KR20070118116A - 히트 싱크, 회로 기판, 전자 기기 - Google Patents

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KR20070118116A
KR20070118116A KR1020077023146A KR20077023146A KR20070118116A KR 20070118116 A KR20070118116 A KR 20070118116A KR 1020077023146 A KR1020077023146 A KR 1020077023146A KR 20077023146 A KR20077023146 A KR 20077023146A KR 20070118116 A KR20070118116 A KR 20070118116A
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Abstract

본 발명은 회로 기판에 탑재된 n개의 발열성 회로 소자를 방열하는 히트 싱크로서, 상기 n개의 발열성 회로 소자로부터의 열을 받는 수열면을 갖는 케이스와, 상기 케이스를 상기 회로 기판에 가압 고정하는 n+2개의 고정 부재가 장착되는 n+2개소의 고정부를 갖는 것을 특징으로 하는 히트 싱크를 제공한다.
노트형 PC, 히트 싱크, 힌지, 마더 보드, 포인팅 디바이스

Description

히트 싱크, 회로 기판, 전자 기기{HEAT SINK, CIRCUIT BOARD AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은, 일반적으로는, 히트 싱크, 회로 기판, 전자 기기에 관한 것으로서, 특히, 발열성 회로 소자(이하, 간단히 「발열 소자」라고 함)를 탑재한 회로 기판으로의 히트 싱크의 고정에 관한 것이다. 여기서,「전자 기기」는, 예를 들면, 노트형 퍼스널 컴퓨터(이하, 「PC」라고 함), 서버, 퍼스널 디지털 어시스턴트(PDA), 전자 사전, 전자 문구, 게임기 등을 포함하는 개념이다.
최근, 전자 기기의 보급에 의해, 소형이면서 고성능의 전자 기기를 저렴하게 공급하는 수요가 점점 많아져, 부품수의 삭감이 검토되고 있다. 전자 기기의 전형적인 예인 노트형 PC는 CPU나 칩세트 등의 발열 소자를 탑재하고, 성능 향상에 따라 발열량도 증가하고 있다. 발열 소자를 열적으로 보호하기 위하여, 발열 소자에는, 히트 싱크라고 하는 방열 장치가 열적으로 접속되어 있다. 히트 싱크는 냉각핀을 포함하고, 자연 냉각에 의해 발열 소자의 방열을 행한다. 또한, 발열량이 큰 소자의 경우에는, 냉각팬을 이용한 강제 공냉(空冷)에 의하여 발열 소자의 방열도 행해지고 있다. 히트 싱크는 발열 소자 위에 탑재 배치되고, 발열 소자의 주위 4코너에서 고정 부재를 통하여 고정된다. 고정 부재는, 코일 스프링을 관통하는 볼 트 등, 히트 싱크를 발열 소자에 대하여 가압하여 전열 손실을 감소하며 소정의 방열 효율을 확보하고 있다.
종래는, 발열 소자마다 히트 싱크가 탑재되어 있었으나, 발열 소자라도 그 발열량이 소정의 발열량에 도달하지 않는 것에 대하여는 히트 싱크를 탑재하지 않는다. 다만, 최근의 실장 밀도의 증가에 따라 CPU와 칩세트의 거리가 근접하고 있는 것 등으로부터, 복수의 발열 소자를 1개의 방열 장치로 동시에 방열하도록 하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 내지 3 참조).
특허문헌 1: 일본국 공개특허 평08-255856호 공보
특허문헌 2: 일본국 공개특허 평07-058470호 공보
특허문헌 3: 일본국 공개특허 평08-023182호 공보
그러나, 이들 공보는 1개의 히트 싱크를 복수의 발열 소자에 어떻게 고정하는지는 개시되어 있지 않다. 1개의 발열 소자에서조차 주위 4코너에서 히트 싱크를 가압 고정하면 가압력이 균일하지 않게 된다. 가압력이 낮은 부분에서는 전열 손실이 크고, 방열 효과가 저하되어, 열 파괴의 위험이 발생한다. 한편, 최소 가압력이 일정값 이상이 되도록 전체적으로 가압력을 증가시키는 것도 고려되지만, 이것으로는 최대 압력을 받는 부분이 과부하가 되어, 기계 파괴의 위험이 발생한다. 이점, 실리콘 고무 등의 탄성 부재가 히트 싱크와 발열 소자 사이에 삽입되는 경우가 있다. 이와 같이 하면, 탄성 부재가 불균일한 압력 분포를 교정할 수 있다. 그러나, 이러한 탄성 부재는 열전도율이 낮고, 발열 소자의 방열 효율을 저하시킨다. 이 때문에, 최근의 발열 소자의 발열량의 증가에 따라, 그 두께는 얇아져야만 되고, 불균일한 압력 분포를 교정할수록 두껍게 하는 것이 곤란하다. 또한, 복수의 발열 소자를 1개의 히트 싱크로 방열할 때에는, 모든 발열 소자가 충분히 방열되지 않는 우려가 있기 때문에, 열 파괴의 원인이 된다.
