KR20210110165A - 방열장치 - Google Patents

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기가 바이트 테크놀러지 컴퍼니 리미티드
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Abstract

본 발명은 열전도체를 포함하는 방열장치를 개시한다. 열전도체는 대향하는 방열측과 흡열측을 구비한다. 흡열측은 상호 평행되는 적어도 2개의 접촉 평면으로 이루어지고, 적어도 2개의 접촉 평면은 높이 차를 가지고 있다.

Description

방열장치{HEAT DISSIPATION DEVICE}
본 발명은 전자장치의 방열에 관한 것으로, 특히 동시에 복수개의 높이가 다른 발열소자에 접촉될 수 있는 방열장치에 관한 것이다.
그래픽 카드, 마더 보드 등과 같은 기능이 복잡한 회로기판은 일반적으로 동시에 복수개의 발열하기 쉬운 칩을 구비한다. 마더 보드를 예로 하면, 발열량이 높은 중앙처리장치가 설치되어 있을 뿐만 아니라, 주변에 또한 전원 칩, 온 보드(On-Board) 메모리 칩, 온 보드 그래픽 칩 등과 같은 발열량이 높은 칩이 설치되어 있다. 이러한 칩들의 높이가 서로 다르기 때문에, 각 칩이 방열되도록 반드시 복수개의 방열기를 배치하여 높이가 다른 칩에 각각 접촉시켜야 한다.
칩이 밀집하게 배치되는 경우 칩 사이의 공간이 작아지는데, 이때 각 방열기 간의 고정구조에서 간섭이 발생되기 쉬워 반드시 방열기를 다시 설계해야 한다. 또한, 복수개의 방열기가 밀집하게 배치되어 조립 공정이 번거로워지고, 조립 효율에 영향을 미치게 된다.
상술한 문제를 감안하여, 본 발명은 복수개의 발열소자의 방열 요구를 만족하기 위한 방열장치를 제공한다.
본 발명은 열전도체를 포함하는 방열장치를 제공한다. 열전도체는 대향하는 방열측과 흡열측을 구비한다. 흡열측은 상호 평행되는 적어도 2개의 접촉 평면으로 이루어지고, 적어도 2개의 접촉 평면은 높이 차를 가지고 있다.
적어도 하나의 실시예에서, 방열장치는 각각 적어도 2개의 접촉 평면 중의 하나에 설치되는 복수개의 열전도 매체를 더 포함하며, 복수개의 열전도 매체는 변형 가능한 것이다.
적어도 하나의 실시예에서, 방열장치는 방열측에 설치되는 방열구조를 더 포함한다.
적어도 하나의 실시예에서, 방열구조는 수냉 헤드, 복수개의 방열핀 또는 히트 파이프이다.
적어도 하나의 실시예에서, 방열장치는 일단이 열전도체 내에 설치되는 히트 파이프를 더 포함한다.
적어도 하나의 실시예에서, 적어도 2개의 접촉 평면은 높이 차가 변하도록 상대적으로 변위할 수 있다.
적어도 하나의 실시예에서, 열전도체는 각각 적어도 2개의 접촉 평면 중의 하나에 대응되는 적어도 2개의 블록을 더 포함하며, 적어도 2개의 블록은 슬라이딩 안내구조에 의해 연결되고, 높이 차가 변하도록 상대적으로 이동할 수 있다.
적어도 하나의 실시예에서, 적어도 2개의 블록은 각각 하나의 결합면을 구비하고, 적어도 2개의 결합면은 상호 접촉되며, 슬라이딩 안내구조는 안내 홈과 안내 레일의 조합으로서 각각 적어도 2개의 블록의 각 결합면에 설치되고, 안내 홈과 안내 레일의 연장방향은 적어도 2개의 접촉 평면에 수직된다.
적어도 하나의 실시예에서, 적어도 2개의 블록은 각각 수냉 헤드이고, 적어도 2개의 블록은 적어도 하나의 관로에 의해 연결된다.
적어도 하나의 실시예에서, 방열장치는 양단이 각각 적어도 2개의 블록에 연결되는 열전도부재를 더 포함한다.
적어도 하나의 실시예에서, 방열장치는 적어도 2개의 접촉 평면에 각각 설치되는 적어도 2개의 범프를 더 포함하며, 적어도 2개의 범프 중의 적어도 하나는 착탈 교체 가능한 것이다.
