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KR100334043B1 - 히트싱크 - Google Patents

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KR100334043B1
KR100334043B1 KR1019980000659A KR19980000659A KR100334043B1 KR 100334043 B1 KR100334043 B1 KR 100334043B1 KR 1019980000659 A KR1019980000659 A KR 1019980000659A KR 19980000659 A KR19980000659 A KR 19980000659A KR 100334043 B1 KR100334043 B1 KR 100334043B1
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KR
South Korea
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heat sink
heat
cooling fan
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box
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타다시 까쓰이
Original Assignee
후지쯔 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 히트 싱크에 관한 것으로서, 제조 원가가 낮고 모터의 수명을 길게 하여 신뢰성을 높인 히트 싱크로서 충분한 냉각 성능이 얻어지는 설계 용이한 히트 싱크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 발열 부품과 접촉하는 저면과, 통풍용 복수의 구멍을 설치한 측면과, 적어도 블레이드와 모터로 된 냉각팬을 매설 고정한 천정면을 갖는 히트 싱크로 구성된다.

Description

히트 싱크
본 발명은 히트 싱크(heat sink)에 관한 것이다. 더 상세하게는, 전자 기기 등에서 사용하고 있는 마이크로 프로세서 유닛(MPU) 등의 집적 회로 패키지의 발열을 냉각하기 위해 사용하는 히트 싱크에 관한 것이다.
근래, 개인용 컴퓨터 등에 사용되고 있는 집적 회로, 특히 MPU는 집적도를 높여 고기능화, 고속화함에 따라 발열량이 커지고 있다. 이 때문에, 냉각팬을 사용하여 개인용 컴퓨터의 케이싱 내부를 강제로 냉각함과 동시에, 그 냉각풍이 통과하는 곳에 MPU를 배치하고, 그 MPU에 다수의 팬이 부착된 히트 싱크를 고정하여 강제 냉각을 행하여 오고 있다. 그러나, 개인용 컴퓨터에 사용되는 MPU는 물론 고성능화가 요구되고, 이 MPU에서 발생하는 열은 다른 전자 부품에서 발생되는 열에 비해 매우 높아지고 있다. 이 때문에, 냉각팬을 설치한 히트 싱크를 시용하여 발열량이 높은 MPU를 주로 하여 부분적으로 강제 냉각하는 국소 냉각이 행해지고 있다. 이와 같은 국소 냉각 수단으로서 이용되는 냉각팬을 설치한 히트 싱크는, 종래부터 시용되고 있는 냉각팬을 설치하지 않은 팬만의 히트 싱크와 치환하는 형태로 사용되기 위해, 팬 내부에 냉각팬의 전체 또는 냉각팬의 일부가 들어가도록 소형화한 히트 싱크의 구조가 제안되어 있다.
도 15 는 일본 특개소62-49700호에 기재된 국소 냉각 수단으로서 이용되는 히트 싱크를 나타내는 것으로, 도 15a 는 위면에서 본 평면도이고, 도 15b 는 도 15a 에 나타낸 일점쇄선(ABCD)의 단면도이고, 도 15c 는 도 15b 의 화살표(Z) 방향에서 본 평면도이다. 이 히트 싱크는 도 15a 및 도 15b 에 나타낸 바와 같이, 히트 싱크 본체(1)에 블레이드(2b)의 구동부인 모터(2a)를 고정하고, 블레이드(2b)를 둘러싸도록 핀(1a)을 설치한 구조를 갖는다. 히트 싱크 본체(1)는 도 15b 및 도 15c에 나타낸 바와 같이 파워 트랜지스터 등의 발열 부품(3)에 고정된다. 발열 부품에서 발생하는 열은 히트 싱크 본체의 저부에 전도되어 핀(1a)으로 전도된다. 그리고, 모터(2a)를 구동하여 블레이드(2b)가 회전하고, 냉각팬(2)의 상부에서 냉각풍을 흡입한다. 흡입된 냉각풍 중, 블레이드(2b)의 회전에 의해 원심력이 작용하는 냉각풍은 핀(1a)의 상부를 냉각하고, 블레이드(2b)에 의해 하부로 토출된 냉각풍은 핀(1a)의 하부를 냉각한다. 이와 같이 상부에서 흡입된 냉각풍은 핀(1a) 사이를 통과하여 히트 싱크의 주위로 토출되어, 히트 싱크 본체(1)를 냉각함으로써, 강제로 발열 부품(3)을 냉각하도록 되어 있다.
