KR20130054279A

KR20130054279A - 열 제어성 조립체

Info

Publication number: KR20130054279A
Application number: KR1020127030518A
Authority: KR
Inventors: 클라우스 에크
Original assignee: 나파테크 에이/에스
Priority date: 2010-04-23
Filing date: 2011-04-19
Publication date: 2013-05-24
Also published as: US9155224B2; US20130114208A1; JP2013528933A; JP2016106426A; EP2561741B1; WO2011131686A1; CN102986309B; JP6122166B2; WO2011131684A1; CN102986309A; BR112012027052A2; EP2561741A1; US20130141868A1; CN102986318A; KR20130054280A; JP2013526028A; EP2561728B1; DK2561728T3; CN102986318B; US9155223B2

Abstract

두 개의 평행한 인쇄회로기판(PCB)들을 구비하며, 두 PCB들 사이에는 채널 형성 요소에 의해 채널이 한정되고, 채널 내에서는 팬을 이용하여 공기가 강제 송풍되어 채널 내의 부품들을 냉각시키도록 구성된, 열 제어성 조립체를 개시한다. 팬은 냉각면을 구비하는데, 이 냉각면은 팬으로부터 나오는 공기에 의해 냉각되고, 냉각면 아래의 공간에 마련된 요소를 향해 편향되어 있다. 또한, 강제 송풍되는 공기는 조립체 외부로부터 공간을 통해 채널로 공기를 흡인하여 공간에 마련된 다른 요소들을 냉각시킨다.

Description

열 제어성 조립체{A THERMALLY CONTROLLED ASSEMBLY}

본 발명은 냉각 공기가 통과하는 채널을 이용하여 전자 부품들을 냉각하는 방법에 관한 것이다. 이와 유사한 기술들이 예컨대 하이파이 앰프(HiFi amplifiers) 분야에서 공지되어 있는데, 이러한 기술들에서는 냉각핀들을 구비한 냉각 요소들이 배치되며, 이 핀들은 채널을 향해 내측으로 연장되어 있고, 이 채널 내에서 팬이 냉각 공기를 송풍한다. 전자 부품들은 냉각 요소들의 외측면 상에 배치된다.

현재, 인쇄회로기판(PCB: printed circuit board)들에 배치되거나 혹은 PCB들에 고정된 부품들에 냉각이 행해지고 있는데, 특히 부품들을 냉각하기 위해 PCB들을 이용하여 공기가 통과해서 송풍되는 채널을 형성하고 있다.

제1 태양에서, 본 발명은

제1 측면과 제2 측면을 구비하며, 제1 측면에는 하나 이상의 제1 전기 부품들이 배치된 제1 인쇄회로기판(PCB)과,

제1 측면과 제2 측면을 구비하며, 제1 측면에는 하나 이상의 제2 전기 부품들이 배치되며, 그의 제1 측면이 제1 PCB의 제1 측면과 대면하도록 된 제2 PCB와,

제1 PCB와 제2 PCB의 제1 측면들 중 적어도 일부분을 이용하여 제1 단부와 제2 단부를 구비한 채널을 형성하며, 슬릿이 마련된 채널 형성 요소와,

공기를 채널의 제1 단부에서부터 채널을 통과하여 채널의 제2 단부를 향해서 송풍하는 송풍 요소로서, 냉각면과 상기 냉각면을 제1 부품들과 제2 부품들 중 적어도 한 부품에 대해 편향시키는 편향 요소를 포함하고, 냉각면은 상기 적어도 한 부품이 배치되는 공간을 구획하도록 구성된 송풍 요소를 포함하며,

상기 슬릿은 공기가 벤투리 효과로 인해 상기 슬릿을 통해 상기 공간과 상기 채널 내로 흡인되도록 배치된 것을 특징으로 하는 조립체를 제공한다.

본 발명은 부품들에 대한 냉각 성능을 저하(loosing)시키지 않고도 공간을 절약할 수 있으므로 여러 가지 장점들이 있다. 이에 따라, PCB들의 제1 측면들이 채널을 성형하거나 혹은 형성하는 데 사용되면, 채널 내에 배치된 부품들에 대한 직접 냉각이 이루어지고 냉각 채널을 형성하는 데에 어떠한 추가 요소도 필요하지 않다. 또한, 채널 형성 요소는 다소 강성적으로 마련될 수도 있고 이에 따라 조립체를 강화시키는 역할도 할 수 있다. 이는 아래에서 더 설명하는 것처럼 요소가 편향 수단을 계합시키는 데 사용되는 경우에 특히 적절하다.

