WO2024147700A1 - 능동적 방열 기구 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 능동적 방열 기구 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 특히, 내부에 냉매가 충진되는 냉매 유동 공간을 가지는 열전도 판넬 바디를 포함하되, 상기 냉매 유동 공간은, 상기 열전도 판넬 바디로 방열 대상인 발열체로부터 열을 공급받는 제1 냉매유로 및 상기 제1 냉매유로와 연결되고, 상기 냉매 중 기체 상태에서 액체 상태로 응축된 액상 냉매가 상기 제1 냉매유로 측으로 균일하게 공급하는 다수 개의 제2 냉매유로를 포함함으로써, 방열 성능을 크게 향상시키는 이점을 제공한다.

Description

능동적 방열 기구 및 그 제조 방법

본 발명은 능동적 방열 기구 및 그 제조 방법(ACTIVE HEAT DISSIPATION APPARATUS AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 발열 장치(가령, 전자기기)로부터 발생된 열을 그 자체의 열전도 재질 특성보다 더 효과적인 냉매의 상변화를 통해 능동적으로 전달하여 방열 성능을 향상시킬 수 있는 능동적 방열 기구 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

무선 통신 기술, 예를 들어, MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 기술은, 다수의 안테나를 사용하여 데이터 전송용량을 획기적으로 늘리는 기술로서, 송신기에서는 각각의 송신 안테나를 통해 서로 다른 데이터를 전송하고, 수신기에서는 적절한 신호처리를 통해 송신 데이터들을 구분해내는 Spatial multiplexing 기법이다.

따라서, 송수신 안테나의 개수를 동시에 증가시킴에 따라 채널 용량이 증가하여 보다 많은 데이터를 전송할 수 있게 한다. 예를 들어 안테나 수를 10개로 증가시키려면 현재의 단일 안테나 시스템에 비해 같은 주파수 대역을 사용하여 약 10배의 채널 용량을 확보하게 된다. 이와 같은 MIMO 기술이 적용된 송수신 장치의 경우, 안테나의 개수가 늘어남에 따라 송신기(Transmitter)와 필터(Filter)의 개수도 함께 증가하게 된다.

이와 같은 송신기 및 필터의 개수 증가에 따라 발열 소자 또한 증가하는 문제점이 있고, MIMO 기술은 안테나 장치의 성능 저하를 방지하기 위하여 다수의 발열 소자들로부터 발생하는 열을 효과적으로 방열시키는 방열 구조에 관한 연구가 선행된다.

도 1은 종래 기술에 따른 안테나 장치의 일례를 나타낸 분해 사시도이다.

발열 장치(가령, 전자기기)는 도 1에 도시된 바와 같이 안테나 장치로 구현될 수 있다.

종래의 안테나 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 전방이 개구된 전후 두께가 비교적 얇은 직육면체 함체 형상으로 구비되고, 후면에는 다수의 방열핀(11)이 일체로 형성된 안테나 하우징 본체(10)와, 안테나 하우징 본체(10)의 내부 중 후면에 적층 배치된 미도시의 메인 보드 및 안테나 하우징 본체(10)의 내부 중 전면에 적층 배치된 안테나 보드(15)를 포함한다.

메인 보드에는, 캘리브레이션 급전 제어를 위한 다수의 급전 관련 부품 소자들이 실장되고, 급전 과정에서 발생하는 소자들의 열은 안테나 하우징 본체(15)의 후방의 다수의 방열핀(11)을 통해 외부로 방열된다.

그리고, 메인 보드의 하측에는 PSU 소자들이 실장된 PSU 보드(40)가 적층 또는 동일한 높이로 배치되고, PSU 소자들로부터 발생된 열 또한 안테나 하우징 본체(10)의 후방의 다수의 방열핀(11)을 통해 외부 방열되도록 설계된다.

메인 보드의 전면에는 미도시된 다수의 RF 필터가 배치되고, 안테나 보드(15)의 후면이 다수의 RF 필터의 전면에 적층되도록 배치된다.

안테나 보드(15)의 전면에는, 다수의 패치 타입 또는 다이폴 타입의 방사소자(17)가 실장될 수 있고, 안테나 하우징 본체(10)의 전면에는 내부의 각 부품들을 외부로부터 보호하면서 방사소자들로부터 방사가 원활하게 이루어지도록 하는 레이돔 패널(50)이 설치될 수 있다.

그러나, 종래의 안테나 장치는, 전방부에 레이돔 패널(50)이 설치된 설계를 가지는 바, 내부에서 발생된 시스템 열은 일률적으로 안테나 하우징 본체(10)의 후방으로 집중 방열하여야 하는 바, 다수의 방열핀(11)의 방열 성능을 향상시킬 필요가 있다.

여기서, 다수의 방열핀(11)의 방열 성능을 향상시키기 위한 방안으로 고려할 만한 것은, 열전도성이 보다 우수한 재질로 채택하여 안테나 하우징 본체(10)에 일체로 형성하되, 그 최외곽 선단이 열원인 발열 소자들로부터 외부 공간으로 가능한 한 멀리 이격시키도록 제조하는 방법이 있다.

그러나, 다수의 방열핀(11) 그 자체의 재질만으로는 열전도성을 향상시키는 데에는 한계가 있음은 물론, 다수의 방열핀(11)의 최외곽 선단을 발열 소자들로부터 멀리 이격시킨 경우에도 열이 유입되는 발열소자와 인접한 부위에서의 열 집중 현상을 해소시키지 못하고, 제품의 두께 방향의 크기를 증가시켜 제품 슬림화에 저해 요소가 되는 문제점이 있다.

한편, 관련 방열 기술분야에서 일반적으로 다수의 방열핀(11)의 재질로서 채택되는 열전도성 물질(금속)로는 알루미늄(Al) 합금 재질을 들 수 있다.

금속 재질 중 알루미늄(Al) 보다 더 높은 열전도도(단위, W/mK)를 가진 것으로서, 은(Au, 418.6), 구리(Cu, 372.1) 및 금(Ag, 295.3)을 들 수 있으나, 이들은 알루미늄에 비하여 상대적으로 고가인 점에서 광범위한 방열 면적을 커버하는 데 적용하는 것은 경제성(비용) 차원에서 널리 채택되지 못한다.

다만, 알루미늄(Al) 또한 순수 알루미늄 만으로는 강도 및 연성을 만족시킬 수 없는 점에서, 대략 실리콘 및 마그네슘을 혼합하는 알루미늄 합금 형태로 가공 제조되는 것이 일반적이고, 이 경우 낮은 주조성으로 인해 소형 또는 단순 형상의 부품 제조 등으로 그 활용성이 극히 제한적인 경우가 발생하는 문제점이 있으며, 상술한 은, 구리 및 금에 비하여 원가가 낮기는 하지만 여전히 제조단가가 높은 단점을 가진다.

또한, 알루미늄 합금 재질로 이루어진 방열핀(11)도 상술한 재질 상의 한계를 극복하는 것은 요원한 상태인 바, 최근에는 폐쇄된 내부에 상변화 물질을 냉매로 채택하여 충진한 후, 냉매의 상변화시 쓰여지는 잠열과 현열 사이의 온도차를 통해 방열시키는 냉매형 방열 시스템이 주목을 끌고 있다.

이러한 냉매형 방열 시스템에서 방열 성능을 최대화하기 위한 핵심적인 요소는 상변화하는 냉매이고, 단지 알루미늄 합금의 방열핀(11)은 냉매가 상변화하여 유동되는 폐쇄된 냉매 유동 공간을 형성함과 아울러, 가능한 한 발열 대상인 발열 소자들로부터 생성된 열을 그 자체의 열전도도에 따라 전부 냉매로 전달하는 역할을 수행하는 것에 불과하다.

따라서, 상변화 물질인 냉매가 충진되는 냉매 유동 공간을 형성하는 방열핀은 발열 소자들로부터 냉매까지의 물리적인 이격거리가 최소화되도록 가공 설계되어야 하는 것이 방열 성능 향상의 측면에서 가장 바람직한 설계 포인트인 데, 현재까지 연구 및 개발된 방열핀(11)은 기존 알루미늄 합금 재질이 가장 널리 이용되는 재질임을 기화로 여전히 고가의 알루미늄 합금 재질이 선호되고 있는 실정이다.

그런데, 순수 알루미늄의 경우에는 금속의 가공성과 관련된 연신율이 좋아 그 두께를 최소화할 수 있는 방열핀(11)의 제조가 가능하지만, 강도 및 연성의 보완을 위해 알루미늄 합금 재질로 이루어진 방열핀(11)은 연신율이 저하되는 한편 그 두께의 최소화에 한계가 있는 편이다.

또한, 방열핀(11)을 이루는 금속 재질이 알루미늄 재질인 경우에는 냉매가 물로 선택되는 경우, 냉매 충진 시 초기에 물과 산화 반응을 일으켜 산화알루미늄을 생성하게 되고, 그 과정 동안 일부가 수소로 치환되어 내부 압력을 높이게 되므로, 통상 알루미늄 재질의 방열 기구에는 이와 같은 화학 반응을 방지하기 위한 허니웰 냉매 또는 CFC(프레온 가스) 등과 같은 특수 냉매가 선택되어야만 하는 바, 냉매의 선택폭도 줄어드는 단점이 지적된다.

한편, 상변화란, Liquid(액체)/Gas(기체)/Solid(고체)가 많은 양의 에너지를 축적하거나 저장된 열에너지를 방출할 때, 그 고유의 상태가 변화하는 것을 말한다.

상변화는 화학적 결합이나 형성 같은 화학적 반응이 아닌 분자의 물리적인 배열이 바뀌는 것을 말하는 데, 어떤 물질이 에너지를 가하였을 때 상변화가 일어나지 않는 상태의 열을 현열(Sensible heat)이라 하며, 상이 변화할 때 쓰여지는 열을 잠열(Latent heat)이라고 한다.

그런데, 방열 기구는, 온도와 압력의 관계는 비례하기 때문에 온도가 높아지면 압력도 높아지는 문제점이 있다. 밀폐되어 있는 방열 기구 내에서 발열체로부터 전도된 높은 온도로 인해 압력이 높아지면 방열 기구 자체가 파열되는 문제점을 야기한다. 이를 해결하기 위해서는, 압력이 높아지지 않도록 해야 하고, 방열 기구에서는, 물질의 상변화 순환이 이루어지는 과정 동안 압평형이 이루어질 수 있는 충분한 내부 체적을 요구한다.

또한, 방열 기구의 내부에 충진되는 냉매 또한 방열 기구의 내부 압력이 증가되는 것이 방지되도록 방열 기구인 금속 재질과의 관계에서 화학 반응을 일으키지 않는 종류의 것으로 선택되어야 할 필요성이 있다.

가령, 방열 기구를 이루는 금속 재질이 알루미늄(Al) 재질인 경우에는 냉매가 물로 선택되는 경우에는 냉매 충진 시 초기에 물과 산화 반응을 일으켜 산화알루미늄을 생성하게 되고, 그 과정 동안 일부가 수소로 치환되어 내부 압력을 높이는 문제점이 있는 바, 통상 알루미늄 재질의 방열 기구에는 이와 같은 화학 반응을 방지하기 위한 허니웰 냉매 또는 CFC(프레온 가스) 등과 같은 특수 냉매가 선택되는 것이다.

그런데, 최근에는 많은 국가에서 물을 제외한 허니웰 냉매 또는 CFC(프레온 가스) 등과 같은 특수 냉매의 사용을 규제하는 추세이다. 이와 같은 특수 냉매는, 상술한 바와 같이, 방열 기구의 내부 압력 증가로 인한 파손 또는 제품의 운송 또는 이송이나 설치에 따른 파손 시 외부로 누수될 우려가 있고, 이 경우 대기 및 외부 환경을 오염시킬 수 있는 문제점이 있기 때문이다.

다만, 사용 가능한 냉매로써 특수 냉매가 제외되면 타 금속 재질에 비하여 열전도도가 높아 통상 사용되는 알루미늄 재질로 이루어진 방열 기구의 사용이 제한적일 수 밖에 없고, 이에 따라 관련 방열 기구의 제조업계에서는 최근 방열 기구를 이루는 금속 재질의 대체 및 방열 설계에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있는 실정이다.

한편, 상술한 단점들과 관련된 연구자료로서, International Journal of Thermal Sciences에 실린 공동저자 Liqiang Deng의 논문(2022년 8월 15일 발행, 이하 '선행 논문'이라 칭한다)인 "Thermal study of the natural air cooling using roll bond flat heat pipe as plate fin under multi-heat source condition"을 간략하게 소개하면 다음과 같다.

도 2는 선행 논문에 실린 Roll Bond Flat Heat Pipe(이하, 'RBFHP'라 약칭함)의 제조 과정을 나타낸 개략도(선행 논문의 Fig.4 참조)이고, 도 3은 도 1의 RBFHP의 시험 장치에 대한 개요도(선행 논문의 Fig.6)이다.

선행 논문의 RBFHP는, 도 2에 도시된 바와 같이, 기 설계의 몰드를 이용하여 제1 알루미늄 시트에 비접착성 흑연을 인쇄한 후 제2 알루미늄 시트에 적층시킨 다음, 핫 롤링-콜드 롤링-어닐링 순으로 2개의 알루미늄 시트를 롤링 및 접합시키고, 인렛 파이프를 납땜시키며, 입구로부터 플레이트 내부로 고압 가스를 주입하여 접착되지 않은 부분을 부풀려 자체 연결된 챔버로 성형된다.

선행 논문은 상술한 바와 같이 성형된 RBFHP를, 도 3에 도시된 바와 같은 시험조건(4개의 고르게 분포된 열원 테스트) 하에서의 결과값이 일반 알루미늄 플레이트(핀)에 비하여 양호하다는 결론을 제시한다.

그러나, 선행 논문의 RBFHP는, 상술한 바와 같이, 롤 본딩 방식으로 제조되는 점에서, 열원에 가장 가까이 위치하는 결합 단부(즉, 테두리 단부)에는 냉매(특히, 액상 냉매)가 근접 배치되기 어려운 문제점이 있다.

즉, 롤 본딩 방식은 필연적으로 테두리 단부가 접합되는 데, 적어도 접합이 중첩되게 이루어지는 부분만큼은 열원(발열체)으로부터 이격되어야 하므로, 자체 소재의 재질에 따른 열전도 저항이 발생한다.

선행 논문의 RBFHP의 제조 방식이 롤 본딩 방식으로 제한되거나 이 방식으로 채택된 원인은, 알루미늄 재질의 판넬 시트 2개를 내부에 챔버를 구성하도록 하기 위한 최적의 방식에 기인한 것으로서, 알루미늄 재질의 시트 자체가 벤딩 방식으로는 현실적으로 불가능하기 때문에 불가피하게 채택된 방식으로 사료된다.

한편, 선행 논문의 RBFHP는, 열원 근처에서 기화된 냉매가 이동하여 응축되는 응축 영역으로 이동하여 응축될 때, 그 면적을 최대화하기 위하여 벌집 구조(허니콤(Honey Comb) 구조)를 가지지만, 신속하게 열원으로부터 가장 이격된 상단으로 기상 냉매가 이동하는 유동 구간이 길어짐은 물론, 응축 영역에서 응축된 액상 냉매의 복귀 경로와 기상 냉매의 유동 구간이 중첩됨에 따라 유동 저항이 크게 발생하는 문제점도 예상된다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 발열 장치(전자기기)의 방열 성능을 향상시킬 수 있는 능동적 방열 기구 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

아울러, 본 발명은, 내부에 충진된 냉매의 열 수송능력을 극대화할 수 있는 능동적 방열 기구 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 제조성이 우수한 능동적 방열 기구 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 냉매로서의 물의 사용폭을 확장시키고, 통상의 금속 재질 중 비교적 열전도도가 높은 알루미늄(Al) 재질이 아닌 열전도도가 낮은 금속 재질로 대체하여 저비용의 제품 생산이 가능하면서도, 기존의 방열 성능의 효과 대비 동등하거나 그 이상의 효과를 발현할 수 있는 능동적 방열 기구 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 상 변화가 가능한 냉매로서 물을 채택 및 적용함으로써 국가별 규제 사항을 충분히 만족할 수 있는 능동적 방열 기구 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

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

본 발명에 따른 능동적 방열 기구의 일 실시예는, 내부에 냉매가 충진되는 냉매 유동 공간을 가지는 열전도 판넬 바디를 포함하되, 상기 냉매 유동 공간은, 상기 열전도 판넬 바디로 방열 대상인 발열체로부터 열을 공급받는 제1 냉매유로 및 상기 제1 냉매유로와 연결되고, 상기 냉매 중 기체 상태에서 액체 상태로 응축된 액상 냉매가 상기 제1 냉매유로 측으로 균일하게 공급하는 다수 개의 제2 냉매유로를 포함한다.

여기서, 상기 제1 냉매유로는, 중력 방향 또는 중력 방향에 대하여 경사지게 형성될 수 있다.

또한, 상기 제2 냉매유로는, 상기 액상 냉매가 소정 크기 이상으로 응집된 후에는 인접하는 제2 냉매유로 측으로는 상기 표면 장력 또는 중력에 의한 분산 유동이 억지되게 형성될 수 있다.

또한, 상기 제2 냉매유로는, 상기 액상 냉매가 존재하지 않는 공간인 인접하는 제2 냉매유로 사이를 통해 기체 상태의 기상 냉매가 유동 가능하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 제2 냉매유로는, 상기 액상 냉매가 소정 크기 이상으로 응집된 후에는 인접하는 제2 냉매유로 측으로는 상기 표면 장력 또는 중력에 의한 분산 유동이 억지되고, 상기 액상 냉매가 존재하지 않는 공간인 인접하는 제2 냉매유로 사이를 통해 기체 상태의 기상 냉매가 유동 가능하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 제2 냉매유로는, 기상 냉매에서 상변화된 액상 냉매의 상기 냉매 유동 공간에서의 액상 흐름을 유도하기 위해, 복수 개가 상대적으로 중력 방향 하측에 위치한 상기 제1 냉매유로인 폭 방향 일단부를 향하여 폭 방향 타단부로부터 분기되지 않도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 열전도 판넬 바디는, 단일의 금속 판넬 부재 또는 2개의 분리된 금속 판넬 부재를 소정 방식으로 성형하여 상기 냉매 유동 공간을 형성하되, 상기 냉매 유동 공간 중 상기 제1 냉매유로는, 상기 단일의 금속 판넬 부재의 상기 소정 방식 중 벤딩을 통해 형상 변형된 부위로서, 상기 발열체 또는 상기 발열체가 구비된 압입부에 대하여 상기 금속 판넬 부재의 소재 두께에 따른 이격 거리만큼만 사이에 두고 상기 냉매 중 액상 냉매가 들어차도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 열전도 판넬 바디는 단일의 금속 판넬 부재 또는 2개의 금속 판넬 부재로 이루어지되, 상기 열전도 판넬 바디를 이루는 상기 금속 판넬 부재는, 스테인리스 스틸(SUS) 재질로 구비될 수 있다.

또한, 상기 제2 냉매유로는, 상기 열전도 판넬 바디의 마주하는 면으로부터 상기 냉매 유동 공간 내측으로 대칭되게 돌출 형성된 다수 개의 경사 가이드 사이로 정의될 수 있다.

또한, 상기 제2 냉매유로 또는 상기 다수 개의 경사 가이드는, 인접하는 제2 냉매유로 또는 경사 가이드가 상호 평행되게 배치될 수 있다.

또한, 상기 제2 냉매유로 또는 상기 다수 개의 경사 가이드는, 일단과 타단 중 적어도 어느 하나가 상기 제1 냉매유로와 연결되되, 상기 제1 냉매유로 측에 연결되는 단부가 상대적으로 중력 방향의 하측에 위치될 수 있다.

또한, 상기 제2 냉매유로 또는 상기 다수 개의 경사 가이드는, 일단과 타단 중 적어도 어느 하나가 상기 제1 냉매유로와 연결되되, 상기 일단과 타단이 일직선되게 연결될 수 있다.

또한, 상기 열전도 판넬 바디의 상기 냉매 유동 공간은, 상기 열전도 판넬 바디의 마주하는 면 중 상기 다수 개의 경사 가이드가 형성된 부위로서 상기 냉매 유동 공간 내에서 접합되지 않고 상호 이격되는 부위로 정의되는 다수 개의 제3 냉매유로를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 응축 영역에서 응축된 액상 냉매는 상기 제2 냉매유로를 정의하는 상기 다수 개의 경사 가이드를 따라 중력 방향으로 액체 유동되고, 상기 증발 영역에서 증발된 기상 냉매는 상기 제3 냉매유로를 정의하는 상기 다수 개의 경사 가이드의 각 사이를 따라 기체 유동될 수 있다.

또한, 상기 제1 냉매유로 내에 배치되고, 상기 냉매 유동 공간 내의 액상 냉매를 흡수한 후 기상 냉매로 증발시키도록 다수의 기공을 가진 흡수체를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 다수 개의 제2 냉매유로 중 적어도 하나에 배치되되, 액상 냉매를 상기 흡수체로 포집하여 제공하는 보조 흡수체를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 열전도 판넬 바디는, 단일의 금속 판넬 부재를 벤딩 방식으로 성형하여 상기 냉매 유동 공간을 형성하되, 상기 벤딩 전 임의의 기준선(T)의 일측에 구비되고, 상기 벤딩 후 상기 냉매 유동 공간의 두께 방향 일측면을 형성하는 일측 열전도 패널 및 상기 벤딩 전 임의의 기준선(T)의 타측에 구비되고, 상기 벤딩 후 상기 냉매 유동 공간의 두께 방향 타측면을 형성하는 타측 열전도 패널을 포함하고, 상기 제1 냉매유로는, 상기 벤딩 후 상기 임의의 기준선(T)을 기준으로 상기 냉매 유동 공간의 두께 방향으로 상호 대칭되게 형성될 수 있다.

또한, 상기 열전도 판넬 바디는, 2개의 분리된 금속 판넬 부재를 접합 방식으로 성형하여 상기 냉매 유동 공간을 형성하되, 상기 접합 후 상기 냉매 유동 공간의 두께 방향 일측면을 형성하는 일측 열전도 패널 및 상기 접합 후 상기 냉매 유동 공간의 두께 방향 타측면을 형성하는 타측 열전도 패널을 포함하고, 상기 제1 냉매유로 및 상기 제2 냉매유로는, 상기 일측 열전도 패널 및 타측 열전도 패널의 접합면을 기준으로 상호 대칭되게 형성될 수 있다.

또한, 상기 일측 열전도 패널 및 상기 타측 열전도 패널에는, 상기 벤딩 또는 상기 접합 후 상기 냉매 유동 공간 내부에서 상기 일측 열전도 패널 및 상기 타측 열전도 패널의 강도를 보강하는 다수 개의 강도 보강부가 형성될 수 있다.

또한, 상기 다수 개의 강도 보강부는, 선단면이 적어도 상기 냉매 유동 공간으로 상기 다수 개의 경사 가이드의 선단보다 더 돌출되게 형성될 수 있다.

또한, 상기 다수 개의 강도 보강부는, 상기 벤딩 또는 상기 접합 후 소정 방식에 의하여 접합될 수 있다.

또한, 상기 벤딩 후 상기 일측 열전도 패널 및 상기 타측 열전도 패널은 상기 제1 냉매유로가 형성된 압입 단부를 제외한 영역으로 정의되는 방열판부의 테두리 단부를 따라 상호 접합될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 제조 방법은, 단일의 금속 판넬 부재를 압착하여 각각 소정 깊이로 제1 냉매유로 및 제2 냉매유로를 포함하는 냉매 유동 공간이 형성되도록 가공하는 프레스 공정, 상기 프레스 공정 후, 상기 제1 냉매유로에 해당하는 부위를 형성하도록 벤딩하는 벤딩 공정, 상기 벤딩 공정 후, 상기 제1 냉매유로를 형성하는 압입 단부 이외의 방열판부를 테두리 단부를 따라 상호 접합시켜 제2 냉매유로를 형성하는 접합 공정 및 냉매를 상기 냉매 유동 공간으로 충진시키는 냉매 충진 공정을 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 제조 방법은, 2개의 분리된 금속 판넬 부재를 각각 압착하여 각각 소정 깊이로 제1 냉매유로 및 제2 냉매유로를 포함하는 냉매 유동 공간이 형성되도록 가공하는 프레스 공정, 상기 프레스 공정 후, 상기 2개의 분리된 금속 판넬 부재로 구비된 열전도 판넬 바디의 테두리 단부를 따라 접합하여 상기 제1 냉매유로 및 제2 냉매유로에 해당하는 냉매 유동 공간을 동시에 형성하는 접합 공정 및 냉매를 상기 냉매 유동 공간으로 충진시키는 냉매 충진 공정을 포함한다.

여기서, 상기 접합 공정 전, 상기 제1 냉매유로에 해당하는 부위에 액상 냉매를 흡수하는 흡수체를 설치하는 흡수체 설치 공정을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 흡수체 설치 공정은, 상기 벤딩 공정의 수행 과정 동안에 수행되는 공정이되, 상기 벤딩 공정이 완료되기 전에 일부 형성된 상기 제1 냉매유로에 흡수체를 삽입 설치하는 공정일 수 있다.

또한, 상기 흡수체 설치 공정 전, 상기 냉매 유동 공간을 세척하는 세척 공정 및 상기 접합 공정 후이고 상기 냉매 충진 공정 전 또는 상기 냉매 충진 공정 후, 상기 접합 공정 시 상기 제1 냉매유로의 양단부에 형성된 개구부 중 어느 하나를 코킹하여 차폐한 후, 코킹되지 않은 다른 하나를 통하여 상기 냉매 유동 공간을 진공화시키는 진공화 공정을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 진공화 공정 후, 상기 진공화 공정을 수행하는 상기 제1 냉매유로의 양단부에 형성된 개구부 중 코킹되지 않은 어느 하나를 코킹시키는 코킹 마무리 공정을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 코킹 마무리 공정 후, 상기 냉매의 누수 여부를 시험하는 리크 테스트 공정, 상기 방열 기구의 성능을 시험하는 성능 검사 공정 및 상기 방열 기구의 신뢰성을 시험하는 신뢰성 테스트 공정중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 능동적 방열 기구 및 그 제조 방법의 일 실시예에 따르면 다음과 같은 다양한 효과를 달성할 수 있다.

첫째, 방열 하우징 본체의 배면에서 열의 상승 기류에 의한 열 집중 현상을 최소화하고, 냉매의 상변화에 의한 능동적인 열전달이 가능하도록 함으로써 전체적인 방열 성능을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 달성할 수 있다.

