KR101474610B1 - Heat sink and cooling system with the same - Google Patents

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조은정
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Abstract

본 발명에 따른 히트 싱크는 적어도 하나의 굴곡 단면을 갖는 방열 패턴 부재, 및 상기 방열 패턴 부재를 상부면에 구비한 방열판을 포함하고, 상기 방열 패턴 부재는 다수의 굴곡을 갖는 와이어 패턴 또는 다수의 굴곡진 단면 형태의 메쉬 굴곡 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다. A heat sink according to the present invention includes a heat radiating pattern member having at least one curved cross section and a heat radiating plate having the heat radiating pattern member on an upper surface thereof, And includes a mesh-bent pattern of a true cross-sectional shape.

Description

히트 싱크 및 이를 구비한 냉각 시스템{HEAT SINK AND COOLING SYSTEM WITH THE SAME} TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a heat sink,

본 발명은 히트 싱크 및 이를 구비한 냉각 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a heat sink and a cooling system having the same.

광통신부품, 전기, 전자부품은 반도체 소자로 소형화함에 따라, 소형화의 문제점으로 열에 의한 잡음, 수명 단축과 출력특성의 불안정으로 냉각 및 항온화가 절대적으로 필요하다. 예컨대, PC의 경우, 고성능화 및 고속화에 따른 높은 집적도로 발전되어 왔으나, 고집적화에 따른 발열의 증대로 발생하는 열을 효율적으로 분산시키고 냉각시키기 위한 기술의 발전이 동반되어 있지 않은 실정이다. As optical communication parts, electric parts and electronic parts are miniaturized by semiconductor devices, cooling and warming are absolutely necessary due to unstable noise due to heat, shortened life span and unstable output characteristics. For example, in the case of a PC, a high integration degree and a high integration degree have been developed. However, the technology for efficiently dispersing and cooling heat generated due to an increase in heat generation due to high integration is not accompanied.

한편, 전자칩의 고집적화에 따른 전자기기의 소형화 추세는 전자부품이나 시스템에서의 복잡한 열적인 문제의 해결을 필요로 하고 있다. 전자칩의 고집적화에 따라 발생한 열을 제거하는 문제는 점점 중요해지고 있으나, 칩의 크기와 형상, 발열량, 내부 열저항에 따라 이 문제는 매우 다양하고 복잡하다. On the other hand, the miniaturization trend of electronic devices due to the high integration of electronic chips is required to solve complicated thermal problems in electronic parts and systems. The problem of removing heat generated by the high integration of electronic chips has become increasingly important, but the problem is very diverse and complex, depending on chip size, shape, amount of heat, and internal thermal resistance.

결국, 전자칩의 수명이나 신뢰도는 칩의 작동온도에 의해서 크게 좌우된다. 특히, 전자칩의 작동온도를 설계온도보다 10℃ 높일 때마다 칩의 수명이 50% 이상씩 감소하는 것으로 알려져 있다. As a result, the lifetime and reliability of the electronic chip depend largely on the operating temperature of the chip. In particular, it is known that the lifetime of a chip is reduced by 50% or more every time the operating temperature of the electronic chip is increased by 10 ° C from the design temperature.

따라서, 전자칩의 온도를 낮게 유지하면서 높은 열유속을 제거할 수 있는 여러 가지 냉각 기술의 개발이 전자기기의 수명과 발전속도를 좌우한다고 하여도 과언이 아니다. Therefore, it is no exaggeration to say that the development of various cooling techniques capable of removing a high heat flux while keeping the temperature of the electronic chip low determines the lifetime and the speed of development of the electronic device.

일반적으로 히트싱크는 특허문헌에 기재된 바와 같이, 수직방향의 방열핀이 각각 판상인 RSF(Rectangular Straight Fin) 타입을 기본으로, SRSF(Splitted Rectangilar Straight Fin) 타입 및 PF(Pin Fin) 타입 등도 폭넓게 사용되고 있으며, 단위면적당 열방출량을 증가시키기 위한 구조로서 다공성 형태도 소개되고 있는 실정이다. Generally, as described in the patent document, the heat sink is widely used as a RSF (Split Rectangular Straight Fin) type and a PF (Pin Fin) type based on a RSF (Vertical Straight Fin) type in which vertical heat radiation fins are each in a plate shape , And a porous structure is also introduced as a structure for increasing heat emission per unit area.

이러한 종래의 히트싱크는 발열원에서 히트싱크의 밑면인 방열판으로 열전도되어 히트싱크 밑면에서 방열핀으로 열전도되고, 다시 방열핀이 공기와 접촉하여 냉각되는 방식을 이루었다. Such a conventional heat sink is thermally conducted from the heat source to the heat sink, which is the bottom surface of the heat sink, and is heat-transferred from the bottom surface of the heat sink to the heat sink fin.

