KR20100065813A - 결합형 히트싱크 - Google Patents

Abstract

본 발명의 결합형 히트싱크에 관한 것으로서, 상면에 복수개의 체결부를 포함하며, 각종 전자기기와 접하여 본 전자기기에서 발생되는 열을 전달받는 베이스 플레이트와; 상기 체결부와 대응되는 관통부를 포함하는 몸체부와, 본 몸체부의 상면에서 일정한 간격으로 상방 연장형성되는 복수의 방열핀을 포함하는 방열부재;를 포함하며, 상기 체결부와 관통부를 체결수단에 의해 체결시켜 상기 베이스 플레이트와 방열부재를 결합시키되, 상기 베이스 플레이트에 복수개의 방열부재가 결합되는 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 금속 판재의 절단 또는 압출 또는 다이캐스팅에 의해 마련되는 베이스 플레이트와 압출 또는 다이캐스팅에 의해 마련되는 방열부재를 상호 결합시켜 본 결합체가 독립된 히트싱크의 역할을 수행하는 대형 히트싱크를 구현할 수 있으며, 베이스 플레이트와 방열부재를 체결수단에 의해 체결하여 기계적으로 밀착시키므로 열전달 효율이 증대될 수 있고, 생산 공정이 간소화되어 제작 및 조립이 용이한 효과를 발휘할 수 있다.

히트싱크, 열 전달, 방열

Description

결합형 히트싱크{A COMBINATION TYPE HEAT SINK}

본 발명은 결합형 히트싱크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 베이스 플레이트와 방열부재를 상호 결합시켜 본 결합체가 독립된 히트싱크의 역할을 수행할 수 있는 대형 히트싱크를 구현하는 결합형 히트싱크에 관한 것이다.

최근의 전기전자 장치는 성능 향상의 괄목한 만한 성장이 이루어졌으나 성능향상과 더불어 장치 내의 발열량도 상대적으로 크게 증가하였다.

뿐만 아니라 크기의 축소도 지속적으로 추구되어 더 작은 한정된 공간 내에 회로를 집중시킴으로써 이러한 고 집적 부품으로부터의 발열은 장치의 성능을 극도로 저하 또는 정지시켜 전기 전자 장치 내 열의 효과적인 소산이 점차 큰 문제로 대두되고 있다.

히트싱크(Heat Sink)는 위와 같은 문제를 해결하기 위하여 일반적으로 사용되고 있으며, 냉각하고자 하는 열원과 직접 접촉하여 열을 전달받게 되는 기저판과, 상기 기저판으로부터 전달된 열을 공기와 접촉시켜 냉각시키는 다수의 냉각핀으로 구성된다.

이러한 히트싱크는 사용하고자 하는 목적에 따라 소재나 디자인에 있어서 매 우 다양하게 개발되고 있으나, 공통적으로는 히트싱크의 효과적인 열 방출을 위해서 냉각핀의 표면적을 증대시키고, 기저판과 냉각핀 사이의 접촉에 대해 빈 공간이 없는 완벽한 밀착 상태가 가능하도록 개발이 진행되고 있다.

도 1 은 종래의 기술에 따른 히트싱크의 사시도이다.

일반적으로 종래의 히트싱크는, 도 1 에서 보는 바와 같이, 기저판(1)과 다수의 냉각핀(2)이 통상의 압출장치를 이용하여 일체형으로 구성된 것이 가장 넓게 이용되고 있다.

상기와 같은 압출장치를 이용한 제작된 히트싱크는 기저판(1)과 냉각핀(2)을 일체로 형성하였기 때문에 기저판과 냉각핀 사이의 열적 접촉이 양호하게 되어 기저판으로부터 냉각핀으로 열이 가장 잘 전달되는 장점을 갖고 있다.

그러나, 압출공정의 특성상 히트싱크의 대형화가 어렵고, 효과적인 열 소산을 위해서 요구되는 냉각핀의 표면적을 증대시키기 위하여 냉각핀의 높이를 일정수준보다 높게 형성시킬 경우, 제조 비용이 대폭 증가된다는 문제점이 있었다.

따라서, 압출공정을 이용한 일체형 히트싱크의 한계를 극복하기 위하여 냉각핀의 높이를 일정수준 이상으로 형성토록 하기 위한 노력의 일환으로 기저판과 냉각핀을 별도로 분리시켜 기저판과 냉각핀을 본딩시키는 방법이 채택되었다.

