KR20010105508A - Heat Sink and Manufacturing Method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전자제품이나 컴퓨터 등 정보통신기기에 사용되는 히트 싱크(Heat Sink)에 관한 것으로, 특히 핀(Fin)의 형상을 바꿈으로서 기존의 압출재나 스카이브 타입(Skive Type)의 히트 싱크보다 방열특성을 향상시킬 수 있도록 하는 히트 싱크 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to heat sinks used in information and communication devices, such as electronic products and computers, and in particular, by changing the shape of fins, heat dissipation is more effective than conventional extruded materials or sky type heat sinks The present invention relates to a heat sink and a method of manufacturing the same for improving the characteristics.
히트 싱크라 함은, 통상적으로 발열체로부터 발생되는 열을 자연대류 또는 강제대류를 이용하여 효과적으로 방출시킴으로서 발열체가 과잉으로 과열되는 것을 방지해주는 기구를 말한다.The heat sink generally refers to a mechanism that prevents the heating element from being overheated by effectively releasing heat generated from the heating element by using natural or forced convection.
기존의 히트 싱크는 압출재 또는 압출재에 핀을 붙여서 제조하였으며, 이 경우 방열체의 크기가 크거나 또는 히트 싱크의 장착공간이 큰 경우 별 문제가 없으나, 방열체의 크기가 작아야 하고 히트 싱크 자체를 콤팩트하게 디자인하기 위해서는 압출재 자체로서는 충분한 열 방출특성을 기대하지 어렵다.Existing heat sinks are manufactured by attaching fins to extruded or extruded materials. In this case, if the size of the heat sink is large or the mounting space of the heat sink is large, there is no problem, but the size of the heat sink is small and the heat sink itself is compact. It is difficult to expect sufficient heat dissipation characteristics of the extruded material itself in order to design it.
즉, 압출재가 가지는 기술적 제약으로 인해 핀의 두께를 얇게 하고, 텅(tongue)비를 향상시키며 핀의 개수를 늘려서 방열면적을 극대화하는데 한계가 있다.That is, due to technical limitations of the extruded material, there is a limit to maximizing the heat dissipation area by thinning the fin, improving the tongue ratio, and increasing the number of fins.
이러한 단점을 극복하기 위하여 개발된 것이 스카이브 타입의 히트 싱크이다.The skive type heat sink was developed to overcome this disadvantage.
스카이브 타입 히트 싱크의 경우 압출재에 비해 핀의 두께를 휠씬 더 얇게 제조가 가능하고 피치 간격 또한 조절이 용이하여 동일한 장착공간 안에서 최대한의 방열면적을 얻을 수 있다.In the case of the skive type heat sink, the thickness of the fin can be made much thinner than the extruded material, and the pitch spacing can be easily adjusted to obtain the maximum heat dissipation area in the same mounting space.
스키이브 타입 히트 싱크의 경우 피치 간격을 좁힘으로써 최대한의 방열면적을 얻을 수 있으나, 핀(스카이브 핀)이 라운드 형상으로 제조되어 자연대류를 이용할 경우 핀 사이의 열간섭이 발생되고 있으며, 이는 열방출 효과의 감소를 가져온다. 이러한 점을 극복하기 위하여 강제대류용 팬을 설치하여 강제대류를 시키고 있으며 열방출효과가 기존의 압출재에 비해 탁월함이 이미 증명된 바 있다.In the case of skive type heat sinks, the maximum heat dissipation area can be obtained by narrowing the pitch spacing. However, since the fins (scarve fins) are manufactured in a round shape, thermal interference between fins occurs when using natural convection. It leads to a reduction of the release effect. In order to overcome this point, forced convection is provided by installing a forced convection fan, and the heat dissipation effect has already been proved to be superior to the existing extruded materials.
도 1은 종래 스카이브 타입 히트 싱크를 개략적으로 도시하고 있다.Figure 1 schematically shows a conventional skyve type heat sink.
상기 스카이브 타입 히트 싱크(50)의 경우 기존의 압출재에 비해 열방출효과가 증대되는 장점도 있으나, 구조상의 단점도 있다.In the case of the skive type heat sink 50, there is an advantage that the heat dissipation effect is increased compared to the existing extruded material, but there is also a structural disadvantage.
