KR100634693B1 - 플라즈마 디스플레이 판넬용 티씨피의 히트 싱크 어셈블리 - Google Patents

플라즈마 디스플레이 판넬용 티씨피의 히트 싱크 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 판넬용 TCP (Tape Carrier Package)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 TCP 를 사용하는 경우에는 IC (Integrated Circuit) 집적화로 인한 발열이 중요한 문제로 되는데 이를 해결하기 위하여 사용되는 히트 싱크 어셈블리에 관한 것이다.
본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널용 TCP의 히트 싱크 어셈블리는 IC(Integrated Circuit) 칩이 내장되어 있고, 플라즈마 디스플레이 패널용 TCP(Tape Carrier Package)의 냉각을 위하여 사용되는 히트 싱크 어셈블리에 있어서, 상기 히트 싱크 어셈블리는 히트 싱크 베이스와 휜(Fin)으로 구성되고, 상기 히트 싱크 베이스는 상기 IC가 접촉되는 부분에 홀(Hole)이 천공되어 있는 것을 특징으로 한다.
플라즈마 디스플레이 패널, 히트 싱크 어셈블리, 히트 싱크 베이스, TCP, IC

Description

플라즈마 디스플레이 판넬용 티씨피의 히트 싱크 어셈블리 {Heat Sink Assembly of TCP for Plasma Display Panel}
도 1은 일반적인 교류형 면방전 플라즈마 표시 패널의 구조도이다.
도 2는 PDP에 드라이버 IC (Integrated Circuit)를 탑재한 PDP 모듈을 포함하는 PDP 표시 장치의 일부를 절단한 개략 구성도이다.
도 3은 TCP의 실물 사진을 도시한 것이다.
도 4는 TCP의 단면도를 도시한 것이다.
도 5a는 종래의 PDP에 사용되는 TCP용 히트 싱크 어셈블리의 평면도이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 A-A' 부분의 확대 단면도이다.
도 5c는 종래의 PDP에 사용되는 TCP와 히트 싱크 어셈블리가 결합된 구조에서 휜과 히트 싱크 베이스의 경계면 단면도이다.
도 6a는 본 발명에 따른 히트 싱크 베이스의 평면도이다.
도 6b는 본 발명에 따른 히트 싱크 어셈블리의 평면도이다.
도 6c는 도 6b에 도시된 B-B' 부분의 단면의 확대 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
200 ; PDP 표시장치 122, 124 ; 기판
210 ; PDP 모듈 220 ; 데이타측 드라이버 IC
230 ; 스캔측 드라이버 IC 240 ; 보강판
250 ; 콘넥타 260 ; 케이싱
270 ; 표시창 280 ; 보호판
401 ; IC 칩 402 ; 접속용 범프
403 ; 리드 404 ; 이방성 도전 수지
405 ; 베이스 필름 406 ; 접착제층
501, 601 ; 히트 싱크 베이스 502, 602 ; 스크류 체결용 홀
503, 603 ; 휜 (Fin) 504, 604 ; 휜 베이스
505, 605 ; 스크류 506, 606 ; 써멀 패드
507, 607 ; IC 칩 508, 608 ; TCP용 필름
509, 609 ; TCP 지지 프레임 510, 610 ; 방열판
511, 611 ; 팸너트 600 ; IC 위치되는 홀
본 발명은 플라즈마 디스플레이 판넬용 TCP(Tape Carrier Package)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 TCP 를 사용하는 경우에는 IC(Integrated Circuit) 집적화로 인한 발열이 중요한 문제로 되는데 이를 해결하기 위하여 사용되는 히트 싱크 어셈블리에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 교류형 면방전 플라즈마 표시 패널의 구조도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 교류형 면방전 플라즈마 표시 패널은, 일정한 간격을 두고 서로 평행하게 대향하는 투명한 유리재의 전면 기판(122) 및 배면 기판(124)을 포함한다. 이 때, 배면 기판(124)에는 전면 기판(122)과의 간격을 유지하기 위해서 후막 인쇄 기술을 통하여 격벽(126)이 평행하게 형성된다.
