KR20150127473A - 방열장치 및 이를 구비한 전자장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 전자장치는, 전자장치에 있어서, 본체와, 본체 내부에 제공되고, 적어도 하나 이상의 발열소자가 구비되는 내부회로기판 및 본체의 내측에 제공되고, 내부회로기판의 일면에 적층되며, 발열소자에서 발생되는 열을 발열소자를 중심으로 상대적으로 발열이 낮은 저온 영역으로 등 방향으로 열을 확산시키는 열확산형(Heat Spreader Type) 방열모듈을 포함하고, 열확산형 방열모듈은 발열소자를 중심으로 상대적으로 발열이 낮은 본체의 내측으로 연장되는 시트(sheet)형상의 구조물로 이루어질 수 있다.

Description

방열장치 및 이를 구비한 전자장치{HEAT-DISSIPATING APPARATUS AND ELECTRONIC DEVICE HAVING THEREOF}
본 발명의 실시 예들은 전자장치에 관한 것으로, 예컨데 방열장치를 구비한 전자장치에 관한 것이다.
최근에는 휴대 전화기, MP3 플레이어, 피엠피(Portable Multimedia Player: PMP), 전자책은 물론 휴대용 태블렛, 노트북 등으로, 사용자가 휴대하면서 다양한 콘텐츠를 접할 수 있는 전자장치가 많이 사용되고 있다. 이러한 전자장치에는 다양한 콘텐츠를 접할 수 있도록 내장부품들이 실장된 회로기판은 물론 데이터의 송, 수신을 위한 모듈, 배터리, 구동칩 등의 다양한 내부 모듈들이 구비될 수 있다. 이러한 내부 모듈 중에는 구동에 따라 고온의 열을 방출하는 부품들이 발생될 수 있다. 부품에서 발생되는 고온의 열은 다른 부품이나, 다른 모듈들에 영향을 미치게 되고, 이러한 열화에 따라 성능저하의 원인이 되므로, 고온의 열을 방출하는 부품의 열을 감소시키기 위해 다양한 형태나 다양한 구조를 가지는 방열제품이 전자장치에 제공되고 있다. 다만, 발열소자의 경우, 직접적인 냉각은 용이하지 않다. 일반적으로 높은 성능을 필요로하지 않은 휴대 전화기나 MP3플레이어, 피엠피 등과 같은 기기의 경우, 열 전달율이 좋은 동이나 알루미늄 재질 자체의 방열구조를 통해 열 방출을 구할 수 있다. 이에 반해, 높은 성능을 필요로 하는 PC나, 노트북과 같은 전자장치의 경우, 히트파이프(heatpipe)에 의한 강력한 열원이동 및 팬(fan)의 블래이드(blade)회전에 따른 내부의 높은 온도의 공기를 외부로 배출시키는 강제순환 방식을 적용하여 해결하고 있다.
도 1은 팬(fna)을 사용하는 일반적인 전자장치의 방열장치를 나타내는 도면이다. 도 2는 일반적인 팬 타입 방열장치를 구비한 전자장치에서 발열소자의 발열에 따른 열 확산 분포를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전자장치(10)의 내부에는 다양한 모듈이 실장되는 회로기판(12)이 구비될 수 있다. 회로기판(12) 상에는 복수개의 모듈들이 전기적으로 연결되어 있으며, 이들을 구동시키기 위한 전력을 공급하는 배터리(13)가 실장될 수 있다. 회로기판(12)의 다양한 모듈 중에는 CPU(CENTRAL PROCESSING UNIT)과 같은 발열소자(11)가 실장될 수 있다. 발열소자(11)의 열을 방출하기 위해 회로기판(12) 상에는 방열장치(20)가 제공된다. 방열장치(20)는 팬(22) 타입의 강제순환 방식의 방열로서, 팬(22)(fna)과, 히트파이프(21)(heatpipe)를 포함할 수 있다. 히트파이프(21)는, 그 일단이 발열소자(11)의 주변에 위치되고, 소정 길이 연장되어 팬(22) 측으로 발열소자(11)의 열을 이동시킬 수 있게 구비될 수 있다. 팬(22)은 히트파이프(21)의 타단에 위치되어, 히트파이프(21)의 일단에서 타단으로 이동된 열을 전자장치(10)의 외부로 강제적으로 배출할 수 있게 구비된다.
상기와 같이 구비된 강제 순환방식의 방열장치의 열확산 분포를 살펴보면, 발열소자(11)의 위치가 가장 고온으로 핫스팟 영역으로 분포되고, 히트파이프(21)를 따라 열이 분포되는 것을 알 수 있으며, 전자장치(10) 중에서도 히트파이프(21)가 구비되는 전자장치(10)의 일측 부분에 열확산이 집중적으로 발생되는 것을 알 수 있다.
앞서 살펴본 바와 같이, 전자장치에 제공되는 팬 타입의 방열장치는, 강제 배출 방식으로, 효율적인 특성을 가지고 있으나, 팬의 사용에 따라 소음, 공기 순환을 위한 In/Out-Vent 등의 필수적인 구성요소들을 필요로 한다. 즉, 팬의 사용에 따라 발생되는 소음으로 인해 조용한 환경을 필요로 하는 상황에서는 사용이 용이하지 않다.
또한, 팬의 두께에 따라 전자장치의 전체적인 두께가 두꺼워질 수 밖에 없다.
또한, 팬을 통한 방열을 위해 외부 공기가 전자장치 내부로, 전자장치의 내부로 유입된 공기가 다시 외부로 강제순환되어야 하므로, 외부의 이물질이 내부로 유입될 수 있고, 유입된 이물질이 팬이나 Vent에 적층되기 쉽다. 이에, 이물질이 적층되기 쉬운 팬이나 Vent와 같은 부품은 주기적으로 이물질을 제거해주어야 한다.
또한, 공기의 흐름을 원활하게 하기 위한 In/Out-Vent가 구비됨으로써, 전자장치의 외관디자인을 설정함에 있어 제약성이 발생하고, 외관디자인의 다양성이나 심미감을 저하시킬 수 있다.
또한, 히트파이프의 경우 히트파이프의 내측으로 냉매가 이동될 수 있다. 그러나 히트파이프의 냉매 이동 구간에 타 부품과의 간섭이 발생되는 경우, 간섭을 회피하기 위해 히트파이프의 커팅(cutting)이나 회피 설계가 용이하지 않다. 즉, 히트파이프의 구조적 특성상 주변 부품과의 간섭이 발생되는 경우, 간섭발생영역으로 커팅할 수 없게 되며, 간섭영역을 우회하는 등의 회피 구조설계가 필요하다. 또한, 히트파이프는 동일한 제조 구조상의 이유로 히트파이프의 폭을 20nm크기 이상으로 제작하기 어려워 폭 방향의 열 확산 용도로 사용하기에는 한계가 바랭한다. 따라서, 히트파이프를 사용하는 경우, 히트파이프의 회피설계 시 타 부품간의 간섭 발생 여부를 확인해야 하고, 부분적인 간섭만으로도 회피 설계를 해야 하는 번거로움이 발생한다.
또한, 히트파이프의 경우, 발열소자에서 팬 측으로 일방으로 열원이 이동하게 되므로, 방열 방향의 제한을 가지게 된다.