둘째, 내부에 충진된 냉매의 기액순환 사이클을 단축하여 열 수송능력을 극대화함으로써 방열 성능을 향상시킬 수 있는 효과를 달성할 수 있다.

셋째, 냉매가 상변화되어 유동되는 냉매 유동 공간을 구성하는 열전도 판넬 바디의 재질을 알루미늄 재질 대비 보다 낮은 금속 재질의 SUS 재질로 대체하되, 기존의 알루미늄 재질로 이루어진 것과 대비 보다 높은 방열 성능을 구현하는 효과를 달성할 수 있다.

넷째, 냉매를 물로 한정하여 선택 사용할 수 있는 점에서, 특히 냉매의 사용을 규제하는 국가에서의 제품 사용 및 제조의 설계 다양성을 확보할 수 있는 효과를 달성할 수 있다.

다섯째, 상대적으로 열전도도가 우수한 금속 재질에 비하여 열전도도가 낮은 금속 재질을 사용하는 경우에도 동일하거나 그 보다 우수한 방열 성능을 가진 방열 기구를 제조할 수 있어 제조 비용을 절감하고 제조 공정을 단순화할 수 있는 효과를 달성할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 안테나 장치의 일례를 나타낸 분해 사시도이고,

도 2는 선행 논문에 실린 Roll Bond Flat Heat Pipe(이하, 'RBFHP'라 약칭함)의 제조 과정을 나타낸 개략도(선행 논문의 Fig.4 참조)이며,

도 3은 도 2의 RBFHP의 시험 장치에 대한 개요도(선행 논문의 Fig.6)이고,

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 안테나 장치의 배면부에 대한 2가지 설치 구현례를 나타낸 사시도이며,

도 5a 및 도 5b는 각각 도 4a 및 도 4b의 안테나 장치의 배면부를 나타낸 분해 사시도이고,

도 6은 도 5a의 안테나 장치의 배면부에 형성된 압입부에 대한 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이며,

도 7은 도 6의 압입부에 대한 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 설치 모습을 나타낸 단면도 및 그 부분 확대도이고,

도 8은 도 6의 압입부에 대한 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 설치 모습을 나타낸 절개 사시도 및 그 부분 확대도이며,

도 9는 도 8의 구성 중 단수 개의 능동적 방열 기구의 내부 구조를 나타낸 절개 사시도이고,

도 10은 도 4a 및 도 5a의 트렌치 구조를 설명하기 위한 내부 구조를 나타낸 배면측 단면도이며,

도 11은 도 4a 및 도 5a의 구성 중 압입부에 대한 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 설치 모습을 나타낸 일부 사시도이고,

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 제조 과정을 나타낸 사시도이며,

도 13은 도 12에 참조된 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 구성 중 벤딩 전 열전도 판넬 바디를 나타낸 평면도이고,

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구 및 그 구성 중 압입단부 및 그 변형례를 나타낸 확대 사시도 및 확대 평면도이며,

도 15는 도 14의 (d) 및 (e)의 구성 중 흡수체를 제거한 상태를 나타낸 단면도이고,

도 16 및 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 벤딩 전 및 벤딩 후의 사시도 및 그 부분 확대도이며,

도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 벤딩 후의 평면도이고,

도 19는 도 18의 C-C선을 따라 취한 단면도이며,

도 20 및 도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 구성 중 흡수체의 예시를 나타낸 사시도이고,

도 22a 내지 도 22d는 본 발명의 일 실시예 중 일부 구성에 대한 제1 변형례(200T-1) 내지 제4 변형례(200T-4)에 따른 열전도 판넬 바디의 벤딩 전 전개도이며,

도 23은 도 22a 내지 도 22d의 다양한 변형례들이 복합적으로 적용된 제5 변형례(200T-5)의 열전도 판넬 바디를 나타낸 전개도이고,

도 24는 제6 변형례의 열전도 판넬 바디를 나타낸 전개도이며,

도 25는 비교례(200D, a) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200, b)의 압입부에 대한 설치 모습을 나타낸 단면도이고,

도 26은 도 4b의 A-A선을 따라 취한 단면도 및 그 부분 확대도이며,

도 27은 도 4b의 A-A선을 따라 취한 절개 사시도 및 그 부분 확대도이고,

도 28은 도 4b의 B-B선을 따라 취한 절개 사시도 및 그 부분 확대도이며,

도 29는 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구를 나타낸 사시도이고,

도 30은 도 29의 분해 사시도이며,

도 31은 도 29의 절개 사시도(a) 및 그 부분 확대도(b)와 해당 부분의 단면도(c)이고,

도 32는 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 압입부에 대한 결합 모습을 나타낸 단면도이며,

도 33은 도 25의 비교례에 따른 능동적 방열 기구(200D)와 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)에 의한 발열 소자들(140)의 온도를 비교한 비교 그래프(a) 및 비교도(b)이고,

도 34는 알루미늄 재질의 열전도 판넬 바디(200D-1,200D-2)로 이루어진 비교례(200D) 및 SUS 재질로 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)의 각 50℃, 60℃ 및 70℃에 도달하는 시간을 측정한 결과 표이며,

도 35는 냉매를 사용하지 않은 일반적인 알루미늄 재질의 방열 핀(AL6063_REF), 선행 논문의 RBFHP로 추정되는 2가지 사양의 제품(Roll Bonding Fin(292*115 및 310*90) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(PTX(310*90))의 각 열원(발열체) 위치에 따른 온도를 비교한 그래프이고,

도 36은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 제조 방법을 나타낸 순서도이며,

도 37은 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.

<부호의 설명>

100: 안테나 장치 110: 방열 하우징 본체

200: 능동적 방열 기구 200-1: 일측 열전도 패널

200-2: 타측 열전도 패널 201: 압입단부

203: 방열판부 205: 냉매 유동 공간

210: 제1 냉매유로 215: 경사 가이드

220: 제2 냉매유로 230: 제3 냉매유로

240: 다수 개의 강도 보강부 241: 라인 보강부

242: 도트 보강부 250: 흡수체 고정 가이드

300: 흡수체 301: 보조 흡수체

301-1: 상부 보조 흡수체 301-2: 하부 보조 흡수체

1200: 능동적 방열 기구 1261,1262: 보조흡수체 설치부

1263: 다수 개의 고정 리브 T: 임의의 기준선

S10: 프레스 공정 S20: 벤딩 공정

S30: 흡수체 설치 공정 S40: 접합 공정

S50: 냉매 충진 공정 S60: 방열 기구 체결 공정

이하, 본 발명에 따른 능동적 방열 기구 및 그 제조 방법의 실시예들을 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.

1. 방열 기구의 설치 태양 - 안테나 장치

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 안테나 장치의 배면부에 대한 2가지 설치 구현례를 나타낸 사시도이고, 도 5a 및 도 5b는 각각 도 4a 및 도 4b의 안테나 장치의 배면부를 나타낸 분해 사시도이다.

일반적으로, 발열 장치(전자기기)는 다양한 형태로 산업 전반에 걸쳐 제조되는 것이나, 본 발명의 출원인은 기타 무선 통신장비 제조업을 영위하고 있는 기업으로서, 무선 통신장비 중 대표적인 발열 장치(전자기기)는 안테나 장치인 바, 이하 안테나 장치를 그 구체적인 예로 설명하기로 한다.

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

본 발명의 실시예들에 따른 능동적 방열 기구(200,1200)가 적용된 안테나 장치(100)는, 도 4a 및 도 4b에 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)는, 후술하는 발열 소자들(가령, 후술하는 도 22 및 도 23의 도면부호 '140' 참고)과 표면 열접촉되어 효과적으로 전달할 수 있도록 열전도성 재질(특히, 금속 재질)로 구비될 수 있다.

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)(도 7의 도면부호 '125' 참조)을 매개로 다수의 MBF(Micro Bellows Filter) 소자가 전면에 실장되고, 일종의 발열 소자들(140)이 배면에 실장된 메인 보드(도 7의 도면부호 '120' 참조)가 적층 배치될 수 있다.

여기서, 메인 보드(120)에는, RFIC 소자 또는 PA(Power Amplifier) 소자와 같은 그 구동 시 다량의 발열을 수반하는 발열 소자들(140)로 정의될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에서는, 전자기기를 안테나 장치로 채택하여 설명하는 것일 뿐, 발열 소자들(140)이 상기 구성으로 제한되는 것은 아님에 주의하여야 한다. 가령, 대표적인 발열 소자인 반도체 또는 PC의 CPU 등이 발열 소자들(140)로 채택되는 것도 가능하다.

방열 하우징 본체(110)의 수용 공간 전면에는 레이돔 패널(50)이 설치되어, 안테나 소자로 구현되는 방사소자들을 외부로부터 보호함과 동시에 방사소자들로부터 방사가 원활하게 이루어지도록 하는 역할을 수행할 수 있다.

다만, 전자 기기 중 방열의 필요성이 비교적 큰 안테나 장치는, 상술한 바와 같이, 방열 하우징 본체(110)의 전면으로 방열에 비적합한 레이돔 패널(50)이 설치되어 있는 점에서, 방열 하우징 본체(110)의 전면을 제외한 나머지 부위를 통한 집중적인 방열의 필요성이 더욱 크고, 한정된 방열 면적을 통한 효과적인 방열 설계가 요구된다고 할 것이다.

한편, 방열 하우징 본체(110)의 배면에는 본 발명의 실시예들에 따른 능동적 방열 기구(200,1200)가 설치될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 능동적 방열 기구(200,1200)는, 방열핀 형태로 구비된 것으로서, 엄밀하게는 후술하는 고정형 방열핀(200F-1,200F-2)과는 달리 내부에 필수적으로 외부로부터 공급되는 열에 의하여 상변화 가능한 물질인 냉매가 충진된 얇은 두께의 베이퍼 챔버(vapor chamber) 타입으로 구비된 것을 그 특징으로 할 수 있다.

여기서, 본 발명의 실시예들에 따른 능동적 방열 기구(200)의 내부에는, 냉매 중 액상 냉매를 흡수하여 발열 소자들(140)에 가까운 위치에 보유하고, 액상 냉매를 기상 냉매로 증발시키는 것을 촉진시키는 흡수체(300)가 포함될 수 있다.

다만, 흡수체(300)에 의한 액상 냉매의 보유 개념은, 단순히 액상 냉매를 흡수하여 저장하는 것에 한정되는 것은 아니고, 흡수력(또는 모세관력)에 의하여 적어도 액상 냉매를 그 수면보다 높은 중력 방향에 대하여 반대 방향(상측)으로 유동시키는 것을 포함하는 개념으로 이해할 것이다.

일반적으로, 잘 알려진(이미 공지된) 베이퍼 챔버의 내부에는 다수의 기공이 형성된 윅(wick) 구조를 가진 윅 부재가 구비되는 것이 보통이다. 여기서의 윅 부재는, 열전도 재질의 판넬 부재의 내부에 충진된 액상의 냉매가 모세관력에 의하여 발열 소자들이 구비된 측으로 이동됨과 동시에 기상의 냉매는 외부로 자유롭게 유동될 수 있는 다수의 기공이 형성되도록 금속 재질의 분말이 소결된 형태로 제조된 것일 수 있다.

그러나, 상기 윅 부재는, 상술한 소결 형성된 금속 재질의 윅 부재로 한정되는 것은 아니라, 특히, 액상 냉매를 흡수 및 분산 또는 기화를 촉진시킬 수 있는 한도에서 상기 흡수체(300) 등 그 여하한 명칭에 불구하고 섬유 재질 등 모든 가능한 재질을 포함하는 개념으로 정의할 수 있을 것이다. 이에 대해서는, 뒤에 보다 상세하게 설명하기로 한다.

2-1. 제1 설치 구현례(본 발명의 일 실시예) 및 압입부에 대한 설치

도 6은 도 5a의 안테나 장치의 배면부에 형성된 압입부에 대한 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이고, 도 7은 도 6의 안테나 장치의 배면부에 형성된 압입부에 대한 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 설치 모습을 나타낸 분해 사시도이며, 도 8은 도 6의 압입부에 대한 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 설치 모습을 나타낸 단면도 및 그 부분 확대도이고, 도 9는 도 8의 압입부에 대한 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 설치 모습을 나타낸 절개 사시도 및 그 부분 확대도이며, 도 10은 도 8의 구성 중 단수 개의 능동적 방열 기구의 내부 구조를 나타낸 절개 사시도이고, 도 11은 도 4a 및 도 5a의 트렌치 구조를 설명하기 위한 내부 구조를 나타낸 배면측 단면도이며, 도 12는 도 4a 및 도 5a의 구성 중 압입부에 대한 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 설치 모습을 나타낸 일부 사시도이다.

도 4a 및 도 5a에 참조된 바와 같이, 제1 설치 구현례로 구현되는 방열 하우징 본체(110)의 배면에는, 좌측단과 우측단 사이의 정 가운데 부분을 상하로 구획하는 부위가 비어있는 트렌치(도랑, Trench) 구조(170)가 마련될 수 있다.

여기서, 트렌치 구조(170)의 좌우 양측부에 해당하는 방열 하우징 본체(110)의 배면에는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200) 다수 개가 각각 좌측단 및 우측단을 향하여 상향 경사지게 배치되게 다수 개의 압입부(150)가 구비될 수 있다. 즉, 압입부(150)는, 트렌치 구조(170)를 중심으로 각각 좌상향 및 우상향되게 구비되어, 이에 고정되는 능동적 방열 기구(200)는 한 쌍이 'V'자 형상을 이루면서 다수 개가 상하 방향으로 패턴 배치될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)는, 다수 개로 구비되되 모두 동일한 길이방향으로 길게 형성된 장방형의 동일 규격으로 형성되는 바, 도 4a에 참조된 바와 같이, 다수 개의 압입부(150)에 동일 규격의 능동적 방열 기구(200)가 설치되는 경우, 방열 하우징 본체(110)의 배면 상부에 역삼각 형상의 1개소 및 방열 하우징 본체(110)의 배면 하부 좌측과 우측에 직각삼각형 형상의 2개소가 능동적 방열 기구(200)에 의하여 점유되지 않게 되고, 여기에 고정형 방열핀(200F-1,200F-2)이 배치될 수 있다.

여기서, 고정형 방열핀(200F-1,200F-2)은, 도 4a에 참조된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)에 의하여 점유되지 않는 방열 하우징 본체(110)의 배면부 상측에 배치된 상부 고정 방열핀(200F-1)과, 본 발명의 실시예들에 따른 능동적 방열 기구(200)에 의하여 점유되지 않는 방열 하우징 본체(110)의 배면부 좌우 하측에 배치된 하부 고정 방열핀(200F-2)을 포함할 수 있다.

이와 같은 고정형 방열핀(200F-1,200F-2)은, 본 발명의 실시예들에 따른 능동적 방열 기구(200,1200)와는 달리, 내부에 냉매를 포함하지 않는 일반적인 히트싱크핀 형태로 구비된 것으로서, 금속 재질 중 열전도도가 우수한 알루미늄 재질 또는 알루미늄 합금 재질로 가공된 것일 수 있다.

즉, 상부 고정 방열핀(200F-1) 및 하부 고정 방열핀(200F-2)은, 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 기구(200)와는 달리 내부에 냉매가 충진되지 않고, 금속 재질 그 자체의 열전도도에 따라 열을 전달하는 구성임을 미리 밝혀둔다.

그러나, 반드시 고정형 방열핀(200F-1,200F-2)이 도 1a 및 도 2a에 참조된 바와 같이, 상하에 분리되어 구비될 필요는 없고, 도 1b 및 도 2b에 참조된 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열 기구(1200)에서와 같이, 방열 기구(1200)가 점하지 않은 하측 부위에만 고정형 방열핀(200F)이 구비되는 것도 가능할 것이다.

제1 설치 구현례로 구현된 방열 하우징 본체(110)의 배면에 형성된 트렌치 구조(170)가 구비된 영역 및 고정형 방열핀(200F-1,200F-2) 중 상부 고정 방열핀(200F-1)이 설치된 영역(역삼각 영역, 130)에는, 일반적인 베이퍼 챔버 타입으로 형성된 열전달 매개체(135)가 구비될 수 있다.

베이퍼 챔버 타입으로 구비된 열전달 매개체(135)의 내부에는 소정의 냉매가 충진될 수 있다. 즉, 방열 하우징 본체(110)의 배면에는, 상기 냉매가 충진될 수 있도록 베이퍼 챔버 타입의 열전달 매개체(135)가 임베디드 형태로 결합될 수 있다.

아울러, 트렌치 구조(170)에 해당하는 영역에도 상술한 역삼각 영역(130)에 구비된 열전달 매개체(135)와 마찬가지로 소정의 냉매가 충진될 수 있다.

다만, 트렌치 구조(170)는, 도 5a에 참조된 바와 같이, 방열 하우징 본체(110)의 배면에 구비된 역삼각 영역(130)의 하부 꼭지점으로부터 상하 방향(중력 방향)으로 길게 형성되고, 트렌치 구조(170)의 내부에 충진된 액상 냉매가 상하 길이방향으로 균분하게 분산 보유될 필요가 있다.

이를 위해, 트렌치 구조(170)의 내부에는, 발열 소자들(140) 또는 방열 하우징 본체(110)의 내부로부터 전달되는 열에 의하여 상하 전 길이에 걸쳐 균일하게 냉매 기화가 용이하게 이루어지도록 함은 물론, 상하 위치에 관계없이 균일한 양의 액상 냉매의 보유를 위하여 본체부 흡수체(350)가 더 구비될 수 있다.

본체부 흡수체(350)는, 부직포 그 자체 또는 금속 재질의 편조체의 내부에 결합되는 부직포 중 어느 하나 및 금속 재질의 분말(Powder)을 소결하여 형성한 금속 소결체 중 어느 하나로 구비될 수 있다. 부직포와 같은 섬유 재질은 액상 냉매와 같은 액체가 흡수된 경우, 액체의 하중에 의해 상하 방향(중력 방향)으로 길게 유지되기 어려우므로, 상술한 동와이어 재질의 편조체에 의하여 그 형상이 유지될 수 있다. 본체부 흡수체(350)의 형상을 유지할 수 있는 한도에서는 부직포가 동와이어 재질의 편조체의 내부에 결합되는 것도 가능하고, 부직포의 외주면에 동와이어 재질의 편조체가 나선 형태로 감싸도록 구비되는 것도 가능할 것이다.

다만, 트렌치 구조(170)에 설치되는 본체부 흡수체(350)는 후술하는 본 발명의 실시예들에 따른 능동적 방열 기구(200,1200)의 흡수체(300)와 그 기능면에서는 동일하게 해석될 수 있고, 특히, 각각의 내부에 충진되는 액상 냉매를 자연스럽게 형성되는 액상 냉매의 수면보다 더 상측으로 유동시킬 수 있는 점에서 같은 동일한 기능을 수행하는 구성으로 볼 수 있다.

여기서, 열전달 매개체(135)와 트렌치 구조(170)는 상호 연통되지 않고 독립되게 구비될 수 있다.

특히 방열 하우징 본체(110)의 배면 중 트렌치 구조(170)의 내부에 충진된 액상 냉매는, 발열 소자들(140)로부터 전달되는 열에 따른 온도 변화에 의하여 트렌치 구조(170)로 정의되는 상대적으로 하부에 위치한 증발 영역(Vaporization zone)에서 기체 상태로 기화하는 상변화를 일으켜 부분 방열을 수행할 수 있다.

또한, 상대적으로 상부에 위치한 응축 영역(Condensation zone)인 상부 고정 방열핀(200F-1)이 구비된 역삼각 영역(130)에서도, 상술한 본체부 흡수체(350)에 의하여 액체 상태에서 기체 상태로 기화하는 상변화를 일으켜 부분 방열을 수행할 수 있다.

트렌치 구조(170)와 역삼각 영역(130)에서 기화된 기체 상태의 기상 냉매는 각각 외기와의 열교환을 통해 액체 상태로 액화하는 상변화를 일으키는 기액 순환을 반복 수행함으로써 방열 하우징 본체(110)의 배면에서 부분 방열 기능을 수행하는 것이다.

참고로, 후술하는 본 발명의 실시예들에 따른 능동적 방열 기구(200)의 내부에 해당하는 냉매 유동 공간에 충진되는 냉매와 상술한 역삼각 영역(130) 및 트렌치 결합 구조(170)에 충진되는 냉매는 각각 독립적인 것으로서, 동일한 사양 또는 발열 소자들(140)의 발열량 및 실장 위치에 따라 상이한 사양의 냉매가 충진될 수 있다.

한편, 제1 설치 구현례로 구현되는 방열 하우징 본체(110)의 배면에는, 도 4a 및 도 5a에 참조된 바와 같이, 다수 개로 구비된 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)의 압입 설치를 위하여 한 쌍의 슬롯 리브(150a,150b, 후술하는 도 32 참조) 형태로 마련된 압입부(150)가 형성될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 제1 설치 구현례로 구현되는 본 발명의 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)는, 트렌치 구조(170)를 중심으로 좌측단 및 우측단을 향하여 상향 경사지게 배치되는 점에서, 압입부(150) 또한 다수 개로 구비될 수 있고, 트렌치 구조(170)를 기준으로 각각 'V'자 형상을 이루도록 배치될 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)는, 도 4a와 도 5a 및 도 6 내지 도 11에 참조된 바와 같이, 방열 하우징 본체(110)의 배면에 형성된 다수 개의 압입부(150) 부위에 압입 끼움방식으로 압입 결합될 수 있다.

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

여기서, 압입부(150)는, 도 10에 참조된 바와 같이, 방열 하우징 본체(110)의 배면 측에 해당하는 내측면에 발열 소자들(140)의 발열면이 수용되도록 전방에서 후방으로 함몰되거나, 발열 소자들(140)의 발열면을 향하여 후방에서 전방으로 돌출되게 형성된 발열 형합면들(145) 중 적어도 하나 이상을 경유하도록 배치될 수 있다.

또한, 도 11에 참조된 바와 같이, 압입부(150)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)의 내부에 충진된 냉매(특히, 액상 냉매)가 중력 방향의 하측으로 중력에 의하여 용이하게 포집되도록, 후술하는 방열판부(203)의 후단이 후술하는 압입단부(201)에 비하여 상측에 위치되도록 경사지게 형성될 수 있다.

보다 상세하게는, 도 11의 좌표도를 참조하면, 상술한 바와 같이, 압입부(150)는, 트렌치 구조(170)를 기준으로 좌측과 우측이 각각 상향 경사지도록 형성되는 점에서, 좌우 수평 방향으로 표시되는 좌표 Y를 기준으로 각각 소정의 각도(화살표 'a' 참고)로 경사지도록 방열 하우징 본체(110)의 배면부에 형성될 수 있다.

또한, 도 11의 좌표도를 참조하면, 압입부(150)는, 그에 압입 설치되는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)의 후단부가 좌표 X를 기준으로 소정의 각도(화살표 'b' 참고)로 상향 경사지도록 형성될 수 있다.

그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)의 냉매 유동 공간에 충진된 냉매는 액체 상태의 냉매(액상 냉매)일 경우 중력 방향에 위치한 압입단부(201) 측으로 자연스럽게 흘러 내려가고, 기체 상태의 냉매(기상 냉매)일 경우 압입단부(201)로부터 자연스럽게 방열판부(203) 측으로 확산 유동될 수 있다.

다만, 후술하는 다수 개의 제2 냉매유로(220) 또는 다수 개의 경사 가이드((215)에 의하여 응축된 액상 냉매가 균일하게 그 흐름이 유도되도록 구비되는 한, 반드시 압입부(150)를 방열 하우징 본체(110)의 배면을 기준으로 상술한 바와 같이 소정의 각도(도 11의 화살표 a 및 b 참고)를 가지도록 경사지게 형성할 필요는 없을 것이다.

2-2. 제2 설치 구현례

도 4b 및 도 5b를 참조하면, 제2 설치 구현례로 구현되는 방열 하우징 본체(110)의 배면 측에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200) 복수 개가 상하 직선 방향으로 길게 배치될 수 있다.

그러므로, 제2 설치 구현례로 구현되는 방열 하우징 본체(110)의 배면에는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)의 결합을 위해 마련된 압입부(150) 또한 상하 직선 방향으로 길게 배치되고, 각각의 압입부(150)는 좌우 방향으로 소정 거리 평행되게 이격 형성될 수 있다.

여기서, 도 4a 및 도 5a에 참조된 바와 같은 제1 설치 구현례로 구현되는 방열 하우징 본체(110)의 배면부 구조는 좌우 폭 방향의 가운데 부분을 기준으로 좌측 부위와 우측 부위에 각각 집중 배치된 발열 소자들(140)로부터 생성된 열을 각각 균일하게 좌측 및 우측 상향으로 방열시키는 효과를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200) 복수 개를 트렌치 구조(170)를 기준으로'V'자 형상으로 이격 배열하는 구조인 반면, 도 4b 및 도 5b에 참조된 바와 같은 제2 설치 구현례로 구현되는 방열 하우징 본체(110)의 배면부에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200) 복수 개가 상하 방향으로 길게 배치됨으로써, 방열에 따른 열기의 상승 기류가 직상방으로 유동 저항을 받지 않도록 설계된 것이다.

이하, 설명의 편의를 위하여 제1 설치 구현례로 구현되는 방열 하우징 본체(110)의 배면에 설치된 능동적 방열 기구(200)를 '본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)'로 정의하고, 제2 설치 구현례로 구현되는 방열 하우징 본체(110)의 배면에 설치된 능동적 방열 기구(1200)를 '본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)'로 정의하여 구분 설명하나, 각각의 실시예들(200,1200)은 그 외형과 설치되는 모습만 차이가 있을 뿐이므로, 상술한 설치 구현례에 관계 없이 혼용 설치가 가능함은 당연하다고 할 것이다.

3. 제1 냉매유로(포괄유로) 및 제2 냉매유로(액상냉매 가이드 유로)

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 제조 과정을 나타낸 사시도이고, 도 13은 도 12에 참조된 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 구성 중 벤딩 전 열전도 판넬 바디를 나타낸 평면도이며, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구 및 그 구성 중 압입단부 및 그 변형례를 나타낸 확대 사시도와 확대 평면도이고, 도 15는 도 14의 (d) 및 (e)의 구성 중 흡수체(300)를 제거한 상태를 나타낸 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)는, 도 12 내지 도 15에 참조된 바와 같이, 단일의 금속 판넬 부재로써, 벤딩 공정(S20) 및 접합 공정(S40)(후술하는 도 33 참고)을 통해 내부에 냉매가 충진 및 유동되는 냉매 유동 공간을 구비한 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)를 포함한다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)는, 단일의 금속 판넬 부재인 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)를 도 10에 참조된 소정의 임의의 기준선(T)을 기준으로 벤딩(bending)시킨 후(벤딩 공정(S20)) 접합(bonding)함으로써(접합 공정(S40)) 내부에 밀폐된 냉매 유동 공간(205)이 형성되도록 제조될 수 있다.

