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KR102483238B1 - 방열 장치 및 이를 구비하는 전자 장치 - Google Patents

방열 장치 및 이를 구비하는 전자 장치 Download PDF

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KR102483238B1
KR102483238B1 KR1020160098170A KR20160098170A KR102483238B1 KR 102483238 B1 KR102483238 B1 KR 102483238B1 KR 1020160098170 A KR1020160098170 A KR 1020160098170A KR 20160098170 A KR20160098170 A KR 20160098170A KR 102483238 B1 KR102483238 B1 KR 102483238B1
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frame
electronic device
shield
area
upper frame
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정지영
박종길
이병수
이지우
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삼성전자 주식회사
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Abstract

방열 장치와 이를 구비하는 전자 장치가 개시된다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방열 장치는 배터리 팩이 부착될 수 있도록 일측에 배치된 배터리 영역과; 상기 배터리 영역의 타측에 배치되어 고온의 열을 발생하는 발열 부품들이 장착된 PCB가 내장되는 쉴드 캔을 포함하는 발열체와; 상기 발열체가 위치한 영역 상에 구비되는 내부 지지구조물; 및 상기 내부 지지구조물과 쉴드 캔사이에 부착된 코일 FPCB를 포함하되, 상기 내부 지지구조물은 상기 발열체에서 발생된 고온의 열에 의한 전도 현상을 차단하고, 열의 복사 및 대류 현상이 발생하도록 구현된 에어 체적 공간을 포함한다. 다양한 실시예가 가능하다.

Description

방열 장치 및 이를 구비하는 전자 장치 {HEAT DISSIPATION APPARATUS AND ELECTRONIC DEVICE HAVING THE SAME}
다양한 실시예들로서 설명하는 기술은 전자 장치의 발열 개선 및 경량화를 도모할 수 있는 방열 구성에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 전자 통신 산업의 발달로 말미암아 이동 통신 단말기(스마트 폰), 전자수첩, 개인 복합 단말기, TV(television), 랩탑 컴퓨터 등의 전자 장치는 현대 사회의 필수품이 되어가면서, 빠르게 변화하는 정보 전달의 중요한 수단이 되고 있다.
전자 장치는 본체 슬림화 및 연산 동작을 담당하는 고사양 AP(application processor) 사용 또는 주요 전력 및 배터리 충전을 담당하는 전원 충전 회로(power charging circuit), 외부 장치와의 통신을 담당하는 RF 회로 등의 동작 시, 상당한 소모 전류를 발생시킴으로 인하여, 전류 소모와 함께 상당한 열을 발생시킬 수 있다.
전자 장치의 저면 또는 커버는 전자 장치를 쥐는 경우, 사용자의 손이 직접 닿는 곳이기 때문에, 전자 장치에서 발생하는 열을 소비자가 그대로 느낄 수 있게 된다.
전자 장치(예: 이동 통신 단말기)의 발열원으로서, 각종 전자 부품들이 실장되는 메인 보드가 발열의 원인이 되고 있고, 특히 메인 보드에 실장되는 AP가 중요한 발열원이므로, 발생되는 고온의 열을 확산 또는 냉각시키기 위해 열 전도율이 높은 TIM(thermal interface material) 등의 발열 부품의 표면에 부착할 수 있지만, TIM은 대체로 고가의 재료이므로 단말에 적용할 경우 가격 경쟁력을 떨어뜨릴 수 있다.
전자 장치의 발열부를 열화상 카메라로 분석하였을 때, 전자 장치의 메인 보드 영역에서 열이 많이 나고, 배터리 팩 부분에서는 상대적으로 열이 온도가 낮으므로, 메인 보드 부분과 배터리 팩 부분의 경계면에서, 전자 장치 본체의 온도차가 많이 발생함을 확인할 수 있다.
이에 따라, 전자 장치 내부 또는 배터리 팩에 장착된 안테나의 성능 열화없이, 최대한의 방열 시트 면적을 확보하고, 방열 연결부를 이용하여, 발열부의 열을 안테나가 배치되지 않은 쪽으로 전달하도록 구현함으로서 전자 장치의 발열을 낮추는 기술도 시도되고 있다.