적어도 하나의 실시예에서, 적어도 2개의 접촉 평면 중의 하나는 착탈 교체 가능한 범프의 위치를 한정하기 위한 위치한정 오목홈을 구비한다.
적어도 하나의 실시예에서, 방열장치는 열전도체를 관통하는 복수개의 고정부재를 더 포함한다.
적어도 하나의 실시예에서, 방열장치는 백 플레이트 및 복수개의 고정부재를 더 포함하며, 백 플레이트는 복수개의 고정부재에 의해 흡열측에 연결되고 흡열측과 일정한 이격거리를 유지한다.
본 발명에 따른 방열기는 복수개의 높이가 다른 접촉 평면이 구비되어, 높이가 서로 다른 발열소자에 각각 접촉될 수 있다. 따라서, 본 발명의 방열기는 복수개의 발열소자가 동시에 방열하는 효과를 쉽게 구현할 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 본 발명은 구조를 다르게 변하여 접촉 평면 사이의 제1 높이 차 및 발열소자 사이의 제2 높이 차를 보상함으로써, 제조공정 차이 또는 발열소자가 다른 사양으로 치환됨에 따라 제1 높이 차와 제2 높이 차가 대응되지 못하는 문제를 해결하였다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 방열장치와 회로기판의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 방열장치와 회로기판의 다른 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 방열장치와 회로기판의 측면 분해도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 방열장치와 회로기판의 측면도이다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 방열장치와 회로기판의 측면도로서, 서로 다른 변형예를 도시한다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 방열장치의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 방열장치와 회로기판의 측면 분해도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 방열장치와 회로기판의 측면도이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 방열장치와 회로기판의 측면도로서, 서로 다른 변형예를 도시한다.
도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 방열장치와 회로기판의 측면 분해도이다.
도 15는 본 발명의 제3 실시예에 따른 방열장치의 부분 측면도로서, 서로 다른 착탈 교체 가능한 범프를 도시한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 방열장치(100)를 나타내는데, 복수개의 발열소자(HS1, HS2)를 구비하는 회로기판(200)에 적용된다. 여기서, 복수개의 발열소자(HS1, HS2)는 회로기판(200)에서 적어도 2개의 서로 다른 높이를 가지고 있다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 방열장치(100)는 우수한 열전도 계수를 가진 재료로 제조된 열전도체(110)를 구비한다. 열전도체(110)는 일반적으로 구리, 알루미늄과 같은 금속으로 제조되나, 기타 열전도 계수가 높은 비금속 재료를 배제하지 않는다.
도 1, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 열전도체(110)는 방열측(110a) 및 흡열측(110b)을 구비한다. 흡열측(110b)은 상호 평행되는 적어도 2개의 접촉 평면(S1, S2)으로 이루어지고, 적어도 2개의 접촉 평면(S1, S2)은 제1 높이 차(D1)를 가지고 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 복수개의 발열소자(HS1, HS2)는 회로기판(200)에서 2개의 상이한 높이를 가지고 있다. 구체적인 실시예에서, 발열소자(HS1, HS2) 중의 하나는 중앙처리장치이고, 나머지 하나는 메모리 칩 모듈이다. 메모리 칩 모듈은 표면 실장 또는 다른 용접기술에 의해 회로기판(200)에 고정된다. 중앙처리장치와 메모리 칩 모듈은 회로기판(200)에서 높이가 서로 달라 제2 높이 차(D2)를 가지고 있다.
도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 높이 차(D1)와 제2 높이 차(D2)는 비슷하는데, 바람직하게는 동일한 것이다. 흡열측(110b)은 각각 서로 다른 접촉 평면(S1, S2)으로 높이가 상이한 발열소자(HS1, HS2)에 접촉함으로써, 동시에 높이가 다른 발열소자(HS1, HS2)와 면접촉되어 복수개의 발열소자(HS1, HS2)의 작동에 의한 열량을 흡수할 수 있다. 일반적으로, 동일한 유형의 발열소자(HS1, HS2)는 동일 영역에 집중적으로 배치되는데, 예를 들면 중앙처리장치가 별도로 배치된 후 복수개의 메모리 칩 모듈이 중앙처리장치에 근접하는 영역에 집중적으로 배치되는 것이다. 따라서, 하나의 접촉 평면(S1, S2)은 동시에 복수개의 높이가 동일한 발열소자(HS1, HS2)(예컨대, 메모리 칩 모듈)에 접촉될 수 있고, 하나의 접촉 평면(S1, S2)이 하나의 발열소자(HS1, HS2)에 접촉되는 것에 제한되지 않는다.
