KR20020027923A - 냉각 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히트싱크에 열전도율이 우수한 동판을 압력주조로 성형시켜 히트싱크의 열전도율을 개선함으로써 냉각 장치의 전체적인 냉각효율을 향상시킬 수 있는 냉각 장치이다.

이러한 냉각 장치는 집적회로 패키지의 방열면에 저부면의 일부가 접촉되어 열전달을 받는 히트싱크와, 이 히트싱크의 일측에 구성되어 히트싱크로 전도된 열을 송풍작용에 강제 방열시키는 쿨링팬으로 구성되는 냉각 장치에 있어서, 상기 히트싱크는 열전도율이 우수한 동재질의 전도체와 동시에 압력주조로 성형되어 이루어진다.

이와 같이 구성되고 작용되는 냉각 장치는 상기에서와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 냉각 장치는 전도체가 히트싱크에서 쿨링팬으로 전도되는 열을 크게 높일 수 있게 되므로 냉각 장치의 전체적인 방열특성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

냉각 장치{Cooling Device}

본 발명은 휴대용 컴퓨터에 설치되는 CPU의 방열특성을 보장하기 위한 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 히트싱크와 쿨링팬의 연결구조를 개선하여 냉각효율을 향상시킬 수 있도록 한 냉각 장치에 관한 것이다.

최근 들어 소형화 및 고 신뢰성이 요구되는 전자기기, 예를 들면 퍼스널 컴퓨터 등과 같은 전자기기에는 고성능을 이루기 위한 CPU나 IC와 같은 집적회로 패키지가 채용되고 있으며, 이 집적회로 패키지에서 발생되는 열은 성능을 저하시키는 원인이 되므로 냉각 장치를 통해 방열시키고 있다.

냉각 장치는 통상 CPU와 같은 집적회로 패키지로부터 열을 전도받는 히트싱크와, 송풍작용에 의해 강제대류에 의해 방열시키는 쿨링팬으로 구성된다.

상기 히트싱크는 비교적 열전도율이 우수한 알루미늄 등의 재질로 성형되며, 집적회로 패키지의 방열면에 직접적으로 접촉됨으로써 열을 전달받아 대기중으로 신속하게 방열시키는 방열구조를 갖는다.

그리고 상기 쿨링팬은 상기 히트싱크의 일측에 부착되는 것으로 송풍을 일으킬 수 있도록 회전체에 블레이드가 일체로 형성된 통상의 모터가 사용된다.

이러한 쿨링팬은 히트싱크를 강제대류 시킴으로서 히트싱크의 방열특성을 더욱 향상시키게 된다.

도 1내지 도 3은 종래 기술에 따른 냉각 장치를 나타낸 도면으로서, 도시된 바와 같이 내부공간이 협소한 휴대용 컴퓨터에 장착된 CPU를 냉각시키기 위한 히트싱크(110)와 쿨링팬(120)으로 구성되는 냉각 장치(100)를 나타내고 있다.

히트싱크(110)는 통상 발열체인 집적회로 패키지(140)의 상부면에 부착되어 집적회로 패키지(140)에서 발생되는 열을 전달받아 대기중으로 방열시킨다.

이러한 히트싱크(110)는 집적회로 패키지(140)의 방열면이 상부면에 밀접하게 접촉될 수 있도록 저부면이 평탄한 형상을 갖도록 이루어지며, 집적회로 패키지(140)에서 발생되는 열을 신속하게 전달받을 수 있도록 열전도율이 우수한 알루미늄 재질로 성형된다.

한편, 상기의 히트싱크(110)는 CPU의 방열특성 효율을 높일 수 있도록 CPU의 일측 공간부 까지 연장 성형되며, 이 연장된 단부측에 쿨링팬(120)이 구비된다.

쿨링팬(120)은 통상의 모터가 사용되어도 무방하며 외부로부터 전원을 공급받아 회전체의 외주연에 결합된 블레이드(125)가 회전됨으로써 소정의 송풍력을 생성하게 된다.

이렇게 쿨링팬(120)에 의해 생성된 바람은 히트싱크(110)측으로 강제 대류됨으로써 히트싱크(110)로 전도된 열을 신속하게 대기중으로 방열시키게 된다.

한편, 상기 히트싱크(110)는 쿨링팬(120)에 전달되는 열전도율의 효율을 보다 향상시키기 위하여 히트싱크(110)의 열전달 계수보다 높은 열전달 계수를 갖는 즉, 열전도율이 매우 우수한 히트 파이프(130)를 구비하여 이루어진다.

즉, 상기 히트싱크(110)는 통상 압력주조로 성형되는데, 그 상부면에 쿨링팬(120)측으로 연장된 소정크기의 안착홈(115)이 형성되며, 이 안착홈(115)에 히트싱크(110)가 삽입되어 CPU와 쿨링팬(120) 사이에 존재하는 열저항을 감소시키기 위해 히트 파이프(130)를 삽입한 구조로 되어 있다.