종래 사용되고 있는 대부분의 히트싱크는 압출형으로 사용되고 있으나 방출열량의 문제점으로 사용상의 한계를 나타내고 있으며, 히트싱크를 크게 하는 방법 이외에 특별한 대안이 없는 실정이다. Most heat sinks used in the past are extrusion type, but they have limitations on the use due to the problem of the heat quantity to be discharged, and there is no special alternative to the method of increasing the heat sink.

즉, 기존의 히트싱크를 구성하는 수평방향의 방열판과 수직방향의 방열핀 간에 서로 끝단의 온도차가 커서 상대적으로 열 전달량이 감소할 수밖에 없고, 방열판과 방열핀에서 나타나는 열 경계층(thermal boundary layer) 현상에 의해 열 방출량에 한계를 갖는다는 문제점이 있다.
In other words, the temperature difference between the horizontal heat radiating plate and the vertical heat radiating fin constituting the conventional heat sink is relatively large and the heat transfer amount is relatively decreased. The thermal boundary layer phenomenon in the heat radiating plate and the radiating fin There is a problem that heat emission is limited.

국내공개특허공보 제 2002-0048844호(2002년 6월 24일 공개)Korean Patent Publication No. 2002-0048844 (published on June 24, 2002)

본 발명의 관점은 상기의 문제점을 해소하기 위해 열경계층 현상을 해소하여 열방출을 향상시킨 방열 패턴을 구비한 히트 싱크를 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an aspect of the present invention to provide a heat sink having a heat dissipation pattern in which the thermal boundary layer phenomenon is solved to improve the heat dissipation.

본 발명의 다른 관점은 상기의 문제점을 해소하기 위해 열경계층 현상을 해소하여 열방출을 향상시킨 방열 패턴을 구비한 히트 싱크를 포함한 냉각 시스템을 제공하는 데 있다.
Another aspect of the present invention is to provide a cooling system including a heat sink having a heat dissipation pattern in which heat dissipation is improved by solving the thermal boundary layer phenomenon in order to solve the above problems.

본 발명의 일실시예에 따른 히트 싱크는 적어도 하나의 굴곡 단면을 갖는 방열 패턴 부재; 및 상기 방열 패턴 부재를 상부면에 구비한 방열판;을 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a heat sink comprising: a heat dissipation pattern member having at least one bent section; And a heat dissipation plate having the heat radiation pattern member on an upper surface thereof.

본 발명의 일실시예에 따른 히트 싱크에서 상기 방열 패턴 부재는 다수의 굴곡을 갖는 와이어 패턴 또는 다수의 굴곡진 단면 형태의 메쉬 굴곡 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다. In the heat sink according to an embodiment of the present invention, the heat radiation pattern member may include a wire pattern having a plurality of bends or a plurality of bending patterns having a bent cross section.

본 발명의 일실시예에 따른 히트 싱크에서 상기 와이어 패턴은 다각형의 단면을 갖는 패턴으로 상기 방열판의 상부면에 다수 접합되는 것을 특징으로 한다. In the heat sink according to an embodiment of the present invention, the wire pattern is a plurality of polygonal cross-sections and is bonded to the upper surface of the heat sink.

본 발명의 일실시예에 따른 히트 싱크에서 상기 메쉬 굴곡 패턴은 쐐기(wedge) 형태의 단면 또는 M자 형의 단면을 갖고 상기 방열판의 상부면에 접합되는 것을 특징으로 한다. In the heat sink according to an embodiment of the present invention, the mesh bending pattern may have a wedge-shaped cross section or an M-shaped cross-section, and may be joined to the upper surface of the heat sink.

본 발명의 일실시예에 따른 히트 싱크에서 상기 방열판은 하부면에 구비된 열전도성 페이스트를 매개로 하여 방열 대상의 일측에 장착되는 것을 특징으로 한다. In the heat sink according to an embodiment of the present invention, the heat sink is mounted on one side of a heat dissipation object via a thermally conductive paste provided on a lower surface.

본 발명의 일실시예에 따른 히트 싱크에서 상기 방열 패턴 부재는 디퓨전 본딩(diffusion bonding), 웰딩(welding) 및 솔더링(soldering) 중 어느 하나의 본딩 방법으로 상기 방열판의 상부면에 접합되는 것을 특징으로 한다. In the heat sink according to an embodiment of the present invention, the heat dissipation pattern member is bonded to the upper surface of the heat dissipation plate by any one of diffusion bonding, welding, and soldering. do.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 시스템은 적어도 하나의 굴곡 단면을 갖는 방열 패턴 부재 및 상기 방열 패턴 부재를 상부면에 구비한 방열판을 포함하고, 방열 대상에 장착된 히트싱크; 상기 히트싱크에 결합 밀봉되고, 냉각용 에어 또는 냉각수가 관통 유동하는 주입부; 및 상기 히트싱크에 연결되고, 상기 히트싱크와 상기 주입부를 이용한 냉각을 제어하는 제어부;를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a cooling system comprising: a heat sink mounted on a heat dissipation object, the heat dissipation pattern including a heat dissipation pattern member having at least one curved cross section and a heat dissipation plate having the heat dissipation pattern member on an upper surface thereof; An injection unit coupled to the heat sink and through which cooling air or cooling water flows; And a control unit connected to the heat sink and controlling cooling using the heat sink and the injection unit.

