KR20070103165A - 판형 열전달 장치 - Google Patents

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KR20070103165A
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Abstract

본 발명은 CPU, IC 칩, 인쇄회로기판 등의 전자 기기에 적용될 수 있는 판형 열전달 장치에 관한 것으로서, 그 구성은 밀봉된 내부 공간을 형성하는 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트; 상기 내부 공간에 주입된 냉매; 상기 내부 공간에서 상기 제 1 플레이트와 제 2 플레이트 중 적어도 어느 한쪽 플레이트에 밀착되고 액상 냉매를 흡수하는 캐피러리 윅; 및 일부가 절개된 후 절곡되어 상기 제 1 플레이트와 제 2 플레이트 사이에 기상 냉매가 원활히 통과하도록 공간을 형성하는 동시에 상기 캐피러리 윅을 지지하는 절곡부를 갖고, 상기 절곡부를 형성하기 위해 절개된 부분에 형성되어 상기 캐피러리 윅에서 기화된 기상 냉매가 통과하는 홀을 갖는 홀 구조체를 포함하여 구성됨으로써, 전체적인 구조가 간단하고, 특히 냉매의 유동이 보다 원활하게 이루어져, 냉각 효율이 크게 향상될 수 있으며, 장치의 강성을 증가시켜, 안정적이면서 내구 성능을 높이 수 있고, 이에 따라 시스템의 신뢰성이 높아지는 효과를 얻게 된다.
히트 파이프, 윅, 홀 구조체, 절곡부, 홀

Description

판형 열전달 장치{Flat type heat transfer device}
도 1a는 종래 평판형 히트 파이프의 일례가 도시된 분해 사시도이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 평판형 히트 파이프의 종단면도이다.
도 2는 종래 다른 평판형 히트 파이프의 일례가 도시된 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 판형 열전달 장치가 도시된 분해 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 판형 열전달 장치의 주요부 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 지지구조물의 일 실시예가 도시된 상세도,
도 6은 본 발명에 따른 지지구조물의 다른 실시예가 도시된 상세도,
도 7은 본 발명에 따른 지지구조물의 또 다른 실시예가 도시된 상세도,
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 판형 열전달 장치가 도시된 분해 사시도,
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 판형 열전달 장치가 도시된 분해 사시도,
도 10은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 판형 열전달 장치가 도시된 분해 사시도,
도 11은 본 발명에 따른 판형 열전달 장치의 작용 상태를 도시한 분해 사시도이다.
도 12는 본 발명에 따른 판형 열전달 장치의 작용 상태를 도시한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200 : 상부 플레이트 210, 211 : 하부 플레이트
213 : 핀
220 : 캐피러리 윅 230, 330, 430 : 홀 구조체
231, 331, 431 : 홀 235, 236, 335, 435, 436 : 절곡부
500 : IC 칩 550 : PCB
600 : 평면형 튜브
본 발명은 CPU, IC 칩, 인쇄회로기판 등의 전자 기기에 적용될 수 있는 판형 열전달 장치에 관한 것으로서, 특히 반도체 칩 등에서 발생된 열을 저온부로 전달하여 냉각 작용을 냉각 작용을 수행하는 판형 열전달 장치에 관한 것이다.
최근 메모리, 중앙처리유닛(CPU) 및 임베디드 칩(embeded chip) 등 반도체 칩의 고집적화에 따라 칩의 원활한 냉각이 더욱 중요해지고 있는 추세이며, 또한, 노트북, PDA, 휴대폰 등 전자제품의 초 경량화 및 슬림화가 진행되고 있고, 광학 디스플레이의 발달로 LCD, LED 패널의 냉각 문제에도 관심이 증대되고 있어, 이러한 전자제품에 내장되는 반도체 칩 등을 냉각시키고자 하는 경우, 기존의 패키지 기술이나 냉각 팬 기술 등의 방법은 원활한 냉각을 수행하기에는, 구조적 기능적인 한계에 부딪히고 있는 실정이다.