이때, 상기 히트 파이프(130)는 히트싱크(110)의 안착홈(115)에 고정된 상태를 유지하도록 가압등과 같은 기계적인 방법이나 접착제를 이용하여 고정시키게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 냉각 장치(100)는 히트 파이프(130)가 접착제 또는 기계적인 방법에 의해 히트싱크(110)의 안착홈(115)에 결합되므로 밀접하게 접촉된 상태로 접합되지 못하는 단점이 있으며, 결과적으로 상기 히트 파이프(130)와 히트싱크(110) 사이에 형성되는 틈은 히트 파이프(130)가 히트싱크(110)로부터 원활한 열전달을 받지 못하게 되어 목표로한 열전달을 기대할 수 없게 되는 문제점을 초래한다.

따라서, 히트 파이프(130)의 열전달 효율이 원활하게 이루어지지 않게 됨에 따라 냉각 장치(100)의 전체적인 냉각효율이 떨어지게 되며, 특히 냉각 장치(100)의 성능저하에 따른 집적회로 패키지(140)에서 발생되는 열을 신속하게 방열시키지 못하게 되어 시스템 다운이나 응용프로그램의 잘못된 연산 등의 불안정안 동작을 야기시키게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 히트싱크에 열전도율이 우수한 동판을 압력주조로 성형시켜 히트싱크의 열전도율을 개선함으로써 냉각 장치의 전체적인 냉각효율을 향상시킬 수 있는 냉각 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 냉각 장치를 나타낸 평면도,

도 2는 도 1의 측면도,

도 3은 도 1의 "A-A"선을 나타낸 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 냉각 장치를 나타낸 평면도,

도 5는 본 발명에 따른 냉각 장치를 나타낸 측면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 집적회로 패키지

2 : 냉각 장치

3 : 히트싱크

4 : 쿨링팬

10 : 전도체

15 : 냉각핀

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 냉각 장치는 집적회로 패키지의 방열면에 저부면의 일부가 접촉되어 열전달을 받는 히트싱크와, 이 히트싱크의일측에 구성되어 히트싱크로 전도된 열을 송풍작용에 강제 방열시키는 쿨링팬으로 구성되는 냉각 장치에 있어서, 상기 히트싱크는 열전도율이 우수한 동재질의 전도체와 동시에 압력주조로 성형된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 한 특징은 상기 전도체는 일단이 집적회로 패키지의 방열면에 접하는 히트싱크의 일단부에 위치되고, 타단은 쿨링팬측으로 연장 성형된 것에 있다.

본 발명의 바람직한 또 다른 특징은 상기 전도체는 쿨링팬측에 위치된 타단부에 일정간격을 두고 수직으로 상향 돌출된 다수개의 냉각핀이 형성된 것에 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 냉각 장치를 설명하면 다음과 같다.

도 4내지 도 5는 본 발명에 따른 냉각 장치를 나타낸 것으로서, 이러한 냉각 장치는 통상 내부공간이 협소한 휴대용 컴퓨터 등에 설치된다.

도시된 바와 같이 냉각 장치(2)는 크게 집적회로 패키지(1)의 열을 전달받아 열교환에 의해 방열 작용하는 히트싱크(3)와, 상기 히트싱크(3)의 일측부에 구비되어 전원공급에 의한 송풍작용으로 냉각효율을 높이는 쿨링팬(4)과, 상기 히트싱크(3)와 쿨링팬(4) 사이의 열전도율을 높이는 전도체(10)로 구성된다.

히트싱크(3)는 통상 발열체인 집적회로 패키지(1)의 열을 전달받아 대기중의 공기와 열교환을 통해 방열 작용하는 하는 것으로, 통상 집적회로 패키지(1)의 방열면에 지지물 또는 접착 실리콘 등에 의하여 견고하게 밀착 접촉된 상태로 고정된다.

이러한 히트싱크(3)는 집적회로 패키지(1)에서 발생되는 열을 전달받아 대기중의 공기와 대류작용을 하여 방열시키게 된다.

한편, 상기 히트싱크(3)는 집적회로 패키지(1)의 방열면인 상부면에 밀접하게 접촉될 수 있도록 저부면이 평탄하게 형성되며, 통상 휴대용 컴퓨터와 같이 내부공간이 협소한 곳에 설치된 CPU 또는 집적회로 패키지(1)를 방열시켜야 하므로 CPU 또는 집적회로 패키지(1)의 일측 공간부까지 일단부가 연장 성형된다.

여기서 상기 히트싱크(3)의 연장 단부측에는 히트싱크(3)로 전도된 열을 송풍작용에 의해 강제 대류시키는 쿨링팬(4)이 구성된다.

쿨링팬(4)은 히트싱크(3)로 대기중의 공기를 강제송풍 시켜 냉각효율을 높이기 위한 것으로, 전원공급에 의해 회전되는 회전체의 외주연에 송풍을 일으킬 수 있는 블레이드(4')가 일체로 형성된다.

