KR20020070750A

KR20020070750A - 히트싱크장치

Info

Publication number: KR20020070750A
Application number: KR1020010011056A
Authority: KR
Inventors: 이상철
Original assignee: 잘만테크 주식회사
Priority date: 2001-03-03
Filing date: 2001-03-03
Publication date: 2002-09-11
Also published as: TW491020B

Abstract

본 발명은 히트싱크장치에 관한 것이다. 이는 열원과 접하며 열원으로부터 열을 전달받아 외부로 방출하는 히트싱크를 갖는 히트싱크장치에 있어서, 상기 히트싱크는, 열원으로부터 열을 전달 받으며 열원의 표면에 수직으로 위치하는 흡열부와, 상기 흡열부로부터 측부로 연장되며 흡열부의 열을 전달받아 외부로 방출하는 방열부를 갖는 시트형태의 방열플레이트를 다수개 겹쳐 구성하되, 상기 흡열부는 죄어져 중앙부를 이루고 상기 방열부는 상기 중앙부를 중심으로 방사형으로 벌어져 전체적으로 타원 원통의 형태를 취하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은, 다수의 방열플레이트를 겹쳐 히트싱크를 구성하되 각 방열플레이트가 방사형으로 벌어지도록하여 히트싱크 자체의 표면적이 넓어 그 만큼 방열효율이 높으며, 더 나아가 상기 히트싱크를 공기덕트 내부에 설치하고 팬으로 상기 공기덕트내에 냉각공기를 유동시켜 히트싱크의 방열효율을 배가시킬 수 있다. 또한 상기 히트싱크의 열원에 대한 밀착력을 탄성적으로 조절할 수 있어, 열원의 상면에 히트싱크의 접촉면을 수평으로 정확하게 밀착시킬 수 있고 외부로부터 충격을 받더라도 히트싱크와 열원과의 밀착상태가 변화하지 않는다는 효과가 있다.

Description

히트싱크장치{Heat sink device}

본 발명은 히트싱크장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열원에 밀착 접촉되는 히트싱크를 다수의 얇은 방열플레이트로 제작하여 자체의 표면적이 넓고 특히 상기 히트싱크를 공기덕트내에 설치하여 공기덕트를 흐르는 공기로 강제냉각시킬 수 있도록 구성된 히트싱크장치에 관한 것이다.

히트싱크는 하나의 냉각수단으로서 예를들어 전자부품이나 소자로부터 열을 흡수하여 외부로 방출시키는 냉각용 방열기로서 그 종류는 매우 다양하다.

예를 들어 CPU(central processing unit)나 열전소자, VGA(video graphic array)카드, 파워트랜지스터 등의 전자 부품은 작동시 많은 열을 발생한다. 전자 부품의 온도가 적정온도를 넘으면 작동상의 오류가 발생하거나 심할 경우에는 파손될 수 있으므로, 열이 발생하는 부위에는 반드시 히트싱크가 설치되어 발생한 열을 외부로 방출한다.

근래 과학기술의 급속한 발전에 따라 각종 전자부품이나 소자는 점차 집적화하고 그에 따라 전자제품의 크기도 소형화하고 있다. 히트싱크의 크기가 크면 그만큼 방열량이 많아지지만 상기 소형화의 추세에 히트싱크의 크기를 맞추도록 방열핀의 표면적을 최대한으로 넓게하며 열전달 경로를 짧게하고 열전달 단면적을 크게하면서 히트싱크의 크기를 작게하는 기술 즉, 같은 크기의 히트싱크라 하더라도 방열효과를 크게하는 기술이 제안되고 있다.

한편, 상기 히트싱크를 통한 열의 처리를 보다 적극적으로 수행하도록 거의 대부분의 경우 히트싱크에 팬을 적용한다. 이는 히트싱크의 상부에 팬을 설치하고 팬(fan)으로 하여금 히트싱크에 냉각공기를 송풍하여 히트싱크를 식히는 작동메카니즘을 가진다.

하지만 종래의 히트싱크는 제작이 어려울뿐 아니라 제조단가도 높은 반면 날로 발열량이 높아지는 새로운 전자부품을 충분히 냉각할 수 있는 능력도 갖추지 못하였다.

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 다수의 방열플레이트를 겹쳐 히트싱크를 구성하되 각 방열플레이트가 방사형으로 벌어지도록하여 히트싱크 자체의 표면적이 넓고 열전달 경로가 짧고 열전달 단면적이 크기때문에 그 만큼 방열효율이 높으며, 더 나아가 상기 히트싱크를 공기덕트 내부에 설치하고 팬으로 상기 공기덕트내에 냉각공기를 유동시켜 히트싱크의 방열효율을 배가시킬 수 있고, 또한 상기 히트싱크의 열원에 대한 밀착력을 탄성적으로 조절할 수 있어, 열원의 상면에 히트싱크의 접촉면을 수평으로 정확하게 밀착시킬 수 있고 외부로부터 충격을 받더라도 히트싱크와 열원과의 밀착상태가 변화하지 않도록 구성된 히트싱크장치를 제공함에 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크장치를 회로기판에 적용한 모습을 도시한 사시도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크장치의 구성을 설명하기 위하여 도시한 분해 사시도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크장치에 구비되는 히트싱크를 분해하여 그 일부분을 도시한 사시도.

도 4는 상기 도 3의 방열플레이트 및 양측의 가압블록을 겹친 상태를 개략적으로 도시한 도면.

도 5a는 상기 도 3의 히트싱크를 조립한 상태를 도시한 일부 절제 사시도.

