KR20000049258A - 절첩식 핀 열 싱크 및 팬 부착구 - Google Patents

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KR20000049258A
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차파가이스비벡
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조셉 엠. 보나비타
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Abstract

절첩식 핀 열 싱크는 냉각시킬 필요가 있는 외로 부품, 특히 CPU에 클램핑된다. 릿지는 공기 유동을 최적화시키도록 설계되어 있다. 공기를 강제 유동시키는 데에는 팬을 사용하는 것이 바람직하다.

Description

절첩식 핀 열 싱크 및 팬 부착구{FOLDED FIN HEAT SINK AND FAN ATTACHMENT}
전자장치의 냉각은 이러한 장치의 성능에 주요 제한 인자중 하나로 되어 있다. 특히, 대표적인 개인용 컴퓨터에서 중앙처리유닛은 4 inch2보다 작은 면적에서 40 와트까지의 열을 생성할 수 있다. 칩의 성능은 이의 속도에 의해 큰 범위로 확장되며, 속도가 높을수록 더 많은 열이 생성된다. 생성된 열이 많을수록 칩의 처리 속도가 느려지고 칩의 수명이 짧아진다.
또한, 소음도 전자장치 분야에서 중요한 인자이다. 특히, CPU를 갖춘 전자 시스템이 가정에서 빈번하게 사용되기 때문에 조용한 시스템에 대한 요구가 커져가고 있다. 집적회로 칩을 냉각시키는 대표적인 방법은, 칩 영역 또는 부착된 열 싱크를 통해서 냉각 공기를 순환시키는 데 사용된 예를 들어 팬 등의 하나 이상의 공기 이동 장치를 사용한다. 열이 더 많이 발생하면 더 많은 공기가 순환되어야 한다. 더 크고 신속한 이동 팬을 설치하면 소음이 더 많이 발생하게 된다.
컴퓨터 시스템의 또 다른 관점으로, 시스템 내의 전자장치가 공간을 차지한다는 문제가 있다. 트레이드오프 면은 열 싱크가 더 큰 표면적을 가짐으로써 부착된 장치를 더 효율적으로 냉각시키게 된다. 컴퓨터 시스템 내에서 더 작은 공간을 취할 수 있고 소정의 냉각을 달성하기 위해 공기를 순환시키는 데 더 적은 동력의 팬을 사용하도록 열 싱크에 큰 표면적을 제공하는 것이 매우 바람직하다.
무게 또한 컴퓨터 시스템에서 중요한 문제로 된다. 압출된 열 싱크는 중실 알루미늄 덩어리이고, 많은 개인용 컴퓨터, 특히 인텔 펜티엄 프로(티엠) 칩을 탑재한 개인용 컴퓨터에서 열 싱크는 1/4 파운드를 초과한다. 이들 처리 칩이 기판 장착부로부터 카트리지로 위치를 변경함으로써 무게는 더 중요한 문제로 되고 있다. 예를 들어, 인텔사의 제품은 소위 Klamath로 불리는 이의 최근 칩에 대해 히트 싱크의 허용가능한 무게를 1/2 파운드(250 그램)로 제한하고 있다. 이러한 추가의 무게는 스크류를 사용하는 추가의 장착력을 필요로 하고 많은 경우에 히트 싱크 자체를 위한 추가의 지지 비임을 필요로 하게 된다. 추가의 지지 및 장착력이 없으면 이들 무거운 히트 싱크는 운송중에 떨어져 나가게 된다.
개인용 컴퓨터의 제조시에는 대표적으로 멀티 팬이 사용되는데, 이는 소음을 발생시키게 된다. 또한, 열 싱크는 개개의 칩에 필요하다. 이들 열 싱크의 대부분은 압출된 알루미늄으로부터 제조된다. 알루미늄은 얇은 핀이 압출부 길이를 주행하게 되는 구조로 압출된다. 압출부는 반도체 장치에 접촉하는 하부 상의 평면을 갖도록 설계된다. 이들 핀의 표면적을 더 증가시키기 위해서, 제조업자는 압출부를 따라 별도의 핀들을 생성하는 경제적인 가공 공정으로 얇은 핀을 통해서 횡단 절단하는 방법을 일반적으로 사용하고 있다. 이들 각각의 핀은 표면적의 적어도 4개의 측면을 가지며, 횡단 절단 이전의 곧은 얇은 핀보다 두배로 된다. 압출된 알루미늄 열 싱크는 가혹한 제한을 받게 된다. 핀의 높이는 압출 공정 때문에 핀들 사이의 거리의 차의 수배로만 될 수 있으며, 핀의 두께는 대표적인 압출 공정에서 압축부 기부에서의 두께가 높이의 적어도 1/5가 되어야 하기 때문에 높이에 의해 제한된다. 따라서, 소정 면적에 대한 핀 밀도가 높을수록 핀 높이가 짧아진다. 1/2 inch 높이 및 4 inch2의 면적보다 작은 용적에서 횡단 절단부를 갖는 압출된 열 싱크에서 얻을 수 있는 가장 높은 전체 표면적은 대개 약 25 inch2에 이른다. 인치당 핀의 양은 두께 및 높이에 의해 제한된다. 압출부 상에서의 핀의 밀도에 의한 이 제한은 열제거 효율을 감소시킨다.
밀도에 대한 제한을 보상하기 위해서 압출부는 압출된 후에 많은 2차 작업을 통해서 열 싱크에 사용될 압출부를 갖는다. 먼저, 많은 경우에, 열 싱크의 기부는 부착되었을 때 열 생성 기판에 매끄럽게 접촉하기 위해서 평활하게 가공된다. 그 다음에, 길이가 대개 8 피트인 압출부의 바아들이 특정 크기, 대개는 대표적인 반도체에서 2 inch인 크기로 절단된다. 다음 단계는 횡단 절단하는 단계이다. 그 후에, 열 싱크는 장착 구멍 및 위치를 형성하기 위해 스탬핑 가공된 후에 양극 처리 및 버어 제거 가공된다. 모든 경우에, 압출부를 만드는 것은 비용이 비싸고 긴 공정 시간을 필요로 한다.
미국 특허 제5,329,426호(빌리안)는 이러한 압출구를 열 발생 칩 캐리어에 직접 부착하는 데 사용되는 방법을 예시하고 있다. 중실 열 싱크를 칩 캐리어 패키지를 지지하는 한쌍의 브레이스로 깎는 데 스프링이 사용된다.
집적회로 칩이 더 빠르고 더 뜨겁기 때문에, 간편하게 압출된 열 싱크는 불충분하다. 제조업자들은 이들 압출된 열 싱크에 팬을 추가하거나 다른 공기 이동 장치를 추가하고 있다. 대개는 자체의 하우징을 갖는 팬은 압출부의 상부에 나사 고정되고 핀을 통해서 공기를 강제 이송한다. 대개 핀은 압출부 전체 높이에 약 1/2 inch의 추가 높이를 부가하게 된다. CPU를 따라 약 1 inch정도인 열 확산 요소의 전체 높이를 제한하고 있는 대표적인 컴퓨터 시스템 내에서의 제한에 기인하여, 압출된 열 싱크부도 핀 높이의 전체 1/2 inch로 제한된다. CPU의 냉각 효율을 증가시키기 위해서, 팬 속도는 압출부를 통해서 공기를 더 많이 송풍하도록 증가된다. 표면을 통과하는 공기의 양이 많을수록 공기가 더 신속하게 열을 빼앗기 때문에 열전도성이 높아지게 된다. 높은 공기 유동은 복귀를 감소시키지만 표면의 열전도성을 두배로 하기 위해 공기 속도를 두배로 하기는 어렵다. 대개 개인용 컴퓨터의 CPU 열 싱크에 사용되는 400 mm 스타일의 팬은 10,000 rpm의 높은 속도로 회전한다. 이러한 높은 속도는 30 dB 이상의 소음을 발생한다. 팬 속도를 줄이면 소음 수준은 줄일 수 있으나 열 싱크의 성능도 감소된다.
압출 알루미늄의 제한 조건을 일부 극복하기 위해서 몇몇 제조업자들은 절첩식 핀 알루미늄을 생각하게 되었다. TUV S.A.에 의해 제조되고 소위 CPU 쿨러로 불리는 대만 제품이 미국에서 판매되고 있다. 이 CPU 쿨러는 한쪽 연부에 인접한 사각형의 열전도성 기부에 결합된 절첩식 핀 알루미늄의 스트립을 사용한다. 절첩식 핀 알루미늄을 따라 형성된 기부의 상부에는 기부측 수평으로 가로지르고 절첩식 핀을 통해서 공기를 안내하기 위한 팬이 있다. 이 제품은 열전도성 기부를 CPU의 상부에 부착하기 위해서 열 테이프 또는 열 그리스를 사용할 것을 권장하고 있다.