그래서, 본 발명은, 1개 또는 복수의 발열성 회로 소자를 효율적이고 효과적으로 방열하는 히트 싱크, 회로 기판 및 전자 기기를 제공하는 것을 예시적인 목적으로 한다.
본 발명의 일측면으로서의 히트 싱크는, 회로 기판에 탑재된 n개의 발열성 회로 소자를 방열하는 히트 싱크로서, 상기 n개의 발열성 회로 소자로부터의 열을 받는 수열면(受熱面)을 갖는 케이스와, 상기 케이스를 상기 회로 기판에 가압 고정하는 n+2개의 고정 부재가 장착되는 n+2개소의 고정부를 갖는 것을 특징으로 한다. 이러한 히트 싱크는, 고정 부재의 부품수를 종래의 4n개로부터 삭감하여, 비용의 삭감, 실장 밀도의 향상, 전자 기기의 소형화를 기대할 수 있다. 또한, 이러한 히트 싱크는, 각 발열성 회로 소자를 3점 고정할 수 있다. 3점은 기하학상 면을 규정하므로 4점보다도 고정의 안정성이 높다. 히트 싱크와 발열성 회로 소자 사이를 가압함으로써, 양자간의 전열 손실을 작게하여 방열 효율을 높일 수 있다. 여기서, 「회로 기판」은, 프린트 기판(「마더보드」나 「시스템 보드」라고도 함)이라도 되고, BGA(Ball Grid Array) 패키지, LGA(Land Grid Array) 패키지 등, 프린트 기판에 실장되는 패키지 기판도 포함하는 취지이다.
n이 1이면, 상기 발열성 회로 소자는 3개소의 고정 부재를 정점(頂点)으로 하는 삼각형의 중심에 배치되는 것이 바람직하다. 삼각형 안에 발열성 회로 소자가 있으면 각 고정 부재로부터의 고정력이 발열성 회로 소자에 미치고, 중심에 있으면 발열성 회로 소자에 가해지는 고정력의 분포는 균일해지기 쉽다. n이 2 이상이면, 상기 히트 싱크는 상기 n개의 발열성 회로 소자를 공통으로 방열하고, 상기 n+2개소의 고정 부재 중 2개소의 고정 부재를 연결하는 선은 2개의 인접한 상기 발열성 회로 소자 사이를 통과하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 각 발열성 회로 소자를 삼각형 내에 배치할 수 있다.
상기 n+2개소의 고정 부재 중, 1개의 발열성 회로 소자에 가장 가까운 3개소의 고정 부재에 있어서, 상기 1개의 발열성 회로 소자에 가장 먼 고정 부재와 상기 1개의 발열성 회로 소자의 거리는 1cm 이내인 것이 바람직하다. 이러한 거리가 지나치게 크면, n개의 발열성 회로 소자에 대한 압력 분포가 불균일해지기 쉽기 때문이다. 상기 히트 싱크는, 상기 케이스에 수납되고, 상기 n개의 발열성 회로 소자의 적어도 1개를 방열하는 냉각핀을 더 갖고 있어도 된다. 이에 따라, 발열량에 따라 냉각핀을 설치할 것인지의 여부를 선택할 수 있다. 상기 냉각핀은 상기 케이스로부터 제거 가능하게 구성되어도 된다. 이에 따라, 적당한 크기의 냉각핀을 수 종류 작성하여 이것을 케이스와 조합시킴으로써 다양한 크기와 발열량의 발열 소자에 대응할 수 있다. 히트 싱크는, 상기 케이스 내에 송풍(送風)하여 상기 냉각핀을 강제적으로 냉각하는 냉각팬을 더 갖고 있어도 된다(팬 부착 히트 싱크). 이에 따라, n개의 발열성 회로 소자를 1개의 냉각팬으로 동시에 냉각할 수 있다.