본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 시스템에서 상기 방열 패턴 부재는 다수의 굴곡을 갖는 와이어 패턴 또는 다수의 굴곡진 단면 형태의 메쉬 굴곡 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다. In the cooling system according to another embodiment of the present invention, the heat dissipation pattern member includes a wire pattern having a plurality of bends or a plurality of bending patterns of a bent section.

본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 시스템에서 상기 와이어 패턴은 다각형의 단면을 갖는 패턴으로 상기 방열판의 상부면에 다수 접합되는 것을 특징으로 한다. In the cooling system according to another embodiment of the present invention, the wire pattern is a plurality of patterns bonded to the upper surface of the heat sink in a pattern having a polygonal cross section.

본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 시스템에서 상기 메쉬 굴곡 패턴은 쐐기 형태의 단면 또는 M자 형의 단면을 갖고 상기 방열판의 상부면에 접합되는 것을 특징으로 한다. In the cooling system according to another embodiment of the present invention, the mesh bending pattern has a wedge-shaped cross section or an M-shaped cross section and is bonded to the upper surface of the heat dissipation plate.

본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 시스템에서 상기 주입부는 상기 제어부에 연결된 펌프로부터 상기 냉각용 에어 또는 냉각수를 공급받는 것을 특징으로 한다. In the cooling system according to another embodiment of the present invention, the injection unit receives the cooling air or cooling water from a pump connected to the control unit.

본 발명의 다른 실시예에 따른 냉각 시스템은 상기 히트싱크의 일측에 구비된 온도감지센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 온도감지센서를 통해 검출된 온도 정보를 이용하여, 상기 펌프에 의해 공급되는 상기 냉각용 에어 또는 냉각수의 유량 또는 유속을 조절하는 것을 특징으로 한다.
The cooling system according to another embodiment of the present invention may further include a temperature sensor provided at one side of the heat sink, and the control unit may control the temperature of the heat sink by using the temperature information detected through the temperature sensor, And the flow rate or flow rate of the cooling air or cooling water is controlled.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고, 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional, dictionary sense, and should not be construed as defining the concept of a term appropriately in order to describe the inventor in his or her best way. It should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 히트싱크는 열경계층의 생성을 억제시키고 교란시켜 에어 또는 냉각수의 유체로 열전달을 최대화하여, 방열 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
The heat sink according to the embodiment of the present invention has an effect of suppressing the generation of the thermal boundary layer and disturbing it to maximize the heat transfer with the fluid of the air or the cooling water to improve the heat dissipation efficiency.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트싱크의 사시도.
도 2a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트싱크의 사시도.
도 2b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 히트싱크의 사시도.
도 2c는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 히트싱크의 사시도.
도 3은 본 발명의 히트싱크에 의해 열경계층 현상을 해소하는 원리를 설명하기 위한 예시도.
도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트싱크를 전력 반도체 모듈에 적용한 사시도.
도 4b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트싱크를 전력 반도체 모듈에 적용한 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크를 구비한 냉각 시스템을 설명하기 위한 구성도. 1 is a perspective view of a heat sink according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 2A is a perspective view of a heat sink according to a second embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 2B is a perspective view of a heat sink according to a third embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 2C is a perspective view of a heat sink according to a fourth embodiment of the present invention; FIG.
3 is an exemplary view for explaining the principle of eliminating thermal boundary layer phenomenon by the heat sink of the present invention.
4A is a perspective view illustrating a heat sink according to a first embodiment of the present invention applied to a power semiconductor module.
FIG. 4B is a perspective view illustrating a heat sink according to a second embodiment of the present invention applied to a power semiconductor module. FIG.
5 is a view illustrating a cooling system having a heat sink according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The objects, particular advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. It should be noted that, in the present specification, the reference numerals are added to the constituent elements of the drawings, and the same constituent elements are assigned the same number as much as possible even if they are displayed on different drawings. Also, the terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트싱크의 사시도이고, 도 2a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트싱크의 사시도이며, 도 2b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 히트싱크의 사시도이며, 도 2c는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 히트싱크의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 히트싱크에 의해 열경계층 현상을 해소하는 원리를 설명하기 위한 예시도이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view of a heat sink according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2a is a perspective view of a heat sink according to a second embodiment of the present invention, FIG. 2b is a perspective view of a heat sink according to a third embodiment of the present invention, FIG. 2C is a perspective view of a heat sink according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an exemplary view for explaining the principle of eliminating thermal boundary layer phenomenon by the heat sink of the present invention.

먼저, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트싱크(100)는 다수의 굴곡을 갖는 와이어 패턴(110), 및 이러한 와이어 패턴(110)을 이격하여 상부면에 다수 구비한 방열판(101)을 포함한다. First, the heat sink 100 according to the first embodiment of the present invention includes a wire pattern 110 having a plurality of bends and a heat radiating plate 101 having a plurality of the wire patterns 110 on the upper surface thereof do.

