KR100284661B1 - 모듈식 구조 전원회로 장치 - Google Patents

Abstract

이 발명은 지지체 및 방열체로서의 기능을 수행하는 얇은 금속 판 1과, 그 단자들로서 금속피복된 패드들을 가지는 반도체 칩 23,23 형태로 된 복수의 전자소자들과 얇은 금속 판 1에 부착된 인쇄회로 기판 9와, 금속피복된 패드들 및 기판 9 상의 인쇄회로간의 전기 연결 도선들과, 관련 회로 장치를 외부 회로에 연결하기 위한 인쇄회로기판 9의 한 부분을 형성하는 단자 4들과, 얇은 금속 판 1의 한 부위, 반도체 칩 23,25, 인쇄회로기판 9를 함께 수용조립하는 플라스틱재 몸체 3을 포함하고, 반도체 칩 23,25들중 적어도 하나가 얇은 금속 판 1에 이 판으로부터 인쇄회로 기판 9의 통공 내부로 돌출하여 있도록 직접 부착설치되는 모듈식 구조의 전원회로 장치에 관한 것으로, 이러한 회로 장치를 가일층 콤팩트하게 구성할 수 있고 고도의 방열 효과를 제공할 수 있는 특징이 있다.

Description

모듈식 구조 전원회로 장치

제1도는 본 발명에 따른 전원회로 장치의 완전히 조립된 상태의 사시도.

제2도는 제1도에 도시된 장치의 II-II선 분해 단면도.

제3도는 제1도에 도시된 장치의 평면도.

제4도는 제1도의 장치에 결합된 인쇄회로기판의 평면도.

제5도는 본 발명에 따른 회로장치의 변형 실시예를 부분적으로 단면화하여 도시한 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1,1′ : 얇은 금속 판 3 : 플라스틱재 몸체

5 : 단자 9,9′ : 인쇄회로기판

17 : 통공 19 : 절연층

23,25 : 반도제 칩 27 : 연결 도선

본 발명은 전자회로 장치에 관한 것으로, 특히 외부적 요소들의 도움없이 단독으로 특정의 전자적 기능을 수행할 수 있는, 모듈식 구조의 전원회로 장치에 관한 것이다.

사진평판인쇄술 및/또는 금속피복기술에 의해 전기회로망들을 구성토록 도전성 통로들이 형성되어진, 절연재 및 금속의 적층체로 된 인쇄회로기판과 전기회로망들의 단부에 납땜연결되는 단자들을 각각 가진 복수의 전자장치 및 전자소자들을 포함하는 회로장치는 잘 알려져 있다. 인쇄회로기판은 관련 회로장치가 목적한 바의 전자적 기능을 수행토록 전원공급측 및 외부구성요소들에 연결될 수 있는 단자들을 가진다.

이러한 종류의 모듈식 구조는 전기 또는 전자기 장치를 위한 신호 프로세스 및 제어기능을 함께 수행하는 몇몇 장치들에 사용되고 있다. 최근의 장치들에 있어서는 그러한 구조가 이들 장치의 능동 및 수동 전자소자들의 작동중 발생하는 열을 효과적으로 방열시킬 수 있도록 설계될 것이 요구된다.

전자 시스템의 점증하는 소형화 추세는 이러한 모듈식 구조의 회로장치를 한층 더 콤팩트하게 디자인할 것을 요구하고 있다. 그러나 해당 모듈식 구조를 구성하는 요소들 및 그 작동중에 발생하는 열을 방열시키기 위해 이에 결합설치되어야 하는 방열체들의 크기로 인해 디자인의 콤팩트화에는 한계가 있게 된다. 이러한 한계를 극복하기 위해 더욱 작은 사이즈의 구성요소들을 제공하는 것 이외에, 능동 전자소자들, 즉 기본적으로 반도체 재료로 된 상이한 칩들상에 형성된 집적 회로들 및 파워 트랜지스터들인 능동 전자소자들이, 지지체로서의 기능 및 방열체로서의 기능을 함께 가지고 보다 큰 사이즈의 외부 방열체와, 칩들을 상호간 그리고 블랭킹 형성된 얇은 금속박판으로 외곽체에 연결시키기 위한 금속 도체에 연결될 수 있는 금속박판을 포함하는 하나의 단일 패키지내에 조립되어 있는 소위 멀티칩 구조(multi-chip structures)가 제안된 바 있다. 이러한 종류의 구조는 예컨대 본 출원인에게 부여된 US 특허 4,324,296호에 기술되어 있다.