본 발명의 다른 측면으로서의 회로 기판은, n개의 발열성 회로 소자와, 상술한 히트 싱크와, 상기 히트 싱크를 상기 발열성 회로 소자에 가압 고정하는 n+2개소의 고정 부재를 갖는 것을 특징으로 한다. 이러한 회로 기판도 상술한 히트 싱크와 동일한 작용을 한다. 상기 n+2개소의 고정 부재가 가하는 가압력은 가변이라도 된다. 이에 따라, 발열성 회로 소자의 상면이 수평하지 않을 경우의 가압력의 불균일을 방지할 수 있다.
상술한 회로 기판을 갖는 것을 특징으로 하는(예를 들면, 노트형 PC) 것도 본 발명의 일측면을 구성한다.
본 발명의 다른 목적과 또 다른 특징은, 이하, 첨부된 도면을 참조하여 설명하는 실시예에서 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일측면으로서의 전자 기기(노트형 PC)의 외관 사시도.
도 2는 도 1에 나타낸 전자 기기의 마더 보드(회로 기판)의 외관 사시도.
도 3은 도 2에 나타낸 마더 보드의 부분 확대 사시도.
도 4는 도 2에 나타낸 마더 보드의 히트 싱크 근방의 분해 사시도.
도 5는 도 2에 나타낸 마더 보드의 이면(裏面)으로부터 본 히트 싱크 근방의 분해 사시도.
도 6은 본 실시예의 히트 싱크의 고정 방법을 설명하기 위한 개략적인 평면도.
도 7은 종래의 히트 싱크의 고정 방법을 설명하기 위한 개략적인 평면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 노트형 PC로서 구체화된 본 발명의 일측면으로서의 전자 기기(100)에 대해서 설명한다. 여기서, 도 1은, 노트형 PC(100)의 외관 사시도이다. 도 1을 참조하면, 전자 기기(100)는 예시적으로 노트형 PC(100)로서 구체화되어 있지만, 이에 한정되지 않고, PDA, 휴대용 퍼스널 컴퓨터, 팜 사이즈 퍼스널 컴퓨터, 웨어러블 컴퓨터, 전자 사전, 전자 문구, 게임기, 포터블 가전(예를 들면, 포터블 텔레비전, 포터블 비디오 덱, 포터블 DVD) 등의 휴대형 전자 기기를 포함한다. 또한, 노트형 PC(100)의 크기는 A4사이즈, B5사이즈, 기타 서브노트 사이즈, 미니노트 사이즈 등을 커버한다.
노트형 PC(100)는, PC 본체부(110)와, 힌지(120)와, 표시 유닛(LCD 베젤 프레임)(130)과, 도 1에는 도시하지 않은 마더 보드(회로 기판)(140)를 갖는다. 본체부(110)와 표시 유닛(130)은 노트형 PC(100)의 케이스를 구성한다.
본체부(110)는, 예를 들면, 두께 약 20 내지 30mm 두께의 케이스 구조를 갖고, 어퍼 커버(111), 도시하지 않은 미들 커버, 로어 커버(112)를 갖는다. 어퍼 커버(111), 미들 커버 및 로어 커버(112)는 모두 수지 성형에 의해 형성된다. 본체부(110)는, 마더 보드(140) 및 하드디스크 드라이브(HDD)를 내부에 수납하고, 어퍼 커버(111)는, 정보 타이핑용의 키보드(114)와, 포인팅 디바이스(116)를 갖는다.
어퍼 커버(111)는 팜 레스트로서, 키보드(114)의 바로 앞에서 사용하는, 손바닥이나 손목을 얹기 위한 영역이다. 키보드(114)의 종류는, 101, 106, 109, 엘고노믹 등을 상관하지 않으며, 키보드 배열도 QWERTY 배열, DVORAK 배열, JIS 배열, 신JIS 배열, 일본어 입력 컨소시엄 기준 배열(NICOLA: NIhongo Nyuryoku COnthotium LAyout) 등과 상관없다. 포인팅 디바이스(116)는, 마우스 기능 중 일부를 에뮬레이트하여, 터치패드, 클릭 버튼, 롤식 스크롤 휠을 포함한다. 터치패드는, 또한 사용자가 집게 손가락을 이동하면 LCD 화면(132) 위에서 마우스 기능을 실현한다. 클릭 버튼은, 마우스의 좌우 클릭 버튼과 동일한 기능을 갖는다. 좌우 클릭 버튼 사이에는, 마우스의 스크롤 휠과 동일한 기능을 갖는 롤식 스크롤 휠이 삽입되어 있으므로, 포인팅 디바이스(116)의 조작성이 향상되어 있다.
