KR20240035364A - 전자기기의 방열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자기기의 방열장치에 관한 것으로서, 특히, 내부에 충진된 냉매가 상변화되면서 기액 순환되는 냉매 유동 공간이 형성된 열전도 판넬 바디 및 상기 열전도 판넬 바디의 냉매 유동 공간에 배치되고, 상기 냉매 중 액상 냉매를 흡수 및 보유하면서 중력 방향 또는 적어도 중력 방향과는 반대 방향으로 상기 액상 냉매를 분산시키는 흡수체를 포함하고, 상기 흡수체는, 재질 자체로 상기 액상 냉매에 대한 흡수율을 유지하면서도 상기 중력 방향으로 형상 변형이 방지됨으로써, 전체적으로 방열 성능을 크게 향상시키는 이점을 제공한다.

Description

전자기기의 방열장치{HEAT DISSIPATION APPARATUS FOR ELECTRONIC DEVICE}

본 발명은 전자기기의 방열장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액체 상태의 냉매(액상 냉매)의 흡수력을 유지하면서도 중력에 의한 형상 변형을 방지하여 방열 성능을 향상시킬 수 있는 전자기기의 방열장치에 관한 것이다.

통신, 전자, 전기 등의 다양한 산업분야에서 관련 기술은 보다 더 진보된 산업에의 적용을 위해 지속적으로 고도하게 개발되고 있는 추세이다. 고도한 기술 개발을 위해서는 고출력의 에너지를 필요로 하며, 고출력의 에너지를 사용하는 기기는 필연적으로 높은 발열의 문제와 직면하게 되는 바, 이에 적합한 수준의 방열(Cooling) 시스템 개발이 함께 수반되어야 한다.

방열 시스템은, Air Conditioner, 모바일 통신, 데이터 센터, 항공 모빌리티, 전기차, 에너지 저장 장치, Display 등 다양한 산업에서 사용된다. 이러한 방열 시스템은 전력 소모의 주요 원인 중 하나이며, 전력 소모는 산업이 발전함에 따라 점차적으로 증가하고 있는 추세이다.

일반적으로, 방열 기기(Cooling Device)는, 크게 Active Cooling Device와 Passive Cooling Device로 나뉘는 데, Active Cooling Device는 주로 Fan에 의한 Forced Convection(강제대류)를 활용하는 것이고, Passive Cooling Device는 Fan을 이용하지 않는 Natural Convection(자연대류)를 활용하는 기술로 분류될 수 있다.

여기서, 종래의 방열 시스템으로는, 지속적으로 발전하는 고도화 기술에 따라 발생하는 높은 열을 방열시키기에는 그 한계점이 있다. 이에 관련 산업분야에서는 이러한 문제점을 해결할 수 있는 혁신적인 기술이 필요한 실정이고, 이를 해결하기 위한 일환으로 상변화 물질을 이용한 방열장치가 개발되고 있다.

그런데, 상변화 물질을 이용한 방열장치는, 방열의 목표 대상인 발열체들에 가장 인접하는 부위에서 액상 냉매가 기상 냉매로 상변화하도록 구조 설계됨이 바람직하나, 발열체들이 중력 방향으로 이격되게 구비된 경우에는 액상 냉매가 중력에 의하여 하방으로 편중 저장되는 점에서 각 발열체들의 위치마다 적절하게 액상 냉매를 분산하는 것이 방열 성능을 높이는 데에 있어서 가장 중요한 요소이다.

종래 베이퍼 챔버와 같은 방열장치의 경우, 액상 냉매의 분산을 위한 구조로 다수의 기공이 형성된 윅 부재를 소결 방식으로 냉매가 기액 순환되는 공간(냉매 유동 공간)에 일체화시킨 다음 액체의 표면장력 성질을 이용하여 분산시키는 기술적 구성을 채택하고 있다.

그러나, 액체의 표면장력 성질을 이용하여 중력을 거슬러 액상 냉매를 중력방향으로 분산시키는 데에는 한계가 있음은 물론, 윅 부재의 제조 및 설치 방식이 매우 복잡하여 제품의 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 상술한 액체의 표면장력에 의한 액상 냉매의 분산 한계 때문에 통상 베이퍼 챔버와 같은 방열장치의 경우, 평평하게 마련된 발열체들의 상면에 수평되게 배치되어 열을 전달하거나 방열하는 구조로 그 사용성이 매우 제한적인 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 소재 자체의 액체 흡수율을 통해 중력 방향의 반대 방향으로 액체의 표면장력보다 더 높은 분산력을 형성하고, 액상 냉매를 흡수하고 있는 상태에서도 형상을 유지할 수 있는 흡수체를 포함하는 전자기기의 방열장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

