KR102612457B1 - 히트싱크를 가진 전자 장치 하우징 - Google Patents
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Abstract
전자 하우징 조립체는 중합체 하우징 베이스와, 스냅 끼움 결합으로 하우징 베이스에 고정된 금속 히트싱크를 포함한다. 인쇄 회로 기판은 하우징 조립체의 공동 내에 위치하고, 환경용 시일에 의해 하우징 내에서 보호된다. 전자 하우징 조립체는 시일의 완전성을 유지하면서 히트싱크와 하우징 사이의 팽창 및 수축을 허용한다.
Description
본 발명은 하우징 내에 고정된 전자 장치로부터 열을 분산시키거나 전달하기 위한 히트싱크를 포함하는 하우징 조립체에 관한 것이다.
자동차 센서는 적절한 차량 운행을 유지하고 안전성을 향상시키기 위해 다양한 데이터를 측정, 모니터링, 및 제어한다. 향상된 안전성의 특징들은 사각지역 탐지, 차선 변경 보조, 적응식 크루즈 컨트롤, 차선 이탈 경고, 브레이크 보조 및 충돌 회피, 주차 보조 등을 포함한다. 전자 센서 유닛은 전형적으로 열, 수분 및 진동과 같이 극히 가혹한 조건에 놓여있다.
종래의 차량 전자 센서 유닛은 플라스틱 또는 금속으로 된 하우징, 하우징 내의 인쇄 회로 기판(PCB), 히트싱크 플레이트, 및 차량 와이어 하네스에 연결되는 커넥터를 갖는다. 히트싱크 플레이트는 차량 운행 중에 PCB에 의해 발생된 열을 내보내기 위해 PCB에 장착된다.
차량 운행에 이용되는 센서의 수가 증가함에 따라, 개별적인 센서들의 전력 요구도 함께 증가한다. 그 결과, 센서 유닛을 위하여 향상된 방열(heat sinking)이 필요하다.
본 발명의 설명은 전기 하우징 조립체에 관한 것으로, 제1 실시예에서, 제1 개구 및 이에 대향하는 제2 개구, 제1 개구를 둘러싸는 리세스형 플랜지, 및 플랜지를 둘러싸는 복수의 탄성 보유 부재를 갖는 하우징 베이스; 복수의 탄성 보유 부재를 수용하도록 복수의 탄성 보유 부재와 대응되는 복수의 보어를 갖는 환형 리테이너; 및 제1 개구 위에 위치하고 외주 둘레에 배치된 립을 갖는 히트싱크로서, 립은 결합 상태에서 환형 리테이너와 하우징 베이스의 플랜지 사이에 보유되는 히트싱크를 포함한다.
일 실시예에서, 하우징 베이스는 중합체 재료이고 히트싱크는 알루미늄과 같은 금속 재료로 구성된다.
환경용 시일 부재가 히트싱크의 립 위에 위치하고, 환경용 시일은 결합 상태에서 립과 플랜지 사이에서 압축된다.
하우징 베이스 내의 탄성 보유 부재는 말단부에 외측으로 향하는 바브를 각각 포함한다. 탄성 보유 부재는 리테이너에 가해지는 스냅-인 삽입력에 응답하여 초기 위치로부터 외측으로 이동하고 리테이너 링이 하우징 베이스와 히트싱크의 립과 인접하게 접촉한 후 초기 위치로 복귀한다.
탄성중합체 가스켓이 히트싱크의 안쪽 가장자리에 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 탄성중합체 가스켓은 전기 전도성을 가진다.
히트싱크는 히트싱크의 외측을 향하는 표면에 배열된 상호 이격된 복수의 냉각핀을 포함할 수 있다. 히트싱크는 또한 히트싱크의 내측을 향하는 표면에 상승된 열 패드를 적어도 하나 포함할 수 있다. 열계면 재료(TIM)는 열 패드 중 적어도 하나에 적용될 수 있다.
또다른 실시예로 제시된 전기 하우징 조립체는 제1 개구 및 이에 대향하는 제2 개구, 제1 개구를 둘러 싸는 리세스형 플랜지, 및 플랜지를 둘러싸는 복수의 탄성 보유 부재를 갖는 하우징 베이스; 및 제1 개구 위에 위치하고 외주 둘레에 배치된 립을 가지며 립으로부터 방사상 내측으로 배치된 견부를 갖는 히트싱크로서, 립은 복수의 탄성 보유 부재를 내부에 수용하기 위해 복수의 탄성 보유 부재와 대응되는 복수의 보어를 갖고, 견부는 하우징 베이스의 플랜지와 고정 상태로 결합되는 히트싱크를 포함한다.