또한, 히트파이프로만 열원이 존재하게 됨으로써, 국부적인 열원이 발생되며, 이에 따라 히트파이프 상에는 핫스팟(hot-spot)이 발생될 수 있고, 이러한 핫스팟 및 핫스팟 주변부에 위치된 주변 부품들은 변형이 발생되거나, 주변 부품의 성능이 저하될 수 있다.
이에, 전자장치, 구제척으로 발열소자에서 발생되는 열을 방열하기 위해 팬 타입의 강제순환 방식의 방열장치에서, 넓은 면적을 이용하여 열확산(heat spread)을 이용한 방열장치 및 이를 구비한 전자장치를 제공하고자 한다.
또한, 기존의 팬 타입의 강제순환 방식의 방열장치에서는 팬과, In/Out-Vent 등의 구성 부품들이 필요하였으나, 이들의 구성들이 필요하지 않으며, 단순한 구성으로 효율적인 방열장치 및 이를 구비한 전자장치를 제공하고자 한다.
또한, 방열장치에 별도의 구동력을 제공할 필요가 없으며, 이에 따라 소비 전력을 낮출 수 있는 방열장치 및 이를 구비한 전자장치를 제공하고자 한다.
또한, 방열장치가 실장되는 경우, 방열장치가 타 부품과의 간섭이 발생되는 경우, 간단한 구조로 타 부품과의 간섭을 회피할 수 있으며, 부분적으로 간섭을 회피할 수 있는 방열장치 및 이를 구비한 전자장치를 제공하고자 한다.
또한, 발열소자의 열원의 이동방향을 단방향에서 다방향으로 확산시킬 수 있는 방열장치 및 이를 구비한 전자장치를 제공하고자 한다.
또한, 방열장치로 인한 전자장치의 외관에 영향을 미치지 않는 방열장치 및 이를 구비한 전자장치를 제공하고자 한다.
또한, 팬 타입의 방열장치는 주기적으로 이물질을 제거해주어야 하는데, 이러한 번거로움을 회피할 수 있으며, 반 영구적으로 사용할 수 있는 방열장치 및 이를 구비한 전자장치를 제공하고자 한다.
또한, 간단한 구성이나, 구조를 가질 수 있도록 하여 전자장치의 전체적인 두께에 영향을 최소화할 수 있으며, 슬림하게 할 수 있는 방열장치 및 이를 구비한 전자장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 방열장치는, 방열장치에 있어서, 전자장치 본체의 내부회로기판에 실장된 발열소자를 중심으로 상기 발열소자를 중심으로 상기 발열소자에서 상대적으로 발열이 낮은 저온부분의 상기 본체의 내측 방향으로 열을 확산시키며, 상기 내부회로기판의 간섭소자의 유무에 따라 간섭방지부를 포함하는 진공챔버(Vapor Chamber)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 전자장치는, 전자장치에 있어서, 본체; 본체 내부에 제공되고, 적어도 하나 이상의 발열소자가 구비되는 내부회로기판; 및 상기 본체의 내측에 제공되고, 상기 내부회로기판의 일면에 적층되며, 상기 발열소자에서 발생되는 열을 상기 발열소자를 중심으로 상대적으로 발열이 낮은 저온 영역으로 등 방향으로 열을 확산시키는 열 확산형(Heat Spreader Type) 방열모듈; 을 포함하고, 상기 열 확산형 방열모듈은 상기 발열소자를 중심으로 상대적으로 발열이 낮은 상기 본체의 내측 방향으로 연장되는 시트(sheet)형상의 구조물로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 방열장치를 구비한 전자장치에 있어서, 본체; 본체 내부에 제공되고, 적어도 하나 이상의 발열소자를 구비하는 내부회로기판; 상기 본체의 내측에 제공되고, 상기 내부회로기판의 일면에 적층되며, 상기 발열소자에서 발생되는 열을 상기 발열소자를 중심으로 발열이 낮은 저온 영역으로 등 방향으로 열을 확산시키는 진공챔버; 및 상기 내부회로기판에 간섭소자의 구비 유무에 따라 상기 진공챔버에 구비되는 간섭방지홀; 및 상기 발열소자의 열을 상기 진공챔버 측으로 전달하는 블록모듈을 포함하고, 상기 진공챔버는, 상기 발열소자를 중심으로 상기 본체의 상기 발열소자를 중심으로 저온영역의 내측 둘레 방향으로 연장되는 시트(sheet)형상의 제1금속판; 상기 제1금속판에 적층되며, 상기 발열소자를 중심으로 상기 본체의 상기 발열소자를 중심으로 저온 영역의 내측 둘레면 방향으로 연장되는 제2금속판; 상기 제1금속판과 상기 제2금속판 사이로 구비되는 냉매부재; 및 상기 제1금속판과 상기 제2금속판의 테두리 및 상기 간섭방지홀의 유무에 따라 상기 간섭방지홀의 테두리를 따라 상기 냉매부재의 장착공간을 실링하는 실링부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 방열장치는, 방열장치에 있어서, 전자장치 본체의 내부회로기판에 실장된 발열소자를 중심으로 상기 발열소자를 중심으로 상기 발열소자에서 상대적으로 발열이 낮은 저온부분의 상기 본체의 내측 방향으로 열을 확산시키며, 상기 내부회로기판의 간섭소자의 유무에 따라 간섭방지부를 포함하는 진공챔버(Vapor Chamber)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은, 전자장치의 발열소자에서 발생되는 고온의 열을 전자장치의 내부 전체적인 위치 또는 발열소자의 고온영역에서, 고온영역 대비 상대적으로 저온영역으로 열을 확산(heat spread)시키면서 발열소자의 온도를 저감시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 시트형상의 방열장치가 제공됨으로써, 방열장치의 구조가 형상 등이 간단하며, 전자장치의 내부로의 조립이 용이한 이점이 있다.
또한, 시트형상의 방열장치는 단순히 전자장치의 내부에 착탈되는 구조를 가지며, 열 확산 방식으로 구비됨으로써, 방열장치를 구동시키기 위한 별도의 구동부를 필요치 않으며, 이에 따라 소비 전력을 낮출 수 있는 이점이 있다.
즉, 기존의 팬 타입의 강제순환 방식 방열장치는 팬의 구동에 따른 소음이나, 구동 전력을 필요로했으나, 팬을 구동시키기 위한 구동전력이 불필요해지며, 이에 따라 전체적인 소비 전력을 저감시킬 수 있다. 또한, 팬의 소음으로 인해 전자장치의 사용환경에 제약이 발생하였으나, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 방열장치는 방열장치로 인한 소음으로부터 자유롭게 설계될 수 있어, 전자장치의 사용환경에 제약이 발생되지 않는 이점이 있다.
또한, 방열장치가 실장되는 경우, 전자장치의 내부에 구비되는 타 부품들과 간섭이 발생되는 경우, 타 부품의 위치에 간섭방지 홀을 구비할 수 있어, 간단한 구조로 타 부품과의 간섭을 회피할 수 있으며, 부분적으로 간섭을 회피할 수 있는 이점이 있다.
또한, 방열장치가 발열소자를 중심으로 주변의 저온영역을 포함하여 넓게는 전자장치의 주변둘레의 내측 단부까지 구비될 수 있어, 발열소자의 열원의 이동방향을 단방향에서 다방향으로 확산시킬 수 있어 열효율이 향상될 수 있는 이점이 있다.
