KR20090013446A - Heat sink - Google Patents

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이호재
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Abstract

A heat sink using foam metal is provided to improve efficiency for heat dissipation comparing an aluminum heat sink of the same volume by using foamed aluminum so that a radiating area widens. A heat sink using foam metal comprises base portion, heat radiation fin and heat absorber plate. The base portion(11) is made of foamed aluminum of an open pore structure in which pores are exposed outside. The heat radiation fin(12) in which external air is heat-exchanged is extended from the base portion. The heat absorber plate(13) is installed in order to be combined in the lower part of the base portion and be adjacent to the heat dissipation media and is made of the material having the high thermal conductivity.

Description

발포금속을 이용한 방열장치 {Heat sink}Heat sink using foam metal {Heat sink}

본 발명은 발포금속을 이용한 방열장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 방열면적이 증가할 수 있도록 발포알루미늄을 이용해 제작된 발포금속을 이용한 방열장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heat dissipation device using a foamed metal, and more particularly, to a heat dissipation device using a foamed metal made of foamed aluminum to increase the heat dissipation area.

전기 기기에는 전기 기기에서 발생되는 열을 외부로 방출할 수 있는 방열판이 부착된다. 전기 기기에서 발생되는 열을 제거하지 않는 경우, 이것이 고장이나 오작동의 원인이 될 수 있기 때문에 전기기기를 효과적으로 냉각할 수 있는 방열판 또는 냉각장치는 전기 기기에 있어서 필수적인 요소이다.The electric device is attached with a heat sink that can radiate heat generated by the electric device to the outside. If the heat generated by the electric appliance is not removed, a heat sink or a cooling device capable of effectively cooling the electric appliance is an essential element in the electric appliance, since this may cause a failure or malfunction.

이러한 냉각장치는 특히 컴퓨터 및 조명장치에서 매우 중요하다. 최근 컴퓨터를 이용한 업무의 다양화가 이루어지고 있으며, 그래픽 작업 또는 게임을 즐기기 위해서 속도가 빠르면서도 대량의 데이터를 처리할 수 있는 중앙연산처리장치와 메모리 등이 개발되고 있는데, 이러한 컴퓨터의 부품들은 구동시 많은 양의 열을 발산하게 된다. 특히 컴퓨터의 경우 이러한 전기 기기들이 외부 충격으로부터 보호될 수 있도록 케이스 내부에 설치되기 때문에 열이 외부로 방출되지 못하고 전기장치의 작동에 악영향을 미치게 될 수 있으므로, 발생된 열을 외부로 강제적으로 방출 시켜 전기 기기가 적정수준의 온도로 유지될 수 있도록 하는 것이 매우 중요하다.Such chillers are particularly important for computers and lighting devices. Recently, various tasks using computers have been diversified, and in order to enjoy graphics work or games, a central processing unit and a memory that can process a large amount of data at a high speed are being developed. It generates a lot of heat. In particular, in the case of computers, since these electrical devices are installed inside the case to protect them from external shocks, heat may not be released to the outside and may adversely affect the operation of the electric device. It is very important to ensure that the electrical equipment is kept at an appropriate temperature.

조명장치 역시 불빛을 조사하기 위한 램프에서 발생되는 열을 외부로 발산시키는 것이 매우 중요하기 때문에 조명장치에는 열을 외부로 발산할 수 있는 냉각장치들이 구비되어 있다. The lighting device is also very important to dissipate heat generated from the lamp for illuminating the light to the outside, the lighting device is equipped with cooling devices that can dissipate heat to the outside.

이러한 냉각장치로서 주로 이용되는 것이 방열판이다. 방열판은 상기 전기장치 또는 조명장치에서 발생되는 열에너지가 열전도를 통해 외부 공기와 접촉되는 방열판의 외주면으로 이동하게 되고, 방열판의 외주면에서 외부 공기와의 열교환을 통해 전기장치의 열을 외부로 방출하도록 되어 있다.A heat sink is mainly used as such a cooling device. The heat sink is moved to the outer circumferential surface of the heat sink that is in contact with the outside air through the heat conduction heat generated from the electrical device or the lighting device, and to heat the electrical device to the outside through heat exchange with the outside air from the outer circumferential surface of the heat sink have.

