KR20020021845A - 냉각용 히트 싱크 - Google Patents

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한재섭
김흥배
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Abstract

본 발명은 냉각용 히트 싱크에 관한 것이며, 상세하게는 개인용 컴퓨터, 서버용 워크 스테이션 등과 같은 사무용 기기의 발열체에서 발생되는 열을 방열하는 전자부품 냉각용 히트 싱크에 관한 것으로서, 발열체의 방열이 적정하게 이루어지도록 함과 아울러 전력 소비량이 절감되도록 한 것이다.
본 발명은 발열체(1)인 CPU와 MPU 등의 발생열을 방열할 수 있도록 발열체(1)에 착탈가능하게 결합되는 히트 싱크 본체(10)에 히트 파이프(11)를 설치한 것으로서, 상기 히트 싱크 본체(10)의 베이스(3) 하측면에 외부로 표출되도록 히트 파이프(11)를 고정시킴과 아울러 상기 히트 싱크 본체(10)의 베이스(12) 내부에서 핀(13)측으로 향하도록 히트 파이프(11)를 설치한 것이다.
또한 상기 히트 싱크 본체(10)의 베이스(12) 내부에 안내홀(18)을 형성함과 아울러 상기 안내홀(18)에 히트 파이프(11)를 설치하는 것이다.

Description

냉각용 히트 싱크 {HEAT SINK FOR COOLING}
본 발명은 냉각용 히트 싱크에 관한 것이며, 상세하게는 개인용 컴퓨터, 서버용 워크 스테이션 등과 같은 사무용 기기의 발열체에서 발생되는 열을 방열하는 전자부품 냉각용 히트 싱크에 관한 것이다.
일반적으로 알려진 바와 같이 히트 싱크(Heat Sink)는 사무용 기기인 개인용 컴퓨터의 Central Processor Unit(CPU), 서버급 워크 스테이션의 MPU(Multiple Processor Unit), VGA Chip 등의 발열체에서 발생되는 열을 외부로 방열시키는 것으로서, 상기 발열체의 열을 방열시키지 못하게 되면 표면 온도가 점차적으로 상승하면서 과열로 인한 발열체의 오동작과 파손 등의 현상이 나타나게 되는 것이다.
상기한 발열체의 오동작 또는 파손을 미연에 방지하기 위하여 발열체의 크기 및 발생되는 열량에 대응되도록 히트 싱크를 형성하여 발열체에 착탈가능하게 설치하는 것이다.
종래의 발열체 방열은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, CPU와 MPU 등의 발열체(1)에 히트 싱크 본체(2)를 설치하는 것으로서, 상기 히트 싱크 본체(2)는 발열체(1)에 접촉되는 베이스(3)와, 상기 베이스(3)의 발생열을 외부로 발산하기 위하여 베이스(3)에 일체로 형성된 핀(4)으로 이루어진 것이다. 상기 핀(4)의 측부에는 베이스(3)와 핀(4)의 열을 급속히 냉각시키기 위하여 송풍용 팬(5)을 설치하는 것으로서, 상기 팬(5)을 작동시켜 핀(4)과 베이스(3) 측으로 외부 공기를 강제적으로 압송하는 것이다.
상기한 베이스(3)는 발열체(1)의 발생 열량에 대응될 수 있도록 형성하는 것이고, 상기 핀(4)은 베이스(3)의 열을 신속히 방열시킬 수 있게 다수개로 형성되는 것이며, 상기 베이스(3)와 핀(4)의 방열을 효과적으로 지원하기 위하여 팬(5)을 설치한 것이다.
미설명 부호 6은 컴퓨터 본체이고, 7은 메인보드이다.
상기한 종래의 발열체 방열은 히트 싱크 본체(2)의 베이스(3)와 핀(4) 및 팬(5)을 통해서 이루어지는 것으로서, 상기 베이스(3)와 핀(4)의 크기가 발열체(1)의 발열량에 비례하지 않은 경우에는 발열체(1) 방열이 원활하게 이루어지지 않게 되면서 발열체(1)의 오동작 또는 파손을 초래하는 것이고, 상기 베이스(3)와 핀(4)의 크기가 발열체(1)의 발열량에 비례하는 경우에는 발열체(1) 방열이 원활하게 이루어지게 되면서 발열체(1)의 오동작 또는 파손을 미연에 방지하는 것이다. 상기 팬(5)은 베이스(3)와 핀(4)이 과열될 때 작동되는 것으로서, 상기 팬(5)의 작동과 동시에 외부 공기가 베이스(3)와 핀(4)에 압송되면서 방열효과를 증진시키는 것이다.