또다른 실시예로 제시된 전기 하우징 조립체는 제1 개구 및 이에 대향하는 제2 개구, 제1 개구를 둘러 싸는 리세스형 플랜지, 및 플랜지를 둘러싸는 복수의 보어를 갖는 하우징 베이스; 및 제1 개구 위에 위치하고 외주 둘레에 배치된 립을 가지며 립으로부터 방사상 내측으로 배치된 견부를 갖는 히트싱크로서, 립은 복수의 탄성 보유 부재를 갖는 히트싱크;를 포함하고, 하우징 베이스의 복수의 보어는 히트싱크의 복수의 탄성 보유 부재를 내부에 수용하도록 배열되며, 히트싱크의 견부는 하우징 베이스의 플랜지와 고정 상태로 결합한다.
도 1은 본 발명에 따른 예시적인 하우징 조립체의 사시도이다.
도 2는 도 1의 하우징 조립체의 예시적인 히트싱크 상부면의 사시도이다.
도 3은 도 2의 히트싱크 하부면의 사시도이다.
도 4는 도 1의 하우징 조립체의 베이스의 사시도이다.
도 5는 도 4의 베이스의 탭의 부분 확대도이다.
도 6은 도 1의 하우징 조립체의 리테이너의 사시도이다.
도 7은 도 6의 리테이너 내의 보어의 부분 확대도이다.
도 8은 보어의 내부를 보여주는 도 6의 리테이너의 단면도이다.
도 9는 히트싱크와 하우징 베이스의 인터페이스에 환경용 시일을 갖는 도 2의 히트싱크의 부분 사시도이다.
도 10은 도 9의 환경용 시일의 부분 확대도이다.
도 11은 히트싱크의 열 패드에 TIM이 적용된 도 3의 히트싱크의 사시도이다.
도 12는 도 1의 조립체의 히트싱크 및 하우징 스택의 사시도이다.
도 13은 인터페이스에 환경용 시일을 갖는 도 12의 히트싱크 및 하우징 스택의 부분 단면도이다.
도 14는 환형 리테이너가 장착을 위한 위치에 놓인 도 12의 히트싱크 및 하우징 스택의 사시도이다.
도 15는 미리조립된 상태에 있는 도 1의 하우징 조립체 구성요소의 부분 단면도이다.
도 16은 리테이너가 하우징 베이스에 스냅 끼움되는 도 15의 조립체의 부분 단면도이다.
도 17은 도 16의 조립체의 부분 단면도이다.
도 18은 도 16의 하우징 조립체 저면의 사시도이다.
도 19는 본 발명에 따른 다른 예시적 하우징 조립체의 사시도이다.
도 20은 도 19의 하우징 조립체의 히트싱크 상부면의 사시도이다.
도 21은 도 20의 히트싱크 하부면의 사시도이다.
도 22는 도 21의 히트싱크의 부분 단면도이다.
도 23은 미리조립된 상태에 있는 도 19의 하우징 조립체의 구성요소의 부분 단면도이다.
도 24는 히트싱크가 하우징 베이스에 스냅 끼움되는 도 19의 조립체의 부분 단면도이다.
도 25는 도 19의 하우징 조립체의 저면의 사시도이다.
도 26은 베이스가 복수의 보어를 포함하는 하우징 조립체의 일 실시예의 베이스의 사시도이다.
도 27은 도 26의 베이스의 복수의 보어에 대응하는 복수의 탄성 탭을 포함하는 예시적인 히트싱크 하부면의 사시도이다.
도 2는 도 1의 하우징 조립체의 예시적인 히트싱크 상부면의 사시도이다.
도 3은 도 2의 히트싱크 하부면의 사시도이다.
도 4는 도 1의 하우징 조립체의 베이스의 사시도이다.
도 5는 도 4의 베이스의 탭의 부분 확대도이다.
도 6은 도 1의 하우징 조립체의 리테이너의 사시도이다.
도 7은 도 6의 리테이너 내의 보어의 부분 확대도이다.
도 8은 보어의 내부를 보여주는 도 6의 리테이너의 단면도이다.
도 9는 히트싱크와 하우징 베이스의 인터페이스에 환경용 시일을 갖는 도 2의 히트싱크의 부분 사시도이다.
도 10은 도 9의 환경용 시일의 부분 확대도이다.
도 11은 히트싱크의 열 패드에 TIM이 적용된 도 3의 히트싱크의 사시도이다.
도 12는 도 1의 조립체의 히트싱크 및 하우징 스택의 사시도이다.
도 13은 인터페이스에 환경용 시일을 갖는 도 12의 히트싱크 및 하우징 스택의 부분 단면도이다.
도 14는 환형 리테이너가 장착을 위한 위치에 놓인 도 12의 히트싱크 및 하우징 스택의 사시도이다.
도 15는 미리조립된 상태에 있는 도 1의 하우징 조립체 구성요소의 부분 단면도이다.
도 16은 리테이너가 하우징 베이스에 스냅 끼움되는 도 15의 조립체의 부분 단면도이다.
도 17은 도 16의 조립체의 부분 단면도이다.
도 18은 도 16의 하우징 조립체 저면의 사시도이다.
도 19는 본 발명에 따른 다른 예시적 하우징 조립체의 사시도이다.
도 20은 도 19의 하우징 조립체의 히트싱크 상부면의 사시도이다.
