KR100708679B1 - 지능형 전원 모듈의 방열 구조 - Google Patents

지능형 전원 모듈의 방열 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은, 방열 성능이 향상되고 설치 작업이 용이한 지능형 전원 모듈의 방열 구조를 제공하는 것이다. 이를 위하여 본 발명에서는, 연직 방향으로 세워진 채로 설치되는 회로 기판; 상기 회로기판에 연직 방향과 소정의 각도를 이루면서 설치된 지능형 전원 모듈; 및 상기 지능형 전원 모듈의 상면에 접하도록 설치되고, 복수 개의 연직 방향으로 놓인 판상의 냉각 핀을 구비하는 방열 판을 포함하는 지능형 전원 모듈의 방열 구조를 제공한다.

Description

지능형 전원 모듈의 방열 구조{Structure for heat dissipation of intelligent power module}
도 1에는 통상의 디스플레이 모듈의 구성을 설명하기 위한 예로 플라즈마 디스플레이 장치의 디스플레이 모듈의 사시도가 도시되어 있고,
도 2에는 디스플레이 모듈의 구동 회로 기판 중 하나의 일부분을 확대한 사시도가 도시되어 있고,
도 3에는 도 2의 III-III 선을 따라 자른 단면도가 도시되어 있고,
도 4에는 도 2의 IV 방향에서 바라본 도면이 도시되어 있고,
도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 전원 모듈의 방열 구조를 보여주는 도면이 도시되어 있고, 그리고
도 6에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 전원 모듈의 방열 구조를 보여주는 도면이 도시되어 있다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10: 섀시 11: 섀시 베이스
12: 보강 부재 20: 연결케이블
40: 구동 회로 기판 41: 보스
42: 스크루 50: 디스플레이 패널
51: 전면 기판 52: 후면 기판
71: 소형 보드 72: 연결핀
73, 173, 273: 방열판 74: 회로 소자
본 발명은 지능형 전원 모듈의 방열 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방열 성능이 크게 향상된 지능형 전원 모듈의 방열 구조에 관한 것이다.
도 1에는 통상의 디스플레이 모듈의 구성을 설명하기 위한 예로 플라즈마 디스플레이 장치의 디스플레이 모듈의 사시도가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 것과 같이, 통상의 디스플레이 모듈은 디스플레이 패널(50), 상기 디스플레이 패널(50)과 연결케이블(20)을 통해 전기적으로 연결되어 이를 구동하는 구동 회로 기판(40)들 및 상기 디스플레이 패널(50)과 상기 구동 회로 기판(40)들을 지지하는 섀시 베이스(11)를 포함한다.
통상 상기 디스플레이 패널(50)은 상기 섀시 베이스(11)의 전면에 부착되고, 특히 플라즈마 디스플레이 패널인 경우 전면 패널(51)과 후면 패널(52)이 결합되어 이루어진다. 상기 구동 회로 기판(40)들은 상기 섀시 베이스(11)의 후면에 부착되고, 상기 섀시 베이스(11)는 상기 디스플레이 패널(50)과 상기 구동 회로 기판(40)들을 외부의 충격이나 자중에 의한 변형으로부터 보호하는 기능을 한다. 상기 섀시 베이스(11)의 강성을 보완하기 위해, 섀시 베이스(11) 상에서 구동 회로 기판(40)이 배치되지 않는 면의 상부에 보강부재(12)가 설치된다.
도 2에는 도 1에 도시된 디스플레이 모듈에 설치된 구동 회로 기판 중 하나의 일부분을 확대한 사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 III-III 선을 따라 자른 단면도가 도시되어 있으며, 도 4에는 도 2의 IV 방향에서 바라본 도면이 도시되어 있다.
통상 구동 회로 기판(40)은 섀시 베이스(11)에 고정 부재(41)와 스크루(42)를 사용하여 고정되고, 상기 구동 회로 기판의 상면에는 회로 소자들이 설치된다. 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이, 지능형 전원 모듈은 방열판(73), 소형 보드(71), 회로 소자(74) 및 연결핀(72)을 포함한다. 상기 지능형 전원 모듈은 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor), BJT(Bipolar Junction Transistor), FRD(Fast Recovery Diode) 등의 전력용 반도체 소자와 보호회로, 구동회로 및 제어회로 등을 소형 보드 상에서 하나의 패키지(package)로 구성한 것을 말하는 것으로 용도 및 시스템의 요구사양에 따라서 그 형상이나 방식 등이 매우 다양하다. 지능형 전원 모듈은 SOP(System On Package) 제품으로 뛰어난 각종 기능과 생산성을 장점으로 가전용 제품으로부터 산업용 제품에 이르기까지 최근 들어 응용이 확대되고 있는 전자 회로 모듈이다.