종래에는 이러한 방열판이 열전도도가 매우 높은 구리를 이용하여 제작되는 경우가 많았으나, 이는 제조 단가가 비싸며, 성형성이 좋지 않은 문제점이 있었다. 이에 대한 대안으로 알루미늄을 이용한 방열판이 제시되었다. 알루미늄 방열판은 구리에 비해 열전도도가 상대적으로 낮긴 하지만 여타의 다른 금속재에 비해 열전도도가 양호하며 가볍고 성형성이 좋기 때문에 방열판으로서 많이 사용되었다.Conventionally, such heat sinks are often manufactured using copper having a very high thermal conductivity. However, these heat sinks are expensive to manufacture and have poor formability. As an alternative, a heat sink using aluminum has been proposed. Aluminum heat sinks have a relatively low thermal conductivity compared to copper, but have been used as heat sinks because of their good thermal conductivity, lightness, and formability, compared to other metal materials.

그러나 알루미늄이 구리에 비해서는 열전도도가 낮으므로 구리와 동일한 방열효과를 거두기는 어려우며, 최근들어 고성능화되는 컴퓨터의 전자기기에서 발생되는 열을 냉각시키기 위해서는 부피가 커져야만 하는 문제점이 있었다.However, since aluminum has lower thermal conductivity than copper, it is difficult to achieve the same heat dissipation effect as copper, and in recent years, aluminum has to be bulky in order to cool heat generated from electronic devices of high performance.

본 발명은 발포알루미늄을 이용하여 열교환이 이루어지는 방열핀의 방열면적을 최대화함으로써 방열효율이 향상된 발포금속을 이용한 방열장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a heat dissipation apparatus using a foamed metal having improved heat dissipation efficiency by maximizing a heat dissipation area of a heat dissipation fin in which heat exchange is performed using foamed aluminum.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발포금속을 이용한 방열장치는 베이스부와, 상기 베이스부로부터 연장되어 외부공기와 열교환이 일어나는 방열핀을 구비하며, 상기 베이스부 및 상기 방열핀은 공극이 외부로 노출되는 개방 기공 구조의 발포알루미늄으로 형성된 것이다.The heat dissipation device using a foamed metal according to the present invention for achieving the above object includes a base portion, and a heat radiation fin extending from the base portion to heat exchange with external air, the base portion and the heat radiation fins are exposed to the outside It is formed of foamed aluminum having an open pore structure.

발포금속을 이용한 방열장치는 상기 베이스부의 하부에 결합되어 열발산 매체에 인접하도록 설치되며, 열전도도가 높은 재질로 형성되는 집열판을 더 구비하는 것이 바람직하며, 상기 방열핀의 외주면에는 주름진 보조방열부가 더 결합될 수도 있다.The heat dissipation device using the foamed metal is coupled to the lower portion of the base portion and installed to be adjacent to the heat dissipation medium, and further comprising a heat collecting plate formed of a material having high thermal conductivity. May be combined.

본 발명에 따른 발포금속을 이용한 방열장치는 발포알루미늄을 이용함으로써 방열면적이 넓어지므로 동일한 부피의 알루미늄 방열판에 비해 방열효율이 높은 방열장치를 제공할 수 있다.The heat dissipation device using the foamed metal according to the present invention can provide a heat dissipation device having a high heat dissipation efficiency compared to an aluminum heat dissipation plate of the same volume because the heat dissipation area is widened by using the foamed aluminum.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 발포금속을 이용한 방열장치 를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail the heat radiation device using a foamed metal according to the present invention.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 발포금속을 이용한 방열장치(10)의 사용 상태를 나타낸 두 가지 실시예를 도시한 사시도와 이의 일부를 발췌한 부분 발췌 사시도이다. 1 to 3 are perspective views showing two embodiments showing a state of use of the heat dissipation device 10 using the foamed metal according to the present invention, and a partial excerpt of a portion thereof.