와이어 패턴(110)은 금속 와이어에 굴곡이 간격을 갖고 아치(arch) 패턴으로 다수 형성한 방열 패턴 부재로서, 예컨대 디퓨전 본딩(diffusion bonding), 웰딩(welding), 솔더링(soldering) 등의 본딩 방법으로 방열판(101)의 상부면에 다수 접합될 수 있다. The wire pattern 110 is a heat dissipation pattern member formed by a plurality of metal wires in an arch pattern having a gap at an interval and is formed by a bonding method such as diffusion bonding, welding, soldering, May be bonded to the upper surface of the heat sink (101).

이와 같은 와이어 패턴(110)은 도 1에 도시된 아치(arch) 패턴 이외에 다각형의 단면을 갖는 다양한 패턴 형태로 형성되어, 방열판(101)의 상부면에서 일방향으로 일정한 간격 또는 불규칙한 간격으로 서로 이격되어 접합될 수 있다. The wire pattern 110 may be formed in various pattern shapes having polygonal cross-sections in addition to the arch pattern shown in FIG. 1, and may be spaced apart from each other at regular intervals or irregular intervals in one direction on the upper surface of the heat sink 101 Can be bonded.

방열판(101)은 열전도성이 높은 금속판으로, 상부면에 다수의 와이어 패턴(110)을 구비하고, 하부면에 열전도성 페이스트를 발라 전력 반도체 모듈 등과 같은 방열 대상의 일측에 장착될 수 있다. The heat radiating plate 101 is a metal plate having high thermal conductivity and has a plurality of wire patterns 110 on its upper surface and may be mounted on one side of a heat radiating object such as a power semiconductor module by applying a thermoconductive paste to the lower surface.

이러한 제 1 실시예에 따른 와이어 패턴(110)을 구비한 히트싱크(100)는 와이어 패턴(110)에 의해 에어 또는 냉각수와 만나는 면적을 증가시키고, 아치 패턴과 같은 굴곡 패턴에 의해 후술할 열 경계층(thermal boundary layer) 현상을 감소시켜 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
The heat sink 100 having the wire pattern 110 according to the first embodiment increases the area where the wire pattern 110 meets the air or the coolant by the wire pattern 110 and forms a thermal boundary layer (thermal boundary layer) phenomenon can be reduced and the heat radiation efficiency can be improved.

이러한 제 1 실시예에 따른 와이어 패턴(110)을 구비한 히트싱크(100)와는 별개로, 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이 메쉬(mesh) 형태의 메쉬 방열 패턴을 다양하게 변형시켜 구비한 히트싱크를 형성할 수 있다. In addition to the heat sink 100 having the wire pattern 110 according to the first embodiment, as shown in FIGS. 2A to 2C, the mesh heat radiation pattern of the mesh- A heat sink can be formed.

도 2a에 도시된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트싱크(200)는 금속 재질로 형성되고 굴곡진 단면으로 다수 구부린 형태의 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210') 및 이러한 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210')을 상부면에 구비한 방열판(201)을 포함한다. The heat sink 200 according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 2A includes a first mesh bending pattern 210 'formed of a metal material and having a plurality of bent shapes with a curved cross section, and a first mesh bending pattern 210' 210 'on the upper surface thereof.

이때, 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210')은 솔더(solder: 220)를 매개로 하여 방열판(201)의 상부면에 접합되거나, 또는 디퓨전 본딩, 웰딩 등의 본딩 방법으로 방열판(201)의 상부면에 접합될 수도 있다. At this time, the first mesh bending pattern 210 'may be bonded to the upper surface of the heat sink 201 through a solder 220, or may be bonded to the upper surface of the heat sink 201 by a bonding method such as diffusion bonding or welding. As shown in Fig.

여기서, 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210')을 방열판(201)의 상부면에 접합하는 과정 중에 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210')의 굴곡진 단면을 형성하는 과정이 동시에 수행될 수 있다. Here, the process of forming the curved cross section of the first mesh bending pattern 210 'during the process of joining the first mesh bending pattern 210' to the upper surface of the heat sink 201 may be performed at the same time.

즉, 지그(jig) 또는 프레스를 이용하여 평면의 메쉬(210)를 가압하여 굴곡진 단면으로 구부리고, 동시에 솔더(220)를 매개로 하여 굴곡진 단면을 갖는 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210')을 방열판(201)의 상부면에 접합할 수도 있다. That is, the planar mesh 210 is pressed by using a jig or a press to bend to a curved cross-section, and at the same time, a first mesh bending pattern 210 'having a bent cross- It may be bonded to the upper surface of the heat sink 201.