아울러, 본 발명은 발열체들의 배치 설계에 관계없이 범용적으로 적용 가능한 전자기기의 방열장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기의 방열장치는, 내부에 충진된 냉매가 상변화되면서 기액 순환되는 냉매 유동 공간이 형성된 열전도 판넬 바디 및 상기 열전도 판넬 바디의 냉매 유동 공간에 배치되고, 상기 냉매 중 액상 냉매를 흡수 및 보유하면서 중력 방향 또는 적어도 중력 방향과는 반대 방향으로 상기 액상 냉매를 분산시키는 흡수체를 포함하고, 상기 흡수체는, 재질 자체로 상기 액상 냉매에 대한 흡수율을 유지하면서도 상기 중력 방향으로 형상 변형이 방지된다.

여기서, 상기 흡수체는, 상기 액상 냉매에 대한 흡수율을 가지되, 소정의 중력 이상을 포함하는 외력에 의하여 형상 변형되는 흡수 바디부 및 상기 흡수 바디부에 결합되어 상기 외력에 의한 상기 흡수 바디부의 형상 변형을 방지하는 골격 유지부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 흡수 바디부는, 부직포, 면 및 스펀지 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 골격 유지부는, 금속 재질로서 상기 흡수 바디부가 내부에 위치되는 중공을 형성하는 튜브 형태로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 골격 유지부는, 금속 와이어가 상기 튜브 형태로 편조될 수 있다.

또한, 상기 골격 유지부는, 적어도 상기 냉매 중 액상 냉매가 외부로부터 내부의 상기 흡수 바디부로 표면장력에 의해 전달되는 틈새를 가지도록 편조될 수 있다.

또한, 상기 골격 유지부의 금속 재질은, 소정의 열전도도 이상을 가진 재질로 채택될 수 있다.

또한, 상기 골격 유지부의 금속 재질은, 구리를 포함할 수 있다.

또한, 상기 골격 유지부는, 원통형으로 형성되고, 상기 흡수 바디부는, 상기 원통형으로 형성된 상기 골격 유지부에 삽입되도록 원기둥형으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 열전도 판넬 바디는, 소정의 열전도도 이상의 금속 판넬 부재로 이루어지되, 상기 냉매 유동 공간의 일측면을 형성하는 일측 열전도 패널 및 상기 냉매 유동 공간의 타측면을 형성하는 타측 열전도 패널을 포함하고, 상기 흡수체는, 상기 일측 열전도 패널과 상기 타측 열전도 패널 사이의 냉매 유동 공간 중 외부의 발열체에 인접하는 일측 단부에 인접되게 설치될 수 있다.

또한, 상기 냉매 유동 공간은, 상기 흡수체가 설치되는 상기 일측 단부를 이루는 제1 냉매유로 및 상기 제1 냉매유로에 대하여 중력방향으로 경사지게 형성되고, 상기 일측 열전도 패널 및 타측 열전도 패널에 상기 냉매 유동 공간의 두께가 감소되도록 형성된 경사 가이드에 의하여 정의되는 제2 냉매유로를 포함하고, 상기 흡수체는, 상기 제1 냉매유로에 설치될 수 있다.

또한, 상기 흡수체가 설치되는 상기 제1 냉매유로는, 상기 발열체의 열을 전달받도록 설치될 때, 적어도 상기 흡수체의 일단과 타단이 중력 방향으로 소정 거리 이격되게 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기의 방열장치에 따르면 다음과 같은 다양한 효과를 달성할 수 있다.

첫째, 액체 고유의 표면장력을 통한 중력 방향에 대한 반대 방향으로의 액상 냉매의 분산 한계를 극복하고, 중력 방향으로 액상 냉매를 골고루 분산시킬 수 있으므로 기액 순환율을 증가시켜 방열 성능을 크게 향상시킬 수 있다.

둘째, 발열체들의 위치 설계에 제약을 받지 않으므로 발열체들에 대한 결합 설계의 다양성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기의 방열장치가 설치된 안테나 장치의 배면부를 나타낸 사시도이고,
도 2는 도 1의 안테나 장치의 배면부를 나타낸 분해 사시도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기의 방열장치를 나타낸 사시도이고,
도 4는 도 3의 분해 사시도이며,
도 5는 도 3의 절개 사시도(a) 및 그 부분 확대도(b)와 해당 부분의 단면도(c)이고,
도 6 및 도 7은 도 5의 구성 중 흡수체의 다양한 실시예들을 나타낸 사시도이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기의 방열장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기의 방열장치가 설치된 안테나 장치의 배면부를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 안테나 장치의 배면부를 나타낸 분해 사시도이다.

