KR101260263B1 - Heat sink equipped with thin chamber using thick burnt deposits and boiling - Google Patents
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Abstract
본 발명은 챔버의 발열부에 탄도금을 하여 비등 촉진용 표면을 구현함으로써 기화된 작동유체 또는 냉매가 비등 촉진을 위해 코팅한 물질과 반응하지 못하게 하고, 냉각부에도 탄도금을 이용하여 거친 구조의 구리도금을 한 윅 구조물을 형성하여 기화된 작동유체 또는 냉매가 발열부에 골고루 퍼지도록 하고, 선형의 지지대를 형성함으로써 챔버가 구조적으로 강하여 외부의 힘에 의해 쉽게 휘어지지 않으면서도 산열(散熱) 및 냉각성능을 현저하게 개선한 탄도금과 비등을 이용한 평판형 방열판에 관한 것이다.
본 발명에 따른 탄도금과 비등을 이용한 평판형 방열판은, CPU와 같은 전자발열체를 냉각시키기 위한 것인데, 판상(板狀)의 베이스플레이트; 상기 베이스플레이트의 상부에 등간격으로 수직으로 장착된 방열핀; 발열체에 접하게 설치되는 하판과, 상기 베이스플레이트와 접하게 설치되는 상판이 결합 고정되어 상기 베이스플레이트의 하부에 장착되고, 내부에 작동유체 또는 냉매가 수용된 챔버를 포함하여 구성되고, 상기 베이스플레이트의 하면 가장자리 내측으로 챔버를 수용할 수 있는 챔버수용부가 형성되어 있어서, 상기 챔버가 챔버수용부에 삽입되어, 베이스플레이트의 하면 가장자리 부분과 챔버의 하판 외측면이 하나의 평면을 이루도록 고정 설치되며, 챔버의 하판 내측면에는 발열체와 접하게 되는 부분에 탄도금하여 형성한 것을 특징으로 한다.The present invention implements a surface for promoting the boiling by carbonizing the heat generating portion of the chamber to prevent the vaporized working fluid or refrigerant from reacting with the coating material for promoting the boiling, and also by using a tantalum in the cooling portion of the rough structure By forming copper-plated wick structure, the vaporized working fluid or refrigerant is spread evenly on the heating part, and by forming the linear support, the chamber is structurally strong and does not easily bend by external force. The present invention relates to a flat plate heat sink using ballistic plating and boiling having significantly improved cooling performance.
A flat heat sink using ballistic plating and boiling according to the present invention is for cooling an electron heating element such as a CPU, a plate-shaped base plate; Heat dissipation fins mounted vertically at equal intervals on the base plate; The lower plate which is installed in contact with the heating element, and the upper plate which is installed in contact with the base plate is coupled and fixed to the lower portion of the base plate, and comprises a chamber containing a working fluid or refrigerant therein, the lower edge of the base plate A chamber accommodating part for accommodating the chamber is formed inward, and the chamber is inserted into the chamber accommodating part so that the lower edge of the base plate and the outer side of the lower plate of the chamber are fixed to form one plane, and the lower plate of the chamber is provided. The inner surface is characterized in that formed by carbon plating on the portion that is in contact with the heating element.
Description
본 발명은 평판형 방열판에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 챔버의 발열부에 탄도금을 하여 비등 촉진용 표면을 구현함으로써 기화된 작동유체 또는 냉매가 비등 촉진을 위해 코팅한 물질과 반응하지 못하게 하고, 냉각부에도 탄도금을 이용하여 거친 구조의 구리도금을 한 윅 구조물을 형성하여 기화된 작동유체 또는 냉매가 발열부에 골고루 퍼지도록 하고, 선형의 지지대를 형성함으로써 챔버가 구조적으로 강하여 외부의 힘에 의해 쉽게 휘어지지 않으면서도 산열(散熱) 및 냉각성능을 현저하게 개선한 탄도금과 비등을 이용한 평판형 방열판에 관한 것이다.
The present invention relates to a flat plate heat sink, and more particularly, by plating the heat generating portion of the chamber to implement a surface for promoting the boiling to prevent the vaporized working fluid or refrigerant from reacting with the coating material for promoting the boiling In the cooling section, the wick structure of coarse copper plating is used to make the vaporized working fluid or the refrigerant spread evenly on the heating section, and the linear structure is formed to form a linear support, so that the chamber is structurally strong. The present invention relates to a flat plate heat dissipation plate using bullet-coating and boiling that significantly improves heat dissipation and cooling performance without being easily bent.
일반적으로 전자제품은 상온에서 제기능을 발휘하는 것으로 설계되기 때문에 전자제품 사용시 발생하는 열을 제때 방열시켜 주지 못하면 전자제품이 과열되어 성능이 현저히 떨어지게 된다. 이러한 전자제품에 사용된 CPU, 반도체 칩과 같은 전자(電子)발열체를 냉각시키는 방식은 히트싱크를 이용한 열전도 방식, 대류 및 복사를 이용한 방식, 팬을 이용한 강제대류 방식, 액체순환을 이용한 방식 등이 있다. 그러나 전자제품이 점점 슬림화되면서 전자발열체 간의 간격이 좁혀지고 있어서 전자제품 사용시에 발생하는 열을 제대로 방열시키기 어렵다. 한편, 전자발열체의 고집적화와 고성능화로 인해 전자발열체의 발열 부하가 점점 증가하고 있기 때문에 기존의 냉각방식으로는 전자제품(전자장비)을 효과적으로 냉각할 수 없다는 문제가 발생하였다.
