KR20130027330A - 냉각 구조를 갖는 휴대용 단말기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기는, 윈도우; 상기 윈도우 하부에 배치되는 디스플레이; 및 상기 디스플레이를 지지하며, 발열부품들이 실장된 메인보드와 상기 디스플레이가 서로 대향하면서 이격되어 그 사이에 에어갭을 형성하도록, 중앙부가 개방된 디스플레이 지지 프레임을 포함한다.

Description

냉각 구조를 갖는 휴대용 단말기 {PORTABLE TERMINAL HAVIGN A COOLING STRUCTURE}

본 발명은 냉각 구조를 갖는 휴대용 단말기에 관한 것으로, 더 상세하게는, 휴대용 단말기의 디스플레이를 지지하는 프레임의 중앙부를 개방하여, 개방된 중앙부를 통해 대향하는 디스플레이와 발열부품 사이에 에어갭을 형성함으로써, 자연 방열시킬 수 있는 휴대용 단말기에 관한 것이다.

최근 휴대용 단말기에 사용되는 CPU(Central Processing Unit) 등의 부품은 반도체 제조 기술이 발달함에 따라 점차 고집적화 소형화 되고 있다. 이와 더불어 휴대용 단말기에는 사용자의 요구에 부응하기 위해 동영상 재생, 영상 통화, 인터넷 등의 다양한 멀티 미디어 기능이 계속 업데이트 되고 있으며, 4G 도입과 맞물리면서 듀얼 ANT 사용에 따른 CPU 부하가 유발되고, 이로 인해 발산되는 발열량은 상당한 수준에 이르게 되었다.

따라서, CPU의 클락 수 증가에 따라, 휴대용 단말기의 온도가 높아짐으로써, 부품의 기능적 장해, 수명저하, 열팽창에 의한 기계적 손상, 사용자에게 화상을 입히거나(저온화상, 고온화상) 불쾌감을 유발하는 문제가 발생하게 되었다.

도 1은 종래의 냉각을 위한 전자기기의 구성을 도시한 분해 사시도이다.

도 1을 참조하면, 케이스(21a) 내에 수용되는 인쇄회로기판(24)과 하드 디스크 드라이브(25)의 냉각을 위해 열전도성 충진재(28)가 적용된다. 그러나, 이러한 냉각 방식은 냉각을 위해 별도의 구성요소인 열전도성 충진재(28)가 배치되어야 하므로, 두께가 증가하게 되어, 휴대용 단말기의 경박화 요구에 부응하지 못하게 된다.

그 외에, 한국등록특허 10-0649141호는 휴대용 단말기의 냉각을 위해 마이크로 쿨링 유니트를 적용하고, 한국등록특허 10-0831738호는 방열팬과 방열판을 구비하여 냉각 효과를 달성하고자 하나, 이러한 방식은 별도의 냉각 방열 기구를 휴대용 단말기 내부 공간에 설치해야 하므로, 제조 비용과 두께를 증가시킨다는 단점을 갖는다.

특허문헌 1: 한국등록특허 10-0677620 (삼성전자 주식회사) 2007. 01. 26. 요약, 청구항 제1항, 도 6 특허문헌 2: 한국등록특허 10-0649141 (엘지전자 주식회사) 2006. 11. 16. 요약, 청구항 제1항, 도 2 특허문헌 3: 한국등록특허 10-0831738 (엘지전자 주식회사) 2008. 05. 16. 요약, 청구항 제1항, 도 2

본 발명의 목적은 간단한 구조의 냉각 구조를 휴대용 단말기에 도입하여, 휴대용 단말기의 경박화를 달성할 수 있는 휴대용 단말기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 동일한 면적 내에서 방열 면적을 최대화하고, 디스플레이를 보호하면서 냉각 기능을 개선할 수 있는 휴대용 단말기를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기는, 윈도우; 상기 윈도우 하부에 배치되는 디스플레이; 및 상기 디스플레이를 지지하며, 발열부품들이 실장된 메인보드와 상기 디스플레이가 서로 대향하면서 이격되어 그 사이에 에어갭을 형성하도록, 중앙부가 개방된 디스플레이 지지 프레임을 포함한다.

상기 디스플레이 지지 프레임에는, 상기 윈도우를 지지하는 윈도우 지지턱과, 상기 디스플레이를 지지하는 디스플레이 지지턱이 구조화될 수 있다.

