KR200297491Y1 - flat type heat pipe and heat sink - Google Patents
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Abstract
본 고안은 증기 통로인 채널이 복수로 구성된 윅이 설치된 평판형 히트파이프와 이 평판형 히트파이프를 갖는 히트싱크에 관한 것이다.The present invention relates to a flat heat pipe having a wick composed of a plurality of channels, which are vapor passages, and a heat sink having the flat heat pipe.
Description
본 고안은 증기 통로인 채널이 복수로 구성된 윅이 설치된 평판형 히트파이프와 이 평판형 히트파이프를 갖는 히트싱크에 관한 것이다.The present invention relates to a flat heat pipe having a wick composed of a plurality of channels, which are vapor passages, and a heat sink having the flat heat pipe.
히트파이프는 공지된 바와 같이 밀폐용기의 내부에 작동유체를 밀봉한 것으로서, 구조가 간단하고 열의 수송량이 크고, 외부동력이 필요 없다는 등의 우수한 특성을 구비하고 있다. 그래서, 종래의 히트파이프는 열이송용, 가열용, 냉각용 등으로 이용되고 있다. 특히, 최근 컴퓨터의 전자부품, 예컨대 반도체 등의 소자가 더욱 더 고집적화, 대용량화, 고속화로 가는 경향에 있다. 이러한 경향에 따라서, 소자에서 발생되는 열의 밀도도 증대하고 있으므로, 이 열들을 효과적으로 냉각하기 위한 히트파이프의 사용이 확대되고 있다.As known in the art, the heat pipe seals a working fluid inside a sealed container, and has excellent characteristics such as a simple structure, a large amount of heat transportation, and no need for external power. Therefore, conventional heat pipes are used for heat transfer, heating, cooling, and the like. In particular, electronic components of computers, such as semiconductors, have tended to become more integrated, higher capacity, and higher speed in recent years. In accordance with this tendency, the density of heat generated in the device is also increasing, so the use of heat pipes for effectively cooling these heats is being expanded.
또한, 컴퓨터의 소형화 추세로 인해 이 히트파이프가 설치된 히트싱크, 특히 베이스의 두께에 초점이 맞춰지고 있다. 즉, 베이스 두께의 최소화는 히트파이프와 연계성을 갖는 바, 동일한 열수송량을 유지하면서 베이스에 매입되는 것이 구조적으로나 조립성에 비취어 볼 때 바람직하다.In addition, the trend toward miniaturization of computers is focusing on the thickness of heat sinks, particularly the bases, on which these heat pipes are installed. That is, minimizing the thickness of the base has a linkage with the heat pipe, and it is preferable to be embedded in the base while maintaining the same amount of heat transportation in terms of structural and assembly properties.
이와 같이, 베이스에 히트파이프가 매입되는 종래의 히트파이프로서 도 6 내지 도 8에 도시되어 있다. 도 7 및 도 8에 도시한 히트파이프(230)는 공지된 바와 같이, 상변화하는 작동유체가 진공 주입된 원형의 파이프(231)와 이 파이프(231) 내면에 형성된 윅(심지)(232)으로 구성되어 있다. 윅(232)은 도 7에 도시한 바와 같이 작동유체가 증발(E), 증기의 이동(VF), 응축(C) 및 작동유체의 환류(R)되도록 구성되어 있다. 또한, 히트싱크(200)에 매입된 원형의 히트파이프(230)는 종방향(길이방향)으로 뿐 아니라 도 8에 도시한 횡방향(단면방향)으로도 열수송(증기 이동)이 가열에 의해 이루어진다. 즉, 증기의 이동 통로인 채널(239)이 단일로 구성되고, 이 채널(239)의 주위에는 증발부(233), 응축부(235) 및 환류부(237)로 구성되어 있다. 이러한 히트파이프(230)가 베이스(230)의 상면(270)에 다수 설치된 방열핀(9)과 베이스(230)의 일측면에 형성된 구멍(210)에 삽입됨으로써, 히트싱크(200)를 구성하게 된다. 또한, 히트싱크(200)의 하면(250)에는 전자소자가 부착된다. 이 전자소자가 가열원(Q)이 되고, 전자소자가 부착된 부분이 증발부가 되게 된다.Thus, as shown in Figs. 6 to 8 as a conventional heat pipe in which a heat pipe is embedded in the base. As is well known, the heat pipe 230 shown in FIGS. 7 and 8 includes a circular pipe 231 in which a phase change working fluid is vacuum-injected and a wick wick formed on the inner surface of the pipe 231. It consists of. The wick 232 is configured such that the working fluid is evaporated (E), the movement of the vapor (VF), condensation (C) and the reflux (R) of the working fluid as shown in FIG. In addition, the circular heat pipe 230 embedded in the heat sink 200 has heat transportation (steam movement) not only in the longitudinal direction (length direction) but also in the transverse direction (cross section direction) shown in FIG. Is done. That is, the channel 239 which is a moving passage of the steam is formed in a single unit, and the evaporation unit 233, the condensation unit 235, and the reflux unit 237 are formed around the channel 239. The heat pipe 230 is inserted into the heat dissipation fin 9 and the hole 210 formed on one side of the base 230 in a plurality of upper surface 270 of the base 230, thereby forming a heat sink 200. . In addition, an electronic device is attached to the lower surface 250 of the heat sink 200. This electronic element becomes the heating source Q, and the part to which the electronic element is attached becomes an evaporation part.
