KR20120018039A - 히트 싱크 코어 부재 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

미리 정해진 양의 알루미늄 블랭크를 준비하는 단계; 상기 알루미늄 블랭크를 압출성형기를 통해 하나의 폐쇄단벽을 갖는 관상체로 압출성형하는 단계; 및 밀집 분포되고, 동일 간격을 갖는 다수의 수직 고정 그루브들을 형성하도록 상기 관상체의 외측벽을 펀치-커팅하는 단계를 통해 본 발명에 따른 히트 싱크 코어 부재가 제조된다. 히트 싱크를 형성하도록, 방열핀들은 상기 관상체의 수직 고정 그루브들에 쉽게 고정될 수 있다.

Description

히트 싱크 코어 부재 및 그 제조 방법{HEAT SINK CORE MEMBER AND ITS FABRICATION PROCEDURE}
본 발명은 히트 싱크 제조 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 미리 정해진 양의 알루미늄 블랭크(aluminum blank)를 하나의 폐쇄 말단벽(close end wall)을 갖는 관상체(tubular body)로 압출성형하고, 그 후, 방열핀들의 용이한 장착을 위해, 밀집 분포되고 동일한 간격을 갖는 다수의 수직 고정 그루브들(vertical retaining grooves)을 형성하도록 상기 관상체의 외측벽을 펀치-커팅(punch-cutting)하여 히트 싱크 코어 부재를 만드는 방법에 관한 것이다.
방열핀 타입의 히트 싱크는 일반적으로 관상 코어 부재(tubular core member) 및 복수 개의 방열핀을 포함한다. 상기 방열핀들은 상기 관상 코어 부재의 외주면 둘레에 방사상으로 일정한 간격으로 떨어져 있다. 상기 방열핀들은 상기 관상 코어 부재의 외주면과 일체로 형성되기 때문에, 상기 히트 싱크의 제조는 복잡하고, 그 제조 비용이 많이 든다. 또한, 기술적 제한으로 인하여, 상기 방열핀들은 두꺼운 벽 두께를 갖는다. 그 결과, 상기 히트 싱크는 무겁게 된다. 제한된 개수의 방열핀들로 인하여, 전술한 유형의 히트 싱크는 그 방열 효율이 제한된다.
적용되는 동안, 상기 관상 코어 부재는 그 일단이 열원(CPU 또는 LED 장치)에 부착된다. 방열 성능을 향상시키기 위하여 히트 파이프가 부착될 수 있다. 또한, 상기 관상 코어 부재는 원형 튜브, 사각형 튜브 또는 다각형 튜브의 형태로 만들어질 수 있다.
방열핀들이 관상 코어 부재의 외주면 둘레에 납땜되어 있는 히트 싱크들이 알려져 있다. 그러나, 각 방열핀들을 관상 코어 부재의 외주면 둘레에 납땜하는 것은 많은 시간과 노동이 소요되는 일이다. 납땜에 앞서, 서로 다른 금속 물질들이 서로 납땜될 수 있도록 하기 위하여, 전기 도금 기술이 필요할 수 있다. 게다가, 상기 제조 과정은 환경친화적이지 않다. 또한, 납땜-본딩은 열전달 효율을 떨어뜨릴 수 있다. 또한, 히트 싱크는 고체 알루미늄 블랭크(solid aluminum blank)로부터 직접 절단될 수 있다. 이 방법은 많은 시간과 노동을 소모할 뿐만 아니라, 많은 폐기물들을 생성하여, 제조 비용을 상당히 증가시킨다.
또한, 히트 싱크 코어 부재는 알루미늄 잉곳(aluminum ingot)으로부터 직접 압출성형될 수 있다. 이 방법은 상기 알루미늄 잉곳을 압출성형하여 외주면 둘레에 일정 간격으로 이격된 길이방향 그루브들(longitudinal grooves)을 갖는 관상 부재(tubular member)를 형성하는 것이다. 이후, 상기 관상 부재는 원하는 길이를 갖는 관상 코어 부재들로 절단된다. 그 다음, 각 관상 코어 부재의 길이방향 그루브들에 방열핀들이 고정된다. 이 제조 방법은 여전히 다음과 같은 단점들을 갖는다:
1. 기술적 제한들로 인하여, 압출성형된 히트 싱크 코어 부재의 길이방향 그루브들의 개수가 제한되고, 따라서 오직 제한된 개수의 방열핀들만이 상기 히트 싱크 코어 부재의 외주면에 고정될 수 있다. 상기 길이방향 그루브들의 개수가 증가될 경우, 압출성형하의 상기 히트 싱크 코어 부재의 벽 구조가 손상될 수 있다.
