KR20030000818A - 집적 회로용 냉각 장치 어셈블리 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 집적 회로에서 발생되는 열을 효율적으로 냉각시킬 수 있는 원형의 집적 회로용 냉각 장치 어셈블리 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 집적 회로용 냉각 장치 어셈블리는 끝단 부분에 일정 길이의 절곡부를 가지고 방사상으로 형성된 다수의 방열핀과 중앙부 주위로 1개 이상의 요철부을 가진 원형의 상부 방열판, 상부 방열판과 동심원상에 위치하며 끝단 부분에 일정 길이의 절곡부를 가지고 방사상으로 형성된 다수의 방열핀과 상부 방열판 요철부의 홈에 끼워 맞춰지는 돌기부와 방열판을 집적회로에 고정시키기 위한 한 쌍의 고정 홀을 가진 원형의 하부 방열판, 및 상부 방열판 중앙부에 장착되는 냉각 팬을 포함한다. 상부 방열판 및 하부 방열판은 프레스 가공에 의해 형성되기 때문에 집적 회로와의 접촉부의 평탄도가 우수하므로 방열판에 의한 열 전달 효율이 상승되어 집적 회로에서 발생된 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있으며, 제조 공정을 간략화하여 원가 절감이 가능하다.

Description

집적 회로용 냉각 장치 어셈블리 및 그 제조 방법{Cooling device assembly for integrated circuits and method for producing the same}

본 발명은 집적 회로 등에서 발생되는 열을 효과적으로 냉각시키기 위한 냉각 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 적층된 2개의 동심원 방열판과 냉각 팬을 갖는 집적회로용 냉각 장치 어셈블리에 관한 것이다.

현존하는 컴퓨터용 CPU는 그 중앙 부분에서 열이 가장 많이 발생되며, CPU의 중심에서 방사상으로 전달되는 특성을 갖는다. 따라서, CPU 중앙 부분에서 발생되는 열을 효과적으로 전달받아 대기중으로 방출시키 위한 여러가지 시도가 이루어져 왔다. 전형적으로, 바닥부를 바둑판 형상으로 형성한 4각형의 방열판을 CPU 위에 장착하고, 그 위에 냉각 팬을 장착시켜 강제 냉각시키는 방법을 많이 사용했으나, 방열판의 바둑판 형상의 절단 구조에 의해 가장 열 발생이 많은 중앙 부분에 난류가 형성되기 때문에, 공기의 흐름이 원활하지 못하여 열 저항을 효과적으로 감소시키지 못했고, 컴퓨터 데이터 처리 속도의 고속화에 따른 CPU의 열 발생의 증가에 대응하기 위하여 방열판 크기의 증가 및 냉각 팬의 풍량 증대로 인해 기형적으로CPU 냉각 장치가 커지는 문제점이 있었다.

이런 문제를 해결하기 위하여 여러 구조의 방열판 및 냉각 장치가 실용화되었고, 그 중 열 저항이 우수한 원형의 방사상의 방열핀을 갖는 방열판과 그 중앙 부분에 냉각 팬이 위치되어 강제 냉각시키는 구조를 갖는 냉각 장치가 출시되었으나, 원형으로 알루미늄 압출된 방열판을 선반 가공하고 CPU 접촉 부분에 별도의 판부재를 프레스 가공하여 결합시키는 등의 복잡한 제조 공정으로 인해 상기한 사각형상의 방열판 비해 비용이 높아지고, CPU와의 접촉부가 별도로 형성됨에 따라 열 저항이 비교적 커지기 때문에 개선책이 필요한 시점이다.

