KR100665660B1 - 방열구조를 갖는 회로기판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단순한 공정에 의하여 방열구조를 형성할 수 있으며, 회로기판과 방열판이 일체로 형성되도록 함으로써 방열효과를 높이기 위한 것이다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 절연기판의 상면, 하면에는 절연영역을 중심으로 양쪽에 도전체가 피막된 도전층 영역이 형성되고, 상기 도전층 영역에는 다수의 관통홀이 형성되되 상기 관통홀의 내벽에는 도전체가 피막됨으로써 상면, 하면의 상기 도전층 영역이 도통되는 것이다.

방열, 회로기판, 관통홀, 도전층, 피막

Description

방열구조를 갖는 회로기판{circuit board with radiating heat constructure}

도 1은 종래의 회로기판에 LED가 설치된 것을 도시하는 단면도이다.

도 2는 도 1의 회로기판의 평면도이다.

도 3은 본 발명의 실시예1을 설명하기 위한 단면도이다.

도 4는 도 3의 회로기판의 평면도이다.

도 5는 비교예의 평면도이다.

도 6은 본 발명의 실험예를 도시한 평면도이다.

도 7은 비교예와 실험예의 시간에 따른 온도의 변화를 나타내는 비교표이다.

도 8은 도 7의 표를 그래프로 도시한 것이다.

도 9는 비교예와 본 발명의 실험예의 전류의 변화를 나타내는 비교표이다.

도 10은 도 9을 비교표를 그래프로 도시한 것이다.

도 11은 비교예와 본 발명의 실험예의 고휘도 LED의 광도변화를 나타내는 비교표이다.

도 12은 도 11을 그래프로 표시한 것이다.

도 13은 본 발명의 실시예2를 나타나는 회로기판의 평면도이다.

도 14는 본 발명의 실시예3을 나타내는 회로기판의 단면도이다.

도 15는 도 14의 평면도이다.

본 발명은 부품이 실장된 회로기판에서 부품에서 발생되는 열을 방열시키기에 용이하도록 한 방열구조를 갖는 회로기판에 관한 것이다.

회로기판상에는 많은 전자부품이 배치되고, 전자부품에 전원이 공급되게 되면 열이 발생되게 되고, 이러한 열을 외부로 방열시키지 않으면, 부품이 오동작을 일으키게 되고, 나아가 소손되게 된다.

도 1은 종래의 회로기판에 LED가 설치된 것을 도시하는 단면도이고, 도 2는 도 1의 회로기판의 평면도이다.

절연기판(4)의 관통공에는 슬리이브(sleeve) 형태의 도체의 아일릿(eyelet)(5), (6)이 설치되어 있고, 전자부품, 예를 들어 고휘도 LED 본체(1)에는 리이드 핀(2), (3)이 하부로 돌출되어 있으며, 리이드 핀(2), (3)이 아일릿(5), (6)에 삽통된 후 납땜된다. 또한, 아일릿(5), (6)에는 절연 기판(4)상에 형성된 도체패턴(8), (9)과 연결되어지고, 도체패턴에 전원이 공급됨으로써 고휘도 LED 본체(1)로부터 광원이 발산되게 된다.

이때, 광원이 발산되는 동안에 고휘도 LED 본체는 많은 열을 발생시키기 때문에 이 열을 외부로 방열시키지 않으면 고휘도 LED의 휘도가 점차 약화되며, 고장 이 발생할 수 있다.

따라서 고휘도 LED를 비롯한 많은 열을 발생시키는 전자부품에 대하여 방열판을 설치하여 외부로 열을 방출시키고 있다. 국내 특허출원1996-042803호와 같이 다양한 방열구조가 연구개발되었으나, 이러한 방열구조는 회로기판에 별도의 방열구조를 형성하도록 함으로써 제조공정이 어려웠고, 방열판과 회로기판이 별도로 제작되어 결합됨으로써 열전달이 원활하게 이루어지지 않아 그 효과가 기대에 미치지 못하였다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 단순한 공정에 의하여 방열구조를 형성할 수 있으며, 회로기판과 방열판이 일체로 형성되도록 함으로써 방열효과를 높이는 것이다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 두 개의 전원공급 리이드 핀을 갖는 전자부품들이 설치되는 방열구조를 갖는 회로기판에 있어서: 절연기판의 상면, 하면에는 절연영역을 중심으로 양쪽에 도전체가 피막된 복수의 도전층 영역들이 분리 형성되고, 상기 도전층 영역들에는 내부에 도전체를 구비하는 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀 내부의 도전체는 상기 상면과 하면의 도전층 영역의 도전체 피막을 도통시키고, 상기 절연영역을 중심으로 양쪽의 상기 도전층 영역들중 하나에는 상기 리이드 핀 중의 하나가 연결되고, 상기 도전층 영역들 중 다른 하나에는 상기 리이드 핀 중의 다른 하나가 연결되는 것이다.