본 발명의 명세서에서, 조립체는 함께 작동하고 그리고/또는 서로 연결된, 예를 들어 서로 고정된 다수의 요소들이다. 당연히, 고정은 분리 가능한 방식으로 이루어질 수 있고, 유선, 무선, 기계적 결합 등을 통해 임의의 상호 작용(inter-operation)이 행해질 수 있다.

전자 부품은 단순한 저항에서부터 임의의 종류의 칩에 이르는 임의의 유형의 부품일 수 있다. 따라서, 부품들은 프로세서, FPGA, 메모리 회로, 저항, 커패시터, 코일/인덕터 등일 수 있다.

보통, PCB는 인쇄회로기판을 말하며, 두 개의 주 측면들과 가장자리부(rim portion)를 구비한 평평한 요소이다. PCB는 도체(conductor)로 이루어진 하나 이상의 층을 구비할 수 있고, 그 일 측면 또는 두 개의 주 측면들 상에 전기 부품들을 구비할 수 있다. 일반적으로 전기 부품들은 PCB의 도체를 통하여 서로 전력 및/또는 신호들을 송신/수신하는 것에 의해 상호 작용할 수 있다. 일반적으로, 부품들은 예를 들어 자신의 도체에 의하여 PCB에 고정된다.

PCB들의 제1 측면들이 서로 대면하는 경우, 이 측면들은 채널의 측면들을 형성하는데, 제1 측면들에 배치된 전기 부품들은 송풍 요소에 의해 발생되는 공기 유동에 의해 냉각되도록 배치된다.

바람직하게는, 제1 PCB와 제2 PCB는 평행한데, 이는, PCB들이 평평한 요소들인 상황에서 PCB들의 주평면(major plane)들이 되는, PCB들의 일반 평면(general plane)들이 평행하다는 것을 의미한다. 이러한 상황에서, 채널이 형성되는 위치들에서 채널 형성 요소가 동일한 두께를 갖도록 PCB들의 가장자리부들이 그들 사이의 간격이 동일하게 배치될 수 있다.

본 발명의 명세서에서, 채널 형성 요소는 PCB들, 예를 들어 PCB들의 제1 측면들 및 PCB들의 채널을 형성하는 부분들의 제1 측면들에 배치된 전기 부품들과 함께 채널을 형성하도록 구성된다.

당연히, 채널은 제1 측면들 중 하나 또는 둘 다의 평면에서 직선이거나, 곡선이거나 혹은 구불구불할 수 있고 그렇지 않으면 상기 평면과 직교할 수 있으며, 이에 따라 그 안의 공기 유동에 영향을 줄 수 있다는 것에 주의해야 한다.

또한, PCB들(PCB들이 평평한 요소들인 경우의 주 평면들)이 평행한 상황에서 채널 형성 요소는 PCB들의 직선인 측면들에 배치될 필요는 없지만 제1 단부에서부터 제2 단부까지의 채널의 전체 방향과 직교하는 채널의 폭을 가로지르는 제1 측면들의 일부분에만 걸쳐서 채널을 한정할 수 있다는 것에 주의해야 한다.

채널을 형성함으로써, 공기를 대체로 제1 단부에서 제2 단부까지 유동시키는 하는 요소가 마련된다. 당연히, 채널 형성 요소는 채널을 채널의 길이부 전체를 따라 기밀하게 밀봉할 필요는 없다.

공기가 통과해서 채널로 들어가거나 혹은 채널로부터 빠져나갈 수 있는 작은 구멍들이 있을 수 있는데, 이들은 희망하는 공기 유동이 채널 내에서 유지될 수 있는 한 통기와 냉각에 도움이 될 수 있다.

채널은 바람직하게는 공기가 들어가거나 빠져나갈 수 있는 제1 단부와 제2 단부를 구비한다. 공기가 채널에 들어가고/채널로부터 빠져나가는 것은 하나 이상의 구멍을 통해 이루어질 수 있다. 채널 내에서의 희망하는 공기 유동을 달성하기 위하여 단부들이 아닌 부분에 다른 구멍들이 배치될 수 있다.