이러한 한계를 극복하기 위하여 최근 히트 파이프(heat pipe)라고 하는 미세 구조물이 반도체 칩의 냉각 기능을 수행할 수 있는 새로운 판형 열전달 장치로 주목받고 있다.
도 1a와 도 1b는 일본 특개 2002-62068에 개시된 평판형 히트 파이프가 도시된 도면으로서, 도 1a은 전체 분해 사시도이고, 도 1b는 종단면도이다.
도면을 참고하면, 종래 평판형 히트 파이프는 덮개부(2)와 본체부(5)가 용기(1)를 구성하고, 이 용기(1) 안에 모세관 현상 및 용기의 변형 방지를 위해 다수 개의 지주(8)(10)가 구비된다.
상기 덮개부(2)는 내면의 중앙부분에 상대적으로 두껍게 형성된 두께부(3)를 갖고, 상기 본체부(5)는 상자 모양으로 형성되어 저벽부(6)와 측벽부(7)로 이루어진다.
상기 지주(8)는 상기 본체부(5)의 내부에서 상기 덮개부(2)에 닿도록 높이가 형성되고, 또 다른 지주(10)는 상기 본체부(5)의 내부에서 상기 덮개부(2)의 두께부(3)에 닿도록 높이가 형성된다.
이와 같이 높이가 다른 두 종류의 지주(8)(10)는 외주면이 다공질층으로 이 루어진 윅부가 구성되어, 모세관 압력이 발생하도록 하여 작동 유체(냉매)의 환류성을 향상시키게 된다.
상기와 같은 종래 평판형 히트 파이프는, 상기 덮개부(2)의 외측면에 CPU(미도시)등의 발열체가 설치된 경우에, 이 발열체의 열에 의해 지주(8)(10)에 흡수되어 있는 작동 유체가 증발하게 되면, 이 증발된 유체가 방열부로서 기능을 하는 본체부(5)의 저벽부(6)의 안쪽으로 유동한 후에, 저벽부(6)의 외부로 방열하면서 응축하게 된다. 이후, 응축된 작동 유체는 지주(8)(10)의 외주면에 형성된 윅부에 의해 흡수되어 발열부인 덮개부(2) 쪽으로 환류하면서 연속적인 발열체의 냉각 작용을 수행하게 된다.
그러나 상술한 종래 기술 히트 파이프는, 용기 내부에 복수의 지주(8)(10)가 수직 방향으로 설치되어 구성되기 때문에 전체 히트 파이프의 두께가 두꺼워지는 문제점을 갖고 있으며, 이러한 문제점에 의해 개시된 히트 파이프는 초박형 반도체 소자의 냉각용으로 적용하기 어려운 문제가 발생된다. 또한 각 지주(8)(10)의 높이를 정확한 설계 높이로 제작하지 못하면 덮개부(2)와 저벽부(6) 사이에서 개별 지주(8)(10)의 높이 차이로 인하여 조립 불량이 발생할 수 있는 문제가 있다.
또한 도 2는 일본 특개 2002-62067에 개시된 평판형 히트 파이프가 도시된 분해 사시도이다.
도 2에 도시된 평판형 히트 파이프는 위에 도 1a와 도 1b에 도시된 평판형 히트 파이프와 기본적으로 유사하나, 용기(1)의 덮개부(2)의 형상과, 이 덮개부(2)와 본체부(3)의 저벽부(4) 및 측면부(5) 사이에 내부 공간에 위치되는 다공질 시 트(6)와 지주(7)의 구성을 달리한다.
즉, 평면형 다공질 시트(6)에 홀(8)이 형성되고, 이 홀(8)에 수직 방향으로 지주(7)들이 결합되는 구조로 이루어진다.