상기 지능형 전원 모듈의 경우, 작동 중에 잦은 스위칭 작동과 변압 등의 기능을 수행하는 과정에서 많은 양의 열이 발생하게 된다. 이 때문에 기본적으로 방열판을 구비하도록 설계된다. 제품에 적용될 때에는 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이 회로 기판에 연결핀(72)을 이용하여 설치되고, 그 소형 보드의 상면에 방열판 이 설치된다. 그러나, 이러한 방열판의 단순 배치만으로는 방열 성능에 문제가 생겨 회로 소자들이 열에 의해 파손되거나, 제 기능을 발휘하지 못하는 경우가 잦은 문제점이 있어 이를 개선할 수 있는 간편한 수단의 개발 필요성이 크게 대두되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 방열 성능이 향상되고 설치 작업이 용이한 지능형 전원 모듈의 방열 구조를 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 연직 방향으로 세워진 채로 설치되는 회로 기판; 상기 회로기판에 연직 방향과 소정의 각도를 이루면서 설치된 지능형 전원 모듈; 및 상기 지능형 전원 모듈의 상면에 접하도록 설치되고, 복수 개의 연직 방향으로 놓인 판상의 냉각 핀을 구비하는 방열판을 포함하는 지능형 전원 모듈의 방열 구조를 제공함으로써 달성된다.
여기서, 상기 방열판은 상기 지능형 전원 모듈의 연직 방향 최대 거리에 대응하는 세로 길이와, 상기 지능형 전원 모듈의 좌우 방향 최대 거리에 대응하는 가로 길이를 가지는 직사각형의 평면 형상을 가지는 것일 수 있다.
여기서, 상기 방열판은 상기 지능형 전원 모듈이 기울어진 각도와 동일한 각도만큼 기울어진 직사각형의 평면 형상을 가질 수도 있다.
여기서, 상기 회로 소자는 전력용 반도체 소자를 포함하고, 상기 지능형 전 원 모듈 상에는 상기 회로 소자들에 의해 보호회로, 구동회로 및 제어회로가 구현된 것일 수 있다.
이어서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 종래기술을 설명하면서 언급된 부재와 동일한 부재에 대해서는 동일한 부재번호를 사용한다.
도 5에는 본 발명에 따른 지능형 전원 모듈의 방열 구조를 보여주는 단면도가 도시되어 있다.
도 5에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 지능형 전원 모듈의 방열 구조는 회로 기판(40), 지능형 전원 모듈(70) 및 방열판(173)을 포함한다.
상기 회로 기판(40)은 통상의 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board: PCB)일 수 있고, 본 발명에서와 같이 디스플레이 모듈에 적용되는 경우에는 섀시 베이스의 후면에 설치된다. 상기 섀시 베이스(11)의 후면에 설치될 때에는 섀시 베이스(11)의 후면에 결합된 보스(43)에 스크루(42)로 체결될 수 있다. 상기 회로 기판(40)은 섀시 베이스(11)의 후면에 설치되는 경우 작동 상태에서 연직 방향에 나란하게 새워진 채로 설치된다.
상기 지능형 전원 모듈(70)은 다수의 회로 소자(74)를 구비하고, 상기 회로 기판(40) 상에 연결핀(72)에 의해 설치된다. 상기 회로 소자(74)는 IGBT, BJT 또는 FRD와 같은 전력용 반도체 소자를 포함하고, 상기 지능형 전원 모듈 상에는 상기 회로 소자(74)들에 의해 보호회로, 구동회로 및 제어회로를 구현될 수 있다. 상기 회로 소자(74)의 구성은 지능형 전원 모듈의 사양에 따라 달라지는 것이므로 본 발명은 상기 회로 소자(74)들의 구성에 의해서 한정되지는 않는다. 상기 지능형 전원 모듈(70)은 종래의 경우와 달리 상기 회로 기판 상에서 연직 방향에 대해 소정 각도의 경사를 이루면서 부착된다.
상기 방열판(173)은 경사지게 설치된 상기 지능형 전원 모듈(70)의 상면에 면접촉하여 설치되어 상기 회로 소자(74)의 작동 중에 발생하는 열을 대기 중으로 방출하는 기능을 수행한다. 상기 방열판(173)은 상기 지능형 전원 모듈의 기판과 면접촉하는 판상의 본체에 실질적으로 수직하게 새워진 채로 일체로 형성된 판상의 방열 핀들을 다수 구비한다. 상기 방열 핀들은 설치 상태에서 자연 대류가 일어나기 용이하도록 연직 방향에 나란하게 설치된다. 상기 지능형 전원 모듈의 상면과 상기 제1 방열판의 사이에는 접착제와 열전도 그리스(75)가 도포될 수 있다.
상기 방열판(173)은 상기 지능형 전원 모듈(70)의 상면 정체를 덮고 일정 폭 이상 상기 지능형 전원 모듈의 상면으로부터 돌출되도록 더 넓게 형성된다. 상기 방열판(173)은 그 가로 길이가 상기 지능형 전원 모듈의 좌우 방향 최대 길이에 실질적으로 대응하고, 그 세로 길이가 상기 지능형 전원 모듈의 상하 방향 최대 길이에 실질적으로 대응하여, 전체적으로 직사각형 형태를 가진다. 상기 방열판(173)의 재질은 열전달 특성이 우수한 재료로 서로 동일한 재질일 수 있고, 상기 방열판(173)의 방열 핀의 형상은 도시된 것에 한정되지 않고, 방열 성능을 높일 수 있도록 다양한 형상으로 제작될 수 있다.
