KR20040069916A - Method for Manufacturing Plate-fin Type Heat Sink - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for fabricating a radiation fin type cooling device is provided to transmit the heat from a base plate to a radiation fin within a short period of time by increasing a contact area between the base plate and the radiation fin. CONSTITUTION: A first to a fifth slit(52,54,56,58,59) are formed on a base plate(50). The slits are obliquely formed to the left and the right direction. A gradient side(64) of a radiation fin(60) is inserted into the first slit of the base plate(50). A projection part(53) of the base plate is pressed by using an additional device in order to support the radiation fin. In addition, the radiation fin is supported by a second sidewall(52b) of the slit. The radiation fin is supported by the second sidewall as well as the projection.

Description

방열핀형 냉각장치 제조방법{Method for Manufacturing Plate-fin Type Heat Sink}Method for Manufacturing Plate-fin Type Heat Sink

본 발명은 발열체를 냉각시키기 위한 냉각장치 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방열핀을 구비한 냉각장치의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a cooling device for cooling a heating element, and more particularly, to a method for manufacturing a cooling device having a heat radiation fin.

고출력증폭기(HPA; High Power Amplifier)와 같이 많은 열이 발생되는 장치를 구비하는 시스템에 있어서는, 과열로 인해 시스템이 오작동하거나 수명이 짧아지는 것을 방지하기 위해서는 효율적인 냉각 장치가 요구된다. 이러한 시스템으로는 예컨대 기지국이나 중계기와 같은 통신 시스템을 들 수 있다. 이와 같은 통신 시스템에서 냉각장치가 설치되는 예를 살펴보면, 각 증폭기에는 냉각핀이 부착된 냉각장치(Heat Sink)가 일체화된 상태로 부착되어 증폭기와 냉각장치 간에 열교환이 이루어지도록 하고, 팬을 사용하여 시스템 내부의 열을 외부로 방출하거나, 냉각장치 내부에 설치된 냉매순환관을 열교환기에 연결시켜 열교환기에서 열교환이 이루어지도록 하게 된다. 아울러, 냉각장치에는 표면적을 증가시켜 자연적인 대류현상에 의한 냉각효율을 높일 수 있도록 방열핀이 마련되는 것이 일반적이다.In a system having a device generating a large amount of heat such as a high power amplifier (HPA), an efficient cooling device is required to prevent the system from malfunctioning or shortening its life due to overheating. Such systems include, for example, communication systems such as base stations and repeaters. Looking at the example in which the cooling system is installed in such a communication system, each amplifier is attached with a cooling fin (Heat Sink) attached to the cooling fins to ensure that the heat exchange between the amplifier and the cooling unit, using a fan The heat inside the system is discharged to the outside, or the refrigerant circulation pipe installed inside the cooling device is connected to the heat exchanger to perform heat exchange in the heat exchanger. In addition, the cooling device is generally provided with a heat radiation fin to increase the surface area to increase the cooling efficiency of the natural convection phenomenon.

도 1은 종래의 냉각장치의 일 예를 보여준다. 도시된 냉각장치는 베이스플레이트(10)와 복수의 방열핀(22, 24, 26)을 구비한다. 베이스플레이트(10)의 상부면에는 상기 복수의 방열핀(22, 24, 26) 각각에 대응하여 하방으로 만입된 슬릿(12, 14, 16)이 전후방향으로 길게 형성되어 있고, 각 슬릿(12, 14, 16) 양측은 상방으로 돌출되어 있다. 돌출부의 상단에는 요홈(11c, 13c, 15c, 17c)이 형성되어 있어서, 요홈(11c, 13c, 15c, 17c)의 좌우측에 지지돌기(11a, 11b, ..., 17a, 17b)가 형성되어 있는 형태로 되어 있다. 한편, 각각의 방열핀(22, 24, 26)은 평판 형태로 되어 있다.1 shows an example of a conventional cooling apparatus. The illustrated cooling apparatus includes a base plate 10 and a plurality of heat dissipation fins 22, 24, and 26. On the upper surface of the base plate 10, slits 12, 14, and 16 recessed downward corresponding to each of the plurality of heat dissipation fins 22, 24, and 26 are formed long in the front-rear direction, and each of the slits 12, 14, 16) Both sides protrude upward. Grooves 11c, 13c, 15c, and 17c are formed at the upper end of the protrusion, and support protrusions 11a, 11b, ..., 17a, and 17b are formed on the left and right sides of the grooves 11c, 13c, 15c, and 17c. It is in the form that there is. On the other hand, each of the heat dissipation fins 22, 24, 26 is in the form of a flat plate.