도 5b는 도 5a에 도시된 히트싱크의 도립사시도.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크장치에 적용할 수 있는 다른 형태의 히트싱크를 분해하여 그 일부분을 도시한 사시도.

도 7은 상기 도 6의 방열플레이트 및 양측의 가압블록을 겹친 상태를 개략적으로 도시한 도면.

도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크장치를 회로기판에 장착하는 탄성지지수단을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 단면도.

도 8b는 본 발명에 따른 히트싱크장치를 회로기판에 장착하는 탄성지지수단의 다른 예를 설명하기 위하여 도시한 단면도.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크장치의 작동 및 장착방법을 설명하기 위하여 도시한 일부 절제 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11:히트싱크장치 13:팬

15:공기덕트 16,17,18:방열플레이트

19:공기통로 21:보조덕트

23:고정나사 25:설치나사

27:회로기판 29,30:수직관통구멍

31:삽입봉 33,43,53:암나사

35:히트싱크 37:가압블록

39:지지헤드 41,59:구멍

45:나사관통구멍 47:전자부품

49,50:설치구멍 51:관통구멍

55:볼트 57,65:접철부

61:접촉면 63:스페이서

67:스프링 69:지지돌기

71:헤드 73:흡열부

75:방열부 77:나사

79:지지나사 81:연결부재

83:암나사 85:지지턱

86,87:수직관통구멍 90:기둥

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 열원과 접하며 열원으로부터 열을 전달받아 외부로 방출하는 히트싱크를 갖는 히트싱크장치에 있어서, 상기 히트싱크는, 열원으로부터 열을 전달 받으며 열원의 표면에 수직으로 위치하는 흡열부와, 상기 흡열부로부터 측부로 연장되며 흡열부의 열을 전달받아 외부로 방출하는 방열부를 갖는 시트형태의 방열플레이트를 다수개 겹쳐 구성하되, 상기 흡열부는 죄어져 중앙부를 이루고 상기 방열부는 상기 중앙부를 중심으로 방사형으로 벌어져 전체적으로 타원 원통의 형태를 취하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 구현예에 의하면, 상기 흡열부는 일정폭 및 높이를 갖는 시트의 형태를 취하고, 상기 방열부는 상기 흡열부의 일측부 또는 타측부에 위치하며, 상호 이웃하는 방열플레이트의 각 방열부는 흡열부를 사이에 두고 반대측에 위치하고, 각 흡열부의 에지부에는 방열플레이트를 겹친 상태로 흡열부를 밀착시켜 죔에 따라 방열부가 밀려 방사형으로 벌어지도록 방열플레이트 사이에 두께를 제공하는 접철부가 마련된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구현예에 의하면, 상기 흡열부는 일정폭 및 높이를 갖는 시트의 형태를 취하고, 상기 방열부는 흡열부의 양측에 대칭으로 마련되며, 상호 이웃하는 흡열부의 사이에는 흡열부와 거의 대응하는 면적을 가지고 양측 에지부가 접철된 접철부를 갖는 스페이서가 구비되어, 흡열부를 상호 밀착시킴에 따라 양측의 방열부가 상기 접철부에 밀려 방사형으로 벌어질 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 또다른 구현예에 의하면 상기 히트싱크에 냉각용공기를 강제 접촉시키도록 상기 히트싱크를 내부에 수용하며 열원과 그 하단사이에 일정간격을 가지도록 그 높이가 히트싱크의 높이보다 짧은 공기덕트와, 상기 공기덕트의 상부에 위치하며 공기덕트를 통해 공기를 유동시켜 히트싱크를 강제 냉각시키는 팬을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 구현예에 의하면 상기 히트싱크는 공기덕트내에 고정되며, 상기 공기덕트에는 공기덕트를 열원측으로 탄성지지하여 히트싱크가 열원의 상면에 탄성적으로 가압되도록 하는 탄성지지수단이 구비된 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 또 다른 구현예에 의하면, 상기 공기덕트의 외주면에는 그 내주면에 지지돌기가 각각 형성되어 있는 복수의 수직관통구가 덕트의 길이방향으로 마련되고, 상기 탄성지지수단은 상기 수직관통구 내에서 상호 나사결합하는 것으로, 수직관통구의 하부에서 상부로 삽입되며 삽입된 상단부에는 암나사가 형성되고 삽입되지 않은 하단부에는 지지헤드가 구비되어 있는 삽입봉과, 상기 수직관통구의 상부에서 하부로 삽입되며 상기 암나사와 나사결합하는 설치나사와, 상기 설치나사의 외주에 구비되며 상기 지지돌기에 지지되어 설치나사의 헤드를 상부로 탄성가압하는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 또다른 구현 예에 의하면, 상기 공기덕트의 외주면에는 그 내주면에 지지턱이 각각 형성되어 있는 복수의 수직관통구멍이 덕트의 길이방향으로 마련되고, 상기 탄성수단은, 상기 수직관통구멍을 상부에서 하부로 관통하여 수직관통구멍 하부로 연장되는 설치나사와, 상기 설치나사의 외주에 구비되며 상기 지지턱에 지지되어 설치나사의 헤드를 상부로 탄성지지하는 스프링과, 상기 설치나사의 하단부에 나사결합하는 것으로 내주에 암나사가 길이방향으로 형성되어 있는 연결부재와, 상기 회로기판의 설치구멍을 하부에서 상부로 관통하여 상기 연결부재와 나사결합하는 지지나사를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

기본적으로 본 발명의 히트싱크장치는, 다수의 얇은 평판형 방열플레이트(16,17,18)를 밀착시킨 후 방사형으로 벌려 구성되어 있으므로 그 자체의 표면적이 넓고 열전달 경로가 짧고 열전달 단면적이 크기때문에 그만큼 방열효율이 좋으며 더 나아가 상기 방열플레이트에 냉각공기를 송풍하여 방열효율을 더 한층 증강시킨 것으로 그 자세한 구조는 후술한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크장치를 회로기판에 설치한 모습을 도시한 사시도이다.

