KR20020039076A - 냉각팬 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단일의 작업공정으로 팬모터와 히트싱크를 소켓에 견고하게 고정시킬 수 있도록 하여 조립작업의 표준화와 생산성을 향상시킬 수 있는 냉각팬 장치를 제공하기 위한 것이다.

이러한 냉각팬 장치는 인쇄회로기판에 회로적으로 구성되며 양측에 체결돌기가 형성된 소켓에 장착되는 CPU를 냉각시키는 냉각팬 장치에 있어서, 상기 CPU의 상부면에 안착되며 상측면에는 일정간격을 두고 상향 돌출된 다수개의 냉각핀을 구비하고, 네 모서리측에 위치된 냉각핀에는 상향 돌출된 포스트가 형성된 히트싱크와; 상기 히트싱크의 상부면에 안착되도록 네 모서리측에 포스트가 삽입관통되는 관통홀이 형성되며, 중앙부에는 냉각핀으로 강제 송풍작용하는 블레이드가 구비된 냉각팬 모터와; 판재형으로 중앙단부가 팬모터의 상단부에 접촉되고 양단은 수평 및 수직방향으로 탄력적인 변위를 갖도록 굽힘된 뒤 하향 연장되며, 이 하향 연장된 단부의 하측에는 소켓의 체결돌기가 끼움 삽입되는 체결홈이 형성된 클립으로 구성된다.

Description

냉각팬 장치{Cooling fan}

본 발명은 컴퓨터의 CPU(Central Processing Unit)에서 발생되는 열을 방열시키는 냉각팬 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대류작용을 하는 히트싱크와 송풍작용을 하는 팬모터의 상호 조립성을 향상시키면서 방열특성을 보장할 수 있도록 한 냉각팬 장치에 관한 것이다.

최근 들어 소형화 및 고신뢰성이 요구되는 전자기기, 즉 컴퓨터 등과 같은 전자기기에는 고성능을 이루기 위한 CPU(Central Processing Unit)나 IC와 같이 전기적인 신호로 동작하는 집적회로패키지가 사용되고 있으며, 이 집적회로패키지에서 발생되는 열은 성능을 저하시키는 직접적인 원인이 되므로 자연대류 또는 강제대류를 통해 방열시키고 있다.

일예로, 컴퓨터의 성능 증가에 비례하여 CPU(Central Processing Unit)의 발열량이 꾸준히 증가되어 과거의 66MHz 486급 CPU의 발열량은 4W 정도였으나 근래에 주로 보급되는 1000MHz급의 경우에는 16~28W 정도에 달하고 있다.

이에 반하여 컴퓨터의 전체적인 크기는 점점 더 작아지는 추세이므로 CPU의 열적 환경은 아주 열악한 상황에 처하게 되어 여타의 부품온도에 비하여 CPU의 온도가 상대적으로 상당히 높아지는 CPU의 고온화(hot-spot)에 따른 문제가 발생되고 있다.

따라서 CPU의 열을 효율적으로 방열하는 방안에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이러한 CPU의 열을 방열시키는 수단으로 팬모터에 의한 강제대류 냉각방식인 냉각팬 장치가 주로 사용되고 있다.

여기서 상기 냉각팬 장치는 크게 히트싱크와 팬모터로 구성되며, 히트싱크는 열전도율이 우수한 재질로 제작되어 집적회로패키지나 CPU로 부터의 열을 전달받아대기중으로 신속하게 방열시키는 방열구조를 갖는다.

한편, 팬모터는 상기 히트싱크의 상부면측에 일체로 고정되는 것으로 통상의 모터에 송풍을 일으킬 수 있도록 회전체에 블레이드가 일체로 형성된다.

이러한 팬모터는 히트싱크를 강제대류 시킴으로써 히트싱크의 방열특성을 더욱 향상시키게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 냉각팬 장치를 나타낸 분해 사시도로서, 도시된 바와 같이 냉각팬 장치는 크게 히트싱크와 팬모터 그리고 고정부재로 구성된다.

히트싱크(100)는 통상 발열체인 CPU(c)의 상부면에 부착되어 CPU(c)에서 발생되는 열을 전달받아 대류작용에 의하여 방열하게 된다.

이러한 히트싱크(100)는 CPU(c)의 방열면인 상부면에 밀접하게 접촉되는 모체부(110)와, 이 모체부(110)로 전달되는 열을 대기중으로 신속하게 방열시키기 위한 냉각핀(120)으로 구성된다.