도 1에 도시된 바와 같이 스카이브 타입 히트 싱크(50)의 압출모재(52)에 형성된 핀(54)의 형상이 곡률을 가지고 있고, 피치 간격이 좁으며, 도 2에 도시된 바와 같이 핀(54)과 압출모재(52)가 이루는 예각(θ)이 존재함으로써 열이 부분적으로 정체되는 현상을 막지 못한다.As shown in FIG. 1, the shape of the fins 54 formed in the extrusion base material 52 of the skive type heat sink 50 has a curvature, a narrow pitch interval, and a fin (as shown in FIG. 2). 54) and the extruded base material 52 does not prevent the phenomenon that the heat is partially stagnant due to the presence of the acute angle θ.
또한 강제대류시에 이에 따른 공기의 저항이 증대되어 떨림현상 및 소음이 발생되는 단점이 있다.In addition, when the forced convection increases the resistance of the air there is a disadvantage that the vibration phenomenon and noise occurs.
이를 극복하기 위해서는 핀과 압출모재가 이루는 각(θ)이 90°가 되는 것이 바람직하다.In order to overcome this, the angle θ formed between the pin and the extruded base material is preferably 90 °.
그러나 종래의 스카이브 공정의 경우 핀의 휘어 있는 곡률의 정도나 모양은 어는 정도 조절이 가능하나, 스카이브 공정의 특성상 금형이 압출모재의 표면을 깎아낼 때 금형 표면을 따라 일어나는 핀이 라운드(곡률)지게 휘는 현상을 근본적으로 방지할 수는 없다.However, in the conventional skive process, the degree or shape of the curvature of the fins can be adjusted.However, due to the nature of the skive process, the pins are formed along the surface of the mold when the mold cuts the surface of the extruded base material. There is no fundamental way to prevent warping.
따라서 본 발명은 종래의 스카이브 공정의 단점을 보완하여 핀이 압출모재에 대해 수직으로 곧게 펴져있도록 스카이브 핀을 제조하는 방법 및 그러한 형상으로 이루어지는 히트 싱크를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention is to provide a method for manufacturing a skive fin so that the fin is straight straight to the extruded base material to compensate for the disadvantages of the conventional skive process and a heat sink made of such a shape.
본 발명은 열방출 특성을 극대화한 스카이브 타입 히트 싱크에 관한 것이다.The present invention relates to a skive type heat sink in which heat dissipation characteristics are maximized.
본 발명은 스카이브 타입 히트 싱크에 적합한 모재를 압출하는 단계;The present invention comprises the steps of extruding a base material suitable for the skive type heat sink;
압출된 모재를 스카이브 가공이 용이하도록 열처리하는 단계;Heat-treating the extruded base material to facilitate skive processing;
열처리된 모재를 정해진 핀 두께 및 피치 간격으로 스카이브 핀을 형성하는 단계;Forming a skive fin from the heat-treated base material at a predetermined fin thickness and pitch interval;
상기 형성된 스카이브 핀과 모재가 이루는 각이 90°가 되도록 스카이브 핀을 핀 가공용 치구로 성형하는 단계;Forming a skive pin into a pin jig for forming an angle formed between the formed skive pin and the base material by 90 °;
상기 성형된 스카이브 타입 히트 싱크에 적절한 기계적 강도를 부여하기 위하여 재열처리하는 단계;Reheating to impart appropriate mechanical strength to the shaped skyve type heat sink;
상기 재열처리된 스카이브 타입 히트 싱크를 설계도면에 맞게 절단 및 가공하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 제조방법 및 이렇게 제조된 스카이브 타입 히트 싱크를 특징으로 한다.Characterized in that the manufacturing method characterized in that the step consisting of cutting and processing the reheated skype type heat sink according to the design drawings and the skyve type heat sink manufactured as described above.
도 1은 종래 스카이브 타입 히트 싱크의 개략도.1 is a schematic diagram of a conventional skyve type heat sink.