또한, 서로 인접한 격벽(126) 사이에 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금으로 된 X전극의 열 Xj (j=1, 2,…, m)가 어드레싱 기능을 수행하기 위하여 격벽에 평행하게 형성된다. 그리고, R,G,B 형광체막이 각각의 X전극을 덮으면서 발광층(136)이 형성된다.
한편, 배면 기판(124)과 대향하는 전면 기판(122)의 면에는 Y전극 및 Z전극의 행전극 Yi, Zi (i=1, 2,…, n)이 X전극과 수직하게 형성된다.
또한, 각각의 행 전극 Yi, Zi에는 행 전극 Yi, Zi 의 폭보다 좁은 금속제의 버스 전극 αi, βi가 행 전극 Yi , Zi 에 밀착 형성된다.
이러한 행 전극 Yi, Zi를 보호하기 위하여 유전체층(130)이 형성되고, 이 유전체층(130)에 접하여 산화 마그네슘(MgO)으로 된 MgO층(132)이 적층 형성된다.
각 전극(Xj,Yi,Zi,αi,βi), 유전체층(130) 및 발광층(136)이 형성된 이후, 전면 기판(122) 및 배면 기판(124)은 봉합되고, 방전 공간(128)의 배기가 행해진 다음, 베이킹에 의해 MgO층(132)의 표면의 수분이 제거된다. 이어서, 방전 공간(128)으로 NeXe가스를 포함한 불활성 혼합 가스가 주입된다.
이러한 Yi,Zi 전극과 교차하는 Xj전극과의 교점을 중심으로 단위 발광 영역 이 1표시셀 P(i,j)로 정의된다. 이러한 표시셀 P(i,j)은 Xj전극과 Yi전극 사이의 어드레싱 방전에 의하여 벽전압이 형성되면, Yi전극과 Zi전극 사이에 서스테인 펄스가 인가되어 방전이 유지됨으로써 형광체(136)의 발광이 유지되고, Xj, Yi 및 Zi 전극 간의 전압 인가에 의해 표시셀P(i,j)의 발광 방전의 선택, 유지 및 소거를 통해 발광이 제어된다.
따라서, PDP에 있어서, 표시셀을 발광시키기 위해서는 상술한 각 전극에 대해서 소정의 타이밍으로 전압을 공급할 필요가 있고, 그러기 위해서는 TCP를 PDP에 일체적으로 실장할 필요가 있게 된다.
도 2는 PDP에 드라이버 IC (Integrated Circuit)를 탑재한 PDP 모듈(210)을 포함하는 PDP 표시 장치(200)의 일부를 절단한 개략 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 PDP 모듈(210)과 연결되어 있는 기판(122, 124)은 전면 기판(122)과 배면 기판(124)을 포함한다. 상기 기판(122, 124)의 배면에는 알루미늄 등으로 구성된 보강판(240)이 일체적으로 취부되고, 상기 보강판(240)은 상기 기판(122, 124)을 기계적으로 보강하는 동시에, 상기 PDP 표시 장치(200)을 구성할 때 상기 PDP 모듈(210)을 케이싱(260)에 내장시키는 용도로 이용된다.
상기 케이싱(260)은 표시창(270) 부분이 열려있고, 표시창(270)은 투명판으로 되어있는 보호판(280)이 설치되어 있다. 또한, 상기 기판(122, 124)에 실장된 드라이버 IC는 상기 기판(122, 124)의 주변부을 따라 탑재되어 있고, 상기 기판(122, 124)의 한 변(좌우측 변)에는 상기한 주사 전극(Yi)과 유지 전극(Zi)에 접속된 스캔측 드라이버 IC(230)가 실장되고, 다른쪽 변(상하측 변)에는 데이타 전극(Xj)에 접속된 데이타측 드라이버 IC(220)가 실장되어 있다. 상기 드라이버 IC(220, 230)는 그 일부에 설치된 콘넥타(250)에 의해 제어회로와 전원 등에 접속되고, 그 제어 회로 등으로부터 전원을 공급받아 각각의 전극으로 인가한다.