즉, 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)는, 단일의 금속 판넬 부재로써, 소정 방식으로 성형하여 냉매 유동 공간(205)을 형성할 수 있고, 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)는, 소정 방식 중 벤딩(후술할 벤딩 공정(S20) 및 접합 공정(S40)을 포함)을 통해 내부에 냉매가 충진 및 유동되는 냉매 유동 공간(205) 중 적어도 후술하는 제1 냉매유로(210)를 직접적으로 형성할 수 있다.

여기서, 냉매 유동 공간(205)은, 액상 냉매의 포집(보유) 또는 저수가 용이하도록 상대적으로 중력 방향을 기준으로 상대적으로 하측에 위치된 부위에 구비되고, 액상의 냉매(액상 냉매)를 기상의 냉매(기상 냉매)로 상변화시키는 증발 영역을 형성하는 제1 냉매유로(210)와, 제1 냉매유로(210) 외의 부위인 응축 영역에 구비되고, 기상의 냉매(기상 냉매)에서 상변화된 액상 냉매의 흐름을 상술한 증발 영역으로 유도하는 제2 냉매유로(220)를 포함할 수 있다.

즉, 제1 냉매유로(210)가 구비된 부위로서, 상기 벤딩(벤딩 공정(S20))을 통해 형성된 부위를 냉매 중 액상 냉매가 증발되는 증발 영역으로 정의하고, 증발 영역 외의 나머지 부위를 응축 영역으로 정의할 때, 제2 냉매유로(220)는 응축 영역에 구비될 수 있다.

특히, 제1 냉매유로(210)는, 단일의 금속 판넬 부재의 상기 소정 방식 중 벤딩을 통해 형상 변형된 부위로서, 발열 소자들(140) 또는 발열 소자들(140)이 구비된 압입부(150)에 대하여 금속 판넬 부재의 소재 두께에 따른 이격 거리만큼만 사이에 두고 냉매 중 액상 냉매가 들어차도록 형성되는 것이다.

이 경우 제1 냉매유로(210)는, 냉매 유동 공간(205)에 충진되는 냉매 중 액상 냉매가 저장 및 보유되는 부분으로써, 중력 방향으로 상하 수직되게 또는 중력 방향에 대하여 적어도 상단과 하단이 경사지게 배치될 수 있다. 그러므로, 제1 냉매유로(210)에 저장되는 액상 냉매는 그 수면이 적어도 상술한 경사지게 배치된 상단과 하단 중 하단에 가까운 부위에 위치된다. 이는 후술하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)에서도 동일하게 적용되는 원리이다.

보다 상세하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)는, 단일의 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)를 후술하는 소정의 임의의 기준선(T, 도 12 상세 참조)을 기준으로 벤딩시킨 후(벤딩 공정(S20)) 접합함으로써(접합 공정(S40)) 내부에 밀폐된 냉매 유동 공간(205)이 형성되도록 제조될 수 있다.

그러므로, 제1 냉매유로(210)는, 상기 벤딩(벤딩 공정(S20))을 통해 형상 변형된 부위로서 발열 소자들(140) 또는 발열 소자들(140)이 구비된 압입부(150)에 대하여 금속 판넬 부재의 소재 두께에 따른 이격 거리만큼만 사이에 두고 냉매 중 액상 냉매가 들어차는 냉매 충진 및 유동 공간으로 정의될 수 있다.

구체적으로, ‘소재 두께에 따른 이격 거리’라 함은, 제1 냉매유로(210)와 발열체들(140) 또는 발열체들(140)이 구비된 압입부(150)와 서로 이격된 거리를 의미한다. 다만, 제1 냉매유로(210)의 정의는 단순히 액상 냉매만이 포집되는 공간이 아닌 점에서, 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)로 방열 대상인 발열체들(140)로부터 열을 공급받는 폭 방향 일단부인 증발 영역으로서의 의미가 더 클 것이다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)에서의 제1 냉매유로(210)의 정의는, 후술하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)의 제1 냉매유로(1210)와는 다르게 정의되는 바, 여기서는, 제1 냉매유로(210)가 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)로 방열 대상인 발열 소자들(140)로부터 열을 공급받는 폭 방향 일단부인 증발 영역 또는 압입부(150)에 직접 삽입되는 방식으로 설치되는 압입단부(201)로서의 공통적인 기술적 구성을 포함하는 데에 의의를 둘 것이다.

가령, 본 발명에 따른 능동적 방열 기구가 반드시 상술한 일 실시예(200)의 벤딩 방식의 제조 방법에 한정되는 것은 아니다.

즉, 도 4b 및 도 5b와 후술하는 도 23 내지 도 29에 참조된 바와 같이, 2개로 분리된 금속 판넬 부재를 접합 방식으로 접합함으로써(접합 공정(S40)) 내부에 밀폐된 냉매 유동 공간(205)을 형성하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)의 제조도 가능하다.

이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)에서의 제1 냉매유로(1210)는, 제조 방식이 접합 방식으로써 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)와는 상이한 바, 상술한 소재 두께에 따른 이격 거리를 기준으로 하는 위치 또는 배치 특징은 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)에 그대로 적용될 수는 없기 때문이다. 이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)의 구체적인 특징은 뒤에 보다 상세하게 설명하기로 한다.

한편, 제2 냉매유로(220)는, 제1 냉매유로(210)를 제외한 응축 영역 내에 다수 개가 형성되고, 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)의 폭 방향 타단부로부터 냉매 중 기체 상태에서 액체 상태로 응축된 액상 냉매가 표면 장력 또는 중력에 의해 제1 냉매유로(210) 측으로의 유동 경로로 작용할 수 있다.

보다 상세하게는, 제2 냉매유로(220)는, 기체 상태의 냉매(기상 냉매)가 응축 영역에서의 외기와의 열교환 과정을 통해 액체 상태의 냉매(액상 냉매)로 응집되면, 응집이 이루어지는 냉매 유동 공간(205) 내의 제 위치에서 점점 부피가 증가되게 되고, 중력 방향으로 흘러내릴 때 제1 냉매유로(210) 측으로 균일한 양의 액상 냉매가 흘러내리어 공급되도록 하는 유동 경로를 제공하는 것이다.

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) 보다 유동 공간이 좁기 때문에 표면 장력이 작용함으로써, 인접하는 제2 냉매유로(220) 측으로의 흐름이 억제되는 것이다.

이와 같이, 다수 개의 경사 가이드(215) 및 제2 냉매유로(220)에 의하여 응축된 액상 냉매의 분산 유동이 억지되면, 결과적으로 액상 냉매가 중력 방향으로 직하방 낙하하는 것을 최소화할 수 있고, 제1 냉매유로(210)에 대하여 균일한 간격으로 연결되는 각각의 하단에 의하여 응축 영역에서 응집된 액상 냉매가 편중되지 않고 제1 냉매유로(210) 측으로 균일한 양으로 공급이 이루어질 수 있게 된다.

아울러, 다수 개의 제2 냉매유로(220)는, 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)의 마주하는 면으로부터 냉매 유동 공간(205) 내측으로 돌출 형성된 다수 개의 경사 가이드(215) 사이로 정의될 수 있다.

도 12의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)는, 소정의 열전도성 재질의 단일 부재로 이루어진 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)를 후술하는 벤딩 공정(S20) 전 프레스 공정(S10)을 통해 상술한 제1 냉매유로(210)와 제2 냉매유로(220) 및 이들을 구현하기 위한 후술하는 다수 개의 경사 가이드(215)를 동시에 형성할 수 있다.

이 때, 임의의 기준선(T)은, 벤딩 공정(S20) 전 평평하게 펼쳐진 상태의 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)가 도 12의 도면 상 상하 방향의 길이 보다는 좌우 방향의 폭이 더 작은 크기의 장방형으로 형성된 것일 경우, 좌측단과 우측단의 정 중앙 부분을 상하 방향으로 가로 지르도록 배치되고, 후술하는 벤딩 공정(S20, 도 12의 (b) 및 (c) 참조)의 기준이 될 수 있다.

이때, 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)의 좌측단과 우측단의 정 중앙 부분은 가운데 부분으로써, 일측 열전도 패널(200-1)과 타측 열전도 패널(200-2)의 경계가 되는 부분으로 이해할 수 있다.

도 12의 (b) 및 (c)를 참조하면, 임의의 기준선(T)을 기준으로 좌측에 해당하는 일측 열전도 패널(200-1) 및 우측에 해당하는 타측 열전도 패널(200-2)이 상호 접하도록 미도시의 벤딩 지그 등을 통해 벤딩시킬 수 있다.

이때, 제1 냉매유로(210) 및 제2 냉매유로(220) 뿐만 아니라, 실시예에 따라 추가로 형성되는 제3 냉매유로(230)를 형성할 수 있고, 후술하는 접합 공정(S40, 도 12의 (d) 참조)에 필요한 다수 개의 강도 보강부(240)가 상호 대향되면서 면접되게 형성될 수 있게 된다.

도 12의 (d)를 참조하면, 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)의 일측 열전도 패널(200-1)와 타측 열전도 패널(200-2)이 상호 면접되면, 그 테두리 단부를 따라 소정의 접합 방식을 이용하여 상호 접합시킴과 동시에, 상호 면접된 다수 개의 강도 보강부(240) 각각에 대하여 소정의 접합 방식을 이용하여 상호 접합시킬 수 있다.

이때, 벤딩 공정(S20)을 통해 형성된 제1 냉매유로(210)의 일단과 타단은 후술하는 냉매 충진 공정 및 코킹 공정을 위해 냉매 유동 공간(205)과 외부가 연통되게 형성될 수 있고, 그 나머지 부위(방열판부(203))는 냉매 유동 공간(205)이 외부와는 완전히 차단되도록 밀폐 결합될 수 있다.

보다 상세하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)는, 도 12에 참조된 바와 같이, 상하 방향의 일직선 형태로 정의되는 임의의 기준선(T)을 기준으로, 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)는 벤딩 공정(S20) 전의 좌측 단부를 형성하는 일측 열전도 패널(200-1)과 벤딩 공정(S20) 전의 우측 단부를 형성하는 타측 열전도 패널(200-2)을 포함한다. 여기서의, 일측 열전도 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(200-2)은, 벤딩 공정(S20) 전의 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)를 정의하는 것으로 이해하면 족하다.

다만, 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)는, 후술하는 벤딩 공정(S20) 후의 구성으로 재정의 될 수 있다.

가령, 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)는, 후술하는 벤딩 공정(S20) 및 접합 공정(S40)에 의하여 형성되는 부분으로서, 방열 대상인 방열 하우징 본체(110)의 배면에 형성된 트렌치 구조(170)를 중심으로 각각 좌측 및 우측으로 상향 경사지게 형성된 상기 압입부(150)에 압입 결합되는 압입단부(201)와, 압입단부(201)를 제외한 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)의 테두리 단부를 통해 정의되는 부위로써 냉매의 상변화 및 외부 공기(외기)와의 열교환에 따른 방열을 수행하는 방열판부(203)를 포함하는 것으로 정의할 수 있다.

다만, 방열판부(203)는, 상술한 압입단부(201)를 제외한 부위로써, 내부에 충진된 냉매(특히, 기상 냉매)와 외부 공기(외기)와 열교환된 후 방열을 수행하는 모든 영역으로 정의됨이 바람직하다. 방열판부(203) 내의 기상 냉매가 외기와 열교환된다는 것은, 기상 냉매가 응축되어 액상 냉매로 상변화하는 것을 의미한다.

한편, 방열판부(203)에는, 두께 방향으로 이격된 일측 열전도 패널(200-1)의 내부면 및 타측 열전도 패널(200-2)의 내부면으로부터 다수 개의 강도 보강부(240)가 냉매 유동 공간(205)으로 돌출되게 형성될 수 있다.

아울러, 다수 개의 강도 보강부(240)는, 후술하는 바와 같이, 프레스 공정(S10)을 통해 제2 냉매유로(220)와 제3 냉매유로(230) 및 다수 개의 경사 가이드(215)와 함께 동시에 형성되는 바, 벤딩 공정(S20) 및 접합 공정(S40) 후 외부에서 관찰할 때에는 방열판부(203)의 외부에서 내부로 함몰되게 형성되는 것으로 이해할 수 있을 것이다.

제1 냉매유로(210)는, 중력 방향을 기준으로 하측에 위치되어 냉매 유동 공간(205)에서 주로 액체의 냉매(액상 냉매)로 상변화된 냉매가 중력 방향을 따라 하측으로 흘러 유동되면, 이를 동일한 경사 가이드(215) 상에서 포집함과 동시에 방열 하우징 본체(110)의 발열 소자들(140)로부터 전달되는 열에 의해 기상으로 변화시키는 증발 영역 전체에 걸쳐서 액상 냉매를 균일하게 이동 및 분산시키는 역할을 수행하는 유로로 정의될 수 있다. 이때, 제1 냉매유로(210)의 기능 중 액상 냉매의 균일 이동 및 분산은, 후술하는 흡수체(300)에 의해 적어도 중력 방향과는 상이한 방향으로 액상 냉매를 이송하는 것을 의미하는 개념일 수 있다.

또한, 제1 냉매유로(210)의 기능 중 액상 냉매의 균일 이동 및 분산은, 단일의 제1 냉매유로(210)에 대하여 경사지게 형성된 다수 개의 제2 냉매유로(220) 또는 다수 개의 경사 가이드(215)에 의하여 액상 냉매가 균분 공급 및 이송되는 것을 의미하는 개념으로 이해하면 족할 것이다. 이에 대해서는, 흡수체(300)에 관한 설명 부분에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.

제1 냉매유로(210)의 내부에는, 후술하는 흡수체(300)가 삽입 설치됨으로써, 상술한 액상 냉매의 포집 및 분산, 그리고 중력 방향과 상이한 방향으로의 이송을 촉진시킬 수 있다.

여기서, 제1 냉매유로(210)는, 상술한 벤딩 공정(S20) 후 도 13에 참조된 바와 같이, 임의의 기준선(T)을 기준으로 냉매 유동 공간(205)의 두께 방향으로 상호 대칭되게 형성될 수 있다. 그러므로, 제1 냉매유로(210)는, 벤딩 공정(S20)의 기준이 되는 상기 임의의 기준선(T)이 포함되는 유로로 새롭게 정의되는 것도 가능하다.

4. 제1 냉매유로와 압입단부 및 제2 냉매유로와 방열판부

이와 같이, 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)는, 도 14 내지 도 16에 참조된 바와 같이, 일측 열전도 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(200-2)이 임의의 기준선(T)을 기준으로 벤딩되어, 내부로는 제1 냉매유로(210)를 형성하고, 외부로는 방열 대상인 방열 하우징 본체(110)의 배면에 형성된 압입부(150)에 결합되는 압입단부(201)로 형성될 수 있다.

또한, 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)는, 앞서 정의한 바와 같이, 압입단부(201)를 제외한 나머지 부위로 정의되는 방열판부(203)를 더 포함할 수 있다.

방열판부(203)는, 벤딩 공정(S20) 후 일측 열전도 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(200-2)의 각 테두리 단부가 소정의 접합 방식으로 상호 접합되어 냉매 유동 공간(205)을 밀폐시킬 수 있다.

여기서의 소정의 접합 방식은, 용접 결합 방식 및 본딩 결합 방식 중 어느 하나일 수 있다. 바람직하게는, 용접 결합 방식 중 레이저 용접 방식이 채택될 수 있다. 그러나, 반드시 레이저 용접 방식으로 채택되어야만 하는 것은 아니고, 내부에 충진된 냉매의 누수가 방지되는 정도의 밀폐력을 갖는 한도에서 여하한 접합 방식이 채택되어도 무방하다.

한편, 압입단부(201) 중 압입부(150)에 삽입되는 단부는, 도 14 및 도 15에 참조된 바와 같이, 라운드 단면(도 14의 (b) 및 (d), 도 15의 (a) 참조) 또는 평면 단면(도 14의 (c) 및 (e), 도 15의 (b) 참조) 중 어느 하나를 포함하도록 벤딩 형성될 수 있다.

보다 상세하게는, 압입단부(201)는, 도 14의 (b) 및 (d)와 도 15의 (a)에 참조된 바와 같이, 반경이 R1 값으로 된 반원형의 라운드진 단면을 가지도록 형성될 수 있음은 물론, 도 14의 (c) 및 (e)와 도 15의 (b)에 참조된 바와 같이, 반경이 R1보다 작은 라운드진 단면의 모서리 단부를 가지고, 나머지는 평면 단부를 가지도록 형성될 수 있다.

R1값을 가지도록 구현된 압입단부(201)의 경우(도 15의 (a) 참조), 단일의 벤딩 공정(S20)을 통해 형성할 수 있으므로 공정 상의 이점을 가지는 반면, 압입부(150)에 대한 제1 냉매유로(210)의 점유 부피가 상대적으로 작은 단점을 가진다.

이와는 반대로, R2값을 가지도록 구현된 압입단부(201)의 경우(도 15의 (b) 참조), 2번의 벤딩 공정(S20)을 통해 형성되는 점에서 공정 상의 단점을 가지는 가지는 한편, 압입부(150)에 대해 제1 냉매유로(210)가 차지하는 부피가 상대적으로 큰 이점을 가진다.

이 경우, 압입단부(201)의 외측면은, 방열 하우징 본체(110)의 배면부에 형성된 압입부(150)에 서멀 에폭시(Thermal epoxy) 처리 후 압입 방식으로 끼움 설치될 수 있다.

또한, 압입단부(201)는, 압입부(150)에 삽입된 경우 제1 냉매유로(210)의 적어도 일부가 압입부(150)의 선단 내측으로 유입될 수 있다. 압입부(150)에 대한 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200) 및 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)의 설치 구조에 대해서는 뒤에 보다 상세하게 설명하기로 한다.

한편, 다수 개의 제2 냉매유로(220)는, 도 12 내지 도 15에 참조된 바와 같이, 기체 상태의 냉매(기상 냉매)로 상변화하여 방열판부(203) 측으로 유동되어 외기와 열교환한 후 다시 액체 상태의 냉매(액상 냉매)로 응축된 냉매를 제1 냉매유로(210) 측으로 자연스럽게 흘러내리도록 유도하는 역할을 수행할 수 있다.

보다 상세하게는, 제2 냉매유로(220)는, 도 12 내지 도 15에 참조된 바와 같이, 제1 냉매유로(210) 외의 부위에 형성된 응축 영역에 구비되고, 기상에서 액상으로 상변화된 액상 냉매의 흐름을 증발 영역으로 유도하는 다수 개의 경사 가이드(215) 사이의 공간으로 정의될 수 있다.

여기서, 제2 냉매유로(220)를 정의하는 다수 개의 경사 가이드(215)는, 도 13에 참조된 바와 같이, 후술하는 벤딩 공정(S20) 후 일측 열전도 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(200-2)의 각 내측면에서 냉매 유동 공간(205) 측으로 돌출되는 형태로 구비될 수 있다.

다수 개의 경사 가이드(215)는, 제1 냉매유로(210)를 향하여 중력 방향으로 하향 경사진 일직선 형태로 구비될 수 있다. 따라서, 방열판부(203) 측에서 응축된 액상 냉매는, 자연스럽게 응집된 후 하향 경사진 다수 개의 경사 가이드(215)의 사이를 따라 제1 냉매유로(210) 측으로 흘러 내릴 수 있게 되고, 액상 냉매의 순환 속도를 증진시키는 역할을 수행할 수 있다.

여기서, 다수 개의 제2 냉매유로(220) 또는 다수 개의 경사 가이드(215)는, 인접하는 제2 냉매유로(220) 또는 경사 가이드(215)가 상호 평행되게 배치될 수 있다. 대체로 제1 냉매유로(210)로 한정된 증발 영역보다 더 큰 면적을 가진 넓은 응축 영역에서 응축된 액상 냉매를 촘촘하고도 균일하게 평행 배열된 제2 냉매유로(220) 또는 경사 가이드(215)를 통해 액상 냉매의 유동을 분산시킬 수 있는 바 균일한 방열 성능으로 응축 영역 전체를 통해 방열되는 이점을 제공한다.

또한, 다수 개의 경사 가이드(215)는, 일측 열전도 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(200-2) 각각에 형성되되, 냉매 유동 공간(205) 측으로 돌출된 각 선단부가 냉매 유동 공간(205) 내에서는 접합되지 않고 상호 이격되는 형태로 형성될 수 있다.

이와 같이 제2 냉매유로(220)는, 액상 냉매의 중력 방향에 대한 흐름을 유도하는 기능을 수행하는 점에서, 액체의 고유 특성인 표면 장력에 의하여 흐름이 정지되지 않고 중력 방향으로 자연스럽게 흐름을 형성할 수 있는 두께 방향의 크기를 가짐이 바람직하다. 또한, 제2 냉매유로(220)는, 액상 냉매가 소정 크기 이상으로 응집된 후에는 인접하는 제2 냉매유로(220) 측으로 표면 장력 또는 중력에 의한 분산 유동이 억지되게 형성될 수 있다.

아울러, 다수 개의 제2 냉매유로(220) 또는 다수 개의 경사 가이드(215)는, 일단과 타단 중 적어도 어느 하나가 증발 영역 또는 증발 영역 내에 형성된 제1 냉매유로(210)와 연결되되, 증발 영역 또는 증발 영역 내에 형성된 제1 냉매유로(210) 측에 연결되는 단부(즉, 일단과 타단 중 어느 하나의 단부)가 상대적으로 상기 일단과 타단 중 다른 하나의 단부보다 중력 방향의 하측에 위치된다.

그러므로, 상기 다수 개의 제2 냉매유로(220)의 일단과 타단 중 적어도 어느 하나는 '일단'으로 정의될 때, 일단은 중력 방향을 기준으로 하측에 위치되는 '하단'과 동일한 의미를 가지고, 반대로, 상기 다수 개의 제2 냉매유로(220)의 일단과 타단 중 다른 하나는 '타단'으로 정의될 때, 타단은 중력 방향을 기준으로 상측에 위치되는 '상단'과 동일한 의미를 가질 수 있다.

나아가, 다수 개의 제2 냉매유로(220) 또는 다수 개의 경사 가이드(215)는, 상술한 바와 같이, 일단과 타단 중 적어도 어느 하나가 제1 냉매유로(210)와 연결되되, 일단과 타단이 일직선되게 연결되도록 형성될 수 있다.

이와 같은 다수 개의 제2 냉매유로(220)의 일직선 형상에 따르면, 발열 소자들(140)에 가장 가깝게 위치하여 열을 제공받는 제1 냉매유로(210) 측의 일단과 외기와의 열교환을 통해 응축이 활발하게 이루어지는 응축 영역의 최외곽 단부 측인 타단 사이의 거리를 최소화시킴은 물론, 제2 냉매유로(220) 자체의 일직선 형상은 액상 냉매의 유동로와 기상 냉매의 유동로의 중첩 길이(유동 저항 길이) 또한 최소화할 수 있는 최적의 형상임을 알 수 있다.

가령, 도면에 도시되지 않았으나, 방열판부(203)에 해당하는 응축 영역의 방열 면적의 확보만을 고려하여 제2 냉매유로(220)를 벌집 구조(허니콤 구조)로 형성한 경우와 비교하여 일직선 형상의 제2 냉매유로(220)의 차이점을 간략하게 설명하면 다음과 같다.

즉, 제2 냉매유로(220)가 벌집 구조로 이루어진 경우, 액상 냉매가 압입단부(201)에 해당하는 증발 영역에서 열을 공급받아 기상 냉매로 상변화된 후 외측 단부 측으로 확산 유동될 때 최소 거리에 해당하는 방열판부(203)의 타단 측으로의 일직선으로 유동하지 못하게 하는 유동 저항으로 작용하므로, 활발한 기액 순환을 기대하기 어렵다.

이에 반하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)의 경우, 제1 냉매유로(210)(즉, 폭 방향 일단부)로부터 응축 영역의 끝 부분인 외측 단부(즉, 폭 방향 타단부)까지의 기액 순환이 별 유동 저항없이 순조롭게 이루어지는 일직선 구조 및 후술하는 기액 유동 분리 구조가 적용되는 점에서 차이점이 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)에 있어서, 제2 냉매유로(220)는, 기상 냉매에서 상변화된 액상 냉매의 냉매 유동 공간(205)에서의 액상 흐름을 유도하기 위해, 벌집 구조의 경우와는 달리, 복수 개가 상대적으로 중력 방향 하측에 위치된 제1 냉매유로(210)인 폭 방향 일단부를 향하여 폭 방향 타단부로부터 분기되지 않도록 형성되는 차이점을 가진다.

이는, '발명의 배경이 되는 기술' 항목에서 이미 소개한 '선행 논문'의 RBFHP가 냉매의 유동로 형태로 마련된 벌집 구조(허니콤 구조)와는 전혀 상이한 방열 메커니즘임이 확인될 수 있다.

즉, 선행 논문의 RBFHP는, 2개의 소재 시트의 테두리 단부를 롤 본딩 방식으로 접합 가공함에 따라, 적어도 냉매가 내부에 충진되더라도 실질적으로 발열체로부터 전달되는 열을 액상 냉매가 최초로 전달받기 위해서는 접합 부분인 테두리 단부의 길이만큼 소재 자체의 열저항에 따른 열유동율 저하가 우려되는 한편, 액상 냉매가 열을 제공받아 기상 냉매로 전환된 후 외측 단부 측으로의 유동로가 벌집 구조에 의하여 길어짐에 따라 응축된 액상 냉매의 반대 방향 유동과의 저항이 생겨 활발한 기액 순환을 기대하기 어렵다.

이에 반하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)의 경우, 단일의 금속 판넬 부재의 벤딩 공정(S20)을 통한 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)의 두께만큼만 발열체(140) 또는 발열체(140)가 구비된 압입부(150)와 이격되도록 액상 냉매가 들어차는 제1 냉매유로(210)가 근접하여 위치되는 것은 물론, 제1 냉매유로(210)(즉, 폭 방향 일단부)로부터 응축 영역의 끝 부분인 외측 단부(즉, 폭 방향 타단부)까지의 기액 순환이 별 유동 저항없이 순조롭게 이루어지는 일직선 구조 및 기액 유동 분리 구조가 적용되는 바, 완전히 상이한 방열 메커니즘을 구현할 수 있다.

