KR200258507Y1 - 전자기기 방열용 열 분산체 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전자기기 방열용 열 분산체에 관한 것으로서, 발열체에서 국부적으로 발생되는 온도상승을 분산시켜서 균일한 온도가 유지되도록 한 것이다.

본 고안은 내부 공간이 형성되게 상하단으로 결합됨과 아울러 결합된 상태에서 내부에 진공이 유지되는 상하부 케이스(10,11)와, 상기 상하부 케이스(10,11)의 내부 공간에 충진된 적정량의 작동유체가 기체 및 액체로 자연스럽게 변화되도록 내부 공간에 설치되는 액체 이동수단(12)으로 이루어진 것이며, 상기 액체 이동수단(12)은 윅(14)과 알루미늄 폼(16) 및 동분말(17)로 된 것이다.

Description

전자기기 방열용 열 분산체 {ISOTHERMAL HEAT SPREADER FOR AN ELECTRONIC MACHINE RADIATION}

본 고안은 전자기기 방열용 열 분산체에 관한 것이다.

일반적으로 알려진 바와 같이 정보통신분야의 전자장비에서 발생하는 열을방열시키기 위해 히트 싱크(Heat Sink)를 사용하는 것으로서, 상기 히트 싱크는 사무용 기기인 개인용 컴퓨터의 CPU(Central Processor Unit), 서버급 워크 스테이션의 MPU(Multiple Processor Unit), VGA Chip, PDA, PCMCIA, 휴대전화, 하드디스크 등의 발열체에서 발생되는 열을 외부로 방열시키는 것이며, 상기 발열체의 열을 방열시키지 못하게 되면 표면 온도가 점차적으로 상승하면서 과열로 인한 발열체의 오동작과 파손 등의 현상이 나타나게 되는 것이다.

상기한 발열체의 오동작 또는 파손을 미연에 방지하기 위하여 발열체의 크기 및 발생되는 열량에 대응되도록 히트 싱크를 형성하여 발열체에 착탈가능하게 설치하는 것이다.

종래의 발열체 방열은 도 1에 도시한 바와 같이, CPU와 MPU 등의 발열체(미도시)로부터 발생되는 열을 방열할 수 있도록 발열체에 착탈가능하게 결합되는 히트 싱크 본체(1)에 히트 파이프(2)를 설치한 것으로서, 상기 히트 싱크 본체(1)의 베이스(3) 하측면에 외부로 표출되도록 히트 파이프(2)를 고정시키는 것이다. 상기 히트 싱크 본체(1)의 베이스(3) 일측에는 베이스(3)의 전도열을 외부로 발산하기 위하여 핀(4)을 다수개 형성하는 것이다.

상기 히트 싱크 본체(1)에 설치되는 히트 파이프(2)는 작동 유체의 증발 잠열을 이용하여 작은 온도차에서도 무동력으로 열을 효과적으로 이송할 수 있게 파이프 내부에 작동 유체를 넣고 밀하여 진공이 유지되게 한 것으로서, 열원이 있는(발열체의 고온부분) 증발부에서 작동 유체가 증기로 변화되는 것이고, 상기 증발부에서 증발된 증기는 파이프 내부로 확산되면서 응축부로 이동하여 열을 방출하는것이며, 상기 열이 방출됨과 동시에 응축된 액체가 증발부로 귀환하면서 다시 열을 받아 증발하는 과정을 반복하면서 증발부 측의 열을 신속히 방열시키는 것이다.

상기 응축부에서 방열된 열은 응축부와 접촉된 히트 싱트 본체(1)의 베이스(3) 일측을 통해 핀(4)으로 전달되는 것이고, 상기 핀(4)으로 전달된 열은 외부 공기와 열교환되는 것이다.

그러나 상기한 발열체 방열은, 상기 히트 파이프(2)에 의해서 발열체의 열이 급속하게 방열되는 장점은 있으나, 발열체의 국부적인 지점에서 발생되는 열을 방열할 수 없기 때문에 국부적인 지점에서의 발생 온도가 한계를 넘어서게 되면서 열에 의한 장비 손상을 초래하게 되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 문제점을 시정하여, 발열체에서 국부적으로 발생되는 온도상승을 분산시켜서 균일한 온도가 유지되도록 한 전자기기 방열용 열 분산체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은 내부 공간이 형성되게 결합됨과 아울러 진공이 유지되는 상하부 케이스와, 상기 상하부 케이스의 내부 공간에 충진된 작동유체가 상변화되도록 내부 공간에 설치되는 액체 이동수단으로 이루어진 것이다.

