KR100670266B1 - 회로소자 방열 구조 및 이를 구비한 평판 디스플레이 모듈 - Google Patents

회로소자 방열 구조 및 이를 구비한 평판 디스플레이 모듈 Download PDF

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KR100670266B1 KR1020050000801A KR20050000801A KR100670266B1 KR 100670266 B1 KR100670266 B1 KR 100670266B1 KR 1020050000801 A KR1020050000801 A KR 1020050000801A KR 20050000801 A KR20050000801 A KR 20050000801A KR 100670266 B1 KR100670266 B1 KR 100670266B1
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Abstract

본 발명은 회로소자에 접촉되는 히트싱크를 섀시와 일체로 형성함으로써, 방열효과를 높일 수 있는 회로소자 방열 구조 및 이를 구비한 평판 디스플레이 모듈을 제공하는 것을 목적으로 하며, 이 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 회로기판과, 상기 회로기판에 배치되는 회로소자와, 상기 회로소자에 접촉되는 히트싱크와, 상기 히트싱크와 일체로 형성된 섀시를 포함하는 회로소자 방열 구조 및 이를 구비한 평판 디스플레이 모듈을 제공한다.

Description

회로소자 방열 구조 및 이를 구비한 평판 디스플레이 모듈{Heat radiating structure for circuit element, and flat panel display module comprising the same}
도 1은 종래의 평판 디스플레이 장치 중 플라즈마 디스플레이 장치에 사용되는 디스플레이 모듈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 디스플레이 모듈의 회로기판 부분을 확대한 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 회로기판 부분을 확대한 개략적인 사시도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예의 히트싱크에 방열핀을 구비한 방열부재를 추가로 접촉시켜 고정한 모습을 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 회로기판 부분을 확대한 개략적인 사시도이다.
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선을 따라 자른 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
220, 320: 회로기판 221, 321: 설치구멍
230, 330: 섀시 240, 340: 회로소자
251, 351: 보스 252, 352: 스크류 볼트
260, 360: 히트싱크 270: 방열부재
본 발명은 회로소자 방열 구조 및 이를 구비한 평판 디스플레이 모듈에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 회로소자에 접촉되는 히트싱크를 섀시와 일체로 형성함으로써, 방열효과를 높일 수 있는 회로소자 방열 구조 및 이를 구비한 평판 디스플레이 모듈에 관한 것이다.
최근 들어, 평판 디스플레이(Flat Panel Display : FPD) 장치들이 활발하게 개발되고 있다. 이러한 평판 디스플레이 장치에는 액정 표시 소자(Liquid Crystal Display : LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel : PDP), 전계 방출 디스플레이 소자(Field Emission Display : FED), 진공형광소자(VFD)등이 있다.
그러한 평판 디스플레이 장치들은 기존에 많이 사용되던 음극선관(cathode-ray tube : CRT)인 브라운관에 비하여, 평판화가 용이하며, 경량화, 고화질 등 여러 가지로 성능이 우수하여 최근에 각광받고 있다.
도 1은 이러한 평판 디스플레이 장치 중 종래의 플라즈마 디스플레이 장치에 사용되는 디스플레이 모듈의 일 예의 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 통상적으로 플라즈마 디스플레이 모듈(100)은 플 라즈마 디스플레이 패널(110)과, 플라즈마 디스플레이 패널을 구동하는 회로들이 배치된 복수의 회로기판(120)과, 상기 플라즈마 디스플레이 패널 및 회로기판을 지지하는 섀시(chassis)(130)를 포함하여 구성된다.
상기 섀시(130)는 통상 알루미늄과 같은 금속으로 제작되며, 필요에 따라서 주조 또는 프레스가공 등에 의하여 제작된다.
도 2는 도 1의 플라즈마 디스플레이 모듈의 회로기판(120) 부분을 확대한 개략적인 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 회로기판(120)은 보스(151) 및 스크류 볼트(152)에 의해 상기 섀시(130)와 소정의 거리를 두고 상기 섀시(130)에 장착되어 있으며, 회로소자(140)들은 상기 회로기판(120)에 장착되어 있다.
상기 회로소자(140)는 발열량이 큰 회로소자(141)와 발열량이 적은 회로소자(142)로 구성되는데, 통상적으로 발열량이 큰 회로소자(141)의 경우에는 방열핀이 형성된 히트싱크(160)가 접촉되어 설치된다.
