WO2026014760A1 - 히트 싱크 구조체 - Google Patents

히트 싱크 구조체

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WO2026014760A1
WO2026014760A1 PCT/KR2025/008702 KR2025008702W WO2026014760A1 WO 2026014760 A1 WO2026014760 A1 WO 2026014760A1 KR 2025008702 W KR2025008702 W KR 2025008702W WO 2026014760 A1 WO2026014760 A1 WO 2026014760A1
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WO
WIPO (PCT)
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pin
fin
heat dissipation
heat sink
sink structure
Prior art date
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Pending
Application number
PCT/KR2025/008702
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English (en)
French (fr)
Inventor
김성언
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LS Electric Co Ltd
Original Assignee
LS Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by LS Electric Co Ltd filed Critical LS Electric Co Ltd
Publication of WO2026014760A1 publication Critical patent/WO2026014760A1/ko
Pending legal-status Critical Current
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/40—Arrangements for thermal protection or thermal control involving heat exchange by flowing fluids
    • H10W40/43—Arrangements for thermal protection or thermal control involving heat exchange by flowing fluids by flowing gases, e.g. forced air cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/20—Arrangements for cooling
    • H10W40/22—Arrangements for cooling characterised by their shape, e.g. having conical or cylindrical projections
    • H10W40/226—Arrangements for cooling characterised by their shape, e.g. having conical or cylindrical projections characterised by projecting parts, e.g. fins to increase surface area
    • H10W40/228—Arrangements for cooling characterised by their shape, e.g. having conical or cylindrical projections characterised by projecting parts, e.g. fins to increase surface area the projecting parts being wire-shaped or pin-shaped

Definitions

  • the present invention relates to a heat sink structure, and more particularly, to a heat sink structure having a structure in which a heat exchange area is increased and heat exchange efficiency can be improved.
  • Power semiconductor devices or power semiconductors, are incorporated into power devices and used to convert and control power.
  • power-driven devices such as electric vehicles (EVs)
  • demand for power semiconductor devices is also increasing.
  • Power semiconductor devices typically carry higher currents than conventional semiconductor devices. Consequently, they generate more heat during operation. If this heat is not properly dissipated, the power semiconductor device may be damaged, potentially compromising its functionality.
  • cooling means typically, the larger the component used to cool heat (hereinafter referred to as a "cooling means"), the greater its cooling effect.
  • the size of the cooling means increases excessively, the space occupied within the device containing the power semiconductor devices also increases. This raises concerns about the difficulty in arranging the power semiconductor devices.
  • Japanese Utility Model Publication No. 3244143 discloses a power conversion device. Specifically, the power conversion device is disclosed to include a heat dissipation unit capable of cooling semiconductor elements without a separate cooling liquid, including a compressor, air cooler, and cooling block.
  • the power conversion device disclosed in the above-mentioned prior art document requires additional components for compressing and cooling air for cooling.
  • the above-mentioned prior art document does not provide a method for cooling semiconductor devices without a separate air treatment process for cooling.
  • the power conversion device described in the above prior art requires a separate compressor and air cooler. Considering that compressors and air coolers are typically large in size, the above prior art does not provide a method for reducing the size of the components used to cool semiconductor devices included in the power conversion device.
  • Japanese Patent Document No. 7479580 discloses a power semiconductor device. Specifically, the device includes a heat sink layer coupled to a case with a plurality of fins arranged thereon. The prior document discloses that a separate uneven surface is formed on the base of the heat sink layer, thereby improving the cooling efficiency of the power semiconductor device.
  • the power semiconductor device disclosed in the above-mentioned prior art document does not provide a method for improving cooling efficiency by changing the structure of the fins provided in the heat sink layer.
  • the power semiconductor device disclosed in the above-mentioned prior art document only provides a method for forming the unevenness formed on the base of the heat sink layer into various shapes.
  • the present invention is intended to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a heat sink structure having a structure capable of improving cooling efficiency.
  • Another object of the present invention is to provide a heat sink structure having a structure capable of improving cooling efficiency without excessive increase in size.
  • Another object of the present invention is to provide a heat sink structure having a structure in which the contact area with a fluid introduced for cooling can be increased.
  • Another object of the present invention is to provide a heat sink structure having a structure in which a fluid introduced for cooling can flow smoothly.
  • Another object of the present invention is to provide a heat sink structure whose shape and arrangement can be diversified.
  • a heat sink structure comprising: a base coupled to an external cooling object to receive heat; a plurality of heat dissipation fins continuous with the base, having a height in a first direction and a length in a second direction, and spaced apart from each other along a third direction; and a plurality of flow spaces each formed between the plurality of heat dissipation fins along the third direction, defined by being surrounded by the base and the heat dissipation fins, and communicating with the outside along the second direction, wherein the heat dissipation fins include a fin body having one side in the height direction continuous with the base and extending along the second direction; and a fin hollow formed penetratingly inside the fin body, extending along the second direction, and communicating with the outside.
  • a heat sink structure may be provided in which the pin hollow is formed such that the height in the first direction is longer than the width in the third direction.
  • a heat sink structure may be provided in which the heat dissipation fin is positioned in the fin hollow to divide the fin hollow into a plurality of small spaces and includes a fin rib that is continuous with the inner surface of the fin body surrounding the fin hollow.
  • the fin rib is formed to have a height in the first direction, a length in the second direction, and a width in the third direction, and each end in the third direction is continuous with the inner surface of the fin body, and a heat sink structure can be provided.
  • a heat sink structure may be provided in which a plurality of the fin ribs are provided, the plurality of the fin ribs are spaced apart from each other along the first direction, and the plurality of the small spaces and the plurality of the fin ribs are alternately arranged along the first direction.
  • the base may be provided with a heat sink structure that extends along the second direction to the same length as the fin body.
  • a heat sink structure may be provided in which a portion of the external cooling fluid flows in the flow space along the second direction and exchanges heat with the outer surface of the base or the fin body, and the remainder of the external cooling fluid flows in the fin hollow along the second direction and exchanges heat with the inner surface of the fin body.
  • a heat sink structure may be provided in which a plurality of the pin cavities are formed, and the plurality of the pin cavities are formed to be spaced apart from each other along the first direction.
  • a heat sink structure may be provided in which the heat dissipation fins include a plurality of fin ribs positioned between the plurality of fin hollows and surrounding the plurality of fin hollows along the first direction.
  • a heat sink structure may be provided in which the fin hollow is formed as a space having a circular cross-section and a length in the second direction, and the fin rib is formed to be rounded so as to be convex in a direction opposite to the fin hollow.
  • a heat sink structure may be provided in which a plurality of the heat dissipation fins extend along the second direction by a length shorter than the base, and the plurality of the heat dissipation fins are alternately arranged with the flow space along the second direction and the third direction.
  • a heat sink structure may be provided in which at least a portion of the cooling fluid that has passed through the plurality of heat dissipation fins spaced apart along the third direction flows into the plurality of flow spaces, and at least a portion of the cooling fluid that has passed through the plurality of flow spaces spaced apart along the third direction flows into the plurality of heat dissipation fins.
  • a heat sink structure including a fan that provides a transport force to an external cooling fluid; and a duct that is respectively coupled to the fan and the heat dissipation fins and forms a flow path through which the cooling fluid flows to the heat dissipation fins.
  • a heat sink structure may be provided in which the fan and the duct are each provided in multiple numbers and spaced apart from each other along the third direction, and the multiple ducts are each connected to the heat dissipation fins.
  • the heat sink structure according to the embodiment of the present invention can have improved cooling efficiency.
  • the heat sink structure according to the embodiment of the present invention can have improved cooling efficiency without excessive increase in size.
  • the heat sink structure according to the embodiment of the present invention can have an increased contact area with the fluid introduced for cooling.
  • the heat sink structure according to the embodiment of the present invention can allow the fluid introduced for cooling to flow smoothly.
  • the heat sink structure according to the embodiment of the present invention can have a variety of shapes and arrangements.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating a heat sink structure according to one embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 is an enlarged view of part A of the heat sink structure of Fig. 1.
  • FIG. 3 is an A-A cross-sectional view illustrating the heat sink structure of FIG. 1.
  • Fig. 4 is an enlarged view of part B of the heat sink structure of Fig. 1.
  • Fig. 5 is a front view illustrating the heat sink structure of Fig. 1.
  • Fig. 6 is an enlarged view of part C showing the heat sink structure of Fig. 1.
  • Fig. 7 is an enlarged view of part C showing a modified example of the heat sink structure of Fig. 1.
  • Figure 8 is a plan view illustrating the process of introducing cooling fluid into the heat sink structure of Figure 1.
  • FIG. 9 is a side view illustrating a process in which cooling fluid is introduced into the heat sink structure of FIG. 1.
  • FIG. 10 is a B-B cross-sectional view illustrating the flow of cooling fluid formed in the heat sink structure of FIG. 1.
  • FIG. 11 is an enlarged view of part D showing the flow of cooling fluid formed in the heat sink structure of FIG. 1.
  • FIG. 12 is an enlarged view of part D showing the flow of cooling fluid formed in a heat sink structure according to a modified example of the heat sink structure of FIG. 1.
  • FIG. 13 is a perspective view illustrating a heat sink structure according to another embodiment of the present invention.
  • Fig. 14 is an enlarged view of part E showing the heat sink structure of Fig. 13.
  • Fig. 15 is a front view illustrating the heat sink structure of Fig. 13.
  • Fig. 16 is an enlarged view of part F showing the heat sink structure of Fig. 13.
  • Fig. 17 is a C-C cross-sectional view illustrating the heat sink structure of Fig. 13.
  • Fig. 18 is an enlarged view of part G showing the heat sink structure of Fig. 13.
  • FIG. 19 is a D-D cross-sectional view illustrating the flow of cooling fluid formed in the heat sink structure of FIG. 13.
  • Fig. 20 is an enlarged view of part H showing the flow of cooling fluid formed in the heat sink structure of Fig. 13.
  • FIG. 21 is an enlarged view of a portion H illustrating the flow of cooling fluid formed in a heat sink structure according to a modified example of the heat sink structure of FIG. 13.
  • fluid communication refers to one or more elements being fluidly connected to one another.
  • the fluid communication may be formed by elements such as conduits, pipes, or piping.
  • the fluid communication may be used in the same sense as one or more elements being "fluidly connected" to one another.
  • conduction refers to the connection of one or more elements to enable the transmission of current or electrical signals.
  • the conduction may be formed in a wired form, such as by a conductor element, or in a wireless form, such as Bluetooth, Wi-Fi, or RFID.
  • the conduction may also include the meaning of "communication.”
  • fluid refers to any form of material that can flow and change shape or volume, etc., due to an external force.
  • the fluid may be a liquid such as water or a gas such as air.
  • the heat sink structure (10, 20) may be combined and utilized in any configuration requiring cooling.
  • the heat sink structure (10, 20) may be provided in a power semiconductor device and utilized to cool heat generated in the power semiconductor device.
  • the heat sink structure (10, 20) may be provided in any form capable of cooling the heat of the above configuration.
  • the heat sink structure (10, 20) may be configured to include a plurality of fins. Cooling fluid introduced from the outside flows in the space formed between the plurality of fins and can receive the heat transferred to the fins.
  • the heat sink structure (10, 20) according to an embodiment of the present invention may additionally form a space within the fins through which a cooling fluid can flow. That is, the cooling fluid introduced into the heat sink structure (10, 20) according to an embodiment of the present invention can receive heat not only from the outer surface of the fins but also from the inner surface. In other words, the contact area between the cooling fluid and the fins can be maximized.
  • the heat exchange efficiency between the heat sink structure (10, 20) and the cooling fluid can be improved. Consequently, the cooling efficiency of the above-described configuration, for example, a power semiconductor device, provided with the heat sink structure (10, 20) can be improved.
  • the heat sink structure (10, 20) may have various changes in the additionally formed space, i.e., the space formed inside the fin. Accordingly, depending on the configuration combined with the heat sink structure (10, 20), various types of heat sink structures (10, 20) may be provided.
  • the heat sink structure (10, 20) may have fins arranged in various shapes.
  • the fins may be formed to maximize the contact area with the introduced cooling fluid.
  • the cooling fluid may be provided as any fluid capable of transferring heat to the heat sink structure (10, 20) through heat exchange in any form, such as conduction, convection, or radiation, thereby cooling the heat sink structure (10, 20).
  • the cooling fluid may be provided as air.
  • the heat sink structure (10, 20) may be said to be cooled in an air-cooled manner.