이와 같은 문제는 CPU 냉각 장치에 한정되지 않고, 예를 들면, 비디오 처리 속도의 향상에 따른 비디오 카드 및 컴퓨터용 보드 등의 집적 회로에 있어서 전반적인 문제가 되었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 2개의 원형 방열판을 프레스 가공하여 제조 공정을 단순화시킬 수 있는 집적 회로용 냉각 장치 어셈블리 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 2개의 원형 방열판을 동심원상에 적층하여 방열 면적을 극대화 하고 냉각 팬에 의한 강제 냉각시 원활한 공기 흐름을 유도하여 냉각 효율을 증대시킬 수 있는 집적 회로용 냉각 장치 어셈블리 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 냉각 장치 어셈블리의 상부 방열판의 프레스 가공 직후의 평면도.

도 2는 본 발명에 따른 냉각 장치 어셈블리의 하부 방열판의 프레스 가공 직후의 평면도.

도 3은 도 1 및 도 2의 각 방열판이 각각 절곡 가공된 다음 적층되어 결합된 상태를 나타내는 방열판의 평면도.

도 4는 도 3의 방열판의 측면도.

도 5는 냉각 팬이 장착된 본 발명의 실시예에 따른 냉각 장치 어셈블리를 도 3의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 절취한 단면도.

도 6은 냉각 팬이 장착된 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 장치 어셈블리를 도 3의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 절취한 단면도.

도 7은 본 발명에 따른 집적 회로용 냉각 장치 어셈블리를 제조하는 방법의 순서도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1a,1b ; 냉각 장치 어셈블리 2 ; 방열판

2a,2c ; 상부 방열판 2b ; 하부 방열판

3 ; 냉각 팬 11a; 요철부

11b; 돌기부 12a, 12b; 방열핀

13a,13b; 절곡선 14 ; 고정 홀

15 ; 가이드 클립 16 ; 돌출 홈부

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 집적 회로용 냉각 장치 어셈블리는, 끝단 부분에 일정 길이의 절곡부를 가지고 방사상으로 형성된 다수의 방열핀과 중앙부 주위로 1개 이상의 요철부을 가진 원형의 상부 방열판; 상기 상부 방열판과 동심원상에 위치하며, 끝단 부분에 일정 길이의 절곡부를 가지고 방사상으로 형성된 다수의 방열핀과, 상기 상부 방열판 요철부의 홈에 끼워 맞춰지는 돌기부와, 방열판을 집적회로에 고정시키기 위한 한 쌍의 고정 홀을 가진 원형의 하부 방열판; 및 상기 상부 방열판 중앙부에 장착되는 냉각 팬을 구비하고, 상기 상부 방열판은 중심부에 원형의 냉각 팬을 고정시키기 위한 고정 수단을 갖으며, 상기 상부 방열판의 방열핀 절곡부에 의해 형성되는 원의 직경은 상기 하부 방열판의 방열핀 절곡부에 의해 형성되는 원의 직경 보다 작고, 상기 상부 방열판과 하부 방열판이 상하 끼워 맞추어진 상태에서 상부 방열판의 방열핀과 하부 방열판의 방열핀이 방사상으로 서로 교대로 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 집적 회로용 냉각 장치 어셈블리를 제조하는 방법은, 방사상으로 연장된 다수의 방열핀과 중앙부 주위로 1개 이상의 요철부와 중심부에 원형의 냉각 팬을 고정시키기 위한 고정 수단을 갖는 원형의 상부 방열판을 형성하고, 방사상으로 연장된 다수의 방열핀과 상기 상부 방열판 요철부의 홈에 끼워 맞춰지는 돌기부와 방열판을 집적회로에 고정시키기 위한 한 쌍의 고정 홀을 갖는 원형의 하부 방열판을 형성하도록 각각의 금속판을 프레스하는 공정; 상기 프레스 공정에서 형성된 상부 방열판 및 하부 방열판의 각 방열핀을 상기 상부 방열판 바닥부에 수직한 방향으로 절곡하여, 상기 각 방열핀의 끝단 부분에 일정 길이의 절곡부를 각각 형성하는 절곡 공정; 상기 절곡 단계에서 절곡된 상기 상부 방열판을, 상기 상부 방열판의 요철부 홈이 상기 하부 방열판의 돌기부에 끼워 맞춰지도록, 상기 하부 방열판 위에 적층하는 공정; 및 상기 적층된 상부 방열판의 고정 수단에 냉각 팬을 고정시키는 공정을 포함하고, 상기 적층 공정에서 상기 상부 방열판 및 상기 하부 방열판이 동심원이 되도록 적층되며, 상기 상부 방열판의 방열핀 절곡부에 의해 형성되는 원의 직경은 상기 하부 방열판의 방열핀 절곡부에 의해 형성되는 원의 직경 보다 작고, 상기 상부 방열판과 하부 방열판이 상하 끼워 맞추어진 상태에서 상부 방열판의 방열핀과 하부 방열판의 방열핀이 방사상으로 서로 교대로 위치하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성 및 제조 방법에 의해, 제조 공정이 간단하여 비용을 감소시킬 수 있고, 집적 회로에서 발생된 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 집적 회로용 냉각 장치 어셈블리(1a)는 요철부(11a) 및 돌출 홈부(16)가 형성된 상부 방열판(2a), 돌기부 (11b) 및 고정 홀(14)이 형성된 하부 방열판(2b), 및 상부 방열판(2a)에 장착되는 냉각 팬(3)을 포함한다.