즉, 제2 냉매유로(220)는, 기상 냉매에서 상변화된 액상 냉매의 냉매 유동 공간에서의 액상 흐름을 유도하기 위해, 복수 개가 상대적으로 중력 방향 하측에 위치한 제1 냉매유로(210)인 폭 방향 일단부를 향하여 폭 방향 타단부로부터 분기되지 않도록 형성되는 것이다.

한편, 다수 개의 경사 가이드(215)는, 상술한 바와 같이, 액상 냉매의 중력 방향에 대한 흐름을 유도하는 유로로서 각각의 경사 가이드(215) 사이인 제2 냉매유로(220)를 정의할 뿐만 아니라, 두께 방향으로의 이격 부분에 해당하는 후술하는 제3 냉매유로(230)를 정의하는 기능을 수행할 수 있다.

이 경우, 다수 개의 경사 가이드(215)는, 제1 냉매유로(210)가 방열 하우징 본체(110) 전체의 틸팅 조정으로 인하여 상대적으로 중력방향의 하부에 위치된 것으로 전제할 때, 액상의 냉매(액상 냉매)가 흐르는 유동 경로를 형성하도록 제1 냉매유로(210)에 대하여 경사지게 패턴 형성됨이 바람직하다.

여기서, 다수 개의 경사 가이드(215)의 인접하는 사이 공간으로 정의되는 제2 냉매유로(220)는, 상기 임의의 기준선(T)에 해당하는 제1 냉매유로(210)로부터 각각 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)의 폭 방향 단부 측을 향하여 상향 경사지게 연장되는 냉매 유로일 수 있다. 이는 방열판부(203) 측에서 액화한 액상 냉매가 자중에 의하여 흡수체(300)가 구비된 제1 냉매유로(210) 측으로 쉽게 이동되도록 하기 위함이다.

5. 제3 냉매유로

도 16 및 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 벤딩 전 및 벤딩 후의 사시도 및 그 일부 확대 사시도이고, 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 벤딩 후의 평면도이며, 도 19는 도 18의 C-C선을 따라 취한 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)는, 도 16 내지 도 19에 참조된 바와 같이, 제3 냉매유로(230)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)는, 벤딩 공정(S20) 및 접합 공정(S40)이 완료되면, 임의의 기준선(T)을 기준으로 일측 열전도 패널(200-1)의 어느 한 면과 타측 열전도 패널(200-2)의 어느 한 면의 일부가 상호 접합되면서 냉매 유동 공간(205)을 형성하게 되고, 냉매 유동 공간(205)은 접합 공정(S40)과 동시에 제1 냉매유로(210)와 제2 냉매유로(220) 및 실시예에 따라 추가되는 상기 제3 냉매유로(230)를 형성할 수 있다.

제2 냉매유로(220)는, 도 17의 E-E선을 따라 절개한 단면도를 참고하면, 각각의 일측 열전도 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(200-2)에 형성되되, 냉매 유동 공간(205)의 두께 방향(Thickness direction)을 제외한 각각의 인접하는 다수 개의 경사 가이드(215)의 사이에 형성되는 것으로 정의되는 것에 반하여, 제3 냉매유로(230)는, 냉매 유동 공간(205)의 두께 방향으로서, 일측 열전도 패널(200-1)에 형성된 경사 가이드(215)와 타측 열전도 패널(200-2)에 형성된 경사 가이드(215)와의 사이 공간으로 정의될 수 있다. 다만, 제2 냉매유로(220)를 정의할 때 두께 방향을 제외한다는 의미는, 정의의 기준이 되는 방향이 두께 방향이 아님을 의미하는 것이지, 해당되는 부피 및 공간으로서의 두께 방향이 차지하는 부피를 제외하는 것으로 해석되어서는 아니 됨에 주의할 것이다.

보다 상세하게는, 제3 냉매유로(230)는, 경사 가이드(215)가 제2 냉매유로(220) 보다 냉매 유동 공간(205)으로 더 돌출되도록 형성된 경우로서, 냉매 유동 공간(205)의 두께 길이가 제2 냉매유로(220) 보다 더 작은 영역으로 설정될 수 있다. 즉, 제3 냉매유로(230)는, 다수 개의 경사 가이드(215)에 의하여 제2 냉매유로(220)보다 두께가 작은 영역으로 정의될 수 있다.

아울러, 제3 냉매유로(230)는, 열전도 판넬 바디(200-1,200-2) 중 일측 열전도 패널(200-1)과 타측 열전도 패널(200-2)의 마주하는 면 중 다수 개의 경사 가이드(215)가 형성된 부위로서 냉매 유동 공간(205) 내에서 접합되지 않고 상호 이격되는 부위로 정의될 수 있다.

제3 냉매유로(230)는, 냉매 유동 공간(205)에 충진된 냉매가 제1 냉매유로(210)인 증발 영역에서 기상 냉매로 상변화된 후 방열판부(203) 전체로 용이하게 확산 유동되도록 하기 위한 기체 유로를 제공하는 역할을 수행할 수 있다. 증발 영역인 제1 냉매유로(210)에서 증발된 기상 냉매는 방열판부(203) 측으로 이동되어 제3 냉매유로(230)를 통해 원활하게 골고루 분산되어 방열을 수행하면서 응축될 수 있다.

가령, 제2 냉매유로(220)가 인접하는 경사 가이드(215) 사이의 공간을 통해 액상 냉매가 자연스럽게 흘러 내릴 때, 액상 냉매가 점유하지 않는 공간인 제3 냉매유로(230)를 통해 기상 냉매가 활발하게 유동되는 것이다.

다만, 제3 냉매유로(230)를 통해 액상 냉매가 기상 냉매와 완전히 분리되어 점유되지 않는다는 의미는 아니고, 제3 냉매유로(230)를 통해 기상 냉매가 보다 활발하게 유동되는 것으로 이해하는 것이 바람직하다.

즉, 냉매의 상변화는 액상 냉매와 기상 냉매가 완전히 분획되어 이루어지는 것이 아닌 바, 정확하게 구분하여 정의하는 것은 곤란하지만, 대체로 제2 냉매유로(220)는 두께 방향의 크기가 상대적으로 큰 점에서 액상 냉매가 주로 유동하는 경로가 되고, 제3 냉매유로(230)는 기상 냉매가 주로 유동하는 경로일 수 있다.

보다 상세하게는, 기상 냉매는 액상 냉매에 비하여 활동성이 크므로, 상대적으로 작은 두께방향의 크기를 가진 제3 냉매유로(230)가 주 유동 경로가 될 수 있고, 액상 냉매는 그 자체의 표면 장력을 고려하여 상대적으로 제3 냉매유로(230)보다 두께방향의 크기가 큰 제2 냉매유로(220)가 주 유동 경로가 될 수 있다.

한편, 제3 냉매유로(230)는, 각각 평행되게 이격된 제2 냉매유로(220)의 사이 공간을 연결하는 냉매 유로로 정의될 수도 있다.

가령, 제2 냉매유로(220)는, 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)의 일측과 타측을 각각 벤딩 전 프레스 공정(S10)에 의해 제1 냉매유로(210)가 구비된 가운데 부분의 임의의 기준선(T)을 기준으로 일측 열전도 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(200-2)이 냉매 유동 공간이 형성된 부위로 돌출되게 가공되되 벤딩 후 상호 면접되지 않도록 형성된 제3 냉매유로(230)에 의하여 구획되도록 각각 일정한 패턴 형상을 이룰 수 있다. 물론, 여기서의 '구획'의 의미는 물리적이고 공간적인 완전한 구획의 의미를 가지는 것은 아니고, 제2 냉매유로(220)와 제3 냉매유로(230)의 형상 및 위치 구분을 의미하는 것임에 주의할 것이다.

한편, 도 16에 참조된 바와 같이, 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)는, 임의의 기준선(T)을 기준으로 폭 방향 양단부에 해당하는 일측 열전도 패널(200-1)과 타측 열전도 패널(200-2)이 벤딩되어 상호 면접되게 접합될 수 있다.

이때, 상술한 바와 같이, 제1 냉매유로(210), 제2 냉매유로(220) 및 제3 냉매유로(230)는, 임의의 기준선(T)을 중심으로 일측 열전도 패널(200-1)과 타측 열전도 패널(200-2)에 좌우 대칭적으로 형성되는 바, 각각의 두께방향 크기는, 후술하는 프레스 공정(S10)을 통해 일측 열전도 패널(200-1)과 타측 열전도 패널(200-2)에 형성된 함몰 깊이보다 2배 만큼 깊은 내부 크기를 가진다.

보다 상세하게는, 제1 냉매유로(210)는, 도 19에 참조된 바와 같이, 후술하는 벤딩 공정(S20)을 통해 형성되는 부위로서, 방열 하우징 본체(110)의 압입부(150)를 통해 직접 발열 소자들(140)의 발열면에 표면 접촉되는 압입단부(201)를 형성하는 부위이고, 압입단부(201)를 형성하는 부위의 외측면의 크기는 대략 제2 냉매유로(220)의 두께(220L)보다 더 크거나 같게 형성될 수 있다.

아울러, 제2 냉매유로(220)의 두께방향 최대 크기(220L)는, 도 19에 참조된 바와 같이, 제3 냉매유로(230)의 두께방향 최대 크기(230L)보다 더 크게 형성될 수 있다.

이는 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)의 벤딩 공정(S20) 전 수행되는 프레스 공정(S10) 시, 제2 냉매유로(220)는 압착되지 않고, 방열판부(203)를 형성하는 테두리 단부, 다수 개의 경사 가이드(215), 제3 냉매유로(230) 및 후술하는 다수 개의 강도 보강부(240) 만이 압착 성형되기 때문이다.

6. 다수 개의 강도 보강부

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)는, 도 16 내지 도 19에 참조된 바와 같이, 일측 열전도 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(200-2) 중 적어도 어느 하나에 형성되고, 일측 열전도 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(200-2)의 내부면에서 냉매 유동 공간(205)을 향하여 소정길이 돌출되게 형성되되, 상호 대향되게 형성된 다수 개의 강도 보강부(240)를 더 포함할 수 있다.

보다 상세하게는, 단일의 금속 판넬 부재를 벤딩 및 접합을 통해 냉매 유동 공간(205)을 형성하는 경우, 벤딩 전 일측 열전도 패널(200-1)은 임의의 기준선(T)을 기준으로 일측의 폭 방향 및 길이방향의 테두리단을 형성하고, 벤딩 전 타측 열전도 패널(200-2)은 임의의 기준선(T)을 기준으로 타측의 폭 방향 및 길이방향의 테두리단을 형성한다.

마찬가지로, 2개의 금속 판넬 부재를 접합을 통해 냉매 유동 공간(205)을 형성하는 경우로서, 접합 전 일측 열전도 패널(200-1)은 상술한 제1 냉매유로(210)가 형성되는 테두리 단부를 기준으로 일측의 폭 방향 및 길이방향의 테두리단을 형성하고, 접합 전 타측 열전도 패널(200-2)은 상술한 제1 냉매유로(210)가 형성되는 테두리 단부를 기준으로 타측의 폭 방향 및 길이방향의 테두리단을 형성할 수 있다.

여기서, 다수 개의 강도 보강부(240)는, 상술한 임의의 기준선(T) 또는 제1 냉매유로(210)를 형성하는 증발영역을 제외한 부분으로써, 응축 영역을 구성하는 일측 열전도 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(200-2) 중 적어도 어느 하나에 형성될 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, 외압 또는 냉매의 상변화에 의한 내부 압력(내압)에 따른 처짐 또는 눌림 현상을 방지할 수 있도록 강도를 보강하는 역할을 수행할 수 있다.

여기서, 다수 개의 강도 보강부(240)는, 선단면이 적어도 벤딩 후 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)의 두께 방향에 해당하는 냉매 유동 공간(205) 측으로 다수 개의 경사 가이드(215)의 선단보다 더 돌출되게 형성될 수 있다.

이 때, 다수 개의 강도 보강부(240)의 선단면이 냉매 유동 공간(205) 측으로 돌출되는 양은, 적어도 후술하는 벤딩 공정(S20) 후 접합 공정(S40) 시 일측 열전도 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(200-2)의 상호 마주하는 부위가 소정의 접합 방식에 의해 상호 접합이 가능하도록 면접되는 정도로 돌출됨이 바람직하다.

그러나, 반드시 다수 개의 강도 보강부(240)가 벤딩 후 상호 면접되어야 하는 것은 아니고, 상술한 경사 가이드(215)와 같이 냉매 유동 공간(205) 내에서 상호 이격되어도 무방하다.

다만, 다수 개의 강도 보강부(240)는, 후술하는 접합 공정(S40) 시 상호 용접 방식 등을 통해 상호 접합되는 구성으로 한정할 경우, 냉매 유동 공간(205) 상에서 상호 면접되도록 돌출 형성됨이 바람직하다. 이는, 다수 개의 강도 보강부(240)의 자체 형성만으로도 일측 열전도 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(1200-2)의 강도를 보강하는 기능을 갖추기 때문이다.

이 경우, 다수 개의 강도 보강부(240)는, 적어도 다수 개의 제2 냉매유로(220)가 형성하는 냉매 유동 공간(205) 내의 최소 두께보다 더 작도록 프레스 공정(S10) 시 판금 가공될 수 있다.

여기서, 제2 냉매유로(220)가 형성하는 냉매 유동 공간(205) 내의 최소 두께는, 도 17을 참조하면, 제2 냉매유로(220)는 다수 개의 경사 가이드(215) 중 두께 방향을 제외한 인접하는 2개의 경사 가이드(215)의 사이 공간으로 정의되는 점에서, 제3 냉매유로(230)의 두께 방향 크기와 동일한 의미로 해석될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)에 있어서, 다수 개의 강도 보강부(240)가 적어도 제3 냉매유로(230)의 두께(또는 제2 냉매유로(220)의 최소 두께)보다 작게 가공 형성됨으로써, 제3 냉매유로(230)를 통해 자유롭게 유동되는 기상 냉매와의 접촉 표면적을 더욱 증가시킴으로써, 보다 짧은 시간 내의 냉매 응축이 이루어지도록 하는 효과를 가져올 수 있다.

또한, 다수 개의 강도 보강부(240)는, 도 13에 참조된 바와 같이, 일측 열전도 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(200-2)에 임의의 기준선(T)을 기준으로 상호 대칭되게 형성되되, 다수 개의 경사 가이드(215)에만 형성될 수 있다.

여기서, 다수 개의 경사 가이드(215) 또한 프레스 공정(S10)을 통해 일측 열전도 패널(200-1)과 타측 열전도 패널(200-2)의 평면 형태에 가공됨으로써 1차적으로 강도를 보강하는 기능을 수행하고, 1차 가공된 다수 개의 경사 가이드(215) 상에 다시 다수의 강도 보강부(240)가 가공됨으로써 2차적으로 강도를 보강하는 기능을 수행할 수 있다.

다만, 실시예에 따라서는, 후술하는 또 다른 실시예(후술하는 도 20a의 200T-1, 도 20b의 200T-2 참고)에서와 같이, 경사 가이드(215) 외의 부위(즉, 경사 가이드(215)와 무관한 부위)에 형성되어도 무방할 것이다. 이에 대해서는 뒤에 해당 실시예의 설명 부분에서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

여기서, 다수 개의 강도 보강부(240)는, 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)의 일측 열전도 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(200-2)가 상호 대향되는 면에 형성되되, 냉매 유동 공간(205) 또는 제1 냉매유로 내지 제3 냉매유로(210~230)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 제3 냉매유로(230) 상에 형성되는 것이 바람직하다. 다만, 제3 냉매유로(230)는 상술한 바와 같이 다수 개의 경사 가이드(215)의 두께 방향 사이의 공간으로 정의될 수 있으므로, 이 한도에서는 다수 개의 강도 보강부(240)가 다수 개의 경사 가이드(215) 상에 형성되는 것으로 정의하는 것과 같은 개념일 수 있다.

여기서, 다수 개의 강도 보강부(240)는, 일측 열전도 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(200-2)의 강도를 보강하는 형상이라면 여하한 형상으로 형성되어도 무방하나, 도 16 및 도 17에 참조된 바와 같이, 원형의 단면 형상을 가지도록 구비된 도트 보강부(242)와, 길이방향 단부만 반원형의 단면으로 형성되고, 일직선 되게 길이방향으로 길게 형성된 라인 보강부(241)를 포함할 수 있다.

보다 상세하게는, 복수의 라인 보강부(241)는, 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)의 폭 방향으로 길게 형성되되 다수 개의 경사 가이드(215) 상에 형성되어, 일측 열전도 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(200-2)이 벤딩 후 접합될 때 각각 상호 대향되게 배치될 수 있다.

마찬가지로, 복수의 도트 보강부(242)는, 복수의 라인 보강부(241)의 각 사이에 형성되되 다수 개의 경사 가이드(215) 상에 형성되어, 일측 열전도 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(200-2)이 벤딩 후 접합될 때 각각 상호 대향되게 배치될 수 있다.

여기서, 복수의 라인 보강부(241)와 복수의 도트 보강부(242)는, 하나의 경사 가이드(215) 상에서 각각 하나씩 교번되게 배치될 수 있다.

그러나, 반드시 다수 개의 강도 보강부(240)가 복수의 라인 보강부(241) 및 복수의 도트 보강부(242)로 구분되어 형성될 필요는 없고, 후술하는 도 20a에 참조된 바와 같이, 도트 보강부(242)와 유사한 타원 형상의 형태로 방열판부(203) 전체에 대하여 균일한 간격으로 배치될 수 있음은 당연하다고 할 것이다.

7. 흡수체

도 20 및 도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 구성 중 흡수체의 예시를 나타낸 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)는, 도 11 및 도 14와 도 20 및 도 21에 참조된 바와 같이, 제2 냉매유로(220)를 통해 유도된 냉매의 상태 중 액상 냉매를 흡수한 후 중력 방향 또는 중력 방향에 대하여 경사지게 구비된 제1 냉매유로(210)에 대하여 균일하게 분산시키는 흡수체(300)를 더 포함할 수 있다.

보다 상세하게는, 흡수체(300)는, 방열 대상인 방열 하우징 본체(110)의 배면부에 구비된 압입부(150)에 대하여 근접되게 위치되고, 냉매를 액상에서 기상으로 변화시키는 증발 영역을 형성하는 제1 냉매유로(210) 내에 배치되고, 적어도 냉매 중 액상 냉매를 그 흡수 지점보다 더 상측으로 모세관력 또는 흡수력에 의해 상승시키는 역할을 수행할 수 있다.

이를 위해, 흡수체(300)는, 액상 냉매를 흡수 및 보유하면서 중력 방향 또는 적어도 중력 방향(즉, 하방)과는 반대 방향으로 액상 냉매를 분산시키는 다수의 기공(도면부호 미표기)을 포함할 수 있다.

이와 같은 흡수체(300)는, 다수의 기공에 따른 액상 냉매에 대한 흡수율을 유지하면서도, 후술하는 지지 구조(가령, 골격 유지부(320))를 통해 중력 방향으로의 처짐에 의한 형상 변형이 방지될 수 있다.

여기서의 흡수체(300)는, 금속 재질의 분말이 소결 형성된 금속 소결체로서, 일반적인 베이퍼 챔버(vapor chamber)의 내부에 구비된 윅 구조를 가진 윅 부재를 포함하는 개념이기는 하나, 이에 한정되는 것은 아니고, 중력 방향에 대하여 경사지게 배치된 제1 냉매유로(210) 상에서 상하에 걸쳐 전체적으로 액상 냉매를 포집 및 이송시킴으로써, 기존의 일반적인 히트싱크핀의 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 발열 소자들(140)로부터 전달되는 열에 의하여 보다 쉽게 액상 냉매가 기체 상태의 기상 냉매로의 상변화가 활발하게 이루어질 수 있는 점에서, 냉매 유동 공간(205) 중에서도 상대적으로 차지하는 폭 방향의 폭이 좁은 압입단부(201) 측에 가능한 한 가깝게 내설됨이 바람직하다.

그러나, 반드시 흡수체(300)가 압입단부(201) 측에만 가깝도록 내설되어야 하는 것은 아니고, 압입단부(201)를 제외한 냉매가 증발될 수 있는 증발 영역에 해당하는 방열판부(203) 전반에 걸쳐 골고루 분산되도록 설치되는 것도 가능함은 당연하다.

다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)의 경우, 단일의 부재로 구비된 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)를 벤딩시킨 후 방열판부(203)의 테두리 단부에 해당하는 부위를 상호 접합한 다음 제1 냉매유로(210) 측의 양단의 개구된 부위를 통해 흡수체(300)를 내설하는 점에서, 제조 방법 상의 이유로 냉매의 증발 영역은 제1 냉매유로(210)로 한정될 수 있다.

여기서, 흡수체(300)는, 다수의 기공(일종의 윅 구조)을 형성하는 부직포 및 금속 재질의 와이어나 금속 재질의 편조체에 의하여 지지되는 부직포 중 어느 하나 및 금속 재질의 분말(Powder)을 소결하여 형성한 금속 소결체 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 여기서도 본체부 흡수체(350)와 마찬가지로, 금속 재질은 열전도도가 우수한 동 재질을 포함하고, 부직포는 동 재질의 얇은 금속 와이어 또는 이 금속 와이어를 편조한 동와이어 편조체에 의하여 지지될 수 있다.

즉, 흡수체(300)는, 섬유 재질로 제조된 부직포 그 자체로 채택될 수 있다. 이 경우, 부직포 재질은 그 자체가 매우 유연한 재질인 점 및 액상 냉매가 흡수될 경우 흡수된 액상 냉매의 중량에 의하여 상하 방향의 형상 유지가 어려울 수 있으므로, 부직포가 동와이어나 동와이어를 편조한 동와이어 재질의 편조체에 의하여 지지되도록 구비될 수 있다.

여기서, 부직포는, 동와이어 재질의 편조체의 내부에 삽입되도록 구성되어 그 형상이 유지되도록 함으로써, 중력 방향(즉, 상하 방향) 또는 중력 방향에 대하여 경사지게 배치된 제1 냉매유로(210) 상에서 흡수체(300)로 구비된 부직포가 안정적으로 고정되어 유동되지 않도록 하는 역할을 수행할 수 있다.

그러나, 반드시 부직포를 동와이어 재질의 편조체의 내부에 삽입되도록 지지 구성하는 것은 아니고, 단일 가닥의 동와이어를 부직포를 상하 방향으로 관통시키는 형태 또는 나선형으로 부직포를 감싸는 형태로 지지 구성을 채택하는 것도 가능할 것이다.

여기서의 흡수체(300) 또한, 보유된 액상 냉매의 하중에도 불구하고 그 형상을 유지할 수 있는 한도에서는 부직포가 동와이어 재질의 편조체의 내부에 결합되는 것도 가능하고, 부직포의 외주면에 동와이어 자체 또는 동와이어 재질의 편조체가 나선 형태로 감싸도록 구비되는 것도 가능할 것이다.

보다 상세하게는, 도 20 및 도 21에 참조된 바와 같이, 흡수체(300)는, 액상 냉매에 대한 소정의 흡수율을 가지되, 소정의 중력 이상을 포함하는 외력에 의하여 형상 변형되는 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, 상술한 다수의 기공(일종의 윅 구조)을 형성하는 부직포, 면 및 스펀지 중 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.

이와 같이 흡수 바디부(310)가 액체의 함유로 인해 처짐되어 최상단의 위치가 제1 냉매유로(210) 상에서 하부로 변경되면, 그 변경된 만큼 증발 영역이 감소하게 되는 문제점으로 이어질 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 발열체들(140)로부터 전달되는 열을 내부의 흡수 바디부(310)로 전달해야 하는 구성인 점에서, 소정의 열전도도 이상의 금속 재질로 채택되는 것이 선호된다. 가령, 골격 유지부(320)를 이루는 금속 재질은 동(구리) 재질일 수 있다.

또한, 골격 유지부(320)는, 도 20에 참조된 바와 같이, 금속 재질의 와이어를 이용하여 튜브 형태로 편조되거나(도면부호 '321' 참조), 도 21에 참조된 바와 같이, 단일의 금속 재질의 와이어를 이용하여 나선 형태로 흡수 바디부(310)의 외주면에 감기도록 구비(도면부호 '322' 참조)될 수 있다.

보다 상세하게는, 도 20을 참조하면, 골격 유지부(321)는, 다수 개의 제2 냉매유로(220) 각각을 통해 제1 냉매유로(210) 측으로 그 흐름이 유도된 액상 냉매가 내부의 흡수 바디부(310)로 스며들 수 있도록 금속 재질의 금속(동, 구리) 와이어가 튜브 형태로 편조되게 구비될 수 있다.

이때, 튜브 형태로 편조된 편조체인 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 21을 참조하면, 골격 유지부(322)는, 단일의 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 20에 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 능동적 방열 기구(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 편조된 편조체로 구비되거나 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.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)는, 도 14에 참조된 바와 같이, 다수 개의 흡수체 고정가이드(250)를 더 포함할 수 있다.

다수 개의 흡수체 고정가이드(250)는, 중력 방향(즉, 상하 방향)으로 길게 배치된 흡수체(300)를 냉매 유동 공간(205)(특히, 제1 냉매유로(210)) 내에서 안정적으로 고정되도록 하는 역할을 수행할 수 있다. 특히, 다수 개의 흡수체 고정가이드(250)는, 흡수체(300)가 골격 유지부(320)와 같은 금속 재질의 편조체에 의하여 지지되지 않는 부직포로만 채택된 경우, 액상 냉매를 흡수하면 중력 방향으로 처짐될 우려가 있는 데 이를 방지하는 역할을 수행하는 것이다.

이러한 다수 개의 흡수체 고정가이드(250)는, 프레스 공정(S10) 시 상술한 제1 냉매유로 내지 제3 냉매유로(210~230) 및 다수 개의 경사 가이드(215) 또는 다수 개의 강도 보강부(240)와 함께 동시에 성형될 수 있다.

보다 상세하게는, 다수 개의 흡수체 고정가이드(250)는, 부직포로 채택된 흡수체(300)가 액상 냉매를 흡수하면 중력 방향으로 처짐 될 우려가 있는데, 이를 방지하도록 냉매 유동 공간(205) 측으로 돌출되게 형성되어 접합 공정(S40)에 의해 일측 열전도 패널(200-1)과 타측 열전도 패널(200-2)의 테두리 단부가 상호 접합될 때 흡수체(250)를 눌러주면서 안정적으로 고정시킬 수 있다.