여기서 상기 모체부(110)는 저부면이 평탄한 형상을 갖도록 이루어지며, 이 저부면이 CPU(c)의 상부면에 밀접하게 접촉됨으로써 집적회로패키지 즉, CPU(c)에서 발생되는 열을 전도 받게 된다.

그리고, 모체부(110)의 상측에는 대류작용을 증대시키기 위한 냉각핀(120)이 형성되며, 이 냉각핀(120)은 CPU(c)의 열저항, 풍량, 열원 등의 변화에 따라 그 방열설계를 달리하고 있으나, 통상 대부분의 냉각핀(120)은 모체부(110)의 상측에 일정간격을 두고 수직하게 일체로 형성된다.

이러한 냉각핀(120)은 모체부(110)에 전도된 열을 대기중으로 신속하게 방출시키는 작용을 수행하게 된다.

한편, 상기 히트싱크(100)는 중앙에 길이재의 고정부재(200)가 삽입되는 장착홈을 형성하며, 이 장착홈의 양편으로 상기 전술한 냉각핀(120)이 형성된다.

이와 같은 구성을 갖는 상기 히트싱크(100)는 냉각핀(120)의 상측으로 강제 대류작용을 하는 팬모터(300)가 나사체결에 의해 결합된다.

팬모터(300)는 외부로부터 전원을 공급받아 회전체의 외주연에 결합된 블레이드(310)를 회전시킴으로써 소정의 송풍력을 생성하게 되며, 이렇게 팬모터(300)에 의해 생성된 바람은 히트싱크(100)의 냉각핀(120)측으로 강제 대류됨으로써 히트싱크(100)로 전도된 열을 신속하게 대기중으로 방열시키게 된다.

한편, 상기 팬모터(300)는 네 모서리측에 수직하는 방향으로 관통된 나사홀(320)이 형성되며, 이 나사홀(320)에 소정의 길이를 갖는 나사(330)가 삽입된다.

여기서 상기 나사(330)는 팬모터(300)의 나사홀(320)을 관통한 뒤 끝단부가 냉각핀(120)과 냉각핀(120) 사이에 형성된 홈에 강제로 삽입됨으로써 팬모터(300)를 히트싱크(100)에 고정시키게 된다.

이와 같이 구성되는 냉각팬 장치는 CPU(c)가 탑재되는 소켓(s)에 장착될 수 있도록 고정부재(200)를 구비하여 이루어진다.

여기서 상기 소켓(s)은 CPU(c)를 인쇄회로기판(미도시)에 회로적으로 연결시키기 위한 장치로서, 일측에 구비된 레버의 회동에 의해 CPU(c)를 고정 및 탈착시키도록 구성되며, 양측부에 고정부재(200)를 고정시킬 수 있는 체결돌기(s1)가 돌출 형성된다.

한편, 상기 고정부재(200)는 클립(210)과 탄성편(220)으로 구성되며 클립(210)은 소정의 길이를 갖는 판재형으로 양끝단이 하향으로 수직하게 굽힘되어 한쌍의 연장부(211)를 형성하며, 이 연장부(211)에는 수평 및 수직방향으로 체결홈(212)이 형성되어 전술한 소켓(s)의 체결돌기(s1)가 끼워지게 된다.

그리고 상기 탄성편(220)은 상,하 방향으로의 탄성 복원력을 발휘할 수 있도록 벤딩가공된다.

이러한 고정부재(200)는 탄성편(220)이 모체부(110)의 상부면에 형성된 장착홈에 삽입되고, 그 상측으로 클립(210)이 안착되는 구조로, 전술한 히트싱크(100)와 팬모터(300)의 조립전 과정에서 히트싱크(100)에 조립된다.

즉, 상기와 같은 종래의 냉각팬 장치는 히트싱크(100)의 장착홈에 탄성편(220)과 클립(210)을 순차적으로 안착시킨 뒤, 히트싱크(100)의 냉각핀(120) 상측으로 팬모터(300)를 안착시킨다.

이 상태에서 팬모터(300)의 네 모서리측에 형성된 나사홀(320)측으로 소정의 길이를 갖는 나사(330)를 삽입한 뒤 일방향 회전시키면, 상기 나사(330)의 끝부분이 냉각핀(120)과 냉각핀(120) 사이로 강제 체결된다.