또한, 방열장치는 전자장치의 발열소자를 중심으로 전자장치의 내부면에 실장되면, 발열소자의 열을 등 방향으로 확산시키면서 방열을 구현하므로, 전자장치의 표면에 방열장치와 관련된 별도의 구조물, 예를 들면 에어 밴트(Air Vent)와 같은 구조물이나 형상 등이 필요치 않으며, 이로 인해 전자장치의 외관의 디자인 설정을 자유롭게 할 수 있는 이점이 있다.
이는 또한, 종래의 발열장치에 에어밴트가 있는 경우, 쿠션이나 이불 등의 완충력이 있는 물건 위에서는 사용이 불가했지만, 본 발명의 방열장치와 같이 에어밴트가 없어짐으로써, 사용자의 사용 환경이 자유로워질 수 있는 이점이 있다.
또한, 기존의 팬 타입의 방열장치의 경우, 공기의 강제순환으로 인해 팬이나, In/Out-Vent 등에 적층되는 이물질을 주기적으로 제거해주어야 하나, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 방열장치는 열확산 방식으로 외부의 이물질이 내부로 유입되는 일도 발생되지 않으며, 방열장치를 주기적으로 클리닝해주어야 할 필요성이 없어져 사용자에게 편의성을 제고함은 물론 전자장치에 실장된 후에는 반 영구적으로 사용할 수 있는 이점이 있다.
또한, 방열장치는 시트형상이며, 방열장치를 전자장치에 결합하기 위한 결합구조가 심플하여, 전자장치의 전체적인 두께에 영향을 최소화시킬 수 있으며, 전자장치의 전체적인 두께를 슬림하게 할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 팬(fan)을 사용하는 일반적인 전자장치의 방열장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 일반적인 팬 타입 방열장치를 구비한 전자장치에서 발열소자의 발열에 따른 열 확산 분포를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 방열장치가 구비된 전자장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 방열장치에서, 간섭소자의 위치에 의해 도 3의 방열소자와 다른 형태를 가지는 방열장치를 구비한 전자장치를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 방열장치가 구비된 전자장치에서, 간섭소자가 실장된 부분의 단면을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 방열장치를 구비한 전자장치에서, 방열장치의 적층구조를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 다른 방열장치를 구비한 전자장치에서, 방열부재의 실링부를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 방열장치를 구비한 전자장치에서, 요철부재를 구비한 증기챔버를 구비한 전자장치를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 방열장치를 구비한 전자장치에서, 히트싱크가 구비된 방열장치를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 방열장치를 구비한 전자장치에서, 그라파이트시트가 구비된 방열장치를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 방열장치를 구비한 전자장치의 분리도를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 방열장치를 구비한 전자장치에서 내부회로기판과 증기챔버 사이에 블록모듈이 실장되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 방열장치를 구비한 전자장치에서, 열절단부재가 적층된 상태를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 방열장치를 구비한 전자장치에서, 열절단부재가 적층된 상태의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 방열장치를 구비한 전자장치에서 결합부재를 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 방열장치를 구비한 전자장치에서, 열확산 분포를 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 일부 실시 예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
'제1', '제2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. '및/또는' 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, '전면', '후면', '상면', '하면' 등과 같은 도면에 보이는 것을 기준으로 기술된 상대적인 용어들은 '제1', '제2' 등과 같은 서수들로 대체될 수 있다. '제1', '제2' 등의 서수들에 있어서 그 순서는 언급된 순서나 임의로 정해진 것으로서, 그 순서는 필요에 따라 임의로 변경될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 본 발명에서 전자장치는 단말, 휴대 단말, 이동 단말, 통신 단말, 휴대용 통신 단말, 휴대용 이동 단말, 디스플레이 장치 등으로 칭할 수 있다.
예를 들어, 전자장치는 스마트폰, 휴대폰, 내비게이션 장치, 게임기, TV, 차량용 헤드 유닛, 노트북 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 태블릿(Tablet) 컴퓨터, PMP(Personal Media Player), PDA(Personal Digital Assistants) 등일 수 있다. 전자장치는 무선 통신 기능을 갖는 포켓 사이즈의 휴대용 통신 단말로서 구현될 수도 있다. 또한, 전자장치는 플렉서블 장치 또는 플렉서블 디스플레이 장치일 수 있다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 방열장치가 구비된 전자장치를 나타내는 도면이다. 도 4는 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 방열장치에서, 간섭소자의 구비에 따라 도 3의 방열소자와는 다른 형태를 가지는 방열소자를 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 전자장치(100)에는 방열장치를 포함할 수 있다. 구체적으로 전자장치(100)는 본체(110), 내부회로기판(120) 및 열확산형(Heat Spreader Type) 방열모듈(200)을 포함할 수 있으며, 더불어 블록모듈(300)(Block Module), 히트싱크(400)(Heat sink), 결합부재(500) 및 열절연부재(600)를 더 포함할 수 있다.
본체(110)는 기능이나 구조 또는 디자인에 따라 하나의 하우징 또는 두 개 이상의 하우징이 결합되어 구비될 수 있다. 이러한 본체(110)에는 화면을 확인할 수 있는 디스플레이 장치(미도시)가 구비될 수 있고, 접촉에 따른 입력을 구현할 수 있는 터치패널(미도시)이 제공될 수 있고, 전원키, 음량키 등의 입력버튼도 제공될 수 있다. 또한, 카메라나 소리를 위한 마이크 및 스피커 등이 실장될 수 있다. 또한, 본체(110)는 전면케이스(미도시)와 후면케이스(미도시)의 결합으로 구비될 수 있고, 전면케이스와 후면케이스 사이로 후술하는 내부회로기판(120) 및 방열모듈(200)이 제공될 수 있다. 또한, 전자장치(100)에 전원을 공급하기 위한 배터리(130)를 제공할 수 있으며, 본체(110)에는 배터리(130)를 실장하기 위한 배터리 장착공간(미도시)이 형성될 수 있다.
내부회로기판(120)은 본체(110)의 내부에 실장되고, 적어도 하나 이상의 발열소자(150), 예를 들어 CPU, 그래픽(Graphic)과 같은 주요 실리콘 칩(Silicon Chip), 메모리 칩(Memory Chip), 파워 부품(Power module)이 구비될 수 있다. 내부회로기판(120)에는 후술하는 방열부재와 간섭을 발생할 수 있는 간섭소자(160)가 구비될 수 있다. 예를 들어 내부회로기판(120)으로 소정높이 돌출되게 실장되거나 타 부품들보다 두꺼운 두께를 가져 내부회로기판(120)에 실장되는 간섭소자(160)가 구비될 수 있다. 다만, 간섭소자(160)는 내부회로기판(120)에 구비될 수도 있고, 구비되지 않을 수도 있으나, 예를 들어 간섭소자(160)가 내부회로기판(120)에 구비되는 경우 후술하는 열확산형 방열모듈(200)의 실장 시 간섭을 발생할 수 있다. 이에, 후술하는 열확산형 방열모듈(200)에는 간섭소자(160)와의 간섭을 방지할 수 있도록 간섭방지부(H)가 위치될 수 있다(도 6 참조).