미국 특허 제5,494,098호(모로사스)는 절첩식 핀 알루미늄 위에 장착된 팬을 갖는 열 싱크를 예시하고 있다. 이 열 싱크를 제조하는 공정은 절첩식 핀을 중실 알루미늄 블록에 브레이징하는 단계와, 핀에 의해 형성된 채널에 개구를 마련하도록 고정된 핀의 상부를 밀링 가공하는 단계 등 높은 비용을 수반하는 다수의 단계를 포함한다.
본 출원은 계류중인 1997년 4월 3일자 미국 가특허출원 제60/042,498호 및 1998년 3월 16일자 미국 가특허출원 제60/078,210호를 우선권 주장하고 있으며, 상기 특허출원의 명세서 내용을 본 명세서에서 참고하게 된다.
본 발명은 냉각 장치에 관한 것으로, 특히 중앙처리유닛(CPU) 등의 집적회로 칩용 열 싱크에 관한 것이다.
도1은 절첩식 핀의 사시도.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 열전도성 시트의 일 실시예를 도시한 사시도.
도3은 도2의 실시예를 제조하기 위해 절첩하기 전의 열전도성 시트의 평면도.
도4는 열전도성 절첩된 시트의 변경 실시예를 도시한 사시도.
도5는 본 발명의 액티브 열 싱크의 일 실시예를 도시한 사시도.
도6은 도시의 간명성을 위해 팬을 제거한 상태로 도시한 도5의 액티브 열 싱크의 단면도.
도7은 도5의 열 싱크의 분해도.
도8은 도7의 캡(22)의 저면도.
도9는 도5의 열 싱크의 평면도.
도10은 본 발명의 열 싱크의 변경 실시예의 측단면도.
도11은 도10의 열 싱크에 사용된 긴 스프링의 사시도.
도12는 본 발명의 변경 실시예의 열 싱크 조립체의 사시도.
도13은 도12의 열 싱크 조립체에 사용하기 위한 스프링의 사시도.
도14는 도12의 열 싱크 조립체에 사용하기 위한 기부판의 평면도.
도15는 본 발명의 일 실시예의 냉각 팬 조립체의 사시도.
도16은 도12의 열 싱크 조립체와 도15의 냉각 팬 조립체를 결합한 상태를 도시한 사시도.
본 발명의 실시예는 열 싱크 조립체 및 이와 관련된 팬 조립체를 만들기 위해 절첩식 핀을 열전도성 판에 고정하는 클램핑 방법을 사용하는 것에 관한 것이다. 알루미늄 시트 또는 다른 열전도성 재료는 교호식 열을 이루는 릿지 및 홈통(홈)을 형성하는 웨이브형 패턴으로 절첩된다. 이렇게 절첩식 핀은 냉각될 기판 상에 또는 열 싱크 조립체를 형성하도록 별도의 전도성 기부판 상에 직접 위치시키기 위해 사용된다. 절첩식 핀 열 싱크의 릿지에 개구가 필요한 경우에 이러한 절첩식 핀 열 싱크를 제조하는 방법은, 열전도성 시트에 주기적으로 이격된 구멍을 마련하고, 이들 구멍이 릿지의 상부에 나타나도록 릿지 및 홈을 형성하도록 열전도성 시트를 절첩하고, 절첩식 열전도성 시트를 열전도성 표면에 클램핑하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예의 열 싱크는 적어도 한 세트의 교호식 릿지 및 홈으로 절첩식 열전도성 시트를 포함한다. 클램프 기계는 절첩식 전도성 시트를 열전도성 판에 대하여 가압하기 위한 것이다. 증가된 열 효율은 열전도성 절첩된 시트의 상부에 있는 다수의 릿지를 관통하는 개구를 포함함으로써 제공될 수 있다. 클램프 기구는 절첩식 열전도성 시트를 판에 대하여 누르기 위해 인접부를 포함한다. 인접부는 절첩식 전도성 시트의 릿지 또는 홈에 대하여 누르도록 위치할 수 있다. 클램프는 절첩된 시트를 판에 대해 클램핑된 상태로 유지하기 위해 판의 하부에서 래칭하는 탭을 포함한다. 클램핑된 열 싱크 조립체는 냉각될 기판에 클램핑될 능력도 갖추고 있다. 일 실시예에서, 스프링 클립은 열 싱크 조립체의 열전도성 판을 냉각될 기판에 대해 가압하기 위해 마련된다. 다른 기계적 클램핑 기구는 열 싱크 조립체를 기판에 부착하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 절첩식 핀을 열전도성 판에 클램핑하는 탭은 기판에의 클램프로서 이중으로 사용될 수 있다. 탭은 냉각될 기판에 부착구를 만드는 데 사용될 수 있는 추가의 절곡부를 구비할 수도 있다.
본 발명의 열 싱크 조립체의 일 실시예에 따르면, 캡은 열전도성 시트를 판에 클램핑하는 데 사용될 수 있다. 캡은 하우징으로부터 하방 돌출하는 부가부 및 판의 연부 아래를 래칭하기 위해 부가부 상의 플랜지를 포함할 수 있다. 인접 부재는 열전도성 시트의 다수의 릿지의 상부에 대하여 누르기 위해 캡에 포함될 수도 있다. 또한, 클램핑 압력이 시트 상의 릿지 모든 부분에 걸쳐 인가되도록 압축성 가스켓이 인접 부재와 열전도성 시트의 상부 사이에 포함될 수 있다. 클램프는 열전도성 시트와 이 시트 아래의 판 사이의 열전도성을 양호하게 증진시킨다.
본 발명의 열 싱크 조립체의 또 다른 실시예에 따르면, 클램핑 장치는 절첩식 핀의 홈에 압력을 인가하는 스프링 기구로 되어 있다. 스프링 기구로부터 현수된 다수의 탭은 절첩식 핀을 판에 대하여 누르도록 스프링을 인장시키기 위해 기부판의 연부 아래를 래칭 결합하는 상태로 가압된다. 기부판이 별도의 열 싱크 조립체를 형성하면, 이 조립체는 냉각될 기판에 이 기판에 대하여 기부판이 가압된 상태로 부착된다. 본 발명의 실시예에 사용하기 위한 스프링은 다수의 평행 연결부를 포함한다. 각 연결부는 절첩식 핀의 홈중 하나에 각각 끼워진다. 이 실시예에서, 한쌍의 크로스바아는 연결부에 수직하게 연결부의 대향 단부들에 연결된다. 크로스바아에 압력을 인가함으로써, 탭은 기부판 아래에서 걸릴 때까지 이동된다. 조립된 열 싱크를 냉각될 기판 상에 위치시킴으로써 탭은 기판에 맞물릴 때까지 밀려나게 된다. 이 열 싱크의 실시예에 따르면, 기부판은 스프링의 탭과 조합되어 절첩식 핀을 기부판 상에 3차원으로 로킹하도록 작용하는 노치들을 갖고 있다.
본 발명의 열 싱크 조립체를 제조하는 방법은 상부의 릿지와 하부의 홈을 교호로 형성하도록 열전도성 시트를 절첩하는 단계를 포함한다. 클램프 기구는 절첩된 열전도성 시트 상에 위치한다. 절첩식 열전도성 시트는 클램핑된 열 싱크 조립체를 형성하도록 절첩식 열전도성 시트의 하부를 열전도성 판에 대해 가압하는 열전도성 판에 클램핑된다. 열 싱크 조립체는 기판에 접촉 상태에 있는 열전도성 판에 의해 냉각될 기판에 부착된다.
열 확산은 열 싱크를 통해서 공기를 이동시킴으로써 더 증진된다. 열 싱크 조립체는 냉각될 집적회로 칩의 풋프린트 내에 전체 열 싱크 장치를 유지하는 동안에 열 싱크의 상부에 장착되도록 배열될 수 있다. 이러한 공기 이동 장치는 열 싱크 조립체의 캡 내에 장착될 수 있다. 공간 제한이 더 유동적인 경우에는, 본 발명의 냉각 팬 조립체도 사용할 수 있다. 냉각 팬 조립체는 하우징의 개구에 장착된 팬 등의 공기 이동 장치를 포함한다. 하우징은 공기 이동 장치가 공기를 열 싱크에 안내하도록 열 싱크에 장착된다. 하우징은 공기 이동 장치로부터 안내되는 공기 통로의 일부를 차단하는 배플을 포함한다. 배플은 절첩식 핀에 의해 형성된 공기 채널 전체에 걸쳐 연장된다. 공기는 채널로의 배플 주위로 이동하여 배플 뒤로 공기 채널을 빠져나간다. 하우징은 공기가 공기 채널로 빠져나가게 되는 열 싱크에 걸쳐 연장되는 후드도 포함한다. 후드는 배출되는 공기가 공기 이동 장치를 통해서 재순환하는 것을 방지하도록 위치된다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 절첩식 핀 열 싱크 조립체를 제조하는 방법이 마련된다. 열전도성 시트는 주기적으로 이격된 구멍들을 구비하고 있다. 이 시트는 상부의 릿지와 하부의 홈을 교호식으로 형성하도록 절첩되며, 여기서 구멍들은 다수의 릿지의 상부를 통하는 개구를 형성하게 된다. 구멍들은 사각형, 아치형 또는 V형 홈 등의 임의의 형상으로 공기 이동 장치 아래에 오목한 구역을 형성하는 크기 및 형상을 취할 수 있다. 팬 아래의 오목한 구역은 열 싱크를 통해서 공기의 순환을 효과적으로 개선하는 것으로 밝혀졌다. 시트의 구멍들을 형성될 릿지부에 적절하게 정렬시키기 위해 시트를 절첩하기 전에 인덱싱이 수행된다.
