KR20090077235A - 히트씽크의 고효율 방열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 히트씽크 장치의 고효율 방열장치는 전자부품이나 소자에서 발생하는 열을 흡수하여 외부로 방산시키기 위한 히트씽크를 구성함에 있어서, 전자 소자에 부착되는 베이스판과, 상기 베이프판에 일정 배열 간격으로 부착하되 자유굴곡이 가능하여 베이스판에 연이은 형태로 배치되는 배열판과, 상기 배열판에 수직상향에 복수개로 식모되어 낱실 형태를 갖도록 하여 표면 방열면적을 향상시킨 방열사로 구성한다.

히트싱크, 방열사, 열전도율, 방열

Description

히트씽크의 고효율 방열장치{HIGH EFFICIENT COOLING DEVICE OF HEATSINK}

본 발명은 히트씽크 장치의 고효율 방열장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각종 트랜지스터, PCB기판, 중앙처리장치(CPU)와 같은 전자기기의 냉각장치에 사용되는 전자 소자에 설치하되, 탄성력과 소성력을 보장받도록 방열사를 낱실 형태로 적용하여 외부 충격에도 손상이 가해지지 않으며 , 보다 향상된 방열 효율을 갖추도록 하는 히트씽크 장치의 고효율 방열장치에 관한 것이다.

현대에 와서는 전자기기의 고출력화 및 고성능화에 따라 트랜지스터 등에서 발생하는 열량은 비약적으로 증대하고 있는바 이러한 열을 어떻게 효과적으로 방열시킬 것인가가 중요한 문제로 대두되고 있는 실정이다.

일반적으로, 방열판은 트랜지스터나 PCB기판과 같은 전자부품의 전기적인 기능에 의해 발생되는 열을 공기에 의한 자연 공랭식 또는 강제 공랭식으로 냉각학나, 물을 이용한 수냉식으로 냉각시켜 줌으로써 전자부품의 효율을 향상시키고 열에 대한 기능 저하를 방지하기 위함이다.

실제로 전자기기가 정상적으로 작동하기 위해서는 내장되어 잇는 전자부품을 일정한 온도 영역내로 유지하여 줄 필요가 있는데 이것은 전자부품의 특성이 온도에 민감하여 온도가 급격히 높아지거나 낮아지거나 하면 부품에 영향을 미쳐 수명이 저하되거나 제 특성을 발휘하지 못하는등 제품의 신뢰성에도 막대한 영향을 끼치게 되는데 특히 전문가들은 전자부품의 온도가 25℃에서 125℃로 되면 파손율은 거의 10배 증가하며, 온도의 변화가 심한 부품은 일정한 온도조건에서 작동하는 부품보다 약6배정도 수명이 짧아지는 것으로 본다.

일 예로, 종래 기술에 따른 전자부품의 냉각장치는 도1에 도시된 바와 같이, 전자부품(1)과 직접 접합되 며 열전도도가 높은 금속판으로 이루어진 베이스(20); 상기 베이스의 상부에 노코록 용접법(nocolok brazing)을 이용하여 접합되며 열 전달 면적을 증가시키기 위해 산과 골로 이루어진 sine함수 형태로 웨이브진 얇은 금속판으로 이루어지는 방열핀(10); 상기 방열핀(10)과 베이스(20)를 수용하고, 상부에 중앙부가 개방된 개방구(41)를 갖는 케이싱(40); 및 상기 케이싱(40)의 개방구(41) 상부에 위치하여 냉각공기를 상기 방열핀에 공급하는 냉각팬(30)으로 구성된다.

상기와 같이 구성된 전자부품 냉각장치의 방열핀은 상부의 산 부분이 막혀 있으므로, 팬에 의해 공기가 방열핀의 상부에만 공급되기 때문에 냉각 면적이 적어서 냉각효율이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 각 방열핀이 일정한 피치를 유지하지 못하고 외력에 의해 서로 접촉되는 경우가 많이 발생하여 냉각효율을 저하시키는 문제점을 내포하고 있다.

또한, 기존의 알루미늄다이캐스트 및 압출제품등의 고체 열전도에 의한 히트씽크(방열기)는 일정출력이상으로 되면 방열효과를 높게 하기 위해서 자연적으로 히트씽크의 소요치수가 크게 되어 부피를 많이 차지 하기 때문에 전자부품의 대용량, 고출력, 고성능화, 소형화 추세에 적절히 대응 할수 가 없어 실용적이지 못하였다.