도 1은 본 발명에 따른 냉각 장치 어셈블리(1a)의 상부 방열판(2a)의 프레스 가공 직후의 평면도이며, 도 1에 도시된 바와 같이, 상부 방열판(2a)은, 프레스 가공에 의해, 하부 방열판(2b)의 돌기부(11b)에 끼워 맞춰지는 4개의 요철부(11a), 방사형으로 연장된 다수의 방열핀(12a) 및 냉각 팬을 고정시키는 고정 수단인 돌출홈부(16)를 갖는다. 요철부(11a)는 상부 방열판(2a)이 하부 방열판(2b)에 안정하고 견고하게 적층되도록 십자형상의 서로 대향하는 4개의 위치에 각각 형성되고, 방열핀(12a) 상의 절곡선(13a)이 바닥부에 수직한 방향으로 절곡되어 방열핀(12a)의 끝단 부분에 일정 길이의 절곡부가 형성된다. 돌출 홈부(16)는 다른 체결 수단 없이 냉각 팬을 고정시킬 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 냉각 장치 어셈블리(1a)의 하부 방열판(2b)의 프레스 가공 직후의 평면도이며, 도 2에 도시된 바와 같이, 하부 방열판(2a)은, 프레스 가공에 의해, 상부 방열판(2a)의 요철부(11a) 홈에 끼워 맞춰지는 4개의 돌기부 (11b), 방사형으로 연장된 다수의 방열핀(12b) 및 집적 회로의 상측면을 하측면에 고정시키는 한 쌍의 고정 홀(14)를 갖는다. 돌기부(11b)는 상부 방열판(2a)의 요철부(11a) 홈에 대응하는 위치에 각각 형성되고, 고정 홀(14)에 의해 파스너 등의 종래의 체결 수단을 사용하여 냉각 장치 어셈블리(1a)를 집적 회로에 고정시킬 수 있다. 방열핀(12b) 상의 절곡선(13b)이 바닥부에 수직한 방향으로 절곡되어 방열핀 (12b)의 끝단 부분에 일정 길이의 절곡부가 형성된다.

또한, 하부 방열판(2b)의 방열핀(12b) 절곡부에 의해 형성되는 원의 직경은 상부 방열판(2a)의 방열핀(12a) 절곡부에 의해 형성되는 원의 직경 보다 크고, 상부 방열판(2a)과 하부 방열판(2b)이 상하 끼워 맞추어진 상태에서 상부 방열판(2a)의 방열핀(12a)이 하부 방열판(2b)의 방열핀(12b)이 방사상으로 서로 교대로 위치되도록, 상부 방열판(2a) 및 하부 방열판(2b)이 형성된다.