본 발명의 다른 목적 및 장점은 첨부 도면을 참조하여 이루어지는 본 발명의 양호한 실시예에 대한 설명으로부터 명확하게 이해할 수 있다.
도1에 도시된 것과 같은 절첩식 핀은 종래 기술의 열 싱크를 형성하는 데 사용되었다. 대개, 종래 기술에서는 절첩식 핀이 브레이징 등의 방법에 의해 평평한 열전도성 표면에 결합된다. 절첩식 핀은 알루미늄 등의 열전도성 재료로 된 주름진 시트이다. 종래의 기계는 알루미늄으로 된 평면 시트를 취급하기에 적합하고, 알루미늄 시트를 교호식 릿지(12) 및 홈(또한, "홈통"이라고도 함; 14)을 갖는 주름진 절첩식 핀으로 변경시키는 데 필요한 절첩부를 만드는 데 적합하다. 본 발명에서는 열 효율을 개선하고 열 싱크에서 절첩식 핀을 사용함으로써 비용을 낮출 수 있는 방법을 찾으려고 한다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 개구(16)는 도2에 도시된 것처럼 절첩식 핀(10)의 릿지(12)의 상부면에 형성된다. 절첩된 시트의 홈의 중실 바닥면이 냉각될 표면으로부터 멀리 열을 전도시키기 위한 표면 영역을 제공하는 것으로 되어 있으나, 릿지의 개구(16)는 개구 릿지에 인접하는 모든 벽의 양 측면을 따라 열을 빼앗기 위해 수직 공기 유동을 허용한다. 공기는 홈 구역을 통해서 항상 상하로 유동하도록 허용되고, 개구(16)는 홈들 사이의 칼럼으로 공기의 수직 유동을 허용한다.
절첩식 핀이 절첩식 핀의 상부에 놓인 팬 등의 공기 이동 장치와 함께 사용되면, 공기 순환은 팬 아래에 오목한 구역(18)을 마련함으로써 개선되는 것으로 밝혀졌다. 오목한 구역(18)은 릿지(12)의 전체 높이보다 짧은 벽들에 의해 형성된다. 양호한 실시예에 따르면, 오목한 구역(18)은 도2에 도시된 것처럼 평평한 사각형 채널의 형태이다. 변경 실시예에 따르면, 아치형 구역이 형성될 수도 있다. 아치형 구역은 절첩식 핀의 상부에 위치한 팬 아래에 빈 아치형 채널을 남긴다.
도3에서, 릿지(16)에 오목한 구역(18) 및 개구(16)를 갖춘 절첩식 핀을 제조하는 것 열전도성 시트(110)를 절첩하기 전에 천공부를 제공함으로써 간편하게 수행된다. 본 발명의 양호한 제조 방법은 열전도성 시트(110)를 제조하는 단계를 포함한다. 양호한 시트 금속은 0.012 inch 두께를 갖는 알루미늄 시트이다. 절첩식 핀에 개구를 형성하기 위해서, 이 시트는 주기적으로 이격된 슬롯(116)으로 천공되어 있다. 이들 슬롯(116)은 오목한 구역(18)을 생성하도록 형성되게 되는 벽으로 절단되게끔 팽창된다. 이들 슬롯(116)은 홈 하부가 그 아래에 있는 평평한 표면에 열 접촉 상태로 유지되도록 홈의 하부로는 팽창되지 않는다. 아치형 구역을 형성하기 위하여, 가변 반경을 갖는 반원형 절결부는 열전도성 시트를 통하는 개구를 팽창시키도록 슬롯에 인접하여 절결된다.
천공된 전도성 시트(110)는 절첩 공정에 사용하기 위해 마련된다. 열전도성 시트에 주기적으로 이격된 개구를 인덱싱하는 것은 슬롯(116)이 절첩 공정중에 릿지(12)의 상부에 정렬되도록 정확하게 수행된다. 인덱싱은 임의의 하나의 절결부가 스트립의 이전 절결부에 너무 근접하거나 이로부터 너무 멀리 이격되게 되는 정도가 조합되기 때문에 이 방식에서는 어려운 공정이다. 예를 들어, 시트 금속 작업에서 통상적으로 받아들여지는 공차는 0.005 inch이다. 상기 실시예에서, 이 슬롯은 0.3 inch의 폭을 갖고, 핀 측벽의 전체 높이는 0.45 inch이고, 각 릿지 및 각 홈은 0.076 inch의 폭을 갖고 있다. 상기 실시예에서, inch 당 핀 측벽의 수는 12이다. 양호한 실시예의 절첩식 핀은 2 inch × 2inch이다. 이들 일정하게 누적된 허용차 때문에, 릿지 상부보다는 핀 측벽 상에 슬롯이 있으므로 약 38개의 릿지만이 전체 조립체에 대하여 0.005 inch 오프될 필요가 있어서 비기능성으로 된다. 38개의 릿지는 상기 실시예에서 약 3개의 부분으로 된다. 인덱싱에 대한 또 다른 현저한 장애는 속도이다. 고속 절첩 기구는 분당 300회 절첩할 수 있다. 이 실시예에서, 재료는 매우 짧은 시간 동안 실제로 정지한다. 이러한 정지된 전이 기간에, 절단 기계는 구멍을 펀칭해야하고 다이는 절첩 기계가 금속을 전진시키기 전에 구멍을 빠져나와야 한다. 이러한 문제를 다 복잡하게 하는 것은 알루미늄 등의 얇은 전도성 재료가 신장된다는 것이다. 그 해법은 펀칭이 가능한 한 절첩 지점에 근접하여 일어나도록 절첩 기계에 맞게 펀칭 기계를 설계해야 한다는 것이다. 이 실시예에서, 펀칭은 절첩 기계로부터 거의 6 inch 상류에서 일어난다. 상기 실시예에서, 슬롯은 기계가 평평한 시트를 교호식 홈 및 릿지를 갖춘 주름진 시트로 변경시키도록 절첩하게 되는 지점으로부터 상류로 6 inch되는 지점에서 절결된다.
도4를 보면, 본 발명에 사용하기 위한 절첩식 핀의 열전도성 시트의 변경 실시예가 도시되어 있다. 개구(16)는 절첩식 핀의 릿지(12)에 형성되어 있다. 또한, 한쌍의 오목한 구역(18)은 절첩식 핀의 상부를 통해서 형성되어 있다. 도4의 오목한 구역(18)은 V형 홈이다. V형 홈은 절첩 단계 전에 열전도성 시트에 반드시 마름모형 절결부를 제공함으로써 형성할 수 있다. 오목한 구역(18)을 사용하면 모든 벽이 절첩식 핀의 상부까지 연장되도록 된 실시예에 비해서 절첩식 핀을 통한 공기 유동을 개선할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
절첩식 열전도성 시트를 열 싱크로서 기능하게 하기 위해서는 절첩식 핀과 냉각될 표면 사이에 열 접촉이 필요하다. 도5 내지 도9를 보면, 클램핑은 열전도성 시트의 홈을 열전도성 바닥판(38)에 대하여 가압하기 위해 본 발명의 일면에 따라 사용된다. 상기 양호한 실시예에 따르면, 바닥판(38)은 알루미늄(32)으로 수천 분의 1 inch 두께로 제조된다. 바닥판(38)은 집적회로 칩 등의 냉각될 기판(40) 상에 직접 접촉 상태로 위치된다. 본 발명의 클램핑된 절첩식 핀은 절첩식 핀이 냉각될 기판 상에 직접 클램핑되도록 바닥판 없이도 사용될 수 있다. 절첩식 핀과 평평한 판 또는 기판 사이의 압력을 유지하는 효과적인 클램핑 기구를 사용함으로써 절첩식 핀을 판에 고정하는 브레이징 방법을 이용하는 것보다 적은 비용이 든다.
캡(22)은 클램핑 기구를 포함할 수 있다. 캡(22)은 실질적으로 모든 릿지에 대하여 하방으로 가압하도록 열전도성의 주름진 시트에 있는 모든 릿지의 상부에 걸쳐 연장되는 상부 인접 부재(26) 또는 표면을 포함한다. 여러 릿지 및 홈을 따라 존재하는 어떠한 불균일성도 홈의 일부를 통해서 압력이 인가되게 하지만 다른 부분에는 인가되지 않게 한다. 이러한 상황은 양호한 표면 접촉이 홈과 그 아래에 있은 기판 사이에서 얻어지도록 모든 릿지에 걸쳐 압력을 분산시키도록 릿지의 상부에 압축성 가스켓을 사용함으로써 최소화될 수 있다. 이러한 가스켓은 폴리에틸렌 포움으로 제조될 수 있다.
