WO2019103327A1 - 방열 구조를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

방열 구조를 포함하는 전자 장치 Download PDF

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WO2019103327A1
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plate
heat
heating element
vapor chamber
circuit board
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PCT/KR2018/012733
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문홍기
강승훈
박윤선
구경하
윤인국
장세영
나효석
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삼성전자 주식회사
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    • H05K2201/06—Thermal details
    • H05K2201/066—Heatsink mounted on the surface of the PCB

Definitions

  • Various embodiments of the present invention are directed to an electronic device including a heat dissipation structure.
  • a 5G communication system or a pre-5G communication system is called a system after a 4G network (Beyond 4G network) communication system or after a LTE system (Post LTE).
  • a 5G communication system is considered to be implemented in a very high frequency (mmWave) band (for example, 28, 39 or 60 GHz band) to achieve a high data transmission rate.
  • mmWave very high frequency
  • Portable electronic devices have evolved to perform various functions and have consumed a large amount of current due to the use of a high-performance processor or the like which is responsible for slimming the body and calculating operation.
  • an RF circuit or the like which is responsible for communication with an external device, supports the 5G communication system, consuming a considerable amount of current and generating heat.
  • An electronic device is intended to provide a heat dissipation structure that ensures a heat dissipation area without deteriorating the performance of the antenna module.
  • an electronic device having an efficient heat dissipation structure without deteriorating the performance of an antenna module supporting a high-performance processor or a 5G communication system.
  • An electronic device includes a first plate facing in a first direction, a second plate facing in a second direction opposite to the first direction, and a second plate facing the first plate, A circuit board disposed within the housing and including at least one heating element; at least a portion of the space between the first plate and the circuit board, the at least one heating element A first vapor chamber for conducting and dissipating the heat radiated from the device, a heat transferring part for transferring the heat radiated from the at least one heat generating device in at least some space between the circuit board and the second plate, A heat sink, and a heat exchanger for blowing the heat absorbed by the heat sink to forced convection toward the outside of the electronic device.
  • Class fan may include (FAN).
  • An electronic device includes a first plate facing in a first direction, a second plate facing in a second direction opposite to the first direction, A first circuit substrate disposed within the housing, the first circuit substrate including a first heating element, at least a first circuit substrate disposed between the first circuit substrate and the second plate, and a second circuit substrate disposed within the housing, A second circuit board disposed in some space and including a second heating element; a second circuit board including a first circuit board and a second circuit board, wherein at least a part of the space between the first circuit board and the first circuit board, The heat generated from the second heating element is conducted in at least some space between the first Vapor Chamber, the second circuit board and the second plate 112, The vapor may contain 2 to chaembeoeul.
  • An electronic device can heat by generating heat from a heat source in an electronic device by diffusing the heat using a heat-radiating sheet.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing an electronic device including a heat dissipation structure according to various embodiments.
  • Fig. 2 shows a cross-sectional view taken along the line A-A 'of the electronic device of Fig. 1 according to various embodiments.
  • Figure 3 shows a cross-sectional view of the electronic device of Figure 1 taken along line B-B ', in accordance with various embodiments.
  • FIG. 4A-4B illustrate a method of mounting the first and second vapor chambers, in accordance with various embodiments.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view illustrating an electronic device including a heat dissipation structure, in accordance with various embodiments.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view taken along the line C-C 'of the electronic device of FIG. 4, according to various embodiments.
  • Fig. 7 shows a cross-sectional view taken along the line D-D 'of the electronic device of Fig. 4 according to various embodiments.
  • first component is "(functionally or communicatively) connected” or “connected” to another (second) component, May be connected directly to the component, or may be connected through another component (e.g., a third component).
  • a device configured to " may mean that the device can " do " with other devices or components.
  • a processor configured (or configured) to perform the phrases " A, B, and C " may be implemented by executing one or more software programs stored in a memory device or a dedicated processor (e.g., an embedded processor) , And a general purpose processor (e.g., a CPU or an application processor) capable of performing the corresponding operations.
  • Electronic devices in accordance with various embodiments of the present document may be used in various applications such as, for example, smart phones, tablet PCs, mobile phones, videophones, electronic book readers, desktop PCs, laptop PCs, netbook computers, workstations, a portable multimedia player, an MP3 player, a medical device, a camera, or a wearable device.
  • Wearable devices may be of the type of accessories (eg, watches, rings, bracelets, braces, necklaces, glasses, contact lenses or head-mounted-devices (HMD) (E.g., a skin pad or tattoo), or a bio-implantable circuit.
  • HMD head-mounted-devices
  • the electronic device may be, for example, a television, a digital video disk Audio, refrigerator, air conditioner, vacuum cleaner, oven, microwave oven, washing machine, air purifier, set top box, home automation control panel, security control panel, media box, game console, electronic dictionary, electronic key, camcorder, And may include at least one.
  • the electronic device may be any of a variety of medical devices (e.g., various portable medical measurement devices such as a blood glucose meter, a heart rate meter, a blood pressure meter, or a body temperature meter), magnetic resonance angiography (MRA) A navigation system, a global navigation satellite system (GNSS), an event data recorder (EDR), a flight data recorder (FDR), an automobile infotainment device, a marine electronic equipment (For example, marine navigation systems, gyro compasses, etc.), avionics, security devices, head units for vehicles, industrial or domestic robots, drones, ATMs at financial institutions, of at least one of the following types of devices: a light bulb, a fire detector, a fire alarm, a thermostat, a streetlight, a toaster, a fitness device, a hot water tank, a heater, a boiler, .
  • various portable medical measurement devices such as a blood glucose meter, a heart rate meter, a blood pressure meter, or
  • the electronic device may be a piece of furniture, a building / structure or part of an automobile, an electronic board, an electronic signature receiving device, a projector, or various measuring devices (e.g., Gas, or radio wave measuring instruments, etc.).
  • the electronic device is flexible or may be a combination of two or more of the various devices described above.
  • the electronic device according to the embodiment of the present document is not limited to the above-described devices.
  • the term user may refer to a person using an electronic device or a device using an electronic device (e.g., an artificial intelligence electronic device).
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing an electronic device including a heat dissipation structure according to various embodiments.
  • an electronic device 100 may exemplify a mobile communication terminal (hereinafter referred to as a terminal) as a typical electronic device 100.
  • a terminal a mobile communication terminal
  • the electronic device 100 includes a housing 110, a graphite sheet, a bracket 130, a first vapor chamber 140, a circuit board 150, A battery 155, a first thermal spreader 160, a heat sink 171, or a fan 172.
  • electronic device 100 may omit at least one of the components or may include additional components.
  • the housing 110 includes a first plate 111 oriented in a first direction, a second plate 112 oriented in a second direction opposite to the first direction, And a side member surrounding the space between the first plate 112 and the second plate 112.
  • the first plate 111 and the second plate 112 may, for example, receive the components of the electronic device 100 and protect these components from external shocks.
  • the first plate 111 may comprise a display module.
  • the display module may include a touch screen or a touch panel to perform a function of displaying an image and an input function of a user's touch.
  • the first plate 111 may comprise a configuration of at least one of a speaker, a sensor, a camera, or a key button.
  • the second plate 112 may comprise a configuration of at least one of a camera, a sensor, or a flash. According to various embodiments, the second plate 112 may include at least one outlet 173 through which the outside air flows and / or at least one outlet 173 through which the inside air flows.
  • the heat-radiating sheet includes a first heat-radiating sheet 121 and / or a heat sink 171 disposed in at least a part of space between the first plate 111 and the first vapor chamber 140, And a second heat-radiating sheet 122 disposed in at least some space between the plates 112.
  • the second heat-radiating sheet 122 may be formed in various shapes so as to transfer the heat transferred from the heat-generating element 151, for example, various electronic components such as a processor and / or a communication module, to a relatively low temperature region.
  • the second heat radiating sheet 122 may be attached to or embedded in the second plate 112.
  • the bracket 130 may be formed in various shapes to support the first vapor chamber 140, the circuit board 150, or various electronic components. Further, the bracket 130 may include a groove or an opening for receiving the battery 155.
  • the first vapor chamber 140 conducts heat from at least one heating element 151 in at least some space between the first plate 111 and the circuit board 150, .
  • the first vapor chamber 140 may be formed in a shape that at least partially extends in the circumferential direction of the inner surface of the electronic device 100. Also, at least a portion of the area of the first vapor chamber 140 may be in engagement with at least one heating element 151 in the circuit board 150.
  • the first vapor chamber 140 may include a first metal plate, a second metal plate, and a refrigerant portion.
  • the first vapor chamber 140 may be formed by stacking a coolant between the first metal plate and the second metal plate.
  • the coolant portion may comprise a mesh layer and / or a nanofiber layer.
  • the refrigerant portion can fill the inside of the refrigerant member and transfer heat from the high temperature portion to the low temperature portion through phase change (e.g., vaporization or liquefaction) of the refrigerant member.
  • the refrigerant member may include air, liquid nitrogen, water, flurocarbon, and the like.
  • the first metal plate and the second metal plate may be configured to conduct heat from at least one heating element 151 and to diffuse the heat from the at least one heating element 151 to the low temperature portion.
  • the first metal plate and the second metal plate may comprise at least one of copper, aluminum, stainless steel, or graphite.
  • the first metal plate and the second metal plate may be made of the same material, but they may be made of different materials.
  • the thickness of the first vapor chamber 140 may be formed to have a thickness of 0.4 mm or less, preferably 0.3 mm or less.
  • the circuit board 150 may include various electronic components such as at least one heating element 151, e.g., a processor, and / or a communication module.
  • the circuit board 150 may be a double-sided circuit board capable of mounting electronic components on both the top and bottom surfaces.
  • a processor may include, for example, one or more of a central processing unit, an application processor, a graphics processing unit, an image signal processor, a sensor hub processor, or a communications processor.
  • the communication module may include at least one of, for example, a cellular module, a WiFi module, a Bluetooth module, a GNSS module, an NFC module, or an RF module.
  • the communication module may comprise at least one processor and / or at least one antenna module supporting a 5G communication system.
