[go: up one dir, main page]

KR102296543B1 - Liquid-cooled heat sink - Google Patents

Liquid-cooled heat sink Download PDF

Info

Publication number
KR102296543B1
KR102296543B1 KR1020190179115A KR20190179115A KR102296543B1 KR 102296543 B1 KR102296543 B1 KR 102296543B1 KR 1020190179115 A KR1020190179115 A KR 1020190179115A KR 20190179115 A KR20190179115 A KR 20190179115A KR 102296543 B1 KR102296543 B1 KR 102296543B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat dissipation
flow path
heat
cooling plate
cooling fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020190179115A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20210085730A (en
Inventor
김용찬
신현호
강훈
Original Assignee
고려대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 고려대학교 산학협력단 filed Critical 고려대학교 산학협력단
Priority to KR1020190179115A priority Critical patent/KR102296543B1/en
Publication of KR20210085730A publication Critical patent/KR20210085730A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102296543B1 publication Critical patent/KR102296543B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20218Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures
    • H05K7/20263Heat dissipaters releasing heat from coolant
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20218Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures
    • H05K7/20272Accessories for moving fluid, for expanding fluid, for connecting fluid conduits, for distributing fluid, for removing gas or for preventing leakage, e.g. pumps, tanks or manifolds
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2039Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
    • H05K7/20409Outer radiating structures on heat dissipating housings, e.g. fins integrated with the housing
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2039Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
    • H05K7/20509Multiple-component heat spreaders; Multi-component heat-conducting support plates; Multi-component non-closed heat-conducting structures

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 수냉식 히트싱크에 관한 것으로서, 하나 이상의 방열 대상체를 지지하며, 일측 판면에 상기 방열 대상체에서 발생하는 열을 방열하기 위한 복수의 방열핀이 간격을 두고 돌출 형성되어, 상기 방열 대상체를 냉각시키는 상부 냉각판과; 상기 상부 냉각판과 마주보는 면에 형성되어 냉각유체가 유동하는 메인 유동로와, 복수의 상기 방열핀이 삽입가능하게 상기 메인 유동로 상에 마련되어 복수의 상기 방열핀과의 사이에 상기 냉각유체가 연속적으로 유동하는 방열핀용 유동로를 형성하는 복수의 방열핀 삽입홈을 가지며, 상기 상부 냉각판에 결합되어 상기 방열 대상체로부터 발생된 열을 냉각시키는 하부 냉각판을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a water-cooled heat sink, supporting one or more heat-dissipating objects, and a plurality of heat-dissipating fins for dissipating heat generated from the heat-dissipating object on one plate surface are formed to protrude at intervals, and an upper portion for cooling the heat-dissipating object a cooling plate; A main flow path formed on a surface facing the upper cooling plate and through which a cooling fluid flows, and a plurality of the heat dissipation fins are provided on the main flow path to be insertable so that the cooling fluid is continuously disposed between the plurality of heat dissipation fins. and a lower cooling plate having a plurality of heat dissipation fin insertion grooves forming a flow path for a flowing heat dissipation fin, and coupled to the upper cooling plate to cool the heat generated from the heat dissipation object.

Description

수냉식 히트싱크{LIQUID-COOLED HEAT SINK}Water-cooled heat sink {LIQUID-COOLED HEAT SINK}

본 발명은 수냉식 히트싱크에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 세미 인터록킹(semi-interlocking) 구조를 갖는 수냉식 히트싱크에 관한 것이다.The present invention relates to a water-cooled heat sink, and more particularly, to a water-cooled heat sink having a semi-interlocking structure.

고발열·고열 유속의 장비로부터 발생하는 열이 효과적으로 제거되지 못하면, 열축적이 일어나고 결과적으로 전자장비의 열화를 촉진하며, 경우에 따라서는 화재가 발생할 수 있다.If the heat generated from the equipment with high heat and high heat flow rate is not effectively removed, heat accumulation occurs, which in turn promotes the deterioration of electronic equipment, and in some cases may cause a fire.

따라서, 전자장비의 온도는 성능과 신뢰성에 영향을 미치므로, 전자장비가 적정 온도를 유지하도록 열을 관리해야 한다.Therefore, since the temperature of the electronic equipment affects the performance and reliability, heat management is required so that the electronic equipment maintains an appropriate temperature.

그러나, 종래의 공냉식 히트싱크는 공기의 낮은 열전도도와 비열로 인해 고발열 전자부품, 배터리, 집광형 태양광 패널 등 고발열·고열 유속의 장비를 냉각하는데 어려움이 있다.However, the conventional air-cooled heat sink has difficulty in cooling high heat and high heat flux equipment such as high heat electronic components, batteries, and condensing solar panels due to the low thermal conductivity and specific heat of air.

이에 따라, 최근에는 물 등과 같은 냉각유체 등을 사용하여 전자장비로부터 발생하는 열을 식혀주기 위한 수냉식 히트싱크가 널리 쓰이고 있다.Accordingly, recently, a water-cooled heat sink for cooling heat generated from electronic equipment using a cooling fluid such as water has been widely used.

수냉식 히트싱크는 펌프를 이용하여 액체를 흘려줌으로써, 강제 대류에 의한 열전달로 전자장비의 발열부 등을 냉각시키는 기술이다.The water-cooled heat sink is a technology that cools the heat generating part of electronic equipment by transferring the heat by forced convection by flowing the liquid using a pump.

특히, 전력반도체, 슈퍼컴퓨터의 CPU 등에서 열유속이 100W/cm2가 넘어감에 따라, 높은 열전달 성능을 갖는 수냉식 히트싱크의 필요성이 더욱 높아지고 있다.In particular, as the heat flux exceeds 100 W/cm 2 in power semiconductors and CPUs of supercomputers, the need for a water-cooled heat sink with high heat transfer performance is increasing.

이에 따라, 최근 전자장비에서의 열유속 증가로 핀의 밀도를 높이는 연구, 핀의 형태를 복잡하게 하는 연구 등이 활발히 진행되며 실제 산업현장에 적용되어 왔지만 그 구조의 복잡도가 증가하게 되었다.Accordingly, recent studies on increasing the density of fins due to the increase in heat flux in electronic equipment and research on complicating the shape of fins have been actively conducted and have been applied to actual industrial sites, but the complexity of the structure has increased.

또한, 종래의 수냉식 히트싱크는 열전달 증대를 위해 복잡한 형상의 핀을 삽입하므로, 제조공정이 복잡하고, 대량 생산이 어려울 뿐만 아니라 제조비용도 상승하는 문제점이 있다.In addition, since the conventional water-cooled heatsink inserts a fin having a complicated shape to increase heat transfer, there is a problem in that the manufacturing process is complicated, mass production is difficult, and the manufacturing cost is increased.

국내공개특허공보 제10-2001-0027876호Domestic Patent Publication No. 10-2001-0027876

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 동일한 체적 내에서 열교환 면적을 증대시켜 열전달 성능을 향상시킬 수 있으며, 구조를 단순화하여 대량 생산이 용이하고, 제조비용도 줄일 수 있는 수냉식 히트싱크를 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, it is possible to improve the heat transfer performance by increasing the heat exchange area within the same volume, and to simplify the structure to facilitate mass production and to provide a water-cooled heat sink that can reduce manufacturing costs is the purpose of the invention.