도시한 바와같이, 본 실시예에 따른 히트싱크장치(11)는 예를들어 CPU와 같은 발열 전자부품이 탑재되어 있는 회로기판(27)에 지지되어 상기 전자부품의 열을 냉각하도록 구성된다.

상기 히트싱크장치(11)는, 전자부품(도 2의 47)의 상면에 밀착하며 수직으로 설치되는 타원원통형의 히트싱크(35)와, 상기 히트싱크(35)를 내부에 고정시켜 수용하는 공기덕트(15)와, 상기 공기덕트(15)의 상부에 설치되는 팬(13)을 포함하여 구성된다. 또한 필요에 따라 상기 공기덕트(15)와 팬(13)의 사이에는 보조덕트(21)가 구비된다. 상기 보조덕트(21)는 공기덕트(15)와 팬(13)의 하우징 사이의 틈새를 막아 모든 냉각공기가 외부로 누출됨 없이 공기덕트(15)를 통과하도록 하는 것으로 본 실시예에서는 도 2에 도시한 바와 같이 마치 가스켓의 형태를 취한다.

또한, 상기 공기덕트(15)의 내부에 수용되는 히트싱크(35)의 높이는 공기덕트(15)의 높이보다 크다. 즉, 상기 히트싱크(35)의 높이(도 2의 h1)는 공기덕트(15)의 높이(도 2의 h2)보다 높다. 따라서 공기덕트(15)의 상부에 팬(13)이 고정되고, 공기덕트(15)내에 히트싱크(35)가 고정되면 상기 히트싱크(35)의 하측부는 공기덕트(15)에 대하여 (h1-h2)만큼 돌출된다.

상기와 같이 이루어지는 공기덕트(15)와 회로기판 사이의 틈새는 공기통로(19)로서 냉각공기가 공기덕트(15)내외로 출입하도록 하는 역할을 한다. 즉, 상기 공기통로(19)는 팬(13)이 구동함에 따라 공기덕트(15)내에 냉각공기가 출입하는 유동통로이다. 예를들어 팬(13)이 공기를 상부로 빨아낸다면 상기 공기통로(19)를 통해 공기가 공기덕트(15)내부로 유입할 것이고, 팬(13)이 반대로 회전하면 팬(13)으로부터 히트싱크(35)를 거친 공기가 상기 공기통로(19)를 통해 외부로 빠져나갈 것이다.

한편, 상기 공기덕트(15)의 외주에는 모두 여덟 개의 수직관통구멍(29,30)이 마련되어 있다. 상기 수직관통구멍(29,30)은 두 개씩 쌍을 이루며 공기덕트(15)의 외주에 형성된다. 상기 수직관통구멍(29,30)에는 공기덕트(15)를 회로기판(27)상에 수직으로 위치시킴과 아울러 회로기판(27)측으로 탄성가압하는 탄성수단이 구비된다.

상기 탄성수단은 도 8을 통해서 후술하는 바와같이 공기덕트(15)를 원하는 압력으로 회로기판(27)측으로 탄성가압하여 히트싱크(35)가 전자부품(47)에 탄성적으로 가압되도록 한다. 또한 상기 탄성수단에 의해 히트싱크(35)는 전자부품의 상면에 수평으로 정확하게 밀착할 수 있고, 특히 공기덕트(15)에 비정상적인 충격이 가해지더라도 히트싱크(35)와 전자부품과의 밀착상태가 변화하지 않는다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크장치의 구성을 설명하기 위하여 도시한 분해 사시도이다.

도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 히트싱크장치는, 전자부품(47)위에 얹혀져 밀착되는 타원 원통형의 히트싱크(35)와, 상기 히트싱크(35)를 내부에 수용하며 회로기판(27)에 수평으로 지지되는 공기덕트(15)와, 상기 공기덕트(15)의 상부에 설치되는 보조덕트(21)와, 상기 보조덕트(21)의 상부에 고정되는 팬(13)을 포함하여 구성된다.

상기 히트싱크(35)는 다수의 방열플레이트(16,17)를 겹친상태로 흡열부(도 3의 73)를 죄어 중심부를 형성하고 방열부(도 3의 75)를 방사상으로 벌려 타원 원통의 형태로 제작한 것으로서 저면이 전자부품(47)의 상면에 밀착한다. 상기 각 방열플레이트(16,17)는 전자부품(47)의 상면에 대해 수직으로 위치한다. 따라서 전자부품(47)으로부터 발생한 열은 각 방열플레이트(16,17)를 따라 상방향 및 방사방향으로 이동하게 되는 것이다.

도면부호 37은 가압블록이다. 상기 가압블록(37)은 도 3에 도시한 바와같이 대략 사다리꼴 기둥의 형태를 취하는 부재로서, 상기 흡열부(도 3의 73)를 사이에두고 상호 근접하여 흡열부를 강하게 밀착시킨다. 상기 가압블럭의 형태는 그 단면이 사다리꼴 형태를 취하는 것이 좋으나 생산성을 고려하여 사각형이어도 좋다. 다만 사각형태의 가압블록은 사다리꼴 기둥형태의 가압블록보다 방열부(75)를 방사상으로 벌리기위한 가압압력이 더 필요하다.

상기 히트싱크(35)의 구조 및 제작방법은 도 3 내지 도 6을 통해 자세히 후술된다.