또한, 도 16 은 일본특표평 8-50280호에 기재된 히트 싱크를 나타내는 도면이다. 히트 싱크 본체(1)의 전체 둘레에 복수의 핀(1a)을 입설(立設)하고, 냉각팬(2)을 히트 싱크 본체(1)에 지지하고 있다. 또한, 블레이드(2b)의 내부에 모터를 설치함에 있어, 냉각팬(2)의 축방향 높이를 보다 얇게 함과 동시에, 히트 싱크 본체의 내부에 냉각팬(2)의 일부가 들어가도록 함으로써, 팬 본체(5)의 두께를 얇게 하고 있다. 냉각팬(2)을 구동하여 블레이드(2b)가 회전하여 냉각풍을 상부에서 흡입한다. 흡입된 냉각풍은 히트 싱크 본체(1)의 저부를 냉각함과 동시에, 핀(1a) 사이를 통과하여 히트 싱크 본체(1)로부터 핀(1a)으로 전도된 열을 흡수하여 히트 싱크의 주위로 토출하도록 되어 있다. 이와 같은 히트 싱크를 MPU 등의 발열 부품에 고정하여 발열 부품을 국소 냉각하도록 되어 있다.
또한, 도 17은 일본 특개평 6-268125호에 기재된 히트 싱크를 나타낸 도면이고, 도 17a는 상면에서 본 평면도이고, 도 17b는 도 17a에 나타낸 B-B의 단면도이다. 히트 싱크 본체(1)의 저부에 냉각팬(2)의 모터(2a)를 고정하고, 냉각팬(2)을 둘러싸도록 핀(1a)을 입설하고 있다. 이와 같은 구조의 히트 싱크 본체(1)의 저부를 MPU 등의 발열 부품(3)에 고정하고 있다. 그리고, 모터(2a)를 구동하여 블레이드(2b)가 회전하여 냉각풍을 상부에서 흡입하고, 핀(1a) 사이를 통과하여 히트 싱크의 주위로 토출하도록 되어 있다. 핀(1a)을 냉각하여 히트 싱크 본체(1)를 통하여 발열 부품(3)을 냉각하도록 되어 있다.
도 15 및 도 17 에 나타낸 히트 싱크는, 냉각팬(2)의 구동부인 모터(2a)가 히트 싱크 본체(1)의 저부에 직접 고정되어 있다. 그리고, 구동부에는 축받침으로서 볼베어링 또는 슬리브 베어링을 사용하고, 각 축받침 내부에는 윤할제로서 그리스 또는 오일을 함유하고 있다. 이 때문에, 축받침부는 히트 싱크 본체(1)의 발열 부품(3)에 제일 가까운 저부로부터 직접 열이 전달되어 고온으로 되고, 축받침부가 고온으로 되면 그리이스 또는 오일의 열화를 촉진하여, 모터(2a)의 수명이 짧아진다는 문제가 생긴다.
도 16 에 나타낸 히트 싱크는 상부에 냉각팬(2)을 탑재하고 있으므로, 측면에 설치된 핀(1a)의 면적이 작아져, 핀 간격을 미세하게 하지 않으면 충분한 냉각 성능이 실현될 수 없다. 그 때문에, 미세한 핀(1a)을 실현하기 위해 절삭 가공에의해 제조하므로 비용이 높아진다. 또한, 핀(1a) 간격이 좁아져 먼지에 의한 막힘이 발생하기 쉬워 냉각풍의 통풍량 저하를 초래하고, 더 나아가서는 냉각 성능의 저하를 초래한다.
또한, 도 15 및 도 17 에 나타낸 히트 싱크와 같이, 히트 싱크 본체(1)의 저면 전체에 핀(1a)을 입설한 구조는, 냉각풍의 흐름이나 소음의 해석이 복잡해지므로 설계가 곤란하게 되고, 냉각 성능이나 소음 등을 최적화 할 수 없었다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점에 비추어, 제조 비용이 낮으면서 모터의 수명을 길게 하여 신뢰성을 높인 히트 싱크로서 충분한 냉각 성능이 얻어지는 설계가 용이한 히트 싱크를 제공함을 목적으로 한다.
도 1 은 본 발명의 제1 실시예를 MPU와 함께 나타낸 도면으로서, 도 1a 는 사시도, 도 1b 는 단면도.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시예를 MPU와 함께 나타낸 도면.
도 3 은 본 발명의 제 3 실시예를 MPU와 함께 나타낸 도면으로서, 도 3a는 사시도, 도 3b 는 개략 단면도.
도 4 는 본 발명의 제 4 실시예를 MPU와 함께 나타낸 도면으로서, 도 4a 는 개략 단면도, 도 4b 는 비교를 위한 종래 히트 싱크의 개략 단면도, 도 4c 는 본 실시예의 작용 설명도.
도 5 는 본 발명의 제 5 실시예를 나타낸 도면으로서, 도 5a 는 일부 단면을 나타내는 측면도, 도 5b 는 방열 부재를 나타내는 사시도.
도 6a 및 도 6b 는 본 발명의 제 5 실시예의 방열 부재의 다른 예를 나타내는 사시도.
도 7 은 본 발명의 제 6 실시예를 나타낸 도면으로서, 도 7a 는 소켓에 접속한 MPU와 함께 나타낸 도면, 도 7b 는 냉각팬의 편심(偏心)에 의한 효과를 설명하기 위한 도면.
