KR20160049731A - 히트 싱크 체결장치 및 이를 포함하는 히트 싱크 어셈블리 - Google Patents

히트 싱크 체결장치 및 이를 포함하는 히트 싱크 어셈블리 Download PDF

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KR20160049731A
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김종윤
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 히트 싱크 체결장치는 일측에 분할 슬릿이 구비된 몸체부; 상기 몸체부의 타측에서 상기 몸체부의 반경방향 외측으로 연장 형성된 히트 싱크 지지부; 상기 히트 싱크 지지부의 상측에서 상기 히트 싱크 지지부의 반경방향 외측으로 연장 형성된 헤드부; 및 상기 히트 싱크 지지부의 외측에 구비되는 탄성부재를 포함한다.

Description

히트 싱크 체결장치 및 이를 포함하는 히트 싱크 어셈블리{Heatsink fixing device and Heatsink assembly including the same}
본 발명은 히트 싱크 체결 장치 및 이를 포함하는 히트 싱크 어셈블리에 관한 것이다.
최근 들어 소형화 및 고 신뢰성이 요구되는 전자기기에는 집적회로 패키지가 사용되고 있으며, 이 집적회로 패키지에서 발생되는 열은 전자기기의 성능을 저하시키는 원인이 되므로 히트 싱크를 결합하여 방열시키고 있다.
한편, 히트 싱크는 방열효율 향상을 위해 일반적으로 집적회로 패키지에 구비되는 전자소자에 접촉된 상태로 집적회로와 결합하게 된다.
다만, 히트 싱크 또는 전자기기에 외력이 가해져서 히트 싱크가 일측으로 기울어지게 되는 경우, 히트 싱크의 하부에 구비되거나 히트 싱크에 접촉된 전자소자가 파손되는 문제가 있었다.
따라서 이를 해결하기 위한 연구가 시급한 실정이다.
본 발명의 목적은 히트 싱크에 외력이 가해지는 경우에도 전자소자를 보호할 수 있는 히트 싱크 체결장치 및 이를 포함하는 히트 싱크 어셈블리를 제공하는데에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 히트 싱크 체결장치는 일측에 분할 슬릿이 구비된 몸체부; 상기 몸체부의 타측에서 상기 몸체부의 반경방향 외측으로 연장 형성된 히트 싱크 지지부; 상기 히트 싱크 지지부의 상측에서 상기 히트 싱크 지지부의 반경방향 외측으로 연장 형성된 헤드부; 및 상기 히트 싱크 지지부의 외측에 구비되는 탄성부재를 포함한다.
따라서, 히트 싱크에 외력이 가해지는 경우에도 상기 히트 싱크 지지부에 의해 히트 싱크가 기울어지는 각도가 최소화됨으로써, 발열체에 구비되는 전자소자의 파손을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 싱크 체결장치에서 상기 히트 싱크 지지부는 라운드지게 형성되거나 축방향으로 함입된 함입부를 구비함으로써 재료절감의 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 히트 싱크 체결장치에서 상기 탄성부재는 코일 스프링으로 구비되어 탄성 지지력을 작용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 히트 싱크 체결 장치 및 이를 포함하는 히트 싱크 어셈블리는 히트 싱크 지지부에 의해 히트 싱크가 기울어지는 각도를 최소화 할 수 있으므로, 히트 싱크에 외력이 가해지는 경우에도 전자소자의 파손을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 히트 싱크 어셈블리의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 히트 싱크 체결장치의 사시도이다.
도 4는 도 3의 B-B'에 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 히트 싱크 체결장치의 사시도이다.
도 6은 도 5의 C-C'에 따른 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히트 싱크 체결장치의 사시도이다.
도 8은 도 7의 D-D'에 따른 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히트 싱크 체결장치의 사시도이다.
도 10은 도 9의 E-E'에 따른 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 분할슬릿의 변형예를 도시한 사시도이다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 히트 싱크 어셈블리(500)의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 히트 싱크 어셈블리(500)는 발열체(100), 히트 싱크(200) 및 히트 싱크 체결장치(300)를 포함한다.