도 1은 종래의 것의 사시도,

도 2는 본 고안의 제 1 실시예의 분해도,

도 3은 본 고안의 제 2 실시예의 분해도,

도 4는 본 고안의 제 3 실시예의 분해도,

도 5는 본 고안의 실시예의 사용상태도이다.

<도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명>

10: 상부 케이스 11: 하부 케이스

12: 액체 이동수단 13: 히트 싱크

14: 윅 15: 돌기

16: 알루미늄 폼 17: 동분말

본 고안의 제 1 실시예는 도 2 및 도 5에 도시한 바와 같이, 내부 공간이 형성되게 상하단으로 결합됨과 아울러 결합된 상태에서 내부에 진공이 유지되는 상하부 케이스(10,11)와, 상기 상하부 케이스(10,11)의 내부 공간에 충진된 적정량의 작동유체가 기체 및 액체로 자연스럽게 변화되도록 내부 공간에 설치되는 액체 이동수단(12)으로 이루어진 것이다.

상기 상하부 케이스(10,11)의 어느 일측은 발열체(미도시)에 고정되는 것이고, 상기 상하부 케이스(10,11)는 원형 또는 사각형으로 형성하며, 상기 발열체의 열을 효과적으로 완전하게 방열시키기 위해서는 선택적으로 최소 크기의 히트 싱크(13)를 상부 케이스(10) 또는 하부 케이스(11)에 고정하는 것이다.

그리고 상기 액체 이동수단(12)은 윅(WICK)(14)으로 된 것으로서, 상기 윅(14)을 상하부 케이스(10,11) 내측에 충진시키는 것이며, 상기 윅(14)은 작동유체가 발열체의 열에 의해서 기체로 변화되면서 상부 케이스(10)의 내측면에 위치된 후 액체로 변화된 상태에서 하부 케이스(11) 내측면으로의 이동이 신속하게 이루어지도록 하는 것이다. 상기 작동유체와 윅(14)은 발열체의 국부적인 발열이 존재한다 하더라도 상부 케이스(10)의 전방향으로 열을 방열시킴으로써 전자기기가 한계 온도치에 도달되지 않는 것이다.

또한 상기 하부 케이스(11)에 돌기(15)를 형성하는 것으로서, 상기 돌기(15)는 상하부 케이스(10,11)의 형상을 균일하게 유지시키는 것이다. 상기 상하부 케이스(10,11)의 내부는 진공상태로 유지됨에 따라 압력차로 인한 상하부 케이스(10,11)의 찌그러짐을 방지하는 것이다.

한편, 상기 상하부 케이스(10,11) 내부는 고진공을 유지하고 있기 때문에 약간의 열만 주입되면 작동유체는 액체에서 기체상태로의 상변화를 일으키게 되고,상기 상변화로 인해 기체가 되면 체적이 증가하게 됨과 아울러 국부적으로 높은 압력을 유지하게 된다. 상기 압력에 의하여 기체는 상대적으로 낮은 압력을 유지하는 공간으로 이동하게 되고, 상기 이동된 기체는 상대적으로 낮은 온도를 유지하는 상부 케이스(10)에 접촉하는 순간 다시 액체로의 상변화를 일으키게 되며, 상기 상변화에 의해서 생성된 액체는 내부에 위치한 윅(14)에 의해서 다시 발열체에 접촉된 하부 케이스(11)로 이동하게 된다.

이상과 같은 본 고안의 제 1 실시예는 발열체에서 국부적으로 발생되는 온도상승을 분산시켜서 균일한 온도가 유지되도록 하는 것으로서, 상하부 케이스(10,11) 내부의 작동유체 순환이 적정하게 이루어지도록 하기 위하여 상하부 케이스(10,11) 내부에 윅(14)을 삽입하여 모세관력이 발생되도록 하는 것이다.