따라서 팬모터(300)와 히트싱크(100)가 상호 고정되므로 냉각팬 장치의 조립이 완료된다.

이러한, 냉각팬 장치는 히트싱크(100)의 저부면을 CPU(c)의 상부면에 밀접하게 접촉되도록 한 상태에서 클립(210)의 양 연장부(211)에 형성된 체결홈(212)을소켓(s)의 체결돌기(s1)가 삽입되도록 하면, 냉각팬 장치가 CPU(c)에 밀접하게 접촉됨과 동시에 소켓(s)에 고정될 수 있게 된다.

그러나 상기와 같은 종래의 냉각팬 장치는 팬모터(300)를 히트싱크(100)에 고정시키기 위하여 다수개의 나사(330)를 사용하기 때문에 나사(330)체결에 따른 작업공수의 증가로 인하여 조립성이 불량한 것은 물론이고 생산성 저하 등의 문제점이 있다.

또한, 작업자마다 나사(330)체결의 숙련도가 다르기 때문에 작업의 표준화가 이루어지지 않아 제품 마다 나사(330)의 위치가 정위치에서 체결되지 못하게 되어 결과적으로 팬모터(300)의 안착상태가 매우 불량하게 되는 것은 물론이고 나사(330)가 강제 체결됨에 따라 냉각핀(120)의 형상이 변형되어 방열특성이 저하되는 등 제품의 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 단일의 작업공정으로 팬모터와 히트싱크를 소켓에 견고하게 고정시킬 수 있도록 하여 조립작업의 표준화와 생산성을 향상시킬 수 있는 냉각팬 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 냉각팬 장치를 나타낸 분해 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 냉각팬 장치를 나타낸 분해 사시도,

도 3은 도 2의 냉각팬 장치의 결합된 상태를 개략적으로 나타낸 측면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 히트싱크 11 : 모체부

12 : 냉각핀 13 : 포스트

20 : 팬모터 21 : 블레이드

22 : 관통홀 30 : 클립

31 : 연장단부 32 : 체결홈

33 : 고정홀 34 : 공기유동홀

s : 소켓 s1 : 체결돌기

c : CPU

상기의 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 냉각팬 장치는 인쇄회로기판에 회로적으로 구성되며 양측에 체결돌기가 형성된 소켓에 장착되는 CPU를 냉각시키는 냉각팬 장치에 있어서, 상기 CPU의 상부면에 안착되며 상측면에는 일정간격을 두고상향 돌출된 다수개의 냉각핀을 구비하고, 네 모서리측에 위치된 냉각핀에는 상향 돌출된 포스트가 형성된 히트싱크와; 상기 히트싱크의 상부면에 안착되도록 네 모서리측에 포스트가 삽입관통되는 관통홀이 형성되며, 중앙부에는 냉각핀으로 강제 송풍작용하는 블레이드가 구비된 냉각팬 모터와; 판재형으로 중앙단부가 팬모터의 상단부에 접촉되고 양단은 수평 및 수직방향으로 탄력적인 변위를 갖도록 굽힘된 뒤 하향 연장되며, 이 하향 연장된 단부의 하측에는 소켓의 체결돌기가 끼움 삽입되는 체결홈이 형성된 클립으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 다른 특징은 상기 클립은 중앙단부 네모서리측에 포스트의 끝단부가 삽입 관통되도록 소정크기의 고정홀이 형성된 것에 있다.

본 발명의 바람직한 한 특징은 상기 클립은 상단부 중앙에 팬모터의 블레이드 회전 반경에 비례하는 크기를 갖는 공기유입홀이 형성된 것에 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 히트싱크 체결장치를 설명하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 3은 본 발명에 따른 냉각팬 장치를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이 냉각팬 장치는 CPU(c)의 열을 전달받아 열교환에 의해 방열 작용하는 히트싱크(10)와, 전원공급에 의해 히트싱크(10)로 소정의 송풍작용을 하여 강제대류로 냉각효율을 높이는 팬모터(20)와, 히트싱크(10)와 팬모터(20)를 소켓(s)에 일체로 고정시키는 클립(30)으로 구성된다.

여기서 상기 히트싱크(10)는 CPU(c)의 방열면인 상부면에 밀착 접촉되도록 저부면이 평탄하게 형성된 모체부(11)와, 이 모체부(11)로 전달된 열을 대기중으로신속하게 방열시키기 위한 냉각핀(12)으로 이루어진다.