발열체(100)는 구동 시 외부로 열을 방출하는 다양한 종류의 전자기기 또는 전자 부품일 수 있으며, 일 예로써 적어도 하나의 전자소자(120)가 실장된 기판(110)일 수 있다.
기판(110)에는 적어도 하나의 전자소자(120)가 실장될 수 있으며, 이를 위해 실장용 전극(미도시) 및 실장용 전극들 상호간을 전기적으로 연결하는 배선 패턴 및 접지 전극 등이 형성된다.
또한, 상기 기판(110)은 폴리 에틸렌테레프탈레이트(PET), 유리, 폴리 카보네이트(PC) 또는 실리콘(Si) 등으로 이루어지는 PCB(Printed Circuit Board)기판 또는 FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 기판 일수 있으며, 필름 형태로 형성될 수도 있다.
다만, 상기 기판(110)의 종류는 제안된 실시예에 한정되지 않으며 전자소자(120)가 결합될 수 있는 다양한 종류의 부재가 사용될 수 있음을 밝혀둔다.
또한, 기판(110)은 상면에 형성되는 실장용 전극과 기판(110)의 내부에 형성되는 회로 패턴, 그리고 이들을 전기적으로 연결하는 도전성 비아(미도시)를 포함할 수 있고, 내부에 전자 부품을 실장할 수 있는 캐비티(cavity)가 형성될 수도 있다.
여기서, 기판(110)은 후술할 히트 싱크 체결장치(300)에 의해 히트 싱크(200)와 결합될 수 있으며, 이를 위해 기판(110)에는 히트 싱크 체결장치(300) 삽입홀(111)이 구비된다.
삽입홀(111)에는 후술할 히트 싱크 체결장치(300)가 삽입되어 결합하는 것으로 필요에 따라 복수개가 구비될 수 있으며, 구비되는 위치 역시 다양하게 변경될 수 있다.
한편, 기판(110)에는 적어도 하나의 전자소자(120)들이 실장될 수 있으며, 일예로써, IC(Integrated Circuit) 칩 또는 MLCC(Multi-layer Ceramic Capacitor)일 수 있다.
이러한, 전자소자(120)들은 전자제품 구동 시 많은 열을 발생시키며, 전자소자(120)에서 발생된 열은 주변의 다른 전자부품들의 성능을 저하시키거나 전자제품의 성능을 감소시킨다.
따라서, 전자소자(120)에서 발생하는 열을 방출하기 위해 전자소자(120) 주변에는 히트 싱크(200)가 구비될 수 있으며, 구체적으로, 히트 싱크(200)는 기판(110) 상측에 구비될 수 있다.
또한, 전자소자(120)가 복수 개로 구비되는 경우, 복수 개의 전자소자(120)중 적어도 하나는 히트 싱크(200)에 접촉되게 구비될 수 있다.
히트 싱크(200)는 수동형 방열 수단으로서, 전자소자(120)들로부터 발생된 열을 외부로 방출시키기 위해 구비되며, 방열 플레이트(210) 및 방열핀(220)으로 구성될 수 있다.
여기서, 방열 플레이트(210)는 일예로써, 편평한 판 형상으로 구비될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 전자제품의 구조 및 필요에 따라 다양한 형상으로 구비될 수도 있다.
한편, 방열 플레이트(210)는 전자소자(120)의 상부에 구비될 수 있으며, 일측이 전자소자(120)와 접하도록 구비될 수 있다.
따라서, 방열 플레이트(210)는 적어도 하나의 전자소자(120)들로부터 전도, 복사 및 대류 방식으로 열을 전달받아 전자소자(120)들을 냉각시킬 수 있다.
한편, 방열 플레이트(210)의 전자소자(120)와 대향하지 않는 일면에는 다수의 방열핀(220)이 구비될 수 있다.
방열핀(220)은 방열 플레이트(210)의 일면에서 외부로 돌출되는 형태로 구비될 수 있으며, 방열 플레이트(210)의 크기에 대응하여 다수개가 형성될 수 있다.