클램핑 기구의 바닥 인접부는 캡(22)의 상부로부터 하방 연장되는 부가부(28)에 형성된다. 상기 실시예에서, 캡 부가부(28)는 캡의 4개의 모서리로부터 하방 연장된다. 4개의 모서리 부가부 각각은 내향 연장되는 플랜지 또는 탭(32)을 구비하고 있다. 각 플랜지(32)는 바닥판(38) 아래에 로킹되기 위한 연부(42)를 갖는다. 상부 인접 부재(26)와 플랜지(32) 사이의 늘어진 간격은 열전도성의 절첩된 시트의 릿지(12)와 바닥판(38)이 그 사이에 유지되기 위한 기밀 끼움부를 제공하기에 충분히 작다. 플랜지(32)의 하측면은 조립중에 바람직하게 기울며, 바닥판(38)은 절첩된 시트 아래의 캡으로 용이하게 스냅될 수 있다. 판은 각 플랜지의 상부 연부를 벗어날 때까지 부가부를 외향으로 가압하는 램프(44)에 대하여 눌린다. 이 지점에서, 부가부(28)는 판 상에 스냅된다. 따라서, 부가부(28)는 래치 부재로서 작용한다. 절첩된 시트 및 바닥판을 상부 인접부와 플랜지(126) 사이에 개재함으로써 압력이 인가되어 절첩된 시트와 바닥판 사이의 열 접촉을 개선하게 된다. 상기 실시예의 캡(22)은 방화재 PCABS 등의 플라스틱으로부터 제조된다. 또한, 상기 실시예의 캡은 인접부(26) 및 부가부(28)를 포함하는 일체 성형식 플라스틱 부품이다. 캡은 바닥판(38)을 수용하고 바닥판 아래의 플랜지(32)에 도달하도록 부가부를 외향 절곡시키기 위해 충분한 탄성을 갖는다.
대표적인 CPU 칩은 종래의 방식으로 기부에 클램핑된다. 대개, ZIF 소켓(47)이 사용된다. 액티브 열 싱크는 CPU 칩 위에 위치한다. 하우징 상의 스프링 클립(24) 각각은 CPU 기부 상의 후킹 표면 아래에 로킹되는 루프(46)를 포함한다. 스프링 클립(24)은 CPU 기부의 후킹 표면(26)에 결합되도록 당겨지게끔 가요성을 갖고 있다. 일단 로킹되면, 스프링(24)은 캡(22) 상으로 하방으로 당겨진다. 따라서, 스프링(24)은 주름진 열전도성 시트와 바닥판(38)으로 전달되는 캡에 대하여 하방으로 연속 압력을 제공하는 추가의 클램프로서 작용한다. 특히, 바닥판(38)은 CPU 칩의 경우에 냉각될 기판(40)에 기밀 열 접촉 상태로 유지된다. 상기 실시예에 따르면, 스프링 클립(24)은 캡(22)의 원통형 웰(50) 내에 수직으로 각각 지지되는 대향 단부들을 갖고 있다. 캡(22)은 스프링 클립(24)을 고정하기 위해 4개의 수직형 원통형 웰(50)을 구비하고 있다. 클립(24)은 웰(50) 상에 클립을 유지하고 캡(22)에 하방 힘을 전달하기 위한 벤드(52)를 포함한다. 루프(46)는 CPU 소켓(47) 상의 후크(48)를 결합하도록 하방으로 연장된다.
본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 팬(30)은 주름진 열전도성 시트(10) 위에 캡(22)을 수납할 수 있다. 캡(22)은 팬(30)이 공기를 이동시킬 수 있게 되는 개구(36)를 포함한다. 캡(22)은 팬(30)을 캡(22)에 부착하도록 팬 조립체의 정렬된 구멍(54)에 단정하게 끼워지기 위해 테이퍼진 포스트(52)를 구비할 수도 있다. 팬(30)은 열전도성 시트의 핀들 또는 벽들 사이에 공기를 가압하도록 구성되어 있다. 따라서, 이는 소위 액티브 열 싱크로 불린다. 열 싱크는 열전도성 절첩된 시트(10)를 포함한다. 도1에 도시된 것처럼 종래 기술의 단순한 절첩식 핀을 사용해서도 개구(16) 및 오목한 구역(18)을 제공함으로써 개선된 열 효율을 얻을 수 있다.
동력은 배터리 또는 컴퓨터 시스템 내의 전원에 부착될 수 있는 팬에 연결된 도선(31)을 통해서 팬에 제공될 수 있다. 와이어(31)를 수용하도록 캡 벽에 리세스(56)를 포함할 수도 있다. 와이어는 컴퓨터 시스템의 전원에 상호 결합되기 위한 플러그 커넥터(60)에 이어진다. 팬(30)은 열전도성 절첩된 시트를 통해서 공기를 하방으로 이동시키거나 절첩된 시트를 통해서 대향 방향으로 공기를 흡입하는 데 사용된다. 공기의 수직 유동의 효율은 절첩된 시트(10)의 릿지의 상부에 개구(16)를 제공함으로써 실질적으로 증진된다. 본 발명의 양호한 실시예에서, 개구(16) 및 오목한 구역(18)을 갖는 절첩된 시트는 릿지가 단지 1/2 inch 높은 영역에서 4 inch2를 차지하는 CPU 상에 66 inch2의 냉각 표면적을 제공할 수 있다.
필요에 따라 클램핑 압력을 모든 릿지(12) 상에 확산시키기 위해 절첩식 핀의 상부에 가스켓(34)을 부가할 수도 있다. 가스켓(34)은 절첩된 시트의 상부와 캡 내의 상부 인접부 사이에 삽입되어 있다. 가스켓(34)과 열전도성 절첩된 시트의 릿지(12)와의 조합된 높이는 바닥판(38)과 인접 부재 사이의 간극을 초과한다. 따라서, 판이 캡 쪽으로 일단 스냅되면, 압력은 가스켓을 통해서 절첩된 시트의 릿지 상부에 대하여 하방으로 계속 인가된다. 공기의 수직 유동을 위해 상부를 개방하는 것에 더해서 캡은 홈 및 릿지의 단부에 인접한 측면에 개구를 구비한다. 측면 개구는 공기가 전도성 절첩된 시트로 또는 이로부터 수평 유동하는 것을 허용한다.
본 발명의 실시예는 주름진 시트가 캡(22)을 CPU 또는 CPU를 내장하는 소켓 상에 스냅 체결합으로써 CPU에 대해 직접 가압되게 되어 있다. 주름진 시트를 CPU에 압착하기 위해 부가부를 충분히 끼워지는 치수로 설계할 필요가 있다. 이와 달리, 열전도성 바닥판(38)은 CPU와 열전도성 절첩된 시트 사이에 압착될 수도 있다.
캡(22)에 추가의 탄성을 제공하기 위하여, 본 발명의 변경 실시예에 따르면 인접 부재가 도10 및 도11에 도시된 것과 같은 절첩된 시트의 릿지(12)의 상부에 대하여 접촉하여 하방으로 가압하기 위한 스프링(128)으로 될 수도 있다. 이 스프링(128)은 릿지 또는 가스켓에 대하여 가압된다. 스프링(128)은 절첩된 시트(10) 상의 모든 릿지(12)의 상부에 걸쳐 연장되는 긴 연부(132)로 될 수도 있다. 금속 시트 스프링이 적합하다. 일 실시예에서, 두개의 스프링은 플라스틱 성형된 캡의 상부 하측면에 있는 웰(134) 안에 삽입된다. 각 스프링은 스프링 강판으로부터 천공된 두개의 앵커 연장부(136)를 포함한다. 이들 천공된 편은 스프링 강을 하우징의 웰(134)에 고정하도록 작용한다. 이 스프링은 절곡된 판이다. 판의 두께 및 절곡부는 홈(14)의 바닥면과 이에 접촉하는 판 또는 기판 사이의 절첩된 시트의 하부에서 필요한 접촉을 얻도록 절첩된 시트의 릿지 상부에 인가되도록 설계된다.
도12를 보면, 본 발명의 변경 실시예의 열 싱크 조립체(101)가 도시되어 있다. 이 실시예에서는 절첩식 핀의 릿지에 대한 클램핑 대신에 홈 또는 홈통에 대한 클램핑을 제공한다. 열 싱크 조립체(101)는 회선형 핀 또는 절첩식 핀(10)을 사용하여 제조된다. 절첩식 핀(10)은 교호식의 릿지(12) 및 홈통(14) 열로 절첩된 열전도성 시트이다. 절첩식 핀(10)은 공기가 열을 분산시킬 수 있게 되는 충분한 양의 표면적을 제공한다. 상기 실시예의 절첩식 핀은 알루미늄으로 0.254 inch 두께로 제조된다. 릿지(12) 및 홈(14)을 형성하는 핀의 높이는 소정 용도에 따라 달라진다. 핀이 길수록 표면적이 커져서, 소정 공기 유량에 대하여 얻을 수 있는 열 분산량이 커지게 된다. 열 싱크를 통해서 이동하는 공기의 추가 통로를 제공하도록 상기에 설명한 절첩식 핀의 릿지에 여러 크기의 구멍이 절결된다.