본 발명의 목적은, 하나 이상의 방열 대상체를 지지하며, 일측 판면에 상기 방열 대상체에서 발생하는 열을 방열하기 위한 복수의 방열핀이 간격을 두고 돌출 형성되어, 상기 방열 대상체를 냉각시키는 상부 냉각판과; 상기 상부 냉각판과 마주보는 면에 형성되어 냉각유체가 유동하는 메인 유동로와, 복수의 상기 방열핀이 삽입가능하게 상기 메인 유동로 상에 마련되어 복수의 상기 방열핀과의 사이에 상기 냉각유체가 연속적으로 유동하는 방열핀용 유동로를 형성하는 복수의 방열핀 삽입홈을 가지며, 상기 상부 냉각판에 결합되어 상기 방열 대상체로부터 발생된 열을 냉각시키는 하부 냉각판을 포함하는 것을 특징으로 하는 수냉식 히트싱크에 의해 달성될 수 있다.An object of the present invention is to support one or more heat-dissipating objects, and a plurality of heat-dissipating fins for dissipating heat generated from the heat-dissipating object are formed on one side of the plate to protrude at intervals, the upper cooling plate cooling the heat-dissipating object; A main flow path formed on a surface facing the upper cooling plate and through which a cooling fluid flows, and a plurality of the heat dissipation fins are provided on the main flow path to be insertable so that the cooling fluid is continuously disposed between the plurality of heat dissipation fins. Achieved by a water-cooled heat sink, characterized in that it has a plurality of heat dissipation fin insertion grooves forming a flow path for a flowing heat dissipation fin, and includes a lower cooling plate coupled to the upper cooling plate to cool the heat generated from the heat dissipation object can be

여기서, 상기 방열핀용 유동로는, 상기 냉각유체가 상기 상부 냉각판에 대해 수직하게 유동하는 수직 유동로와; 상기 수직 유동로와 연통하며, 상기 냉각유체가 상기 상부 냉각판에 대해 수평하게 유동하는 수평 유동로를 포함할 수 있다.Here, the flow path for the heat dissipation fins includes: a vertical flow path through which the cooling fluid flows vertically with respect to the upper cooling plate; It may include a horizontal flow path in communication with the vertical flow path, in which the cooling fluid flows horizontally with respect to the upper cooling plate.

상기 방열 대상체는 복수로 마련되어 간격을 두고 병렬 배치되며, 상기 메인 유동로는 복수의 상기 방열 대상체의 배치방향에 대해 가로로 지그재그의 형상을 형성될 수 있다.A plurality of heat dissipation objects may be provided and arranged in parallel at intervals, and the main flow path may have a zigzag shape transversely to an arrangement direction of the plurality of heat dissipation objects.

복수의 상기 방열핀은 상기 방열 대상체의 하부에 배치될 수 있다.The plurality of heat dissipation fins may be disposed under the heat dissipation object.

복수의 상기 방열핀은 동일한 두께 또는 상이한 두께를 가질 수 있다.The plurality of the heat dissipation fins may have the same thickness or different thicknesses.

복수의 상기 방열핀은 동일한 간격 또는 상이한 간격을 가지며 배치될 수 있다.A plurality of the heat dissipation fins may be disposed with the same spacing or different spacing.

상기 방열 대상체의 열이 집중 발생하는 영역에 위치하는 복수의 상기 방열핀은 다른 영역에 위치하는 복수의 상기 방열핀에 비해 상대적으로 좁은 간격으로 배치될 수 있다.The plurality of heat dissipation fins located in an area where the heat of the heat dissipation target is concentrated may be disposed at relatively narrow intervals compared to the plurality of heat dissipation fins located in other areas.

상기 상부 냉각판은, 상기 하부 냉각판의 상기 메인 유동로로 상기 냉각유체를 유입하기 위한 유입구와; 상기 하부 냉각판의 상기 메인 유동로와 상기 방열핀 유동로를 통과한 상기 냉각유체가 배출되는 배출구를 포함할 수 있다.The upper cooling plate may include an inlet for introducing the cooling fluid into the main flow path of the lower cooling plate; and an outlet through which the cooling fluid passing through the main flow path and the heat dissipation fin flow path of the lower cooling plate is discharged.

본 발명에 따르면, 상부 냉각판의 방열핀과 하부 냉각판의 방열핀 삽입홈 사이에 냉각유체가 유동하는 유동로를 형성하여 유체의 유동 구조를 개선함으로써, 동일한 체적 내에서 열교환 면적을 증대시켜 열전달 성능을 향상시킬 수 있으며, 구조를 단순화하여 대량 생산이 용이하고, 제조비용도 줄일 수 있다.According to the present invention, a flow path through which the cooling fluid flows is formed between the heat dissipation fin of the upper cooling plate and the heat dissipation fin insertion groove of the lower cooling plate to improve the flow structure of the fluid, thereby increasing the heat exchange area within the same volume to improve heat transfer performance. It can be improved, and by simplifying the structure, mass production is easy, and the manufacturing cost can be reduced.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 수냉식 히트싱크의 사시도,
도 2는 도 1의 분해사시도,
도 3의 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 단면도,
도 4는 도 3의 분해 단면도,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 수냉식 히트싱크의 사시도,
도 6은 도 5의 분해 사시도,
도 7은 도 5의 Ⅶ-Ⅶ선에 따른 분해 단면도,
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 수냉식 히트싱크의 구성을 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 수냉식 히트싱크의 구성을 도시한 도면,
도 10a 내지 도 10c는 본 발명에 따른 수냉식 히트싱크의 방열 대상체의 냉각 시험결과를 시뮬레이션한 이미지 도면이다.
1 is a perspective view of a water-cooled heat sink according to a first embodiment of the present invention;
Figure 2 is an exploded perspective view of Figure 1;
3, a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 1,
4 is an exploded cross-sectional view of FIG. 3;
5 is a perspective view of a water-cooled heat sink according to a second embodiment of the present invention;
Figure 6 is an exploded perspective view of Figure 5;
7 is an exploded cross-sectional view taken along line VII-VII of FIG. 5;
8 is a view showing the configuration of a water-cooled heat sink according to a third embodiment of the present invention;
9 is a view showing the configuration of a water-cooled heat sink according to a fourth embodiment of the present invention;
10A to 10C are image diagrams simulating the cooling test results of the heat dissipation object of the water-cooled heat sink according to the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully understand the scope of the present invention to those skilled in the art.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. As used herein, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” does not exclude the presence or addition of one or more other components in addition to the stated components. Like reference numerals refer to like elements throughout, and "and/or" includes each and every combination of one or more of the recited elements.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein will have the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless specifically defined explicitly.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해 설명하기로 한다.Prior to the description, in various embodiments, components having the same configuration will be typically described in the first embodiment using the same reference numerals, and in other embodiments, configurations different from those of the first embodiment will be described. do.

