KR20100091775A - 히트싱크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히트싱크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방열플레이트를 구조를 변경하여 방열면적을 넓힘으로써 방열효과를 높이고, 바람의 소통방향을 컨트롤 할 수 있게 하며, 적층된 방열플레이트 사이에 지지구조를 형성하게 하는 히트싱크에 관한 것이다.

본 발명에 따른 히트싱크는 열원의 열을 공기중으로 배출하기 위한 방열플레이트가 다수 적층되어 형성된 히트싱크에 있어서, 열을 흡수하기 위한 흡열부와 열을 방출하기 위한 방열부가 형성된 제1 방열플레이트 및 제2 방열플레이트를 포함하되, 상기 제1 방열플레이트의 방열부에는 절곡에 의해 바람이 통과하는 방향으로 다수의 트렌치가 형성되고, 상기 제2 방열플레이트의 방열부에는 상기 제1 방열플레이트의 트렌치와 대칭되게 절곡되어 다수의 트렌치가 형성되며, 상기 제1 방열플레이트와 제2 방열플레이트가 교차 적층되므로써 상기 트렌치들의 바깥면이 상호 연접되어 통풍과 지지구조를 위한 다수의 윈드터널이 형성된 것을 특징으로 한다.

히트싱크, 방열플레이트, 흡열부, 발열부, 히트파이프

Description

히트싱크 {HEAT SINK}

본 발명은 히트싱크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방열플레이트를 구조를 변경하여 방열면적을 넓힘으로써 방열효과를 높이고, 바람의 소통방향을 컨트롤 할 수 있게 하며, 적층된 방열플레이트 사이에 지지구조를 형성하게 하는 히트싱크에 관한 것이다.

히트싱크는 전자부품 또는 열전소자 등으로부터 열을 흡수하고 방열플레이트와 공기와의 열교환을 통해 전자부품 등을 냉각하는 장치를 말한다.

다양한 발열 반도체 부품의 경우 적정온도 이상의 온도에서는 오동작이 발생되거나 부품이 파손될 우려가 있다. 따라서 컴퓨터와 같이 CPU, 그래픽카드 기타 각종 발열 반도체 부품이 내장된 시스템의 경우 부품의 냉각을 위한 히트싱크의 설치가 필수적이다.

박막의 평판의 방열 플레이트를 일정한 간격으로 수평 또는 수직으로 적층하고 쿨링팬(cooling fan)을 이용하여 열을 포함하고 있는 방열플레이트 사이에 냉매인 바람을 통과시킴으로써 상호 열교환을 통하여 방열기능을 수행하는 일반적인 형태의 히트싱크는 방열플레이트가 바람과 접촉하는 면적과 히트싱크를 통과하는 바람이 얼마나 많은 열을 머금고 밖으로 빠져나오느냐에 의해 방열 효과가 결정된다. 즉, 넓은 방열면적을 갖는 방열플레이트로 구성될수록, 방열플레이트와 바람 사이에 충분한 열교환이 이루어질수록 방열효과가 높아지는 것이다.

그러나 방열 효과만을 생각하여 방열플레이트를 무한정 넓게 설계한다면 공간 효율 면에서 많은 문제점을 야기할 수 있고, 종래의 평판 방열플레이트로 적층된 히트싱크의 경우 방열플레이트 사이에 바람을 가이드 하는 역할을 수행하는 부분이 없어 충분한 열교환 없이 사방으로 바람이 빠져나와 방열효율을 떨어뜨리는 문제가 있었다.