상기의 구조는 전기 칩 회로망들이 지나치게 복잡하지 않을 경우에만 유리하게 적용될 수 있는데, 이는 보통, 다른 칩들과의 접촉이 허용되지 않는 칩들상의 특정 금속피복 패드들에 납땜연결되는 가느다란 도선들로써 그러한 연결관계가 이루어지기 때문이다. 따라서 이는, 제작과정에서 상당히 복잡한 조립이 기능하지 않는 이상 많은 수의 연결회로 장치들 및 소자들을 수반하는 회로장치에 사용하는 것은 적합하지 않다.

본 발명의 목적은, 아주 콤팩트하고 고도의 방열효과를 제공할 수 있으며 또 많은 수의 능동 및 수동 회로장치들 및 소자들을 포함할 수 있는 모듈식 구조의 전원회로 장치를 제공코자 하는 것이다.

상기의 목적은 본 발명의 특허 청구의 범위에서 한정되고 특징지워진 전원회로 장치에 의해 달성된다.

이하 본 발명을 첨부도면들에 의거하여 한정적이 아닌 예시적인 방법으로 상세히 설명한다.

도면중 부호 1은 구리와 같은 금속재로 된 얇은 판을 나타내는데, 이는 지지체로서의 기능 및 방열기능을 수행한다. 부호 3은 열경화성 에폭시수지와 같은 플라스틱재로 된 몸체를 나타내며, 이는 판 1상에 고정된다. 부호 5는 회로장치를 전원측과 전기 또는 전자기 장치에 전기적으로 연결시키기 위한 단자들을 나타낸다.

판 1은 관련장치를 큰 사이즈의 방열체에 결합시키기 위한 두개의 통공 7을 가지고 있다.

플라스틱 몸체 3은, 예컨대 잘 알려진 방법으로 GRP 절연층과 금속 도전통로 11 들 및 도전구역 13들로 이루어진 인쇄회로기판 9을 수용조립한다. 도전통로 11들 및 도전구역 13들은 금속피복된 벽면을 가지도록 형성된 통공 15들을 통해 선택된 위치들에서 전기적으로 상호연결되어진다.

필요할 경우 기판 9는 전형적으로, 각각 그 표면들을 통해 도전통로들 및 도전구역들이 제공된 둘 또는 그 이상의 적층 절연층들을 포함할 수 있다.

단자 5들은 기판 9의 완전히 금속피복된 부분들을 포함한다. 도시된 예에서 이들은 여러 산업분야에서 통상 사용되는 타입의 표준 슬라이드 컨넥터에 꼭 맞는 그러한 형상 및 사이즈로 만들어져 있다.

인쇄회로기판 9는 두개의 통공 17들을 가지고, 얇은 층 19을 개재하여 판 10에 결합된다. 상기 층 19는 전기절연재로 되어 있고, 그에 기판 9상의 것과 대응되는 통공 21들이 형성되어 있다. 판 1에는 예컨대 두개의 반도체 칩 23들이 납땜부착되는데, 이들 칩은 두개의 집적 전원회로일 수 있으며 그 상부 표면이 인쇄회로기판 9의 상부 표면과 같은 높이상에 일치하여 판 1로 부터 돌출하여 있도록 통공 17,21들 내에 자리한다.

신호 프로세스 IC와 같은 또 다른 반도체 칩 25는 기판 9상의 도전구역 13에 납땜 부착되어 있다.

집적회로 칩 23,25들상의 금속도금된 패드들과 그에 인접한 기판 9상의 도전구역 13들간에는 예컨대 금이나 알루미늄 등으로 만들어진 가느다란 전기연결 도선 27들이 납땜 연결된다.

명료한 도시를 위해 도면에는 나타나 있지 않은 저항기나 커패시터들과 같은 부수의 소자들은 그 단자들을 기판 9상에 제공된 특정 도전구역 13들에 납땜 연결하여 설치된다.

전술한 모듈식 구조를 이루는 부분들의 조립 방법은 집적 전원회로 칩 23을 얇은 판 1에 납땜 부착하는 단계와, 절연층 19를 판 1 및 인쇄회로기판 9에 부착(이 목적을 위해 상기 절연층은 그 양면에 접착재가 미리 도포제공될 수 있다)하는 단계와, 집적회로 칩 25를 기판 9상의 상응하는 도전구역 13에 납땜 부착하는 단계와, 부수적 소자들의 단자들을 각각에 상응하는 도전구역 13에 납땜 연결하는 단계와, 연결 도선 27들을 납땜 연결하는 단계와, 그리고 액체상태의 에폭시수지를 적정의 몰드내부로 사출하고 경화하는 통상의 기술로 플라스틱 몸체 3을 형성하는 단계를 포함한다.