그리고 상기 팬모터(20)는 전원공급에 의해 회전되는 회전체의 외주연에 송풍을 일으킬 수 있는 블레이드(21)가 일체로 형성된 일종의 전동기로서, 팬모터(20)에 의해 생성된 바람은 히트싱크(10)의 냉각핀(12)측으로 강제 대류됨으로써 히트싱크(10)로 전도된 열을 대기중으로 신속하게 열교환 되도록 한다.

이와 같은 히트싱크(10)와 팬모터(20)의 구조는 종전의 냉각팬 장치와 대동 소이하나, 본 발명에서의 히트싱크(10)는 네모서리측에 배치된 냉각핀(12)의 상측으로 소정의 높이를 갖는 포스트(13)를 일체로 형성하고, 이 히트싱크(10)의 상부면에 안착되는 팬모터(20)는 상기 포스트(13)가 삽입 관통되도록 네 모서리측에 관통홀(22)이 형성된다.

한편, 본 발명의 가장 두드러진 특징은 상기 전술한 히트싱크(10)와 팬모터(20)를 일체로 소켓(s)에 간편하게 고정시킬 수 있도록 하는 클립(30)을 구비하는 것에 있으며, 이와 같은 클립(30)은 도 2에서와 같이 하나의 판재형의 부재가 상호 대칭되게 굽힘 성형되어 이루어진다.

즉, 상기 클립(30)은 중앙단부가 팬모터(20)의 상부면에 대응되는 면적을 갖도록 사각 형상으로 제작되며, 이 중앙단부의 중앙측에는 소정크기를 갖는 공기유동홀(34)이 형성된다.

이때, 상기 공기유동홀(34)은 팬모터(20)의 블레이드(21) 회전반경에 비례하는 크기를 갖도록 제작되는 것이 바람직하며, 이러한 공기유동홀(34)은 팬모터(20)의 구동시 대기중의 공기가 블레이드(21)로 원활하게 유입될 수 있도록 하기 위한것이다.

한편, 상기 공기유동홀(34)이 형성된 클립(30)의 중앙단부에는 네모서리측에 소정크기를 갖는 고정홀(33)이 형성되며, 이러한 고정홀(33)은 전술한 히트싱크(10)의 포스트(13)가 삽입되도록 하기 위한 것이다.

따라서, 상기 고정홀(33)은 팬모터(20)에 형성된 관통홀(22)과 동일한 위치에 형성되며 포스트(13)의 삽입시 수평 및 수직방향으로의 유동이 제한된다.

그리고 상기 클립(30)의 중앙단부 양측으로는 수평 및 수직방향으로의 탄력적인 변위를 갖도록 굽힘된 뒤 하향 연장되는 연장단부(31)가 형성되며, 이 연장단부(31)의 하측에는 소켓(s)의 체결돌기(s1)가 끼움삽입되는 체결홈(32)이 형성된다.

즉, 상기 클립(30)은 중앙단부의 양측 끝에서 소정각도 만큼 굽힘되면서 상향 연장된 뒤 다시 하측방향으로 소정각도 만큼 굽힘되어 연장됨으로써 수평 및 수직방향으로의 탄성지지력을 작용받도록 구성된다.

한편, 상기 소켓(s)의 체결돌기(s1)는 그 끝단부가 일측으로 돌출 성형되도록 하여 일종의 걸림턱을 형성함으로써 연장단부(31)에 형성된 체결홈(32)이 삽입된 뒤에는 이탈되지 않도록 이루어진다.

여기서, 상기 클립(30)은 본 발명에서와 같이 단일의 부재로 수평 및 수직방향으로의 탄력적인 지지력을 작용할 수 있도록 굽힘 가공된다면 다양한 형상으로 제작될 수 있을 것이다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 냉각팬 장치의 조립 및 장착과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 팬모터(20)를 히트싱크(10)의 상측에 위치시키고, 히트싱크(10)에 구비된 네 개의 포스트(13)와 팬모터(20)에 형성된 네 개의 관통홀(22)이 상호 일치되도록 위치 조정한다.

이와 같은 상태에서 상기 팬모터(20)를 하측으로 즉, 히트싱크(10)측으로 이동시키면, 히트싱크(10)의 포스트(13)가 팬모터(20)의 관통홀(22)을 삽입 관통하게 된다.