한편, 상기한 바와같이 히트싱크(15)를 내부에 수용하는 공기덕트(15)는 그 높이(h2)가 히트싱크(15)의 높이(h1)보다 작아 도 1에 도시한 바와같이 회로기판(27)의 상면과의 사이에 공기가 흐르는 공기통로(19)를 제공한다.

상기 공기덕트(15)의 내주면에는 상호 대향하며 내부로 돌출연장된 히트싱크 고정용 기둥(90)이 형성되어 있고 이 기둥에는 두 개의 구멍(41)이 위 아래로 각각 형성되어 있다. 상기 구멍(41)은 공기덕트(15)의 내부를 향하여 수평으로 형성된 구멍으로서 고정나사(23)를 각각 통과시킨다. 상기 고정나사(23)는 각 구멍(41)을 통과한 후 히트싱크(35)의 가압블록(37)에 형성되어 있는 암나사(도 5의 53)에 결합한다. 따라서 각각의 고정나사(23)를 구멍(41)을 통과시킨 후 각자의 암나사(53)에 결합시키면 공기덕트(15)와 히트싱크(35)가 견고히 고정된다.

상기 공기덕트(15)의 상부에 설치되는 보조덕트(21)는 도 9에 표현되어 있는 바와같이 팬(13)과 공기덕트(15) 사이의 틈새를 밀폐하여 팬(13)에 의해 발생한 냉각공기가 틈새로 유출되지 않도록 한다.

한편 경우에 따라 상기 보조덕트(21)는 공기덕트(15)와 일체로 형성할 수 도있다. 예컨데 공기덕트(15)를 플라스틱 사출공법으로 제작할 경우 보조덕트(21)를 공기덕트(15)와 일체로 제작함이 바람직하다.

상기 보조덕트(21)는 중앙에 원형 구멍이 뚫린 시트형부재로서 외주테두리부는 공기덕트(15) 상면과 같은 윤곽을 가져 네 개의 나사관통구멍(45)이 마련되어 있다. 또한 내주 테두리부는 팬(13)의 공기유동통로에 대응하는 형상을 가진다.

상기 공기덕트(15)의 상면에는 네 개의 암나사(43)가 형성되어 있다. 상기 암나사(43)는 팬(13)의 나사(77)가 결합하는 부위로서, 상기 나사(77)는 보조덕트(21)의 나사관통구멍(45)을 통과하여 암나사(43)에 결합함으로써 공기덕트(15)에 대한 팬(13)의 결합이 이루어진다.

상기 공기덕트(15)의 외측에 두 개씩 구비되어 있는 수직관통구멍(29,30)은 공기덕트(15)의 길이방향을 따라 수직으로 형성되어 있는 관통구멍으로서, 각각의 내부에는 설치나사(25)와 상기 설치나사(25)를 감싸는 스프링(67)과, 상기 설치나사(25)와 결합하는 삽입봉(31)이 구비된다. 아울러 도 8에 도시한 바와같이 각각의 수직관통구멍(29,30)의 내주면에는 지지돌기(69)가 마련되어 있다.

상기 삽입봉(31)과 설치나사(25)는 각 수직관통구멍(29,30)내에서 단부가 상호 결합하며 스프링(67)은 상기 지지돌기(도 8의 69)에 지지된 상태로 설치나사(25)를 상부로 탄성지지한다.

상기 삽입봉(31)은 원형봉으로서 도면상 상단부에는 암나사(33)가 형성되어 있고 하단부에는 지지헤드(39)가 마련되어 있다. 상기 삽입봉(31)은 회로기판(27)에 형성되어 있는 설치구멍(49,50)을 상부로 관통하며 수직관통구멍(29,30)내로 삽입되고 이 때 상기 지지헤드(39)는 회로기판(27)의 하부에 걸려 회로기판(27)을 상부로 지지한다. 따라서 삽입봉(31)의 암나사(33)에 설치나사(25)가 결합하면 상기 회로기판(27)은 스프링(67)의 탄성력에 의해 공기덕트(15)와 탄성결합을 이룰 수 있는 것이다.

한편, 상기 수직관통구멍(29,30)은 본 실시예에서는 두 개를 네 개소에 각각 형성하였지만 실시예에 따라서 더 많은 수직관통구를 형성할 수 있음은 물론이다.

상기 수직관통구멍(29,30)은 이미 제작되어 있는 회로기판(27)에 형성되어 있는 설치구멍(49,50)에 대응하도록 위치지워진 것이다. 도시되어있는 상기 설치구멍(49,50) 중 내측 설치구멍(49)은 예컨데 AMD사의 KT133보드에 마련되는 설치구멍이고, 외측의 설치구멍(50)은 예컨데 인텔사의 팬티엄Ⅳ용 보드에 형성되어 있는 설치구멍이다.

상기와 같이, 공기덕트(15)의 내측에 형성되어 있는 수직관통구멍(29)은 내측설치구멍(49)에, 바깥쪽에 형성되어 있는 수직관통구멍(30)은 외측 설치구멍(50)에 대응하므로 결국 본 실시예의 히트싱크장치는 AMD사의 KT133보드 또는 인텔사의 팬티엄Ⅳ용 보드에 모두 적용할 수 있는 것이다.

이는 상기 공기덕트(15)의 외주 형상을 변경하면 다른 크기 및 사양을 갖는 회로기판상에 본 발명의 히트싱크장치를 얼마든지 설치할 수 있음을 의미한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크장치에 구비되는 히트싱크를 분해하여 그 일부분을 도시한 일부 사시도이다.