도 1 내지 도 4에는 본 발명의 제1실시예에 따른 수냉식 히트싱크가 도시되어 있다.1 to 4 show a water-cooled heat sink according to a first embodiment of the present invention.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 수냉식 히트싱크(1a)는 상부 냉각판(10)과 하부 냉각판(30)을 포함한다.As shown in these drawings, the water-cooled heat sink 1a according to an embodiment of the present invention includes an upper cooling plate 10 and a lower cooling plate 30 .

상부 냉각판(10)과 하부 냉각판(30)은 각각 독립적으로 제작된다.The upper cooling plate 10 and the lower cooling plate 30 are each independently manufactured.

상부 냉각판(10)과 하부 냉각판(30)은 볼트 등과 같은 체결수단 등에 의해 상호 결합될 수 있다.The upper cooling plate 10 and the lower cooling plate 30 may be coupled to each other by fastening means such as bolts.

그리고, 상부 냉각판(10)과 하부 냉각판(30)의 각 가장자리를 따라 마주보는 면에는 고무 패킹(미도시)을 마련하여, 후술할 하부 냉각판(30)의 메인 유동로(31)를 유동하는 냉각유체(200)가 외부로 누설되지 않도록 한다. In addition, rubber packings (not shown) are provided on the surfaces facing each edge of the upper cooling plate 10 and the lower cooling plate 30 to provide a main flow path 31 of the lower cooling plate 30 to be described later. The flowing cooling fluid 200 is prevented from leaking to the outside.

상부 냉각판(10)은 일정 두께를 갖는 장방형의 단면형상을 가진다.The upper cooling plate 10 has a rectangular cross-sectional shape having a predetermined thickness.

상부 냉각판(10)의 상부면에는 방열 대상체(100)가 마련되어 있다. 여기서, 본 실시예에서는, 방열 대상체(100)가 상부 냉각판(10)의 상부면에 마련되는 것으로 도시되어 있지만 이에 한정되지 않고, 상부 냉각판(10)은 상부 냉각판(10)과 분리된 방열 대상체(100)의 저부면에 밀착 지지할 수도 있다.A heat dissipation object 100 is provided on the upper surface of the upper cooling plate 10 . Here, in the present embodiment, although the heat dissipation object 100 is illustrated as being provided on the upper surface of the upper cooling plate 10 , the present invention is not limited thereto, and the upper cooling plate 10 is separated from the upper cooling plate 10 . It may be closely supported on the bottom surface of the heat dissipation object 100 .

또한, 상부 냉각판(10)은 냉각유체(200)가 유입 및 배출되는 유입구(11) 및 배출구(15)를 포함한다.In addition, the upper cooling plate 10 includes an inlet 11 and an outlet 15 through which the cooling fluid 200 is introduced and discharged.

유입구(11)와 배출구(15)는 방열 대상체(100)를 사이에 두고 대향 배치된다.The inlet 11 and the outlet 15 are disposed to face each other with the heat dissipation object 100 interposed therebetween.

유입구(11)는 하부 냉각판(30)의 메인 유동로(31)로 냉각유체(200)를 유입하기 위해 마련된다.The inlet 11 is provided to introduce the cooling fluid 200 into the main flow path 31 of the lower cooling plate 30 .

배출구(15)는 하부 냉각판(30)의 메인 유동로(31)와 방열핀 유동로를 통과한 냉각유체(200)가 배출되도록 마련된다.The outlet 15 is provided so that the cooling fluid 200 passing through the main flow path 31 of the lower cooling plate 30 and the heat dissipation fin flow path is discharged.

그리고, 상부 냉각판(10)은 방열 대상체(100)의 연직 하방에 복수의 방열핀(21)이 돌출 형성되어 있다.In addition, the upper cooling plate 10 has a plurality of heat dissipation fins 21 protruding vertically below the heat dissipation object 100 .

복수의 방열핀(21)은 일정의 폭과 높이를 갖는 장방형의 단면형상을 가진다. 또한, 복수의 방열핀(21)은 각각 동일한 두께를 가진다.The plurality of heat dissipation fins 21 have a rectangular cross-sectional shape having a predetermined width and height. In addition, each of the plurality of heat dissipation fins 21 has the same thickness.

그리고, 복수의 방열핀(21)은 상부 냉각판(10)의 하부면에 수직하게 동일한 간격을 두고 배치된다.In addition, the plurality of heat dissipation fins 21 are disposed perpendicular to the lower surface of the upper cooling plate 10 at equal intervals.

하부 냉각판(30)은 상부 냉각판(10)에 결합되어, 방열 대상체(100)로부터 발생된 열을 냉각시킨다.The lower cooling plate 30 is coupled to the upper cooling plate 10 to cool the heat generated from the heat-dissipating object 100 .

하부 냉각판(30)은 장방형의 단면형상을 가지며, 상부 냉각판(10)에 비해 상대적으로 큰 두께를 가진다.The lower cooling plate 30 has a rectangular cross-sectional shape, and has a relatively large thickness compared to the upper cooling plate 10 .

하부 냉각판(30)은 상부 냉각판(10)과 마주보는 면에 복수의 방열핀(21)을 냉각하기 위한 냉각유체(200)가 유동하는 메인 유동로(31)를 형성한다.The lower cooling plate 30 forms a main flow path 31 through which a cooling fluid 200 for cooling the plurality of heat dissipation fins 21 flows on a surface facing the upper cooling plate 10 .

메인 유동로(31)는 상부 냉각판(10)의 유입구(11) 및 배출구(15)와 연통한다.The main flow path 31 communicates with the inlet 11 and the outlet 15 of the upper cooling plate 10 .

한편, 하부 냉각판(30)의 메인 유동로(31) 상에는, 복수의 방열핀(21)이 삽입되는 복수의 방열핀 삽입홈(41)이 마련되어 있다.Meanwhile, on the main flow path 31 of the lower cooling plate 30 , a plurality of heat dissipation fin insertion grooves 41 into which the plurality of heat dissipation fins 21 are inserted are provided.

복수의 방열핀 삽입홈(41)은 상부 냉각판(10)의 복수의 방열핀(21)에 각각 대응하며 마련된다.The plurality of heat dissipation fin insertion grooves 41 are provided respectively corresponding to the plurality of heat dissipation fins 21 of the upper cooling plate 10 .

각 방열핀 삽입홈(41)은 방열핀(21)과 동일한 단면형상을 가지며, 각 방열핀(21)과의 사이에 방열핀용 유동로(51)를 형성하도록 방열핀(21)의 높이와 두께보다 큰 깊이와 폭을 가진다.Each heat dissipation fin insertion groove 41 has the same cross-sectional shape as the heat dissipation fin 21, and a depth greater than the height and thickness of the heat dissipation fin 21 to form a flow path 51 for the heat dissipation fin between each heat dissipation fin 21 and have a width

한편, 복수의 방열핀 삽입홈(41)에는, 삽입된 복수의 방열핀(21)과의 사이에 냉각유체(200)가 연속적으로 유동하는 방열핀용 유동로(51)가 형성된다.Meanwhile, in the plurality of heat dissipation fin insertion grooves 41 , a flow path 51 for the heat dissipation fins through which the cooling fluid 200 continuously flows between the plurality of heat dissipation fins 21 is formed.

