KR101360605B1

KR101360605B1 - 블랑켓 일체형 방열회로기판의 제조 방법 및 제조 장치

Info

Publication number: KR101360605B1
Application number: KR1020110110828A
Authority: KR
Inventors: 김민재; 이혁수; 조인희; 박현규; 홍승권
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2011-10-27
Publication date: 2014-02-10
Also published as: KR20130046312A

Abstract

본 발명은 제1면 및 제1면과 연장되는 제2면이 정의되는 방열회로기판을 형성하는 단계, 상기 방열회로기판 위에 솔더를 도포하는 단계, 상기 솔더 위에 발광소자를 부착하는 단계, 그리고 하부틀과 상부틀를 가지는 금형에 상기 방열회로기판을 배치하고, 상기 상부틀의홈에 상기 발광소자를 삽입 후 상기 제1면과 제2면을 절곡하는 단계를 포함하는 방열회로기판의 제조 방법을 제공한다. 따라서, 절곡형의 방열회로기판을 형성 시 금형에 홈을 가지므로, 가압 시에 발광소자에 손상이 가지 않는다.

Description

블랑켓 일체형 방열회로기판의 제조 방법 및 제조 장치{The manufacturing device and the method for manufacturing the radiant heat circuit board unified blanket}

본 발명은 블랑켓 일체형 방열회로기판의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.

액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD)는 액정이 상하부의 전극이 이루는 전기장의 세기에 따라 기울어지며, 기울어진 정도에 따라 하부의 백라이트로부터 조사되는 빛을 선택적으로 투과함으로써 영상을 표시하는 디스플레이 장치이다.

이러한 액정표시장치는 동작전압이 낮아 소비전력이 작고, 휴대가 편리해 널리 사용되는 평판 디스플레이이다.

이러한 액정표시장치의 백라이트는 액정패널의 후면으로 빛을 조사하기 위한 광원으로서 광원의 구동을 위한 전원 회로 및 균일한 평면광을 이루도록 해주는 일체의 부속물을 이루는 복합체를 백라이트 유닛(Backlight Unit: BLU)이라고 한다. 백라이트 유닛에는 발광 다이오드(Light emitting diode: LED)와 같은 광원 소자가 인쇄회로기판 위에 탑재되어 있다. 이러한 인쇄회로기판은 광원소자가 발산하는 열을 견딜 수 있는 금속(Metal) 소재를 사용한다.

그러나 이러한 광원소자로부터 발생하는 열을 방출하지 못하면 광원소자가 파괴되거나 수명이 단축되는 문제가 발생한다.

도 1은 종래의 기술에 따라 제작된 방열회로기판(10)과 블랑켓(40)을 백라이트유닛의 도광 통로인 샤시(50)에 장착한 단면도를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 방열회로기판(10)과 이를 샤시(50)에 고정시키기 위한 블랑켓(40)은 별도로 제작되어 접착층(20)을 이용하여 접합시키고, 이를 도광 통로로 이용되는 샤시(40)에 접착층(30)을 이용하여 장착한다.

이때, 블랑켓(40)은 소정의 두께를 가지며, 상기 샤시(50)의 측벽으로부터 수평하게 뻗어 샤시(50)의 측벽와 소정 거리만큼 이격된 뒤 제1 각도(θ1)로 절곡되며, 상기 샤시(50)의 바닥면(110a)과 제2 각도(θ2)로 다시 절곡되어 있다. 상기 블랑켓(40)의 제1 각도(θ1)가 0 내지 90도인 경우, 방열회로기판(10)이 샤시(50)의 베젤(bezel)이 커지며, 제1 각도(θ1)가 90 내지 270도인 경우, 백라이트 유닛의 두께가 증가하고, 제1 각도(θ1)가 270 내지 360인 경우, 발광 다이오드의 광 경로를 방해하는 문제가 발생한다.

또한, 블랑켓(40)의 측면(110b)과 하면이 이루는 제2 각도(θ1)가 90 내지 270도인 경우, 백라이트 유닛의 두께가 증가하고, 제2 각도(θ1)가 270 내지 360도인 경우, 베젤 크기가 커지는 문제가 발생한다.

이를 위하여, 블랑켓 없이 샤시와 직접 부착 가능한 절곡형의 인쇄회로기판이 제안되었다. 그러나, 상기 절곡형의 인쇄회로기판의 경우, 발광 소자를 실장한 상태로 절곡 시에 소자 불량의 문제점이 발생한다.

실시예는 블랑켓 일체형 방열회로기판을 제조하는 새로운 방법 및 제조 장치를 제공한다.

