KR20220008178A - 방열 구조를 구비한 어댑터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 어댑터는 에어갭을 형성하고 이 채널로 열을 방출하는 방열 구조를 개시한다. 또 방열기능을 수행하는 방열판과 방열판에 부착된 동박으로 이루어지는 2중 방열 구조를 개시한다.

Description

방열 구조를 구비한 어댑터{Adapter incorporating heat dissipation structure}

본 발명은 방열 구조를 개선한 어댑터에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 본 발명은 터미널 어댑터(TA) 또는 어댑터 내부의 방열 구조를 개선하여 내부의 부품을 보호할 수 있는 어댑터에 관한 것이다. 본 발명은 어댑터를 위주로 설명되지만 열이 방출되는 다른 전자기기에도 폭넓게 적용 가능하다.

스마트폰과 같은 웨어러블 전자기기, 컴퓨터, 노트북은 물론 최근 인공지능의 도입에 따라 충전의 중요성이 높아지고 있는 각종 가전제품과 산업 설비에 서 필수적으로 이용되는 TA나 어댑터의 경우, 내부 부품을 변형 또는 훼손하는 열로부터 보호하는 방열 기능이 중요하다.

어댑터의 방열 기능에 관한 선행 문헌을 보면, 예를 들어 특허 제10-1641616호는 회로소자들이 실장된 인쇄회로기판을, 양면이 개구된 중공의 통 형상의 내부 케이스가 둘러싸고, 내부 케이스의 외면에는 인쇄회로기판의 회로소자들에서 발생하는 열을 발산하는 방열부재를 설치하고, 방열부재를 감싸도록 형성되고 개구된 일면을 구비한 외부 케이스로 이루어지는 충전기를 개시하고 있다. 이 특허는 방열 구조는 간단하지만 내부케이스와 외부케이스 사이에 방열부재가 위치하는 3층 구조로 복잡하고, 내부케이스와 방열부재가 회로 기판의 전체면을 둘러 폐쇄하므로, 회로 기판이 충전기의 중앙에 설치되어야 방열 효과를 기대할 수 있고 따라서 설계의 제약이 심한 단점이 있다.

특허 공개 제10-2014-0097839호는 전원 어댑터의 방열 구조로 트랜스 등 다수의 회로부품이 실장된 인쇄회로기판에서 트랜스를 방열하기 위하여 절연성의 차폐벽에 금속벽을 설치하고 트랜스를 둘러 싼 구조를 개시하고 있다. 그러나, 이 특허는 인쇄회로기판의 전체 방열 효과가 미흡한 단점이 있다.

특허 공개 제10-2016-0135066호는 인쇄회로기판에서 집적회로의 열을 방열하는 제1방열수단과 광모듈 케이지내 광모듈의 열을 방열하는 제2방열수단을 개시하는데, 제2방열수단은 알루미늄 재질이며, 표면적을 넓히기 위하여 외면에 주름이 형성된다. 그러나, 이 특허는 제2방열수단의 주름에도 불구하고 표면적을 넓힌 것 외에는 더 향상된 방열 구조나 효과는 제시하지 못하고 있다.

따라서, 본 발명은 이상의 지견을 토대로, 어댑터 내부의 방열 구조를 개선하도록 안출된 것이다.

그러므로 본 발명은 휴대기기를 포함한 전자기기 충전용의 어댑터로서 방열 기능이 신속하고 우수한 어댑터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전자기기의 충전을 위한 어댑터로서, 상기 어댑터는 외곽을 형성하는 외부케이스 내부에 외부케이스의 일측면에 인쇄회로기판을 설치하고, 인쇄회로기판의 전자부품이 실장된 전면을 덮도록 적어도 2면 이상이 구비된 방열부재를 인쇄회로기판의 전면에 설치한, 어댑터를 제공한다.

외부케이스의 내부면 중 방열부재의 외면과 대향하는 면에 요철 구조의 제2주름부를 형성할 수 있다.

방열부재의 외면에 요철 구조의 주름을 형성할 수 있다.

방열부재의 주름은 내부로 들어간 자리에서 수평 연장된 내부면과, 외부로 돌출한 자리에서 수평 연장된 외부면이 수직으로 연결된 구조이며, 외부케이스의 제2주름부는, 내부면에 대향하여 그 옆에 인접한 외부면까지 연장된 위치에서 수평 연장된 제1면과, 외부면에 대향하여 바깥으로 더 나아간 자리에서 수평 연장된 제2면으로 이루어지며, 제1면과 내부면 사이에는 공간(S1)이 형성되고, 외부면과 제2면 사이에는 공간(S2)이 형성되도록 방열부재와 외부케이스가 결합될 수 있다.

