KR100886289B1 - An electronic device - Google Patents
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Abstract
본 발명의 전자장치(1)는, 밀폐실(4)과 인쇄회로기판(3)을 갖춘 케이스(2)를 구비하여 이루어지고, 상기 인쇄회로기판(3)은 방열실(4')을 규정하는 상기 밀폐실(4) 내에 위치되고, 상기 방열실(4') 내에 위치된 적어도 하나의 전자부품(5a)을 구비하여 이루어지며, 상기 방열실(4')은 상기 전자부품(5a), 상기 인쇄회로기판(3) 및 방열필름(10)과 동시에 접촉하는 충전매체(7)를 구비하여 이루어진다.The electronic device 1 of the present invention comprises a case 2 having a sealed chamber 4 and a printed circuit board 3, wherein the printed circuit board 3 defines a heat dissipation chamber 4 '. And the at least one electronic component 5a positioned in the sealed chamber 4 and positioned in the heat dissipating chamber 4 ', wherein the heat dissipating chamber 4' includes the electronic component 5a, And a charging medium 7 in contact with the printed circuit board 3 and the heat dissipation film 10 at the same time.
Description
본 발명은, 일반적인 모터 제어회로에 사용된 방열재 및 단열재를 갖춘 전자장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electronic device having a heat dissipation material and a heat insulating material used in a general motor control circuit.
냉각을 위한 밀폐형 압축기를 포함하는 일반적인 모터를 제어하기 위해 사용된 회로가, 그 장비에 공급된 에너지를 소비하자 마자 열이 발생하여 손상된 전자부품을 사용하기 때문에, 최근 전자부품의 손상 및/또는 유효수명의 감소를 야기하는 회로의 과열을 피하기 위한, 원하지 않는 열을 그 주변으로 전달하기 위해 사용된 다양한 열결합 기술이 있다.The damage and / or effectiveness of electronic components has recently been compromised since circuits used to control common motors, including hermetic compressors for cooling, use heat-generating electronic components that generate heat as soon as they consume the energy supplied to the equipment. There are various thermal coupling techniques used to transfer unwanted heat to its surroundings to avoid overheating of the circuit causing a reduction in life.
보다 양호한 열결합은 손상된 전자부품과 그 주변간의 열전달을 더 양호하게 한다. 그래서, 전달된 열의 흐름에 의해 분리된 열원(손상된 전자부품)과 그 주변간 온도차는 결합도 Kelvin/Watt의 척도를 나타낸다.Better thermal bonding results in better heat transfer between the damaged electronic component and its surroundings. Thus, the temperature difference between the heat source (damaged electronic component) and its surroundings separated by the transferred heat flow represents a measure of the bond Kelvin / Watt.
전자부품과 그 주변과의 양호한 열결합을 제공하기 위한 이들 기술중 하나는, 예컨대 플랩(flap)과 같은 전자부품에 열적으로 결합된 금속부품을 설치하는 것에 있다. 이러한 금속부품은 방열기의 기능을 가지며, 주변 대기에 노출된 넓은 영역을 갖는다. 이러한 방식에 있어서는, 손상에 의해 야기된 주울효과(Joule effect)로 인해 상기 후자쪽이 열을 방출하면 전자부품의 온도상승을 상당히 감소시켜 그들 부품간 양호한 열결합을 제공한다.One of these techniques for providing good thermal bonding between electronic components and their surroundings is the installation of metal components thermally bonded to electronic components such as, for example, flaps. These metal parts have the function of a radiator and have a large area exposed to the surrounding atmosphere. In this way, the latter side dissipating heat due to the Joule effect caused by damage significantly reduces the temperature rise of the electronic components, providing good thermal coupling between them.