실시예는 제1면 및 제1면과 연장되는 제2면이 정의되는 방열회로기판을 형성하는 단계, 상기 방열회로기판 위에 솔더를 도포하는 단계, 상기 솔더 위에 발광소자를 부착하는 단계, 그리고 하부틀과 상부틀를 가지는 금형에 상기 방열회로기판을 배치하고, 상기 상부틀의홈에 상기 발광소자를 삽입 후 상기 제1면과 제2면을 절곡하는 단계를 포함하는 방열회로기판의 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 발열 소자가 부착되는 방열회로기판을 절곡형으로 형성하고, 상기 방열회로기판을 샤시의 측면과 직접접합함으로써 샤시와 방열회로기판이 베젤 없이 결합된다. 또한 방열회로기판의 열을 샤시에 직접 전달함으로써 방열성이 향상되며, 베젤이 필요하지 않으므로 도광판이 형성되는 공간이 확장될 수 있다.

또한, 절곡형의 방열회로기판을 형성 시 금형에 홈을 가지므로, 가압 시에 패키지에 손상이 가지 않는다.

도 1은 종래의 블랑켓 일체형 방열회로기판 및 샤시 구조물의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 블랑켓 일체형 방열회로기판 및 이를 포함하는 샤시 구조물의 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시되어 있는 블랑켓 일체형 방열회로기판의 상면도이다.
도 4 내지 도 7은 한 방법에 따른 도 2의 방열회로기판을 제조하는 공정을 설명하는 도면이다.
도 8 및 도 9는 다른 방법에 따른 도 2의 방열회로기판을 제조하는 공정을 설명하는 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하고, 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

본 발명은 블랑켓 일체형 방열회로기판으로서, 샤시와 직접 접하도록 구성되어 있는 방열회로기판을 제공한다.

이하에서는 도 2 및 도 3을 참고하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 방열회로 기판을 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 블랑켓 일체형 방열회로기판 및 이를 포함하는 샤시 구조물의 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시되어 있는 블랑켓 일체형 방열회로기판의 상면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 샤시 구조물(100)은 블랑켓 일체형 방열회로기판, 접착층(120), 샤시(110)를 포함한다.

샤시(110)는 액정표시장치 등의 백라이트 유닛을 포함하는 표시 장치의 바텀 샤시일 수 있으며, 내부에 도광판(180) 및 표시 패널 등을 수용할 수 있도록 바닥면(110a)과 수직으로 형성되는 측면(110b)을 포함한다.

상기 샤시(110)는 열전도율이 높은 금속으로 형성될 수 있으며, 구리 또는 알루미늄 등을 포함하는 합금으로 형성될 수 있다.

상기 도광판(180)은 상기 발광 소자(170)로부터 제공된 빛을 확산시켜 면광원화 시키는 역할을 한다. 상기 도광판(180)은 투명한 재질로 이루어지며, 예를 들어, PMMA(polymethyl metaacrylate)와 같은 아크릴 수지 계열, PET(polyethylene terephthlate), PC(poly carbonate), COC(cycloolefin copolymer) 및 PEN(polyethylene naphthalate) 수지 중 하나를 포함할 수 있다.

상기 블랑켓 일체형 방열회로기판은 열전도율이 높아 방열성이 뛰어난 구리, 알루미늄 또는 니켈 등을 포함하는 합금의 지지 기판(130)을 포함한다.

상기 지지 기판(130) 위에 에폭시계 수지 또는 폴리 이미드계 수지를 포함하는 절연층(140)이 형성되어 있으며, 상기 절연층(140) 위에 동박층을 패터닝하여 형성되어 있는 패턴(150), 구체적으로 패드(150a, 150b) 또는 회로 패턴(150c)가 형성되어 있다.

이때, 상기 패드(150a, 150b)는 상부에 실장되는 발광 소자(170)의 전극 패드(150a) 및 복수의 전극 패드(150a)와 회로 패턴(150b)를 통해 전기적으로 연결되어 외부 전원을 전달하는 커넥터 패드(150c)일 수 있으며, 상기 패드(150a, 150b)는 솔더 레지스트(160)에 의해 노출되어 있을 수 있다.

한편, 도 3과 같이, 방열회로기판은 두 개의 절곡 영역(130a, 130b)으로 구성되어 있는데, 한 절곡 영역(130a)는 제1 폭(X)을 가지고, 다른 절곡 영역(130b)는 제2 폭(XY)을 가진다.