뿐만 아니라 종래의 히트싱크의 경우 시스템 내부에 다수 설치된 타 히트싱크 또는 팬에 의하여 불규칙적으로 흐르는 더운 바람이 유입되어 냉매 간에 간섭을 일으키는 문제가 있었으며, 박막의 평판 방열플레이트는 판 지지구조가 연약해 외부 충격에 의해 쉽게 찌그러져 방열효과를 현저히 떨어뜨리는 문제점을 야기하기도 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에 따른 히트싱크는 방열플레이트의 구조를 개선함으로써 높은 방열효과와 방열플레이트 간에 튼튼한 지지구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 히트싱크는 열원의 열을 공기중으로 배출하기 위한 방열플레이트가 다수 적층되어 형성된 히트싱크에 있어서, 열을 흡수하기 위한 흡열부와 열을 방출하기 위한 방열부가 형성된 제1 방열플레이트 및 제2 방열플레이트를 포함하되, 상기 제1 방열플레이트의 방열부에는 절곡에 의해 바람이 통과하는 방향으로 다수의 트렌치가 형성되고, 상기 제2 방열플레이트의 방열부에는 상기 제1 방열플레이트의 트렌치와 대칭되게 절곡되어 다수의 트렌치가 형성되며, 상기 제1 방열플레이트와 제2 방열플레이트가 교차 적층되므로써 상기 트렌치들의 바깥면이 상호 연접되어 통풍과 지지구조를 위한 다수의 윈드터널이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 윈드터널은 제1 방열플레이트 및 제2 방열플레이트의 적층에 의해 단위 횡단면이 "

" 형태를 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 윈드터널은 제1 방열플레이트 및 제2 방열플레이트의 적층에 의해 단위 횡단면이 "

" 형태를 형성하는 것을 특징으로 하는 히트싱크.

또한, 상기 윈드터널은 제1 방열플레이트 및 제2 방열플레이트의 적층에 의해 단위 횡단면이 "

" 형태를 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 윈드터널은 제1 방열플레이트 및 제2 방열플레이트의 적층에 의해 단위 횡단면이 "

" 형태를 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 윈드터널은 팬의 바람방향을 변경할 수 있도록 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 흡열부는 히트싱크를 관통하며 열원의 열을 전달하는 다수의 히트파이프와 연결될 수 있도록 방열플레이트 내부에 원형의 홀로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 흡열부는 인접한 방열플레이트와의 간격을 유지하게 하고 히트파이프와의 접촉면을 확보하여 열전달의 효율을 높이기 위하여 홀의 원주부분이 절곡되어 돌출 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 흡열부는 방열플레이트 측면이 연장되어 판형으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 흡열부는 열전달 블럭에 형성된 홈 사이에 끼움식으로 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 흡열부는 고정을 위한 관통홈이 형성되고, 방열플레이트가 적층되는 흡열부 사이에 고정을 위한 관통홈이 형성된 다수의 지지편이 끼워져 고정수단에 의해 일체로 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 흡열부는 열전달 블럭표면에 솔더링에 의해 고정되기 위해 단부가 "┛" 모양으로 절곡되어 형성된 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 본 발명에 따른 히트싱크는 제 1 방열플레이트와 제 2 방열플레이트에 절곡된 트렌치가 형성되어 있어 평판 방열플레이트가 적층되어 형성된 히트싱크에 비하여 넓은 방열면적을 확보할 수 있고, 윈드터널이 유입된 바람을 가이드 하기 때문에 방열플레이트와 바람 간에 충분한 접촉에 의해 열교환이 이루어져 히트싱크로부터 빠져나오는 바람이 많은 열을 머금고 방출될 수 있어 종래 평판 방열플레이트로 구성된 히트싱크에 비해 방열효율이 현저하게 높다고 볼 수 있다.

또한, 상기 윈드터널은 바람의 방향을 가이드 할 수 있어 히트싱크에서 방출되는 더운 바람을 시스템 내부의 원하는 방향으로 향하게 할 수 있으며 타 히트싱크 또는 팬으로부터 방출되는 더운 바람의 간섭을 배재할 수 있다.

뿐만아니라, 본 발명에 따른 히트싱크는 제 1 방열플레이트와 제 2 방열플레이트의 트렌치 바깥면의 연접에 의해 형성된 지지구조를 가지지 때문에 외부 충격으로부터 방열플레이트 형태를 유지하는데 매우 효과적이다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 히트싱크(1)는 종래 대부분의 히트싱크와 마찬가지로 도 1 에서 도시된 바와 같이 열원의 열을 공기 중으로 배출하기 위한 방열플레이트(100)가 다수 적층되어 형성되고, 적층된 방열플레이트(100)에 의해 형성된 히트싱크(1) 측면에 팬(fan)(도시생략) 등이 장착되어 상기 적층된 방열플레이트(100) 사이의 틈으로 바람이 통기 시키는 구조로 되어 있다.