상기와 같이 발열체(1)의 발열량에 비례하도록 히트 싱크 본체(2)를 형성하여야 하므로 히트 싱크 본체(2)의 크기는 발열체(1)의 용량 한계에 따라 가변적으로 형성되는 것이며, 상기 히트 싱크 본체(2)의 크기가 커지게 되면 팬(5)의 크기 및 용량을 증대시켜야 하는 것이다.
그러나 상기한 냉각용 히트 싱크는, 히트 싱크 본체(2)의 전도열을 방열시키기 위하여 베이스(3)와 핀(4)만을 형성하고 있기 때문에 발열체(1)를 방열시키는데 일정 이상의 시간이 필요하게 되는 것이고, 상기 발열체(1)의 방열을 원활하게 하기 위하여 히트 싱크 본체(2)의 크기를 증대시켜야 하기 때문에 공간적인 제약을 받게 되는 문제점이 있었다.
또한 히트 싱크 본체(2)의 방열량을 적정하게 유지하기 위하여 팬(5)의 크기 및 용량을 확대하게 되면서 전력 소비량이 증가하게 됨과 아울러 소음 발생량이 커지게 되는 단점도 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 시정하여, 발열체의 방열이 적정하게 이루어지도록 함과 아울러 전력 소비량이 절감되도록 한 냉각용 히트 싱크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 실시예는 발열체의 열을 방열할 수 있도록 발열체에 결합되는 히트 싱크 본체에 히트 파이프를 설치한 것으로서, 상기 히트 싱크 본체의 베이스 하측에 표출되게 히트 파이프를 형성한 것이다.
또한 본 발명의 제 2 실시예는 발열체의 열을 방열할 수 있도록 발열체에 결합되는 히트 싱크 본체에 히트 파이프를 설치한 것으로서, 상기 히트 싱크 본체의 베이스에서 핀측으로 히트 파이프를 형성한 것이다.
그리고 본 발명의 제 3 실시예는 발열체의 열을 방열할 수 있도록 발열체에 결합되는 히트 싱크 본체에 히트 파이프를 설치한 것으로서, 상기 히트 싱크 본체의 베이스 내부에 히트 파이프를 형성한 것이다.
도 1은 일반적인 히트 싱크의 설치상태 단면도,
도 2는 종래의 히트 싱크를 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예의 사시도,
도 4는 본 발명의 히트 파이프를 나타낸 단면도,
도 5는 본 발명의 제 2 실시예의 사시도,
도 6은 도 5의 A-A선 단면도,
도 7은 본 발명의 제 3 실시예의 분해 사시도이다.
<도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명>
1: 발열체 10: 히트 싱크 본체
11: 히트 파이프 11': 증발부
11": 응축부 12: 베이스
13: 핀 14: 윅
본 발명의 제 1 실시예는 도 1에서 참조되고 도 3에 도시한 바와 같이, 발열체(1)인 CPU와 MPU 등의 발생열을 방열할 수 있도록 발열체(1)에 착탈가능하게 결합되는 히트 싱크 본체(10)에 히트 파이프(11)를 설치한 것으로서, 상기 히트 싱크본체(10)의 베이스(3) 하측면에 외부로 표출되도록 히트 파이프(11)를 고정시키는 것이다. 상기 히트 싱크 본체(10)의 베이스(12) 일측에는 베이스(12)의 전도열을 외부로 발산하기 위하여 핀(13)을 다수개 형성하는 것이다.