물론, 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210')을 미리 준비한 후에, 본딩 장치를 이용한 디퓨전 본딩, 웰딩 등의 본딩 방법으로 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210')을 방열판(201)의 상부면에 접합할 수도 있다. Of course, after the first mesh bending pattern 210 'is prepared in advance, the first mesh bending pattern 210' may be bonded to the upper surface of the heat dissipating plate 201 by a bonding method such as diffusion bonding or welding using a bonding apparatus have.

이와 같은 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210')은 도 2a에 도시된 바와 같이 쐐기(wedge) 형태의 단면으로 형성되지만 이에 한정되지 않고, 도 2b에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 3 실시예에 따라 쐐기 단면의 상단에 적어도 하나의 굴곡을 형성하여 "M"자 형의 단면을 갖는 제 2 메쉬 굴곡 패턴(210'-1)을 구비할 수 있다. The first mesh bending pattern 210 'may be formed in a wedge-shaped cross section as shown in FIG. 2A, but the present invention is not limited thereto. For example, as shown in FIG. 2B, according to the third embodiment of the present invention, May have a second mesh bending pattern 210'-1 having an "M" shaped cross-section forming at least one bend at the top of the wedge section.

이러한 제 2 메쉬 굴곡 패턴(210'-1)은 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210') 보다 굴곡진 단면을 형성하여, 에어 또는 냉각수의 유체 흐름을 교란시켜 열교환을 더욱 활발하게 이루어 열효율을 향상시킬 수 있다. The second mesh bending pattern 210'-1 forms a cross-section that is more curved than the first mesh bending pattern 210 ', disturbing the fluid flow of air or cooling water to further heat exchange, have.

또한, 에어 또는 냉각수의 유체 흐름을 더욱 교란시켜 열효율을 향상시키기 위한 형태로서, 도 2c에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 4 실시예에 따라 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210')과 제 2 메쉬 굴곡 패턴(210'-1)을 조합하여 방열판(201)의 상부면에 구비할 수 있다. As shown in FIG. 2C, the first mesh bending pattern 210 'and the second mesh bending pattern 210' according to the fourth embodiment of the present invention may be designed to further improve the thermal efficiency by further disturbing the fluid flow of the air or the cooling water. The pattern 210'-1 may be combined and provided on the upper surface of the heat sink 201.

이때, 도 2c에 도시된 바와 같이, 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210')과 제 2 메쉬 굴곡 패턴(210'-1)은 교대로 서로 어긋나게 배치되어 방열판(201)의 상부면에 구비할 수 있다. 2C, the first mesh bending pattern 210 'and the second mesh bending pattern 210'-1 may be alternately disposed on the upper surface of the heat sink 201, .

이에 따라, 에어 또는 냉각수의 유체 흐름은 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210')과 제 2 메쉬 굴곡 패턴(210'-1)으로 이루어진 히트싱크를 거치면서 교란되어 열교환이 더욱 활발하게 이루어질 수 있다. Accordingly, the fluid flow of air or cooling water is disturbed through the heat sink made up of the first mesh bending pattern 210 'and the second mesh bending pattern 210'-1, so that the heat exchange can be more actively performed.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크가 와이어 패턴(110), 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210') 및 제 2 메쉬 굴곡 패턴(210'-1)과 같이 굴곡 패턴을 갖음에 따라, 열 경계층(thermal boundary layer) 현상을 감소시켜 방열 효율을 향상시킬 수 있다. Accordingly, as the heat sink according to the embodiment of the present invention has a bending pattern such as the wire pattern 110, the first mesh bending pattern 210 'and the second mesh bending pattern 210'-1, (thermal boundary layer) phenomenon can be reduced and the heat radiation efficiency can be improved.

구체적으로, 열경계층이란 예를 들어 도 3에서 "A"로 표시된 바와 같이 낮은 온도의 유체가 고온의 평판(10)을 지나면서 생성되는 층으로, 유체가 고온의 평판(10)과 만나는 부분에서는 유체의 온도 변화율이 높지만 평판(10)에서 멀어져 지나면서는 유체의 온도 변화율이 점점 감소하는 영역의 경계를 형성하게 된다. Specifically, the thermal boundary layer is a layer formed by passing a low-temperature fluid through the high-temperature plate 10, for example, as indicated by "A" in FIG. 3, and at a portion where the fluid meets the high- The boundary of the region where the rate of temperature change of the fluid gradually decreases is formed when the rate of change of the temperature of the fluid is high but is further away from the flat plate 10.

이러한 열경계층(A)의 영역이 평판(10)의 길이 방향을 따라 두꺼워질수록, 유체에 대한 열전달이 이루어지지 않아 방열 효율이 떨어질 수밖에 없다. As the area of the thermal boundary layer (A) becomes thicker along the longitudinal direction of the flat plate (10), heat transfer to the fluid is not performed and the heat radiation efficiency is inevitably lowered.