도 8 은 본 발명의 제 7 실시예를 나타낸 도면으로, 도 8a 는 평면도, 도 8b는 정면도, 도 8c 는 측면도.
도 9 는 본 발명의 제 7 실시예를 나타낸 분해 사시도.
도 10 은 본 발명의 제 8 실시예를 나타낸 도면으로서, 도 10a 는 평면도, 도 10b 는 정면도, 도 10c 는 측면도.
도 11 은 본 발명의 제 9 실시예를 나타낸 도면으로서, 도 11a 는 사시도, 도 11b 는 단면도, 도 11c 는 이면도.
도 12 는 본 발명의 제 10 실시예를 나타낸 도면으로서, 도 12a 는 단면도, 도 12b 는 변형예를 나타낸 도면.
도 13 은 본 발명의 제 11 실시예를 나타낸 도면으로서, 도 13a 는 단면도, 도 13b 는 도 13a 의 Z 화살표에서 본 도면.
도 14 는 본 발명의 제 11 실시예에서의 히트 싱크 고정용 브라켓(bracket)을 나타낸 도면으로서, 도 14a 는 평면도, 도 14b 는 측면도, 도 14c 는 도 14b 의 Z화살표에서 본 도면.
도 15 는 종래 히트 싱크의 일 예를 나타낸 도면으로서, 도 15a 는 평면도, 도 15b 는 도 15a 의 ABCD선에서의 단면도, 도 15c 는 도 15b 의 Z화살표에서 본 도면.
도 16 은 종래 히트 싱크의 다른 예를 나타낸 분해 사시도.
도 17 은 종래 히트 싱크의 또 다른 예를 나타낸 도면으로서, 도 17a 는 평면도, 도 17b 는 도 17a 의 B-B선에서의 단면도.
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※
10 … 상자
11 … 냉각팬
12 … 발열 부품
13, 14, 17 … 통풍용 구멍
15 … 열전달부
16 … 방열 부재
18 … 소켓
20 … 히트 싱크 본체
21 … 커버
22 … 냉각팬
23 … 힌지핀
24 … 스프링
25 … 열수송 부재
26 … 냉각부
27 … 마더 보드
28 … 발열 부품
29 … 시스템 팬
30 … 케이싱
32 … 히트 싱크 고정용 브라켓(bracket)
본 발명의 제 1 항 기재의 히트 싱크는, 발열 부품과 접촉하는 저면, 통풍용 구멍을 설치한 측면, 및 적어도 블레이드와 모터로 된 냉각팬을 매설 고정하는 천정면을 갖는 상자로 된 것을 특징으로 한다. 이 구성에 의해, 구멍의 설계를 변경하는 것만으로 용이하게 성능의 최적화를 행할 수 있고, 상자에 천정면을 설치하여, 그 천정면에 냉각팬을 고정함으로써, 상자 측면의 면적을 충분히 확보할 수 있음과 동시에 모터의 축받침의 윤할제의 열화를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 항 기재의 히트 싱크는, 저면은 발열 부품과 접촉하는 열전달부보다도 큼과 동시에 저면의 열전달부와는 다른 위치에 통풍용 구멍을 갖는 것을 특징으로 한다. 이 구성에 의해, 구멍의 설계 변경 폭이 넓어져, 성능의 최적화를 행하기 쉽게 되고, 또한 냉각 성능의 향상과 풍절음에 의한 소음을 줄일 수있게 된다.
또한, 제 3 항 기재의 히트 싱크는, 저면에 설치된 통풍용 구멍은, 열전달부가 발열 부품과 접촉한 상태로 개방되어 있는 것을 특징으로 한다. 이 구성에 의해, 상자의 저면에 설치된 구멍을 통과하는 냉각풍의 통풍량이 증가하여, 상자의 저면을 냉각하는 성능이 향상됨과 동시에, 측면에만 구멍을 설치한 것에 비해 냉각풍의 통과가 매끄럽게 되어 소음을 줄일 수 있다.
또한, 제 4 항 기재의 히트 싱크는, 발열 부품과 접촉하는 저면, 통풍용 구멍을 설치한 측면, 및 천정면을 갖는 상자의 저면에는 발열 부품과 접촉하는 열전달부와 통풍용 구멍을 갖고, 천정면측에 블레이드와 모터로 된 냉각팬을 매설한 것을 특징으로 한다. 이와 같이 천정면을 가지므로, 천정면에 연결된 측면의 면적을 충분하게 설치할 수 있어, 냉각 성능의 향상이 도모됨과 동시에, 냉각풍을 상자의 측면 및 저면에 설치된 구멍으로 유도할 수 있어, 소음의 저감과 냉각 성능의 향상이 도모된다.
또한, 제 5항 기재의 히트 싱크는, 냉각팬과 상자의 저면 사이에 방열 부재를 배치하고, 방열 부재의 일부를 상기 저면에 고착한 것을 특징으로 한다. 이 구성에 의해, 상자에 더하여 방열핀의 표면적을 늘릴 수 있어 냉각 성능을 향상할 수 있다.
