KR20020043159A

KR20020043159A - 컴퓨터의 중앙처리장치용 냉각장치

Info

Publication number: KR20020043159A
Application number: KR1020010066569A
Authority: KR
Inventors: 김영대
Original assignee: 김영대
Priority date: 2001-10-27
Filing date: 2001-10-27
Publication date: 2002-06-08

Abstract

본 발명은 발열 부품의 냉각장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, CPU와 같은 전기적인 작용을 하면서 열을 발생시키는 발열 부품을 냉각시키기 위한 발열 부품 냉각장치로서, 기초부와 기초부로부터 위로 연장된 다수의 방열핀들을 구비하는 히트 싱크를 포함하되 핀들 중 발열 부품의 주요 발열위치인 발열 코어에 대응하는 위치의 핀들이 다른 위치의 핀들보다 두께가 두꺼운 발열 부품의 냉각장치가 제공된다. 상기 히트 싱크에는 냉각 팬 고정대가 구비되고 상기 냉각 팬 고정대에 냉각 팬이 고정될 수 있다. 그리고, 상기 발열 부품의 냉각장치는 히트 싱크를 고정하는 고정 클립을 더 구비하되, 고정 클립은 중앙보다 양끝이 위로 올라가도록 연장되는 탄성부와, 탄성부의 양단부에 연결되고 히트 싱크 외측에 위치하는 고정부를 구비하며, 고정부 중 어느 하나에는 누름 돌기가 마련될 수 있다. 또한, 발열 코어와 대응하는 위치의 히트 싱크의 기초부 바닥에는 그래파이트(graphite) 소재의 써멀 패드가 부착될 수 있다

Description

컴퓨터의 중앙처리장치용 냉각장치 {CPU COOLER}

본 발명은 냉각장치(COOLER)에 관한 것으로서, 특히 컴퓨터의 중앙처리장치(CPU)와 같은 발열부품의 냉각장치에 관한 것이다.

컴퓨터의 중앙처리 장치용 냉각장치(이하, 'CPU 쿨러'라 한다)는 CPU가 정상적으로 작동할 수 있도록 CPU에서 발생하는 열을 냉각시키는 장치이다. CPU에서 발생한 열을 제대로 냉각시키지 못하면 컴퓨터의 속도가 느려진다. 열을 냉각시키지 못하여 온도가 더 올라가면 CPU가 작동을 멈추게 된다. 따라서, CPU에서 발생하는 열을 냉각시키는 CPU 쿨러는 컴퓨터에 반드시 필요한 장치이다. 초기에 CPU의 속도가 느릴 때에는 열을 외부로 효과적으로 방출하도록 다수의 핀(fin)을 구비하는 히트 싱크가 CPU 쿨러로서 CPU에 위에 장착되었다. 그러나, CPU의 속도가 훨씬 빨라짐에 따라 히트 싱크만으로는 CPU를 적절히 냉각시키지 못하게 되었다. 그리하여, 현재 방열판 위에 추가로 냉각 팬(cooling fan)을 장착하여 냉각성능을 높인 CPU 쿨러를 사용하고 있다. CPU의 속도가 점점 빨라짐에 따라 냉각 팬의 회전속도를 빠르게 하여 풍압세기를 높임으로서 냉각성능을 높이고 있다. 그러나, 이러한 종래의 방식은 몇 가지 문제점을 가지고 있다. 먼저, 히트 싱크가 최적의 열방출 효과를 가지고 있지 않다. 그리고, 방열판 위에 장착될 수 있는 냉각 팬의 크기가 제한되어 있기 때문에, 고속의 CPU를 냉각시키기 위해서는 냉각 팬의 회전속도를 빠르게 하여 풍압을 높이는 수밖에 없다. 냉각 팬이 고속화될수록 소음이 심해지며, CPU 쿨러의 수명이 단축된다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 종래의 CPU 쿨러에 사용할 수 있는 히트 싱크의 구조를 개선하여 최적의 방열능력을 지니는 히트 싱크를 제공하는 데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 종래의 장착 가능한 냉각 팬보다 큰 냉각 팬을 히트 싱크에 장착할 수 있도록 하는 장착수단을 제공함으로써, 보다 큰 냉각팬을 CPU와 같은 발열 부품 냉각에 이용할 수 있도록 하는 데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 조립이 용이한 구조의 CPU 쿨러를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 CPU로부터 히트 싱크로 열전달이 잘 이루어지는 구조의 CPU 쿨러를 제공하는 것이다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉각장치가 장착된 메인보드의 사시도