도면을 참조하면, 본 실시예에 적용되는 히트싱크는 다수의방열플레이트(16,17)와, 상기 방열플레이트(16,17)를 겹친상태로 밀착시켜 죄는 두 개의 가압블록(37)을 포함하여 구성된다.

상기 방열플레이트(16,17)는 얇은 금속판으로 제작된 하나의 방열휜(fin)이다. 상기 방열플레이트(16,17)는 예를들어 구리나 알미늄 또는 알미늄합금 등을 포함하는 열전도성이 양호한 공지의 금속으로 제작할 수 있으며 경우에 따라 은으로 제작할 수 도 있다.

상기 방열플레이트(16,17)는 흡열부(73)와, 상기 흡열부(73)와 일체를 이루며 흡열부(73)의 측부에 위치하는 방열부(75)로 이루어진다. 상기 각 흡열부(73)에는 두 개의 구멍(59)이 상하로 형성되어 있다. 아울러 상기 각 흡열부(73)의 하측에지부는 접촉면(61)으로서 전자부품(47)의 상면에 완전히 밀착하도록 평평한 상태로 형성된다.(도 5b참조)

한편, 밀착되어 죄어지는 방열플레이트(16,17)에 있어서 상호 이웃하는 방열플레이트(16,17)의 방열부(75)의 위치는 흡열부(73)을 사이에 두고 좌우에 교대로 위치한다. 즉, 임의의 방열플레이트(16)의 방열부(75)는 도면상 흡열부(73)의 우측에 위치하며, 상기 방열플레이트(16)의 앞뒤에 위치하는 방열플레이트(17)의 방열부(75)는 도면상 흡열부(73)의 좌측에 위치하는 것이다. 따라서 상기 방열부(75)는 방열플레이트(16,17)의 적층방향을 따라 좌우 교대로 위치된다.

상기 각 방열플레이트(16,17)에 있어서 흡열부(73) 측부의 에지부는 접철되어 두께를 제공한다. 상기 접철된 부위는 흡열부(73)의 측부테두리를 일방향으로 일정폭만큼 접어 붙이는 접철부(57)로서 도 4에 도시한 바와같이 각방열플레이트(16,17)사이에 사이공간을 제공한다.

따라서 상기와 같이 접철부(57)가 마련되어 있는 다수의 방열플레이트(16,17)를 교대로 겹친상태로 가압블록(37)을 통해 양측의 최외곽 흡열부(73)를 가압하여 죄면 각 방열플레이트(16,17)는 상기 접철부(57)에 의해 밀려 방사상으로 자연스럽게 벌어져 도 5의 상태가 되고 각 방열부(75)는 상호간에 일정한 각도를 유지한다.

또한 본 실시예에서는 상기 흡열부(73)를 한번 접철하였지만 실시예에 따라서 두 세 번 접철할 수 도 있음은 물론이다.

상기와 같이 방열부(75)가 방사형으로 벌어짐은, 접철부(57)가 형성되어 있는 다수의 방열플레이트(16,17)가 겹쳐진 상태로 양측의 흡열부(73)를 죌 때, 상기 접철부(57)에 접촉하고 있는 방열부(75)가 접철부(57)에 의해 그만큼 밀려 벌어지는 현상이다.

한편, 상기 가압블록(37)은 최외곽의 방열플레이트(16,17)를 직접 가압하는 부재로서, 상기 고정나사(도 2의 23)와 결합하는 암나사(53) 및 두 개의 관통구멍(51)이 형성되어 있다. 상기 관통구멍(51)은 각 방열플레이트(16,17)에 마련되어 있는 구멍(59)과 연통한다.

따라서 결국 양측의 가압블록(37)의 관통구멍(51)은 방열플레이트(16,17)를 통과하여 상호 연통되는 것이다. 상기 가압블록(37)은 최외곽 방열플레이트(16,17)의 흡열부(73)와 접한 상태로 서로에 대해 당겨져 방열플레이트(16,17)를 밀착시키며 죈다.

한편 상기 방열플레이트(16,17)를 죈상태로 고정시키기 위한 방법으로 볼트나 리벳을 사용할 수 있다. 즉 상기 관통구멍(51) 및 구멍(59)을 통해 볼트(미도시)를 삽입한 후 반대쪽에서 너트(미도시) 결합하여 양측의 가압블록(37)을 상호 당겨 죌 수 도 있고, 통상의 리벳용 부재를 상기 관통구멍(51) 및 각 구멍(59)으로 통과시킨 후 양측의 가압블록(37)의 바깥쪽으로 돌출된 돌출부를 때려 통상의 리벳이음식으로 히트싱크를 제작할 수 도 있는 것이다.

도 4는 상기 도 3에서의 방열플레이트(16,17) 및 가압블록(37)의 겹침상태를 개략적으로 도시한 평면도이다.

도면을 참조하면, 다수의 방열플레이트(16,17)에는 각자의 접철부(57)가 형성되어 있고, 각 접철부(57)가 제공하는 두께는 각 방열플레이트(16,17)간에 사이공간을 제공한다. 따라서 양측의 가압블록(37)을 화살표 F방향으로 가압하면 각 방열부(75)는 자연스럽게 벌어지며 도 5와 같은 상태가 될 수 있는 것이다.

도 5a는 상기 도 3의 히트싱크를 조립한 상태를 도시한 일부 절제 사시도이다.

도시한 바와같이, 양측의 가압블록(37)은 흡열부를 압착시킨 상태로 고정되어 있다. 상기 가압블록(37)이 서로에 대해 강하게 당겨진채 고정되므로 각 방열플레이트(16,17)는 방사형으로 자연스럽게 벌어질 수 있는 것이다.