In general, because electronic products are designed to function at room temperature, if the heat generated when using electronic products is not properly released, the electronic products may be overheated, resulting in a significant decrease in performance. Cooling of electronic heating elements such as CPU and semiconductor chips used in such electronic products includes a heat conduction method using a heat sink, a convection and radiation method, a forced convection method using a fan, and a liquid circulation method. have. However, as the electronic products become slimmer, the gap between the electronic heating elements is narrowed, which makes it difficult to properly dissipate heat generated when using the electronic products. On the other hand, the heat generation load of the electronic heating element is increasing due to the high integration and high performance of the electronic heating element has caused a problem that the conventional cooling method can not effectively cool the electronic products (electronic equipment).
이같은 전자발열체의 발열부하 증가에 대처하기 위해 출현한 기술로, 판형 히트파이프(flat heat pipe)라고 알려진 베이퍼챔버(vapor chamber)를 사용하는 기술인 특허등록 제394309호 "금속판에 금속분말을 피복 소결한 윅을 이용한 히트파이프의 제조방법"과, 비등 방식의 비등방열챔버(liquid chamber)를 사용하는 기술인 특허등록 제330398호 "비등 및 응축냉매 이용 냉각장치"를 들 수 있다.
It is a technology that appeared to cope with the increase in the heating load of the electron heating element, Patent No. 394309, which uses a vapor chamber known as a flat heat pipe "patent coating the metal powder on the metal plate Patent No. 330398, "Boiling and condensation refrigerant cooling apparatus," which is a technique of using a heat pipe using a wick, "and a boiling type liquid chamber.
베이퍼챔버(vapor chamber)는 비등이 아닌 액체의 기화현상을 이용하여 산열(散熱)을 하는 방식으로, 냉매가 쉽게 기화하기 위해서는 냉매 자체가 형성하는 막이 매우 얇아야 하기 때문에 원활한 기화를 위해서는 냉매의 양을 최소화 해야 한다. 이럴 경우 발열부에 약간의 열이 가해져도 챔버 내부의 냉매가 쉽게 기화하게 되고, 기화한 냉매는 냉각부에서 응축 결로하게 되는데, 냉매의 절대적인 양이 부족하므로 결로된 냉매 방울의 크기가 무게로 인해 흘러내릴 정도로 자라기(커지기) 어렵고, 따라서 결로된 냉매가 발열부로 환원되기 매우 어렵다는 문제가 있다.
Vapor chamber is a method of dissipating heat by using vaporization of liquid rather than boiling. In order to easily vaporize the refrigerant, the film formed by the refrigerant itself must be very thin. Should be minimized. In this case, even if a little heat is applied to the heat generating part, the refrigerant inside the chamber is easily vaporized, and the vaporized refrigerant is condensed and condensed at the cooling part. Since the absolute amount of the refrigerant is insufficient, the size of the condensed refrigerant droplet is due to the weight. There is a problem that it is difficult to grow (large) to the extent that it flows, and therefore, the condensed refrigerant is very difficult to be reduced to the heat generating portion.
이를 해결하기 위해 챔버 내부에 모세관현상을 이용한 윅(wick) 구조를 만들게 되는데, 이렇게 만들어진 윅 구조물은 냉각부에서 결로되는 냉매를 빨아 들여 발열부로 전달해 주는 역할을 하게 되지만, 이러한 윅 구조물은 베이퍼챔버가 갖고 있는 치명적인 약점이다. 왜냐면, 윅 구조물은 대부분 금속가루를 소결하거나 가는 철사를 엮은 철사 패브릭(fabric)으로 구성되어 있어서 만들기도 까다롭고 오작동이 많아 잦은 불량의 원인이 되고 있다. 이러한 윅 구조물은 냉매의 이동이 모세관현상을 이용해 이뤄지기 때문에 냉매의 움직이는 힘이 매우 약할 수밖에 없어서, 윅 구조물에 약간의 이상이 생겨도 제대로 작동하지 못하는 경우가 많고, 또한, 미세하게 움직이는 냉매의 흐름을 방해하지 않기 위해 챔버 상판과 하판간의 간격을 유지하는 구조물을 선 형태로 형성하지 않고 점 형태로 형성하게 된다. 그런데, 선 형태의 구조물로 형성하면 선 형태가 냉매의 흐름을 막는 차단선 역할을 하여 제때 냉매가 발열부로 환원되지 못하는 문제가 있고, 점 형태의 구조물로 형성하면 외부에서 가해지는 힘에 의해 쉽게 구부러지는 등의 구조적 약점이 있다.