  • FIGS. 1 to 12 a heat sink structure (10) according to one embodiment of the present invention is illustrated.
  • the heat sink structure (10) includes a component (i.e., a heat dissipation fin (200) to be described later) provided for heat dissipation. At this time, an additional space may be formed within the component for the flow of cooling fluid. Accordingly, cooling fluid provided from the outside may flow and exchange heat not only within the space formed between the components, but also within the components.
  • a component i.e., a heat dissipation fin (200) to be described later
  • an additional space may be formed within the component for the flow of cooling fluid. Accordingly, cooling fluid provided from the outside may flow and exchange heat not only within the space formed between the components, but also within the components.
  • the heat sink structure (10) can sufficiently exchange heat with the cooling fluid. Accordingly, the cooling efficiency and cooling effect can be improved even as the heat sink structure (10) is miniaturized.
  • the heat sink structure (10) may be formed of a material with high thermal conductivity. This is to maximize the heat exchange effect with the provided cooling fluid.
  • the heat sink structure (10) may be formed of copper (Cu), aluminum (Al), or an alloy thereof.
  • the heat sink structure (10) includes a base (100), heat dissipation fins (200), and a flow space (300).
  • the base (100) and heat dissipation fins (200) may be formed integrally or may be formed separately and then combined.
  • the base (100) is coupled with a heat dissipation fin (200). Heat transferred to the base (100) can be transferred to the heat dissipation fin (200). In an embodiment where the base (100) and the heat dissipation fin (200) are formed integrally, the base (100) can be said to be continuous with the heat dissipation fin (200).
  • the base (100) partially surrounds the flow space (300).
  • the base (100) surrounds the flow space (300) on one side in the height direction, i.e., on the upper side.
  • the base (100) is coupled to the cooling object to exchange heat, coupled to the heat dissipation fins (200) to exchange heat, and may have any shape that can partially surround the flow space (300).
  • the base (100) is formed in a polygonal plate shape with a width in the left-right direction longer than the length in the front-back direction and a thickness in the up-down direction.
  • one side in the thickness direction of the base (100), the upper side in the illustrated embodiment can be coupled with the cooling object and heat exchanged.
  • the other side in the thickness direction of the base (100), the lower side in the illustrated embodiment can be coupled with the heat dissipation fin (200) and partially surround the flow space (300).
  • the base (100) can directly exchange heat with the cooling fluid flowing in the flow space (300). Therefore, it will be understood that a portion of the heat transferred to the base (100) is directly transferred to the cooling fluid, and the remainder is transferred to the cooling fluid via the heat dissipation fins (200).
  • the heat dissipation fin (200) receives heat from the base (100).
  • the heat transferred to the heat dissipation fin (200) can be transferred to the provided cooling fluid. Accordingly, the heat sink structure (10) and the cooling target combined therewith can be cooled.
  • the heat dissipation fin (200) is coupled to the base (100).
  • the heat dissipation fin (200) is coupled to the other side in the thickness direction of the base (100), the lower side in the illustrated embodiment.
  • the heat dissipation fin (200) and the base (100) can be said to be continuous.
  • the heat dissipation fins (200) partially surround the flow space (300).
  • the heat dissipation fins (200) surround the flow space (300) in the width direction, and in the left-right direction in the illustrated embodiment.
  • the heat dissipation fin (200) is coupled to the base (100) to exchange heat, and can be formed in any shape that can surround the flow space (300) together with the base (100).
  • the heat dissipation fin (200) is a three-dimensional shape having a thickness in the left-right direction, a height in the up-down direction, and a length in the front-back direction.
  • the length in the front-back direction of the heat dissipation fin (200) may be the same as the length in the front-back direction of the base (100).
  • a plurality of heat dissipation fins (200) may be formed.
  • the plurality of heat dissipation fins (200) may be spaced apart from each other in the width direction of the base (100), or in the left-right direction in the illustrated embodiment, and may be respectively coupled to the base (100).
  • a plurality of flow spaces (300) are formed between the plurality of heat dissipation fins (200).
  • a plurality of heat dissipation fins (200) and a plurality of flow spaces (300) are alternately arranged along the width direction of the base (100), i.e., the left-right direction.
  • the heat dissipation fin (200) includes a fin body (210), a fin neck (220), a fin hollow (230), and a fin rib (240).
  • the fin body (210) constitutes a portion of the outer shape of the heat dissipation fin (200).
  • the fin body (210) can be connected to the base (100) by the fin neck (220).
  • the fin body (210) receives heat from the fin neck (220) and transfers it to the cooling fluid.
  • the fin body (210) may have a shape corresponding to the shape of the heat dissipation fin (200).
  • the fin body (210) is formed in a polygonal plate shape having a thickness in the left-right direction, a height in the up-down direction, and a length in the front-back direction.
  • One side of the pin body (210) in the height direction, the upper side in the illustrated embodiment, is connected or continuous with the pin neck (220).
  • the fin neck (220) is a portion where the heat dissipation fin (200) is connected to the base (100).
  • the fin neck (220) is connected to the base (100) and the fin body (210), respectively.
  • the fin neck (220) can form a heat exchange passage for transferring heat transferred to the base (100) to the fin body (210). A portion of the heat transferred to the fin neck (220) can be directly transferred to the provided cooling fluid.
  • the pin neck (220) is continuous with the pin body (210).
  • the pin neck (220) is continuous with the upper end of the pin body (210) in the height direction, in the illustrated embodiment.
  • the pin neck (220) may have any shape that can connect the pin body (210) and the base (100).
  • the pin neck (220) is a three-dimensional shape whose cross-sectional area increases in the direction opposite to the base (100), that is, from the upper side to the lower side, and has a length in the front-back direction.
  • the fin hollow (230) provides a passage for the provided cooling fluid to flow within the heat dissipation fin (200).
  • the fin hollow (230) may be formed penetrating the interior of the fin body (210) to form a flow path for the cooling fluid together with the flow space (300).
  • the fin hollow (230) may be defined by being surrounded by the inner surface of the fin body (210).
  • the fin hollow (230) extends in the longitudinal direction of the fin body (210), in the front-back direction in the illustrated embodiment.
  • One end of the fin hollow (230) in the extension direction, the front side in the illustrated embodiment, may be formed open to form a passage through which a provided cooling fluid flows.
  • the other end of the fin hollow (230) in the extension direction, the rear side in the illustrated embodiment may be formed open to form a passage through which a cooling fluid flowing through the fin hollow (230) flows out.
  • the pin hollow (230) may have a shape corresponding to the shape of the pin body (210).
  • the pin hollow (230) is formed as a three-dimensional space having a width in the left-right direction, a height in the up-down direction, and a length in the front-back direction.
  • each end of the pin hollow (230) in the height direction, the upper end and the lower end in the illustrated embodiment are formed to be rounded so as to be convex outward.
  • a pin rib (240) may be positioned in the pin hollow (230).
  • the pin hollow (230) may be partitioned into a plurality of small spaces by the pin rib (240).
  • the plurality of small spaces partitioned by the pin hollow (230) may be surrounded by the inner surface of the pin body (210) and the pin rib (240), respectively.
  • the pin hollow (230) is divided into a pair of small spaces in the height direction, i.e., in the up-down direction, by the pin ribs (240).
  • the pin ribs (240) are provided in a single number and are continuous with the inner surface in the thickness direction of the pin body (210), i.e., the left inner surface and the right inner surface in the illustrated embodiment, respectively.
  • the pin hollow (230) may be partitioned into three or more small spaces. That is, in the embodiment illustrated in FIG. 7, the pin hollow (230) is partitioned into a total of four small spaces partitioned in the height direction, i.e., in the up-down direction, by the pin ribs (240).
  • each pin rib (240) is continuous with the inner surface in the thickness direction of the pin body (210), i.e., the left inner surface and the right inner surface in the illustrated embodiment.
  • the fin hollow (230) is divided into a plurality of small spaces
  • the area where the cooling fluid flowing in the fin hollow (230) exchanges heat with the inner surface of the fin body (210) or the fin rib (240) can increase. Accordingly, the heat exchange effect and cooling efficiency of the heat sink structure (10) can be improved.
  • the pin rib (240) is positioned in the pin hollow (230) and is configured to reinforce the rigidity of the pin body (210).
  • the pin rib (240) extends along the inner surface of the pin body (210) in the thickness direction, that is, between the left and right inner surfaces in the illustrated embodiment, so as to reinforce the rigidity of the pin body (210) along the thickness direction.
  • the pin rib (240) can receive heat transferred to the pin body (210).
  • the fin rib (240) can divide the fin hollow (230) formed inside the fin body (210) into a plurality of small spaces.
  • the fin rib (240) can partially surround the plurality of small spaces formed by dividing the fin hollow (230). Cooling fluid flowing in the fin hollow (230) can exchange heat with the fin rib (240) and receive heat from the fin rib (240).
  • the fin rib (240) reinforces the rigidity of the fin body (210), exchanges heat with the cooling fluid, and divides the fin cavity (230) into a plurality of small spaces.
  • the pin rib (240) can be formed in any shape that can perform the above role.
  • the pin rib (240) is a three-dimensional shape having a width in the left-right direction, a height in the up-down direction, and a length in the front-back direction.
  • a single pin rib (240) is provided.
  • the single pin rib (240) is positioned at the central portion in the height direction of the single pin hollow (230), thereby dividing the pin hollow (230) into a pair of small spaces divided in the vertical direction.
  • a plurality of pin ribs (240) may be formed.
  • the plurality of pin ribs (240) may be spaced apart from each other to divide the pin hollow (230) into three or more small spaces.
  • a total of three pin ribs (240) are provided, thereby dividing the pin hollow (230) into four small spaces along the height direction of the pin hollow (230), i.e., the up-down direction.
  • a plurality of pin ribs (240) are spaced apart from each other by the same distance along the height direction of the pin hollow (230).
  • the distances at which the plurality of pin ribs (240) are spaced apart from each other may be formed differently.
  • the fin rib (240) at least partially surrounds the fin cavity (230) so that heat can be exchanged with the cooling fluid flowing in the fin cavity (230).
  • the flow space (300) is a space in which the provided cooling fluid flows and exchanges heat with the base (100) or the heat dissipation fins (200).
  • the cooling fluid flows in the flow space (300) and can receive heat from the base (100) or the heat dissipation fins (200).
  • the cooling fluid that has received heat can flow out of the flow space (300).
  • the flow space (300) may be partially surrounded by the base (100).
  • the flow space (300) may be surrounded by the base (100) on one side in the height direction, i.e., the upper side in the illustrated embodiment.
  • the cooling fluid flowing in the flow space (300) may receive heat from the base (100).
  • the flow space (300) may be partially surrounded by heat dissipation fins (200).
  • the flow space (300) may be surrounded by heat dissipation fins (200) on each side in the width direction, i.e., the left and right sides in the illustrated embodiment. Cooling fluid flowing in the flow space (300) may receive heat from the heat dissipation fins (200).
  • a plurality of flow spaces (300) may be formed.
  • One side in the height direction, i.e., the upper side, of the plurality of flow spaces (300) may be covered by the base (100).
  • each side in the width direction of the plurality of flow spaces (300), i.e., the left and right sides, may be surrounded by heat dissipation fins (200).
  • the flow space (300) may have any shape that can form a flow path for the cooling fluid together with the fin cavity (230).
  • the flow space (300) is formed as a three-dimensional space having a width in the left-right direction, a height in the up-down direction, and a length in the front-back direction.
  • the heat sink structure (10) may further include a fan (400) and a duct (500).
  • the fan (400) provides a conveying force for the cooling fluid to flow toward the heat dissipation fins (200) and the flow space (300).
  • the cooling fluid located outside the heat sink structure (10) can be introduced into the heat dissipation fins (200) and the flow space (300) by the fan (400).
  • the introduced cooling fluid can be pushed out by the cooling fluid introduced later after heat exchange with the base (100) and the heat dissipation fins (200) and then flow out to the outside.
  • the fan (400) may be provided in any form capable of providing a transport force to the cooling fluid.
  • the fan (400) may be provided in the form of a fan having a plurality of blades.
  • the fan (400) may be provided in the form of a sirocco fan, which may suck in the cooling fluid in a radial direction and provide it to the heat dissipation fins (200) and the flow space (300).
  • the fan (400) can be electrically connected to a control unit (not shown) or a control power source (not shown). Power and control signals required for the operation of the fan (400) can be transmitted from the control unit (not shown) or the control power source (not shown).