제1 폭(X) 및 제2 폭(Y)은 서로 동일할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 두 개의 절곡 영역(130a, 130b) 중 한 절곡 영역(130b)에 발광 소자(170)가 실장되도록 패드(150a, 150b) 및 회로 패턴(150c)이 형성되어 있다.

즉, 한 절곡 영역(130b)에 패드(150a, 150b) 및 회로 패턴(150c)이 형성되어 있으며, 패드(150a, 150b) 및 회로 패턴(150c)이 형성되어 있는 절곡 영역(150b)에는 금속의 지지 기판(130) 위에 절연층(140)이 형성된다.

이때, 상기 한 절곡 영역(130b)의 전극 패드(150a) 위에는 복수의 발광 소자(170), 예를 들어 발광 다이오드가 장착되는 소자 영역(A)이 정의되어 있다.

도 3과 같이, 두 절곡 영역(130a, 130b) 중 한 절곡 영역(130b)에만 절연층(140) 및 패턴(150)이 모두 형성되고, 다른 절곡 영역(130a)은 더미 영역으로 형성할 수 있으나, 이와 달리 두 절곡 영역(130a, 130b)에 모두 절연층(140)이 형성되고, 한 절곡 영역(130b)에는 발광 소자(170)의 전극 패드(150a)가 형성되며, 다른 절곡 영역(130a)에는 각각의 발광 소자(170)에 신호를 전달하기 위한 회로 패턴(150c)이 형성될 수도 있다.

한편, 상기 절곡 영역(130a, 130b)은 발광 소자(170)를 실장하지 않는 절곡 영역(130a)이 샤시(110)의 바닥면(110a)과 접하며, 발광 소자(170)를 실장하기 위한 소자 영역(A)이 정의되어 있는 절곡 영역(130b)이 상기 샤시(110)의 측면(110b)과 접하도록 장착된다.

이때, 상기 절곡 영역(130b)의 제2폭(Y)은 상기 샤시(110)의 측면(110b)와 동일한 높이를 가질 수 있으나, 샤시(110)의 측면(110b)보다 낮을 수도 있다.

상기 샤시(110)와 방열회로기판의 고정은 상기 샤시(110)의 바닥면(110a)과 상기 방열회로기판 사이에 접착층(120)을 도포함으로써 형성할 수 있다.

상기 접착층(120)은 열전도성이 높고 접착성이 뛰어난 써멀그리스(thermal grease) 또는 써멀 컴파운드(thermal compound) 등의 열전달물질(Thermal interface material:TIM)을 사용한다.

이와 같이, 별도의 블랑켓 없이 절곡형의 방열회로기판을 형성하면서, 상기 방열회로기판을 L자로 구성하여, 샤시(110)의 측면(110b)과 밀착되도록 부착함으로써 샤시(110)의 측면(110b)과 발광 소자(170) 사이에 공간이 형성되지 않고, 샤시(110)에 열을 직접 전달함으로써 방열성이 향상된다.

또한, 블랑켓이 차지하는 면적이 제거되어 백라이트 유닛의 면광원으로 동작하는 면적이 넓어진다.

이하에서는 도 4 내지 도 8을 참고하여, 발랑켓 일체형 방열회로기판의 제조 방법을 설명한다.

먼저, 도 4와 같이, 방열회로기판을 준비한다.

상기 방열회로기판은 도 3과 같이 두 절곡 영역(130a, 130b)이 정의되어 있으며, 동일 평면 상에 형성된다.

상기 방열회로기판은 회로패턴(150)이 형성되어 있으며, 패드를 제외한 회로패턴(150)을 덮도록 솔더레지스트(160)가 도포되어 있다.

도 5와 같이 상기 절곡 영역(130a, 130b)의 패드에 발광소자(170)의 접착을 위한 솔더(151)를 도포한다.

상기 솔더(151)는 마스크에 의해 개방된 패드 위에 프린팅 등을 통하여 도포될 수 있다.

상기 솔더(151)는 주석 등을 포함하는 전도성 금속으로 형성될 수 있다.

다음으로 상기 솔더(151) 위에 발광 소자(170)가 부착된다.

상기 발광 소자(170)의 부착은 상기 발광 소자(170)를 솔더(151) 위에 배치하고, 가압하면서 리플로우를 수행하면 상기 솔더(151)의 성분이 합금화하면서 패드와 상기 발광 소자(170)를 전기적, 물리적으로 연결한다.

다음으로, 도 7과 같이 하부틀(200)과 상부틀(250)을 가지는 금형틀을 준비한다.