상기 히트싱크(160)는 회로소자(141)의 일면에 접촉되어 설치되며, 그 하단은 고정다리(161)로 상기 회로기판(120)에 장착된다.
따라서, 회로소자(141)에서 발생된 열은 히트싱크(160)의 방열핀을 경유하여 대류 열전달에 의해 회로기판(120) 뒤편의 공기로 방출된다.
그러나, 이와 같은 종래의 회로소자 방열 구조에서는 회로소자(141)에서 발생된 열을 효율적으로 제거하지 못하는 문제점이 있었다.
즉, 종래의 회로소자 방열 구조는, 회로소자(141)에서 발생된 열이 히트싱크 (160)의 방열핀을 경유하여서만 방출되는데, 히트싱크(160)의 방열핀의 표면적의 확대는 한계가 있고, 방열핀에 접촉하는 공기의 유동은 한계가 있으므로, 회로소자(141)에서 발생된 열을 충분히 방출하지 못하였다.
또한, 종래의 회로소자 방열 구조의 히트싱크(160)는 고정다리(161)에 의해 회로기판(120)에 장착되는데, 회로소자(141) 및 회로기판(120)의 소음 및 진동이 상기 고정다리(161)의 고유진동수와 일치하여 공진현상을 일으켜 소음 및 진동이 증대되는 경우가 있었다. 또한, 장기간 사용시 상기 고정다리(161)가 회로기판(120)과 미세하게 분리되는 경우가 있는데, 그 경우 분리된 간격에 기인한 반복적인 충격에 의해 소음 및 진동이 발생하는 문제점도 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 주된 목적은, 회로소자에 접촉되는 히트싱크를 섀시와 일체로 형성함으로써, 방열효과를 높일 수 있는 회로소자 방열 구조 및 이를 구비한 평판 디스플레이 모듈을 제공하는 것이다.
위와 같은 목적을 포함하여 그 밖의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 회로기판과, 상기 회로기판에 배치되는 회로소자와, 상기 회로소자에 접촉되는 히트싱크와, 상기 히트싱크와 일체로 형성된 섀시를 포함하는 회로소자 방열 구조를 제공한다.
여기서, 상기 회로소자는 스위칭 소자일 수 있다.
여기서, 상기 스위칭 소자는 전계 효과 트랜지스터일 수 있다.
여기서, 상기 스위칭 소자는 IPM일 수 있다.
여기서, 상기 회로 소자는 다이오드일 수 있다.
여기서, 상기 히트싱크와 상기 섀시는 열전도성 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 히트싱크는 복수의 방열핀을 구비할 수 있다.
여기서, 상기 히트싱크에는 복수의 방열핀을 구비한 방열부재가 접촉되어 고정될 수 있다.
또한, 상기와 같은 본 발명의 목적은, 디스플레이 패널과, 상기 디스플레이 패널을 구동하는 회로기판과, 상기 회로기판에 배치되는 회로소자와, 상기 회로소자에 접촉되는 히트싱크와, 상기 히트싱크와 일체로 형성된 섀시를 포함하는 평판 디스플레이 모듈을 제공함으로써 달성된다.
여기서, 상기 디스플레이 패널은 플라즈마 디스플레이 패널일 수 있다.
여기서, 상기 회로소자는 스위칭 소자일 수 있다.
여기서, 상기 스위칭 소자는 전계 효과 트랜지스터일 수 있다.
여기서, 상기 스위칭 소자는 IPM일 수 있다.
여기서, 상기 회로 소자는 다이오드일 수 있다.
여기서, 상기 히트싱크와 상기 섀시는 열전도성 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 히트싱크는 복수의 방열핀을 구비할 수 있다.
여기서, 상기 히트싱크에는 복수의 방열핀을 구비한 방열부재가 접촉되어 고정될 수 있다.
이하, 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 회로기판 부분을 확대한 개략적인 사시도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 자른 단면도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 회로소자 방열 구조는 회로기판(220), 섀시(230), 회로소자(240) 및 히트싱크(260)를 포함한다.
회로기판(220)은 보스(251) 및 스크류 볼트(252)에 의해 상기 섀시(230)와 소정의 거리를 두고 상기 섀시(230)에 장착되어 있으며, 회로소자(240)는 상기 회로기판(220)에 장착되어 있다.