2. 완성된 히트 싱크 코어 부재는 두 개의 개방단(open ends)을 갖는 중공의 관상 부재이다. 적용되는 동안, 상기 히트 싱크 코어 부재의 폐쇄단이 열원에 부착될 수 있도록 하기 위해서 또는 부착된 부재를 지지하는데 이용할 수 있도록 하기 위해서, 상기 히트 싱크 코어 부재의 일단에 플레이트 부재가 본딩되어야만 한다. 그러나, 상기 플레이트 부재와 상기 히트 싱크 코어 부재는 일체로 만들어진 것이 아니기 때문에, 열전달 성능을 떨어뜨리는 모세관 현상(capillary effect)이 일어날 수 있다.
본 발명의 목적은 전술한 종래 기술의 디자인 및 기술들이 갖는 단점들을 제거한 히트 싱크 코어 부재 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 히트 싱크 코어 부재 제조 방법은 미리 정해진 양의 알루미늄 블랭크를 준비하는 단계; 상기 알루미늄 블랭크를 압출성형기를 통해 하나의 폐쇄단벽을 갖는 관상체로 압출성형하는 단계; 및 밀집 분포되고, 동일 간격을 갖는 다수의 수직 고정 그루브들을 형성하도록 상기 관상체의 외측벽을 펀치-커팅하는 단계를 포함한다. 방열핀들은 고성능의 히트 싱크를 형성하도록 상기 관상체의 수직 고정 그루브들에 쉽게 고정될 수 있다.
전술한 히트 싱크 코어 부재 제조 방법에 있어서, 상기 펀치-커팅 단계는 3개의 하위단계, 즉 상기 관상체의 외측벽을 펀치-커팅하여 미리 정해진 개수의 거친 그루브들을 형성하는 비정밀 펀치-커팅 하위단계; 상기 거친 그루브 각각을 펀치-커팅하여 정밀 그루브로 만드는 정밀 펀치-커팅 하위단계; 및 상기 정밀 그루브 각각을 다시 펀치-커팅하는 초정밀 펀치-커팅 하위단계를 포함할 수 있다. 전술한 하위단계들은 제조 시간 및 노동을 절약하여 제조를 촉진하도록 하기 위해 자동화방식으로 수행된다.
전술한 히트 싱크 코어 부재 제조 방법에 의해 완성된 본 발명에 따른 히트 싱크 코어 부재는 관상체; 상기 관상체의 일 단에 형성된 폐쇄단벽; 및 방열핀의 장착을 위해 상기 관상체의 외주면 둘레에 동일 간격으로 이격형성된 다수의 수직 고정 그루브들을 포함한다. 상기 폐쇄단벽은 상기 관상체와 일체로 형성되기 때문에, 종래 기술이 갖는 모세관 현상을 방지하여 열전달 성능을 효율적으로 개선할 수 있다.
본 발명에 따른 히트 싱크 코어 부재 제조 방법에 의하면, 종래 기술에 비해 제조 시간 및 노동을 절약하여 제조를 촉진할 수 있는 이점이 있다. 한편, 전술한 히트 싱크 코어 부재 제조 방법에 의해 완성된 본 발명에 따른 히트 싱크 코어 부재는 종래 기술과 달리, 관상체와 일체로 형성된 폐쇄단벽을 갖기 때문에, 모세관 현상을 방지하여 열전달 성능을 효율적으로 개선할 수 있는 이점이 있다. 또한, 히트 싱크를 구성하는 방열핀들이 상기 히트 싱크 코어 부재와 일체로 형성되지 않고, 별개로 제작된 후, 상기 히트 싱크 코어 부재의 수직 고정 그루브들에 프레스-피팅(press-fitting) 또는 리베팅(riveting) 방식으로 고정될 수 있도록 하기 때문에, 궁극적으로 전체 히트 싱크의 무게를 가볍게 하고, 다수의 방열핀들을 고정시켜 히트 싱크의 방열 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 히트 싱크 코어 부재의 제조 절차를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 히트 싱크 코어 부재의 제조 절차의 택일적 형태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따라 준비된 원형 알루미늄 블랭크(aluminum blank)를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따라 준비된 사각형 알루미늄 블랭크를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따라 압출성형된 원통형의 관상체를 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 단면도이다.
도 7은 도 5의 평면도이다.
도 8은 본 발명에 따라 압출성형된 사각형의 관상체를 도시한 도면이다.
도 9는 도 8의 단면도이다.
도 10은 도 8의 평면도이다.