본 발명의 다양한 실시예는 PCB 내 발열 부품에서 발생된 고온의 열로 인한 단말 표면의 급격한 온도 상승을 방지하고, 일정 시간 이후 발생되는 핫스팟 영역의 확산을 최대한 억제하는 단말의 방열 구조 개선을 통해 단말의 무게를 감소시키는 동시에, 핫스팟의 표면 발열 온도를 낮출 수 있는 방열 장치 및 이를 구비하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 관점에 따른 전자 장치의 방열 장치는 배터리 팩이 부착될 수 있도록 일측에 배치된 배터리 영역과; 상기 배터리 영역의 타측에 배치되어 고온의 열을 발생하는 발열 부품들이 장착된 PCB가 내장되는 쉴드 캔을 포함하는 발열체와; 상기 발열체가 위치한 영역 상에 구비되는 내부 지지구조물; 및 상기 내부 지지구조물과 쉴드 캔사이에 부착된 코일 FPCB를 포함하되, 상기 내부 지지구조물은 상기 발열체에서 발생된 고온의 열에 의한 전도 현상을 차단하고, 열의 복사 및 대류 현상이 발생하도록 구현된 에어 체적 공간을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점에 따른 전자 장치는 배터리 팩이 부착될 수 있도록 일측에 배치된 배터리 영역과; 상기 배터리 영역의 타측에 배치되어 고온의 열을 발생하는 발열 부품들이 장착된 PCB가 내장되는 쉴드 캔을 포함하는 발열체와; 상기 발열체가 위치한 영역 상에 구비되는 내부 지지구조물; 및 상기 내부 지지구조물과 쉴드 캔사이에 부착된 코일 FPCB를 포함하는 방열 장치를 가지되, 상기 내부 지지구조물은 핫스팟의 영역을 감소하도록 구현할 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점에 따른 전자 장치는 제 1 면 및 상기 제 1 면과 반대방향으로 향하는 제 2 면을 포함하는 하우징; 상기 제 1 면의 적어도 일부를 통하여 노출된 터치스크린 디스플레이; 상기 디스플레이 및 상기 제 2 면 사이에 배치된 중간 플레이트(mid plate); 상기 중간 플레이트 및 상기 제 2 면 사이에 배치되고, 작동 시 열을 발생하는 전자 부품; 상기 전자 부품으로부터 발생된 열을 발산하도록, 상기 중간 플레이트 및 상기 제 2 면 사이에 배치된 열전도성 시트(thermally conductive sheet); 상기 중간 플레이트 및 상기 열전도성 시트 사이에 배치되고, 상기 제 2 면 위에서 볼 때, 상기 열전도성 시트와 부분적으로 중첩하는 인쇄회로기판(PCB)을 포함하며, 상기 전자 부품과 상기 열전도성 시트 사이에는, 상기 인쇄회로기판을 형성하는 기재(substrate)보다 낮은 열전도도를 가지는 물질 및/또는 공기가 포함될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 단말의 플라스틱 프레임 형상의 적어도 일부를 제거하는 방법 및 구조를 통해 단말의 전체 무게를 감소시키는 경량화를 달성할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 단말에서 발생되는 발열을 낮추는 플라스틱 프레임 형상을 통해 핫스팟의 발생 영역을 최대한 억제하여, 핫스팟에서의 최대 온도를 감소시키는 발열 개선이 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방열 장치가 구비된 전자 장치를 를 나타내는 분리 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 전자 장치의 방열 구조를 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 2의 A-B선을 따라 취한 단면도이다
도 4는 도 3 단면에서의 열의 전도 경로를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 방열구조를 나타내는 평면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 방열 장치의 프레임을 나타내는 평면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 방열구조의 단면도이다.
도 8a및 도 8b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방열구조와 일 실시예에 따른 전자 장치의 프레임을 나타내는 평면도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 방열구조의 단면도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 전자 장치의 프레임을 나타내는 평면도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 방열구조의 단면도이다.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 다양한 실시예의 방열구조에 따른 온도 분포를 나타내는 분포도이다.
도 13a 및 도 13b는 도 12 온도 분포에 따른 표면 발열 온도-시간을 나타내는 그래프이다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 다양한 실시예의 방열구조에 따라 형성된 에어 체적의 변화에 따른 핫스팟의 단면적 변화를 나타내는 도면이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 문서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 문서에서, "A 또는 B," "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
본 문서에서 사용된 "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)," "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)," "~하도록 설계된(designed to)," "~하도록 변경된(adapted to)," "~하도록 만들어진(made to)," 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
본 문서의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 예를 들면, 스마트폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 영상 전화기, 전자책 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC(desktop personal computer), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), 워크스테이션(workstation), 서버, PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 모바일 의료기기, 카메라(camera), 또는 웨어러블 장치(wearable device) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드(skin pad) 또는 문신), 또는 생체 이식형(예: implantable circuit) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시예들에서, 전자 장치는 가전 제품(home appliance)일 수 있다. 가전 제품은, 예를 들면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스(set-top box), 홈 오토매이션 컨트롤 패널(home automation control panel), 보안 컨트롤 패널(security control panel), TV 박스(예: 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(예: XboxTM, PlayStationTM), 전자 사전, 전자 키, 캠코더(camcorder), 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 전자 장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션(navigation) 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(global navigation satellite system)), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트(infotainment) 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 금융 기관의 ATM(automatic teller's machine), 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치(internet of things)(예: 전구, 각종 센서, 전기 또는 가스 미터기, 스프링클러 장치, 화재경보기, 온도조절기(thermostat), 가로등, 토스터(toaster), 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
어떤 실시예에 따르면, 전자 장치는 가구(furniture) 또는 건물/구조물의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터(projector), 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치는 전술한 다양한 장치들 중 하나 또는 그 이상의 조합일 수 있다. 어떤 실시예에 따른 전자 장치는 플렉서블 전자 장치일 수 있다. 또한, 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않으며, 기술 발전에 따른 새로운 전자 장치를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방열 장치가 구비된 전자 장치를 나타내는 분리 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 이동 통신 단말기(이하 단말기라 지칭한다)를 대표적인 전자 장치로서 예시할 수 있다. 단말기는 단말기의 전면에 배치되는 디스플레이 모듈(100)과, 단말기의 배면에 배치되는 후면 커버(110)를 포함하고, 상기 디스플레이 모듈(100)과 후면 커버(110) 사이에 각종 전자 부품을 실장하는 인쇄회로기판(PCB)(180)과 내부 지지구조체로서의 하우징(120) 및 적어도 하나 이상의 방열 쉬트(140,150)를 포함한다. 후면 커버(110)에는 커버 글라스(cover glass)(112)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 하우징(120)는 상기 디스플레이 모듈(100)을 향하는 제1면(122) 및 상기 디스플레이 모듈(100) 쪽의 반대 방향을 향하는 제2면(121)을 포함한다. 상기 제1면(122)은 하우징(120)의 전면이고, 상기 제2면(121)은 하우징(120)의 배면이다. 상기 하우징(120)은 일종의 리어 케이스(rear case)로서, 실장된 각종 전자 부품을 지지하는 기본 프레임일 수 있다. 상기 하우징(120)은 하나 또는 복수의 금속 패턴(151a, 161a)을 포함하고, 적어도 하나의 금속 패턴을 포함하는 부품을 수용하는 공간을 포함할 수 있다. 상기 하우징(120)의 내부에 포함된 적어도 하나의 금속 패턴은 안테나 패턴으로 구성될 수 있고, 상기 부품은 배터리 팩(160)일 수 있다. 상기 금속 패턴은 배터리 팩(160)에 구비될 수 있고, 상기 배터리 팩(160)은 금속 패턴(161a)을 일면에 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 패턴(161a)은 근거리 무선 통신(NFC) 안테나일 수 있다.