상기 디스플레이 지지 프레임은 금속 합금물로 이루어질 수 있다.

상기 디스플레이 지지 프레임은 상기 윈도우 지지턱으로부터 외측을 향해 연장하여 돌출된 결합부를 구비할 수 있다.

상기 휴대용 단말기는, 상기 디스플레이 지지 프레임의 외측에서 상기 디스플레이 지지 프레임의 결합부와 결합하는 강도 보강 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 디스플레이 지지 프레임의 결합부에 결합한 부분의 강도 보강 부재의 단면은 C자 형태가 될 수 있다.

상기 디스플레이 지지 프레임의 개방된 중앙부는 결합 지지대에 의해 제1 개방부와 제2 개방부로 구획될 수 있다.

상기 휴대용 단말기는, 상기 디스플레이 지지 프레임의 제2 개방부 영역에 결합하는 SUS 구조체를 더 포함할 수 있다.

상기 SUS 구조체는 복수의 관통홀을 구비할 수 있다.

상기 SUS 구조체는, 배터리의 양단의 곡면에 대응하는 소정 곡률의 곡면을 가질 수 있다.

상기 SUS 구조체는 외측 영역에 상기 디스플레이 지지 프레임에 체결되는 하나 이상의 후크 구조물을 구비할 수 있다.

상기 디스플레이 지지 프레임의 측면에는 외부의 공기가 유입되는 하나 이상의 공기 주입구를 구비할 수 있다.

상기 휴대용 단말기는, 상기 디스플레이와 상기 발열부품 사이에 개재되며, 요철구조의 표면을 갖는 방열판을 더 포함할 수 있다.

상기 방열판은 표면을 관통하는 하나 이상의 개구를 구비할 수 있다.

본 발명의 휴대용 단말기는 구조를 단순화시킴으로써, 휴대용 단말기의 경박화를 달성할 수 있고, 내부 공간을 절약할 수 있으며, 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 휴대용 단말기는 휴대용 단말기 자체에서 발생하는 열을 신속하게 방열할 수 있으므로, 부품의 단락, 열화 등의 제품 불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.

나아가, 본 발명의 휴대용 단말기의 구조는 동일한 면적 내에서 방열 면적을 최대화하고, 디스플레이를 보호하면서 냉각 기능을 개선할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 냉각을 위한 전자기기의 구성을 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기의 평면도이다.
도 3은 도 2의 휴대용 단말기의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3의 메인보드의 사시도이다.
도 5는 도 3의 디스플레이 지지 프레임의 사시도이다.
도 6은 도 2의 휴대용 단말기를 A-A 선을 따라 절취한 단면도이다.
도 7은 도 2의 휴대용 단말기를 B-B 선을 따라 절취한 단면도이다.
도 8은 도 7의 휴대용 단말기의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 방열판을 도시한 사시도이다.
도 10은 도 2의 휴대용 단말기를 C-C 선을 따라 절취한 단면도이다.
도 11a 및 11b는 도 10의 SUS 구조체의 평면도 및 사시도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 휴대용 단말기에 대하여 상세하게 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 일반적이고 공지된 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명의 경우, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략한다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 판단하여야 할 것이다.

또한 본 발명을 설명함에 있어, 도 1에서 도시된 바와 같은 바 타입의 휴대용 단말기에 본 발명의 구성을 적용하여 설명할 것이나, 이에 국한되지 않고 폴더 타입, 슬라이드 타입 등의 휴대용 무선 단말기에 본 발명의 사상이 적용될 수 있다. 나아가, 본 발명은 체적당 소비전력이 높은 휴대용 단말기의 부품의 온도 저하에 적용하기에 매우 적합하다. 본 발명에 따른 냉각 구조는 휴대용 게임기, 카메라, 캠코더 등의 발열 부품을 사용하는 전자기기에 모두 적용가능하다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말기의 평면도이며, 도 3은 도 2의 휴대용 단말기의 분해 사시도이다.

도 2 및 3을 참조하면, 본 발명의 휴대용 단말기(100)는, 통상의 휴대용 단말기에 구비되는, 음성 신호를 출력하기 위한 스피커(101), 사용자가 조작하는 신호가 입력되는 윈도우(102), 윈도우 하부에 위치하여 영상 신호를 출력하기 위한 디스플레이(109), 전력공급을 위한 배터리(107), 통신을 위한 안테나(108), 각종 신호를 계산하고 처리하는 메인 CPU가 실장되는 메인보드(300) 및 메인보드(300)를 보호하기 위한 외측 케이스(105) 등을 포함한다. 상기 윈도우(102)는, 예를 들어, 터치스크린 등의 입력창이 될 수 있으며, 상기 디스플레이(109)는, 예를 들어, LCD 등으로 구성될 수 있다.