내부회로기판(120)에 실장되는 발열소자(150)에서는 구동에 따라 고온의 열이 방출되고, 이러한 열은 주변 부품이나 발열소자(150)가 실장된 내부회로기판(120)으로 영향을 미쳐, 변형시키거나, 손상을 야기하게 된다. 이에, 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 전자장치(100)에는 발열소자(150)에서 발생되는 열을 효율적으로 방열하기 위해 열확산(Heat Spread) 방식의 열을 분산시키며 확산시킬 수 있는 열확산형 방열모듈(200)이 구비될 수 있다.
열확산형 방열모듈(200)은 본체(110) 내부로 내부회로기판(120) 상에 적층되는 구조로 실장될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 열확산형 방열모듈(200)은 발열소자(150)의 열을 방열시킬 수 있도록 대면적으로 구현될 수 있게 구현될 수 있다. 여기서 '대면적'은 발열소자(150)를 중심으로 종래의 히트파히프의 경우, 히트파이프의 한정된 폭으로 단방향으로만 열을 전달할 수 있는 것과 대비하여, 발열소자(150)를 중심으로 발열소자(150)로부터 상대적으로 저온 영역인 본체(110)의 내측면 둘레 방향으로 연장되는 구성으로, 그 크기는 전자장치(100)의 크기와 대비하여 거의 유사하거나 또는 전자장치(100)의 크기의 반 이상을 차지하는 크기로 이루어져 발열소자(150)에서 발열되는 열을 충분히 방열할 수 있도록 구비될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 열확산형 방열모듈(200)은 직사각형 형상의 본체(110)와 유사한 직사각형 형상을 가지도록 구비될 수 있다(도 3 참조). 또한, 후술하는 간섭소자(160)의 위치에 따라 열확산형 방열모듈(200)은 간섭소자(160)의 위치를 회피하기 위해 일부분이 절단되어 컷팅면이 형성될 수 있다.
열확산형 방열모듈(200)의 일면의 소정부분은 발열소자(150)와 맞물리게 구비되고, 열확산형 방열모듈(200)은 발열소자(150)에서 발생되는 열을 최대한 넓게 확산시킬 수 있도록 그 최단면들이 본체(110)의 내측 둘레면과 근접한 위치까지 구비될 수 있다. 이에, 발열소자(150)에서 발생되는 고온의 열은 열확산형 방열모듈(200)과 대면된 면에서 이동된 후, 열확산형 방열모듈(200)의 최단부까지 확산될 수 있게 구비될 수 있다. 언급하였듯이, 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 열확산형 방열모듈(200)은 발열소자(150)를 중심으로 본체(110)의 내측 둘레면에 근접한 위치까지 연장되는 시트(sheet)형상의 구조물로서, 본체(110)의 내측에 제공되고, 내부회로기판(120)의 일면에 적층되며, 발열소자(150)에서 발생되는 열을 본체(110)의 내측면 둘레까지 열을 확산시킬 수 있도록 구비된다.
본 발명의 하나의 실시 예에 따른 상기의 열확산 형 방열모듈(200)은 증기챔버(200)로 이루어질 수 있다. 후술하나, 증기챔버(200)의 내부에는 냉매부재가 충진되어, 증기챔버(200) 내부에 충진된 냉매부재의 상변화, 예를 들어 발열소자(150)의 열을 통해 냉매부재가 기화 또는 액화 등의 상변화를 통해 발열소자(150)의 열을 발열소자(150)의 고온부에서 저온부로 열을 전달 할 수 있도록 구비될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 방열장치를 구비한 전자장치에서, 방열장치의 적층구조를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 증기챔버(200)는 제1금속판(210)과, 제2금속판(220) 및 상술한 냉매부재를 포함할 수 있으며, 제1금속판(210)과 제2금속판(220) 사이에 구비된 냉매부재의 상변화에 따라 냉매부재를 흡수하고, 냉매부재의 이동을 구현하는 내장부재(230, 240)가 구비될 수 있다.
제1금속판(210)과 제2금속판(220)은 얇은 플레이트의 시트(sheet)형상으로, 발열소자(150)를 중심으로 본체(110)의 내측 둘레면까지 연장될 수 있다. 이러한 제1금속판(210)과 제2금속판(220)은 발열소자(150)의 열을 전달 받을 수 있으며, 전달 받은 열을 증기챔버(200)의 외부로 방출시킬 수 있도록 금속부재로 이루어질 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 제1금속판(210)과 제2금속판(220)은 구리시트(Cu sheet), 알루미늄 시트(Al Sheet), 스테인레스스틸 시트(Stainless Steel sheet), 그라파이트 시트(Graphate Sheet) 중 적어도 하나 또는 이들의 결합으로 이루어질 수 있다. 예를 들어 제1금속판(210)과 제2금속판(220)은 상기의 재질 중 동일한 하나의 재질로 이루어질 수도 있다. 또한, 상기와는 달리, 제1금속판(210)은 상기의 재질 중 하나로 이루어지고, 제2금속판(220)은 상기의 재질 중 제1금속판(210)의 재질과 다른 재질로 이루이질 수 있다. 본 발명의 적층 상태를 살펴보면, 발열소자(150) 상에 제1금속판(210), 나노섬유부(240, 후술함), 메쉬부(230) 및 제2금속판(220)의 순서대로 적층되며, 발열소자(150)와 제1금속판(210) 사이로 구리블록과 같은 블록모듈(300, 후술함.)이 더 적층될 수 있을 것이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 방열장치가 구비된 전자장치에서, 간섭소자가 실장된 부분의 단면을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 증기챔버(200)에는 간섭방지부(H)가 더 포함될 수 있다. 간섭방지부(H)는 내부회로기판(120)에 실장되는 간섭소자(160)의 실장유무에 따라, 증기챔버(200)는 간섭소자(160)와 간섭을 회피할 수 있도록 증기챔버(200)에 구비될 수 있다. 여기서, '간섭소자(160)'는 내부회로기판(120) 상에서 실장된 타 소자들보다 높이가 높게 구비되는 소자이거나, 열에 대해 그 성능에 영향을 받는 소자들을 일컫는 것으로 증기챔버(200)가 내부회로기판(120)에 적층 시 간섭소자(160)를 가압하거나, 고온의 열로 인해 영향을 받을 수 있는 소자들을 일컬을 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 간섭방지부(H)는 간섭소자(160)가 증기챔버(200)에서 노출될 수 있게 간섭방지홀(H)로 이루어질 수 있다. 본 발명의 실시 예들에서 간섭방지부(H)는 두 가지 형상을 예를 들어 설명한다. 제1실시 예에 따른 간섭방지홀은 직사각형 형상의 증기챔버(200)의 소정 위치(간섭소자(160)와 맞물리는 위치)에 제공될 수도 있다(도 3 참조). 또한, 제2실시 예에 따른 간섭방지홀은 간섭소자(160) 중 그 위치가 내부회로기판(120)의 주변둘레를 따라 위치되는 경우, 간섭방지부(H)는 증기챔버(200)의 단부에 개구(open) 형상으로 형성될 수 있다(도 4 참조). 이에, 제2실시 예에 따른 간섭방지부(H)를 가진 증기챔버(200)는 제1실시 예에 따른 간섭방지부(H)를 가진 증기챔버(200)와 형상에서 차이점이 있다. 즉, 제1실시 예에서 증기챔버(200, 도 3 참조)는 직사각형 형상으로 구비되나, 제2실시 예에 따른 증기챔버(200, 도 4 참조)는 간섭소자(160)의 위치는 컷팅되어 개구가 형성됨으로써, 직사각형 형상의 증기챔버(200)에 형성 형상과는 그 형상이 달라질 수 있다.