그런데, 이 히트파이프(230)는 원형으로서 베이스(220)의 두께가 두꺼워지는 경향이 있기 때문에, 직경을 최소화시킨 히트파이프(230)를 도 6과 같이 소정간격마다 베이스(220)에 매입시켜 사용되고 있다. 그러나, 직경이 최소화됨으로써 모세관 유동 통로의 감소로 인한 액체압력강하와 증기 유동시의 증기압력강하의 증가로 인해 열전달한계(펌프량)가 감소되고, 열원으로부터 히트파이프의 증발부로 열이 전도될 때 유효증발부면적의 감소로 열유속이 증가하여 열저항이 증가되는 등의 트러블이 발생되고, 이 트러블에 의해 열전달효율(냉각효율)이 저하될 수 있다.However, since the heat pipe 230 tends to have a thick thickness of the base 220 as a circular shape, the heat pipe 230 having a minimum diameter is embedded in the base 220 at predetermined intervals as shown in FIG. 6. have. However, minimizing the diameter reduces the heat transfer limit (pump amount) due to the liquid pressure drop due to the reduction of the capillary flow passage and the increase of the steam pressure drop during the steam flow, and when heat is conducted from the heat source to the evaporation portion of the heat pipe. As the effective evaporation area is reduced, problems such as an increase in the heat flux and an increase in the thermal resistance occur, which may cause a decrease in heat transfer efficiency (cooling efficiency).
특히, 방열핀의 설치 위치, 예컨대 핀이 베이스의 하부에 설치된 경우(통상 Top heating mode라 부름) 중력장의 도움 없이 모세관력에 의하여 많은 열이 중력 방향으로 이송하도록 해야하나(작동유체는 중력반대방향) 관경의 제한에 따른 모세관 통로의 감소로 모세관 구조물의 설치가 제한되어 열전달 한계를 증가시키는 데 제한을 받게 된다.In particular, when the heat radiation fin is installed, for example, the fin is installed at the bottom of the base (usually called Top heating mode), it is necessary to allow a large amount of heat to be transferred in the direction of gravity by capillary force without the help of the gravitational field. The reduction of the capillary passages due to the limitation of the diameter limits the installation of the capillary structures, thereby limiting the increase in heat transfer limits.
또한, 히트파이프(230) 각각이 베이스(220)에 각각 매입됨에 따른 조립공수의 증가와 조립비용의 상승 등의 문제가 있다.In addition, as the heat pipes 230 are each embedded in the base 220, there is a problem such as an increase in the number of assembly operations and an increase in assembly costs.
게다가, 각각의 히트파이프(230)에 작동유체를 진공 주입하여 밀봉해야 하는 번거로움이 있다.In addition, there is a hassle to seal the heat pipe 230 by vacuum injection of the working fluid.
이를 해소하기 위해, 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 히트파이프를 평판형으로 하여 베이스에 삽입한 히트싱크가 일본 특개2002-64170의 공보에 제안되어 있다. 히트싱크(100)는 베이스(120), 베이스(120)의 상면(170)에 설치된 다수의 방열핀(9), 베이스(120)의 하면(150)에 형성된 오목부(110), 이 오목부(110)에 끼워져 결합되는 평판형 히트파이프(130)로 구성되어, 베이스의 두께를 최소화시키면서 조립공수를 감소시킬 수 있다.To solve this problem, as shown in Figs. 9 and 10, a heat sink in which a heat pipe is inserted into a base with a flat plate type is proposed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-64170. The heat sink 100 includes a base 120, a plurality of heat dissipation fins 9 installed on the top surface 170 of the base 120, a recess 110 formed on the bottom surface 150 of the base 120, and the recess portion ( It is composed of a flat heat pipe 130 is fitted into the coupling 110, it is possible to reduce the assembly labor while minimizing the thickness of the base.
그런데, 단일 채널(139)을 갖는 평판형 히트파이프(130)도 도 10에 도시한 바와 같이, 전술한 원형 히트파이프(230)와 동일한 열수송 구조를 취하고 있다는 점에서 유사한 문제를 가지고 있다. 즉, 열이 가해지는 평판 히트파이프의 하측벽에서 상측벽으로의 열전도가 측면벽 만을 통하여 이루어지기 때문에 증발 열전달 면적의 감소로 인한 열저항이 증가하고 길이방향으로부터 환류되는 모든 작동유체의 유동이 측면과 하측의 윅의 모세관력에 의해서만 이루어져야 하기 때문에 작동유체의 유동 면적 감소에 의한 모세관 한계가 저하될 수 있다.However, the flat heat pipe 130 having the single channel 139 also has a similar problem in that it has the same heat transport structure as the circular heat pipe 230 described above. That is, since the heat conduction from the lower wall to the upper wall of the plate heat pipe to which heat is applied is made only through the side walls, the heat resistance increases due to the reduction of the evaporation heat transfer area and the flow of all the working fluids refluxed from the longitudinal direction is lateral. The capillary limit due to the reduction of the flow area of the working fluid can be lowered because it must be made only by the capillary forces of the over and under wick.
