 기구물(예를 들어, 고리)이 삽입되어 걸릴 수 있도록 홈(283)(284)이 형성되어 있다.

한편, 주지한 바와 같이 핀(241)이 안착되면 그 후면에 다시 베이스(122)가 안착되어 스페이서 역할을 수행하고, 그 베이스(122) 후면에는 핀(242)이 안착되는 방식으로 히트 싱크(1000)가 제작된다.

다시 말해, 베이스와 베이스 사이에 핀이 끼워지는 방식으로 히트 싱크(1000)가 제작된다.

이러한 과정으로 베이스(121 ~ 121+n)와 핀(241 ~ 241+n)이 상기 지그 상에 전부 안착되면, 도1a에 도시된 바와 같이, 결합수단(300)인 결합봉(310)을 상기 베이스(121)의 관통공(110)과 핀(241)의 관통공(210)으로 삽입한다.

실제로, 결합봉의 개수는 상기 베이스와 핀에 형성된 관통공의 개수와 동일하다.

그런 후 프레스 등으로 양측을 가압하게 되면, 양단 가장자리 부분이 확장되면서 베이스(121 ~ 121+n) 및 핀(241 ~ 241+n)을 결합시키게 된다.

여기서 결합봉(310)은, 도3에 도시된 부분 확대도에 도시된 바와 같이, 양단의 중심에 홈(311)이 형성되어 있다.

따라서 결합봉(310)을 관통공(예를 들어, 110, 210)에 삽입하고, 양단을 프레스 등으로 가압하게 되면, 양단 가장자리 부분이 확장되면서 베이스와 핀을 결합시키게 된다.

이러한 과정으로 히트 싱크를 제작하게 되며, 도 4는 상기와 같이 제작되는 히트싱크의 상부 및 하부에 부품이 설치된 사시도이다. 여기서 참조부호 400은 발열부품을 나타낸다.

한편 본 발명에 의한 히트 싱크는, 핀의 두께는 0.5 ~ 3mm이고, 핀과 핀 사이의 간격은 1 ~ 4mm이다.

도 5는 본 발명에 따른 핀의 다른 실시예 사시도이다.

이는 상기 대칭 경사면(251)(252)의 형상을 중심으로 갈수록 점점 깊어지는 V자형 홈(260)을 갖도록 형성한 것이다.

이렇게 상부면을 중심으로 갈수록 점점 깊어지는 V자형 홈(260)으로 형성하게 되면, 팬(500)에 의해 유입되는 바람을 중심부 측으로 집중시킬 수 있어 방열 효율을 높일 수 있게 된다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 팬(500)은 특성상 중심부에는 회전축(510)이 있으며, 그 회전축(510)을 중심으로 날개(520)가 고정 결합되는 것이 통상적이다.

따라서 회전을 하게 되면 회전축(510)의 하부에 위치한 핀에는 바람이 적게 유입되고, 날개(520)의 하부에 위치한 핀에는 바람이 많이 유입된다. 따라서 회전축(510)의 하부에 위치한 핀으로도 많은 바람을 유입시키기 위해서, 도5와 같이 핀을 성형하면 중앙으로 바람이 집중되므로 전술한 바와 같은 팬(500)의 특성으로 발생하는 방열 효율 저하를 방지할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 핀의 또 다른 실시예 사시도이다.

이는 상기 대칭 경사면(251)(252)의 형상을 일측으로 경사지게 식각된 경사면(270)을 갖도록 성형한 것이다.

이렇게 상부면을 일측으로 경사지게 식각하면 역바람에 의한 팬 풍량 및 풍압 상승이 가능하여, 방열 효율을 높일 수 있게 된다.

한편, 본 발명에 의한 히트 싱크는, 도7에 도시된 바와 같이, 베이스(121)와 핀(241) 사이에 얇은 동판(611 ~ 611+n)을 부착한다.

여기서 동판은 알루미늄보다 30%정도 열전달율이 높아 방열 효율의 증대가 가능하고, 강도, 경도, 연실율이 좋기 때문에 핀과 베이스 사이의 미세 공간을 제거할 수 있어 전체적인 방열성 증대를 도모한다. 또한 복수개의 관통공이 형성되어있어, 상기 핀과 베이스처럼 연결수단(300)에 결합될 수 있도록 한다.

다른 방법으로, 핀과 결합되는 베이스의 양면에 방열 구리스를 바르는 방법도 있다. 이 경우에도 알루미늄 핀과 알루미늄 베이스 사이의 공기층에 의해 발생하는 단열을 제거하고, 미세 공간의 제거가 가능하므로, 전체적인 방열성 증대를 도모한다.