이러한 구조를 가지는 경우, 방열 여유 공간(B1)이 넓게 형성되어 단순히 더 큰 방열판을 사용하는 경우에 비하여 방열 효과가 더욱 커질 수 있다. 또한, 지능형 전원 모듈의 발열량이 많은 중앙 부분(C1)에 인접한 방열 핀의 길이가 길고, 발열량이 적은 외곽부분의 방열 핀의 길이가 짧아서 방열 구조가 보다 효과적으로 소자들의 열을 방출하게 된다.
도 6에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 전원 모듈의 방열 구조를 보여주는 도면이 도시되어 있다.
도 6에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 지능형 전원 모듈의 방열 구조는 회로 기판(40), 지능형 전원 모듈(70) 및 방열판(273)을 포함한다.
도 5에 도시된 실시예가 도 5에 도시된 실시예와 다른 점은, 상기 방열판(273)의 크기가 경사지게 설치된 상기 지능형 전원 모듈의 상면에 대응하는 크기를 가진다는 것이다. 즉, 도 5의 실시예에서 B1로 지시된 부분들을 덮는 부분이 없다.
이렇게 형성된 방열판을 사용하는 방열 구조에서는, 지능형 전원 모듈의 발열량이 많은 중앙 부분에 인접한 방열 핀의 길이가 길고, 발열량이 적은 외곽부분의 방열 핀의 길이가 짧아서 방열 구조가 보다 효과적으로 소자들의 열을 방출하게 된다.
이상에서 살펴본 것과 같이 본 발명에 따르면, 지능형 전원 모듈의 발열량이 많은 중앙 부분에 인접한 방열 핀의 길이가 길고, 발열량이 적은 외곽부분의 방열 핀의 길이가 짧아서 방열 구조가 보다 효과적으로 소자들의 열을 방출하게 된다.
그리하여, 지능형 전원 모듈에 설치된 회로 소자의 작동 중에 발생하는 열에 의해 회로 소자가 파손되는 것을 더욱 효과적으로 막을 수 있게 된다.
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 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 연직 방향으로 세워진 채로 설치되는 회로 기판;
    복수 개의 회로 소자를 포함하고 연결핀에 의해 상기 회로 기판 상에 전기적으로 연결되어 배치된 지능형 전원 모듈; 및
    상기 지능형 전원 모듈의 상면에 접하도록 설치되고, 복수 개의 연직 방향으로 놓인 판상의 냉각 핀을 구비하며, 직사각형의 평면 형상을 가지는 방열판을 포함하며,
    상기 냉각 핀들은 연직 방향의 길이가 실질적으로 동일하고, 방열 여유 공간이 상기 방열판의 네 꼭지점 부근에 형성되도록 상기 지능형 전원 모듈이 연직 방향에 대해 소정 각도 경사지게 설치된 것을 특징으로 하는 지능형 전원 모듈의 방열 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방열판은 상기 지능형 전원 모듈의 연직 방향 최대 거리에 대응하는 세로 길이와, 상기 지능형 전원 모듈의 좌우 방향 최대 거리에 대응하는 가로 길이를 가지는 직사각형의 평면 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 지능형 전원 모듈의 방열 구조.
  3. 연직 방향으로 세워진 채로 설치되는 회로 기판;
    복수 개의 회로 소자를 포함하고 연결핀에 의해 상기 회로 기판 상에 전기적으로 연결되어 배치되는 지능형 전원 모듈; 및
    상기 지능형 전원 모듈의 상면에 접하도록 설치되고, 복수 개의 연직 방향으로 놓인 판상의 냉각 핀을 구비하며, 상기 지능형 전원 모듈의 평면 형상에 대응하는 평면 형상을 가진 방열판을 포함하며,
    연직 방향으로 배치되는 상기 냉각 핀들 중, 상기 지능형 전원 모듈의 중간 부분에 대응하는 냉각 핀들은 길이가 길게 형성되고, 상기 지능형 전원 모듈의 좌우측 부분에 대응하는 냉각 핀들은 길이가 짧게 형성되도록, 상기 지능형 전원 모듈과 상기 방열판은 연직 방향에 대해 소정 각도 기울어진 채로 설치되어, 지능형 전원 모듈의 중간 부분에서 발생하는 열에 대한 방열 성능이 강화된 것을 특징으로 하는 지능형 전원 모듈의 방열 구조.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회로 소자는 전력용 반도체 소자를 포함하고,
    상기 지능형 전원 모듈 상에는 상기 회로 소자들에 의해 보호회로, 구동회로 및 제어회로가 구현된 것을 특징으로 하는 지능형 전원 모듈의 방열 구조.
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