KR200450584Y1 - 히트 싱크 - Google Patents

Abstract

히트 싱크는, 상부벽으로부터 수직으로 윗방향으로 연장하는 여러 가지 구성 중 어느 하나의 구성으로 된 복수의 방열 컬럼을 구비하는 열 전도성 베이스 패널과, 여러 높이로 방열 컬럼에 장착된 복수의 방열 핀을 포함하며, 각 방열 핀은 방열 컬럼 상에 각각 가압 장착된 복수의 장착 관통공을 구비한다. 이 베이스 패널은 방열 효율을 개선시키기 위해 팬 및/또는 열 파이프를 구비할 수 있다.

히트 싱크, 열, 전도, 방열, 팬, 파이프

Description

히트 싱크{HEAT SINK}

본 고안은 반도체 히트 소스로부터 열을 발산하기 위한 히트 싱크에 관한 것이며, 보다 구체적으로 직립 방열 컬럼을 구비한 베이스 패널과 여러 높이로 방열 컬럼 상에 장착된 장착 관통공을 갖는 방열핀을 포함하는 히트 싱크에 관한 것이다. 히트 싱크의 베이스 패널은 방열 효율을 개선시키기 위해 팬 및/또는 열 파이프를 구비할 수 있다.

종래의 히트 싱크는 일반적으로 평평한 베이스 패널과 이 베이스 패널에 직접 접합된 복수의 방열 핀으로 구성되어 있다. 히트 파이프는 방열 성능을 개선시키기 위해 베이스 패널에 접합될 수 있다. 베이스 패널과 방열 핀은 일반적으로 알루미늄이나 구리로 압출 성형된다. 이 방열 핀은 베이스 패널 상에 배열되며 서로 거리를 두고 이격되어 있다. 베이스 패널은 히트 싱크가 부착되어 있는 반도체 히트 소스로부터 오는 열 에너지를 외부 개방 공기로 열을 발산하기 위해 방열 핀으로 전달한다.

방열핀이 베이스 패널과 일체로 형성되고 또 일렬로 배열된 미니 히트 싱크가 있다. 이들 히트 싱크는 방열 성능이 낮다. 이들 히트 싱크는 실제 방열 요건을 충족하지 못한다. 개선된 방열 성능을 제공하기 위해 열 파이프를 구비하는 히트 싱크들이 알려져 있다. 그러나, 이들 히트 싱크는 사이즈가 크고 복잡하며 고가이고 더 적은 방열 능력이 요구되는 조건에서 사용하기에는 실용적이지 못하다. 결론적으로, 종래의 히트 싱크는 서로 다른 방열 요건을 맞출 수 없다.

본 고안은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이다.

본 고안의 일 측면에 따라, 본 히트 싱크는 열 전도성 베이스 패널과 방열핀으로 구성된다. 베이스 패널은 상부벽으로부터 수직으로 윗방향으로 연장하는 복수의 방열 컬럼을 구비한다. 방열핀은 여러 높이로 방열 컬럼 상에 장착된다. 각 방열핀은 방열 컬럼 상에 각각 가압 장착된 복수의 장착 관통공을 구비한다.

본 고안의 다른 측면에 따라, 방열 핀의 수는 서로 다른 방열 요건에 따라 조절될 수 있다. 상대적으로 더 높은 방열 능력이 요구될 때에, 방열 핀의 수는 상대적으로 증가된다. 이와 반대로, 상대적으로 더 적은 방열 능력이 요구될 때에는, 방열 핀의 수는 상대적으로 감소된다. 이러한 배열은 상이한 응용을 위한 상이한 방열 요건을 충족하며 그 구조를 간단하게 하고 비용을 절감하면서도 최상의 최적의 방열 효과를 제공한다.

본 고안의 또 다른 측면에 따라, 방열 컬럼과 방열 핀의 장착 관통공은, 여러 가지 형상, 예를 들어, 직사각형, 원형, 십자 형상, 육각형, 삼각형 또는 길다란 직사각형 단면 중 어느 하나로 만들어질 수 있다.