In order to solve this problem, a wick structure using capillary phenomena is made inside the chamber. The wick structure thus absorbs the refrigerant condensed from the cooling part and delivers it to the heating part. It is a fatal weakness. Because most of the wick structure is composed of a wire fabric (sintered metal sintered or woven fine wire) is also difficult to make and malfunctions cause frequent defects. Since the wick structure uses a capillary phenomenon, the wick structure has a very weak moving force, and even if a slight abnormality occurs in the wick structure, the wick structure often fails to operate properly. In order not to obstruct, a structure that maintains a gap between the upper and lower chambers of the chamber is not formed in the form of lines but in the form of dots. However, when the structure is formed in a linear form, the line form serves as a blocking line to block the flow of the refrigerant, and thus the refrigerant cannot be reduced to the heat generating part in time. There are structural weaknesses such as losing.
반면, 비등방열챔버(liquid chamber)는 비등현상을 이용하여 산열을 하는데, 기화현상이 아닌 비등을 이용하기 때문에 챔버 내에 베이퍼챔버와 비교하여 훨씬 많은 양의 냉매를 충진시킬 수 있고, 발열부에 금속가루와 솔더, 에폭시 등의 접착매체를 이용한 비등촉진용 코팅(boiling enhancement coating)을 입혀 챔버 내의 냉매를 발열부(evaporator)에서 발생되는 열로 비등시켜 열을 챔버 전체로 퍼뜨리는 구조로 이뤄져 있으며, 냉매는 대부분 물을 사용하며 챔버 자체는 구리로 만들어진다. 기화된 냉매는 냉각부(condenser)라고 부르는 챔버 내 발열부 이외의 내부 벽에 닿으면서 발열부보다 낮은 벽의 온도로 인해 응축하여 벽에 결로하게 되고, 기체의 지속적인 액화 현상에 따라 결로된 형상은 그 크기가 커지다가 궁극적으로는 방울 자체의 무게에 의해 흘러 내리게 되며, 이렇게 하여 다시 모인 액체는 발열부와의 접촉으로 다시 비등하여 기화하게 된다.
On the other hand, the boiling chamber (liquid chamber) heats the heat using the boiling phenomenon, because it uses boiling rather than vaporization phenomenon, it is possible to fill a much larger amount of refrigerant in the chamber compared to the vapor chamber, and the metal to the heating portion It is a structure that spreads heat throughout the chamber by boiling the refrigerant in the chamber with the heat generated from the evaporator by applying a boiling enhancement coating using adhesive media such as powder, solder, and epoxy. Most use water and the chamber itself is made of copper. The vaporized refrigerant condenses and condenses on the wall due to the temperature of the wall lower than the heat generating portion while touching the inner wall of the chamber other than the heat generating portion called the condenser. Its size increases and ultimately flows down by the weight of the droplets themselves, and the collected liquid is then boiled and vaporized again by contact with the heating part.
이러한 비등방열챔버는 베이퍼챔버와는 달리 상판과 하판간의 지지대를 선으로 이룰 수 있는데, 이는 챔버 내의 전체 냉매 양이 베이퍼챔버에 비해 월등히 많아 결로된 냉매가 발열부로 환원되지 않는 상황에서도 계속 비등이 발생될 수 있기 때문이다. 하지만, 이러한 비등방열챔버는 비등촉진용 코팅에 사용되는 재질이 물 및 구리와 반응하여 가스를 발생시키게 되어 챔버의 산열(散熱) 성능을 저하시키는 원인이 된다는 문제가 있고, 또한 기화된 냉매가 멀리 퍼지기 전에 액상의 냉매와 쉽게 만나 액화되는 현상이 있어서 챔버 전체로 산열하는 기능이 저하될 수 있다는 문제가 있다.
Unlike the vapor chamber, such an anisotropic chamber can form a support between the upper and lower plates as a line. This is because the total amount of refrigerant in the chamber is much higher than that of the vapor chamber. Because it can be. However, such a heat radiating chamber has a problem that the material used for the coating for boiling promotion reacts with water and copper to generate gas, causing deterioration of the heat dissipation performance of the chamber. There is a problem in that the phenomenon that the liquid is easily met with the liquid refrigerant before being liquefied before being spread, so that the function of scattering through the entire chamber may be degraded.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 챔버의 발열부에 탄도금을 하여 비등 촉진용 표면을 구현함으로써 기화된 작동유체 또는 냉매가 비등 촉진을 위해 코팅한 물질과 반응하지 못하게 하고, 냉각부에도 탄도금을 이용하여 거친 구조의 구리도금을 한 윅 구조물을 형성하여 기화된 작동유체 또는 냉매가 발열부에 골고루 퍼지도록 하고, 선형의 지지대를 형성함으로써 챔버가 구조적으로 강하여 외부의 힘에 의해 쉽게 휘어지지 않으면서도 산열(散熱) 및 냉각성능을 현저하게 개선시킬 수 있는 탄도금과 비등을 이용한 평판형 방열판을 제공하기 위한 것이다.
The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention, by coating the heating portion of the chamber to implement a surface for promoting the boiling by vaporized working fluid or refrigerant coated to promote boiling It prevents from reacting with the material and forms a wick structure of coarse copper plated wick structure in the cooling part to spread the vaporized working fluid or refrigerant evenly to the heating part and forms a linear support. It is structurally strong to provide a flat heat sink using a ballistic and boiling that can significantly improve the heat dissipation (cooling) and cooling performance without being easily bent by external forces.
