KR20020069806A

KR20020069806A - Ｃｐｕ 냉각기 조립체

Info

Publication number: KR20020069806A
Application number: KR1020010010279A
Authority: KR
Inventors: 이원재
Original assignee: 이원재
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2002-09-05

Abstract

본 발명은 CPU 냉각기 조립체를 개시한 것으로, 좁은 발열체(CPU의 코어부분(61))로부터 방열기능을 갖도록 다수의 방열핀(11)이 받침대(12)에 압축 조립된 방열수단(10)과, 방열수단(10)과 CPU(60) 사이에서 컴퓨터 동작시 가장 뜨거워지는 코어 부분(61) 주변에 설치되어 열전 면적을 확장시키는 스페이서(50)와, CPU(60) 위에 방열수단(10)을 압력조절 가능하게 고정시킬 수 있도록 설치되는 고정수단(80)으로 이루어진 것이다.

본 발명에 따르면, 핀 방식으로 방열핀을 압축 조립하여 단위 부피당 방열면적을 종래의 판방식에 비해 30% 이상 더 확보하여 방열 성능을 높일 수 있으며, 고정 수단을 나사와 스프링 조립 방식으로 압력 조절이 가능하도록 하였으며, 종래의 판 스프링 클립 방식보다 높은 접촉 압력을 제공할 수 있으며, 호환성 및 장착성을 향상시킬 수 있는 것이다.

Description

ＣＰＵ 냉각기 조립체{CPU COOLER ASSEMBLY}

본 발명은 CPU 냉각기 조립체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 핀 방식으로 방열핀을 압축 조립하고, 고정 수단을 나사와 스프링 조립 방식으로 압력 조절이 가능하게 한 CPU 냉각기 조립체에 관한 것이다.

CPU 냉각기(cooler)는 CPU에 의해 발생하는 열을 효과적으로 발산시켜 온도를 낮추는 데 중요한 장치이다. 주요 설계 이론은 방열판이 열을 전도시키고 팬(fan)으로 바람을 불어 넣어 열을 식히는 것이다. 286/386 CPU를 사용하던 때에는, 제한된 바이트(bytes)수와 낮은 주파수(frequency)(6Mhz~12Mhz) 때문에 CPU의 트랜지스터(transistor)수가 많지 않았다. 따라서 전력(power) 소비량이 3~4Watts 정도였다. CPU와 공기 사이의 자유로운 교류에 의해서, 작동 온도가 만족스럽게 낮았다. 그때에는 공기와의 접촉면적을 증가시키는 방열판만으로도 열 문제를 충분히 해결할 수 있었다. 그러나, 486(50Mhz) CPU 이후에는, 전력(power) 소비량이 8Watts로 증가했으며, 최근에 개발된 Pentium 233 Mhz의 전력 소비량은 18Watts, AMD K6 233Mhz의 전력 소비량은 28.3 Watts이다. 따라서 CPU 냉각기(cooler)를 사용하여 강제적으로 바람을 불어 넣지 않고는 열 문제를 효과적으로 해결할 수 없게 되었다.

앞으로 미래에 출시될 CPU들은 제조 기술의 발전에 따라 트랜지스터의 단위면적당 집적 율이 높아지면서 CPU에서 발생하는 열은 점점 더 많아 질 것이다. 이러한 필요에 의해 보다 많은 열을 냉각할 수 있는 방열기의 필요성은 점점 증대하고 있으며, 또한, 다양한 CPU 종류에 호환성이 높은 제품을 필요로 할 것이다.

CPU 냉각기는 뛰어난 열전도율, 저소음,긴 수명의 팬, 설치하기 쉽게 디자인된 고정 클립(clip) 등의 조건을 갖는 것이 바람직하다.

한편, 종래의 냉각기는 압출성형, 주조, 스카이 위빙(sky weaving), 라디에이터 방식 등으로 방열기(heat sink)가 제조되고 있으나, 이와 같은 방식의 방열기는 더 이상 방열 성능을 높이는데 상당한 기술적인 어려움에 부딪히고 있는 실정 있다.

또한, 종래의 냉각기는 고정 클립의 호환성이 떨어질 뿐만 아니라 장착 방식이 까다로운 단점이 있었다.