도 2는 도 1의 A부의 상세도.FIG. 2 is a detailed view of portion A of FIG. 1. FIG.
도 3 및 도 4는 종래 스카이브 핀의 형상 예시도.3 and 4 is a diagram illustrating the shape of a conventional skyve fin.
도 5는 본 발명의 스카이브 핀을 곧게 펴주는 핀 가공용 치구의 사시도.5 is a perspective view of a jig for pin processing straightening the skive pin of the present invention.
도 6은 도 5에 도시된 나이프 한 개의 평면도.6 is a plan view of a knife shown in FIG.
도 7은 도 6의 정면도.7 is a front view of FIG. 6;
도 8 및 도 9는 본 발명의 핀 가공용 치구를 이용하여 스카이브 핀을 곧게 펴주는 동작설명도.8 and 9 is a diagram illustrating the operation of straightening the skive pin using the jig for pin processing of the present invention.
도 10은 본 발명의 스카이브 핀의 교정 전,후의 모식도.10 is a schematic diagram before and after calibration of the skive pin of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10, 20 : 핀 가공용 치구 12, 22 : 나이프10, 20: jig for pin processing 12, 22: knife
50 : 스카이브 타입 히트 싱크 52 : 압출모재50: skive type heat sink 52: extrusion substrate
54 : 스카이브 핀54: Skype Pin
이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명이 종래의 스카이브 타입 히트 싱크의 제조방법과 다른 점은. 열처리된 모재를 정해진 두께 및 피치 간격으로 스카이브 핀을 형성한 후, 이 스카이브핀과 압출모재가 이루는 각이 90°가 되고 핀이 곧게 펴지도록 핀 가공용 치구를 통해 성형하는 단계를 포함하고 있다는 점이다.The present invention is different from the conventional method for manufacturing a skive type heat sink. Forming a skive fin at a predetermined thickness and pitch interval, and then forming it through a pin jig such that the angle formed by the skive fin and the extruded base material is 90 ° and the pin is straightened. to be.
종래 통상적인 스카이브 핀의 경우에는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 스카이브 핀(54)에 곡률이 존재하게 되며, 도 2에 도시된 바와 같이 스카이브 핀(54)과 압출모재(52)가 이루는 각이 90°미만이다. 따라서 종래의 스카이브 핀(54)의 경우에는 열의 정체현상 및 팬 냉각시 공기의 원활한 흐름을 저해하게 되고 소음이 발생하게 된다.In the conventional conventional skive fins, the curvature exists in the skive fins 54 as shown in FIGS. 3 and 4, and the skive fins 54 and the extruded base material 52 as shown in FIG. 2. ) Is less than 90 °. Therefore, in the case of the conventional skive fins 54, the congestion of heat and the smooth flow of air during the cooling of the fan are inhibited and noise is generated.
본 발명은 상기와 같은 스카이브 핀의 문제점을 개선하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized by improving the problem of the skive pin as described above.
도 5에 본 발명에서 사용되는 핀 가공용 치구가 개략적으로 도시되고 있다.Figure 5 schematically shows a jig for pin processing used in the present invention.
도 5에 도시된 도면부호 10은 핀 가공용 치구 전체를 나타낸 것이며, 도면부호 12는 스카이브 핀(54) 사이에 각각 삽입되어 스카이브 핀(54)을 곧게 펴주고 핀(54)과 압출모재(52)가 이루는 각도가 90°가 되게 하는 나이프이며, 도면부호 14는 나이프(12)와 치구를 지지해주는 프레임으로 나이프(12)의 이동을 컨트롤한다.Reference numeral 10 shown in FIG. 5 shows the entire jig for pin processing, and reference numeral 12 is inserted between each of the skive pins 54 to straighten the skive pins 54 and the pins 54 and the extruded base material 52. ) Is a knife to make an angle of 90 °, and reference numeral 14 controls the movement of the knife 12 as a frame for supporting the knife 12 and the jig.