본 고안의 또 다른 측면에 따라, 방열 컬럼은 단차진 컬럼(stepped column)일 수 있으며, 방열 핀의 장착 관통공의 사이즈는 이 단차진 컬럼과 맞추도록 상대적으로 조절된다.

본 고안의 또 다른 측면에 따라, 베이스 패널은 알루미늄이나 구리로부터 압출 성형될 수 있으며, 베이스 패널의 바닥벽은 상대적으로 더 높은 열전달 계수를 가지는 금속 블록으로 장착될 수 있다.

본 고안의 또 다른 측면에 따라, 방열 핀의 장착 관통공은 하나의 방열핀의 각 단차진 장착 관통공 주위에 연장하는 플랜지가 다른 방열 핀의 단차진 장착 관통공 내에 장착될 수 있도록 단차진 장착 관통공일 수 있다.

본 고안의 또 다른 측면에 따라, 각 방열 컬럼의 저부(foot)나 상부(top)는 테이퍼진 모서리가 깎인 형태, 볼록하게 모서리가 깎인 형태 및 오목하게 모서리가 깎인 형태로 모서리가 깎일 수 있다(chamfered). 각 방열 컬럼의 저부를 모서리 깎는 것은 베이스 패널로부터 열 에너지를 각 방열 컬럼의 몸체와 이후 방열 핀으로 전달하는 것을 용이하게 한다. 각 방열 컬럼의 상단을 모서리 깎는 것은 방열 컬럼을 방열 핀의 장착 관통공 내로 삽입하는 것을 용이하게 한다.

본 고안의 또 다른 측면에 따라, 베이스 패널은 방열 컬럼과 방열핀 쪽으로 공기의 흐름을 유발하도록 제어되는 팬을 장착하기 위해 팬 장착 영역을 (일 측면에 또는 그 중심에) 구비한다.

본 고안의 또 다른 측면에 따라, 히트 파이프는 방열 성능을 개선시키기 위해 베이스 패널과 방열 핀에 고정될 수 있다. 히트 파이프는 베이스 패널의 바닥벽 상에 바닥 파이프 그루브에 직접 가압 장착될 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 히트싱크는,

열전도성 베이스 패널로서, 상기 베이스 패널은 상부벽으로부터 수직으로 윗방향으로 연장하며 서로 거리를 두고 각각 이격되어 있는 복수의 방열 컬럼을 구비하는, 열전도성 베이스 패널과;

서로 다른 높이로 상기 방열 컬럼 상에 장착된 복수의 방열 핀으로서, 상기 방열 핀은 각각 상기 방열 컬럼 상에 각각 가압 장착된 복수의 장착 관통공을 구비하는, 복수의 방열 핀을 포함한다.

본 고안은 상이한 응용을 위한 상이한 방열 요건을 충족하며 그 구조를 간단하게 하고 비용을 절감하면서도 최상의 최적의 방열 효과를 제공할 수 있다.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 고안에 따른 히트 싱크는 베이스 패널(1)과 복수의 방열핀(2)으로 구성된 것으로 도시된다.

베이스 패널(1)은 그 상부벽으로부터 수직으로 윗방향으로 연장하는 복수의 방열 컬럼(11)을 구비하는 우수한 열전도성 금속 물질(예를 들어, 알루미늄이나 구리, 즉 소위 알루미늄 베이스 또는 구리 베이스)로 만들어진 평평한 금속 부재이다. 이 방열 컬럼(11)은 규칙적이거나 불규칙적으로 베이스 패널(1)의 상부측에 배열된다. 이 실시예에 따라 방열 컬럼(11)은 어레이로 배열된다. 방열핀(2)이 평행 하게 여러 높이에서 방열 컬럼(11) 상에 단단히 지지받도록 방열 핀(2)은 방열 컬럼(11)에 각각 단단히 고정된 장착 관통공(21)을 구비한다.