도2는 도1의 냉각장치와 메인보드의 분해 사시도

도3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉각장치가 장착된 메인보드의 사시도

도4는 도3의 냉각장치와 메인보드의 분해 사시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 메인보드 12 : CPU

14 : CPU 소켓 16 : CPU 쿨러 고정대

18 : CPU 코어 30 : CPU 쿨러

40 : 히트 싱크 44 : 핀 구성부

46 : 냉각 팬 고정대 48 : 핀

54 : 클립 홈 60 : 냉각 팬

80 : 써멀 패드 90 : 고정 클립

94 : 누름 돌기

본 발명의 일측면에 따르면, CPU와 같은 발열 부품을 냉각시키기 위한 발열 부품 냉각장치로서, 기초부와 기초부로부터 위로 연장된 다수의 방열핀들을 구비하는 히트 싱크를 포함하되, 상기 핀들 중 발열 부품의 주요 발열위치인 발열 코어에 대응하는 위치의 핀들이 다른 위치의 핀들보다 두께가 두꺼운 발열 부품의 냉각장치가 제공된다.

상기 히트 싱크에는 냉각 팬 고정대가 구비되고 상기 냉각 팬 고정대에 냉각 팬이 고정될 수 있다. 그리고, 상기 발열 부품의 냉각장치는 상기 히트 싱크를 고정하는 고정 클립을 더 구비하되, 상기 고정 클립은 중앙보다 양끝이 위로 올라가도록 연장되는 탄성부와, 상기 탄성부의 양단부에 연결되고 히트 싱크 외측에 위치하는 고정부를 구비하며, 상기 고정부 중 어느 하나에는 누름 돌기가 마련될 수 있다. 상기 고정 클립은 이 상기 히트 싱크의 양쪽에 각각 끼워지되, 상기 히트 싱크의 양 측면에는 상기 고정 클립의 탄성부가 끼워지는 클립 홈이 마련될 수도 있으며, 상기 고정 클립의 탄성부가 상기 히트 싱크의 핀들 사이에 형성된 빈 공간에끼워질 수 있다. 또한, 상기 발열 코어와 대응하는 위치의 상기 히트 싱크의 기초부 바닥에는 그래파이트(graphite) 소재의 써멀 패드가 부착될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도1 및 도2를 참조하면, 메인보드(10)에는 CPU(12), CPU(12)가 끼워지는 CPU 소켓(14), CPU(12) 둘레에 형성되는 CPU 쿨러 고정대(16)가 구비된다. CPU(12)의 중심부에는 열이 주로 발생하는 CPU 코어(18)가 위치한다. CPU 쿨러 고정대(16)는 CPU(12)를 둘러싸는 사각의 틀로서 네 모서리 부분은 위로 일부 연장되어 있다. 네 개의 연장된 부분에는 각각 고정구멍(20)이 마련된다. 이러한 구성으로 이루어지는 메인보드로는 예를 들면 인텔사의 CPU인 펜티엄4를 장착하는 메인보드를 들 수 있다. 실제로 메인보드 상에는 기타 많은 장치가 구비되나 본 발명과 직접적인 관련이 없으므로 도시하지 않았으며 설명도 생략한다. 이하, 상세히 설명하는 CPU 쿨러는 상기 설명한 형태의 메인보드에 장착될 수 있도록 구성된 본 발명의 제1 실시예이다.

CPU 쿨러(30)는 히트 싱크(40), 히트 싱크(40) 위에 위치하는 냉각 팬(60), 히트 싱크(40) 아래에 위치하는 써멀 패드(80), 히트 싱크(40) 양측에 위치하는 고정 클립(90)을 구비한다.

히트 싱크(40)는 하부에 형성된 기초부(42), 기초부(42)로부터 위로 연장된 핀 구성부(44), 히트 싱크(40)의 마주보는 양 측면의 상부에 위치하는 냉각 팬 고정대(46)를 구비한다. 히트 싱크(40)는 직육면체 형태이며 횡단면은 직사각형인데 가로방향이 길고 세로방향이 짧은 구성이다. 그러나 본 발명의 히트 싱크는 이에제한되는 것은 아니다. 핀 구성부(44)는 기초부(42)로부터 위로 길게 연장되는 다수의 핀(48)들이 가로방향과 세로방향으로 정렬되어 구성된다. 각각의 핀(48)은 모두 세로방향으로는 대체로 두껍고 가로방향으로는 세로방향 폭 보다는 얇은 직사각형의 단면 형태를 취한다. 히트 싱크(40) 중심부에 있는(정확하게는 CPU 코어(18)와 대응하는 위치) 핀들이 가로방향 두께를 다른 핀들보다 두껍게 한다. 이를 위하여 제조시 세 줄의 핀들(49)의 가로방향 두께는 나머지 핀들보다 두껍게 형성한다. 이는 CPU 코어(18)로부터의 열을 보다 효과적으로 전달하기 위함이다. 핀(48) 사이의 간격은 세로방향의 간격(50)이 가로방향 간격(52)보다 넓으나 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다. 히트 싱크(40)의 네 모서리에 있는 핀은 타 부품의 고정을 위해 두껍게 하는 것이 좋다. 히트 싱크(40)의 마주보는 세로방향 양쪽 끝의 중간 높이 위치에는 각각 후술하는 고정 클립(90)이 끼워지는 클립 홈(54)이 세로방향으로 연장되도록 마련된다. 이러한 구성의 히트 싱크는 예를 들면 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 구리, 구리합금 등과 같은 열전도가 잘되는 재료로 절삭가공하여 제작할 수 있다.