이러한 쿨링팬(4)은 통상의 송풍작용을 수행할 수 있다면 통상의 모터가 사용되어도 무방하다.

한편, 상기 쿨링팬(4)에 의해 생성된 바람은 히트싱크(3)의 일단부로 강제 이송됨으로서 히트싱크(3)로 전도된 열이 신속하게 방열되는 것이다.

이와 같은 구성은 종전의 냉각 장치(2)의 구조와 거의 동일하며, 다만 본 발명은 히트싱크(3) 내부에 열전도율이 매우 높은 전도체(10)를 일체로 구성시켜 냉각효율을 극대화시킬 수 있는 것에 특징이 있다.

즉, 상기 히트싱크(3)는 알루미늄 재질로 이루어지기 때문에 압출주조에 의해 성형되는데, 이때 열전도율이 매우 우수한 동(銅)재질의 전도체(10)를 일체로구성시켜 이루어진다.

이때, 상기 전도체(10)는 소정의 두께와 폭을 갖는 판재형으로 이루어지며, 이러한 전도체(10)는 양단이 각각 집적회로 패키지(1)와 쿨링팬(4)측에 위치되도록 성형된다.

즉, 상기 전도체(10)는 일단이 집적회로 패키지(1)의 방열면에 접하는 히트싱크(3)의 일단부에 위치되며, 타단부는 쿨링팬(4)측으로 연장됨으로써 집적회로 패키지(1)에서 발생된 열을 신속하게 쿨링팬(4)측으로 전도되어 방열될 수 있도록 이루어진다.

한편, 상기의 전도체(10)는 보다 효율적인 방열특성을 보장할 수 있도록 쿨링팬(4)측에 위치된 타단부에 냉각핀(15)을 일체로 형성시키는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 냉각핀(15)은 다수개가 일정간격을 두고 수직으로 상향 돌출된 판재형상을 갖는 것으로 방열 효율을 증대시키게 된다.

따라서, 상기와 같이 이루어지는 냉각 장치(2)는 집적회로 패키지(1)의 방열면에 히트싱크(3)의 일단 저부면이 밀접하게 접촉된 상태이므로, 집적회로 패키지(1)에서 발생되는 열은 히트싱크(3)로 전도되며, 전도된 열의 일부는 대기중의 공기와의 대류작용에 의해 방열된다.

이때, 상기 히트싱크(3)의 내부에는 열전도 계수가 매우 높은 전도체(10)가 구비되어 있으므로, 이 전도체(10)에 의해 집적회로 패키지(1)의 방출열이 신속하게 쿨링팬(4)측으로 전달된다.

이렇게 쿨링팬(4)측으로 전도된 열은 쿨링팬(4)의 송풍작용에 의하여 대기중의 공기와 강제대류됨으로써 신속하게 방열될 수 있게 된다.

즉, 상기의 냉각 장치(2)는 히트싱크(3) 내부에 열전도 계수가 높은 전도체(10)를 구비하고 있으며, 이 전도체(10)는 양단부가 발열체인 집적회로 패키지(1)의 상부면측과 송풍력에 의해 냉각작용을 하는 쿨링팬(4)측으로 각각 연장되어 있으므로, 집적회로 패키지(1)로부터 발생되는 열을 신속하게 쿨링팬(4)측으로 유도하여 방열시키므로 안정된 방열특성을 보장하게 된다.

상기에서와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 냉각 장치는 전도체가 히트싱크에서 쿨링팬으로 전도되는 열을 크게 높일 수 있게 되므로 냉각 장치의 전체적인 방열특성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 전도체를 히트싱크와 동시에 압력주조 성형시킴에 따라 상호 접촉 열저항을 크게 저감시킬 수 있게 되므로 종전의 히트 파이프를 사용하지 않고서도 동일한 열전달 효율을 얻을 수 있다.

특히, 종전의 히트 파이프와 히트싱크의 접촉면 불균일에 따른 성능차를 개선시킬 수 있을 뿐만 아니라 전도체의 안정된 열전달을 통해 냉각 장치의 균일한 냉각작용을 유지할 수 있으므로 제품의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 집적회로 패키지의 방열면에 저부면의 일부가 접촉되어 열전달을 받는 히트싱크와, 이 히트싱크의 일측에 구성되어 히트싱크로 전도된 열을 송풍작용에 강제 방열시키는 쿨링팬으로 구성되는 냉각 장치에 있어서,

   상기 히트싱크는 열전도율이 우수한 동재질의 전도체와 동시에 압력주조로 성형된 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 전도체는 일단이 집적회로 패키지의 방열면에 접하는 히트싱크의 일단부에 위치되고, 타단은 쿨링팬측으로 연장 성형된 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 전도체는 쿨링팬측에 위치된 타단부에 일정간격을 두고 수직으로 상향 돌출된 다수개의 냉각핀이 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 냉각 장치.