  • the fan (400) may be coupled with a duct (500). Cooling fluid flowing by the conveying force provided by the fan (400) may pass through the duct (500) and be provided to the heat dissipation fins (200) or the flow space (300).
  • the fan (400) is coupled to one longitudinal side of the duct (500), i.e., the front side, and is arranged to face the base (100) and the heat dissipation fins (200) with the duct (500) interposed therebetween.
  • a plurality of fans (400) may be provided.
  • the plurality of fans (400) may be spaced apart from each other and respectively connected to a plurality of ducts (500).
  • a pair of fans (400) are provided, spaced apart from each other in the left-right direction, and respectively connected to a pair of ducts (500).
  • cooling fluid flowed by the fan (400) can pass through the duct (500) and flow into the heat dissipation fin (200) and the flow space (300).
  • the duct (500) guides the cooling fluid flowing by the fan (400) to the heat dissipation fins (200) and the flow space (300).
  • the duct (500) is coupled to the fan (400) and forms a passage for the cooling fluid, which is supplied with a conveying force by the fan (400), to flow to the heat dissipation fins (200) and the flow space (300) without leaking elsewhere.
  • the duct (500) is positioned between the heat dissipation fin (200) and the flow space (300) and the fan (400). In the illustrated embodiment, the duct (500) is positioned between the heat dissipation fin (200) and the flow space (300) and the fan (400) along the longitudinal direction of the base (100), i.e., the front-back direction.
  • the duct (500) is connected to the base (100) (or the heat dissipation fin (200)). At this time, the duct (500) may be connected to the base (100) so as to completely cover the base (100). Accordingly, the cooling fluid flowing in the duct (500) may flow toward the heat dissipation fin (200) and the flow space (300) without flowing out to other places.
  • the duct (500) is coupled to the fan (400). At this time, the duct (500) may be coupled to the fan (400) so as to completely cover the fan (400). Accordingly, the cooling fluid introduced into the fan (400) may flow toward the duct (500) without flowing out elsewhere.
  • one longitudinal side of the duct (500), the front side in the illustrated embodiment, may be coupled with the fan (400). Additionally, the other longitudinal side of the duct (500), the rear side in the illustrated embodiment, may be coupled with the base (100) or the heat dissipation fins (200). The duct (500) is positioned between the base (100) or the heat dissipation fins (200) and the fan (400).
  • a plurality of ducts (500) may be provided.
  • the plurality of ducts (500) may be spaced apart from each other and connected to a plurality of fans (400) and bases (100) (or heat dissipation fins (200)), respectively.
  • a pair of ducts (500) are provided, spaced apart from each other in the left-right direction, and connected to a pair of fans (400), respectively.
  • a plurality of ducts (500) and a plurality of fans (400) respectively connected thereto are arranged spaced apart in the left-right direction.
  • a plurality of ducts (500) and a plurality of fans (400) respectively connected thereto may be arranged in parallel with each other in the left-right direction without spaced apart from each other, so as to overlap the heat dissipation fins (200) and the flow space (300) in the front-back direction.
  • the flow (F) of cooling fluid formed in a heat sink structure (10) is illustrated as an example.
  • the fan (400) and the duct (500) are omitted from the illustration.
  • the flow (F) of the cooling fluid can be formed by branching into the fin cavity (230) and the flow space (300). Accordingly, the cooling fluid can exchange heat with the base (100) or the heat dissipation fin (200) at multiple points, so that the heat exchange effect and cooling effect can be improved without expanding the space occupied by the heat sink structure (10).
  • the heat dissipation fins (200) provided in the heat sink structure (10) according to the present embodiment can have their arrangement structure changed in various forms.
  • the heat dissipation fin (200) may be formed so that its length along the longitudinal direction of the base (100), i.e., the front-rear direction in the illustrated embodiment, is shorter than that of the base (100).
  • a plurality of heat dissipation fins (200) may be arranged alternately along the longitudinal direction and the width direction of the base (100).
  • a pair of heat dissipation fins (200) positioned at the most forward side are spaced apart from each other along the left-right direction with a flow space (300) therebetween.
  • a flow space (300), rather than a heat dissipation fin (200) is formed on each side of the length of each heat dissipation fin (200).
  • three heat dissipation fins (200) positioned on the rear side of the pair of heat dissipation fins (200) are spaced apart from each other in the left-right direction, and a pair of flow spaces (300) are formed between the three heat dissipation fins (200).
  • a flow space (300) is formed on each side of the length direction of the three heat dissipation fins (200).
  • a pair of heat dissipation fins (200) positioned on the rear side of the three heat dissipation fins (200) are spaced apart from each other in the left-right direction, and a pair of heat dissipation fins (200) are positioned facing each other with a flow space (300) interposed between them in the left-right direction.
  • a flow space (300) is formed on each side of the length direction of the pair of heat dissipation fins (200).
  • the flow (F) of the cooling fluid can be formed along the fin hollows (230) and the flow spaces (300) that are alternately arranged in the left-right direction and the front-back direction. That is, along the front-back direction, the flow (F) of the cooling fluid can be formed to pass through the fin hollows (230) and the flow spaces (300), respectively.
  • the cooling fluid can flow and exchange heat alternately between the outer surface or base (100) of the fin body (210) and the inner surface or fin rib (240) of the fin body (210). Accordingly, the heat exchange effect and cooling effect of the heat sink structure (10) can be further improved.
  • FIGS. 13 to 21 a heat sink structure (20) according to another embodiment of the present invention is illustrated.
  • the heat sink structure (20) according to the present embodiment has differences in the shapes of the fin hollow (230) and the fin rib (240) compared to the heat sink structure (10) according to the above-described embodiment.
  • heat sink structure (20) according to the present embodiment is identical in structure and function to those of the heat sink structure (10) according to the above-described embodiment. Accordingly, the heat sink structure (20) according to the present embodiment will be described below, focusing on the differences from the heat sink structure (10) according to the above-described embodiment.
  • the heat sink structure (20) includes a component (i.e., a heat dissipation fin (200) to be described later) provided for heat dissipation. At this time, an additional space may be formed within the component for the flow of cooling fluid. Accordingly, cooling fluid provided from the outside may flow and exchange heat not only within the space formed between the components, but also within the components.
  • a component i.e., a heat dissipation fin (200) to be described later
  • an additional space may be formed within the component for the flow of cooling fluid. Accordingly, cooling fluid provided from the outside may flow and exchange heat not only within the space formed between the components, but also within the components.
  • the heat sink structure (20) can sufficiently exchange heat with the cooling fluid. Accordingly, the cooling efficiency and cooling effect can be improved while the heat sink structure (20) is miniaturized.
  • the heat sink structure (20) may be formed of a material with high thermal conductivity. This is to maximize the heat exchange effect with the provided cooling fluid.
  • the heat sink structure (20) may be formed of copper (Cu), aluminum (Al), or an alloy thereof.
  • the heat sink structure (20) includes a base (100), heat dissipation fins (200), and a flow space (300).
  • the base (100) and heat dissipation fins (200) may be formed integrally or may be formed separately and then combined.
  • the heat sink structure (20) may further include a fan (400) and a duct (500).
  • the coupling structure and communication relationship between the fan (400) and the duct (500) and other components of the heat sink structure (20) are the same as the coupling structure between each component of the heat sink structure (10) according to the above-described embodiment.
  • the base (100) of the heat sink structure (20) according to the present embodiment has the same structure and function as the base (100) of the heat sink structure (10) according to the above-described embodiment. Accordingly, the description of the base (100) will be replaced with the description described above.
  • the heat dissipation fin (200) of the heat sink structure (20) according to the present embodiment is almost similar in structure and function to the heat dissipation fin (200) of the heat sink structure (20) according to the above-described embodiment.
  • the heat dissipation fin (200) according to the present embodiment has differences in the detailed shapes of the fin hollow (230) and the fin rib (240).
  • the heat dissipation fin (200) includes a fin body (210), a fin neck (220), a fin hollow (230), and a fin rib (240).
  • the structure and function of the fin body (210) and the fin neck (220) are the same as those of the fin body (210) and the fin neck (220) provided in the heat sink structure (10) according to the above-described embodiment. Accordingly, the following description will focus on the fin hollow (230) and the fin rib (240).
  • the fin hollow (230) provides a passage for the provided cooling fluid to flow inside the heat dissipation fin (200).
  • the fin hollow (230) is formed penetrating the inside of the fin body (210) and can form a flow path for the cooling fluid together with the flow space (300).
  • the fin hollow (230) can be defined by being surrounded by the inner surface of the fin body (210) and the fin rib (240).
  • the fin hollow (230) extends in the longitudinal direction of the fin body (210), in the front-back direction in the illustrated embodiment.
  • One end of the fin hollow (230) in the extension direction, the front side in the illustrated embodiment, may be formed open to form a passage through which a provided cooling fluid flows.
  • the other end of the fin hollow (230) in the extension direction, the rear side in the illustrated embodiment may be formed open to form a passage through which a cooling fluid flowing through the fin hollow (230) flows out.
  • the fin cavity (230) may be of any shape that can be connected to the outside and form a space through which a cooling fluid can flow.
  • the fin cavity (230) is formed as a cylindrical space having a circular cross-section and a length in the front-back direction.
  • the pin hollow (230) may be surrounded by the inner surface of the pin body (210) and the pin rib (240), respectively.
  • a plurality of pin cavities (230) may be formed.
  • the plurality of pin cavities (230) may be spaced apart from each other along the height direction of the pin body (210).
  • a plurality of pin ribs (240) may be positioned between the plurality of pin cavities (230). That is, a plurality of pin cavities (230) and pin ribs (240) are alternately arranged along the height direction of the pin body (210).
  • cooling fluid flowing along the plurality of fin cavities (230) can exchange heat with both the fin body (210) and the fin ribs (240).
  • the pin rib (240) is positioned in the pin hollow (230) and is configured to reinforce the rigidity of the pin body (210).
  • the pin rib (240) extends along the inner surface of the pin body (210) in the thickness direction, that is, between the left and right inner surfaces in the illustrated embodiment, so as to reinforce the rigidity of the pin body (210) along the thickness direction.
  • the pin rib (240) can receive heat transferred to the pin body (210).
  • the fin rib (240) can surround a plurality of fin hollows (230) formed inside the fin body (210) in the height direction, respectively.
  • a plurality of fin ribs (240) can be formed and placed between the plurality of fin hollows (230). Cooling fluid flowing in the fin hollows (230) can exchange heat with the fin ribs (240) and receive heat from the fin ribs (240).
  • the fin rib (240) serves to reinforce the rigidity of the fin body (210), exchange heat with the cooling fluid, and at least partially surround the plurality of fin hollows (230).
  • the pin rib (240) may be formed in any shape capable of performing the above-described role.
  • the pin rib (240) is a three-dimensional shape having a width in the left-right direction, a height in the up-down direction, and a length in the front-back direction.
  • each side of the pin rib (240) in the height direction is formed to be rounded so as to be convex toward the inside so as to correspond to the shape of the pin hollow (230).
  • the flow (F) of cooling fluid formed in a heat sink structure (20) is illustrated as an example.
  • the fan (400) and the duct (500) are omitted from the illustration.
  • External cooling fluid flows toward the heat dissipation fins (200) and the flow space (300). At this time, a portion of the cooling fluid flows into the fin hollows (230) formed inside the heat dissipation fins (200), and flows while exchanging heat with the inner surface of the fin body (210) or the fin ribs (240). In addition, the remainder of the cooling fluid flows into the flow space (300) formed between the plurality of heat dissipation fins (200), and flows while exchanging heat with the outer surface or base (100) of the fin body (210).
  • the flow (F) of the cooling fluid can be formed by branching into the fin cavity (230) and the flow space (300). Accordingly, the cooling fluid can exchange heat with the base (100) or the heat dissipation fin (200) at multiple points, so that the heat exchange effect and cooling effect can be improved without expanding the space occupied by the heat sink structure (10).
  • the heat sink structure (20) may have a plurality of fin hollows (230) formed therein and spaced apart from each other in the height direction of the fin body (210), i.e., in the vertical direction. Accordingly, it will be understood that the flow (F) of the cooling fluid formed in the fin hollows (230) is branched in the vertical direction and formed in each of the plurality of fin hollows (230).
  • the heat dissipation fins (200) provided in the heat sink structure (20) according to the present embodiment can have their arrangement structure changed in various forms.
  • the heat dissipation fin (200) may be formed so that its length along the longitudinal direction of the base (100), i.e., the front-rear direction in the illustrated embodiment, is shorter than that of the base (100).