이와 같은 냉각장치를 조립함에 있어서는, 먼저 베이스플레이트(10)의 슬릿(12, 14, 16)에 방열핀(22, 24, 26)을 연직방향을 유지하면서 삽입한다. 그 다음, 별도의 공구(30)를 사용하여 각 돌출부의 상단 요홈(11c, 13c, 15c, 17c)을 하방으로 압박하여, 요홈(11c, 13c, 15c, 17c)의 좌우측에 있는 지지돌기(11a,11b, ..., 17a, 17b)가 각각의 요홈(11c, 13c, 15c, 17c) 반대편으로 벌어져서 방열핀(22, 24, 26)을 지지하도록 하게 된다.In assembling such a cooling device, first, the heat dissipation fins 22, 24, and 26 are inserted into the slits 12, 14, and 16 of the base plate 10 while maintaining the vertical direction. Then, using the separate tool 30, the upper grooves 11c, 13c, 15c, and 17c of the protrusions are pressed downward to support the support protrusions 11a on the left and right sides of the grooves 11c, 13c, 15c, and 17c. , 11b, ..., 17a, 17b are opened to the opposite side of each groove (11c, 13c, 15c, 17c) to support the heat radiation fins (22, 24, 26).

이와 같이, 도 1의 냉각장치는 방열핀 양쪽의 베이스플레이트 돌출부를 동시에 눌러 돌출부가 변형되도록 함으로써 방열핀을 고정하도록 되어 있지만, 이러한 변형에 의하여 형성되는 방열핀 및 슬릿 양측벽 간의 접촉면은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 점접촉과 유사하게 되어, 방열핀과 슬릿간의 접촉면적이 크지 않게 된다. 이에 따라, 종래의 냉각장치에 있어서는 베이스플레이트(10)로부터 방열핀(22, 24, 26)으로의 열전달 효율이 높지 않아 냉각장치의 성능이 극대화되지 못하는 단점이 있다. 아울러, 이처럼 방열핀(22, 24, 26)과 슬릿(12, 14, 16)간의 접촉면적이 작은 경우에는 냉각장치 사용 중에 작은 충격이 가해지더라도 방열핀이 쉽게 빠질 수 있으며 이로 인해 냉각장치의 유지 보수에 많은 시간과 경비가 소요될 수 있다는 문제점이 나타날 수 있다. 특히, 방열핀의 길이가 긴 경우에는 슬릿의 양측벽 상단이 방열핀을 충분히 지지하지 못하게 되는 문제점은 더욱 심각해질 수 있다.As described above, the cooling device of FIG. 1 is configured to fix the heat dissipation fins by simultaneously pressing the base plate protrusions on both sides of the heat dissipation fins so that the protrusions are deformed. As shown in the figure, the contact point is similar, so that the contact area between the radiating fin and the slit is not large. Accordingly, in the conventional cooling device, the heat transfer efficiency from the base plate 10 to the heat dissipation fins 22, 24, and 26 is not high, and thus the performance of the cooling device is not maximized. In addition, in the case where the contact area between the heat dissipation fins 22, 24, 26 and the slits 12, 14, 16 is small, the heat dissipation fins can be easily removed even if a small impact is applied during the use of the cooling apparatus. The problem may be that it can take a lot of time and money. In particular, when the length of the heat radiation fin is long, the problem that the upper end of both side walls of the slit does not sufficiently support the heat radiation fin may be more serious.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 베이스플레이트로부터 방열핀으로의 열전달 효율이 높고, 방열핀을 쉽게 고정할 수 있으면서 방열핀의 빠짐 현상이나 파손 가능성을 감소시킬 수 있는 냉각장치를 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a cooling device having a high heat transfer efficiency from a base plate to a heat dissipation fin, and capable of easily fixing the heat dissipation fin, while reducing the possibility of the heat dissipation fin missing or breakage. It is a task.