여기서, 흡수체(300)가 부직포가 금속 재질의 편조체의 내부에 위치되어 지지되는 경우, 다수 개의 흡수체 고정가이드(250)에 의하여 실질적으로 지지되는 구성은 편조체의 외부면일 수 있음은 당연하다고 할 것이다.

또한, 다수 개의 흡수체 고정가이드(250)는, 외력에 의하여 손쉽게 외형이 변형되는 부직포로 채택된 흡수체(300) 또는 편조체의 외측면 부위를 눌러주어, 제1 냉매유로(210) 내에서 증발된 기체 상태의 냉매(기상 냉매)가 유동되기 위한 소정의 공간을 확보해주는 역할도 동시에 수행할 수 있다.

이와 같이, 제1 냉매유로(210)의 내부에는 흡수체(300)가 내설되는 바, 방열판부(203) 측으로부터 응축되어 액화한 액상 냉매가 흡수체(300)의 흡수력(또는 모세관력)에 의하여 발열 소자들(140)에 가까운 부위로 이동하여 보유된 후, 발열 소자들(140)로부터 전달되는 열에 의하여 기상 냉매로 상변화한 다음 기체의 확산 원리에 의해 기상 냉매가 다시 방열판부(203) 전체로 확산 유동될 수 있다.

방열판부(203) 측으로 이동된 기상 냉매는 제3 냉매유로(230)를 통해 원활하게 방열판부(203) 전체로 골고루 분산된 채로 외기와의 열교환을 통해 방열을 수행하면서 응축되고, 응축된 액상 냉매는 다시 다수 개의 경사 가이드(215) 보다 상대적으로 두께방향의 크기가 큰 제2 냉매유로(220)를 따라 중력 방향인 제1 냉매유로(210) 측으로 용이하게 이동될 수 있다.

발열 소자들(140)로부터 생성된 열은 우선적으로 흡수체(300)가 설치된 제1 냉매유로(210) 측으로 전달되고, 흡수체(300)가 구비된 제1 냉매유로(210) 측에 저장되어 있는 냉매는 대부분 흡수체(300) 내부에서 액상 상태로 있다가 상기 발열 소자들(140)로부터 전달된 열에 의하여 기상으로 상변화한 후, 바람직하게는 제3 냉매유로(230)를 통해 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)의 방열판부(203) 전체로 유동되면서 방열을 수행하게 된다.

이하에서는, 압입단부(201) 측에서 액상 냉매가 기상 냉매로 상변화된 후 방열판부(203) 측으로 확산 유동된 다음, 다시 방열판부(203) 측에서 기상 냉매가 액상 냉매로 상변화된 후 압입단부(201) 측으로 회귀 유동되는 냉매의 1순환 현상을 1사이클로 정의하고, 1사이클을 이루는 데 걸리는 시간을 '기액 순환의 사이클 타임'이라 정의하여 설명한다.

상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200) 및 후술하는 다수의 변형례(200T-1~200T-5)와 후술하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)에 포함되는 제1 냉매유로(210,1210), 제2 냉매유로(220,1220) 및 제3 냉매유로(230)와, 다수의 경사 가이드(215,1215) 및 다수의 강도 보강부(240,1240)의 구체적인 형상과 배치 설계는 모두 상술한 기액 순환의 사이클 타임을 최소화하여 기액 순환을 활발하게 함으로써 방열 성능을 극대화시키는 최종적인 목적으로 설계된 것으로 이해할 수 있을 것이다.

8. 제1 변형례 내지 제4 변형례

도 22a 내지 도 22d는 본 발명의 일 실시예 중 일부 구성에 대한 제1 변형례(200T-1) 내지 제4 변형례(200T-4)에 따른 열전도 판넬 바디의 벤딩 전 전개도이다.

도 22a 내지 도 22d에 참조된 제1 변형례(200T-1) 내지 제4 변형례(200T-4)를 참조하여 이미 설명한 본 발명의 일 실시예(200)와의 차이점을 살펴보면 다음과 같다.

즉, 본 발명의 제1 변형례(200T-1)는, 도 22a에 참조된 바와 같이, 다수 개의 강도 보강부 (240)가 상술한 일 실시예(200)에서와 같이 제2 냉매유로(220)를 구획하는 다수 개의 경사 가이드(215)에만 구비되는 것도 가능하고, 다수 개의 강도 보강부 중 일부(240')는 상술한 일 실시예(200)와는 달리 제2 냉매유로(220) 또는 제3 냉매유로(230)와 다수 개의 경사 가이드(215)와 무관한 외측 부위에 구비되도록 설계되는 것도 가능하다.

또한, 도 22b를 참조하여 본 발명의 제2 변형례에 따른 능동적 방열 기구(200T-2)를 도 9 내지 도 21에 참조된 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)와 비교하면 다음과 같은 차이점이 있음을 알 수 있다.

즉, 본 발명의 제2 변형례에 따른 능동적 방열 기구(200T-2)는, 도 22b에 참조된 바와 같이, 일측 열전도 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(200-2) 중 어느 하나에는 다수 개의 경사 가이드(215)만 형성되고, 일측 열전도 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(200-2) 중 다른 하나에는 도트 보강부(242) 형태의 다수 개의 강도 보강부(240)만 형성될 수 있다.

이 경우, 제2 변형례에 따른 능동적 방열 기구(200T-2)의 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)는, 벤딩 공정(S20) 후 냉매 유동 공간(205)에서 다수 개의 접합부(240)의 선단면 및 다수 개의 경사 가이드(215)의 선단면이 거의 접촉될 정도로 상호 대향되거나 면접되게 배치될 수 있다.

보다 상세하게는, 제2 변형례에 따른 능동적 방열 기구(200T-2)는, 냉매의 포괄 통로 역할을 수행하는 제1 냉매유로(210)의 좌측과 우측에 해당하는 일측 열전도 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(200-2) 중 어느 하나(200-2)에는 상술한 상기 다수 개의 경사 가이드(215)의 사이로 정의되는 다수 개의 제2 냉매유로(220)가 해당 폭 방향 단부를 향하여 경사지게 형성되고, 다른 하나(200-1)에는 후술하는 벤딩 공정(S20) 후 다수 개의 제2 냉매유로(220)를 구획하도록 형성된 다수 개의 경사 가이드(215)의 선단면에 상호 대향되도록 복수의 도트 보강부(242)가 구비될 수 있다.

이 경우, 타측 열전도 패널(200-2)에는 별도의 강도 보강부(240)가 구비되어야 할 필요는 없고, 제2 냉매유로(220)를 구획하도록 구비된 다수 개의 경사 가이드(215) 자체가 강도 보강부(240)의 역할도 함께 수행하는 것으로 이해하면 족할 것이다.

즉, 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예(200)의 경우, 다수 개의 강도 보강부(240)가 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)의 좌측에 해당하는 일측 열전도 패널(200-1) 및 우측에 해당하는 타측 열전도 패널(200-2)의 구분 없이 복수의 라인 보강부(241) 및 복수의 도트 보강부(242) 형태로 혼합되도록 구비되었으나, 도 22b에 참조된 본 발명의 제2 변형례에 따른 능동적 방열 기구(200T-2)는 열전도 판넬 바디(200-1,200-2) 중 좌측에 해당하는 일측 열전도 패널(200-1)과 우측에 해당하는 타측 열전도 패널(200-2)에 각각 상이한 강도 보강 요소가 구비되도록 한 것이다.

이 경우, 다수 개의 경사 가이드(215)가 구비된 타측 열전도 패널(200-2)의 면 부위는 중력 방향 중 하부에 위치하는 것이 액상 냉매의 원활한 흐름 가이드에 유리하므로, 방열 하우징 본체(110)에 설치 시 상대적으로 중력 방향을 기준으로 하측에 위치됨이 바람직하고, 복수의 도트 보강부(242)가 구비된 일측 열전도 패널(200-1)의 면 부위는 기상 냉매의 원활한 유동에 유리하므로, 방열 하우징 본체(110)에 설치 시 중력 방향을 기준으로 상대적으로 상측에 위치됨이 바람직하다.

한편, 도 22c 및 도 22d를 참조하면, 제3 변형례(200T-3) 및 제4 변형례(200T-4)에 따른 능동적 방열 기구는, 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)의 일측 열전달 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(200-2)의 구분 없이 벤딩 공정(S20) 후 상호 용접 결합을 위한 다수 개의 강도 보강부(240)로서의 복수의 도트 보강부(242)가 형성될 수 있다.

이 경우, 복수의 도트 보강부(242)는, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)에서와 같이 제1 냉매유로(210)를 포함하고 있다는 전제 하에서, 제3 변형례(200T-3)에서와 같은 원형의 수평 단면을 가지는 형상으로 형성되는 것도 가능하고, 제4 변형례(200T-4)에서와 같은 육각형의 수평 단면을 가지는 형상으로 형성되는 것도 가능함은 당연하다고 할 것이다.

특히, 제3 변형례(200T-3) 및 제4 변형례(200T-4)는, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)와 비교하여, 경사진 형태의 제2 냉매유로(220)가 구비되지 않고, 제3 냉매유로(230) 만이 구비된 설계안으로써, 액상 냉매 및 기상 냉매가 전 범위에 걸쳐 골고루 용이하게 유동되도록 하는 이점을 가진다.

여기서, 복수의 도트 보강부(242) 간의 용접 방식에 의한 상호 접합(후술하는 접합 공정(S40) 참고)은, 상술한 바와 같이, 벤딩 공정(S20) 후의 전체적인 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)의 강성을 증가시킬 수 있는 이점을 제공한다.

다만, 본 발명에 따른 능동적 방열 기구(200) 및 그 변형례들(200T-1~200T-4)은, 상술한 바와 같이, 냉매가 충진되고, 냉매의 상변화를 통해 열 방출 성능을 향상시키는 기술적 구성을 핵심적 구성요부로 하는 점에서, 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)의 내부 구조 설계 또한 그 설치 위치나 중력 및 냉매의 상변화에 대응하여 최적으로 적용할 필요가 있다.

9. 제5 변형례 및 제6 변형례

도 23은 도 22a 내지 도 22d의 다양한 변형례들이 복합적으로 적용된 제5 변형례(200T-5)의 열전도 판넬 바디를 나타낸 전개도이고, 도 24는 제6 변형례의 열전도 판넬 바디를 나타낸 전개도이다.

도 23을 참조하면, 방열 하우징 본체(110)의 배면에 형성된 압입부(150)는, 트렌치 구조(170)를 기준으로 좌우 폭 방향 외측단(일단)으로 갈수록 상향 경사지게 'V'자 형상으로 형성되는 점에서, 본 발명의 일 실시예(200) 및 변형례들(200T-1~200T-4) 또한 압입단부(201)가 압입부(150)에 고정된 경우, 상대적으로 "상측(Upper Part)"과 "하측(Lower Part)" 영역이 구분될 수 있다.

이와 같은 상측 및 하측 영역의 구분은, 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)가 중력 방향(즉, 상하 방향)으로 수직되게 배치된 경우도 마찬가지 일 것이다.

발열 소자들(140)로부터 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 냉매 상태로 있다가 발열 소자들(140)로부터 전달된 열에 의하여 기상 냉매로 상변화한 후, 바람직하게는 제3 냉매유로(230)가 포함된 방열판부(203) 측 전체로 유동되면서 외부 공기(외기)와의 열교환을 통한 방열을 수행하게 된다.

여기서, 기상 냉매로의 상변화 시 차지하는 냉매 유동 공간(205) 상의 부피 대비 액상 냉매의 부피는 상대적으로 작을 수 밖에 없으므로, 액상 냉매의 수면은 상술한 하측 영역 내에 위치되고, 액상 냉매의 수면 상측에 해당하는 제1 냉매유로(210) 측으로는 흡수체(300)가 액상 냉매를 모세관력 등을 통해 흡수하여 상부로 이동시킬 수 있다. 그러므로, 제1 냉매유로(210)의 수면은 그 상단과 하단 사이에 형성되되, 냉매 유동 공간(205) 내에서 상대적으로 중력 방향 하측에 가깝도록 위치되는 것으로 이해하면 족하다.

다만, 이 경우에도 제1 냉매유로(210)의 배치가 상하 방향(중력 방향)으로 길게 형성된 경우에는, 흡수체(300)에 의한 상승 분산에도 한계가 있는 문제점이 있다.

본 발명의 제5 변형례에 따른 능동적 방열 기구(200T-5)는, 상술한 흡수체(300)의 한계점을 극복할 수 있도록, 방열 하우징 본체(110)의 배면에 형성된 압입부(150)에 설치된 상태에서 중력 방향을 기준으로 상대적으로 상측 영역에 위치된 부위에는, 가능한 한 기상 냉매의 열교환에 따라 상변화된 많은 양의 액상 냉매가 직하방으로 흘러내리는 것을 최소화함과 아울러, 상대적으로 제1 냉매유로(210) 또는 흡수체(300)의 상측 영역으로 흘러내리도록 유도하는 상술한 다수 개의 경사 가이드(215)만이 구비될 수 있다.

여기서, 다수 개의 경사 가이드(215) 각각에는, 상술한 다수 개의 강도 보강부(240) 중 복수의 라인 보강부(241)만이 단수 개 형성될 수 있다.

또한, 복수의 라인 보강부(241)는, 냉매 유동 공간(205) 상에서 상호 접합이 가능하도록 다수 개의 경사 가이드(215)보다 더 냉매 유동 공간(205) 측으로 돌출 형성됨이 바람직하다.

이때, 복수의 라인 보강부(241)는, 다수 개의 경사 가이드(215) 각각에 대하여 냉매 유동 공간(205) 측으로의 돌출량만 상이할 뿐 거의 유사한 길이 또는 유사한 패턴 형태로 형성되는 점에서, 도 23에 참조된 바와 같이, 복수의 라인 패턴부(241P)로 구별하여 명명할 수 있고, 상술한 다수 개의 경사 가이드(215)와 동일한 기능을 수행하는 구성으로 이해할 수 있다.

그러므로, 상호 인접하는 복수의 라인 패턴부(241P)의 각 사이 공간은 제2 냉매유로(220)로 이해될 수 있고, 복수의 라인 패턴부(241P)의 두께 방향으로의 사이 공간은 제3 냉매유로(230)로 이해될 수 있을 것이다.

다만, 다수 개의 경사 가이드(215)와 복수의 라인 패턴부(241P)는 물리적으로 완전하게 분리하여 이해할 것이 아니라, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)의 경우와 같이, 액상 냉매의 주요 유동 경로를 제공하는 한도에서는 다수 개의 경사 가이드(215)와 복수의 라인 패턴부(241P)를 동일한 구성으로 이해할 수 있을 것이다.

한편, 도 23을 참조하면, 상대적으로 하측에 위치된 부위에는, 액상 냉매에서 상변화한 기상 냉매의 유동을 원활하게 할 수 있는 냉매 유로를 제공하는 것이 바람직한 점에서, 다수 개의 강도 보강부(240) 중 복수의 도트 보강부(242)만이 구비될 수 있으며, 이 때에도 복수의 도트 보강부(242)는 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)와의 구별을 위하여 도트 패턴부(242P)로 구분하여 명명할 수 있다.

그러므로, 복수의 도트 패턴부(242P)는 그 명칭의 상이함에도 불구하고, 상술한 복수의 도트 보강부(242)와 동일한 기능을 수행하는 구성으로 이해하면 족할 것이다.

다만, 본 발명의 제5 변형례에 따른 능동적 방열 기구(200T-5)에 있어서, 복수의 도트 패턴부(242P)가 구비된 '하측 영역'에는 액상 냉매의 흐름을 유도하는 다수 개의 경사 가이드(215)와 동일한 기능을 수행하는 구성이 없는 점에서, 이를 대체하도록 다수 개의 라인 보강부(241) 또는 다수 개의 라인 패턴부(241P)의 길이방향과 평행되게 정렬될 수 있다.

즉, 다수 개의 라인 보강부(241) 또는 다수 개의 라인 패턴부(241P)가, 액상 냉매의 표면 장력 등을 고려하여 다수 개의 경사 가이드(215)와 같은 경사진 형태로 소정의 밀도 이상으로 집중 정렬된 경우, 직하방으로 낙하하는 액상 냉매의 양을 최소화할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 제5 변형례에 따른 능동적 방열 기구(200T-5)는, 도 23에 참조된 바와 같이, 상대적으로 상측 영역에 해당하는 부위에는, 기상 냉매의 열교환에 따른 응축 후 액상으로 변화된 액상 냉매가 제1 냉매유로(210) 또는 흡수체(300)의 상측 영역으로 최대의 양이 유도되도록 복수의 라인 패턴부(241P)가 더 집중적으로 배치되고, 상대적으로 하측 영역에 해당되는 부위에는, 제1 냉매유로(210)에서 증발에 의해 상변화된 기상 냉매의 신속한 확산 및 분산 유동을 위한 복수의 도트 패턴부(242P)가 더 집중적으로 배치되도록 설계될 수 있다.

한편, 지금까지 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)와 변형례들에 따른 능동적 방열 기구(200T-1~200T-5)의 경우, 제2 냉매유로(200)가 경사진 일직선 형태로 구비되거나, 제2 냉매유로(200)의 직접적인 형성 없이 다수의 강도 보강부(240)에 의하여 간접적으로 형성하는 실시예를 설명하였으나, 이하의 제6 변형례에 따른 능동적 방열 기구(200T-6)에서는 다수 개의 강도 보강부(240) 중 도트 보강부 형태로 구비된 강도 보강부(240) 각각을 중심으로 제2 냉매유로(220) 및 제3 냉매유로(230)가 형성된 기술적 특징을 제안한다.

보다 상세하게는, 본 발명의 제6 변형례에 따른 능동적 방열 기구(200T-6)는, 도 24에 참조된 바와 같이, 증발 영역에 해당하는 압입단부(201)를 제외한 응축 영역의 증발판부(203)에 균일한 밀도로 이격되게 배치된 도트 보강부 형태의 다수 개의 강도 보강부(240)를 포함할 수 있다.

다수 개의 강도 보강부(240)는, 일측 열전도 패널(200A)과 타측 열전도 패널(200B)의 두께 방향의 공간에 형성된 냉매 유동 공간(205)을 향하여 각각 돌출되도록 일측 열전도 패널(200A)과 타측 열전도 패널(200B)의 전부에 걸쳐 형성될 수 있다.

여기서, 다수 개의 강도 보강부(240)는 작은 원형의 도트(점) 형태로 구비되되, 응축 영역에 형성된 강도 보강부(240)는, 비교적 방열판부(203) 전부에 걸쳐 촘촘하고 밀집되게 형성될 수 있는 반면, 증발 영역에 인접되는 방열판부(203)에 형성된 강도 보강부(240)는, 비교적 그 밀도가 낮도록 이격되게 설정될 수 있다.

이와 같이 증발 영역을 기준으로 근거리인지 또는 원거리인지에 따라 강도 보강부(240)의 밀도를 상이하게 설정하는 이유는 다음과 같다.

먼저, 증발 영역으로부터 다소 이격된 부분으로서 응축 영역인 증발판부(203)에 형성된 다수 개의 강도 보강부(240)는 비교적 응축 영역 전부에 걸쳐 촘촘하고 밀집되게 형성되는 점에서, 후술하는 제2 냉매유로(220) 및 제3 냉매유로(230) 또한 촘촘하고 밀집되게 형성되는 바, 냉매의 기액 순환 시(또는 상변화 시)에 내압 변화에 따른 일측 열전도 패널(200A) 및 타측 열전도 패널(200B) 사이의 흔들림(유동)을 적절하게 방지할 수 있고, 프레스 가공 공법에 의한 판금 공정 시 형성되는 다수 개의 강도 보강부(240)와 제2 냉매유로(220) 및 제3 냉매유로(230)에 의하여 자체 강성이 보강될 수 있다.

다음으로, 증발 영역에 가까운 방열판부(203)에 해당하는 부위는 주로 액상 냉매가 저장되는 부분으로서, 응축 영역인 방열판부(203)에서와 같이 다수 개의 강도 보강부(240)를 이용하여 촘촘하게 접합시킬 경우, 냉매가 동결되면 그 부피의 증가에 따라 접합 부분의 파손이 발생할 우려가 있다. 그러므로, 증발 영역(또는 압입단부(201))에 가까운 증발판부(203) 부위에는, 다소 상호간 이격되게 형성된 라인 보강부(241)를 채용 및 접합하고 그 사이에 구비되는 도트 보강부 형태의 강도 보강부(240)의 형성 밀도를 낮춤으로써, 냉매의 동결 시 최대한 스트레스를 주지 않고, 부피의 팽창 및 수축이 어느 정도 허용되도록 설계하였다.

한편, 냉매 유동 공간(205)은, 응축부에 형성된 도트 보강부 형태의 강도 보강부(240)의 주변에 소정의 패턴 형태로 판금 가공된 제2 냉매유로(220)와, 제2 냉매유로(220)와 강도 보강부(240) 사이에 형성되고, 강도 보강부(240)보다 덜 함몰된 형태로 판금 가공된 제3 냉매유로(230)를 포함할 수 있다.

일반적으로, 제2 냉매유로(220)의 냉매 유동 공간(205) 내에서의 두께는 상대적으로 제3 냉매유로(230) 보다 더 크게 형성되는 점에서, 응축 영역인 증발판부(203)에서의 열교환을 통해 기상 냉매가 액상 냉매로 응축되면, 표면 장력 또는 중력에 의해 중력 방향 하측으로 흘러내리는 액상 냉매를 분산하여 증발 영역에 가까운 증발판부(203) 측에 포집되도록 그 흐름을 유도하는 기능을 수행한다.

반대로, 제3 냉매유로(230)는, 상대적으로 제2 냉매유로(220) 보다 그 두께가 작은 점에서, 증발 영역에서 액상 냉매가 기상 냉매로 증발되면 증발된 기상 냉매가 상대적으로 좁은 두께인 제3 냉매유로(230)를 통해 응축 영역인 증발판부(203) 전체로 확산 및 분산 유동됨으로써 열교환을 활발하게 할 수 있다.

상술한 제2 냉매유로(220) 및 제3 냉매유로(230)는 주로 응축 영역인 증발판부(203) 측에 촘촘하게 형성된 강도 보강부(240)를 중심으로 하여 소정의 패턴 형상으로 형성되고, 증발 영역에 가까운 방열판부(203) 측은 주로 액상 냉매의 저장 및 증발(기상 냉매로의 상변화)에만 관여하는 점에서 별도로 제2 냉매유로(220) 및 제3 냉매유로(230)가 구분 형성되어 있는 것은 아님에 주의할 것이다.

한편, 제2 냉매유로(220)의 패턴 형상이, 도 24에 참조된 바와 같이, 다각형(가령, 허니콤 형상의 육각형 또는 그 외의 오각형) 형상으로 형성된 경우, 인접하는 제2 냉매유로(220)의 적어도 일변이 상호 공유되는 형태로 연결 형성될 수 있다.

10. 비교례와 본 발명의 비교

도 25는 비교례(200D, a) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200, b)의 압입부에 대한 설치 모습을 나타낸 단면도이다.

10-1. SUS 재질 및 벤딩 성형

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)와 비교례에 따른 능동적 방열 기구(200D)의 원활한 비교 설명을 위해, 도 25의 도해 내용 중 비교례(200D)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)의 압입단부(201)가 동일한 제원(즉, 형상 및 크기)으로 구비된 압입부(150)에 삽입 및 고정되는 것을 가정하여 도시한 것임을 밝혀둔다.

먼저, 도 25의 (b)로 참조된 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)와 도 25의 (a)로 참조된 비교례(200D)와의 상세한 비교를 위하여, 비교례에 따른 능동적 방열 기구(200D)의 제원을 상세하게 설명한다.

비교례에 따른 능동적 방열 기구(200D)는, 열전도도가 매우 우수한 알루미늄(Al) 재질로 구비된 2개의 패널 부재를 소정의 접합 과정을 통해 접합하여 제조하되, 냉매가 충진되어 상변화를 통해 유동되는 냉매 유동 공간(205)이 형성된 것으로 가정하여 설명한다.

알루미늄(Al) 재질은, 이미 잘 알려진 바와 같이, 열전도도가 230이고, 비중은 2.7로써, 본 발명에서는 하나의 패널 부재의 두께가 0.5T(이하, 'T'는 길이 단위 중 'mm'를 의미함)로서 2개의 패널 부재의 합은 1T이며, 이는 방열 대상인 발열 소자들(140)에 가깝게 구비된 압입부(150)에 삽입되는 두께가 1T임을 의미한다.

보다 상세하게는, 비교례(200D)의 일측 열전도 패널(200D-1) 및 타측 열전도 패널(200D-2)은 후술하는 한계 두께로 정의되는 조건 하에서 제조된 것으로 가정할 수 있다.

가령, 비교례(200D)의 일측 열전도 패널(200D-1)과 타측 열전도 패널(200D-2)은, 도 22의 (a)에 참조된 바와 같이, 알루미늄 재질을 고려하면서 제품의 강도 설계 요구 및 안전 설계 요구에 따라 더 이상 얇은 두께로 제조할 수 없는 한계 두께인 0.5T로 제조되는 조건이 더 부가된 것일 수 있다.

즉, 압입부(150)를 형성하는 한 쌍의 슬롯 리브(150a,150b) 내부의 폭은 비교례(200D)의 일측 열전도 패널(200D-1)과 타측 열전도 패널(200D-2) 각각의 두께를 합한 0.5T의 2배인 1T로 형성되고, 이와 같은 동일한 형상 및 크기의 압입부(150)가 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)에도 적용된 것이다.

여기서, 상술한 '한계 두께'를 결정하는 요소의 일환으로, 알루미늄 재질로 이루어진 제품의 강도 설계와 안전 설계가 요구된다는 것의 의미는, 내부에 충진되는 냉매를 안정적으로 보유하는 강도를 갖추어야 함을 의미하고, 순수 알루미늄 재질 자체는 연신율 및 가공성이 상대적으로 SUS 재질보다 뛰어나기는 하지만 상술한 강도를 충족하지 못하므로, 충분한 강도를 갖기 위해 알루미늄 금속 판넬 부재를 열처리, 냉간 가공 또는 합금 등의 방식을 통한 추가 공정이 필요함을 뜻한다.

특히, 비교례(200D)와 같이, 알루미늄 재질을 열전도 판넬 바디의 주요 구성 재질로 채택하는 경우에는, 열전도도가 우수한 장점이 있기는 하나, 상술한 높은 원가로 인해 비용의 증가 문제점 외에 다음과 같은 다양한 단점을 내포하고 있다.