일반적으로, 전자기기는 다양한 형태로 산업 전반에 걸쳐 제조되는 것이나, 본 발명의 출원인은 기타 무선 통신장비 제조업을 영위하고 있는 기업으로서, 대표적인 전자기기로 안테나 장치를 그 구체적인 예로 설명하기로 한다. 안테나 장치의 내부에는 대표적인 발열소자 중 하나인 FPGA와 같은 디지털 소자 및 신호의 증폭 역할을 수행하는 PA 및 LNA와 같은 마련된 아날로그 소자들이 설치되고, 이들로부터 생성된 열을 효과적으로 방열하는 것에 따라 그 장치의 성능이 좌우될 수 있다.

그러나, 후술하는 본 발명의 실시예들에 따른 방열 기구가 반드시 안테나 장치에 대해서만 한정 해석되어서는 아니 될 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기의 방열장치(200)가 적용된 안테나 장치(100)는, 도 1 및 도 2에 참조된 바와 같이, 전방으로 개구된 수용 공간을 형성하고, 대략 상하 방향으로 길고 얇은 전후 수용폭을 가지는 직육면체 형상으로 형성된 방열 하우징 본체(110)를 포함한다.

방열 하우징 본체(110)의 수용 공간 내측에는, 도면에 도시되지 않았으나, PAU(파워증폭기, Power Amplifier Unit) 및 DTU(디지털 송수신 유닛, Digital Transceiving Unit)용 기판으로서 클램쉘(Clamshell)을 매개로 다수의 MBF(Micro Bellows Filter) 소자가 전면에 실장되고, 발열체들이 배면에 실장된 메인 보드가 적층 배치될 수 있다.

여기서, 메인 보드에는, FPGA 소자, RFIC 소자, PA 소자 또는 LNA 소자와 같은 그 동작 시 다량의 발열을 수반하는 발열 소자들(발열체들)이 배면 측에 실장될 수 있다.

그러나, 본 발명의 일실시예에서는, 전자기기를 안테나 장치로 채택하여 설명하는 것일 뿐, 발열체들이 상기 구성으로 제한되는 것은 아님에 주의하여야 한다. 가령, 발열체들은 대표적인 발열 소자인 반도체로 채택되는 것도 가능할 것이다.

방열 하우징 본체(110)의 수용 공간 전면에는 레이돔 패널(도면부호 미표기)이 설치되어, 안테나 소자로 구현되는 방사소자들을 외부로부터 보호함과 동시에 방사소자들로부터 방사가 원활하게 이루어지도록 하는 역할을 수행할 수 있다.

한편, 방열 하우징 본체(110)의 배면에는 본 발명의 일 실시예에 따른 방열장치(200)가 설치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기의 방열장치(200)는, 일종의 방열 핀 형태로 구비된 것으로서, 엄밀하게는 후술하는 고정형 방열핀(200F)과는 달리 내부에 필수적으로 냉매 중 액상 냉매를 흡수하는 후술하는 흡수체(300)를 포함하는 얇은 두께의 판형 열교환기(PTX) 타입으로 구비된 것을 그 특징으로 할 수 있다.

도 1 및 도 2에 참조된 바와 같이, 방열 하우징 본체(110)의 배면에는, 본 발명의 일 실시예에 따른 방열장치(200)가 각각, 상하 수직 방향으로 길게 배치되되, 다수 개가 인접하는 좌우 방향으로는 소정 거리 이격되게 배치될 수 있다.

다만, 도면에 도시되지 않았으나, 반드시 다수 개의 방열장치(200)가, 상하 수직 방향으로 배치되어야 하는 것은 아니고, 방열 하우징 본체(110)의 배면 가운데 부분을 기준으로 좌측단 및 우측단을 향하여 상향 경사지게 배치되는 것도 가능함은 당연하다고 할 것이다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기의 방열장치(200) 다수 개가 상하 수직 방향 및 상향 경사지게 배치되는 이유는, 외부 공기와의 열교환을 통해 발생하는 방출열의 상승기류가 원활하게 인접하는 방열장치(200)와의 사이 및 경사진 방열장치(200)를 따라 외부로 기류 저항이 최소화된 상태로 빠져나가도록 하기 위함이다.

한편, 방열 하우징 본체(110)의 배면에는, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기의 방열장치(200) 외에 고정형 방열핀(200F)이 배치될 수 있다. 고정형 방열핀(200F) 또한 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기의 방열장치(200)와 마찬가지로 별도로 제조된 후 방열 하우징 본체(110)의 배면에 착탈 가능하게 결합하는 것은 동일하나, 내부에 냉매가 충진되지 않고, 금속 재질 그 자체의 열전도도만으로 발열체들의 열을 방열시키는 구성으로 정의될 수 있다.

여기서, 고정형 방열핀(200F)은, 도 1 및 도 2에 참조된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기의 방열장치(200)에 의하여 점유되지 않는 방열 하우징 본체(110)의 배면부 하측에 배치될 수 있다.