이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크는 와이어 패턴(110), 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210') 및 제 2 메쉬 굴곡 패턴(210'-1)과 같이 굴곡 패턴을 갖는 방열 부재를 이용하여, 열경계층(A)의 생성을 억제하고 교란시킬 수 있다. Accordingly, the heat sink according to the embodiment of the present invention uses a heat radiation member having a bending pattern such as the wire pattern 110, the first mesh bending pattern 210 'and the second mesh bending pattern 210'-1 So that generation of the thermal boundary layer (A) can be suppressed and disturbed.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크는 열경계층(A)의 생성을 억제시키고 교란시켜 에어 또는 냉각수의 유체로 열전달을 최대화할 수 있고, 방열 효율을 향상시킬 수 있다.
Therefore, the heat sink according to the embodiment of the present invention can suppress the generation of the thermal boundary layer (A) and disturb it to maximize the heat transfer to the air or the fluid of the cooling water, and to improve the heat radiation efficiency.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크가 적용된 모듈 및 냉각 시스템에 대해 도 4a 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트싱크를 전력 반도체 모듈에 적용한 사시도이고, 도 4b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트싱크를 전력 반도체 모듈에 적용한 사시도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크를 구비한 냉각 시스템을 설명하기 위한 구성도이다. Hereinafter, a module and a cooling system to which a heat sink according to an embodiment of the present invention is applied will be described with reference to Figs. 4A to 5. FIG. 4A is a perspective view of a heat sink according to a first embodiment of the present invention applied to a power semiconductor module, FIG. 4B is a perspective view of a heat sink according to a second embodiment of the present invention applied to a power semiconductor module, 1 is a block diagram illustrating a cooling system having a heat sink according to an embodiment of the present invention.

도 4a와 도 4b에 도시된 실시형태는 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크를 공냉식으로 전력 반도체 모듈에 적용한 실시형태로서, 도 4a는 전력 반도체 소자(50)의 상부면에 본 발명의 제 1 실시예에 따른 히트싱크를 접합한 형태에 관한 것이고, 도 4b는 전력 반도체 소자(50)의 상부면에 본 발명의 제 2 실시예에 따른 히트싱크를 접합한 형태에 관한 것이다. 4A and 4B illustrate an embodiment in which a heat sink according to an embodiment of the present invention is applied to a power semiconductor module in an air cooling manner, FIG. 4B relates to a mode in which the heat sink according to the second embodiment of the present invention is bonded to the upper surface of the power semiconductor element 50. FIG.

물론, 전력 반도체 소자(50)의 상부면에 도 2b에 도시된 본 발명의 제 3 실시예에 따른 히트싱크 또는 도 2c에 도시된 본 발명의 제 4 실시예에 따른 히트싱크를 접합하여, 공냉식으로 전력 반도체 소자(50)의 열을 방출할 수도 있다.
Of course, the heat sink according to the third embodiment of the present invention shown in FIG. 2B or the heat sink according to the fourth embodiment of the present invention shown in FIG. 2C is bonded to the upper surface of the power semiconductor element 50, The heat of the power semiconductor element 50 may be released.

이하, 이러한 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크를 공냉식으로 전력 반도체 모듈에 적용한 실시형태 이외에, 수냉식으로 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크를 전력 반도체 모듈에 적용한 냉각 시스템에 대해 도 5를 참조하여 설명한다. Hereinafter, a cooling system in which a heat sink according to an embodiment of the present invention is applied to a power semiconductor module in a water-cooling type, in addition to an embodiment in which the heat sink according to an embodiment of the present invention is applied to a power semiconductor module by air cooling, Explain.

도 5에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크를 구비한 냉각 시스템은 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크(100,200), 히트싱크(100,200)에 맞물려 밀봉 결합되고 에어 또는 냉각수가 유동하는 주입부(300), 및 히트싱크(100,200)를 이용한 냉각과정을 전반적으로 제어하는 제어부(400)를 포함한다. The cooling system with the heat sink according to the embodiment of the present invention as shown in FIG. 5 includes the heat sinks 100 and 200 according to the embodiment of the present invention, the heat sinks 100 and 200, And a control unit 400 for controlling the cooling process using the heat sinks 100 and 200 as a whole.

히트싱크(100,200)는 열전도성 페이스트를 매개로 하여 전력 반도체 모듈 등과 같은 방열 대상의 일측에 장착되고, 주입부(300)를 관통하는 냉각용 에어 또는 냉각수가 와이어 패턴(110), 제 1 메쉬 굴곡 패턴(210') 또는 제 2 메쉬 굴곡 패턴(210'-1)과 같이 굴곡 패턴을 갖는 방열 부재를 거치면서 방열 대상의 열을 흡열할 수 있다. The heat sinks 100 and 200 are mounted on one side of a heat dissipation object such as a power semiconductor module via a thermally conductive paste, and the cooling air or cooling water passing through the injection part 300 passes through the wire pattern 110, The heat of the object to be heat-dissipated can be absorbed while passing through the heat-radiating member having a bending pattern like the pattern 210 'or the second mesh bending pattern 210'-1.