상기와 같은 과제 해결을 위하여 본 발명에 따른 탄도금과 비등을 이용한 평판형 방열판은, CPU와 같은 전자(電子)발열체를 냉각시키기 위한 것인데, 등간격으로 수직으로 장착된 방열핀과; 발열체에 접하게 설치되는 하판과, 상기 방열핀의 하단부와 접하게 설치되는 상판이 결합 고정되어, 상기 방열핀의 하부에 장착되고, 내부에 작동유체 또는 냉매가 수용된 챔버를 포함하여 구성되며, 상기 챔버의 하판 내측면에는 발열체와 접하게 되는 부분에 탄도금하여 형성한 것을 특징으로 한다.
In order to solve the above problems, a flat plate heat sink using ballistic plating and boiling according to the present invention is for cooling an electronic heating element such as a CPU, and heat dissipation fins vertically mounted at equal intervals; The lower plate which is installed in contact with the heating element, and the upper plate which is installed in contact with the lower end of the heat dissipation fin is coupled and fixed, is mounted to the lower portion of the heat dissipation fin, and comprises a chamber containing a working fluid or refrigerant therein, the lower plate of the chamber The side surface is characterized in that it is formed by carbonizing the portion in contact with the heating element.
또한, 본 발명에 따른 탄도금과 비등을 이용한 평판형 방열판은, CPU와 같은 전자발열체를 냉각시키기 위한 것인데, 판상(板狀)의 베이스플레이트; 상기 베이스플레이트의 상부에 등간격으로 수직으로 장착된 방열핀; 발열체에 접하게 설치되는 하판과, 상기 베이스플레이트와 접하게 설치되는 상판이 결합 고정되어 상기 베이스플레이트의 하부에 장착되고, 내부에 작동유체 또는 냉매가 수용된 챔버를 포함하여 구성되고, 상기 베이스플레이트의 하면 가장자리 내측으로 챔버를 수용할 수 있는 챔버수용부가 형성되어 있어서, 상기 챔버가 챔버수용부에 삽입되어, 베이스플레이트의 하면 가장자리 부분과 챔버의 하판 외측면이 하나의 평면을 이루도록 고정 설치되며, 상기 챔버의 하판 내측면에는 발열체와 접하게 되는 부분에 탄도금하여 형성한 것을 특징으로 한다.
Further, a flat plate heat sink using ballistic plating and boiling according to the present invention is for cooling an electron heating element such as a CPU, a plate-shaped base plate; Heat dissipation fins mounted vertically at equal intervals on the base plate; The lower plate which is installed in contact with the heating element, and the upper plate which is installed in contact with the base plate is coupled and fixed to the lower portion of the base plate, and comprises a chamber containing a working fluid or refrigerant therein, the lower edge of the base plate A chamber accommodating part for accommodating the chamber is formed inwardly, and the chamber is inserted into the chamber accommodating part so that the bottom edge of the base plate and the bottom surface of the lower plate of the chamber are fixed to form a plane. The lower plate inner surface is characterized in that it is formed by carbonizing the portion in contact with the heating element.
바람직하게는, 챔버의 하판 내측면은 발열체와 접하게 되는 부분에 챔버와 같은 재질로 탄도금하여 형성한 것이고, 챔버의 상판 내측면 전체에도 챔버와 같은 재질로 탄도금하여 형성할 수 있다.
Preferably, the inner surface of the lower plate of the chamber is formed by carbonizing the same material as the chamber on the portion that is in contact with the heating element, and can also be formed by carbonizing the same material as the chamber on the entire inner surface of the upper plate of the chamber.
바람직하게는, 챔버의 하판과 상판에는 가장자리를 따라 제1 및 제2테두리와, 내측면에 선 형상의 제1 및 제2지지대가 각각 대향하도록 돌출되어 설치되고, 하판과 상판을 결합 고정시켰을 때 대향하는 테두리와 지지대의 단부가 서로 맞닿아 접촉되며, 하판과 상판은 제1 및 제2테두리를 아크용접 또는 레이저용접에 의해 결합 고정시킨다.
Preferably, the lower plate and the upper plate of the chamber are protruded so as to protrude so that the first and second borders and the linear first and second supports on the inner side face each other, and the lower plate and the upper plate are combined and fixed. Opposite edges and ends of the support abut each other, and the lower plate and the upper plate engage and fix the first and second edges by arc welding or laser welding.
바람직하게는, 하판과 상판에 형성된 제1 및 제2지지대는, 하판이 발열체와 접하게 되는 탄도금된 부분에는 점 형상의 지지대가 형성되어 있다.
Preferably, in the first and second supports formed on the lower plate and the upper plate, a point-shaped support is formed at the ballistic portion where the lower plate is in contact with the heating element.
바람직하게는, 챔버 내부에 작동유체 또는 냉매를 채운 후 진공상태로 만든 다음 튜부의 단부(端部)를 밀폐시키는데, 챔버에 수용된 물은 챔버 내부 부피의 10∼70%를 차지하며, 챔버 내의 진공도는 10-2∼10-6Torr이다.