도 21은 도 20의 히트싱크 하부면의 사시도이다.
도 22는 도 21의 히트싱크의 부분 단면도이다.
도 23은 미리조립된 상태에 있는 도 19의 하우징 조립체의 구성요소의 부분 단면도이다.
도 24는 히트싱크가 하우징 베이스에 스냅 끼움되는 도 19의 조립체의 부분 단면도이다.
도 25는 도 19의 하우징 조립체의 저면의 사시도이다.
도 26은 베이스가 복수의 보어를 포함하는 하우징 조립체의 일 실시예의 베이스의 사시도이다.
도 27은 도 26의 베이스의 복수의 보어에 대응하는 복수의 탄성 탭을 포함하는 예시적인 히트싱크 하부면의 사시도이다.
본 명세서에 설명된 하우징 조립체(housing assembly)는 개선된 환경용 시일(environmental seal)을 제공하면서 하우징 내에 고정되는 전자 장치, 예컨대 인쇄 회로 기판(PCB)으로부터 열을 전달하도록 구성된다.
도 1을 참조하면, 예시적인 하우징 조립체(100)는 베이스(base)(200), 히트싱크(heat sink)(300) 및 히트싱크(300)를 제 위치에 고정하기 위해 베이스(200)에 스냅 끼움되는 리테이너(retainer)(400)를 포함한다.
도 2 및 도 3은 예시적인 히트싱크(300)를 도시한다. 히트싱크(300)는 플레이트 본체(plate body)(301)를 가지며, 이는 상부면(302), 하부면(304) 및 환형 립(lip)(306)을 형성한다. 복수의 핀(fin)(308)이 상부면(302) 상에 형성되고 플레이트 본체(301)로부터 외측으로 연장된다. 핀(308)은 서로 평행하고 플레이트 본체(301)의 길이를 따라 상호 이격된다. 핀(308)은 플레이트 본체(301)와 일체로 형성된다. 하부면(304)은 PCB(도시되지 않음)에 장착된 전자 소자를 냉각하기 위한 열 패드(310)를 하나 이상 포함한다.
히트싱크(300)는 금속 히트싱크일 수 있다. 금속은 알루미늄, 구리, 합금 등일 수 있으며, 이에 제한되지는 않는다. 금속의 선택은 열 전달 이외에도 전자기 간섭(EMI) 차폐를 제공할 수 있다. 히트싱크(300)는 다양한 기술을 이용하여 제조될 수 있으며, 이는 금속 스탬핑(metal stamping), 다이 캐스팅(die casting), 압출(extrusion), 분말 금속(powder metal) 및 사출 성형(injection molding)을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 일 실시예에서, 히트싱크는 다이 캐스트 알루미늄으로 제조된다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 하우징 베이스(200)는 대체로 직사각형 형상이고, 리세스형 개구(recessed opening)(204) 및 리세스형 개구(204)를 둘러싸는 복수의 탄성 탭(tab)(206)을 포함하는 상부면(202)을 갖는다. 탭(206)은 상부면(203) 상에 일체로 형성되고, 리세스형 개구(204)의 수평(x-y) 평면으로부터 상부 방향으로(z 방향으로) 연장된다. 탭(206)은 말단부에 각각 바브(barb)(207)를 갖고, 바브(207)는 리세스형 개구(204)로부터 멀어지는 방향을 향한다. 환형 플랜지(flange)(208)는 리세스형 개구(204)를 둘러싼다. 리세스형 개구(204) 및 환형 플랜지(208)의 치수는 히트싱크(300)에 대응하여 정해진다.
대체로, 하우징 베이스는 PCB(도시되지 않음) 및 그에 대응하는 외부 커넥터와 협동 작용하는 연결 요소(도시되지 않음)를, 예를 들어 차량 와이어 하니스(vehicle wire harness)(도시되지 않음), 포함할 것이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 리테이너(400)는 하우징 조립체에서 히트싱크(300)를 베이스(200)에 고정하기 위해 사용된다. 환형 리테이너(400)는 베이스(200) 상의 복수의 탭(206)에 대응하는 복수의 보어(bore)(402)를 포함한다. 보어(402)는 직사각형 형상을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 베이스의 탭(206) 및 바브(207)를 그 위에 수용하는 임의의 형상일 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 보어(402)의 내부 면은 히트싱크의 장착 과정에서 탭(206)이 용이하게 휠 수 있도록 하는 특징[예를 들어, 하나 이상의 경사진 측벽(404)]을 포함하도록 구성될 수 있다.
환형 리테이너(400)는 히트싱크(300)의 주연부 주위 전체에 고도로 집중된 스냅 특징을 제공한다. 또한, 간단한 압력 인가 방식에 의하여 조립 시간이 매우 효율적이다. 환형 리테이너(400)는 사출 성형 방식으로 제조될 수 있다.