도면부호 55는 상기 양측의 가압블록(37)을 상호 결합시키는 볼트이다. 본 실시예에서는 볼트를 사용하였지만 상기 볼트(55) 대신 공지의 리벳이나 또는 다른 체결수단으로 결합시킬 수 도 있음은 물론이다. 또한 본 실시예에서는 상기 가압블록(37)에 볼트헤드를 위한 공간(미도시)을 따로 형성하여 볼트헤드가 가압블록(37)에 삽입되도록 하였지만, 제작을 간편하게 하기위해서 상기 볼트(55)의 헤드가 외부로 돌출되게하여도 무방하다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크장치에 적용할 수 있는 다른 형태의 히트싱크를 분해하여 그 일부분을 도시한 사시도이다.

상기한 도면부호와 동일한 도면부호는 동일한 기능의 동일한 부재를 가리킨다.

도면을 참조하면, 다른 형태의 히트싱크는 상호 겹쳐지는 다수의 방열플레이트(18)와, 상기 각 방열플레이트(18)의 사이에 끼워지는 스페이서(63)와, 상기 방열플레이트(18)를 밀착시키며 죄는 한 쌍의 가압블록(37)을 포함하여 구성된다.

상기 방열플레이트(18)는 상기 도 3의 방열플레이트(도 3의 16,17)와 같은 재질로 제작된 얇은 금속판이다.

상기 방열플레이트(18)는 중앙에 흡열부(73)가 위치하고 상기 흡열부(73)의 양측부에 방열부(75)가 대칭을 이루며 일체로 마련되어 있다. 또한 상기 흡열부(73)에는 두 개의 구멍(59)이 상하로 형성되어 있다.

상기 스페이서(63)는 얇은 금속판으로서 흡열부(73)의 넓이에 대응하는 넓이를 가지며 양측의 에지부에는 상호 평행한 접철부(65)가 마련되어 있다. 상기 접철부(65)는 스페이서(63)의 양측 에지부를 접어 형성한 부위로서 상기한 도 3의 접철부(57)와 동일한 기능을 한다. 따라서, 양측의 가압블록(37)을 서로를 향해 당겨지게 죄면 상기 접철부(65)가 이웃하는 방열플레이트(18)의 방열부(75)를 밀어 각 방열플레이트(18)가 도 5에서와같이 방사형으로 자연스럽게 벌어지도록 한다.

도 7은 상기 도 6의 히트싱크를 조립하기 위하여 각 방열플레이트를 겹친 상태를 개략적으로 도시한 평면도이다.

도면을 참조하면, 각각의 방열플레이트(18)는 스페이서(63)에 의해 일정간격으로 이격되어 있다. 상기 스페이서(63)가 한 번 접철되어 있으므로 상기 방열플레이트(18)간의 간격은 스페이서(63) 두께의 두 배 거리임은 물론이다. 또한 실시예에 따라서 상기 스페이서(63)를 두 번 이상 접철할 수 도 있다.

상기와 같이 적층되어 있는 방열플레이트(18)중 최외곽 방열플레이트(18)의 흡열부(73)를 가압블록(37)으로 양측에서 가압하면 흡열부(73)는 각 스페이서(63)를 개재시킨 상태로 밀착하며 양측의 방열부(75)는 접철부(65)에 의해 밀려 방사형으로 벌어진다.

도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크장치를 회로기판에 장착하는 탄성체결수단을 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 단면도이다.

상기한 바와같이, 본 실시예에 따른 히트싱크장치의 공기덕트(15)는 탄성체결수단에 의해 항상 회로기판(27)을 탄성적으로 누르고 있어, 공기덕트(15)에 비정상적인 충격이 가하여져 공기덕트(15)가 회로기판(도 1의 27)으로부터 위쪽으로 움직이더라도 항상 수평을 유지하여 전자부품(도 2의 47)에 대해 히트싱크(35)가 항상 수평을 유지하도록 한다.

도 8a에 도시한 바와같이 공기덕트(15)에 마련되어 있는 수직관통구멍(29,30)의 내주면에는 지지돌기(69)가 형성되어 있다. 상기지지돌기(69)는 수직관통구멍(29,30)내에서 원형루프의 형태를 취하여 스프링(69)을 상부로 지지한다.

상기한 바와같이 수직관통구멍(29,30) 내부에는 삽입봉(31)과 설치나사(25) 및 상기 설치나사(25)를 상부로 지지하는 스프링(67)이 구비된다. 상기 삽입봉(31)은 수직관통구멍(29,30)의 내주면에 접하여 수직관통구멍(29,30)에 대한 수직운동이 가이드된다. 또한 상기 삽입봉(31)의 도면상 하단부는 지지헤드(39)이며 상단부에는 암나사(33)가 형성되어 있다. 상기 삽입봉(31)은 회로기판(27)의 설치구멍(49,50)을 상부로 통과하여 수직관통구멍(29,30)에 삽입되며, 이 때 상기 지지헤드(39)가 회로기판(27)을 상부로 받친다.

또한 상기 수직관통구멍(29,30)의 상부에서 하부로 삽입되는 설치나사(25)는 삽입봉(31)의 암나사(33)와 결합한다. 이 때 상기 설치나사(25)의 헤드(71)하부에는 상기 지지돌기(69)에 지지되는 스프링(67)이 설치된다.