상기 하우징(120)은 인쇄회로기판(PCB)을 지지하고, 각종 전자 부품을 지지하는 내부 브라켓으로서의 기구 사출 프레임(130)을 더 포함할 수 있다. 상기 하우징(120)과 프레임켓(130) 사이에 인쇄회로기판(PCB)(180)이 배치될 수 있다. 상기 하우징(120)과 인쇄회로기판(PCB)(180) 및 기구 사출 프레임(130)은 상하 적층구조로 결합되어, 각종 전자 부품을 지지할 수 있다. 상기 하우징(120)과 기구 사출 프레임(130) 및 인쇄회로기판(PCB)(180)은 배터리 팩(160)이 놓이기 위한 개구(121a, 131a, 131b)가 각각 구비될 수 있다.
상기 방열 쉬트는 제1,2방열 쉬트(140, 150)를 포함할 수 있다. 상기 제1방열 쉬트(140)는 디스플레이 모듈(100)과 하우징(120)의 제1면(122) 사이에 배치되어 발열원에서 전달된 열을 상대적으로 저온 영역으로 전달되는 형상으로 구성할 수 있다. 상기 단말기에서 발열원으로 간주되는 열은 인쇄회로기판(PCB)에 배치된 AP나, 엘이디 등이 될 수 있고, 특히 상기 AP가 가장 고온의 발열원으로 간주될 수 있다.
또한, 상기 제2방열 쉬트(150) 적어도 일부는 상기 하우징(120)의 제2면(121) 및 후면 커버(110) 사이에 위치할 수 있다. 상기 제2방열 쉬트(150)는 상기 후면 커버(110)에 부착되거나 내장되는데, 상기 금속 패턴(161a)과 중첩되지 않게 배치될 수 있다. 상기 제2방열 쉬트(150)는 상기 발열체에 대응되는 위치에 제1부분(151) 및 제1부분(151)으로부터 연장되는 제2부분(152)을 포함하며, 상기 제1부분(151)은 적어도 상기 금속 패턴(161)에 대응되는 위치에 중첩되지 않게 상기 제2방열 쉬트(150)에서 연장될 수 있고, 이러한 상기 연장된 제2부분(152)은 상기 발열체에서 전달된 열을 부품, 예를 들어 금속 패턴(161a)이 구비되지 않은 배터리 팩(160) 일면으로 전달할 수 있다.
상기 제1방열 쉬트(140) 또는 제2방열 쉬트(150) 중 적어도 하나는, 천연 그래파이트 파티클들(natural graphite particles), 박리된 그래파이트 파티클들(compressed particles of exfoliated graphite), 인조 그래파이트 파티클들(artificial graphite particles), 구리 (copper), 또는 그래핀 파티클(graphene particle), CNT, 그래핀 하이브리드 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 전자 장치의 방열 구조를 나타내는 평면도이고, 도 3은 도 2의 A-B선을 따라 취한 단면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 도 2는 전자 장치의 후면 커버(110)가 제거된 상태로서, 평면 방열 구조인 일반적인 방열 장치를 나타내고 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 하우징(120)은 내부 지지구조로서, 그 제1면(122), 즉 하부에 배치되는 디스플레이 모듈(100)은 제 1 면(122)으로부터 순차적으로 적층되는 디지타이저 패널(digitizer panel)(108), 디스플레이 패널(display panel)(106), 터치스크린패널(touch screen panel: TSP)(104) 및 윈도우 커버(window cover)(102)를 포함할 수 있다.
하우징(120)의 제 2 면(121), 즉 상부에는 후면 커버(110)가 배치될 수 있다. 제 2 면(121)과 후면 커버(110)의 사이에는 일측에 펜 덕트(PEN duct)(172)와 펜 덕트(172) 상부의 코일 FPCB(200)가 배치되고, 타측에 배터리 팩(160)이 배치되며, 펜 덕트(172)와 배터리 팩(160) 사이의 중앙에는 고온의 열을 발생하는 발열체가 배치될 수 있다. 발열원(heat source)으로서의 발열 부품(182)들이 장착된 PCB(180)가 쉴드 캔(shield-can)(190)에 내장되고, 쉴드 캔(190)의 하부에는 발생되는 고온의 열을 확산 또는 냉각시키기 위해 열 전도율이 높은 TIM(thermal interface material)(192)과 히트 파이프(194)가 부착될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, PCB(180)와, PCB(180) 내 발열 부품(182) 및 쉴드 캔(190)이 위치한 영역 상에, 기구 사출 프레임(130)을 구비할 수 있다. 기구 사출 프레임(130)을 지지 구조로 하여, 예를 들어 무선 전력 충전(wireless power charging: WPC)/자기 보안 전송(magnetic security transmission: MST)/근거리 무선 통신(NFC)의 기능이 실행되는 콤보(combo) 형의 코일 FPCB(200)를 기구 사출 프레임(130)과 쉴드 캔(190) 사이에 부착할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 코일 FPCB(200)에는 예를 들면 그라파이트 시트(graphite sheet)와 같은 열 확산시트(202)(도 4)가 바닥면에 부착될 수 있고, 또한 콤보 코일 안테나를 구성하는 안테나 패턴을 포함할 수 있다.
열 확산 시트(202)와 안테나 패턴은 열 전도체로서, PCB(180)에 장착된 발열 부품(182)에서 발생된 고온의 열을 도 2의 화살표 방향으로 저온의 배터리 영역 또는 금속 프레임으로 유도한다.