힌지부(120)는, 힌지 커버와 샤프트를 포함한다. 힌지부(120)는 샤프트의 주위에서 표시 유닛(130)이 본체부(110) 주위로 회전할 수 있도록, 표시 유닛(130)을 본체부(110)에 접속한다. 힌지 커버에는 전원 버튼이 탑재되지만, 이러한 배치는 예시적이다.
표시 유닛(130)은, 프론트 커버(131)와, LCD 화면(132)과, 백커버(133)를 갖는다. 프론트 커버(131)와 백커버(133)는 나사 고정되고, 양자간에 LCD 화면(132)이 배치된다. 프론트 커버(131)는, 중공(中空)의 직사각형 형상을 갖고, 수지 성형에 의해 형성된 프레임으로서, 중앙 저부에서 힌지 커버와 접속한다. 백커버(133)는, 정면으로부터 보면 실질적으로 직사각형 형상을 갖는다. 백커버(133)는 중앙 저부에서 힌지 커버와 접속한다. 백커버(133)는 수지 성형에 의해 형성된다.
마더 보드(140)는, 도 2 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, CPU(142)와, 칩세트(144)와, 히트 싱크(150)와, 냉각팬(170)을 갖는 것 이외에, 노트형 PC(100)로 사용되는 다양한 회로 소자를 실장한다. 여기서, 도 2는, 마더 보드(140)의 외관 사시도이다. 도 3은, 마더 보드(140)의 부분 확대 사시도이다. 도 4는, 마더 보드(140)의 히트 싱크(150) 근방의 분해 사시도이다. 도 5는, 마더 보드(140)의 이면으로부터 본 히트 싱크(150) 근방의 분해 사시도이다. 마더 보드(140)에는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 4개의 고정 구멍(141)이 설치되어 있다.
CPU(142)와 칩세트(144)는 전형적인 발열 소자로서, 형식은 상관하지 않는다. 최근의 고실장 밀도에 따라 양자간의 거리가 근접해져 있으며, CPU(142)의 발열량이 칩세트(144)보다도 크다. 또한, 칩세트(144)도 고도의 그래픽 처리 기능을 내장하도록 되어 있어, 발열량이 해마다 증가하고 있다. 본 실시예에서, 발열 소자로서 CPU, 칩세트를 예로서 설명하지만, 그 외의 패키지 IC나 부품 등의 발열 소자의 냉각에 본 발명을 적용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
도 4에 나타낸 바와 같이, CPU(142)와 칩세트(144)는, 실리콘 고무(143, 145)를 통하여 히트 싱크(150)에 장착되어 있다. 실리콘 고무(143, 145)는 CPU(142) 및 칩세트(144)와 히트 싱크(150) 사이의 간격을 막아서 CPU(142) 및 칩 세트(144)에 작용하는 압력 분포를 균일하게 하기 위한 것이지만, 열전도율이 낮고, CPU(142) 및 칩세트(l44)의 방열 효율을 저하시킨다. 이 때문에, 최근의 CPU(142) 및 칩세트(144)의 발열량의 증가에 따라, 그 두께를 얇게 하지 않을 수 없어져, 불균일한 압력 분포를 교정할수록 두껍게 하는 것이 곤란하다. 또한, 후술하는 바와 같이, 본 실시예의 히트 싱크(150)는 CPU(142) 및 칩세트(114)에 가해지는 압력 분포가 일정해지도록 마더 보드(140)에 고정되기 때문에, 다른 실시예에서는 실리콘 고무(143, 145)는 생략된다.
본 실시예에서는, 히트 싱크(150)는 CPU(142)와 칩세트(144)를 공통으로 방열한다. 히트 싱크(150)는, 케이스(151)와, 냉각핀(157)과, 커버(158)와, 냉각팬(170)을 갖는 팬 부착 히트 싱크이다.
케이스(151)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 단면(斷面) U자 형상을 갖으며, 예를 들면, 알루미늄, 구리, 질화알루미늄, 인공 다이아몬드, 플라스틱 등의 고열도전성 재료로 구성되는 프레임이다. 케이스(151)는, 판금 가공, 알루미다이캐스트, 그 이외의 방법에 의해 제조된다. 케이스(151)는, 플라스틱제이면, 예를 들면 사출(射出) 성형에 의해 형성되어도 된다. 케이스(151)의 이면은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 고정부(153)보다도 높이가 낮고, 이 높이 차에 의해 실리콘 고무(143, 145)를 통하여 CPU(142) 및 칩세트(144)를 수용한다. 케이스(151)의 이면은, CPU(144) 및 칩세트(144)로부터 열을 받는 수열면(151a)으로서 기능한다.