도 1은 종래의 냉각장치의 일 예에 있어서의 베이스플레이트 및 방열핀의 측면도.1 is a side view of a base plate and a heat dissipation fin in an example of a conventional cooling apparatus.

도 2는 도 1의 냉각장치를 조립하는 방법을 보여주는 도면.Figure 2 shows a method of assembling the cooling device of Figure 1;

도 3은 도 2에 있어서 지지돌기 및 방열핀간의 접촉면에 대한 확대도.3 is an enlarged view of a contact surface between the support protrusion and the heat dissipation fin in FIG.

도 4는 본 발명에 의한 냉각장치의 바람직한 실시예에 따른 베이스플레이트 및 방열핀의 측면도.Figure 4 is a side view of the base plate and the heat dissipation fin according to a preferred embodiment of the cooling apparatus according to the present invention.

도 5는 이와 같은 냉각장치를 조립하는 과정을 설명하기 위한 도면.5 is a view for explaining a process of assembling such a cooling device.

도 6은 도 5에 있어서 슬릿과 방열핀간의 접촉면에 대한 확대도.6 is an enlarged view of a contact surface between the slit and the heat radiation fin in FIG.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 냉각장치 제조방법에 따르면,According to the cooling device manufacturing method of the present invention for achieving the above technical problem,

바람직한 실시예에 있어서,In a preferred embodiment,

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명에 의한 냉각장치의 바람직한 실시예에 따른 베이스플레이트 및 방열핀을 보여준다. 베이스플레이트(50)는 대략 평판 형태로 되어 있거나, 내부에 냉매순환관을 수납하기 위한 박스 형태로 되어 있거나, 또는 냉매순환관이 매립된 형태로 되어 있다. 베이스플레이트(50)의 상부면에는 하방으로 만입된 슬릿(52, 54, 56, 58, 60)이 전후방향으로 길게 형성되어 있는데, 상기 슬릿은 연직방향으로 형성되어 있는 대신에 좌우 방향으로 경사져 있다. 이에 따라, 슬릿(52)의 경우, 양 측벽(52a, 52b)은 연직방향으로 배치되어 있는 것이 아니라 경사면을 유지하게 되는데, 제1 측벽(52a)은 제2 측벽(52b) 방향에서 약간 상방을 향하게 되고, 제2 측벽(52b)은 제1 측벽(52a) 방향에서 약간 하방을 향하게 된다.Figure 4 shows a base plate and a heat radiation fin according to a preferred embodiment of the cooling apparatus according to the present invention. The base plate 50 has a substantially flat plate shape, a box shape for accommodating a refrigerant circulation tube therein, or a form in which a refrigerant circulation tube is embedded. On the upper surface of the base plate 50, slits 52, 54, 56, 58, and 60 indented downward are formed long in the front-rear direction, and the slits are inclined in the left-right direction instead of being formed in the vertical direction. . Accordingly, in the case of the slit 52, both side walls 52a and 52b are not disposed in the vertical direction but maintain the inclined surface, and the first side wall 52a is slightly upward in the direction of the second side wall 52b. The second sidewall 52b is slightly downward in the direction of the first sidewall 52a.

한편, 방열핀(60)을 용이하게 삽입하고 조립 후의 접촉면적을 증가시킬 수 있도록 슬릿은 아래로 갈수록 폭이 좁아지게 형성하는 것이 바람직하다. 다른 한편으로, 슬릿(52)와 슬릿(54) 사이의 상부면에서 슬릿(50)측에는 돌출부(53)가 마련되며, 도면에서 돌출부(53)의 우측면은 슬릿(52)의 제2 측벽(52b)의 상부를 구성하게 된다. 이와 같은 베이스플레이트(50)는 알루미늄과 같이 열전도성이 높은 금속을 예컨대 압출이나 사출 공정을 통해 제작할 수 있다.On the other hand, it is preferable that the slit is formed to have a narrower width as it goes down so that the heat dissipation fin 60 can be easily inserted and the contact area after assembly can be increased. On the other hand, in the upper surface between the slit 52 and the slit 54, a protrusion 53 is provided on the slit 50 side, and in the drawing, the right side of the protrusion 53 is the second side wall 52b of the slit 52. ) Will form the upper part. The base plate 50 may be made of a high thermal conductivity metal, such as aluminum, for example through an extrusion or injection process.