  • a plurality of heat dissipation fins (200) may be arranged alternately along the longitudinal direction and the width direction of the base (100).
  • a pair of heat dissipation fins (200) positioned at the most forward side are spaced apart from each other along the left-right direction with a flow space (300) therebetween.
  • a flow space (300), rather than a heat dissipation fin (200) is formed on each side of the length of each heat dissipation fin (200).
  • three heat dissipation fins (200) positioned on the rear side of the pair of heat dissipation fins (200) are spaced apart from each other in the left-right direction, and a pair of flow spaces (300) are formed between the three heat dissipation fins (200).
  • a flow space (300) is formed on each side of the length direction of the three heat dissipation fins (200).
  • a pair of heat dissipation fins (200) positioned on the rear side of the three heat dissipation fins (200) are spaced apart from each other in the left-right direction, and a pair of heat dissipation fins (200) are positioned facing each other with a flow space (300) interposed between them in the left-right direction.
  • a flow space (300) is formed on each side of the length direction of the pair of heat dissipation fins (200).
  • the flow (F) of the cooling fluid can be formed along the fin hollows (230) and the flow spaces (300) that are alternately arranged in the left-right direction and the front-back direction. That is, along the front-back direction, the flow (F) of the cooling fluid can be formed to pass through the fin hollows (230) and the flow spaces (300), respectively.
  • the cooling fluid can flow and exchange heat alternately between the outer surface or base (100) of the fin body (210) and the inner surface or fin rib (240) of the fin body (210). Accordingly, the heat exchange effect and cooling effect of the heat sink structure (10) can be further improved.
  • the heat sink structure (20) may be formed with a plurality of fin hollows (230) and spaced apart in the height direction of the fin body (210), i.e., in the vertical direction. Accordingly, it will be understood that the flow (F) of the cooling fluid formed in the fin hollows (230) is divided in the vertical direction, passes through each of the plurality of fin hollows (230), and then merges in the flow space (300), and is then divided again into a plurality of fin hollows (230).
  • Base 200 Heat dissipation fin
  • Pin body 220 Pin neck

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

히트 싱크 구조체가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 히트 싱크 구조체는 외부의 냉각 대상물과 결합되어 열을 전달받는 베이스; 상기 베이스와 연속되고, 제1 방향의 높이 제2 방향의 길이를 갖고, 제3 방향을 따라 서로 이격 배치되는 복수 개의 방열 핀(fin); 및 상기 제3 방향을 따라 복수 개의 방열 핀 사이에 각각 형성되고, 상기 베이스 및 상기 방열 핀에 의해 둘러싸여 정의되며, 상기 제2 방향을 따라 외부와 연통되는 복수 개의 유동 공간을 포함하고, 상기 방열 핀은, 높이 방향의 일 측이 상기 베이스와 연속되고, 상기 제2 방향을 따라 연장되는 핀 몸체; 및 상기 핀 몸체의 내부에 상기 제2 방향을 따라 관통 형성되어 외부와 연통되는 핀 중공을 포함할 수 있다.

Description

히트 싱크 구조체
본 발명은 히트 싱크 구조체에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 열교환 면적이 증가되어 열교환 효율이 향상될 수 있는 구조의 히트 싱크 구조체에 관한 것이다.
전력 반도체 소자(power semiconductor device) 또는 전력용 반도체는 전력 장치에 구비되어 전력의 변환 내지 제어를 위해 활용된다. 최근, 전기 자동차(EV, Electric Vehicle) 등 전력을 활용한 장치들이 증가됨에 따라, 전력 반도체 소자의 수요 또한 증가하고 있다.
전력 반도체 소자는 일반 반도체 소자에 비해 고전류가 통전됨이 일반적이다. 따라서, 전력 반도체 소자는 일반 반도체 소자에 비해 작동시 더 많은 양의 열을 발생시킨다. 발생된 열이 적절하게 냉각되지 못할 경우, 전력 반도체 소자가 손상되어 그 본연의 기능이 저하될 우려가 있다.
따라서, 전력 반도체 소자는 발생된 열을 냉각하기 위한 구성이 함께 구비됨이 일반적이다.
통상, 열을 냉각하기 위한 구성(이하 "냉각 수단"이라고 한다.)은 그 크기가 클수록 냉각 효과가 증가됨이 일반적이다. 그러나, 냉각 수단의 크기가 과도하게 증가될 경우, 전력 반도체 소자가 구비되는 장치 내에서 점유하는 공간 또한 증가된다. 이 경우, 전력 반도체 소자의 배치가 어려워질 우려가 있다.
따라서, 전력 반도체 소자의 냉각 효율을 향상시키면서도 그 크기가 과다하지 않은 냉각 수단이 요구된다.
일본공개실용신안문헌 제3244143호는 전력 변환 장치를 개시한다. 구체적으로, 컴프레셔, 에어 쿨러, 냉각 블록 등을 포함하여 별도의 냉각액 없이도 반도체 소자를 냉각할 수 있는 방열부를 구비하는 전력 변환 장치를 개시한다.
그런데, 상기 선행문헌이 개시하는 전력 변환 장치는 냉각을 위한 공기를 압축 및 냉각하기 위한 추가 구성이 요구된다. 즉, 상기 선행문헌은 냉각을 위한 공기에 대한 별도 처리 과정 없이 반도체 소자를 냉각하기 위한 방안을 제공하지 못한다.
또한, 상기 선행문헌에 따른 전력 변환 장치는 별도의 컴프레셔 및 에어 쿨러를 필요로 한다. 통상, 컴프레셔 및 에어 쿨러가 큰 크기를 갖게 형성됨을 고려하면, 상기 선행문헌은 전력 변환 장치에 구비되는 반도체 소자를 냉각하기 위한 구성의 크기를 감소시키기 위한 방안을 제공하지 못한다.
일본등록특허문헌 제7479580호는 전력 반도체 장치를 개시한다. 구체적으로, 복수의 핀이 배치된 상태에서 케이스에 결합되는 히트 싱크 층을 포함하는 형태의 전력 반도체 장치를 개시한다. 상기 선행문헌은 히트 싱크 층의 히트 싱크 층 베이스에는 별도의 요철면이 형성되어, 전력 반도체 장치의 냉각 효율이 향상되는 효과를 개시한다.
그런데, 상기 선행문헌이 개시하는 전력 반도체 장치는 히트 싱크 층에 구비되는 핀의 구조를 변경하여 냉각 효율을 향상시키기 위한 방안을 제공하지 못한다. 즉, 상기 선행문헌이 개시하는 전력 반도체 장치는 히트 싱크 층 베이스에 형성되는 요철을 다양한 형상으로 형성하기 위한 방안을 제공함에 그친다.
일본공개실용신안문헌 제3244143호 (2023.10.04.)
일본등록특허문헌 제7479580호 (2024.04.25.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 냉각 효율이 향상될 수 있는 구조의 히트 싱크 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 크기의 과다한 증가 없이도 냉각 효율이 향상될 수 있는 구조의 히트 싱크 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 냉각을 위해 유입되는 유체와의 접촉 면적이 증가될 수 있는 구조의 히트 싱크 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 냉각을 위해 유입되는 유체가 원활하게 유동될 수 있는 구조의 히트 싱크 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 형상 및 배치 방식이 다양화될 수 있는 구조의 히트 싱크 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 외부의 냉각 대상물과 결합되어 열을 전달받는 베이스; 상기 베이스와 연속되고, 제1 방향의 높이 및 제2 방향의 길이를 갖고, 제3 방향을 따라 서로 이격 배치되는 복수 개의 방열 핀(fin); 및 상기 제3 방향을 따라 복수 개의 방열 핀 사이에 각각 형성되고, 상기 베이스 및 상기 방열 핀에 의해 둘러싸여 정의되며, 상기 제2 방향을 따라 외부와 연통되는 복수 개의 유동 공간을 포함하고, 상기 방열 핀은, 높이 방향의 일 측이 상기 베이스와 연속되고, 상기 제2 방향을 따라 연장되는 핀 몸체; 및 상기 핀 몸체의 내부에 관통 형성되고, 상기 제2 방향을 따라 연장되어 외부와 연통되는 핀 중공을 포함하는, 히트 싱크 구조체가 제공된다.
이때, 상기 핀 중공은, 상기 제1 방향의 높이가 상기 제3 방향의 폭보다 길게 형성되는, 히트 싱크 구조체가 제공될 수 있다.
또한, 상기 방열 핀은, 상기 핀 중공에 위치되어 상기 핀 중공을 복수 개의 소공간으로 구획하고, 상기 핀 중공을 둘러싸는 상기 핀 몸체의 내면과 연속되는 핀 리브(rib)를 포함하는, 히트 싱크 구조체가 제공될 수 있다.
이때, 상기 핀 리브는, 상기 제1 방향의 높이 및 상기 제2 방향의 길이를 갖고, 상기 제3 방향의 폭을 갖게 형성되고, 상기 제3 방향의 각 단부는, 상기 핀 몸체의 내면과 각각 연속되는, 히트 싱크 구조체가 제공될 수 있다.
또한, 상기 핀 리브는 복수 개 구비되고, 복수 개의 상기 핀 리브는 상기 제1 방향을 따라 이격 배치되며, 복수 개의 상기 소공간 및 복수 개의 상기 핀 리브는 상기 제1 방향을 따라 교번적으로 배치되는, 히트 싱크 구조체가 제공될 수 있다.
이때, 상기 베이스는, 상기 제2 방향을 따라 상기 핀 몸체와 같은 길이만큼 연장되는, 히트 싱크 구조체가 제공될 수 있다.
또한, 외부의 냉각 유체의 일부는 상기 제2 방향을 따라 상기 유동 공간에서 유동되며 상기 베이스 또는 상기 핀 몸체의 외면과 열교환되고, 외부의 냉각 유체의 나머지는 상기 제2 방향을 따라 상기 핀 중공에서 유동되며 상기 핀 몸체의 내면과 열교환되는, 히트 싱크 구조체가 제공될 수 있다.
이때, 상기 핀 중공은 복수 개 형성되고, 복수 개의 상기 핀 중공은 상기 제1 방향을 따라 이격되게 형성되는, 히트 싱크 구조체가 제공될 수 있다.
또한, 상기 방열 핀은, 복수 개의 상기 핀 중공 사이에 위치되고, 복수 개의 상기 핀 중공을 상기 제1 방향을 따라 둘러싸는 복수 개의 핀 리브를 포함하는, 히트 싱크 구조체가 제공될 수 있다.
이때, 상기 핀 중공은, 원형의 단면을 갖고 상기 제2 방향의 길이를 갖는 공간으로 형성되고, 상기 핀 리브는, 상기 핀 중공에 반대되는 방향으로 볼록하도록 라운드지게 형성되는, 히트 싱크 구조체가 제공될 수 있다.
또한, 복수 개의 상기 방열 핀은, 상기 제2 방향을 따라 상기 베이스보다 짧은 길이만큼 연장되고, 복수 개의 상기 방열 핀은, 상기 제2 방향 및 상기 제3 방향을 따라 상기 유동 공간과 교번적으로 배치되는, 히트 싱크 구조체가 제공될 수 있다.
이때, 상기 제3 방향을 따라 이격 배치되는 복수 개의 상기 방열 핀을 통과한 냉각 유체의 적어도 일부는 복수 개의 상기 유동 공간으로 유입되고, 상기 제3 방향을 따라 이격 배치되는 복수 개의 상기 유동 공간을 통과한 상기 냉각 유체의 적어도 일부는 복수 개의 상기 방열 핀으로 유입되는, 히트 싱크 구조체가 제공될 수 있다.
또한, 외부의 냉각 유체에 이송력을 제공하는 팬; 및 상기 팬 및 상기 방열 핀과 각각 결합되어, 상기 냉각 유체가 상기 방열 핀으로 유동하는 유로를 구성하는 덕트를 포함하는, 히트 싱크 구조체가 제공될 수 있다.
이때, 상기 팬 및 상기 덕트는 각각 복수 개 구비되어 상기 제3 방향을 따라 이격 배치되고, 복수 개의 상기 덕트는 상기 방열 핀과 각각 결합되는, 히트 싱크 구조체가 제공될 수 있다.
상기의 구성에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체는 냉각 효율이 향상될 수 있다.
또한, 상기의 구성에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체는 크기의 과다한 증가 없이도 냉각 효율이 향상될 수 있다.
또한, 상기의 구성에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체는 냉각을 위해 유입되는 유체와의 접촉 면적이 증가될 수 있다.