아울러, 방열 하우징 본체(110)의 배면에는, 도 1 및 도 2에 참조된 바와 같이, 다수 개로 구비된 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 기구(200)의 압입 설치를 위하여 마련된 압입부(150)가 형성될 수 있다.

압입부(150)는, 대략 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 기구(1200)의 전단부 일부가 삽입되도록 슬롯 형태로 구비될 수 있다.

여기서, 압입부(150)가 슬롯 형태로 구비된다는 의미는, 방열 하우징 본체(110)의 배면으로부터 후방으로 한 쌍의 슬롯 리브(도면부호 미표기)가 돌출되고, 한 쌍의 슬롯 리브 사이로 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기의 방열장치(200)의 전단부(또는 전단부 일부)가 삽입되는 홈과 같은 삽입 공간이 마련되는 것을 포함하는 개념이다.

이때, 압입부(150)에는, 도면에 도시되지 않았으나, 열전달 효율을 향상시키기 위하여 서멀 에폭시(thermal epoxy) 처리 후 압입 끼움됨이 바람직하다.

여기서, 압입부(150)는, 방열 하우징 본체(110)의 배면 측에 해당하는 내측면에 발열체들의 발열면이 수용되도록 후방으로 함몰되면서 돌출되게 형성된 발열 형합면들(미도시) 중 적어도 하나 이상을 경유하도록 배치될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 기구를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 분해 사시도이며, 도 5는 도 3의 절개 사시도(a) 및 그 부분 확대도(b)와 해당 부분의 단면도(c)이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기의 방열장치(200)는, 도 3 내지 도 5에 참조된 바와 같이, 내부에 냉매가 충진되어 폐쇄된 공간 내에서 냉매가 상변화되면서 열을 방출하도록 기액 순환되는 공간을 제공하는 냉매 유동 공간(205)을 가지는 열전도 판넬 바디(200P)를 포함할 수 있다.

여기서, 열전도 판넬 바디(200P)는, 단일의 금속 재질의 판넬 부재를 프레스 가공 후 벤딩 또는 접합 방식으로 내부에 상술한 냉매 유동 공간(205)을 가지도록 가공 형성된 구성으로 정의할 수 있다.

한편, 냉매 유동 공간(205)은, 충진된 냉매 중 액체 상태의 액상 냉매가 중력 또는 모세관력 중 적어도 어느 하나에 의하여 포집되고, 발열체들로부터 전달되는 열에 의해 기체 상태의 기상 냉매로 상 변화하면서 증발되는 증발 영역을 이루는 제1 냉매유로(210)를 포함할 수 있다.

제1 냉매유로(210)는, 상술한 벤딩 또는 접합 공정을 통해 형성된 열전도 판넬 바디(200P)의 폭 방향 전단부로서, 발열체들이 구비된 압입부(150)에 대하여 금속 재질의 판넬 부재로 구비된 열전도 판넬 바디(200P)의 소재 두께에 따른 이격 거리만큼만 사이에 두고 냉매 중 액상 냉매가 들어차는 냉매 충진 및 유동 공간 중의 일부를 점유하는 공간으로 정의될 수 있다.

구체적으로, '소재 두께에 따른 이격 거리'라 함은, 제1 냉매유로(210)와 발열체들 또는 발열체들이 구비된 압입부(150)와 서로 이격된 거리를 의미한다. 다만, 제1 냉매유로(210)의 정의는 단순히 액상 냉매의 형태만이 포집되는 공간이 아닌 점에서, 열전도 판넬 바디(200P)로 방열 대상인 발열체들로부터 열을 공급받는 폭 방향 일단부인 증발 영역으로서의 의미가 더 클 것이다.

한편, 냉매 유동 공간(205)은, 제1 냉매유로(210) 측으로 액상 냉매의 흐름을 유도하는 다수 개의 제2 냉매유로(220)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 제1 냉매유로(210)가 구비된 부위를 상술한 바와 같이 증발 영역으로 정의할 경우, 증발 영역 외의 나머지 부위는 응축 영역으로 정의할 수 있으며, 제2 냉매유로(220)는 증발 영역 외의 나머지 부위인 응축 영역에 구비될 수 있다.

다수 개의 제2 냉매유로(220)는, 응축 영역 내에서의 기체 상태의 기상 냉매가 외기와의 열전달을 통해 액체 상태의 액상 냉매로 응축되어 응집되면, 응집이 이루어지는 냉매 유동 공간(205) 내의 제 위치에서 점점 부피가 증가되게 되는 데, 이때 중력 방향으로 흘러 내릴 때 상하 수직 방향으로 길게 배치된 제1 냉매유로(210) 측으로 균일한 양의 액상 냉매가 공급되도록 유도하는 유동 경로를 제공하는 역할을 수행할 수 있다.