그러나 도 2에 도시된 일본 특허 발명은 지주(7)들이 각각 별개의 구성으로 이루어져 상기 다공질 시트(6)에 조립된 상태에서 용기 내에 조립되므로, 각각의 지주(7)들을 별개로 조립하는 구조가 복잡하고, 다공질 시트(6)와 지주(7)가 금속 혹은 세라믹스 등의 미립자를 소결한 동일 재질로 구성되므로, 전체적으로 히트 파이프의 제조 비용이 상승하게 되고, 이에 따라 저가 및 저중량의 히트 파이프 제작하는 데는 한계가 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 판형상의 홀 구조체에 일부를 절개하여 절곡부 및 홀을 동시에 형성함과 아울러, 냉매가 유동하는 공간을 확보할 수 있도록 구성함으로써 구조가 간단해짐과 아울러 냉매의 유동이 보다 원활하게 이루어져, 냉각 효율이 크게 향상될 수 있는 판형 열전달 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 판형 홀 구조체를 이용하여 전체적인 강성을 증가시켜, 안정적이면서도 내구 성능을 높여 신뢰성이 향상되는 판형 열전달 장치를 제공하는 데 다른 목적이 있다.
또한 본 발명은 구조 및 제조 공정의 단순화를 통해 우수한 냉각 성능을 가 지면서도 생산 단가는 낮출 수 있는 판형 열전달 장치를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 판형 열전달 장치는, 상부면과 하부면을 각각 구성하고, 밀봉된 내부 공간을 형성하는 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트; 상기 내부 공간에 주입된 냉매; 상기 내부 공간에서 상기 제 1 플레이트와 제 2 플레이트 중 적어도 어느 한쪽 플레이트에 밀착되고 액상 냉매를 흡수하는 캐피러리 윅; 및 일부가 절개된 후 절곡되어 상기 제 1 플레이트와 제 2 플레이트 사이에 기상 냉매가 원활히 통과하도록 공간을 형성하는 동시에 상기 캐피러리 윅을 지지하는 절곡부를 갖고, 상기 절곡부를 형성하기 위해 절개된 부분에 형성되어 상기 캐피러리 윅에서 기화된 기상 냉매가 통과하는 홀을 갖는 홀 구조체를 포함한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 판형 열전달 장치는, 외곽 셀을 형성하는 평면형 튜브; 상기 튜브 내에 주입된 냉매; 상기 평면형 튜브의 내측면에 밀착되는 캐피러리 윅; 및 일부가 절개된 후 절곡되어 상기 평면형 튜브 내에서 기상 냉매가 원활히 통과하도록 공간을 형성하는 동시에 상기 캐피러리 윅을 지지하는 절곡부를 갖고, 상기 절곡부를 형성하기 위해 절개된 부분에 형성되어 상기 캐피러리 윅에서 기화된 기상 냉매가 통과하는 홀을 갖는 홀 구조체를 포함한 것을 특징으로 한다.
상기에서 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트는 동(copper), 알루미늄(aluminum), 티타늄(titanium), 플라스틱(plastic), 경화 플라스틱(metalized plastic), 흑연(graphite) 또는 기타 금속 물질 및 합성수지(plastic combinations) 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 홀 구조체는 동(copper), 알루미늄(aluminum), 티타늄(titanium), 플라스틱(plastic), 경화 플라스틱(metalized plastic), 흑연(graphite) 또는 기타 금속 물질 및 합성수지(plastic combinations) 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 홀 구조체는 상기 제 1 플레이트 또는 제 2 플레이트 중 어느 한쪽에 부착되게 설치될 수 있다. 이때, 상기 홀 구조체는 상기 제 1 플레이트 또는 제 2 플레이트에 용접 또는 납땜의 방법으로 부착되는 것이 바람직하다.
또한 상기 홀 구조체는 적어도 어느 일면이 상기 캐피러리 윅에 밀착되게 설치될 수 있다.
한편, 상기 홀 구조체의 절곡부는 상기 홀을 중심으로 한쪽은 상측으로 절곡되고, 다른 한쪽은 하측으로 절곡된 것을 특징으로 하는 판형 열전달 장치.
상기 홀 구조체의 절곡부는 상기 홀을 중심으로 한쪽은 상측으로 절곡되고, 다른 한쪽은 하측으로 절곡된 구조가 가능하다.
또한 상기 홀 구조체의 절곡부는 상기 홀을 중심으로 양쪽 모두 어느 한쪽으로 절곡된 구조도 가능하다.