도 1의 실시예의 발포금속을 이용한 방열장치(10)는 컴퓨터의 씨피유(15)와 접촉하도록 장착되어 씨피유(15)에서 발생되는 열을 외부로 발산하도록 된 것으로, 베이스부(11)와, 베이스부(11)의 상면에서 상방으로 연장되는 복수개의 방열핀(12)과, 베이스부(11)의 하면에 연결되며 씨피유(15)에 접촉하는 집열판(13)을 구비한다.The heat dissipation device 10 using the foamed metal of the embodiment of FIG. 1 is mounted to be in contact with the seed oil 15 of the computer to dissipate heat generated from the seed oil 15 to the outside, the base portion 11 and the base. A plurality of heat dissipation fins 12 extending upward from an upper surface of the portion 11 and a heat collecting plate 13 connected to the lower surface of the base portion 11 and in contact with the CMP 15 are provided.

방열핀(12)은 베이스부(11)의 상면에서 수직상으로 일정길이 연장되는데, 방열핀(12)의 상면과 측면을 통해서 외부공기와의 열교환이 이루어질 수 있으므로 방열핀(12)에 의해 방열면적이 증가하게 된다. 방열핀(12)의 높이가 높을수록 방열면적이 커지므로 방열효율이 좋아지지만, 발포금속을 이용한 방열장치(10)가 설치되는 설치공간의 크기를 고려하여 방열핀(12)의 연장길이를 적절하게 조절하는 것이 바람직하다.The heat dissipation fin 12 extends a predetermined length vertically from the upper surface of the base portion 11, and the heat dissipation area is increased by the heat dissipation fin 12 because heat exchange with external air can be made through the top and side surfaces of the heat dissipation fin 12. Done. The higher the heat dissipation fin 12, the larger the heat dissipation area, so the heat dissipation efficiency is better. However, the extension length of the heat dissipation fin 12 is appropriately adjusted in consideration of the size of the installation space in which the heat dissipation device 10 using the foam metal is installed. It is desirable to.

상기 베이스부(11)와 방열핀(12)은 발포알루미늄으로 제작되었다. 발포알루미늄은 용해된 알루미늄을 10~12배로 발포시켜 스폰지 형상으로 만든 초경량 금속으로서 수많은 기포와 이들 기포를 균일하게 발생시킨 금속 다공체 즉 발포금속의 일종이다.The base portion 11 and the heat radiation fins 12 were made of foamed aluminum. Foamed aluminum is a super lightweight metal made by foaming dissolved aluminum 10 to 12 times in the shape of a sponge. It is a kind of porous metal, that is, a foamed metal, which generates numerous bubbles and these bubbles uniformly.

발포알루미늄은 다공질 재료로서, 초경량성, 불연성, 흡/차음성 및 내습성이 우수하고, 100% 재활성, 무공해이고, 분진발생이 없다는 장점을 갖는다.Foamed aluminum is a porous material and has the advantages of ultra-light weight, non-flammability, sound absorption / sound insulation and moisture resistance, 100% reactivation, pollution-free, dust-free.

특히 본 발명의 베이스부(11) 및 방열핀(12)으로 제작되는 발포알루미늄은 상기 기공(14)이 외부로 노출되는 개방 기공 구조를 갖는다. 이렇게 기공(14)이 외부로 노출되기 때문에 외부공기와 접촉하는 방열핀(12)의 외주면의 면적이 더욱 넓어지게 되어 방열 효율이 상승하게 된다.In particular, the foamed aluminum made of the base portion 11 and the heat radiation fin 12 of the present invention has an open pore structure in which the pores 14 are exposed to the outside. Since the pores 14 are exposed to the outside, the area of the outer circumferential surface of the heat dissipation fin 12 in contact with the external air becomes wider, and the heat dissipation efficiency is increased.