상기와 같이 결합되어 있는 상태에서 삽입봉(31)에 대해 설치나사(25)를 죄면 스프링(67)이 압축되며 설치나사(25)가 수직관통구멍(29,30)으로 삽입된다. 그동안 지지헤드(39)가 제공하는 상방향 지지력은 점차 증가한다. 즉, 상기 지지헤드(39)가 회로기판(27)에 걸려있는 상태이므로 상기 설치나사(25)를 세게 죌수록 지지헤드(39)의 화살표 k방향 지지력이 증가하는 것이다.

상기한 바와같이 상기 설치나사(25)를 죄는 정도를 조절함에 따라 회로기판(27)에 대한 지지헤드(39)의 지지력을 조절할 수 있다. 상기 지지헤드(39)의 지지력은 전자부품(47)에 대한 히트싱크(35)의 밀착력이므로, 결국 상기 설치나사(25)의 죄임정도를 조절함에 따라 전자부품(47)에 대한 히트싱크(35)의 밀착력을 원하는 압력으로 조절할 수 있는 것이다. 또한 상기 지지력은 스프링(67)에 의해 탄성적으로 유지되므로 회로기판(27)에 충격이 가해지더라도 충격량이 상기 스프링(67)에 흡수되므로 전자부품(47)의 파손이 발생할 염려가 없다.

도 8b는 본 발명에 따른 히트싱크장치를 회로기판에 장착하는 탄성체결수단의 다른 예를 설명하기 위하여 도시한 단면도이다. 이와같은 탄성체결수단은 상기 도 2에 도시한 공기덕트(15)에 적용한 탄성체결수단과 다른 구성을 가지며, 이는 공기덕트(15)를 회로기판에 압압하는 효과를 제공하는 한에 있어서 그 탄성수단의 구성을 얼마든지 바꿀 수 있음을 의미한다.

도시한 바와같이, 공기덕트(15)에 길이방향으로 형성한 수직관통구멍(86,87)의 내주면에는 지지턱(85)이 형성되어 있다. 또한, 상기 수직관통구멍(86,87)에는 설치나사(91)가 끼워진다. 상기 설치나사(91)는 수직관통구멍(86,87)을 상부에서 하부로 완전히 관통하여 그 하단부가 공기덕트(15)의 하부로 연장된다.

상기 설치나사(71)는 스프링(67)에 의해 상부로 탄성지지된다. 상기 스프링(67)은 상기 지지턱(85)에 지지되며 상부로 설치나사(91)의 헤드(71)를 지지하는 것이다.

한편, 상기 설치나사(91)의 연직하부에는 연결부재(81)가 위치한다. 상기 연결부재(81)는 원통의 형태를 취하며 내부에는 길이방향으로 암나사(83)가 형성된 부재로서 후술하는 지지나사(79)와 상기 설치나사(91)를 연결한다. 즉, 상기 연결부재(81)의 상측부는 설치나사(91)와 나사 결합하며 하측부는 지지나사(97)와 나사결합하는 것이다.

상기 지지나사(79)는 회로기판(27)의 설치구멍(49,50)을 하부에서 상부로 관통하여 그 상단이 상기 연결부재(81)와 결합하는 둥근머리나사이다. 상기 둥근머리나사의 헤드는 설치구멍(49,50)의 내경보다 크므로 설치구멍(49,50)의 테두리부를 상부로 탄성적으로 압압할 수 있음은 물론이다.

상기와 같이 구성되는 탄성체결수단에 있어서, 상기 연결부재(81)에 대한 설치나사(91) 또는 지지나사(79)의 결합정도를 조절하면, 공기덕트(15)에 대한 회로기판(27)의 압압력을 조절할 수 있음은 물론이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크장치의 작동 및 장착방법을 설명하기 위하여 도시한 일부 절제 사시도이다.

도면을 참조하면, 회로기판(27)의 상부에 공기덕트(15)가 수평으로 설치되어 있고, 상기 공기덕트(15)의 상부에는 보조덕트(21)와 팬(13)이 구비되어 있다. 상기한 바와같이 보조덕트(21)는 공기덕트(15)와 팬(13)사이의 틈새를 막아 공기의 흐름을 안내하는 것으로 보조덕트(21)가 공기덕트(15)와 팬(13)사이의 틈새를 막고 있음을 알 수 있다. 아울러 공기덕트(15)가 회로기판(27)에 대해 삽입봉(31) 및 설치나사(25)에 의해 수평으로 설치되어 있다.

상기와 같이 설치된 상태에서 팬(13)을 구동시키면 외부의 공기가 팬(13)을 통하여 공기덕트(15)내부로 흡입되어 히트싱크(35)를 냉각하고 하부로 빠져나간다.상기와 같이 공기덕트(15)의 하단부는 회로기판(27)에 대해 상부로 이격되어 있으므로 히트싱크(35)를 냉각한 공기는 외부로 용이하게 빠져나갈 수 있는 것이다.

한편 상기 공기덕트(15) 및 보조덕트(21)에 의해 공기의 유동통로가 외부에 대해 구획되어 있으므로, 팬(13)의 회전방향을 바꾸어 팬(13)이 공기덕트(15)로부터 공기를 뽑아내도록 할 수 도 있다. 이 때의 공기는 공기덕트(15)의 하부를 통해 공기덕트(15)내로 유입하고 히트싱크(35)를 냉각시킨 후 팬(13)을 통해 상부로 빠져나간다.