또한 상기 홀 구조체의 절곡부는 대략 수직 방향으로 세워진 상태로 절곡된 구조도 가능하다.
상기 판형 열전달 장치는 열교환 면적을 확대할 수 있도록 외부에 다수의 핀(fin)이 구비되게 구성될 수 있다. 이때 상기 핀에는 냉매가 유입될 수 있도록 공간을 갖도록 구성될 수 있다.
상기에서 평면형 튜브는 동(copper), 알루미늄(aluminum), 티타늄(titanium), 플라스틱(plastic), 경화 플라스틱(metalized plastic), 흑연(graphite) 또는 기타 금속 물질 및 합성수지(plastic combinations) 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 판형 열전달 장치가 도시된 분해 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 판형 열전달 장치의 주요부 단면도이며, 도 5는 도 3에서 사용된 지지구조물의 주요부 상세도이다.
도시된 바와 같이, 판형 열전달 장치는 상부면을 구성하는 제 1 플레이트(200)와, 하부면을 구성하는 제 2 플레이트(210)가 구비된다.
상기 제 1 플레이트(200)와 제 2 플레이트(210)는 내부 구조물을 충분히 보호할 수 있을 정도의 강성을 가진 판재 등으로 구성되는데, 그 종류로는 알루미늄(aluminum), 티타늄(titanium), 플라스틱(plastic), 경화 플라스틱(metalized plastic), 흑연(graphite) 또는 기타 금속 물질 및 합성수지(plastic combinations) 등으로 제작될 수 있고, 바람직하게는 열전달율이 높은 금속재인 동판이 사용될 수 있다.
이와 같은 제 1 플레이트(200)와 제 2 플레이트(210)는 상부 플레이트와 하부 플레이트를 이루고, 두 플레이트(200,210)의 테두리부가 상호 접합되어 냉매가 유출되지 않도록 내부가 밀봉된 구조를 형성한다. 그리고 어느 한쪽 플레이트가 PCB 기판이나 IC 칩 등의 열원 측에 밀착되어 냉각 시킬 수 있도록 구성된다.
예를 들면, 제1 플레이트(200)를 PCB나 IC 칩 등에 용이하게 밀착될 수 있도록 평면 구조로 형성할 수 있고, 상기 평면에 접착층을 형성할 수 있다.
상기 두 플레이트(200,210)의 내부 공간에는 상부 플레이트(200)에 밀착되는 캐피러리 윅(220)이 구비된다. 물론 상기 캐피러리 윅(220)은 하부 플레이트(210)에 밀착되게 설치되는 것도 가능하다.
또한 상기 두 플레이트(200,210)의 내부 공간에는 상기 두 플레이트(200,210) 사이의 공간을 형성하는 동시에 상기 캐피러리 윅(220)을 지지하는 홀 구조체(230)가 구비된다.
이와 같은 홀 구조체(230)는 상기한 두 플레이트(200,210)와 같이 알루미늄(aluminum), 티타늄(titanium), 플라스틱(plastic), 경화 플라스틱(metalized plastic), 흑연(graphite) 또는 기타 금속 물질 및 합성수지(plastic combinations) 등으로 제작될 수 있고, 바람직하게는 열전달율이 높은 금속재인 동판이 사용되는 것이 좋다.
상기 홀 구조체(230)는 일측면에서 타측면으로 액상의 냉매가 기화된 증기가 통과하도록 다수의 홀(231)이 형성되고, 상기 홀(231)의 주위에는 상기 홀(231)들을 형성토록 일부가 절개된 후, 절곡 또는 접힘된 절곡부(235,236)들이 구비된다.
즉, 상기 홀(231)을 형성하기 위해 홀 구조체(230)를 'H'자 구조로 절단한 다음, 가운데 부분을 중심으로 양쪽으로 절곡시키게 되면, 홀(231)과 함께 절곡부(235,236)가 동시에 형성되는 것이다.
또한 상기 'H'자 구조 외에 'ㄷ'자 구조 또는 'C' 자 구조 등 다양한 형상과 모양으로 절개한 후에 절곡시켜 홀(231)과 절곡부(235,236)를 형성하는 것도 가능하다.