또한, 제 6 항 기재의 히트 싱크는, 상자의 크기를 발열 부품보다 크게 하여 발열 부품을 지지하는 소켓의 외형에 일치시키고, 냉각팬의 중심을 발열 부품의 중심에 대하여 편심(偏心)시켜 배치한 것을 특징으로 한다. 이 구성에 의해, 상자를소켓에 고정할 수 있다. 또한, 냉각팬의 회전 중심과 발열 중심을 어긋나게 하여도 각 측면의 구멍의 설계를 변경하거나, 새로이 설계하여 고칠 필요가 없게 된다. 그리고, 각각의 중심을 어긋나게 함으로써, 냉각팬의 블레이드로부터 송출되는 바람의 제일 강한 부분에서 발열 중심의 고열부를 냉각할 수 있게 되어, 냉각 성능이 향상된다.
또한, 제 7 항 기재의 히트 싱크는, 발열 부품과 접촉하는 저면을 갖는 히트싱크 본체, 적어도 블레이드와 모터로 된 냉각팬, 및 팬과 히트 싱크 본체를 고정하는 커버로 구성되고, 히트 싱크 본체 단부의 커버 저면으로부터 히트 싱크 본체의 상면까지의 거리가 팬의 바로 아래의 커버의 저면으로부터 히트 싱크 본체의 상면까지의 거리에 비하여 짧게 하는 거리 설정용 커버를 구비한 것을 특징으로 한다. 이 구성에 의해, 소음을 크게 함이 없어, 냉각 성능이 저하를 최소한으로 할 수 있다.
또한, 제 8 항 기재의 히트 싱크는, 발열 부품과 접촉하는 저면을 갖는 히트 싱크 본체, 적어도 블레이드와 모터로 이루어진 냉각팬, 및 팬과 히트 싱크 본체를 고정하는 커버로 구성되고, 커버의 일단에 힌지(hinge)를 설치하여 개폐 가능 구조로 하고, 다른 일단에서 잠그는 것을 특징으로 한다. 이 구성에 의해, 커버와 팬의 부분을 떼어내지 않고 발열체로의 작업이 간단하게 행해진다. 즉, 발열체에 본 팬부착 히트 싱크를 고정할 때에는 커버의 로크를 떼어 개폐시켜, 히트 싱크 고정용 구멍이 노출되므로 여기에 나사를 통과시켜 고정할 수 있다.
또한, 제 9 항 기재의 히트 싱크는, 발열 부품과 접촉하는 저면을 갖는 장방형의 히트 싱크 본체, 적어도 블레이드와 모터를 구비한 냉각팬, 및 팬과 히트 싱크 본체를 고정하는 커버로 구성되고, 히트 싱크 본체의 베이스부에 열확산용 열수송 부재를 부착한 것을 특징으로 한다. 이 구성에 의해, 단부의 저온부가 없게 되고, 히트 싱크 전체에서의 균열화(均熱化)가 가능하게 되어 냉각 성능이 향상된다. 이는, 히트 싱크가 장방형으로 되면, 길이 방향으로의 열전달량이 저하하고, 단부 부근의 히트 싱크에서의 방열 효율이 저하하지만, 본 청구항의 발명에서는 중앙 부근의 고열부로부터 길이 방향의 단부를 향하여 열수송 부재를 배치함으로서 단부 부근의 히트 싱크로 열을 수송하기 때문이다.
(실시예)
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예를 발열 부품인 MPU와 함께 나타낸 도면으로서, 도 1a 는 히트 싱크와 MPU를 나타낸 사시도, 도 1b 는 히트 싱크를 MPU에 고정한 상태로서, 도 1a 에서 나타낸 히트 싱크의 중심을 통과하는 단면도이다. 제 1 실시예는 상자(10)와 상기 상자(10)의 천정부에 설치된 냉각팬(11)으로 구성되어 있다. 그리고, 상자(10)는 양호한 열전도성 재료로 형성되고, 저부는 발열체(12) 에 접촉하는 열전달부로 되어 있고, 측벽에는 복수의 통기용 구멍(13)이 천공되어 있다. 또한, 천정부에는 블레이드(11b)와 상기 블레이드(11b)를 회전 구동하는 모터(11a)로 된 냉각팬이 설치되어, 나사 또는 접착에 의해 상자(10)의 천정면에 고정되어 있다.
또한, 상자(10)를 형성하는 양호한 열전도성 재료로서는, 금속(예를 들어, 알루미늄), 플라스틱(예를 들어, Wake Field Engineering Co.의 상품명 AmocoXydar수지에 카본 화이버를 혼입한 것)등이 사용되고, 금속의 경우는 판금 가공, 알루미늄 다이캐스팅(die casting) 등에 의해 가공되고, 플라스틱의 경우는 사출 성형으로 형성된다. 또한, 상자(10)의 측벽에 설치된 통기용 구멍은, 원형, 삼각, 다각형의 어느 것이어도 좋고, 풍속, 열전달, 소음의 밸런스를 고려하여 제일 좋은 위치와 구멍수를 결정한다. 실험에 의하면 통기용 구멍(13)의 총면적은, 상자(10)의 측면의 총면적의 15%정도가 양호하였다.