이에, 간섭소자(160)가 내부회로기판(120)에 구비될 경우, 제1금속판(210)과 제2금속판(220)에는 간섭소자(160)의 위치 상으로 간섭소자(160)가 증기챔버(200)에서 노출될 수 있도록 간섭방지홀(H)이 형성되어 증기챔버(200)가 내부회로기판(120)에 적층 시, 간섭소자(160)는 간섭방지홀(H)에 안착될 수 있다. 본 발명의 실시 예들에 따른 간섭방지부(H)는 시트 형상의 증기챔버(200) 상에 간단한 홀 또는 개구의 구조로 형성됨으로써, 내부회로기판(120)에 구비된 간섭소자(160)와의 간섭 회피를 위한 설계를 간단한 구조로 구현할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 다른 방열장치를 구비한 전자장치에서, 방열부재의 실링부를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 제1금속판(210)과 제2금속판(220)의 테두리를 따라 제1금속판(210)과 제2금속판(220) 사이에 구비되는 냉매부재의 실장공간을 실링할 수 있는 실링부(250)가 구비될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 증기챔버(200)는 발열소자(150)를 중심으로 발열소자(150)에서 상대적으로 저온영역으로 넓은 면적을 가지도록 확장된 형상을 가질 수 있으며, 본체(110)의 내측면 둘레까지 연장될 경우에는 면적이 크면 클수록 그 방열 효과가 증가할 수 있다. 그 크기는 전자장치(100)의 크기와 대비하여 거의 유사하거나 또는 전자장치(100)의 크기의 반 이상을 차지하는 크기를 가질 수 있다. 또한, 제1금속판(210), 제2금속판(220) 및 내장부재(230, 240)가 적층된 상태의 증기챔버(200)에는 간섭소자(160)의 위치에 따라 그 단부 면에는 간섭소자(160)와의 간섭을 회피할 수 있게 개구가 형성되거나, 증기챔버(200) 내측으로 간섭방지홀이 형성될 수 있다. 더불어 증기챔버(200)가 내부회로기판(120)에 실장되어도 전자장치(100)의 전체적인 두께는 슬림한 상태를 유지할 수 있도록 제1금속판(210)과 제2금속판(220)은 박형을 유지하면서 실링될 수 있어야 한다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 실링부(250)는 심 용접(Seam-Welding), 레이저 용접(Laser-Welding)으로 구현할 수 있으며, 이 외에도 제1금속판(210)과 제2금속판(220) 사이에 용가제를 사용하여 450도 이하 또는 450도 이상에서 용가제를 용융시켜 제1금속판(210)과 제2금속판(220)의 기밀성을 유지할 수 있게 솔더링 용접(Soldering-Welding), 브레이징 용접(Brazing-Welding)으로 구현할 수 있다. 또한, 상기의 용접으로 구현되는 방법 이외에도 제1금속판(210)과 제2금속판(220) 사이에 결합제를 이용한 실링을 구현하는 본딩(Bonding)으로 실링을 구현할 수 있다.
또한, 앞서 설명한 바와 같이 간섭소자(160)로 인해 증기챔버(200)에 간섭방지홀(H)이 형성되는 경우, 간섭방지홀(H)의 테두리 부분에도 실링부(250)(이하 '방지홀 실링부(250)'라 함.)를 구비할 수 있다. 방지홀 실링부(250)도 앞서 설명한 실링부(250)와 마찬가지로 심 용접(Seam-Welding), 레이저 용접(Laser-Welding), 솔더링 용접(Soldering-Welding), 브레이징 용접(Brazing-Welding) 또는 본딩(Bonding) 중 적어도 하나로 실링할 수 이다. 따라서, 내부회로기판(120)에 타 부품과 다른 높이로 형성되는 간섭소자(160)가 구비되는 경우, 간섭방지홀(H)의 형성만으로 간섭소자(160)와의 간섭을 회피할 수 있게 되는 것이다.
냉매부재는 제1금속판(210)과 제2금속판(220) 사이의 실장공간에 위치되고, 고열부인 발열소자(150)로부터 제2금속판(220)으로 전달되는 열을 통해 액체에서 기체('기화'를 의미함.) 또는 기체에서 액체('액화'를 의미함.)로 상변화를 반복하면서 발열소자(150) 위치의 고열부분에서 증기챔버(200)의 가장 테두리 부분의 저열부분으로 열이 전달되면서 열을 효율적으로 방출할 수 있다. 냉매부재는 순수 물(Pure Water)이나 아세톤 또는 암모니아 등과 같은 재질이 사용될 수 있다.
이러한 냉매부재가 제1금속판(210)과 제2금속판(220) 사이에 실장될 수 있으며, 냉매부재의 이동을 구현할 수 있도록 내장부(230, 240)를 포함할 수 있다.
내장부(230, 240)는 메쉬부(230)와, 나노섬유부(240)를 포함할 수 있다(도 6참조).
메쉬부(230)(mesh portion)는 제1금속판(210)과 상기 제2금속판(220) 사이에 적층되며, 상변화된 냉매부재의 이동을 가능하게 이동통로(Air Retainer) 및 제1금속판(210)과 제2금속판(220) 사이의 공간확보를 위해 구비될 수 있으며, 이러한 메쉬부(230)는 메탈 와이어(Metal Wire)의 직물구조로 구비될 수 있다.