여기서 상기 홀(231)들은 상기 캐피러리 윅(220)에 흡수된 있는 냉매가 열원으로부터 전달된 열을 흡수하면서 기화될 경우에 기상 냉매 즉, 증기가 통과하면서 이동할 수 있도록 형성된다.
상기 절곡부(235,236)들은 상기 홀(231)들로부터 홀 구조체(230)의 상면 또는 하면으로 절곡되어 두 플레이트(200,210) 사이에 기체상태(기상)의 냉매가 유동할 수 있는 공간을 형성하고, 아울러 상기 캐피러리 윅(220)을 한쪽 플레이트에 밀착시켜 열교환 효율이 높아지도록 하는 역할을 하게 된다.
이와 같은 상기 절곡부(235,236)들은 상기 홀(231)로부터 다양하게 형성되어 구성될 수 있는 바, 본 실시예에서는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 홀(231)을 중심으로 한쪽 절곡부(235)는 홀 구조체(230)의 상측 방향으로 절곡시켜 접힘 구조를 형성하고, 다른 쪽 절곡부(236)는 홀 구조체(230)의 하측 방향으로 절곡시켜 접힘 구조를 형성한다.
따라서 상기와 같이 상하로 접힌 절곡부(235,236)에 의해, 도 4에서와 같이 상측 절곡부(235)는 캐피러리 윅(220)을 상부 플레이트(200) 측에 밀착시키는 역할을 하게 되고, 하측 절곡부(236)는 하측 플레이트(210)에 접촉되어 상부 플레이트(200)와 일정한 간격이 유지되도록 하는 동시에, 하부 플레이트(210)와의 이격된 공간을 통해 기화된 냉매가 이동할 수 있는 통로를 형성하게 된다.
한편, 도 6에 도시된 홀 구조체(330)는 도 3 내지 도 5에 도시된 절곡부(235,236)의 구조와는 다르게, 홀(331)을 중심으로 양쪽 절곡부(335,335)가 모두 상측으로 절곡된 후 접힘되는 구조로 형성된 것을 나타내며, 도 7에 도시된 홀 구조체(430)는 홀(431)을 중심으로 양쪽 절곡부(435,436)가 각각 상하로 절곡되고, 아울러 완전히 접히지 않고 수직 방향으로 위치된 구조로 형성된 것을 나타낸 것이다.
또한 본 발명에서는 절곡부를 상기한 바와 같이 홀들을 중심으로 양쪽으로 절곡하지 않고 한쪽으로만 절곡시켜 형성하는 구조로 가능하다.
이와 같이 상기 홀 구조체(230)(330)(430)에 형성되는 홀들의 형상과 절곡부들의 구조는 다양하게 선택하여 사용할 수 있다. 즉, 상기 절곡부들이 상기 홀로부터 절곡되어 두 플레이트(200,210) 사이에서 적절한 간격을 유지할 수 있는 구조이면 어떤 구조이든 실시 조건에 따라 다양하게 선택하여 사용가능하다.
한편, 상기 홀 구조체(230)(330)(430)는 상부 플레이트(200) 또는 하부 플레이트(210)에 부착하여 고정시킬 수도 있는데, 이와 같이 홀 구조체(230)(330)(430)를 두 플레이트(200,210) 사이에 부착 고정시키는 이유는 열전달 효율을 향상시킴 과 아울러, 보다 안정된 고정 구조를 확보하기 위해서이다.
구체적인 부착 방법으로는 상기 홀 구조체(230)(330)(430)의 상면쪽 또는 하면쪽 절곡부(235,236)를 이들과 접촉되는 플레이트(200 또는 210)에 부착하는데, 이때 납땝(soldering) 방법이나, 용접(welding) 방법 등 공지의 다양한 부착 고정 방법을 이용할 수 있다. 여기서 용접 방법으로 티그(Tig) 용접, 플라즈마(Plasma) 용접, 심(Seam) 용접, 고주파(High frequency) 용접 등의 방법을 이용할 수 있다.