따라서, 본 발명의 주 목적은 낱실 형태의 방열사를 복수개로 식모시켜 방열사의 표면 방열면적을 넓혀 열전도율을 향상시킬 수 있도록 하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 낱실 형태의 방열사를 통하여 전자소자에서 부터 발생하는 작은 온도를 갖는 열이라도 복수개의 방열사으로 신속하게 열수송이 가능함에 따라 방열효율을 향상시킬 수 있도록 하는 데 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 방열판과 방열사가 자유굴곡이 가능하도록 제작하여 기존 판 형태의 알루미늄 방열판이 외부의 충격에 의해 손상이 가해지는 현상을 방지할 수 있도록 하는 데 있다.

아울러, 본 발명의 히트씽크의 고효율 방열장치는 방열장치를 구성하는 방열사는 알류미늄 재질로 적용하여 낱실 형태로의 성형성을 만족시키고, 전자소자에 접촉되는 배열판은 구리 재질로 적용하여 열전도율을 향상시킬 수 있도록 함으로써, 방열장치의 성형성과 열전도율을 동시에 만족시킬 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명의 히트씽크 장치의 고효율방열장치는 전자부품이나 소자에서 발생하는 열을 흡수하여 외부로 방산시키기 위한 히트씽크를 구성함에 있어서, 전자 소자에 부착되는 베이스판과, 상기 베이프판에 일정 배열 간격으로 부착하되 자유굴곡이 가능하여 베이스판에 연이은 형태로 배치되는 배열판과, 상기 배열판에 수직상향에 복수개로 식모되어 낱실 형태를 갖도록 하여 표면 방열면적을 향상시킨 방열사로 구성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 배열판의 상부면에는 복수개의 식모공이 다열로 형성되어 낱실의 방열사를 각기 식모시킨 다음 용접을 통하여 고정되도록 구성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 베이스판에 부착되는 방열사를 갖춘 배열판의 배치상태는 나선형, 파형 형태 중 어느 하나의 형태를 적용할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 배열판은 열 전도율이 높은 구리 재질로 이루어지고, 방열사는 알루미늄 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 방열사는 복수개로 베이스판 상면에 수직으로 식모됨을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 복수개의 방열사를 다발로 묶음 처리하여 베이스판과 배열판 중 어느 하나에 선택적으로 식모됨을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 히트씽크의 고효율 방열장치는 낱실 형태의 방열사를 복수개로 식모시켜 방열사의 표면 방열면적을 넓혀 열전도율을 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 히트씽크의 고효율 방열장치는 낱실 형태의 방열사를 통하여 전자소자에서 부터 발생하는 작은 온도를 갖는 열이라도 복수개의 방열사으로 신속하게 열수송이 가능함에 따라 방열효율을 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

그리고, 본 발명의 히트씽크의 고효율 방열장치는 방열판과 방열사가 자유굴곡이 가능하도록 제작하여 기존 판 형태의 알루미늄 방열판이 외부의 충격에 의해 손상이 가해지는 현상을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

아울러, 본 발명의 히트씽크의 고효율 방열장치는 방열장치를 구성하는 방열사는 알류미늄 재질로 적용하여 낱실 형태로의 성형성을 만족시키고, 전자소자에 접촉되는 배열판은 구리 재질로 적용하여 열전도율을 향상시킬 수 있도록 함으로써, 방열장치의 성형성과 열전도율을 동시에 만족시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않기 위하여 생략한다.

도 2는 본 발명의 히트씽크의 고효율 방열장치를 나타낸 분해사시도이고, 도 3은 본 발명의 히트씽크의 고효율 방열장치를 나타낸 확대 사시도이며, 도 4는 본 발명의 히트씽크의 고효율 방열장치를 나타낸 측단면도이고, 도 5a,b는 본 발명의 히트씽크의 고효율 방열장치의 배치상태를 나타낸 평면도이며, 도 6은 본 발명의 히트씽크의 고효율 방열장치의 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.

도 1 내지 도 6에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 히트씽크의 고효율 방열장치(100)는 전자부품이나 소자에서 발생하는 열을 흡수하여 외부로 방산시키기 위한 히트씽크를 구성함에 있어서, 전자 소자에 부착되는 베이스판(110)과, 상기 베이프판에 일정 배열 간격으로 부착하되 자유굴곡이 가능하여 베이스판(110)에 연이은 형태로 배치되는 배열판(120)과, 상기 배열판(120)에 수직상향에 복수개로 식모되어 낱실 형태를 갖도록 하여 표면 방열면적을 향상시킨 방열사(130)로 구성한다.