또한, 히트싱크(100,200)는 일측에 온도감지센서(미도시)를 구비할 수 있고, 이런 온도감지센서에 의해 검출된 온도정보는 제어부(400)로 전달될 수 있다. In addition, the heat sinks 100 and 200 may include a temperature sensor (not shown) on one side thereof, and the temperature information detected by the temperature sensor may be transmitted to the controller 400.

제어부(400)는 히트싱크(100,200)의 온도감지센서와 에어 펌프(310) 등에 연결되어 히트싱크(100,200)를 이용한 냉각과정을 전반적으로 제어하는 부분으로, 온도감지센서로부터 전달된 온도정보를 실시간으로 수신하고, 에어 펌프(310)를 통해 주입부(300)에 주입되는 냉각용 에어 또는 냉각수의 유량 또는 유속 등을 제어할 수 있다. The control unit 400 controls the cooling process using the heat sinks 100 and 200 by connecting the temperature sensor of the heat sinks 100 and 200 to the air pump 310 and the like. And the flow rate or the flow rate of cooling air or cooling water injected into the injection unit 300 through the air pump 310 can be controlled.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 히트싱크를 구비한 냉각 시스템은 주입부(300)를 관통하여 흐르는 냉각용 에어 또는 냉각수에 의해 전력 반도체 모듈 등과 같은 방열 대상에 대한 냉각을 효율적으로 수행할 수 있다.
The cooling system including the heat sink according to the embodiment of the present invention can efficiently perform cooling of a heat radiation object such as a power semiconductor module by cooling air or cooling water flowing through the injection unit 300 have.

본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. Although the technical idea of the present invention has been specifically described according to the above preferred embodiments, it is to be noted that the above-described embodiments are intended to be illustrative and not restrictive.

또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 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 and scope of the invention.

100, 200: 히트싱크 101, 201: 방열판
110: 와이어 패턴 210: 메쉬
210': 제 1 메쉬 굴곡 패턴 220: 솔더
210'-1: 제 2 메쉬 굴곡 패턴 300: 주입부
310: 펌프 400: 제어부 100, 200: heat sink 101, 201: heat sink
110: wire pattern 210: mesh
210 ': first mesh bending pattern 220: solder
210'-1: second mesh bending pattern 300:
310: Pump 400:

Claims (12)