히트 싱크를 구성하도록 방열핀(2)의 장착 관통공(21)을 베이스 패널(1)의 방열 컬럼(11)에 단단히 고정하는 것에 의해, 베이스 패널(1)은 부착된 반도체 히트 소스(미도시)로부터 열 에너지를 흡수하여 방열 컬럼(11)을 통해 방열 핀(2)을 통해 외부 개방 공기로 신속히 열을 발산한다.

본 고안의 배치 구성은 각 방열 핀(2)의 장착 관통공(21) 내에 방열 컬럼(11)이 가압 장착되게 하는 것이다. 방열핀(2)의 장착 관통공(21)의 직경은 방열 컬럼(11)의 직경보다 약간 더 작아서 방열 컬럼(11)이 각 방열핀(2)의 장착 관통공(21) 내에 단단히 조여질 수 있게 한다. 이 조립 절차는 매우 간단하여 상당한 비용을 절감한다.

방열핀(2)의 수는 요구되는 방열 능력에 따라 결정된다. 상대적으로 더 높은 방열 능력이 요구될 때에는 방열 핀(2)의 수는 상대적으로 증가된다. 이와 반대로, 상대적으로 더 적은 방열 능력이 요구될 때에는 방열핀(2)의 수는 상대적으로 감소된다. 이러한 배열은 여러 응용을 위해 여러 방열 요건을 충족하며 최상의 최적의 방열 효과를 제공하면서도 그 구조를 간단하게 하고 비용을 절감할 수 있다.

방열 컬럼(11)과 방열핀(2)의 장착 관통공(21)의 형태에 대해서는 특별한 제한이 없다. 도 3 내지 도 4에 도시된 예에서, 방열 컬럼(11a)과 방열핀(2a)의 장착 관통공(21a)은 직사각형 단면을 갖는다. 도 5에 도시된 예에서, 방열 컬럼(11b)과 방열핀(2b)의 장착 관통공(21b)은 직사각형 단면을 갖는다. 도 6에 도시된 예에서, 방열 컬럼(11c)과 방열핀(2c)의 장착 관통공(21c)은 원형 단면을 갖는다. 도 7에 도시된 예에서, 방열 컬럼(11d)과 방열핀(2d)의 장착 관통공(21d)은 육각형 단면을 갖는다. 도 8에 도시된 예에서, 방열 컬럼(11e)과 방열핀(2e)의 장착 관통공(21e)은 삼각형 단면을 갖는다. 도 9에 도시된 예에서, 방열 컬럼(11f)과 방열핀(2f)의 장착 관통공(21f)은 길다란 직사각형 단면을 갖는다.

도 10 내지 도 12를 참조하면, 베이스 패널(1)의 상부벽에 접합된 방열 컬럼(11)(11a 내지 11f)의 저부(121,122 또는 123)는 여러 가지 형상, 예를 들어, 테이퍼진 모서리가 깎인 형태, 볼록하게 모서리가 깎인 형태 및 오목하게 모서리가 깎인 형태 중 어느 하나로 만들어질 수 있으며, 이는 열 에너지를 베이스 패널(1)로부터 저부(121,122 또는 123)를 통해 신속한 방열을 위해 방열 컬럼(11)(11a 내지 11f)과 이후 방열 핀(2)으로 신속히 전달할 수 있게 한다.

도 13과 도 1을 다시 참조하면, 각 방열핀(2)(또는 2a 내지 2f)은 각 장착 관통공(21)(또는 21a 내지 21f) 주위에 상부면으로부터 돌출된 플랜지(211)를 구비한다. 플랜지(211)는 열전달 속도를 개선시키기 위해 방열핀(2)과 방열 컬럼(11)(또는 11a 내지 11f) 사이에 접촉면의 면적을 증가시킨다.

도 14를 참조하면, 금속 블록(13)은 반도체 히트 소스(미도시)와 직접 접촉하기 위해 동일한 높이로 바닥면에 매립된 베이스 패널(1b)을 가진다. 금속 블록(13)은 베이스 패널(1b)의 금속 물질(구리 또는 알루미늄)보다 더 우수한 열전달 계수를 가지는 금속 물질로 만들어진다.