상기 본딩공정의 구체적인 예로서, 전기 전도성 에폭시 계열의 접착재나 양면테이프를 이용하는 방법과 제3의 금속소재를 융합시키는 브래이징(Brazing)이나 솔더링(Soldering)등의 방법이 사용되고 있다.

그러나, 전기 전도성 에폭시 접착재나 테이프는 금속에 비해 현저히 낮은 열 전도성을 가지므로 연전달 효율이 충분하게 확보되지 못한다는 문제점이 있었다.

또한, 높은 규소(Si)성분이 함유된 알루미늄 브래이징 소재나, 주석(Sn)을 주성분으로 하는 솔더링 소재가 기저판이나 냉각핀에 사용되는 소재보다 현저히 열전도도가 낮은 소재들이므로 열전달 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

그러므로, 기저판과 냉각핀의 간접부착 방식은 기저판과 냉각핀 사이의 열전달 효율이 이용되는 소재에 의해 좌우되는 단점이 있으며, 융합 부착 시에는 기포가 공정상 발생하게 되므로 이 또한 열전달 효율을 저하시키는 원인이 되었다.

즉, 전술한 본딩공정에 의한 방법들은 냉각핀의 표면적을 증대시킬 수는 있으나, 기저판과 냉각핀이 직접 접촉하는 것이 아니므로 기저판과 냉각핀 사이의 열전달 효율이 감소한다는 문제점이 있었다.

또한, 일정 기간 경과 후에는, 기저판에 냉각핀을 접착한 고정부분이 열화되거나 연화되는 문제가 발생할 뿐만 아니라 별도의 결합소재를 이용하여 기저판에 냉각핀을 간접적으로 부착하는 방식이므로 작업공수의 증가로 인한 제작비용의 상승까지 초래하여 성능 대비 가격에 있어 상용화 확산에 걸림돌이 되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은, 판재의 절단 또는 압출 또는 다이캐스팅에 의해 마련되는 베이스 플레이트와 압출 또는 다이캐스팅에 의해 마련되는 방열부재를 상호 결합시켜 본 결합체가 독립된 히트싱크의 역할을 수행하여 대형 히트싱크를 구현할 수 있는 결합형 히트싱크를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 베이스 플레이트와 방열부재를 기계적으로 밀착시켜 열전달성이 증대될 수 있는 결합형 히트싱크를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 생산 공정이 간소화되어 제작 및 조립이 용이한 결합형 히트싱크를 제공하는 데 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 상면에 복수개의 체결부를 포함하며, 각종 전자기기와 접하여 본 전자기기에서 발생되는 열을 전달받는 베이스 플레이트와; 상기 체결부와 대응되는 관통부를 포함하는 몸체부와, 본 몸체부의 상면에서 일정한 간격으로 상방 연장형성되는 복수의 방열핀을 포함하는 방열부재;를 포함하며, 상기 체결부와 관통부를 체결수단에 의해 체결시켜 상기 베이스 플레이트와 방열부재를 결합시키되, 상기 베이스 플레이트에 복수개의 방열부재가 결합되는 결합형 히트싱크에 의해 달성될 수 있다.

여기서, 상기 베이스 플레이트는 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금 중의 어느 하나의 재질로 마련될 수 있다.

또한, 상기 베이스 플레이트는 압출 성형 또는 다이캐스팅 주조 성형 또는 판재 절단에 의해 마련될 수 있다.

여기서, 상기 방열부재는 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금 중의 어느 하나의 재질로 마련될 수 있다.

또한, 상기 방열부재는 압출 성형 또는 다이캐스팅 주조 성형에 의해 마련될 수 있다.

여기서, 상기 방열핀은 길이방향을 따라 본 방열핀의 양측에 형성되는 요철부를 포함할 수 있다.

한편, 상기 베이스 플레이트와 방열부재 사이에는 열전도 물질이 개재되도록 마련될 수 있다.

여기서, 상기 열전도 물질은 써멀 그리스(Thermal Grease), 써멀 본드(Thermal Bond) 중 어느 하나로 마련될 수 있다.

여기서, 상기 베이스 플레이트와 방열부재는 서로 상이한 금속 재질로 마련될 수 있다.