첫째, 알루미늄 재질의 열전도 판넬 바디(200D-1,200D-2)로 이루어진 비교례(200D)의 경우에는 냉매의 선택에 있어서 매우 한정적이다. 즉, 알루미늄은 물과 접촉할 경우, 수소 물질을 생성하면서 산화 알루미늄으로 변하는 화학적 반응을 일으킬 수 있다. 특히, 일부 수소를 생성함에 따라 냉매 유동 공간(205)의 내압을 상승시키는 문제점으로 이어진다.

둘째, 이와 같이 알루미늄 재질의 열전도 판넬 바디(200D-1,200D-2)로 이루어진 비교례(200D)의 냉매 유동 공간(205)의 내압 상승은 완성된 능동적 방열 기구(200D) 자체의 파손 우려를 증가시킴은 물론, 일측 열전도 패널(200D-1)과 타측 열전도 패널(200D-2) 사이를 들뜨게 하여 냉매의 기액 순환 시 떨림 현상을 초래하고, 원활한 기액 순환을 저해하는 문제가 추가적으로 발생하며, 이의 방지를 위해 필연적으로 프레스 공정(S10) 시 상술한 본 발명에 따른 실시예들(200)의 강도 보강부(240)와 같은 보강 요소의 형성을 요한다.

셋째, 상술한 첫째 및 둘째의 문제점으로 인해 알루미늄 재질의 비교례(200D)에 채택할 수 있는 냉매는 허니웰 냉매 또는 CFC(프레온 가스) 등 특수 냉매로 한정되는 데, 최근 여러 국가에서 환경오염 방지를 목적으로 냉매 사용 규제를 적극적으로 검토하고 있는 추세여서, 이와 같은 국제 환경오염 방지 추세와 상충되는 문제점이 있다. 즉, 알루미늄 재질의 비교례(200D)에서와 같은 제품의 생산 시 상술한 바와 같은 사용 규제의 국가마다 제품 출시 및 적용이 불가능한 경우가 발생할 수 있다.

넷째, 알루미늄 재질의 열전도 판넬 바디(200D-1,200D-2)는 상술한 바와 같이, 한계 두께가 설정된 경우에는, 냉매가 발열체에 근접하도록 위치시키는 데에 있어 설계상의 한계점을 가지는 문제점이 있다. 즉, 순수 알루미늄은 그 특성 상 연신율이 나쁘지 않으나, 상술한 바와 같이 내부에 냉매를 들뜨는 현상 없이 안정적으로 보유하기 위한 제품의 강도 설계 요구 및 안전 설계 요구에 따라 알루미늄 재질의 금속 판넬 부재를 열처리, 냉간 가공 또는 합금 등의 방식을 통해 제조하는 경우, 그 강도는 증가하나 반대로 프레스 공정을 통한 가공성은 저하되므로 동일한 두께의 냉매 유동 공간(205)을 형성한다고 전제할 때 냉매의 기액 순환 시의 떨림 현상을 방지하기 위한 본 발명에 따른 실시예들(200)에 구비되는 다수 개의 강도 보강부(240)의 프레스 공정에 의한 가공 형성이 불가능하다.

다섯째, 상술한 바와 같은 일측 열전도 패널(200D-1) 및 타측 열전도 패널(200D-2)에 대하여 한계 두께가 설정되게 되면, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)에서와 같이, 실질적으로 발열 소자들(140)과 가장 근접하게 위치시키고자 하는 액상 냉매가 포집되는 제1 냉매유로(210)에 해당하는 냉매 유동 공간(205)의 최근접 위치가 압입부(150)의 외측에 설정되는 문제점이 있다. 이와 같은 문제점은, 발열 소자들(140)과 액상 냉매 사이의 거리가 멀어짐으로써, 열전도도가 우수한 알루미늄 재질의 장점을 희석시키는 문제점으로 이어진다.

그러므로, 비교례(200D)는, 열전도 판넬 바디(200D-1,200D-2)를 이루는 금속 판넬 부재의 금속 재질이 알루미늄 재질로 채택되되, 상술한 소정의 인장강도 이상을 가진 합금 알루미늄 재질로 제조된 경우로 한정하여 설명한다.

이처럼 합금 알루미늄을 포함하는 알루미늄 재질은 상술한 바와 같이 열전도도가 230으로 매우 우수함은 물론 비중이 작기 때문에, 방열 요소로서 가장 많이 채택되는 열전도성 금속 재질 중 하나이다.

그러나, 알루미늄 재질은, 그 재질 자체의 열전도도 및 비중이 매우 좋기는 하지만, 원가 대비 가격이 상대적으로 비싸고, 내부에 충진되는 냉매의 종류가 제한적이라는 문제점이 있다는 것은 이미 설명하였다.

이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)는, 알루미늄 재질 보다 더 원가가 적은 재질로 채택하되, SUS(스테인리스) 재질로 채택된 것으로서, 알루미늄 재질인 경우와 유사한 방열 성능을 가지도록 설계 변경한 것을 그 핵심적 구성요부로 한다.

보다 상세하게는, 비교례에 따른 능동적 방열 기구(200D)는, 도 25의 (a)에 도시된 바와 같이, 두 개의 부재로써, 내부에 냉매가 충진 및 유동되는 냉매 유동 공간(205)이 형성되고, 알루미늄 재질로 이루어진 평판 형태의 열전도 판넬 바디(200D-1,200D-2)를 포함할 수 있다.

이는, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)가 단일의 부재로써 벤딩 형성되어 상술한 냉매 유동 공간(205)에 해당하는 다수의 냉매유로(210~230)를 형성하는 것과 차이가 있다.

다만, 비교례에 따른 능동적 방열 기구(200D)에서와 같이, 2(두) 개의 부재로써 열전도 판넬 바디(200D-1,200D-2)가 접합되어 형성된 경우에도, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)와 같이, 제1 냉매유로(210), 제2 냉매유로(220) 및 제3 냉매유로(230)를 형성함과 동시에, 제1 냉매유로(210)에 해당하는 부위에 흡수체(300)가 설치될 수 있는 한도에서는, 2 개의 열전도 판넬 바디(200D-1,200D-2)가 상호 용접되어 결합되는 동작으로 형성되는 것도 동일하다고 할 것이다.

즉, 비교례에 따른 능동적 방열 기구(200D)는, 두 개의 열전도 판넬 바디(200D-1,200D-2)가 상호 대향되게 마주보도록 결합되어 형성되고, 그 내부에 상술한 냉매 유동 공간(205)이 형성될 수 있다.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)의 경우에는, 단일의 부재로 구비되어 좌우가 대칭되도록 벤딩 형성되는 점에서 2개의 부재로 구비된 비교례(200D)와는 상이할 수 있다.

여기서, 비교례에 따른 능동적 방열 기구(200D)의 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)와는 달리, 분리된 상태인 2개의 부재(열전도 판넬 바디(200D-1,200D-2))를 소정의 접합 방식으로 접합하여 내부에 냉매 유동 공간(205)을 형성하도록 제조하는 이유는, 앞서 설명한 바와 같이, 알루미늄 재질의 경우 소정의 강도를 확보하기 위해 합금 알루미늄으로 가공되는 금속 가공 과정 동안 그 연신율이 낮아져 정밀한 추가 가공이 매우 어렵기 때문이다.

가령, 알루미늄 재질로 이루어진 열전도 판넬 바디(200D-1,200D-2)를 본 발명의 일 실시예(200)에서와 같이 벤딩 공정(S20)을 통해 벤딩 가공할 경우, 그 가공성이 매우 좋지 않은 관계로 압입단부(201)를 형성하는 부위의 곡률 반경이 상대적으로 크게 형성될 수 밖에 없다.

이러한 압입단부(201)의 곡률 반경 크기 증가는, 방열 대상인 방열 하우징 본체(110)의 배면에 설치를 위해 제조된 압입부(150)의 홈 크기(즉, 한 쌍의 슬롯 리브(150a,150b) 사이의 크기)도 크게 제조하여야 함은 물론, 이로 인해 열전도 판넬 바디(200D-1,200D-2) 자체의 사이즈가 증대되어야 하는 바, 방열 하우징 본체(110) 배면의 단위 면적당 설치 개수도 대폭 감소하는 문제점으로 이어진다.

보다 상세하게는, 일반적으로 알루미늄 재질로 이루어진 금속 판넬 부재의 연신율은 순도가 높을수록 40% 이상으로서, SUS 재질로 이루어진 금속 판넬 부재(JIS 규격의 SUS304, SUS316, SUS321, SUS410 참조)의 연신율인 35% 보다 더 크기 때문에 가공성도 좋을 것으로 기대된다.

그러나, 상술한 바와 같이, 제품의 강도 설계 요구 및 안전 설계 요구에 따라 알루미늄 재질의 금속 판넬 부재를 열처리, 냉간 가공 또는 합금 등의 방식을 통해 제조하는 경우 연신율이 낮아지게 되어 그 가공성도 좋지 않다.

여기서, 상술한 열처리, 냉간 가공 또는 합금 등의 방식으로 제조된 알루미늄 재질의 금속 판넬 부재의 낮은 가공성이 의미하는 것은, 상술한 한계 두께로 인해 실질적으로 발열체들(140)로부터 열을 전달받는 압입부(150)의 내측면과 액상 냉매의 증발이 이루어지는 냉매 유동 공간(205) 사이의 이격거리를 축소하는 데에 난점이 있고(별도의 추가 가공 공정을 요함), 냉매의 기액 순환 시 발생하는 일측 열전도 패널(200D-1) 및 타측 열전도 패널(200D-2)의 떨림 현상을 방지하기 위한 본 발명의 일 실시예(200)에서의 다수 개의 강도 보강부(240)와 같은 보강 요소를 프레스 공정을 통해 가공 형성하는 것이 쉽지 않음(가공성이 좋지 않음)을 내포하는 개념이다.

즉, 도 25의 (a)를 참고하여 비교례(200D)를 살펴보면, 설계 요구치에 의한 한계 두께에 의하여 더 이상의 추가 가공이 어렵다고 가정하고, 압입부(150)를 구성하는 한 쌍의 슬롯 리브(150a,150b) 사이의 폭의 길이가 위 한계 두께의 2배에 맞춰 설계된 경우, 실질적으로 발열 소자들(140)과 액상 냉매가 가장 근접하는 냉매 유동 공간(205) 사이는 압입부(150)의 외측단(한 쌍의 슬롯 리브(150a,150b)의 외측단)보다 더 외측으로 이격되는 거리를 가지는 점에서 그 만큼 열전달 속도 및 열전달량의 차이가 발생하게 되는 것이다.

가령, 도 25의 (a)에 도시된 바와 같이, 동일한 형상 및 크기로 형성된 압입부(150)의 한 쌍의 슬롯 리브(150a,150b) 내부(150c)에 열전도 판넬 바디(200D-1,200D-2)를 이루는 금속 판넬 부재의 재질이 알루미늄 재질인 경우로써 제1 냉매유로에 해당하는 냉매 유동 공간(205)의 적어도 어느 일부가 압입부(150)의 슬롯 리브(150a,150b) 내부에 위치됨이 없이 한계 두께인 0.5T의 2배 두께인 1T로 설치될 때, 도 25의 (b)에 참조된 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)와 같이, SUS 재질인 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)는, 압입부(150)의 한 쌍의 슬롯 리브(150a,150b) 내부(150c)에 0.15T의 2배 두께를 포함하면서도 제1 냉매유로(210)의 일부가 위치될 수 있는 두께로 가공 형성될 수 있는 것이다.

한편, 도 25의 (a)에 참조된 비교례(200D)와 같이, 열전도 판넬 바디(200D-1,200D-2)를 이루는 금속 판넬 부재가 설계 요구치에 따른 한계 두께로 제조되면, 그 강도 및 경도 증가에 따라 가공성이 낮아지게 되고, 그에 따라 프레스 공정을 통한 다수의 강도 보강부(240)와 대응되는 보강 요소의 가공이 어려운 바, 기타 금속 판넬 부재의 다른 가공 방법(가령, 에칭 공정 또는 선삭 공정)을 이용하여 냉매 유동 공간의 내부 구조 또는 보강 요소를 가공하여야 하는 단점을 가진다.

이에 반하여, 도 25의 (b)에 참조된 본 발명의 일 실시예(200)의 경우, SUS 재질로 이루어진 금속 판넬 부재의 연신율이 그 자체로 매우 좋음은 물론 가공성도 뛰어나, 단일의 공정인 프레스 공정만으로도 제1 냉매유로 내지 제3 냉매유로(210~230) 및 다수 개의 강도 보강부(240)을 포함하는 냉매 유동 공간(205)의 내부 구조를 동시에 성형할 수 있고, 다수 개의 강도 보강부(240)의 상호 접하는 부분을 접합 공정을 통해 용접 결합시킴으로써, 냉매의 기액 순환 시 일측 열전도 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(200-2)의 떨림 현상 또는 팽창과 수축 현상을 방지할 수 있어, 액상 냉매를 증발시키는 데에 필요한 에너지가 불필요하게 소모되는 것을 방지할 수 있는 이점을 가진다.

아울러, 비교례에 따른 능동적 방열 기구(200D)의 경우, 압입단부(201)가 상술한 바와 같이, 2개의 열전도 판넬 바디(200D-1,200D-2) 자체의 재질 두께(0.5T*2)를 가지도록 형성되고, 그 가공성이 좋지 않은 점에서 단순히 압입부(150)에 대한 압입 끼움 방식을 통해 결합한 경우 방열 하우징 본체(110)에 대한 고정력이 약할 수 밖에 없는 바, 이의 고정력 보완을 위해 압입단부(201)를 압입부(150)에 끼움 결합시킨 후 추가로 용접 결합 방식을 통해 결합력을 증대시켜야 하는 작업 공정 상의 번거로움이 있다.

한편, 알루미늄 재질로 이루어진 열전도 판넬 바디(200D-1,200D-2)의 내부에 냉매 유동 공간(205)을 형성하는 경우에도, 앞서 설명한 바와 같이, 냉매 유동 공간(205)에 충진되는 냉매의 종류가 매우 제한적일 수 있다. 가령, 냉매로 증류수(물)가 채택된 경우에는, 알루미늄 재질과 화학 반응을 일으켜 냉매로서의 기능 수행이 불가능한 바, 선택 가능한 냉매에서 증류수는 제외되어야 하는 문제점이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)는, 상술한 알루미늄 재질로 채택된 비교례(200D)의 열전도 판넬 바디(200D-1,200D-2)가 가지는 다양한 문제점을 해결하도록, 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)를 SUS(스테인리스 스틸) 재질로 채택하되, 알루미늄 재질로 채택된 경우에 상응하는 방열 성능을 확보할 수 있는 다양한 형상 설계 및 특징을 제안한다.

보다 상세하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)는, 도 25의 (b)에 참조된 바와 같이, 압입단부(201)를 단일 재질로 이루어진 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)를 임의의 기준선(T)을 기준으로 벤딩 공정(S20)을 통해 벤딩함으로써 소정의 곡률(가령, 도 15 및 도 16의 "R1" 또는 "R2" 참조)을 가지도록 형성하고, 냉매 유동 공간(205) 중 적어도 제1 냉매유로(210)의 일부가 압입부(150)를 구성하는 한 쌍의 슬롯 리브(150a,150b)의 선단보다 더 내측으로 유입되도록 형성할 수 있다.

이때, 본 발명의 일 실시예(200)에서의 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)의 재질은, 다음과 같은 조건을 만족하는 연신율을 가진 금속 재질로 한정될 수 있다.

보다 상세하게는, 그 조건 중 하나로서, 열전도 판넬 바디에 해당하는 구성이 선행 논문의 RBFHP와 같은 알루미늄 재질의 패널 형태로 구비된 것으로 가정하고, 방열 대상인 방열 하우징 본체(110)의 배면에 형성된 압입부(150)의 한 쌍의 슬롯 리브(150a,150b)의 내부에 빈 공간 없이 그 2배의 두께로 삽입되는 경우, 본 발명의 일 실시예(200)에서의 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)의 금속 재질은, 상술한 선행 논문의 RBFHP의 열전도 판넬 바디의 상기 2배의 두께보다 1/6 이하의 두께로 벤딩 가능한 연신율을 가진 금속 재질로 한정될 수 있다.

가령, 비교례(200D) 또는 선행 논문의 RBFHP의 알루미늄 재질의 열전도 판넬 바디(200D-1,200D-2)의 두께가 상술한 바와 같이, 0.5T 로써 압입부(150)에 삽입되는 경우 2배의 두께(1T)가 삽입되는 바, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)에서의 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)의 두께는 1T의 1/6 이하인 0.15T로 채택될 수 있다.

여기서, 비교례(200D)의 경우에도, 냉매 유동 공간(205)은 일측 열전도 패널(200D-1)와 타측 열전도 패널(200D-2)로 이루어지는 바, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)에서의 열전도 판넬 바디(200-1,200-2) 중 일측 열전도 패널(200-1)과 타측 열전도 패널(200-2)의 개별 두께는 0.5T의 1/3 이하로 정의될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예(200)에서의 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)로 채택된 금속 재질은, 상술한 바와 같이, 압입부(150)의 선단 내측으로 적어도 제1 냉매유로(210)의 일부가 삽입되도록 벤딩 가능한 연신율을 가짐이 바람직하다.

나아가, 상기 금속 재질은, 프레스 공정(S10)을 통한 가공 시 다수 개의 경사 가이드(215) 상에 다수 개의 강도 보강부(240)의 성형이 가능한 연신율을 가지는 것으로 한정될 수 있다.

그러므로, 이때의 연신율 또한, 비교례(200D)에서와 같이, 열전도 판넬 바디(200D-1,200D-2)의 금속 재질이 알루미늄 재질로 채택된 후 소정의 인장강도 이상을 가지도록 추가 가공(열처리, 냉간 가공 또는 합금)으로 제조된 경우로 한정될 것이다.

아울러, 본 발명의 일 실시예(200)에서의 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)로 채택된 금속 재질은, 알루미늄 재질의 열전도도(230W/m-K 수준임) 대비 1/10 이하의 열전도도를 가진 것으로 한정될 수 있다. 실제 후술하는 SUS 재질의 열전도도는 알루미늄의 열전도도의 1/10 이하인 20W/m-K 수준임은 이미 공지된 정보이다.

10-2. 냉매의 물 선택 가능 이점

상술한 바와 같은, 연신율 및 열전도도 대비의 한정 사항에 가장 적합한 재질은 앞서 설명한 SUS 재질을 들 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)에 있어서, 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)의 금속 재질을 SUS 재질로 채택할 경우, 상술한 연신율 및 열전도도와 관련된 한정 사항을 극복할 수 있을 뿐만 아니라, 채택 가능한 냉매로서 증류수를 추가 채택할 수 있는 이점을 가진다.

즉, SUS 재질로 채택된 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)의 냉매 유동 공간(205)에 충진되는 냉매는, 알루미늄 재질의 패널과는 화학적 반응을 일으키는 냉매를 제외하되 상술한 연신율을 가진 금속 재질로서 화학적 반응을 일으키지 않는 냉매로 정의될 수 있다.

이러한 정의를 만족하는 냉매로는 대표적으로 상술한 바와 같이 증류수(물)을 들 수 있고, 증류수로 냉매가 채택될 경우, 원가, 기화열 및 표면장력 측면에서 모두 기타 냉매에 비하여 이점을 가질 수 있다. 특히, 증류수의 경우 잠열과 현열이 높은 특징은, 압입단부(201)의 위치가 중력 방향에 대하여 상대적으로 높은 위치에 있더라도 충분한 열 수송능력을 발휘할 수 있는 점에서, 제2 냉매유로(220)의 경사도 방향에 관계없이 압입부(201)에 대한 고정 설계의 다양성을 확보할 수 있는 이점으로 이어진다.

보다 상세하게는, 냉매 유동 공간(205)에 충진되는 냉매는, 금속 재질인 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)와의 접촉 시 여하한 화학 반응을 일으키지 않고, 열전도 판넬 바디(200-1,200-2) 자체의 열전도도에 의해 액체 상태에서 기체 상태 또는 기체 상태에서 액체 상태로 상의 변화가 가능한 증류수(물)로 이루어질 수 있다.

이때의 '화학 반응'은, 냉매로 채택된 물에 의해 '부식'되거나 냉매 유동 공간(205)에 해당하는 내부의 압력을 변화시키는 물질의 부가적인 생성도 포함하는 개념이다.

다만, 물질 간 접촉은 특히 많은 시간이 흐른 경우 화학 반응이 전혀 일어나지 않는 경우는 극히 예외적인 사례인 점에서, 여기서의 '화학 반응'이라는 개념은, 적어도 냉매 유동 공간(205)의 내압을 변화시킴으로써 물의 상변화 조건에 영향을 미치는 정도의 반응으로 넓게 해석함이 바람직하다.

여기서, 냉매를 이루는 물은, 자연 상태의 물, 증류수 및 초순수 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 다만, 물을 채택하는 경우, 자연 상태의 물 속에는 유기물 및 무기물이 포함될 여지가 있으므로, 가급적이면 수증기화 후 정제된 증류수 또는 내부의 유기물 및 무기물이 제거된 초순수가 바람직할 것이다.

참고로, 증류수는 증류 과정에 따라 1차 증류수, 2차 증류수 및 3차 증류수로 나뉠 수 있다. 증류수의 각 차수는 정제 과정에 따른 분류로서, 물의 순도와는 별개의 등급이다.

1차 증류수는, 증류만을 거친 물을 뜻하고, Distrilled water(DW)라고 부르며, 2차 증류수는 1차 증류수를 한번 더 증류한 물을 뜻하고, 3차 증류수는 3번 증류하여 얻은 물을 뜻하고, 보통 1차 증류수급에서 이온을 제거해서 탈이온한 DI Water라고 부른다.

또한, 초순수(Ultra Pure Water)는, 역삼투압(RO, Reverse osmosis), 이온 교환수지, 활성탄 필터, 살균 등 고도의 정수처리 방법을 통해 수중 전해질, 미생물, 유기물 및 용존가스 등을 제거한 순수한 물로써, 이온이 제거된 정도를 뜻하는 비저항값(Specific resistivity)이 25℃ 기준 18MΩ·cm 이상의 물을 의미한다.

참고로, 비저항값이 25℃ 기준 5 내지 18MΩ·cm 미만의 범위 내의 물을 순수로 분류할 수 있다.

여기서, 냉매로서의 물은 초순수 뿐만 아니라 순수의 사용도 가능할 것이지만, 25℃ 기준 18 MΩ·cm 미만의 순수에는 초순수와는 달리 미량의 수중 전해질, 미생물, 유기물 및 용존가스 등이 존재할 수 있고, 밀폐된 공간에서 시간이 경과할수록 유기 가스의 생성 우려가 있는 한편, 총용존고용물(Total Dissolved Solids; TDS)은 0.028ppm 이상이므로, 25℃ 기준 18 MΩ·cm 이상의 비저항값을 가지는 초순수로 채택함이 바람직하다.

아울러, 냉매를 물로 선택 및 채용한 경우에는 비교례(200D)의 문제점들로부터 추론할 수 있는 바와 같이, 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)의 금속 재질은 물과의 접촉 시 여하한 화학 반응을 일으키지 않는 재질로 한정되어야 할 것이다.

그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)에서, 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)의 금속 재질은, 냉매를 이루는 물과 여하한 화학 반응을 일으키지 않는 금속 재질로서, SUS(스테인레스강) 재질을 포함할 수 있다. 여기서, SUS는 JIS규격에 포함된 스테인리스강의 규격 명칭이다.

여기서, 냉매로 채용된 물과 반응을 일으키지 않는 금속으로 백금, 금, 은, 이리듐, 텅스텐, 티타늄 등의 금속을 고려할 수 있으나, 상술한 바와 같이, 가공성이 우수하고 가격이 저렴한 SUS(스테인레스강) 또는 구리를 채택하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)는, 그 연신율이 합금 알루미늄 재질로 이루어진 비교례(200D) 또는 선행 논문의 RBFHP보다 더 크기 때문에, 압입부(150)의 홈 사이즈보다 더 큰 외측 형상을 가지도록 압입단부(201)를 형성한 후, 압입부(150)에 억지 끼움시키는 압입 끼움 방식으로 끼움 결합시키면 별도의 용접 공정과 같은 추가 공정이 없이도 충분한 고정력을 형성할 수 있는 이점을 가진다.

상술한 바와 같은 압입 끼움 방식에 의한 압입단부(201)의 압입부(150)에 대한 결합 방식의 채택은, 자칫 추가 용접 공정에 의해 부직포 등과 같은 섬유 재질로 이루어진 흡수체(300)의 용접 열로 인한 손상을 사전에 방지할 수 있는 이점으로 이어진다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예(200)의 제1 냉매유로 내지 제3 냉매유로(210~230)에는 냉매가 충진되고, 방열 하우징 본체(110)의 내부에 구비된 발열 소자들(140)로부터 전달되는 열에 의하여 냉매가 적극적으로 상변화를 하면서 방열을 수행하므로, 방열 성능이 극대화될 수 있음을 알 수 있다.

특히, 도 25를 참조하면, 비교례(200D)에 비하여 본 발명의 일 실시예(200)의 경우, 적어도 제1 냉매유로(210)의 일부가 압입부(150)가 형성하는 홈 내측(즉, 압입부(150)의 선단 내측)으로 유입되어 있는 바, 제1 냉매유로(210)의 흡수체(300)에 흡수 및 포집된 냉매가 발열 소자들(140)과 더 근접된 상태에서 열을 공급받을 수 있으므로, 증발 영역에서의 상변화가 보다 활발하게 이루어지는 점에서 알루미늄 재질로 채택된 경우에 버금가는 방열 성능을 확보할 수 있는 이점으로 이어진다.

10-3. 소수성 코팅재

다만, 냉매 유동 공간(205)에 충진되는 냉매가 증류수로 채택되는 경우, 물의 표면장력이 매우 높은 점은 다소 두께가 얇게 형성된 냉매 유동 공간(205)의 내부면에 의해 유동성이 저하되는 문제로 이어질 수 있다.

이와 같은 액상 냉매의 유동성 저하 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)는, 냉매가 냉매 유동 공간을 형성하는 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)의 내측면에 해당하는 부위에 소수성 코팅재를 코팅시켜 그 문제점을 해결할 수 있다.