  • the battery 155 is an apparatus for supplying power to at least one component of the electronic device 100, for example, a non-rechargeable primary battery, or a rechargeable secondary battery, or Fuel cells. According to one embodiment, at least a portion of the battery 155 may be disposed substantially flush with the circuit board 150. According to another embodiment, the battery 155 may be disposed integrally within the electronic device 100 and detachably disposed with respect to the electronic device 100.
  • the first thermal conductor 160 may conduct heat emitted from at least one heating element 151.
  • the first thermal conductor 160 may conduct heat to the heat sink 171 and / or the lower second vapor chamber 182.
  • the first thermal conductor 160 may be formed in the form of a heat pipe extending a predetermined length so as to be engaged with both the heat sink 171 and the support member 181.
  • the first thermal conductor 160 includes a refrigerant member inside, and the heat can be conducted or diffused using such a refrigerant member.
  • the heat sink 171 can conduct and absorb heat emitted from at least one heating element 151 in at least some space between the circuit board 150 and the second plate 112 have.
  • the heat sink 171 may be formed in a pipe or duct shape at a position corresponding to a position where at least one heat generating element 151 in the circuit board 150 is disposed, for example.
  • the outer frame of the heat sink 171 may be made of a material having a high thermal conductivity, such as copper or aluminum.
  • the heat sink 171 can absorb heat using a refrigerant member contained therein.
  • the fan 172 may provide airflow to force heat that is absorbed by the heat sink 171 toward the outside of the electronic device 100.
  • the fan 172 supplies air from one side of the heat sink 171 toward at least one outlet 173 formed in the housing 110 to forcefully heat the absorbed heat in the heat sink 171 .
  • the support member 181 can be used, for example, to fix the position of the second vapor chamber 182 and to reinforce the strength.
  • the support member 181 may comprise, for example, an aluminum plate.
  • the support member 181 may be formed at least partially in a bent shape and may suppress the curvature of the second vapor chamber 182.
  • the second vapor chamber 182 is disposed, for example, in at least some space between the circuit board 150 and the second plate 112, and through the first thermal conductor 160 The heat emitted by at least one heating element 151 can be transmitted and diffused.
  • the second vapor chamber 182 may be formed in a shape that at least partially extends in the circumferential direction of the inner surface of the electronic device 100.
  • the second vapor chamber 182 may have substantially the same structure as the first vapor chamber 140.
  • the thickness of the second vapor chamber may be formed to have a thickness of 0.4 mm or less, preferably 0.3 mm or less.
  • the second thermal conductor 183 may conduct heat, for example, from the first thermal conductor 160 to the second vapor chamber 182.
  • the second thermal conductor 183 may be made of a material having a high thermal conductivity, such as copper or aluminum.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of the electronic device 100 of FIG. 1 taken along the line A-A ', in accordance with various embodiments.
  • the electronic device 100 includes a first plate 211 (e.g., a first plate 111 of FIG. 1), a second plate 212 (e.g., a second plate 112 of FIG. 1 1), a first heat-radiating sheet 221 (e.g., the first heat-radiating sheet 121 in Fig. 1), a bracket 230 (e.g., bracket 130 in Fig. 1), a first vaporizer chamber 240 (E.g., first vapor chamber 140 of Figure 1), circuit board 250 (e.g., circuit board 150 of Figure 1), first thermal conductor 260 (e.g., first thermal conductor 160 of Figure 1 ), A heat sink 271 (e.g., heat sink 171 of FIG. 1), a fan 272 (e.g., fan 172 of FIG. 1), a thermal interface material 291, A nano foam 292 may be included.
  • electronic device 100 may omit at least one of the components or may include additional components.
  • the first heat-radiating sheet 221 may be formed to be laminated between the first plate 211 and the bracket 230.
  • the first heat-radiating sheet 221 is supported by the bracket 230 and can be thermally coupled to the first plate 211.
  • the first vapor chamber 240 is stacked between the bracket 230 and at least one heating element 251 (e.g., the heating element 151 of FIG. 1) in the circuit board 250 Or the like. At least a portion of the first vapor chamber 240 may be engaged with at least one heating element 251 and heat generated in the heating element 251 may be transmitted through at least a portion of the first heating chamber 251.
  • at least one heating element 251 e.g., the heating element 151 of FIG. 1
  • the first vapor chamber 240 may be engaged with at least one heating element 251 and heat generated in the heating element 251 may be transmitted through at least a portion of the first heating chamber 251.
  • the first thermal conductor 260 may receive heat generated from at least one heating element 251 through the heat transfer member 291.
  • heat can be conducted by stacking the heat transfer member 291 in a space between the at least one heat generating element 251 and the heat sink 271.
  • the heat transfer member 291 may include at least one of a thermal pad, a thermal tape, or a thermal compound.
  • the nano foam 292 may be shaped to surround the edge of the heat transfer member 291. For example, after forming at least some holes in the nano foam 292, the holes may be filled with the heat transfer member 291.
  • the nano foam 292 may shield electromagnetic interference (EMI) or radio frequency interference (RFI) generated in the heat generating element 251.
  • EMI electromagnetic interference
  • RFID radio frequency interference
  • the heating element 251 is at least one processor and / or at least one antenna module supporting a communication module, e.g., a 5G communication system
  • the nanofoam 292 will not affect other electronic components And may shield electromagnetic waves generated from the communication module.
  • the nano foam 292 may serve to support the heat transfer member 291.
  • the first thermal conductor 260 may be formed in a shape that is laminated between the heat transfer member 291 and the heat sink 271.
  • the first thermal conductor 260 receives heat generated from at least one heating element 251 through the heat transfer member 291 and conducts heat to the heat sink 271.
  • the first thermal conductor 260 formed in a heat pipe shape may serve to diffuse the heat to the low temperature portion.
  • the heat sink 271 may serve to absorb heat in at least some space between the first thermal conductor 260 and the circuit board 250.
  • the fan 272 is formed on one side of the heat sink 271 and can supply air to the heat sink 271.
  • the heat absorbed by the heat sink 271 can be forced convection towards at least one outlet 273 formed in the housing (e.g., toward the outlet 173 of Figure 1.
  • the heat sink 271 and the fan 272 may be configured so that at least a portion of the space between the circuit board 250 and the second plate 212 is substantially coplanar
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of the electronic device 100 of FIG. 1 taken along line B-B ', in accordance with various embodiments.
  • the electronic device 100 includes a first plate 311 (e.g., a first plate 111 of FIG. 1), a second plate 312 (e.g., a second plate 112 of FIG. 1 (For example, the first heat radiation sheet 121 of FIG. 1), the bracket 330 (for example, the bracket 130 of FIG. 1), the circuit board 350 1), a heat transfer member 391, a first thermal conductor 360 (e.g., a first thermal conductor 160 of FIG. 1), a support member 381 (e.g., (E.g., second thermal conductor 181 of FIG. 1), a second vapor chamber 382 (e.g., second vapor chamber 182 of FIG. 1) or a second thermal conductor 383 can do.
  • electronic device 100 may omit at least one of the components or may include additional components.
  • the first heat-radiating sheet 321 may be formed to be laminated between the first plate 311 and the bracket 330.
  • the first heat-radiating sheet 321 is supported by the bracket 330 and can be thermally coupled to the first plate 311.
  • the first thermal conductor 360 may receive heat generated from at least one heating element 351 (e.g., the heating element 151 of FIG. 1) through the heat transfer member 391 .
  • the first thermal conductor 360 may receive heat generated from at least one heat generating element 351 through the heat transfer member 391 and conduct the heat to the lower heat dissipating module.
  • the support member 381 may be used, for example, to fix the position of the second vapor chamber 382 and to reinforce the strength.
  • the support member 381 may comprise, for example, an aluminum plate.
  • the support member 381 may be formed at least partially in a bent shape and may suppress the bending of the second vapor chamber 382.
  • the second vapor chamber 382 may include at least some of the space between the circuit board 350 and the second plate 312 (e.g., the second plate 112 of FIG. 1) And the heat emitted from the at least one heat generating element 351 through the first thermal conductor 360 can be transmitted and diffused.
  • the second vapor chamber 382 may be formed in substantially the same structure as the first vapor chamber.
  • the second thermal conductor 383 can conduct heat, for example, from the first thermal conductor 360 to the second vapor chamber 382.
  • the second thermal conductor 383 may be formed at least partially in a bent shape, and may transfer heat generated from at least one heat generating element 351 through the heat transmitting member 391 And to conduct to the second vapor chamber 382.
  • the thickness of the battery 355 e.g., the battery 155 of FIG. 1
  • the second thermal conductor 383 may be made of a material having a high thermal conductivity, such as copper or aluminum.
  • the lower heat dissipation module may be formed to include at least a shape in which a second vapor chamber 382 is stacked between the support member 381 and the second thermal conductor 383.
  • FIG. 4A-4B illustrate a method of mounting the first and second vapor chambers, in accordance with various embodiments.
  • a first vapor chamber 440 (e.g., the first vapor chamber 140 of FIG. 1) may be supported using a bracket 420 (e.g., bracket 120 of FIG. 1).
  • the first vapor chamber 440 may be attached or embedded in the bracket 420.
  • At least a portion of the first vapor chamber 440 may be a circuit substrate (e.g., circuit board 150 of FIG. 1 (For example, the heating element 151 of FIG. 1) in the heating element (not shown).
  • a support member 481 e.g., support member 181 of Figure 1
  • a second vapor chamber 482 e.g., second vapor chamber 182 of Figure 1
  • second thermal conductor 183 of FIG. 1 may be supported using a second plate 412 (e.g., bracket 121 of Figure 1).
  • At least a portion of the second thermal conductor 483 is disposed in at least some space between the circuit board (e.g., the circuit board 150 of FIG. 1) and the second vapor chamber 482,
  • the electronic device 400 may include a support member 481, a second vapor chamber 482, and a second vapor chamber 482.
  • the first vapor chamber 482 and the second vapor chamber 482 may be disposed in at least some space between the second vapor chamber 482 and the second plate 412.
  • the second thermal conductor 483 may include at least a region in which the second thermal conductor 483 is stacked.