비록 이것이 상당히 유효하여 열결합을 제공하는 방식으로 널리 사용된다 할지라도, 예컨대 스크류나, 클립 등과 같은 부착수단이 필요하고, 따라서 장비 내부에 상당히 큰 물리적인 공간을 요구하는 전자부품과 방열기간 그 물리적인 결합이 일어날 수 있다. 이러한 기술의 또 다른 결점은 각 방열기의 부품을 탑재하는데 많은 노동력이 필요하고, 또한 이러한 탑재공정에 대한 높은 비용이 필요하다는 것이다.Although this is so effective that it is widely used in a way that provides thermal bonding, electronic means and heat dissipation periods are required, for example attachment means such as screws, clips, etc., which require quite a large amount of physical space inside the equipment. Phosphorus bonds can occur. Another drawback of this technique is that it requires a lot of labor to mount the components of each radiator and also a high cost for this mounting process.
전자부품과 그 주변간 열을 전달하기 위해 이용된 또 다른 기술을 소위 "열 튜브(heat tubs)"라 부르고, 이것은 상태 변경에 의해 열을 전달하는 냉각액을 이용한다. 이것은 열을 전달하는데 매우 유효한 방식이지만, 이러한 냉각액을 담을 수 있는 특수한 구조의 방열기를 필요료 하기 때문에, 매우 비용이 많이 든다. 또한, 그들 부품을 함께 탑재하는데 적합한 물리적인 공간 뿐만 아니라 기하학적인 형태를 필요로 한다.Another technique used to transfer heat between electronic components and their surroundings is called "heat tubs," which use a coolant that transfers heat by changing the state. This is a very effective way to transfer heat, but it is very expensive because it requires a specially constructed radiator to hold this coolant. In addition, they require geometric shapes as well as physical space suitable for mounting these components together.
특히, 밀폐형 압축기에 적용된 기술도 있는데, 그와 같은 기술은 전자부품에 결합된 방열기를 설치하여 주변 대기와 직접 접촉하는 기술이다. 이러한 기술은 장비를 보호하는 박스 내의 개구를 필요로 하고, 설계, 제작 및 탑재가 복잡하며, 특히 상기 후자가 외부로부터 접근하기 쉬워 안전에 대한 위험성이 있기 때문에, 회로 및 방열기에 전기적으로 연결된 부품간 절연을 보장하고 장비 내 액체 침투를 방지하기 위한 효과적인 해결책을 필요로 한다.In particular, there is a technology applied to the hermetic compressor, such a technology that is installed in direct contact with the surrounding atmosphere by installing a radiator coupled to the electronic component. These technologies require openings in the box that protect the equipment, are complex to design, build and mount, and are particularly safe for safety because the latter are easily accessible from the outside and therefore between components connected electrically to circuits and radiators. There is a need for an effective solution to ensure insulation and to prevent liquid penetration into the equipment.
문서 WO 972729에 기술된 바와 같이, 전자부품과 압축기의 뼈대간 결합이 기술되어 있고, 이러한 뼈대 부분은 증발기의 출구에서 아주 낮은 온도의 냉각-가스 흡입배관으로 밀폐된다. 열전달을 용이하게 함에도 불구하고, 이러한 해결책은 전자부품과 압축기의 뼈대 간 물리적인 접촉 외에, 효과적인 절연, 고정에 적합한 장치 사용의 요구 및, 정교한 탑재를 필요로 한다.As described in document WO 972729, the coupling between the electronic components and the skeleton of the compressor is described, which is sealed at a very low temperature cooling-gas intake pipe at the outlet of the evaporator. Despite facilitating heat transfer, these solutions require the use of devices suitable for effective insulation, fastening, and sophisticated mounting, in addition to the physical contact between electronic components and the skeleton of the compressor.