또한, 상기 방열부재는 서로 다른 높이로 구성되는 방열핀을 포함할 수 있다.

본 발명에 의해, 판재의 절단 또는 압출 또는 다이캐스팅에 의해 마련되는 베이스 플레이트와 압출 또는 다이캐스팅에 의해 마련되는 방열부재를 상호 결합시 켜 본 결합체가 독립된 히트싱크의 역할을 수행하는 대형 히트싱크를 구현할 수 있다.

또한, 베이스 플레이트와 방열부재를 체결수단에 의해 체결하여 기계적으로 밀착시키므로 열전달 효율이 증대될 수 있다.

또한, 생산 공정이 간소화되어 제작 및 조립이 용이한 효과를 발휘할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2 는 본 발명에 따른 결합형 히트싱크의 분해사시도이며, 도 3 은 본 발명에 따른 결합형 히트싱크의 결합사시도 및 부분확대 단면도이다.

도 2 내지 도 3 을 참조하면, 본 발명에 따른 결합형 히트싱크는, 상면에 복 수개의 체결부(21)를 포함하며, 각종 전자기기와 접하여 본 전자기기에서 발생되는 열을 전달받는 베이스 플레이트(20)와; 상기 체결부(21)와 대응되는 관통부(31)를 포함하는 몸체부(33)와, 본 몸체부(33)의 상면에서 일정한 간격으로 상방 연장형성되는 복수의 방열핀(35)을 포함하는 방열부재(30);를 포함하며, 상기 체결부(21)와 관통부(31)를 체결수단(25)에 의해 체결시켜 상기 베이스 플레이트(20)와 방열부재(30)를 결합시키되, 상기 베이스 플레이트(20)에 복수개의 방열부재(20)가 결합되도록 마련될 수 있다.

여기서, 상기 베이스 플레이트(20)는 육면체 형상의 금속판재로 마련되며, 도 2 에서는 직육면체 형상으로 도시되었지만, 상기 베이스 플레이트(20)의 형상은 정육면체, 모서리 부분이 절삭 가공된 육면체 등 대형 히트싱크를 구현하는 여러가지 형상으로 마련될 수도 있다.

여기서, 상기 베이스 플레이트(20)는 상면으로 상기 방열부재(30)와 결합되고, 저면으로 각종 전자기기에 접촉되어 본 전자기기에서 발생되는 열을 상기 방열부재(30)로 원활하게 전달시키는 역할을 수행한다.

따라서, 상기 베이스 플레이트(20)는 열 전달 효율이 뛰어난 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금 중의 어느 하나의 재질로 마련될 수 있다.

또한, 상기 베이스 플레이트(20)는 일정한 두께를 구비하는 금속판재를 절단하여 마련될 수 있으며, 다이캐스팅 주조 성형 또는 금속 압출 성형 방법에 의해 마련될 수 있다.

또한, 상기 베이스 플레이트(20)는 상면의 일측과 타측에 후술하여 설명할 방열부재(30)와의 결합을 위한 복수의 체결부(21)를 포함한다.

여기서, 상기 방열부재(30)는 상기 베이스 플레이트(20)의 상면과 접촉되는 몸체부(33)와 본 몸체부(33)의 상방으로 연장형성되는 방열핀(35)을 포함한다.

또한, 상기 방열부재(30)는 금속 압출 성형 또는 다이캐스팅 주조 성형 방법에 의해 일체로 마련되며, 열전달 효율이 뛰어난 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금 중의 어느 하나의 재질로 마련될 수 있다.

여기서, 상기 몸체부(33)는 상기 베이스 플레이트(20)의 상면에 위치하여 본 베이스 플레이트(20)에 전달된 열을 상기 방열핀(35)으로 전달시키는 역할을 수행한다.

여기서, 상기 몸체부(33)는 상기 체결부(21)와 대응되는 부분에 형성되는 관통부(31)를 포함하며, 상기 체결부(21)와 관통부(31)를 체결수단(25)에 의해 체결시킴으로써, 상기 베이스 플레이트(20)와 방열부재(30)가 기계적으로 밀착 결합될 수 있다.

또한, 상기 몸체부(33)는 상기 베이스 플레이트(20)의 상면에 복수개의 방열부재(30)를 결합시키기 위하여, 상기 베이스 플레이트(20)의 가로변보다는 작게 형성되고, 세로변과는 동일한 길이를 가지도록 마련될 수 있다.