하우징 베이스(200) 및 리테이너(400)는 중합체(polymeric) 재료로 구성되고, 이는 블렌드(blend) 또는 다른 혼합물(admixture)일 수 있고, 열가소성 또는 열경화성일 수 있으며, 구체적으로는 작동 온도, 경도(hardness), 화학적 호환성(chemical compatibility), 탄성(resiliency), 유연성(compliancy), 압축-변형(compression deflection), 영구압축줄음률(compression set), 가요성(flexibility), 변형 후 회복 능력, 모듈러스(modulus), 인장 강도(tensile strength), 연신(延伸)(elongation), 힘 디펙션(force defection), 가연성(flammability), 또는 기타 화학적 또는 물리적 특성 중 하나 이상에 따라 선택될 수 있다. 적용 예에 따라서, 적절한 재료에는 특히 폴리우레탄(polyurethanes), 실리콘(silicones), 플루오로실리콘(fluorosilicones), 폴리카보네이트(polycarbonates), 에틸렌 비닐 아세테이트[ethylene vinyl acetates (EVA)], 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌[acrylonitrile-butadiene-styrenes (ABS)], 폴리술폰(polysulfones), 아크릴(acrylics), 폴리비닐 클로라이드[polyvinyl chlorides (PVC)], 폴리페닐렌 에테르(polyphenylene ethers), 폴리스티렌(polystyrenes), 폴리아미드(polyamides), 나일론(nylons), 폴리올레핀(polyolefins), 폴리[에테르 케톤(ether ketones)], 폴리이미드(polyimides), 폴리에테르이미드(polyetherimides), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalates), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalates), 플루오로폴리머(fluoropolymers), 폴리에스테르(polyesters), 아세탈(acetals), 액정 폴리머(liquid crystal polymers), 폴리메틸아크릴레이트(polymethylacrylates), 폴리페닐렌 산화물(polyphenylene oxides), 폴리스티렌(polystyrenes), 에폭시(epoxies), 페놀계(phenolics), 클로로설포네이트(chlorosulfonates), 폴리부타디엔(polybutadienes), 부나-N(buna-N), 부틸(butyls), 네오프렌(neoprenes), 니트릴(nitriles), 폴리이소프렌(polyisoprenes), 천연 고무 그리고 스티렌-이소프렌-스티렌[styrene-isoprene-styrenes (SIS)], 스티렌-부타디엔-스티렌[styrene-butadiene-styrenes (SBS)], 에틸렌-프로필렌[ethylene-propylenes (EPR)], 에틸렌-프로필렌-디엔 단량체[ethylene-propylene-diene monomers (EPDM)], 니트릴-부타디엔[nitrile-butadienes (NBR)], 및 스티렌-부타디엔[styrene-butadienes (SBR)]과 같은 합성 고무, 그리고 그것의 공중합체(copolymers) 및 블렌드가 포함될 수 있다. 전술한 재료 중 임의의 재료는 비발포(unfoamed)되어 사용될 수 있고, 적용예에 따라 필요하다면, 취입(blown) 또는 기타 화학적이거나 물리적인 처리에 의한 개방 셀 발포체(open cell foam) 또는 폐쇄 셀 발포체(closed cell foam)로 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 하우징의 베이스 및 리테이너 구성요소는 EMI 차폐 특성을 가질 수 있다. 이러한 실시예에 대해, 베이스 및 리테이너는 수지(resin), 플라스틱, 탄성중합체(elastomeric), 또는 기타 중합체 성분의 블렌드 또는 다른 혼합물, 및 전기 전도성 미립자 충전재(particulate filler) 성분을 포함할 수 있다.
중합체 성분은 대체로 전기 전도성 미립자 충전재가 별개의 상(discrete phase)으로서 분산될 수 있는 물질 내에서 바인더(binder)이거나 다른 연속 상(continuous phase) 또는 매트릭스 상(matrix phase)을 형성할 수 있다. 충전재는 대체로 의도한 적용예에 대해 요구되는 전기 전도성 레벨을 제공하기에 충분한 비율로 바인더 내에 포함된다. 대부분의 적용예에 대해, 약 1,000 Ω-cm 이하의 벌크 비저항(bulk resistivity)이나 체적 비저항(volume resistivity) 및/또는 약 1000 Ω/sq 이하의 표면 저항이 허용가능한 것으로 간주될 것이고, 이는 대체적으로 약 5-95 중량%(경우에 따라, 화합물의 총 체적 또는 중량 기준으로 함) 사이에 있을 수 있는 충전재 함량으로 해석될 수 있다.
대체로, 충전재는 임의의 형상 또는 형상의 조합일 수 있고, 본 명세서에서 광범위하게 "미립자(particulate)"로 지칭되며, 이는 중실(solid) 또는 중공(hollow)의 구 및 미세구(microspheres), 탄성중합체 풍선(elastomeric balloons), 조각(flakes), 혈소판(platelets), 섬유(fibers), 봉(rods), 불규칙-형상의 입자와 섬유[쇄절형(chopped), 분쇄형(milled) 또는 수염형(whiskers)일 수 있음], 및 분말(powders)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 다수의 적용예에서, 충전재의 입자 크기나 분포(미립자의 직경, 귀속 직경, 길이 또는 기타 치수일 수 있음)는 통상적으로 분말의 경우 약 0.01 mil(0.25 ㎛) 내지 약 10 mil(250 ㎛)의 범위일 것이고, 섬유의 경우 약 0.004 in(0.1㎜) 내지 약 1 in(25㎜)의 범위일 것이다.