현재 PDP용 데이터 드라이버 IC 패키지 형태는 COF (Chip On Film)와 TCP (Tape Carrier Package)으로 구분되며, 최근 PDP의 원가 절감과 작업성을 개선하기 위하여 데이터 드라이버 IC 패키지를 TCP로 변경하고 있는 실정이다. TCP의 구조에 대하여 설명하면 하기와 같다.
도 3은 TCP의 실물 사진을 도시한 것이고, 도 4는 TCP의 단면도를 도시한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, TCP는 IC 칩(401)이 테이프 캐리어(미도시) 위에 놓인 구조를 가지고, 상기 반도체 칩(401)은 상부에 접속 범프(402)의 회로부를 가지며, 접속 범프(402)는 IC 칩(401)의 양 측면 상에 2개의 행으로 배열된다. 리드(403)는 도전성 플레이팅이고, IC 칩(401) 상의 접속 범프(402) 상에 열 압착 결합된다. 이방성 도전성 수지(404)는 리드(403)와 IC 칩(401)사이의 접속부를 덮는 구조로 되어 있고, 베이스 필름(405)과 리드(403)가 접착제(406)에 의해 접속되어 있다.
상술한 바와 같은 TCP를 사용하면 패키지 자체의 비용이 감소하고 패키지 공급 및 부착 공정을 자동화할 수 있으므로 공정면에서도 여러 이점이 있으나, TCP 에 사용되는 IC의 출력 핀 수가 계속하여 증가되는 방향으로 패키지 개발이 이루어지고 있으므로 발열 문제가 중요한 설계 요소가 된다. 이 때문에 히트 싱크 (Heat sink)라는 것을 부착하여 해결하고 있다. 히트 싱크 어셈블리의 구조는 아래와 같다.
도 5a는 종래의 PDP에 사용되는 TCP용 히트 싱크 어셈블리의 평면도이며, 도 5b는 종래의 PDP에 사용되는 TCP와 히트 싱크 어셈블리가 결합된 구조의 단면도이고, 도 5b는 도 5a에 도시된 A-A' 부분의 확대 단면도이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 히트 싱크 어셈블리는 히트 싱크 베이스(501), 스크류 체결용 홀(502) 및 방열 면적을 확대하기 위해 부착되는 휜(Fin; 503)으로 이루어진다. 상기 휜은 SUS, 철, 알루미늄, 동 재질 등으로 되어 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 종래의 PDP에 사용되는 TCP와 히트 싱크 어셈블리가 결합된 구조는, 히트 싱크 베이스(501)와 방열판(510)이 펨너트(511)에 의해 체결되어 있고, 상기 히트 싱크 베이스(501) 위에 휜 베이스(504)가 스크류(505)에 의해 체결되어 있다. 방열판(510) 위에는 TCP용 필름(508), IC 칩(507), 이들의 완충 작용을 하는 써멀 패드(506)가 차례로 위치되며, 이들은 지지 프레임(509)에 의해 지지되어져 있다.
도 5c에 도시된 바와 같이, IC 칩(507)에서 발생한 열이 히트 싱크 베이스(501)를 통하여 휜(503)으로 전달되어 대기로 방출되기 때문에 히트 싱크 베이스(501)와 휜(503) 간에는 에어 갭(512)에 의하여 접촉 열저항이 발생하게 되고 히트 싱크 어셈블리의 냉각 효율이 저하되게 된다.
상술한 바와 같은 문제점이 있음에도 불구하고, TCP는 같은 드라이버 IC 패키징 방식인 COF에 비해 약 30%의 원가절감 효과가 있으며, COF의 개당 가격에 비해 절반 수준이고, PDP 모듈 생산성도 COF 제품보다 우수하기 때문에 PDP용 패키지로 주로 사용된다.