삭제

또한, 본 발명에서 상기 관통홀에 형성되는 도전체 재료는 상면, 하면의 도전층 영역의 피막재료와 동일한 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 관통홀로부터는 상기 관통홀에 형성되는 도전체에 결합되는 방열핀이 돌출되는 것이 바람직히다.
본 발명의 또 다른 특징은 절연기판의 상면에 형성된 전기가 절연되는 상면의 절연영역; 상기 상면의 절연영역의 양쪽에 분리 형성되되 도전체가 피막된 상면의 제1도전층 영역과 제2도전층 영역; 절연기판의 하면에 형성된 전기가 절연되는 하면의 절연영역; 상기 제1도전층과 대향하는 제3도전층 영역과, 상기 제2도전층과 대향하는 제4도전층 영역; 상기 도전층 영역들에 형성되되 상기 제1도전층영역과 상기 제3도전층영역들을 도통시키고, 상기 제2도전층 영역과 상기 제4도전층 영역을 도통시키는 도전체가 형성된 복수의 관통홀들을 포함하는 것이다.

이하, 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예1을 설명하기 위한 단면도이고, 도 4는 도 3의 회로기판의 평면도이다.

실시예1에서 설치되는 전자부품은 고휘도 LED를 예로 들고 있다. 고휘도 LED(10)는 LED 본체(11)와 LED 본체(11)로부터 인출되는 리이드 핀(12), (13)으로 이루어진다. 절연기판(20)에는 상면, 하면에 대칭적으로 도전체가 피막된 도전층 영역(30), (40)이 도전체가 피막되지 않은 절연영역(50)을 중심으로 형성되어 있으며, 도전층 영역(30), (40)에는 많은 수의 관통홀이 형성된다. 또한, 관통홀의 내벽에는 도전층을 형성하는 도전체와 동일 재료로 피막된 도전층이 형성되어 상면, 하면의 도전층과 결합되어진다. 또한, 관통홀의 내벽의 도전층은 상면, 하면의 도전층 형성시에 함께 형성되어짐으로써 상기 상면, 하면의 도전층을 열적으로, 전기적으로 결합시킬 수 있다.

도전층 영역(30)의 하나의 관통홀에 LED의 리이드 핀(12)이, 도전층 영역(40)의 하나의 관통홀에 리이드 핀(13)이 삽입되어 납땜된다. 도전층 영역(30), (40)에 전원이 공급되게 되면 고휘도 LED(10)는 점등되게 되고, 고휘도 LED(10)에 는 열이 발생하게 된다. 그러나, 고휘도 LED(10)에서 발생된 열은 회로기판의 도전층 영역(30), (40)에 전달되게 되어 도전층 영역(30), (40)으로 발산되게 되어 방열된다. 또한, 도전층 영역(30), (40)에는 많은 수의 관통홀이 형성되고, 관통홀의 내벽이 도전층으로 피막되어져 있기 때문에 방열 표면적이 종래에 비하여 크게 증가되어 방열효과가 높게 나타난다.

도 5는 비교예의 평면도이고, 도 6은 본 발명의 실험예를 도시한 평면도이고, 도 7은 비교예와 실험예의 시간에 따른 온도의 변화를 나타내는 비교표이고, 도 8은 도 7의 표를 그래프로 도시한 것이다.

실험에 사용된 비교예와 실험예의 절연기판은 20ㅧ 30ㅧ 1.8(mm)의 크기로 이루어졌으며, 비교예1의 기판은 도 5와 같이 도시되며, 도체패턴은 폭 2mm로 이루어졌다. 또한, 실험예는 도 6과 같이 이루져 있으며, 이때, 사용된 고휘도 LED는 일본 도요다 고세이 제품으로 전압:DC 4,2V, 전류:70mA의 정격을 갖으며, LED 본체의 하부 직경은 3mm이다. 실험예에서 도전층 영역(30), (40)에는 1mm 직경을 갖는 관통홀이 6 개 형성되어 있으며, 이 중 절연영역(50)에 인접된 관통홀에 리이드 핀이 삽입되어 납땜된다.

이와 같이 구성된 회로기판에 전원이 공급되게 되면 비교예에서는 27.6도 내지 27.8도C의 온도를 유지하지만 실험예에서는 이 보다 낮은 온도인 24.2도C 내지 24.6도C를 유지하게 된다.

도 9는 비교예와 본 발명의 실험예의 전류의 변화를 나타내는 비교표이고, 도 10은 도 9을 비교표를 그래프로 도시한 것으로, 도 9와 도 10에서 알 수 있듯이 실험예는 비교예에 비하여 소모전류가 작아지기 때문에 에너지 효율이 높아지는 것을 알 수 있다.