도 2 내지 3 에서는, 상기 몸체부(33)의 세로변이 베이스 플레이트(20)의 세로변과 동일하게 도시되었지만, 베이스 플레이트(20)의 면적에 따라 몸체부(33)의 세로변은 상기 베이스 플레이트(20)의 세로변보다 작게 마련될 수도 있다.

즉, 본 발명에 따른 결합형 히트싱크는, 상기 베이스 플레이트(20)의 상면에 가로변을 기준으로는 물론이며, 세로변을 기준으로도 복수의 방열부재(30)가 위치되어 대형 히트싱크를 구현할 수 있다.

한편, 상기 방열핀(35)은 상기 몸체부(33)에서 전달된 열을 공기와의 접촉을 통해 냉각시키는 구성요소로써 공기와의 접촉면을 증대시키기 위한 요철부(36)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 요철부(36)는 상기 방열핀(35)의 길이방향을 따라 본 방열핀(35)의 양측에 형성될 수 있다.

또한, 상기 요철부(36)는, 도 3 에서와 같이, 톱니형상의 요철부(36)로 마련될 수 있지만, 공기와의 접촉면적 증대 및 방열효율에 따라, 굴곡된 곡선형상 등과 같은 여러가지 형상으로 마련될 수 있음은 물론이다.

전술한 바와 같은 구성으로 마련되는 베이스 플레이트(20)와 방열부재(30)는 체결부(21)와 본 체결부(21)에 대응되는 관통부(31)를 체결수단(25)으로 결합시킴으로써 상호결합될 수 있다.

도 2 내지 3 에서는, 상기 체결수단(25)이 나사로 도시되었지만, 상기 체결수단(25)은 이에 한정되지 않으며, 상기 베이스 플레이트(20)와 방열부재(30)를 긴밀하게 접촉시키는 또 다른 체결수단(25)으로써 마련될 수 있음은 물론이다.

아울러, 상기 체결수단(25)의 재질은 상기 베이스 플레이트(20)와 방열부재(30)의 체결공간의 열 전달 효율이 감소되지 않으며, 기계적 강도가 확보될 수 있는 재질로써 마련되는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명에 따른 결합형 히트싱크는 상기 베이스 플레이트(20)의 상면으 로 복수개의 방열부재(30)가 체결수단(25)에 의해 상호 결합됨으로써, 열 전달 효율을 증대시킴과 동시에 히트싱크의 대형화를 구현할 수 있다.

한편, 상기 베이스 플레이트(20)와 방열부재(30) 사이에는 열전도 물질(40)이 개재되도록 마련될 수 있다.

여기서, 상기 열전도 물질(40)은 상기 베이스 플레이트(20)와 방열부재(30)의 열 전달 효율의 증대 및 상호 긴밀한 접촉을 구현하기 위하여 접착성 및 열전달성을 구비하는 물질로 마련될 수 있다.

또한, 상기 열전도 물질(40)은 상호 접촉되는 상기 베이스 플레이트(20)의 상면과 몸체부(33)의 저면이 고르게 가공되지 못하는 부분을 긴밀하게 밀착시켜 열 전달 효율을 추가적으로 향상시킬 수 있다.

바람직하게는, 상기 열전도 물질(40)은 써멀 그리스(Thermal Grease), 써멀 본드(Thermal Bond) 중 어느 하나로 마련될 수 있으며, 접착성 및 열전달성이 우수한 타 종의 써멀 컴파운드(Thermal Compound)로 채택될 수도 있다.

한편, 상기 베이스 플레이트(20)와 방열부재(30)는 서로 상이한 금속 재질로 마련될 수 있다.

전술한 바와 같이, 상기 베이스 플레이트(20)와 방열부재(30)는 구리, 구리합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 중 어느 하나로 마련될 수 있다.

이상적으로는, 히트싱크를 구성하는 모든 자재를 알루미늄보다 열전달 효율이 뛰어난 구리로 이용하는 것이 바람직하지만, 원자재 단가에서 구리보다는 알루미늄이 보다 저렴하기 때문에 구리계 금속만을 이용하여 히트싱크를 제작하는 데는 한계점이 있다.

따라서, 상기 히트싱크는 열전달 효율과 경제적 관점에서 모두 고려하여 제작하는 것이 바람직하며, 수요계층에 부합하도록 상기 베이스 플레이트(20)와 방열부재(30)를 상이한 금속 재질로 마련하여 히트싱크를 제작할 수도 있다.

