KR20020016683A - 디스크 타입 히트싱크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스크 타입 히트싱크에 관한 것으로서, 본 발명은 반도체에 부착되는 베이스와, 상기 베이스의 상측으로 각각 일정 간격을 사이에 두고 적층되고 제 1직경을 갖는 디스크 모양으로 형성된 복수개의 제 1방열판과, 상기 제 1방열판의 사이에 각각 위치되도록 적층되고 상기한 제 1직경보다 큰 제 2직경을 갖는 디스크 모양으로 형성된 복수개의 제 2방열판과, 상기한 베이스, 제 1방열판, 제 2방열판을 서로 체결시키는 체결수단으로 구성됨으로써 각 부를 구성하는 부품을 프레스가공을 통해 제작한 후 이를 서로 체결시킬 수 있게 되어 제조작업이 용이해지고 제작단가가 절감되며, 이에 따라 생산성 및 가격경쟁력이 향상되도록 한 것이다.

Description

디스크 타입 히트싱크{DISK TYPE HEAT SINK}

본 발명은 반도체의 냉각을 위해 상기 반도체의 외면에 부착되어 반도체에서 발생되는 열을 주위의 공기로 전달시키는 디스크 타입 히트싱크에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 디스크 타입 히트싱크가 도시된 사시도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 디스크 타입 히트싱크의 종단면도이다.

종래 기술에 따른 디스크 타입 히트싱크는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 디스크 모양의 방열판(1a)이 일정 간격을 사이에 두고 다수 적층된 형태로 만들어져 있다.

즉, 종래의 디스크 타입 히트싱크는 지지봉(1b)과, 상기 지지봉(1b)에 일정 간격을 사이에 두고 일체로 형성된 디스크 모양의 방열판(1a)들로 구성되어 있다.

또한, 상기한 종래의 디스크 타입 히트싱크는 선반 가공에 의해서 일체형으로 가공되어 있다.

상기와 같이 구성된 디스크 타입 히트싱크는 열전도성 양면테이프(3)에 의해서 반도체에 부착되어 상기 반도체에서 발생된 열을 대류열전달을 통해 주위의 공기로 전달함으로써 반도체를 냉각시키는 작용을 한다.

그러나, 상기와 같은 종래의 디스크 타입 히트싱크는 일체형으로 형성되어 가공방법이 선반가공으로 제한되기 때문에 가공이 어렵고 가공시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 제작단가가 다른 종류의 히트싱크에 비해 비교적 높아 가공성과 생산성 및 가격경쟁력이 떨어지는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은, 각 부를 구성하는 부품을 프레스가공을 통해 제작한 후 이를 서로 체결시킴으로써 제조작업이 용이해지고 제작단가가 절감되어 생산성 및 가격경쟁력이 향상되도록 하는 디스크 타입 히트싱크를 제공함에 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 디스크 타입 히트싱크가 도시된 사시도,

도 2는 종래 기술에 따른 디스크 타입 히트싱크의 종단면도,

도 3은 본 발명에 따른 디스크 타입 히트싱크가 도시된 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 디스크 타입 히트싱크의 종단면도,

도 5는 통상의 핀 타입 히트싱크와 본 발명에 따른 디스크 타입 히트싱크의 여러 형태가 각각 도시된 사시도,

도 6은 통상의 핀 타입 히트싱크와 본 발명에 따른 여러 형태의 디스크 타입 히트싱크의 발열성능을 각각 실험한 결과가 도시된 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

51 : 베이스 53 : 제 1방열판

55 : 제 2방열판 57 : 체결수단

58 : 체결스크류 59 : 스큐류 체결용 탭

61 : 열전도성 양면테이프

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 반도체에 부착되는 베이스와, 상기 베이스의 상측으로 각각 일정 간격을 사이에 두고 적층되고 제 1직경을 갖는 디스크 모양으로 형성된 복수개의 제 1방열판과, 상기 제 1방열판의 사이에 각각 위치되도록 적층되고 상기한 제 1직경보다 큰 제 2직경을 갖는 디스크 모양으로 형성된 복수개의 제 2방열판과, 상기한 베이스, 제 1방열판, 제 2방열판을 서로 체결시키는 체결수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 디스크 타입 히트싱크가 제공된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 디스크 타입 히트싱크가 도시된 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 디스크 타입 히트싱크의 종단면도이고, 도 5는 통상의 핀 타입 히트싱크와 본 발명에 따른 디스크 타입 히트싱크의 여러 형태가 각각 도시된 사시도이고, 도 6은 통상의 핀 타입 히트싱크와 본 발명에 따른 여러 형태의 디스크 타입히트싱크의 발열성능을 각각 실험한 결과가 도시된 그래프이다.