본 발명의 디스플레이 지지 프레임은, 디스플레이를 지지하며, 발열부품들이 실장된 메인보드와 상기 디스플레이 사이에 에어갭(air gap)을 형성하도록, 중앙부가 개방된 형태를 갖는다. 이는 도 1과 같은 종래의 지지 프레임 형태와 상이한 것으로, 본 발명의 디스플레이 지지 프레임에 대해서는 도 5를 참조하여, 후술하기로 한다.

도 4는 도 3의 메인보드의 사시도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 휴대용 단말기(100)의 메인보드(300)는, 메모리(301), 어플리케이션 구동칩(302), 통신용 모듈 칩 및 중앙 CPU(303) 등으로 구성된다. 상기 어플리케이션 구동 칩(302), 중앙 CPU(303) 등의 발열부품은 CPU 클럭수 증가에 따라, 체적대비 소비전력 증가량이 높아 상대적은 많은 양의 열을 발생시킨다. 이러한 열은 그 해당 부품 뿐만 아니라, 주변의 다른 부품으로 온도 상승이 전달 되면서 부품들에 악영향을 끼치게 된다.

상기 열은, 부품의 기능적 장해를 일으키며, 전자 부품의 고장률을 높여 수명을 저하시킨다. 또한, 상기 열은, 열 응력이나 열팽창에 의해 기계적 데미지를 입히며, 오동작을 유발하고, 사용자에게 화상을 입히거나 불쾌감을 준다.

따라서, 본 발명은 도 5의 디스플레이 지지 프레임의 구조를 도입하여, 발열부품에서 발생한 열을 신속하게 방열시키는 방안을 제안한다.

도 5는 도 3의 디스플레이 지지 프레임의 사시도이다.

도 5를 참조하면, 디스플레이 지지 프레임(200)은 중앙부가 개방되어 있으며, 측면에는 하나 이상의 공기 주입구(202)가 형성된다. 공기 주입구(202)를 통해 외부 공기가 휴대용 단말기(100) 내로 유입되어, 자연 냉각이 이루어질 수 있다.

디스플레이 지지 프레임(200)에는 윈도우(102)를 지지하는 윈도우 지지턱(201)이 구조화되어 있고, 윈도우 지지턱(201)의 하부에는 디스플레이(109)를 지지하는 디스플레이 지지턱(203)이 구조화되어 있다.

디스플레이 지지 프레임(200)의 개방된 중앙부는 결합 지지대(204)에 의해 제1 개방부(206)와 제2 개방부(208)로 구획될 수 있다. 결합 지지대(204)는 디스플레이 지지 프레임(200)와 일체로 제조되며, 디스플레이 지지 프레임(200)의 기계적 강도를 강화한다.

제1 개방부(206)의 하측에는 메인보드(300)가 실장되며, 제2 개방부(208) 하측에는 배터리(107)가 배치된다. 제1 개방부(206)와 제2 개방부(208)의 상측에는 디스플레이(109)가 배치된다.

디스플레이 지지 프레임(200)의 테두리에는 디스플레이 지지 프레임(200)의 기계적 강도를 강화하는 강도 보강 부재(210)가 결합한다.

본 발명의 디스플레이 지지 프레임(200)의 경우, 중앙부가 개방되어 있으므로, 강도 저하가 발생할 수 있으며, 이는 LCD 등 디스플레이의 크랙, 부품 고장 등의 심각한 문제를 야기할 수 있다.

따라서, 본 발명의 디스플레이 지지 프레임(200)의 기계적 강도 저하를 방지하도록, 디스플레이 지지 프레임(200) 자체를 마그네슘 또는 알루미늄 등의 금속 합금물로 제조할 수 있다. 또한, 디스플레이 지지 프레임(200)의 테두리에 PC 등으로 이루어진 강도 보강 부재(210)를 사출하여 강도를 보강할 수 있다.

도 6은 도 2의 휴대용 단말기를 A-A 선을 따라 절취한 단면도이며, 도 7은 도 2의 휴대용 단말기를 B-B 선을 따라 절취한 단면도이다.