  • the electronic device includes a first plate 111 facing in a first direction, a second plate 112 facing in a second direction opposite to the first direction, A circuit board 150 disposed inside the housing 110 and including at least one heat generating element, a circuit board 150 disposed inside the housing 110, A first vapor chamber 140 for conducting and diffusing the heat emitted from the at least one heating element 151 in at least some space between the first plate 111 and the circuit board 150, A heat sink (171) for conducting and absorbing heat emitted from the at least one heat generating element (151) in at least some space between the circuit board (150) and the second plate (112) When the heat absorbed by the sink 171 is transmitted to the front Toward the outside of the device 100 may include a fan (FAN) (172) for supplying the air flow to be forced convection.
  • FAN fan
  • the electronic device further includes a first thermal conductor 160 that conducts heat emitted from the at least one heating element 151 and at least a portion of the first thermal conductor 160 May be disposed in a space between the circuit board (150) and the heat sink (171).
  • the electronic device is disposed in at least some space between the circuit board 150 and the second plate 112 and is electrically connected to the at least a portion of the at least a portion of the first thermal conductor 160 And a second vapor chamber (182) for conducting heat radiated from one heating element (151) and diffusing the heat.
  • the electronic device further includes a support member 181 for fixing the position of the second vapor chamber 182 and at least a portion of the support member 181 is connected to the circuit board 150, And the second vapor chamber (182).
  • the electronic device further includes a second thermal conductor 183 that conducts heat from the first thermal conductor 160 to the second vapor chamber 182, 183 may be disposed in at least some space between the second vapor chamber 182 and the second plate 112.
  • the first vapor chamber 140 or the second vapor chamber 182 of the electronic device may be configured to have a thickness of 0.4 mm or less.
  • the electronic device includes a heat transfer member 291 for transferring the heat radiated from the at least one heat generating element 151 to the first thermal conductor 160, And a nano foam 292 formed in a shape to surround the edge.
  • the housing 110 of the electronic device includes at least one inlet through which external air is introduced and at least one outlet 173 through which the internal air of the electronic device flows out .
  • the electronic device further includes a first heat dissipation sheet 121 disposed in at least some space between the first plate 111 and the first vapor chamber 140, And a second heat-radiating sheet 122 disposed in at least a part of the space between the second plates 112.
  • the at least one heating element 151 of the electronic device may comprise at least one of a communication modem, an RF component, an antenna module or a processor.
  • the at least one heating element 151 of the electronic device may include at least one of a processor or an antenna module supporting a 5G communication system.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view illustrating an electronic device including a heat dissipation structure, in accordance with various embodiments.
  • an electronic device 500 may exemplify a mobile communication terminal (hereinafter referred to as a terminal) as a typical electronic device 500.
  • the electronic device 500 includes a housing 510, a first bracket 520, a first vapor chamber 530, a first circuit substrate 540, a second bracket 550, A circuit board 560, or a second vapor chamber 570.
  • electronic device 500 may omit at least one of the components or additionally include other components.
  • the housing 510 includes a first plate 511 oriented in a first direction, a second plate 512 oriented in a second direction opposite to the first direction, And a side member surrounding the space between the second plate 512 and the second plate 512.
  • the first plate 511 and the second plate 512 may, for example, receive the components of the electronic device 500 and protect these components from external shocks.
  • the first plate 511 may include a display module.
  • the display module may include a touch screen or a touch panel to perform a function of displaying an image and an input function of a user's touch.
  • the first plate 511 may comprise a configuration of at least one of a speaker, a sensor, a camera, or a key button.
  • the second plate 512 may comprise a configuration of at least one of a camera, a sensor, or a flash.
  • the first bracket 520 may be formed in various shapes to support the first vapor chamber 530, the first circuit substrate 540, or various electronic components.
  • the first vapor chamber 530 may include a first heating element 541, e.g., a processor, and / or a communication module, in at least some space between the first plate 511 and the first circuit substrate. Heat can be transmitted and diffused from a variety of electronic components such as a display panel.
  • the first vapor chamber 530 may be formed in a shape that at least partially extends in the circumferential direction of the inner surface of the electronic device 500. Also, at least a portion of the area of the first vapor chamber 530 may be engaged with the first heating element 541 in the first circuit substrate 540.
  • the first vapor chamber 530 may include a first metal plate, a second metal plate, and a refrigerant portion.
  • the first vapor chamber 530 may be formed by stacking a coolant between the first metal plate and the second metal plate.
  • the coolant section may comprise a mesh layer and / or a nanofiber layer.
  • the refrigerant portion can fill the inside of the refrigerant member and transfer heat from the high temperature portion to the low temperature portion through phase change (e.g., vaporization or liquefaction) of the refrigerant member.
  • the refrigerant member may include air, liquid nitrogen, water, flurocarbon, and the like.
  • the first metal plate and the second metal plate may be configured to conduct heat from at least one heating element or diffuse the heat from the at least one heating element to a low temperature part.
  • the first metal plate and the second metal plate may comprise at least one of copper, aluminum, stainless steel, or graphite.
  • the first metal plate and the second metal plate may be made of the same material, but they may be made of different materials.
  • the thickness of the first vapor chamber 530 may be formed to have a thickness of 0.4 mm or less, preferably 0.3 mm or less.
  • the first circuit substrate 540 may include a first heating element 541, e.g., a processor.
  • the first circuit substrate 540 may be a double-sided circuit board capable of mounting electronic components on both the top and bottom surfaces thereof.
  • a processor may include, for example, one or more of a central processing unit, an application processor, a graphics processing unit, an image signal processor, a sensor hub processor, or a communications processor.
  • the second bracket 550 may be formed in various shapes to support the first circuit substrate 540, the second circuit substrate 560, or various electronic components (e.g., a battery) have.
  • the second circuit substrate 560 may include a second heating element 561, e.g., a communication module.
  • the communication module may include at least one of, for example, a cellular module, a WiFi module, a Bluetooth module, a GNSS module, an NFC module, or an RF module.
  • the communication module may comprise at least one processor and / or at least one antenna module supporting a 5G communication system.
  • the second vapor chamber 570 conducts heat emitted from the second heating element 561 in at least some space between the second circuit substrate 560 and the second plate 512 Can be diffused.
  • the second vapor chamber 570 may be formed in a shape that at least partially extends in the circumferential direction of the inner surface of the electronic device 500.
  • at least a portion of the second vapor chamber 570 may be in engagement with the second heating element 561 in the second circuit substrate 560.
  • the second vapor chamber 570 may be formed in substantially the same structure as the first vapor chamber 530.
  • the thickness of the second vapor chamber 570 may be formed to have a thickness of 0.4 mm or less, preferably 0.3 mm or less.
  • a space between the first heating element 541 and the first vapor chamber 530 or a space between the second heating element 561 and the second vapor chamber 570 is provided with a heat transfer member 581 ) And / or the nanofoam 582.
  • the nanofoam 582 may be shaped to surround the edge of the heat transfer member 581.
  • the electronic device 500 may further include a heat sink and a fan.
  • the heat sink may serve to absorb heat from the heat generating element.
  • the fan is formed on one side of the heat sink and can supply air to the heat sink. When the air is blown, the heat absorbed by the heat sink can be forced convection toward at least one outlet direction formed in the housing 510.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view of the electronic device 500 of FIG. 5 taken along the line C-C ', according to various embodiments.
  • the electronic device 500 includes a first plate 611 (e.g., a first plate 511 of FIG. 5), a second plate 612 (e.g., a second plate 512 of FIG. 5) ), A first bracket 620 (e.g., a first bracket 520 of FIG. 5), a first vapor chamber 630 (e.g., a first vapor chamber 530 of FIG. 5) (E.g., the first circuit board 540 of FIG. 5), the second bracket 650 (e.g., the second bracket 550 of FIG. 5), the second circuit board 660 (E.g., second circuit substrate 560), or a second vapor chamber 670 (e.g., second vapor chamber 570 of FIG. 5).
  • electronic device 500 may omit at least one of the components or additionally include other components.
  • the first vapor chamber 630 is attached to the bottom surface of the first plate 611 and the first circuit board 640, e.g., the bottom surface of the first bracket 620, Heat can be conducted from the first heating element 641 mounted on the circuit board 640.
  • the heat transfer member 681 (e.g., the heat transfer member 581 in FIG. 5) may be stacked, for example, between the first vapor chamber 630 and the first heat generating element 641.
  • the heat transfer member 681 may transmit heat from the first heating element 641 to the first vapor chamber 630.
  • the electronic device 500 includes a nano foam 682 (e. G., The nano-form of FIG. 5) to shield electromagnetic interference (EMI) Form 582).
  • the nanofoam 682 may be shaped to surround the edge of the heat transfer member.
  • the second vapor chamber 670 is attached to the bottom surface of the second circuit board 660 and the second plate 612, for example, the second bracket 650, Heat may be conducted from the second heating element mounted on the circuit board 660.
  • FIG. 7 shows a cross-sectional view taken along the line D-D 'of the electronic device 500 of FIG. 5, according to various embodiments.
  • the electronic device 500 includes a first plate 711 (e.g., a first plate 511 of FIG. 5), a second plate 712 (e.g., a second plate 512 of FIG. 5) ), A first bracket 720 (e.g., a first bracket 520 of FIG. 5), a first vapor chamber 730 (e.g., a first vapor chamber 530 of FIG. 5) (E.g., the first circuit board 540 of FIG. 5), the second bracket 750 (e.g., the second bracket 550 of FIG. 5), the second circuit board 760 A second circuit substrate 560), and a second vapor chamber 770 (e.g., a second vapor chamber 570 of FIG. 5).
  • electronic device 500 may omit at least one of the components or additionally include other components.
  • the first vapor chamber 730 is attached to the bottom surface of the first plate 711 and the first circuit substrate 740, e.g., the bottom surface of the first bracket 720, Heat can be conducted from the first heating element mounted on the circuit board 740.
  • the second vapor chamber 770 is attached to the bottom surface of the second circuit board 760 and the second plate 712, e.g., the second bracket 750, Heat may be conducted from the second heating element 761 mounted on the circuit board 760.
  • the heat transfer member 781 may be laminated between the second heating element 761 and the second vapor chamber 770.
  • the heat transfer member 781 may transfer heat from the second heating element 761 to the second vapor chamber 770.
  • the electronic device 500 may further include a nano foam 782 to shield electromagnetic interference (EMI) or radio frequency interference (RFI) generated in the second heating element 761.
  • the nanofoam 782 may be shaped to surround the edge of the heat transfer member 781.