물론, 상기 홀 구조체(230)(330)(430)를 상기와 같이 별도의 부착 수단을 이용하여 부착하지 않고 상기 상부 플레이트(200)와 하부 플레이트(210) 사이에 단순히 삽입하여 조립하는 방법으로도 상기 상부 플레이트(200) 또는 하부 플레이트(210)에 밀착시키는 것이 가능하다.
이하 설명될 본 발명의 여러 실시예는 기본적으로 전술한 일 실시예의 구성과 유사하므로, 중복 설명을 피하기 위해서 일 실시예의 열전달 장치와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 판형 열전달 장치가 도시된 분해 사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 따른 판형 열전달 장치는 상부 플레이트(200)와 하부 플레이트(210) 사이의 공간에 두 개의 캐피러리 윅(220)이 삽입되고, 이 캐피러리 윅(220)의 사이에 홀 구조체(330)가 위치된다.
여기서 사용되는 홀 구조체(330)는 도 6에 도시된 바와 같은 양쪽 절곡부(335,336)가 모두 상측으로 절곡되어 접힘된 홀 구조체를 이용할 수 있다. 물론 도 5와 도 7에 도시된 홀 구조체(230)(430)를 이용하는 것도 가능하다.
이와 같은 제 2 실시예에 따른 판형 열전달 장치는 두 플레이트(200,210)의 양쪽에 열원이 위치될 경우에 보다 유용하게 사용할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 판형 열전달 장치가 도시된 분해 사시도이다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 판형 열전달 장치는 전술한 일 실시예의 구성과 전체적으로 유사하나, 냉각 성능을 향상시킬 수 있도록 하부 플레이트(211)에 통상적인 열교환기 구조와 같이 다수의 핀(213)들이 형성된 구조가 다르다.
이와 같은 제 2 실시예에 따른 판형 열전달 장치는 하부 플레이트(211)에 형성된 핀(213)에 의해 열교환 면적이 더욱 확대되어 전체적으로 열교환 성능을 크게 향상시킬 수 있게 된다.
도 10은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 판형 열전달 장치가 도시된 분해 사시도이다.
본 발명의 제 4 실시예에 따른 판형 열전달 장치는 전술한 여러 실시예와는 달리, 상부 플레이트(200)와 하부 플레이트(210)가 구성되지 않고, 외곽 셀을 구성 하는 하나의 평면형 튜브(600) 안에 캐피러리 윅(220)과 홀 구조체(230)가 삽입되어 고정되는 구조로 이루어진다.
상기 평면형 튜브(600)는 소정 길이를 갖는 원통형의 관재를 판형 구조로 프레스 가공하고, 그 내부에 전술한 일 실시예에서 사용된 것과 같은 캐피러리 윅(220)과 홀 구조체(230)를 삽입한 다음, 양쪽 개방부를 밀봉시키는 구성으로 이루어진다. 물론 다른 실시예의 홀 구조체를 삽입시켜 구성하는 것도 가능하다.
상기 평면형 튜브(600)도 전술한 실시예의 두 플레이트(200,210)와 같이 알루미늄(aluminum), 티타늄(titanium), 플라스틱(plastic), 경화 플라스틱(metalized plastic), 흑연(graphite) 또는 기타 금속 물질 및 합성수지(plastic combinations) 등으로 제작될 수 있고, 보다 바람직하게는 열전달율이 높은 금속재인 동판이 사용되는 것이 좋다.
이와 같은 제 4 실시예에 따른 판형 열전달 장치는 간단한 구조의 평면형 튜브(600)를 이용하므로, 제조가 매우 단순하여 제조 단가를 낮출 수 있고, 전체적으로 콤팩트한 구성이 가능하게 된다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 판형 열전달 장치의 작용 상태를 도 11과 도 12를 참조하여 작동 상태를 살펴보면 다음과 같다.