제1 냉매유로(210)의 경우 충진된 냉매의 상태에 관계 없이 포괄 유로를 제공하고, 액상 냉매가 주로 흡수체(300)에 흡수되는 유로인 점에서 큰 문제가 없으나, 제2 냉매유로(220) 및 제3 냉매유로(230)의 경우 액상 냉매가 표면을 따라 흐르는 유동 경로를 제공하는 점에서, 냉매 유동 공간(205)을 형성하는 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)의 내측면에 소수성 코팅재를 이용한 코팅층을 형성하여, 보다 원활한 액상 냉매의 유동성을 확보하기 위함이다.

다만, 반드시 소수성 코팅재를 이용하여 코팅층을 형성하여야 하는 것은 아니고, 냉매의 종류 또는 유로의 특성에 따라 친수성 코팅재를 적용하는 것도 가능할 것이다.

11. 본 발명의 다른 실시예(접합 제조) 및 방열 하우징 본체 배치 구조

도 26은 도 4b의 A-A선을 따라 취한 단면도 및 그 부분 확대도이고, 도 27은 도 4b의 A-A선을 따라 취한 절개 사시도 및 그 부분 확대도이며, 도 28은 도 4b의 B-B선을 따라 취한 절개 사시도 및 그 부분 확대도이고, 도 29는 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구를 나타낸 사시도이며, 도 30은 도 29의 분해 사시도이고, 도 31은 도 29의 절개 사시도(a) 및 그 부분 확대도(b)와 해당 부분의 단면도(c)이며, 도 32는 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 압입부에 대한 결합 모습을 나타낸 단면도이다.

지금까지는, 도 4a 및 도 5a와 도 7 내지 도 24로 참조된 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200) 및 그 변형례(200T-1~200T-6)는, 단일의 금속 판넬 부재를 벤딩 또는 벤딩 공정(S20)의 제조 방식을 이용하여 제1 냉매유로(210)를 형성하는 것으로 전제하여 설명하였다.

그러나, 반드시 본 발명에 따른 능동적 방열 기구의 제조 방식이 상술한 벤딩 공정(S20)에 따른 일 실시예(200)에 의하여 한정되는 것은 아니고, 이하에서는, 도 4b 및 도 5b와 도 26 내지 도 32에 참조된 바와 같이, 2개로 분리된 금속 판넬 부재를 접합 방식으로 접합시킴으로써 제1 냉매유로(1210) 및 제2 냉매유로(1220)(실시예에 따라서는 제3 냉매유로 포함)를 포함하는 냉매 유동 공간(1205)을 형성하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)를 제안하여 설명한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)에 있어서, 열전도 판넬 바디(1200-1,1200-2)는, 도 26 내지 도 32에 참조된 바와 같이, 2개의 분리된 금속 판넬 부재를 접합 방식(후술하는 접합 공정(S40)과 동일)으로 성형하여 냉매 유동 공간(1205)을 형성할 수 있다. 이는, 단일의 금속 판넬 부재를 벤딩시킨 후 접합하는 동작으로 냉매 유동 공간(205)을 형성하는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)와는 상이한 제조 방식으로 제조되는 것과는 차이가 있다.

이와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)는, 도 4a 및 도 5a에 참조된 제1 설치 구현례로 구현되는 방열 하우징 본체(110)의 배면부에 결합되는 것도 가능하나, 도 4b 및 도 5b에 참조된 바와 같이, 상술한 제조 방식의 차이점에 의한 압입단부(201) 측의 상이한 형상에 적합한 압입부(150)부 형상을 포함하는 제2 설치 구현례로 구현되는 방열 하우징 본체(110)의 배면에 결합 및 설치되는 것으로 전제하여 설명한다.

도 26 내지 도 29를 참조하면, 제2 설치 구현례로 구현되는 방열 하우징 본체(110)의 배면부에는, 다수 개의 압입부(150)가 상하 방향으로 길게(즉, 수직 방향으로) 배치되고, 좌우 폭 방향으로는 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200) 복수 개가 이격되게 설치되도록 형성될 수 있다.

이와 같이, 제2 설치 구현례로 구현되는 방열 하우징 본체(110)의 배면부에 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200) 복수 개가 설치되는 경우, 상대적으로 'V'자 형태로 패턴 설치된 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)에 비해 상하 수직 방향으로는 외부 공기(외기)의 유동 저항이 최소화되어 외기의 유입이 원활한 한편, 능동적 방열 기구(1200) 각각으로부터 방출되는 열에 의한 상승 기류에 대한 유동 저항도 최소화되는 이점을 가진다.

또한, 제2 설치 구현례로 구현되는 방열 하우징 본체(110)의 배면부에는, 단일의 압입부(150)가 상하로 길게 배치될 수 있으나, 제1 냉매유로(1210)의 액상 냉매 분산력 또는 상승력의 한계를 고려하여, 상하에 2개 또는 3개의 구역으로 분할되도록 배치될 수 있고, 이 경우 방열 필요성이 적은 부위인 하단부 구역에는 다수의 고정 방열핀(200F)이 구비될 수 있다.

이와 같은 제2 설치 구현례로 구현되는 방열 하우징 본체(110)의 배면부에 설치되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200) 또한 접합 공정(S40)에 의한 제조 후 냉매 유동 공간(1205)의 두께 방향 일측면을 형성하는 일측 열전도 패널(1200-1) 및 접합 후 냉매 유동 공간(1205)의 두께 방향 타측면을 형성하는 타측 열전도 패널(1200-2)을 포함할 수 있다.

여기서, 제1 냉매유로(1210) 및 제2 냉매유로(1220)는, 일측 열전도 패널(1200-1) 및 타측 열전도 패널(1200-2)의 접합면을 기준으로 상호 대칭되게 형성될 수 있다.

그러나, 반드시 일측 열전도 패널(1200-1)을 형성하는 일측면과 타측 열전도 패널(1200-2)을 형성하는 타측면에 구비된 제1 냉매유로(1210) 및 제2 냉매유로(1220)가 대칭 형성되는 것에 한정되지 않고, 도 22a 내지 도 24에 참조된 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)의 다수의 변형례(200T-1~200T-6)와 같이 비대칭되게 형성되는 것을 배제하지 않는다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)에 있어서도, 제1 냉매유로(1210)는, 냉매 유동 공간(1205)에 충진되는 냉매 중 액상 냉매가 저장 및 보유되는 부분으로써, 중력 방향으로 상단과 하단이 수직되게 배치되는 바, 액상 냉매는 그 수면이 적어도 상술한 제1 냉매유로(1210)의 상단과 하단 중 하단에 가까운 부위에 위치된다.

일측 열전도 패널(1200-1) 및 타측 열전도 패널(1200-2)의 접합면은, 증발 영역에 해당하는 압입단부(1201)와 응축 영역에 해당하는 방열판부(1203)를 모두 포함하는 그 접합이 가능한 면적인 테두리 단부로 정의될 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200 등)의 경우, 후술하는 접합 공정(S40)에 의하여 접합되는 부위는, 벤딩 공정(S20)에 의하여 형성되는 부위인 압입단부(201) 측을 제외한 방열판부(203)의 테두리 단부인 점에서, 2개의 분리된 금속 판넬 부재를 접합하여 밀폐시키는 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)의 접합되는 부위와는 일부에 있어서 차이가 있음을 미리 밝혀둔다.

보다 상세하게는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)에 있어서, 열전도 판넬 바디(1200-1,1200-2)는, 일측 열전도 패널(1200-1) 및 타측 열전도 패널(1200-2)의 테두리 단부가 접합되어, 테두리 단부 중 폭 방향 일단부 및 타단부 중 어느 하나(도 25를 기준으로 좌측단부인 일단부가 이에 해당됨)의 내부로는 상기 제1 냉매유로(1210)를 형성하고, 테두리 단부 중 폭 방향 일단부 및 타단부 중 어느 하나(일단부)의 외부로는 방열 대상인 방열 하우징 본체(110)의 배면에 형성된 압입부(150)에 결합되는 압입단부(1201)를 형성할 수 있다.

또한, 열전도 판넬 바디(1200-1,1200-2)는, 일측 열전도 패널(1200-1) 및 타측 열전도 패널(1200-2)의 테두리 단부가 접합되어, 테두리 단부 중 폭 방향 일단부 및 타단부 중 상기 제1 냉매유로(1210)가 형성된 압입단부(1201)를 제외한 다른 하나(도 26을 기준으로 우측단부인 타단부가 이에 해당됨)의 내부로는 상기 제2 냉매유로(1220)를 형성하고, 테두리 단부 중 폭 방향 일단부 및 타단부 중 다른 하나(타단부)의 외부로는 외기와 열교환하는 방열판부(1203)를 형성할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)는, 도 4b 및 도 5b에 참조된 바와 같이, 방열 하우징 본체(110)의 배면에 상하 방향으로 수직되도록 길게 배치된 압입부(150)에 설치된다. 따라서, 전단부에 해당하는 압입단부(1201)와 후단부에 해당하는 방열판부(1203)의 외측단부가 상호 평행될 수 있다.

그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200 등)의 설명 부분에서 언급한 "다수 개의 경사 가이드(215) 중 상대적으로 제1 냉매유로(210)가 제2 냉매유로(220) 보다 중력 방향의 하측에 위치"하는 기술적 특징은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)에 있어서는, 제2 냉매유로(1220)의 경사 형성 방향을 정의할 때 보다 더 큰 의미를 가진다.

즉, 제1 냉매유로(1210)가 제2 냉매유로(1220) 보다 중력 방향 하측에 위치한다는 의미는, 제2 냉매유로(1220) 일단과 타단 중 방열판부(1203)의 외측단부 측에 해당하는 부위가 제1 냉매유로(1210)가 구비된 압입단부(1201) 측에 해당하는 부위보다 중력 방향을 기준으로 더 높은 위치에 위치되도록 경사지게 형성됨을 의미하는 것이다.

아울러, 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)는, 도 29 및 도 30에 참조된 바와 같이, 흡수체(300)의 액상 냉매의 흡수율을 향상시키기 위한 보조 흡수체(301)가 추가로 더 구비될 수 있다.

가령, Massive MIMO 기술이 적용된 최근의 안테나 장치는, 폭 방향의 크기보다는 상하 길이방향으로 길게 제조되는 것이 일반적이고, 최소 개수의 방열 기구(1200)를 이용하여 상하 방향으로 이격되게 구비된 다수 개의 발열소자들(140)의 열을 효율적으로 방열하기 위해서는, 방열 기구(1200)가 가능한 한 길이방향으로 길게 제조되어야 한다. 또한, 도 4b 및 도 5b에 참조된 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)가 채용된 안테나 장치(100)에서와 같이, 방열 기구(1200)의 상단 일부가 방열 하우징 본체(110)의 상단을 덮도록 상부로 더 길게 연장 형성될 수 있다.

그런데, 일측(가령, 중력 방향)으로 열전도 판넬 바디(1200-1,1200-2)가 길게 형성된 경우, 제1 냉매유로(1210)의 중력 방향 길이도 길어질 수 밖에 없고, 흡수체(300) 자체의 액상 냉매를 흡수하는 흡수력만으로 중력 방향 하측에서 상측 끝 부분까지 충분한 액상 냉매를 끌어올려 분산시키는 것은 매우 어렵고, 중력 방향으로 액상 냉매의 흡수율이 상이함에 따라 방열 성능도 위치에 따라 불균일할 수 있다.

여기서의 보조 흡수체(301) 또한, 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)에서와 같이, 흡수체(300) 자체의 흡수율을 증가시키는 기본적인 역할을 수행하는 것에서 더 나아가, 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)에서와 같이, 방열 하우징 본체(110)의 상단 부위를 덮도록 방열 하우징 본체(110)의 상단보다 더 상측으로 연장된 경우, 방열 하우징 본체(110)의 상부 측에 해당하는 방열판부(1203) 측에서 응집된 액상 냉매가 용이하게 흡수체(300)의 상단부 측으로 포집되어 흡수되도록 하는 역할을 수행할 수 있다.

즉, 보조 흡수체(301)는, 길이 방향으로 길게 배치된 흡수체(300) 중 상대적으로 중력 방향 상측에 위치된 흡수체(300)의 상단부 측에 대한 액상 냉매의 포집을 용이하게 유도하는 역할을 수행한다.

보다 상세하게는, 비교적 중력 방향 상측에 위치된 방열판부(1203) 부위에서 응축되어 낙하되는 액상 냉매는 다수 개의 경사 가이드(1215) 사이에 형성된 다수 개의 제2 냉매유로(1220)를 따라 균일하게 제1 냉매유로(1210) 측으로 공급되는 것이 바람직하다.

그러나, 방열판부(1203) 중 상대적으로 중력 방향의 상측에서 응축되는 액상 냉매 중 일부는 표면 장력을 형성하기 전의 매우 작은 부피를 가질 때, 인접하는 제2 냉매유로(1220)가 아닌 제3 냉매유로(1230) 사이를 통과하여 직접 하방으로 낙하할 우려가 있고, 이 경우 비교적 중력 방향 상측에 위치된 부위의 흡수체(300)로 액상 냉매의 공급이 원활하지 못한 문제점이 있다.

여기서, 보조 흡수체(301)는, 그 상부에서 직접 낙하한 응축 냉매를 흡수하여 흡수체(300)의 각 해당 부위로 액상 냉매를 공급할 수 있으므로, 흡수체(300)에 대한 액상 냉매의 불균일한 공급 현상을 완화할 수 있는 역할을 수행하는 것이다.

즉, 도 29 및 도 30에 참조된 바와 같이, 비교적 중력 방향 상측에 위치된 방열판부(1203) 부위에서 응축되어 낙하되는 액상 냉매를 포집한 후 흡수체(300)의 상단부 측에 공급됨에 따라, 액상 냉매가 공급되는 위치로부터 보다 중력 방향의 상측으로 액상 냉매를 분산하여 끌어 올리도록 구비됨으로써, 기존 흡수체(300)의 흡수율이 낮은 부위의 방열 성능을 보완하는 역할을 수행할 수 있다.

또한, 일반적으로 중력 방향 하측에서 증발된 고온의 기상 냉매가 냉매 유동 공간 중 상측으로 집중 이동됨에 따라 보다 충분한 응축 공간(응축 영역)의 부족으로 인해 냉매 유동 공간 중 상단부 열의 해소가 어려울 수 있는데, 보조 흡수체(301)는 냉매 유동 공간의 상측에서 하측으로 흘러내리는 액상 냉매의 일부를 상대적으로 흡수체(300)의 상단부 측에 해당하는 제1 냉매유로(1210) 측으로 액상 냉매를 지속적으로 공급하는 역할을 수행함으로써, 전체적으로 균일한 방열이 가능하도록 할 수 있다.

이를 위해, 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)에 있어서, 보조 흡수체(301)는, 도 29 및 도 30에 참조된 바와 같이, 상대적으로 상측 부위와 상대적으로 하측 부위 2개소에 2개(301-1,301-2)가 추가로 더 설치될 수 있다.

보다 상세하게는, 보조 흡수체(301)는, 제2 냉매유로(1220) 중 일부를 보다 더 넓은 폭을 가지도록 변형 가공한 보조흡수체 설치부(1261,1262)에 안착 설치될 수 있다.

보조 흡수체(301)가 2개(도면부호 301-1 및 301-2 참고)가 설치되는 경우, 보조흡수체 설치부(1261,1262) 또한 도 30에 참조된 바와 같이, 보조 흡수체(301)의 각 위치에 대응되게 2개소에 형성될 수 있음은 당연하다고 할 것이다.

보조 흡수체(301)는, 상술한 흡수체(300)의 상단부 측에 근접되게 하단이 연결되는 상부 보조 흡수체(301-1)와, 흡수체(300)의 중간 부위에 근접되게 하단이 연결되는 하부 보조 흡수체(301-2)를 포함할 수 있다.

또한, 상부 보조 흡수체(301-1) 및 하부 보조 흡수체(301-2)는, 각각 일측 열전도 패널(1200-1) 및 타측 열전도 패널(1200-2)에 형성된 보조흡수체 설치부(1261,1262)에 부직포로 채택되는 한 쌍의 보조 흡수체(301-1A,301-1B,301-2A,301-2B)가 각각 설치될 수 있다.

한편, 냉매 유동 공간(1205)에는, 도 30에 참조된 바와 같이, 보조 흡수체(301)의 안정적인 고정을 위한 다수 개의 고정 리브(1263)이 구비될 수 있다.

다수 개의 고정 리브(1263)는, 보조흡수체 설치부(1261,1262)를 폭 방향으로 가로지도록 형성되어, 양단부가 각각 보조흡수체 설치부(1261,1262)의 폭 방향 외측단에 별도로 용접 방식을 통해 결합되는 구성일 수 있다.

여기서, 보조흡수체 설치부(1261,1262)는, 일측 열전도 패널(1200-1)과 타측 열전도 패널(1200-2)의 내측면에서 각각 외측으로 더 냉매 유동 공간(1205)의 두께를 증가시키는 홈 형태로 가공 형성되는 바, 보조흡수체 설치부(1261,1262)와 다수 개의 고정 리브(1263) 사이에 보조 흡수체(301)가 삽입 안착되기 위한 틈새가 구비될 수 있으며, 이 틈새를 통해 보조 흡수체(301)를 설치할 수 있다.

이와 같은 다수 개의 고정 리브(1263)는, 보조 흡수체(301)가 냉매 유동 공간(1205)의 두께 방향으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)는, 2개의 금속 판넬 부재로 이루어진 일측 열전도 패널(1200-1) 및 타측 열전도 패널(1200-2)을 압입단부(1201)에 해당하는 부위를 포함하는 테두리 단부가 상호 면접하는 상태로 접합되어 이루어짐은 물론, 연신율이 좋은 SUS 재질로 이루어진 점에서, 도 32에 참조된 바와 같이, 방열 하우징 본체(110)의 배면에 형성된 다수의 압입부(150)에 대하여 억지 끼움시키는 압입 끼움 방식으로 결합될 수 있다.

이때, 적어도 맞대기 접합된 테두리 단부 부위를 포함하면서도, 제1 냉매유로(1210)(또는 흡수체(300))에 해당하는 부위의 절반 이상이 압입부(150)를 형성하는 한 쌍의 슬롯 리브(150a,150b)의 외측단보다 더 내부에 위치되도록 압입 끼움됨이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)는, 연신율이 좋은 SUS 재질로 이루어진 점에서, 다소 열에 취약한 부직포 등과 같은 섬유 재질로 이루어진 흡수체(300)가 제1 냉매유로(1210) 측에 구비되더라도 용접 공정이 사용되지 않고서도 압입 끼움 방식에 의한 간단한 결합 방식으로도 견고하게 방열 하우징 본체(110)의 배면에 고정될 수 있는 이점을 가진다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)는, 동일한 접합 방식으로 제조된 도 25의 (b)에 참조된 비교례(200D)와 비교할 때, 동일한 압입부(150)의 삽입 두께를 감안하더라도, 적어도 1T(0.5T*2)의 삽입 두께에 0.3T(0.15T*2)의 두께만큼을 뺀 0.7T의 제1 냉매유로(1210)를 확보한 채로 압입부(150)에 대한 제1 냉매유로(1210)의 근접 설치가 가능한 점에서, 실질적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 냉매의 상변화에 의한 방열 성능의 향상을 기대할 수 있다.

12. 비교례와 본 발명의 실험 데이터 비교

도 33은 비교례에 따른 능동적 방열 기구(200D)와 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)에 의한 발열 소자들(140)의 온도를 비교한 비교 그래프(a) 및 비교도(b)이다.

본 발명의 출원인은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)의 방열 성능을 확인하기 위하여, 동일한 방열 하우징 본체(110)의 배면에 동일한 개수 또는 동일한 형태의 압입부(150)에 각각 비교례(200D)와 본 발명의 일 실시예(200)에 따른 능동적 방열 기구를 설치하고, 입력 전력을 25W로 하는 5개의 발열 소자들(140)을 메인 보드에 실장한 후, 각 발열 소자들(140)의 온도 결과값을 도 33에 참조된 바와 같이 획득하였다.

도 33을 참조하면, 5개의 발열 소자들(140) 각각의 비교례(200D)와 일 실시예(200)에서의 온도 차는 최소 0.2℃(발열소자 1 참고), 최대 2.1℃(발열소자 4 참고)의 차이로 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)의 발열 소자들 온도가 낮게 측정됨을 알 수 있다.

측정된 발열 소자들 온도가 상대적으로 낮게 측정되는 결과는, 반대로 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)의 방열 성능이 비교례(200D)에 비하여 보다 더 우수함을 확인시켜 주는 것이다.

도 34는 선행 논문의 RBFHP 중 2가지 형상 사양의 제품(Roll Bonding Fin(292*115 및 310*90) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(PTX(310*90))의 각 50℃, 60℃ 및 70℃에 도달하는 시간을 측정한 결과 표이고, 도 35는 냉매를 사용하지 않은 일반적인 알루미늄 재질의 방열 핀(AL6063_REF), 선행 논문의 RBFHP로 추정되는 2가지 사양의 제품(Roll Bonding Fin(292*115 및 310*90) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(PTX(310*90))의 각 열원(발열체) 위치에 따른 온도를 비교한 그래프이다.

도 34의 결과 표를 획득하기 위한 시험은, 선행 논문의 2가지 형상 사양의 제품 및 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)의 시제품을 동시에 동일 열원에 해당하는 수조에 일부를 담근 후, 수조에 담기지 않는 부위의 온도 상승 시간을 획득한 것이다.

다만, 상술한 결과값이 제품 자체의 형상 차이에 따라 상이하지 않음을 확인하기 위하여, 선행 논문의 RBFHP를 2가지 형상으로 채택하였고, 이 중 동일한 형상(사이즈)로 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)의 시제품을 제조하여 측정한 것이다.

도 34를 참조하면, 냉매의 상변화를 이용한 동일한 알루미늄 재질로 이루어진 선행 논문의 RBFHP 2개의 제품에 관한 특정 온도까지의 도달 소요 시간은 대체로 제품 형상 중 폭보다 길이방향의 크기가 더 큰 제품(Roll Bonding Fin, 310*90)이 다른 제품(Roll Bonding Fin, 292*115)보다 더 빠르다는 것을 확인할 수 있다(즉, 50℃에의 도달 시간은 1초가 더 빠르고, 60℃에의 도달 시간은 25초가 더 빠르며, 70℃에의 도달 시간은 36초가 더 빠름).

이는, 냉매의 증발 영역과 응축 영역이 구분되되, 응축 영역이 증발 영역으로부터 좀 더 이격되어 있거나 어느 정도 구분이 될 정도인 경우 기상 냉매의 활발한 확산 유동에 따른 것에 기인한 것으로 추정된다. 그러므로, 폭 방향의 크기를 다소 줄일 수 있는 점에서, 안테나 장치(또는 전자 기기)의 전후 두께를 슬림화하기 위한 중요한 지표가 될 수 있다.

아울러, 위 선행 논문의 RBFHP 2개의 제품 중 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200, PTX, 310*90)과 동일한 형상 사양의 제품(Roll Bonding Fin, 310*90)의 각 온도 도달 시간을 비교하면, 도 32에 참조된 바와 같이, 매우 획기적으로 짧은 시간에 목표 온도에 도달함을 확인할 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200, PTX, 310*90)의 경우 최고 목표 도달 온도인 70℃에 도달 시간은 불과 8초이고, 이는 선행 논문의 RBFHP의 Roll Bonding Fin, 310*90 사양의 제품이 최저 목표 도달 온도인 50℃에 도달하는 시간보다 무려 5배에 가깝도록 빠르게 도달한 결과치이며, 동일한 최고 목표 도달 온도로 대비할 경우 무려 10배에 가깝도록 빠르게 도달한 결과치임을 확인할 수 있다.

이는, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(300, PTX, 310*90)가 선행 논문의 RBFHP의 Roll Bonding, 310*90 제품에 비하여 냉매 유동 공간 내에서의 기액 순환이 매우 활발하게 이루어짐을 반증하는 결과이다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)가 선행 논문의 RBFHP의 제품에 비하여 실질적으로 방열을 수행하는 냉매 유동 공간(205)(보다 상세하게는 제1 냉매유로(210))의 이격 거리가 최소화된 것에서 기인하는 것으로 추정되고, 금속 판넬 부재의 재질 자체의 열전도도의 우수함보다 냉매 유동 공간(205)에 충진된 냉매 중 액상 냉매와 발열 소자들(140) 사이의 이격 거리 축소가 더 현실적인 방열 성능의 향상 원인이 될 수 있음을 보여주는 좋은 결과물로 평가된다.

이와 같이, 증발 영역을 제외한 응축 영역 전부로의 목표 온도에 도달되는 시간을 최소화할 경우, 보다 빠르고 높은 성능으로 방열이 이루어질 수 있음은 당연하다고 할 것이다.

한편, 도 34의 결과값을 도출한 테스트의 취지는, 일반적으로 안테나 장치와 같이, 상하 방향으로 길게 형성된 방열 부위의 열원(발열체) 위치별 온도 측정 결과값으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200, PTX, 310*90)가 냉매의 상변화를 이용하지 않는 경우인 일반적인 알루미늄 재질의 방열 핀(AL6063_REF) 및 선행 논문의 RBFHP로 추정되는 2가지 사양의 제품(Roll Bonding Fin(292*115 및 310*90)에 비하여 안테나 장치에 대한 설치 적합성을 확인하기 위한 것이다.

이의 정확한 결과값을 도출하기 위하여, 도 35에 참조된 바와 같이, 균일 전력 입력(25W)의 열원(발열체)를 상하 동일 간격으로 5개소에 이격시켜 배치한 후, 방열을 수행하는 방열 핀으로서, 위 4가지 제품을 교체하여 측정하였다.

그 결과, 도 35에 참조된 바와 같이, 일반적인 알루미늄 재질의 방열 핀(AL6063_REF) 제품의 경우 선행 논문의 RBFHP로 추정되는 2가지 사양의 제품(Roll Bonding Fin(292*115 및 310*90)에 비하여 가장 아래의 열원으로부터 가운데인 세번 째의 열원까지는 상대적으로 그 자체의 온도가 높고, 아래에서 네번 째의 열원과 가장 위의 열원은 상대적으로 온도가 더 낮은 걸 확인하였다.

이러한 결과의 원인을 정확하게 규명하기는 어렵지만, 선행 논문의 RBFHP 제품 2개는 모두 비교적 고온 외기로 보이는 상승 기류의 영향을 높은 위치에서 더 많이 받는 것으로 추정할 수 있다. 이를 통해, 선행 논문의 RBFHP는 안테나 장치와 같이 상하 방향으로 길게 형성된 방열 부위 전부에 대하여 적용하는 것은 방열 성능면에서 바람직하지 않고, 각 위치에 따라 최적의 성능을 발휘하도록 위 일반적인 알루미늄 재질의 방열 핀(AL6063_REF) 제품과 교차하여 배치되도록 설계함이 바람직하다.