이와 같이 구성된 제 1 실시예는, 냉각팬(11)의 블레이드(11b)를 모터(11a)에 의해 회전시킴으로써, 냉각팬(11)의 상면에서 공기를 흡입하고, 도 1b 에 화살표로 나타낸 바와 같이 측벽의 통기용 구멍(13)으로 토출한다. 그리고, 발열체 (12)에서 발생하는 열은 상자(10)의 저부에서 측벽으로 전도되어, 거기서 팬(11)으로부터의 공기 흐름에 의해 냉각된다. 열을 빼앗긴 공기는 통기용 구멍(13)으로부터 외부로 방출된다. 이와 같이 하여 MPU(12)를 냉각할 수 있다. 또한, 공기의 흐름은 역방향이어도 좋다.
본 제 1 실시예는, 히트 싱크 본체를 상자 형상으로 하여 천정면 및 냉각팬을 배치한 측면 부분까지 벽면을 넓힐 수 있게 되어 충분히 핀 면적을 확보할 수 있으므로, 복잡한 형상의 핀을 필요로 하지 않아 저렴한 가격으로 제조할 수 있다. 또한, 냉각팬의 모터를 MPU보다 먼 천정부에 설치하고 있으므로, 팬의 축받침은 고온에 노출되지 않고, 그에 따라 축받침용 윤할제의 열화가 방지되어, 신뢰성이 높아진다는 효과가 있다.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시예를 MPU와 함께 나타낸 도면이다. 제 2 실시예의 구성은, 대략 제 1 실시예와 같고, 다른 곳은, 상자(10)의 저부를 냉각 대상인 MPU(12)의 외형보다 크게 형성하여 열전달부(15)를 상자(10)의 저면보다 작게 하고, 또한, 상기 저면이 MPU(12)보다 바깥측으로 나온 부분에도 복수의 통기용 구멍(14)을 천공한 것이다. 실험에 의하면, 이 상자(10)의 저면에 설치한 통기용 구멍(14)의 총면적은 상자의 저면적의 20%정도가 양호하였다. 이 결과, 상자의 측면과 저면의 구멍의 합계 면적은 상자(10)의 측면과 저면의 합계 면적의 15~25%로 함이 바람직하다.
이와 같이 구성된 제 2 실시예는, 제 1 실시예보다도 상자의 방열 작용을 행하는 면적을 증대할 수 있어, 방열 성능을 향상할 수 있다. 그 외 제 1 실시예와 마찬가지 효과를 갖는다.
도 3 은 본 발명의 제 3 실시예를 MPU와 함께 나타낸 도면으로서, 도 3a 는 사시도이고, 도 3b 는 개략 단면도이다. 제 3 실시예의 구성은, 대략 제 2 실시예와 같고, 다른 곳은, 상자(10)의 열전달부(15)를 상자의 저면으로부터 돌출시킨 것이다. 이 돌출부의 형성은, 양호한 열전도성 재료로 소정 크기로 가공한 판을 상자(10)의 저면에 접착, 납땜, 코킹 등으로 고정하던가, 또는 상자(10)를 판금 가공, 알루미늄 다이캐스팅, 사출 성형 등으로 형성하는 단계에서 상자와 같은 재료로 형성하여도 좋다.
이와 같이 구성된 본 제 3 실시예는, 도 3b 와 같이 열전달부(15)를 MPU(12)에 접촉시켜 사용한다. 그리고, 사용할 때는, 냉각팬(11)의 상면에서 공기를 흡입하여 상자(10)의 측면의 통기용 구멍(13) 및 저면의 통기용 구멍(14)에서 토출한다. 저면의 통기용 구멍(14)에서 토출된 공기는 상자(10)의 저면과 발열체(12)의 간극을 통하여 외부로 배출된다. MPU에서 발생한 열은 열전달부(15)를 통하여 상자(10)로 전달되어, 상기 공기에 의해 방열된다.
제 3 실시예는, 제 1 실시예와 같은 크기로 냉각 면적을 늘릴 수 있어, 냉각 성능을 향상시킬 수 있다. 또, 그 외는 제 1 실시예와 같다.
도 4 는 본 발명의 제 4 실시예를 나타낸 도면으로서, 도 4a 는 개략 단면도, 도 4b 는 비교를 위해 나타낸 종래의 히트 싱크의 개략 단면도, 도 4c 는 본 실시예의 작용 설명도이다. 제 4 실시예는, 대략 제 1 실시예와 같고, 다른 곳은 냉각팬(11)에 나란한 에어 캡(S) 부분의 측면에도 구멍을 설치한 것이다.