상기 상하부 케이스(10,11) 내부의 작동유체는 하부 케이스(11)(또는 상부 케이스(10))의 전도열에 의해서 증발되는 것이고, 상기 증발된 기체는 상부 케이스(10)의 내측면에 접촉되는 순간 액체로 변화되며, 상기 액체는 윅(14)에 의해서 하부 케이스(11)로 위치 이동되는 것이다.

상기 작동유체의 순환은 국부적인 열을 전부분으로 전달시키는 것으로서, 발열체에서 국부적으로 발생하는 열이 전체적인 면으로 전달되면서 전자기기의 온도 분포가 매우 균일하게 이루어지고, 이로 인하여 전자기기의 최고 온도를 한계 온도 이하로 낮추어주며, 추가적인 히트 싱크(13)를 적용할 때에도 크기가 작은 히트 싱크(13)를 사용할 수 있으므로 전체 제품의 크기와 무게를 줄일 수 있는 것이다.

본 고안의 제 2 실시예는 도 3 및 도 5에 도시한 바와 같이, 내부 공간이 형성되게 상하단으로 결합됨과 아울러 결합된 상태에서 내부에 진공이 유지되는 상하부 케이스(10,11)와, 상기 상하부 케이스(10,11)의 내부 공간에 충진된 적정량의 작동유체가 기체 및 액체로 자연스럽게 변화되도록 내부 공간에 설치되는 액체 이동수단(12)으로 이루어진 것이다.

상기 액체 이동수단(12)은 알루미늄 폼(16)으로 된 것으로서, 상기 알루미늄 폼(16)을 상하부 케이스(10,11) 내측에 충진시키는 것이며, 상기 알루미늄 폼(16)은 작동유체가 발열체의 열에 의해서 기체로 변화되면서 상부 케이스(10)의 내측면에 위치된 후 액체로 변화된 상태에서 하부 케이스(11) 내측면으로의 이동이 신속하게 이루어지도록 하는 것이다. 상기 작동유체와 알루미늄 폼(16)은 발열체의 국부적인 발열이 존재한다 하더라도 상부 케이스(10)의 전방향으로 열을 방열시킴으로써 전자기기가 한계 온도치에 도달되지 않는 것이다.

그리고 상기한 설명은 제 1 실시예와 차이되는 부분만을 설명하였으며, 상기 제 1 실시예와 동일한 부분은 생략한다.

이상과 같은 본 고안의 제 2 실시예는 발열체에서 국부적으로 발생되는 온도상승을 분산시켜서 균일한 온도가 유지되도록 하는 것으로서, 상하부 케이스(10,11) 내부의 작동유체 순환이 적정하게 이루어지도록 하기 위하여 상하부 케이스(10,11) 내부에 알루미늄 폼(16)을 삽입하여 모세관력이 발생되도록 하는 것이다.

상기 상하부 케이스(10,11) 내부의 작동유체는 하부 케이스(11)(또는 상부 케이스(10))의 전도열에 의해서 증발되는 것이고, 상기 증발된 기체는 상부케이스(10)의 내측면에 접촉되는 순간 액체로 변화되며, 상기 액체는 알루미늄 폼(16)에 의해서 하부 케이스(11)로 위치 이동되는 것이다.

상기 작동유체의 순환은 국부적인 열을 전부분으로 전달시키는 것으로서, 발열체에서 국부적으로 발생하는 열이 전체적인 면으로 전달되면서 전자기기의 온도 분포가 매우 균일하게 이루어지고, 이로 인하여 전자기기의 최고 온도를 한계 온도 이하로 낮추어주며, 추가적인 히트 싱크(13)를 적용할 때에도 크기가 작은 히트 싱크(13)를 사용할 수 있으므로 전체 제품의 크기와 무게를 줄일 수 있는 것이다.

본 고안의 제 3 실시예는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 내부 공간이 형성되게 상하단으로 결합됨과 아울러 결합된 상태에서 내부에 진공이 유지되는 상하부 케이스(10,11)와, 상기 상하부 케이스(10,11)의 내부 공간에 충진된 적정량의 작동유체가 기체 및 액체로 자연스럽게 변화되도록 내부 공간에 설치되는 액체 이동수단(12)으로 이루어진 것이다.