하부틀(200)은 상면에 V자의 홈(210)이 형성되어 있다.

상기 홈(210)은 방열회로기판의 절곡과 대응되는 각도를 가지며, 90도일 수 있다.

상기 상부틀(250)은 기둥형으로 형성되어 있으며, 하부틀(200)과 맞닿는 단부에 상기 홈(210)과 대응되는 V자의 돌기(251)가 형성되어 있다.

상기 돌기(251)의 끝부분은 모따기되어 있을 수 있다.

상기 돌기(251)는 두 단면이 90도의 각도를 가지며, 일 단면에 상기 발광소자(170)와 대응되도록 함몰부(252)를 포함한다.

상기 함몰부(252)는 상기 발광소자(170)의 높이보다 큰 깊이를 가지며, 상기 돌기의 끝부분으로부터 상기 함부까지의 거리(d1)는 0.5mm 이상일 수 있다.

이와 같이, 상기 함몰부(252)에 발광 소자(170)를 대응시킨 상태에서 상기 하부틀(200)의 홈(210)을 향하여 방열회로기판과 상부틀(250)의 결합체를 가압하면 상기 방열회로기판이 양 절곡 영역(130a, 130b)으로 절곡된다.

상기 방열회로기판은 도 7과 같이 하부틀(200)의 홈(210)의 형상을 따라 절곡되며, 상기 절곡되는 두 절곡 영역(130a, 130b)의 각도는 90도를 이룬다.

이와 같이, 발광소자 솔더(151)링 후 방열회로기판을 절곡함으로써 절곡 후 솔더링할 때 발생하는 솔더(151)링 마스크의 두께를 줄일 수 있다. 또한 솔더(151)링 후 절곡하더라도 도 7과 같이 발광소자(170)가 삽입 보호되는 함몰부(252)를 금형틀에 형성함으로써 절곡 시에 발생할 수 있는 발광소자(170)의 피해를 줄일 수 있다.

한편, 방열회로기판은 도 8 및 도 9와 같은 금형틀을 이용하여서 절곡할 수도 있다.

도 8 및 도 9를 참고하면, 도 3과 같이 평면의 방열회로기판 위에 발광소자(170)가 솔더링된 뒤, 하부틀(300)과 상부틀(350)을 가지는 금형틀을 준비한다.

하부틀(300)은 도 8과 같이 제1기판(310), 제1 기판(310)과 연결부(320)를 통해 연결되어 있는 제2기판(330)을 포함하며, 제1 기판(310)과 제2 기판(330)을 연결하는 연결부(320)의 상부는 홈이 형성되어 있다.

상기 연결부(320)의 위에 지지부(340)가 형성되어 있다.

상기 지지부(340)는 연결부(320)의 상면과 탄성 부재(345)를 통해 연결되어 있으며, 자연 상태일 때 도 8과 같이 제1 및 제2 기판(310, 330)과 상기 지지부(340)는 동일한 높이를 가진다.

상기 상부틀(350)은 기둥형으로 형성되어 있으며, 끝부분(351)이 하부틀(300)의 단차(310)와 대응하도록 단면이 직사각형을 이룬다.

상기 상부틀(350)은 상기 하부틀(300)의 단차(310)와 접하는 두 면 중 하나에 상기 발광소자(170)와 대응하는 함몰부(352)를 포함한다.

상기 함몰부(352)는 상기 발광소자(170)의 높이보다 큰 깊이를 가지며, 상기 돌기(351)의 끝부분으로부터 상기 함몰부(352)까지의 거리는 0.5mm 이상일 수 있다.

상기 상부틀(350)은 상기 하부틀(300)의 지지부(340) 위에 배치된다.

따라서, 도 8의 하부틀(300)의 지지부(340) 및 제2 기판(330) 위에 도 6의 방열회로기판을 배치한다.

이때, 상기 발광소자(170)가 부착된 절곡 영역(130a, 130b)이 제2 기판(330) 위에 배치되도록 형성한다.

다음으로, 도 9와 같이 상부틀(350)을 아래로 가압하면, 지지부(340) 아래의 탄성 부재(345)가 압력에 의해 길이가 감소하면서 상기 지지부(340)가 제1 및 제2 기판(310, 330)의 홈으로 함몰된다.

따라서, 지지부(340)와 제2 기판(330) 사이에 단차가 형성되며, 상기 방열회로기판은 상기 단차를 따라 절곡된다.

상기 단차(310)는 90도의 각도를 갖도록 형성된다.

