KR200280166Y1 - 집중 발열체에 대응하는 고효율 방열판 - Google Patents

Abstract

본 고안은 본딩 용접을 통해 판 형태의 금속박판을 적층시켜 집중 발열체의 열을 고르게 확산시킴으로써 냉각효율이 뛰어난 고효율 방열판에 관한 것으로,

이러한 집중 발열체에 대응하는 고효율 방열판은 방열핀지지대에 금속박판을 적층할 수 있도록 홈을 내어 금속박판과 동종의 본딩 물질로 브레징 처리하고, 금속박판의 간격을 작게하여 열을 많이 확산시킬 수 있도록 금속박판을 많이 적층하여 방열핀지지대 접촉면에 집중 발열체를 밀착시키고 방열부을 팬 등으로 공기를 불어주면 단면적이 극대화되는 효과적인 방열판이 제공된다.

여기서, 금속박판과 동종의 고온 접착 본딩 물질로 금속핀을 브레징 처리하고, 금속핀의 간격을 작게하여 고집적화시킴으로 인해 열 확산의 저항을 적게하여 금속박판과 접해 있는 집중 발열체의 열을 고르게 확산시킴으로 냉각효율을 높일 수 있는 특징을 갖는다.

Description

집중 발열체에 대응하는 고효율 방열판{Highly efficient Heat Sink opposed to high generation material}

본 고안은 집중 발열체(4)를 냉각시키는 고효율 방열판에 관한 것으로서, 특히 금속박판(2)을 적층하여 방열핀(2)의 두께와 간격을 조밀하게 하므로써 열을 발산시키는 단면적을 극대화시키고, 일반 압출 금형식 방열판이 아닌 금속박판(2)과동종의 본딩 물질을 사용하여 브레징 처리함으로써 집중 방열을 많고 고르게 확산시킬 수 있는 고효율 방열판에 관한 것이다.

일반적으로, 열을 발생시키는 전기, 전자관련 부품 등은 고열이 발생하기 때문에 그 수명이 열에 취약한 특징을 가지고 있으며 부품의 수명 및 신뢰성 그리고 소형화를 고효율의 방열대책이 필요한데, 이런한 고열을 방열하기 위한 수단의 하나로 고효율 방열판을 사용하게 된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 알루미늄을 소재로한 방열핀지지대(1) 및 여러개의 방열핀(2)을 압출 성형시켜 절단하여 사용하는 방열판이 현재까지 사용되어 왔다.

이러한 방열판은 압출 금형에 의해 생산되는데, 사용 조건에 적합한 방열판을 선택하려면 이미 제작되어 있는 제품 중에서 선택하거나, 새롭게 금형제작을 해야하고, 또한 압출 금형에 의한 생산 방법적인 제한 때문에 방열핀(2)의 간격과 높이가 제한될 수 밖에 없어 필요한 방열면적을 얻기 위해서는 공간적인 손실을 감수해야 한다. 그리고 방열핀지지대(1)와 방열핀(2)을 접합할 때 방열소재와 다른 본딩 물질로 강제 접합시키기 때문에 고열이 빠르고 고르게 확산되지 않았다.

그런데, 요즘 전기, 전자부품 등이 사용되어지는 제품들이 소형화가 가속되고 있으며, 부품들은 고집적화 되어지고, 열 발산은 더욱 늘어나게되 이를 감당할 수 있는 큰 방열성능이 필요하다.

그러나, 방열성능을 위해 기본 방식의 방열판으로는 막연하게 방열면적을 늘리기 위해 방열판 크기를 늘리는 것은 제품의 소형화에 역행하며, 크기를 늘리는데는 한계가 있다. 또한 공기를 불어주는 팬(7)을 고속으로 회전시키거나, 물을 이용한 냉각방법을 사용하게 되는데, 이는 소음발생과 주변장치의 추가적인 설치를 필요하게되 소형화와 신뢰성에 장애가 된다.

따라서, 이를 효과적으로 극복할 고효율의 방열성능을 가진 방열판이 요구되고 있다.