이와 같이 구성된 제 4 실시예는, 도 4c 에 화살표로 나타낸 바와 같이, 측면 전체에서 공기가 흘러나가므로, 상자(10) 내부의 압력을 저감할 수 있어, 풍속을 올릴 수 있으므로, 냉각팬(11)으로부터의 공기 흐름이 주위로 효율 좋게 흐르고, 도 4b 에 나타낸 종래의 히트 싱크보다도 냉각 성능이 향상한다. 또, 그 외는 제 1 실시예와 마찬가지이다.
도 5 는 본 발명의 제 5 실시예를 나타낸 도면으로서, 도 5a 는 단면도, 도 5b는 방열 부재를 나타낸 사시도이다. 본 제 5 실시예는, 대략 제 1 실시예와 같고, 다른 곳은 상자(10)의 저부 내면에 통풍용 구멍(17)을 갖는 방열 부재(16)를 고정 설치한 것이다. 이 방열 부재(16)는 금속, 플라스틱 등의 양호한 열전도성 재료로 형성되고, 그 형상은, 도 5b에 나타낸 바와 같이 원반과 원추를 조합시킨 핀 형상으로 하고, 그 핀부에 구멍(17)이 뚫려 있다.
도 6 은 본 제 5 실시예의 방열 부재의 다른 예를 나타낸 사시도이고, 도 6a, 도 6b 모두, 방열 부재의 다른 예를 나타내고 있다. 방열 부재의 형상은 도 6a에 나타낸 바와 같이 사방에 경사진 핀을 갖는 형상, 또는 도 6b 에 나타낸 바와 같이 좌우에 수평인 핀을 갖는 형상, 또는 다른 형상이어도, 풍속, 열전달, 소음의 밸런스가 양호한 형상이면 어떤 형상으로도 좋다.
이와 같이 구성된 제 5 실시예는, 방열 부재(16)에 의해 방열 면적이 증대되므로 제 1 실시예보다도 냉각 성능은 향상한다. 또한, 그 외의 효과는 제 1 실시예와 마찬가지이다.
도 7 은 본 발명의 제 6 실시예를 나타내는 도면으로서, 도 7a 는 소켓에 탑재한 MPU와 함께 나타낸 사시도, 도 7b 는 팬의 편심(偏心)에 의한 효과를 설명하기 위한 도면이다. 본 제 6 실시예의 구성은, 도 7a 에 나타낸 바와 같이, MPU(12)의 착탈을 용이하게 함과 동시에, 사용 시에는 확실한 접속을 얻도록 MPU(12)의 단자를 컨택트에 압접하는 소켓(18)이 데스크탑형 개인용 컴퓨터에 많이 사용되고 있다. 이와 같은 탈착 기능을 실현하기 위해, 소켓(18)은 MPU(12)의 한 방향으로 여분인 공간을 필요로 하고, 그 때문에, MPU(12)보다도 사이즈가 크다. 이와 같은 소켓(18)을 사용한 경우, 상자(10)의 크기를 소켓(18)과 실질적으로 같은 크기로 형성하여, 냉각팬(11)의 중심(O1)을 MPU(12)의 중심(O2)에서 W만큼 편심(偏心)하여 배치할 수 있다. 또한, 상자(10)는 MPU(12)와 중심을 비키어 설치되므로, 열전달부(15)도 중심에서 비키어 설치된다.
이와 같이 구성된 본 제 6 실시예의 작용을 도 7b 에 의해 설명한다. 곡선 (A)은 MPU(12)의 온도 분포 곡선이고 중앙부가 제일 고온으로 되어 있다. 냉각팬 (11)의 위치는 편심이 아닌 경우는 B위치로 되지만, 편심된 본 실시예에서는 C위치로 된다. 그리고, 본 실시예는 냉각팬(11)의 블레이드(11b)로부터 나오는 제일 흐름이 강한 바람을 발열체(12)의 고온부에 접하는 상자(10)의 저부에 뿜어댈 수 있도록 되어 있다. 따라서, 냉각 성능이 향상한다. 또한, 그 외의 효과는 제 1 실시예와 마찬가지이다.
도 8 및 도 9 는 본 발명의 제 7 실시예를 나타낸 도면으로서, 도 8a 는 평면도, 도 8b 는 정면도, 도 8c 는 측면도, 도 9 는 분해 사시도이다. 제 7 실시예의 구성은, 히트 싱크 본체(20)와, 커버(21)와, 냉각팬(22)으로 구성되어 있다. 그리고, 히트 싱크 본체(20)는 베이스(20a)에 다수의 방열용 핀(20b)이 입설된 형상을 하고 있고, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등의 열전도성이 좋은 금속으로 압출 성형이나 냉간 단조 등에 의해 형성되거나, 또는 열전도성이 좋은 수지로 형성되어 있다.