절첩식 핀(10)은 열전도성 기부판(138) 상에 위치한다. 상기 실시예에 따라 열전도성을 개선하기 위하여, 열전도성 그리스는 절첩식 핀(10)의 홈(14)과의 열 접촉을 개선하기 위하여 기부판(138) 위에 확산된다. 기부판(138)은 상기 실시예에 따른 평평하고 강성인 알루미늄 시트 편이다. 기부판(138)의 길이는 그 위에 위치하는 절첩식 핀의 길이와 거의 비슷하다. 기부판의 폭은 절첩식 핀(10)을 기부판(138)에 부착하는 데 사용되는 스프링 클램프(121)를 수용하도록 양 측면에서 절첩식 핀 너머로 연장된다. 한쌍의 노치(123)는 기부판(138)의 하나의 연부를 따라 형성된다. 대향 연부를 따라서는 한쌍의 상당히 긴 노치(125)가 기부판의 연부를 따라 형성되어 있다. 스프링 클램프(121)는 기부판의 연부 아래에 있은 노치에 결합되는 피트 또는 탭(131)을 갖고 있다.
스프링 클램프(121)는 홈(14)을 기부판(138)에 대하여 가압하기 위한 가요성 연결부(140) 열을 포함한다. 상기 실시예에 포함된 각각의 가요성 연결부는 절첩식 핀(10)의 홈(14)과의 접촉을 이루기 위해 인접부를 포함한다. 상기 실시예에서, 인접부는 평평한 중간부(142)이다. 양호한 실시예에서는 절첩식 핀의 각 홈을 위한 가요성의 연결부를 포함한다. 열 싱크 용도가 덜 요구되는 경우에는 가요성 연결부를 더 적게 할 수 있다. 각각의 평평한 중간부(142)의 대향 단부에서 각각의 가요성 연결부는 각을 이룬 레그부(144)를 포함한다. 각을 이룬 레그부는 크로스바아를 부착하도록 평평한 중간부로부터 상방 연장된다. 두개의 평행한 크로스바아가 스프링 클램프(121)의 대향 측면에 각각 위치하여 있다. 스프링 클램프(121)가 이의 탭(131)에 의해 기부판(138)에 연결되면, 스프링 클램프는 하부에 있는 기부판(138)과의 우수한 열 접촉을 제공하도록 평평한 중간부(142)를 통해서 절첩식 핀의 홈(14)에 압력을 인가하게 된다.
도13에는 스프링 클램프(121)가 상세하게 도시되어 있다. 탭(131)은 스프링 클램프(121)로부터 현수되어 있다. 특히, 탭(131)은 크로스바아(146)로부터 하방으로 현수된다. 이 실시예의 스프링 클램프(121)에는 4개의 탭이 있다. 탭은 판 아래를 결합하는 데 사용되는 돌기 또는 부재에 의해 형성된 어떠한 클램프 기구로도 될 수 있다. 본 발명은 기부판 외에도 다른 클램프 수용 부재 및 대응 개구 상의 래칭 등의 연부 아래를 래칭하는 것과는 다른 방식으로 기부판을 결합할 수 있는 클램핑 기구로 대체함으로써도 형성될 수 있다. 스템(148)은 탭(131)을 크로스바아(146)에 연결한다. 스템(148)은 냉각될 기부판 또는 기판의 대응하는 좁은 슬롯 또는 노치 내에서 이동하도록 좁게 되어 있다. 도13의 실시예의 탭(131)은 스텝식으로 되어 있다. 제1 스텝(152)은 스템(148)으로부터 돌출하여 있다. 제1 스텝(152)은 스템(148)의 대향 측면들로부터 외부로 연장된다. 제1 스텝(152)은 좁은 슬롯들보다 넓다. 따라서, 제1 스텝(152)은 좁은 슬롯에 인접한 기부판의 연부에 대하여 돌출한 다. 각각의 제1 스텝 아래로 연장되는 제2 스텝(154)은 넓은 슬롯 또는 노치 구역의 영역에서 기부판의 연부 아래에 결합된다. 넓은 슬롯 또는 노치 구역은 제1 스텝(52)은 그 안에 끼워지는 것을 허용하지만 제2 스텝(154)은 그 안에 끼워지지 않는 정도의 좁은 치수를 갖는다. 탭(131)은 크로스바아(146)로부터 가장 먼 탭의 단부에서 절곡부(156)를 또한 구비하고 있다. 절곡부(156)는 4개의 절곡부(156)가 냉각될 기판 상에 클램핑을 위해 사용되도록 내향으로 절곡된다. 이 실시예에서는 절곡부가 사용되었으나, 절곡부 대신에 기판을 파지할 수 있는 돌기를 대신 사용할 수도 있다. 상기 실시예의 스프링 클램프(121)는 단일편의 탄성 스텐레스강 시트로 전체적으로 형성되는 것이 바람직하다.
도14에는 양호한 기부판(138)이 도시되어 있다. 기부판(138)은 스프링 클램프(121)로부터 탭과 같은 클램프 기구를 수용하기 위해 위치된 클램프 수용 개구를 갖고 있다. 클램프 수용 개구는 상기 실시예에서 논의한 노치 구역이다. 각각의 노치는 넓은 슬롯 및 좁은 슬롯을 포함한다. 좁은 슬롯은 스템(148)을 그 안에 끼우기에만 충분한 정도의 넓이를 갖는다. 기부판(138)의 일 연부를 따라, 짧은 슬롯 노치(123)는 좁은 슬롯부(164)에 이어지는 넓은 슬롯부(162)를 각각 포함한다. 기부판의 대향 연부를 따라서, 긴 슬롯(125)은 넓은 슬롯 구역(166) 및 좁은 슬롯(168)을 각각 포함한다. 좁은 슬롯(168)은 기부판의 대향 측면 상에 있는 좁은 슬롯(164)보다 실질적으로 길게 되어 있다. 열 싱크 조립체의 조립시에, 길고 좁은 슬롯(168)은 그 안에 끼워지는 스프링(121)의 일측면 상에 스템(148)을 수용하고 이들 긴 슬롯(168)을 따라 활주한다. 따라서, 스프링(121)의 대향 측면 상의 탭(131)은 기부판의 연부 너머로 기부판 아래에로 하강할 수 있다. 탭(131)은 슬롯(123)에 대하여 소정 위치로 이동하고, 크로스바아(146)는 넓은 제2 스텝(154)이 넓은 슬롯(162) 아래에서 기부판 연부에 결합될 때까지 탭(131)을 기부판 쪽으로 가압하도록 밀려난다. 기부판(138)의 대향 측면 상에서, 탭(131)은 제1 스텝(152)이 넓은 슬롯(166) 쪽으로 하강하고 제2 스텝(154)이 기부판(138) 아래에 결합될 때까지 좁은 슬롯(168)을 통해서 이들의 스템(148)을 이동시키도록 외향으로 밀려난다. 따라서,4개의 탭 모두는 가부판 아래에 결합되어 절첩식 핀을 기부판에 대하여 고정 유지하게 된다. 모든 탭은 제2 스텝(154)이 기부판의 연부 아래에 결합되게 하고 제1 스텝(152)이 좁은 슬롯에 인접한 기부판 연부에 대하여 돌출되게 한다. 따라서, 대향 탭들은 스프링 클램프(121)의 이완된 위치로부터 강제 이격된다. 이는 열 싱크 조립체를 운송할 수 있게 해준다. 열 싱크 조립체는 냉각될 평평한 기판에 대하여 용이하게 변위된다.