케이스(151)는, 돌출부(152a, 152b)와, 4개의 고정부(153)와, 나사 구멍(154)과, 통풍로(155)와, 장착부(156a, 156c)를 갖는다.
돌출부(152a, 152b)는, 케이스(151)에 커버(158) 및 냉각팬(170)을 장착하는 동시에 케이스(151)를 마더 보드(140)에 장착하기 위한 접속부이다. 돌출부(152a, 152b)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 케이스(151)의 길이 방향을 따라 상부 양측에 형성된다. 돌출부(152a)보다도 돌출부(152b)가 길고, 냉각팬(170)을 장착하기 위한 L자형 스페이스를 형성한다. 돌출부(152a)는, 한 쌍의 고정부(153)와, 1개의 나사 구멍(154)과, 고정부(156a)를 갖고, 돌출부(152b)는, 한 쌍의 고정부(153)와, 1개의 나사 구멍(154)과, 고정부(156b)를 갖는다.
4개의 고정부(153)는, 케이스(151)를 마더 보드(140)에 장착하는 기능을 갖고, 내부에는 도시하지 않은 코일 스프링이 삽입되어 있다. 고정부(153)에는, 나사(160)가 각각 삽입되고, 나사(160)는 고정 구멍(141)에 조여진다. 나사(160)는, 이러한 코일 스프링을 통하여 케이스(151)에 소정의 가압력을 가한다. 이 결과, 히트 싱크(150)는 소정의 가압력으로 CPU(142) 및 칩세트(144)에 가압된다. 고정부(153)의 나사(160)를 제거하면, 히트 싱크(150)와 CPU(142) 및 칩세트(144)는 용이하게 분리할 수 있다. 본 실시예는, 열경화형 접착제(납땜)에 의해 히트 싱크(150)와 발열 소자를 접착하고 있지 않기 때문에, CPU(142) 및 칩세트(144)가 동작 불량의 경우에 교환이 용이하다.
고정부(153)의 배치는 나사(160)가 가하는 압력 분포를 균일하게 하는 효과가 있다. 이하, 도 6 및 도 7을 참조하여, 고정부(153)와 나사(160)에 의한 가압 고정에 대해서 설명한다. 여기서, 도 6은, 본 실시예의 가압 고정의 원리를 설명하기 위한 개략적인 평면도이며, 도 7은, 종래의 가압 고정을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 본 실시예는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 2개의 발열 소자(E1, E2)를 공통으로 가압 고정하기 위하여, 4개의 가압 고정점(P1 내지 P4)을 사용하고 있다. 한편, 종래는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 발열 소자(E1, E2) 각각을 주위 4코너(Q11 내지 Q24)에서 독립하여 가압 고정하고 있었다.
도 7에 나타낸 구성에서는 발열 소자(E1, E2)에 가해지는 압력 분포가 불균 일해져, 충분한 방열 효과를 얻을 수 없는 우려가 있다. 본 발명자들은, 이 원인을 검토한 결과, 기하학상 3점이 면을 규정함으로써 4점에서는 복수의 면이 규정되는 우려가 있기 때문에 가압 고정이 안정되지 않는 것을 발견했다. 그래서, 본 실시예에서는, n개의 발열 소자에 대하여는 히트 싱크를 가압 고정하는 (n+2)개소의 고정부를 설치하는 것으로 하고 있다. 이러한 히트 싱크는, 나사(160)의 부품수를 종래의 4n개로부터 (n+2)개로 삭감하고, 비용의 삭감, 실장 밀도의 향상, 전자 기기의 소형화를 기대할 수 있다. 또한, 이러한 히트 싱크는, 각 발열 소자(E1, E2) 를 3점으로 가압 고정할 수 있다. 3점은 기하학상 면을 규정하므로 4점보다도 고정의 안정성이 높다.