문서 US 5,060,114는 전도효과에 의한 전자장치의 열전달을 기술하고 있다. 이러한 방식에 있어서, 상기 후자에 의해 발생된 열을 제거하는 전자장치를 에워싸기 위해 성형 가능한 실리콘판이 몰딩된다. 이러한 구성은 열이 이미 이러한 장치의 케이스를 넘어선 경우에만 전자부품의 어셈블리에 의해 발생된 열을 방열하는 단점을 갖는다. 즉, 실리콘판은 그 전자부품과 직접 접촉하는 것이 아니라, 오히려 그들을 포함하는 케이스와 접촉한다. 이러한 방식에 있어서는, 전자부품과 접촉하는 열방출을 방지하는 장벽이 증가한다.The document US 5,060,114 describes the heat transfer of an electronic device by conduction effects. In this manner, a moldable silicon plate is molded to enclose an electronic device that removes the heat generated by the latter. This configuration has the disadvantage of dissipating heat generated by the assembly of electronic components only when heat has already exceeded the case of such a device. That is, the silicon plate is not in direct contact with the electronic component, but rather in contact with the case including them. In this manner, barriers for preventing heat dissipation in contact with the electronic component are increased.
문서 US 5,208,733은 구성요소를 지원하는 방열기를 포함하는 캡슐화를 기술하고 있다. 방열기는 전자부품상에 배열된 아주 얇은 금속판으로 이루어진다. 중합 필름층은, 진공 처리수단에 의해, 차례로 구성요소 상에 고정된 인쇄배선기판 상에 배열된 전자부품상에 위치된다. 젤의 형태의 실리콘으로 이루어진 물체는 금속판과 전자부품 사이에 존재하는 공간을 채우기 위해 케이스에 부가된다. 그러나, 이러한 물체는 전기절연 특성을 갖지 않기 때문에, 전자부품과 직접 접촉하지도 않고 또한 중합 필름에 의해 규정된 윤곽으로 한정되는 인쇄회로기판과도 접촉하지 않는다. 이러한 구조는 이러한 케이스의 제작동안 여러가지 관련 공정을 필요로 하고, 많은 노동력을 필요로 하기 때문에 비용이 증가한다.Document US 5,208,733 describes an encapsulation comprising a heat sink supporting the component. The radiator consists of a very thin sheet of metal arranged on an electronic component. The polymeric film layer is positioned on the electronic component arranged on the printed wiring board which in turn is fixed on the component by means of vacuum processing means. An object made of silicon in the form of a gel is added to the case to fill the space between the metal plate and the electronic component. However, since these objects do not have electrical insulating properties, they do not come into direct contact with electronic components nor do they come into contact with a printed circuit board defined by the outline defined by the polymerized film. This structure increases costs because it requires a variety of related processes and requires a lot of labor during the manufacture of such a case.
또 다른 단점은, 두꺼운 금속판 외에, 케이스가 주변으로 열방출을 어렵게 하는 또 다른 보호층을 갖는다는 것이다. 이러한 결점을 극복하기 위해, 냉각시스템 및 기존의 연결기가 기술되어 있는데, 그것은 비용 및 케이스가 차지하는 물리적인 공간을 증가시킨다.Another disadvantage is that in addition to the thick metal plate, the case has another protective layer which makes it difficult to dissipate heat to the surroundings. To overcome this drawback, cooling systems and existing connectors are described, which increase the cost and physical space occupied by the case.
본 발명의 목적은, 열을 주변으로 전도하는 금속부품을 통과하기 위한 개구를 필요로 하지 않는, 전기절연 특성을 갖는 전자장치에 의해 전자부품과 그 주변간 양호한 열결합을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a good thermal bond between an electronic component and its surroundings by an electronic device having an electrically insulating property, which does not require an opening for passing through the metal component conducting heat to the surroundings.
또한, 본 발명의 목적은, 상기 전자부품들이 방열기와 접촉한 상태를 유지하도록 하기 위한 스크류나 또 다른 수단 사용의 필요성을 없애는데 있다.It is also an object of the present invention to obviate the need for the use of screws or other means for keeping the electronic components in contact with the radiator.
또한, 본 발명의 목적은, 전자부품의 활성화된 부분과 그 주변에 노출된 방열기간 전기절연을 위한 특정 부품을 설치할 필요성을 제거하는데 있다.It is also an object of the present invention to obviate the need to install a specific component for electrical insulation of the active part of the electronic component and the heat dissipation period exposed around it.