  • the electronic device includes a first plate 511 directed in a first direction, a second plate 512 oriented in a second direction opposite to the first direction, A first circuit substrate 540 disposed within the housing 510 and including a first heating element 541, a housing 510 including a side member surrounding a space between the first and second plates 512, A second circuit board 560 disposed in at least some space between the first circuit board 540 and the second plate 512 and including a second heating element 561;
  • the electronic device may further include a heat transfer member 681 for transferring the heat emitted from the first heat generating element 541 to the first vapor chamber 530 and a shape for surrounding the edge of the heat transmitting member And a nano foam 682 formed of a polymeric material.
  • the electronic device may further include a heat transfer member 781 for transferring the heat emitted from the second heat generating element 561 to the second vapor chamber 570 and a shape for surrounding the edge of the heat transmitting member
  • the nano foam 782 may be formed of a non-woven fabric.
  • the first heating element 541 of the electronic device may include at least one processor.
  • the second heating element 561 of the electronic device includes at least one of a communication modem, an RF component, or an antenna module.
  • the second heating element (561) of the electronic device comprises at least one of a processor or an antenna module supporting a 5G communication system.
  • first or second vapor chamber (530) or the second vapor chamber (570) of the electronic device is configured to a thickness of 0.4 mm or less.
  • the electronic device includes a heat sink (not shown) that conducts and absorbs heat emitted from the second heat generating element 561 in at least some space between the second circuit substrate 560 and the second plate 512, And a fan (FAN) for supplying a blower to forcedly convect a heat sink and heat absorbed by the heat sink toward the outside of the electronic device.
  • a heat sink not shown
  • FAN fan
  • the housing 510 of the electronic device may include at least one inlet through which external air is introduced and at least one outlet through which the internal air of the electronic device flows out.

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Abstract

본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 제 1 방향으로 향하는 제 1 플레이트, 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 향하는 제 2 플레이트, 및 상기 제 1 플레이트 및 상기 제 2 플레이트 사이의 공간을 둘러싸는 측면 부재를 포함하는 하우징, 상기 하우징의 내부에 배치되며, 적어도 하나의 발열 소자를 포함하는 회로 기판, 상기 제 1 플레이트 및 상기 회로 기판 사이의 적어도 일부 공간에서, 상기 적어도 하나의 발열 소자로부터 방출된 열을 전도 받아 확산시키는 제 1 베이퍼 챔버(Vapor Chamber), 상기 회로 기판 및 상기 제 2 플레이트 사이의 적어도 일부 공간에서, 상기 적어도 하나의 발열 소자로부터 방출된 열을 전도 받아 흡수하는 히트 싱크(heat sink), 및 상기 히트 싱크가 흡수한 열이 상기 전자 장치의 외부를 향해 강제 대류하도록 송풍을 공급하는 팬(FAN)을 포함할 수 있다. 이 밖에 다양한 실시예가 가능하다.

Description

방열 구조를 포함하는 전자 장치
본 발명의 다양한 실시 예들은 방열 구조를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
오늘 날 스마트 폰(Smart Phone), 태블릿 PC(Tablet PC), PMP(Portable Multimedia Player), PDA(Personal Digital Assistant), 랩탑 PC(Laptop Personal Computer) 및 손목 시계(Wrist watch), HMD(Head-Mounted Display)와 같은 웨어러블 기기(Wearable device)과 같은 다양한 휴대 가능한 전자 장치들이 등장하고 있다.
한편, 4G 통신 시스템 상용화 이후 증가 추세에 있는 무선 데이터 트래픽 수요를 충족시키기 위해, 개선된 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템을 개발하기 위한 노력이 이루어지고 있다. 이러한 이유로, 5G 통신 시스템 또는 pre-5G 통신 시스템은 4G 네트워크 이후 (Beyond 4G Network) 통신 시스템 또는 LTE 시스템 이후 (Post LTE) 이후의 시스템이라 불리어지고 있다. 이러한 5G 통신 시스템은 높은 데이터 전송률을 달성하기 위해 초고주파(mmWave) 대역 (예를 들어, 28, 39 또는 60GHz 대역)에서의 구현이 고려되고 있다.
휴대 가능한 전자 장치들은 다양한 기능을 수행하도록 발전하였으며, 본체 슬림화 및 연산 동작을 담당하는 고사양 프로세서 등의 사용으로 인해 다량의 전류를 소모하게 되었다. 또한, 외부 장치와의 통신을 담당하는 RF 회로 등이 5G 통신 시스템을 지원하게 되면서, 상당한 전류를 소모하고, 열을 발생시키게 되었다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 안테나 모듈의 성능 열화를 가져오지 않으면서, 방열 면적을 확보하도록 하는 방열 구조를 제공하고자 한다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 고성능 프로세서 또는 5G 통신 시스템을 지원하는 안테나 모듈의 성능을 저하시키지 않으면서, 효율적으로 방열 구조를 가지는 전자 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 소형화된 휴대 전자 장치 내에서 효율적으로 방열 구조를 가지는 전자 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 제 1 방향으로 향하는 제 1 플레이트, 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 향하는 제 2 플레이트, 및 상기 제 1 플레이트 및 상기 제 2 플레이트 사이의 공간을 둘러싸는 측면 부재를 포함하는 하우징, 상기 하우징의 내부에 배치되며, 적어도 하나의 발열 소자를 포함하는 회로 기판, 상기 제 1 플레이트 및 상기 회로 기판 사이의 적어도 일부 공간에서, 상기 적어도 하나의 발열 소자로부터 방출된 열을 전도 받아 확산시키는 제 1 베이퍼 챔버(Vapor Chamber), 상기 회로 기판 및 상기 제 2 플레이트 사이의 적어도 일부 공간에서, 상기 적어도 하나의 발열 소자로부터 방출된 열을 전도 받아 흡수하는 히트 싱크(heat sink), 및 상기 히트 싱크가 흡수한 열이 상기 전자 장치의 외부를 향해 강제 대류하도록 송풍을 공급하는 팬(FAN)을 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 제 1 방향으로 향하는 제 1 플레이트, 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 향하는 제 2 플레이트(112), 및 상기 제 1 플레이트 및 상기 제 2 플레이트(112) 사이의 공간을 둘러싸는 측면 부재를 포함하는 하우징, 상기 하우징의 내부에 배치되며, 제 1 발열 소자를 포함하는 제 1 회로 기판, 상기 제 1 회로 기판 및 상기 제 2 플레이트사이의 적어도 일부 공간에 배치되며, 제 2 발열 소자를 포함하는 제 2 회로 기판, 상기 제 1 플레이트 및 상기 제 1 회로 기판 사이의 적어도 일부 공간에서, 상기 제 1 발열 소자로부터 방출된 열을 전도 받아 확산시키는 제 1 베이퍼 챔버(Vapor Chamber), 상기 제 2 회로 기판 및 상기 제 2 플레이트(112) 사이의 적어도 일부 공간에서, 상기 제 2 발열 소자로부터 방출된 열을 전도 받아 확산시키는 제 2 베이퍼 챔버을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 전자 장치 내 발열원에서 발생된 열을 방열 시트를 이용하여 확산시켜 발열을 할 수 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른, 방열 구조를 포함하는 전자 장치를 나타내는 분리 사시도이다.
도 2는 다양한 실시예에 따른, 도 1의 전자 장치를 A-A'방향으로 절단한 단면도를 나타낸다.
도 3은 다양한 실시예에 따른, 도 1의 전자 장치를 B-B'방향으로 절단한 단면도를 나타낸다.
도 4A 내지 도 4B는 다양한 실시예들에 따른, 제 1 및 제 2 베이퍼 챔버의 실장 방법을 나타내는 도면이다.
도 5는 다양한 실시예들에 따른, 방열 구조를 포함하는 전자 장치를 나타내는 분리 사시도이다.
도 6은 다양한 실시예에 따른, 도 4의 전자 장치를 C-C'방향으로 절단한 단면도를 나타낸다.