발열 소자수 n이 1이면, 발열 소자는 n+2=3개소의 고정 부재를 정점으로 하는 삼각형의 중심에 배치되는 것이 바람직하다. 삼각형 안에 발열 소자가 있으면 각 고정 부재로부터의 고정력이 발열 소자에 동일하게 미친다. 이점, 발열 소자에 가장 가까운 3점이 발열 소자의 가압 고정을 지배하기 쉽지만, 도 7에서는 발열 소자(E1)에 대하여 거의 등거리에 4개의 고정 부재(Q11 내지 Q14)가 존재하므로 바람직하지 않다. 또한, 삼각형의 중심에 있으면 발열 소자에 가해지는 고정력의 분포는 균일해지기 쉽다. 따라서, 도 7에 나타낸 발열 소자(E1)에 대하여는, 단지 고정 부재(Q11 내지 Q14) 중 하나인 Q14을 제거하는 것뿐만 아니라, 고정 부재(Q11 내지 Q13)가 만드는 삼각형의 중심에 발열 소자(E1)가 배치되는 것이 바람직하다. 삼각형은 어떠한 삼각형이라도 되지만, 후술하는 바와 같이, 삼각형의 3개의 정점과 발열 소자가 모두 근접하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 각 정점으로부터 가해지는 압력 분포를 발열 소자 상에서 균일하게 하기 위해서는 이등변 삼각형 또는 정삼각형이 바람직하다. 또한, 「중심에 배치됨」이란, 삼각형의 중심과 발열 소자의 중심이 완전히 일치하는 것이 바람직하지만 완전히 일치하지 않아도 발열 소자가 삼각형의 중심을 포함하고 있으면 충분하다.
도 6에서는, 도 7에 나타낸 각 발열 소자에 대하여 3개의 고정 부재를 배치하여 독립으로 가압 고정하는 대신(예를 들면, 발열 소자(E1)에 대하여 고정 부재(Q11, Q13, Q14)를 배치하고, 발열 소자(E2)에 대하여 고정 부재(Q21, Q22, Q24)를 배치하는 대신), 2개의 발열 소자(E1, E2)에 대하여 고정 부재(P2, P3)를 공통으로 사용하고 있다. 이 결과, 고정 부재수는 3n에서 n+2로 감소하여, 부품수가 더 삭감되는 것을 도모할 수 있다.
한편, 발열 소자수 n이 2 이상이면, 히트 싱크는 n개의 발열 소자를 공통으로 방열하고, (n+2)개의 고정 부재 중 2개소의 고정 부재를 연결하는 선은 2개의 인접한 발열 소자의 중심 사이를 통과하는 것이 바람직하다. 도 6에서는, 2개소의 고정 부재(P2, P3)를 연결하는 선은 각 발열 소자(E1, E2) 사이를 통과한다. 이에 따라, 각 발열 소자를 삼각형 내에 배치할 수 있다. 도 6에서는, 발열 소자(E1)는 삼각형(P1 내지 P3) 내에, 발열 소자(E2)는 삼각형(P2 내지 P4) 내에 배치할 수 있 어, 상술한 삼각형의 효과를 얻을 수 있다.
또한, (n+2)개의 고정 부재 중, 1개의 발열 소자에 가장 가까운 3개소의 고정 부재에서, 당해 1개의 발열 소자에 가장 먼 고정 부재와 당해 1개의 발열 소자와의 거리는 1cm 이내인 것이 바람직하다. 도 6에서는, 발열 소자(E1)에 가장 가까운 3개소의 고정 부재(P1 내지 P3)에서, 발열 소자(E1)에 가장 먼 고정 부재(예를 들면, 고정 부재(P1))와 발열 소자(E1)의 거리는 1cm 이내인 것이 바람직하다. 이러한 거리가 지나치게 크면, n개의 발열 소자에 대한 압력 분포가 불균일해지기 쉽기 때문이다. 환언하면, 발열 소자에 가장 가까운 3개소의 고정 부재는 서로 근접하고 있는 것이 바람직하다.
도 2 내지 도 5로 되돌아와서, 각 나사(160)가 가하는 압력은 나사(160)의 조이는 힘을 조절함으로써 조절 가능하다. 이에 따라, CPU(142)와 칩세트(144)의 높이가 다른 경우라도 CPU(142) 및 칩세트(144)에 가해지는 압력 분포를 조절하여 균일하게 할 수 있다.
한 쌍의 나사 구멍(154)은 나사(161)가 결합되는 구멍이다. 통풍로(155)는, 흡기구(155a)로부터 배기구(155b)까지의 냉각 기체(공기)의 유로를 형성한다. 배기구(155b)는 하방으로 돌출하고, 흡기구(155a)보다도 넓다. 배기구(155b)로부터 방출되는 공기는 도시하지 않은 방열용 판금에 분사되거나, 본체부(110) 측부의 배기구로부터 외부로 방출 가능하게 구성되어 있다. 방열용 판금에 접촉하면 팬 부착 히트 싱크의 온도는 통상적으로 거의 일정하게(예를 들면, 실온으로) 유지된다.