상기 나이프(12) 또는 치구의 개수는 2개 이상의 바람직하며, 상기 나이프 (12)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 프레임(14)과 직각을 이루게 되며, 도 6 A는 (스카이브 핀의 피치 간격-핀의 두께)의 값에서 -0.1∼0.2의 공차를 뺀 값이 바람직하다.The number of the knife 12 or jig is preferably two or more, and the knife 12 is perpendicular to the frame 14 as shown in FIGS. 6 and 7, and FIG. Pitch interval minus the thickness of the pin) is preferably obtained by subtracting a tolerance of -0.1 to 0.2.
즉, 나이프(12)와 나이프(12) 사이에 스카이브 핀(54) 1개가 자리잡게 되며,도 7의 C와 같이 각각의 나이프(12)는 압출모재(52)에 대해 90°를 유지하게 되므로, 나이프(12) 사이에 자리잡은 각각의 스카이브 핀(54)은 압출모재(52)에 대해 90°의 각도를 유지하게 된다.That is, one skive pin 54 is positioned between the knife 12 and the knife 12, and as shown in FIG. 7C, each knife 12 maintains 90 ° with respect to the extruded base material 52. Therefore, each of the skive pins 54 positioned between the knives 12 maintains an angle of 90 ° with respect to the extruded base material 52.
도 8 및 도 9는 본 발명의 핀 가공용 치구(10)(20)를 이용하여 스카이브 핀을 곧게 펴주는 설명도로서, 도 8의 경우에는 스카이브 핀(54)의 측면방향에서 나이프(12)가 평행하게 먼저 삽입된 후(화살표①), 압출모재(52)에서 수직을 이루는 윗방향(화살표②)으로 나이프(12)가 이동함으로써 나이프(12) 사이에 자리잡은 스카이브 핀(54)이 곧게 펴지게 된다.8 and 9 are explanatory views of straightening the skive pins using the pin processing jig 10 and 20 of the present invention. In the case of FIG. 8, the knife 12 in the lateral direction of the skive pins 54 is shown. ) Is first inserted in parallel (arrow ①), the knife 12 is moved between the vertical direction (arrow ②) perpendicular to the extrusion base material 52 (scarve pin 54 positioned between the knife 12) This straightens out.
이때 나이프(12)의 전체길이는 압출모재(52)의 폭 넓이를 초과하는 길이여야 하며, 나이프(12)의 구동시 윤활작용을 위해 가공유를 공급해주는 것이 바람직하다.At this time, the overall length of the knife 12 should be a length exceeding the width of the extrusion base material 52, it is preferable to supply the processing oil for lubrication when the knife 12 is driven.
스카이브 공정 자체가 통상적으로 2∼6미터의 압출모재(52)에 대해 연속적으로 이루어지므로, 본 발명의 공정도 스카이브 핀(54)이 형성된 압출모재(52)의 길이방향으로 하여 도 8과 같이 연속적으로 수행됨으로서 본 발명의 목적을 이루게 된다.Since the skive process itself is usually performed continuously with respect to the extruded base material 52 of 2 to 6 meters, the process diagram of the present invention is shown in FIG. 8 in the longitudinal direction of the extruded base material 52 having the skive fins 54 formed thereon. As it is carried out continuously to achieve the object of the present invention.
본 발명은 또다른 방법으로 목적을 달성할 수 있다. 상기 방법에서는 치구(10)를 옆에서 삽입후 윗방향으로 치구(10)를 이동시킴으로서 스카이브 핀(54)을 똑바로 세웠으나, 또다른 방법은 치구(20)를 윗방향에서 삽입하여 스카이브 핀(54)을 곧게 세우는 것이다.The present invention can achieve the object in another way. In the above method, the jig pin 54 is set upright by inserting the jig 10 from the side and then moving the jig 10 upwards. However, another method is to insert the jig 20 from the top direction to insert the jig pin 20. (54) is upright.
도 9는 상기 방법에 사용되는 치구(20) 및 작동방향을 개략적으로 도시하고있다.9 schematically shows the jig 20 and the direction of operation used in the method.