도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 공차 문제를 해결하기 위해, 즉 제1 높이 차(D1)와 제2 높이 차(D2)가 동일하지 않고 차이가 있는 경우, 방열장치(100)는 각각 복수개의 접촉 평면(S1, S2) 중의 하나에 설치되는 복수개의 열전도 매체(TM1, TM2)를 더 포함하여 각 접촉 평면(S1, S2)이 열전도 매체(TM1, TM2)를 통해 간접적으로 발열소자(HS1, HS2)에 접촉하도록 한다. 열전도 매체(TM1, TM2)는 변형 가능한 것으로, 예를 들면 열전도성 폼 테이프 또는 열전도성 페이스트일 수 있다. 변형 가능한 열전도 매체(TM1, TM2)는 압력으로 인해 그 두께가 변화되어 제1 높이 차(D1)와 제2 높이 차(D2)의 차이를 보상함으로써, 복수개의 접촉 평면(S1, S2)이 발열소자(HS1, HS2)에 확실하게 접촉되지 못하는 것을 방지할 수 있다.
도 1, 도 2, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 열전도체(110)는 방열측(110a)과 흡열측(110b)을 관통하는 복수개의 고정 관통홀(112)을 더 포함한다. 고정 관통홀(112)은 열전도체(110)의 가장자리에 배치되는 것이 바람직하고, 따라서 고정 관통홀(112)은 흡열측(110b)에서 서로 다른 접촉 평면(S1, S2)에 연통될 수 있다. 방열장치(100)는 열전도체(110)를 관통하기 위한 복수개의 고정부재(120)를 더 포함한다. 복수개의 고정부재(120)는 고정 관통홀(112)을 관통하고 회로기판(200)에 고정됨으로써, 방열장치(100)의 열전도체(110)가 회로기판(200)에 고정되도록 하고, 열전도체(110)가 발열소자(HS1, HS2)를 적당히 압박하여 접촉 평면(S1, S2)과 발열소자(HS1, HS2) 사이의 접촉을 강화하도록 할 수 있다.
상기 고정부재(120)는 직접 나사 체결 방식으로 회로기판(200)에 고정될 수도 있고, 다른 소자를 결합함으로써 회로기판(200)에 간접적으로 고정될 수도 있다.
도 5, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 방열측(110a)에는 열전도체(110)를 냉각시키기 위한 방열구조(114)가 선택적으로 설치될 수 있다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 방열구조(114)는 열전도체(110)를 공냉시키기 위한 복수개의 방열핀일 수 있다. 자연 대류 이외에도, 방열장치(100)는 방열핀에 고정되는 팬(130)을 더 포함하여 열전도체(110)를 강제적으로 공냉시킬 수 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 방열구조(114)는 방열측(110a)에 고정되는 외부 연결형 수냉 헤드일 수 있다. 수냉 헤드는 냉각통로(116)를 구비하며, 냉각통로(116)는 냉각수 또는 다른 냉액이 냉각통로(116)에서 순환적으로 유동하도록 관로에 의해 펌프에 연결됨으로써, 열전도체(110)를 냉각시킨다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 열전도체(110)는 직접 수냉 헤드로 배치될 수 있고, 냉각통로(116)에 의해 관로를 이용하여 펌프에 연결된다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 방열구조(114)는 일단이 방열측(110a) 설치되거나 열전도체(110) 내에 설치되고 타단이 냉각유닛(예컨대, 핀)에 연결되는 히트 파이프일 수 있다.
도 9, 도 10 및 도 11에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 방열장치(100)를 나타낸다. 제2 실시예에서 적어도 2개의 접촉 평면(S1, S2)은 상대적 변위가 가능하게 배치됨으로써, 제1 높이 차(D1)가 변화되어 제2 높이 차(D2)의 변화에 대응되도록 할 수 있다. 제2 높이 차(D2)의 변화는 발열소자(HS1, HS2) 간의 치수공차에 의한 것일 수도 있고, 발열소자(HS1, HS2)가 상이한 사양의 발열소자(HS1, HS2)로 치환되어 발생한 것일 수도 있다.