또한 도 9에는 탄성체결수단을 내측의 수직관통구멍(29)에 설치하였지만, 상기한 바와같이 냉각할 전자부품이 탑재된 기판이 팬티엄Ⅳ용 기판이라면, 탄성체결수단은 외측의 수직관통구멍(30)에 설치될 것이다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 히트싱크장치는, 다수의 방열플레이트를 겹쳐 히트싱크를 구성하되 각 방열플레이트가 방사형으로 벌어지도록하여 히트싱크 자체의 표면적이 넓어 그 만큼 방열효율이 높으며, 더 나아가 상기 히트싱크를 공기덕트 내부에 설치하고 팬으로 상기 공기덕트내에 냉각공기를 유동시켜 히트싱크의 방열효율을 배가 시킬 수 있다. 또한 상기 히트싱크의 열원에 대한 밀착력을 탄성적으로 조절할 수 있어, 열원의 상면에 히트싱크의 접촉면을 수평으로 정확하게밀착시킬 수 있고 외부로부터 충격을 받더라도 히트싱크와 열원과의 밀착상태가 변화하지 않는다는 효과가 있다.

Claims

열원과 접하며 열원으로부터 열을 전달받아 외부로 방출하는 히트싱크를 갖는 히트싱크장치에 있어서,

상기 히트싱크(35)는, 열원으로부터 열을 전달 받으며 열원의 표면에 수직으로 위치하는 흡열부(73)와, 상기 흡열부(73)로부터 측부로 연장되며 흡열부(73)의 열을 전달받아 외부로 방출하는 방열부(75)를 갖는 시트형태의 방열플레이트(16,17,18)를 다수개 겹쳐 구성하되, 상기 흡열부(73)는 죄어져 중앙부를 이루고 상기 방열부(75)는 상기 중앙부를 중심으로 방사형으로 벌어져 전체적으로 타원 원통의 형태를 취하는 것을 특징으로 하는 히트싱크장치.
제 1항에 있어서,

상기 흡열부(73)는 일정폭 및 높이를 갖는 시트의 형태를 취하고, 상기 방열부(75)는 상기 흡열부(73)의 일측부에 위치하며, 상호 이웃하는 방열플레이트(16,17)의 각 방열부(75)는 흡열부(73)를 사이에 두고 반대측에 위치하고, 각 흡열부(73)의 에지부에는 방열플레이트(16,17)를 겹친 상태로 흡열부(73)를 밀착시켜 죔에 따라 방열부(75)가 밀려 방사형으로 벌어지도록 방열플레이트(16,17) 사이에 두께를 제공하는 접철부(57)가 마련된 것을 특징으로하는 히트싱크장치.
제 1항에 있어서,

상기 흡열부(73)는 일정폭 및 높이를 갖는 시트의 형태를 취하고, 상기 방열부(75)는 흡열부(73)의 양측에 대칭으로 마련되며, 상호 이웃하는 흡열부(73)의 사이에는 흡열부(73)에 거의 대응하는 면적을 가지고 양측 에지부가 접철된 접철부(65)를 갖는 스페이서(63)가 구비되어, 흡열부(73)를 상호 밀착시킴에 따라 양측의 방열부(75)가 상기 접철부(65)에 밀려 방사형으로 벌어질 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 히트싱크장치.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,

상기 히트싱크(35)에 냉각용공기를 강제 접촉시키도록 상기 히트싱크(35)를 내부에 수용하며 열원과 그 하단사이에 일정간격을 가지도록 그 높이가 히트싱크 높이보다는 짧은 공기덕트(15)와, 상기 공기덕트(15)의 상부에 위치하며 공기덕트를 통해 공기를 유동시켜 히트싱크(35)를 강제 냉각시키는 팬(13)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 히트싱크장치.
제 4항에 있어서,

상기 히트싱크(35)는 공기덕트(15)내에 고정되며, 상기 공기덕트(15)에는 공기덕트를 열원측으로 탄성지지하여 히트싱크(35)가 열원의 상면에 탄성적으로 가압되도록 하는 탄성체결수단이 구비된 것을 특징으로 하는 히트싱크장치.
제 5항에 있어서,

상기 공기덕트(15)의 외주면에는 그 내주면에 지지돌기(69)가 각각 형성되어 있는 복수의 수직관통구멍(29,30)이 덕트의 길이방향으로 마련되고, 상기 탄성체결수단탄성체결수단탄성체결수단30) 내에서 상호 나사결합하는 것으로, 수직관통구멍(29,30)의 하부에서 상부로 삽입되며 삽입된 상단부에는 암나사(33)가 형성되고 삽입되지 않은 하단부에는 지지헤드(39)가 구비되어 있는 삽입봉(31)과, 상기 수직관통구멍(29,30)의 상부에서 하부로 삽입되며 상기 암나사(33)와 나사결합하는 설치나사(25)와, 상기 설치나사(25)의 외주에 구비되며 상기 지지돌기(69)에 지지되어 설치나사(25)의 헤드(71)를 상부로 탄성가압하는 스프링(67)을 포함하는 것을 특징으로 하는 히트싱크장치.
제 5항에 있어서,

상기 공기덕트(15)의 외주면에는 그 내주면에 지지턱(85)이 각각 형성되어 있는 복수의 수직관통구멍(86,87)이 덕트의 길이방향으로 마련되고,

상기 탄성수단은, 상기 수직관통구멍(86,87)을 상부에서 하부로 관통하여 수직관통구멍(86,87) 하부로 연장되는 설치나사(91)와, 상기 설치나사(91)의 외주에 구비되며 상기 지지턱(85)에 지지되어 설치나사(91)의 헤드(71)를 상부로 탄성지지하는 스프링(67)과, 상기 설치나사(91)의 하단부에 나사결합하는 것으로 내주에 암나사(83)가 길이방향으로 형성되어 있는 연결부재(81)와, 상기 회로기판의 설치구멍(49,50)을 하부에서 상부로 관통하여 상기 연결부재(81)와 나사결합하는 지지나사(79)를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트싱크장치.