한편, 상기 방열부재(30)는 서로 다른 높이로 구성되는 방열핀(35)을 포함하여 마련될 수도 있다.

이는, 상기 방열핀(35)의 상부에 송풍팬이 거치되어야 할 경우, 송풍팬이 안정적으로 착좌될 수 있는 공간이 필요하며, 상기 방열핀(35)의 상부에 기타 전자부품이 설치될 공간이 필요할 경우, 필요 공간을 확보할 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 본 발명에 따른 결합형 히트싱크는 기계적 강도와 열전달 효율의 증대를 위하여 상기 베이스 플레이트(20)의 두께를 어느 정도 확보하는 것이 중요하다.

이는, 상기 베이스 플레이트(20)와 전자부품이 기계적으로 결합될 수 있도록 상호 대응되는 홈을 형성하여 나사로 체결시키는 경우, 형성되는 홈에 의해 베이스 플레이트(20)의 기계적 강도가 저하되거나 열전달 효율이 감소되는 것을 방지하기 위함이다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 결합형 히트싱크는, 금속 판재의 절단 또는 압출 또는 다이캐스팅에 의해 마련되는 베이스 플레이트와 압출 또는 다이캐스팅에 의해 마련되는 방열부재를 상호 결합시켜 본 결합체가 독립된 히트싱크의 역할을 수행하는 대형 히트싱크를 구현할 수 있으며, 베이스 플레이트와 방열부재를 체결수단에 의해 체결하여 기계적으로 밀착시키므로 열전달 효율이 증대될 수 있고, 생산 공정이 간소화되어 제작 및 조립이 용이한 효과를 발휘할 수 있다.

이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.

첨부의 하기 도면들은, 전술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 이해시키기 위한 것이므로, 본 발명은 하기 도면에 도시된 사항에 한정 해석되어서는 아니 된다.

도 1 은 종래의 기술에 따른 히트싱크의 사시도이며,

도 2 는 본 발명에 따른 결합형 히트싱크의 분해사시도이며,

도 3 은 본 발명에 따른 결합형 히트싱크의 결합사시도 및 부분확대 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

20 : 베이스 플레이트 21 : 체결부

25 : 체결수단 30 : 방열부재

31 : 관통부 33 : 몸체부

35 : 방열핀 36 : 요철부

40 : 열전도 물질

Claims (10)

1. 상면에 복수개의 체결부를 포함하며, 각종 전자기기와 접하여 본 전자기기에서 발생되는 열을 전달받는 베이스 플레이트와;

   상기 체결부와 대응되는 관통부를 포함하는 몸체부와, 본 몸체부의 상면에서 일정한 간격으로 상방 연장형성되는 복수의 방열핀을 포함하는 방열부재;를 포함하며,

   상기 체결부와 관통부를 체결수단에 의해 체결시켜 상기 베이스 플레이트와 방열부재를 결합시키되, 상기 베이스 플레이트에 복수개의 방열부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 결합형 히트싱크.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 베이스 플레이트는 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금 중의 어느 하나의 재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 결합형 히트싱크.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 베이스 플레이트는 압출 성형 또는 다이캐스팅 주조 성형 또는 판재 절단에 의해 마련되는 것을 특징으로 하는 결합형 히트싱크.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 방열부재는 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금 중의 어느 하나의 재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 결합형 히트싱크.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 방열부재는 압출 성형 또는 다이캐스팅 주조 성형에 의해 마련되는 것을 특징으로 하는 결합형 히트싱크.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 방열핀은 길이방향을 따라 본 방열핀의 양측에 형성되는 요철부를 포함하는 것을 특징으로 하는 결합형 히트싱크.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 베이스 플레이트와 방열부재 사이에는 열전도 물질이 개재되는 것을 특징으로 하는 결합형 히트싱크.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 열전도 물질은 써멀 그리스(Thermal Grease), 써멀 본드(Thermal Bond) 중 어느 하나로 마련되는 것을 특징으로 하는 결합형 히트싱크.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 베이스 플레이트와 방열부재는 서로 상이한 금속 재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 결합형 히트싱크.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 방열부재는 서로 다른 높이로 구성되는 방열핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 결합형 히트싱크.

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