제5도에 도시된 본 발명의 변형 실시예에 있어서, 인쇄회로기판과 얇은 금속 지지체간의 절연은 얇은 판 1′상에 지주 29들(도면상에서는 두 개)을 고정설치하는 것으로 이루어질 수 있는데, 상기 지주 29들은, 이들 지주의 위치와 상응하는 위치에 통공들이 형성된 기판 9′가 상기 지주들의 반경방향으로 확대된 부위들에 의해 제공되는 지지면들에 의지될 수 있도록, 그리고 지주상단부를 변형시켜 기판 9′를 그 위치에 고정시킬 수 있도록 만들어진다. 몰드과정에서 액체상태의 에폭시는 기판 9′와 판 1′사이로 유입경화되어 절연층을 형성하는 동시에 전체 구조체를 안정화하고 굳게 하는 결과를 가져온다.

상술한 바로부터 잘 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 회로장치는 돌출된, 그리하여 공간을 많이 차지하는 작동소자들을 내부에 설치할 필요가 없기 때문에 매우 콤팩트하게 만들어질 수 있고, 전원 칩이 방열체로서 작용하는, 그리고 더 큰 방열체에 접하도록 배치될 경우는 열전도체로서 작용하는 얇은 금속 판과 직접 접하도록 하여 설치되기 때문에 방열작용면에서 높은 효율을 나타내며, 전기회로망이 기판상의 인쇄회로에 의해 제공되는 관계로 많은 수의 내부장치 및 소자들로 인한 문제가 없이 사용될 수 있다.

또한, 내부의 전기연결이 아주 짧은 길이로써 이루어지기 때문에 고전류에 수반되는 주율효과로 인한 에너지 손실이 대폭 감소되고, 이는 선행기술에 비해 에너지 절감면에서 매우 유리한 이점을 가져다 준다. 종래의 구조에 있어서는 그 전기적 연결 도선들의 연결도선들의 현저히 긴 길이로 인해 이러한 에너지 손실이 상당하였다.

여기에서는 본 발명이 단지 하나의 실시예와 하나의 변형 실시예에 의해 기술되었지만, 본 발명의 기본적인 기술범주내에서 여러가지 다른 수정 실시예들이 만들어 질 수 있음이 이해되어야 할 것이다.

예컨대, 상기 회로장치는 또한 인쇄회로기판의 외향면이 아닌 내향면상에 형성된 도전구역들 및 도전통로 들에 연결된 능동 및 수동 장치들과 소자들을 포함할 수 있다. 그럴경우 이들은 기판자체의 내부에 세트되거나 특별히 제공된 구멍부위들에 맞추어져서 전술한 수단들이 아닌 다른 수단들을 통해 도전구역들 또는 도전통로들에 전기적으로 접속될 수 있다. 선택적으로, 다른 변형 실시예로서, 반도체 칩들이 납땜이 아닌 접합으로써 설치될 수 있으며, 또 독립된 구조물인 절연층 19를 생략하고 그 대신 인쇄회로기판 9의 마감층을 그러한 절연층으로 제공할 수도 있다.

마지막으로, 또한 다른 변형 실시예에 있어서는, 인쇄회로기판 9가 그 마감층으로서 금속층을 가질 수 있고, 그에 따라 얇은 판 1에 접합이 아닌 납땜으로써 부착될 수도 있다.

Claims (1)

1. 지지체 및 방열체의 기능을 갖는 얇은 금속 판 1과, 그 단자들로서 금속피복된 패드들을 가지는 반도체 칩 23, 25의 형태로 된 복수의 전자소자들과, 상기 금속피복된 패드들과 관련 회로장치를 외부 전기회로에 연결시키기 위한 단자 5들 사이에 연결된 도선 27들을 포함하는 전기적인 연결수단들과, 그 표면들 중 적어도 한 표면부위를 제외한 얇은 금속 판 1, 반도체 칩 23, 25 및 단자 5 들을 제외한 전기적 연결수단들을 함께 수용 조립하는 플라스택재 몸체 3와, 얇은 금속 판 1에 결합된 인쇄회로기판 9을 포함하고, 단지 5 들을 포함하는 상기 전기적 연결수단들의 일부를 가지는 상기 기판 상에 인쇄된 회로를 포함하고 반도체 칩 23,25 들 중 적어도 한 칩 23이 얇은 금속 판 1으로부터 인쇄회로기판 9의 통공 17 내부로 돌출하도록 얇은 금속 판에 직접 부착 설치되는 모듈식 구조 전원회로 장치에 있어서, 인쇄회로기판이 판 1′상에 고정 제공되고 기판 9′ 및 판 1′간의 스페이서 역할을 하도록 만들어진 지주 29들을 통해 얇은 금속판 1′에 결합되고, 플라스틱 몸체 3이 상기 스페이서 역할의 지주들에 의해 기판 9′ 및 판 1′간에 형성된 갭 내부로 연장형성되는 것을 특징으로 하는 모듈식 구조 전원회로 장치.