본 고안은 상기와 같은 기존 방열판의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 목적은 발열체를 냉각시켜 열 발산을 효과적으로 하고, 특히 집중 발열체(4)의 열 분포를 빠르고 고르게 확산시키고, 단면적 극대화를 통해 고효율의 방열판을 제공함에 있다.

그리고, 본 집중 발열체에 대응하는 고효율 방열판은 열이 발생되는 전기, 전자부품이나 장치 등에 결합되어 작은 크기로 많는 열을 빼앗을 수 있도록 하여 크기를 컴펙트하게 제작할 수 있으며, 기존 방열판 보다 비용을 절감시킬 수 있고, 외관을 개선할 수 있는 여건을 제공하며, 크기를 안정적으로 조절할 수 있다.

따라서, 초기 비용 절감 및 다품종 소량생산이 가능하고 필요한 부분에 최적의 크기를 적용할 수 있고, 특히 집중 발열체(4)에 대응할 수 있는 것을 특징으로 한다.

도 1은 기존 압출 금형식 방열판을 도시한 실물 정면도

도 2은 본 고안에 따른 고효율 방열판의 실물 정면도

도 3은 상기 실시 예의 정착방법을 도시한 예시도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1. 방열핀지지대 2. 금속박판(방열핀)

3. 브레징 홈 4. 집중 발열체

5. 방열부 6. 흡열면

7. 냉각용 팬

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 고안에 따른 집중 발열체(4)에 대응하는 고효율 방열판의 구성 및 실험 결과를 상세히 설명한다.

도 1은 기존 압출 금형식 방열판의 정면도이고, 도 2는 본 고안에 따른 집중 발열체(4)에 대응하는 고효율 방열판의 정면도이고, 도 3은 본 고안에 따른 상기 실시 예의 장착방법을 도시한 예시도이다.

상기 도면에서와 같이 본 고안의 집중 발열체(4)에 대응하는 고효율 방열판은 크게 도 2에서와 같이 금속박판으로 제작된 방열핀(2)과 방열핀지지대(1)를 교차적으로 적층하고, 동종의 본딩 물질로 브레징 처리한 형태의 방열판이다.

방열핀(2)과 방열핀지지대(1)는 그 자체가 한 구조를 이루면서 동시에 열을 전달하는 열 방열체가 되는데, 필요한 방열면적은 두께를 선택하거나 조립길이를 조절하고 필요한 방열판의 길이와 방열핀(2)의 간격, 높이를 자유롭게 정할 수 있으므로 한정된 공간에서 방열체적을 획기적으로 늘릴 수 있어 필요한 방열면적을 확보하여 기존 방열판보다 고효율의 방열판을 제공할 수 있게 된다.

방열핀(2)으로 사용되어지는 금속박판(2)은 두께별로 0.1mm 에서부터 다양하게 선택이 가능하고, 재질별로는 알루미늄, 동, 스테인레스 등 용도에 맞게 선택할 수 있으며, 또한 여러 종류의 금속박판(2)을 필요한 부위별로 사용이 가능하며 방열판의 기능을 향상시킬 수 있다.

집중 발열체(4)로부터 각 방열핀(2)마다 열을 빠르고 고르게 확산시키기 위해 방열핀(2)과 방열핀지지대(1) 적층부에 홈을 파고 동종의 재질 특성을 갖는 본딩 물질로 접합하고 브레징 처리함으로 인해 열 확산의 저항을 줄이고 보다 빠르게 각 방열핀(2) 곳곳에 열을 고르게 분포시킬 수 있도록 구성한다.

도 3은 상기 실시 예의 장착방법을 예시한 것으로 하단의 집중 발열체(4)에방열판의 흡열면(6)을 밀착시키고 상단의 방열부(5)에 냉각용 팬(7)을 설치하는 것으로 간단히 구성할 수 있다.