도 15를 참조하면, 방열 컬럼(11)(또는 11a 내지 11f)은 방열 핀(2)의 여러 사이즈와 장착되고 여러 높이를 갖게 만들어질 수 있다.

나아가, 베이스 패널(1)의 방열 컬럼(11)(또는 11a 내지 11f)은 단차진 컬럼일 수 있다. 도 16에 도시된 바와 같이, 각 방열 컬럼(11)(또는 11a 내지 11f)은 상부 부분(111), 중간 부분(112) 및 하부 부분(113)을 구비한다. 중간 부분(112)은 상부 부분(111)보다 더 크지만 하부 부분(113)보다는 더 작은 직경을 갖는다. 나아가, 각 방열핀(2)의 장착 관통공(21)의 사이즈는 각각 방열 컬럼(11)(또는 11a 내지 11f)의 부분(111,112,113)의 직경과 맞춰진다.

도 17을 참조하면, 방열핀(2g)의 장착 관통공(21g)은 단차진 관통공이어서 방열핀(2g)은 스택으로 서로 고정될 수 있다(하나의 방열핀의 각 장착 관통공 주위에 연장하는 단차진 플랜지를 다른 하나의 방열핀의 단차진 플랜지 내로 장착하는 것에 의해). 이 단차진 장착 관통공 디자인은 베이스 패널이 단차진 방열 컬럼을 구비하는 디자인에서 또한 사용될 수 있다.

도 18을 참조하면, 각 방열 컬럼(11)의 상단(114)은 방열핀(2)의 장착 관통공을 통해 방열 컬럼(11)의 삽입을 용이하게 하기 위해 테이퍼지거나 볼록하거나 또는 오목하게 모서리가 깎일 수 있다. 이와 유사하게, 도 19 내지 도 21에 도시된 방열 컬럼(11a, 11c, 11d)은 테이퍼지거나 볼록하거나 또는 오목하게 모서리가 깎인 각 상단(114a, 114c, 114d)을 구비한다.

히트 싱크는 베이스 패널(1)에 팬을 구비할 수 있다. 도 22 및 도 23은 방열 컬럼(11)과 방열 핀(2)에 대해 일측에 베이스 패널(1)의 상부벽에 있는 블랭크 영역 상에 장착된 팬(3 또는 3a)을 도시한다.

도 24를 참조하면, 히트 싱크는 방열핀(2)에 의해 둘러싸이고 그 중심에 베이스 패널(1)의 상부벽에 장착된 팬(3b)을 갖는 직사각형 프로파일을 갖게 만들어질 수 있다.

도 25를 참조하면, 히트 싱크는 방열핀(2)에 의해 둘러싸이고 그 중심에 베이스 패널(1)의 상부벽에 장착된 팬(3c)을 갖는 원형 프로파일을 갖게 만들어질 수 있다.

히트 싱크는 팬(3,3a, 또는 3b)이 장착될 수 있으며 또한 하나 또는 다수의 히트 파이프(4)를 구비할 수 있다. 도 26 내지 도 28에 도시된 바와 같이, 베이스 패널(1)은 바닥벽에 복수의 바닥 파이프 그루브(14)를 구비하며, 히트 파이프(4)는 방열 성능을 개선시키기 위해 반도체 히트 소스(미도시)와 직접 접촉하기 위해 베이스 패널(1)의 바닥벽과 동일한 높이로 유지되는 각 히트 파이프(4)의 평평한 바닥 측면을 갖는 베이스 패널(1)의 바닥 파이프 그루브(14)에 각각 가압 장착될 수 있다.

베이스 패널(1), 방열핀(2), 팬(3)(3a,3b,3c) 및 히트 파이프(4)의 배열은 전술된 실시예로 제한되지 않는다. 히트 파이프(4)는 바닥 파이프 그루브(14)에 매립되고 베이스 패널(1)의 바닥 측으로 각각 연장된 일측만을 갖게 방열핀(2)에 고정될 수 있다.