도 7은 다양한 실시예에 따른, 도 4의 전자 장치를 D-D'방향으로 절단한 단면도를 나타낸다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 실시예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다. 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 예를 들면, 스마트폰, 태블릿 PC, 이동 전화기, 영상 전화기, 전자책 리더기, 데스크탑 PC, 랩탑 PC, 넷북 컴퓨터, 워크스테이션, 서버, PDA, PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드 또는 문신), 또는 생체 이식형 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 전자 장치는, 예를 들면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스, 홈 오토매이션 컨트롤 패널, 보안 컨트롤 패널, 미디어 박스, 게임 콘솔, 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 전자 장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(global navigation satellite system)), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 드론(drone), 금융 기관의 ATM, 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치 (예: 전구, 각종 센서, 스프링클러 장치, 화재 경보기, 온도조절기, 가로등, 토스터, 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 전자 장치는 가구, 건물/구조물 또는 자동차의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터, 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치는 플렉서블하거나, 또는 전술한 다양한 장치들 중 둘 이상의 조합일 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른, 방열 구조를 포함하는 전자 장치를 나타내는 분리 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(100)는 이동 통신 단말기(이하 단말기라 지칭한다)를 대표적인 전자 장치(100)로서 예시할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(100)는 하우징(housing, 110), 방열 시트(graphite sheet), 브라켓(bracket, 130), 제 1 베이퍼 챔버(vapor chamber, 140), 회로 기판(150), 배터리(155), 제 1 열 전도체(thermal spreader, 160), 히트 싱크(heat sink, 171) 또는 팬(fan, 172)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(100)가 상기 구성요소들 중 적어도 하나를 생략하거나 다른 구성 요소를 추가하여 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 하우징(110)은 제 1 방향으로 향하는 제 1 플레이트(111), 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 향하는 제 2 플레이트(112), 및 상기 제 1 플레이트(111) 및 상기 제 2 플레이트(112) 사이의 공간을 둘러싸는 측면 부재를 포함할 수 있다. 제 1 플레이트(111) 및 제 2 플레이트(112)는, 예를 들어, 전자 장치(100)의 구성 요소들을 수용하고, 외부 충격으로부터 이러한 구성요소들을 보호할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제 1 플레이트(111)는 디스플레이 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 모듈은 영상을 표시하는 기능 및 사용자의 터치에 의한 입력 기능을 수행하도록 터치 스크린 또는 터치 패널을 포함할 수 있다. 또 어떤 실시예에서는, 제 1 플레이트(111)가 스피커, 센서, 카메라, 또는 키 버튼 중 적어도 하나의 구성을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제 2 플레이트(112)는 카메라, 센서, 또는 플래시 중 적어도 하나의 구성을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 제 2 플레이트(112)는 외부 공기가 유입되는 적어도 하나의 인렛(inlet) 및/또는 내부 공기를 유출시키는 적어도 하나의 아웃렛(outlet, 173)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 방열 시트는 제 1 플레이트(111) 및 제 1 베이퍼 챔버(140) 사이의 적어도 일부 공간에 배치되는 제 1 방열 시트(121) 및/또는 히트 싱크(171) 및 제 2 플레이트(112) 사이의 적어도 일부 공간에 배치되는 제 2 방열 시트(122)를 포함할 수 있다. 제 2 방열 시트(122)는 발열 소자(151), 예컨대, 프로세서, 및/또는 통신 모듈 등 다양한 전자 부품 등으로부터 전달된 열을 상대적으로 저온 영역으로 전달할 수 있도록 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제 2 방열 시트(122)는 제 2 플레이트(112)에 부착 또는 내장될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 브라켓(130)은 제 1 베이퍼 챔버(140), 회로 기판(150) 또는 각종 전자 부품들을 지지하도록 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 브라켓(130)은 배터리(155)를 수용하기 위한 홈 또는 개구를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 1 베이퍼 챔버(140)는 제 1 플레이트(111) 및 회로 기판(150) 사이의 적어도 일부 공간에서, 적어도 하나의 발열 소자(151)로부터 방출된 열을 전도 받아 확산시킬 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제 1 베이퍼 챔버(140)는 전자 장치(100)의 내측면 둘레 방향으로 적어도 일부 연장되는 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 제 1 베이퍼 챔버(140)의 적어도 일부 영역은 회로 기판(150) 내 적어도 하나의 발열 소자(151)와 맞물려 있을 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 1 베이퍼 챔버(140)는 제 1 메탈 플레이트, 제 2 메탈 플레이트 및 냉매부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 베이퍼 챔버(140)는 제 1 메탈 플레이트 및 제 2 메탈 플레이트 사이에 냉매부를 적층시킨 형상으로 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 냉매부는 메쉬 레이어 및/또는 나노 섬유 레이어를 포함할 수 있다. 냉매부는 내부에 냉매 부재를 충진하고, 상기 냉매 부재의 상변화(예: 기화 또는 액화) 등을 통해 열을 고온부에서 저온부로 전달할 수 있다. 예컨대, 냉매 부재는, 공기, 액체질소, 물, 플로로카본(flourocarbon) 등을 포함할 수 있다. 제 1 메탈 플레이트 및 제 2 메탈 플레이트는 적어도 하나의 발열 소자(151)로부터 열을 전도받아 저온부로 확산시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 메탈 플레이트 및 제 2 메탈 플레이트는 구리, 알루미늄, 스테인리스 스틸, 또는 그라파이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제 1 메탈 플레이트 및 제 2 메탈 플레이트는 동일한 재질로 이루어질 수 있으나, 서로 다른 재질로 이루어질 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 제 1 베이퍼 챔버(140)의 두께는 0.4mm 이하, 바람직하게는 0.3mm 이하의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 회로 기판(150)은 적어도 하나 이상의 발열 소자(151), 예를 들어, 프로세서, 및/또는 통신 모듈 등 다양한 전자 부품을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 회로 기판(150)은 상면 및 하면 모두에 전자 부품을 실장할 수는 양면 회로 기판일 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며, 단면 회로 기판으로 구성될 수 있다. 프로세서는, 예를 들어, 중앙처리장치, 어플리케이션 프로세서, 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 통신 모듈은, 예를 들어, 셀룰러 모듈, WiFi 모듈, 블루투스 모듈, GNSS 모듈, NFC 모듈 또는 RF 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 통신 모듈은, 5G 통신 시스템을 지원하는 적어도 하나의 프로세서 및/또는 적어도 하나의 안테나 모듈을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 배터리(155)는 전자 장치(100)의 적어도 하나의 구성 요소에 전력을 공급하기 위한 장치로서, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 또는 재충전 가능한 2차 전지, 또는 연료 전지를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 배터리(155)의 적어도 일부는 회로 기판(150)과 실질적으로 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 또 한 실시예에 따르면, 배터리(155)는 전자 장치(100) 내부에 일체로 배치될 수 있고, 전자 장치(100)와 탈부착 가능하게 배치될 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 1 열 전도체(160)는 적어도 하나의 발열 소자(151)로부터 방출된 열을 전도할 수 있다. 예를 들어, 제 1 열 전도체(160)는 히트 싱크(171) 및/또는 하부 제 2 베이퍼 챔버(182)로 열을 전도할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제 1 열 전도체(160)는 히트 싱크(171) 및 지지 부재(181) 모두와 맞물리도록 소정 길이 연장된 히트 파이프(heat pipe) 형상으로 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제 1 열 전도체(160)는 내측에 냉매 부재를 포함하며, 이러한 냉매 부재를 이용하여 열을 전도 또는 확산시킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 히트 싱크(171)는 회로 기판(150) 및 제 2 플레이트(112) 사이의 적어도 일부 공간에서, 적어도 하나의 발열 소자(151)로부터 방출된 열을 전도 받아 흡수할 수 있다. 히트 싱크(171)는, 예를 들어, 회로 기판(150) 내 적어도 하나의 발열 소자(151)가 배치된 위치와 대응하는 위치에서 파이프 또는 덕트(duct) 형상으로 형성될 수 있다. 히트 싱크(171)의 외부 프레임은 열 전도성이 큰 재질, 예컨대, 구리 또는 알루미늄 등의 재질로 이루어질 수 있다. 한 실시예에 따르면, 히트 싱크(171)는 내부에 포함된 냉매 부재를 이용하여 열을 흡수할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 팬(172)은 히트 싱크(171)가 흡수한 열이 전자 장치(100)의 외부를 향해 강제 대류하도록 송풍을 공급할 수 있다. 예를 들어, 팬(172)은 히트 싱크(171)의 일 측면에서 하우징(110)에 형성된 적어도 하나의 아웃렛(173) 방향으로 송풍을 공급하여 히트 싱크(171) 내 흡수된 열을 강제 대류시킬 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 지지 부재(181)는, 예를 들어, 제 2 베이퍼 챔버(182)의 위치를 고정시키고 강도를 보강하기 위해 이용될 수 있다. 지지 부재(181)는, 예를 들어, 알루미늄 플레이트를 포함할 수 있다. 지지 부재(181)는, 적어도 일부가 절곡된 형상으로 형성될 수 있으며, 제 2 베이퍼 챔버(182)의 굽어짐을 억제할 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 2 베이퍼 챔버(182)는, 예를 들어, 회로 기판(150) 및 제 2 플레이트(112) 사이의 적어도 일부 공간에 배치되며, 제 1 열 전도체(160)를 통해 적어도 하나의 발열 소자(151)가 방출한 열을 전도 받아 확산시킬 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제 2 베이퍼 챔버(182)는 전자 장치(100)의 내측면 둘레 방향으로 적어도 일부 연장되는 형상으로 형성될 수 있다. 제 2 베이퍼 챔버(182)는 제 1 베이퍼 챔버(140)와 실질적으로 동일한 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 베이퍼 챔버의 두께는 0.4mm 이하, 바람직하게는 0.3mm 이하의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 2 열 전도체(183)는, 예를 들어, 제 1 열 전도체(160)로부터 제 2 베이퍼 챔버(182)로 열을 전도할 수 있다. 제 2 열 전도체(183)는, 열 전도성이 큰 재질, 예컨대, 구리 또는 알루미늄 등의 재질로 이루어질 수 있다.