상기 히트 싱크 본체(10)에 설치되는 히트 파이프(11)는 작동 유체(W)의 증발 잠열을 이용하여 작은 온도차에서도 무동력으로 열을 효과적으로 이송할 수 있게 파이프 내부에 작동 유체(W)를 넣고 밀봉하여 진공이 유지되게 한 것으로서, 열원이 있는 증발부(11')에서 작동 유체(W)가 증기로 변화되는 것이고, 상기 증발부(11')에서 증발된 증기는 파이프 내부로 확산되면서 응축부(11")로 이동하여 열을 방출하는 것이며, 상기 열이 방출됨과 동시에 응축된 액체가 증발부(11')로 귀환하면서 다시 열을 받아 증발하는 과정을 반복하면서 증발부(11') 측의 열을 신속히 방열시키는 것이다. 상기한 히트 파이프(11) 내부의 작동 유체(W) 순환이 적정하게 이루어지도록 하기 위하여 파이프 내부에 윅(Wick)(14)을 삽입하거나 파이프 내벽면에 홈(Groove)(미도시)을 가공하여 모세관력이 발생되도록 하는 것이다.(도 4 참조)
상기 히트 싱크 본체(10)의 베이스(12) 하측면에 설치된 히트 파이프(11)의 증발부(11')는 발열체(1)의 고온부분에 접촉되도록 하는 것으로서, 상기 발열체(1)의 열이 상승함과 동시에 히트 파이프(11)의 증발부(11')로 열이 전달되도록 하는 것이고, 상기 증발부(11')로 열이 전도됨과 동시에 히트 파이프(11) 내부의 작동 유체(W)가 증발되어 응축부(11")에서 응축되면서 열을 신속하게 방열하는 것이다. 상기 응축부(11")에서 방열된 열은 응축부(11")와 접촉된 히트 싱트 본체(10)의 베이스(12) 일측을 통해 핀(13)으로 전달되는 것이고, 상기 핀(13)으로 전달된 열은 외부 공기와 열교환되는 것이다.
상기 히트 파이프(11)에 의해서 발열체(1)의 열이 급속하게 방열됨에 따라 발열체(1)의 잔여열은 직접적으로 베이스(12)와 핀(13)을 통해서 방열되는 것이고, 상기 베이스(12)와 핀(13)이 방열될 때 팬(5)이 작동되면서 히트 싱크 본체(10)의 열을 효과적으로 방열하는 것이다.
이상과 같은 본 발명의 제 1 실시예는 발열체(1)의 열이 발생할 때 발열체(1)에 접촉되고 히트 싱크 본체(10)의 베이스(12)에 설치된 히트 파이프(11)의 증발부(11')가 열을 흡수하는 것으로서, 상기 히트 파이프(11)는 고온으로 상승된 발열체(1)의 열을 흡수함과 동시에 응축부(11")로 열을 이동시켜 방열하는 것이고, 상기 응축부(11")의 방열이 이루어짐과 아울러 응축수가 순환되어 증발부(11') 측의 열을 다시 흡수하여 응축부(11")에서 방열함으로써 발열체(1)의 열이 일정 이상으로 상승되지 않는 것이다.
상기 히트 파이프(11)의 증발부(11')와 응축부(11")에서 발열체(1)의 열을 반복적으로 흡수 및 방열함에 따라 발열체(1)의 발생열이 히트 파이프(11)로 전달되는 것이고, 상기 히트 파이프(11)로 전달된 열은 히트 싱크 본체(10)의 베이스(12)와 핀(13)을 통해 외부로 방열되는 것이다. 상기 히트 싱크 본체(10)에 전달되는 열은 발열체(1)에 접촉되지 않은 베이스(12)로 급속하게 전달됨으로써 효과적으로 발열체(1)의 방열이 이루어지는 것이다.
상기 히트 파이프(11)를 통한 열의 이동이 신속하게 이루어짐에 따라발열체(1)의 발열량에 관계없이 히트 싱크 본체(10)의 크기를 최소화시킬 수 있는 것이고, 상기 히트 싱크 본체(10)의 베이스(12)와 핀(13)을 통해서 신속히 방열됨에 따라 팬(5)의 크기와 용량도 최소화시킬 수 있는 것이다.
본 발명의 제 2 실시예는 도 1에서 참조되고 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 발열체(1)인 CPU와 MPU 등의 발생열을 방열할 수 있도록 발열체(1)에 착탈가능하게 결합되는 히트 싱크 본체(10)에 히트 파이프(11)를 설치한 것으로서, 상기 히트 싱크 본체(10)의 베이스(12) 내부에서 핀(13)측으로 향하도록 히트 파이프(11)를 설치한 것이다. 상기 히트 싱크 본체(10)의 베이스(12) 상측에는 베이스(12)의 전도열을 외부로 발산하기 위하여 핀(13)을 다수개 형성한 것이고, 상기 핀(13) 상측에 히트 파이프(11)의 흡수열을 급속하게 방열할 수 있도록 방열핀(15)을 추가적으로 적층하는 것이다.
상기 히트 파이프(11)는 상술한 제 1 실시예와 동일하여 상세한 설명을 생략하며, 상기 히트 파이프(11)는 히트 싱크 본체(10)의 베이스(12)에 형성된 안착홈(16)에 지지됨과 아울러 방열핀(15)의 가이드홈(17)에 압입되는 것이다.