또한, 상기의 구성에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체는 냉각을 위해 유입되는 유체가 원활하게 유동될 수 있다.
또한, 상기의 구성에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체는 형상 및 배치 방식이 다양화될 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체를 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 히트 싱크 구조체를 도시하는 A 부분 확대도이다.
도 3은 도 1의 히트 싱크 구조체를 도시하는 A-A 사시 단면도이다.
도 4는 도 1의 히트 싱크 구조체를 도시하는 B 부분 확대도이다.
도 5는 도 1의 히트 싱크 구조체를 도시하는 정면도이다.
도 6은 도 1의 히트 싱크 구조체를 도시하는 C 부분 확대도이다.
도 7은 도 1의 히트 싱크 구조체의 변형 예를 도시하는 C 부분 확대도이다.
도 8은 도 1의 히트 싱크 구조체에 냉각 유체가 유입되는 과정을 도시하는 평면도이다.
도 9는 도 1의 히트 싱크 구조체에 냉각 유체가 유입되는 과정을 도시하는 측면도이다.
도 10은 도 1의 히트 싱크 구조체에 형성되는 냉각 유체의 유동을 도시하는 B-B 평단면도이다.
도 11은 도 1의 히트 싱크 구조체에 형성되는 냉각 유체의 유동을 도시하는 D 부분 확대도이다.
도 12는 도 1의 히트 싱크 구조체의 변형 예에 따른 히트 싱크 구조체에 형성되는 냉각 유체의 유동을 도시하는 D 부분 확대도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체를 도시하는 사시도이다.
도 14는 도 13의 히트 싱크 구조체를 도시하는 E 부분 확대도이다.
도 15는 도 13의 히트 싱크 구조체를 도시하는 정면도이다.
도 16은 도 13의 히트 싱크 구조체를 도시하는 F 부분 확대도이다.
도 17은 도 13의 히트 싱크 구조체를 도시하는 C-C 사시 단면도이다.
도 18은 도 13의 히트 싱크 구조체를 도시하는 G 부분 확대도이다.
도 19는 도 13의 히트 싱크 구조체에 형성되는 냉각 유체의 유동을 도시하는 D-D 평단면도이다.
도 20은 도 13의 히트 싱크 구조체에 형성되는 냉각 유체의 유동을 도시하는 H 부분 확대도이다.
도 21은 도 13의 히트 싱크 구조체의 변형 예에 따른 히트 싱크 구조체에 형성되는 냉각 유체의 유동을 도시하는 H 부분 확대도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 단어와 용어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않고, 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 발명자가 용어와 개념을 정의할 수 있는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
그러므로 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 해당하고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로 해당 구성은 본 발명의 출원 시점에서 이를 대체할 다양한 균등물과 변형 예가 있을 수 있다.
이하의 설명에서는 본 발명의 특징을 명확하게 하기 위해, 일부 구성 요소들에 대한 설명이 생략될 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 "연통"이라는 용어는, 하나 이상의 부재가 서로 유체 소통 가능하게 연결됨을 의미한다. 일 실시 예에서, 연통은 관로, 파이프, 배관 등의 부재에 의해 형성될 수 있다. 이하의 설명에서, 연통은 하나 이상의 부재가 서로 "유체적으로 연결"됨과 같은 의미로 사용될 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 "통전"이라는 용어는, 하나 이상의 부재가 서로 전류 또는 전기적 신호를 전달 가능하게 연결됨을 의미한다. 일 실시 예에서, 통전은 도선 부재 등에 의한 유선의 형태 또는 블루투스, Wi-Fi, RFID 등의 무선의 형태로 형성될 수 있다. 일 실시 예에서, 통전은 "통신"의 의미를 포함할 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 "유체"라는 용어는, 외력에 의해 유동되며, 형상 또는 부피 등이 변형될 수 있는 임의의 형태의 물질을 의미한다. 일 실시 예에서, 유체는 물 등의 액체 또는 공기 등의 기체일 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 "상측", "하측", "좌측", "우측", "전방 측" 및 "후방 측"이라는 용어는 첨부된 도면 전반에 걸쳐 도시된 좌표계를 참조하여 이해될 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체(10, 20)는 냉각이 필요한 임의의 구성에 결합되어 활용될 수 있다. 일 실시 예에서, 히트 싱크 구조체(10, 20)는 전력 반도체 소자에 구비되어, 전력 반도체 소자에서 발생된 열을 냉각하기 위해 활용될 수 있다.
히트 싱크 구조체(10, 20)는 상기 구성의 열을 냉각할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다. 일 실시 예에서, 히트 싱크 구조체(10, 20)는 복수 개의 핀(fin)을 포함하여 구성될 수 있다. 외부에서 유입되는 냉각 유체는 복수 개의 핀 사이에 형성되는 공간에서 유동하며, 상기 핀에 전달된 열을 전달받을 수 있다.
이때, 본 발명의 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체(10, 20)는 핀 내부에도 냉각 유체가 유동될 수 있는 공간이 추가 형성될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체(10, 20)에 유입된 냉각 유체는, 핀의 외면 뿐만 아니라 내면에서도 열을 전달받을 수 있다. 즉, 냉각 유체와 핀의 접촉 면적이 극대화될 수 있다.
이에 따라, 히트 싱크 구조체(10, 20)와 냉각 유체의 열 교환 효율이 향상될 수 있다. 결과적으로, 히트 싱크 구조체(10, 20)가 구비되는 상기 구성, 예를 들면 전력 반도체 소자의 냉각 효율이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체(10, 20)는 추가 형성된 공간, 즉 핀의 내부에 형성되는 공간이 다양하게 변경될 수 있다. 따라서, 히트 싱크 구조체(10, 20)와 결합되는 상기 구성에 따라, 다양한 형태의 히트 싱크 구조체(10, 20)가 제공될 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체(10, 20)는 핀이 다양한 형태로 배치될 수 있다. 이때, 핀은 유입된 냉각 유체와의 접촉 면적이 극대화되게 형성될 수 있다.
한편, 냉각 유체는 히트 싱크 구조체(10, 20)와 전도, 대류 또는 복사 등 임의의 형태로 열교환되어 열을 전달받아 히트 싱크 구조체(10, 20)를 냉각할 수 있는 임의의 유체로 제공될 수 있다. 일 실시 예에서, 냉각 유체는 공기(air)로 제공될 수 있다. 상기 실시 예에서, 히트 싱크 구조체(10, 20)는 공랭(air-cooled)의 방식으로 냉각된다고 할 수 있을 것이다.
도 1 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체(10)가 도시된다.
본 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체(10)는 방열을 위해 구비되는 구성(즉, 후술될 방열 핀(200))을 포함한다. 이때, 상기 구성의 내부에는 냉각 유체가 유동되기 위한 추가 공간이 형성될 수 있다. 따라서, 외부에서 제공된 냉각 유체는 상기 구성 사이에 형성된 공간 뿐만 아니라, 상기 구성의 내부에서도 유동하며 열교환될 수 있다.
이에 따라, 히트 싱크 구조체(10)의 전체 크기가 동일하게 유지되거나 감소되는 경우에도, 히트 싱크 구조체(10)가 냉각 유체와 충분히 열교환될 수 있다. 이에 따라, 히트 싱크 구조체(10)가 소형화되면서도 냉각 효율 및 냉각 효과가 향상될 수 있다.
히트 싱크 구조체(10)는 열전도율이 높은 소재로 형성될 수 있다. 제공된 냉각 유체와의 열교환 효과가 극대화되기 위함이다. 일 실시 예에서, 히트 싱크 구조체(10)는 구리(Cu), 알루미늄(Al) 또는 이들의 합금 소재로 형성될 수 있다.
도 1 내지 도 7에 도시된 실시 예에서, 히트 싱크 구조체(10)는 베이스(100), 방열 핀(200) 및 유동 공간(300)을 포함한다. 이때, 베이스(100) 및 방열 핀(200)은 일체로 형성되거나, 각각 형성되어 결합될 수 있다.
베이스(100)는 히트 싱크 구조체(10)의 외형의 일 부분을 구성한다. 베이스(100)는 히트 싱크 구조체(10)가 냉각 대상물과 결합되는 부분이다. 베이스(100)는 상기 냉각 대상물로부터 열을 전달받을 수 있다. 일 실시 예에서, 베이스(100)는 전력 반도체 소자와 결합되어 열을 전달받을 수 있다.
베이스(100)는 방열 핀(200)과 결합된다. 베이스(100)로 전달된 열은 방열 핀(200)으로 전달될 수 있다. 베이스(100)와 방열 핀(200)이 일체로 형성되는 실시 예에서, 베이스(100)는 방열 핀(200)과 연속된다고 할 수 있을 것이다.
베이스(100)는 유동 공간(300)을 부분적으로 둘러싼다. 도시된 실시 예에서, 베이스(100)는 유동 공간(300)을 높이 방향의 일 측, 즉 상측에서 둘러싼다.
후술될 바와 같이, 팬(fan)(400) 및 덕트(duct)(500)가 더 구비되는 실시 예에서, 베이스(100)는 덕트(500)와 결합될 수 있다. 덕트(500)로 유입된 냉각 유체는 베이스(100)와 결합된 방열 핀(200) 및 그 사이에 형성되는 유동 공간(300)으로 유입될 수 있다.
즉, 베이스(100)는 덕트(500)로 제공된 냉각 유체가 외부로 임의 유출되지 않고 방열 핀(200) 또는 유동 공간(300)으로 유동되기 위한 가이드로 기능될 수 있다.
베이스(100)는 상기 냉각 대상물과 결합되어 열교환되고, 방열 핀(200)과 결합되어 열교환되며, 유동 공간(300)을 부분적으로 둘러쌀 수 있는 임의의 형상일 수 있다. 도시된 실시 예에서, 베이스(100)는 전후 방향의 길이보다 좌우 방향의 폭이 길고, 상하 방향의 두께를 갖는 다각 판형으로 형성된다.
상기 실시 예에서, 베이스(100)의 두께 방향의 일측, 도시된 실시 예에서 상측 면은 상기 냉각 대상물과 결합되어 열교환될 수 있다. 베이스(100)의 두께 방향의 타 측, 도시된 실시 예에서 하측 면은 방열 핀(200)과 결합되고, 유동 공간(300)을 부분적으로 둘러쌀 수 있다.
한편, 베이스(100)는 유동 공간(300)에서 유동하는 냉각 유체와 직접 열교환될 수 있다. 따라서, 베이스(100)로 전달된 열의 일부는 냉각 유체에 직접 전달되고, 나머지는 방열 핀(200)을 거쳐 냉각 유체로 전달됨에 이해될 것이다.
방열 핀(fin)(200)은 베이스(100)로부터 열을 전달받는다. 방열 핀(200)에 전달된 열은 제공된 냉각 유체에 전달될 수 있다. 이에 따라, 히트 싱크 구조체(10) 및 이와 결합된 상기 냉각 대상물이 냉각될 수 있다.
방열 핀(200)은 베이스(100)와 결합된다. 방열 핀(200)은 베이스(100)의 두께 방향의 상기 타 측, 도시된 실시 예에서 하측 면과 결합된다. 방열 핀(200)과 베이스(100)가 일체로 형성되는 실시 예에서, 방열 핀(200)과 베이스(100)는 연속된다고 할 수 있을 것이다.
방열 핀(200)은 유동 공간(300)을 부분적으로 둘러싼다. 방열 핀(200)은 유동 공간(300)의 폭 방향, 도시된 실시 예에서 좌우 방향에서 둘러싼다.
방열 핀(200)은 베이스(100)와 결합되어 열교환되고, 베이스(100)와 함께 유동 공간(300)을 둘러쌀 수 있는 임의의 형태로 형성될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 방열 핀(200)은 좌우 방향의 두께 및 상하 방향의 높이를 갖고, 전후 방향의 길이를 갖는 입체도형 형상이다.
상기 실시 예에서, 방열 핀(200)의 전후 방향의 길이는 베이스(100)의 전후 방향의 길이와 같을 수 있다.
방열 핀(200)은 복수 개 형성될 수 있다. 복수 개의 방열 핀(200)은 베이스(100)의 폭 방향, 도시된 실시 예에서 좌우 방향으로 이격 배치되어 베이스(100)와 각각 결합될 수 있다. 이때, 복수 개의 방열 핀(200) 사이에는 복수 개의 유동 공간(300)이 각각 형성된다.