본 고안은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 열전달한계(펌핑량)를 증가시키고 열저항을 감소시킬 수 있는 평판형 히트파이프를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a flat heat pipe that can increase the heat transfer limit (pumping amount) and reduce the thermal resistance.
본 고안의 다른 목적은 베이스의 두께를 최소화시키면서 대량의 열을 이송시킬 수 있는 평판형 히트파이프를 구비한 히트싱크를 제공하는데 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a heat sink having a flat heat pipe capable of transferring a large amount of heat while minimizing the thickness of the base.
본 고안의 또 다른 목적은 1회로 각 히트파이프에 작동유체를 진공 주입할 수 있고 잉여의 작동유체를 필요한 곳에 활용할 수 구조를 갖는 평판형 히트파이프 어셈블리와 그 히트싱크를 제공하는데 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a flat heat pipe assembly and a heat sink having a structure in which a working fluid can be vacuum-injected into each heat pipe in one circuit and an excess working fluid can be utilized where necessary.
도 1은 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 히트싱크의 사시도.1 is a perspective view of a heat sink according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 평판형 히트파이프를 확대 도시한 횡단면도.FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the flat heat pipe of FIG. 1. FIG.
도 3은 본 고안의 바람직한 다른 실시예에 따른 히트싱크의 사시도.Figure 3 is a perspective view of a heat sink according to another embodiment of the present invention.
도 4는 도 1의 평판형 히트파이프를 병렬로 설치한 히트파이프 어셈블리를 도시한 사시도.4 is a perspective view illustrating a heat pipe assembly in which the flat heat pipe of FIG. 1 is installed in parallel.
도 5는 도 4의 평판형 히트파이프 어셈블리가 설치되는 또 다른 히트싱크의 사시도.FIG. 5 is a perspective view of another heat sink in which the flat heat pipe assembly of FIG. 4 is installed. FIG.
도 6은 종래 히트싱크의 사시도.6 is a perspective view of a conventional heat sink.
도 7은 도 6의 히트파이프를 확대 도시한 종단면도.7 is an enlarged longitudinal sectional view of the heat pipe of FIG. 6;
도 8은 도 6의 히트파이프를 확대 도시한 횡단면도.8 is an enlarged cross-sectional view of the heat pipe of FIG. 6.
도 9는 종래 다른 히트싱크의 사시도.9 is a perspective view of another conventional heat sink.
도 10은 도 9의 히트파이프를 확대 도시한 횡단면도.10 is an enlarged cross-sectional view of the heat pipe of FIG. 9.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1,1a,1b : 히트싱크 2,2a,2b : 베이스1,1a, 1b: Heatsink 2,2a, 2b: Base
5 : 베이스 하면 7 : 베이스 상면5: base bottom 7: base top
9 : 방열핀 11 : 개구부9: heat sink fin 11: opening
11a : 요홈부 11b : 오목부11a: recess 11b: recess
11c : 안착부 13 : 평판형 히트파이프11c: seating portion 13: flat heat pipe
13a : 평판형 히트파이프 어셈블리 14 : 리저버13a: flat heat pipe assembly 14: reservoir
15,131.231 : 평판 파이프 17,132,232 : 윅15,131.231: Flat pipe 17,132,232: Wick
19,139,239 : 채널 21,133,233 : 증발부19,139,239: channel 21,133,233: evaporator
23,135,235 : 응축부 25,25a,137,237 : 환류부23,135,235 Condensation unit 25,25a, 137,237 Reflux unit
E : 증발영역 VF : 증기이동 영역E: evaporation zone VF: vapor movement zone
C : 응축영역 R : 환류라인C: Condensation Zone R: Reflux Line
전술한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 평판형 히트파이프는 상변화하는 작동유체가 주입 밀봉되는 평판 파이프; 상기 평판 파이프의 종방향을 따라 상기 작동유체가 증발, 증기의 이동, 응축, 환류되도록 상기 평판 파이프의 내부에 소결성형된 윅을 포함하여 이루어지되,A flat plate heat pipe of the present invention for achieving the above object is a flat pipe which is injection-sealed sealing the working fluid of the phase change; It includes a wick sintered in the interior of the flat pipe so that the working fluid is evaporated, the movement of steam, condensation, reflux along the longitudinal direction of the flat pipe,
상기 윅에는 상기 증기의 이동을 안내하는 채널이 복수개 형성되어 있고,The wick is provided with a plurality of channels for guiding the movement of the steam,
상기 채널 각각은 상기 평판 파이프의 횡방향을 따라 병렬로 배치되어 있다.Each of the channels is arranged in parallel along the transverse direction of the flat pipe.