방열핀(220)은 외부 공기와의 접촉면적을 증가시켜 히트 싱크(200)의 냉각효율을 향상시키기 위해 구비되는 것이며, 최대한 넓은 면적으로 외부와 접할 수 있도록 다수개가 방열 플레이트(210)의 일면에서 길게 돌출되어 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 도면에는 직사각형 형태의 방열핀(220)이 방열 플레이트(210)에 구비된 구성만을 도시하였으나, 반드시 이에 한정되지 않으며 굴곡진 웨이브 형상 등 다양한 형상으로 변형 가능함을 밝혀둔다.
한편, 히트 싱크(200)는 후술할 히트 싱크 체결장치(300)에 의해 발열체(100)에 결합될 수 있으며, 이를 위해 히트 싱크(200)에는 적어도 하나의 히트 싱크 체결장치(300) 관통홀(211)이 구비될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 히트 싱크 체결장치(300)의 사시도이고, 도 4는 도 3의 B-B'에 따른 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 히트 싱크 체결장치(300)는 몸체부(310),히트 싱크 지지부(320), 헤드부(330) 및 탄성부재(340)를 포함한다.
몸체부(310)는 발열체(100)와 히트 싱크(200)내로 삽입된다. 즉, 몸체부(310)는 발열체(100)의 삽입홀(111) 및 히트 싱크(200)의 관통홀(211)에 관통 삽입되어 결합될 수 있으며, 결합의 용이함을 위해 일측에는 분할 슬릿(310a)이 구비된다.
구체적으로, 분할 슬릿(310a)은 몸체부(310)가 발열체(100) 및 히트 싱크(200)에 체결되는 경우, 몸체부(310)의 직경을 감소시켜 용이하게 체결될 수 있도록 한다.
즉, 분할 슬릿(310a)은 몸체부(310)의 직경이 감소할 수 있는 공간을 제공할 수 있다.
이때, 분할 슬릿(310a)은 몸체부(310)의 일측에 적어도 하나 이상 구비될 수 있다.
즉, 분할 슬릿(310a)은 몸체부(310)의 일측에서 축방향으로 하나의 슬릿으로 구비될 수 있을 뿐만아니라, 복수개의 슬릿으로 구비될 수도 있다.(도 11참조).
다만, 분할 슬릿(310a)의 형상은 몸체부(310)가 발열체(100) 및 히트 싱크(200)에 체결될 때 몸체부(310)의 직경을 감소시킬 수 있는 구성이면 다양하게 변경가능함을 밝혀둔다.
여기서 방향에 대한 용어를 정의하면 축방향 하측 또는 상측은 도 3을 기준으로 몸체부(310)에서 헤드부(330)를 향하는 방향 또는 그 반대방향을 의미하며, 반경방향 외측 또는 내측은 도 3을 기준으로 헤드부(330)의 중심에서 헤드부(330)의 외주면을 향하는 방향 또는 그 반대 방향을 의미한다.
한편, 분할 슬릿(310)이 구비되는 상기 몸체부(310)의 일측 외주면에는 반경방향 외측으로 돌출 형성되어 갈고리 형상으로 구비되는 걸림돌기(311)가 구비될 수 있다.
걸림돌기(311)는 몸체부(310)의 외주면에서 돌출 형성되고, 축방향 하측으로 갈수록 직경이 감소하도록 구비되며, 히트 싱크 체결장치(300)가 발열체(100) 및 히트 싱크(200)로부터 분리되는 것을 방지하는 역할을 한다.
히트 싱크 지지부(320)는 히트 싱크 어셈블리(500)에 외력이 가해지는 경우 히트 싱크(200)가 기울어지는 각도를 최소화하기 위해 구비되는 것으로서, 몸체부(310)의 타측에서 몸체부의 반경방향 외측으로 연장형성될 수 있다.
즉, 히트 싱크 지지부(320)는 히트 싱크(200) 기울어지는 것을 방지하기 위해 히트 싱크(200)의 일측을 지지할 수 있도록 몸체부(310)의 타측에서 반경방향 외측으로 연장형성되며, 히트 싱크(200)가 기울어지는 경우 연장형성된 히트 싱크 지지부(320)의 저면이 상기 히트 싱크(200)를 지지하게 된다.