도 3은 상부 방열판(2a)과 하부 방열판(2b)이 각각 절곡 가공된 다음 서로적층된 방열판(2)의 평면도이고, 도 4는 방열판(2)의 측면도이다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 각 방열핀(12a,12b)은 서로 겹치지 않도록 방사상으로 서로 교대로 위치되며, 위에서 설명한 바와 같이, 상부 방열판(2a)과 하부 방열판(2b)은 요철부(11a)의 홈과 돌기부(11b)에 의해 고정됨으로써 방열판(2)의 제조 공정을 간단히 수행할 수 있다.

도 5는 냉각 팬이 장착된 본 발명의 실시예에 따른 집적 회로용 냉각 장치 어셈블리(1a)를 도 3의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 절취한 단면도이며, 도 5에 도시된 바와 같이, 냉각 팬(3)은 나사와 같은 별도의 체결 수단이 없이 상부 방열판(2a)에 형성된 돌출 홈부(16)에 끼워 맞춰짐으로써 방열판(2)에 고정된다.

도 6은 냉각 팬이 장착된 본 발명의 다른 실시예에 따른 집적 회로용 냉각 장치 어셈블리(1b)를 도 3의 Ⅴ-Ⅴ선을 따라 절단한 단면도이며, 도 6에 도시된 바와 같이, 상부 방열판(2c)은, 상부 방열판(2a)의 돌출 홈부(16)를 가이드 클립(15)으로 대체한 것을 제외하면, 앞서 설명된 실시예의 상부 방열판(2a)과 유사하게 형성된다. 냉각 팬(3)은 별도의 체결 수단이 없이도 상부 방열판(2c)에 형성된 가이드 클립(15)에 의해 지지된다.

도 7은 본 발명에 따른 집적 회로용 냉각 장치 어셈블리(1a)를 제조하는 방법의 순서도이며, 이하 도 7을 참조하여 집적 회로용 냉각 장치 어셈블리(1a)를 제조하는 방법을 설명한다.

공정 1에서, 상부 방열판(2a) 및 하부 방열판(2b)을 형성하기 위하여 금속판을 프레스 가공한다. 상부 방열판(2a)을 형성하기 위해 사용되는 프레스 금형은,예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같은 형상으로 금속판을 프레스하기에 적합한 것이고, 하부 방열판(2b)을 형성하기 위해 사용되는 프레스 금형은, 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같은 형상으로 금속판을 프레스하기에 적합한 것이다.

상기 금속판들은 알루미늄 및 구리와 같은 열 전도율이 좋은 금속으로 이루어지고, 하부 방열판(2b)은, 집적 회로에서 발생된 열을 효율적으로 전달하기 위하여, 상부 방열판(2a) 보다 열 전도율이 좋은 금속이 사용된다. 예를 들면, 상부 방열판(2a) 및 하부 방열판(2b) 모두가 알루미늄으로 이루어질 수 있거나, 또한, 상부 방열판(2a)은 알루미늄으로 이루어지고 하부 방열판(2b)은 알루미늄보다 열 전도율이 좋은 구리로 이루어질 수 있다. 상부 방열판(2a) 및 하부 방열판(2b)의 두께는 각각 1mm ~ 1.5mm 정도의 것이 바람직하고, 상부 방열판(2a)과 하부 방열판 (2b)을 합한 전체 두께는 3mm 정도가 바람직하다. 또한, 상기 프레스 가공은 종래의 압출 가공에 비해 집적 회로와의 접촉부의 평탄도를 향상시킬 수 있다.

다음 공정 2에서, 프레스 가공된 상부 방열판(2a) 및 하부 방열판(2b)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 각 절곡선(13a,13b)에서 바닥부에 수직하게 절곡되어 각 방열핀(12a,12b)의 끝단 부분에 일정 길이의 절곡부가 각각 형성된다. 앞서 설명한 바와 같이, 각 방열핀(12a,12b)은, 상부 방열판(2a)의 방열핀(12a) 절곡부에 의해 형성되는 원의 직경은 하부 방열판(2b)의 방열핀(12b) 절곡부에 의해 형성되는 원의 직경 보다 작도록 절곡된다.