또한, 종래의 냉각기 조립시 CPU에서의 이슬 방지 및 접촉면의 열전달 특성 향상을 위해 소켓 상면에 실리콘을 도포하는 작업이 추가되는 경우 몇가지 단점이 있었다. 즉, 실리콘을 도포한 후 건조될때까지 기다려야 하므로 시간이 많이 걸리고, 실리콘의 접착특성으로 작업하기에 불편할 뿐만 아니라 CPU 교체시에 말라붙은 실리콘을 제거해야하므로 주변이 지저분해지는 단점이 있었다.

이와같은 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로, 방열기를 개선하여 방열 성능을 높일 수 있으며, 고정 클립을 개선하여 사용자 설치의 편의성을 증대할 수 있을 뿐만 아니라 여러가지 종류의 CPU에도 사용 가능하도록 호환성을 높인 CPU 냉각기 조립체를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 CPU의 이슬 방지 및 열전달 특성 향상을 위해 소켓 상면에 젤 상태로 유지되는 절연 그리스를 사용함으로써 작업성 및 작업시간을 줄일 수 있는 CPU 냉각기 조립체를 제공하는데 다른 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 CPU 냉각기 조립체의 분해 조립도,

도 2는 본 발명에 따른 CPU 냉각기 조립체의 조립 단면도,

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 고정수단의 작동을 나타낸 개략 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 절연 그리스 도포 상태를 도시한 사시도,

도 6은 본 발명에 따른 스페이서의 다른 변형 실시예를 도시한 평면도,

도 7은 본 발명에 따른 고정수단의 다른 변형 실시예를 도시한 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 ; 방열수단 11 ; 방열핀

12 ; 받침대 20 ; 보냉수단

30 ; 펠티어 소자 40 ; 열응집 부재

50 ; 스페이서 60 ; CPU

61 ; 코어 부분 70 ; 소켓

71 ; 돌기 80 ; 고정수단

81 ; 고정판 82 ; 조절나사

83 ; 탄성부재 84 ; 구멍

85 ; 장공 86 ; 나사산

90 ; 절연 그리스 91 ; 보냉 스폰지

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 CPU 냉각기 조립체에 있어서, 다수의 방열핀이 방열핀 받침대에 압축 조립된 방열수단과, 상기 방열수단과 CPU 사이에서 컴퓨터 동작시 가장 뜨거워지는 코어 부분 주변에 설치되어 열전 면적을 확장시키는 스페이서와, 상기 CPU 위에 상기 방열수단을 압력조절 가능하게 고정시킬 수 있도록 설치되는 고정수단을 포함하는 CPU 냉각기 조립체를 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 영하냉각용 전자소자인 펠티어 소자 사용시 냉기를 응집하고 순간적인 열을 흡수하는 피라미드 형상의 열응집부재와, 상기 열응집부재와 펠티어 소자의 보냉 및 이슬방지를 위해 보냉수단을 부가적으로 구비할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 CPU 냉각기 조립체를 첨부도면과 함께 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 CPU 냉각기 조립체의 분해 조립도이며, 도 2는 본 발명에 따른 CPU 냉각기 조립체의 조립 단면도로서, 펠티어 소자가 적용된 일실시예를 도시한 것이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 CPU 냉각기 조립체는 좁은 발열체(CPU의 코어부분(61))로부터 방열기능을 갖도록 다수의 방열핀(11)이 받침대(12)에 압축 조립된 방열수단(10)과, 방열수단(10)과 CPU(60) 사이에서 컴퓨터 동작시 가장 뜨거워지는 코어 부분(61) 주변에 설치되어 열전 면적을 확장시키는 스페이서(50)와, CPU(60) 위에 방열수단(10)을 압력조절 가능하게 고정시킬 수 있도록 설치되는 고정수단(80)으로 이루어진다.

특히, 앞으로 개발되고 출시될 고 집적 CPU(60)의 고발열에 대응하기 위해 영하냉각용 전자소자인 펠티어 소자(30) 사용시, 펠티어 소자(30)의 냉기를 응집하고 순간적인 열을 흡수할 수 있도록 피라미드 형상을 이루고 있는 열응집 부재(40)가 스페이서(50)와 펠티어 소자(30) 사이에 설치될 수 있다. 한편, 펠티어 소자(30)의 상면은 받침대(12) 저면에 면 접촉되어 방열된다.