이를 위해, 히트 싱크 지지부(320)는 히트 싱크(200)의 일면과 접촉되도록 구비될 수 있다.
한편, 히트 싱크 지지부(320)에 히트 싱크(200)가 기울어지는 것을 방지하는 상세한 과정은 후술하기로 한다.
한편, 상기 히트 싱크 지지부(320)는 다양한 형상으로 변경 가능하며, 이하에서는 이러한 히트 싱크 지지부(320)의 다양한 변형예에 대해 상술한다.
제1 변형예
도 5 및 도 6을 참조하면 히트 싱크 지지부(320)는 몸체부(310)의 타측에서 반경방향 외측으로 연장형성된 플랜지부(321) 및 상기 플랜지부(321)의 중심에서 연장형성되어 헤드부(330)와 연결된 연결부(322)를 포함한다.
즉, 플랜지부(321)를 제외한 히트 싱크 지지부(320)의 외면은 반경방향 내측으로 인입되어 구비되며, 연결부(322)의 직경은 플랜지부(321)의 직경보다 작게 구비될 수 있다.
여기서, 플랜지부(321)는 히트 싱크(200)를 지지하여 히트 싱크가 기울어져 하부에 구비되는 전자소자(120)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
즉, 플랜지부(321)를 제외한 히트 싱크 지지부(320)의 전체 크기를 최소화 함으로써 제작비를 절감할 수 있는 효과가 있다.
제2 변형예
도 7 및 도 8을 참조하면, 히트 싱크 지지부(320)의 외면은 상기 히트 싱크 지지부(320)의 내측으로 인입되어 라운드지게 구비될 수 있다.
즉, 히트 싱크 지지부(320)의 외면에는 곡률(R)이 형성될 수 있으며, 구체적으로 히트 싱크 지지부(320)의 중심부로 갈수록 직경이 감소하도록 구비될 수 있다.
따라서, 히트 싱크 체결장치(300)를 체결하는 경우 히트 싱크 지지부(320)에 작용하는 응력이 어느 일측으로 작용되는 것을 방지하고, 히트 싱크 지지부(320) 전반에 걸쳐 분포되게 함으로써 강성을 향상시킬 수 있다.
제3 변형예
도 9 및 도 10을 참조하면, 히트 싱크 지지부(320)에는 몸체부(310)의 외주면을 따라 히트 싱크 지지부(320)의 축 방향 상측으로 함입된 함입부(323)가 구비될 수 있다.
즉, 함입부(323)는 히트 싱크 지지부(320)의 저면으로 부터 축 방향 상측으로 함입되어 형성될 수 있다.
따라서, 히트 싱크 지지부(320)는 헤드부(330)로부터 연장형성된 관형상으로 구비될 수 있다.
지금까지 히트 싱크 지지부(320)의 다양한 변형예에 대해 설명하였지만, 히트 싱크 지지부(320)의 형상은 제안된 변형예들에 한정되지 않으며, 히트 싱크(200)를 지지하도록 몸체부(310)의 외측에서 돌출된 형상이라면, 다양하게 변경될 수 있음을 밝혀둔다.
헤드부(330)는 히트 싱크 지지부(320)의 상측에서 히트 싱크 지지부(320)의 반경방향 외측으로 연장형성될 수 있다.
이때, 헤드부(320)의 저면에는 탄성부재(340)의 일단이 접촉되어 지지될 수 있다.
한편, 히트 싱크 지지부(320)의 외측에는 탄성부재(340)가 구비될 수 있으며, 이때 탄성부재(240)는 일 예로써 코일 스프링으로 구비될 수 있다.
또한, 히트 싱크 지지부(320)는 상기 탄성부재(240) 내측에 삼입되어 결합될 수 있다.
탄성부재(340)는 히트 싱크(200)와 발열체(100)의 접촉력을 향상시키기 위해 구비되는 것으로서 일단이 헤드부(330)의 저면에 접촉되어 히트 싱크(200) 및 발열체(100)에 탄성지지력을 작용할 수 있다.
이하에서는, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 히트 싱크 체결장치(300)가 히트 싱크(200)의 일측에 외력이 가해지는 경우에도 전자소자(120)의 파손을 방지할 수 있는 원리에 대해 설명한다.