즉, 상기 베이스판(110)은 열을 발생시키는 전자소자에 면 접촉되도록 부착되어 상기 전자소자로 부터의 열 대류시켜 집열시키는 기능을 수행하며, 상기 전자소자에는 베이스판(110)을 면접촉으로 부착시키거나, 상기 배열판(120)이 직접 전자소자에 면접촉으로 부착되어 질 수도 있다.

그리고, 배열판(120)은 단면 형상이 사각형의 형상을 이루고 길이가 긴 관 형태로 제작하고. 상기 배열판(120)의 상면에는 다수개의 식모공(121)을 형성시킨다.

상기 식모공(121)에는 낱실 형태로 방열사(130)를 낱개씩 식모시켜 배열판(120)과 방열사(130)의 연결을 가능하게 하는 동시에 상기 배열판(120)과 방열사(130)의 직접 접촉에 의한 열 전달을 가능하도록 한다.

또한, 각각의 방열사(130)는 직경이 0.5∼1mm인 얇은 선(line)으로 된 높은 열전도 물질로 제작되며, 낱실의 방열사(130)가 다발(bundle) 형태로 배열판(120)에 지지된다.

여기서, 배열판(120)에 방열사(130)의 결합은 상호간에 나란하게 용접되거나 열융합될 수도 있으며, 상기 방열사(130)들은 상기 다발들 사이에서 적절하게 이격된 상태로 수직 상방으로 연장된다.

특히, 상기 방열사(130)는 복수개로 베이스판(110) 상면에 직접 수직으로 식모될 수도 있어 전자소자로부터 방출되는 열이 배열판(120)을 거치지 않고 곧바로 방열사(130)를 통하여 외부로 방열시킬 수 있도록 한다.

또한, 상기 방열사(130)는 복수개로 묶음 처리되어 베이스판(110)과 배열판(120) 중 어느 하나에 선택적으로 식모시킴으로써, 보다 많은 방열사(130)를 설치할 수 있도록 하여 방열효율을 향상시킬 수 있도록 한다.

이와 같이, 구성된 배열판(120)과 방열사(130)는 열 전도율이 높은 금속재질의 특성에 의해 자유굴곡이 가능하여 상기 베이스판(110)에 부착되는 방열사(130)를 갖춘 배열판(120)의 배치상태를 나선형, 파형 형태 중 어느 하나의 형태를 적용 할 수 있도록 한다.

이는 자유굴곡이 가능한 배열판(120)의 다향한 배치상태를 가능하도록 하여 소형 부피를 갖는 전자소자에 보다 효과적으로 설치할 수 있다.

또한, 상기와 같은 배열판(120) 및 방열사(130)는 전자소자에 외부적 충격이 가해지더라도 자유굴곡이 가능한 탄성력 및 소성력을 갖추고 있어 외부적 손상이 방지되는 기능을 갖는다.

이렇게 배열판(120)과 방열사(130)로 이루어진 방열장치(100)는 전자소자의 상부면에 직접 설치될 수 있고, 상기 전자소자로부터 면접촉되는 베이스판(110)에 부착되어 사용될 수 있다.

이는 본 발명의 방열장치(100)가 형상이 제한적이고 불규칙한 내부공간을 갖는 전자 응용제품의 내부에 수용되어야만 할 경우에, 배열판(120)과 방열사(130)들이 자유굴곡이 가능하게 때문에 구부러질 수 있어서 특정하게 제한된 공간에 적합하며 아울러 우수한 열방출 효율도 함께 얻을 수 있다.

이를 가능하도록 상기 배열판(120)은 열 전도율이 높은 구리 재질로 이루어지고, 방열사(130)는 알루미늄 재질로 적용하기 때문에 베이스판(110) 또는 전자소자로부터 면접촉하여 열의 대류를 가능하게 하는 배열판(120)의 열전도율은 254㎉/℃이고, 성형율이 뛰어난 낱실 형태의 방열사(130)는 196㎉/℃이므로, 기존 알루미늄 재질만으로 이루어진 방열장치(100)보다 열전도율을 향상시킬 수 있도록 한다.

결국, 배열판(120)은 알루미늄보다 열전도율이 높고 자유굴곡이 가능한 구리 재질로 작용하여 베이판 또는 전자소자로 부터의 열전도율을 향상시키고, 방열 사(130)는 성형성이 뛰어난 알루미늄 재질로 적용하여 굵기가 얇은 낱실 형태의 방열사(130) 제작을 가능하도록 함으로써, 방열효과와 제조효율을 동시에 만족시킬 수 있다.