도 11은 본 발명에 따라 마련된 원형 튜브 모양의 히트 싱크 코어 부재의 사시도이다.
도 12는 도 11의 단면도이다.
도 13은 도 11의 평면도이다.
도 14는 본 발명에 따라 마련된 사각형 튜브 모양의 히트 싱크 코어 부재의 사시도이다.
도 15는 도 14의 단면도이다.
도 16은 도 14의 평면도이다.
도 17은 본 발명에 따른 원형 튜브 모양의 히트 싱크 코어 부재의 대응되는 수직 고정 그루브들(vertical retaining grooves)에 삽입된 방열핀들을 나타낸 개략적 부분도이다.
도 18은 상기 수직 고정 그루브들에 고정된 방열핀들을 나타낸, 도 17에 상응한 도면이다.
도 19는 본 발명에 따른 원형 튜브 모양의 히트 싱크 코어 부재에 기초한 히트 싱크의 사시도이다.
도 20은 본 발명에 따른 사각형 튜브 모양의 히트 싱크 코어 부재에 기초한 히트 싱크의 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 미리 정해진 양의 알루미늄 블랭크(aluminum blank: 1)(도 3 또는 도 4 참조)가 압출성형기를 통해 하나의 폐쇄단벽(close end wall: 11)을 갖는 관상체(10)(도 5 내지 도 7 또는 도 8 내지 도 10 참조)로 압출성형되고, 그 다음, 밀집 분포된 방식으로 외주면 둘레에 동일 간격을 갖는 다수의 수직 고정 그루브들(vertical retaining grooves: 12)(도 11 내지 도 13 또는 도 14 내지 도 16 참조)을 형성하도록 상기 관상체(10)의 외측벽이 펀치-커팅(punch-cutting)되어, 히트 싱크 코어 부재(100)가 얻어진다. 이후, 히트 싱크(300)(도 19 또는 도 20 참조)를 형성하도록 상기 히트 싱크 코어 부재(100)의 고정 그루브들(12)에 방열핀들(200)이 고정된다(도 17 또는 도 18 참조).
상기 히트 싱크 코어 부재의 제조 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
(1) 미리 정해진 양의 알루미늄 블랭크(1)를 준비하는 단계;
(2) 상기 알루미늄 블랭크(1)를 압출성형기를 통해 하나의 폐쇄단벽(11)을 갖는 관상체(10)로 압출성형하는 단계; 및
(3) 밀집 분포되고, 동일 간격을 갖는 다수의 수직 고정 그루브들(12)을 형성하도록 상기 관상체(10)의 외측벽을 펀치-커팅하는 단계.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 관상체(10)의 외측벽을 펀치-커팅하는 단계는 단계는 비정밀 펀치-커팅, 정밀 펀치-커팅 및 초정밀 펀치-커팅과 같은 하위단계들을 포함한다. 상기 비정밀 펀치-커팅은 상기 관상체(10)의 외측벽을 펀치-커팅하여 미리 정해진 개수의 거친(rough) 그루브들을 형성한다. 상기 정밀 펀치-커팅은 각각의 거친 그루브를 펀치-커팅하여 실질적으로 미리 정해진 크기에 가까운 정밀 그루브로 만든다. 상기 초정밀 펀치-커팅은 각각의 정밀 그루브를 다시 펀치-커팅하여 각 정밀 그루브의 크기를 수정함으로써 개개의 완성된 수직 고정 그루브(12)로 만든다. 한 번의 비정밀 펀치-커팅, 적어도 한 번의 정밀 펀치-커팅 및 적어도 한 번의 초정밀 펀치-커팅을 수행함으로써, 밀집 분포되고, 동일 간격을 갖는 원하는 개수의 수직 고정 그루브들(12)을 상기 관상체(10)의 외측벽에 신속하고도 효율적으로 형성한다. 전술한 하위단계들은 제조 시간 및 노동을 절약하여 제조를 촉진하도록 하기 위해 자동화방식으로 수행된다.
또한, 상기 압출성형단계 동안, 수직 리브들(vertical ribs: 13)(도 5 내지 도 7 또는 도 8 내지 도 10 참조)이 상기 관상체(10)의 내측벽에 형성된다. 또한, 부착되는 부재의 장착을 위해, 각 수직 리브(13)에 장착홀(14)(도 11 또는 도 14 참조)을 형성하는 홀-드릴링(hole-drilling) 단계가 수행될 수 있다. 부착되는 부재의 장착을 위해, 상기 관상체(10)의 폐쇄단벽(11)에 하나 또는 그 이상의 장착홀들이 형성될 수 있다.
