KR20230071995A - 방열 성능이 개선된 인쇄회로기판 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 방열 성능이 개선된 인쇄회로기판에 관한 것으로서, 상세하게는 열팽창율이 서로 다른 이종 금속이 접합되어 관 형태로 형성되고, 상면에 전자 부품이 실장되어 방열이 이루어지도록 평판 형태로 형성되며, 측면에 열에 의해 변형되는 열변형 부재가 구비된 방열 모듈을 인쇄회로기판의 고정홀에 삽입해서 전자 부품에서 발생되는 열에 의해 열변형 부재가 내측으로 변형되면서 열에 의한 응력을 해소하고, 또한 열변형 부재를 고정홀에 삽입되는 방향과 반대 방향으로 경사를 형성하여 방열 모듈이 인쇄회로기판의 고정홀에서 이탈되는 것을 방지하도록 하는 방열 성능이 개선된 인쇄회로기판에 관한 것이다.
Description
본 발명은 방열 성능이 개선된 인쇄회로기판에 관한 것으로서, 상세하게는 열팽창율이 서로 다른 이종 금속이 접합되어 관 형태로 형성되고, 상면에 전자 부품이 실장되어 방열이 이루어지도록 평판 형태로 형성되며, 측면에 열에 의해 변형되는 열변형 부재가 구비된 방열 모듈을 인쇄회로기판의 고정홀에 삽입해서 전자 부품에서 발생되는 열에 의해 열변형 부재가 내외측으로 변형되면서 열에 의한 응력을 해소하고, 또한 열변형 부재를 고정홀에 삽입되는 방향과 반대 방향으로 경사를 형성하여 방열 모듈이 인쇄회로기판의 고정홀에서 이탈되는 것을 방지하도록 하는 방열 성능이 개선된 인쇄회로기판에 관한 것이다.
반도체 소자의 고집적화 또는 출력의 증가 등에 의해 반도체 소자에서는 많은 열이 발생한다. 반도체 소자에 열이 축적되면 성능 및 효율을 저해하는 요인이 되기 때문에 열을 신속하게 방출할 것이 요구된다. 발열이 많은 전자 부품 주위에 별도의 방열 장치를 설치하기도 하지만, 전자 장치의 소형화를 위해서는 인쇄회로기판 자체의 방열 능력을 향상시킬 필요가 있다.
반도체칩, LED 패키지 등의 전자 부품에서 발생하는 열을 원활히 발산시키기 위해 크게 두가지 방식으로 인쇄회로기판을 제작한다.
첫 번째로 전자 부품 탑재 부위에 동박을 부착한 인쇄회로기판이다.
일례로, 국내 등록특허 제10-1309342호인 우수한 절연성 및 방열성을 갖는 연성 동박 적층판 및 이를 구비하는 인쇄회로기판이 게시되어 있다.
상기 우수한 절연성 및 방열성을 갖는 연성 동박 적층판 및 이를 구비하는 인쇄회로기판은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 인쇄회로기판은 본딩 시트(20); 및 상기 본딩 시트(20)의 양면에 각각 적층된 전술한 연성 동박 적층판(10)을 포함하는데, 이에 한정되지 않는다. 이때, 상기 연성 동박 적층판(10)의 DLC층(12) 표면이 본딩 시트(20)의 표면과 접촉한다. 즉, 상기 인쇄회로기판은 동박(11); 및 상기 동박의 표면 위에 순차적으로 적층된 나노 질화층(12), DLC층(13), 본딩 시트(20), DLC층(13), 나노 질화층(12) 및 동박(11)을 포함한다.
그러나, 이러한 인쇄회로기판은 최근 전자제품들이 고도화 및 소형화됨에 따라 부속품에서 발생되는 열은 더 높아지고 있고, 인쇄회로기판은 더 작아져서 방열성능을 향상시키는데는 기술적인 한계가 있다.
두 번째로 인쇄회로기판에 방열금속을 삽입하는 형태이다.
일례로, 국내 등록특허 제10-1545115호인 방열기능을 개선시킨 엘이디 조명용 인쇄회로기판이 게시되어 있다.