채널을 형성하는 가장 간단한 방법은 채널 형성 요소가 PCB들의 가장자리에 밀봉부를 제공함으로써 채널의 (예컨대, 제1 단부에서부터 제2 단부까지의) 일반 방향(general direction)을 가로지르는 PCB의 전체 폭을 이용하여 채널을 형성하게 하는 것이다. 그러나, 채널은 채널 형성 요소를 PCB들 중 하나 또는 둘 다의 가장자리에서 계합시키거나 밀봉시키지 않고 그의 제1 면에서 밀봉시키거나 계합시키는 것에 의한 것보다 더욱 좁게 만들어질 수도 있다. 따라서 한 PCB는 채널의 일반 방향을 가로지르는 방향으로 다른 PCB보다 더 넓을 수 있고, 이에 따라 채널은 PCB들 중 한 PCB의 전체 폭을 차지할 수 있지만 다른 PCB에 대해서는 그렇지 않을 수 있거나, 혹은 채널 형성 요소가 PCB들 둘 다의 제1 면에서 계합되거나 밀봉되어 채널의 일반 방향을 가로지르는 방향으로 PCB들 둘 다의 폭보다 더 좁을 수 있다.

일반적으로, 채널은 PCB들 중 하나 또는 둘 다의 종방향 축선을 따르는 일반 방향을 가지며, 이에 따라 단부들은 이 PCB(들)의 단부들에서 PCB(들)의 가장자리에 또는 그 근처에 있을 것이다.

공기를 예컨대 채널로 송풍하기 위한 여러 가지 수단들과 방법들이 있다. 팬, 압축 공기 등이 사용될 수 있다. 채널의 일 단부에서 흡인하게 되면 공기를 채널을 통해 일 방향으로 송풍하게 될 것이고, (반대 방향에서 예를 들어 팬을 작동시키는 것에 의해) 압력을 증가시키면 공기를 채널을 통해 다른 방향으로 송풍하게 될 것이다. 공기의 희망하는 방향은 채널 내의 부품들의 위치, 특히 열을 가장 많이 발생시키고 열에 가장 민감한 부품들의 위치에 따라 정해질 것이다.

다른 무엇보다도 열에 가장 민감한 부품들의 냉각을 보장하기 위하여, 가장 찬 공기, 즉 다수의 부품들을 냉각시키는 데 사용되지 않은 공기가 열에 가장 민감한 부품들에 우선적으로 제공되는 것이 바람직하다. 대안적으로, 열을 가장 많이 발생시키는 부품에 의해 발생되는 가열된 공기가 다른 부품들을 냉각시키는 대신 가열할 수도 있기 때문에 가열된 공기가 다른 부품들에 제공되지 않게 하기 위하여, 열을 가장 많이 발생시키는 부품들을 공기가 채널로부터 빠져나가는 지점에 가깝게 배치하는 것이 바람직할 수 있다.

따라서, 채널 내에서의 공기의 유동 방향 및 개별 부품들의 위치들은 개별 부품들을 냉각하기 위하여 맞춤식으로 사용될 수 있다.

위에서 설명한 것처럼, 공기는 일 단부에서 채널로 송풍되고 타 단부에서 배출될 수 있다. 일반적으로, 이러한 공기 유동을 원활하게 하기 위하여 채널은 그 단부들에 하나 이상의 구멍을 구비한다. 필요하면 다른 구멍들도 마련될 수 있다.

송풍 요소는 냉각면과 냉각면을 제1 부품들과 제2 부품들 중 적어도 한 부품에 대해 편향시키는 편향 요소들을 포함한다. 이에 따라, 제1 PCB와 제2 PCB의 예컨대 겹쳐진 부분들에 의해 형성된 채널 내의 부품들은 채널을 통과하여 유동하는 공기에 의해 냉각되는 반면, 어떤 부품들은 대안적으로 혹은 추가적으로 그 위에 편향되어 있는 냉각면에 의해 직접 냉각된다. 냉각면이 일반적으로 부품들 중 가장 높은 부품에 대해서만 편향되지만, 그보다 아래에 있는 부품들도 그러한 부품들과 냉각면 사이의 공기 유동에 의해서 또는 그 사이에 열 전도성 요소 또는 재료를 마련하는 것에 의해 냉각된다는 점에 주의해야 한다. 또한, 혹은 이에 더하여, 그러한 아래에 있는 부품들은 그러한 부품들과 냉각면 사이에 열 전도성 요소 또는 재료를 마련하는 것에 의해 냉각될 수 있다.

한 실시예에서, 조립체는 채널의 제2 단부에 혹은 그 근처에 배치된 하나 이상의 구멍들을 추가로 포함한다. 위에서 설명한 것처럼, 하나 이상의 그러한 구멍들은 채널 형성 요소에 배치될 수 있다.