도 2는 다양한 실시예에 따른, 도 1의 전자 장치(100)를 A-A'방향으로 절단한 단면도를 나타낸다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(100)는 제 1 플레이트(211)(예: 도 1의 제 1 플레이트(111)), 제 2 플레이트(212)(예: 도 1의 제 2 플레이트(112)), 제 1 방열 시트(221)(예: 도 1의 제 1 방열 시트(121)), 브라켓(230)(예: 도 1의 브라켓(130)), 제 1 베이퍼 챔버(240)(예: 도 1의 제 1 베이퍼 챔버(140)), 회로 기판(250)(예: 도 1의 회로 기판(150)), 제 1 열 전도체(260)(예: 도 1의 제 1 열 전도체(160)), 히트 싱크(271)(예: 도 1의 히트 싱크(171)), 팬(272)(예: 도 1의 팬(172)), 열 전달 부재(thermal interface material, 291), 또는 나노 폼(nano foam, 292)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(100)가 상기 구성요소들 중 적어도 하나를 생략하거나 다른 구성 요소를 추가하여 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 1 방열 시트(221)는 제 1 플레이트(211) 및 브라켓(230) 사이에 적층되는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 방열 시트(221)는 브라켓(230)을 이용하여 지지되고, 제 1 플레이트(211)와 열적 결합할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 1 베이퍼 챔버(240)는 브라켓(230) 및 회로 기판(250) 내 적어도 하나의 발열 소자(251)(예: 도 1의 발열 소자(151)) 사이에 적층되는 형상으로 형성될 수 있다. 제 1 베이퍼 챔버(240)의 적어도 일부 영역은 적어도 하나의 발열 소자(251)와 맞물려 있을 수 있고, 상기 맞물린 적어도 일부 영역을 통해 발열 소자(251)에서 발생된 열을 전달 받을 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 1 열 전도체(260)는 열 전달 부재(291)를 통해 적어도 하나의 발열 소자(251)로부터 발생된 열을 전달 받을 수 있다. 예를 들어, 열 전달 부재(291)를 적어도 하나의 발열 소자(251) 및 히트 싱크(271) 사이의 공간에 적층시켜 열을 전도시킬 수 있다. 한 실시예에 따르면, 열 전달 부재(291)는 서멀 패드(thermal pad), 서멀 테이프(thermal tape) 또는 서멀 컴파운드(thermal compound) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 나노 폼(292)은 열 전달 부재(291)의 가장자리를 에워싸는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 나노 폼(292) 내 적어도 일부 홀을 형성한 후, 상기 홀을 열 전달 부재(291)로 채우는 형태로 형성될 수 있다. 나노 폼(292)은 발열 소자(251)에서 발생된 전자 방해 (EMI) 또는 무선 주파수 방해 (RFI)를 차폐하는 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 발열 소자(251)가 통신 모듈, 예컨대, 5G 통신 시스템을 지원하는 적어도 하나의 프로세서 및/또는 적어도 하나의 안테나 모듈인 경우, 나노 폼(292)은 다른 전자 부품에 영향을 주지 않도록 상기 통신 모듈로부터 발생하는 전자파를 차폐하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 나노 폼(292)은 열 전달 부재(291)를 지지하는 역할을 수행할 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 1 열 전도체(260)의 적어도 일부는 열 전달 부재(291) 및 히트 싱크(271) 사이에 적층되는 형상으로 형성될 수 있다. 제 1 열 전도체(260)는 열 전달 부재(291)를 통해 적어도 하나의 발열 소자(251)로부터 발생된 열을 전달받고, 히트 싱크(271)로 전도하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 히트 파이프 형상으로 형성된 제 1 열 전도체(260)는 열을 저온부로 확산시키는 역할을 수행할 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 히트 싱크(271)는 제 1 열 전도체(260) 및 회로 기판(250) 사이의 적어도 일부 공간에서, 열을 흡수하는 역할을 수행할 수 있다. 팬(272)은 히트 싱크(271)의 일 측면에 형성되며, 상기 히트 싱크(271)를 향해 송풍을 공급할 수 있다. 송풍이 공급되면, 히트 싱크(271)가 흡수한 열은 하우징에 형성된 적어도 하나의 아웃렛(273)(예: 도 1의 아웃렛(173) 방향을 향해 강제 대류할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 히트 싱크(271) 및 팬(272)은 회로 기판(250) 및 제 2 플레이트(212) 사이의 공간에서 적어도 일부가 실질적으로 동일 평면 상에 배치하도록 구성될 수 있다
도 3은 다양한 실시예에 따른, 도 1의 전자 장치(100)를 B-B'방향으로 절단한 단면도를 나타낸다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(100)는 제 1 플레이트(311)(예: 도 1의 제 1 플레이트(111)), 제 2 플레이트(312)(예: 도 1의 제 2 플레이트(112)), 제 1 방열 시트(321)(예: 도 1의 제 1 방열 시트(121)), 브라켓(330)(예: 도 1의 브라켓(130)), 회로 기판(350)(예: 도 1의 회로 기판 (150)), 열 전달 부재(391), 제 1 열 전도체(360)(예: 도 1의 제 1 열 전도체 (160)) 지지 부재(381)(예: 도 1의 지지 부재(181)), 제 2 베이퍼 챔버(382)(예: 도 1의 제 2 베이퍼 챔버(182)) 또는 제 2 열 전도체(383)(예: 도 1의 제 2 열 전도체(183))을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(100)가 상기 구성요소들 중 적어도 하나를 생략하거나 다른 구성 요소를 추가하여 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 1 방열 시트(321)는 제 1 플레이트(311) 및 브라켓(330) 사이에 적층되는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 방열 시트(321)는 브라켓(330)을 이용하여 지지되고, 제 1 플레이트(311)와 열적 결합할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 1 열 전도체(360)는 열 전달 부재(391)를 통해 적어도 하나의 발열 소자(351)(예: 도 1의 발열 소자(151))로부터 발생된 열을 전달 받을 수 있다. 또한, 제 1 열 전도체(360)는 열 전달 부재(391)를 통해 적어도 하나의 발열 소자(351)로부터 발생된 열을 전달받고, 하부 방열 모듈로 전도하는 역할을 수행할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 지지 부재(381)는, 예를 들어, 제 2 베이퍼 챔버(382)의 위치를 고정시키고 강도를 보강하기 위해 이용될 수 있다. 지지 부재(381)는, 예를 들어, 알루미늄 플레이트를 포함할 수 있다. 지지 부재(381)는, 적어도 일부가 절곡된 형상으로 형성될 수 있으며, 제 2 베이퍼 챔버(382)의 굽어짐을 억제할 수도 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 2 베이퍼 챔버(382)는, 예를 들어, 회로 기판(350) 및 제 2 플레이트(312)(예: 도 1의 제 2 플레이트(112)) 사이의 적어도 일부 공간에 배치되며, 제 1 열 전도체(360)를 통해 적어도 하나의 발열 소자(351)가 방출한 열을 전도 받아 확산시킬 수 있다. 제 2 베이퍼 챔버(382)는 제 1 베이퍼 챔버와 실질적으로 동일한 구조로 형성될 수 있다. 제 2 열 전도체(383)는, 예를 들어, 제 1 열 전도체(360)로부터 제 2 베이퍼 챔버(382)로 열을 전도할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 2 열 전도체(383)는, 적어도 일부가 절곡된 형상으로 형성될 수 있으며, 열 전달 부재(391)를 통해 적어도 하나의 발열 소자(351)로부터 발생된 열을 전달받고, 제 2 베이퍼 챔버(382)로 전도하는 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 배터리(355)(예: 도 1의 배터리(155))의 두께로 인해 제 1 열 전도체(360)와 제 2 베이퍼 챔버(382)의 높이 차이가 발생할 수 있지만, 열 전달 부재(391)의 절곡된 부분을 이용하면 열을 전달할 수 있다. 제 2 열 전도체(383)는, 열 전도성이 큰 재질, 예컨대, 구리 또는 알루미늄 등의 재질로 이루어질 수 있다. 한 실시예에 따르면, 하부 방열 모듈은 지지 부재(381) 및 제 2 열 전도체(383) 사이에 제 2 베이퍼 챔버(382)를 적층시킨 형상을 적어도 포함하도록 형성될 수 있다.
도 4A 내지 도 4B는 다양한 실시예들에 따른, 제 1 및 제 2 베이퍼 챔버의 실장 방법을 나타내는 도면이다.
도 4A를 참조하면, 제 1 베이퍼 챔버(440)(예: 도 1의 제 1 베이퍼 챔버(140))는 브라켓(420)(예: 도 1의 브라켓(120)을 이용하여 지지될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제 1 베이퍼 챔버(440)는 브라켓(420)에 부착 또는 내장될 수 있다. 제 1 베이퍼 챔버(440)의 적어도 일부 영역은 회로 기판(예: 도 1 의 회로 기판(150)) 내 적어도 하나의 발열 소자(451)(예: 도 1의 발열 소자(151))와 맞물려 있을 수 있다.
도 4B를 참조하면, 지지 부재(481)(예: 도 1의 지지 부재(181)), 제 2 베이퍼 챔버(482)(예: 도 1의 제 2 베이퍼 챔버(182)) 또는 제 2 열 전도체(483) (예: 도 1의 제 2 열 전도체(183)) 은 제 2 플레이트(412)(예: 도 1의 브라켓(121)을 이용하여 지지될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 지지 부재(481)의 적어도 일부 영역은 회로 기판(예: 도 1 의 회로 기판(150)) 및 제 2 베이퍼 챔버(482) 사이의 적어도 일부 공간에 배치되고, 제 2 열 전도체(483)의 적어도 일부 영역은 상기 제 2 베이퍼 챔버(482) 및 제 2 플레이트(412) 사이의 적어도 일부 공간에 배치될 수 있다. 이 경우, 전자 장치(400)는 지지 부재(481), 제 2 베이퍼 챔버(482) 및 제 2 열 전도체(483)가 적층된 영역을 적어도 일부 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 제 1 방향으로 향하는 제 1 플레이트(111), 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 향하는 제 2 플레이트(112), 및 상기 제 1 플레이트(111) 및 상기 제 2 플레이트(112) 사이의 공간을 둘러싸는 측면 부재를 포함하는 하우징(110), 상기 하우징(110)의 내부에 배치되며, 적어도 하나의 발열 소자를 포함하는 회로 기판(150), 상기 제 1 플레이트(111) 및 상기 회로 기판(150) 사이의 적어도 일부 공간에서, 상기 적어도 하나의 발열 소자(151)로부터 방출된 열을 전도 받아 확산시키는 제 1 베이퍼 챔버(Vapor Chamber)(140), 상기 회로 기판(150) 및 상기 제 2 플레이트(112) 사이의 적어도 일부 공간에서, 상기 적어도 하나의 발열 소자(151)로부터 방출된 열을 전도 받아 흡수하는 히트 싱크(heat sink)(171) 및 상기 히트 싱크(171)가 흡수한 열이 상기 전자 장치(100)의 외부를 향해 강제 대류하도록 송풍을 공급하는 팬(FAN)(172)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 상기 적어도 하나의 발열 소자(151)로부터 방출된 열을 전도하는 제 1 열 전도체(160)를 더 포함하고, 상기 제 1 열 전도체(160)의 적어도 일부 영역은 상기 회로 기판(150) 및 상기 히트 싱크(171) 사이의 공간에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 상기 회로 기판(150) 및 상기 제 2 플레이트(112) 사이의 적어도 일부 공간에 배치되며, 상기 제 1 열 전도체(160)의 다른 적어도 일부 영역을 통해 상기 적어도 하나의 발열 소자(151)로부터 방출된 열을 전도 받고, 상기 열을 확산시키는 제 2 베이퍼 챔버(182)를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 상기 제 2 베이퍼 챔버(182)의 위치를 고정시키는 지지 부재(181)를 더 