그러나, TCP 에 사용되는 IC의 출력 핀 수가 계속하여 증가되는 방향으로 패키지 개발이 이루어지고 있고, 이는 발열 문제로 연결된다. 따라서, 상기의 발열 문제가 TCP에 있어서, 중요한 설계 요소가 된다. 고집적도의 칩의 경우 수W의 열이 좁은 공간에 집중되면서 매우 높은 온도가 되므로 이 온도를 낮추지 않는다면 프로세서를 구성하고 있는 IC가 타버리게 된다. 현재 사용되고 있는 히트 싱크는 전체 TCP에 1개의 히트 싱크 어셈블리를 사용하고 있기 때문에 히트 싱크 베이스와 휜으로 구성되어 있다.
이 경우 히트 싱크 어셈블리에 써멀 패드를 부착하는 공정은 단순해지지만 히트 싱크 베이스와 휜사이에서의 접촉 열 저항으로 인하여 히트 싱크 어셈블리의 냉각 효율이 저하 되게 되는 문제가 있다.
또한, 써멀 패드를 사용하여 조립과정에서 어느 정도의 외부 충격을 흡수하는 구조로 되어 있지만, 써멀 패드가 완충 작용을 못할 정도의 조립과정 변형이나 외부 충격이 발생하면 모든 외력이 IC에 작용하여 결국 조립과정에서 IC가 파손되는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, TCP에서 열원으로 작용하는 IC에 히트 싱크 베이스가 접촉되는 것이 아니라 휜이 직접 접촉할 수 있도록 하여 히트 싱크 어셈블리 자체내의 접촉 열 저항(Contact thermal resistance)을 없애고, 히트 싱크 냉각 효율이 향상될 수 있는 히트 싱크 어셈블리를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 파손 우려가 있는 TCP의 IC를 히트 싱크 베이스에 가공된 홀 안에 위치시켜 조립과정 또는 외부 충격으로부터 IC가 파손될 수 있는 가능성을 최소화 한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 고가인 써멀 패드의 사용량을 기존 히트 싱크 어셈블리와 비교하여 절반 이하로 감소시킨 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, IC(Integrated Circuit) 칩이 내장되어 있고, 플라즈마 디스플레이 패널용 TCP(Tape Carrier Package)의 냉각을 위하여 사용되는 히트 싱크 어셈블리에 있어서, 상기 히트 싱크 어셈블리는 히트 싱크 베이스와 휜(Fin)으로 구성되고, 상기 히트 싱크 베이스는 상기 IC가 접촉되는 부분에 홀(Hole)이 천공되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히트 싱크 베이스의 홀 형상은 사각형이고, 상기 사각형 홀의 크기는 상기 IC가 상기 히트 싱크 베이스의 홀 안으로 위치되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 히트 싱크 베이스의 두께는, T heat 를 히트 싱크 베이스의 두께, T pad 를 써 멀 패드의 두께, h ic 를 IC의 높이, h inter 를 써멀 패드와 IC의 간섭량이라 할때 T heat =T pad + h ic - h inter 을 만족하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 6a는 본 발명에 따른 히트 싱크 베이스의 평면도이며, 도 6b는 본 발명에 따른 히트 싱크 어셈블리의 평면도이고, 도 6c는 도 6b에 도시된 B-B' 부분의 단면의 확대 단면도이다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 히트 싱크 베이스는 알루미늄 등으로 구성되어 있으며, IC가 위치하는 개소마다 홀(600)이 천공되어 있으며, 휜 베이스와 체결하기 위한 스크류 체결용 홀(602)이 천공되어 있다.
여기서, 상기 히트 싱크 베이스의 홀(600) 형상은 사각형이고, 상기 사각형 홀의 크기는 상기 IC가 상기 히트 싱크 베이스의 홀(600) 안으로 위치되도록 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 히트 싱크 베이스의 사각형 홀(600)은 상기 IC가 상기 히트 싱크 베이스의 홀(600) 안으로 위치되도록 하되, 상기 휜 베이스(604)와 체결하기 위한 스크류 체결용 홀(602) 간에 위치되도록 천공하는 것이 더욱 바람직하다.