상기 회로소자(240)는 발열량이 큰 회로소자(241)와 발열량이 적은 회로소자(242)로 구성된다.
상기 회로기판(220)에 장착되는 발열량이 큰 회로소자(241)는 스위칭 소자일 수 있으며, 특히 전계 효과 트랜지스터(Field Effect Transistor: FET)나, 스위칭 소자, 소자 구동회로 등의 기능을 가지는 IPM(Intelligent Power Module)일 수 있으며, 발열량이 많은 다이오드(Diode)일 수 있다.
상기 발열량이 큰 회로소자(241)의 일면에는 방열을 위해 히트싱크(260)가 접촉하여 설치된다.
상기 히트싱크(260)는 제작시 가공의 편의를 위해 직육면체의 형상으로 되어 있으며, 그 일면은 회로소자(241)에 접촉하여 설치되며, 그 하단은 상기 섀시(230)에 접촉하여 일체로 형성된다.
상기 히트싱크(260)는 상기 섀시(230)의 제조과정에서 주조나 프레스로 섀시(230)와 함께 새시(230)에 연장되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 히트싱크(260)는 섀시(230)와 따로 형성한 후, 납땜, 용접 및 접착제 등으로 상기 섀시(230)에 고정함으로써, 상기 섀시(230)와 일체로 형성할 수 있으며, 그 경우, 섀시(230)와 히트싱크(260)는 열전도성 소재이기만 하면, 각기 다른 소재로 형성할 수도 있다.
상기 회로기판(220)에는 설치구멍(221)이 형성되어, 히트싱크(260)가 상기 설치구멍(221)에 위치한다. 따라서, 설계자는 설치구멍(221) 및 히트싱크(260)의 위치를 고려하여 회로기판(220)을 설계한다.
본 발명의 제1 실시예의 회로소자 방열 구조는 다음과 같은 공정으로 설치할 수 있다.
먼저, 섀시(230)에 히트싱크(260)를 형성한 후, 상기 히트싱크(260)를 회로기판(220)의 설치구멍(221)에 위치시켜, 회로기판(220)을 상기 섀시(230)에 조립하여 장착한다. 이 후, 상기 회로소자(241)에 히트싱크(260)를 접촉시켜 고정함으로써, 회로소자 방열 구조를 설치한다.
또한, 본 발명의 제1 실시예의 회로소자 방열 구조는 다음과 같은 공정으로도 설치할 수 있다.
즉, 상기 회로소자(241)가 배치된 회로기판(220)을 섀시(230)에 조립하여 고 정시킨 후, 따로 형성한 히트싱크(260)를 회로기판(220)의 설치구멍(221)을 통하여 접착제 등으로 섀시(230)에 부착한다. 이 후, 상기 회로소자(241)에 히트싱크(260)를 접촉시켜 고정함으로서, 회로소자 방열 구조를 설치한다.
한편, 본 발명의 제1 실시예의 히트싱크(260)는 회로기판(220)에 지지되지 않으므로, 전술한 종래의 회로소자 방열 구조의 고정다리(161)가 필요하지 않다. 따라서, 본 발명의 제1 실시예의 회로소자 방열 구조는 전술한 종래의 회로소자 방열 구조와 비교해 보면, 소음 및 진동이 대폭적으로 저감된다.
이하, 본 제1 실시예에서의 발열량이 많은 회로소자(241)에서 생성된 열의 주된 전달경로를 살펴본다.
상기 회로소자(241)에서 발생한 열은 상대적으로 온도가 낮은 히트싱크(260)에 전달된다. 히트싱크(260)로 전달된 열 중 일부분은 히트싱크(260)의 표면으로부터 대류작용에 의해 히트싱크(260)에 접촉하는 공기로 직접 전달된다.
히트싱크(260)로 전달된 열 중 직접 표면을 통하여 공기로 전달되는 열을 제외한 나머지 열은 열전도작용에 의해 빠르게 섀시(230)로 전달된다. 섀시(230)로 전달된 열은 섀시(230)의 표면에 접촉하여 유동하는 공기로 방출된다.
한편, 도 5에서 보이는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예의 히트싱크(260)에는 추가로 방열핀을 구비한 방열부재(270)를 추가로 접촉하여 고정시킬 수도 있고, 그렇게 되면 회로소자(241)로부터 히트싱크(260)로 전달된 열 중 일부분은 방열부재(270)로 전달된 후, 방열부재(270)의 방열핀을 경유하여 대류작용에 의해 공기로 방출된다.