히트 싱크(200)의 일측에 외력(F1)이 가해지는 경우, 히트 싱크(200)는 하부에 구비되는 전자소자(120)와 접촉되어 있으므로, 외력(F1)이 가해지지 않은 히트 싱크(200)의 타측에는 외력(F1)의 반대방향으로 상승하는 힘(F2)이 작용한다.
이 경우, 히트 싱크(200)의 움직임을 제한하지 못하면, 히트 싱크(200) 기울어져 히트 싱크 하부에 구비된 전자소자(120)를 파손시킨다.
다만, 본 발명의 실시예에 따른 히트 싱크 체결장치(300)는 히트 싱크 지지부(320)가 상기 상승하는 힘(F2)의 반작용으로 히트 싱크(200)를 하강시키는 힘(F3)을 히트 싱크(200)에 작용하게 되므로, 히트 싱크(200)는 기울어지지 않게 된다.
따라서 히트 싱크(200)에 외력이 가해지는 경우, 히트 싱크(200)가 일방향으로 기울어지는 현상을 방지하여 히트 싱크(200) 하부에 구비되는 전자소자(120)의 파손을 방지할 수 있다.
이때, 히트 싱크 지지부(320)는 히트 싱크 체결장치(300)에 구비되고, 기판(110)내에서 별도의 공간을 차지하지 않으므로, 전자 소자(120)가 실장되는 기판영역을 유지할 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명의 속하는 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
100: 발열체 110: 기판
120: 전자소자 200: 히트 싱크
210: 방열 플레이트 220: 방열핀
300: 히트 싱크 체결장치 310: 몸체부
320: 히트 싱크 지지부 330: 헤드부
340: 탄성부재 500: 히트 싱크 어셈블리

Claims (11)

  1. 일측에 분할슬릿이 구비된 몸체부;
    상기 몸체부의 타측에서 상기 몸체부의 반경방향 외측으로 연장 형성된 히트 싱크 지지부;
    상기 히트 싱크 지지부의 상측에서 상기 히트 싱크 지지부의 반경방향 외측으로 연장 형성된 헤드부; 및
    상기 히트 싱크 지지부의 외측에 구비되는 탄성부재; 를 포함하는 히트 싱크 체결장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 히트 싱크 지지부는 상기 몸체부의 타측에서 반경방향 외측으로 연장형성된 플랜지부 및 상기 플랜지부의 중심에서 연장형성되어 상기 헤드부와 연결된 연결부를 포함하고,
    상기 연결부의 직경은 상기 플랜지부의 직경보다 작게 구비되는 히트 싱크 체결장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 히트 싱크 지지부의 외면은 상기 히트 싱크 지지부의 내측으로 인입되어 라운드지게 구비되는 히트 싱크 체결장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 히트 싱크 지지부에는 상기 몸체부의 외주면을 따라 상기 히트 싱크 지지부의 축 방향 상측으로 함입된 함입부가 구비되는 히트 싱크 체결장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 히트 싱크 지지부는 상기 탄성 부재에 삽입되어 결합하는 히트 싱크 체결장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 탄성 부재는 코일 스프링으로 구비되는 히트 싱크 체결장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 분할 슬릿이 구비되는 상기 몸체부의 일측 외주면에는 반경방향 외측으로 돌출 형성되어 갈고리 형상으로 구비되는 걸림돌기가 구비되는 히트 싱크 체결장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 분할 슬릿은 상기 몸체부의 일측에 복수개로 구비되는 히트 싱크 체결장치.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항의 히트 싱크 체결장치; 및
    상기 히트 싱크 체결장치가 삽입되고, 다수의 방열핀을 구비하는 히트 싱크; 및
    상기 히트 싱크가 상측에 구비된 발열체;를 포함하는 히트 싱크 어셈블리.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 히트 싱크 지지부는 상기 히트싱크의 일면과 접촉되도록 구비되는 히트 싱크 어셈블리.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 발열체는 적어도 하나의 전자소자가 실장된 기판으로 구비되는 히트 싱크 어셈블리.


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