치구(20)의 나이프(22) 두께는 앞에서 언급했던 나이프(12)의 두께와 같으며 나이프(22) 사이의 간격은 스카이브 핀(54)의 두께 +0.1∼0.2의 공차를 가진다. 먼저 화살표 ①의 방향으로 나이프(22)를 삽입한다. 이 단계에서는 스카이브 핀(54)의 윗부분만을 바로 펴는 것이 목적이므로 나이프(22)를 압출모재(52)와 스카이브 핀(54)이 만나는 지점까지 내리지 않고 스카이브 핀(54)의 중간지점 정도까지만 내려서 스카이브 핀(54)이 휘어 있는 반대방향(화살표②)으로 약 30∼60°) 꺾는다.The thickness of the knife 22 of the jig 20 is the same as the thickness of the knife 12 mentioned above, and the spacing between the knives 22 has a tolerance of the thickness of the skive pin 54 +0.1 to 0.2. First, the knife 22 is inserted in the direction of arrow ①. At this stage, the purpose of straightening only the upper part of the skive pin 54 is to straighten the knife 22 to the point where the extruded base material 52 and the skive pin 54 do not come down. Only until it is lowered, it bends about 30 to 60 degrees in the opposite direction (arrow ②) where the skive pin 54 is bent.
그리고 치구의 삽입각도는 도 9에서는 수직으로 삽입되는 것으로 표현되어 있으나, 실체로는 스카이브 핀(54)의 끝부분이 휘어있는 것과 평행하게 삽입되어야 한다.And the insertion angle of the jig is represented as being inserted vertically in Figure 9, in reality, the end of the skive pin 54 should be inserted parallel to the bent.
이와 같은 단계를 통해 스카이브 핀(54)의 윗부분이 펴지게 되며, 다음 단계로 나이프(22)를 압출모재(52)에 닿을 때까지 밀어 넣고 스카이브 핀(54)과 압출모재(52)가 이루는 각도가 90∼120°될 때까지 스카이브 핀(54)이 휘어 있는 반대방향으로 치구(20)를 꺾음으로서 스카이브 핀(54)이 완전히 펴지게 된다. 치구(20)를 30∼60°가 될 때까지 꺾는 이유는 스카이브 핀(54)이 탄성에 의해 원래상태로 복원하려는 형상을 방지하기 위해서이다.Through the above steps, the upper part of the skive pins 54 is unfolded, and in the next step, the knife 22 is pushed until it touches the extruded base material 52, and the skive pins 54 and the extruded base material 52 are By turning the jig 20 in the opposite direction to which the skive fins 54 are bent until the angle between them is 90 to 120 °, the skive fins 54 are fully extended. The reason why the jig 20 is bent until it reaches 30 to 60 ° is to prevent the shape of the skive pin 54 from being restored to its original state by elasticity.
만일 소재의 탄성에 의해 스카이브 핀(54)의 상태를 유지하기가 힘들 경우는 위에서 설명한 방법과 도 8에서 설명한 방법을 병행할 수 있다.If it is difficult to maintain the state of the skive fins 54 due to the elasticity of the material, the method described above and the method described with reference to FIG. 8 may be performed in parallel.
상기와 같이 치구를 이용하여 교정된 스카이브 핀(54)이 도 10에 도시되고 있다.The skive pins 54 calibrated using the jig as described above are shown in FIG. 10.
즉, 도 10의 히트 싱크 A는 스카이브 핀(54)의 교정작업을 수행하기 전 상태이고, 히트 싱크 B는 치구(10 또는 20)에 의해 스카이브 핀(54)이 교정된 상태를 나타내고 있다.That is, the heat sink A of FIG. 10 is a state before performing the calibration operation of the skive fins 54, and the heat sink B represents a state where the skive fins 54 are corrected by the jig 10 or 20. FIG. .
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 스카이브 타입 히트 싱크는, 가공 고정에서 일방향으로 곡률과 예각이 발생되는 스카이브 핀을 치구 공정을 추가로 도입하여 압출모재에 대하여 90°로 곧게 펴주게 되어 방열특성의 향상시키는 효과를 갖게 되었다.As described above, according to the present invention, the skive type heat sink further includes a jig fin process in which the curvature and acute angle are generated in one direction in the process fixing to straighten the extrusion pin to 90 ° with respect to the extruded base material. Has had the effect of improving.
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