본 실시예에서는 베이스부(11)와 방열핀(12) 모두 발포알루미늄으로 제작된 것으로 도시되었으나, 이와는 달리 베이스부(11)는 보통의 알루미늄재로 제작되고, 방열핀(12)만 발포알루미늄으로 형성될 수도 있다.In the present embodiment, both the base portion 11 and the heat dissipation fins 12 are shown to be made of foamed aluminum, on the contrary, the base 11 is made of ordinary aluminum, and only the heat dissipation fins 12 are made of foamed aluminum. It may be.

베이스부(11)의 하부에는 집열판(13)이 결합되어 있다. 집열판(13)은 씨피유(15)에 직접 접촉되어 씨피유(15)에서 발생되는 열을 베이스부(11)로 전달하는 것으로서, 본 실시예의 집열판(13)은 구리가 적용되었다. 구리는 열전도도가 높은 금속이므로 씨피유(15)에서 발생하는 열을 신속하게 베이스부(11)로 전달함으로써, 씨피유(15)가 적정 수준의 온도를 유지할 수 있도록 유도한다. 집열판(13)은 본 실시예의 구리에 한정되지 않고, 이 외에도 열전도성이 있는 다양한 재질로 형성될 수도 있다.The heat collecting plate 13 is coupled to the lower portion of the base portion 11. The heat collecting plate 13 is in direct contact with the seed oil 15 to transfer heat generated from the seed oil 15 to the base portion 11, and the heat collecting plate 13 of the present embodiment is made of copper. Since copper is a metal having high thermal conductivity, the heat generated from the seed oil 15 is rapidly transferred to the base portion 11, thereby inducing the seed oil 15 to maintain an appropriate level of temperature. The heat collecting plate 13 is not limited to the copper of the present embodiment, but may be formed of various materials having thermal conductivity.

도시되지는 않았으나, 발포금속을 이용한 방열장치(10)의 상부에는 발포금속을 이용한 방열장치(10) 주변의 공기의 유동이 원활하게 이루어짐으로써 공기와 발포금속을 이용한 방열장치(10) 사이의 열교환이 활발해지도록 하기 위해 별도의 송풍팬이 더 장착되어 있다. Although not shown, the heat exchanger between the air and the heat dissipation device 10 using the foamed metal is smoothly formed by the flow of air around the heat dissipation device 10 using the foamed metal on the upper portion of the heat dissipation device 10 using the foamed metal. A separate blower fan is further installed to make this active.

이러한 발포금속을 이용한 방열장치(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 조명광 원(16)의 냉각을 위해 사용될 수도 있다. The heat dissipation device 10 using the foamed metal may be used for cooling the illumination light source 16 as shown in FIG. 2.

조명광원(16)를 발광시킬 때, 조명광원(16)에서 발산되는 열을 방열하도록 조명광원(16)의 하단에 부착시킨다. 집열판(13)이 조명광원(16)의 하단에 접촉하고, 집열판(13)으로부터 연장된 베이스부(11)와 방열핀(12)에서 방열이 이루어지게 된다. When the illumination light source 16 emits light, it is attached to the lower end of the illumination light source 16 to dissipate heat emitted from the illumination light source 16. The heat collecting plate 13 is in contact with the lower end of the illumination light source 16, the heat dissipation is made in the base portion 11 and the heat radiation fin 12 extending from the heat collecting plate 13.

통상적인 알루미늄 방열판에 비해 본 발명에 따른 발포 알루미늄을 이용한 발포금속을 이용한 방열장치(10)를 적용하면, 개방 기공 구조를 갖는 발포알루미늄이 일반 알루미늄에 비해 방열효율이 높기 때문에, 조명장치를 냉각하기 위한 냉각수단을 경량화, 소형화할 수 있다.When the heat dissipation apparatus 10 using the foamed metal using the foamed aluminum according to the present invention is applied as compared to the conventional aluminum heat sink, since the foamed aluminum having an open pore structure has a higher heat dissipation efficiency than the general aluminum, the lighting apparatus is cooled. The cooling means can be reduced in weight and size.