더욱이, 본 발명의 목적은, 장치의 크기를 감소시키고, 그 구조를 쉽게 하고, 기계적인 정밀도의 필요성을 피하며, 제조비용을 감소시켜, 회로에 발생된 열을 유효하면서 간단하게 방열시키는데 있다.Furthermore, it is an object of the present invention to reduce the size of the device, to facilitate its construction, to avoid the need for mechanical precision, to reduce the manufacturing cost, and to effectively and simply dissipate the heat generated in the circuit.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 밀폐실과 인쇄회로기판을 갖춘 케이스를 구비하여 이루어진 전자장치에 의해 달성된다. 상기 후자는 방열실을 규정하기 위해 상기 밀폐실 내에 위치되고, 상기 인쇄회로기판은 방열실 내에 위치된 적어도 하나의 전자부품을 구비하여 이루어지며, 상기 방열실은 전자부품, 인쇄회로기판 및 방열실과 동시에 접촉하는 충전매체를 구비하여 이루어진다.The object of the present invention as described above is achieved by an electronic device comprising a case having a sealed chamber and a printed circuit board. The latter is located in the hermetic chamber to define a heat dissipation chamber, the printed circuit board comprising at least one electronic component located in the heat dissipation chamber, the heat dissipation chamber simultaneously with the electronic component, the printed circuit board and the heat dissipation chamber. And a charging medium in contact therewith.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명에 따른 전자장치의 정면 횡단면도를 나타낸다.1 shows a front cross-sectional view of an electronic device according to the invention.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자장치(1)는, 케이스(2)와, 밀폐실(4), 방열실(4'), 인쇄회로기판(3), 전자부품(5a, 5b), 충전매체(7) 및 방열필름(10)으로 이루어진다.As shown in FIG. 1, an
바람직하게, 케이스(2)는 강중합재로 형성되고 다른 기하학적인 형태를 취할 수 있다. 상기 강중합재로 인해 케이스(2)가 전기절연 특성을 갖는다.Preferably, the
밀폐실(4)은 케이스(2)에 의해 경계가 지워져 있으며, 전자장치(1) 내부에 형성된 빈공간을 나타낸다. 전자부품(5a, 5b), 충전매체(7) 및 방열필름(10)을 갖춘 인쇄회로기판(3)은 밀폐실(4) 내에 삽입된다.The sealed chamber 4 is demarcated by the
인쇄회로기판(3)은, 이 인쇄회로기판(3)의 제1 표면(9)에 결합된 전자부품(5a)을 포함하는 방열실(4')을 정의하기 위해, 전자장치(1) 내부에 위치된다.The printed circuit board 3 is inside the
전자부품(5a)은 전력부품이고, 그들 특성으로 인해, 회로 내의 적절한 부분의 방열을 책임진다. 이러한 열은 주울효과의 결과이고, 여기서는 전자부품에 존재하는 손실 때문에 일어난다.The
전자부품(5b)의 경우에는, 회로 내에 상당한 양의 열을 발생시키기에 충분한 어떠한 손실도 일어나지 않는다. 이들 부품은 인쇄회로기판(3)의 제1 표면(9)의 반대인, 인쇄회로기판(3)의 제2 표면(6)에 결합된다.In the case of the
방열필름(10)은 케이스(2)의 내부표면상에 배열되고, 인쇄회로기판(3)의 제1 표면(9)과 대향된다. 바람직하게, 방열필름(10)은 약 0.1mm의 얇은 두께의 알루미늄 금속재로 이루어지고, 전자부품(5a)의 설계영역보다 큰 영역을 포함한다. 즉, 방열필름이 차지한 영역은, 전자부품의 외부표면들이 계산에 의해 케이스(2)의 내부표면 상에 투영될 때, 전자부품(5a)의 외부표면 영역의 총합이 차지한 것보다 크다. 방열필름(10)은 케이스(2)의 내부표면에 대한 열전달에 책임을 지고 자기 부착형이다. 이 경우, 그 표면 중 어느 하나에 부착재층이 제공되어, 케이스(2)의 내부표면상에 이 필름(10)의 부착 및 고착이 용이해진다.The