본 발명에 따른 히트싱크(1)의 특징은 도 1 내지 도3 에 도시된 바와 같이 열을 흡수하기 위한 흡열부(110)와 열을 방출하기 위한 방열부(120)가 형성된 제1 방열플레이트(100a) 및 제2 방열플레이트(100b)를 포함하되, 상기 제 1 방열플레이트의 방열부에는 절곡에 의해 바람이 통과하는 방향으로 다수의 트렌치(trench)(121a)가 형성되고, 상기 제2 방열플레이트의 방열부에는 상기 제 1 방열플레이트의 트렌치(trench)(121a)와 대칭되게 절곡되어 다수의 트렌치(trench)(121b)가 형성되며, 상기 제 1 방열플레이트(100a)와 제 2 방열플레이트(100b)가 교차 적층되므로써 상기 트렌치(trench)(121a)(121b)들의 바깥면이 상호 연접되어 통풍과 지지구조를 위한 다수의 윈드터널(wind tunnel)(10)을 형성하는 것이다.

상기 트렌치(121a)(121b)는 방열플레이트가 차지하는 면적에 비하여 넓은 방열면적을 가짐으로써 공기와의 접촉면적을 넓히기 위한 기능을 하며, 통풍되는 바 람을 가이드할 뿐만 아니라 절곡에 의하여 돌출형성되어 지지대와 같은 역할을 함으로써 평판의 방열플레이트의 보다 튼튼한 지지구조를 가질 수 있게 한다. 상기 트랜치(121a)(121b)는 방열플레이트들이 적층될 때 상호 연접에 의하여 윈드터널을 형성하기 위한 것이기 때문에 제 1 방열플레이트(100a)에 형성된 트렌치(121a)와 제 2 방열플레이트(100b)에 형성된 트렌치(121b)가 상호 대칭이 될 수 있도록 절곡 되어야 한다.

종래의 평판의 방열플레이트로 형성된 히트싱크의 경우 통풍되는 바람을 가이드하는 부분이 없어 바람이 방열플레이트 사이를 통과할 때 사방으로 빠져나갈 수 있기 때문에 방열플레이트 사이에 높은 밀도의 기압이 형성될 수 없었고 그로 인해 방열플레이트와 빠져나가는 공기 사이에 충분한 열교환이 이루어지기 어려운 점이 있었다. 그러나 본 발명에 따른 히트싱크의 경우 상기 윈드터널(10)이 바람을 일정한 방향으로 가이드 하고 윈드터널 내부를 통과하는 바람이 높은 기압의 형성할 수 있도록 함으로써 윈드터널 내부 표면과 통과되는 바람 간에 보다 많은 접촉을 이루어 바람이 빠져나올 때 많은 열을 머금고 나올 수 있게 한다. 또한 윈드터널의 외벽은 히트싱크의 측면으로 유입될 수 있는 바람을 막아 주는 역할을 하기 때문에 시스템 내부의 타 히트싱크 등으로 부터 나오는 바람에 의한 간섭현상도 배제할 수 있다.

상기와 같은 방열효과 이외에도 상기 윈드터널(10)은 상기 트렌치들의 상호 연접에 의하여 형성된 것이기 때문에 방열플레이트의 튼튼한 지지구조를 형성하게 하고 외부충격으로 부터 방열플레이트가 쉽게 찌그러지지 않도록 하는데 도움을 줄 수 있다.

상기 윈드터널(10)의 형성을 위해서는 제1 방열플레이트(100a)와 제2 방열플레이트(100b)가 교차 적층되므로써 상기 트렌치(121a)(121b)들의 바깥면이 상호 연접되어 형성되기 때문에 제 1 및 제 2 방열플레이트(100a)(100b)가 한 조를 이루어야 적층되어야 한다.

상기 윈드터널(10)의 형태는 다양하게 형성될 수 있는데, 도 4 내지 도 7 에 도시된 바와 같이 통과되는 바람의 접촉면적, 지지구조 및 제조공정상의 간편화 등을 고려하여 다양한 모양으로 구성할 수 있다.