또한, 상기 관상체(10)는 다른 다양한 모양 및 치수로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 상기 관상체(10)는 도 5 내지 도 7에 도시된 원형 튜브와 같은 모양으로 만들어질 수 있다. 택일적으로, 상기 관상체(10)는 도 8 내지 도 10에 도시된 사각형 튜브와 같은 모양으로 만들어질 수 있다.
또한, 상기 관상체(10)에 고정되는 방열핀들(200)은 다양한 모양 및 크기를 갖도록 만들어질 수 있다. 그러나, 상기 방열핀들(200)은 상기 수직 고정 그루브들(12)에 프레스-피팅(press-fitting) 또는 리베팅(riveting)될 수 있도록 구성되어야 한다.
또한, 상기 수직 고정 그루브들(12)은 다양하게 구성될 수 있다. 바람직하게, 상기 관상체(10)의 외측벽은, 제1돌출부(121) 및 제2돌출부(122)가 각 수직 고정 그루브(12)의 2개의 마주보는 측면들을 따라 배치되도록 형성되게끔 펀치-커팅된다. 하나의 방열핀(200)이 하나의 수직 고정 그루브(12) 속에 삽입되면, 인접한 제1돌출부(121)가 인접한 제2돌출부(122) 쪽으로 변형되어, 상기 제1돌출부(121)와 제2돌출부(122) 사이에 상기 방열핀(200)이 단단히 고정된다(도 18 참조).
지금까지 본 발명의 구체적 실시예들이 설명의 목적으로 상세히 기술되었지만, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 다양한 수정들 및 향상들이 만들어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허청구범위에 의해 제한되는 것이 아닌 한, 전술한 실시예들로 제한되지는 않는다.

Claims (13)

  1. (a) 미리 정해진 양의 알루미늄 블랭크를 준비하는 단계;
    (b) 상기 알루미늄 블랭크를 압출성형기를 통해 하나의 폐쇄단벽을 갖는 관상체로 압출성형하는 단계; 및
    (c) 밀집 분포되고, 동일 간격을 갖는 다수의 수직 고정 그루브들을 형성하도록 상기 관상체의 외측벽을 펀치-커팅하는 단계를 포함하는 히트 싱크 코어 부재 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (c)는 상기 관상체의 외측벽을 펀치-커팅하여 미리 정해진 개수의 거친 그루브들을 형성하는 비정밀 펀치-커팅 하위단계; 상기 거친 그루브 각각을 펀치-커팅하여 정밀 그루브로 만드는 정밀 펀치-커팅 하위단계; 및 상기 정밀 그루브 각각을 다시 펀치-커팅하는 초정밀 펀치-커팅 하위단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 싱크 코어 부재 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (b)는 상기 알루미늄 블랭크를 압출성형기를 통해 하나의 폐쇄단벽을 가지며, 내측벽에 다수의 수직 리브들을 갖는 관상체로 압출성형하는 것을 특징으로 하는 히트 싱크 코어 부재 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수직 리브들에 다수의 장착홀을 형성하는 하위단계가 상기 단계 (b)와 상기 단계 (c) 사이에 더 포함되는 것을 특징으로 하는 히트 싱크 코어 부재 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 관상체의 상기 폐쇄단벽에 다수의 장착홀을 형성하는 하위단계가 상기 단계 (b)와 상기 단계 (c) 사이에 더 포함되는 것을 특징으로 하는 히트 싱크 코어 부재 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 관상체는 원형 튜브 형상인 것을 특징으로 하는 히트 싱크 코어 부재 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 관상체는 사각형 튜브 형상인 것을 특징으로 하는 히트 싱크 코어 부재 제조 방법.
  8. 관상체;
    상기 관상체의 일 단에 형성된 폐쇄단벽; 및
    방열핀의 장착을 위해 상기 관상체의 외주면 둘레에 동일 간격으로 이격형성된 다수의 수직 고정 그루브들을 포함하는 히트 싱크 코어 부재.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 관상체는 상기 수직 고정 그루브들의 2개의 마주보는 측면들을 따라 각각 연장된 다수의 제1돌출부와 제2돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 싱크 코어 부재.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 관상체의 내측벽에 축방향으로 형성된 다수의 수직 리브들 및 상기 각 수직 리브의 일 단에 형성된 장착홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 싱크 코어 부재.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 폐쇄단벽에 형성된 다수의 장착홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히트 싱크 코어 부재.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 관상체는 원형 튜브 형상인 것을 특징으로 하는 히트 싱크 코어 부재.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 관상체는 사각형 튜브 형상인 것을 특징으로 하는 히트 싱크 코어 부재.
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