한편, 방열핀(60)은 상부의 수직면(62)과, 상기 수직면(62)의 하단에서 측방향으로 절곡되어 연이어진 경사면(64)를 구비한다. 경사면(64)의 경사각도는 슬릿의 제1 측벽과 대응하도록 부여된다.Meanwhile, the heat dissipation fin 60 has an upper vertical surface 62 and an inclined surface 64 that is bent laterally at the lower end of the vertical surface 62. The inclination angle of the inclined surface 64 is given to correspond with the first sidewall of the slit.

도 5는 이와 같은 냉각장치를 조립하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 냉각장치를 조립함에 있어서는, 먼저 베이스플레이트(50)의 슬릿(52)에 방열핀(60)의 경사면(64)을 삽입한 후, 별도의 공구(70)를 사용하여 베이스플레이트(50) 상부의 돌출부(53)를 하방으로 압박하여, 돌출부(53)가 방열핀(60)을 지지함과 아울러 도 6에 도시된 바와 같이 슬릿(52)의 제2 측벽(52b)가 방열핀(60)을 충분히 지지하도록 하게 된다. 조립을 전후하여 제1 측벽(52a)은 방열핀(60)을 견고하게 지지하게 된다. 돌출부(53) 및 제2 측벽(52b)을 이용해 한쪽에서만 고정하는 구조로 되어있으므로, 공구의 간섭이 생기지 않아 쉽게 방열핀을 고정할 수 있다. 조립 과정에 있어서, 방열핀이 일정 길이 이상으로 길거나 방열핀들간의 간격이 가까운 경우 도 5와 같이 각 방열핀을 순차적으로 설치할 수도 있지만, 방열핀의 길이가 짧고 간격이 넓은 경우에는 여러 개의 방열핀을 동시에 고정시킬 수도 있다.5 is a view for explaining a process of assembling such a cooling device. In assembling the cooling device, first, the inclined surface 64 of the heat dissipation fin 60 is inserted into the slit 52 of the base plate 50, and then the protrusion of the upper portion of the base plate 50 using a separate tool 70. Pressing the 53 downward, so that the protrusion 53 supports the heat dissipation fin 60 and the second sidewall 52b of the slit 52 fully supports the heat dissipation fin 60 as shown in FIG. 6. Done. Before and after assembly, the first sidewall 52a firmly supports the heat dissipation fins 60. Since the protrusion 53 and the second side wall 52b are configured to be fixed only on one side, the heat dissipation fin can be easily fixed without interference of the tool. In the assembly process, when the heat radiation fins are longer than a predetermined length or the spacing between the heat sink fins is close, each heat sink fin may be sequentially installed as shown in FIG. 5, but when the length of the heat sink fins is short and the gap is wide, the heat sink fins may be simultaneously fixed. have.

한편, 이와 같은 냉각모듈은 볼트(미도시됨) 및 너트(미도시됨)를 사용하여 고전력증폭기와 같은 발열체에 부착하여 사용할 수 있다.On the other hand, such a cooling module may be used by attaching to a heating element such as a high power amplifier by using a bolt (not shown) and a nut (not shown).

일반적으로 두 물체간의 열전달률은 다음과 같은 푸리에(Fourier)법칙에 의해 정해진다.In general, the rate of heat transfer between two objects is determined by Fourier's law:

상기 수학식에 있어서, q는 열전달률을, k는 열전도율, A는 물체간의 접촉면적을, ΔT 는 온도차이를, L은 열이 전달되어 나아가는 방향의 길이를 각각 나타낸다. 동일재료의 냉각장치인 경우, 열전도율(k)은 같은 값을 가지는데, 알루미늄의 경우 열전도율(k)은 237 [W / m K]의 값을 갖는다. 또한, 동일한 조건에서 사용하는 경우, 온도차이 ΔT가 같고 열전달 길이 L은 큰 차이가 없으므로 같다고 생각하여 고려하지 않아도 된다는 점을 고려할 때, 열전달률(q)는 접촉면적 A와 비례관계에 있음을 알 수 있다.In the above equation, q denotes a heat transfer rate, k denotes a thermal conductivity, A denotes a contact area between objects, ΔT denotes a temperature difference, and L denotes a length in a direction in which heat is transferred. In the case of a cooling device of the same material, the thermal conductivity k has the same value, while in the case of aluminum, the thermal conductivity k has a value of 237 [W / m K]. In addition, when used under the same conditions, considering that the temperature difference ΔT is the same and the heat transfer length L does not have to be considered as the same, it is understood that the heat transfer rate q is proportional to the contact area A. Can be.