가로방향 양쪽 끝의 상부에는 각각 냉각 팬 고정대(46)가 고정된다. 각각의 고정대(46)는 고정용 나사(56)에 의해 히트 싱크(40) 측면의 상부에 고정된다. 고정대(46)는 수평방향으로 연장된 받침부(461)를 구비하며 양 끝에 냉각 팬 고정볼트 구멍(58)을 구비한다. 고정대(46)의 양끝에는 수평 받침부(461)에 수직으로 연장되는 결합부(463)를 갖는데, 상기 고정용 나사(56)로 이 결합부(463)를 히트 싱크(40)의 핀에 고정하는 것이다.

냉각 팬(60)은 프로펠러(62), 프로펠러(62)와 연결된 모터(도시되지 않음), 프로펠러(62)와 모터를 감싸고 지지하는 지지부재(64), 전선(66)을 구비한다. 프로펠러(62)는 허브(68)와 허브(68)로부터 반경방향으로 형성된 다수의 깃(70)을 구비한다. 지지부재(64)는 직육면체의 박스 형태로서 각 모서리에는 위 아래로 관통하는 고정볼트 삽입구(72)가 형성된다. 고정볼트 삽입구(72)를 통해 삽입된 네 개의 고정볼트(74)는 상기 설명한 냉각팬 고정대(46)의 고정볼트 구멍(58)에 체결된다. 이러한 냉각 팬(60)은 알려진 통상적인 냉각 팬을 그대로 사용할 수 있다.

히트 싱크(40)의 하부와 CPU 코어(18) 사이에 위치하는 써멀 패드(80)는 사각의 얇은 패드로서, CPU와 히트 싱크(40)사이의 실제적인 접촉면적을 크게 하여 열전달이 잘 되도록 한다. 패드(80)의 소재는 그래파이트인 것이 좋다. 크기는 CPU 코어(18)보다 큰 것이 좋다. 그래파이트 소재의 접촉패드(80)는 열 전도성이 뛰어날 뿐만 아니라 CPU 코어(18)와 기초부(42)를 완전히 체결케 하여 CPU(12)의 손상을 막는 역할도 가능케 한다. 크기는 CPU 코어(18)보다 큰 것이 좋다. CPU(12)에 패드를 붙일 때에는 CPU 코어(18)의 바깥쪽에 붙게되는 위치에 발라서 접착하는 것이 좋다. 크기가 CPU 코어(18)보다 큰 사각형 패드의 네 모서리 부분에 점 모양(19)으로 접착제를 바르거나 가장자리 부분을 따라 선 모양으로 발라서 접착한다. 단, CPU 코어(18) 부분까지 접착제가 발라지는 것은 바람직하지 않을 수 있다. 접착제가 열방출을 저해하는 요인으로 작용할 수도 있기 때문이다.

고정 클립(90)은 가늘고 긴 탄성이 강한 선재로 이루어진 부재이다. 고정부재(90)는 둥글게 호를 그리며 양쪽으로 연장되어 양끝이 위로 올라가게 형성된 탄성부(96)와 탄성부의 양단부에 각각 아래로 꺾여 형성된 고정부(98, 99)를 구비한다. 한 쪽 고정부(98)는 탄성부(96)로부터 아래로 꺾여 약간 연장된 후 안쪽으로 약간 꺾이고 나서 다시 바깥쪽으로 꺾여 안으로 들어간 형상의 첫번째 굴곡부(981)를 형성하고 연장되다 다시 안쪽으로 꺾여 돌출된 형상의 굴곡부(982)를 형성하며 연장된 후 약간 안쪽으로 꺾여 안으로 들어간 형상의 굴곡부(983)를 형성한다. 다른쪽 단부의 고정부(99)는 탄성부(96)로부터 아래로 꺾여 약간 연장된 후 안쪽으로 약간 꺾인 후 횡방향(길이방향에 수직방향)으로 꺾여 연장되다 다시 바깥쪽으로 직각으로 꺾여 약간 연장되어 형성된다. 횡방향으로 연장된 폭은 구멍(20)의 폭보다 작다.