방열핀용 유동로(51)는 수직 유동로(53)와, 수평 유동로(55)를 포함한다.The flow path 51 for radiating fins includes a vertical flow path 53 and a horizontal flow path 55 .

수직 유동로(53)는 냉각유체(200)가 상부 냉각판(10)에 대해 수직하게 유동한다.In the vertical flow path 53 , the cooling fluid 200 flows perpendicularly to the upper cooling plate 10 .

수평 유동로(55)는 수직 유동로(53)와 연통하며, 냉각유체(200)가 상부 냉각판(10)에 대해 수평하게 유동한다.The horizontal flow path 55 communicates with the vertical flow path 53 , and the cooling fluid 200 flows horizontally with respect to the upper cooling plate 10 .

방열핀용 유동로(51)는 복수의 방열핀 삽입홈(41)의 배치방향을 따라 연속적으로 형성되어, 냉각유체(200)가 연속적으로 유동한다.The flow path 51 for the heat dissipation fin is continuously formed along the arrangement direction of the plurality of heat dissipation fin insertion grooves 41, and the cooling fluid 200 continuously flows.

이에 따라, 메인 유동로(31)와 방열핀용 유동로(51)는 냉각유체(200)가 연속적으로 유동하는 하나의 유동로를 형성하게 된다.Accordingly, the main flow path 31 and the flow path 51 for radiating fins form one flow path through which the cooling fluid 200 continuously flows.

한편, 방열핀용 유동로(51)에는 수직 유동로(53)와 수평 유동로(55)가 교번적으로 형성됨으로써, 방열핀용 유동로(51) 상에는 복수의 90도 각도로 변곡되는 영역(이하에서는 설명의 편리상, '변곡 영역'이라 함)이 연속적으로 형성된다.On the other hand, the vertical flow path 53 and the horizontal flow path 55 are alternately formed in the flow path 51 for the heat dissipation fin, so that on the flow path 51 for the heat dissipation fin, a plurality of regions bent at 90 degree angles (hereinafter, For convenience of description, referred to as an 'inflection region') is continuously formed.

예컨대, 변곡 영역은 수직 유동로(53)와 수평 유동로(55)의 각 경계 영역에 형성되며, 이에 따라 방열핀 삽입홈(41)의 내부면과, 방열핀(21)이 돌출 형성되는 영역의 상부 냉각판(10)은 각각, 냉각유체(200)가 충돌하는 충돌판의 기능을 갖게 된다.For example, the inflection region is formed in each boundary region of the vertical flow path 53 and the horizontal flow path 55 , and accordingly, the inner surface of the heat dissipation fin insertion groove 41 and the upper portion of the area where the heat dissipation fin 21 protrudes. Each of the cooling plates 10 has a function of a collision plate on which the cooling fluid 200 collides.

일 예로, 수직 유동로(53)를 통해 높은 속도를 가지며 수평 유동로(55)를 향해 유동하는 냉각유체(200)는 변곡 영역에서 방열핀 삽입홈(41)의 내부면 또는 상부 냉각판(10)에 제트 충돌(jet impingement)한 후, 수평 유동로(55)로 유동하게 된다.For example, the cooling fluid 200 having a high speed through the vertical flow path 53 and flowing toward the horizontal flow path 55 is the inner surface of the heat dissipation fin insertion groove 41 or the upper cooling plate 10 in the inflection region. After the jet impingement on the surface, it flows into the horizontal flow path 55 .

여기서, 제트 충돌이라 함은 유체가 열원 벽면에 충돌하여 열전달하는 방식의 하나이다. Here, the jet collision is one of the methods in which a fluid collides with a wall surface of a heat source to transfer heat.

따라서, 냉각유체(200)가 방열핀 삽입홈(41)의 내부면 또는 상부 냉각판(10)에 제트 충돌함에 따라, 제트 충돌한 냉각유체(200)의 열경계층은 얇아지게 되고, 이에 의해 퓨리에의 열전도법칙에 따라 냉각유체(200)의 얇아진 열경계층에 의해 냉각유체(200)는 높은 열전달 성능을 갖게 된다.Therefore, as the cooling fluid 200 jet collides with the inner surface of the heat dissipation fin insertion groove 41 or the upper cooling plate 10, the thermal boundary layer of the cooling fluid 200 with jet collision becomes thinner, thereby Due to the thinned thermal boundary layer of the cooling fluid 200 according to the heat conduction law, the cooling fluid 200 has high heat transfer performance.

또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 수냉식 히트싱크(1a)는 유동로(51)의 단면이 높은 종횡비를 가지며 곡관부가 연속되므로 방열핀용 유동로(51)에 딘 볼텍스(Dean′s vortex)가 형성되고, 냉각유체(200)는 방열핀용 유동로(51)에서 활발하게 유동하며 혼합이 이루어져, 방열핀(21)과 냉각유체(200) 사이의 열교환이 활발히 이루어지게 된다.In addition, in the water-cooled heat sink 1a according to the first embodiment of the present invention, the cross section of the flow path 51 has a high aspect ratio and the curved pipe portion is continuous. is formed, and the cooling fluid 200 actively flows in the flow path 51 for the heat dissipation fins and is mixed, so that heat exchange between the heat dissipation fins 21 and the cooling fluid 200 is actively performed.

이러한 구성에 의하여, 상부 냉각판(10)과 하부 냉각판(30)을 체결수단에 의해 결합한 후, 외부의 펌프를 통해 가압된 냉각유체(200)를 상부 냉각판(10)의 유입구(11)를 통해 유입하면, 냉각유체(200)는 하부 냉각판(30)의 메인 유동로(31)의 일측에 유입되어 메인 유동로(31)를 따라 유동하게 된다.According to this configuration, after coupling the upper cooling plate 10 and the lower cooling plate 30 by means of a fastening means, the cooling fluid 200 pressurized through an external pump is applied to the inlet 11 of the upper cooling plate 10 . When flowing through, the cooling fluid 200 flows into one side of the main flow path 31 of the lower cooling plate 30 and flows along the main flow path 31 .

메인 유동로(31)로 유입된 냉각유체(200)는 복수의 방열핀(21)과 복수의 방열핀 삽입홈(41) 사이에 형성된 방열핀용 유동로(51)를 통과한 후, 메인 유동로(31)의 타측으로 유동하여 상부 냉각판(10)의 배출구(15)를 통해 외부로 배출된다.The cooling fluid 200 introduced into the main flow path 31 passes through the heat dissipation fin flow path 51 formed between the plurality of heat dissipation fins 21 and the plurality of heat dissipation fin insertion grooves 41, and then the main flow path 31 ) flows to the other side and is discharged to the outside through the outlet 15 of the upper cooling plate 10 .

한편, 냉각유체(200)가 방열핀용 유동로(51)를 통과하는 과정 중에, 방열핀용 유동로(51) 상에서는 복수의 방열핀(21)과 냉각유체(200) 사이에 열교환이 이루어지게 된다.Meanwhile, while the cooling fluid 200 passes through the flow path 51 for the heat dissipation fins, heat exchange is performed between the plurality of heat dissipation fins 21 and the cooling fluid 200 on the flow path 51 for the heat dissipation fins.

