KR20050065041A - 히트싱크 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인버터 등에 사용되는 전력용 반도체소자에서 발생되는 열을 제거하기 위한 히트싱크 장치에 관한 것으로, 상부에 발열체를 취부하여 상기 발열체에서 발열되는 불필요한 열을 흡수하여서 전력용 반도체 소자가 열에 의해 손상되거나 에너지의 불필요한 낭비를 방지하도록 방열작용을 하는 베이스의 하부에 위치한 방열핀을 발포성 알루미늄재로 구성한 것으로써, 냉각효율을 높이고, 기기의 경량화를 기대할 수 있는 효과가 있다.

Description

히트싱크 구조{The heat sink structure that used foaming aluminum}

본 발명은 인버터 등에 사용되는 전력용 반도체소자 등에서 발생되는 열을 제거하기 위한 히트싱크 장치에 관한 것이다.

일반적으로 인버터 등과 같은 전력변환장치에는 발열소자가 이용되며, 그 발열소자로 부터 열이 발생하고, 이 열에 대한 기기의 안전을 위하여 여러가지의 적절한 방법의 냉각장치가 이용된다.

특히, 히트싱크는 상부에 발열체를 취부하여 상기 발열체에서 발산되는 열을 흡수하여 열에 의한 소자의 손상이나 에너지의 불필요한 낭비를 방지하도록 방열작용을 하는 베이스와, 상기 베이스의 하부에 임의의 간격을 갖는 직사각형의 사면체로 구비되면서 베이스면의 열을 방열시키는 다수개의 방열핀을 포함하고 있다.

상기 방열핀은 흑색 표면으로 하는 것이 방열 효과가 크고, 수직 방향이 되도록 취부하여 사용하는 것이 좋으며, 발열체와 방열핀 사이가 밀착성이 좋아야 함은 물론 방열성을 좋게 하기 위해서는 가능하면 표면적이 넓게 되도록 복잡한 구조를 가져야 한다.

방열핀을 어느 정도 크기로 하면 좋을지를 결정하는 것은 대단히 복잡한 문제인데, 통상 방열핀의 방열을 생각할 때 열저항의 개념을 사용하여 방열 성능이 떨어지지 않도록 유의 해야 한다.

따라서, 히트싱크의 부품은 주로 열전도율이 높은 우수한 금속 재질로 하여 만들어지고, 기기의 작동에 의해서 자체 열을 발산하는 각종 전자제품의 반도체 소자와 같은 부품에 결합되어 상기 부품에서 발산하는 열을 받아 방출시키는 기능을 한다.

현재 전력 반도체와 같은 발열소자의 용량은 증대되는 반면, 이것을 이용하는 기기는 소형/경량화하는 추세이다.

따라서, 기존 압출형 히트싱크를 이용하는 전력 전자기기의 경우 발열소자의 용량 증대에 따라 히트싱크 증대가 불가피 하며, 이에 냉각효율이 우수하고, 무게가 가벼운 히트싱크가 요구된다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 보완하기 위해 안출된 것으로써, 히트싱크의 방열효율 증대 및 소형 경량화를 목적으로 발포성 알루미늄재를 이용한 히트싱크를 발명하였으며, 발포성 알루미늄재는 단위 부피당 매우 큰 표면적을 가지고 있으며, 또한 표면은 다공성 구조로 되어 있어 불규칙한 유로구성에 의한 유동혼합 증가에 의한 열전달 능력 향상을 가져온다.

따라서, 냉각효율 증가와 기기의 경량화를 기대할 수 있는 발포성 알루미늄재를 이용한 히트싱크 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 일반 압출형 히트싱크의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 발포성 알루미늄재의 방열핀이 적용된 히트싱크의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 발포성 알루미늄재의 방열핀이 벌크형으로 적용된 히트싱크의 정면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 다공 연결방식의 발포성 알루미늄재의 부분확대도이며, 도 5는 본 발명에 따른 다공 차단방식의 발포성 알루미늄재의 부분확대도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명 발포성 알루미늄재를 이용한 히트싱크 구조는 전력 반도체 소자와 같은 발열소자(3)를 냉각하기 위한 히트싱크로, 발열체에서 발열되는 불필요한 열을 흡수하여 열에 의한 소자의 손상이나 에너지의 불필요한 낭비를 방지하도록 방열작용을 하는 베이스(1)와 상기 베이스(1)의 하단에 다수의 발포성 알루미늄재로 제작된 방열핀(10)을 구성함으로써, 베이스(1)면의 열 방출이 상기 방열핀(10)에 의해 보다 효과적으로 이루어지도록 하는 특징을 갖는다.