Preferably, the working fluid or refrigerant is filled into the chamber, and then vacuumed, and the end of the tub is sealed. Water contained in the chamber occupies 10 to 70% of the volume of the chamber, and the degree of vacuum in the chamber is Is 10 -2 to 10 -6 Torr.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 탄도금과 비등을 이용한 평판형 방열판은, 챔버의 발열부에 비등 촉진을 위해 코팅한 것이 아니라 탄도금을 하여 비등 촉진용 표면을 구현한 것이기 때문에 구리판에 구리를 추가 도금하는 형태이므로 이물질이 생기지 않고 따라서 코팅물질이 작동유체 또는 냉매와 반응하여 가스를 발생시키지 않게 되어 산열(散熱) 성능을 현저하게 향상시킬 수 있다.
The plate-type heat sink using the ballistics and boiling according to the present invention having the above characteristics is not coated to promote boiling at the heating portion of the chamber, but instead of being coated on the copper plate to implement a surface for promoting boiling. Since it is a form of additional plating, foreign matter does not occur, and thus the coating material does not generate gas by reacting with the working fluid or the refrigerant, which can significantly improve the heat dissipation performance.
또한, 챔버의 냉각부에도 탄도금을 이용하여 거친 구조의 구리도금을 함으로써 기화된 냉매가 발열부에 골고루 퍼지도록 해주기 때문에 냉각성능을 현저하게 향상시킬 수 있다. 한편, 비등을 이용하므로 기존의 비등방열챔버처럼 냉매를 베이퍼챔버에 비해 더 많이 저장할 수 있어서 성능의 저하 없이 내부 지지구조도 선형으로 하여 구조적으로 강한 형태를 구현하는 것이 가능하다.
In addition, since the copper plating of the rough structure is applied to the cooling unit of the chamber by using the rough carbon plating, the vaporized refrigerant can be evenly spread in the heating unit, thereby significantly improving the cooling performance. On the other hand, by using the boiling can store more refrigerant than the vapor chamber like conventional boiling heat radiation chamber, it is possible to implement a structurally strong form by linearly supporting the internal support structure without deterioration of performance.
도 1은 본 발명에 따른 방열판의 사시도이다.
도 2는 냉각부에서 챔버를 분리하여 도시한 도면이다.
도 3은 챔버를 분리 및 조립하여 도시한 도면이다.1 is a perspective view of a heat sink according to the present invention.
2 is a view illustrating the chamber separated from the cooling unit.
Figure 3 is a view showing the separation and assembly of the chamber.
본 발명에 따른 탄도금과 비등을 이용한 평판형 방열판의 가장 큰 기술적 특징은, 챔버의 발열부에 비등 촉진을 위해 코팅한 것이 아니라 탄도금을 하여 비등 촉진용 표면을 구현함으로써 코팅물질이 작동유체 또는 냉매와 반응하여 가스를 발생시키지 않게 하고, 챔버의 냉각부에도 탄도금을 이용하여 거친 구조의 구리도금을 하여 기화된 작동유체 또는 냉매가 발열부에 골고루 퍼지도록 함으로써 산열(散熱) 및 냉각성능을 현저하게 향상시키면서 내부 지지구조를 선형으로 유지하여 구조적으로 강하게 만들었다는 점이다.
The biggest technical feature of the flat plate heat sink using the ballistics and boiling according to the present invention, the coating material is a working fluid or not by coating the heating portion of the chamber to promote boiling, but instead of a coating to promote boiling Gas is not generated by reacting with the coolant, and the cooling part of the chamber is also coated with ballistic copper to roughly spread copper, and vaporized working fluid or coolant is spread evenly on the heat generating part to improve the heat dissipation and cooling performance. The internal support structure was kept linear and made structurally strong while significantly improving.
본 발명에 따른 평판형 방열판은 CPU나 반도체 칩과 같은 전자(電子)발열체를 신속하게 냉각시키기 위한 것인데, 내부에 작동유체 또는 냉매를 수용하고 있으면서 발열체의 열을 탄도금부를 통해 전달받아 작동유체 또는 냉매가 비등하면서 열을 방열핀(13)이 설치된 냉각부(10)로 전달해서 방열하여 냉각시키는 챔버(20)를 기본적인 구성으로 포함한다. 또한, 다른 실시예로, 베이스플레이트(11)를 더 구비하는 구성으로, 냉각부(10)는 베이스플레이트(11)와 방열핀(13)을 구비하는데, 베이스플레이트(11)는 판상(板狀)의 부재로, 상부에는 방열핀(13)이 설치되고, 하부 가장자리에는 챔버(20)를 수용할 수 있는 요(凹) 형상의 챔버수용부(12)가 형성되어 있어서, 챔버(20)가 챔버수용부(12)에 삽입되면 베이스플레이트(11)의 하면 가장자리 부분과 챔버(20)의 하판 외측면이 하나의 평면을 이루도록 고정 설치되게 된다.