상기 방열기능을 개선시킨 엘이디 조명용 인쇄회로기판은 도 2에 도시된 바와 같이 금속베이스(11) 상부면에 절연접착층(12)과, 회로동박(13)이 순차적 구조로 적층결합되고, 회로동박(13) 상부면에 엘이디 소자(14)와, 전기회로 부품이 실장 되며, 엘이디 소자(14)의 실장 부위 하부면에 장공 구조로 수직관통된 확산 방열공(2)이 형성된 메탈 인쇄회로기판(1)에 있어서; 상기 확산 방열공(2)은, 내경면에 원통형 파이프 구조의 금속재 방열유도튜브(3)를 더 삽입 결합하되, 상기 방열유도튜브(3)는, 상,하부면에 가변 압착편(31)(31')을 형성하고; 상기 가변 압착편(31)(31')의 변형 결합력에 의해 확산 방열공(2)의 내측면 테두리에 방열유도튜브(3)를 피복구조로 밀착결합되게 함을 특징으로 한다.
그러나, 이러한 인쇄회로기판은 튜브 형태의 방열체를 인쇄회로기판(PCB)에 삽입하기 때문에 방열체의 열팽창률이 인쇄회로기판을 이루는 FR-4, 에폭시, 세라믹 등의 소재와 다르다는 점이다. 탑재된 전자 부품과 함께 방열체의 온도 변화가 반복되면서 방열체가 인쇄회로기판으로부터 분리되는 경우도 종종 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 열팽창율이 서로 다른 이종 금속이 접합되어 관 형태로 형성되고, 상면에 전자 부품이 실장되어 방열이 이루어지도록 평판 형태로 형성되며, 측면에 열에 의해 변형되는 열변형 부재가 구비된 방열 모듈을 인쇄회로기판의 고정홀에 삽입해서 전자 부품에서 발생되는 열에 의해 열변형 부재가 내외측으로 변형되면서 열에 의한 응력을 해소하도록 하는 방열 성능이 개선된 인쇄회로기판을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 열변형 부재를 고정홀에 삽입되는 방향과 반대 방향으로 경사를 형성하여 방열 모듈이 인쇄회로기판의 고정홀에서 이탈되는 것을 방지하도록 하는 방열 성능이 개선된 인쇄회로기판을 제공하는데 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
인쇄회로기판에 형성된 고정홀에 삽입되고, 전자 부품이 실장되어 상기 전자 부품에서 발생되는 열을 배출하는 방열 모듈을 포함하고,
상기 방열 모듈은 상기 고정홀에 삽입되도록 금속 재질로 관 형태로 형성되는 본체와; 상기 전자 부품이 실장되도록 상기 본체와 동일 재질로 상면에 판 형태로 일체로 형성되는 헤드 플레이트와; 상기 본체와 서로 다른 열팽창율을 가지는 금속 재질로 관 형태로 상기 본체의 외측 상단에 결합되어 접합되는 아웃 케이스와; 상기 아웃 케이스와 동일 재질로 관 형태로 상기 본체의 내측 하단에 삽입되어 접합되는 이너 케이스와; 상기 본체의 상단에서 수직 하방향으로 상기 아웃 케이스의 끝단까지 상기 아웃 케이스를 함께 절단해서 막대 형태로 형성되어 상기 전자 부품에서 발생되는 열에 의해 상기 본체의 내측으로 변형되는 제 1열변형 부재; 및 상기 본체의 하단에서 수직 상방향으로 상기 이너 케이스의 끝단까지 상기 이너 케이스를 함께 절단해서 막대 형태로 형성되어 상기 전자 부품에서 발생되는 열에 의해 상기 본체의 외측으로 변형되는 제 2열변형 부재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 본체와 헤드 플레이트는 동 재질로 형성되고, 상기 아웃 케이스 및 이너 케이스는 상기 동 재질보다 열팽창율이 낮은 금속으로 형성된다.
여기에서 또한, 상기 제 1, 2열변형 부재는 상기 본체에서 서로 대칭되는 위치에 적어도 2개 이상이 설치된다.
여기에서 또, 상기 제 2열변형 부재는 상기 본체의 삽입 방향의 역방향으로 외측으로 절곡된다.