포함하고, 상기 지지 부재(181)의 적어도 일부 영역은 상기 회로 기판(150) 및 상기 제 2 베이퍼 챔버(182) 사이의 적어도 일부 공간에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 상기 제 1 열 전도체(160)로부터 상기 제 2 베이퍼 챔버(182)로 열을 전도하는 제 2 열 전도체(183)를 더 포함하고, 상기 제 2 열 전도체(183)의 적어도 일부 영역은 상기 제 2 베이퍼 챔버(182) 및 상기 제 2 플레이트(112) 사이의 적어도 일부 공간에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 상기 제 1 베이퍼 챔버(140) 또는 상기 제 2 베이퍼 챔버(182)는 0.4mm 이하의 두께로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 상기 적어도 하나의 발열 소자(151)로부터 방출된 열을 상기 제 1 열 전도체(160)로 전달하는 열 전달 부재(291) 및 상기 열 전달 부재(291)의 가장자리를 에워싸는 형상으로 형성된 나노 폼(nano foam)(292)을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 상기 하우징(110)은 외부 공기가 유입되는 적어도 하나의 인렛(inlet) 및 상기 전자 장치의 내부 공기가 유출되는 적어도 하나의 아웃렛(outlet)(173)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 상기 제 1 플레이트(111) 및 상기 제 1 베이퍼 챔버(140) 사이의 적어도 일부 공간에 배치되는 제 1 방열 시트(121) 및 상기 히트 싱크(171) 및 상기 제 2 플레이트(112) 사이의 적어도 일부 공간에 배치되는 제 2 방열 시트(122)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 상기 적어도 하나의 발열 소자(151)는 통신 모뎀, RF 소자, 안테나 모듈 또는 프로세서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 상기 적어도 하나의 발열 소자(151)는 5G 통신 시스템을 지원하는 프로세서 또는 안테나 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 5는 다양한 실시예들에 따른, 방열 구조를 포함하는 전자 장치를 나타내는 분리 사시도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(500)는 이동 통신 단말기(이하 단말기라 지칭한다)를 대표적인 전자 장치(500)로서 예시할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(500)는 하우징(510), 제 1 브라켓(520), 제 1 베이퍼 챔버(530), 제 1 회로 기판(540), 제 2 브라켓(550), 제 2 회로 기판(560), 또는 제 2 베이퍼 챔버(570)를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(500)가 상기 구성요소들 중 적어도 하나를 생략하거나 다른 구성 요소를 추가하여 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 하우징(510)은 제 1 방향으로 향하는 제 1 플레이트(511), 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 향하는 제 2 플레이트(512), 및 상기 제 1 플레이트(511) 및 상기 제 2 플레이트(512) 사이의 공간을 둘러싸는 측면 부재를 포함할 수 있다. 제 1 플레이트(511) 및 제 2 플레이트(512)는, 예를 들어, 전자 장치(500)의 구성 요소들을 수용하고, 외부 충격으로부터 이러한 구성요소들을 보호할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제 1 플레이트(511)는 디스플레이 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 모듈은 영상을 표시하는 기능 및 사용자의 터치에 의한 입력 기능을 수행하도록 터치 스크린 또는 터치 패널을 포함할 수 있다. 또 어떤 실시예에서는, 제 1 플레이트(511)가 스피커, 센서, 카메라, 또는 키 버튼 중 적어도 하나의 구성을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제 2 플레이트(512)는 카메라, 센서, 또는 플래시 중 적어도 하나의 구성을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 1 브라켓(520)은 제 1 베이퍼 챔버(530), 제 1 회로 기판(540) 또는 각종 전자 부품들을 지지하도록 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 1 베이퍼 챔버(530)는 제 1 플레이트(511) 및 제 1 회로 기판 사이의 적어도 일부 공간에서, 제 1 발열 소자(541), 예컨대, 프로세서, 및/또는 통신 모듈 등 다양한 전자 부품 등으로부터 방출된 열을 전도 받아 확산시킬 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제 1 베이퍼 챔버(530)는 전자 장치(500)의 내측면 둘레 방향으로 적어도 일부 연장되는 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 제 1 베이퍼 챔버(530)의 적어도 일부 영역은 제 1 회로 기판(540) 내 제 1 발열 소자(541)와 맞물려 있을 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 1 베이퍼 챔버(530)는 제 1 메탈 플레이트, 제 2 메탈 플레이트 및 냉매부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 베이퍼 챔버(530)는 제 1 메탈 플레이트 및 제 2 메탈 플레이트 사이에 냉매부를 적층시킨 형상으로 형성될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 냉매부는, 메쉬 레이어 및/또는 나노 섬유 레이어를 포함할 수 있다. 냉매부는 내부에 냉매 부재를 충진하고, 상기 냉매 부재의 상변화(예: 기화 또는 액화) 등을 통해 열을 고온부에서 저온부로 전달할 수 있다. 예컨대, 냉매 부재는, 공기, 액체질소, 물, 플로로카본(flourocarbon) 등을 포함할 수 있다. 제 1 메탈 플레이트 및 제 2 메탈 플레이트는 적어도 하나의 발열 소자로부터 열을 전도받거나 저온부로 확산시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 메탈 플레이트 및 제 2 메탈 플레이트는 구리, 알루미늄, 스테인리스 스틸, 또는 그라파이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제 1 메탈 플레이트 및 제 2 메탈 플레이트는 동일한 재질로 이루어질 수 있으나, 서로 다른 재질로 이루어질 수도 있다. 한 실시예에 따르면, 제 1 베이퍼 챔버(530)의 두께는 0.4mm 이하, 바람직하게는 0.3mm 이하의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 1 회로 기판(540)은 제 1 발열 소자(541), 예를 들어, 프로세서를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제 1 회로 기판(540)은 상면 및 하면 모두에 전자 부품을 실장할 수 있는 양면 회로 기판일 수 있다. 다만 이에 한정하는 것은 아니며, 단면 회로 기판을 포함할 수 있다. 프로세서는, 예를 들어, 중앙처리장치, 어플리케이션 프로세서, 그래픽 처리 장치, 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 2 브라켓(550)은 제 1 회로 기판(540), 제 2 회로 기판(560) 또는 각종 전자 부품들(예를 들어, 배터리)을 지지하도록 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 2 회로 기판(560)은 제 2 발열 소자(561), 예를 들어, 통신 모듈을 포함할 수 있다. 통신 모듈은, 예를 들어, 셀룰러 모듈, WiFi 모듈, 블루투스 모듈, GNSS 모듈, NFC 모듈 또는 RF 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 통신 모듈은, 5G 통신 시스템을 지원하는 적어도 하나의 프로세서 및/또는 적어도 하나의 안테나 모듈을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 2 베이퍼 챔버(570)는 제 2 회로 기판(560) 및 제 2 플레이트(512) 사이의 적어도 일부 공간에서, 제 2 발열 소자(561)로부터 방출된 열을 전도 받아 확산시킬 수 있다. 한 실시예에 따르면, 제 2 베이퍼 챔버(570)는 전자 장치(500)의 내측면 둘레 방향으로 적어도 일부 연장되는 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 제 2 베이퍼 챔버(570)의 적어도 일부 영역은 제 2 회로 기판(560) 내 제 2 발열 소자(561)와 맞물려 있을 수 있다. 제 2 베이퍼 챔버(570)는 제 1 베이퍼 챔버(530)와 실질적으로 동일한 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 베이퍼 챔버(570)의 두께는 0.4mm 이하, 바람직하게는 0.3mm 이하의 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 1 발열 소자(541)와 제 1 베이퍼 챔버(530) 사이의 공간 또는 제 2 발열 소자(561)와 제 2 베이퍼 챔버(570) 사이의 공간에는 열 전달 부재(581) 및/또는 나노 폼(582)을 채워 넣을 수 있다. 한 실시예에 따르면, 나노 폼(582)은 열 전달 부재(581)의 가장자리를 에워싸는 형상으로 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(500)는 히트 싱크 및 팬을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 히트 싱크는 발열 소자로부터 열을 흡수하는 역할을 수행할 수 있다. 팬은 히트 싱크의 일 측면에 형성되며, 상기 히트 싱크를 향해 송풍을 공급할 수 있다. 송풍이 공급되면, 히트 싱크가 흡수한 열은 하우징(510)에 형성된 적어도 하나의 아웃렛 방향을 향해 강제 대류할 수 있다.
도 6는 다양한 실시예에 따른, 도 5의 전자 장치(500)를 C-C'방향으로 절단한 단면도를 나타낸다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(500)는 제 1 플레이트(611)(예: 도 5 의 제 1 플레이트(511)), 제 2 플레이트(612)(예: 도 5의 제 2 플레이트(512)), 제 1 브라켓(620)(예: 도 5 의 제 1 브라켓(520)), 제 1 베이퍼 챔버(630)(예: 도 5 의 제 1 베이퍼 챔버(530)), 제 1 회로 기판(640)(예: 도 5 의 제 1 회로 기판(540)), 제 2 브라켓(650)(예: 도 5 의 제 2 브라켓(550)), 제 2 회로 기판(660)(예: 도 5 의 제 2 회로 기판(560)), 또는 제 2 베이퍼 챔버(670) (예: 도 5 의 제 2 베이퍼 챔버(570))를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(500)가 상기 구성요소들 중 적어도 하나를 생략하거나 다른 구성 요소를 추가하여 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 1 베이퍼 챔버(630)는 제 1 플레이트(611) 및 제 1 회로 기판(640)의 사이의 공간, 예를 들어, 제 1 브라켓(620) 하면에 부착되어 제 1 회로 기판(640)에 실장된 제 1 발열 소자(641)로부터 열을 전도 받을 수 있다. 열 전달 부재(681)(예: 도 5의 열 전달 부재(581))는, 예를 들어, 제 1 베이퍼 챔버(630) 및 제 1 발열 소자(641) 사이에 적층될 수 있다. 열 전달 부재(681)는 제 1 발열 소자(641)로부터 열을 전도 받아 제 1 베이퍼 챔버(630)로 전달할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전자 장치(500)는 제 1 발열 소자(641)에서 발생된 전자 방해 (EMI) 또는 무선 주파수 방해 (RFI)를 차폐하기 위해 나노 폼(682)(예: 도 5의 나노 폼(582))을 더 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 나노 폼(682)은 열 전달 부재의 가장자리를 에워싸는 형상으로 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 2 베이퍼 챔버(670)는 제 2회로 기판(660) 및 제 2 플레이트(612)의 사이의 공간, 예를 들어, 제 2 브라켓(650) 하면에 부착되어 제 2 회로 기판(660)에 실장된 제 2 발열 소자로부터 열을 전도 받을 수 있다.
도 7은 다양한 실시예에 따른, 도 5의 전자 장치(500)를 D-D'방향으로 절단한 단면도를 나타낸다.