이 구성을 통하여, 모세관 유동통로의 증가와 증기 유동시 증기압력강하의 감소로 열전달한계를 증가시키고 열저항을 감소시킬 수 있다.Through this configuration, it is possible to increase the heat transfer limit and decrease the thermal resistance by increasing the capillary flow passage and decreasing the steam pressure drop in the steam flow.
본 고안의 다른 특징에 따른 평판형 히트파이프를 갖는 히트싱크는 베이스; 상기 베이스의 상면에 설치된 다수의 방열핀; 상기 베이스에 설치된 평판형 히트파이프를 포함하여 이루어지되,Heat sink having a flat plate heat pipe according to another feature of the present invention; A plurality of heat dissipation fins installed on an upper surface of the base; It includes a flat heat pipe installed in the base,
상기 평판형 히트파이프는 평판 파이프 및 상기 평판 파이프의 내부에 증기 통로인 복수의 채널이 소결 성형된 윅으로 구성되되, 상기 윅의 각 채널 주위에는 상기 평판 파이프의 상측벽과 상기 채널 사이에 형성된 응축부와, 상기 평판 파이프의 하측벽과 상기 채널 사이에 형성된 증발부와, 상기 평판 파이프의 측벽과 채널 사이 및 상기 채널과 상기 채널 사이에 형성되어 상기 응축부에서 응축된 작동유체가 상기 증발부로 환류되는 환류부로 구성되어 있다.The flat heat pipe includes a flat pipe and a wick in which a plurality of channels, which are vapor passages, are sintered and molded into the flat pipe, and condensation is formed between the upper wall of the flat pipe and the channel around each channel of the wick. And an evaporation unit formed between the lower wall of the plate pipe and the channel, and a working fluid formed between the sidewall and the channel of the plate pipe and between the channel and the channel and condensed in the condensation unit is returned to the evaporator. It consists of the reflux part which becomes.
이 구성을 통하여, 베이스의 두께를 최소화시키면서 대량의 열을 수송할 수 있다.Through this configuration, a large amount of heat can be transported while minimizing the thickness of the base.
전술한 구성에서, 상기 베이스의 측면에는 상기 평판형 히트파이프가 삽입 설치되는 개구부가 복수개 형성되거나, 상기 베이스의 하면에는 상기 평판형 히트파이프가 끼워져 설치되는 요홈부가 복수개 형성되는 것이 바람직하다.In the above-described configuration, it is preferable that a plurality of openings into which the flat heat pipe is inserted are formed at the side of the base, or a plurality of recesses into which the flat heat pipe is inserted are formed at the bottom of the base.
본 고안의 다른 특징에 따른 평판형 히트파이프 어셈블리는 상변화하는 작동유체가 주입 밀봉되는 평판 파이프; 상기 평판 파이프의 종방향을 따라 상기 작동유체가 증발, 증기의 이동, 응축, 환류되도록 상기 평판 파이프의 내부에 소결 성형된 윅으로 구성되되, 상기 윅에는 상기 증기의 이동을 안내하는 채널이 복수개 형성되어 있고, 상기 채널 각각은 상기 평판 파이프의 횡방향을 따라 병렬로 배치된 히트파이프가 복수개 구비되고,According to another aspect of the present invention, a flat plate heat pipe assembly includes: a flat pipe in which a phase change working fluid is injected and sealed; It consists of a wick sintered and molded in the inside of the flat pipe so that the working fluid evaporates, moves, condenses, and reflux along the longitudinal direction of the flat pipe, and the wick is formed with a plurality of channels for guiding the movement of the steam. Each of the channels is provided with a plurality of heat pipes arranged in parallel along the transverse direction of the flat pipe,
상기 히트파이프 각각의 상기 채널과 연통하는 리저버가, 병렬로 배치된 상기 히트파이프의 일단에 설치되어 있다.A reservoir communicating with the channel of each of the heat pipes is provided at one end of the heat pipes arranged in parallel.
이 구성을 통하여, 1회로 각 히트파이프에 작동유체를 진공 주입할 수 있고 잉여의 작동유체를 필요한 곳에 활용할 수 있다.Through this configuration, the working fluid can be vacuum-injected into each heat pipe in one circuit, and the excess working fluid can be utilized where necessary.
본 고안의 다른 특징에 따른 히트싱크는 상변화하는 작동유체가 주입 밀봉되는 평판 파이프; 상기 평판 파이프의 종방향을 따라 상기 작동유체가 증발, 증기의 이동, 응축, 환류되도록 상기 평판 파이프의 내부에 소결 성형된 윅으로 구성되되, 상기 윅에는 상기 증기의 이동을 안내하는 채널이 복수개 형성되어 있고, 상기 채널 각각은 상기 평판 파이프의 횡방향을 따라 병렬로 배치된 히트파이프가 복수개 구비되고, 상기 히트파이프 각각의 상기 채널과 연통하는 리저버가, 병렬로 배치된 상기 히트파이프의 일단에 설치된 평판형 히트파이프의 어셈블리와, 베이스와, 상기 베이스의 상면에 설치되는 다수의 방열핀과, 상기 평판형 히트파이프가 설치되도록 상기 베이스의 하면에 복수개 형성되며 일측면이 개방된 오목부와, 상기 리저버가 안착되도록 상기 베이스의 하면에 형성된 안착부를 포함하여 이루어진다.According to another aspect of the present invention, a heat sink includes: a flat pipe in which a phase change working fluid is injected and sealed; It consists of a wick sintered and molded in the inside of the flat pipe so that the working fluid evaporates, moves, condenses, and reflux along the longitudinal direction of the flat pipe, and the wick is formed with a plurality of channels for guiding the movement of the steam. Each of the channels is provided with a plurality of heat pipes arranged in parallel along the transverse direction of the flat pipe, and a reservoir communicating with the channels of each of the heat pipes is provided at one end of the heat pipes arranged in parallel. An assembly of a flat plate heat pipe, a base, a plurality of heat dissipation fins provided on an upper surface of the base, a plurality of concave portions formed on a lower surface of the base such that the flat plate heat pipe is installed, and having one side open; It comprises a seating portion formed on the lower surface of the base to be seated.