도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 냉각 방식을 개략적으로 살펴보면, 디스플레이 지지 프레임(200)의 윈도우 지지턱(201)에 의해 윈도우(102)가 지지되며, 그 하부에서 디스플레이 지지턱(203)에 의해 대면적의 디스플레이(109)가 지지된다.

상기 디스플레이(109)와, 메인보드(300)의 발열부품(304)은 중앙부가 개방된 디스플레이 지지 프레임(200)의 구조로 인해 서로 대향하면서 소정 간격으로 이격되어, 에어갭을 형성한다. 상기 발열부품(304)은 도 4의 메모리(301), 어플리케이션 구동칩(302), 중앙 CPU(303) 등을 모두 포함하는 개념으로, 작동과정에서 열이 발생하는 메인보드(300) 상의 모든 부품을 지칭한다.

열전달에 있어서, 메인보드(300)의 발열부품(304)에 비해 상대적으로 대면적을 갖는 디스플레이(109)는 발열부품(304)에 대해 히트 싱크(heat sink) 역할을 하며, 발열부품(304)에서 발생한 열이 에어갭을 통해 신속하게 디스플레이(109)로 전달되면서 방열된다.

이때, 디스플레이 지지 프레임(200)의 측면의 공기 주입구(202)(도 5)를 통해 외부 공기가 유입될 수 있으며, 디스플레이(109)와 발열부품(304) 사이의 에어갭 내에 난류를 일으키며 순환하여 자연 냉각을 일으킨다.

디스플레이 지지 프레임(200)은 기계적 강도 강화를 위해 외측에 강도 보강 부재(210)가 결합할 수 있도록 윈도우 지지턱(201)으로부터 외측을 향해 연장하여 돌출된 결합부(205)를 구비할 수 있다. 상기 디스플레이 지지 프레임(200)의 결합부(205)에 결합한 부분의 강도 보강 부재(210)의 단면은 대략 C자 형태가 된다. 이에 따라, 수직방향 또는 수평방향으로 강도 보강 부재(210)에 힘이 작용하더라도 강도 보강 부재(210)가 디스플레이 지지 프레임(200)로부터 쉽게 이탈하지 않으므로, 디스플레이 지지 프레임(200)과 강도 보강 부재(210) 간의 결합이 견고히 유지될 수 있다.

도 8은 도 7의 휴대용 단말기의 다른 실시예를 도시한 단면도이며, 도 9는 도 8에 도시된 방열판을 도시한 사시도이다.

도 8의 휴대용 단말기에서 방열판(400)을 제외한 나머지 구성요소는 도 7의 휴대용 단말기와 동일 내지 유사하므로, 방열판(400)에 대해서만 설명하기로 한다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 방열판(400)은 디스플레이(109)와 발열부품(304) 사이의 영역에 개재된다. 방열판(400)의 표면은 발열부품(304)의 온도 상승을 억제하기 위해 방열 면적을 확장하도록 요철구조(420)로 형성된다. 방열판(400)의 표면이 요철구조(420)로 형성되면, 방열 면적을 확장할 수 있을 뿐만 아니라, 요철구조(420)로 인해 난류를 형성할 수 있으므로 방열 효과가 개선된다.

또한, 방열판(400)은 표면을 관통하는 하나 이상의 개구(410)를 구비할 수 있으며, 개구(410)가 존재하는 경우, 공기 풍속을 증대시키고 난류화시킬 수 있어서 방열을 위한 공기 순환 구조를 더 개선할 수 있다.

나아가, 방열판(400)의 표면에 방열 윤활유 또는 방열겔 등의 물질을 도포하여 방열 효과를 증대시킬 수도 있다. 방열판(400)의 재질은, 예를 들어, 저융점합금으로 이루어질 수 있다.

도 10은 도 2의 휴대용 단말기를 C-C 선을 따라 절취한 단면도이며, 도 11a 및 11b는 도 10의 SUS 구조체의 평면도 및 사시도이다.

도 10 내지 11b를 참조하면, SUS 구조체(220)는 도 5의 디스플레이 지지 프레임(200)의 제2 개방부(208) 영역에 결합하며, 그 하측에 배터리(107)가 장착된다. SUS 구조체(220)는 제조 비용 절감 및 방열기능 향상을 위해 복수의 관통홀(221)을 구비할 수 있다.