도 9, 도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 제2 실시예에서 열전도체(110)는 각각 접촉 평면(S1, S2)에 대응하는 적어도 2개의 블록(118)을 포함한다. 적어도 2개의 블록(118)은 슬라이딩 안내구조(119)에 의해 연결되고, 적어도 2개의 블록(118)은 상대적으로 이동함으로써, 적어도 2개의 접촉 평면(S1, S2)이 상대적으로 이동하여 제2 높이 차(D2)에 대응되도록 제1 높이 차(D1)를 변화시킬 수 있다.
도 9, 도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 적어도 2개의 블록(118)은 각각 하나의 결합면(118a)을 구비하며, 2개의 결합면(118a)은 상호 접촉되고 대략 접촉 평면(S1, S2)에 수직된다. 슬라이딩 안내구조(119)는 안내 홈(119a)과 안내 레일(119b)의 조합으로서, 각각 2개의 결합면(118a)에 설치되고, 안내 홈(119a)과 안내 레일(119b)의 연장방향은 접촉 평면(S1, S2)에 수직된다. 안내 레일(119b)은 안내 홈(119a)에 슬라이딩하게 설치되어 2개의 결합면(118a)의 적어도 일부가 접촉되도록 하고, 안내 레일(119b)과 안내 홈(119a)은 2개의 블록(118)의 상대적인 이동을 안내함으로써 제1 높이 차(D1)를 변화시킬 수 있다.
도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 제2 실시예에 따른 방열장치(100)도 마찬가지로 복수개의 고정부재(120)에 의해 고정되고, 각 블록(118)마다 고정부재(120)가 관통되는 고정 관통홀(112)이 배치되어 있다. 방열장치(100)는 복수개의 고정부재(120)에 의해 흡열측(110b)에 연결되는 백 플레이트(140)를 더 포함하며, 백 플레이트(140)는 흡열측(110b)과 일정한 이격거리를 유지한다. 회로기판(200) 및 발열소자(HS1, HS2)는 백 플레이트(140)와 흡열측(110b) 사이에 위치함으로써, 클램핑 방식을 통해 접촉 평면(S1, S2)을 발열소자(HS1, HS2)로 압박한다. 또한, 백 플레이트(140)는 회로기판(200)을 보강하여 회로기판(200)이 굴절 변형되는 것을 방지할 수 있다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 적어도 2개의 블록(118)은 2개의 수냉 헤드일 수 있는데, 즉 각 블록(118) 내에 냉각통로(116)가 구비되는 것이다. 적어도 2개의 블록(118)의 냉각통로(116)는 적어도 하나의 관로(150)에 의해 연결되고 펌프에 연결됨으로써, 냉각액이 2개의 블록(118) 내에서 순환 유동하도록 한다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 2개의 블록(118) 사이의 열 균일성을 강화하여 일부 발열소자(HS1, HS2)의 과도한 출력으로 인해 대응하는 블록(118)의 온도가 지나치게 높아지는 것을 방지하기 위해, 방열장치(100)는 히트 파이프 또는 금속 스트립과 같은 열전도부재(160)를 더 포함할 수 있다. 열전도부재(160)의 양단은 각각 2개의 블록(118)에 연결되어 2개의 블록(118)의 열이 균일하도록 한다. 열전도부재(160)는 2개의 블록(118) 사이의 상대적 이동에 대응되도록 적당히 변형될 수 있다.
도 14에서는 본 발명의 제3 실시예에 따른 방열장치(100)를 나타낸다. 제3 실시예에 따른 방열장치(100)는 2개의 접촉 평면(S1, S2)에 설치되는 2개의 범프(170)를 더 포함한다. 2개의 범프(170) 중의 적어도 하나는 착탈 교체 가능한 것이다. 적어도 2개의 접촉 평면(S1, S2) 중의 하나는 착탈 교체 가능한 범프(170)의 위치를 한정하기 위한 위치한정 오목홈(P)을 구비한다. 2개의 범프(170)는 접촉 평면(S1, S2)이 발열소자(HS1, HS2)에 간접적으로 연결되도록 발열소자(HS1, HS2)에 접촉된다.