또한, 커버(21)는, 중앙에 냉각팬(22)이 부착되고, 그 냉각팬(22)의 좌우에 경사진 천정판(21a)이 히트 싱크 본체(20)를 덮도록 수지 또는 금속으로 형성되고, 그 천정판(21a)의 4모퉁이에 스프링 특성을 갖는 계합 부재(21b)가 형성되고, 상기 계합 부재(21b)의 선단에 설치된 갈고리(21c)(도 9 참조)에 의해 베이스(20a)에 탈착 가능하게 부착된다. 냉각팬(22)은 커버(21)에 나사 등으로 고정된다. 그리고, 히트 싱크 본체 단부의 커버 저면에서 히트 싱크 본체의 상면까지의 거리(A)가 팬의 바로 아래 커버의 저면에서 히트 싱크 본체(20)의 상면까지의 거리(B)에 비하여 짧게 되는 거리로 설정되어 있다. 또한, 히트 싱크 본체의 길이가 100㎜정도인 경우, B:A = 5:3 정도가 밸런스상 좋다.
이와 같이 구성된 제 7 실시예는, 히트 싱크 본체(20)의 베이스(20a)의 저면을 발열체에 밀착하여 사용한다. 통상, 냉각팬은, 팬의 토출 또는 흡입면으로부터 장해물까지의 거리가 가까우면 소음이 커지는 특성을 갖고, 소음 저감을 위해 어느 일정 공간(에어 갭:Air gap)이 필요하게 된다. 한편, 냉각 성능은 팬으로부터 멀어지면 방열핀 주변의 풍속이 저하하여 성능이 저하한다. 이상으로부터 본 제 7 실시예에서는, 팬 바로 아래는, 히트 싱크까지의 거리를 길게, 가장자리는 짧게 함으로써, 소음을 크게 하지 않고, 냉각 성능의 저하를 최소한으로 할 수 있다.
도 10 은 본 발명의 제 8 실시예를 나타낸 도면으로서, 도 10a 는 평면도, 도 10b 는 정면도, 도 10c 는 측면도이다. 제 8 실시예는, 상기 제 7 실시예와 대략 같고, 다른 곳은, 히트 싱크 본체(20)와 커버(21)의 결합 방법을 바꾼 것이다. 즉, 본 실시예는, 커버(21)의 일단을 히트 싱크 본체(20)에 힌지핀(23)으로 결합하고, 타단을 와이어로 형성된 스프링(24)으로 고정하도록 한 것이다.
이와 같이 구성된 본 실시예는, 커버(21)와 냉각팬(22) 부분을 붙였다 떼었다 하지 않고, 발열체로의 작업이 간단하게 행해진다. 즉, 발열체에 본 실시예를 고정할 때에는 커버(21)를 로크하고 있는 스프링(24)을 떼어 개폐시킴으로써, 히트 싱크 본체 고정용 구멍이 노출되므로, 여기에 나사를 통과시켜 고정할 수 있다. 그외의 작용 효과는 제 7 실시예와 같다.
도 11 은 본 발명의 제 9 실시예를 나타내는 도면으로서, 도 11a 는 사시도, 도 11b 는 단면도, 도 11c 는 이면도이다. 제 9 실시예는, 발열 부품과 접촉하는 저면을 갖는 장방형의 히트 싱크 본체(20)와, 커버(21)와, 냉각팬(22)으로 구성되고, 히트 싱크 본체(20)와 커버(21)는 이전 실시예의 형태와 같은 재료로 형성되고, 도 11a 또는 도 11b 에 나타낸 바와 같이, 히트 싱크 본체(20)의 베이스(20a)의 상면, 저면 또는 측면에 열전도가 양호한 히트 파이프로 된 열수송 부재(25)가 부착되어 있다. 또한, 도 11c 와 같이 열수송 부재(25)는 2개로 나누어 부착하여도 좋다.
이와 같이 구성된 본 실시예는, 중앙 부근의 고열부에서 길이 방향 단부를 향하여 열수송 부재(25)를 배치함으로써, 히트 싱크 본체(20)의 길이 방향으로의 열전달량이 저하하여 단부 부근의 히트 싱크 본체에서의 방열 효과가 저하함을 방지한다. 이에 의해 단부의 저온부가 없어지고 히트 싱크 전체의 균열화가 가능하게 되어 냉각 성능이 향상한다.
도 12 는 본 발명의 제 10 실시예를 나타낸 도면으로서, 도 12a 는 단면도, 도 12b 는 변형예를 나타낸 도면이다. 본 실시예는, 발열 부품과 접촉하는 저면을 갖는 장방형의 히트 싱크 본체(20)와, 커버(21)와, 냉각팬(22)과, 열수송 부재(25)로 구성되고, 히트 싱크 본체(20)와 커버(21)는 이전 실시예와 같은 재료로 형성되어 있음은 전 실시예와 마찬가지이고, 본 실시예는 또 열수송 부재(25)를 다른 냉각부(26) 또는 도 12b와 같이 케이싱(30)에 직접 부착한 것이다. 또한, 이 도면에서 27은 마더 보드, 28은 발열 부품, 29는 시스템 팬이다.