상기 히트 싱크 본체(10)의 안착홈(16)에 지지된 히트 파이프(11)의 증발부(11')는 발열체(1)의 고온부분에 근접되도록 하는 것으로서, 상기 발열체(1)의 열이 상승함과 동시에 히트 싱크 본체(10)의 베이스(12) 및 히트 파이프(11)의 증발부(11')로 열이 전달되도록 하는 것이고, 상기 증발부(11')로 열이 전도됨과 동시에 히트 파이프(11) 내부의 작동 유체(W)가 증발되어 응축부(11")에서 응축되면서 열을 신속하게 방열하는 것이다. 상기 응축부(11")에서 방열된 열은응축부(11")와 접촉된 방열핀(15)으로 전달되는 것이고, 상기 방열핀(15)으로 전달된 열은 외부 공기와 열교환되는 것이다.
상기 히트 파이프(11)에 의해서 발열체(1)의 열이 급속하게 방열됨에 따라 발열체(1)의 잔여열은 직접적으로 베이스(12)와 핀(13)을 통해서 방열되는 것이고, 상기 베이스(12)와 핀(13)이 방열될 때 팬(5)이 작동되면서 히트 싱크 본체(10)의 열을 효과적으로 방열하는 것이다.
이상과 같은 본 발명의 제 2 실시예는 발열체(1)의 열이 발생할 때 발열체(1)에 근접되고 히트 싱크 본체(10)의 안착홈(16) 및 방열핀(15)에 설치된 히트 파이프(11)가 열을 흡수하여 방열하는 것으로서, 상기 히트 파이프(11)의 증발부(11')가 열을 흡수하여 응축부(11")로 이송시키는 것이고, 상기 응축부(11")에 도달된 증기는 방열됨과 아울러 응축수가 증발부(11') 측으로 귀환되어 증발부(11') 측의 열을 다시 흡수하는 것이며, 상기 증발부(11')에서 흡수한 열은 다시 응축부(11")로 이동되어 방열함으로써 발열체(1)의 열이 일정 이상으로 상승되지 않는 것이다.
상기 히트 파이프(11)의 증발부(11')와 응축부(11")에서 발열체(1)의 열을 반복적으로 흡수 및 방열함에 따라 발열체(1)의 발생열이 히트 파이프(11)로 전달되는 것이고, 상기 히트 파이프(11)로 전달된 열은 히트 싱크 본체(10)의 방열핀(15)을 통해 외부로 방열되는 것이다.
상기 히트 파이프(11)를 통한 열의 이동이 신속하게 이루어짐에 따라 발열체(1)의 발열량에 관계없이 히트 싱크 본체(10)의 크기를 최소화시킬 수 있는것이고, 상기 히트 싱크 본체(10)의 베이스(12) 및 방열핀(15)을 통해서 신속히 방열됨에 따라 팬(5)의 크기와 용량도 최소화시킬 수 있는 것이다.
본 발명의 제 3 실시예는 도 7에 도시한 바와 같이, 발열체(1)인 CPU와 MPU 등의 발생열을 방열할 수 있도록 발열체(1)에 착탈가능하게 결합되는 히트 싱크 본체(10)에 히트 파이프(11)를 설치한 것으로서, 상기 히트 싱크 본체(10)의 베이스(12) 내부에 안내홀(18)을 형성함과 아울러 상기 안내홀(18)에 히트 파이프(11)를 설치하는 것이다. 상기 히트 싱크 본체(10)의 베이스(12) 상측에는 베이스(12)의 전도열을 외부로 발산하기 위하여 방열핀(19)을 다수개 형성하는 것이고, 상기 방열핀(19) 상측에 히트 파이프(11)의 흡수열을 급속하게 방열할 수 있도록 팬(20)을 설치하는 것이다.
상기 히트 파이프(11)는 상술한 제 1 실시예와 동일하여 상세한 설명을 생략하며, 상기 히트 파이프(11)는 히트 싱크 본체(10)의 베이스(12)에 형성된 안내홀(18)에 압입되는 것이다.