여기에서 또, 상기 제 1, 2열변형 부재는 상기 본체와 연결되는 부분이 더 좁게 형성된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 방열 성능이 개선된 인쇄회로기판에 따르면, 열팽창율이 서로 다른 이종 금속이 접합되어 관 형태로 형성되고, 상면에 전자 부품이 실장되어 방열이 이루어지도록 평판 형태로 형성되며, 측면에 열에 의해 변형되는 열변형 부재가 구비된 방열 모듈을 인쇄회로기판의 고정홀에 삽입해서 전자 부품에서 발생되는 열에 의해 열변형 부재가 내외측으로 변형되면서 열에 의한 응력을 해소함으로써 열에 의해 변형되거나 이탈되는 것을 방지하도록 하고, 상대적으로 넓은 방열 면적을 제공하여 방열 효율을 높힘으로써 열에 의해 전자 부품이 파손되는 것을 방지할 수 있고, 이로 인해 인쇄회로기판을 더 밀집되게 설계할 수 있어 전자제품의 부피를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 열변형 부재를 고정홀에 삽입되는 방향과 반대 방향으로 경사를 형성하여 방열 모듈이 인쇄회로기판의 고정홀에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 우수한 절연성 및 방열성을 갖는 연성 동박 적층판을 구비하는 인쇄회로기판의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 방열기능을 개선시킨 엘이디 조명용 인쇄회로기판의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 방열 성능이 개선된 인쇄회로기판의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 방열 성능이 개선된 인쇄회로기판중 방열 모듈의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4의 단면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 방열 성능이 개선된 인쇄회로기판의 동작 상태를 설명하기 위한 설명도이다.
도 2는 종래의 방열기능을 개선시킨 엘이디 조명용 인쇄회로기판의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 방열 성능이 개선된 인쇄회로기판의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 방열 성능이 개선된 인쇄회로기판중 방열 모듈의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4의 단면도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 방열 성능이 개선된 인쇄회로기판의 동작 상태를 설명하기 위한 설명도이다.
이하, 본 발명에 따른 방열 성능이 개선된 인쇄회로기판의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 방열 성능이 개선된 인쇄회로기판의 구성을 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 방열 성능이 개선된 인쇄회로기판중 방열 모듈의 구성을 나타낸 사시도이며, 도 5는 도 4의 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 방열 성능이 개선된 인쇄회로기판(1)은 방열 모듈(10)이 고정홀(H)에 설치된다.
방열 모듈(10)은 본체(11)와, 헤드 플레이트(12)와, 아웃 케이스(13)와, 이너 케이스(14)와, 제 1열변형 부재(15) 및 제 2열변형부재(16)로 구성된다.
본체(11)는 고정홀(H)에 삽입되도록 열전달율과 열팽창율이 높으며 상대적으로 단가가 낮은 동 재질로 원형관 형태로 형성된다. 이때, 인쇄회로기판(1)의 고정홀(H)은 헤드 플레이트(12)가 동일 선상으로 위치하도록 상단이 단차를 가지며 확대된 형태를 가진다. 그리고, 동을 대신하여 동, 망가니즈, 니켈 합금 등이 사용될 수도 있다.
본체(11)의 지름은 고정홀(H)의 지름보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.
헤드 플레이트(12)는 전자 부품(C)이 실장되도록 본체(11)와 동일한 동 재질로 상면에 판 형태로 일체로 형성된다. 이때, 헤드 플레이트(12)는 표면에 패턴이 인쇄될 수 있다.
아웃 케이스(13)는 본체(11)와 서로 다른 열팽창율을 가지는 금속 재질로 원형관 형태로 본체(11)의 외측 상단에 삽입되어 용접, 브레이징(brazing), 리벳팅(riveting) 등에 의해 일체화된다. 이때, 아웃 케이스(13)는 철, 또는 니켈과 철이 혼합된 합금 등으로 제작된다.
이너 케이스(14)는 아웃 케이스(13)에 동일 재질 동일 두께로 원형관 형태로 본체(11)의 내측에 삽입되어 용접, 브레이징(brazing), 리벳팅(riveting) 등에 의해 일체화된다. 이때, 이너 케이스(14)는 철, 또는 니켈과 철이 혼합된 합금 등으로 제작된다.