적절한 전기 전도성 충전재는 비금속[예를 들어, 탄소, 흑연, 및 본질적으로, 즉, 고유하게 전도성을 가지는 중합체]; 귀금속과 비귀금속(non-noble metal)(예를 들어, 금, 은, 니켈, 구리, 주석, 알루미늄, 및 니켈); 귀금속이나 비귀금속으로 도금되거나(plated), 피복되거나(clad), 금속화되거나(metallized), 또는 다른 방식으로 코팅된(coated) 귀금속과 비귀금속[예를 들어, 금이나 은으로 도금된 구리, 니켈이나 알루미늄, 및 주석이나 니켈로 도금된 구리, 은, 비스무트, 인듐, 납]; 귀금속이나 비귀금속으로 코팅된 비금속[예를 들어, 금, 은 및/또는 니켈로 도금되거나 피복된 흑연, 다시 말하면, 금으로 도금된 니켈 피복 흑연, 유리, 세라믹, 플라스틱, 탄성중합체 및 운모], 비금속 코팅된 금속 및 비금속; 및 이들의 조합 및 혼합물을 포함한다. 전기 전도성 충전재는 특별히 전도성, 수지 요구량, 경도, 중합체 성분과 같은 화학적 호환성, 및 비용 중 하나 이상에 따라 선택될 수 있다. 코팅의 경우, 코팅은 동일한 재료로 하나 이상의 층을 형성하거나 상이한 재료의 층으로 형성될 수 있다.
추가 충전재 및 첨가제가 구상된 특정 적용예에 따른 필요에 따라 재료의 배합에 포함될 수 있다. 이러한 충전재 및 첨가제(기능적이거나 불활성일 수 있음)는 습윤제(wetting agents)나 계면활성제(surfactants), 안료(pigments), 분산제(dispersants), 염료(dyes), 및 기타 착색제(colorants), 불투명화제(opacifying agents), 발포제(foaming agents)나 소포제(anti-foaming agents), 정전기 방지제(anti-static agents), 티타네이트(titanates)와 같은 커플링제(coupling agents), 사슬 연장 오일(chain extending oils), 점착제(tackifiers), 유동성 개질제(flow modifiers), 안료(pigments), 이황화 몰리브덴[molybdenum disulfide (MoS2)]과 같은 윤활제(lubricants), 실란(silanes), 과산화물(peroxides), 필름 강화 중합체(film-reinforcing polymers) 및 기타 작용제, 안정제(stabilizers), 유화제(emulsifiers), 산화방지제(antioxidants), 증점제(thickeners), 및/또는 난연제(flame retardants) 및 기타 충전재[예를 들어, 알루미늄 삼수화물(aluminum trihydrate), 삼산화 안티몬(antimony trioxide), 금속 산화물(metal oxides) 염(salts), 삽입된 흑연 입자(intercalated graphite particles), 인산염 에스테르(phosphate esters), 데카브로모다이페닐 산화물(decabromodiphenyl oxide), 붕산염(borates), 인산염(phosphates), 할로겐화 화합물(halogenated compounds), 유리(glass), 건식(fumed)이거나 결정질(crystalline)일 수 있는 실리카(silica), 규산염(silicates), 운모(mica), 세라믹(ceramics) 및 유리 미세구나 중합체 미세구(polymeric microspheres)를 포함할 수 있다. 전형적으로, 이러한 충전재 및 첨가제는 배합물과 또는 그 중합체 성분과 블렌드되거나 다르게 혼합되며, 배합물의 총 체적에 대해 약 0.05-80% 내지 그 이상을 포함할 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 히트싱크(300)를 베이스(200) 상에 장착하기 전에, 환경용 시일(500)이 립(306)의 하부면(307)에 적용된다. 환경용 시일(500)은 미리형성된 가스켓(gasket) 또는 분배된 탄성중합체 재료일 수 있고, 이는 환형 립(306) 전체에 적용된다. 일 실시예에서, 환경용 시일은 실리콘계 겔을 포함한다.