특히, 제2 냉매유로(220)는, 후술하는 바와 같이, 다수 개의 경사 가이드(215)의 사이로 정의될 수 있는 데, 응축 영역에서 응집된 액상 냉매가 제1 냉매유로(210) 측으로 흘러내릴 때 표면 장력에 의하여 자기 유동 경로인 제2 냉매유로(220)와 인접하는 제2 냉매유로(220) 측으로는 분산 유동이 억지될 수 있다.

즉, 다수 개의 경사 가이드(215)는, 제2 냉매유로(220)가 형성하는 두께보다 더 좁은 공간을 가지기 때문에 냉매가 응축되는 과정에서 표면 장력이 작용함으로써, 인접하는 제2 냉매유로(220) 측으로의 흐름이 억제되고, 각각 자기 유동 경로를 따라 제1 냉매유로(210) 측으로의 유동이 균일하게 안내되는 것이다.

한편, 열전도 판넬 바디(200P), 도 3 내지 도 5에 참조된 바와 같이, 냉매 유동 공간의 일측면을 형성하는 일측 열전도 패널(200-1) 및 냉매 유동 공간의 타측면을 형성하는 타측 열전도 패널(200-2)을 포함할 수 있다.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기의 방열장치(200)는, 일측 열전도 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(200-2) 중 적어도 어느 한 면에 형성되고, 일측 열전도 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(200-2)의 내부면에서 냉매 유동 공간을 향하여 소정길이 돌출되게 형성되며, 상호 대향되게 형성된 다수 개의 강도 보강부(240)를 더 포함할 수 있다.

다수 개의 강도 보강부(240)는, 일반적으로 평면 형태의 일측 열전도 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(200-2) 중 적어도 어느 하나에 형성되어, 외압에 따른 처짐 또는 눌림 현상을 방지할 수 있도록 강도를 보강하는 역할을 수행할 수 있다.

여기서, 다수 개의 강도 보강부(240)는, 선단면이 적어도 냉매 유동 공간으로 다수 개의 경사 가이드(215)의 선단보다 더 돌출되게 형성될 수 있다. 이 때, 다수 개의 강도 보강부(240)의 선단면이 냉매 유동 공간 측으로 돌출되는 양은, 적어도 일측 열전도 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(200-2)의 접합 시 상호 마주하는 부위가 접합이 가능하도록 면접되는 정도로 돌출됨이 바람직하다.

그러나, 반드시 다수 개의 강도 보강부(240)가 냉매 유동 공간 내에서 면접되어야 하는 것은 아니고, 상술한 경사 가이드(215)와 같이 냉매 유동 공간 내에서 상호 이격되어도 무방하다. 이는, 다수 개의 강도 보강부(240)의 자체 형성만으로도 일측 열전도 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(200-2)의 강도를 보강하는 기능을 갖추기 때문이다.

또한, 다수 개의 강도 보강부(240)는, 일측 열전도 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(200-2)에 임의의 기준선을 기준으로 상호 대칭되게 형성되되, 다수 개의 경사 가이드(215)에만 형성될 수 있다.

여기서, 다수 개의 강도 보강부(240)는, 열전도 판넬 바디(200P)의 일측 열전도 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(200-2)이 상호 대향되는 면에 형성되되, 냉매 유동 공간(205)의 내부에서 그 선단면이 상호 대향되게 배치될 수 있다. 나아가, 상호 대향되게 배치된 다수 개의 강도 보강부(240)는, 그 대향 및 접하는 면이 레이저 용접 방식으로 결합될 수 있다.

특히, 다수 개의 강도 보강부 (240)는, 냉매 중 기체 상태로 상변화한 기상 냉매가 유동 중 접촉되어 응축되는 응축 표면적이 증가하도록 주로 기상 냉매의 유동로 역할을 수행하는 제2 냉매유로(220)를 정의하는 다수 개의 경사 가이드(215) 상에 형성되는 것이 바람직하다.

여기서, 냉매 유동 공간(205) 중 발열체들과 가장 인접되게 구비된 제1 냉매유로(210) 상의 액상 냉매는 발열체들로부터 열을 공급받아 상기 냉매의 끓는 점에 도달하면, 액상 냉매에서 기상 냉매로 상변화되게 된다.