고정부(156a)는, 돌출부(152a)의 선단(先端)에 설치되고, 나사 구멍(156b)이 형성되어 있다. 고정부(156c)는, 돌출부(152c)의 선단에 설치되고, 나사 구멍(156d)이 형성되어 있다. 나사 구멍(156b, 156d)에는 나사(162)가 삽입된다.
냉각(또는 방열)핀(157)은, 정렬된 다수의 판 형상의 고전열성 부재(핀 조립체)로 구성되어 있고, 자연 공냉에 의해 CPU(142) 및 칩세트(144)를 냉각한다. 냉각핀(157)은, 수열면의 이면으로서 CPU(142)에 대응하는 부위에 설치되고, 케이스(151)에 수납된다. 냉각핀(157)은 볼록 형상을 가져 표면적을 증가시키고 있으므로 방열 효과가 증가하고 있다. 본래 냉각핀(157)의 형상은 판 형상에 한정되지 않고, 핀 형상, 만곡 형상 등 임의의 배치 형상을 채용할 수 있다. 또한, 냉각핀(157)은, 일정한 간격으로 횡으로 정렬할 필요는 없고, 방사상으로 배치되거나, 경사지게 배치되어도 된다. 냉각핀(157)의 수도 임의로 설정할 수 있다. 냉각핀(157)은 알루미늄, 구리, 질화알루미늄, 인공 다이아몬드, 플라스틱 등의 고열전도성 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 냉각핀(157)은, 금형(金型) 성형, 압입, 로우 부착, 용접, 사출(射出) 성형 등에 의해 형성된다.
본 실시예에서는, 칩세트(144) 위에는 냉각핀(157)을 설치하지 않았다. 방열에 필요한 경우에만 냉각핀(157)을 설치함으로써 비용이나 중량을 삭감하고 있다. 냉각핀(157)은, 케이스(151)로부터 분할 가능해도 된다. 이에 따라, 발열 소자의 발열량에 따라 필요한 크기의 냉각핀(157)을 케이스(151)에 장착할 수 있다.
커버(158)는, 통풍로(155)의 상부를 규정하고, 한 쌍의 장착 구멍(159)을 갖는다. 장착 구멍(159)에 나사(161)가 삽입되고, 나사(161)는 나사 구멍(154)에 삽 입된다. 이 결과, 커버(158)가 케이스(151)에 고정된다.
냉각팬(170)은 회전하여 공기류를 발생함으로써 냉각핀(157)을 강제적으로 냉각한다. 냉각팬(170)은, 장착부(171a, 171c)와, 동력부(172)와, 동력부(172)에 고정되는 프로펠러부(174)를 갖는다.
장착부(171a)는 돌출부(152a)에 설치된 고정부(156a)에 장착되고, 장착부(171b)는 돌출부(152b)에 설치된 고정부(156c)에 장착된다. 장착부(171a)에는 장착 구멍(171b)이 설치되어 나사 구멍(156b)에 연통한다. 장착부(171c)에는 장착구멍(171d)이 설치되어 나사 구멍(156d)에 연통한다. 이 결과, 냉각팬(170)은 케이스(150)에 고정된다.
동력부(172)는, 전형적으로, 회전축과, 회전축의 주위에 설치된 베어링과, 베어링 하우스와, 모터를 구성하는 자석을 갖지만, 동력부(172)는 당업계에서 주지한 어떠한 구조도 사용할 수 있으므로, 여기에서는 상세한 설명은 생략한다. 다만, 베어링 하우스로의 전열을 방지하기 위하여 베어링 하우스의 내주 벽면에 단열부가 형성되는 것이 바람직하다. 단열부는, 예를 들면, 불소계 수지, 실리콘계 수지 등의 저전열성 재료를 박막 상으로 하여 형성된다.
프로펠러부(174)는 원하는 각도로 형성된 원하는 수의 회전 날개를 갖는다. 회전 날개는 등각적(等角的) 또는 비등각적으로 배치되고, 원하는 치수를 갖는다. 냉각팬(170)은, 동력부(172)와 프로펠러부(174)와는 분할 가능해도 분할 불가능해도 된다. 또한, 냉각팬(170)에 접속되는 배선은 도시 생략되어 있다.
냉각팬(170)은, 흡기구(175)와 배기구(176)를 갖는다. 흡기구(175)가 마더 보드(140)에 평행한 상하면에 설치되어 양측으로부터 흡기한다. 배기구(176)는 마더 보드(170)에 수직한 면에 형성된다. 이와 같이, 냉각팬(170)은 흡기 방향과 배기 방향이 직교한다. 냉각팬(170)은 냉각핀(157)과 거의 동일 평면 위에 배치되어서 노트형 PC(100)의 박형화에 기여한다.