상기 액체 이동수단(12)은 하부 케이스(11)의 내측에 부착된 동분말(17)인 것으로서, 상기 동분말(17)을 하부 케이스(11)(또는 상부 케이스(10)) 내측면에 적정량 부착시키는 것이며, 상기 동분말(17)은 작동유체가 발열체의 열에 의해서 기체로 변화되면서 상부 케이스(10)의 내측면에 위치된 후 액체로 변화된 상태에서 하부 케이스(11) 내측면으로의 이동이 신속하게 이루어지도록 하는 것이다. 상기 작동유체와 동분말(17)은 발열체의 국부적인 발열이 존재한다 하더라도 상부 케이스(10)의 전방향으로 열을 방열시킴으로써 전자기기가 한계 온도치에 도달되지 않는 것이다.

그리고 상기한 설명은 제 1, 2 실시예와 차이되는 부분만을 설명하였으며, 상기 제 1, 2 실시예와 동일한 부분은 생략한다.

이상과 같은 본 고안의 제 3 실시예는 발열체에서 국부적으로 발생되는 온도상승을 분산시켜서 균일한 온도가 유지되도록 하는 것으로서, 상하부 케이스(10,11) 내부의 작동유체 순환이 적정하게 이루어지도록 하기 위하여 상하부 케이스(10,11)의 내부중 어느 일측면에 동분말(17)을 부착하여 모세관력이 발생되도록 하는 것이다.

상기 상하부 케이스(10,11) 내부의 작동유체는 하부 케이스(11)(또는 상부 케이스(10))의 전도열에 의해서 증발되는 것이고, 상기 증발된 기체는 상부 케이스(10)의 내측면에 접촉되는 순간 액체로 변화되며, 상기 액체는 부착된 동분말(17)에 의해서 하부 케이스(11)로 위치 이동되는 것이다.

상기 작동유체의 순환은 국부적인 열을 전부분으로 전달시키는 것으로서, 발열체에서 국부적으로 발생하는 열이 전체적인 면으로 전달되면서 전자기기의 온도 분포가 매우 균일하게 이루어지고, 이로 인하여 전자기기의 최고 온도를 한계 온도 이하로 낮추어주며, 추가적인 히트 싱크(13)를 적용할 때에도 크기가 작은 히트 싱크(13)를 사용할 수 있으므로 전체 제품의 크기와 무게를 줄일 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 고안은 상하부 케이스 내부의 작동유체 순환이 적정하게 이루어지도록 하기 위하여 상하부 케이스 내부에 액체 이동수단을 설치하는 것으로서, 상기 액체 이동수단은 윅과 알루미늄 폼 및 동분말로서 모세관력이 발생되면서열 방열이 원활하게 이루어지는 것이다.

그리고 발열체의 국부적인 열이 전부분으로 전달되는 것으로서, 발열체에서 국부적으로 발생하는 열이 전체적인 면으로 전달되면서 히트 싱크를 사용하지 않고서도 냉각 성능을 적정하게 유지시킬 수 있는 것이다.

또한 추가적인 방열을 원할 경우에는 히트 싱크를 부착해야 하지만 이 경우에는 국부적인 고온부가 없기 때문에 작은 크기로도 충분한 냉각 성능을 발휘할 수 있는 것이다.

Claims (5)

1. 내부 공간이 형성되게 결합됨과 아울러 진공이 유지되는 상하부 케이스(10,11)와, 상기 상하부 케이스(10,11)의 내부 공간에 충진된 작동유체가 상변화되도록 내부 공간에 설치되는 액체 이동수단(12)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자기기 방열용 열 분산체.
2. 제1항에 있어서,

   상기 액체 이동수단(12)은 윅(WICK)(14)으로 된 것을 특징으로 하는 전자기기 방열용 열 분산체.
3. 제1항에 있어서,

   상기 액체 이동수단(12)은 알루미늄 폼(16)으로 된 것을 특징으로 하는 전자기기 방열용 열 분산체.
4. 제1항에 있어서,

   상기 액체 이동수단(12)은 하부 케이스(11)의 내측에 부착된 동분말(17)인 것을 특징으로 하는 전자기기 방열용 열 분산체.
5. 제1항에 있어서,

   상기 하부 케이스(11)에 돌기(15)를 형성하는 것을 특징으로 하는 전자기기 방열용 열 분산체.