도 4는 도 3 단면에서의 열의 전도 경로를 나타내고 있다. 도 2 및 도 4를 참조하면, PCB(180), PCB(180) 부착 발열 부품(182) 및 쉴드 캔(190)에서 발생된 열에 따른 히팅 영역(heating area)(210)은 빗금이 쳐진 부분이라 할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방열 장치는 코일 FPCB(200)의 그라파이트 열 확산시트(202)와 안테나 패턴에 의해 히팅 영역(210)에서의 열을 도 2 내지 도 4의 화살표 방향과 같은 저온의 다른 영역으로 확산시킴에 따라, 핫스팟(hot spot) 영역(예: 히팅 영역(heating area)(210))의 발생을 억제할 수 있다.
핫스팟 영역에서 발생된 열을 주변으로, 저온의 다른 영역으로 분산하는 열 전도 속도가 핫스팟 영역의 온도 상승에 비해 느릴 경우, 핫스팟의 발생을 억제할 수 없는 단점이 있을 수 있다. 또한 발열 부품 위에 층층이 쌓여진 방열 단면 구조는 오히려 발열 부품(182)에서 발생된 열을 예컨대, 후면 커버(110)의 커버 그라스(cover glass)(112)와 같은 단말의 단면의 표면으로 직접 전달하는 매개체로 동작할 수 있다. 예를 들어, 발열 부품(182)의 핫스팟 위에 적층된 쉴드 캔(190), 플라스틱의 기구 사출 프레임(plastic frame)(130), 콤보 코일 FPCB(200) 및 커버 그라스(112)가 열 전도체이자 열 확산을 위한 열 저항체로 작용할 수 있기 때문에, 약 5-6분 사이에 핫스팟의 온도가 체온보다 높은 38℃ 이상으로 상승될 우려가 있다. 상세한 설명은 도 12a 및 도 13a를 참조하여 후술한다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 방열구조를 나타내고 있고, 도 6은 일 실시예에 따른 방열 장치의 프레임을 나타내며, 도 7은 일 실시예에 따른 방열구조의 단면을 나타내고 있다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 장치는 PCB(180)와, PCB(180) 내 발열 부품(182) 및 쉴드 캔(190)이 위치한 영역의 적어도 일부 상에 구비되는 기구 사출 프레임(230)을 포함할 수 있다.
기구 사출 프레임(230)은 상부 프레임(232)과, 하부 프레임(234) 및 상부 프레임(232) 및 하부 프레임(234)의 일측을 수직으로 연결하는 연결 프레임(236)을 포함할 수 있다. 상부 프레임(232)과 하부 프레임(234) 및 연결 프레임(236)은 하나의 부품(1-piece)으로 일체로 형성될 수 있다.
상부 프레임(232)은 전자 장치의 전면 상단 영역에 배치되는 제 1 카메라, 조도 센서 및 근접 센서를 지지하고, 후면에 배치되는 제 2 카메라, 플래쉬 및 스피커를 지지할 수 있다. 하부 프레임(234)은 전자 장치의 하단 영역에 배치되는 홈 버튼, 메뉴 버튼 및 뒤로 가기 버튼을 지지할 수 있다.
연결 프레임(236)에는 하부의 제 1 개구부(242)외에, PCB(180), PCB(180) 부착 발열 부품(182) 및 쉴드 캔(190)에서 발생된 고온의 열을 냉각하는 제 2 개구부(244)를 더 포함할 수 있다. 제 1 개구부(242)와 제 2 개구부(244)는 연결 프레임(236)의 하부와 상부에 수직하게 위치될 수 있고, 이때 제 2 개구부(244)는 PCB(180), PCB(180) 부착 발열 부품(182) 및 쉴드 캔(190)에서 발생된 열에 따른 히팅 영역(heating area)(210)에 대응하도록 위치될 수 있다.
도 6및 도 7에 있어서, 기구 사출 프레임(230)의 제 2 개구부(244)가 개방됨에 따라, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방열장치는 제 2 개구부(244)의 형성에 따른 히팅 영역(210)을 포함할 수 있고, 제 2 개구부(244)를 통해 PCB(180)와 쉴드 캔(190)이 노출될 수 있다. 이에 의해 PCB내 발열 부품(182)에서 발생되는 고온의 열로 인하여 단말 표면의 온도가 급격하게 상승되는 것을 방지할 수 있고, 또한 열 전도 경로(화살표 A방향)의 일부를 차단하거나 또는 전도 속도를 감소시킴으로써, 일정 시간 이후에 발생되는 핫스팟 영역의 확산을 최대한 억제할 수 있다.
도 7을 참조하면, 기구 사출 프레임(230)의 연결 프레임(236)에 제 2 개구부(244)가 형성됨에 따라, 제 2 개구부(244)에 의해 개방된 면적의 에어 체적(air volume) 공간(222)이 쉴드 캔(190)과 커버 그라스(112) 사이에 발생할 수 있다. 발생된 에어 체적 공간(222)을 통해 PCB내 발열 부품(182)에서 발생된 열의 직접적인 전도 현상이 차단될 수 있고, 에어 체적 공간(222)에서 화살표로 도시된 바와 같은 열의 복사 및 대류(화살표 B 방향 및 C 방향) 현상이 발생할 수 있다.
도 6 및 도 7 실시예에 따른 에어 체적 공간(232)은 예컨대, 1.57cc일 수 있고, 일부지만 제 2 개구부(244)에 의해 개방된 면적만큼의 단말의 무게를 감소시킬 수 있다.
도 8a및 도 8b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방열구조와 일 실시예에 따른 방열 장치의 프레임을 나타내고 있고, 도 9는 일 실시예에 따른 방열구조의 단면을 나타내고 있다.
도 8a, 도 8b 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 장치는 PCB(180)와, PCB(180) 내 발열 부품(182) 및 쉴드 캔(190)이 위치한 영역 상에서 점선으로 도시된 바와 같이 기구 사출 프레임의 부분이 제거된 제거부(336)를 가지는 기구 사출 프레임(330)을 포함할 수 있다.