방열핀용 유동로(51)를 따라 유동하는 냉각유체(200)는 연속적으로 형성된 방열핀용 유동로(51)의 각 변곡 영역에서 제트 충돌하며 유동하게 된다.The cooling fluid 200 flowing along the flow path 51 for a heat dissipation fin flows with jet collision in each inflection region of the flow path 51 for a heat dissipation fin formed continuously.

각 변곡 영역에서 제트 충돌하는 냉각유체(200)는 열경계층이 얇아지게 되어, 높은 열전달 성능을 갖게 된다.The cooling fluid 200 which jets collides in each inflection region has a thin thermal boundary layer, and thus has high heat transfer performance.

이에 따라, 방열핀(21)과 냉각유체(200) 사이에서의 열교환이 증대된다.Accordingly, heat exchange between the heat dissipation fins 21 and the cooling fluid 200 is increased.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 상부 냉각판(10)의 방열핀(21)과 하부 냉각판(30)의 방열핀 삽입홈(41) 사이에 냉각유체(200)가 유동하는 방열핀용 유동로(51)를 형성하여 유체의 유동 구조를 개선함으로써, 동일한 체적 내에서 열교환 면적을 증대시키며 열전달 성능을 향상시킬 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, the cooling fluid 200 flows between the heat dissipation fin 21 of the upper cooling plate 10 and the heat dissipation fin insertion groove 41 of the lower cooling plate 30. The flow path 51 for the heat dissipation fin By improving the flow structure of the fluid by forming

또한, 방열핀용 유동로(51) 상에 90도 각도로 변곡되는 영역을 연속적으로 형성하여, 냉각유체(200)가 변곡되는 영역에서 제트 충돌하여, 냉각유체(200)의 열경계층이 얇아지며 얇아진 열경계층에 의해 냉각유체(200)는 높은 열전달 성능을 갖게 되어, 열전달 성능을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.In addition, by continuously forming a region bent at a 90 degree angle on the flow path 51 for the heat dissipation fin, jet collision occurs in the region where the cooling fluid 200 is bent, and the thermal boundary layer of the cooling fluid 200 becomes thinner and thinner. Due to the thermal boundary layer, the cooling fluid 200 has high heat transfer performance, so that the heat transfer performance can be further improved.

그리고, 방열핀(21)과 방열핀 삽입홈(41)이 높은 종횡비를 갖는 단면형상을 가지므로 방열핀용 유동로(51)에 딘 볼텍스가 형성되어, 냉각유체(200)는 방열핀용 유동로(51)에서 활발하게 유동하며 혼합이 이루어져, 방열핀(21)과 냉각유체(200) 사이의 열교환을 증대시킬 수 있게 된다.And, since the heat dissipation fin 21 and the heat dissipation fin insertion groove 41 have a cross-sectional shape having a high aspect ratio, a vortex is formed in the flow path 51 for the heat dissipation fin, and the cooling fluid 200 flows through the flow path 51 for the heat dissipation fin. In the active flow and mixing is made, it is possible to increase the heat exchange between the heat dissipation fin 21 and the cooling fluid (200).

또한, 냉각판의 열전달 증대를 위해 방열핀(21)의 구조를 단순화하여 대량 생산이 용이하고, 제조비용도 줄일 수 있게 된다.In addition, in order to increase heat transfer of the cooling plate, the structure of the heat dissipation fin 21 is simplified to facilitate mass production and reduce manufacturing cost.

도 5 내지 도 7에는 본 발명의 제2실시예에 따른 수냉식 히트싱크가 도시되어 있다.5 to 7 show a water-cooled heat sink according to a second embodiment of the present invention.

본 발명의 제2실시예에 따른 히트싱크(1b)는 전술한 제1실시예와 달리, 복수의 방열 대상체(100)가 마련되며, 제1실시예에 비해 대면적을 가진다.Unlike the first embodiment, the heat sink 1b according to the second embodiment of the present invention is provided with a plurality of heat dissipation objects 100 and has a larger area than the first embodiment.

복수의 방열 대상체(100)는 상부 냉각판(10)에 간격을 두고 병렬 배치되어 있다.The plurality of heat-dissipating objects 100 are arranged in parallel on the upper cooling plate 10 at intervals.

상부 냉각판(10)의 하부면에는, 각 방열 대상체(100)에 대응하여 복수의 방열핀(21)으로 구성된 복수의 방열핀 유니트(20)가 간격을 두고 돌출 형성되어 있다.On the lower surface of the upper cooling plate 10 , a plurality of heat dissipation fin units 20 configured with a plurality of heat dissipation fins 21 to correspond to each heat dissipation object 100 are formed to protrude at intervals.

하부 냉각판(30)에는, 복수의 방열핀(21)이 삽입되는 복수의 방열핀 삽입홈 유니트(40)가 상부 냉각판(10)의 복수의 방열핀 유니트(20)에 대응하여 함몰 형성되어 있다.In the lower cooling plate 30 , a plurality of heat dissipation fin insertion groove units 40 into which a plurality of heat dissipation fins 21 are inserted are recessed corresponding to the plurality of heat dissipation fin units 20 of the upper cooling plate 10 .

한편, 메인 유동로(31)는 복수의 방열 대상체(100)의 배치방향에 대해 가로로 지그재그의 형상을 형성한다.Meanwhile, the main flow path 31 forms a zigzag shape horizontally with respect to the arrangement direction of the plurality of heat dissipation objects 100 .

메인 유동로(31) 상에는, 복수의 방열핀(21)과 복수의 방열핀 삽입홈(41) 사이에 형성되는 방열핀용 유동로(51)가 복수의 방열핀 유니트(20)와 복수의 방열핀 삽입홈 유니트(40)의 수량에 대응하여 복수로 형성된다.On the main flow path 31, a flow path 51 for heat dissipation fins formed between a plurality of heat dissipation fins 21 and a plurality of heat dissipation fin insertion grooves 41 includes a plurality of heat dissipation fin units 20 and a plurality of heat dissipation fin insertion groove units ( 40) is formed in plurality corresponding to the quantity.

이러한 구성에 의하여, 외부의 펌프를 통해 가압된 냉각유체를 상부 냉각판(10)의 유입구(11)를 통해 유입하면, 냉각유체는 하부 냉각판(30)의 메인 유동로(31)의 일측에 유입되어 메인 유동로(31)를 따라 유동하게 된다.With this configuration, when the cooling fluid pressurized through an external pump is introduced through the inlet 11 of the upper cooling plate 10 , the cooling fluid is supplied to one side of the main flow path 31 of the lower cooling plate 30 . It flows in and flows along the main flow path (31).

메인 유동로(31)로 유입된 냉각유체는 지그재그 형상의 유동로를 따라 지그재그 유동하며, 각 방열핀 유니트(20)와 각 방열핀 삽입홈 유니트(40)에 의해 형성된 복수의 방열핀용 유동로(51)를 순차적으로 거치며 통과한 후, 메인 유동로(31)의 타측으로 유동하여 상부 냉각판(10)의 배출구(15)를 통해 외부로 배출된다.The cooling fluid introduced into the main flow path 31 flows zigzag along the zigzag-shaped flow path, and a plurality of heat dissipation fin flow paths 51 formed by each heat dissipation fin unit 20 and each heat dissipation fin insertion groove unit 40. After passing through sequentially, it flows to the other side of the main flow path 31 and is discharged to the outside through the outlet 15 of the upper cooling plate 10 .