SUS 구조체(220)의 상부에는 대면적의 디스플레이(109)가 배치되어 있으므로, 배터리(107)에서 발생한 열은 SUS 구조체(220)를 통해 디스플레이(109)로 전달되어 방열이 이루어질 수 있다. 여기서, SUS 구조체(220)의 두께는 대략 0.15 mm 에 불과하므로, 제품의 경박화 뿐만 아니라, 방열에 있어서도 유리하다.

또한, 휴대용 단말기 전체의 경박화를 위해, SUS 구조체(220)는 배터리(107) 양단의 곡면에 대응하는 소정 곡률의 곡면(220a, 220b)을 갖는다.

SUS 구조체(220)는 외측 영역에 하나 이상의 후크 구조물(222a, 222b, 224, 226, 226)을 가질 수 있으며, 후크 구조물(222a, 222b, 224, 226, 226)은 디스플레이 지지 프레임(200)에 체결되어 배터리(107)의 유동을 방지한다.

후크 구조물(222a, 222b, 224, 226, 226)은 대략 U자 형상으로 구성될 있으며, U자 형상의 하부는 평평한 면으로서, 배터리(107)에 대한 수직방향 힘에 대해 후크 구조물(222a, 222b, 224, 226, 226)의 처짐을 방지할 수 있을 정도로 충분한 면적을 갖는다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 단지 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

100: 휴대용 단말기
101: 스피커
102: 윈도우
105: 외측 케이스
107: 배터리
108: 안테나
109: 디스플레이
200: 디스플레이 지지 프레임
201: 윈도우 지지턱
202: 공기 주입구
203: 디스플레이 지지턱
204: 결합 지지대
205: 결합부
206: 제1 개방부
208: 제2 개방부
210: 강도 보강 부재
220: SUS 구조체
221: 관통홀
222a, 222b, 224, 226, 226: 후크 구조물
230: 탄성체
300: 메인보드
301: 메모리
302: 어플리케이션 구동칩
303: 중앙 CPU
304: 발열부품
400: 방열판
410: 개구
420: 요철구조

Claims (14)

1. 윈도우;
   상기 윈도우 하부에 배치되는 디스플레이; 및
   상기 디스플레이를 지지하며, 발열부품들이 실장된 메인보드와 상기 디스플레이가 서로 대향하면서 이격되어 그 사이에 에어갭을 형성하도록, 중앙부가 개방된 디스플레이 지지 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
2. 제1항에 있어서, 상기 디스플레이 지지 프레임에는, 상기 윈도우를 지지하는 윈도우 지지턱과, 상기 디스플레이를 지지하는 디스플레이 지지턱이 구조화된 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
3. 제1항에 있어서, 상기 디스플레이 지지 프레임은 금속 합금물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
4. 제2항에 있어서, 상기 디스플레이 지지 프레임은 상기 윈도우 지지턱으로부터 외측을 향해 연장하여 돌출된 결합부를 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
5. 제4항에 있어서, 상기 디스플레이 지지 프레임의 외측에서 상기 디스플레이 지지 프레임의 결합부와 결합하는 강도 보강 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
6. 제5항에 있어서, 상기 디스플레이 지지 프레임의 결합부에 결합한 부분의 강도 보강 부재의 단면은 C자 형태인 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
7. 제1항에 있어서, 상기 디스플레이 지지 프레임의 개방된 중앙부는 결합 지지대에 의해 제1 개방부와 제2 개방부로 구획되는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
8. 제7항에 있어서, 상기 디스플레이 지지 프레임의 제2 개방부 영역에 결합하는 SUS 구조체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
9. 제8항에 있어서, 상기 SUS 구조체는 복수의 관통홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
10. 제8항에 있어서, 상기 SUS 구조체는, 배터리의 양단의 곡면에 대응하는 소정 곡률의 곡면을 갖는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
11. 제8항에 있어서, 상기 SUS 구조체는 외측 영역에 상기 디스플레이 지지 프레임에 체결되는 하나 이상의 후크 구조물을 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
12. 제1항에 있어서, 상기 디스플레이 지지 프레임의 측면에는 외부의 공기가 유입되는 하나 이상의 공기 주입구를 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
13. 제1항에 있어서, 상기 디스플레이와 상기 발열부품 사이에 개재되며, 요철구조의 표면을 갖는 방열판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.
14. 제13항에 있어서, 상기 방열판은 표면을 관통하는 하나 이상의 개구를 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기.

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