예를 들면, 단위 횡단면이 "

" 형태의 벌집구조(10a)는 통과되는 바람의 접촉면적을 고려하여 설계될 수 있을 것이고, 단위 횡단면이 "

" 형태의 사각구조(10b)는 지지구조의 강화를 좀더 고려하여 설계될 수 있을 것이며, 단위 횡단면이 "

" 형태의 원구조(10c)는 제조공정상의 간편화를 고려하여 설계될 수 있을 것이고, 단위 횡단면이 "

" 형태의 다이아몬드구조(10d)는 보다 강화된 지지구조를 위하여 설계될 수 있을 것이다.

도 8 은 윈드터널(10e)의 또다른 실시예로서 윈드터널을 팬(fan)이 부착될 히트싱크의 측면에 대해 수직방향이 아닌 사선방향으로 형성함으로써 팬(fan)의 바람방향을 변경할 수 있음을 도시한 것이다. 이는 시스템 내부의 구조상 히트싱크의 방향을 변경할 수 없는 상황에서 히트싱크로 부터 바람이 빠져나오는 방향에 열에 민감한 부품이나 구성요소가 배치될 경우 유용하게 활용될 수 있을 것이다. 비록 도시된 것은 사선방향으로 형성된 직선의 윈드터널(10e)이지만 시스템의 환경에 따라 곡선형태 등 다양한 형태로 윈드터널을 구성하여 방향을 가이드 할 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 히트싱크(1)의 흡열부(110)는 도 9 내지 도 10 에 도시된 바와 같이 연전달 블럭(3)으로 부터 열을 전달받는 다수의 히트파이프(2)가 히트싱크를 관통하며 연결될 수 있도록 방열플레이트 판 가운데 원형의 홀 형태로 형성될 수 있다. 또한 상기 원형의 홀 형태의 흡열부(110a)는 도 2 내지 도 3 에 도시된 바와 같이 홀의 원주부분이 절곡되어 돌출 형성될 수 있는데, 이는 히트파이프와의 접촉면을 충분히 확보하여 히트파이프와 방열플레이트 간의 열전달의 효율을 높일 뿐만 아니라 인접 방열플레이트 간의 상호 일정한 간격을 유지하며 지지구조를 형성하는데 도움을 주기 위해서이다.

본 발명에 따른 히트싱크(1)의 흡열부는 도 11 내지 도 14 에 도시된 바와 같이 원형의 홀 형태 이외에 방열플레이트 측면이 연장되어 판형으로 형성될 수 있 는데, 이는 히트파이프의 도움없이 열전달 블럭 등에 직접 연결하고자 하는 경우 주로 이용될 수 있다.

도 11 에서 도시된 바와 같이 흡열부(110b)는 열전달 블럭(4)에 형성된 홈 사이에 끼움식으로 결합될 수 있고, 도 12 에서 도시된 바와 같이 흡열부(110c)에 고정수단이 관통할 수 있는 관통홈이 형성되고 방열플레이트가 적층되는 흡열부 사이에 고정을 위한 관통홈이 형성된 다수의 지지편(5)이 끼워져 나사나 볼트와 같은 고정수단에 의해 일체로 고정될 수 있으며, 도 13 내지 도 14 에서 도시된 바와 같이 흡열부(110d) 단부(111d)가 "┛" 모양으로 절곡 형성되어 열전달 블럭(6)에 솔더링(soldering)에 의하여 결합 될 수 있을 것이다.

상기 내용은 발명의 구체적인 실시의 목적을 위하여 바람직한 실시예로 표현하였으나 본 발명의 내용은 그 기술사상과 균등범위 내에서 다양하게 변형되어 실시될 수 있을 것이므로 본 발명의 권리범위는 상기 내용에 의해 제한되어 해석되어서는 아니 될 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 히트싱크의 방열플레이트를 도시한 사시도.

도 2 는 본 발명에 따른 히트싱크의 방열플레이트를 도시한 정면도.

도 3 은 본 발명에 따른 히트싱크의 사시도.

도 4 는 본 발명에 따른 히트싱크의 정면도.

도 5 는 본 발명에 따른 히트싱크의 다른 실시예를 도시한 정면도.