히트 싱크의 전형은 도 1 내지 도 28의 특징을 갖는 것으로 구성되었다. 이 히트 싱크는 전술된 특징들을 모두 가지도록 원활하게 기능할 수 있다.

본 고안의 특정 실시예가 예시를 위하여 상세하게 기술되었으나, 본 고안의 사상과 범위를 벗어남이 없이 여러 가지 변형과 개선이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 고안은 첨부된 청구범위에 의해서만 제한되어야 한다.

전술된 바와 같이, 본 고안은 반도체 히트 소스로부터 나오는 열을 발산하는데에 이용가능하다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 히트 싱크의 분해도.

도 2는 도 1에 도시된 히트 싱크의 조립 사시도.

도 3은 본 고안의 다른 실시예에 따른 히트 싱크의 조립 사시도.

도 4는 도 3에 도시된 히트 싱크의 부분 개략 평면도.

도 5 내지 도 9는 본 고안에 따른 방열 컬럼의 여러 다른 구성을 갖는 방열핀의 매칭을 도시하는 도면.

도 10 내지 도 12는 본 고안에 따라 방열 컬럼의 저부의 여러 다른 형상을 도시하는 도면.

도 13은 본 고안에 따른 히트 싱크의 일 실시예의 측면도.

도 14는 히트 싱크의 베이스 패널의 바이메탈 디자인을 보여주는 본 고안의 개략도.

도 15는 방열 핀의 여러 사이즈와 매칭된 방열 컬럼의 여러 높이를 보여주는 본 고안의 개략도.

도 16은 방열핀의 여러 사이즈와 매칭된 방열 컬럼의 단차진 형태를 보여주는 본 고안의 개략도.

도 17은 단차진 장착 관통공이 구비된 방열 핀을 보여주는 본 고안의 개략도.

도 18 내지 도 21은 본 고안에 따라 서로 다르게 모서리가 깎인 히트 싱크의 베이스 패널의 방열 컬럼의 상단을 도시하는 도면.

도 22는 본 고안에 따라 방열 컬럼과 방열핀의 영역을 지나 베이스 패널의 상부벽 상에 장착된 팬을 보여주는 사시도.

도 23은 본 고안에 따라 베이스 패널 상에 팬을 구비한 히트 싱크의 다른 형태를 도시하는 도면.

도 24는 본 고안에 따라 방열핀에 의해 둘러싸이고 중심에서 베이스 패널에 장착된 팬을 갖는 직사각형 히트 싱크의 사시도.

도 25는 본 고안에 따라 방열핀에 의해 둘러싸이고 중심에서 베이스 패널에 장착된 팬을 갖는 원형 히트 싱크의 사시도.

도 26은 방열핀을 통해 연장되고 베이스 패널에 설치된 히트 파이프를 갖는 직사각형 히트 싱크의 개략 평면도.

도 27은 도 26의 라인 A-A를 따라 취한 단면도.

도 28은 도 26의 라인 B-B를 따라 취한 단면도.

Claims (22)

1. 히트 싱크로서,

   열전도성 베이스 패널로서, 상기 베이스 패널은 상부벽으로부터 수직으로 윗방향으로 연장하며 서로 거리를 두고 각각 이격되어 있는 복수의 방열 컬럼을 구비하는, 열전도성 베이스 패널; 및

   서로 다른 높이로 상기 방열 컬럼 상에 장착된 복수의 방열 핀으로서, 상기 방열 핀은 각각 상기 방열 컬럼 상에 각각 가압 장착된 복수의 장착 관통공을 구비하는, 복수의 방열 핀을 포함하며,