적어도 하나의 굴곡 단면을 갖는 방열 패턴 부재; 및
상기 방열 패턴 부재를 상부면에 구비한 방열판;
을 포함하며,
상기 방열 패턴 부재는 금속 와이어에 굴곡이 간격을 갖고 아치 패턴이 형성된 다수의 와이어 패턴을 포함하며,
상기 다수의 와이어 패턴은 방열판의 상부면에서 일방향으로 서로 이격되게 방열판에 접합되어 있으며,
상기 방열판은 하부면에 구비된 열전도성 페이스트를 매개로 하여 방열 대상의 일측에 장착되는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
A radiation pattern member having at least one curved cross-section; And
A heat dissipation plate having the heat radiation pattern member on an upper surface thereof;
/ RTI >
Wherein the heat radiation pattern member includes a plurality of wire patterns in which a metal wire is formed with an arched pattern having a curved interval,
Wherein the plurality of wire patterns are bonded to the heat dissipating plate so as to be spaced apart from each other in one direction at an upper surface of the heat dissipating plate,
Wherein the heat sink is mounted on one side of the heat radiation object via a thermally conductive paste provided on a lower surface thereof.
적어도 하나의 굴곡 단면을 갖는 방열 패턴 부재; 및
상기 방열 패턴 부재를 상부면에 구비한 방열판;
을 포함하며,
상기 방열 패턴 부재는 금속 재질로 형성되고 굴곡진 단면으로 다수 구부린 형태의 쐐기 형태의 단면을 갖는 제1 메쉬 굴곡 패턴과, 금속 재질로 형성되고 굴곡진 단면으로 다수 구부린 형태의 M자형의 단면을 갖는 제2 메쉬 굴곡 패턴을 포함하며,
상기 제1 메쉬 굴곡 패턴과 제2 메쉬 굴곡 패턴은 상기 방열판에 교대로 서로 어긋나게 배치되어 있으며,
상기 방열판은 하부면에 구비된 열전도성 페이스트를 매개로 하여 방열 대상의 일측에 장착되는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
A radiation pattern member having at least one curved cross-section; And
A heat dissipation plate having the heat radiation pattern member on an upper surface thereof;
/ RTI >
The heat dissipation pattern member may include a first mesh bending pattern formed of a metal material and having a wedge-shaped cross section bent in a plurality of bent shapes, and an M-shaped cross section bent in a bent shape A second mesh bend pattern,
The first mesh bending pattern and the second mesh bending pattern are alternately arranged on the heat sink,
Wherein the heat sink is mounted on one side of the heat radiation object via a thermally conductive paste provided on a lower surface thereof.
청구항 1에 있어서,
상기 와이어 패턴은 다각형의 단면을 갖는 패턴으로 상기 방열판의 상부면에 다수 접합되는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
The method according to claim 1,
Wherein the wire pattern is a pattern having a polygonal cross-section, and a plurality of the wire patterns are bonded to the upper surface of the heat sink.
삭제delete 삭제delete 청구항 1 또는 2항에 있어서,
상기 방열 패턴 부재는 디퓨전 본딩(diffusion bonding), 웰딩(welding) 및 솔더링(soldering) 중 어느 하나의 본딩 방법으로 상기 방열판의 상부면에 접합되는 것을 특징으로 하는 히트 싱크.
The method according to claim 1 or 2,
Wherein the heat dissipation pattern member is bonded to an upper surface of the heat dissipation plate by any one of bonding, diffusion bonding, welding, and soldering.
적어도 하나의 굴곡 단면을 갖는 방열 패턴 부재 및 상기 방열 패턴 부재를 상부면에 구비한 방열판을 포함하고, 방열 대상에 장착된 히트싱크;
상기 히트싱크에 결합 밀봉되고, 냉각용 에어 또는 냉각수가 관통 유동하는 주입부; 및
상기 히트싱크에 연결되고, 상기 히트싱크와 상기 주입부를 이용한 냉각을 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 방열 패턴 부재는 금속 와이어에 굴곡이 간격을 갖고 아치 패턴이 형성된 다수의 와이어 패턴을 포함하며,
상기 다수의 와이어 패턴은 방열판의 상부면에서 일방향으로 서로 이격되게 방열판에 접합되어 있으며,
상기 방열판은 하부면에 구비된 열전도성 페이스트를 매개로 하여 방열 대상의 일측에 장착되는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
A heat sink comprising: a heat radiation pattern member having at least one curved cross section; and a heat sink having the heat radiation pattern member on an upper surface thereof, the heat sink being mounted on the heat radiation object;
An injection unit coupled to the heat sink and through which cooling air or cooling water flows; And
And a control unit connected to the heat sink and controlling cooling using the heat sink and the injection unit,
Wherein the heat radiation pattern member includes a plurality of wire patterns in which a metal wire is formed with an arched pattern having a curved interval,
Wherein the plurality of wire patterns are bonded to the heat dissipating plate so as to be spaced apart from each other in one direction at an upper surface of the heat dissipating plate,
Wherein the heat dissipation plate is mounted on one side of the heat dissipation object via a thermally conductive paste provided on a lower surface thereof.
적어도 하나의 굴곡 단면을 갖는 방열 패턴 부재; 및
상기 방열 패턴 부재를 상부면에 구비한 방열판;
을 포함하며,
상기 방열 패턴 부재는 금속 재질로 형성되고 굴곡진 단면으로 다수 구부린 형태의 쐐기 형태의 단면을 갖는 제1 메쉬 굴곡 패턴과, 금속 재질로 형성되고 굴곡진 단면으로 다수 구부린 형태의 M자형의 단면을 갖는 제2 메쉬 굴곡 패턴을 포함하며,
상기 제1 메쉬 굴곡 패턴과 제2 메쉬 굴곡 패턴은 상기 방열판에 교대로 서로 어긋나게 배치되어 있으며,
상기 방열판은 하부면에 구비된 열전도성 페이스트를 매개로 하여 방열 대상의 일측에 장착되는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
A radiation pattern member having at least one curved cross-section; And
A heat dissipation plate having the heat radiation pattern member on an upper surface thereof;
/ RTI >
The heat dissipation pattern member may include a first mesh bending pattern formed of a metal material and having a wedge-shaped cross section bent in a plurality of bent shapes, and an M-shaped cross section bent in a bent shape A second mesh bend pattern,
The first mesh bending pattern and the second mesh bending pattern are alternately arranged on the heat sink,
Wherein the heat dissipation plate is mounted on one side of the heat dissipation object via a thermally conductive paste provided on a lower surface thereof.
청구항 7에 있어서,
상기 와이어 패턴은 다각형의 단면을 갖는 패턴으로 상기 방열판의 상부면에 다수 접합되는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
The method of claim 7,
Wherein the wire pattern is bonded to the upper surface of the heat sink in a pattern having a polygonal cross section.
삭제delete 청구항 7에 있어서,
상기 주입부는 상기 제어부에 연결된 펌프로부터 상기 냉각용 에어 또는 냉각수를 공급받는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
The method of claim 7,
Wherein the injection unit receives the cooling air or cooling water from a pump connected to the control unit.
청구항 11에 있어서,
상기 히트싱크의 일측에 구비된 온도감지센서를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 온도감지센서를 통해 검출된 온도 정보를 이용하여, 상기 펌프에 의해 공급되는 상기 냉각용 에어 또는 냉각수의 유량 또는 유속을 조절하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
The method of claim 11,
Further comprising a temperature sensor provided on one side of the heat sink,
Wherein the controller controls the flow rate or the flow rate of the cooling air or the cooling water supplied by the pump by using the temperature information detected through the temperature sensor.
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