달리 표현하면, 베이스(100)의 폭 방향, 즉 좌우 방향을 따라 복수 개의 방열 핀(200) 및 복수 개의 유동 공간(300)이 각각 교번적으로 배치된다.
도시된 실시 예에서, 방열 핀(200)은 핀 몸체(210), 핀 넥(neck)(220), 핀 중공(230) 및 핀 리브(rib)(240)를 포함한다.
핀 몸체(210)는 방열 핀(200)의 외형의 일 부분을 구성한다. 핀 몸체(210)는 핀 넥(220)에 의해 베이스(100)와 결합될 수 있다. 핀 몸체(210)는 핀 넥(220)으로부터 열을 전달받고, 이를 냉각 유체에 전달한다.
핀 몸체(210)의 내부에는 핀 중공(230)이 방열 핀(200)의 길이 방향, 즉 전후 방향으로 관통 형성된다. 따라서, 제공된 냉각 유체는 핀 몸체(210)의 외면 뿐만 아니라 핀 몸체(210)의 내면, 즉 핀 중공(230)을 둘러싸는 면과도 열교환될 수 있다. 이에 따라, 냉각 유체와 방열 핀(200) 간의 접촉 면적이 증가되어, 이들 간의 열교환 효과가 극대화될 수 있다.
핀 몸체(210)는 방열 핀(200)의 형상에 상응하는 형상일 수 있다. 도시된 실시 예에서, 핀 몸체(210)는 좌우 방향의 두께 및 상하 방향의 높이를 갖고, 전후 방향의 길이를 갖는 다각 판형으로 형성된다.
핀 몸체(210)의 높이 방향의 일 측, 도시된 실시 예에서 상측은 핀 넥(220)과 결합 내지 연속된다.
핀 넥(220)은 방열 핀(200)이 베이스(100)와 결합되는 부분이다. 핀 넥(220)은 베이스(100) 및 핀 몸체(210)와 각각 결합된다. 핀 넥(220)은 베이스(100)로 전달된 열이 핀 몸체(210)로 전달되기 위한 열교환 통로를 구성할 수 있다. 핀 넥(220)으로 전달된 열의 일부는 제공된 냉각 유체에 직접 전달될 수 있다.
핀 넥(220)은 핀 몸체(210)와 연속된다. 핀 넥(220)은 핀 몸체(210)의 높이 방향의 상기 일 측, 도시된 실시 예에서 상측 단부와 연속된다.
핀 넥(220)은 핀 몸체(210)와 베이스(100)를 연결할 수 있는 임의의 형상일 수 있다. 도시된 실시 예에서, 핀 넥(220)은 베이스(100)에 반대되는 방향, 즉 상측에서 하측을 향하는 방향으로 그 단면적이 증가되고, 전후 방향의 길이를 갖는 입체도형 형상이다.
핀 중공(230)은 제공된 냉각 유체가 방열 핀(200)의 내부에서 유동되기 위한 통로를 제공한다. 핀 중공(230)은 핀 몸체(210)의 내부에 관통 형성되어, 유동 공간(300)과 함께 냉각 유체의 유로를 구성할 수 있다. 핀 중공(230)은 핀 몸체(210)의 내면에 둘러싸여 정의될 수 있다.
핀 중공(230)은 핀 몸체(210)의 길이 방향, 도시된 실시 예에서 전후 방향으로 연장된다. 핀 중공(230)의 연장 방향의 일 단부, 도시된 실시 예에서 전방 측은 개방 형성되어 제공된 냉각 유체가 유입되는 통로를 구성할 수 있다. 핀 중공(230)의 연장 방향의 타 단부, 도시된 실시 예에서 후방 측은 개방 형성되어 핀 중공(230)을 유동한 냉각 유체가 유출되는 통로를 구성할 수 있다.
핀 중공(230)은 핀 몸체(210)의 형상에 상응하는 형상일 수 있다. 도시된 실시 예에서, 핀 중공(230)은 좌우 방향의 폭 및 상하 방향의 높이를 갖고 전후 방향의 길이를 갖는 입체도형 형상의 공간으로 형성된다. 이때, 핀 중공(230)의 높이 방향의 각 단부, 도시된 실시 예에서 상측 단부 및 하측 단부는 외측으로 볼록하도록 라운드지게 형성된다.
핀 중공(230)에는 핀 리브(240)가 위치될 수 있다. 핀 중공(230)은 핀 리브(240)에 의해 복수 개의 소공간으로 구획될 수 있다. 핀 중공(230)이 구획된 복수 개의 소공간은, 핀 몸체(210)의 내면 및 핀 리브(240)에 의해 각각 둘러싸일 수 있다.
도 1 내지 도 6에 도시된 실시 예에서, 핀 중공(230)은 핀 리브(240)에 의해 그 높이 방향, 즉 상하 방향으로 구획된 한 쌍의 소공간으로 구획된다. 상기 실시 예에서, 핀 리브(240)는 단수 개 구비되어, 핀 몸체(210)의 두께 방향의 내면, 즉 도시된 실시 예에서 좌측 내면 및 우측 내면과 각각 연속된다.
다른 실시 예에서, 핀 중공(230)은 세 개 이상의 소공간으로 구획될 수 있다. 즉, 도 7에 도시된 실시 예에서, 핀 중공(230)은 핀 리브(240)에 의해 그 높이 방향, 즉 상하 방향으로 구획된 총 네 개의 소공간으로 구획된다.
상기 실시 예에서, 핀 리브(240)는 복수 개 구비되어, 핀 중공(230)의 높이 방향, 즉 상하 방향을 따라 이격 배치된다. 상기 실시 예에서도, 각 핀 리브(240)는 핀 몸체(210)의 두께 방향의 내면, 즉 도시된 실시 예에서 좌측 내면 및 우측 내면과 각각 연속된다.
어느 경우라도, 핀 중공(230)이 유동 공간(300)과 함께 냉각 유체의 유로를 구성할 수 있으면 족하다.
핀 중공(230)이 복수 개의 소공간으로 구획되는 실시 예에서, 핀 몸체(210)의 내면 또는 핀 리브(240)가 핀 중공(230)에서 유동하는 냉각 유체가 열교환되는 면적이 증가될 수 있다. 이에 따라, 히트 싱크 구조체(10)의 열교환 효과 및 냉각 효율이 향상될 수 있다.
핀 리브(240)는 핀 중공(230)에 위치되어, 핀 몸체(210)의 강성을 보강하게 구성된다. 핀 리브(240)는 핀 몸체(210)의 두께 방향의 내면, 즉 도시된 실시 예에서 좌측 및 우측 내면 사이에서 연장되어, 두께 방향을 따라 핀 몸체(210)의 강성을 보강할 수 있다. 또한, 핀 리브(240)는 핀 몸체(210)에 전달된 열을 전달받을 수 있다.
또한, 핀 리브(240)는 핀 몸체(210)의 내부에 형성된 핀 중공(230)을 복수 개의 소공간으로 구획할 수 있다. 핀 리브(240)는 핀 중공(230)이 구획되어 형성되는 복수 개의 소공간을 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 핀 중공(230)에서 유동하는 냉각 유체는 핀 리브(240)와 열교환되어 핀 리브(240)로부터 열을 전달받을 수 있다.
따라서, 핀 리브(240)는 핀 몸체(210)의 강성을 보강하고, 냉각 유체와 열교환되며, 핀 중공(230)을 복수 개의 소공간으로 구획하는 역할을 수행함이 이해될 것이다.
핀 리브(240)는 상기 역할을 수행할 수 있는 임의의 형태로 형성될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 핀 리브(240)는 좌우 방향의 폭 및 상하 방향의 높이를 갖고, 전후 방향의 길이를 갖는 입체도형 형상이다.
도 1 내지 도 6에 도시된 실시 예에서, 핀 리브(240)는 단수 개 구비된다. 단수 개의 핀 리브(240)는 단수 개의 핀 중공(230)의 높이 방향의 중앙 부분에 위치되어, 핀 중공(230)을 상하 방향으로 구획된 한 쌍의 소공간으로 구획한다.
핀 리브(240)는 복수 개 형성될 수 있다. 복수 개의 핀 리브(240)는 서로 이격 배치되어 핀 중공(230)을 세 개 이상의 소공간으로 구획할 수 있다. 도 7에 도시된 실시 예에서, 핀 리브(240)는 총 세 개 구비되어, 핀 중공(230)의 높이 방향, 즉 상하 방향을 따라 핀 중공(230)을 높이 방향을 따라 네 개의 소공간으로 구획한다.
도시된 실시 예에서, 복수 개의 핀 리브(240)는 핀 중공(230)의 높이 방향을 따라 같은 거리만큼 이격 배치된다. 대안적으로, 복수 개의 핀 리브(240)가 서로 이격되는 거리는 상이하게 형성될 수 있다.
어느 경우라도, 핀 리브(240)가 핀 중공(230)을 적어도 부분적으로 둘러쌈으로써, 핀 중공(230)에서 유동하는 냉각 유체와 열교환될 수 있으면 족하다.
유동 공간(300)은 제공된 냉각 유체가 베이스(100) 또는 방열 핀(200)과 열교환되며 유동하는 공간이다. 냉각 유체는 유동 공간(300)에서 유동하며 베이스(100) 또는 방열 핀(200)으로부터 열을 제공받을 수 있다. 열을 제공받은 냉각 유체는 유동 공간(300)에서 유출될 수 있다.
유동 공간(300)은 베이스(100)에 부분적으로 둘러싸일 수 있다. 유동 공간(300)은 그 높이 방향의 일 측, 즉 도시된 실시 예에서 상측이 베이스(100)에 의해 둘러싸일 수 있다. 유동 공간(300)에서 유동하는 냉각 유체는 베이스(100)로부터 열을 전달받을 수 있다.
유동 공간(300)은 방열 핀(200)에 의해 부분적으로 둘러싸일 수 있다. 유동 공간(300)은 그 폭 방향의 각 측, 즉 도시된 실시 예에서 좌측 및 우측이 방열 핀(200)에 의해 둘러싸일 수 있다. 유동 공간(300)에서 유동하는 냉각 유체는 방열 핀(200)으로부터 열을 전달받을 수 있다.
유동 공간(300)은 복수 개 형성될 수 있다. 복수 개의 유동 공간(300)은 그 높이 방향의 상기 일 측, 즉 상측이 베이스(100)에 의해 덮일 수 있다. 또한, 복수 개의 유동 공간(300)의 폭 방향의 각 측, 즉 좌측 및 우측이 방열 핀(200)에 의해 둘러싸일 수 있다.
유동 공간(300)은 핀 중공(230)과 함께 냉각 유체의 유로를 구성할 수 있는 임의의 형상일 수 있다. 도시된 실시 예에서, 유동 공간(300)은 좌우 방향의 폭 및 상하 방향의 높이를 갖고, 전후 방향의 길이를 갖는 입체도형 형상의 공간으로 형성된다.
냉각 유체가 핀 중공(230) 및 유동 공간(300)에서 유동하는 과정에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
도 8 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체(10)는 팬(400) 및 덕트(500)를 더 포함할 수 있다.
팬(400)은 냉각 유체가 방열 핀(200) 및 유동 공간(300)을 향해 유동하기 위한 이송력을 제공한다. 히트 싱크 구조체(10)의 외부에 위치되는 냉각 유체는 팬(400)에 의해 방열 핀(200) 및 유동 공간(300)으로 유입될 수 있다. 또한, 유입된 냉각 유체는 베이스(100) 및 방열 핀(200)과 열교환된 후, 후행하여 유입되는 냉각 유체에 의해 밀려 외부에 유출될 수 있다.
팬(400)은 냉각 유체에 이송력을 제공할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다. 일 실시 예에서, 팬(400)은 복수 개의 블레이드(blade)를 갖는 팬(fan)의 형태로 구비될 수 있다. 다른 실시 예에서, 팬(400)은 시로코 팬(sirocco fan)의 형태로 구비되어, 방사 방향을 따라 냉각 유체를 흡입하여 방열 핀(200) 및 유동 공간(300)으로 제공할 수 있다.
팬(400)은 제어부(미도시) 또는 제어 전원(미도시)과 통전 가능하게 연결될 수 있다. 팬(400)의 작동에 필요한 전력 및 제어 신호는 제어부(미도시) 또는 제어 전원(미도시)으로부터 전달될 수 있다.