다음 공정 3에서, 절곡된 상부 방열판(2a) 및 하부 방열판(2b)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 적층된다. 상부 방열판(2a)과 하부 방열판(2b)은 상부 방열판(2a)의 십자형상으로 서로 대향하는 4개의 위치에 각각 형성된 요철부(11a)와 하부 방열판(2b)의 요철부(11a) 홈에 대응하는 위치에 각각 형성된 돌기부(11b)에 의해 서로 끼워 맞춰짐으로써 안정하고 견고하게 적층된다.

다음 공정 4에서, 적층된 방열판(2)에 냉각 팬(3)이 도 5에 도시된 바와 같이 고정되어 집적 회로용 냉각 장치 어셈블리(1a)가 완성된다. 냉각 팬(3)은 상부 방열판(2a)에 형성된 돌출 홈부(16)에 의해 예를 들면, 나사와 같은 별도의 체결 수단 없이도 간단히 방열판(2)에 고정된다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 가이들 클립(15)이 형성된 상부 방열판(2c)을 채용한 경우, 냉각 팬(3)은 상부 방열판 (2c)의 가이드 클립(15)에 의해 방열판(2)에 고정되어 집적 회로용 냉각 장치 어셈블리(1b)가 완성된다.

본 발명에 따르면, 프레스 가공에 의하여 방열판의 바닥부를 일체로 형성하기 때문에, 집적 회로와의 접촉면의 평탄도가 우수하므로 방열판에 의한 열 전달 효율이 상승되어 집적 회로에서 발생된 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 두개의 원형 방열판을 적층하여 방열 면적을 극대화하기 때문에 냉각 팬에 의한 강제 냉각 시 원활한 공기 흐름을 유도하여 냉각 효율을 증대시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 방열판 제조에 있어서, 두개의 금속판을 프레스 가공하여 절곡한 다음 각각의 금속판을 적층함으로써, 방열판의 제조 공정을 간략화하여 원가 절감이 가능하다.

또한, 본 발명에 따르면, 냉각 팬을 방열판에 형성된 가이드 클립 또는 돌출 홈부에 끼워 맞춰짐으로써, 냉각 팬을 고정하기 위한 별도의 체결 수단 없이도 냉각 팬의 결합 공정을 간소화시킬 수 있다.

Claims (10)

1. 끝단 부분에 일정 길이의 절곡부를 가지고 방사상으로 형성된 다수의 방열핀과 중앙부 주위로 1개 이상의 요철부을 가진 원형의 상부 방열판과;

   상기 상부 방열판과 동심원상에 위치하며, 끝단 부분에 일정 길이의 절곡부를 가지고 방사상으로 형성된 다수의 방열핀과, 상기 상부 방열판 요철부의 홈에 끼워 맞춰지는 돌기부와, 방열판을 집적회로에 고정시키기 위한 한 쌍의 고정 홀을 가진 원형의 하부 방열판을 구비하고,

   상기 상부 방열판의 방열핀 절곡부에 의해 형성되는 원의 직경은 상기 하부 방열판의 방열핀 절곡부에 의해 형성되는 원의 직경 보다 작고, 상기 상부 방열판과 하부 방열판이 상하 끼워 맞추어진 상태에서 상부 방열판의 방열핀과 하부 방열판의 방열핀이 방사상으로 서로 교대로 위치하는 것을 특징으로 하는 집적 회로용 냉각 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 상부 방열판은 중심부에 원형의 냉각 팬을 고정시키기 위한 고정 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 집적 회로용 냉각 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 고정 수단은 원형의 돌출 홈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적 회로용 냉각 장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 고정 수단은 가이드 클립을 포함하는 것을 특징으로 하는 집적 회로용 냉각 장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 상부 방열판은 알루미늄으로 이루어지고, 상기 하부 방열판은 알루미늄 및 구리 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 집적 회로용 냉각 장치.
6. 끝단 부분에 일정 길이의 절곡부를 가지고 방사상으로 형성된 다수의 방열핀과 중앙부 주위로 1개 이상의 요철부을 가진 원형의 상부 방열판;