이렇게 구성되는 방열장치(100)는 열전도 되는 열의 양은 방열사(130)의 굵기, 길이에 대하여 양끝의 온도차이의 결과에 의해 결정된다.

즉, 방열사(130)의 굵기, 길이와 더불어 재질에 따라 열의 흐르는 정도가 달라지며. 이러한 본 발명의 방열장치(100)는 열전도율을 보다 향상시킬 수 있도록 제작된다.

구체적으로는, 열전도율(heat conductivity)은 어떤 재료에서 열이 이동하는 양을 정량적으로 나타내는 것으로, 상세하게는 물체 내부 임의의 점에서 등온면의 단위면적을 지나 이것과 수직으로 단위시간에 통과하는 열량과 이와의 비를말하며, 열의 전달 정도를 나타내는 물질에 관한 상수인데 온도나 압력에 따라 달라지는 것이다.

이는, 낱실 형태의 방열사(130)를 복수개로 구비함에 따라 열 전달되는 방열사(130)의 표면적 합을 기존의 판 형태의 방열판보다 넓게 형성시키고, 이를 일정거리를 두고 각 개소로 구획되게 배치함으로써, 상기 낱실 형태를 갖는 방열사(130) 각 개소가 열 대류 현상을 통하여 독립적으로 방열시킬 수 있어 대기에 노출된 방열사(130)의 독립적 방열을 가능하도록 한다.

또한, 상기 방열사(130)는 그 굵기가 얇은 낱실 형태로 이루어지기 때문에 전자소자로 부터 발생하는 작은 열이라도 각각의 방열사(130)로 활발한 열 전달이 이루어짐에 따라 방열사(130)의 하부와 상부가 균일한 온도분포를 갖게 됨에 따라 방열효과를 더욱 극대화 시킬 수 있다.

이렇게 방열사(130)는 열시간 상수(thermal time constant)에 따라 일정한 온도에 도달하는 시간이 신속하게 이루어지게 때문에 열시간 상수가 적도록, 그리고 열골현상(부위에 따라 온도차가 발생하는 현상)을 없애서 빠르고 신뢰도 높은 열효율을 보장받을 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 전자부품 냉각장치를 나타낸 분해사시도.

도 2는 본 발명의 히트씽크의 고효율 방열장치를 나타낸 분해사시도.

도 3은 본 발명의 히트씽크의 고효율 방열장치를 나타낸 확대 사시도.

도 4는 본 발명의 히트씽크의 고효율 방열장치를 나타낸 측단면도.

도 5a,b는 본 발명의 히트씽크의 고효율 방열장치의 배치상태를 나타낸 평면도.

도 6은 본 발명의 히트씽크의 고효율 방열장치의 다른 실시예를 나타낸 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 방열장치 110 : 베이스판

120 : 배열판 121 : 식모공

130 : 방열사

Claims (6)

1. 전자부품이나 소자에서 발생하는 열을 흡수하여 외부로 방산시키기 위한 히트씽크를 구성함에 있어서,

   전자 소자에 부착되는 베이스판과,

   상기 베이프판에 일정 배열 간격으로 부착하되 자유굴곡이 가능하여 베이스판에 연이은 형태로 배치되는 배열판과,

   상기 배열판에 수직상향에 복수개로 식모되어 낱실 형태를 갖도록 하여 표면 방열면적을 향상시킨 방열사로 구성한 것을 특징으로 하는 히트씽크의 고효율 방열장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 배열판의 상부면에는 복수개의 식모공이 다열로 형성되어 낱실의 방열사를 각기 식모시켜 용접을 통하여 고정되도록 구성한 것을 특징으로 하는 히트씽크의 고효율 방열장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 베이스판에 부착되는 방열사를 갖춘 배열판의 배치상태는 나선형, 파형 형태 중 어느 하나의 형태를 적용할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 히트씽크의 고효율 방열장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 배열판은 열 전도율이 높은 구리 재질로 이루어지고, 방열사는 알루미늄 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 히트씽크의 고효율 방열장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 방열사는 복수개로 베이스판 상면에 수직으로 식모됨을 특징으로 하는 히트씽크의 고효율 방열장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 복수개의 방열사를 다발로 묶음 처리하여 베이스판과 배열판 중 어느 하나에 선택적으로 식모됨을 특징으로 하는 히트씽크의 고효율 방열장치.

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