도12 내지 도16의 열 싱크 조립체는 인텔사에 의해 제조된 펜티엄 II 마이크로프로세서를 사용하여 작동하기에 특히 적합하다. 펜티엄 II는 열 싱크가 부착되게 되는 열판을 갖고 있다. 열판은 다수의 타원형 슬롯을 갖고 있다. 4개의 탭(131)이 넓은 슬롯에 결합되어 있음으로써, 이들은 열 싱크(101)가 가열판의 슬롯 쪽으로 하강되는 탭을 사용하여 펜티엄 II 열판에 위치하도록 위치할 수 있다. 열 싱크가 열판 상의 제위치에 위치함으로써, 열 싱크를 열판에 부착시키도록 얄 크로스바아(146)를 밀어 내리는 것이 간편해진다. 에비 장착 상태에서 모든 탭(131)들은 이들의 넓은 슬롯에 위치하여 있다. 짧은 슬롯(123)에서 탭들은 넓은 슬롯(162) 내에 유지된다. 긴 슬롯(1125)에서, 탭들은 넓은 슬롯(166) 내에 유지된다. 따라서, 모든 탭(131)에 있어서, 기부판에서 넓은 슬롯과 좁은 슬롯 사이의 스텝은 탭들이 서로 근접하게 압축되는 것을 방지해준다. 따라서, 두개의 크로스바아(146)를 기부판 쪽으로 하향 가압하는 간편한 공정중에 탭(131)들은 기부판 아래에서 열판 슬롯 쪽으로 밀려난다. 제1 스텝(152)이 기부판(138) 아래로 밀려나면, 스템(148)들이 좁은 슬롯 내에서 서로를 향하여 자유롭게 이동하게 된다. 탭들은 절곡부(156)에 의해서 열판 내의 슬롯의 연부 벽에 대하여 이격되게 유지된다. 탭들은 절곡부(156)가 열판의 슬롯 연부 아래에 끼워질 때까지 하방으로 밀려난다. 그러면, 스프링의 탄성이 탭을 이들의 대향 탭 쪽으로 탄성 복귀시킨다. 따라서, 탭의 절곡부(156)는 열 싱크 조립체를 견고하게 부착시키는 열판 상에 스냅 체결된다. 따라서, 하방으로의 크로스바아의 간편한 이동에 의해 탭(131)을 하방으로 이동시켜서 캡(131)이 펜티엄 II의 열판 아래에 걸릴 수 있게 된다. 또한, 열판 아래로 연장되는 절곡부(156)에 의해 탭이 하방으로 가압됨으로써, 스프링(121) 상의 장력이 절첩식 핀의 홈에 대해서 이로써 기부판에 대해서 충분한 압력을 제공하게 된다. 스프링 클램프(121) 및 기부판(138)의 치수는, 상기 실시예에서는 탭이 펜티엄 II 열판에 부착됨으로써 힘이 기부판(138)과 열판 사이에서 약 30 lbs의 압력으로 되도록 정해진다. 기부판(138)과 열판 사이의 열 접촉은 기부판(138)의 하측면에 열전도성 그리스 층을 도포함으로써 더욱 증진될 수 있다. 상기 실시예에서는 비실리콘계 그리스, 특히 AOS 비실리콘 HTC-15가 사용되었다. 상기에 설명한 열 싱크 조립체는 절첩식 핀이 기부판에 클램핑되는 것을 허용하고, 크로스바아(146)를 열 싱크 조립체의 기부판 쪽으로 밀어내는 동일한 작동을 이용하여 열 싱크 조립체를 냉각될 기판에 부착하는 것을 허용한다. 스프링 클램프(121)는 절첩식 핀을 기부판에 클램핑하는 기능과 열 싱크 조립체를 냉각될 기판에 클램핑하는 기능 등 두가지 기능을 수행한다.
열 싱크 조립체(101)의 크기가 열 확산면에서 매우 효율적이지만, 그럼에도 불구하고 펜티엄 II와 같은 마이크로프로세서는 충분한 냉각을 얻도록 절첩식 핀을 통한 공기 유동이 요구될 정도의 많은 양의 열을 발생한다. 공기 유동은 컴퓨터의 섀시 내의 팬에 의해 제공되거나, 또는 마이크로프로세서에 사용되는 팬에 의해 제공된다. 본 발명의 실시예의 슈라우드 조립체를 갖춘 추가의 마이크로프로세서 팬이 도15 및 도16에 도시되어 있다. 냉각 팬 조립체(200)는 하우징(210)을 포함한다. 공기 이동 장치, 바람직하게는 팬(22)은 하우징(210)의 상부에 장착된다. 하우징 내의 개구(214)는 팬(220)을 수용한다. 팬(220)은 하우징(210)에 의해 형성된 챔버로 송풍한다. 팬(220)은 공기를 기부판(138)에 수직하게 안내한다. 챔버는 우측벽(216), 좌측벽(217) 및 전방 측벽(218)에 의해 경계지어진다. 냉각 조립체(200)는 공기 챔버를 완성하도록 마더보드 상에 플라스틱 열 싱크 지지구(230)를 장착한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 배플(240)은 전방 측벽으로부터 챔버 쪽으로 연장되어 팬(220)으로부터의 공기 유동을 방해한다. 배플은 좌측벽으로부터 우측벽으로 연장된다. 양호한 실시예에서, 배플(240)은 챔버에 걸쳐 절반 정도 연장된다. 따라서, 팬(220)으로부터 송풍되는 공기의 일부가 배플(220)에 의해 직접 차단된다. 따라서, 배플을 갖춘 하우징은 팬으로부터의 공기를 배플 주위로 그리고 절첩식 핀에 의해 형성된 채널 쪽으로 안내한다. 배플을 사용하여 공기를 채널 쪽으로 재차 안내함으로써, 개선된 냉각 효율을 얻을 수 있다. 배플(240)은 다른 실시예와 관련하여 설명한 개구(16)를 갖추지 않은 중실 절첩식 핀에 사용하기에 특히 적합하다. 또한, 배플(240)은 배플 뒤쪽에 있는 채널에서의 공기 유동이 팬으로부터 송풍된 공기에 의해 방해받거나 간섭받는 것을 방지한다. 따라서, 채널을 통한 공기 이동이 개선된다. 냉각 팬 조립체(200)는 다수의 평행한 채널을 형성하고 있는 다른 열 싱크에 사용하기에도 적합하다. 이러한 채널은 압출된 금속 열 싱크로부터 종래 기술에서처럼 형성될 수도 있다.
열 싱크의 채널을 통해 이동된 공기는 전방 측벽(218) 가까이 에서 배플(240) 뒤로 배출되게 된다. 또한, 열 싱크로부터 배출되는 공기를 편향시키기 위해 전방 측벽으로부터 연장되고 배플(240) 너머로 돌출하는 후드(250)를 마련하는 것도 유용하다. 후드(250)의 목적은 공기가 팬(220)을 통해서 열 싱크 쪽으로 재순환하는 것을 억제하려는 것이다. 필요에 따라서, 후드(250)는 이의 각도 편향을 조정할 수 있도록 하우징(210)에 피봇식으로 부착될 수도 있다. 하우징(210)은 프로세서 보유 기구에 대하여 스냅되는 피트(260)를 구비한다. 하우징(210)은 플라스틱 재료로 제조될 수 있다. 상기 실시에의 팬은 3300 rpm Hypro 베어링 팬이다.
물론, 이 기술 분야의 숙련자에게는 상기에 설명한 실시예를 다양한 형태로 변경하는 것이 가능하다는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 열전도성 시트의 실질적으로 평행한 벽은 일반적인 공지의 제조 공정에 의해 형성될 수도 있다. 또한, 여러 형태의 일반적인 클램핑 기구를 사용하여 열전도성 절첩된 시트의 릿지 또는 홈에 대하여 하방으로의 압력을 유지할 수도 있다. 열전도성 절첩된 시트는 전체 시트에 걸쳐 홈 및 릿지를 등간격으로 이격시키는 대신에 서로 이격된 홈 및 릿지 세트를 포함할 수도 있다. 바닥판은 중실 시트로 되기보다는 개구를 갖추도록 천공될 수도 있다. 스프링 클램프 상의 가요성 연결부 및 탭의 형상은 변경될 수도 있으며, 상기에 설명한 것과 같은 클램핑 및 부착구의 기능을 가지면 어느 것이라도 무방하다. 탭 및 노치 위치는 냉각될 기판 상의 가변 연부 또는 슬롯 위치를 수용하도록 변경될 수도 있다. 이들 및 다른 변경은 본 발명의 기술사상 및 범위 내에서 그 장점을 해치지 않는 범위 내에서 가능하다. 따라서, 이러한 변경 및 수정도 첨부한 청구범위에 의해 보호받으려고 한다.

Claims (68)

  1. 열 싱크에 있어서,
    적어도 한 세트의 교호식 릿지 및 홈으로 절첩되고 적어도 하나의 홈에 의해 형성된 하부를 갖는 열전도성 시트와,
    열전도성 판과,
    열전도성 시트의 하부를 열전도성 판에 대해서 가압하는 클램핑 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 싱크.
  2. 제1항에 있어서, 열전도성 시트가 이 시트의 상부에 있는 다수의 릿지를 관통하는 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 싱크.
  3. 제2항에 있어서, 릿지들 사이로부터 그리고 상기 시트의 개구로부터 공기를 상방 이동시키기 위해 열전도성 시트의 상부 위에 위치한 공기 이동 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열 싱크.
  4. 제2항에 있어서, 릿지들 사이로부터 그리고 상기 시트의 개구로부터 공기를 하방 이동시키기 위해 열전도성 시트의 상부 위에 위치한 공기 이동 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열 싱크.
  5. 제4항에 있어서, 클램핑 기구가 공기 이동 장치를 수용하도록 개구를 갖는 캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 열 싱크.
  6. 제5항에 있어서, 캡과 열전도성 시트의 다수의 릿지 사이에 배치되는 가스켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열 싱크.
  7. 제1항에 있어서, 클램프 기구가 릿지 상에 하방 가압을 위한 상부 인접부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 싱크.
  8. 제7항에 있어서, 클램프 기구가 인접 부재에 결합된 일 단부와 상기 판 상에의 결합을 위한 대향 단부를 갖는 부가부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열 싱크.