방열부재의 외면에 제2방열부재를 부착하며, 제2방열부재는 금속 재질의 동박 또는 포일일 수 있다.

제2방열부재는 방열부재의 외면의 중앙 부분에서 이격된 한 쌍의 방열 시트로 이루어질 수 있다.

인쇄회로기판의 후면에는 방열을 위한 보호판 또는 열패드를 부착할 수있다.

본 발명에 의하면, 인쇄회로기판의 전면을 둘러싸는 방열부재와, 방열부재를 둘러싸는 외부케이스 사이에 에어갭을 형성하여 열이 좁은 채널을 통해 방출되도록 하므로 높은 방열 효과를 기대할 수 있다.

본 발명에 의하면, 인쇄회로기판의 전면을 둘러싸는 방열부재에 동박 또는 포일로 이루어진 제2방열부재를 부착하여 히트 싱크로 기능하도록 함으로써 높은 방열 효과를 기대할 수 있다.

또, 인쇄회로기판의 후면에는 보호판이나 열패드를 부착하여 더욱 우수한 방열 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자기기의 충전에 사용되는 어댑터의 전면 분해 사시도;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자기기의 충전에 사용되는 어댑터의 후면 분해 사시도;
도 3은 본 발명의 방열부재와 결합되는 바람직한 외부케이스의 일례를 도시한 단면도;
도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 전자기기의 충전에 사용되는 어댑터의 전면 분해 사시도;
도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 전자기기의 충전에 사용되는 어댑터의 후면 분해 사시도; 그리고
도 6은 본 발명의 제 2실시예의 방열부재 및 제2방열부재와 결합되는 바람직한 외부케이스의 일례를 도시한 단면도;
도 7은 본 발명의 제 3실시예에 따른 전자기기의 충전에 사용되는 어댑터의 전면 분해 사시도; 그리고
도 8은 본 발명의 제 4실시예에 따른 전자기기의 충전에 사용되는 어댑터의 전면 분해 사시도이다.

본 발명의 어댑터는 에어갭을 형성하고 이 채널로 열을 방출하는 방열 구조를 개시한다. 또 방열기능을 수행하는 방열판과 방열판에 부착된 동박과 같은 제2방열부재로 이루어지는 2중 방열 구조를 개시한다. 또 어댑터의 열에 변형되지 않는 개선된 핀 구조를 제안한다.

본 발명에 따른 각 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 예에 불과하고, 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 각 실시예에 포함되는 개별 구성 및 개별 기능 중 적어도 어느 하나 이상의 조합으로 구성될 수 있다.

먼저, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자기기 예를 들어 스마트폰과 같은 휴대기기의 충전에 사용되는 어댑터(1)의 전면 분해 사시도이고, 도 2는 후면 분해 사시도이다.

두 도면을 함께 참조하면, 어댑터(1)는 외곽을 형성하는 속이 빈 사각 형상의 칼럼인 외부케이스(2)로 프레임이 이루어진다. 외부케이스(2) 하부에는 도시하지 않은 커넥터에 삽입되는 핀(22)이 연결된다. 외부케이스(2)의 상부에는 도시하지 않은 케이블의 연결 통로를 제공하는 덮개(50)가 설치된다.

외부케이스(2) 내부에는 인쇄회로기판(PCB, FPCB; 60)이 내장되어 있다. 본 발명에서 인쇄회로기판(60)은 특허 제10-1641616호와 달리 외부케이스(60)의 중앙에 위치하지 않으며, 도시한 것과 같이 외부케이스(2)의 일측면에 치우쳐 이와 대향하도록 설치된다. 따라서, 인쇄회로기판(60)의 전체 주위를 모두 같은 구조로 폐쇄하여 방열할 필요가 없다. 주지하는 것과 같이 인쇄회로기판(60)의 전면(전자부품이 실장된 면)에는 컨덴서, 정류기, 코일과 같은 전자부품과 미세한 연결선이 실장되며, 이에 따라 어댑터(1)의 작동 시간이 경과할 수록 인쇄회로기판(60)의 전면과 후면을 통하여 집중적으로 열이 발생한다. 이 열을 방치하면 전자부품의 변형과 기능 손실 및 성능 저하를 가져오므로, 본 발명은 인쇄회로기판(60)에서 발생하는 열을 흡수하여 외부로 발산하기 위하여 방열부재(40)를 설치하고 있다.