팬(400)은 덕트(500)와 결합될 수 있다. 팬(400)이 제공하는 이송력에 의해 유동되는 냉각 유체는 덕트(500)를 통과하여 방열 핀(200) 또는 유동 공간(300)에 제공될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 팬(400)은 덕트(500)의 길이 방향의 일 측, 즉 전방 측과 결합되어 덕트(500)를 사이에 두고 베이스(100) 및 방열 핀(200)을 마주하게 배치된다.
팬(400)은 복수 개 구비될 수 있다. 복수 개의 팬(400)은 서로 이격 배치되어 복수 개의 덕트(500)와 각각 결합될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 팬(400)은 한 쌍 구비되어 좌우 방향으로 이격 배치되고, 한 쌍의 덕트(500)와 각각 결합된다.
도시된 실시 예에서는 복수 개의 팬(400) 및 이들과 각각 결합되는 복수 개의 덕트(500)가 좌우 방향으로 이격 배치된다. 대안적으로, 복수 개의 팬(400) 및 이들과 각각 결합되는 복수 개의 덕트(500)는 좌우 방향으로 이격되지 않고 나란하게 배치되어, 전후 방향으로 방열 핀(200) 및 유동 공간(300)과 모두 겹쳐지게 배치될 수 있다.
어느 경우라도, 팬(400)에 의해 유동된 냉각 유체가 덕트(500)를 통과하여 방열 핀(200) 및 유동 공간(300)으로 유입될 수 있으면 족하다.
덕트(500)는 팬(400)에 의해 유동되는 냉각 유체를 방열 핀(200) 및 유동 공간(300)으로 안내한다. 덕트(500)는 팬(400)과 결합되어, 팬(400)에 의해 이송력을 제공받은 냉각 유체가 다른 곳으로 유출되지 않고 방열 핀(200) 및 유동 공간(300)으로 유동하기 위한 통로를 구성한다.
덕트(500)는 방열 핀(200) 및 유동 공간(300)과 팬(400) 사이에 위치된다. 도시된 실시 예에서, 덕트(500)는 베이스(100)의 길이 방향, 즉 전후 방향을 따라 방열 핀(200) 및 유동 공간(300)과 팬(400) 사이에 위치된다.
덕트(500)는 베이스(100)(또는 방열 핀(200))와 결합된다. 이때, 덕트(500)는 베이스(100)를 완전히 덮도록 베이스(100)와 결합될 수 있다. 이에 따라, 덕트(500)에서 유동되는 냉각 유체는 다른 곳으로 유출되지 않고, 방열 핀(200) 및 유동 공간(300)을 향해 유동될 수 있다.
덕트(500)는 팬(400)과 결합된다. 이때, 덕트(500)는 팬(400)을 완전히 덮도록 팬(400)과 결합될 수 있다. 이에 따라, 팬(400)으로 유입된 냉각 유체는 다른 곳으로 유출되지 않고, 덕트(500)를 향해 유동될 수 있다.
덕트(500)는 베이스(100) 또는 방열 핀(200) 및 팬(400)과 각각 결합되어 이들을 연통할 수 있는 임의의 형태로 구비될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 덕트(500)는 베이스(100)의 길이 방향, 즉 전후 방향으로 연장 형성되고, 냉각 유체가 유동하는 중공(미도시)이 내부에 형성된다.
상기 실시 예에서, 덕트(500)의 길이 방향의 일 측, 도시된 실시 예에서 전방 측은 팬(400)과 결합될 수 있다. 또한, 덕트(500)의 길이 방향의 타 측, 도시된 실시 예에서 후방 측은 베이스(100) 또는 방열 핀(200)과 결합될 수 있다. 덕트(500)는 베이스(100) 또는 방열 핀(200)과 팬(400) 사이에 위치된다.
덕트(500)는 복수 개 구비될 수 있다. 복수 개의 덕트(500)는 서로 이격 배치되어 복수 개의 팬(400) 및 베이스(100)(또는 방열 핀(200))와 각각 결합될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 덕트(500)는 한 쌍 구비되어 좌우 방향으로 이격 배치되고, 한 쌍의 팬(400)과 각각 결합된다.
도시된 실시 예에서는 복수 개의 덕트(500) 및 이들과 각각 결합되는 복수 개의 팬(400)이 좌우 방향으로 이격 배치된다. 대안적으로, 복수 개의 덕트(500) 및 이들과 각각 결합되는 복수 개의 팬(400)이 이격 없이 서로 나란하게 좌우 방향으로 배치되어, 전후 방향으로 방열 핀(200) 및 유동 공간(300)과 겹쳐지게 배치될 수 있음은 상술한 바와 같다.
도 10 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체(10)에 형성되는 냉각 유체의 유동(F)이 예로서 도시된다. 이해의 편의를 위해, 팬(400) 및 덕트(500)는 도시가 생략되었다.
외부의 냉각 유체는 방열 핀(200) 및 유동 공간(300)을 향해 유동된다. 이때, 냉각 유체의 일부는 방열 핀(200)의 내부에 형성된 핀 중공(230)으로 유입되어, 핀 몸체(210)의 내면 또는 핀 리브(240)와 열교환되며 유동된다. 또한, 냉각 유체의 나머지는 복수 개의 방열 핀(200) 사이에 형성되는 유동 공간(300)으로 유입되어, 핀 몸체(210)의 외면 또는 베이스(100)와 열교환되며 유동된다.
즉, 냉각 유체의 유동(F)은 핀 중공(230) 및 유동 공간(300)으로 분기되어 형성될 수 있다. 이에 따라, 냉각 유체가 복수 개의 지점에서 베이스(100) 또는 방열 핀(200)과 열교환될 수 있어, 히트 싱크 구조체(10)가 점유하는 공간이 확장되지 않으면서도 열교환 효과 및 냉각 효과가 향상될 수 있다.
한편, 본 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체(10)에 구비되는 방열 핀(200)은 다양한 형태로 그 배치 구조가 변경될 수 있다.
즉, 도 12에 도시된 바와 같이, 방열 핀(200)은 베이스(100)의 길이 방향, 도시된 실시 예에서 전후 방향을 따르는 길이가 베이스(100)보다 짧게 형성될 수 있다. 상기 실시 예에서, 복수 개의 방열 핀(200)은 베이스(100)의 길이 방향 및 폭 방향을 따라 서로 교번적으로 배치될 수 있다.
즉, 도시된 실시 예에서, 가장 전방 측에 위치되는 한 쌍의 방열 핀(200)은 좌우 방향을 따라 유동 공간(300)을 사이에 두고 이격 배치된다. 또한, 각 방열 핀(200)의 길이 방향의 각 측에는 방열 핀(200)이 아닌, 유동 공간(300)이 각각 형성된다.
또한, 상기 한 쌍의 방열 핀(200)의 후방 측에 위치되는 세 개의 방열 핀(200)은 좌우 방향을 따라 이격 배치되고, 세 개의 방열 핀(200) 사이에는 한 쌍의 유동 공간(300)이 각각 형성된다. 또한, 세 개의 방열 핀(200)의 길이 방향의 각 측에는 유동 공간(300)이 각각 형성된다.
마찬가지로, 상기 세 개의 방열 핀(200)의 후방 측에 위치되는 한 쌍의 방열 핀(200)은 좌우 방향을 따라 이격 배치되고, 한 쌍의 방열 핀(200)은 좌우 방향을 따라 유동 공간(300)을 사이에 두고 마주하게 배치된다. 또한, 한 쌍의 방열 핀(200)의 길이 방향의 각 측에는 유동 공간(300)이 각각 형성된다.
상기 실시 예에서, 냉각 유체의 유동(F)은 좌우 방향 및 전후 방향을 따라 서로 교번적으로 배치되는 핀 중공(230) 및 유동 공간(300)을 따라 형성될 수 있다. 즉, 전후 방향을 따라, 냉각 유체의 유동(F)은 핀 중공(230) 및 유동 공간(300)을 각각 통과하게 형성될 수 있다.
따라서, 냉각 유체는 핀 몸체(210)의 외면 또는 베이스(100)와, 핀 몸체(210)의 내면 또는 핀 리브(240)와 교번적으로 열교환되며 유동될 수 있다. 이에 따라, 히트 싱크 구조체(10)의 열교환 효과 및 냉각 효과가 더욱 향상될 수 있다.
도 13 내지 도 21을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체(20)가 도시된다.
본 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체(20)는 상술한 일 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체(10)와 비교하였을 때, 핀 중공(230) 및 핀 리브(240)의 형상에 차이가 있다.
그 외, 본 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체(20)에 구비되는 다른 구성은 상술한 일 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체(10)와 그 구조 및 기능이 동일하다. 이에, 이하에서는 상술한 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체(10)와의 차이점을 중심으로 본 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체(20)를 설명한다.
본 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체(20)는 방열을 위해 구비되는 구성(즉, 후술될 방열 핀(200))을 포함한다. 이때, 상기 구성의 내부에는 냉각 유체가 유동되기 위한 추가 공간이 형성될 수 있다. 따라서, 외부에서 제공된 냉각 유체는 상기 구성 사이에 형성된 공간 뿐만 아니라, 상기 구성의 내부에서도 유동하며 열교환될 수 있다.
이에 따라, 히트 싱크 구조체(20)의 전체 크기가 동일하게 유지되거나 감소되는 경우에도, 히트 싱크 구조체(20)가 냉각 유체와 충분히 열교환될 수 있다. 이에 따라, 히트 싱크 구조체(20)가 소형화되면서도 냉각 효율 및 냉각 효과가 향상될 수 있다.
히트 싱크 구조체(20)는 열전도율이 높은 소재로 형성될 수 있다. 제공된 냉각 유체와의 열교환 효과가 극대화되기 위함이다. 일 실시 예에서, 히트 싱크 구조체(20)는 구리(Cu), 알루미늄(Al) 또는 이들의 합금 소재로 형성될 수 있다.
도 13 내지 도 18에 도시된 실시 예에서, 히트 싱크 구조체(20)는 베이스(100), 방열 핀(200) 및 유동 공간(300)을 포함한다. 이때, 베이스(100) 및 방열 핀(200)은 일체로 형성되거나, 각각 형성되어 결합될 수 있다.
또한, 별도로 도시되지는 않았으나, 히트 싱크 구조체(20)는 팬(400) 및 덕트(500)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이 경우, 팬(400) 및 덕트(500)와 히트 싱크 구조체(20)의 다른 구성 간의 결합 구조 및 연통 관계는 상술한 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체(10)의 각 구성 간의 결합 구조와 같다.
본 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체(20)의 베이스(100)는 상술한 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체(10)의 베이스(100)와 그 구조 및 기능이 동일하다. 이에, 베이스(100)에 대한 설명은 상술한 설명으로 갈음하기로 한다.
본 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체(20)의 방열 핀(200)은 상술한 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체(20)의 방열 핀(200)과 그 구조 및 기능이 거의 유사하다, 다만, 본 실시 예에 따른 방열 핀(200)은 핀 중공(230) 및 핀 리브(240)의 세부 형상에 차이가 있다.
즉, 도시된 실시 예에서, 방열 핀(200)은 핀 몸체(210), 핀 넥(220), 핀 중공(230) 및 핀 리브(240)를 포함한다.
핀 몸체(210) 및 핀 넥(220)의 구조 및 기능은 상술한 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체(10)에 구비되는 핀 몸체(210) 및 핀 넥(220)과 동일하다. 이에, 이하에서는 핀 중공(230) 및 핀 리브(240)를 중심으로 설명한다.
핀 중공(230)은 제공된 냉각 유체가 방열 핀(200)의 내부에서 유동되기 위한 통로를 제공한다. 핀 중공(230)은 핀 몸체(210)의 내부에 관통 형성되어, 유동 공간(300)과 함께 냉각 유체의 유로를 구성할 수 있다. 핀 중공(230)은 핀 몸체(210)의 내면 및 핀 리브(240)에 둘러싸여 정의될 수 있다.
핀 중공(230)은 핀 몸체(210)의 길이 방향, 도시된 실시 예에서 전후 방향으로 연장된다. 핀 중공(230)의 연장 방향의 일 단부, 도시된 실시 예에서 전방 측은 개방 형성되어 제공된 냉각 유체가 유입되는 통로를 구성할 수 있다. 핀 중공(230)의 연장 방향의 타 단부, 도시된 실시 예에서 후방 측은 개방 형성되어 핀 중공(230)을 유동한 냉각 유체가 유출되는 통로를 구성할 수 있다.
핀 중공(230)은 외부와 연통되고, 냉각 유체가 유동할 수 있는 공간을 형성할 수 있는 임의의 형상일 수 있다. 도시된 실시 예에서, 핀 중공(230)은 원형의 단면을 갖고 전후 방향의 길이를 갖는 원기둥 형상의 공간으로 형성된다.