도 11을 참조하면, PCB(도시되지 않음)로부터 히트싱크(300)로 용이하게 열 전달을 하기 위해 열계면 재료(TIM)(504)가 열 패드(thermal pad)(310)의 표면에 적용된다. TIM은, 예를 들어, 분배된 열 페이스트(thermal paste) 또는 열 겔(thermal gel)일 수 있다. 대안적으로, TIM은 미리절단되고 및 감압성 접착제가 부착된 갭 패드(gap pad)일 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 전기 전도성 가스켓(502) 또는 가스켓형 재료가 히트싱크의 하부 림(305)에 적용될 수도 있다. 전기 전도성 가스켓 또는 가스켓형 재료(502)는 갭-필링(gap-filling) 능력을 제공하는 탄성 코어 요소를 갖는 가스켓의 형태로 제공될 수 있고, 그 코어 요소는 전기 전도성 성분으로 로딩되거나(loaded), 피복되거나, 또는 코팅될 수 있다. 탄성 코어 요소(발포 또는 비발포, 중실 또는 관형일 수 있음)는 통상적으로 성형, 압출, 다이-컷(die-cut), 또는 기타 방식으로 탄성중합체 열가소성 재료[예를 들어, 폴리올레핀(polyolefin), 폴리비닐 클로라이드(polyvinyl chloride), 또는 폴리프로필렌-EPDM 블렌드(polypropylene-EPDM blend)], 또는 열가소성 고무나 열경화성 고무[예를 들어, 부타디엔(butadiene), 스티렌-부타디엔(styrene-butadiene), 니트릴(nitrile), 클로로술포네이트(chlorosulfonate), 네오프렌(neoprene), 우레탄(urethane), 실리콘(silicone) 또는 플루오로실리콘(fluorosilicone)]로 형성될 수 있다.
충전재, 피복이나 코팅을 위한 전도성 재료는 금속 또는 금속-도금된 입자, 직물, 메쉬(meshes), 및 섬유를 포함한다. 바람직한 금속은 구리, 니켈, 은, 알루미늄, 주석 또는 모넬(Monel)과 같은 합금을 포함하고, 바람직한 섬유와 직물은 면, 울(wool), 실크(silk), 셀룰로오스(cellulose), 폴리에스테르(polyester), 폴리아미드(polyamide), 나일론(nylon), 폴리이미드(polyimide)와 같은 천연 또는 합성 섬유를 포함한다. 탄소, 흑연, 도금된 유리, 또는 전도성 중합체 재료와 같은 다른 전도성 입자 및 전도성 섬유가 대체될 수 있다. 대안적으로, 가스켓은 순금속(all-metal), 편성 와이어 구성(knitted wire construction)이도록 제공될 수 있고, 또는 경화성, 전기-전도성 실리콘이나 우레탄 조성물의 오버-몰딩(over-molded)되거나 폼-인-플레이스[formed-in-place (FIP)]된 비드(bead)로서 제공될 수 있다. FIP 구성에 관해, 조성물은 표면 중 하나 또는 다른 표면 상으로 유동 상태로 분배될 수 있고, 이어서 열 적용을 거치거나 대기 수분, UV, 방사선, 또는 다른 에너지원과 함께 그 위치에서 경화 또는 발포될 수 있다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 미리적용된 가스켓(500)을 갖는 히트싱크(300)는 베이스(200)의 리세스형 개구(204) 내에 안착된다. 히트싱크(300)의 길이 및 폭은 리세스형 개구(204)의 치수에 대해 갭 간극(gap clearance)을 갖는다. 히트싱크의 립(306)은, 립에 적용된 환경용 시일(500)과 함께, 베이스(200)의 환형 플랜지(208)와 결합한다.
도 14 내지 도 16을 참조하면, 히트싱크(300)가 베이스(200) 내로 안착되면, 리테이너(400)는 베이스(200)의 탭(206) 위에 위치하고, 보어(402)를 대응하는 탭(206)과 정렬시킨다. 미리조립된 위치(P1)에서, 탭(206)은 리테이너(400)에 적용되는 스냅-인(snap-in) 삽입력에 응답하여 초기 위치로부터 내측을 향해 휜다. 리테이너(400)가 베이스(200)와 히트싱크의 립(306)과 인접하게 접촉하게 되면, 도 16의 조립 위치(P2)에 도시된 바와 같이, 탭(206)은 바브(207)가 이제 리테이너(400)의 상부면과 파지 결합해 있는 상태로 그 초기 위치로 복귀한다. 스냅-인 위치에서, 리테이너(400)는 히트싱크의 립(306)과 환형 플랜지(208)사이에서 환경용 시일(500)를 압축한다. 히트싱크의 주연부 주위 전체의 스냅 특징은 환경용 시일에 매우 균일한 압축을 제공한다.
도 17을 참조하면, 히트싱크(300)와 베이스(200)의 길이 및 폭 치수에 구축된 간극(c1, c2)은 균열 또는 시일이 분리되는 실패 없이 금속 히트싱크(300)와 플라스틱 베이스(200)사이의 열팽창 계수(CTE) 불일치를 허용한다.
도 18에 도시된 바와 같이, 하우징 조립체(100)는 PCB(도시되지 않음)를 수용하기 위한 수용 공간(210)을 포함한다. 열 패드(310)는 열 패드에 적용된 TIM(504)과 함께 열 발생 구성요소로부터 열을 전달하기 위해 PCB 상의 열 발생 구성요소와 정렬되고 접촉하도록 위치한다. 열 패드의 위치 및 크기는 하우징 조립체 내에 수용될 PCB의 특정 특징에 맞춰질 수 있다.