방열부재(40)는 “ㄷ”자형으로 3면을 구비하며, 인쇄회로기판(60)에서 전자부품이 실장된 전면을 커버하는 크기와 형상으로 제작된다. 방열부재(40)는 탄소재료나 세라믹 소재와 같은 고열전도성 필러 소재와 고분자 소재를 혼합하여 제작할 수 있다. 하지만, 본 발명에서 재질은 한정되지 않으며, 견고한 “ㄷ”자형의 판은 물론, 탄력성 있게 어느 정도 휘어지거나 접혀지는 시트도 사용할 수 있다. 플라스틱 재질인 경우 사출 성형으로 간편하게 제작할 수 있다. 방열부재(40)의 외면(42)에는 요홈부 또는 골 또는 주름(400)이 일정 간격을 두고 높이 방향으로 형성된다. 이와 달리 인쇄회로기판(60)과 바로 대면하는 방열부재(40)의 내면(44)에는 주름(400)이 형성되지 않은 평탄면을 이룬다.

전술한 것과 같이 인쇄회로기판(6)은 외부케이스(2)의 측면에 치우치도록배치되므로 후면까지 방열부재(40)로 둘러싸기 어렵고, 따라서 후면이 개방된다. 그리고, 본 발명의 어댑터(1)는 인쇄회로기판(60)의 후면을 방열하기 위하여 도 2에 잘 도시한 것처럼, 보호판(102)과 열패드(thermal pad; 104)를 후면에 부착하고 있다.

보호판(102)은 방열 효과가 좋은 실리콘, 엔지니어링 플라스틱 또는 금속 재료로 제작되며, 도면에서는 역 “ㄴ”자형으로 한 개 도시되었으나, 형상과 크기, 숫자는 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다.

열패드(104)는 파라핀 왁스나 실리콘으로 제작되는 사각 형상의 고형물이다. 구리나 알루미늄 재질인 히트싱크와 인접하여 배치되어 열이 전자부품으로 전달되지 않고 히트싱크로 전달되어 방열을 돕는다. 또, 열패드(104)는 상온에서는 견고하지만 고온에서는 유연하게 변형되어 인쇄회로기판(60)의 후면과의 사이에 존재할 수 있는 갭을 없앰으로써 방열 효과에 기여한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 인쇄회로기판(60)의 전면을 방열부재(40)가 둘러싸면서 폐쇄하고, 후면에는 특히 열 발생이 심한 부분에 방열재료로 제작한 보호판(102)과 열패드(104)를 부착하므로, 인쇄회로기판(60)에서 발생하는 열을 효과적으로 흡수하여 방출할 수 있다.

도 3은 본 발명의 방열부재(40)와 결합되는 바람직한 외부케이스(2)의 일례를 도시한 단면도이다. 외부케이스(2)는 방열부재(40)와 맞닿아 조립된다.

외부케이스(2)의 외부면(22)은 매끄러운 곡면과 평면으로 이루어지지만, 내부면(24)중 방열부재(40)와 대향하는 3면에는 주름(400)애 상보하는 형상의 제2주름부(200)가 방열을 개선하도록 형성되어 있다.

즉, 확대도를 참조로 설명하면, 방열부재(40)의 주름(400)은 내부로 들어간 자리에서 수평 연장된 내부면(402)과, 외부로 돌출한 자리에서 수평 연장된 외부면(404)이 수직으로 연결된 구조, 즉 요철 구조가 반복하는 형상이다. 이에 대하여, 외부케이스(2)의 제2주름부(200)는, 내부면(402)에 대향해서는 그 옆에 인접한 외부면(404)까지 연장시킨 자리에서 수평 연장된 제1면(204)을 형성하고, 외부면(404)에 대향해서는 바깥으로 더 나아간 자리에서 수평 연장된 제2면(202)을 형성하고 있다. 즉, 방열부재(40)와 요철 구조가 반대이며, 제1면(204)과 내부면(402) 사이에는 공간(S1)이 형성되고, 외부면(404)과 제2면(202) 사이에는 공간(S2)이 형성되는 구조가 교대적으로 연속하게 된다.

공간(S1, S2)은 높이 방향으로 길게 연장되어 연통하는 채널로서, 에어갭으로 기능한다. 따라서, 방열부재(40)로 전달된 열은 공간(S1, S2)을 통하여 외부케이스(2) 또는 상부의 덮개(50)나 핀(22)이 결합된 하부로 전달되므로 신속하고 우수한 방열 효과를 기대할 수 있다.

다음, 본 발명의 제2 실시예를 도 4 내지 도 6을 참조로 설명한다. 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자기기 예를 들어 스마트폰과 같은 휴대기기의 충전에 사용되는 어댑터(1)의 전면 분해 사시도이고, 도 5는 후면 분해 사시도이며, 도 6은 본 발명의 방열부재(40)와 결합된 외부케이스(2)를 도시하고 있다.