본 발명에 의한 냉각장치는 종래의 냉각장치에 있어서의 점접촉과는 달리 실질적인 면접촉을 하게 되기 때문에, 접촉면적이 종래의 냉각장치에 비하여 넓어지게 되고, 이에 따라 종래의 냉각장치보다 더욱 큰 열전달률을 나타내고, 냉각장치의 성능도 크게 증가한다는 점을 쉽게 이해할 수 있다.Unlike the point contact in the conventional cooling apparatus, the cooling apparatus according to the present invention has substantial surface contact, so that the contact area is wider than that of the conventional cooling apparatus, and therefore, the heat transfer is larger than that of the conventional cooling apparatus. It is easy to understand that the rate is displayed and the performance of the cooling device is greatly increased.

즉, 이와 같은 냉각장치는 베이스플레이트(50) 측벽을 이용하여 고정하고 조립된 상태에서도 베이스플레이트(50)와 방열핀(60)의 접촉면이 그대로 유지되기 때문에, 종래의 냉각장치와 비교해볼 때 베이스플레이트(50)에 방열핀(60)이 삽입되는 깊이가 동일한 경우 접촉면적을 크게 할 수 있고, 이에 따라 열전달 효율이 증가되어 냉각장치의 성능을 더욱 좋게 할 수 있다. 아울러, 방열핀의 고정도 더욱 견고하여 방열핀에 일정한 충격이 주어져도 쉽게 빠지거나 파손되지 않는다.That is, such a cooling device is fixed by using the side of the base plate 50 and the contact surface of the base plate 50 and the heat dissipation fin 60 is maintained as it is, even when assembled, the base plate compared with the conventional cooling device When the depths at which the heat dissipation fins 60 are inserted into the 50 are the same, the contact area can be increased, thereby increasing the heat transfer efficiency, thereby improving the performance of the cooling apparatus. In addition, the fixing of the heat dissipation fins is more robust, so that even if a certain impact is given to the heat dissipation fins, the heat dissipation fins are not easily pulled out or broken.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. Therefore, the above-described embodiments are to be understood as illustrative in all respects and not as restrictive. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 베이스플레이트와 방열핀간의 접촉면적이 증대되어 베이스플레이트로부터 방열핀으로의 열전달 효율이 높아, 냉각장치가 사용되는 시스템의 안정성을 높일 수 있고 종래보다 작고 가벼운 냉각장치만으로도 기존의 방열량을 유지할 수 있다.As described above, according to the present invention, the contact area between the base plate and the heat dissipation fin is increased, so that the heat transfer efficiency from the base plate to the heat dissipation fin is high, so that the stability of the system in which the cooling apparatus is used can be increased, and the existing cooling system is smaller than the conventional cooling system. The amount of heat dissipation can be maintained.

또한, 방열핀들의 길이가 길거나 간격이 좁은 경우에도 경사면을 이용해 한쪽에서만 고정하기 때문에, 공구의 간섭이 생기지 않아 방열핀을 베이스플레이트에 쉽게 고정할 수 있다. 아울러, 냉각장치가 설치된 상태에서, 베이스플레이트와 방열핀의 결합부위가 견고하기 때문에 외부에서 충격이 가해지는 경우에도 방열핀의 빠짐 현상이나 파손 가능성을 감소시킬 수 있게 된다.In addition, even if the length of the heat radiation fins is long or the interval is narrow, because only one side is fixed using the inclined surface, there is no interference of the tool can be easily fixed to the base plate heat radiation. In addition, since the coupling portion of the base plate and the heat dissipation fin is firm in the installed state, the heat dissipation fin can be reduced or the possibility of damage even when an external shock is applied.

Claims (1)

냉각장치 제조방법.Cooling device manufacturing method.
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