기구 사출 프레임(330)은 상부 프레임(332) 및 하부 프레임(334)을 포함할 수 있다. 도 6 및 도 7의 실시예에 따른 기구 사출 프레임(230)은 상부 프레임(232) 및 하부 프레임(234)의 일측이 연결 프레임(236)에 의해 수직으로 연결되는 구성이지만, 이와 달리, 연결 프레임(236)이 제거된 도 8a, 도 8b 및 도 9의 실시예에 따른 기구 사출 프레임(330)은 상부 프레임(332)과 하부 프레임(334)을 포함하는 서로 별개의 2개의 부품(2-piece)으로 이루어질 수 있다.
도 6 및 도 7 실시예와 마찬가지로, 상부 프레임(332)은 이동 통신 단말기의 전면 상단 영역에 배치되는 제 1 카메라, 조도 센서 및 근접 센서를 지지하고, 후면에 배치되는 제 2 카메라, 플래쉬 및 스피커를 지지할 수 있고, 하부 프레임(334)은 이동 통신 단말기의 하단 영역에 배치되는 홈 버튼, 메뉴 버튼 및 뒤로 가기 버튼을 지지할 수 있다.
도 8a, 도 8b 및 도 9의 실시예에 따르면, 기구 사출 프레임(330)에는 제거부(336)에 의해 개방된 면적의 에어 체적 공간(338)이 쉴드 캔(190)과 커버 그라스(112)사이에 발생될 수 있다.
도 9를 참조하면, 발생된 에어 체적 공간(338)을 통해 PCB내 발열 부품(182)에서 발생된 열의 직접적인 전도(화살표 A 방향) 현상이 차단될 수 있고, 에어 체적 공간(338)에서 열의 복사 및 대류(화살표 B 방향 및 C 방향) 현상이 발생할 수 있다. 도 9 실시예에 따른 에어 체적 공간(338)은 예컨대, 3.14cc로 도 7 실시예의 2배일 수 있고, 제거부(336)에 의해 개방된 면적만큼의 단말의 무게를 감소시킬 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 방열 장치의 프레임을 나타내고, 도 11은 일 실시예에 따른 방열구조의 단면을 나타내고 있다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 방열 장치는 PCB(180)와, PCB(180) 내 발열 부품(182) 및 쉴드 캔(190)이 위치한 영역 상에 점선으로 도시된 바와 같이 기구 사출 프레임의 부분이 제거된 제거부(436)를 가지되, 이 제거부(436)의 중앙에 개구부(452)가 형성되도록 구현된 강성보조부재(454)를 가지는 기구 사출 프레임(430)을 포함할 수 있다.
기구 사출 프레임(430)은 상부 프레임(432) 및 하부 프레임(434)과, 상부 프레임(432) 및 하부 프레임(434) 사이에 기구 사출 프레임의 부분이 제거된 제거부(436)를 포함할 수 있다. 상부 프레임(232) 및 하부 프레임(234)의 일측이 연결 프레임(236)에 의해 수직으로 연결되는 도 6 및 도 7 실시예와 달리, 도 10 및 도 11의 실시예에 따른 기구 사출 프레임(430)은 도 8 및 도 9의 실시예와 동일하게, 상부 프레임(432)과 하부 프레임(434)을 포함하는, 서로 별개의 2개의 부품(2-piece)으로 이루어질 수 있다.
도 6 및 도 7 실시예와 마찬가지로, 상부 프레임(432)은 이동 통신 단말기의 전면 상단 영역에 배치되는 제 1 카메라, 조도 센서 및 근접 센서를 지지하고, 후면에 배치되는 제 2 카메라, 플래쉬 및 스피커를 지지할 수 있고, 하부 프레임(434)은 이동 통신 단말기의 하단 영역에 배치되는 홈 버튼, 메뉴 버튼 및 뒤로 가기 버튼을 지지할 수 있다.
도 10 및 도 11의 실시예에 따르면, 기구 사출 프레임(430)이 제거부(436)에 의해 상부 프레임(432)과 하부 프레임(434)만으로 이루어지는 경우, 제거부(436)에 의해 개방된 면적의 에어 체적 공간(438)이 쉴드 캔(190)과 커버 그라스(112) 사이에 발생될 수 있지만, 전자 장치가 휘어지게 되면, 발생된 에어 체적 면적(438)이 감소할 수 있다.
이에 따라, 도 11의 실시예에 따르는 기구 사출 프레임(430)은 제거부(436)의 중앙에 개구부(452)가 형성되도록 구현된 강성보조부재(454)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 강성보조부재(454)로서 소정의 지지력을 가지되 큰 면적을 차지하지 않도록 구현된 경량 부재를 사용할 수 있다. 예를 들어, 강성보조부재(454)는 도 10의 도시와 같이 제거부(436)의 중앙에 개구부(452)가 형성되도록 사각 프레임의 형상일 수 있고, 또는 구체적으로 도시하지는 않았지만, 제거부(436)의 측면을 따라 막대 형상의 바(bar)가 배치되어 상부 프레임(432)과 하부 프레임(434)을 연결하도록 구현될 수 있는 구조일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 경량 부재로서 스폰지(sponge)를 사용할 수 있고, 쉴드 캔(190) 위에 부착할 경우, 열원(heat source)를 회피하여 부착할 수 있다.
도 11을 참조하면, 발생된 에어 체적 공간(438)을 통해 PCB내 발열 부품(182)에서 발생된 열의 직접적인 전도(화살표 A 방향) 현상이 차단될 수 있고, 에어 체적 공간(438)에서 열의 복사 및 대류(화살표 B 방향 및 C 방향) 현상이 발생할 수 있다.
도 11 실시예에 따른 에어 체적 공간(438)은 강성보조부재(454)로 인하여 도 9 실시예에 따른 에어 체적 공간(338)보다는 적지만, 개구부(452)에 의해 개방된 면적만큼의 단말의 무게를 감소시킬 수 있다.