그런데, 열전도 판넬 바디(200P)의 냉매 유동 공간(205)에 충진되는 냉매는 기상 냉매로의 상변화를 위해 기체 냉매 공간(체적)을 확보하여야 하는 점에서 액상 냉매로만 완전히 충진되어서는 안 되고, 극히 일부의 액상 냉매가 냉매 유동 공간(205)에 충진되는 점에서, 제1 냉매유로(210)가 상하 중력 방향으로 배치된 경우 제1 냉매유로(210)의 상부 측은 액상 냉매가 없는 빈 공간일 수 밖에 없다. 이 경우, 액상 냉매가 없는 빈 공간에 해당되는 제1 냉매유로(210) 측과 액상 냉매가 점유하는 제1 냉매유로(210) 측은 증발량이 상이한 점에서 전체적으로 균일한 방열 성능을 확보하기 어려울 수 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기의 방열장치(1200)는, 도 3 내지 도 5에 참조된 바와 같이, 제2 냉매유로(1220)를 통해 유도된 냉매의 상태 중 액상 냉매를 흡수한 후 제1 냉매유로(210) 상에서 균일하게 분산시키는 흡수체(300)를 더 포함할 수 있다.

여기서의 흡수체(300)는, 일반적인 베이퍼 챔버(vapor chamber)의 내부에 구비된 윅 구조를 가진 윅 부재를 포함하는 개념이기는 하나, 이에 한정되는 것은 아니고, 중력 방향에 대하여 상하 수직되게 배치된 제1 냉매유로(210) 상에서 상하에 걸쳐 전체적으로 액상 냉매를 포집 및 분산시킴으로써, 기존의 일반적인 방열 핀의 열전도 재질 상의 한계를 끌어올려 방열 성능을 극대화할 수 있는 재질 또는 구성이면 이를 모두 포함하는 개념일 수 있다.

한편, 흡수체(300)는, 압입단부(201) 측에 가까울수록 발열체들로부터 전달되는 열에 의하여 보다 쉽게 액상 냉매가 기체 상태의 기상 냉매로의 상변화가 활발하게 이루어질 수 있는 점에서, 가능한 한 압입단부(201) 내측에 가까운 제1 냉매유로(210) 측에 내설됨이 바람직하다.

그러나, 반드시 흡수체(300)가 압입단부(1201) 측에만 가깝도록 내설되어야 하는 것은 아니고, 냉매가 증발될 수 있는 증발 영역 전반에 걸쳐 골고루 분산되도록 설치되는 것도 가능함은 당연하다.

도 6 및 도 7은 도 5의 구성 중 흡수체의 다양한 실시예들을 나타낸 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기의 방열장치(100)에 있어서, 흡수체(300)는, 열전도 판넬 바디(200P)의 냉매 유동 공간(205)에 배치되고, 냉매 중 액상 냉매를 흡수 및 보유하면서 중력 방향 또는 적어도 중력 방향과는 반대 방향으로 액상 냉매를 분산시키는 역할을 수행할 수 있다.

보다 상세하게는, 흡수체(300)는, 도 6 및 도 7에 참조된 바와 같이, 액상 냉매에 대한 소정의 흡수율을 가지되, 소정의 중력 이상을 포함하는 외력에 의하여 형상 변형되는 재질로 이루어진 흡수 바디부(310)와, 흡수 바디부(310)에 결합되어 상기 외력에 의한 흡수 바디부(310)의 형상 변형을 방지하는 골격 유지부(320)를 포함할 수 있다.

여기서, 흡수 바디부(310)는, 다수의 기공(일종의 윅 구조)을 형성하는 부직포, 면 및 스펀지 중 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있다. 부직포, 면 및 스펀지로 이루어진 흡수 바디부(310)는, 그 재질의 특성 상 상하 중력 방향으로 길게 배치될 수는 있으나, 다수의 기공에 액체가 함유되는 경우 액체의 중량에 의해 중력 방향으로 처짐되는 등 그 외형(형상)이 변형될 수 있다.

골격 유지부(320)는, 상술한 바와 같은 흡수 바디부(310)의 처짐 현상과 같은 형상 변형을 방지하는 역할을 수행한다. 이를 위해, 골격 유지부(320)는, 흡수 바디부(310)가 내부에 위치되는 중공(도면부호 미표기)을 형성하는 튜브 형태로 이루어질 수 있다.

바람직하게는, 골격 유지부(320) 또한 외부의 발열체들로부터 전달되는 열을 내부의 흡수 바디부(310)를 전달해야 하는 구성인 점에서, 소정의 열전도도 이상의 금속 재질로 채택되는 것이 선호될 수 있다. 가령, 골격 유지부(320)를 이루는 금속 재질은 동(구리) 재질일 수 있다.

또한, 골격 유지부(320)는, 도 6에 참조된 바와 같이, 튜브 형태로 편조되거나(도면부호 '321' 참조), 도 7에 참조된 바와 같이, 나선 형태로 감기도록 구비(도면부호 '322' 참조)될 수 있다.