도 19를 참조하면, 대안적인 하우징 조립체(600)는 베이스(200) 및 히트싱크(620)를 베이스 (200)에 스냅 끼움하기 위해 리테이너의 특징을 갖는 히트싱크(620)를 포함한다. 베이스(200)는 도 4 및 도 5에 도시되고 전술되어 있다.
도 20 및 도 21은 히트싱크(620)을 도시한다. 히트싱크(620)는 플레이트 본체(621)를 가지며, 이는 상부면(622), 하부면(623) 및 환형 리테이너 립(627)을 형성한다. 환형 리테이너 립(627)은 베이스(200) 상의 복수의 탭(206)에 대응하는 복수의 보어(628)를 포함한다. 보어(628)는 직사각형 형상을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 베이스의 탭(206) 및 바브(207)를 그 위에 수용하는 임의의 형상일 수 있다. 도 22에 도시된 바와 같이, 보어(628)의 내부 면은 히트싱크의 장착 과정에서 탭(206)이 용이하게 휠 수 있도록 하는 특징[예를 들어, 하나 이상의 경사진 측벽(629)]을 포함하도록 구성될 수 있다. 복수의 핀(625)이 상부면(622) 상에 형성되고 플레이트 본체(621)로부터 외측으로 연장된다. 핀(625)은 서로 평행하고 플레이트 본체(621)의 길이를 따라 상호 이격된다. 핀(625)은 플레이트 본체(621)와 일체로 형성된다. 하부면(623)은 환형 립(627)으로부터 방사상 내측으로 배치된 견부(624)를 포함한다. 하부면은 PCB(도시되지 않음)에 장착된 전자 소자를 냉각하기 위한 열 패드(626)를 하나 이상 포함한다.
히트싱크(620)는 금속 히트싱크일 수 있다. 금속은 알루미늄, 구리, 합금 등일 수 있으며 이에 제한되지는 않는다. 금속의 선택은 열 전달 이외에도 전자기 간섭(EMI) 차폐를 제공할 수 있다. 히트싱크(620)는 다양한 기술을 이용하여 제조될 수 있으며, 이는 금속 스탬핑, 다이 캐스팅, 압출, 분말 금속 및 사출 성형을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 일 실시예에서, 히트싱크는 다이 캐스트 알루미늄으로 제조된다.
도 22를 참조하면, 히트싱크(620)를 베이스(200) 상에 장착하기 전에, 환경용 시일(500)이 견부(624)에 적용된다. 환경용 시일(500)은 미리형성된 가스켓 또는 분배된 탄성중합체 재료일 수 있고, 이는 견부(624) 전체에 적용된다. 일 실시예에서, 환경용 시일은 실리콘계 겔을 포함한다.
도 23을 참조하면, 미리적용된 가스켓(500)을 갖는 히트싱크(620)는 베이스(200)의 탭(206) 위에 위치하고, 보어(628)를 대응하는 탭(206)과 정렬시킨다. 도 24의 조립 위치에 도시된 바와 같이, 바브(207)는 리테이닝 립(627)의 상부면과 파지 결합된다. 스냅-인 또는 고정 위치에서, 환경용 시일(500)은 베이스(200)의 환형 플랜지(208)와 견부(624) 사이에서 압축된다. 히트싱크의 주연부 주위의 전체의 스냅 특징은 환경용 시일에 매우 균일한 압축을 제공한다. 히트싱크(620)와 베이스(200)의 길이 및 폭 치수에 구축된 간극(c3, c4)은 균열 또는 시일이 분리되는 실패 없이 금속 히트싱크(620)와 플라스틱 베이스(200)사이의 열팽창 계수(CTE) 불일치를 허용한다.
도 25에 도시된 바와 같이, 하우징 조립체(600)는 PCB(도시되지 않음)를 수용하기 위한 수용 공간(630)을 포함한다. 열 패드(626)는 열 패드에 적용된 TIM(504)과 함께 열 발생 구성요소로부터 열을 전달하기 위해 PCB 상의 열 발생 구성요소와 정렬되고 접촉하도록 위치한다. 열 패드의 위치 및 크기는 하우징 조립체 내에 수용될 PCB의 특정 특징에 맞춰질 수 있다.
도 26 및 도 27에 도시된 추가 실시예에서, 하우징 베이스(700)는 리세스형 개구(704) 및 리세스형 개구(704)를 둘러싸는 복수의 보어(706)를 포함하는 상부면(702)을 갖는다. 히트싱크(720)는 상부면(722), 하부면(723) 및 환형 리테이너 립(727)을 갖는다. 환형 리테이너 립(727)은 복수의 탄성 탭(728)을 포함한다. 하우징 베이스(700)의 복수의 보어(706)는 히트싱크(720) 상의 복수의 탭에 대응한다. 전술한 바와 같이, 보어(706)는 그 위에 탭(728)과 바브를 수용하는 임의의 형상일 수 있다. 전자 하우징 조립체의 히트싱크 및 하우징 베이스의 다른 특징은 전술한 바와 같을 수 있다.