예시도면에서, 방열핀(11)은 원형핀으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형상으로 변형될 수 있으며, 바닥판(12)에는 예시도면에서는 나타나 있지 않으나, 방열핀(11)의 직경보다 약간 큰 지름의 구멍이 형성되어 있어 방열핀(11)을 이 구멍에 삽입하여 압축 조립할 수 있는 구조를 이루고 있다.

본 발명에 따른 방열수단(10)은 받침대(12)와 방열핀(11)이 조립되는 구조이므로 받침대(12)와 방열핀(11)의 재질을 각각 다르게 선택하여 경제성을 얻을 수있다. 예를 들면, 발열체(CPU 코어 부분(61))와 직접적으로 대면하는 받침대(12)는 열전도특성이 가장 우수한 구리재질로 형성하고, 방열핀(11)은 경제적인 알루미늄 재질로 형성하여 저렴한 비용으로 높은 방열특성을 얻을 수 있다. 반면에 종래의 방열기는 주물 또는 압출 방식으로 제작하므로 한가지 재질만을 선택해야하는 단점이 있었다.

본 발명에 따른 스페이서(50)는 방열수단(10)과 CPU(60) 사이에서 컴퓨터 동작시 가장 뜨거워지는 코어 부분(61) 주변에 설치되어 열전 면적을 확장시키는 것으로, CPU 제작회사에 따라 다른 형상으로 이루어진다. 즉, 예시도면 도 1에 도시된 스페이서(50)는 인텔사의 제품에 맞도록 제작된 스페이서이며, 도 6에 도시된 스페이서(50')는 AMD사의 제품에 맞도록 제작된 스페이서이다. 이와 같은 스페이서(50)는 고도로 집적된 트랜지스터가 모여있는 코어 부분(61)에 직접적인 압력이 가해지는 것을 방지하여 코어 부분(61)을 보호하기 위한 부재로서, 스페이서(50)의 크기는 피라미드 형상의 열응집 부재(40)의 끝단 크기 및 CPU(60)의 코어 부분(61)의 크기에 대응하는 크기로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 고정수단(80)은 CPU(60) 위에 방열수단(10)을 고정시키기 위한 것으로, 방열핀(11)과 CPU(60)의 소켓(70) 일단에 결합되는 고정판(81)과, 방열수단(10)의 접촉압력을 조절하면서 고정시킬 수 있도록 고정판(81)에 결합되는 조절나사(82)와, 방열수단(10)과 고정판(81) 사이에 탄성력을 부여할 수 있도록 설치되는 탄성부재(83)로 이루어진다.

고정판(81) 상단부는 직각방향으로 굽혀져 조절나사(82)와 방열핀(11)이 삽입될 수 있는 크기의 구멍(84)이 다수개 형성되며, 고정판(81) 하단부는 수평방향으로 CPU(60)의 소켓(70) 일단에 돌출된 돌기(71)에 걸림결합할 수 있도록 장공(85)이 형성되어 있다.

CPU(60)의 소켓(70)은 제작회사에 따라 돌기의 갯수, 크기, 위치 등이 다르지만 장공을 이용해 이들의 다양한 소켓 제품에 본 발명에 따른 고정수단을 공통적으로 적용할 수 있게 한다.

고정판(81) 상단부에 형성된 구멍(84) 중 한 곳에는 구멍의 내경에 나사산(86)이 형성되어 조절나사(82)와 나사결합될 수 있도록 형성된다. 예시도면에서 3개의 구멍(84) 중 가운데 구멍에는 조절나사(82)가 결합되며, 양쪽의 다른 구멍들에는 방열핀(11)이 삽입되어 있다. 조절나사(82)는 수직방향으로 작용하는 힘을 조절하며, 구멍(84)에 삽입된 방열핀(11)은 수평방향으로 고정판(81)을 지지하는 역할을 한다. 한편, 조절나사(82)가 결합되는 부위의 방열핀은 생략되는 것이 당연하다.