이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described.
실시예 1Example 1
도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 히트싱크의 사시도이고, 도 2는 도 1의 히트파이프를 확대 도시한 횡단면도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 일 실시예에 따른 히트파이프(13) 각각은 크게 평판 파이프(15) 및 복수의 채널(19)을 갖는 윅(17)으로 구성되어 있다.1 is a perspective view of a heat sink according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 2 is an enlarged cross-sectional view of the heat pipe of FIG. As shown in FIG. 2, each of the heat pipes 13 according to the present embodiment is largely composed of a wick 17 having a flat pipe 15 and a plurality of channels 19.
윅(17)은 평판 파이프(15)의 내부에 소결 성형된 것으로서, 윅(17)의 각 채널(19) 주위에는 평판 파이프(15)의 상측벽과 채널(19) 사이에 형성된 응축부(23)와, 평판 파이프(15)의 하측벽과 채널(19) 사이에 형성된 증발부(21) 및 평판 파이프(15)의 측벽과 채널(19) 사이 및 채널(19)과 채널(19) 사이에 형성된 환류부(25)(25a)로 구성되어 있다. 복수의 채널(19)이 형성됨으로써 확보되는 환류부(25a)는 좁은 통로 내에서 다량의 열을 전달하기 위해 작동유체의 유동 단면적이 증대되어, 모세관 유동 통로를 증가시킴으로써 액체 압력강하를 감소시켜 열전달한계를 증가시킬 수 있는 것이다. 또한, 윅(17)이 금속 소결체의 다공성 물질로 성형됨으로써, 금속 윅을 통한 열전도 단면적 증가에 의한 상당 열전도도가 증가되어 열저항을 감소시킬 수 있고, 증기 및 액체의 이동이 용이하여 국부적으로 큰 열부하가 주어지는 경우에도 길이방향 뿐만 아니라 채널(19)의 횡방향으로도 자유롭게 이동하여 냉각효과를 증대시킬 수 있다.The wick 17 is sintered and formed in the flat pipe 15, and a condensation part 23 formed between the channel 19 and the upper wall of the flat pipe 15 around each channel 19 of the wick 17. ), Between the bottom wall of the flat pipe 15 and the channel 19, between the side wall and the channel 19 of the flat pipe 15 and between the channel 19 and the channel 19. It is comprised by the formed reflux part 25 (25a). The reflux portion 25a secured by the formation of the plurality of channels 19 increases the flow cross-sectional area of the working fluid to transfer a large amount of heat in the narrow passage, thereby increasing the capillary flow passage to reduce the liquid pressure drop, thereby transferring heat. It can increase the limit. In addition, by forming the wick 17 into the porous material of the metal sintered body, a considerable thermal conductivity is increased by increasing the heat conduction cross-sectional area through the metal wick, thereby reducing the thermal resistance, and the movement of vapor and liquid is easy, so that the local large Even when a heat load is given, the cooling effect can be increased by freely moving not only in the longitudinal direction but also in the transverse direction of the channel 19.
이하, 본 실시예의 히트파이프를 적용한 히트싱크를 설명한다. 본 실시예의 히트싱크(1)는 베이스(2), 베이스(2)의 상면(7)에 수직으로 설치된 다수의 방열핀(9), 베이스(2)의 일측면에 삽입 설치된 복수의 히트파이프(13)로 구성된다.The heat sink to which the heat pipe of this embodiment is applied will be described below. The heat sink 1 of the present embodiment includes a base 2, a plurality of heat dissipation fins 9 installed perpendicular to the upper surface 7 of the base 2, and a plurality of heat pipes 13 inserted into one side of the base 2. It is composed of
전술한 구성에서, 베이스(2)는 도 1에 도시한 바와 같이, 알루미늄과 같은 열전도성이 우수한 금속으로 구성되는 일정한 두께를 갖는 사각형상의 판형상으로 되어 있다. 또한, 이 베이스(2)의 측면에 개구부(11)가 소정 간격 설치되어 있다. 이 개구부(11)는 단면형상이 사각형상, 바람직하게는 직사각형으로 제작되어 있다. 이 개구부(11)에는 평판형 히트파이프(13)가 삽입 설치되어 있다.In the above-described configuration, as shown in Fig. 1, the base 2 has a rectangular plate shape having a constant thickness composed of a metal having excellent thermal conductivity such as aluminum. Moreover, the opening part 11 is provided in the side surface of this base 2 at predetermined intervals. The opening 11 has a rectangular cross section, preferably rectangular. The opening 11 is provided with a flat plate heat pipe 13.