상기한 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 디스크 타입 히트싱크는 반도체에 부착되는 사각형의 베이스(51)와, 상기 베이스(51)의 상측으로 각각 일정 간격을 사이에 두고 적층되고 제 1직경을 갖는 디스크 모양으로 형성된 복수개의 제 1방열판(53)과, 상기 제 1방열판(53)의 사이에 각각 위치되도록 적층되고 상기한 제 1직경보다 큰 제 2직경을 갖는 디스크 모양으로 형성된 복수개의 제 2방열판(55)과, 상기한 베이스(51), 제 1방열판(53), 제 2방열판(55)을 서로 체결시키는 체결수단(57)으로 구성된다.

여기서, 상기 베이스(51), 제 1방열판(53), 제 2방열판(55)은 각각 프레스가공을 통해 제작된다.

또한, 상기 베이스(51)의 하면에는 반도체에의 접착을 위한 열전도성 양면테이프(61)가 부착된다.

또한, 상기 제 1방열판(53)과 제 2방열판(55)의 개수는 사용자의 사용 의도에 따라 자유롭게 조절 가능하다.

또한, 상기 체결수단(57)은 베이스(51), 제 1방열판(53), 제 2방열판(55)을 관통하여 체결되는 체결스크류(58)와, 상기 체결스크류(58)의 끝단에 설치되어 체결스크류(58)에 의한 상기 베이스(51), 제 1방열판(53), 제 2방열판(55)의 체결 상태를 고정하는 스큐류 체결용 탭(59)으로 구성된다.

여기서, 상기 체결스크류(58)와 스큐류 체결용 탭(59)은 베이스(51), 제 1방열판(53), 제 2방열판(55)을 서로 결합시키는 동시에 상기 베이스(51), 제1방열판(53), 제 2방열판(55)을 최대한 밀착시켜 접촉열저항을 감소시키는 역할을 한다.

또한, 상기 베이스(51), 제 1방열판(53), 제 2방열판(55) 사이의 각 접촉면에는 접촉열저항을 최소화하기 위해 써멀 그리이스(Thermal grease) 또는 써멀 컨덕티브 에폭시(Thermal conductive epoxy)와 같은 충전재(미도시)가 도포된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 디스크 타입 히트싱크의 방열성능을 살펴보기 위해 소정의 실험을 실시한다.

이때, 상기한 실험은 도 5의 (A), (B), (C), (D), (E)에 각각 도시된 통상의 핀 타입 히트싱크(SZZ-YOO-956601)와 제 1방열판(53) 및 제 2방열판(55)의 개수가 각각 5개, 4개, 3개, 2개인 디스크 타입 히트싱크를 그 대상으로 한다.

또한, 지금부터 상기 핀 타입 히트싱크는 A타입, 상기 디스크 타입 히트싱크 중 제 1방열판(53)과 제 2방열판(55)의 개수가 5개인 것은 B타입, 4개인 것은 C타입, 3개인 것은 D타입, 2개인 것은 E타입이라고 한다.

먼저, 상기 A, B, C, D, E타입의 히트싱크들을 발열소자에 부착한 후 발열소자의 온도(T1), 시스템의 내부온도(T2), 외기온도(T3)를 3시간 동안 각각 측정한다.

이때, 상기한 발열소자의 온도(T1), 시스템의 내부온도(T2), 외기온도(T3)를 측정한 결과는 도 6의 그래프에 도시된 바와 같다.

이후, 상기 발열소자의 온도(T1)와 시스템의 내부온도(T2) 사이의 온도차인 ΔT를 계산하면 각 히트싱크의 방열성능을 알 수 있다. 이때, 히트싱크의 방열성능은 상기한 ΔT의 값이 작을수록 좋은 것이다.

상기 각 A, B, C, D, E타입 히트싱크들의 크기, 제조단가, 냉각성능 척도인 ΔT는 하기의 표 1에 나타난 바와 같으며, 각 히트싱크들은 모두 흑색산화피막으로 표면처리되어 있다.