제 1열변형 부재(15)는 바이메탈과 같이 열에 의해 내측으로 변형되면서 열에 의해 발생되는 응력을 해소하도록 본체(11)의 상단에서 수직 하방향으로 아웃 케이스(13)의 끝단까지 아웃 케이스(13)를 함께 절단해서 막대 형태로 형성된다.
제 1열변형 부재(15)는 동일 위치에서 열 응력을 해소하여 본체(11)가 변형되는 것을 방지하도록 본체(11)에서 서로 대칭되는 위치에 적어도 2개 이상이 설치되고, 하단이 본체(11)에 연결된다. 이때, 제 1열변형 부재(15)는 변형이 용이하게 이루어지도록 본체(11)와 연결되는 상단의 면적을 좁게 형성하는 것이 바람직하다.
제 2열변형 부재(16)는 바이메탈과 같이 열에 의해 외측으로 변형되면서 열에 의해 발생되는 응력을 해소하도록 본체(11)의 하단에서 수직 상방향으로 이너 케이스(15)의 끝단까지 이너 케이스(15)를 함께 절단하여 막대 형태로 형성된다.
제 2열변형 부재(19)는 동일 위치에서 열 응력을 해소하여 본체(11)가 변형되는 것을 방지하도록 제 1열변형 부재(15)와 미간섭되는 위치에서 본체(11)에서 서로 대칭되는 위치에 적어도 2개 이상이 설치되고, 하단이 본체(11)에 연결된다. 이때, 제 2열변형 부재(16)는 변형이 용이하게 이루어지도록 본체(11)와 연결되는 하단의 면적을 좁게 형성하는 것이 바람직하다.
제 2열변형 부재(16)는 본체(11)가 이탈되는 것을 방지하도록 미늘 형태를 이루기 위해 본체(11)의 삽입 방향의 역방향으로 외측으로 절곡된다. 이때, 제 2열변형 부재(16)는 고정홀(H)에 삽입시 탄성을 가지기 때문에 안정적으로 삽입되고, 제 1열변형 부재(15)의 두께로 인해 간격이 발생하기 때문에 절곡이 가능하다.
이하, 본 발명에 따른 방열 성능이 개선된 인쇄회로기판의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 방열 성능이 개선된 인쇄회로기판의 동작 상태를 설명하기 위한 설명도이다.
먼저, 도 6에 도시된 바와 같이 고정홀(H)이 가공된 인쇄회로기판(1)에 방열 모듈(10)을 삽입하여 고정한다.
그러면, 삽입 방향에 대하여 역방향으로 절곡 형성된 제 2열변형 부재(16)가 압입력에 의해 내측으로 변형되면서 본체(11)가 고정홀(H)에 삽입된다.
본체(11)의 삽입이 완료되면, 탄성을 가지는 제 2열변형 부재(16)가 원상태로 복귀하면서 본체(11)의 하단을 고정홀(H)에 고정시킨다. 이때, 본체(11)의 상단은 아웃 케이스(13)에 의해 고정홀(H)에 압입 고정된다.
이러한 상태에서 헤드 플레이트(12)에 전자 부품(C)이 실장되어 동작되면서 열이 발생되면, 열은 헤드 플레이트(12)를 통해 본체(11), 아웃 케이스(13) 및 이너 케이스(14)를 통해 전달되어 방열이 이루어진다.
그리고, 본체(11) 내부에 공간이 발생하기 때문에 열은 자연 대류 방식에 의해 외기로 배출된다.
이와 동시에 도 7에 도시된 바와 같이 전자 부품(C)에서 발생되는 열이 제 1열변형 부재(15) 및 제 2열변형부재(16)의 변형 온도로 상승되면 제 1열변형 부재(15)는 본체(11) 내측으로 변형되고, 제 2열변형부재(16)는 본체(11) 외측으로 변형된다.
제 1열변형부재(15)와 제 2열변형부재(16)가 변형되면서 열응력이 해소되기 때문에 본체(11) 및 헤드 플레이트(12)의 변형이 미발생하게 된다.