다양한 실시예들에 따르면, 전자 장치(500)는 제 1 플레이트(711)(예: 도 5의 제 1 플레이트(511)), 제 2 플레이트(712)(예: 도 5의 제 2 플레이트(512)), 제 1 브라켓(720)(예: 도 5 의 제 1 브라켓(520)), 제 1 베이퍼 챔버(730)(예: 도 5 의 제 1 베이퍼 챔버(530)), 제 1 회로 기판(740)(예: 도 5 의 제 1 회로 기판(540)), 제 2 브라켓(750)(예: 도 5 의 제 2 브라켓(550)), 제 2 회로 기판(760)(예: 도 5 의 제 2 회로 기판(560)), 및 제 2 베이퍼 챔버(770) (예: 도 5 의 제 2 베이퍼 챔버(570))를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(500)가 상기 구성요소들 중 적어도 하나를 생략하거나 다른 구성 요소를 추가하여 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 1 베이퍼 챔버(730)는 제 1 플레이트(711) 및 제 1 회로 기판(740)의 사이의 공간, 예를 들어, 제 1 브라켓(720) 하면에 부착되어 제 1 회로 기판(740)에 실장된 제 1 발열 소자로부터 열을 전도 받을 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제 2 베이퍼 챔버(770)는 제 2회로 기판(760) 및 제 2 플레이트(712)의 사이의 공간, 예를 들어, 제 2 브라켓(750) 하면에 부착되어 제 2 회로 기판(760)에 실장된 제 2 발열 소자(761)로부터 열을 전도 받을 수 있다. 예를 들어, 열 전달 부재(781)는 제 2 발열 소자(761) 및 제 2 베이퍼 챔버(770) 사이에 적층될 수 있다. 열 전달 부재(781)는 제 2 발열 소자(761)로부터 열을 전도 받아 제 2 베이퍼 챔버(770)로 전달할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전자 장치(500)는 제 2 발열 소자(761)에서 발생된 전자 방해 (EMI) 또는 무선 주파수 방해 (RFI)를 차폐하기 위해 나노 폼(782)을 더 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 나노 폼(782)은 열 전달 부재(781)의 가장자리를 에워싸는 형상으로 형성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 제 1 방향으로 향하는 제 1 플레이트(511), 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 향하는 제 2 플레이트(512), 및 상기 제 1 플레이트(511) 및 상기 제 2 플레이트(512) 사이의 공간을 둘러싸는 측면 부재를 포함하는 하우징(510), 상기 하우징(510)의 내부에 배치되며, 제 1 발열 소자(541)를 포함하는 제 1 회로 기판(540), 상기 제 1 회로 기판(540) 및 상기 제 2 플레이트(512) 사이의 적어도 일부 공간에 배치되며, 제 2 발열 소자(561)를 포함하는 제 2 회로 기판(560);
상기 제 1 플레이트(511) 및 상기 제 1 회로 기판(540) 사이의 적어도 일부 공간에서, 상기 제 1 발열 소자(541)로부터 방출된 열을 전도 받아 확산시키는 제 1 베이퍼 챔버(Vapor Chamber)(530), 상기 제 2 회로 기판(560) 및 상기 제 2 플레이트(512) 사이의 적어도 일부 공간에서, 상기 제 2 발열 소자(561)로부터 방출된 열을 전도 받아 확산시키는 제 2 베이퍼 챔버(570)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 상기 제 1 발열 소자(541)로부터 방출된 열을 상기 제 1 베이퍼 챔버(530)로 전달하는 열 전달 부재(681) 및 상기 열 전달 부재의 가장자리를 에워싸는 형상으로 형성된 나노 폼(nano foam)(682)을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 상기 제 2 발열 소자(561)로부터 방출된 열을 상기 제 2 베이퍼 챔버(570)로 전달하는 열 전달 부재(781) 및 상기 열 전달 부재의 가장자리를 에워싸는 형상으로 형성된 나노 폼(nano foam)(782)을 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 상기 제 1 발열 소자(541)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 상기 제 2 발열 소자(561)는 통신 모뎀, RF 소자, 또는 안테나 모듈 중 적어도 하나를 포함하는 전자 장치.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 상기 제 2 발열 소자(561)는 5G 통신 시스템을 지원하는 프로세서 또는 안테나 모듈 중 적어도 하나를 포함하는 전자 장치.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 상기 제 1 베이퍼 챔버(530) 또는 상기 제 2 베이퍼 챔버(570)는 0.4mm 이하의 두께로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 상기 제 2 회로 기판(560) 및 상기 제 2 플레이트(512) 사이의 적어도 일부 공간에서, 상기 제 2 발열 소자(561)로부터 방출된 열을 전도 받아 흡수하는 히트 싱크(heat sink) 및 상기 히트 싱크가 흡수한 열이 상기 전자 장치의 외부를 향해 강제 대류하도록 송풍을 공급하는 팬(FAN)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 전자 장치의 상기 하우징(510)은 외부 공기가 유입되는 적어도 하나의 인렛(inlet) 및 상기 전자 장치의 내부 공기가 유출되는 적어도 하나의 아웃렛(outlet)을 포함할 수 있다.
본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 실시 예에 따른 의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 실시 예의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 다양한 실시 예의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시 예의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시 예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 전자 장치에 있어서,
    제 1 방향으로 향하는 제 1 플레이트, 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 향하는 제 2 플레이트, 및 상기 제 1 플레이트 및 상기 제 2 플레이트 사이의 공간을 둘러싸는 측면 부재를 포함하는 하우징;
    상기 하우징의 내부에 배치되며, 적어도 하나의 발열 소자를 포함하는 회로 기판;
    상기 제 1 플레이트 및 상기 회로 기판 사이의 적어도 일부 공간에서, 상기 적어도 하나의 발열 소자로부터 방출된 열을 전도 받아 확산시키는 제 1 베이퍼 챔버(Vapor Chamber);
    상기 회로 기판 및 상기 제 2 플레이트 사이의 적어도 일부 공간에서, 상기 적어도 하나의 발열 소자로부터 방출된 열을 전도 받아 흡수하는 히트 싱크(heat sink); 및
    상기 히트 싱크가 흡수한 열이 상기 전자 장치의 외부를 향해 강제 대류하도록 송풍을 공급하는 팬(FAN)을 포함하는 전자 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 장치는 상기 적어도 하나의 발열 소자로부터 방출된 열을 전도하는 제 1 열 전도체를 더 포함하고,
    상기 제 1 열 전도체의 적어도 일부 영역은 상기 회로 기판 및 상기 히트 싱크 사이의 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 회로 기판 및 상기 제 2 플레이트 사이의 적어도 일부 공간에 배치되며, 상기 제 1 열 전도체의 다른 적어도 일부 영역을 통해 상기 적어도 하나의 발열 소자로부터 방출된 열을 전도 받고, 상기 열을 확산시키는 제 2 베이퍼 챔버를 더 포함하는 전자 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 베이퍼 챔버의 위치를 고정시키는 지지 부재를 더 포함하고,
    상기 지지 부재의 적어도 일부 영역은 상기 회로 기판 및 상기 제 2 베이퍼 챔버 사이의 적어도 일부 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 열 전도체로부터 상기 제 2 베이퍼 챔버로 열을 전도하는 제 2 열 전도체를 더 포함하고,
    상기 제 2 열 전도체의 적어도 일부 영역은 상기 제 2 베이퍼 챔버 및 상기 제 2 플레이트 사이의 적어도 일부 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 발열 소자로부터 방출된 열을 상기 제 1 열 전도체로 전달하는 열 전달 부재; 및
    상기 열 전달 부재의 가장자리를 에워싸는 형상으로 형성된 나노 폼(nano foam)을 더 포함하는 전자 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 플레이트 및 상기 제 1 베이퍼 챔버 사이의 적어도 일부 공간에 배치되는 제 1 방열 시트; 및
    상기 히트 싱크 및 상기 제 2 플레이트 사이의 적어도 일부 공간에 배치되는 제 2 방열 시트를 포함하는 전자 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 발열 소자는 통신 모뎀, RF 소자, 안테나 모듈 또는 프로세서 중 적어도 하나를 포함하는 전자 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 발열 소자는 5G 통신 시스템을 지원하는 프로세서 또는 안테나 모듈 중 적어도 하나를 포함하는 전자 장치.
  10. 전자 장치에 있어서,
    제 1 방향으로 향하는 제 1 플레이트, 상기 제 1 방향과 반대인 제 2 방향으로 향하는 제 2 플레이트, 및 상기 제 1 플레이트 및 상기 제 2 플레이트 사이의 공간을 둘러싸는 측면 부재를 포함하는 하우징;
    상기 하우징의 내부에 배치되며, 제 1 발열 소자를 포함하는 제 1 회로 기판;
    상기 제 1 회로 기판 및 상기 제 2 플레이트 사이의 적어도 일부 공간에 배치되며, 제 2 발열 소자를 포함하는 제 2 회로 기판;
    상기 제 1 플레이트 및 상기 제 1 회로 기판 사이의 적어도 일부 공간에서, 상기 제 1 발열 소자로부터 방출된 열을 전도 받아 확산시키는 제 1 베이퍼 챔버(Vapor Chamber);
    상기 제 2 회로 기판 및 상기 제 2 플레이트 사이의 적어도 일부 공간에서, 상기 제 2 발열 소자로부터 방출된 열을 전도 받아 확산시키는 제 2 베이퍼 챔버을 포함하는 전자 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 발열 소자로부터 방출된 열을 상기 제 1 베이퍼 챔버로 전달하는 열 전달 부재; 및
    상기 열 전달 부재의 가장자리를 에워싸는 형상으로 형성된 나노 폼(nano foam)을 더 포함하는 전자 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 발열 소자로부터 방출된 열을 상기 제 2 베이퍼 챔버로 전달하는 열 전달 부재; 및
    상기 열 전달 부재의 가장자리를 에워싸는 형상으로 형성된 나노 폼(nano foam)을 더 포함하는 전자 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 발열 소자는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 전자 장치.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 발열 소자는 통신 모뎀, RF 소자, 또는 안테나 모듈 중 적어도 하나를 포함하는 전자 장치.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 발열 소자는 5G 통신 시스템을 지원하는 프로세서 또는 안테나 모듈 중 적어도 하나를 포함하는 전자 장치.
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