   상기 방열 컬럼은 각각 상기 베이스 패널의 상부벽에 고정 연결된 모서리가 깎인 저부를 구비하고, 또한 모서리가 깎인 상단을 각각 구비하며,

   상기 베이스 패널은 바닥면과 동일한 높이로 바닥면에 매립된 금속 블록을 구비하고, 상기 금속 블록은 상기 베이스 패널의 금속 물질보다 더 높은 열전달 계수를 가지며,

   상기 베이스 패널은 팬을 장착하기 위해 상기 방열 핀과 상기 방열 컬럼에 의해 둘러싸이고 중심에 배치된 팬 장착 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 방열 컬럼은 어레이로 배열되는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 방열 핀의 장착 관통공은 십자 형상의 단면을 구비하며, 상기 방열 컬럼은 상기 방열 핀의 장착 관통공에 각각 단단히 장착된 십자 형상의 단면을 구비하는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 방열 핀의 장착 관통공은 직사각형 단면을 구비하며, 상기 방열 컬럼은 상기 방열 핀의 장착 관통공에 각각 단단히 장착된 직사각형 단면을 구비하는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 방열 핀의 장착 관통공은 원형 단면을 구비하며, 상기 방열 컬럼은 상기 방열 핀의 장착 관통공에 각각 단단히 장착된 원형 단면을 구비하는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 방열 핀의 장착 관통공은 육각형 단면을 구비하며, 상기 방열 컬럼은 상기 방열핀의 장착 관통공에 각각 단단히 장착된 육각형 단면을 구비하는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 방열 핀의 장착 관통공은 삼각형 단면을 구비하며, 상기 방열 컬럼은 상기 방열핀의 장착 관통공에 각각 단단히 장착된 삼각형 단면을 구비하는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 방열 핀의 장착 관통공은 길다란 직사각형 단면을 구비하며, 상기 방열 컬럼은 상기 방열핀의 장착 관통공에 각각 단단히 장착된 길다란 직사각형 단면을 구비하는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
9. 삭제
10. 제 1 항에 있어서, 상기 방열 컬럼 각각의 모서리가 깎인 저부는 테이퍼진 모서리가 깎인 형태, 볼록하게 모서리가 깎인 형태 및 오목하게 모서리가 깎인 형태 중 하나로 모서리가 깎인 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 방열 핀은, 각각 상부면으로부터 돌출되고 상기 장착 관통공 주위로 연장하는 복수의 플랜지를 구비하는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 패널은 구리와 알루미늄 중 하나로부터 선택된 금속으로 압출 성형된 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
13. 삭제
14. 제 1 항에 있어서, 상기 방열 컬럼은 서로 다른 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
15. 제 1 항에 있어서, 상기 방열 컬럼은 단차진 컬럼인 것을 특징으로 하는 히 트 싱크.
16. 제 1 항에 있어서, 상기 방열 핀의 장착 관통공은 단차진 관통공이고, 하나의 상기 방열핀의 단차진 장착 관통공은 상기 방열핀이 상기 방열 컬럼 상에 장착될 때 다른 하나의 상기 방열 핀의 단차진 장착 관통공 내에 각각 장착되는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
17. 삭제
18. 제 1 항에 있어서, 상기 방열 컬럼 각각의 모서리가 깎인 상단은 테이퍼진 모서리가 깎인 형태, 볼록하게 모서리가 깎인 형태 및 오목하게 모서리가 깎인 형태 중 하나로 모서리가 깎인 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
19. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 패널은 팬을 장착하기 위해 상기 방열 핀과 상기 방열 컬럼을 지나 일측에 배치된 팬 장착 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
20. 삭제
21. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 패널은, 평평한 바닥벽 위에 적어도 하나의 파이프 그루브와, 상기 적어도 하나의 파이프 그루브에 각각 장착된 적어도 하나의 열 파이프를 구비하며, 상기 적어도 하나의 히트 파이프는 각각 상기 베이스 패널의 바닥벽과 동일 높이에 배치된 평평한 바닥벽을 구비하는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
22. 제 21 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 히트 파이프는 상기 베이스 패널의 상기 적어도 하나의 파이프 그루브에 각각 가압 장착되는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.

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