도 4를 참조하면, 본 실시예의 발포금속을 이용한 방열장치(20)는 보조방열부(21)를 더 구비할 수도 있다. Referring to FIG. 4, the heat dissipation device 20 using the foam metal of the present embodiment may further include an auxiliary heat dissipation unit 21.

보조방열부(21)는 방열핀(12)의 사이에 설치되는데, 사인파형으로 연장되며 각 정점이 방열핀(12)의 외주면과 접촉되어 방열핀(12)으로부터 열전달이 이루어지도록 형성되어 있다. 방열핀(12)의 외주면과 보조방열부(21)의 외주면을 통해 방열이 이루어지기 때문에 방열효율이 상승하게 된다. The auxiliary heat dissipation part 21 is installed between the heat dissipation fins 12, and extends in a sinusoidal shape, and each vertex is formed to be in contact with the outer circumferential surface of the heat dissipation fin 12 so that heat is transferred from the heat dissipation fin 12. Since the heat dissipation is made through the outer circumferential surface of the heat dissipation fin 12 and the outer circumferential surface of the auxiliary heat dissipation portion 21, the heat dissipation efficiency is increased.

본 실시예에서 상기 보조방열부(21)는 알루미늄판을 사인파형으로 굴곡지게 형성한 뒤, 이를 방열핀(12)의 외주면에 결합하였는데, 보조방열부(21)는 사인파형에 한정되지 않고, 삼각파형 또는 방열면적을 확장시킬 수 있는 기타 여러 형태로 형성될 수 있으며, 보조방열부(21)의 재질 역시 알루미늄에 한정되지는 않는다.In the present embodiment, the auxiliary heat dissipation portion 21 is formed to be bent in a sinusoidal aluminum plate, and then coupled to the outer peripheral surface of the heat radiation fin 12, the auxiliary heat dissipation portion 21 is not limited to the sinusoidal waveform, It may be formed in various forms that can extend the wave shape or heat dissipation area, and the material of the auxiliary heat dissipation portion 21 is not limited to aluminum.

본 실시예의 나머지 구성요소는 상기 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예의 발 포금속을 이용한 방열장치(10)와 동일하므로 동일번호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.The remaining components of the present embodiment are the same as the heat dissipation device 10 using the foaming metal of the embodiment shown in Figures 1 to 3 are given the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 실시예의 발포금속을 이용한 방열장치(30)는 발열하는 전자기기(33)가 방열핀(32)에 직접 설치되는 구조를 갖는다.5 and 6, the heat dissipation device 30 using the foamed metal of the present embodiment has a structure in which the electronic device 33 that generates heat is installed directly on the heat dissipation fin 32.

베이스부(31)는 회로기판(35)에 고정되고, 베이스부(31)로부터 상방으로 방열핀(32)이 연장된다. 방열핀(32)의 일측면에는 전자기기(33)가 부착되는 장착부(34)가 마련되어 있으며, 이 장착부(34)에 전자기기(33)가 방열핀(32)과 접촉하도록 장착된다.The base portion 31 is fixed to the circuit board 35, and the heat dissipation fin 32 extends upward from the base portion 31. One side of the heat dissipation fin 32 is provided with a mounting portion 34 to which the electronic device 33 is attached, and the electronic device 33 is mounted in contact with the heat dissipation fin 32.

베이스부(31)와 방열핀(32)은 발포알루미늄으로 형성된다. 본 실시예에 적용되는 발포알루미늄 역시 제1 및 제2 실시예의 발포알루미늄과 동일하게 기공(36)이 외부로 노출되는 개방 기공 구조를 갖는다. The base portion 31 and the heat radiation fins 32 are formed of foamed aluminum. The foamed aluminum applied to this embodiment also has an open pore structure in which the pores 36 are exposed to the outside, similarly to the foamed aluminum of the first and second embodiments.