The flat plate heat sink according to the present invention is for rapidly cooling an electronic heating element such as a CPU or a semiconductor chip, while receiving a working fluid or a coolant therein while receiving heat from the heating element through a ballistic plate, While the coolant is boiled, the heat is transferred to the
방열핀(13)은 구리, 알루미늄, 주석 등과 같이 열전도율이 좋은 금속으로 만들어진 얇은 판상의 부재로, 베이스플레이트(11)의 상부에 등간격으로 수직으로 장착되는데, 방열핀(13)의 상단에는 방열핀(13)끼리를 연결하면서 지탱해 주는 2줄의 스태킹(stacking)(14)이 형성되어 있다. 방열핀(13)은 얇은 판재로 형성되어 있어서 취급중 손상되거나 변형될 수 있기 때문에 상단을 체인 형상의 스태킹(14)으로 고정시켜 형상을 유지하도록 해준다.
The
챔버(20)는 하판(21)과 상판(25)을 결합시켜 고정시켜 베이스플레이트(11)의 하부에 형성된 챔버수용부(12)에 장착되고 내부에 물 또는 알콜과 같은 작동유체 또는 냉매가 수용되며, 구리, 알루미늄 또는 주석 등과 같이 열전도율이 좋은 금속으로 만들어진 것인데, 하판(21)은 발열체에 접하게 설치되고, 상판(25)은 베이스플레이트(11)의 하면과 접하게 설치되며, 베이스플레이트(11)를 구비하지 않은 실시예의 경우에는 챔버(20)의 상판(25)에 곧바로 방열핀(13)이 설치된다. 또한, 챔버(20)의 가장자리 일측 변에 튜브(29)를 구비하게 된다.
The
챔버(20) 내부에 물, 알콜 또는 아세톤과 같은 작동유체 또는 냉매를 채운 후 일정 진공상태로 만든 다음 튜브(29) 단부(端部)를 밀폐시키는데, 물이나 냉매의 양은 챔버(20) 내부 부피의 10∼70% 정도만 채우고, 챔버(20) 내의 진공도는 10-2∼10-6Torr 정도로 유지하는 것이 바람직하다. 물은 공기중에서는 100℃에서 비등하게 되지만, 상기 진공상태에서는 약 40℃ 정도에서 비등하게 된다.
Filling the
챔버(20)의 하판(21) 내측면은 발열체와 접하게 되는 부분에 챔버(20)와 같은 재질의 금속으로 탄도금하여 제1탄도금부(23)을 형성하고, 상판(25) 내측면 전체를 챔버(20)와 같은 재질로 탄도금하여 제2탄도금부(27)를 형성하는데, 하판(21)에만 제1탄도금부(23)를 형성할 수도 있다. 발열체가 위치하는 쪽에 배치되는 하판(21)에만 탄도금부를 형성해도 되지만, 냉각부(10) 쪽에 위치하게 되는 상판(25)에도 탄도금부를 형성하는 것이 바람직하다. 탄도금을 하게 되면 탄도금한 부분이 매끈해지는 것이 아니라 불규칙한 모양의 거친 요철이 생기게 되어 비등과 열전달의 효율을 현저히 상승시킬 수 있게 된다.
The inner surface of the
챔버(20)의 하판(21)과 상판(25)에는 가장자리를 따라 제1 및 제2테두리(24, 28)와, 내측면에 선 형상의 제1 및 제2지지대(22, 26)가 각각 대향하도록 돌출되어 설치되고, 하판(21)과 상판(25)을 결합 고정시켰을 때 대향하는 테두리와 지지대의 단부가 서로 맞닿아 접촉되게 되며, 제1 및 제2테두리(24, 28)를 아크용접 또는 레이저용접에 의해 하판(21)과 상판(25)을 결합 고정시킨다. 제1 및 제2지지대(22, 26)는 단부(端部)가 서로 접하게 되어 지지대 역할을 하게 되므로 구조적으로 강한 챔버(20)를 형성할 수 있다. 또한, 지지대는 제1지지대(22) 또는 제2지지대(26)만 형성할 수도 있는데, 이때, 하판(21)과 상판(25)을 결합 고정시켰을 때는 설치된 지지대가 대향하는 쪽의 하판(21) 또는 상판(25)의 내측면에 접하게 된다.
The
제1탄도금부(23)의 중앙부분에서도 선 형태의 지지대를 형성해도 상관 없지만, 선 형태 부분은 외측면에서 보면 요부(凹部) 형태이므로 발열체와 접하지 않게 되어 발열체에서 발생한 열이 챔버(20)로 신속하게 전달되지 못하게 되므로 점 형상으로 형성하는 것이 바람직한데, 제1 및 제2지지대(22, 26)는 하판(21)이 발열체와 접하게 되는 제1탄도금부(23)에서 선 형태가 아니라 점 형상의 지지대로 형성한다. 이때 점의 개수는 3∼4개가 바람직하지만, 점의 수를 반드시 한정하는 것은 아니다(도 3 참조). 물론 점 형태로 지지대를 형성할 경우에도 하판(21)이나 상판(25) 중 어느 하나에만 형성할 수도 있다.