나노섬유부(240)(nano-fiber portion)는 제1금속판(210) 또는 제2금속판(220) 중 적어도 하나, 본 발명의 일 실시 예에서는 제2금속판(220)과 메쉬부(230) 사이에 적층되며, 냉매부재를 흡수한 상태로 구비될 수 있다. 상기 나노섬유부(240)는 부직포와 같은 미세섬유부를 포함한 직물을 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 내장부(230, 240)는 메쉬부(230)와 나노섬유부(240)를 포함하여 이루어지는 것을 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 구성은 아니다. 예를 들어 후술하나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 내장부재의 구성 중 냉매부재의 이동통로로 구성되는 메쉬부(230)가 적층되지 않고, 이에 대신하여 제1금속판(210) 또는 제2금속판(220)으로 냉매부재를 이동시킬 수 있는 요철부재(230a)가 형성될 수도 있는 등 기화된 기체의 이동 경로를 확보할 수 있는 부재 또는 공간이라면 냉매부재의 이동을 위한 부재나 형상은 다양한 구성이나 형상으로 변형될 수 있을 것이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 방열장치를 구비한 전자장치에서, 요철부재를 구비한 증기챔버를 구비한 전자장치를 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 내장부(230, 240)는 나노섬유부(240)와 요철부재(230a)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예와 앞선 실시예의 차이점은 상술하였듯이 메쉬부(230) 대신 요철부재(230a)가 형성되는 것이다. 따라서, 동일 구성이나 내용은 앞선 설명을 준용하며, 차이점만을 설명한다. 요철부재(230a)는 제1금속판(210)이나 제2금속판(220) 중 적어도 하나에 형성되어 상변화하는 냉매부재의 이동통로를 형성할 수 있다. 또한, 요철부재(230a)는 제2금속판(220)의 표면에도 그 형태가 함께 형성됨으로써, 증기챔버(200)의 표면 면적을 넓혀서 발열면적을 크게하는 이점도 있다. 이에, 냉매부재의 상변화를 통해 이동되는 열은 증기챔버(200)의 표면을 통해 좀더 용이하게 증기챔버(200)의 외부로 발열될 수 있게된다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 방열장치를 구비한 전자장치에서, 히트싱크가 구비된 방열장치를 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 증기챔버(200) 표면에는 냉매부재의 상변화를 통해 이동되는 열이 증기챔버(200)의 표면을 통해 발열 시, 열의 이동 및 발열을 효율적으로 구현하기 위해 히트싱크(400)(Heat Sink)가 하나 또는 그 이상 구비될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트싱크(400)는 증기챔버(200)의 주변둘레로 구비되는 것을 예를 들어 설명하였으며, 복수개의 슬럿형상으로 이루어질 수 있다. 히트싱크(400)는 제1금속판(210)이나 제2금속판(220)의 표면에 일몸체(one-piece)로 형성될 수 있고, 별도로 슬럿형상을 가진 플레이트가 제1금속판(210) 또는 제2금속판(220)에 결합되어 형성될 수 있다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 방열장치를 구비한 전자장치에서, 그라파이트시트가 구비된 방열장치를 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 앞선 도 9와 같이, 증기챔버(200)의 면적을 확장하는데 제약이 있는 경우, 한정된 증기챔버(200)의 크기에 상기 히트싱크(400)를 부착하여 방열효율을 증대시킬 수 있으나, 본 실시 예에서와 같이, 증기챔버(200)에 탄소소재의 그라파이트시트(400a)를 부착하여, 제한된 면적의 증기챔버(200)에서 전달된 열을 히트싱크와 유사한 방식으로 확장할 수 있다. 따라서, 도 9나 도 10에서 보는 바와 같이, 발열소자(160)에서 증기챔버(200)로 전달된 열은 증기챔버(200)의 열전도 및 냉매부재를 통해 증기챔버(200)의 단부로 전달됨은 물론 히트싱크(400)나, 그라파이트시트(400a)로 인해 빠른 열확산을 가능하게 할 수 있는 것이다.
도 11은 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 방열장치를 구비한 전자장치의 분리도를 나타내는 도면이다. 도 12는 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 방열장치를 구비한 전자장치에서 내부회로기판과 증기챔버 사이에 블록모듈이 실장되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 발열소자(150)와 대면되는 열확산형 방열모듈(200), 구체적으로 증기챔버(200)의 제1금속판(210) 또는 제2금속판(220)의 외측면에는 상기 발열소자(150)에서 발생되는 열을 상기 열 확산형 방열모듈(200)로 전달할 수 있도록 블록모듈(300)이 더 포함될 수 있다. (도 3, 4, 5, 9 함께 참조)상기 블록모듈(300)은 구리블럭(Cu-Block)과 같이 열전달 지수가 높은 재질로 이루어질 수 있고, 발열소자(150)와 증기챔버(200) 사이에서 발열소자(150)의 표면 및 증기챔버(200)의 표면과 접촉되어 발열소자(150)의 열을 증기챔버(200)로 전달할 수 있도록 구비될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 메쉬부(230)가 구비되는 구성을 가지는 열확산형 방열소자의 일 실시 예에 따른 적층구조를 보면, 제1금속판(210), 메쉬부(230), 나노섬유부(240) 및 제2금속판(220)의 순서대로 적층될 수 있고, 제2금속판(220)의 표면으로 블록모듈(300)이 실장될 수 있다. 또한, 제1금속판(210)의 표면으로 적어도 하나 이상의 히트싱크(400)가 제공될 수 있는 것이다.
또한, 메쉬부(230)가 제공되지 않는 구성을 가지는 열확산형 방열소자의 다른 실시 예에 따른 적층구조를 보면, 요철부재(230a)가 형성된 제1금속판(210), 나노섬유부(240), 제2금속판(220)의 순서대로 적층될 수 있고, 제2금속판(220)의 표면으로 블록모듈(300)이 실장될 수 있는 것이다. 본 실시 예의 증기챔버(200)는 메쉬부(230)가 구비되는 증기챔버(200)에 비해 메쉬부(230)의 두께만큼 전체적인 무게를 슬림하게 할 수 있을 것이다.
도 13은 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 방열장치를 구비한 전자장치에서, 열절단부재가 적층된 상태를 나타내는 도면이다.도 14는 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 방열장치를 구비한 전자장치에서, 열전달부재가 적층된 상태의 단면도이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 본체(110)에는 전자장치(100)로 구동력을 제공할 수 있도록 배터리(130)가 내부회로기판(120) 상으로 또는 인접하게 실장될 수 있다. 이러한 구조에서 본 발명의 일 실시 예에 따른 열확산형 방열소자가 배터리(130) 측으로 연장되게 구비될 수 있다. 열확산형 방열소자가 배터리(130) 측으로 연장되는 경우, 발열소자(150)의 온도가 배터리(130)에 인접한 열확산형 방열소자의 부분(이하, '제1부분'이라 함.)으로 이동된 열은 배터리(130)에 영향을 미친다. 만약 제1부분으로 이동된 열이 제1부분에서 배터리(130) 측으로 이동되는 경우, 배터리(130)의 온도를 상승시켜 배터리(130)의 충전성능을 저하시키거나, 배터리(130) 자체의 수명을 저하시킬 수 있다. 이에, 제1부분으로 이동된 열이 배터리(130) 측으로 이동되는 것을 방지할 수 있도록 제1부분의 증기챔버(200), 구체적으로 제1부분의 제2금속판(220)과 배터리(130) 사이에는 열절연부재(600)가 구비될 수 있다. 열절연부재(600)는 에어캡(Air Gap)으로 이루어질 수 있고, 또는 열전도도가 낮은 플레이트로 구비되어 제1부분의 제2금속판(220)과 배터리(130) 사이를 차폐할 수 있다.
도 15는 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 방열장치를 구비한 전자장치에서 결합부재를 나타내는 도면이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 증기챔버(200)에는 증기챔버(200)를 본체(110)의 내측에 결합할 수 있도록 결합부재(500)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 결합부재(500)의 구성은 두 가지를 예를 들어 설명한다.