보다 상세하게는, 도 6을 참조하면, 골격 유지부(321)는, 다수 개의 제2 냉매유로(220) 각각을 통해 제1 냉매유로(210) 측으로 유도된 액상 냉매가 내부의 흡수 바디부(310)로 스며들 수 있도록 금속 재질의 금속(동, 구리) 와이어가 튜브 형태로 편조되게 구비될 수 있다.

이때, 골격 유지부(321)는, 적어도 냉매 중 액상 냉매가 외부로부터 내부의 흡수 바디부(310)로 표면장력에 의해 전달되는 틈새를 가지도록 편조될 수 있다. 이 경우, 흡수 바디부(310)에 의하여 액상 냉매로부터 상변화된 기상 냉매가 편조의 틈새를 통해 외부로 쉽게 분산될 수 있다.

또한, 도 7을 참조하면, 골격 유지부(322)는, 금속(동, 구리) 패널(또는 와이어)가 나선 형태로 흡수 바디부(310)의 외측에 감기되록 구비될 수 있다.

여기서, 금속 패널(또는 금속 와이어)은, 적어도 흡수 바디부(310)에 충분한 액상 냉매가 함유된 경우에도 중력에 의하여 하방으로의 처짐이 방지되는 정도의 형상 유지력을 가짐이 바람직하다.

한편, 흡수체(300)는, 도 6에 참조된 바와 같이, 골격 유지부(321)는, 원통형으로 형성되고, 흡수 바디부(310)는, 원통형으로 형성된 골격 유지부(321)에 삽입되도록 원기둥형으로 형성될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기의 방열장치(200)에 있어서, 흡수체(300)는, 흡수 바디부(310)와 골격 유지부(320)가 별도로 제조되어 결합된 것이나, 반드시 골격 유지부(320)를 추가적으로 구비할 필요는 없고, 흡수 바디부(310) 그 자체의 형상 유지력에 의하여 액상 냉매가 함유된 경우에도 처짐 등의 형상 변형이 이루어지지 않는 경우에는 흡수 바디부(310) 자체만의 구비로도 충분할 수 있다.

상술한 실시예들에 따른 흡수체(300)는, 부직포, 면 및 스펀지 중 어느 하나의 재질로 이루어진 흡수 바디부(310)와, 이에 금속(동, 구리) 와이어 재질로서 튜브 형태로 편조되거나 나선 형태로 감김된 골격 유지부(320)를 포함하여 구비됨으로써, 액상 냉매가 흡수 바디부(310)와 함유된 양에 관계없이 하방으로의 처짐을 방지함으로써, 제1 냉매유로(210) 상에서 균일한 양의 액상 냉매가 상변화될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기의 방열장치(200)는, 도면에 도시되지 않았으나, 프레스 공정에 의하여 열전도 판넬 바디(200P)를 성형할 때 상술한 제1 냉매유로 내지 제2 냉매유로(210~220) 및 다수 개의 경사 가이드(215) 또는 다수 개의 강도 보강부(240)와 함께 동시에 성형되는 다수 개의 흡수체 고정가이드(미도시)를 더 포함할 수 있다.

다수 개의 흡수체 고정가이드는, 부직포로 채택된 흡수체(300)가 액상 냉매를 흡수하면 중력 방향으로 처짐 될 우려가 있는데, 이를 방지하도록 냉매 유동 공간 측으로 돌출되게 형성되어 일측 열전도 패널(200-1)과 타측 열전도 패널(200-1)을 접합할 때 흡수체(300)를 눌러주면서 안정적으로 고정시키는 역할을 수행할 수 있다.

또한, 다수 개의 흡수체 고정가이드는, 유연한 재질로 구비된 흡수 바디부(310) 또는 골격 유지부(320)의 외측면 부위를 눌러주어, 제1 냉매유로(210) 내에서 증발된 기체 상태의 냉매(기상 냉매)가 유동되기 위한 공간을 확보해주는 역할도 동시에 수행할 수 있다.

이와 같이, 제1 냉매유로(210)의 내부에는 흡수체(300)가 내설되는 바, 방열판부(203) 측으로부터 액화한 액상 냉매가 흡수체(300)의 흡수력(또는 모세관력)에 의하여 발열체들에 가까운 부위로 이동한 후, 발열체들로부터 전달되는 열에 의하여 상 변화한 기상 냉매가 다시 방열판부(203) 측으로 이동되는 것이 반복되도록 기액 순환될 수 있다.

방열판부(203)측으로 이동된 기상 냉매는 전체적으로 골고루 분산되어 방열을 수행하면서 응축되고, 응축된 액상 냉매는 다시 상대적으로 다수 개의 경사 가이드(215)보다 두께방향의 크기가 큰 제2 냉매유로(220)를 따라 자중 방향인 제1 냉매유로(210) 측으로 용이하게 이동될 수 있다.