Although it is possible to form a linear support in the center portion of the first
또한, 제1 및 제2지지대(22, 26)가 서로 맞닿게 되므로, 제1탄도금부(23)를 통해 발열체로부터 열을 받아 작동유체 또는 냉매가 비등하게 되면, 지지대 사이가 비등한 증기의 통로를 형성하여 제2탄도금부(27)를 통해 열이 신속하게 냉각부(10)로 전달하게 되므로, 제1탄도금부(23)에서 점 형상의 지지대를 형성하면 증기의 통로가 넓어져서 신속하게 증기가 이동할 수 있게 된다. 만일, 제1탄도금부(23)에 지지대를 전혀 형성하지 않게 되면 방열판의 취급중 외력에 의해 제1탄도금부(23)의 형상에 변형이 생겨 열전달에 문제가 생길 수 있다.
In addition, since the first and
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것이고, 명세서에 게시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되고, 그와 균등한 범위 내에 있는 기술적 사항도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention. Various modifications and variations will be possible without departing from the spirit of the invention. Therefore, the scope of the present invention should be construed as being covered by the scope of the appended claims, and technical scope within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.
10 : 냉각부 11 : 베이스플레이트(base plate)
12 : 챔버수용부 13 : 방열핀
14 : 스태킹(stacking)
20 : 챔버(chamber) 21 : 하판
22 : 제1지지대 23 : 제1탄도금부
24 : 제1테두리부 25 : 상판
26 : 제2지지대 27 : 제2탄도금부
28 : 제2테두리부 29 : 튜브10: cooling unit 11: base plate
12: chamber accommodating part 13: heat dissipation fin
14: stacking
20: chamber 21: lower plate
22: first support 23: first ballistics
24: first border portion 25: top plate
26: second support 27: second ballistics
28: second border 29: tube
Claims (15)
상기 방열판은,
등간격으로 수직으로 장착된 방열핀;
발열체에 접하게 설치되는 하판과, 상기 방열핀의 하단부와 접하게 설치되는 상판이 결합 고정되어, 상기 방열핀의 하부에 장착되고, 내부에 작동유체 또는 냉매가 수용된 챔버;
를 포함하여 구성되며, 상기 챔버의 하판 내측면에는 발열체와 접하게 되는 부분에 탄도금하여 형성한 것을 특징으로 하는 탄도금과 비등을 이용한 평판형 방열판.
In a flat heat sink for cooling an electronic heating element such as a CPU,
The heat sink is,
Heat dissipation fins mounted vertically at equal intervals;
A lower plate installed in contact with a heating element and an upper plate installed in contact with the lower end of the heat dissipation fin are coupled and fixed, mounted in a lower portion of the heat dissipation fin, and having a working fluid or refrigerant contained therein;
It is configured to include, the lower plate inner surface of the chamber, the plate-type heat sink using the ballistics and boiling characterized in that formed by tanning on the portion in contact with the heating element.
상기 방열판은,
판상(板狀)의 베이스플레이트;
상기 베이스플레이트의 상부에 등간격으로 수직으로 장착된 방열핀;
발열체에 접하게 설치되는 하판과, 상기 베이스플레이트와 접하게 설치되는 상판이 결합 고정되어 상기 베이스플레이트의 하부에 장착되고, 내부에 작동유체 또는 냉매가 수용된 챔버;
를 포함하여 구성되고, 상기 베이스플레이트의 하면 가장자리 내측으로 챔버를 수용할 수 있는 챔버수용부가 형성되어 있어서, 상기 챔버가 챔버수용부에 삽입되어, 베이스플레이트의 하면 가장자리 부분과 챔버의 하판 외측면이 하나의 평면을 이루도록 고정 설치되며, 상기 챔버의 하판 내측면에는 발열체와 접하게 되는 부분에 탄도금하여 형성한 것을 특징으로 하는 탄도금과 비등을 이용한 평판형 방열판.
In a flat heat sink for cooling an electronic heating element such as a CPU,
The heat sink is,
Plate-shaped base plates;
Heat dissipation fins mounted vertically at equal intervals on the base plate;
A lower plate which is installed in contact with a heating element and an upper plate which is installed in contact with the base plate is fixedly mounted to a lower portion of the base plate, and has a working fluid or refrigerant contained therein;
It is configured to include, the chamber receiving portion is formed to accommodate the chamber inside the lower edge of the base plate, the chamber is inserted into the chamber receiving portion, the lower surface of the base plate and the outer surface of the lower plate of the chamber It is fixed to form a plane, the lower plate inner surface of the chamber, characterized in that formed on the inner surface in contact with the heating element by tandem plated heat sink using a ballistic and boiling.
상기 방열핀과 챔버의 재질은 구리, 알루미늄, 주석 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 탄도금과 비등을 이용한 평판형 방열판.
The method according to claim 1 or 2,
The heat sink fin and the material of the chamber is copper, aluminum, flat plate type heat sink using boiling, characterized in that any one of tin.
상기 방열핀의 상단에는, 방열핀끼리를 연결하면서 지탱해 주는 스태킹(stacking)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 탄도금과 비등을 이용한 평판형 방열판.
The method according to claim 1 or 2,
The top of the heat sink fin, the stacking (stacking) to support while supporting the heat radiation fins are formed, characterized in that the flat heat sink using the ballistics and boiling.