도 6 은 본 발명에 따른 히트싱크의 다른 실시예를 도시한 정면도.

도 7 은 본 발명에 따른 히트싱크의 다른 실시예를 도시한 정면도.

도 8 은 본 발명에 따른 히트싱크의 다른 실시예를 도시한 사시도.

도 9 는 본 발명에 따른 히트싱크의 다른 실시예를 도시한 사시도.

도 10 은 본 발명에 따른 히트싱크의 다른 실시예를 도시한 사시도.

도 11 은 본 발명에 따른 히트싱크의 다른 실시예를 도시한 사시도.

도 12 는 본 발명에 따른 히트싱크의 다른 실시예를 도시한 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 히트싱크 10 : 윈드터널(wind tunnel)

100a : 제 1 방열플레이트 100b : 제 2 방열플레이트

110 : 흡열부 120 : 방열부

121 : 트렌치(trench) 2 : 히트파이프

3, 4, 6 : 열전달 블럭 5 : 지지편

Claims (12)

1. 열원의 열을 공기중으로 배출하기 위한 방열플레이트가 다수 적층되어 형성된 히트싱크에 있어서,

   열을 흡수하기 위한 흡열부와 열을 방출하기 위한 방열부가 형성된 제1 방열플레이트 및 제2 방열플레이트를 포함하되, 상기 제1 방열플레이트의 방열부에는 절곡에 의해 바람이 통과하는 방향으로 다수의 트렌치가 형성되고, 상기 제2 방열플레이트의 방열부에는 상기 제1 방열플레이트의 트렌치와 대칭되게 절곡되어 다수의 트렌치가 형성되며, 상기 제1 방열플레이트와 제2 방열플레이트가 교차 적층되므로써 상기 트렌치들의 바깥면이 상호 연접되어 통풍과 지지구조를 위한 다수의 윈드터널이 형성된 것을 특징으로 하는 히트싱크.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 윈드터널은 제1 방열플레이트 및 제2 방열플레이트의 적층에 의해 단위 횡단면이 "

   

   " 형태를 형성하는 것을 특징으로 하는 히트싱크.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 윈드터널은 제1 방열플레이트 및 제2 방열플레이트의 적층에 의해 단위 횡단면이 "

   

   " 형태를 형성하는 것을 특징으로 하는 히트싱크.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 윈드터널은 제1 방열플레이트 및 제2 방열플레이트의 적층에 의해 단위 횡단면이 "

   

   " 형태를 형성하는 것을 특징으로 하는 히트싱크.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 윈드터널은 제1 방열플레이트 및 제2 방열플레이트의 적층에 의해 단위 횡단면이 "

   

   " 형태를 형성하는 것을 특징으로 하는 히트싱크.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 윈드터널은 팬의 바람방향을 변경할 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 히트싱크.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 흡열부는 히트싱크를 관통하며 열원의 열을 전달하는 다수의 히트파이프와 연결될 수 있도록 방열플레이트 내부에 원형의 홀로 형성된 것을 특징으로 하는 히트싱크.
8. 제 2 항에 있어서, 상기 흡열부는 인접한 방열플레이트와의 간격을 유지하게 하고 히트파이프와의 접촉면을 확보하여 열전달의 효율을 높이기 위하여 홀의 원주부분이 절곡되어 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 히트싱크.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 흡열부는 방열플레이트 측면이 연장되어 판형으로 형성된 것을 특징으로 하는 히트싱크.
10. 제 4 항에 있어서, 상기 흡열부는 열전달 블럭에 형성된 홈 사이에 끼움식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 히트싱크.
11. 제 4 항에 있어서, 상기 흡열부는 고정을 위한 관통홈이 형성되고, 방열플레이트가 적층되는 흡열부 사이에 고정을 위한 관통홈이 형성된 다수의 지지편이 끼워져 고정수단에 의해 일체로 고정되는 것을 특징으로 하는 히트싱크.
12. 제 4 항에 있어서, 상기 흡열부는 열전달 블럭표면에 솔더링에 의해 고정되기 위해 단부가 "┛" 모양으로 절곡되어 형성된 것을 특징으로 하는 히트싱크.

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