여기서 또는 다른 실시예에서,

제1 PCB는 그 평면에 제1 윤곽부를 구비하고,

제2 PCB는 상기 평면에 제2 윤곽부를 구비하고, 제1 윤곽부와 제2 윤곽부 중 적어도 일부분은 겹쳐지며, 채널 형성 수단은 윤곽부들의 겹치는 부분의 경계의 적어도 일부분에서 제1 PCB와 제2 PCB 사이에 있는 임의의 구멍을 폐색시키거나 폐쇄시킨다.

이에 따라, 제1 PCB와 제2 PCB의 윤곽부들은 겹쳐지며, 채널 형성 요소는 PCB들의 겹쳐진 부분들을 채널을 형성하는 데 사용할 수 있다.

특히 흥미로운 실시예에서는, 제1 PCB가 그 평면에서 제1 영역을 덮고, 제2 PCB는 상기 평면에서 제2 영역을 덮고, 제2 영역은 제1 영역 내에 배치되고, 송풍 요소는 제3 영역을 덮고, 제3 영역은 상기 평면에서 제2 영역에 의해 덮이지 않은 제1 영역의 일부분 내에 배치된다. 이에 따라, 송풍 요소는 제2 PCB 근처에서 제1 PCB의 제1 면의 일부분 위에 배치된다. 또한, 채널은 제1 영역과 제2 영역이 겹쳐지는 곳에 형성될 것이고, 공기가 빠져나가는/들어가는 구멍이 제2 영역과 제3 영역의 경계부에 배치될 수 있다. 아래에서 추가로 설명하는 바와 같이, 이에 의해 여러 가지 장점들을 얻을 수 있다.

조립체의 공간을 가능한 한 최적으로 활용하기 위하여 제2 영역과 제3 영역은 겹쳐지지 않지만 함께 제1 영역을 덮거나 혹은 제1 영역에 상응하는 것이 바람직하다.

이 실시예에서는, 상기 평면에서, 채널의 제2 단부보다 채널의 제1 단부에 더 가깝게 배치되는 것이 바람직하다. 이에 따라 송풍 요소는 공기를 조립체의 외부에서부터 송풍 요소를 통과하여 채널로 송풍하는 데 사용된다. 그러면, 공기는 채널과 채널에 배치된 부품들을 통과하여 유동하고 채널의 다른 단부에서 배출될 것이다.

용이하게 구성할 수 있는 실시예는 제1 PCB와 제2 PCB가 적어도 실질적으로 평행한 실시예이다. 이 상태에서는, 채널 형성 요소는 그의 기능을 달성하기 위하여 PCB들의 평면과 직교하는 방향으로 동일한 두께 또는 범위를 가질 수 있다.

냉각면의 냉각 성능을 증가시키기 위하여, 바람직하게는 송풍 요소는 채널로 들어가는 공기를 통과시키고 냉각면과 열적으로 연결된 다수의 핀들을 포함한다.

일반적으로는, 편향 요소들이 스프링 상수가 적어도 실질적으로 동일한 적어도 세 개의 탄성 요소들을 포함하고, 탄성 요소들은 편향 요소들과 적어도 한 부품의 상의 송풍 요소에 의해 가해지는 힘이 상기 적어도 한 부품이 배치된 PCB 상의 평면과 직교하도록 배치되는 것이 바람직하다.

이 점에서, 탄성 요소는 스프링, 나선형 또는 판형 스프링, 발포체(foam), 고무, 플라스틱, 중합체와 같은 고형 재료(solid material) 등의 임의의 유형의 탄성 요소일 수 있다. 당연히, 필요에 따라 압축 가스 실린더 등과 같은 더욱 복잡한 기술들 역시 사용될 수 있다. 탄성 요소의 스프링 상수 또는 탄성 상수는 일반적으로 요소의 특정 방향으로의 미리 정해진 만큼의 변형/압축을 행하는 데 필요한 힘을 나타낸다.

이 힘이 평면과 직교하면, 냉각면은 적어도 실질적으로, 상면이 PCB의 평면과 평행한 대체로 평평한 부품인 부품들의 상면들 전부에 접촉될 수 있다. 이에 의해 이 부품에 대한 냉각이 최적화될 수 있다.

또한, 힘이 PCB의 평면과 직교하게 가해지게 함으로써 부품이 PCB에 어떤 식으로 부착되던 편향에 의해서 압박을 받지 않게 보장할 수 있다.