도 11과 도 12에서는 PCB와 같은 발열체 지지판(550)의 상면에 IC 칩 등과 같은 발열체(500)가 설치되어 있고, 상부 플레이트(200)가 상기 발열체 지지판(550)에 밀착되게 설치된 구조를 나타낸 것이다. 물론, 상기 발열체(500)가 발열체 지지판(550) 없이 바로 상부 플레이트(200)에 밀착되게 설치되는 구성도 가능하 나, 여기서는 발열체 지지판(550)이 포함된 구성을 예로 들어 설명한다.
상기 발열체(500)에 열이 발생하게 되면, 이 열은 발열체 지지판(550)을 통해 상부 플레이트(200)로 전달된다. 아울러 상기 상부 플레이트(200)의 내측에 밀착되어 있는 캐피러리 윅(220)에는 모세관력에 의해 액상 냉매가 흡수된 상태에 있게 된다.
따라서 상기 상부 플레이트(200)를 통해 전달된 열은 상기 캐피러리 윅(220)에 포함되어 있는 액상 냉매에 전달되면서, 액상 냉매를 기화시키게 된다. 이때 액상 냉매가 기화하면서 상기 발열체로부터 전달된 열을 흡수하게 되고, 기화된 기상 냉매의 일부는 상기 캐피러리 윅(220)과 홀 구조체(230) 사이의 상면 공간을 통해 주변으로 이동하게 되고, 나머지 기상 냉매는 홀 구조체(230)의 홀(231)을 통해 하부 플레이트(210) 쪽으로 이동한 다음, 상기 홀 구조체(230)와 하부 플레이트(210) 사이의 하부 공간을 통해 장치의 주변, 즉 장치의 폭방향은 물론 길이 방향 등 모든 방향으로 신속하게 유동하면서 퍼지게 된다.
즉, 상기 캐피러리 윅(220)과 홀 구조체(230) 사이의 상부 공간은 상측 절곡부(235)에 의해 형성 및 유지되고, 상기 홀 구조체(230)와 하부 플레이트(210) 사이의 하부 공간은 하측 절곡부(236)에 의해 형성 및 유지되므로, 상기 캐피러리 윅(220)에서 기화된 냉매가 홀 구조체(230)의 상측 공간은 물론 홀(231)과 하측 공간을 통해 신속하고 원활하게 주변으로 유동하게 되는 것이다. 이에 따라 상기 홀 구조체(230)의 절곡부(235)(236)는 간단한 구조로 본 발명에 따른 장치를 안정적으로 지지함과 아울러 내구 성능을 향상시키고, 특히 장치의 내부에서 냉매 유동 공 간을 충분히 확보할 수 있도록 하여 본 발명에 따른 냉각 장치가 보다 우수한 냉각 효율을 가질 수 있도록 기여하게 된다.
이후 주변으로 유동한 기상 냉매는 외부에 열전달을 하면서 응축되어 액상 냉매로 전환되고, 다시 캐피러리 윅(220)의 모세관력에 의해 발열체(500)가 위치되는 쪽으로 이동하면서 상기와 같은 순서를 반복하여 발열체(500)를 신속하고 효과 적으로 냉각하게 된다.
본 발명에 따른 판형 열전달 장치는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형, 응용 가능하며 상기한 여러 실시예들에 한정되지 않는다. 또한, 상기 실시예와 도면은 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 목적이 아니며, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 상기 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아님은 물론이며, 후술하는 청구범위뿐만이 아니라 청구범위와 균등 범위를 포함하여 판단되어야 한다.
상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 판형 열전달 장치는, 판형상의 홀 구조체에서 일부가 절개된 부분에 의해 절곡부 및 증기가 통과하는 홀을 동 시에 구성할 수 있기 때문에 박판형 냉각장치에 있어서 충분한 냉매이동공간을 확보 할 수 있으며, 이로 인해 냉매의 유동이 보다 원활하게 이루어져, 냉각 효율이 크게 향상될 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명은 두 플레이트 또는 튜브 내에 삽입되는 판형 홀 구조체가 이용되므로, 열전달 장치의 전체적인 강성을 증가시켜, 안정적이면서 내구 성능을 높이 수 있고, 이에 따라 시스템의 신뢰성이 향상될 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명은 구조 및 제조 공정의 단순화를 통해 우수한 냉각 성능을 가지면서도 생산 단가는 낮출 수 있는 이점이 있다.