상기 방열핀(10)은 벌크형으로 제작과 부착이 가능하고, 발포성 알루미늄재를 사용할 뿐 아니라 다공 연결방식 또는 다공 차단방식을 가지는 발포성 알루미늄재의 적용이 가능하다.

벌크형 방열핀(10)은 도 3에 도시된 바와 같이 다수개의 방열핀(10)을 측방향으로 밀착시켜 배열한 후 상단 베이스(1)면에 적절한 접합방식을 사용해 부착하여 히트싱크를 구성한다.

이 벌크형 방열핀(10)은 본 고안의 발포성 알루미늄재를 사용한 방열핀(10)의 형상과 배열 및 부착방법을 달리한 방식이다.

다공 연결방식 발포성 알루미늄재(12)는 도 4에 도시된 바와 같이 다공을 가진 발포성 알루미늄재의 다공이 서로 연결되어 있는 형상을 가진다.

다공 차단방식 발포성 알루미늄재(13)는 도 5에 도시된 바와 같이 다공을 가진 발포성 알루미늄재의 다공이 서로 떨어져 있는 형상을 가진다.

이와 같이, 다공성 구조인 상기 방열핀(10)은 냉각공기 진행의 불규칙화를 가져와 유동 혼합이 증가되며, 이때 발포성 알루미늄재를 사용한 방열핀(10)에서 열 전달율의 증가로 냉각효과가 극대화 된다.

또한, 단위 부피당 큰 표면적을 갖는 구조로 히트싱크의 경량화를 가져온다.

상기 베이스(1)는 가운데가 통공된 사각 틀 형태를 가지고 있고, 그 상판에 발열소자(3)를 고정하며, 베이스의 내부 통공에 다수개의 방열핀(10)을 꽂을 수 있는 구조이다.

따라서, 발포성 알루미늄재를 이용한 히트싱크 구조는 인버터나 전력변환장치 등에 사용되는 발열소자(3)의 용량이 증대하여도 효율적인 냉각과 경량화를 이룰 수 있는 장점이 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 발포성 알루미늄재를 이용한 히트싱크 구조는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에 따른 발포성 알루미늄재를 이용한 히트싱크 구조는 다공성 구조를 갖는 방열핀에 의해 열전달율이 증가하여 냉각 효과가 극대화 되고, 또한 단위부피당 큰 표면적을 갖는 구조로 히트싱크의 경량화를 기대할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반 압출형 히트싱크의 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 발포성 알루미늄재의 방열핀이 적용된 히트싱크의 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 발포성 알루미늄재의 방열핀이 벌크형(bulk type)으로 적용된 히트싱크의 정면도.

도 4는 본 발명에 따른 다공 연결방식(Open cell type)의 발포성 알루미늄재의 부분확대도.

도 5는 본 발명에 따른 다공 차단방식(Close cell type)의 발포성 알루미늄재의 부분확대도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

1: 베이스 2: 핀

3: 발열소자 10: 방열핀

11: 벌크형 방열핀 12: 다공 연결방식 발포성 알루미늄재

13: 다공 차단방식 발포성 알루미늄재

Claims (5)

1. 상부에 발열체를 취부한 후 그 발열체에서 발산되는 불필요한 열을 흡수하여 열에 의한 소자의 손상이나 에너지의 불필요한 낭비를 방지하도록 방열작용을 하는 베이스 및 상기 베이스의 하부에 방열핀이 형성된 히트싱크 구조에 있어서,

   상기 방열핀은 발포성 알루미늄재로 구성함을 특징으로 하는 히트싱크 구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 방열핀은 사각 플레이트로 히트싱크 상단 베이스면에 적절한 접합방식으로 용접한 후 플레이트 방열핀 형태로 구성함을 특징으로 하는 히트싱크 구조.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 방열핀은 사각 플레이트로 히트싱크 상단 베이스면에 적절한 접합방식으로 용접한 후 벌크 형태로 구성함을 특징으로 하는 히트싱크 구조.
4. 제 1항에 있어서,

   발포성 알루미늄재로 이루어진 방열핀은 다공을 가지도록 하고, 그 다공이 서로 연결된 형태로 구성함을 특징으로하는 히트싱크 구조.
5. 제 1항에 있어서,

   발포성 알루미늄재로 이루어진 방열핀은 다공을 가지도록 하고, 그 다공이 서로 연결되지 않는 상태로 구성함을 특징으로 하는 히트싱크 구조.