매우 흥미로운 실시예에서, 편향 요소들은, 서로 직교하고 상기 평면에 배치된 두 축선들 각각을 따라, 적어도 한 부품의 중앙부에서부터 상기 중앙부에 대해 축선을 따라 한 방향에 배치된 편향 요소들 각각까지의 제1 전체 거리가 상기 중앙부에서부터 상기 중앙부에 대해 축선을 따라 반대 방향에 배치된 편향 요소들 각각까지의 제2 전체 거리로부터 소정 거리 이내이도록 배치된다. 이상적으로는 그리고 바람직하게는, 소정 거리는 영(0)이지만, 제조상의 불완전함 및 기타 고려 사항 때문에, 어느 정도의 편차는 허용된다. 따라서, 이 거리는 임의의 탄성 수단으로부터 부품의 중앙부까지의 최대 거리의 최대 10%일 수 있다.

따라서, 두 개의 축선들 각각에 대해 부품의 중앙부로부터의 방향들이 결정되고, 두 개의 방향들을 따르는 거리들이 간단히 합산된다.

이는 축선들을 선택하는 방법과는 상관없다. 관계가 있는 부분은 부품에 가해지는 힘이 중심부로부터 탄성 요소까지의 거리와 관계가 있다는 점과 가해진 힘이고, 바람직하게는 가해진 힘은 모든 탄성 요소들에 대해 동일하다.

이 실시예는 편향 요소들이 부품의 중앙부에 대해 동일한 거리로 부품들 둘레에 대칭으로 배치될 수 없는 경우에 특히 적절하다. 이는 전자 부품들, 송풍 요소 등에 의해서 그러한 배치가 방해되거나 혹은 어려워지는 경우일 것이다.

그러나, 위에서 설명한 것처럼 위치들을 결정하면 스프링 상수가 동일한 경우에도 힘이 PCB의 평면과 직교하게 유지될 수 있게 보장된다. 따라서, 이제는 탄성 수단들이 비대칭으로 배치되는 경우에도 동일하면서도 유리한 효과를 달성할 수 있다.

힘의 방향에 대해서 PCB의 평면과 직교하는 방향으로부터 어느 정도의 편차는 허용될 수 있음에 유의해야 한다. 따라서, 스프링 상수는 미리 정해진 양 또는 백분율(percentage)만큼 서로 달라질 수 있고, 이는 일반적으로 제조상의 불완전함으로 인해 초래된다.

위에서 설명한 바와 같이, 힘의 방향이 직교 방향의 용인될 수 있는 각도 내에서 유지되는 한, 부품의 중앙부까지의 거리는 미리 정해진 양 또는 백분율만큼 편차가 있을 수 있다.

따라서, 일반적으로는, 스프링 상수들이 탄성 요소들의 상수들의 평균치의 최대 10%까지 변하는 것은 용인될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로는 개별 편향 요소들의 중앙부까지의 거리들이 최적의 위치 또는 정확한 위치(perfect position)에서부터 최대 10%까지 변하는 것도 용인될 수 있을 것이다.

편향 요소들이 예컨대 PCB가 아닌 채널 형성 요소에 계합되는 경우 추가적인 장점이 있다는 점에 유의해야 한다. PCB를 계합하고 탄성 요소들에 의해서 가해지는 힘을 PCB에서부터 얻어내면, PCB는 그에 따라 영향을 받아서 휘어질 것이다. 이에 의해, 시간이 지남에 따라, 그리고 또한 컴퓨터에서 흔히 볼 수 있는 진동과 온도 변화로 인해 PCB가 파괴될 수 있다.

본 발명의 제2 태양은 제1 태양의 조립체를 작동시키는 방법에 관한 것이고, 이 방법은,

제1 PCB의 전기 부품들에 전력을 제공하는 단계와,

제2 PCB의 전기 부품들에 전력을 제공하는 단계와,

송풍 요소를 작동시켜서 공기를 송풍 요소로부터 채널의 제1 단부를 통과하여 채널의 제2 단부를 향해 송풍시키고 슬릿과 공간을 통해 공기를 채널 내로 흡인시키는 단계를 포함한다.

이하, 바람직한 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 바람직한 실시예를 위에서 본 도면이다.
도 2는 도 1의 실시예를 옆에서 본 도면이다.
도 3은 도 1의 실시예의 단면도이다.
도 4는 도 1의 실시예의 단면도이다.
도 5와 도 6은 도 1의 실시예의 고정 수단을 도시한 도면이다.
도 7은 편향 수단의 배치를 도시한 도면이다.