또 다른 방법으로는, 상기 핀과 결합되는 베이스의 양면에 알루미늄 본드를 바르는 방법도 있다. 여기서 알루미늄 본드는 알루미늄 가루를 통상의 본드와 소정 비율로 혼합한 본드를 말한다. 이렇게 하면, 핀과 베이스 사이의 미세 공간 제거가 가능하므로, 전체적인 방열성 증대를 도모한다.

또한, 본 발명에 의한 히트 싱크는, 상기와 같은 여러 가지 방열 방법들, 예를 들어, 동판, 방열 구리스, 알루미늄 본드를 별도로 사용하지 않고 적절히 혼용함으로써, 방열성을 더욱 증대시킬 수 있다.

이상에서 상술한 본 발명 "히트 싱크"에 따르면, 핀과 베이스를 분리하여 제작하고, 베이스와 베이스 사이에 핀을 끼워 맞춘 후 결합봉을 이용하여 핀과 베이스를 결합시킴으로써, 기존과 같이 브레이징 가공시 발생하는 핀이 용융되는 문제점을 해소시킬 수 있다.

또한, 핀의 상부면 형상을 대칭 경사면, V자형 홈, 경사면과 같이 성형함으로써, 공기 흐름이 좋아져 방열 효율을 극대화시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 핀과 베이스 사이사이에 동판을 삽입함으로써, 열전달 효율을 높일 수 있으며, 핀과 베이스 사이의 미세 공간 제거로 방열성 증대를 가져오는 이점이 있다.

또한, 베이스의 양면에 방열 구리스를 바름으로써, 알루미늄 재질의 핀과 알루미늄 재질의 베이스 사이의 공기층 단열을 제거할 수 있고, 미세 공간의 제거가 가능하므로, 방열성 증대를 도모해주는 이점이 있다.

또한, 베이스의 양면에 알루미늄 본드를 바름으로써, 핀과 베이스 사이의 미세 공간 제거로 방열성 증대를 도모해주는 이점이 있다.

Claims

하부에는 발열부품(400)이 고정되며, 측면에는 결합수단(300)이 관통될 수 있는 관통공(110)이 복수개 형성된 산모양의 베이스(121 ~ 121+n)가 복수개 구비되어 핀(241 ~ 241+n)을 고정시키는 베이스부와;

상기 베이스부(100)내의 베이스(121)에 일대일 대응되고, 상기 베이스(121)의 관통공(110)과 일대일 대응하게 관통공(210)을 형성한 소정 두께의 핀(141 ~ 141+n)이 복수개 구비된 핀부(200)와;

상기 베이스(121)와 핀(241)에 복수개 형성된 관통공(110)(210)으로 삽입된 후 양측이 가압되어 일대일 대응하여 순차적으로 배치된 베이스(121 ~ 121+n)와 핀(241 ~ 241+n)을 결합시키는 결합수단(300)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
제1항에 있어서, 상기 결합수단(300)은,

일대일 대응되는 베이스(121 ~ 121+n)와 핀(241 ~ 241+n)의 관통공(110)(210)으로 삽입된 후 양측의 가압에 의해 양단의 중심에 형성된 홈(311)이 확장되면서 베이스(121 ~ 121+n) 및 핀(241 ~ 241+n)을 결합시키는 결합봉(310)인 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
제1항에 있어서, 상기 핀(241 ~ 241+n)은,

팬(500)이 결합되는 상부면이 중심부를 기준으로 양측이 대칭되게 식각되어 경사면(251, 252)을 갖는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
제1항에 있어서, 상기 핀(241 ~ 241+n)은,

팬(500)이 결합되는 상부면이 중심으로 갈수록 점점 깊어지는 V자형 홈(260)을 갖는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
제1항에 있어서, 상기 핀(241 ~ 241+n)은,

팬(500)이 결합되는 상부면이 일측으로 경사지게 식각된 경사면(270)을 갖는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
제1항에 있어서, 상기 핀(121 ~ -121+n)과 베이스(241 ~ 241+n)의 사이에 구비되어 열전달율을 높이고, 미세 공간 제거로 방열성 증대를 도모하는 동판(611 ~ 611+n)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
제1항에 있어서, 상기 핀(241 ~ 241+n)이 결합되는 베이스(121 ~ 121+n)의 양면에 방열 구리스를 발라 알루미늄 핀과 알루미늄 베이스 사이의 공기층에 의한 단열을 제거하여 방열성을 증대토록 한 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
제1항에 있어서, 상기 핀(241 ~ 241+n)이 결합되는 베이스(121 ~ 121+n)의 양면에 알루미늄 본드를 발라 핀과 베이스를 접착시킴으로써, 미세 공간 제거로 방열성을 증대토록 한 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
제1항에 있어서, 하나의 핀(241)의 두께는 0.5 ~ 3mm이고, 핀(241)과 핀(242)사이의 간격은 1 ~ 4mm인 것을 특징으로 하는 히트 싱크.