본 발명에 따른 탄성부재(83)는 코일스프링으로 이루어져 고정판(81)의 구멍(84)에 삽입되는 방열핀(11)과 조절나사(82)에 각각 1개씩 결합된다. 이들 코일스프링의 상단부와 하단부는 각각 고정판(81) 상단부 저면과 받침대(12) 상면에 의해 규제되어 탄성력을 발휘한다.

이와 같은 고정수단(80)은 예시도면상에서는 일측에만 도시되어 있으나, 이는 불필요한 중복을 피하기 위한 것으로 방열수단(10)의 양측면에 설치되는 것이 바람직하다. 한편, 도 7에 도시된 고정수단(80')은 다른 실시예로 장공(81)의 위치와 갯수를 변경하여 소켓(70)의 돌기(71) 위치가 다른 제품에도 쉽게 적용할 수 있음을 알 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 열응집 부재로(40)는 열전달 특성이 우수한 구리재질이 바람직하며, 보냉수단(20)은 보온용 고밀도 스폰지 등을 사용할 수 있으며, 꼭 이에 한정되는 것은 아니다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 조절나사를 이용해 방열수단을 소켓에 고정하는 동작을 도시한 개략 단면도로서, 조절나사(82)를 어느 일측 방향으로 회전시킴에 따라 조절나사(82)의 회전운동이 고정판(81)의 직선운동으로 변환되어 고정판(81)을 하강시킬 수 있다. 따라서, 장공(85)의 위치가 소켓(70)의 돌기(71)와 일치하게 될 때 소켓(70)의 돌기(71)에 장공(85)을 삽입하여 고정시킨다. 한편, 탄성부재(83)는 고정판(81)과 방열수단(10)의 바닥판(12) 사이에 탄성적으로 삽입되어 있으므로 고정판(81)이 하강할수록 압축되어 탄성력이 증가되며, 증가된 탄성력은 방열수단(10)과 소켓(70) 및 그 사이에 결합된 부품들의 접촉 압력을 높여주는데 기여한다.

이처럼, CPU 냉각기 조립체를 CPU(60)에 고정결합시킬 때 조절나사(82)를 이용하므로 장착이 매우 간편하고 접촉 압력을 적절하게 조절할 수 있어 장착시 자주 발생하는 CPU(60)의 코어 부분(61)의 깨짐 현상도 방지할 수 있게 된다.

한편, 도 5는 본 발명에 따른 CPU에서 이슬방지 및 방열특성 향상을 위해 절연 그리스가 도포된 소켓을 도시한 사시도로서, 절연 그리스(90)는 종래의 실리콘과 달리 젤 상태를 유지하므로 도포 후 건조시간을 기다릴 필요가 없으며, 접착특성이 없으므로 작업성이 개선되는 잇점이 있다. 본 발명에 따른 절연 그리스(90)는 소켓(70)의 핀구멍(72) 및 중앙구멍(73)에 도포되며, 중앙 구멍(73)에는 고밀도 스폰지(91)가 삽입된다. 이 고밀도 스폰지(91)는 보냉특성을 갖는 것으로, CPU(60)에서 발생된 열이 CPU 냉각기 조립체를 통해 원할하게 방열될 수 있도록 보조한다.

본 발명에 따르면, 핀 방식으로 방열핀을 압축 조립하여 단위 부피당 방열면적을 종래의 판방식에 비해 30% 이상 더 확보하여 방열 성능을 높일 수 있으며, 고정 수단을 나사와 스프링 조립 방식으로 압력 조절이 가능하도록 하였으며, 종래의 판 스프링 클립 방식보다 높은 접촉 압력을 제공할 수 있으며, 호환성 및 장착성을 향상시킬 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 CPU 냉각기 조립체는 미래 출시될 신형 CPU에 대응할 수 있으며, 본 발명에 따른 방열수단은 CPU의 번들 제품이 아닌 컴퓨터의 독립적인 부분품으로 CPU와 함께 교체되는 것이 아니고 CPU 교체 시에도 계속적인 사용이 가능할 뿐 아니라 컴퓨터 업그레이드 부품으로 그 기능을 확장함으로써 시스템의 안정성 보장 및 성능향상에 도움을 줄 수 있다.