   상기 상부 방열판과 동심원상에 위치하며, 끝단 부분에 일정 길이의 절곡부를 가지고 방사상으로 형성된 다수의 방열핀과, 상기 상부 방열판 요철부의 홈에 끼워 맞춰지는 돌기부와, 방열판을 집적회로에 고정시키기 위한 한 쌍의 고정 홀을 가진 원형의 하부 방열판; 및

   상기 상부 방열판 중앙부에 장착되는 냉각 팬을 구비하고,

   상기 상부 방열판은 중심부에 원형의 냉각 팬을 고정시키기 위한 고정 수단을 갖으며, 상기 상부 방열판의 방열핀 절곡부에 의해 형성되는 원의 직경은 상기 하부 방열판의 방열핀 절곡부에 의해 형성되는 원의 직경 보다 작고, 상기 상부 방열판과 하부 방열판이 상하 끼워 맞추어진 상태에서 상부 방열판의 방열핀과 하부 방열판의 방열핀이 방사상으로 서로 교대로 위치하는 것을 특징으로 하는 집적회로용 냉각 장치 어셈블리.
7. 제 6항에 있어서, 상기 고정 수단은 원형의 돌출 홈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 집적 회로용 냉각 장치 어셈블리.
8. 제 6항에 있어서, 상기 고정 수단은 가이드 클립을 포함하는 것을 특징으로 하는 집적 회로용 냉각 장치 어셈블리.
9. 제 6항에 있어서, 상기 상부 방열판은 알루미늄으로 이루어지고, 상기 하부 방열판은 알루미늄 및 구리 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 집적 회로용 냉각 장치 어셈블리.
10. 방사상으로 연장된 다수의 방열핀과 중앙부 주위로 1개 이상의 요철부와 중심부에 원형의 냉각 팬을 고정시키기 위한 고정 수단을 갖는 원형의 상부 방열판을 형성하고, 방사상으로 연장된 다수의 방열핀과 상기 상부 방열판 요철부의 홈에 끼워 맞춰지는 돌기부와 방열판을 집적회로에 고정시키기 위한 한 쌍의 고정 홀을 갖는 원형의 하부 방열판을 형성하도록 각각의 금속판을 프레스하는 공정;

    상기 프레스 공정에서 형성된 상부 방열판 및 하부 방열판의 각 방열핀을 상기 상부 방열판 바닥부에 수직한 방향으로 절곡하여, 상기 각 방열핀의 끝단 부분에 일정 길이의 절곡부를 각각 형성하는 절곡 공정;

    상기 절곡 단계에서 절곡된 상기 상부 방열판을, 상기 상부 방열판의 요철부홈이 상기 하부 방열판의 돌기부에 끼워 맞춰지도록, 상기 하부 방열판 위에 적층하는 공정; 및

    상기 적층된 상부 방열판의 고정 수단에 냉각 팬을 고정시키는 공정을 포함하고,

    상기 적층 공정에서 상기 상부 방열판 및 상기 하부 방열판이 동심원이 되도록 적층되며, 상기 상부 방열판의 방열핀 절곡부에 의해 형성되는 원의 직경은 상기 하부 방열판의 방열핀 절곡부에 의해 형성되는 원의 직경 보다 작고, 상기 상부 방열판과 하부 방열판이 상하 끼워 맞추어진 상태에서 상부 방열판의 방열핀과 하부 방열판의 방열핀이 방사상으로 서로 교대로 위치하는 것을 특징으로 하는 집적 회로용 냉각 장치 어셈블리를 제조하는 방법.