이와 같이 구성된 본 실시예는, 히트 싱크에 열수송 부재(25)를 배치하여 열을 다른 냉각부로 수송 가능하게 함으로써, 종래 한정된 공간에서 팬부착 히트 싱크를 사용하고 처리 속도의 고속화에 의해 발열량이 증대한 경우에는, 히트 싱크의 용적의 증대나 팬의 능력 향상이 행해지지 않으므로, 대응이 곤란했던 것을 해결하고, 현존하는 팬부착 히트 싱크의 실장 공간에서 고발열화에 대응할 수 있어 기기의 성능 향상에 기여할 수 있다.
도 13 은 본 발명의 제 11 실시예를 나타낸 도면으로서, 도 13a 는 단면도, 도 13b 는 도 13a 의 Z화살표에서 본 도면이다. 본 실시예는, 발열 부품(27)과 접촉하는 저면을 갖는 히트 싱크 본체(20)와, 냉각팬(22)과, 발열 부품(28)과, 프린트 기판(31)으로 구성되고, 냉각팬(22)의 고정용 구멍을 이용하여 히트 싱크 고정용 브라켓(32)으로 프린트 기판(31)에 고정되어 있다.
또한, 고정용 브라켓(32)은 도 14 에 나타낸 바와 같이, 냉각팬(22)을 고정하기 위한 2개의 구멍(32a)을 갖는 바아(32b)의 양단에 다리(32c)가 형성되어 있다. 이 2개의 다리(32c)의 간격을 히트 싱크 본체(20)의 길이보다 넓게 하고 있는 이유는 발열 부품인 CPU로의 배선 패턴이 밀집함을 피하기 위함이다. 또한, 발열 부품의 중심이 높은 진동·충격에 대하여 약한 경우에 본 실시예를 적용하면, 낮은 원가로 진동·충격 대책을 시행할 수 있다.
본 발명의 히트 싱크에 의하면, 히트 싱크 본체를 천정면을 갖는 상자 형상으로 하여, 냉각팬을 매설하여, 충분한 냉각 성능이 얻어지는 설계 용이한 히트 싱크를 저렴한 가격으로 제조할 수 있고, 냉각팬을 천정면에 고정함으로써 냉각팬의 축받침이 고온으로 되는 것을 방지하고, 그에 의해 윤할제의 열화가 방지되어 신뢰성이 향상된다. 또한, 히트 싱크 본체에 열수송 부재를 조합시킴으로써 냉각 효율이 향상되어, 기기의 성능 향상에 기여할 수 있다.

Claims (9)

  1. 발열 부품과 접촉하는 저면; 통풍용 구멍을 설치한 측면; 및 적어도 블레이드와 모터로 된 냉각팬을 설치·고정하는 천정면을 구비한 상자로 이루어진 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 저면은 면적은 상기 발열 부품과 접촉하는 열전달부의 면적보다 큼과 동시에, 상기 저면의 상기 열전달부와는 다른 위치에 통풍용 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 저면에 설치된 통풍용 구멍은, 상기 열전달부가 발열 부품과 접촉한 상태로 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
  4. 발열 부품과 접촉하는 저면; 통풍용 구멍을 설치한 측면; 및 천정면을 갖는 상자의 상기 저면은, 상기 발열 부품과 접촉하는 열전달부와 통풍용 구멍을 갖고, 상기 천정면측에 블레이드와 모터로 된 냉각팬을 설치한 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 냉각팬과 상기 상자의 저면 사이에 방열 부재를 배치하고, 상기 방열 부재의 일부를 상기 저면에 고착한 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 상자의 크기를 상기 발열 부품보다 크게 하여 상기 발열 부품을 지지하는 소켓의 외형에 일치시키고, 상기 냉각팬의 중심을 상기 발열 부품의 중심에 대하여 편심시켜 배치한 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
  7. 발열 부품과 접촉하는 저면을 갖는 히트 싱크 본체; 적어도 블레이드와 모터를 갖는 냉각팬; 및 상기 냉각팬과 상기 히트 싱크 본체를 고정하는 커버를 구비하고, 상기 커버는, 상기 히트 싱크 본체 단부의 커버 저면으로부터 상기 히트 싱크 본체의 상면까지의 거리가 팬의 바로 아래의 커버의 저면으로부터 히트 싱크 본체의 상면까지의 거리에 비하여 짧게 하는 거리 설정용 커버인 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
  8. 발열 부품과 접촉하는 저면을 갖는 히트 싱크 본체; 적어도 블레이드와 모터를 갖는 냉각팬; 및 상기 냉각팬과 상기 히트 싱크 본체를 고정하는 커버를 구비하고, 상기 커버의 일단에 힌지를 설치하여 개폐 기능을 구조로 하고, 다른 일단에서 로크하는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
  9. 발열 부품과 접촉하는 저면을 갖는 장방형의 히트 싱크 본체; 적어도 블레이드와 모터를 갖는 냉각팬; 및 상기 냉각팬과 상기 히트 싱크 본체를 고정하는 커버를 구비하고, 상기 히트 싱크 본체의 베이스부에 열확산용 열수송 부재를 부착한 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
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