도 15에 나타낸 바와 같이, 2개의 범프(170) 간은 보상 높이 차(D3)를 가지고 있고, 보상 높이 차(D3)는 발열소자(HS1, HS2) 간의 제2 높이 차(D2)에 대응된다. 회로기판(200)의 발열소자(HS1, HS2)가 변화되어 제2 높이 차(D2)가 변하는 경우, 착탈 교체 가능한 범프(170)를 착탈 교체하여 보상 높이 차(D3)를 변화시킴으로써, 2개의 범프(170) 간의 새로운 보상 높이 차(D3')가 변화된 제2 높이 차(D2)에 대응되도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 방열기는 복수개의 높이가 다른 접촉 평면이 구비되어, 높이가 서로 다른 발열소자에 각각 접촉될 수 있다. 따라서, 본 발명의 방열기는 복수개의 발열소자가 동시에 방열하는 효과를 쉽게 구현할 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 본 발명은 구조를 다르게 변하여 접촉 평면 사이의 제1 높이 차 및 발열소자 사이의 제2 높이 차를 보상함으로써, 제조공정 차이 또는 발열소자가 다른 사양으로 치환됨에 따라 제1 높이 차와 제2 높이 차가 대응되지 못하는 문제를 해결하였다.
100: 방열장치
110: 열전도체
110a: 방열측
110b: 흡열측
112: 고정 관통홀
114: 방열구조
116: 냉각통로
118: 블록
118a: 결합면
119: 슬라이딩 안내구조
119a: 안내 홈
119b: 안내 레일
120: 고정부재
130: 팬
140: 백 플레이트
150: 관로
160: 열전도부재
170: 범프
200: 회로기판
HS1, HS2: 발열소자
S1, S2: 접촉 평면
D1: 제1 높이 차
D2: 제2 높이 차
D3, D3': 보상 높이 차
TM1, TM2: 열전도 매체
P: 위치한정 오목홈

Claims (14)

  1. 대향하는 방열측과 흡열측을 구비하는 열전도체를 포함하며, 상기 흡열측은 상호 평행되는 적어도 2개의 접촉 평면으로 이루어지고, 상기 적어도 2개의 접촉 평면은 높이 차를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 방열장치.
  2. 제1항에 있어서,
    각각 상기 적어도 2개의 접촉 평면 중의 하나에 설치되는 복수개의 열전도 매체를 더 포함하며, 상기 복수개의 열전도 매체는 변형 가능한 것을 특징으로 하는 방열장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방열측에 설치되는 방열구조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방열장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 방열구조는 수냉 헤드, 복수개의 방열핀 또는 히트 파이프인 것을 특징으로 하는 방열장치.
  5. 제1항에 있어서,
    일단이 상기 열전도체 내에 설치되는 히트 파이프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방열장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 접촉 평면은 상기 높이 차가 변하도록 상대적으로 변위할 수 있는 것을 특징으로 하는 방열장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 열전도체는 각각 상기 적어도 2개의 접촉 평면 중의 하나에 대응되는 적어도 2개의 블록을 더 포함하며, 상기 적어도 2개의 블록은 슬라이딩 안내구조에 의해 연결되고, 상기 높이 차가 변하도록 상대적으로 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 방열장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 블록은 각각 하나의 결합면을 구비하고, 상기 적어도 2개의 결합면은 상호 접촉되며, 상기 슬라이딩 안내구조는 안내 홈과 안내 레일의 조합으로서 각각 상기 적어도 2개의 블록의 상기 결합면에 설치되고, 상기 안내 홈과 상기 안내 레일의 연장방향은 상기 적어도 2개의 접촉 평면에 수직되는 것을 특징으로 하는 방열장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 블록은 각각 수냉 헤드이고, 상기 적어도 2개의 블록은 적어도 하나의 관로에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 방열장치.
  10. 제7항에 있어서,
    양단이 각각 상기 적어도 2개의 블록에 연결되는 열전도부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방열장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 접촉 평면에 각각 설치되는 적어도 2개의 범프를 더 포함하며, 상기 적어도 2개의 범프 중의 적어도 하는 착탈 교체 가능한 것을 특징으로 하는 방열장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 접촉 평면 중의 하나는 상기 착탈 교체 가능한 범프의 위치를 한정하기 위한 위치한정 오목홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 방열장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 열전도체를 관통하는 복수개의 고정부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방열장치.
  14. 제1항에 있어서,
    백 플레이트 및 복수개의 고정부재를 더 포함하며, 상기 백 플레이트는 상기 복수개의 고정부재에 의해 상기 흡열측에 연결되고 상기 흡열측과 일정한 이격거리를 유지하는 것을 특징으로 하는 방열장치.
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