전자기기(33)에 전원이 인가되어 작동을 하게 되면, 전자기기(33)에서 발생하는 열이 전자기기(33)와 접촉된 방열핀(32)을 통해 방열핀(32)의 전면으로 전달된다. 방열핀(32)의 외부로 노출된 방열핀(32)의 전 면에서 공기와의 열교환을 통해 열이 발산된다. 따라서 전자기기(33)는 온도가 상승하지 않고 적정온도를 유지하면서 작동할 수 있게 된다. When power is applied to the electronic device 33 to operate, heat generated from the electronic device 33 is transferred to the front surface of the heat dissipation fin 32 through the heat dissipation fin 32 in contact with the electronic device 33. Heat is dissipated through heat exchange with air on the front surface of the heat dissipation fin 32 exposed to the outside of the heat dissipation fin 32. Therefore, the electronic device 33 can operate while maintaining the proper temperature without increasing the temperature.

도시되지는 않았으나, 상기 방열핀(32)의 후면에는 방열면적을 확장하기 위해 복수개의 보조방열핀이 더 설치될 수도 있다. Although not shown, a plurality of auxiliary heat radiation fins may be further installed on the rear surface of the heat radiation fin 32 to expand the heat radiation area.

본 발명의 발포금속을 이용한 방열장치는 가벼우면서도 고성능의 방열효율을 갖는 방열장치를 제공할 수 있으므로 산업상의 이용 가능성이 크다.Since the heat dissipation device using the foamed metal of the present invention can provide a heat dissipation device that is light and has a high heat dissipation efficiency, the industrial applicability is large.

도 1은 본 발명에 따른 발포금속을 이용한 방열장치의 제1 실시예를 도시한 사시도,1 is a perspective view showing a first embodiment of a heat dissipation device using a foamed metal according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 발포금속을 이용한 방열장치의 제2 실시예를 도시한 사시도,Figure 2 is a perspective view showing a second embodiment of the heat dissipation device using a foamed metal according to the present invention,

도 3은 도 1 및 도 2의 부분발췌 사시도,3 is a partial excerpt perspective view of FIGS. 1 and 2;

도 4는 본 발명에 따른 발포금속을 이용한 방열장치의 제3 실시예를 도시한 부분발췌 사시도,Figure 4 is a partial excerpt perspective view showing a third embodiment of the heat dissipation device using a foamed metal according to the present invention,

도 5는 본 발명에 따른 발포금속을 이용한 방열장치의 제4 실시예를 도시한 사시도,5 is a perspective view showing a fourth embodiment of the heat dissipation device using the foamed metal according to the present invention;

도 6은 도 5의 단면도,6 is a cross-sectional view of FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10; 발포금속을 이용한 방열장치10; Heat radiation device using foamed metal

11; 베이스부11; Base part

12; 방열핀12; Heat dissipation fin

13; 집열판13; Heat collecting plate

14; 기공14; pore

Claims (3)

베이스부와;A base portion; 상기 베이스부로부터 연장되어 외부공기와 열교환이 일어나는 방열핀;을 구비하며,And a heat dissipation fin extending from the base to exchange heat with external air. 상기 베이스부 및 상기 방열핀은 기공이 외부로 노출되는 개방 기공 구조의 발포알루미늄으로 형성된 것을 특징으로 하는 발포금속을 이용한 방열장치.The base unit and the heat dissipation fin is a heat dissipation device using a foamed metal, characterized in that formed of foamed aluminum having an open pore structure in which pores are exposed to the outside. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 베이스부의 하부에 결합되어 열발산매체에 인접하도록 설치되며, 열전도도가 높은 재질로 형성되는 집열판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 발포금속을 이용한 방열장치.Is coupled to the lower portion of the base portion is installed adjacent to the heat dissipation medium, the heat dissipation device using a foam metal, characterized in that it further comprises a heat collecting plate formed of a high thermal conductivity material. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 방열핀의 외주면에는 주름진 보조방열부가 더 결합되는 것을 특징으로 하는 발포금속을 이용한 방열장치.Radiating device using a foamed metal, characterized in that the outer circumferential surface of the heat radiation fin is further coupled to the corrugated auxiliary heat dissipation unit.
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