한편, 열의 전도 경로를 나타내고 있는 도 4를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방열 장치는 코일 FPCB(200)의 그라파이트 열 확산시트(202)와 안테나 패턴에 의해 히팅 영역(210)에서의 열을 저온의 다른 영역으로 확산시킴에 따라, 핫스팟(hot spot) 영역의 발생을 억제할 수 있지만, 열 전도 속도가 핫스팟 영역의 온도 상승에 비해 느릴 경우, 핫스팟의 발생을 억제할 수 없고, 또한 발열 부품 위에 층층이 쌓여진 방열 단면 구조는 오히려 발열 부품(182)에서 발생된 열을 예컨대, 후면 커버(110)의 커버 그라스(cover glass)(112)와 같은 단말의 단면의 표면으로 직접 전달하는 매개체로 동작할 수 있다.
도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 다양한 실시예의 방열구조에 따른 온도 분포를 나타내고 있고, 도 13a 및 도 13b는 도 12 온도 분포에 따른 표면 발열 온도-시간을 나타내고 있다.
이에 따라, 도 12a 및 도 13a는 상부 프레임(232), 하부 프레임(234) 및 연결 프레임(236)가 하나의 부품(1-piece)으로 일체로 형성되는 기구 사출 프레임(230)의 핫스팟(250)의 표면 발열 온도가 여러 다수의 기울기 단계, 예를 들어 g1, g2, g3, g4의 총 4개의 기울기 단계로 변화되며, 약 5~6분 사이에 핫스팟의 온도가 체온보다 높은 38℃ 이상으로 상승하여 최대 온도 44.8 ℃까지 상승하는 것을 알 수 있다. 이러한 4개의 온도 상승 기울기의 변화는 발열 부품(182)의 핫스팟(250) 위에 적층된 쉴드 캔(190), 플라스틱의 기구 사출 프레임(plastic frame)(130), 콤보 코일 FPCB(200) 및 커버 그라스(112)가 열 전도체이자 열 확산을 위한 열 저항체로 작용하기 때문이다.
도 12b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방열 장치의 기구 사출 프레임(230)의 연결부(236)에 제 2 개구부(244)를 형성한 도 6 및 도 7의 실시예로서, 1.57cc의 에어 체적 공간의 변화에 따른 발열 측정 결과를 나타내고 있다. 발열 측정 결과는 단말의 최대 부하를 유발하는 어플리케이션 실행 후, 20분 후의 결과를 기준으로 하였다. 기구 사출 프레임(230)의 연결 프레임(236)에 제 2 개구부(244)가 형성됨에 따라, 제 2 개구부(244)에 의해 개방된 면적의 에어 체적(air volume) 공간(222)을 통해 핫스팟의 최대 온도 43.8 ℃까지 상승하게 된다.
도 12c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방열 장치의 기구 사출 프레임(330)의 상부 프레임(332)과 하부 프레임(334)이 서로 별개의 2개의 부품(2-piece)으로 이루어진 도 8 및 도 9의 실시예로서, 3.14cc의 에어 체적 공간 변화에 따른 발열 측정 결과를 나타내고 있다. 기구 사출 프레임(330)의 상부 프레임(332)과 하부 프레임(334) 사이에 제거된 제거부(336)에 의해 개방된 면적의 에어 체적 공간(338)을 통해 핫스팟의 최대 온도 42.8 ℃까지 상승하게 된다.
도 12b와 도 12c의 발열 측정 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따라 연결부에 개구부가 형성된 1피스 기구 사출 프레임(230)과 본 발명의 다른 일 실시예에 따라 상부 프레임(332)과 하부 프레임(334)이 서로 별개의 2피스 기구 사출 프레임(330)에서 핫스팟의 영역이 현저하게 줄어드는 것을 확인할 수 있다.
또한 1 피스 기구 사출 프레임(230)의 실시예에서 1 ℃의 온도가 감소하고, 2 피스 기구 사출 프레임(330)의 실시예에서 2 ℃의 온도가 감소되는 것을 확인 할 수 있다.
따라서, 이러한 결과를 기반으로 에어 체적 공간 변화에 대응하여 표면 발열 온도 감소가 발생함을 알 수 있다. 구체적으로 개시하지는 않았지만, 이후의 많은 실험 결과를 통해 실제 에어 체적 변화에 따른 표면 발열 온도의 감소 변화는 정비례 관계가 성립되지 않음을 확인 할 수 있다. 즉 에어 체적 공간은 핫 소스(hot source) 바로 위에 존재할 때 가장 높은 발열 개선 효과를 얻을 수 있다.
도 13b를 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방열 장치의 표면 발열 온도에 대한 측정 결과를 시간 축을 기준으로 설명하는 것으로, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방열 장치의 표면 발열 온도는 예컨대, t1, t2, t3의 3개의 기울기로 구별될 수 있다. 도 13a에서의 표면 발열 온도 변화와 대비할 때, 도 13a에서는 g1에 해당하는 실험 시작 직후 급격한 온도 변화의 기울기를 보이지만, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 방열 장치의 표면 발열 온도는 상기 g1에 해당하는 급격한 온도 상승을 발견할 수 없다. 이것은 에어 체적 공간이 표면 발열 온도의 급격한 상승을 억제하는 것임을 나타내고 있다.
또한 3개의 기울기 변화는 기존 열원(heat source)으로 부터 쉴드 캔(190), 기구 사출 프레임(130), 코일 FPCB(200) 및 커버 그라스(112)의 적층 순서에서 기구 사출 프레임(130)이 제거된 결과라 할 수 있다. 온도 상승 기울기를 비교해 보면, t1 〈 (g1, g2)이며, t1 〉 g3임을 알 수 있다.
이하 본 발명의 다양한 실시예의 방열구조에 따라 형성된 에어 체적의 변화에 따른 핫스팟의 단면적 변화를 나타내는 도 14a 및 도 14b를 참조하여 에어 체적 공간의 변화에 따른 발열 개선 효과를 설명한다.