충전매체(7)는, 방열실(4') 내부에 배열되고, 전자부품(5a)의 주변과, 인쇄회로 필렛이나 트랙과 같은 전자부품이 결합되지 않은 인쇄회로기판(3)의 제1 표면(9)의 일부 및, 방열필름(10)과 동시에 접촉한다.The charging medium 7 is arranged inside the heat dissipation chamber 4 ′ and has a first surface of the printed circuit board 3 in which the periphery of the
충전매체(7)와 접촉하는 전자부품(5a)의 상기 주변은 인쇄회로기판(3)의 제1 표면(9) 상에 있는 이들 전자부품(5a)의 엣지나 부분을 포함한다.The periphery of the
충전매체(7)는 젤, 엘라스토머 또는 전기절연 페이스트로 이루어지고, 열전도 충전재를 포함하거나 포함하지 않은 중합체이거나 중합체가 아닐 수 있다. 또한, 전압 및 열 발생이 있는 인쇄회로의 부품들의 단자들 및 트랙과 직접 접촉하기 때문에, 충전매체(7)는 전기적으로 절연되어야 한다.The filler medium 7 consists of a gel, an elastomer or an electrically insulating paste, and may or may not be a polymer with or without a thermally conductive filler. Also, because of direct contact with the tracks and the terminals of the components of the printed circuit with voltage and heat generation, the charging medium 7 must be electrically insulated.
충전매체(7)는, 전자부품(5a), 인쇄회로기판(3) 및 케이스(2)의 열팽창으로 인해 크기의 변경을 수용하는데 충분한 신축성 및 유연성을 갖는다. 이러한 방식으로, 열을 제거하는 것이 필요한 트랙이나 전자부품(5a)에 대하여, 공기로 채워진 틈을 생성하여 열의 통과를 어렵게 만드는, 충전매체(7) 재료의 분리나 크랙의 발생을 방지한다. 한편, 충전매체(7)는 매우 강한 유체가 아니기 때문에, 흐르지 않을 것이며 원하는 공간을 채우는데 실패하지 않을 것이다.The charging medium 7 has sufficient elasticity and flexibility to accommodate a change in size due to thermal expansion of the
열전도 충전재가 제공될 경우, 그것들은 알루미늄 산화물이나 또 다른 금속 산화물과 같은 분말이나 알갱이 형태의 열전도 및 전기절연 고체의 재료로 이루어진다.When thermally conductive fillers are provided, they consist of a material of thermally conductive and electrically insulating solid in powder or granular form, such as aluminum oxide or another metal oxide.
이러한 재료의 알갱이는 오직 충전매체(7)를 제조하는 공정 및 이러한 충전매체(7; 보다 액체성이거나 고체성)에 바람직한 물리적인 안정성에 달려 있다. 따라서, 이러한 목적을 위해, 분말형태의 재료를 사용하는 것이 바람직하다.The granules of these materials only depend on the process of making the filling medium 7 and the physical stability desired for this filling medium 7 (more liquid or solid). Therefore, for this purpose, it is preferable to use powdered materials.
상기 충전매체(7)는, 매우 효과적인 방식으로, 방열필름(10)까지 트랙에 의해 발생된 열 뿐만 아니라 전자부품(5a) 및 그들의 단자들에 의해 방열된 열을 전도하는 동안 전기절연 특성을 갖는다.The charging medium 7 has an electrically insulating property in a very effective manner during conducting heat generated by the track to the
비록, 본 발명이 상술한 바와 같은 실시예를 들어 설명했지만, 본 발명의 목적 및 배경을 이탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있는 것은 물론이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments as described above, of course, various modifications can be made without departing from the object and the background of the present invention.
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