그리고, 냉각유체는 각 방열핀용 유동로(51)를 통과하는 과정 중에, 각 방열핀용 유동로(51)의 각 변곡 영역에서 제트 충돌하며 유동하고, 제트 충돌한 냉각유체는 열경계층이 얇아지게 되어 높은 열전달 성능을 가지며, 복수의 방열핀(21)과 냉각유체 사이에 열교환이 이루어지게 된다.And, during the process of passing through the flow path 51 for each heat dissipation fin, the cooling fluid flows with jet collision in each inflection region of each flow path 51 for each heat dissipation fin, and the cooling fluid that collides with the jet has a thin thermal boundary layer. It has high heat transfer performance, and heat exchange is made between the plurality of heat dissipation fins 21 and the cooling fluid.

한편, 도 8에는 본 발명의 제3실시예에 따른 수냉식 히트싱크가 도시되어 있다.Meanwhile, FIG. 8 shows a water-cooled heat sink according to a third embodiment of the present invention.

본 발명의 제3실시예에 따른 히트싱크(1c)는 전술한 제1실시예와 달리, 방열핀(21)의 높이를 상대적으로 낮게 형성하여, 냉각유체가 유동하는 방열핀용 유동로(51)의 수평 유동로(55)의 체적이 상대적으로 크게 형성되어 있다.In the heat sink 1c according to the third embodiment of the present invention, unlike the first embodiment described above, the height of the heat dissipation fins 21 is formed to be relatively low, so that the cooling fluid flows in the flow path 51 for the heat dissipation fins. The volume of the horizontal flow path 55 is formed to be relatively large.

이러한 형태의 본 발명의 제3실시예에 따른 히트싱크(1c)는 전술한 제1실시예에 따른 히트싱크(1a)와 비교하면, 수평 유동로(55)의 체적이 상대적으로 증대됨에 따라 방열핀용 유동로(51)에서 유동하는 냉각유체의 압력강하가 상대적으로 낮아지게 된다.Compared with the heat sink 1a according to the first embodiment, the heat sink 1c according to the third embodiment of the present invention of this type has a heat dissipation fin as the volume of the horizontal flow path 55 is relatively increased. The pressure drop of the cooling fluid flowing in the flow path 51 is relatively low.

이로써, 본 발명의 제3실시예에 따른 히트싱크(1c)는 전술한 제1실시예에 비해, 방열핀용 유동로(51)에서의 압력손실은 줄어들게 되고, 압력손실이 감소함에 따라 펌프의 토출량이 증대하여 열전달도 증대되어, 열교환 효율을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.Accordingly, in the heat sink 1c according to the third embodiment of the present invention, as compared to the first embodiment, the pressure loss in the flow path 51 for the heat dissipation fin is reduced, and as the pressure loss decreases, the discharge amount of the pump As this increases, heat transfer is also increased, and heat exchange efficiency can be further improved.

한편, 본 발명의 제3실시예에 따른 히트싱크(1c)와 본 발명의 제1실시예에 따른 히트싱크(1a)를 동일한 조건에서 시험하였을 때의 방열 대상체의 냉각 시험결과에 대해서는 후술하기로 한다.On the other hand, the cooling test result of the heat dissipating object when the heat sink 1c according to the third embodiment of the present invention and the heat sink 1a according to the first embodiment of the present invention are tested under the same conditions will be described later. do.

도 9에는 본 발명의 제4실시예에 따른 수냉식 히트싱크가 도시되어 있다.9 shows a water-cooled heat sink according to a fourth embodiment of the present invention.

본 발명의 제4실시예에 따른 히트싱크(1d)는 전술한 제2실시예와 달리, 복수의 방열핀(21)이 상이한 두께를 가진다.In the heat sink 1d according to the fourth embodiment of the present invention, the plurality of heat dissipation fins 21 have different thicknesses, unlike the second embodiment described above.

복수의 방열핀(21) 중 방열 대상체(100)의 열이 집중 발생하는 영역에 위치하는 방열핀(21)은 작은 두께를 가지며 좁은 간격을 두고 돌출 형성되고, 방열 대상체(100)의 다른 영역에 위치하는 나머지 방열핀(21)은 큰 두께를 가지며 넓은 간격을 두고 돌출 형성되어 있다.Among the plurality of heat dissipation fins 21 , the heat dissipation fins 21 located in the region where the heat of the heat dissipation target 100 is intensively generated has a small thickness and is formed to protrude at a narrow interval, and is located in another area of the heat dissipation target 100 . The remaining heat dissipation fins 21 have a large thickness and are formed to protrude at a wide interval.

복수의 방열핀 삽입홈(41)은 복수의 방열핀(21)의 배치 간격에 대응하여 함몰 형성된다. 복수의 방열핀 삽입홈(41) 중 방열 대상체(100)의 열이 집중 발생하는 영역에 배치되는 방열핀 삽입홈은 좁은 간격을 두고 함몰 형성되고, 나머지 방열핀 삽입홈은 넓은 간격을 두고 함몰 형성되어 있다.The plurality of heat dissipation fin insertion grooves 41 are recessed to correspond to the spacing between the plurality of heat dissipation fins 21 . Among the plurality of heat dissipation fin insertion grooves 41 , the heat dissipation fin insertion grooves disposed in the region where the heat of the heat dissipation object 100 is concentrated is formed to be depressed at a narrow interval, and the remaining heat dissipation fin insertion grooves are recessed at a wide interval.

이와 같이, 본 발명의 제4실시예에 따른 수냉식 히트싱크(1d)는 방열 대상체(100)의 열이 집중되는 위치에 방열핀(21)을 좁은 간격을 두고 배치함으로써, 방열 대상체(100)의 열이 집중되는 위치에서 방열핀용 유동로(51)의 밀도를 증대시켜, 방열핀(21)과 냉각유체 사이의 열교환을 더욱 향상시키고, 방열 대상체(100)의 온도 분포를 균일하게 할 수 있게 된다.As such, in the water-cooled heat sink 1d according to the fourth embodiment of the present invention, by arranging the heat dissipation fins 21 at a location where the heat of the heat dissipation object 100 is concentrated at a narrow interval, the heat of the heat dissipation object 100 is By increasing the density of the flow path 51 for the heat dissipation fins at this concentrated position, heat exchange between the heat dissipation fins 21 and the cooling fluid is further improved, and the temperature distribution of the heat dissipation object 100 can be made uniform.

한편, 본 발명의 제4실시예에 따른 히트싱크(1d)와 본 발명의 제3실시예에 따른 히트싱크(1c)를 동일한 조건에서 시험하였을 때의 방열 대상체(100)의 냉각 시험결과에 대해서는 후술하기로 한다.On the other hand, the cooling test result of the heat dissipating object 100 when the heat sink 1d according to the fourth embodiment of the present invention and the heat sink 1c according to the third embodiment of the present invention were tested under the same conditions. to be described later.