평판형 히트파이프(13)는 전술한 바와 같이, 평판 파이프(15)에 상태변화를 일으키는 물이나 알코올 등의 작동유체가 밀봉되어 있다. 평판 파이프(5)는 개구부(11)의 단면형상과 거의 동일한 단면을 갖는다. 또한, 평판 파이프(15)는 에폭시와 같은 접착제나 납땜 등의 용접의 수단으로 개구부(11)에 고착되어, 베이스(2)에 밀착 결합된다. 또한, 평판 파이프(15)의 하면(5)에 전자소자가 부착되게 된다.As described above, the flat plate heat pipe 13 is sealed with a working fluid such as water or alcohol, which causes a change in state, in the flat pipe 15. The flat pipe 5 has a cross section substantially the same as that of the opening 11. In addition, the flat pipe 15 is fixed to the opening 11 by means of welding such as an adhesive such as epoxy, soldering or the like, and is tightly coupled to the base 2. In addition, an electronic element is attached to the lower surface 5 of the flat pipe 15.
또한, 베이스(2)의 상면(7)에 방열핀(9)이 수직으로 설치되어 있다. 이 방열핀(9)은 얇은 판으로 다수개 설치되고, 다이캐스팅, 압출, 냉간단조 등에 의해 베이스(2)와 일체로 형성되어 있다. 이 방열핀(9)은 서로 동일한 간격으로 평행하게 배열 설치되어 있다. 또한, 방열핀(9)도 베이스(2)와 마찬가지로 열전도성이 우수한 알루미늄 등의 금속으로 제조되는 것이 바람직하다.In addition, the heat radiation fins 9 are vertically provided on the upper surface 7 of the base 2. A plurality of heat dissipation fins 9 are provided in a thin plate, and are integrally formed with the base 2 by die casting, extrusion, cold forging, or the like. The heat radiating fins 9 are arranged in parallel at equal intervals. Also, like the base 2, the heat dissipation fin 9 is preferably made of a metal such as aluminum having excellent thermal conductivity.
한편, 도 3에 도시한 바와 같이, 히트파이프(13)가 베이스(2a)에 설치되는 다른 예가 도시되어 있다. 이 예에서, 히트싱크(1a)는 전술한 히트싱크(1)의 구조와 거의 유사하지만, 베이스(2a)의 하면(5)에 복수의 요홈부(11a)가 가공 설치되어 있다는 점이 다르다. 이 요홈부(11a)에 히트파이프(13)가 밀착된 후 납이나 전열본드에 의해 베이스에 결합되게 된다. 따라서, 전자소자(미도시)가 직접 평판형 히트파이프(13)의 표면에 고착되어 있어, 전자소자의 열이 직접 평판형 히트파이프(13)에 전달되고, 이 열은 히트싱크의 베이스에 열을 분산시킴으로써, 발열소자의 온도 감소, 즉 열저항을 저하시킬 수 있다.On the other hand, as shown in Fig. 3, another example in which the heat pipe 13 is provided in the base 2a is shown. In this example, the heat sink 1a is almost similar to the structure of the heat sink 1 described above, except that a plurality of recesses 11a are formed on the lower surface 5 of the base 2a. After the heat pipe 13 is in close contact with the recess 11a, the heat pipe 13 is bonded to the base by lead or a heat transfer bond. Therefore, an electronic device (not shown) is directly stuck to the surface of the flat plate heat pipe 13, so that the heat of the electronic device is directly transferred to the flat plate heat pipe 13, which heats the base of the heat sink. By dispersing, the temperature of the heat generating element, that is, the thermal resistance can be lowered.
이와 같이 구성된 히트싱크의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the heat sink configured as described above is as follows.
통전된 전자소자가 동작되면 열이 발생된다. 이 발생된 열에 의하여 평판형 히트파이프(13)내에 있는 작동유체가 가열되고 증발부(21)에서 증발되고, 그 증기는 채널(19)을 통해 유동하고, 히트파이프의 길이방향을 따라 베이스(2)에 대해 방열하고 응축부(23)에서 응축하고 환류부(25)(25a)를 통해 증발부(21)로 환류하는 사이클을 반복한다. 베이스(2)에 전달된 열은 방열핀(8)을 통해 대기로 방산된다.When the energized electronic device is operated, heat is generated. By this generated heat, the working fluid in the flat heat pipe 13 is heated and evaporated in the evaporator 21, the vapor flows through the channel 19, and the base 2 along the longitudinal direction of the heat pipe. The heat dissipation) is repeated to condense in the condensation part 23 and reflux to the evaporation part 21 through the reflux parts 25 and 25a. Heat transmitted to the base 2 is dissipated to the atmosphere through the heat radiation fins 8.