동작에 있어서, 노트형 PC(100)의 사용자는 키보드(114)나 포인팅 디바이스(116)를 조작한다. 이때, CPU(142)로부터 발생하는 열은, 열 결합된 케이스(151)의 수열부(151a)를 통하여 냉각핀(157)에 전달된다. 이 결과, 냉각핀(157) 및 케이스(151)의 표면으로부터 당해 열은 자연 냉각된다. 칩세트(142)로부터의 열은 케이스(151)의 표면으로부터 방열된다. 또한, 냉각팬(170)으로부터의 송풍은 냉각핀(170)을 강제 냉각한다. 송풍이 송풍로(155)를 통과하면 칩세트(142) 위의 케이스(151)의 표면도 강제 냉각된다. 이 결과, 방열 효율은 더 상승한다. 또한, 냉각팬(170)은 항상 동작해도 되고, 도시하지 않은 온도 센서에 의해 CPU(142)로부터의 발열량이 일정 이상인 것을 검출한 경우에 통전(通電)되어 동작해도 된다.
본 실시예에 의하면, 고정 부재(153)의 수가 종래의 4n에서 (n+2)로 감소하고 있으므로 마더 보드(140)의 더해지는 실장 밀도의 향상에 기여한다. 또한, 히트 싱크(150)가 가하는 압력 분포는 CPU(142) 및 칩세트(144)에서 균일하게 분포하고 있으므로 소정의 방열 효율을 유지할 수 있다. 또한, 종래는 칩세트(144)를 방열하지 않았지만, 본 실시예는 CPU(142) 정도는 아니지만(즉, 냉각핀(157)이 설치되어 있지 않지만) 어느 정도의 방열을 행하고 있기 때문에, 칩세트(144)의 열 파괴나 오동작을 간단히 방지할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 히트 싱크는 반드시 냉각핀을 필수로 하지 않고, 또한 복수의 레벨의 방열을 제공할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명했는데, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것이 아니고, 다양한 변형 및 변경이 가능하다. 예를 들면, 본 실시예에서는, 발열 소자수가 n=2였지만, n이 3 이상인 경우에도 본 실시예의 히트 싱크의 가압 고정 방법을 적용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 1개 또는 복수의 발열성 회로 소자를 효율적이고 효과적으로 방열하는 히트 싱크, 회로 기판 및 전자 기기를 제공할 수 있다.

Claims (10)

  1. 회로 기판에 탑재된 n개의 발열성 회로 소자를 방열하는 히트 싱크로서,
    상기 n개의 발열성 회로 소자로부터의 열을 받는 수열면을 갖는 케이스와,
    상기 케이스를 상기 회로 기판에 가압 고정하는 n+2개의 고정 부재가 장착되는 n+2개소의 고정부를 갖는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    n은 1이며, 상기 발열성 회로 소자는 3개소의 고정 부재를 정점으로 하는 삼각형의 중심에 배치되는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
  3. 제 1 항에 있어서,
    n은 2 이상이며, 상기 히트 싱크는 상기 n개의 발열성 회로 소자를 공통으로 방열하고,
    상기 n+2개소의 고정 부재 중 2개소의 고정부를 연결하는 선은 2개의 인접한 상기 발열성 회로 소자 사이를 통과하는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 n+2개소의 고정 부재 중, 1개의 발열성 회로 소자에 가장 가까운 3개소의 고정 부재에 있어서, 상기 1개의 발열성 회로 소자에 가장 먼 고정 부재와 상기 1개의 발열성 회로 소자의 거리는 1cm 이내인 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스에 수납되고, 상기 n개의 발열성 회로 소자의 적어도 1개를 방열하는 냉각핀을 더 갖는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 냉각핀은 상기 케이스로부터 제거 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 케이스 내에 송풍하여 상기 냉각핀을 강제적으로 냉각하는 냉각팬을 더 갖는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
  8. n개의 발열성 회로 소자와,
    제 1 항에 기재된 히트 싱크와,
    상기 히트 싱크를 상기 발열성 회로 소자에 가압 고정하는 n+2개소의 고정 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 회로 기판.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 n+2개소의 고정 부재가 가하는 가압력은 가변인 것을 특징으로 하는 회로 기판.
  10. 제 8 항에 기재된 회로 기판을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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