이에 반하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200, PTX, 310*90)의 경우, 열원의 높낮이에 관계 없이 양호한 열원 온도값을 나타내고 있으므로, 안테나 장치와 같은 상하 방향으로 길게 형성된 방열 부위 전부에 대하여 균일하게 적용 가능한 이점을 가짐은 당연하다고 할 것이다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)는, 최근 국제 사회의 규제 사항으로 등장하고 있는 냉매 사용 및 선택의 한계점을 극복함과 동시에, 제품 자체의 방열 성능을 극대화할 수 있는 이점을 제공한다.

13. 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예의 제조 방법

도 36은 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 제조 방법을 나타낸 순서도이고, 도 37은 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.

본 발명의 실시예들에 따른 능동적 방열 기구의 제조 방법은, 도 36에 참조된 바와 같이, 단일의 부재로써 열전도성 재질의 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)를 압착하여 각각 소정 깊이로 제1 냉매유로(210), 제2 냉매유로(220) 및 제3 냉매유로(230)가 함몰되도록 가공하는 프레스 공정(S10)을 포함한다.

프레스 공정(S10)은, 도 12에 참조된 바와 같이, 임의의 기준선(T)을 기준으로 상호 벤딩될 경우 상술한 제1 냉매유로 내지 제3 냉매유로(210~230) 및 다수 개의 강도 보강부(240)가 대칭적으로 형성되도록 동일한 규격 및 사양으로 구비된 단일의 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)를 제조하는 공정으로 정의할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열기구의 제조 방법은, 프레스 공정(S10) 후, 제1 냉매유로(210)를 기준으로 하는 임의의 기준선(T)을 기준으로 폭 방향 일측의 일측 열전도 패널(200-1) 및 폭 방향 타측의 타측 열전도 패널(200-2)을 접힘시키는 벤딩 공정(S20)과, 벤딩 공정(S20) 후, 일측 열전도 패널(200-1) 및 타측 열전도 패널(200-2)의 방열판부(203)에 해당하는 테두리 단부와 제2 냉매유로(220) 및 제3 냉매유로(230)에 형성된 다수 개의 강도 보강부(240)를 상호 접합시키는 접합 공정(S40)을 포함할 수 있다.

여기서, 접합 공정(S40)은, 냉매가 충진되는 냉매 유동 공간(205)을 밀폐시킬 목적으로 수행되는 바, 제1 냉매유로(210) 측에 해당하는 압입단부(201)는 이미 벤딩 공정(S20)에 의해 밀폐되어 있는 부분이므로, 상술한 바와 같이, 방열판부(203)에 해당하는 테두리 단부를 따라 접합시키는 공정으로 해석될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예들에 따른 능동적 방열기구의 제조 방법은, 접합 공정(S40) 전, 압입단부(201)에 가까운 제1 냉매유로(210)에 해당하는 부위에 액상 냉매를 모세관력을 통해 흡수 및 이동시키는 흡수체(300)를 설치하는 흡수체 설치 공정(S30)을 더 포함할 수 있다.

이때, 흡수체(300)는 벤딩 공정(S20)을 통해 형성되는 제1 냉매유로(210)의 길이방향 양단의 개구된 양단부의 개구부 중 어느 하나를 통해 삽입 설치된 후, 후술하는 냉매 충진 공정(S50)에 의한 냉매를 충진한 다음 개구된 양단부 중 어느 하나를 코킹하는 동작으로 차폐하여 내부의 냉매가 누출되지 않도록 하는 공정일 수 있다.

보다 상세하게는, 흡수체 설치 공정(S30)은, 벤딩 공정(S20)의 수행 과정 동안에 수행되는 공정으로서, 벤딩 공정(S20)dl 완료되기 전에 일부 형성된 제1 냉매유로(210)에 흡수체(300)를 삽입 설치하는 공정으로 정의될 수 있다.

즉, 도 12에 참조된 도면을 참조하여 설명하면, 벤딩 공정(S20) 중 도 12의 (b)와 같이 일부 각도만큼 일측 열전도 패널(200-1)과 타측 열전도 패널(200-2)을 임의의 기준선(T)을 기준으로 벤딩하여 제1 냉매유로(210)를 일부 형성한 다음, 흡수체(300)를 제1 냉매유로(210)가 형성되는 부위에 배설하는 방식으로 설치한 다음, 도 12의 (c)와 같은 추가적인 벤딩 공정(S20)을 거쳐 도 10의 (d)와 같은 접합 공정(S40)을 수행할 수 있다.

이때, 벤딩 공정(S20)이 완료되면, 제1 냉매유로(210) 부위에 형성된 다수 개의 흡수체 고정가이드(250)에 의해 흡수체(300)가 제1 냉매유로(210)에 해당되는 부위에 안정적으로 고정 설치될 수 있다.

이후, 상술한 바와 같은 접합 공정(S40)을 통해 일측 열전도 패널(200-1)과 타측 열전도 패널(200-2)의 테두리 단부를 따라 접합시킬 때, 제1 냉매유로(210)를 구성하는 압입단부(201)의 일단 및 타단에 해당하는 길이방향 양단은 개구된 상태가 되는 데, 개구된 양단 중 어느 하나는 나중에 수행되는 후술하는 진공화 공정(미도시)을 위하여 코킹된 다음, 후술하는 냉매 충진 공정(S50)에 의한 냉매를 충진한 후 개구된 양단 중 코킹되지 않은 다른 하나를 코킹하는 동작으로 차폐하여 내부의 냉매가 누출되지 않도록 하는 후술하는 코킹 마무리 공정(미도시)을 수행될 수 있다.

아울러, 본 발명의 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 제조 방법은, 상기 접합 공정(S40) 후, 제1 냉매유로(210)의 길이방향 일측단 또는 타측단(즉, 개구된 양단 중 어느 하나)을 통해 냉매를 충진하는 냉매 충진 공정(S50)과, 냉매 충진 공정(S50) 후 방열 하우징 본체(110)의 압입부(150)에 압입 방식으로 설치하는 방열 기구 체결 공정(S60)을 더 포함할 수 있다.

냉매 충진 공정(S50)은, 제1 냉매유로(210)의 길이방향 일측단 및 타측단(즉, 양단부)에 형성된 개구부 중 어느 하나를 통해 이루어질 수 있고, 냉매가 충진된 이후에는 완전 밀폐시킴으로써 냉매의 누출을 방지할 수 있다.

다만, 본 발명의 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 제조 방법은, 흡수체 설치 공정(S40) 전, 제1 냉매유로(210)의 양단부에 형성된 개구부 중 어느 하나를 코킹하여 차폐하고, 냉매 유동 공간을 세척하는 세척 공정(미도시)과, 세척 공정 후이고 냉매 충진 공전(S50) 전 또는 냉매 충진 공정(S50) 후, 제1 냉매유로의 양단부에 형성된 개구부 중 코킹되지 않은 어느 하나를 통하여 냉매 유동 공간을 진공화시키는 진공화 공정(미도시)을 더 포함할 수 있다.

여기서, 세척 공정은, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)를, 침적 조 - 초음파 조 - 린스 조 - 증기탈지 조에 순서대로 침지시킴으로써 이루어질 수 있고, 최종적으로 습기를 제거하도록 건조함으로써 수행될 수 있다. 진공화 공정은, 일반적으로 진공에 의하여 동작하는 장치의 내부를 펌핑을 통해 진공화한 후 냉매를 충진하고 이후 냉매를 가열 및 증발시킨 다음 다시 한번 진공화하는 공정(가열식 진공화 공법) 또는 냉매를 충진한 후 일시적으로 냉매를 일시적으로 동결(고체화)시킨 다음 진공화하는 공정(동결식 진공화 공법) 중 어느 하나로 수행될 수 있다.

참고로, 전자의 방법인 진공 후 냉매를 충진(주입)하는 방식의 진공화 공정은, 냉매 충진(주입) 시 진공도 변화가 발생하는 바, 먼저 고진공을 형성한 후 냉매를 충진하게 되면 저진공 상태로 변화되는 점을 이용한 방식이고, 보다 저렴한 공정 방식인 점에서 품질보다는 가격을 우선시하는 대량 생산 및 저가제품의 제조에 주로 적용될 수 있다.

아울러, 후자의 방법인 액상 냉매 충진(주입)과 그 액상 냉매의 동결 후 진공화 공정은, 구체적으로 1차 진공 후 액상 냉매를 충진하고 동결한 다음 다시 2차 진공을 수행하는 것으로서 전자의 방법보다 복잡한 공정을 거치나, 반응속도가 빠르고, NCG를 최소화할 수 있으며, Qmax를 올릴 수 있는 고진공 제품에 유리한 이점이 있고, 액상 냉매의 동결 과정을 통해 진공설비용량을 축소하고, 진공배기속도를 높일 수 있으며, 소량 생산 및 고가제품의 제조에 주로 적용될 수 있다.

진공화 공정이 완료되면, 진공화 공정을 위해 코킹되지 않고 남겨 둔 제1 냉매유로(210)의 나머지 개구부를 코킹시키는 코킹 마무리 공정(미도시)을 더 포함할 수 있다.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200)는, 도 13에 참조된 바와 같이, 제1 냉매유로(210)의 일단과 타단에 해당하는 압입단부(201)의 일부가 더 외측으로 돌출된 일측 코킹단부(207a) 및 타측 코킹단부(207b)가 형성되는 바, 상술한 접합 공정(S40) 후 수행되는 코킹 작업 및 상기 코킹 마무리 공정 시 탄성 재질로 이루어진 소정의 코킹 부재를 이용하여 개구된 부위를 차폐하고 압착 코킹 공구(미도시)를 이용하여 돌출된 부위를 압착하여 완전 밀폐시킨 후, 다시 압착된 부위로서 상기 돌출된 부위를 컷팅하여 제거함으로써 코킹 작업을 수행할 수 있다.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 제조 방법은, 코킹 마무리 공정 후, 냉매의 누수 여부를 시험하는 리크 테스트 공정(미도시), 최종적으로 본 발명의 능동적 방열 기구(200)의 성능을 검사하는 성능 검사 공정(미도시) 및 본 발명의 능동적 방열 기구(200)의 신뢰성을 시험하는 신뢰성 테스트 공정 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구의 제조 방법은, 도면에 도시되지 않았으나, 벤딩 공정(S20)(또는 흡수체 설치 공정(S30)) 전 냉매 충진 공정(S50)에 의하여 충진되는 냉매가 유동되는 냉매 유동 공간(205)을 형성하는 열전도 판넬 바디(200-1,200-2)의 일면에 소수성 코팅재를 코팅 형성하는 코팅 공정(미도시)을 더 포함할 수 있다.

여기서는, 냉매를 물(증류수)로 채택하는 것을 가정하여 코팅층의 원료로써 소수성 코팅재로 한정하여 설명하고 있으나, 채택되는 냉매의 종류 또는 냉매 유로에 따라 친수성 코팅재의 사용이 가능함은 당연하다고 할 것이다.

한편, 도 37을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)의 제조 방법은, 상술한 벤딩 공정(S20)을 포함하는 본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200 등)의 제조 방법과는 다음과 같이 상이할 수 있다.

즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)의 제조 방법은, 2개의 분리된 금속 판넬 부재를 각각 압착하여 각각 소정 깊이로 제1 냉매유로(1210) 및 제2 냉매유로(1220)를 포함하는 냉매 유동 공간이 형성되도록 가공하는 프레스 공정(S10)과, 프레스 공정(S10) 후, 2개의 분리된 금속 판넬 부재로 구비된 열전도 판넬 바디(1200-1,1200-2)의 테두리 단부를 따라 접합하여 제1 냉매유로(1210) 및 제2 냉매유로(1220)에 해당하는 냉매 유동 공간을 동시에 형성하는 접합 공정(S40)과, 냉매를 냉매 유동 공간으로 충진시키는 냉매 충진 공정(S50)을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 능동적 방열 기구(200 등)의 제조 방법에서는, 단일의 금속 판넬 부재를 이용하여 프레스 공정(S10)을 수행함으로써 제1 냉매유로(210) 및 제2 냉매유로(220)를 포함하는 냉매 유동 공간을 형성하고 벤딩 공정(S20)을 통해 형성되는 압입단부(201) 측을 제외한 테두리 단부가 추후 수행되는 접합 공정(S40)에 의하여 접합 가능한 상태로 제조되는 것이다.

이에 반하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)의 제조 방법은, 2개의 분리된 금속 판넬 부재를 각각 프레스 공정(S10)을 통해 그 외형인 테두리 단부와 함께 제1 냉매유로(1210) 및 제2 냉매유로(1220)에 해당하는 부위를 판금 형성한 후, 상술한 벤딩 공정(S20) 없이 곧바로 2개의 분리된 금속 판넬 부재의 각 테두리 단부를 접합 공정(S40)을 이용하여 접합시킬 수 있다.

물론, 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)의 제조 방법에서도, 접합 공정(S40) 전 흡수체(300) 또는 보조 흡수체(301)를 설치하는 흡수체 설치 공정(S30)이 수행될 수 있음은 당연하다고 할 것이다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)가 다수 개의 강도 보강부(1240)를 포함하고 있는 경우, 접합 공정(S40)은, 2개의 분리된 금속 판넬 부재의 테두리 단부를 소정 방식으로 접합시키면서 동시에 다수 개의 강도 보강부(1240)를 상호 접합시키는 공정을 포함하는 개념으로 해석될 것이다.

다만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 능동적 방열 기구(1200)의 제조 방법에 있어서도, 접합 공정(S40) 후 수행되는 세척 공정 및 진공화 공정의 수행을 위하여 압입단부(1201) 측에 해당하는 부위의 일단과 타단 측이 개구되도록 형성한 후 추후 코킹 마무리 공정을 수행할 수 있음은 당연하다고 할 것이다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 실시예들에 따른 능동적 방열 기구(200,1200)에 따르면, 능동적으로 내부에 충진된 냉매의 상변화를 통해 열전달 및 열방출이 이루어지도록 함으로써, 종래의 방열을 수행하는 히트싱크핀 자체의 재질 상의 한계를 극복하고, 보다 높은 방열 성능을 구현할 수 있으므로, 안테나 장치 또는 이와 유사한 전자기기의 성능을 크게 향상시키는 이점을 제공한다.

이상, 본 발명에 따른 능동적 방열 기구 및 그 제조 방법의 실시예들을 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 의하여 정해진다고 할 것이다.

본 발명은 발열 장치(가령, 전자기기)로부터 발생된 열을 그 자체의 열전도 재질 특성보다 더 효과적인 냉매의 상변화를 통해 능동적으로 전달하여 방열 성능을 향상시킬 수 있는 능동적 방열 기구 및 그 제조 방법을 제공한다.

Claims (29)

1. 내부에 냉매가 충진되는 냉매 유동 공간을 가지는 열전도 판넬 바디; 를 포함하되,

   상기 냉매 유동 공간은,

   상기 열전도 판넬 바디로 방열 대상인 발열체로부터 열을 공급받는 제1 냉매유로; 및

   상기 제1 냉매유로와 연결되고, 상기 냉매 중 기체 상태에서 액체 상태로 응축된 액상 냉매가 상기 제1 냉매유로 측으로 균일하게 공급하는 다수 개의 제2 냉매유로; 를 포함하는, 능동적 방열 기구.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1 냉매유로는, 중력 방향 또는 중력 방향에 대하여 경사지게 형성된, 능동적 방열 기구.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 제2 냉매유로는,

   상기 액상 냉매가 소정 크기 이상으로 응집된 후에는 인접하는 제2 냉매유로 측으로는 상기 표면 장력 또는 중력에 의한 분산 유동이 억지되게 형성된, 능동적 방열 기구.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 제2 냉매유로는,

   상기 액상 냉매가 존재하지 않는 공간인 인접하는 제2 냉매유로 사이를 통해 기체 상태의 기상 냉매가 유동 가능하게 형성된, 능동적 방열 기구.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 제2 냉매유로는,

   상기 액상 냉매가 소정 크기 이상으로 응집된 후에는 인접하는 제2 냉매유로 측으로는 상기 표면 장력 또는 중력에 의한 분산 유동이 억지되고, 상기 액상 냉매가 존재하지 않는 공간인 인접하는 제2 냉매유로 사이를 통해 기체 상태의 기상 냉매가 유동 가능하게 형성된, 능동적 방열 기구.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 제2 냉매유로는, 기상 냉매에서 상변화된 액상 냉매의 상기 냉매 유동 공간에서의 액상 흐름을 유도하기 위해, 복수 개가 상대적으로 중력 방향 하측에 위치한 상기 제1 냉매유로인 폭 방향 일단부를 향하여 폭 방향 타단부로부터 분기되지 않도록 형성된, 능동적 방열 기구.
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 열전도 판넬 바디는, 단일의 금속 판넬 부재 또는 2개의 분리된 금속 판넬 부재를 소정 방식으로 성형하여 상기 냉매 유동 공간을 형성하되,

   상기 냉매 유동 공간 중 상기 제1 냉매유로는, 상기 단일의 금속 판넬 부재의 상기 소정 방식 중 벤딩을 통해 형상 변형된 부위로서, 상기 발열체 또는 상기 발열체가 구비된 압입부에 대하여 상기 금속 판넬 부재의 소재 두께에 따른 이격 거리만큼만 사이에 두고 상기 냉매 중 액상 냉매가 들어차도록 형성된, 능동적 방열 기구.
8. 청구항 1에 있어서,

   상기 열전도 판넬 바디는 단일의 금속 판넬 부재 또는 2개의 금속 판넬 부재로 이루어지되,

   상기 열전도 판넬 바디를 이루는 상기 금속 판넬 부재는, 스테인리스 스틸(SUS) 재질로 구비된, 능동적 방열 기구.
9. 청구항 1에 있어서,

   상기 제2 냉매유로는, 상기 열전도 판넬 바디의 마주하는 면으로부터 상기 냉매 유동 공간 내측으로 대칭되게 돌출 형성된 다수 개의 경사 가이드 사이로 정의되는, 능동적 방열 기구.
10. 청구항 9에 있어서,

    상기 제2 냉매유로 또는 상기 다수 개의 경사 가이드는, 인접하는 제2 냉매유로 또는 경사 가이드가 상호 평행되게 배치된, 능동적 방열 기구.
11. 청구항 9에 있어서,

    상기 제2 냉매유로 또는 상기 다수 개의 경사 가이드는, 일단과 타단 중 적어도 어느 하나가 상기 제1 냉매유로와 연결되되, 상기 제1 냉매유로 측에 연결되는 단부가 상대적으로 중력 방향의 하측에 위치된, 능동적 방열 기구.
12. 청구항 9에 있어서,

    상기 제2 냉매유로 또는 상기 다수 개의 경사 가이드는, 일단과 타단 중 적어도 어느 하나가 상기 제1 냉매유로와 연결되되, 상기 일단과 타단이 일직선되게 연결되는, 능동적 방열 기구.
13. 청구항 9에 있어서,

    상기 열전도 판넬 바디의 상기 냉매 유동 공간은,

    상기 열전도 판넬 바디의 마주하는 면 중 상기 다수 개의 경사 가이드가 형성된 부위로서 상기 냉매 유동 공간 내에서 접합되지 않고 상호 이격되는 부위로 정의되는 다수 개의 제3 냉매유로; 를 더 포함하는, 능동적 방열 기구.
14. 청구항 13에 있어서,

    상기 응축 영역에서 응축된 액상 냉매는 상기 제2 냉매유로를 정의하는 상기 다수 개의 경사 가이드를 따라 중력 방향으로 액체 유동되고,

    상기 증발 영역에서 증발된 기상 냉매는 상기 제3 냉매유로를 정의하는 상기 다수 개의 경사 가이드의 각 사이를 따라 기체 유동되는, 능동적 방열 기구.
15. 청구항 1에 있어서,

    상기 제1 냉매유로 내에 배치되고, 상기 냉매 유동 공간 내의 액상 냉매를 흡수한 후 기상 냉매로 증발시키도록 다수의 기공을 가진 흡수체; 를 더 포함하는, 능동적 방열 기구.
16. 청구항 15에 있어서,

    상기 다수 개의 제2 냉매유로 중 적어도 하나에 배치되되, 액상 냉매를 상기 흡수체로 포집하여 제공하는 보조 흡수체; 를 더 포함하는, 능동적 방열 기구.
17. 청구항 1에 있어서,

    상기 열전도 판넬 바디는, 단일의 금속 판넬 부재를 벤딩 방식으로 성형하여 상기 냉매 유동 공간을 형성하되,

    상기 벤딩 전 임의의 기준선(T)의 일측에 구비되고, 상기 벤딩 후 상기 냉매 유동 공간의 두께 방향 일측면을 형성하는 일측 열전도 패널; 및

    상기 벤딩 전 임의의 기준선(T)의 타측에 구비되고, 상기 벤딩 후 상기 냉매 유동 공간의 두께 방향 타측면을 형성하는 타측 열전도 패널; 을 포함하고,

    상기 제1 냉매유로는, 상기 벤딩 후 상기 임의의 기준선(T)을 기준으로 상기 냉매 유동 공간의 두께 방향으로 상호 대칭되게 형성된, 능동적 방열 기구.
18. 청구항 1에 있어서,

    상기 열전도 판넬 바디는, 2개의 분리된 금속 판넬 부재를 접합 방식으로 성형하여 상기 냉매 유동 공간을 형성하되,

    상기 접합 후 상기 냉매 유동 공간의 두께 방향 일측면을 형성하는 일측 열전도 패널; 및

    상기 접합 후 상기 냉매 유동 공간의 두께 방향 타측면을 형성하는 타측 열전도 패널; 을 포함하고,

    상기 제1 냉매유로 및 상기 제2 냉매유로는, 상기 일측 열전도 패널 및 타측 열전도 패널의 접합면을 기준으로 상호 대칭되게 형성된, 능동적 방열 기구.
19. 청구항 17 또는 청구항 18에 있어서,

    상기 일측 열전도 패널 및 상기 타측 열전도 패널에는, 상기 벤딩 또는 상기 접합 후 상기 냉매 유동 공간 내부에서 상기 일측 열전도 패널 및 상기 타측 열전도 패널의 강도를 보강하는 다수 개의 강도 보강부가 형성된, 능동적 방열 기구.
20. 청구항 19에 있어서,

    상기 다수 개의 강도 보강부는, 선단면이 적어도 상기 냉매 유동 공간으로 상기 다수 개의 경사 가이드의 선단보다 더 돌출되게 형성된, 능동적 방열 기구.
21. 청구항 19에 있어서,

    상기 다수 개의 강도 보강부는, 상기 벤딩 또는 상기 접합 후 소정 방식에 의하여 접합되는, 능동적 방열 기구.
22. 청구항 17에 있어서,

    상기 벤딩 후 상기 일측 열전도 패널 및 상기 타측 열전도 패널은 상기 제1 냉매유로가 형성된 압입 단부를 제외한 영역으로 정의되는 방열판부의 테두리 단부를 따라 상호 접합되는, 능동적 방열 기구.
23. 단일의 금속 판넬 부재를 압착하여 각각 소정 깊이로 제1 냉매유로 및 제2 냉매유로를 포함하는 냉매 유동 공간이 형성되도록 가공하는 프레스 공정;

    상기 프레스 공정 후, 상기 제1 냉매유로에 해당하는 부위를 형성하도록 벤딩하는 벤딩 공정;

    상기 벤딩 공정 후, 상기 제1 냉매유로를 형성하는 압입 단부 이외의 방열판부를 테두리 단부를 따라 상호 접합시켜 제2 냉매유로를 형성하는 접합 공정; 및

    냉매를 상기 냉매 유동 공간으로 충진시키는 냉매 충진 공정; 을 포함하는, 능동적 방열 기구의 제조 방법.
24. 2개의 분리된 금속 판넬 부재를 각각 압착하여 각각 소정 깊이로 제1 냉매유로 및 제2 냉매유로를 포함하는 냉매 유동 공간이 형성되도록 가공하는 프레스 공정;

    상기 프레스 공정 후, 상기 2개의 분리된 금속 판넬 부재로 구비된 열전도 판넬 바디의 테두리 단부를 따라 접합하여 상기 제1 냉매유로 및 제2 냉매유로에 해당하는 냉매 유동 공간을 동시에 형성하는 접합 공정; 및

    냉매를 상기 냉매 유동 공간으로 충진시키는 냉매 충진 공정; 을 포함하는, 능동적 방열 기구의 제조 방법.
25. 청구항 23 또는 청구항 24에 있어서,

    상기 접합 공정 전, 상기 제1 냉매유로에 해당하는 부위에 액상 냉매를 흡수하는 흡수체를 설치하는 흡수체 설치 공정; 을 더 포함하는, 능동적 방열 기구의 제조 방법.
26. 청구항 23에 있어서,

    상기 흡수체 설치 공정은, 상기 벤딩 공정의 수행 과정 동안에 수행되는 공정이되, 상기 벤딩 공정이 완료되기 전에 일부 형성된 상기 제1 냉매유로에 흡수체를 삽입 설치하는 공정인, 능동적 방열 기구의 제조 방법.
27. 청구항 25에 있어서,

    상기 흡수체 설치 공정 전, 상기 냉매 유동 공간을 세척하는 세척 공정; 및

    상기 접합 공정 후이고 상기 냉매 충진 공정 전 또는 상기 냉매 충진 공정 후, 상기 접합 공정 시 상기 제1 냉매유로의 양단부에 형성된 개구부 중 어느 하나를 코킹하여 차폐한 후, 코킹되지 않은 다른 하나를 통하여 상기 냉매 유동 공간을 진공화시키는 진공화 공정; 을 더 포함하는, 능동적 방열 기구의 제조 방법.
28. 청구항 27에 있어서,

    상기 진공화 공정 후, 상기 진공화 공정을 수행하는 상기 제1 냉매유로의 양단부에 형성된 개구부 중 코킹되지 않은 어느 하나를 코킹시키는 코킹 마무리 공정; 을 더 포함하는, 능동적 방열 기구의 제조 방법.
29. 청구항 28에 있어서,

    상기 코킹 마무리 공정 후,

    상기 냉매의 누수 여부를 시험하는 리크 테스트 공정;

    상기 방열 기구의 성능을 시험하는 성능 검사 공정; 및

    상기 방열 기구의 신뢰성을 시험하는 신뢰성 테스트 공정; 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는, 능동적 방열 기구의 제조 방법.

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