Claims (12)

  1. 상부면과 하부면을 각각 구성하고, 밀봉된 내부 공간을 형성하는 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트;
    상기 내부 공간에 주입된 냉매;
    상기 내부 공간에서 상기 제 1 플레이트와 제 2 플레이트 중 적어도 어느 한쪽 플레이트에 밀착되고 액상 냉매를 흡수하는 캐피러리 윅; 및
    일부가 절개된 후 절곡되어 상기 제 1 플레이트와 제 2 플레이트 사이에 기상 냉매가 원활히 통과하도록 공간을 형성하는 동시에 상기 캐피러리 윅을 지지하는 절곡부를 갖고, 상기 절곡부를 형성하기 위해 절개된 부분에 형성되어 상기 캐피러리 윅에서 기화된 기상 냉매가 통과하는 홀을 갖는 홀 구조체를 포함한 것을 특징으로 하는 판형 열전달 장치.
  2. 외곽 셀을 형성하는 평면형 튜브;
    상기 튜브 내에 주입된 냉매;
    상기 평면형 튜브의 내측면에 밀착되는 캐피러리 윅; 및
    일부가 절개된 후 절곡되어 상기 평면형 튜브 내에서 기상 냉매가 원활히 통과하도록 공간을 형성하는 동시에 상기 캐피러리 윅을 지지하는 절곡부를 갖고, 상기 절곡부를 형성하기 위해 절개된 부분에 형성되어 상기 캐피러리 윅에서 기화된 기상 냉매가 통과하는 홀을 갖는 홀 구조체를 포함한 것을 특징으로 하는 판형 열전달 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트는 동(copper), 알루미늄(aluminum), 티타늄(titanium), 플라스틱(plastic), 경화 플라스틱(metalized plastic), 흑연(graphite) 또는 기타 금속 물질 및 합성수지(plastic combinations) 중 적어도 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 판형 열전달 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 홀 구조체는 동(copper), 알루미늄(aluminum), 티타늄(titanium), 플라스틱(plastic), 경화 플라스틱(metalized plastic), 흑연(graphite) 또는 기타 금속 물질 및 합성수지(plastic combinations) 중 적어도 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 판형 열전달 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 홀 구조체는 상기 제 1 플레이트 또는 제 2 플레이트 중 어느 한쪽에 부착된 것을 특징으로 하는 판형 열전달 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 홀 구조체는 상기 제 1 플레이트 또는 제 2 플레이트에 용접 또는 납땜의 방법으로 부착된 것을 특징으로 하는 판형 열전달 장치.
  7. 청구항 1 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 홀 구조체는 적어도 어느 일면이 상기 캐피러리 윅에 밀착되게 설치된 것을 특징으로 하는 판형 열전달 장치.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 홀 구조체의 절곡부는 상기 홀을 중심으로 한쪽은 상측으로 절곡되고, 다른 한쪽은 하측으로 절곡된 것을 특징으로 하는 판형 열전달 장치.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 홀 구조체의 절곡부는 상기 홀을 중심으로 양쪽 모두 어느 한쪽으로 절 곡된 것을 특징으로 하는 판형 열전달 장치.
  10. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 홀 구조체의 절곡부는 대략 수직 방향으로 세워진 상태로 절곡된 것을 특징으로 하는 판형 열전달 장치.
  11. 청구항 1 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 판형 열전달 장치는 열교환 면적을 확대할 수 있도록 외부에 다수의 핀(fin)이 구비된 것을 특징으로 하는 판형 열전달 장치.
  12. 청구항 2에 있어서,
    상기 평면형 튜브는 동(copper), 알루미늄(aluminum), 티타늄(titanium), 플라스틱(plastic), 경화 플라스틱(metalized plastic), 흑연(graphite) 또는 기타 금속 물질 및 합성수지(plastic combinations) 중 적어도 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 판형 열전달 장치.
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