한편, 도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 실시예에 따른 수냉식 히트싱크의 방열 대상체의 냉각 시험결과를 시뮬레이션한 이미지 도면이 도시되어 있다.Meanwhile, FIGS. 10A to 10C are image diagrams simulating a cooling test result of a heat dissipation object of a water-cooled heat sink according to an embodiment of the present invention.

도 10a는 본 발명의 제1실시예에 따른 히트싱크를 도시한 것이고, 도 10b는 본 발명의 제3실시예에 따른 히트싱크를 도시한 것이며, 도 10c는 본 발명의 제4실시예에 따른 히트싱크를 도시한 것이다.10A shows a heat sink according to a first embodiment of the present invention, FIG. 10B shows a heat sink according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 10C shows a heat sink according to a fourth embodiment of the present invention A heat sink is shown.

본 발명의 제1실시예에 따른 히트싱크(1a)의 방열 대상체(100)의 냉각 시험결과를 기준으로 하여, 나머지 실시예에 따른 히트싱크의 방열 대상체의 냉각 시험결과를 비교한다.Based on the cooling test result of the heat dissipating object 100 of the heat sink 1a according to the first exemplary embodiment of the present invention, the cooling test results of the heat dissipating object 100 of the heat sink according to the other exemplary embodiments are compared.

본 발명의 제3실시예에 따른 히트싱크(1c)는 제1실시예에 따른 히트싱크(1a)와 비교하면 방열 대상체의 온도 표준편차와 방열 대상체의 평균온도는 동일하지만, 냉각유체의 압력강하가 상대적으로 낮아지는 것을 알 수 있다.Compared to the heat sink 1a according to the first embodiment, the heat sink 1c according to the third embodiment of the present invention has the same standard deviation of the temperature of the heat dissipating object and the average temperature of the heat dissipating object, but the pressure drop of the cooling fluid It can be seen that is relatively low.

또한, 본 발명의 제4실시예에 따른 히트싱크(1d)는 제3실시예에 따른 히트싱크(1c)와 비교하면, 방열 대상체의 온도 표준편차와, 방열 대상체의 평균온도는 상대적으로 낮지만, 냉각유체의 압력강하는 상대적으로 높다는 것을 알 수 있다.In addition, compared with the heat sink 1c according to the third embodiment, the heat sink 1d according to the fourth embodiment of the present invention has a standard deviation of the temperature of the heat dissipating object and the average temperature of the heat dissipating object is relatively low. , it can be seen that the pressure drop of the cooling fluid is relatively high.

따라서, 본 발명에 따른 수냉식 히트싱크는 방열 대상체의 방열 면적 및 방열 분포 등을 고려하여, 다양한 형태로 변형 실시할 수 있다.Therefore, the water-cooled heat sink according to the present invention may be modified in various forms in consideration of the heat dissipation area and heat dissipation distribution of the heat dissipation object.

이와 같이, 본 발명에 따르면, 상부 냉각판의 방열핀과 하부 냉각판의 방열핀 삽입홈 사이에 냉각유체가 유동하는 유동로를 형성하여 유체의 유동 구조를 개선함으로써, 동일한 체적 내에서 열교환 면적을 증대시켜 열전달 성능을 향상시킬 수 있으며, 구조를 단순화하여 대량 생산이 용이하고, 제조비용도 줄일 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, a flow path through which the cooling fluid flows is formed between the heat dissipation fin of the upper cooling plate and the heat dissipation fin insertion groove of the lower cooling plate to improve the flow structure of the fluid, thereby increasing the heat exchange area within the same volume. It is possible to improve the heat transfer performance, and to simplify the structure to facilitate mass production and to reduce the manufacturing cost.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.In the above, embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but those skilled in the art to which the present invention pertains can realize that the present invention can be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. you will be able to understand Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

1a,1b,1c,1d: 수냉식 히트싱크
10: 상부 냉각판
11: 유입구
15: 배출구
20: 방열핀 유니트
21: 방열핀
30: 하부 냉각판
31: 메인 유동로
40: 방열핀 삽입홈 유니트
41: 방열핀 삽입홈
51: 방열핀용 유동로
53: 수직 유동로
55: 수평 유동로
100: 방열 대상체
200: 냉각유체
1a, 1b, 1c, 1d: water-cooled heat sink
10: upper cooling plate
11: Inlet
15: outlet
20: heat dissipation fin unit
21: heat dissipation fin
30: lower cooling plate
31: main flow path
40: heat dissipation fin insertion groove unit
41: heat dissipation fin insertion groove
51: flow path for heat dissipation fins
53: vertical flow path
55: horizontal flow path
100: heat dissipation object
200: cooling fluid

Claims (8)