도 1은 데이터 처리 조립체(10)를 위에서 본 도면이다. 도 2에는 그 측면도가 도시되어 있고, 도 3에는 A선을 따라 취한 단면도가 그리고 도 4에는 B선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다. 도 5와 도 6에는 조립체(10)의 조립과 관련한 세부 사항들이 도시되어 있다.

조립체(10)는 외부 보강 요소(16)에 의해 서로에 대해 제자리에 유지되는 두 개의 인쇄회로기판(12, 14)과 환풍기 또는 팬(18)을 포함한다. PCB(12,14)들의 평면에서, 정해진 영역을 PCB(12) 하나만이 차지하거나 혹은 PCB(14)와 팬(18)이 함께 차지하고 있는 것을 볼 수 있다.

PCB들은 적어도 서로 대향하는 측면들 상에 전자 부품(20)들을 포함하지만, 부품들은 또한 서로 반대쪽을 향하는 측면들 상에 마련될 수도 있다.

조립체(10)의 전기 부품들의 동작은 부품(20/20')들이 전원을 공급받아서 필요에 따라 데이터를 수신하고/발생시키고/출력하는 것이다. 또한 부품들은 도면 부호 24로 표시된 전원공급 및 입력/출력 수단을 포함할 수 있다. 또한, PCB들은 각각 전력/신호들/정보 등을 서로 교환하기 위해 PCB들을 전기적으로 서로 연결하도록 구성된 플러그(22)를 포함할 수 있다.

조립체는 외부에서 접근할 수 있는 단자(12')들을 거쳐서 PCI 카드로서 작동할 수 있다. 또한, 조립체는 PCI 카드용으로 필요한 브래킷(10')을 포함할 수도 있다.

본 발명의 조립체의 냉각 작동은 팬(18)이 공기를 조립체(10)로 그리고 PCB(12/14)들과 요소(16)에 의해 정해진 채널(30)로 송풍하는 것이다(도 4 참조). 이러한 공기는 조립체(10)의 타단부(도 1의 하부)에서, 예를 들면 요소(16)의 구멍(16')들을 통해, 채널(30)을 빠져나갈 것이다.

팬(18)은 바람직하게는 그 냉각 성능을 증가시키기 위하여 팬 자체와 그 아래에 배치된 전기 부품(20')들 사이에 저면(18')을 구비한다. 당연히 이 부품(20')들은 높이가 서로 다르고, 팬(18)은 예를 들어 스프링 편향에 의해 부품들 중 가장 높이가 높은 부품을 향해 가압될 수 있으며, 페이스트(paste), 글루(glue) 또는 발포체(foam)과 같은 열 전도성 재료(28)가 저부 부품들과 저면(18') 사이에 마련될 수 있다.

또한, 팬(18)은 도 1에 표시된 평행한 다수의 핀(18")들을 구비하며, 채널(30)로 들어가는 공기가 이 핀들을 통과하고 이 핀들은 그 냉각 성능을 증가시키기 위해 저면(18')에 열적으로 연결된다.

가장 잘 냉각되는 부품들은 부품(20')들인데, 이 부품들은 대체로 가장 전력을 많이 소비하고 이에 따라 열을 발생시키는 부품들이다. 당연히, 표면(18')에 있는 부품(20'), 채널(30) 내의 부품(20) 또는 PCB(12/14)의 외측면 상에 배치된 부품(20)으로서의 부품 위치는 작동 중에 부품에서 발생되는 열과 부품이 고온을 견뎌 내는 능력에 따라 정해진다.

채널(30)을 통과하는 공기의 유동으로 인해서 그리고 요소(16)에 마련된 슬릿(16")으로 인해서, 또한 벤투리 효과로 인해 공기가 부품(20')들이 배치된 공간으로 그리고 채널(30)로 흡인될 수 있다. 이에 따라 요소(20')들이 더욱 많이 냉각되고, 또한 요소(20')들과 대면하는 요소(18')의 저측면에 의해 냉각된 찬 공기가 채널(30)로 흡인된다.

조립체(10)의 조립은 다음과 같은 방법으로 수행된다(특히 도 2, 도 5 및 도 6 참조).