도 14a는 상부 프레임(232), 하부 프레임(234) 및 연결 프레임(236)가 하나의 부품(1-piece)으로 일체로 형성되는 기구 사출 프레임(230)의 시간 변화에 따른 핫스팟 영역의 단면적 변화를 나타내고 있고, 도 14b는 상부 프레임(332)과 하부 프레임(334)이 서로 별개의 2개의 부품(2-piece)으로 이루어진 기구 사출 프레임(330)의 시간 변화에 따른 핫스팟 영역의 단면적 변화를 나타내고 있다. 도 14a 및 도 14b에 있어서, 여기서 핫스팟은 예를 들어 42 ℃ 의 표면 온도 보다 일정 온도 이상의 영역을 의미한다.
도 14a의 1 피스 기구 사출 프레임(230)은 최대 온도 44.8 ℃까지 상승하지만, 도 14b의 2 피스 기구 사출 프레임(330)은 최대 온도 42.8 ℃까지 상승하며, 각각의 핫스팟 영역의 단면적이 다르게 변화하고 있다. 즉 도 14a의 핫스팟의 단면적 변화가 크지만, 이에 비해 도 14b의 단면적 변화가 작음을 알수 있다. 결과적으로 이러한 단면적의 변화를 통해 도 14b의 기구 사출 프레임(330)이 핫스팟의 확산을 최대한 억제하는 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예 있어서, 에어 체적 공간을 무한히 확보할 수는 없는 것은 당연한 사항이고, 실험 결과에 따르면, 비록 에어 체적 공간에 비례하여 발열 개선 효과가 커지는 것은 아니지만, 에어 체적 공간이 발열 부품으로부터 떨어질수록 열 복사 및 대류 현상이 약화될 수 있음을 확인할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 방열 장치는 배터리 팩이 부착될 수 있도록 일측에 배치된 배터리 영역과; 상기 배터리 영역의 타측에 배치되어 고온의 열을 발생하는 발열 부품들이 장착된 PCB가 내장되는 쉴드 캔을 포함하는 발열체와; 상기 발열체가 위치한 영역 상에 구비되는 내부 지지구조물; 및 상기 내부 지지구조물과 쉴드 캔 사이에 부착된 코일 FPCB를 포함하되, 상기 내부 지지구조물은 상기 발열체에서 발생된 고온의 열에 의한 전도 현상을 차단하고, 열의 복사 및 대류 현상이 발생하도록 구현된 에어 체적 공간을 포함할 수 있다.
상기 내부 지지구조물은 기구 사출 프레임이고, 상기 에어 체적 공간은 상기 쉴드 캔과 커버 그라스 사이에 형성될 수 있고, 상기 코일 FPCB은 열 확산시트와 안테나 패턴을 포함할 수 있다.
상기 내부 지지구조물은 상부 프레임과, 하부 프레임 및 상기 상부 프레임 및 하부 프레임을 수직으로 연결하는 연결 프레임을 포함하되, 상기 상부 프레임과, 하부 프레임 및 연결 프레임은 하나의 부품(1-piece)으로 일체로 형성될 수 있다.
상기 연결 프레임은 상기 발열체에서 발생된 고온의 열에 의한 히팅 영역(heating area)에 대응하도록 위치되는 개구부를 포함하되, 상기 개구부를 통해 상기 PCB와 쉴드 캔이 노출될 수 있다.
상기 에어 체적 공간은 상기 개구부을 통해 노출된 상기 쉴드 캔과 커버 그라스 사이에 형성될 수 있다.
상기 내부 지지구조물은 상부 프레임과 하부 프레임을 포함하는 서로 별개의 2개의 부품(2-piece)으로 이루어질 수 있다.
상기 발열체에서 발생된 고온의 열에 의한 히팅 영역이 상부 프레임과 하부 프레임 사이에 위치되고, 상기 상부 프레임과 하부 프레임 사이에서 상기 PCB와 쉴드 캔이 노출될 수 있다.
상기 에어 체적 공간은 상기 상부 프레임과 하부 프레임 사이에서 노출된 상기 쉴드 캔과 커버 그라스 사이에 형성될 수 있다.
상기 내부 지지구조물은 상부 프레임과 하부 프레임을 포함하는 서로 별개의 2개의 부품(2-piece)으로 이루어지되, 상기 상부 프레임과 하부 프레임의 사이에 강성보조부재를 더 포함할 수 있다.
상기 강성보조부재는 중앙에 개구부가 형성되도록 구현되는 형상의 경량 부재인 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 강성보조부재는 스폰지로서, 상기 발열체의 열이 직접적으로 가해지지 않도록 부착될 수 있다.
상기 에어 체적 공간은 상기 강성보조부재의 개구부에 의해 상기 쉴드 캔과 커버 그라스사이에 형성될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 방열 장치를 가지는 전자 장치는 상기 방열 장치가 배터리 팩이 부착될 수 있도록 일측에 배치된 배터리 영역과; 상기 배터리 영역의 타측에 배치되어 고온의 열을 발생하는 발열 부품들이 장착된 PCB가 내장되는 쉴드 캔을 포함하는 발열체와; 상기 발열체가 위치한 영역 상에 구비되는 내부 지지구조물; 및 상기 내부 지지구조물과 쉴드 캔사이에 부착된 코일 FPCB를 포함하되, 상기 내부 지지구조물은 핫스팟의 영역을 감소하도록 구현될 수 있다.
상기 내부 지지구조물은 상부 프레임과, 하부 프레임 및 상기 상부 프레임 및 하부 프레임을 수직으로 연결하는 연결 프레임을 포함하되, 상기 상부 프레임과, 하부 프레임 및 연결 프레임은 에어 체적(air volume) 공간이 형성되도록 하나의 부품(1-piece)으로 일체로 형성될 수 있다.