특히, 본 발명은 보다 능동적인 냉각 형태인 냉각기 + 펠티어 소자의 형태로 CPU를 영하로 냉각시켜 무어의 법칙(전자소자는 온도가 낮을수록 그 성능이 증가하며 일반적으로 영하 120도에서 상온의 200%에 해당하는 성능을 발휘한다.)을 실용화하는데 성공하였다.

Claims

CPU 냉각기 조립체에 있어서,

다수의 방열핀이 방열핀 받침대에 압축 조립된 방열수단과;

상기 방열수단과 CPU 사이에서 컴퓨터 동작시 가장 뜨거워지는 코어 주변에 설치되어 열전 면적을 확장시키는 스페이서와;

상기 CPU 위에 상기 방열수단을 압력조절 가능하게 고정시킬 수 있도록 설치되는 고정수단을 포함하는 CPU 냉각기 조립체.
제 1 항에 있어서,

상기 방열수단 하부에 영하냉각용 전자소자인 펠티어 소자가 설치되고, 상기 펠티어 소자 하부에 냉기를 응집하고 순간적인 열을 흡수하는 피라미드 형상의 열응집부재가 설치되며, 상기 열응집부재와 펠티어 소자의 주변에 보냉 및 이슬방지를 위해 보냉수단을 부가적으로 설치하는 것을 특징으로 하는 CPU 냉각기 조립체.
제 1 항에 있어서,

상기 방열핀은 원형핀으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CPU 냉각기 조립체.
제 1 항에 있어서,

상기 방열수단의 받침대와 방열핀이 서로 다른 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CPU 냉각기 조립체.
제 4 항에 있어서,

상기 받침대는 열전도특성이 우수한 구리재질로 형성되며, 상기 방열핀은 경제적인 알루미늄 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 CPU 냉각기 조립체.
제 1 항에 있어서,

상기 스페이서의 크기는 피라미드 형상의 상기 열응집 부재의 끝단 크기 및 상기 CPU의 코어 부분의 크기에 대응하는 크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 CPU 냉각기 조립체.
제 1 항에 있어서,

상기 고정수단은 상기 방열핀과 소켓 일단에 결합되는 고정판과, 상기 방열수단의 접촉압력을 조절하면서 고정시킬 수 있도록 상기 고정판에 결합되는 조절나사와, 상기 방열수단과 상기 고정판 사이에 탄성력을 부여할 수 있도록 설치되는 탄성부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CPU 냉각기 조립체.
제 7 항에 있어서,

상기 고정판 상단부는 직각방향으로 굽혀져 조절나사와 방열핀이 삽입될 수있는 크기의 구멍이 다수개 형성되며, 고정판 하단부는 수평방향으로 CPU의 소켓 일단에 돌출된 돌기에 걸림결합할 수 있도록 장공이 형성되는 것을 특징으로 하는 CPU 냉각기 조립체.
제 7 항에 있어서,

상기 고정판 상단부에 형성된 구멍 중 한 곳에는 상기 조절나사와 나사결합될 수 있도록 구멍의 내경에 나사산이 형성되는 것을 특징으로 하는 CPU 냉각기 조립체.
제 7 항에 있어서,

상기 탄성부재는 코일스프링으로 이루어져 상기 고정판 구멍에 삽입되는 방열핀과 조절나사에 각각 1개씩 결합되는 것을 특징으로 하는 CPU 냉각기 조립체.
제 10 항에 있어서,

상기 코일스프링의 상단부와 하단부는 각각 상기 고정판 상단부 저면과 상기 받침대 상면에 의해 규제되어 탄성력을 발휘하는 것을 특징으로 하는 CPU 냉각기 조립체.
제 1 항에 있어서,

상기 소켓의 핀구멍 및 중앙구멍에 절연 그리스가 도포되며, 상기 절연 그리스가 도포된 중앙 구멍에 고밀도 스폰지가 삽입되는 것을 특징으로 하는 CPU 냉각기 조립체.
제 2 항에 있어서,

상기 열응집 부재는 열전달 특성이 우수한 구리재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CPU 냉각기 조립체.
제 2 항에 있어서,

상기 보냉수단은 보온용 고밀도 스폰지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CPU 냉각기 조립체.