종래의 하우징 조립체와 비교하여, 본 명세서에 설명된 전자 하우징 조립체는 히트싱크를 경량화하고 설치를 용이하게 하며, 금속 히트싱크과 플라스틱 하우징 베이스의 상이한 열팽창 특성을 수용할 수 있는 능력으로 인해 기밀한 환경용 시일을 제공한다.
본 발명이 특정 실시예 또는 실시예들에 관련하여 예시되고 설명되었지만, 통상의 기술자가 본 명세서 및 첨부 도면의 읽고 이해하여 등가의 변경 및 수정이 이루어질 수 있음이 명백하다. 특히, 전술한 요소(구성요소, 조립체, 장치, 조성물 등)에 의해 수행되는 다양한 기능과 관련하여, 이러한 요소를 설명하기 위해 사용된 용어("수단"의 대한 참조를 포함함)는 달리 언급되지 않으면, 본 명세서에 예시된 본 발명의 예시적인 실시예 또는 실시예들에서 기능을 수행하는 개시된 구조체와 구조적으로 동등하지 않더라도, 설명된 요소의 특정 기능을 수행하는(즉, 기능적으로 등가인) 임의의 요소에 대응하는 것으로 의도된다. 게다가, 본 발명의 특정 특징이 다수의 예시된 실시예 중 단지 하나 이상과 관련하여 전술되었을 수도 있지만, 이러한 특징은 임의의 주어진 또는 특정 용례를 위해 요구되거나 유리할 수도 있는 바와 같이, 다른 실시예의 하나 이상의 다른 특징과 조합될 수도 있다.
Claims (14)
- 전기 하우징 조립체이며:
제1 개구 및 이에 대향하는 제2 개구, 제1 개구를 둘러싸는 리세스형 플랜지, 및 플랜지를 둘러싸는 복수의 탄성 보유 부재를 갖는 하우징 베이스;
제1 개구 위에 위치하고 외주 둘레에 배치된 립을 가지며 립으로부터 방사상 내측으로 배치된 견부를 갖는 히트싱크로서, 립은 복수의 탄성 보유 부재를 내부에 수용하도록 복수의 탄성 보유 부재와 대응되는 복수의 보어를 갖는 히트싱크; 및
히트싱크의 하부 림에 적용되는 탄성중합체 가스켓으로서, 하부 림은 전자 장치 측에 있고, 전자 장치는 히트싱크의 냉각 대상인, 탄성중합체 가스켓;을 포함하고,
견부는 하우징 베이스의 플랜지와 고정 상태로 결합되는, 전기 하우징 조립체. - 전기 하우징 조립체이며:
제1 개구 및 이에 대향하는 제2 개구, 제1 개구를 둘러싸는 리세스형 플랜지, 및 플랜지를 둘러싸는 복수의 보어를 갖는 하우징 베이스;
제1 개구 위에 위치하고 외주 둘레에 배치된 립을 가지며 립으로부터 방사상 내측으로 배치된 견부를 갖는 히트싱크로서, 립은 복수의 탄성 보유 부재를 갖는 히트싱크; 및
히트싱크의 하부 림에 적용되는 탄성중합체 가스켓으로서, 하부 림은 전자 장치 측에 있고, 전자 장치는 히트싱크의 냉각 대상인, 탄성중합체 가스켓;을 포함하고,
하우징 베이스의 복수의 보어는 히트싱크의 복수의 탄성 보유 부재를 내부에 수용하도록 배열되며, 히트싱크의 견부는 하우징 베이스의 플랜지와 고정 상태로 결합하는, 전기 하우징 조립체. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
제1 개구와 이에 대향하는 제2 개구 사이의 공간은 하우징 조립체 내의 인쇄 회로 기판을 수납하기 위한 수용 공동을 형성하는 전기 하우징 조립체. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
하우징 베이스는 중합체 재료를 포함하고 히트싱크는 금속 재료를 포함한 전기 하우징 조립체. - 제4항에 있어서,
히트싱크는 알루미늄을 포함한 전기 하우징 조립체. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
히트싱크의 립 위에 위치한 환경용 시일 부재를 더 포함하고, 환경용 시일은 결합 상태에서 립과 플랜지 사이에서 압축되는 전기 하우징 조립체. - 삭제
- 제1항에 있어서,
탄성중합체 가스켓은 전기 전도성을 가지는 전기 하우징 조립체. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
히트싱크는 히트싱크의 외측을 향하는 표면에 배열된 상호 이격된 복수의 냉각핀을 포함하는 전기 하우징 조립체. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
히트싱크는 히트싱크의 내측을 향하는 표면에 상승된 열 패드를 적어도 하나 포함하는 전기 하우징 조립체. - 제10항에 있어서,
열 패드 중 적어도 하나에 적용되는 열계면 재료를 더 포함하는 전기 하우징 조립체. - 삭제
- 삭제
- 삭제
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