앞서의 실시예와 다른 점은, 방열부재(40)의 외면(42)을 내면(44)과 같이 평탄한 면으로 제작하고, 제2방열부재(70)를 방열부재(40)의 외면(42)에 부착한 점이다. 제2방열부재(70)는 외면(42)을 모두 둘러싸지 않고 중앙 부분에서 이격되도록 “ㄴ”자 형상의 한 쌍의 방열 시트(70a, 70b)로 이루어진다. 방열 시트(70a, 70b)의 재질은 구리나 알루미늄 같은 금속 재질이며, 동박 즉 포일로 제작히는 것이 바람직하다. 이 경우 제2방열부재(70)는 효율 좋은 히트 싱크로 기능할 수 있다. 앞서의 실시예와 같이, 외부케이스(2)의 내부면(24)중 3면에는 제2주름부(200)가 형성된다. 방열부재(40)로 전달된 열은 제2방열부재(70)로 전달되며, 제2방열부재(20)가 히트 싱크로 기능하여 배출된 열은 공간(S2)을 통하여 외부케이스(2) 또는 상부의 덮개(50)나 핀(22)이 결합된 하부로 전달되므로 신속하고 우수한 방열 효과를 기대할 수 있다.

다음, 도 7 및 도 8을 참조로 본 발명의 또 다른 실시예에 대하여 설명한다.

도 7의 본 발명의 제 3실시예는 제 1실시예와 동일하지만, 인쇄회로기판(60)에서 열 발생이 큰 특정 소자(60A)를 둘러싸도록 방열부재(40)를 전면과 일측면으로 이루어지는 2면형으로 제작한 점이 다르다. 방열부재(40)의 외면에는 주름이 형성된다.

도 8의 본 발명의 제 4실시예는 제 2실시예와 동일하지만, 인쇄회로기판(60)에서 열 발생이 큰 특정 소자(60A)를 둘러싸도록 방열부재(40)를 전면과 일측면으로 이루어지는 2면형으로 제작하고 이에 맞추어 제2방열부재(70)를 부착한 점이 다르다. 방열부재(40)의 외면에는 주름이 형성되지 않는다.

이상의 실시예에서도 앞서의 실시예와 같은 방열 효과를 기대할 수 있다.

이상은 본 발명의 몇 가지 실시예를 참조로 설명하였지만, 다양한 변경이 가능하다. 예를 들어 인쇄회로기판(60)을 중앙에 배치하고 방열부재(40)의 4면이 이것을 둘러싸도록 해도 좋다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경과 수정이 가능하며 이들도 모두 본 발명의 권리범위에 속한다.

Claims (7)

1. 전자기기의 충전을 위한 어댑터로서, 상기 어댑터는 외곽을 형성하는 외부케이스 내부에 외부케이스의 일측면에 인쇄회로기판을 설치하고, 인쇄회로기판의 전자부품이 실장된 전면을 덮도록 적어도 2면 이상이 구비된 방열부재를 인쇄회로기판의 전면에 설치한, 어댑터.
2. 제 1항에 있어서,
   외부케이스의 내부면 중 방열부재의 외면과 대향하는 면에 요철 구조의 제2주름부를 형성한, 어댑터.
3. 제 2항에 있어서,
   방열부재의 외면에 요철 구조의 주름을 형성한, 어댑터.
4. 제 3항에 있어서,
   방열부재의 주름은 내부로 들어간 자리에서 수평 연장된 내부면과, 외부로 돌출한 자리에서 수평 연장된 외부면이 수직으로 연결된 구조이며, 외부케이스의 제2주름부는, 내부면에 대향하여 그 옆에 인접한 외부면까지 연장된 위치에서 수평 연장된 제1면과, 외부면에 대향하여 바깥으로 더 나아간 자리에서 수평 연장된 제2면으로 이루어지며, 제1면과 내부면 사이에는 공간(S1)이 형성되고, 외부면과 제2면 사이에는 공간(S2)이 형성되도록 방열부재와 외부케이스가 결합되는, 어댑터.
5. 제 2항에 있어서,
   방열부재의 외면에 제2방열부재를 부착하며, 제2방열부재는 금속 재질의 동박 또는 포일인, 어댑터.
6. 제 3항에 있어서,
   상기 제2방열부재는 방열부재의 외면의 중앙 부분에서 이격된 한 쌍의 방열 시트로 이루어지는, 어댑터.
7. 제 1항 내지 제 6항중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 인쇄회로기판의 후면에는 방열을 위한 보호판 또는 열패드를 부착한, 어댑터.

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