우선, 본 발명의 일 실시 예에 따른 증기챔버(200)를 결합할 수 있는 결합부재(500)는 결합돌기(510) 및 고정부재(미도시)를 포함할 수 있다(도 3, 4, 5, 7 참조). 결합돌기(510)는 상기 증기챔버(200)의 주변둘레(또는 증기챔버(200)의 중간부분)를 따라 일몸체(one-piece)로 구비될 수 있다. 또한, 결합돌기는 증기챔버(200)와 본체(110)와의 적층상태에 따라 절곡 형성되도록 구비되어, 결합부재(500)로 인해 두께의 증가를 방지할 수 있다. 결합돌기에는 후술하는 고정부재가 결합될 수 있도록 결합홀(520)이 형성될 수 있다. 또한, 상술하였듯이 본 발명의 증기챔버(200)는 본체(110)의 내측면의 크기에 유사하거나 내측면 크기의 반 이상의 크기를 가질 수 있도록 구비됨으로써, 증기챔버(200)의 주변둘레 이외에도, 증기챔버(200)의 소정부분 에도 본체(110)와 결합될 수 있도록 결합홀(520)이 형성될 수 있다. 고정부재는 결합돌기(510), 구체적으로 결합홀(520)을 관통하여 본체(110) 또는 내부회로기판(120)에 형성되는 보스등과 같은 고정부에 결합될 수 있도록 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 증기챔버(200)를 결합할 수 있는 결합부재(500)는 결합플레이트(510) 및 체결부재(미도시)를 포함할 수 있다(도 9 참조). 본 발명의 일 실시 예에 따른 결합플레이트(510)는 증기챔버(200)의 단부와 본체(110)와의 적층 상태에 따라 절곡 형성될 수 있다. 본체(110)에 위치되는 결합플레이트에는 본체(110) 또는 내부회로기판(120)에 형성되는 보스 등과 같은 고정부에 결합될 수 있도록 결합홀이 형성될 수 있다. 체결부재는 결합플레이트의 결합홀을 통해 보스 등에 체결됨으로써 증기챔버(200)를 본체(110)에 고정시킬 수 있게 된다.
도 16은 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예에 따른 방열장치를 구비한 전자장치에서, 열확산 분포를 나타내는 도면이다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시 예들 중 하나의 실시 예의 방열장치를 구비한 전자장치(100)가 구동되면, 발열소자(150)에서 고온의 열이 방출된다. 발열소자(150)에서 방출되는 열은 블록모듈(300)을 통해 증기챔버(200)로 이동된다. 또한, 증기챔버(200)로 이동된 열은 증기챔버(200)의 냉매부재로 인해 증기챔버(200)의 단부 측으로 이동되어 열확산이 발생될 수 있다. 또한, 증기챔버(200)의 표면 또는 단부 측으로 확산된 열이 증기챔버(200)의 표면에 히트싱크 또는 그라파이트시트를 통해 좀더 넓은 면적으로 효율적인 발열을 구현할 수 있게 된다. 이에, 발열소자(150)의 고온의 열은 증기챔버(200)의 단부 측까지 이동되면서 전자장치의 전체적으로 열을 확산시켜 방출시킬 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 방열장치와 종래의 방열장치의 열확산 분포와 비교하여 보면, 핫스팟 영역이 사라져있음을 알 수 있다.
앞서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 결합부재(500)는 결합돌기와 고정부재 또는 결합플레이트와 체결부재로 구성되는 것을 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 구성은 아니다. 예를 들어 양면테이프와 같은 본딩부재를 이용하여 증기챔버(200)를 본체(110)에 체결될 수도 있는 등 다양한 변형이나 변경이 가능할 것이다.
이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.
100: 전자장치 110: 본체
120: 내부회로기판 130: 배터리
150: 발열소자 160: 간섭소자
200: 방열모듈, 증기챔버 210: 제1금속판
220: 제2금속판 230: 메쉬부
230a: 요철부재 240: 나노섬유부
250: 실링부 300: 블록모듈
400: 히트싱크 500: 결합부재
600: 열절연부재 H: 간섭방지부, 간섭방지홀

Claims (41)

  1. 방열장치에 있어서,
    전자장치 본체의 내부회로기판에 실장된 발열소자를 중심으로 상기 발열소자를 중심으로 상기 발열소자에서 상대적으로 발열이 낮은 저온부분의 상기 본체의 내측으로 열을 확산시키며, 상기 내부회로기판의 간섭소자의 유무에 따라 간섭방지부를 포함하는 진공챔버(Vapor Chamber)를 포함하는 방열장치를 구비한 방열장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 진공챔버는,
    상기 발열소자를 중심으로 상기 본체의 내측 둘레면까지 연장되는 시트(sheet)형상의 제1금속판;
    상기 제1금속판에 적층되며, 상기 발열소자를 중심으로 상기 본체의 내측 둘레면까지 연장되는 시트(Sheet)형상의 제2금속판;
    상기 제1금속판과 상기 제2금속판 사이로 구비되는 냉매부재; 및
    상기 제1금속판과 상기 제2금속판 사이를 실링하는 실링부를 포함하는 방열장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1금속판과 상기 제2금속판 사이에는, 상기 냉매부재를 실장하고 상기 냉매부재의 이동을 구현하는 내장부재가 더 포함되는 방열장치.
  4. 제3항에 있어서 상기 내장부재는,
    상기 제1금속판과 상기 제2금속판 사이에 적층되며, 기화된 상기 냉매부재의 이동을 가능하게 이동통로(Air Retainer)로 구비되는 메쉬부(mesh portion); 및
    상기 제1금속판과 상기 메쉬부 사이에 적층되는 나노섬유부(nano-fiber portion)를 포함하는 방열장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 메쉬부는 메탈 와이어(Metal Wire)의 직물구조로 구비되는 방열장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제2금속판에는 상기 냉매부재의 이동통로를 형성하는 요철부재가 구비되는 방열장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1금속판 또는 상기 제2금속판에는 히트싱크(Heatsink)가 적어도 하나 또는 그 이상 더 포함하는 방열장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제1금속판의 주변둘레 또는 상기 제2금속판의 주변둘레에는 상기 증기챔버를 상기 본체의 내부에 고정하는 결합부재가 더 포함되는 방열장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제1금속판 및 상기 제2금속판의 테두리 및 상기 간섭방지부의 유무에 따라 상기 간섭방지부의 테두리를 따라 상기 냉매부재의 장착공간을 실링하는 실링부를 포함하는 방열장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 실링부는 심 용접(Seam-Welding), 레이저 용접(Laser-Welding), 솔더링 용접(Soldering-Welding), 브레이징 용접(Brazing-Welding) 또는 본딩(Bonding) 중 적어도 하나로 실링하는 방열장치.
  11. 제2항에 있어서, 상기 증기챔버의 일면에는 상기 발열소자에서 발생되는 열을 상기 증기챔버로 전달하는 블록모듈이 더 포함되는 방열장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 블록모듈은 구리블럭(Cu-Block)으로 이루어지는 방열장치.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 제1금속판과 제2금속판은 구리시트(Cu sheet), 알루미늄 시트(Al Sheet), 스테인레스스틸 시트(Stainless Steel sheet) 중 적어도 하나 또는 그들의 결합으로 이루어지는 방열장치.