상기 히트 싱크 본체(10)의 안내홀(18)에 설치된 히트 파이프(11)의 증발부(11')는 발열체(1)의 고온부분에 근접되도록 하는 것으로서, 상기 발열체(1)의 열이 상승함과 동시에 히트 싱크 본체(10)의 베이스(12) 및 히트 파이프(11)의 증발부(11')로 열이 전달되도록 하는 것이고, 상기 증발부(11')로 열이 전도됨과 동시에 히트 파이프(11) 내부의 작동 유체(W)가 증발되어 응축부(11")에서 응축되면서 열을 신속하게 방열하는 것이다. 상기 응축부(11")에서 방열된 열은 응축부(11")와 접촉된 베이스(12) 일측으로 전달되는 것이고, 상기 베이스(12)로전달된 열은 방열핀(19)으로 신속히 전달되는 것이며, 상기 방열핀(19)에 전달된 열은 팬(20)의 작동으로 효과적으로 방열되는 것이다.
미설명 부호 21은 팬(20) 지지용 커버이다.
이상과 같은 본 발명의 제 3 실시예는 발열체(1)의 열이 발생할 때 발열체(1)에 근접되고 히트 싱크 본체(10)의 안내홀(18)에 설치된 히트 파이프(11)가 열을 흡수하여 방열하는 것으로서, 상기 히트 파이프(11)의 증발부(11")가 열을 흡수하여 응축부(11")로 이송시키는 것이고, 상기 응축부(11")에 도달된 증기는 방열됨과 아울러 응축수가 증발부(11') 측으로 귀환되어 증발부(11') 측의 열을 다시 흡수하는 것이며, 상기 증발부(11')에서 흡수한 열은 다시 응축부(11")로 이동되어 방열함으로써 발열체(1)의 열이 일정 이상으로 상승되지 않는 것이다.
상기 히트 파이프(11)의 증발부(11')와 응축부(11")에서 발열체(1)의 열을 반복적으로 흡수 및 방열함에 따라 발열체(1)의 발생열이 히트 파이프(11)로 전달되는 것이고, 상기 히트 파이프(11)로 전달된 열은 히트 싱크 본체(10)의 베이스(12)와 방열핀(19)을 통해 외부로 방열되는 것이다. 상기 베이스(12)와 방열핀(19)을 통해서 열이 방열될 때 팬(20)의 외부 공기 압송으로 방열이 원활하게 이루어지는 것이다.
상기 히트 파이프(11)를 통한 열의 이동이 신속하게 이루어짐에 따라 발열체(1)의 발열량에 관계없이 히트 싱크 본체(10)의 크기를 최소화시킬 수 있는 것이고, 상기 히트 싱크 본체(10)의 베이스(12) 및 방열핀(19)을 통해서 신속히 방열됨에 따라 팬(20)의 크기와 용량도 최소화시킬 수 있는 것이다.
이상과 같이 본 발명은 발열체에 결합되는 히트 싱크 본체에 히트 파이프를 설치한 것으로서, 상기 히트 싱크 본체에 발열체의 열이 전달될 때 히트 파이프가 그 열을 흡수함과 동시에 히트 싱크 본체의 일측으로 급속하게 전달하여 방열함으로써 히트 싱크 본체의 방열기능이 신속하게 이루어지는 것이다.
그리고 상기 히트 파이프를 통한 열의 이동이 신속하게 이루어짐에 따라 발열체의 발열량에 관계없이 히트 싱크 본체의 크기를 최소화시킬 수 있는 것이고, 상기 히트 싱크 본체의 크기 감소로 설치시에 공간적인 제약을 받지 않는 것이다.
또한 상기 발열체의 열이 히트 파이프를 통해 효과적으로 전달됨과 아울러 히트 싱크 본체의 베이스와 핀 및 방열핀을 통해서 신속히 방열됨에 따라 팬의 크기와 용량을 최소화할 수 있는 것이고, 상기 팬의 크기와 용량이 최소화됨에 따라 전력 소비량이 절감되는 것이다.

Claims (4)

  1. 발열체(1)의 열을 방열할 수 있도록 발열체(1)에 결합되는 히트 싱크 본체(10)에 히트 파이프(11)를 설치한 것을 특징으로 하는 냉각용 히트 싱크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 히트 싱크 본체(10)의 베이스(12) 하측에 표출되게 히트 파이프(11)를 설치한 것을 특징으로 하는 냉각용 히트 싱크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 히트 싱크 본체(10)의 베이스(12)에서 핀(13)측으로 히트 파이프(11)를 설치한 것을 특징으로 하는 냉각용 히트 싱크.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 히트 싱크 본체(10)의 베이스(12) 내부에 히트 파이프(11)를 설치한 것을 특징으로 하는 냉각용 히트 싱크.
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