	A	B	C	D	E
W×D×H(㎜)	38×38×7	38×38×17	38×38×14	38×38×11	38×38×8
제조단가(\)	3630	2800	2350	1900	1450
T1(℃)	57.7	55.4	55.7	55.9	57.2
T2(℃)	29.4	30.6	30.7	30.6	30.1
T3(℃)	23.3	24.6	24.7	24	24
ΔT(℃)	28.3	24.8	25	25.3	27.1

상기한 표 1을 살펴보면 A타입, 즉 핀 타입 히트싱크의 ΔT가 28.3℃으로 가장 크므로 상기한 핀 타입 히트싱크는 본 발명의 디스크 타입 히트싱크들에 비해 방열성능이 떨어짐을 알 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 디스크 타입 히트싱크들인 B, C, D, E타입들에 대해 살펴보면 ΔT가 27.1℃로 나머지 B, C, D타입들에 비해 약 2℃정도 높은 E타입, 즉 제 1방열판(53) 및 제 2방열판(55)의 개수가 2개인 히트싱크의 방열성능이 가장 좋지 않음을 알 수 있다.

한편, 상기한 B, C, D타입들 중 B타입이 ΔT가 24.8℃로 가장 작아 그 방열성능이 가장 뛰어나지만 D타입과 비교할 때 그 차이가 0.5℃로 그다지 크지 않기 때문에 제조단가를 함께 고려하면 D타입, 즉 제 1방열판(53) 및 제 2방열판(55)의 개수가 3개인 히트싱크를 사용하는 편이 가장 바람직하다.

이때, 상기 발열소자의 소모전력을 3W라고 가정할 때 D타입의 열저항을 계산하면 약 8.4℃/W인데 비해 A타입, 즉 핀 타입 히트싱크의 열저항을 계산하면 약 9.43℃/W이므로 상기한 D타입의 냉각성능이 A타입보다 약 10%정도 상승되었다고 할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 디스크 타입 히트싱크는 반도체의 소모전력이 10W 이하일 경우에는 그 접촉열저항이 극히 미미하여 무시할 수 있을 정도이므로 접촉열저항으로 인한 냉각성능의 저하를 우려할 필요는 없다.

또한, 상기한 본 발명의 디스크 타입 히트싱크는 반도체의 종류가 변경되면 그에 따라 베이스(51)의 크기만 알맞게 바꿔주면 되므로 어떤 크기의 반도체에도 조립이 가능하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 디스크 타입 히트싱크는, 각 부를 구성하는 부품을 프레스가공을 통해 제작한 후 이를 서로 체결시키는 구조이므로 제조작업이 용이해지고 제작단가가 절감되어 생산성 및 가격경쟁력이 향상되는이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 디스크 타입 히트싱크는 베이스(51)의 크기를 변경하는 것만으로 어떤 크기의 반도체에도 모두 대응할 수 있게 되므로 범용성이 우수한 이점이 있다.

Claims (5)

1. 반도체에 부착되는 베이스와, 상기 베이스의 상측으로 각각 일정 간격을 사이에 두고 적층되고 제 1직경을 갖는 디스크 모양으로 형성된 복수개의 제 1방열판과, 상기 제 1방열판의 사이에 각각 위치되도록 적층되고 상기한 제 1직경보다 큰 제 2직경을 갖는 디스크 모양으로 형성된 복수개의 제 2방열판과, 상기한 베이스, 제 1방열판, 제 2방열판을 서로 체결시키는 체결수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 디스크 타입 히트싱크.
2. 제 1항에 있어서, 상기 베이스, 제 1방열판, 제 2방열판은 각각 프레스가공을 통해 제작되는 것을 특징으로 하는 디스크 타입 히트싱크.
3. 제 1항에 있어서, 상기 베이스의 하면에는 반도체에의 접착을 위한 열전도성 양면테이프가 부착되는 것을 특징으로 하는 디스크 타입 히트싱크.
4. 제 1항에 있어서, 상기 체결수단은 베이스, 제 1방열판, 제 2방열판을 관통하여 체결되는 체결스크류와, 상기 체결스크류의 끝단에 설치되어 체결스크류에 의한 상기 베이스, 제 1방열판, 제 2방열판의 체결 상태를 고정하는 스큐류 체결용 탭으로 구성되는 것을 특징으로 하는 디스크 타입 히트싱크.
5. 제 1항에 있어서, 상기 베이스, 제 1방열판, 제 2방열판 사이의 각 접촉면에는 접촉열저항을 감소시키기 위한 충전재가 도포되는 것을 특징으로 하는 디스크 타입 히트싱크.