이와 같이, 복수의 채널을 갖는 윅이 소결 형성된 히트파이프(13)에 의해 열전달한계의 증가와 열저항의 감소를 달성할 수 있기 때문에, 동일한 열전달을 갖는 파이프의 평판 높이를 줄일 수 있어 베이스(2)의 두께도 최소화시킬 수 있는 것이다.As described above, since the wick having a plurality of channels is sintered and formed, the increase in the heat transfer limit and the decrease in the heat resistance can be achieved, so that the height of the flat plate of the pipe having the same heat transfer can be reduced. ) Can also minimize the thickness.
실시예 2Example 2
실시예 2는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 전술한 실시예 1에 따른 복수의 채널을 갖는 평판형 히트파이프를 병렬로 배치하여 서로 연통되도록 리저버(14)가 일단에 설치된 구조를 갖는 평판형 히트파이프 어셈블리(13a)와 이를 채택한 히트싱크(1b)를 제시하고 있다.4 and 5, the reservoir 14 has a structure in which the reservoir 14 is disposed at one end so as to communicate with each other by arranging the flat heat pipes having the plurality of channels according to the first embodiment described above in parallel. A flat heat pipe assembly 13a and a heat sink 1b employing the same are shown.
즉, 도 4에 도시한 바와 같이, 평판형 히트파이프(13) 각각을 병렬로 배치하고, 이 병렬로 배치된 일단(통상 응축 부분)에 히트파이프(13)의 채널(19)들과 연통하는 리저버(14)가 설치되어 하나의 히트파이프 어셈블리를 형성하게 된다. 리저버(14)의 일측면에는 작동유체 주입구(14a)가 처음에 설치되어 있다.That is, as shown in FIG. 4, each of the flat plate heat pipes 13 is arranged in parallel and communicates with the channels 19 of the heat pipes 13 at one end (usually a condensation portion) arranged in parallel. The reservoir 14 is installed to form one heat pipe assembly. A working fluid inlet 14a is initially provided on one side of the reservoir 14.
이와 같이, 본 실시예 2의 히트파이프 어셈블리(13a)의 구성을 통하여, 1회의 진공, 작동유체 주입으로 제조가 용이하다. 또한, 리저버(14)는 작동에 불필요한 잉여의 작동유체가 축적되어 있어, 작동조건에 따라 많은 작동유체가 필요한 경우 열전달에 참여하게 된다. 게다가, 채널(19)들 중 일부에 다량의 열이 이송되어야 하는 경우에 리저버(14)의 작동유체가 이 부분으로 이동하며, 또한 작동중 불응축성 가스가 발생하는 경우 이 부분에 모여 작동영역을 감소시키는 요인을 방지할 수 있다.Thus, through the configuration of the heat pipe assembly (13a) of the second embodiment, it is easy to manufacture by one vacuum, operating fluid injection. In addition, the reservoir 14 accumulates a surplus of working fluid unnecessary for operation, and participates in heat transfer when a large amount of working fluid is required according to operating conditions. In addition, when a large amount of heat is to be transferred to some of the channels 19, the working fluid of the reservoir 14 moves to this part, and in the event that non-condensable gas is generated during operation, it collects in this part to close the operating area. The reducing factor can be prevented.
도 5에서는 히트파이프 어셈블리(13a)가 히트싱크(1b)에 장착된 것을 보여주고 있다.5 shows that the heat pipe assembly 13a is mounted on the heat sink 1b.
히트싱크(1b)는 전술한 히트싱크(1;1a)와 그 구조 및 기능을 유사하지만, 베이스(2b)의 하면에 히트파이프 어셈블리(13a)가 끼워지는 오목부(11b)와 리저버(14)가 안착되는 안착부(11c)가 형성되어 있다는 점에 차이가 있다. 오목부(11b)는 전술한 요홈부(11a)에서 일측면이 개방된 구조이다.The heat sink 1b is similar in structure and function to the heat sink 1; 1a described above, but has a recess 11b and a reservoir 14 in which the heat pipe assembly 13a is fitted to the bottom surface of the base 2b. There is a difference in that the seating portion 11c on which is seated is formed. The recessed part 11b is a structure in which one side surface is opened in the above-mentioned recessed part 11a.
이와 같이, 베이스(2b)에 끼워진 히트파이프 어셈블리(13a)는 납이나 전열 본드에 의해 확실히 결합되게 된다.In this way, the heat pipe assembly 13a fitted to the base 2b is surely joined by lead or heat transfer bond.