상기 내부 지지구조물은 상부 프레임과 하부 프레임을 포함하는 서로 별개의 2개의 부품(2-piece)으로 이루어지되, 상기 상부 프레임과 하부 프레임의 사이에 에어 체적 공간이 형성될 수 있다.
상기 내부 지지구조물은 상부 프레임과 하부 프레임을 포함하는 서로 별개의 2개의 부품(2-piece)으로 이루어지되, 상기 상부 프레임과 하부 프레임의 사이에 에어 체적(air volume) 공간이 형성되도록 강성보조부재를 더 포함할 수 있다.
상기 강성보조부재는 중앙에 개구부가 형성되도록 구현되는 형상의 경량 부재인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 에어 체적 공간을 통해 상기 발열체에서 발생된 열의 직접적인 전도 현상이 차단되고, 열의 복사 및 대류 현상이 발생될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전자 장치는 제 1 면 및 상기 제 1 면과 반대방향으로 향하는 제 2 면을 포함하는 하우징; 상기 제 1 면의 적어도 일부를 통하여 노출된 터치스크린 디스플레이; 상기 디스플레이 및 상기 제 2 면 사이에 배치된 중간 플레이트(mid plate); 상기 중간 플레이트 및 상기 제 2 면 사이에 배치되고, 작동 시 열을 발생하는 전자 부품; 상기 전자 부품으로부터 발생된 열을 발산하도록, 상기 중간 플레이트 및 상기 제 2 면 사이에 배치된 열전도성 시트(thermally conductive sheet); 상기 중간 플레이트 및 상기 열전도성 시트 사이에 배치되고, 상기 제 2 면 위에서 볼 때, 상기 열전도성 시트와 부분적으로 중첩하는 인쇄회로기판(PCB)을 포함하며, 상기 전자 부품과 상기 열전도성 시트 사이에는, 상기 인쇄회로기판을 형성하는 기재(substrate)보다 낮은 열전도도를 가지는 물질 및/또는 공기가 포함된 것을 특징으로 할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 코일 FPCB 적층을 위한 지지 구조물로서 작용하는 기구 사출 프레임에 개구부를 형성하거나, 기구 사출 프레임의 일부를 삭제하는 2피스 플라스틱 프레임 형상의 구현을 통해 단말의 전체 무게를 감소시키는 경량화(예: 1g 감소)를 달성할 수 있고, 또한 에어 체적 공간을 확보할 수 있으므로, 핫스팟의 발생 영역을 최대한 억제하여, 핫스팟에서의 최대 온도를 감소(예: 1-2℃ 감소)시키는 발열 개선 효과를 달성할 수 있다.
본 발명과 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 실시예에 따른 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 실시예의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
따라서 본 발명의 다양한 실시예의 범위는 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 다양한 실시예의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 다양한 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
130, 230, 330, 430 : 기구 사출 프레임
160 : 배터리 팩 180 : PCB
182 : 발열 부품 190 : 쉴드 캔
200 : 코일 FPCB 202 : 열 확산 시트
210, 220 : 히팅 영역 222, 338, 438 : 에어 체적 공간
232, 332, 432 : 상부 프레임 234, 334, 434 : 하부 프레임
236 : 연결부 244 : 제 2 개구부
336, 436 : 제거부 454 : 강성보조부재

Claims (20)

  1. 전자 장치에 있어서,
    배터리 팩이 부착될 수 있도록 일측에 배치된 배터리 영역;
    상기 배터리 영역의 타측에 배치되어 고온의 열을 발생하는 발열 부품들이 장착된 PCB가 내장되는 쉴드 캔을 포함하는 발열체;
    상기 발열체에 적층되며, 상기 쉴드 캔의 일부가 노출되도록 상기 발열체가 위치한 영역 상에 형성된 에어 체적 공간을 포함하는 내부 지지구조물; 및
    상기 내부 지지구조물과 쉴드 캔 사이에 부착된 코일 FPCB를 포함하고,
    상기 에어 체적 공간은,
    상기 발열체에서 발생된 고온의 열에 의한 전도 현상을 차단하고, 상기 전자 장치 내부에서 열의 복사 및 대류 현상이 발생하도록 형성된 전자 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 지지구조물은 기구 사출 프레임이고,
    상기 에어 체적 공간은 상기 쉴드 캔과 커버 그라스 사이에 형성되는 전자 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일 FPCB은 열 확산시트와 안테나 패턴을 포함하는 전자 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 지지구조물은 상부 프레임과, 하부 프레임 및 상기 상부 프레임 및 하부 프레임을 수직으로 연결하는 연결 프레임을 포함하되,
    상기 상부 프레임과, 하부 프레임 및 연결 프레임은 하나의 부품(1-piece)으로 일체로 형성되는 전자 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 연결 프레임은 상기 발열체에서 발생된 고온의 열에 의한 히팅 영역(heating area)에 대응하도록 위치되는 개구부를 포함하되,
    상기 개구부를 통해 상기 PCB와 쉴드 캔이 노출되는 전자 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 지지구조물은 상부 프레임과 하부 프레임을 포함하는 서로 별개의 2개의 부품(2-piece)으로 이루어지고,
    상기 에어 체적 공간은,
    상기 상부 프레임과 상기 하부 프레임 사이에 형성되는 전자 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 발열체에서 발생된 고온의 열에 의한 히팅 영역이 상부 프레임과 하부 프레임 사이에 위치되고,
    상기 상부 프레임과 하부 프레임 사이에서 상기 PCB와 쉴드 캔이 노출되는 전자 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 내부 지지구조물은 상부 프레임과 하부 프레임을 포함하는 서로 별개의 2개의 부품(2-piece)으로 이루어지되,
    상기 상부 프레임과 하부 프레임의 사이에 강성보조부재를 더 포함하는 전자 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 강성보조부재는 중앙에 개구부가 형성되도록 구현되는 형상의 경량 부재인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 강성보조부재는 스폰지로서, 상기 발열체의 열이 직접적으로 가해지지 않도록 부착되는 전자 장치.
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