보강 요소(16)는 채널(30)이 관통하고 있는 요소(24)들을 고정시키는 데 사용되는 중앙의 컷아웃부(cut-out)(32)와 천공핀(punched-out fin)(34)들을 구비한 다수의 영역을 구비한다. 요소(24)들은 그들 자신을 요소(16)의 종방향을 가로지르는 방향으로 고정시키도록 컷아웃부(32) 내에 끼워지는 부분을 구비하고, 이에 따라 핀(34)들이 요소(24)를 요소(16)에 고정시키게 된다. 그러면, PCB(12/14)들은 서로에 대해 그리고 요소(24)들에 고정될 수 있고 그에 따라 보강 요소(16)에 고정될 수 있고, 이러한 고정에는 채널(26)들을 관통하는 볼트와 너트가 이용될 수 있다.

팬(18)은 요소(20')들과 열전도성 재료(28)에 대해 열적으로 충분히 연결되어 있게 하기 위하여 탄성 편향(spring biasing)에 의해서 보강 요소(16)에 부착된다. 이에 따라, 요소(16)에 있는 다수의 부분(36)들이 절곡되어 팬(18) 위에 배치되고, 핀(40)이 각 부분(36)에 있는 구멍(38)에 마련되어 스프링(42)을 안내하며, 스프링(42)은 부분(36)과 팬(18) 사이에서 팬(18)을 부분(36)들과 멀어지는 방향으로 그리고 요소(20')들을 향해 가압한다. 팬을 PCB(12)에 대해 고정시키는 대신 보강 요소(16)의 부분(36)들을 이용하여 팬(18)을 편향시키면, PCB(12) 상의 공간을 절약할 수 있다. 또한, 스프링(42)들이 보강 요소(16)가 아닌 PCB에 연결된 경우였으면 PCB(12)로부터 힘을 얻어 내야 했을 것인데, 그렇게 PCB(12)로부터 힘을 얻어 내지 않고도 부품(20')에 힘이 가해질 수 있다.

편향으로 인해서, 요소(36)들은 부품(20')들의 최고부의 중앙부와 관련하여 가해지는 힘의 균형이 이루어지도록 배치되는 것이 바람직하다. 이를 도 7에 도시하였다.

이는 여러 가지 방법으로 달성될 수 있다. 부품(20')의 최고부의 중앙부와 관련한 부분(36)들의 위치에 따라 스프링 상수가 각기 다른 탄성 요소(42)들이 사용될 수 있거나 혹은 동일한 스프링(42)들 또는 적어도 동일한 스프링 상수를 갖는 요소들이 사용될 수 있도록 부분(36)들의 위치들이 선택될 수 있다.

가해지는 힘과 토크(힘과 부품(20')의 최고부의 중앙부에 대한 거리)를 부품의 중앙부 바로 하방으로 유도함으로써, 그렇지 않고 면(18')이 PCB(12)의 평면과 직교하지 않게 힘을 가하는 경우에 발생될 수 있는, 부품(20')이 파손되는 현상을 방지할 수 있다.

도 7에서, 면(18')은 그 아래에 있는 요소(20')의 크기와 위치에 상응하는 것으로 도시되어 있다. 면(18')의 중심(c)과 요소(20')의 중심은 간단하게 결정된다.

두 개의 스프링 요소(42)들의 위치들은 원(1, 2)들로 지시되어 있고, 서로 직교하는 두 개의 방향들은 화살표(a, b)들로 지시되어 있다. 이 위치들로부터, 제3의 그리고 임의의 추가 요소(42)들의 최적 위치가 결정될 수 있다.

제조 공정에서는 모든 탄성 수단(42)들이 (제조 한계 내에서) 동일한 것이 바람직하기 때문에, 원(1, 2)들과 추가 탄성 수단(42)들의 위치들은 단순히 부품(20')의 중앙부에서부터 스프링(42)들의 위치(1, 2)들까지 두 개의 방향으로 돌출되는 거리에 의해서 결정된다.

더욱 구체적으로는, 부품(20')의 중앙부에서부터의 방향(a)을 따라 한 방향에 배치된 모든 스프링(42)들에 대한 전체 거리는 부품(20')의 중앙부에서부터의 방향(a)을 따라 반대 방향에 배치된 모든 스프링(42)들에 대한 전체 거리와 동일하거나 혹은 상기 거리의 미리 정해진 거리 이내이어야 한다.

이는 방향(b)을 따라서도 동일해야 하며, 이에 의해 면(18'')에 의해 가해지고 면(18')와 직교하게 안내되어 부품(20')의 상면에 가해지는 힘을 부품(20')에 제공하는 동일한 스프링(42)들을 이용하여 편향이 이루어지게 된다.