상기 챔버는 가장자리의 일측 변에 튜브를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 탄도금과 비등을 이용한 평판형 방열판.
The method according to claim 1 or 2,
The chamber is a flat plate heat sink using a ballistic and boiling, characterized in that further comprising a tube on one side of the edge.
상기 챔버는, 하판 내측면에서 발열체와 접하게 되는 부분과, 상판 내측면 전체를 챔버와 같은 재질로 탄도금하여 형성한 것을 특징으로 하는 탄도금과 비등을 이용한 평판형 방열판.
The method according to claim 1 or 2,
The chamber is a flat plate heat sink using a ballistic and boiling, characterized in that the lower plate inner surface is in contact with the heating element, and the entire upper plate inner surface is formed by the same material as the chamber.
상기 챔버의 하판과 상판에는 가장자리를 따라 제1 및 제2테두리가 각각 형성되어 있고, 하판에는 내측으로 돌출하도록 선 형상의 제1지지대가 설치되며, 하판과 상판을 결합 고정시켰을 때 상기 제1지지대가 상판의 내측면에 접하게 되면서 제1 및 제2테두리가 서로 맞닿아 접촉되는 것을 특징으로 하는 탄도금과 비등을 이용한 평판형 방열판.
The method according to claim 1 or 2,
The lower plate and the upper plate of the chamber are formed with first and second edges along edges, respectively, and the lower plate is provided with a linear first support to protrude inward, and the first support when the lower plate and the upper plate are coupled and fixed. Flat plate heat sink using a ballistic and boiling, characterized in that the first and the second border is in contact with each other while contacting the inner surface of the upper plate.
상기 챔버의 하판과 상판에는 가장자리를 따라 제1 및 제2테두리가 각각 형성되어 있고, 상판에는 내측으로 돌출하도록 선 형상의 제2지지대가 설치되며, 하판과 상판을 결합 고정시켰을 때 상기 제2지지대가 하판의 내측면에 접하게 되면서 제1 및 제2테두리가 서로 맞닿아 접촉되는 것을 특징으로 하는 탄도금과 비등을 이용한 평판형 방열판.
The method according to claim 1 or 2,
The lower plate and the upper plate of the chamber are formed with first and second edges along edges, respectively, and the upper plate is provided with a linear second support to protrude inward, and the second support when the lower plate and the upper plate are combined and fixed Flat plate type heat sink using the ballistic and boiling characterized in that the first and second borders are in contact with each other while contacting the inner surface of the lower plate.
상기 챔버의 하판과 상판에는 가장자리를 따라 제1 및 제2테두리가 각각 형성되어 있고, 하판과 상판의 내측면에는 선 형상의 제1 및 제2지지대가 각각 대향하도록 돌출되어 설치되며, 하판과 상판을 결합 고정시켰을 때 대향하는 제1 및 제2테두리와 제1 및 제2지지대의 단부가 서로 맞닿아 접촉되는 것을 특징으로 하는 탄도금과 비등을 이용한 평판형 방열판.
The method according to claim 1 or 2,
The lower plate and the upper plate of the chamber are formed with first and second edges along edges, respectively, and the inner and outer surfaces of the lower plate and the upper plate are protruded so as to face each other, and the lower plate and the upper plate are provided. Flat and heat sink using a ballistic and boiling, characterized in that the first and second border and the end of the first and second support facing each other when the fixed and coupled.
상기 하판과 상판은 제1 및 제2테두리를 아크용접 또는 레이저용접에 의해 결합 고정시키는 것을 특징으로 하는 탄도금과 비등을 이용한 평판형 방열판.
The method according to claim 1 or 2,
The lower plate and the upper plate is a flat heat sink using a ballistic and boiling characterized in that the first and the second border is fixed by the arc welding or laser welding.
상기 하판의 탄도금된 부분에는 점 형상의 지지대가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 탄도금과 비등을 이용한 평판형 방열판.
The method according to claim 1 or 2,
The plated heat sink using the ballistics and boiling, characterized in that the pointed support is formed in the ballistic plated portion of the lower plate.
상기 튜브는, 챔버 내부에 작동유체 또는 냉매를 채운 후 진공상태로 만든 다음 단부(端部)를 밀폐시킨 것을 특징으로 하는 탄도금과 비등을 이용한 평판형 방열판.
The method of claim 5,
Wherein the tube is filled with a working fluid or a refrigerant inside the chamber and made into a vacuum state and then the end portion (밀폐 部) characterized in that the flat heat sink using a ballistic and boiling.
상기 챔버에 수용된 작동유체 또는 냉매는, 챔버 내부 부피의 10∼70%를 차지하는 것을 특징으로 하는 탄도금과 비등을 이용한 평판형 방열판.
The method of claim 13,
The working fluid or the refrigerant contained in the chamber occupies 10 to 70% of the volume of the chamber, characterized in that the flat heat sink using the ballistics and boiling.
상기 챔버 내의 진공도는 10-2∼10-6Torr인 것을 특징으로 하는 탄도금과 비등을 이용한 평판형 방열판.The method of claim 13,
The vacuum degree in the chamber is 10 -2 ~ 10 -6 Torr flat plate type heat sink using a ballistic and boiling.
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