따라서 상기 팬모터(20)와 히트싱크(10)는 상,하방향으로의 유동은 자유롭지만 수평방향으로의 유동은 방지된 상태가 된다.

이어서, 상기 팬모터(20)가 조립된 히트싱크(10)를 소켓(s)에 장착된 CPU(c)의 상부면에 안착시킨다.

그리고, 상기 팬모터(20)의 상측으로 클립(30)을 위치시킨 뒤, 클립(30)의 중앙단부 네모서리에 형성된 고정홀(33)에 팬모터(20)의 상측으로 돌출된 포스트(13)가 삽입되도록 조립한다.

이 상태에서 클립(30)의 양 연장단부(31)를 소켓(s)의 양측으로 이동시키면서 연장단부(31)에 형성된 체결홈(32)에 소켓(s)의 체결돌기(s1)가 끼움되도록 하면 조립을 완료할 수 있게 된다.

이때, 상기 클립(30)의 중앙단부와 연장단부(31)를 연결하는 굽힘 가공된 부위에서 수평 및 수직방향으로의 탄력적인 변위를 유도할 수 있게 된다.

특히 상기 클립(30)은 중앙단부가 팬모터(20)의 상부면에 접촉된 상태에서양 연장단부(31)가 소켓(s)에 고정되므로 수직방향으로의 탄성복원력이 작용됨에 따라 히트싱크(10)와 CPU(c)를 상호 밀접하게 접촉되도록 한다.

한편, 상기와 같은 냉각팬 장치는 전술한 조립과정을 역순으로 수행하면 소켓(s)에서 클립(30)과 팬모터(20) 및 히트싱크(10)를 상호 분리시킬 수 있게 된다.

따라서 상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 냉각팬 장치는 히트싱크(10)와 팬모터(20)를 우선 조립한 상태에서 이를 CPU(c)에 안착시키고, 클립(30)으로 고정시키므로 조립이 간편해지고 작업자의 숙련도에 상관없이 항상 일정한 조립성을 유도할 수 있으므로 CPU(c)에 대한 냉각팬 장치의 균일한 방열특성을 보장할 수 있게 된다.

상기에서와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 냉각팬 장치는 작업자가 히트싱크의 네모서리측에 상향 돌출된 포스트에 팬모터를 고정시킨 뒤 그 상부면으로 클립을 위치시킨 뒤 클립의 양 연장부를 CPU가 장착된 소켓의 체결돌기에 끼움 결합시키는 간단한 작업만으로 히트싱크와 팬모터를 일체로 소켓에 고정시킬 수 있으므로 조립성이 크게 향상되는 이점이 있다.

특히, 종전의 나사체결에 비하여 작업자의 숙련도를 크게 필요로 하지 않으므로 조립작업의 표준화가 이루어지는 것은 물론이고 조립작업에서의 제품 불량률을 크게 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 인쇄회로기판에 회로적으로 구성되며 양측에 체결돌기가 형성된 소켓에 장착되는 CPU를 냉각시키는 냉각팬 장치에 있어서,

   상기 CPU의 상부면에 안착되며 상측면에는 일정간격을 두고 상향 돌출된 다수개의 냉각핀을 구비하고, 네 모서리측에 위치된 냉각핀에는 상향 돌출된 포스트가 형성된 히트싱크와;

   상기 히트싱크의 상부면에 안착되도록 네 모서리측에 포스트가 삽입관통되는 관통홀이 형성되며, 중앙부에는 냉각핀으로 강제 송풍작용하는 블레이드가 구비된 냉각팬 모터와;

   판재형으로 중앙단부가 팬모터의 상단부에 접촉되고 양단은 수평 및 수직방향으로 탄력적인 변위를 갖도록 굽힘된 뒤 하향 연장되며, 이 하향 연장된 단부의 하측에는 소켓의 체결돌기가 끼움 삽입되는 체결홈이 형성된 클립;

   으로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉각팬 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 클립은 중앙단부 네모서리측에 포스트의 끝단부가 삽입 관통되도록 소정크기의 고정홀이 형성된 것을 특징으로 하는 냉각팬 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 클립은 상단부 중앙에 팬모터의 블레이드 회전 반경에 비례하는 크기를 갖는 공기유입홀이 형성된 것을 특징으로 하는 냉각팬 장치.