Claims

제1 측면과 제2 측면을 구비하며, 제1 측면에는 하나 이상의 제1 전기 부품들이 배치된 제1 인쇄회로기판(PCB)과,
제1 측면과 제2 측면을 구비하며, 제1 측면에는 하나 이상의 제2 전기 부품들이 배치되며, 그의 제1 측면이 제1 PCB의 제1 측면과 대면하도록 된 제2 PCB와,
제1 PCB와 제2 PCB의 제1 측면들 중 적어도 일부분을 이용하여 제1 단부와 제2 단부를 구비한 채널을 형성하며, 슬릿이 마련된 채널 형성 요소와,
공기를 채널의 제1 단부에서부터 채널을 통과하여 채널의 제2 단부를 향해서 송풍하는 송풍 요소로서, 냉각면과 상기 냉각면을 제1 부품들과 제2 부품들 중 적어도 한 부품에 대해 편향시키는 편향 요소를 포함하고, 냉각면은 상기 적어도 한 부품이 배치되는 공간을 구획하도록 구성된 송풍 요소를 포함하며,
상기 슬릿은 공기가 벤투리 효과로 인해 상기 슬릿을 통해 상기 공간과 상기 채널 내로 흡인되도록 배치된 것을 특징으로 하는 조립체.
제1항에 있어서,
채널의 제2 단부에 혹은 그 근처에 배치된 하나 이상의 구멍을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
제1항 또는 제2항에 있어서,
제1 PCB는 그 평면에 제1 윤곽부를 구비하고,
제2 PCB는 상기 평면에 제2 윤곽부를 구비하고, 제1 윤곽부와 제2 윤곽부 중 적어도 일부분은 겹쳐지며, 채널 형성 수단은 윤곽부들의 겹치는 부분의 경계의 적어도 일부분에서 제1 PCB와 제2 PCB 사이에 있는 임의의 구멍을 폐색시키거나 폐쇄시키는 것을 특징으로 하는 조립체.
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
제1 PCB는 그 평면에서 제1 영역을 덮고, 제2 PCB는 상기 평면에서 제2 영역을 덮고, 제2 영역은 제1 영역 내에 배치되고, 송풍 요소는 제3 영역을 덮고, 제3 영역은 상기 평면에서 제2 영역에 의해 덮이지 않은 제1 영역의 일부분 내에 배치된 것을 특징으로 하는 조립체.
제4항에 있어서,
송풍 요소는, 상기 평면에서, 채널의 제2 단부보다 채널의 제1 단부에 더 가깝게 배치되는 것을 특징으로 하는 조립체.
선행하는 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,
제1 PCB와 제2 PCB는 적어도 실질적으로 평행한 것을 특징으로 하는 조립체.
제1항에 있어서,
송풍 요소는, 채널로 들어가는 공기를 통과시키고 냉각면과 열적으로 연결된 다수의 핀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
제1항에 있어서,
편향 요소들은 스프링 상수가 적어도 실질적으로 동일한 적어도 세 개의 탄성 요소들을 포함하고, 탄성 요소들은, 편향 요소들과 적어도 한 부품의 상의 송풍 요소에 의해 가해지는 힘이 상기 적어도 한 부품이 배치된 PCB 상의 평면과 직교하도록 배치된 것을 특징으로 하는 조립체.
제8항에 있어서,
편향 요소들은, 서로 직교하고 상기 평면에 배치된 두 축선들 각각을 따라, 적어도 한 부품의 중앙부에서부터 상기 중앙부에 대해 축선을 따라 한 방향에 배치된 편향 요소들 각각까지의 제1 전체 거리가 상기 중앙부에서부터 상기 중앙부에 대해 축선을 따라 반대 방향에 배치된 편향 요소들 각각까지의 제2 전체 거리로부터 소정 거리 이내이도록 배치된 것을 특징으로 하는 조립체.
제1항에 있어서,
편향 요소들은 채널 형성 요소에 접하는 것을 특징으로 하는 조립체.
제1항에 따른 조립체를 작동시키는 조립체 작동 방법으로서,
제1 PCB의 전기 부품들에 전력을 제공하는 단계와,
제2 PCB의 전기 부품들에 전력을 제공하는 단계와,
송풍 요소를 작동시켜서 공기를 송풍 요소로부터 채널의 제1 단부를 통과하여 채널의 제2 단부를 향해 송풍시키고 슬릿과 공간을 통해 공기를 채널 내로 흡인시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체 작동 방법.