히트 싱크(40)를 CPU 쿨러 고정대(16)에 끼우고 고정 클립(90)을 히트 싱크(40)에 마련된 클립 홈(54)에 위치시키고 한 쪽 고정부(99)를 CPU 쿨러 고정대(16)의 각 모서리 상단에 마련된 고정구멍(20)에 끼운 후, 다른 쪽 고정부(98)의 안으로 들어간 굴곡부(983)를 고정구멍(20)에 끼우면 탄성부(96)가 히트 싱크(40)를 아래로 눌러 CPU 쿨러(30)가 메인보드(10)에 고정된다. CPU 쿨러(30)의 장착시 고정부(98)의 산처럼 돌출된 굴곡부(982)를 손 또는 도구로 잡고 작업하면 장착이 쉽다.

계속해서, 도1과 도2를 통하여 본 실시예에서의 CPU 쿨러의 작용을 설명한다. 도1과 도2를 참조하면, CPU(12)로부터 방출되는 열은 써멀 패드(80)를 거쳐 히트 싱크(40)로 전달된다. 이때, CPU 코어(18)와 대응하는 위치에 있는 두꺼운 핀(49)을 통해 보다 효과적으로 열이 전달되어 외부로 열이 방출된다. 히트싱크(40) 상부에 고정된 팬(60)의 송풍에 의해 냉각성능은 향상된다.

도3 및 도4를 참조하면, 메인보드(10a)에는 CPU(12a)와 CPU(12a)가 끼워지는 CPU 소켓(14a)이 구비된다. CPU(12a)의 중심부에는 열이 주로 발생하는 CPU 코어(18a)가 위치한다. CPU 소켓(14a)의 상부 한 쪽에는 턱(13)이 형성되어 일측면이 위로 돌출되어 있다. 양쪽 측부에는(도면에서는 하나의 측부에만 도시됨) 각각의 측면으로부터 일부 돌출되어 형성된 CPU 쿨러 고정부(16a)가 구비된다. CPU 쿨러 고정부(16a)는 기초부(17)와 기초부(17)로부터 돌출된 세 개의 고정 돌기(19)를 구비한다. 고정 돌기(19)는 끝이 아래로 굽어져 약간 연장된다. 이러한 구성으로 이루어지는 메인보드로는 예를 들면, AMD사의 CPU인 애슬론 1.2GHz(266FSB)를 장착하는 메인보드를 들 수 있다. 실제로 메인보드 상에는 기타 많은 장치가 구비되나 본 발명과는 직접적인 관련이 없으므로 도시하지 않았으며 설명도 생략한다. 이하, 상세히 설명하는 CPU 쿨러는 상기 설명한 형태의 메인보드에 장착될 수 있도록 구성된 본 발명의 제2 실시예에 따른 것이다.

CPU 쿨러(30a)는 히트 싱크(40a), 히트 싱크(40a) 위에 위치하는 냉각 팬(60a), 히트 싱크(40a) 아래에 위치하는 써멀 패드(80a), 히트 싱크(40a) 내부에 삽입되는 고정 클립(90a)을 구비한다.

직육면체 형태의 히트 싱크(40a)는 하부에 형성된 기초부(42a), 기초부(42a) 위의 핀 구성부(44a), 히트 싱크(40a)의 마주보는 양 측면의 상부에 각각 위치하는 냉각 팬 고정대(46a)를 구비한다. 기초부(42a) 바닥의 한쪽 측면에는 턱(43)이 형성되어 있어, CPU 소켓(14a)에 형성된 턱(13)에 맞추어 진다. 핀(44a)들의 구성과냉각 팬 고정대(46a)의 구성 및 결합은 상기 제1 실시예에서와 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.