본 고안에 따른 평판형 히트파이프와 이 히트파이프를 구비한 히트싱크는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 고안의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다. 예컨대, 사각형상의 평판형 히트파이프의 실시예를 제시하였는데, 타원형상의 평판형 히트파이프가 적용될 수 있다. 또한, 방열핀은 얇은 판이 아닌 방열 기능을 구비한 판이면 된다. 게다가, 방열핀이 베이스와 압출, 다이캐스팅, 냉간단조 등의 제조방법으로 일체로 형성되거나, 각각을 별도로 제조하고 서로 본딩이나 조립을 통해 고착시켜도 된다.The plate-type heat pipe and the heat sink having the heat pipe according to the present invention are not limited to the above-described embodiments and can be modified in various ways within the scope of the technical idea of the present invention. For example, an example of a rectangular flat plate heat pipe has been presented, and an elliptical flat plate heat pipe may be applied. The heat dissipation fin may be a plate having a heat dissipation function instead of a thin plate. In addition, the heat dissipation fins may be integrally formed by the base and the manufacturing method of extrusion, die casting, cold forging, or the like, or may be manufactured separately and bonded to each other by bonding or assembly.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안의 실시예에 따른 평판형 히트파이프와 이 히트파이프를 구비한 히트싱크에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.As described above, according to the flat heat pipe and the heat sink having the heat pipe according to the embodiment of the present invention, the following effects are obtained.
첫째, 증기 통로인 채널이 병렬로 배치된 윅이 평판 파이프의 내부에 설치됨으로써, ①모세관 유동 통로의 확대에 의한 액체압 강하의 감소로 열전달(모세관) 한계를 증가시켜 방열부분이 아래로 향하는 경우에도 방열효과가 우수하며, ②윅의 증발부 열이 채널과 채널 사이의 소결금속을 통한 열전도에 의해 상당 열전도도 및 증발 면적 증가로 열저항을 감소시킬 수 있고, ③다공성 물질의 소결 윅의 사용으로 증기 및 액체의 이동이 용이하여 국부적으로 큰 열부하가 가해지는 경우 윅의 길이방향 뿐 아니라 채널의 횡방향으로도 자유롭게 이동하여 냉각효과가 증대될 수 있고, ④특히, 방열핀의 위치가 히트싱크 하면에 위치한 경우에도 채널과 채널 사이의 윅 구조로 인해 모세관유동통로가 넓어 열전달한계를 증가시킬 수 있다.First, when the wicks arranged in parallel with the channels of the vapor passages are installed inside the flat pipe, ① the heat transfer (capillary) limit is increased due to the decrease in the liquid pressure drop caused by the expansion of the capillary flow passages, and the heat radiation portion is directed downward. It has excellent heat dissipation effect, ② heat of evaporation part of wick can reduce thermal resistance by considerable heat conductivity and evaporation area increase by heat conduction through sintered metal between channels, ③ use of sinter wick of porous material When the large heat load is applied due to the easy movement of steam and liquid, the cooling effect can be increased by moving freely not only in the longitudinal direction of the wick but also in the transverse direction of the channel. Even when located at, the wick structure between the channels allows the capillary flow path to be wider, increasing the heat transfer limit.
둘째, 복수의 채널을 갖는 윅이 설치된 히트파이프의 열전달한계의 증가 및 열저항 감소를 통해 동일한 열전달 성능을 위해 히트파이프의 두께(상면과 하면 사이의 높이)를 감소시킬 수 있어 베이스의 두께도 감소됨으로써, 초소형 전자소자의냉각에 적용할 수 있다.Second, the thickness of the heat pipe (the height between the upper and lower surfaces) can be reduced for the same heat transfer performance by increasing the heat transfer limit and decreasing the heat resistance of the heat pipe with the wick having a plurality of channels, thereby reducing the thickness of the base. As a result, it can be applied to the cooling of microminiature electronic elements.
셋째, 베이스의 측면에 복수의 개구부가 압출 형성됨으로써, 제조가 간단하다.Third, a plurality of openings are extruded to the side surface of the base, whereby the production is simple.
넷째, 베이스의 하면에 복수의 요홈부가 가공 설치됨으로써, 전자소자와 히트파이프의 표면이 직접 접촉되어 열저항 감소를 통해 열전달효과를 향상시킬 수 있다.Fourth, by processing a plurality of grooves on the lower surface of the base, the surface of the electronic element and the heat pipe is in direct contact with each other to improve the heat transfer effect through a reduction in thermal resistance.
다섯째, 리저버에 의해 병렬로 설치되는 복수 채널을 갖는 평판형 히트파이프와 이를 채택한 히트싱크를 통하여, ①1회의 진공, 작동유체 주입으로 제조가 용이하고, ②리저버(14)에는 작동에 불필요한 잉여의 작동유체가 축적되어 있어, 작동조건에 따라 많은 작동유체가 필요한 경우 열전달에 참여하게 되며, ③채널들 중 일부에 다량의 열이 이송되어야 하는 경우에 리저버의 작동유체가 이 부분으로 이동하며, ④작동중 불응축성 가스가 발생하는 경우 이 부분에 모여 작동영역을 감소시키는 요인을 방지할 수 있다.Fifth, through a flat plate heat pipe having a plurality of channels installed in parallel by a reservoir and a heat sink adopting the same, it is easy to manufacture by one vacuum and injection of a working fluid, and the reservoir 14 is unnecessary for operation. If fluid is accumulated and a large amount of working fluid is required according to the operating conditions, it participates in heat transfer. ③ If a large amount of heat must be transferred to some of the channels, the working fluid of the reservoir moves to this part. If heavy non-condensable gas is generated, it is possible to prevent the factors that gather in this area and reduce the operating area.
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