  14. 방열장치를 구비한 전자장치에 있어서,
    본체;
    본체 내부에 제공되고, 적어도 하나 이상의 발열소자를 구비하는 내부회로기판;
    상기 본체의 내측에 제공되고, 상기 내부회로기판의 일면에 적층되며, 상기 발열소자에서 발생되는 열을 상기 발열소자를 중심으로 상기 발열소자에서 상대적으로 발열이 낮은 저온영역으로 상기 본체의 주변둘레면 방향으로 등 방향으로 열을 확산시키는 진공챔버; 및
    상기 내부회로기판에 간섭소자의 구비 유무에 따라 상기 진공챔버에 구비되는 간섭방지홀; 및
    상기 발열소자의 열을 상기 진공챔버 측으로 전달하는 블록모듈을 포함하고,
    상기 진공챔버는,
    상기 발열소자를 중심으로 상기 발열소자에서 상대적으로 발열이 낮은 저온부분의 상기 본체의 내측 둘레면 방향으로 연장되는 시트(sheet)형상의 제1금속판;
    상기 제1금속판에 적층되며, 상기 발열소자를 중심으로 상기 발열소자에서 상대적으로 발열이 낮은 저온부분의 상기 본체의 내측 둘레면 방향으로 연장되는 제2금속판;
    상기 제1금속판과 상기 제2금속판 사이로 구비되는 냉매부재; 및
    상기 제1금속판과 상기 제2금속판의 테두리 및 상기 간섭방지홀의 유무에 따라 상기 간섭방지홀의 테두리를 따라 상기 냉매부재의 장착공간을 실링하는 실링부를 포함하는 방열장치를 구비한 전자장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1금속판과 상기 제2금속판 사이에는, 상기 냉매부재를 실장하고 상기 냉매부재의 이동을 구현하는 내장부재가 더 포함되는 방열장치를 구비한 전자장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 내장부재는,
    상기 제1금속판과 상기 제2금속판 사이에 적층되며, 기화된 상기 냉매부재의 이동을 가능하게 이동통로(Air Retainer)로 구비되고, 메탈 와이어(Metal Wire)의 직물구조로 구비되는 메쉬부(mesh portion); 및
    상기 제1금속판과 상기 메쉬부 사이에 적층되는 나노섬유부(nano-fiber portion)를 포함하는 방열장치를 구비한 전자장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제2금속판에는 상기 냉매부재의 이동통로를 형성하는 요철부재가 구비되는 방열장치를 구비한 전자장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 증기챔버의 표면에는 히트싱크(Heatsink)가 적어도 하나 또는 그 이상 더 포함되는 방열장치를 구비한 전자장치.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 증기챔버의 주변둘레에는 상기 증기챔버를 상기 본체의 내부에 고정하는 결합부재가 포함되는 방열장치를 구비한 전자장치.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 증기챔버는 상기 본체에 실장되는 배터리 측으로 연장되고,
    상기 증기챔버와 상기 배터리 사이로 열전연부재가 더 포함되는 방열장치를 구비한 전자장치.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 제1금속판과 제2금속판은 구리시트(Cu sheet), 알루미늄 시트(Al Sheet), 스테인레스스틸 시트(Stainless Steel sheet) 중 적어도 하나 또는 그들의 결합으로 이루어지는 방열장치를 구비한 전자장치.
  22. 전자장치에 있어서,
    본체;
    본체 내부에 제공되고, 적어도 하나 이상의 발열소자가 구비되는 내부회로기판; 및
    상기 본체의 내측에 제공되고, 상기 내부회로기판의 일면에 적층되며, 상기 발열소자에서 발생되는 열을 상기 발열소자를 중심으로 상대적으로 발열이 낮은 저온 영역으로 등 방향으로 열을 확산시키는 열 확산형(Heat Spreader Type) 방열모듈; 을 포함하고,
    상기 열 확산형 방열모듈은 상기 발열소자를 중심으로 상대적으로 발열이 낮은 저온영역으로 이동되게 상기 본체의 내측 둘레면 방향으로 연장되는 시트(sheet)형상의 구조물로 이루어지는 전자장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 발열소자와 대면되는 상기 열 확산 방열모듈에는 상기 발열소자에서 발생되는 열을 상기 열 확산 방열모듈로 전달하는 블록모듈이 더 포함되는 전자장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 블록모듈은 구리블럭(Cu-Block)으로 이루어지며, 상기 발열소자와 상기 구리블럭의 접촉면은 열구리스 또는 열 패드를 적용하는 전자장치.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 열 확산 방열모듈은 증기챔버(Vapor Chamber)인 전자장치.
  26. 제25항에 있어서, 상기 증기챔버는,
    제1금속판;
    상기 제1금속판에 적층되는 제2금속판; 및
    상기 제1금속판과 상기 제2금속판 사이로 구비되는 냉매부재를 포함하는 전자장치.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 냉매부재는 물, 아세톤, 암모니아 중 적어도 하나로 이루어지는 전자장치.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 제1금속판과 상기 제2금속판 사이에는, 상기 냉매부재를 실장하고 상기 냉매부재의 이동을 구현하는 내장부재가 더 포함되는 전자장치.
  29. 제28항에 있어서, 상기 내장부재는,
    상기 제1금속판과 상기 제2금속판 사이에 적층되는 나노섬유부(nano-fiber portion); 및
    상기 나노섬유부와 상기 제2금속판 사이에 적층되며, 상기 제1금속판과 상기 제2금속판 사이에 적층되며, 기화된 상기 냉매부재의 이동을 가능하게 이동통로(Air Retainer)로 구비되는 메쉬부(mesh portion)를 포함하는 전자장치.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 메쉬부는 메탈 와이어(Metal Wire)의 직물구조로 구비되는 전자장치.
  31. 제26항에 있어서,
    상기 제1금속판과 상기 제2금속판의 테두리를 따라 상기 냉매부재의 실장 공간을 실링하는 실링부가 더 포함되는 전자장치.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 실링부는 심 용접(Seam-Welding), 레이저 용접(Laser-Welding), 솔더링 용접(Soldering-Welding), 브레이징 용접(Brazing-Welding) 또는 본딩(Bonding) 중 적어도 하나로 이루어지는 전자장치.
  33. 제26항에 있어서,
    상기 제1금속판과 제2금속판은 구리시트(Cu sheet), 알루미늄 시트(Al Sheet), 스테인레스스틸 시트(Stainless Steel sheet) 중 적어도 하나 또는 그들의 결합으로 이루어지는 전자장치.
  34. 제25항에 있어서,
    상기 제2금속판에는 상기 냉매부재의 이동통로를 형성하는 요철부재가 구비되는 전자장치.
  35. 제25항에 있어서,
    상기 증기챔버의 표면에는 히트싱크(Heat sink)가 적어도 하나 또는 그 이상 포함하는 전자장치.
  36. 제25항에 있어서,
    상기 증기챔버의 주변둘레에는 상기 증기챔버를 상기 본체의 내부에 고정하는 결합부재가 포함되는 전자장치.
  37. 제36항에 있어서, 상기 결합부재는,
    상기 증기챔버의 주변둘레에 또는 상기 증기챔버의 중간부에 일몸체(one-piece)로 구비되는 결합돌기; 및
    상기 결합돌기에 구비되고, 상기 결합돌기를 통해 상기 본체의 내부에 고정되는 고정부재를 포함하는 전자장치.
  38. 제36항에 있어서, 상기 결합부재는,
    상기 증기챔버의 주변둘레를 따라 안착되는 결합플레이트; 및
    상기 결합플레이트에 구비되고, 상기 결합플레이트를 통해 상기 본체의 내부에 고정되는 체결부재를 포함하는 전자장치.
  39. 제25항에 있어서,
    상기 내부회로기판에 상기 증기챔버와 간섭을 발생하는 간섭소자가 구비되는 유무에 따라 상기 증기챔버에는 상기 간섭소자 상으로 간섭방지홀이 형성되는 전자장치.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 간섭방지홀의 테두리에는 상기 냉매부재의 실장공간을 실링하는 방지홀 실링부가 더 포함되는 전자장치.
  41. 제25항에 있어서,
    상기 증기챔버는 상기 본체에 실장되는 배터리 측으로 연장되고,
    상기 증기챔버와 상기 배터리 사이로 열전연부재가 더 포함되는 전자장치.

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