이때 집중 발열체(4)와 흡열면(6)의 밀착 시 열 전도성 도포제를 도포시키면 더욱 좋은 방열성능을 발휘하며, 집중 발열체(4)의 형상과 발열량에 따라 방열핀(2)의 간격과 두께 그리고 높이를 정할 수 있고, 이렇게 구성된 방열판 방열부(5)에 냉각용 팬(7)을 장착하여 공기를 주입하면 집중 발열체(4)의 열을 발산시켜 냉각시킬 수 있는 방열판이 구성된다.

다음의 (표 1)과 (그림 1)은 본 고안의 집중 발열체(4)에 대응하는 고효율 방열판을 수차례 걸쳐 실험한 결과로 기존 압출 금형식 방열판과 비교 실험한 데이터이다.

(표 1)

(그림 1)

본 고안인 회사에 자체 온도 측정기를 포함하여 각각 필요한 실험장치를 사용하여 실험한 결과이다.

본 고안의 실험조건으로 첫째, 환경온도는 일반 실험실내 상온조건(20℃)을 사용하였고, 풍속 0.2m/s. 둘째, 방열판의 크기는 291*446**66.5이고, 재질은 알루미늄 5052P(Body : 17T), 알루미늄 1050P(Fin : 0.8T)이며 셋째, 60W급 Power Amp Unit용 방열판 형상을 기존으로 선정하여 실험하였다.

이때 집중 발열체의 발열량은 소비전력 기존 710W, 427W, 315W, 202W, 168W, 101W 순으로 본 고안인 회사의 집중 발열체에 대응하는 고효율 방열판과 기존 압출 금형식 방열판을 비교 실험하여 그 실험한 순서와 따른 온도편차를 수식과 그래프(그림 1)로 나타낸 것이다.

위 실험 결과에서 보는 바와 같이 본 고안인 회사와 기존 압출 금형식 방열판을 생산하는 타사와 비교하여 한 소비전력당 여덟번 실험한 결과로 그 중 710W 경우 46.3℃로 그 온도편차가 가장 크고, 101W 경우 7.3℃로 그 온도편차를 나타냈으며, 이 실험 결과로 알게 된 것은 실제 본 고안인 집중 발열체에 대응하는 고효율 방열판이 기존 압출 금형식 방열판 보다 방열성능이 더욱 뛰어난 것을 볼 수 있었다.

전기, 전자부품이나 장치와 같이 집중 발열체(4)는 방열판 흡열면(6)에 전달된 열을 방열핀(2)과 방열핀지지대(1)의 조합과 또한 방열성능을 극대화하기 위해 굴곡이 형성되는 방열핀(2) 구조를 갖게하면 방열면적이 크고 체적이 작은 방열판을 제공하며 특히 공간적인 제약을 받는 모든 집중 발열체(4)에 적용할 수 있다.

이상과 같이 구성되는 본 고안의 집중 발열체(4)에 대응하는 고효율 방열판은 금속박판(2)을 적층하여 방열판을 구성하고, 동종의 본딩 물질로 접합 브레징 처리하므로 인해 열을 빠르고 고르게 확산시킴으로써 방열성능을 극대화할 수 있으며, 원하는 방열판을 만들고저 할 때 금형 제작비가 절감되고, 컴펙트하게 제작할 수 있다. 또한 여러 종류의 금속박판(2)을 적층할 수 있으므로 방열판의 기능을 향상시킬 수 있으며, 소형화가 가능하고 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

Claims (1)

1. 전기, 전자부품이나 장치 등의 열 방출이 필요한 집중 발열체(4) 일측에 부착되어 열을 빼앗는 방열판에 있어서, 상기 방열판에는 금속박판(2)을 적층하여 방열핀(2)의 간격과 높이를 필요에 따라 조절이 가능하고, 여러 종류의 금속박판(2)을 방열판의 부분별로 사용할 수 있으며, 자체 제작된 동종의 본딩 물질로 브레징 처리하여 열을 빠르고 고르게 확산시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 집중 발열체(4)에 대응하는 고효율 방열판.