도 11은 비교예와 본 발명의 실험예의 고휘도 LED의 광도변화를 나타내는 비교표이고, 도 12은 도 11을 그래프로 표시한 것으로, 도 11, 도 12에서 알 수 있듯이 비교예는 시간에 따라 광도(Lux)가 급격히 낮아지게 되나, 실험예는 광도의 변화가 미미하게 발생하게 됨을 알 수 있다.

도 13은 본 발명의 실시예2를 나타나는 회로기판의 평면도이다.

실시예2는 복수의 고휘도 LED들이 설치된 회로 기판으로 이루어진다. 절연 기판은 절연영역에 의하여 여러 개의 도전층 영역으로 분할되어져 있으며, 도전층 영역에는 다수의 관통홀이 형성되어 있다. 도전층 영역은 절연 기판의 상, 하면 뿐만 아니라 관통홀의 내벽까지 도전체로 피막되어져 있어, 상, 하면의 도전층 영역은 관통홀의 내벽의 도전층에 의하여 도전되게 된다. 이러한 회로기판의 절연 영역을 사이에 두고, 고휘도 LED의 리이드 핀이 삽입되어 동작된다.

도 14는 본 발명의 실시예3을 나타내는 회로기판의 단면도이고, 도 15는 도 14의 평면도이다.

실시예3은 방열효과를 더욱 높이기 위한 것으로, 절연기판(60)은 다수의 절연 영역(61), (62), (63), (64), (65), (66), (67)으로 분리된 도전층 영역(71), (72), (73), (74), (75), (76)으로 분할 된다. 화면에도 상기 도전층과 대응되는 도전층 영역과 절연영역이 형성되어 있다. 도전층 영역은 절연기판에 다수의 관통홀이 형성되어 있으며, 관통홀의 내벽에도 도전층이 형성되며, 상, 하면의 도전층 과 관통홀의 내벽의 도전층이 도통된다. 또한, 관통홀에는 방열핀(80)들이 삽입, 고정되어 하부로 돌출되어 있다. 이때, 방열핀(80)은 관통홀의 내벽과 상, 하면의 도전층과 전기적, 열적으로 결합되어 있어 방열이 우수하게 일어나게 된다.

상기의 목적과 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 별도의 방열판을 부착하지 않고도 전자부품에서 발생되는 열을 방열시킬 수 있으므로 장치의 크기를 작게할 수 있다. 또한, 회로기판에서 직접 방열되도록 함으로써 방열구조를 저렴하면서도 간단히 구성할 수 있다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 두 개의 전원공급 리이드 핀을 갖는 전자부품들이 설치되는 방열구조를 갖는 회로기판에 있어서:

   절연기판의 상면, 하면에는 절연영역을 중심으로 양쪽에 도전체가 피막된 복수의 도전층 영역들이 분리 형성되고, 상기 도전층 영역들에는 내부에 도전체를 구비하는 관통홀이 형성되고, 상기 관통홀 내부의 도전체는 상기 상면과 하면의 도전층 영역의 도전체 피막을 도통시키고, 상기 절연영역을 중심으로 양쪽의 상기 도전층 영역들중 하나에는 상기 리이드 핀 중의 하나가 연결되고, 상기 도전층 영역들중 다른 하나에는 상기 리이드 핀 중의 다른 하나가 연결되는 것을 특징으로 하는 방열구조를 갖는 회로기판.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 관통홀에 형성되는 도전체 재료는 상면, 하면의 도전층 영역의 피막재료와 동일한 것을 특징으로 하는 방열구조를 갖는 회로기판.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 관통홀로부터는 상기 관통홀에 형성된 도전체에 연결되는 방열핀이 돌출되는 것을 특징으로 하는 방열구조를 갖는 회로기판.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 전자부품은 LED인 것을 특징으로 하는 방열구조를 갖는회로기판.
6. 절연기판의 상면에 형성된 전기가 절연되는 상면의 절연영역;

   상기 상면의 절연영역의 양쪽에 분리 형성되되 도전체가 피막된 상면의 제1도전층 영역과 제2도전층 영역;

   절연기판의 하면에 형성된 전기가 절연되는 하면의 절연영역;

   상기 하면의 절연영역의 양쪽에 분리 형성되되 도전체가 피막되어, 상기 제1도전층과 대향하는 제3도전층 영역과, 상기 제2도전층과 대향하는 제4도전층 영역;

   상기 도전층 영역들에 형성되되 상기 제1도전층영역과 상기 제3도전층영역들을 도통시키고, 상기 제2도전층 영역과 상기 제4도전층 영역을 도통시키는 도전체가 설치되는 복수의 관통홀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방열구조를 갖는 회로기판.

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