핀 중공(230)은 핀 몸체(210)의 내면 및 핀 리브(240)에 의해 각각 둘러싸일 수 있다. 도시된 실시 예에서, 핀 중공(230)의 폭 방향의 각 측, 즉 좌측 및 우측은 핀 몸체(210)의 내면에 의해 둘러싸인다. 핀 중공(230)의 높이 방향의 각 측, 도시된 실시 예에서 상측 및 하측은 핀 리브(240)에 의해 둘러싸인다.
핀 중공(230)은 복수 개 형성될 수 있다. 복수 개의 핀 중공(230)은 핀 몸체(210)의 높이 방향을 따라 이격 배치될 수 있다. 복수 개의 핀 중공(230) 사이에는 복수 개의 핀 리브(240)가 각각 위치될 수 있다. 즉, 핀 몸체(210)의 높이 방향을 따라, 복수 개의 핀 중공(230) 및 핀 리브(240)가 교번적으로 배치된다.
따라서, 복수 개의 핀 중공(230)을 따라 유동하는 냉각 유체는 핀 몸체(210) 및 핀 리브(240) 모두와 열교환될 수 있음이 이해될 것이다.
핀 리브(240)는 핀 중공(230)에 위치되어, 핀 몸체(210)의 강성을 보강하게 구성된다. 핀 리브(240)는 핀 몸체(210)의 두께 방향의 내면, 즉 도시된 실시 예에서 좌측 및 우측 내면 사이에서 연장되어, 두께 방향을 따라 핀 몸체(210)의 강성을 보강할 수 있다. 또한, 핀 리브(240)는 핀 몸체(210)에 전달된 열을 전달받을 수 있다.
또한, 핀 리브(240)는 핀 몸체(210)의 내부에 형성된 복수 개의 핀 중공(230)을 높이 방향에서 각각 둘러쌀 수 있다. 이를 위해, 핀 리브(240)는 복수 개 형성되어, 복수 개의 핀 중공(230) 사이에 각각 배치될 수 있다. 핀 중공(230)에서 유동하는 냉각 유체는 핀 리브(240)와 열교환되어 핀 리브(240)로부터 열을 전달받을 수 있다.
따라서, 핀 리브(240)는 핀 몸체(210)의 강성을 보강하고, 냉각 유체와 열교환되며, 복수 개의 핀 중공(230)을 적어도 부분적으로 둘러싸는 역할을 수행함이 이해될 것이다.
핀 리브(240)는 상기 역할을 수행할 수 있는 임의의 형태로 형성될 수 있다. 도시된 실시 예에서, 핀 리브(240)는 좌우 방향의 폭 및 상하 방향의 높이를 갖고, 전후 방향의 길이를 갖는 입체도형 형상이다. 이때, 핀 리브(240)의 높이 방향의 각 측은 핀 중공(230)의 형상에 상응하도록, 내측을 향해 볼록하도록 라운드지게 형성된다.
도 19 내지 도 20을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체(20)에 형성되는 냉각 유체의 유동(F)이 예로서 도시된다. 이해의 편의를 위해, 팬(400) 및 덕트(500)는 도시가 생략되었다.
외부의 냉각 유체는 방열 핀(200) 및 유동 공간(300)을 향해 유동된다. 이때, 냉각 유체의 일부는 방열 핀(200)의 내부에 형성된 핀 중공(230)으로 유입되어, 핀 몸체(210)의 내면 또는 핀 리브(240)와 열교환되며 유동된다. 또한, 냉각 유체의 나머지는 복수 개의 방열 핀(200) 사이에 형성되는 유동 공간(300)으로 유입되어, 핀 몸체(210)의 외면 또는 베이스(100)와 열교환되며 유동된다.
즉, 냉각 유체의 유동(F)은 핀 중공(230) 및 유동 공간(300)으로 분기되어 형성될 수 있다. 이에 따라, 냉각 유체가 복수 개의 지점에서 베이스(100) 또는 방열 핀(200)과 열교환될 수 있어, 히트 싱크 구조체(10)가 점유하는 공간이 확장되지 않으면서도 열교환 효과 및 냉각 효과가 향상될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체(20)는 핀 중공(230)이 복수 개 형성되어 핀 몸체(210)의 높이 방향, 즉 상하 방향으로 이격 배치될 수 있다. 따라서, 핀 중공(230)에 형성되는 냉각 유체의 유동(F)은 상하 방향으로 분지되어 복수 개의 핀 중공(230)마다 각각 형성됨이 이해될 것이다.
한편, 본 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체(20)에 구비되는 방열 핀(200)은 다양한 형태로 그 배치 구조가 변경될 수 있다.
즉, 도 21에 도시된 바와 같이, 방열 핀(200)은 베이스(100)의 길이 방향, 도시된 실시 예에서 전후 방향을 따르는 길이가 베이스(100)보다 짧게 형성될 수 있다. 상기 실시 예에서, 복수 개의 방열 핀(200)은 베이스(100)의 길이 방향 및 폭 방향을 따라 서로 교번적으로 배치될 수 있다.
즉, 도시된 실시 예에서, 가장 전방 측에 위치되는 한 쌍의 방열 핀(200)은 좌우 방향을 따라 유동 공간(300)을 사이에 두고 이격 배치된다. 또한, 각 방열 핀(200)의 길이 방향의 각 측에는 방열 핀(200)이 아닌, 유동 공간(300)이 각각 형성된다.
또한, 상기 한 쌍의 방열 핀(200)의 후방 측에 위치되는 세 개의 방열 핀(200)은 좌우 방향을 따라 이격 배치되고, 세 개의 방열 핀(200) 사이에는 한 쌍의 유동 공간(300)이 각각 형성된다. 또한, 세 개의 방열 핀(200)의 길이 방향의 각 측에는 유동 공간(300)이 각각 형성된다.
마찬가지로, 상기 세 개의 방열 핀(200)의 후방 측에 위치되는 한 쌍의 방열 핀(200)은 좌우 방향을 따라 이격 배치되고, 한 쌍의 방열 핀(200)은 좌우 방향을 따라 유동 공간(300)을 사이에 두고 마주하게 배치된다. 또한, 한 쌍의 방열 핀(200)의 길이 방향의 각 측에는 유동 공간(300)이 각각 형성된다.
상기 실시 예에서, 냉각 유체의 유동(F)은 좌우 방향 및 전후 방향을 따라 서로 교번적으로 배치되는 핀 중공(230) 및 유동 공간(300)을 따라 형성될 수 있다. 즉, 전후 방향을 따라, 냉각 유체의 유동(F)은 핀 중공(230) 및 유동 공간(300)을 각각 통과하게 형성될 수 있다.
따라서, 냉각 유체는 핀 몸체(210)의 외면 또는 베이스(100)와, 핀 몸체(210)의 내면 또는 핀 리브(240)와 교번적으로 열교환되며 유동될 수 있다. 이에 따라, 히트 싱크 구조체(10)의 열교환 효과 및 냉각 효과가 더욱 향상될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시 예에 따른 히트 싱크 구조체(20)는 핀 중공(230)이 복수 개 형성되어 핀 몸체(210)의 높이 방향, 즉 상하 방향으로 이격 배치될 수 있다. 따라서, 핀 중공(230)에 형성되는 냉각 유체의 유동(F)은 상하 방향으로 분지되어 복수 개의 핀 중공(230)을 각각 통과한 후 유동 공간(300)에서 합해지고, 다시 복수 개의 핀 중공(230)으로 분지되게 형성됨이 이해될 것이다.
본 발명의 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 의해 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
10: 히트 싱크 구조체20: 히트 싱크 구조체
100: 베이스200: 방열 핀(fin)
210: 핀 몸체220: 핀 넥
230: 핀 중공240: 핀 리브
300: 유동 공간400: 팬
500: 덕트F: 냉각 유체의 유동

Claims (14)

  1. 외부의 냉각 대상물과 결합되어 열을 전달받는 베이스;
    상기 베이스와 연속되고, 제1 방향의 높이 및 제2 방향의 길이를 갖고, 제3 방향을 따라 서로 이격 배치되는 복수 개의 방열 핀(fin); 및
    상기 제3 방향을 따라 복수 개의 방열 핀 사이에 각각 형성되고, 상기 베이스 및 상기 방열 핀에 의해 둘러싸여 정의되며, 상기 제2 방향을 따라 외부와 연통되는 복수 개의 유동 공간을 포함하고,
    상기 방열 핀은,
    높이 방향의 일 측이 상기 베이스와 연속되고, 상기 제2 방향을 따라 연장되는 핀 몸체; 및
    상기 핀 몸체의 내부에 관통 형성되고, 상기 제2 방향을 따라 연장되어 외부와 연통되는 핀 중공을 포함하는,
    히트 싱크 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 핀 중공은, 상기 제1 방향의 높이가 상기 제3 방향의 폭보다 길게 형성되는,
    히트 싱크 구조체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 방열 핀은,
    상기 핀 중공에 위치되어 상기 핀 중공을 복수 개의 소공간으로 구획하고, 상기 핀 중공을 둘러싸는 상기 핀 몸체의 내면과 연속되는 핀 리브(rib)를 포함하는,
    히트 싱크 구조체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 핀 리브는,
    상기 제1 방향의 높이 및 상기 제2 방향의 길이를 갖고, 상기 제3 방향의 폭을 갖게 형성되고,
    상기 제3 방향의 각 단부는, 상기 핀 몸체의 내면과 각각 연속되는,
    히트 싱크 구조체.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 핀 리브는 복수 개 구비되고, 복수 개의 상기 핀 리브는 상기 제1 방향을 따라 이격 배치되며,
    복수 개의 상기 소공간 및 복수 개의 상기 핀 리브는 상기 제1 방향을 따라 교번적으로 배치되는,
    히트 싱크 구조체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 베이스는, 상기 제2 방향을 따라 상기 핀 몸체와 같은 길이만큼 연장되는,
    히트 싱크 구조체.
  7. 제1항에 있어서,
    외부의 냉각 유체의 일부는 상기 제2 방향을 따라 상기 유동 공간에서 유동되며 상기 베이스 또는 상기 핀 몸체의 외면과 열교환되고,
    외부의 냉각 유체의 나머지는 상기 제2 방향을 따라 상기 핀 중공에서 유동되며 상기 핀 몸체의 내면과 열교환되는,
    히트 싱크 구조체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 핀 중공은 복수 개 형성되고, 복수 개의 상기 핀 중공은 상기 제1 방향을 따라 이격되게 형성되는,
    히트 싱크 구조체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 방열 핀은,
    복수 개의 상기 핀 중공 사이에 위치되고, 복수 개의 상기 핀 중공을 상기 제1 방향을 따라 둘러싸는 복수 개의 핀 리브를 포함하는,
    히트 싱크 구조체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 핀 중공은, 원형의 단면을 갖고 상기 제2 방향의 길이를 갖는 공간으로 형성되고,
    상기 핀 리브는, 상기 핀 중공에 반대되는 방향으로 볼록하도록 라운드지게 형성되는,
    히트 싱크 구조체.
  11. 제1항에 있어서,
    복수 개의 상기 방열 핀은, 상기 제2 방향을 따라 상기 베이스보다 짧은 길이만큼 연장되고,
    복수 개의 상기 방열 핀은,
    상기 제2 방향 및 상기 제3 방향을 따라 상기 유동 공간과 교번적으로 배치되는,
    히트 싱크 구조체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제3 방향을 따라 이격 배치되는 복수 개의 상기 방열 핀을 통과한 냉각 유체의 적어도 일부는 복수 개의 상기 유동 공간으로 유입되고,
    상기 제3 방향을 따라 이격 배치되는 복수 개의 상기 유동 공간을 통과한 상기 냉각 유체의 적어도 일부는 복수 개의 상기 방열 핀으로 유입되는,
    히트 싱크 구조체.
  13. 제1항에 있어서,
    외부의 냉각 유체에 이송력을 제공하는 팬; 및
    상기 팬 및 상기 방열 핀과 각각 결합되어, 상기 냉각 유체가 상기 방열 핀으로 유동하는 유로를 구성하는 덕트를 포함하는,
    히트 싱크 구조체.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 팬 및 상기 덕트는 각각 복수 개 구비되어 상기 제3 방향을 따라 이격 배치되고, 복수 개의 상기 덕트는 상기 방열 핀과 각각 결합되는,
    히트 싱크 구조체.
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