발열체들로부터 생성된 열은 우선적으로 흡수체(300)가 설치된 제1 냉매유로(210) 측으로 전달되고, 흡수체(300)가 구비된 제1 냉매유로(210) 측에 저장되어 있는 냉매는 대부분 액상 상태로 있다가 상기 발열체들로부터 전달된 열에 의하여 기상으로 상변화한 후 열전도 판넬 바디(200P)의 방열판부(203) 전체로 유동되면서 방열을 수행하게 된다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기기의 방열장치(200)를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 일 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 청구범위에 의해 정해진다고 할 것이다.

100: 안테나 장치 110: 방열 하우징 본체
150: 압입부 200: 방열 장치
200P: 열전도 판넬 바디 200-1: 일측 열전도 패널
200-2: 타측 열전도 패널 205: 냉매 유동 공간
210: 제1 냉매유로 215; 다수의 경사 가이드
220: 제2 냉매유로 240: 다수의 강도 보강부
300: 흡수체 310: 흡수 바디부
320,321,322: 골격 유지부

Claims (12)

1. 내부에 충진된 냉매가 상변화되면서 기액 순환되는 냉매 유동 공간이 형성된 열전도 판넬 바디; 및
   상기 열전도 판넬 바디의 냉매 유동 공간에 배치되고, 상기 냉매 중 액상 냉매를 흡수 및 보유하면서 중력 방향 또는 적어도 중력 방향과는 반대 방향으로 상기 액상 냉매를 분산시키는 흡수체; 를 포함하고,
   상기 흡수체는, 재질 자체로 상기 액상 냉매에 대한 흡수율을 유지하면서도 상기 중력 방향으로 형상 변형이 방지되는, 전자기기의 방열장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 흡수체는,
   상기 액상 냉매에 대한 흡수율을 가지되, 소정의 중력 이상을 포함하는 외력에 의하여 형상 변형되는 흡수 바디부; 및
   상기 흡수 바디부에 결합되어 상기 외력에 의한 상기 흡수 바디부의 형상 변형을 방지하는 골격 유지부; 를 포함하는, 전자기기의 방열장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 흡수 바디부는, 부직포, 면 및 스펀지 중 적어도 어느 하나로 이루어진, 전자기기의 방열장치.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 골격 유지부는, 금속 재질로서 상기 흡수 바디부가 내부에 위치되는 중공을 형성하는 튜브 형태로 이루어진, 전자기기의 방열장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 골격 유지부는, 금속 와이어가 상기 튜브 형태로 편조된, 전자기기의 방열장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 골격 유지부는, 적어도 상기 냉매 중 액상 냉매가 외부로부터 내부의 상기 흡수 바디부로 표면장력에 의해 전달되는 틈새를 가지도록 편조된, 전자기기의 방열장치.
7. 청구항 4에 있어서,
   상기 골격 유지부의 금속 재질은, 소정의 열전도도 이상을 가진 재질로 채택되는, 전자기기의 방열장치.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 골격 유지부의 금속 재질은, 구리를 포함하는, 전자기기의 방열장치.
9. 청구항 2에 있어서,
   상기 골격 유지부는, 원통형으로 형성되고,
   상기 흡수 바디부는, 상기 원통형으로 형성된 상기 골격 유지부에 삽입되도록 원기둥형으로 형성되는, 전자기기의 방열장치.
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 열전도 판넬 바디는, 소정의 열전도도 이상의 금속 판넬 부재로 이루어지되,
    상기 냉매 유동 공간의 일측면을 형성하는 일측 열전도 패널; 및
    상기 냉매 유동 공간의 타측면을 형성하는 타측 열전도 패널; 을 포함하고,
    상기 흡수체는, 상기 일측 열전도 패널과 상기 타측 열전도 패널 사이의 냉매 유동 공간 중 외부의 발열체에 인접하는 일측 단부에 인접되게 설치되는, 전자기기의 방열장치.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 냉매 유동 공간은,
    상기 흡수체가 설치되는 상기 일측 단부를 이루는 제1 냉매유로; 및
    상기 제1 냉매유로에 대하여 중력방향으로 경사지게 형성되고, 상기 일측 열전도 패널 및 타측 열전도 패널에 상기 냉매 유동 공간의 두께가 감소되도록 형성된 경사 가이드에 의하여 정의되는 제2 냉매유로; 를 포함하고,
    상기 흡수체는, 상기 제1 냉매유로에 설치되는, 전자기기의 방열장치.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 흡수체가 설치되는 상기 제1 냉매유로는, 상기 발열체의 열을 전달받도록 설치될 때, 적어도 상기 흡수체의 일단과 타단이 중력 방향으로 소정 거리 이격되게 배치되는, 전자기기의 방열장치.

Images