하나 이상의 방열 대상체를 지지하며, 일측 판면에 상기 방열 대상체에서 발생하는 열을 방열하기 위한 복수의 방열핀이 간격을 두고 돌출 형성되어, 상기 방열 대상체를 냉각시키는 상부 냉각판과;
상기 상부 냉각판과 마주보는 면에 형성되어 냉각유체가 유동하는 메인 유동로와, 복수의 상기 방열핀이 삽입가능하게 상기 메인 유동로 상에 마련되어 복수의 상기 방열핀과의 사이에 상기 냉각유체가 연속적으로 유동하는 방열핀용 유동로를 형성하는 복수의 방열핀 삽입홈을 가지며, 상기 상부 냉각판에 결합되어 상기 방열 대상체로부터 발생된 열을 냉각시키는 하부 냉각판을 포함하고,
상기 방열핀용 유동로는 상기 냉각유체가 상기 상부 냉각판에 대해 수직하게 유동하는 수직 유동로와, 상기 수직 유동로와 연통하며 상기 냉각유체가 상기 상부 냉각판에 대해 수평하게 유동하는 수평 유동로를 포함하고,
상기 수직 유동로와 상기 수평 유동로가 교번적으로 형성되어 상기 냉각 유체가 수직 방향으로의 유동과 수평 방향으로의 유동이 교번적으로 이루어지며,
상기 수직 유동로와 상기 수평 유동로 간의 경계 영역에는 상기 수직 유동로를 통해 수직 방향으로 유동하는 상기 냉각 유체가 상기 방열핀 삽입홈 내부면 또는 상기 상부 냉각판에 제트 충돌(jet impingement)한 후 상기 수평 유동로로 유동하는 변곡 영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 수냉식 히트싱크.
an upper cooling plate supporting one or more heat-dissipating objects and having a plurality of heat-dissipating fins protruding at intervals to dissipate heat generated from the heat-dissipating object on one plate surface to cool the heat-dissipating object;
A main flow path formed on a surface facing the upper cooling plate and through which a cooling fluid flows, and a plurality of the heat dissipation fins are provided on the main flow path to allow insertion of the cooling fluid between the plurality of heat dissipation fins. and a lower cooling plate having a plurality of heat dissipation fin insertion grooves forming a flow path for a flowing heat dissipation fin, and coupled to the upper cooling plate to cool the heat generated from the heat dissipation object;
The flow path for the heat dissipation fin includes a vertical flow path through which the cooling fluid flows vertically with respect to the upper cooling plate, and a horizontal flow path communicating with the vertical flow path and through which the cooling fluid flows horizontally with respect to the upper cooling plate. including,
The vertical flow path and the horizontal flow path are alternately formed so that the cooling fluid flows in a vertical direction and flows in a horizontal direction alternately,
In the boundary region between the vertical flow path and the horizontal flow path, the cooling fluid flowing in the vertical direction through the vertical flow path jets impingement on the inner surface of the heat dissipation fin insertion groove or the upper cooling plate, and then the horizontal A water-cooled heat sink, characterized in that an inflection region flowing into the flow path is formed.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 방열 대상체는 복수로 마련되어 간격을 두고 병렬 배치되며,
상기 메인 유동로는 복수의 상기 방열 대상체의 배치방향에 대해 가로로 지그재그의 형상을 형성하는 것을 특징으로 하는 수냉식 히트싱크.
According to claim 1,
The heat dissipation object is provided in plurality and arranged in parallel with an interval,
The main flow path is a water-cooled heat sink, characterized in that forming a zigzag shape transversely with respect to the arrangement direction of the plurality of heat-dissipating objects.
제1항에 있어서,
복수의 상기 방열핀은 상기 방열 대상체의 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 수냉식 히트싱크.
According to claim 1,
The plurality of heat dissipation fins are water-cooled heat sinks, characterized in that disposed under the heat dissipation object.
제1항에 있어서,
복수의 상기 방열핀은 동일한 두께 또는 상이한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 수냉식 히트싱크.
According to claim 1,
A plurality of the heat dissipation fins are water-cooled heat sinks, characterized in that having the same thickness or different thicknesses.
제1항에 있어서,
복수의 상기 방열핀은 동일한 간격 또는 상이한 간격을 가지며 배치되는 것을 특징으로 하는 수냉식 히트싱크.
According to claim 1,
A plurality of the heat dissipation fins are water-cooled heat sinks, characterized in that disposed with the same spacing or different spacing.
제1항에 있어서,
상기 방열 대상체의 열이 집중 발생하는 영역에 위치하는 복수의 상기 방열핀은 다른 영역에 위치하는 복수의 상기 방열핀에 비해 상대적으로 좁은 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 수냉식 히트싱크.
According to claim 1,
The plurality of heat dissipation fins located in an area where the heat of the heat dissipation target is concentrated is disposed at relatively narrow intervals compared to the plurality of heat dissipation fins located in other areas.
제1항에 있어서,
상기 상부 냉각판은,
상기 하부 냉각판의 상기 메인 유동로로 상기 냉각유체를 유입하기 위한 유입구와;
상기 하부 냉각판의 상기 메인 유동로와 상기 방열핀 유동로를 통과한 상기 냉각유체가 배출되는 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 수냉식 히트싱크.
According to claim 1,
The upper cooling plate,
an inlet for introducing the cooling fluid into the main flow path of the lower cooling plate;
and an outlet through which the cooling fluid passing through the main flow path and the heat dissipation fin flow path of the lower cooling plate is discharged.
KR1020190179115A 2019-12-31 2019-12-31 Liquid-cooled heat sink Active KR102296543B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190179115A KR102296543B1 (en) 2019-12-31 2019-12-31 Liquid-cooled heat sink

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190179115A KR102296543B1 (en) 2019-12-31 2019-12-31 Liquid-cooled heat sink

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210085730A KR20210085730A (en) 2021-07-08
KR102296543B1 true KR102296543B1 (en) 2021-08-31

Family

ID=76894699

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190179115A Active KR102296543B1 (en) 2019-12-31 2019-12-31 Liquid-cooled heat sink

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102296543B1 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102348363B1 (en) 2021-08-31 2022-01-07 고려대학교 산학협력단 Cooling performance variable type liquid-cooled heat sink
KR102623554B1 (en) 2021-11-10 2024-01-11 동양피스톤 주식회사 Water-cooled heat dissipation module assembly
KR102781142B1 (en) * 2021-11-16 2025-03-19 한양대학교 산학협력단 Heatsink for power module
WO2023090646A1 (en) * 2021-11-16 2023-05-25 한양대학교 산학협력단 Heat sink for power module
CN114152132B (en) * 2021-11-22 2024-02-20 南京理工大学 Micro-channel heat exchanger based on Dien vortex
JP7686137B2 (en) * 2022-02-25 2025-05-30 三菱電機株式会社 Cooler, manufacturing method of cooler, semiconductor device, and manufacturing method of semiconductor device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012216711A (en) * 2011-04-01 2012-11-08 Toyota Motor Corp Heat sink and electronic component with the same
JP2015153799A (en) * 2014-02-12 2015-08-24 三菱電機株式会社 Liquid-cooled cooler
WO2016194158A1 (en) * 2015-06-03 2016-12-08 三菱電機株式会社 Liquid-cooled cooler, and manufacturing method for radiating fin in liquid-cooled cooler

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010027876A (en) 1999-09-16 2001-04-06 김형벽 Water cooling structure for high efficiency heat sink

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012216711A (en) * 2011-04-01 2012-11-08 Toyota Motor Corp Heat sink and electronic component with the same
JP2015153799A (en) * 2014-02-12 2015-08-24 三菱電機株式会社 Liquid-cooled cooler
WO2016194158A1 (en) * 2015-06-03 2016-12-08 三菱電機株式会社 Liquid-cooled cooler, and manufacturing method for radiating fin in liquid-cooled cooler

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210085730A (en) 2021-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102296543B1 (en) Liquid-cooled heat sink
US10244654B2 (en) Cold plate with combined inclined impingement and ribbed channels
US8291967B2 (en) Heat sink and cooler
TWI768877B (en) Vapor chamber structure
JP5975110B2 (en) Semiconductor device
US20050011635A1 (en) Cold plate with vortex generator
US20200229321A1 (en) Liquid cooled optical cages for optical modules
US11502023B2 (en) Semiconductor device with partition for refrigerant cooling
CN212695142U (en) Microchannel heat sink with interrupted inclined rib structure
US7992625B1 (en) Fluid-operated heat transfer device
CN116190330B (en) Manifold microchannel radiator based on hot spot area orientation optimization
CN115768045B (en) Radiators and electronic equipment
CN117199032B (en) A microchannel liquid-cooled cold plate radiator
CN115729330A (en) Cooling module
CN117202610A (en) Immersed liquid cooling heat abstractor based on two efflux exciters
CN111490448B (en) Laser module
TWI694325B (en) Liquid cooling sink
KR102539336B1 (en) Semiconductor device thermal management module and manufacturing method thereof
JP5251916B2 (en) Electronic equipment cooler
EP4312476A1 (en) Vehicle water-cooling heat sink plate having fin sets with different fin pitch distances
US12194831B2 (en) Vehicle water-cooling heat sink plate having fin sets with different fin pitch distances
CN203423886U (en) Heat radiation module
CN115437481A (en) A heat dissipation cold plate and a flexible cold plate heat dissipation device
JP2006303264A (en) Cooling device of semiconductor module
KR102348363B1 (en) Cooling performance variable type liquid-cooled heat sink

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20191231

PA0201 Request for examination
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20210204

Patent event code: PE09021S01D

PG1501 Laying open of application
E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20210817

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20210826

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20210826

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20240807

Start annual number: 4

End annual number: 4