또한, 제 2열변형부재(16)가 외측으로 변형되기 때문에 고정홀(H)에서 더욱 본체(11)를 고정시켜 열에 의해 본체(11) 및 헤드 플레이트(12)가 이탈되는 것을 막을 수 있다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1 : 인쇄회로기판
10 : 방열 모듈
11 : 본체 12 : 헤드 플레이트
13 : 아웃 케이스 14 : 이너 케이스
15 : 제 1열변형 부재 16 : 제 1열변형 부재
C : 전자 부품 H : 관통홀
11 : 본체 12 : 헤드 플레이트
13 : 아웃 케이스 14 : 이너 케이스
15 : 제 1열변형 부재 16 : 제 1열변형 부재
C : 전자 부품 H : 관통홀
Claims (5)
- 인쇄회로기판에 형성된 고정홀에 삽입되고, 전자 부품이 실장되어 상기 전자 부품에서 발생되는 열을 배출하는 방열 모듈을 포함하고,
상기 방열 모듈은,
상기 고정홀에 삽입되도록 금속 재질로 관 형태로 형성되는 본체와;
상기 전자 부품이 실장되도록 상기 본체와 동일 재질로 상면에 판 형태로 일체로 형성되는 헤드 플레이트와;
상기 본체와 서로 다른 열팽창율을 가지는 금속 재질로 관 형태로 상기 본체의 외측 상단에 결합되어 접합되는 아웃 케이스와;
상기 아웃 케이스와 동일 재질로 관 형태로 상기 본체의 내측 하단에 삽입되어 접합되는 이너 케이스와;
상기 본체의 상단에서 수직 하방향으로 상기 아웃 케이스의 끝단까지 상기 아웃 케이스를 함께 절단해서 막대 형태로 형성되어 상기 전자 부품에서 발생되는 열에 의해 상기 본체의 내측으로 변형되는 제 1열변형 부재; 및
상기 본체의 하단에서 수직 상방향으로 상기 이너 케이스의 끝단까지 상기 이너 케이스를 함께 절단해서 막대 형태로 형성되어 상기 전자 부품에서 발생되는 열에 의해 상기 본체의 외측으로 변형되는 제 2열변형 부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방열 성능이 개선된 인쇄회로기판. - 제 1 항에 있어서,
상기 본체와 헤드 플레이트는,
동 재질로 형성되고,
상기 아웃 케이스 및 이너 케이스는,
상기 동 재질보다 열팽창율이 낮은 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방열 성능이 개선된 인쇄회로기판. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1, 2열변형 부재는,
상기 본체에서 서로 대칭되는 위치에 적어도 2개 이상이 설치되는 것을 특징으로 하는 방열 성능이 개선된 인쇄회로기판. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2열변형 부재는,
상기 본체의 삽입 방향의 역방향으로 외측으로 절곡되는 것을 특징으로 하는 방열 성능이 개선된 인쇄회로기판. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1, 2열변형 부재는,
상기 본체와 연결되는 부분이 더 좁게 형성되는 것을 특징으로 하는 방열 성능이 개선된 인쇄회로기판.
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|---|---|---|---|
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| KR1020210158230A KR102619975B1 (ko) | 2021-11-17 | 2021-11-17 | 방열 성능이 개선된 인쇄회로기판 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101032961B1 (ko) * | 2009-07-28 | 2011-05-09 | 주식회사 세미라인 | Ｌｅｄ 방열기판의 제조방법 및 그의 구조 |
| KR101309342B1 (ko) | 2013-04-10 | 2013-09-17 | 하비스 주식회사 | 우수한 절연성 및 방열성을 갖는 연성 동박 적층판 및 이를 구비하는 인쇄회로기판 |
| KR101545115B1 (ko) | 2015-04-29 | 2015-08-17 | (주)코리아반도체조명 | 방열기능을 개선 시킨 엘이디 조명용 인쇄회로기판 |
-
2021
- 2021-11-17 KR KR1020210158230A patent/KR102619975B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
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| KR101545115B1 (ko) | 2015-04-29 | 2015-08-17 | (주)코리아반도체조명 | 방열기능을 개선 시킨 엘이디 조명용 인쇄회로기판 |
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