사각형 홀 안에 IC가 위치하게 되므로, 히트 싱크 베이스가 지지대 역할을 하여 기존 구조에서 써멀 패드(thermal pad)가 완충 작용을 하지 못할 정도의 조립 과정 변형이나 외부 충격이 발생하였을 경우라도 써멀 패드가 완충작용을 할 수 있 는 것과 함께, IC에 직접 외력이 작용하지 않도록 함으로써, IC의 파손을 최소화 할 수 있다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 히트 싱크 어셈블리는 히트 싱크 베이스(601), 스크류 체결용 홀(602) 및 방열 면적을 확대하기 위해 부착되는 휜(Fin; 603)으로 이루어진다. 상기 휜은 SUS, 철, 알루미늄, 동 재질 등으로 되어 있다.
도 6c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 히트 싱크 어셈블리는, 히트 싱크 베이스(601)와 방열판(610)이 펨너트(611)에 의해 체결되어 있고, 상기 히트 싱크 베이스(601) 상면에 휜 베이스(604)가 스크류(605)에 의해 체결되어 있다. 방열판(610) 상면에는 TCP용 필름(608), IC 칩(607), 이들의 완충 작용을 하는 써멀 패드(606)가 차례로 위치되며, 이들은 지지 프레임(609)에 의해 지지되어져 있다.
여기서, 상기 히트 싱크 베이스의 두께는 하기 수학식 1을 만족하는 것이 바람직하다.
Figure 112003046246717-pat00001
여기서, T heat 는 히트 싱크 베이스의 두께, T pad 는 써멀 패드의 두께, h ic 는 IC의 높이, h inter 는 써멀 패드와 IC의 간섭량을 나타낸다.
본 발명에 따르면, 히트 싱크 어셈블리 자체내의 접촉 열 저항을 제거함으로 써 히트 싱크 냉각 효율이 향상된다.
또한, 본 발명은 TCP용 IC를 히트 싱크 베이스 부분의 홀 안에 위치시킴으로써, 조립과정 또는 외부 충격으로부터 IC가 파손될 가능성을 최소화시킨다.
또한, 본 발명에 따르면, 히트 싱크 베이스에 사각형 홀이 형성되어 있으므로, 써멀 패드를 사각형 홀 크기로 가공하여 개별적으로 부착시키기 때문에, 상대적으로 고가인 Thermal Pad의 사용량을 절반이하로 감소시킬 수 있다.

Claims (3)

  1. IC(Integrated Circuit) 칩이 내장되어 있고, 플라즈마 디스플레이 패널용 TCP(Tape Carrier Package)의 냉각을 위하여 사용되는 히트 싱크 어셈블리에 있어서,
    상기 IC가 위치하는 부분에 홀(Hole)이 천공되는 히트 싱크 베이스; 휜(Fin); 및 상기 휜과 연결되어 상기 히트 싱크 베이스에 체결되며, 상기 IC와 접촉하는 휜 베이스를 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널용 TCP의 히트 싱크 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 히트 싱크 베이스의 홀 형상은 사각형이고, 상기 사각형 홀의 크기는 상기 IC가 상기 히트 싱크 베이스의 홀 안으로 위치되도록 형성되는 것를 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널용 TCP의 히트 싱크 어셈블리.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 히트 싱크 베이스의 두께는 하기식을 만족하는 플라즈마 디스플레이 패널용 TCP의 히트 싱크 어셈블리.
    T heat =T pad + h ic - h inter
    여기서, T heat 는 히트 싱크 베이스의 두께, T pad 는 써멀 패드의 두께, h ic 는 IC 의 높이, h inter 는 써멀 패드와 IC의 간섭량을 나타낸다.
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