즉, 본 발명의 제1 실시예에 의하면, 회로소자(241)에 접촉되는 히트싱크(260)를 섀시(230)와 일체로 형성함으로써, 회로소자(241)로부터 히트싱크(260)로 전달된 열 중 상당량은 열전도작용에 의해 섀시(230)로 직접 전달되므로 회로소자(241)로부터 신속하고 효율적으로 열을 제거할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 회로기판 부분을 확대한 개략적인 사시도이고, 도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선을 따라 자른 단면도이다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 회로소자 방열 구조는 회로기판(320), 섀시(330), 회로소자(340) 및 히트싱크(360)를 포함한다.
회로기판(320)은 보스(351) 및 스크류 볼트(352)에 의해 상기 섀시(330)와 소정의 거리를 두고 상기 섀시(330)에 장착되어 있으며, 회로소자(340)는 상기 회로기판(320)에 장착되어 있다.
상기 회로소자(340)는 발열량이 큰 회로소자(341)와 발열량이 적은 회로소자(342)로 구성된다.
상기 회로기판(320)에 장착되는 발열량이 큰 회로소자(341)는 스위칭 소자일 수 있으며, 특히 전계 효과 트랜지스터나, 스위칭 소자, 소자 구동회로 등의 기능을 가지는 IPM일 수 있으며, 발열량이 많은 다이오드일 수 있다.
상기 발열량이 큰 회로소자(341)의 일면에는 방열을 위해 히트싱크(360)가 접촉하여 설치된다.
상기 히트싱크(360)는 복수의 방열핀이 적층된 구조를 가지고 있는데, 그러 한 구조는 흡수된 열을 공기 중으로 효과적으로 방출하기 위하여 공기와 접촉면적이 큰 구조이다.
상기 히트싱크(360)의 일면은 회로소자(341)에 접촉하여 설치되며, 그 하단은 상기 섀시(330)에 접촉하여 일체로 형성된다.
상기 히트싱크(360)는 상기 섀시(330)의 제조과정에서 주조나 프레스로 섀시(330)와 함께 새시(330)에 연장되어 형성될 수 있지만, 이 후, 방열핀을 형성하는 과정에서 공수가 많이 들게 된다.
따라서, 히트싱크(360)는 섀시(330)와 따로 형성한 후, 납땜, 용접 및 접착제 등으로 상기 섀시(330)에 고정함으로써, 상기 섀시(330)와 일체로 형성하는 것이 바람직하다. 그 경우, 섀시(330)와 히트싱크(360)는 열전도성 소재이기만 하면, 각기 다른 소재로 형성할 수도 있다.
상기 회로기판(320)에는 설치구멍(321)이 형성되어, 히트싱크(360)가 상기 설치구멍(321)에 위치한다. 따라서, 설계자는 설치구멍(321) 및 히트싱크(360)의 위치를 고려하여 회로기판(320)을 설계한다.
본 발명의 제2 실시예의 회로소자 방열 구조는 다음과 같은 공정으로 설치할 수 있다.
먼저, 섀시(330)에 히트싱크(360)를 형성한 후, 상기 히트싱크(360)를 회로기판(320)의 설치구멍(321)에 위치시켜, 회로기판(320)을 상기 섀시(330)에 조립하여 장착한다. 이 후, 상기 회로소자(341)에 히트싱크(360)를 접촉시켜 고정함으로써, 회로소자 방열 구조를 설치한다.
또한, 본 발명의 제2 실시예의 회로소자 방열 구조는 다음과 같은 공정으로도 설치할 수 있다.
즉, 상기 회로소자(341)가 배치된 회로기판(320)을 섀시(330)에 조립하여 고정시킨 후, 따로 형성한 히트싱크(360)를 회로기판(320)의 설치구멍(321)을 통하여 접착제 등으로 섀시(330)에 부착한다. 이 후, 상기 회로소자(341)에 히트싱크(360)를 접촉시켜 고정함으로서, 회로소자 방열 구조를 설치한다.