  9. 제1항에 있어서, 클램프 기구가 다수의 가요성 연결부를 포함하고, 이들 연결부가 홈 상에서의 하방 가압을 위해 홈중 하나에 각각 접촉한 것을 특징으로 하는 열 싱크.
  10. 제9항에 있어서, 클램프 기구가 열전도성 판의 연부 아래에 래칭되는 탭을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열 싱크.
  11. 액티브 열 싱크에 있어서,
    적어도 한 세트의 교호식 릿지 및 홈으로 절첩되고 다수의 홈에 의해 형성된 바닥판과 적어도 하나의 릿지에 의해 형성된 상부를 갖는 열전도성 시트와,
    열전도성 시트의 하부를 지지하여 이에 접촉되기 위한 열전도성 수단과,
    열전도성 시트를 상기 판에 클램핑하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 열 싱크.
  12. 제11항에 있어서, 적어도 한 세트의 교호식 릿지와 홈을 통해서 공기를 이동시키기 위해 열전도성 시트의 상부에 장착된 공기 이동 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 열 싱크.
  13. 제11항에 있어서, 클램핑 수단이, 열전도성 시트의 상부 위로 연장되는 캡과, 상기 판의 연부 아래를 래칭하기 위해 캡으로부터 돌출하는 부가부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 열 싱크.
  14. 제11항에 있어서, 클램핑 수단이 다수의 부재를 포함하고, 이들 부재가 열전도성 판의 연부 아래를 래칭하기 위해 이 부재에 결합된 홈과 적어도 하나의 탭 상에서 하방 가압을 위해 홈중 하나에 각각 접촉하는 것을 특징으로 하는 액티브 열 싱크.
  15. 열 싱크에 있어서,
    적어도 한 세트의 교호식 릿지 및 홈으로 절첩되고 적어도 하나의 홈에 의해 형성된 하부를 갖는 열전도성 시트와,
    열전도성 판과,
    절첩식 열전도성 시트를 상기 판에 대해서 가압하기 위한 인접부와 상기 판의 연부 아래를 래칭하기 위한 탭 및 상기 판을 냉각될 기판 상에 클램핑하기 위한 수단을 갖춘 클램프 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 싱크.
  16. 제15항에 있어서, 인접부가 다수의 릿지 위에서 열전도성 시트의 상부에 대하여 가압하고, 탭이 인접부에 결합된 부가부 상에 있는 것을 특징으로 하는 열 싱크.
  17. 제16항에 있어서, 클램프 수단이 다수의 스프링 클립을 포함하고, 이들 각각의 클립이 걸림 작동을 위한 루프를 갖는 것을 특징으로 하는 열 싱크.
  18. 제15항에 있어서, 인접부가 홈 상에서의 하방 가압을 위해 홈중 하나에 각각 접촉하여 있는 다수의 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 싱크.
  19. 제18항에 있어서, 인접부 및 탭이 스프링 부분인 것을 특징으로 하는 열 싱크.
  20. 제19항에 있어서, 클램프 수단이, 기판에 대하여 가압된 열전도성 판을 유지하도록 냉각될 기판을 결합하는 스프링 상의 탭의 절곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열 싱크.
  21. 열 싱크를 조립하는 방법에 있어서,
    상부에 릿지를 하부에 홈을 교호식으로 형성하도록 열전도성 시트를 절첩하는 단계와,
    상기 절첩된 열전도성 시트 상에 클램프 기구를 위치시키는 단계와,
    절첩된 열전도성 시트의 하부를 열전도성 판에 대해서 가압하여 클랩핑된 열 싱크 조립체를 형성하도록 절첩된 열전도성 시트를 열전도성 판에 클램핑하는 단계와,
    클램핑된 열 싱크 조립체를 기판에 접촉하여 있는 판을 사용하여 냉각될 기판에 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 위치시키는 단계가, 인접 부재를 다수의 릿지 위에 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제22항에 있어서, 클램핑 단계가 상부 인접 부재에 결합된 부가부를 열전도성 판의 연부 아래에 래칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제21항에 있어서, 클램프 기구가 다수의 연결부를 갖고, 상기 위치시키는 단계가 다수의 연결부를 홈에 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제24항에 있어서, 다수의 연결부가 스프링 부품이고, 클램핑 단계가 스프링으로부터 현수된 탭을 열전도성 판 아래에 결합되게 걸도록 스프링에 압력을 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 열 싱크를 조립하는 방법에 있어서,
    상부에 릿지를 하부에 홈을 교호식으로 형성하도록 열전도성 시트를 절첩하는 단계와,
    절첩된 열전도성 시트 상에 탄성 클램프 부재를 위치시키는 단계와,
    절첩된 열전도성 시트의 하부를 열전도성 판에 대하여 클램핑된 상태로 유지하여 클램핑된 열 싱크 조립체를 형성하도록 탄성 클램프 부재로부터 현수된 탭을 열전도성 판의 연부 아래에 결합되게 가압하는 단계와,
    클램핑된 열 싱크 조립체를 기판에 접촉하여 있는 판을 사용하여 냉각될 기판에 부착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 탄성 클램프 부재가 상부 인접 부재를 갖고, 상기 위치시키는 단계가 상부 인접 부재를 다수의 릿지 위에 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제26항에 있어서, 탄성 클램프 부재가 다수의 연결부를 갖고, 상기 위치시키는 단계가 다수의 연결부를 홈 상에 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 액티브 열 싱크에 있어서,
    적어도 한 세트의 교호식 릿지 및 홈으로 절첩되고 다수의 홈에 의해 형성된 하부와 적어도 하나의 릿지에 의해 형성된 상부를 갖는 열전도성 시트와,
    열전도성 시트의 상부에 장착된 공기 이동 장치와,
    열전도성 시트의 하부에 열 접촉 상태로 장착된 판과,
    다수의 홈과 판 사이의 열 접촉을 개선하도록 열전도성 시트의 상부에 대해서 그리고 판에 대해서 가압하는 클램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 열 싱크.
  30. 제29항에 있어서, 클램프가 열전도성 시트의 상부 위로 연장되고 공기 이동 장치에 유체 연통하는 캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 열 싱크.
  31. 제30항에 있어서, 클램프가, 캡으로부터 돌출하는 부가부와, 상기 판의 연부 아래를 래칭하기 위해 부가부 상에 있는 플랜지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 열 싱크.
  32. 제31항에 있어서, 캡이 다수의 릿지 상에서 열전도성 시트의 상부에 대해서 가압하기 위해 캡 내에 상부 인접부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 열 싱크.
  33. 제32항에 있어서, 클램프가 다수의 릿지 모두에 압력을 인가하도록 상부 인접부와 열전도성 시트 사이에 가스켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 열 싱크.
  34. 제32항에 있어서, 상부 인접부가 릿지 모두에 걸쳐 배치된 연부를 사용하여 스프링으로서 배열된 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 열 싱크.
  35. 제29항에 있어서, 다수의 릿지에 형성된 개구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 열 싱크.
  36. 제35항에 있어서, 열전도성 시트가 공기 이동 장치 아래에 오목한 구역을 형성하고, 릿지 내의 개구가 릿지를 형성하는 것보다는 짧은 절첩된 시트에 의해 형성된 벽들 사이에 위치한 것을 특징으로 하는 액티브 열 싱크.
  37. 제29항에 있어서, 판을 냉각될 기판에 대해서 가압하기 위한 클램프 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 열 싱크.
  38. 액티브 열 싱크에 있어서,
    시트 내에 주름부에 의해 형성된 상부를 갖는 주름진 열전도성 시트와,
    주름진 시트 아래에 있는 판과,
    주름진 열전도성 시트의 상부에 위치시키기 위한 상부 인접부와 주름진 시트를 상기 판에 클램핑하도록 판 아래를 래칭하기 위한 래치 부재를 갖춘 일체형 캡과,
    주름부를 통해서 공기를 이동시키기 위해 열전도성 주름부 열 위에 위치시키기 위해 상기 캡에 장착된 공기 이동 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 열 싱크.
  39. 제38항에 있어서, 열 싱크를 냉각될 기판 상에 클램핑하기 위해 판과 기판 사이에 압력을 인가하기 위해서 캡에 부착된 다수의 클립을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 열 싱크.
  40. 제38항에 있어서, 래치 부재가, 부가부와, 상기 판의 연부 아래를 래칭하기 위해서 부가부 상에 있는 플랜지를 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 열 싱크.
  41. 제38항에 있어서, 주름진 열전도성 시트가 이 시트의 상부를 관통하는 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 열 싱크.
  42. 제41항에 있어서, 주름진 열전도성 시트가 공기 이동 장치 아래에 있는 구역을 포함하고, 주름부가 시트의 상부보다 낮게 있는 측벽을 갖는 것을 특징으로 하는 액티브 열 싱크.