고정 클립(90a)은 탄성이 있는 부재로서 세 개의 탄성부(96a)와 탄성부(96a) 양쪽에 각각 연결되는 고정부(98a, 99a)를 구비한다. 탄성부(96a)는 'V' 자형으로 굽어져 양쪽이 약간 위로 올라간 길고 얇게 연장된다. 탄성부(96a) 양쪽 단부에 연결된 두 개의 고정부(98a, 99a)는 다수의 고정 구멍(100)이 마련된 얇은 판 부재이다. 두 고정부(98a, 99a) 중 하나(98)에는 누름 돌기(94a)가 마련된다. 누름 돌기(94a)는 위로 약간 굽은 형태인 것이 좋다. 각각의 탄성부(96)는 히트 싱크(40a)의 핀들 사이에 형성된 통로를 통해 끼워져 히트 싱크(40a) 내부로 삽입되며 고정부(98, 99)는 히트 싱크(40a)의 양측 밖으로 나온다. CPU 쿨러(30a)를 메인보드(10a)에 고정시키기 위해서는 한 쪽 고정부(99)에 마련된 고정구멍(100)들을 CPU 소켓(14a)에 마련된 고정 돌기(19)에 끼우고 누름 돌기가 있는 다른 쪽 고정부(98)에 마련된 고정 돌기(19)에 끼운다. 그러면 탄성부(96)의 탄성에 의해 히트 싱크(40)가 아래로 눌러져서 고정된다. CPU 쿨러(30a)의 장착시 누름 돌기(94a)를 드라이버와 같은 도구로 아래로 눌러 사용하면 장착이 보다 쉽다.

냉각 팬(60a)과 접착패드(80a)의 구성은 제1 실시예에서의 냉각 팬과 그 구성 및 방열판과의 구성이 동일하므로 이에 관한 상세한 설명을 생략한다.

본 발명에 따른 CPU 쿨러를 사용하면 다음과 같은 장점이 있다. 먼저, 방열판을 구조적으로 개선하였기 때문에 기존의 방열판보다 열방출 효과가 뛰어나다.다음으로, 보다 큰 냉각 팬을 장착할 수 있도록 하였기 때문에 팬은 낮은 회전 속도로도 충분한 풍압을 얻을 수 있어 소음이 적고 오래 사용할 수 있다. 그리고, 그래파이트 소재의 접착패드를 사용함으로써 종전보다 개선된 열전도성과 CPU 손상방지 효과를 얻을 수 있다.

이상 본 발명을 상기 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다. 당업자라면, 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있으며 이러한 수정과 변경 또한 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.

Claims

CPU와 같은 발열 부품을 냉각시키기 위한 발열 부품 냉각장치로서, 기초부와 기초부로부터 위로 연장된 다수의 방열핀들을 구비하는 히트 싱크를 포함하되, 상기 핀들 중 발열 부품의 주요 발열위치인 발열 코어에 대응하는 위치의 핀들이 다른 위치의 핀들보다 두께가 두꺼운 발열 부품의 냉각장치.
제1항에 있어서, 상기 히트 싱크에는 냉각 팬 고정대가 구비되고 상기 냉각 팬 고정대에 냉각 팬이 고정되는 발열 부품의 냉각장치.
제1항에 있어서, 상기 히트 싱크를 고정하는 고정 클립을 더 구비하되, 상기 고정 클립은 중앙보다 양끝이 위로 올라가도록 연장되는 탄성부와, 상기 탄성부의 양단부에 연결되고 히트 싱크 외측에 위치하는 고정부를 구비하며, 상기 고정부 중 적어도 어느 하나에는 장착 보조용 돌출부가 마련되는 발열 부품의 냉각장치.
제3항에 있어서, 상기 장착 보조 구조용 돌출부는 상기 탄성부로부터 이어져서 탄성부 바깥쪽으로 꺾여 나아가 형성된 굴곡부를 갖는 발열 부품의 냉각장치.
제3항에 있어서, 상기 장착 보조용 돌출부는 누름 돌기를 갖는 발열 부품의 냉각장치.
제3항에 있어서, 상기 고정 클립은 상기 히트 싱크의 양쪽에 각각 끼워지되, 상기 히트 싱크의 양쪽에는 상기 고정 클립의 탄성부가 끼워지는 클립 홈이 마련되는 발열 부품의 냉각장치.
제3항에 있어서, 상기 고정 클립의 탄성부가 상기 히트 싱크의 핀들 사이에 형성된 빈 공간에 끼워지는 발열 부품의 냉각장치.
제1항에 있어서, 상기 발열 코어와 대응하는 위치의 상기 히트 싱크의 기초부 바닥에 부착되는 그래파이트(graphite) 소재의 써멀 패드를 더 포함하되, 상기 발열 부품의 테두리에 접착제를 발라 상기 히트 싱크와 상기 발열부품을 접착시키는 발열 부품의 냉각장치.
제8항에 있어서, 상기 써멀 패드는 상기 발열 코어보다 크며 상기 발열 코어 바깥쪽과 대응하는 위치에 접착제를 발라 발열부품에 부착하는 발열 부품의 냉각장치.