한편, 본 발명의 제2 실시예의 히트싱크(360)는 회로기판(320)에 지지되지 않으므로, 전술한 종래의 회로소자 방열 구조의 고정다리(161)가 필요하지 않다. 따라서, 본 발명의 제2 실시예의 회로소자 방열 구조는 전술한 종래의 회로소자 방열 구조와 비교해 보면, 소음 및 진동이 대폭적으로 저감된다.
이하, 본 제2 실시예에서의 발열량이 많은 회로소자(341)에서 생성된 열의 주된 전달경로를 살펴본다.
상기 회로소자(341)에서 발생한 열은 상대적으로 온도가 낮은 히트싱크(360)에 전달된다. 히트싱크(360)로 전달된 열 중 일부분은 히트싱크(360)의 방열핀의 표면으로부터 대류작용에 의해 방열핀에 접촉하는 공기로 직접 전달된다.
히트싱크(360)로 전달된 열 중 방열핀을 통하여 공기로 전달되는 열을 제외한 나머지 열은 열전도작용에 의해 빠르게 섀시(330)로 전달된다. 섀시(330)로 전달된 열은 섀시(330)의 표면에 접촉하여 유동하는 공기로 방출된다.
즉, 본 발명의 제2 실시예에 의하면, 회로소자(341)에 접촉되는 히트싱크(360)를 섀시(330)와 일체로 형성함으로써, 회로소자(341)로부터 히트싱크(360)로 전달된 열 중 상당량은 열전도작용에 의해 섀시(330)로 직접 전달되므로 회로소자(341)로부터 신속하고 효율적으로 열을 제거할 수 있고, 히트싱크(360)에 방열핀을 직접 형성함으로써 방열핀을 통하여 효율적으로 열을 방출할 수 있다.
지금까지 설명한 본 발명의 실시예들은 많은 수의 회로기판 및 회로소자가 존재하는 평판 디스플레이 모듈의 경우에 적용할 수 있으며, 그렇게 되면, 회로소자로부터 발생되는 열을 신속하고 효율적으로 섀시로 방출할 수 있으므로, 회로소자의 온도를 적절한 수준으로 낮출 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 회로소자에 접촉되는 히트싱크를 섀시와 일체로 형성함으로써, 회로소자로부터 발생된 열을 열전도에 의해 효율적으로 섀시로 방출하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 히트싱크가 회로기판에 설치되지 않으므로, 히트싱크를 회로기판에 설치하기 위한 히트싱크의 고정다리는 필요 없게 된다. 따라서, 본 발명은 히트싱크의 고정다리에 의한 소음 및 진동의 발생을 방지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 많은 수의 회로기판 및 회로소자가 존재하는 평판 디스플레이 모듈의 경우에 적용한다면, 그 효과가 더욱 크다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (17)

  1. 회로기판;
    상기 회로기판에 배치되는 회로소자;
    상기 회로소자에 접촉되는 히트싱크; 및
    상기 히트싱크와 일체로 형성된 섀시를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로소자 방열 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회로소자는 스위칭 소자인 것을 특징으로 하는 회로소자 방열 구조.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 전계 효과 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 회로소자 방열 구조.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 IPM인 것을 특징으로 하는 회로소자 방열 구조.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회로 소자는 다이오드인 것을 특징으로 하는 회로소자 방열 구조.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 히트싱크와 상기 섀시는 열전도성 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 회로소자 방열 구조.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 히트싱크는 복수의 방열핀을 구비한 것을 특징으로 하는 회로소자 방열 구조.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 히트싱크에는 복수의 방열핀을 구비한 방열부재가 접촉되어 고정된 것을 특징으로 하는 회로소자 방열 구조.
  9. 디스플레이 패널;
    상기 디스플레이 패널을 구동하는 회로기판;
    상기 회로기판에 배치되는 회로소자;
    상기 회로소자에 접촉되는 히트싱크; 및
    상기 히트싱크와 일체로 형성된 섀시를 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 모듈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은 플라즈마 디스플레이 패널인 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 모듈.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 회로소자는 스위칭 소자인 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 모듈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 전계 효과 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 모듈.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 IPM인 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 모듈.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 회로 소자는 다이오드인 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 모듈.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 히트싱크와 상기 섀시는 열전도성 소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 모듈.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 히트싱크는 복수의 방열핀을 구비한 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 모듈.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 히트싱크에는 복수의 방열핀을 구비한 방열부재가 접촉되어 고정된 것을 특징으로 하는 평판 디스플레이 모듈.
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