  43. 액티브 열 싱크에 있어서,
    적어도 한 세트의 교호식 릿지 및 홈으로 절첩되고 다수의 홈에 의해 형성된 하부와 적어도 하나의 릿지에 의해 형성된 상부를 갖는 열전도성 시트와,
    열전도성 시트의 상부에 장착된 공기 이동 장치와,
    열전도성 시트의 하부에 열 접촉 상태로 장착된 판과,
    다수의 홈을 상기 판에 대해서 가압하는 클램프와,
    열 싱크를 냉각될 기판 상에 클램핑하여 상기 판을 기판에 대해서 가압하기 위해 캡에 부착된 다수의 클립을 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 열 싱크.
  44. 제43항에 있어서, 열전도성 시트가 이 시트의 상부에 있는 다수의 릿지를 관통하는 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 열 싱크.
  45. 제44항에 있어서, 공기 이동 장치가 릿지들 사이에서 시트의 개구를 통해서 공기를 하방 이동시키는 것을 특징으로 하는 액티브 열 싱크.
  46. 제43항에 있어서, 클램프가 공기 이동 장치를 수용하도록 개구를 갖는 캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 열 싱크.
  47. 제46항에 있어서, 캡이, 릿지 상에 하방 가압하기 위한 상부 인접부와, 일단부에서 상부 인접부에 각각 결합되고 상기 판 상에 걸기 위한 대향 단부를 갖는 다수의 부가부를 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 열 싱크.
  48. 절첩식 핀 열 싱크를 제조하는 방법에 있어서,
    열전도성 시트에 주기적으로 이격된 구멍을 마련하는 단계와,
    상기 구멍이 다수의 릿지의 상부에 관통 개구를 형성하도록 상부에 릿지를 하부에 홈을 교호식으로 형성하기 위해 열전도성 시트를 절첩하는 단계와,
    절첩된 열전도성 시트를 열전도성 표면에 클램핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  49. 제48항에 있어서, 열전도성 시트의 구멍이 인접 홈들 사이에 위치하고 인접 홈들 쪽으로는 연장되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  50. 제48항에 있어서, 열전도성 시트의 구멍은, 시트를 절첩할 때 릿지의 개구가 오목한 형상을 형성하도록 하는 크기로 배열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  51. 제50항에 있어서, 구멍이 어떠한 홈의 하부에도 개구를 형성하지 않도록 절첩 단계 전에 인덱싱 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  52. 제50항에 있어서, 절첩된 열전도성 시트를 캡 안에 삽입하고, 열전도성 판을 절첩된 열전도성 시트의 하부에 대해 캡에 스냅 체결하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  53. 열 싱크를 조립하는 방법에 있어서,
    적어도 한 세트의 교호식 릿지 및 홈으로 절첩된 열전도성 시트를 마련하는 단계와,
    절첩된 시트를 열전도성 판의 상부에 위치시키는 단계와,
    각각의 연결부가 홈중 하나에 끼워지도록 다수의 연결부를 갖는 스프링을 절첩된 시트 위에 위치시키는 단계와,
    연결부가 판에 대해 가압되는 상태에서 절첩된 시트가 판에 결합되도록 된 열 싱크 조립체를 형성하도록 스프링으로부터 현수된 탭을 판 아래에 결합되게 걸기 윙해서 스프링에 압력을 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  54. 제52항에 있어서, 열 싱크 조립체를 냉각될 기판 상에 위치시키고, 열전도성 판을 기판에 대해 유지하도록 탭을 기판 상에 걸기 위해 스프링에 압력을 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  55. 열 싱크를 조립하는 방법에 있어서,
    클램프 수용 개구를 갖는 열전도성 판의 상부에 다수의 교호식 핀 및 홈을 갖는 절첩된 핀을 위치시키는 단계와,
    다수의 가요성 연결부를 갖는 스프링과 클램프 기구를 다수의 가요성 연결부가 절첩식 핀의 홈 안에 끼워지도록 절첩식 핀 위에 위치시키는 단계와,
    절첩식 핀을 열전도성 판에 대해 유지하기 위해 클램프 기구가 열전도성 판에 결합되도록 클램프 기구를 클램프 수용 개구 쪽으로 밀어내기 위해 스프링의 상부에 압력을 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  56. 제55항에 있어서, 클램프 수용 개구가 열전도성 판의 연부에 있는 노치인 것을 특징으로 하는 방법.
  57. 제55항에 있어서, 클램프 기구가 스템에 의해 스프링에 각각 연결된 다수의 스텝식 탭을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  58. 절첩식 핀 열 싱크에 있어서,
    다수의 교호식 릿지 및 홈을 갖는 절첩식 핀과,
    열전도성 기부판과,
    절첩식 핀의 홈중 하나에 대해서 각각 가압된 다수의 가요성 연결부와 상기 기부판에 결합된 부착 기구를 갖는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 절첩식 핀 열 싱크.
  59. 제58항에 있어서, 부착 기구가 상기 판의 연부 아래를 래칭하는 탭을 포함하는 것을 특징으로 하는 절첩식 핀 열 싱크.
  60. 제59항에 있어서, 탭이 스템 및 스텝에 의해 스프링에 연결되고, 기부판이 스텝을 수용하기에 충분한 넓은 슬롯부와 스템에 대해서는 충분하지만 스템에 대해서는 불충분한 좁은 슬롯부를 갖는 연부를 따라 적어도 하나의 노치를 포함하는 것을 특징으로 하는 절첩식 핀 열 싱크.
  61. 제58항에 있어서, 각각의 가요성 연결부가, 절첩식 핀의 홈에 접촉하기 위한 평평한 중간부와, 이 중간부의 양단부에 있는 각을 이룬 레그부를 포함하며, 각각의 각을 이룬 레그부가 중간부로부터 가요성 연결부 모두에 연결된 크로스바아 쪽으로 상방 연장되는 것을 특징으로 하는 절첩식 핀 열 싱크.
  62. 제58항에 있어서, 절첩식 핀 위에 장착되어 공기를 홈 쪽으로 하방 송출하기 위한 방향을 취하고 있는 공기 이동 장치와, 절첩식 핀 주위에 있는 챔버와, 공기 이동 장치로부터의 공기가 절첩식 핀 쪽으로 안내되도록 상기 공기 이동 장치와 절첩식 핀 사이에 있고 다수의 핀 위로 연장되는 배플을 더 포함하며, 상기 절첩식 핀이 배플에 의해 그리고 핀 및 배플 뒤쪽에 있는 절첩식 핀의 홈을 따라 차단되지 않도록 된 것을 특징으로 하는 절첩식 핀 열 싱크.
  63. 액티브 열 싱크에 있어서,
    열 발생 장치와의 열 접촉을 이루기 위한 평평한 표면을 갖고 자체를 따라 공기 유동을 안내하기 위한 일련의 평행 채널을 갖는 열전도성 열 싱크 조립체와,
    열 싱크 조립체의 평행 채널 주위에 챔버를 형성하는 하우징과,
    하우징 내의 개구에 장착되고 열 싱크 조립체에서 공기를 안내하도록 하는 방향을 취하는 공기 이동 장치와,
    공기 이동 장치로부터의 공기가 열 싱크 조립체 쪽으로 안내되도록 하여 상기 조립체가 배플에 의해서 그리고 배플 뒤쪽에서 열 싱크 조립체의 채널을 따라 차단되지 않도록 공기 이동 장치와 열 싱크 조립체 사이에 있고 일련의 채널 위로 연장되는 배플을 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 열 싱크.
  64. 제63항에 있어서, 공기 이동 장치가 공기를 열 싱크 조립체의 평평한 표면에 수직하게 안내하도록 하는 방향을 취하는 것을 특징으로 하는 액티브 열 싱크.
  65. 제63항에 있어서, 일련의 채널로부터 배출되는 공기를 공기 이동 장치로부터 멀어지게 편향시켜 배출되는 공기가 열 싱크 조립체 쪽으로 재순환되지 않게 하도록 일련의 채널에 걸쳐 연장되는 후드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 열 싱크.
  66. 전자장치 냉각 팬 조립체에 있어서,
    개구를 갖춘 상부를 갖고 챔버를 형성하도록 좌측벽과 우측벽 및 상기 상부와 좌측벽 및 우측벽으로부터 연장되는 전방 측벽을 갖는 하우징과,
    개구를 통해서 공기를 이동시키기 위해 하우징 상에 장착된 공기 이동 장치와,
    하우징의 전방 측벽으로부터 연장되고 좌측벽으로부터 우측벽에 걸쳐 있고 챔버의 일부를 차단하도록 공기 이동 장치로부터의 공기의 일부 경로에 직접 배치된 배플을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치 냉각 팬 조립체.
  67. 제66항에 있어서, 배플 뒤쪽으로부터의 공기를 공기 이동 장치로부터 멀리 편향시키도록 하우징의 전방 측벽으로부터 연장되고 배플 너머로 돌출하는 후드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자장치 냉각 팬 조립체.
  68. 제67항에 있어서, 후드가 하우징에 피봇식으로 부착된 것을 특징으로 하는 전자장치 냉각 팬 조립체.
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