이때, 상기 함몰부(352)에 상기 발광소자(170)가 배치되며 방열회로기판이 절곡됨으로상기 발광소자(170)에 압력이 미치지 않는다. 상기 방열회로기판은 도 9와 같이 하부틀(300)의 단차의 형상을 따라 절곡되며, 상기 절곡되는 두 절곡 영역(130a, 130b)의 각도는 90도를 이룬다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

샤시 구조물 100
지지 기판 130
샤시 110
발광 소자 170

Claims

제1면 및 제1면과 연장되는 제2면이 정의되는 방열회로기판을 형성하는 단계,
상기 방열회로기판 위에 솔더를 도포하는 단계,
상기 솔더 위에 발광소자를 부착하는 단계, 그리고
하부틀과 상부틀을 가지는 금형에 상기 방열회로기판을 배치하고, 상기 상부틀의 함몰부에 상기 발광소자를 삽입 후 상기 제1면과 제2면을 절곡하는 단계
를 포함하며,
상기 하부틀은 상면에 홈이 형성되고, 상기 상부틀은 상기 하부틀의 홈에 대응하도록 돌기를 가지며, 상기 돌기의 일면에 상기 발광소자를 수용하는 상기 함몰부를 가지는 방열회로기판의 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 방열회로기판을 형성하는 단계는
상기 제1면 및 제2면을 포함하는 지지 기판,
상기 지지 기판 위에 형성되어 있는 절연층,
상기 절연층 위에 형성되어 있는 회로 패턴 또는 패드, 그리고
상기 패드를 노출하는 솔더 레지스트를 갖도록 형성하는 방열회로기판의 제조 방법.
제2항에 있어서,
상기 발광소자는 상기 제1면 위에 부착하는 방열회로기판의 제조 방법.
제2항에 있어서,
상기 지지 기판은 금속 기판으로 형성하는 방열회로기판의 제조 방법.
제2항에 있어서,
상기 하부틀의 홈은 V자를 가지는 방열회로기판의 제조 방법.
제5항에 있어서,
상기 상부틀의 돌기는 상기 하부틀의 홈에 대응하도록 V자를 가지는 방열회로기판의 제조 방법.
제6항에 있어서,
상기 함몰부는 상기 발광소자의 높이보다 큰 깊이를 가지는 방열회로기판의 제조 방법.
제6항에 있어서,
상기 함몰부의 돌기는 모따기 되어 있는 방열회로기판의 제조 방법.
제8항에 있어서,
상기 함몰부의 돌기의 끝단으로부터 상기 함몰부까지는 0.5mm 이상의 거리를 가지는 방열회로기판의 제조 방법.
제2항에 있어서,
상기 하부틀은 90도의 단차를 갖도록 형태가 변하는 방열회로기판의 제조 방법.
제10항에 있어서,
상기 금형의 상기 상부틀은 상기 하부틀의 단차와 대응되도록 단면이 직사각형을 가지는 방열회로기판의 제조 방법.
제11항에 있어서,
상기 상부틀은 일 면에 상기 발광소자와 대응하는 상기 함몰부를 가지는 방열회로기판의 제조 방법.
발광 소자를 실장한 절곡형의 방열회로기판을 절곡하는 장치에 있어서,
평면상의 상기 방열회로기판을 실장하는 하부틀, 그리고
상기 하부틀과 이격되며 상기 방열회로기판을 가압하여 절곡하는 상부틀
을 포함하며,
상기 하부틀은 상면에 홈이 형성되고, 상기 상부틀은 상기 하부틀의 홈에 대응하도록 돌기를 가지며, 상기 돌기의 일면에 상기 발광소자를 수용하는 함몰부를 가지는 절곡 장치.
제13항에 있어서,
상기 하부틀의 홈은 V자인 절곡 장치.
제14항에 있어서,
상기 상부틀의 돌기는 상기 하부틀의 홈에 대응하도록 V자인 절곡 장치.
제13항에 있어서,
상기 함몰부는 상기 발광소자의 높이보다 큰 깊이를 가지는 절곡 장치.
제13항에 있어서,
상기 함몰부의 돌기는 모따기 되어 있는 절곡 장치.
제13항에 있어서,
상기 돌기의 끝단으로부터 상기 함몰부까지는 0.5mm 이상의 거리를 가지는 절곡 장치.
제13항에 있어서,
상기 하부틀은
중앙 영역에 홈을 가지는 기판,
상기 홈 위에 상기 기판 상면과 정렬하는 지지부, 그리고
상기 홈 위에 상기 지지부를 지지하는 탄성 부재
를 포함하며,
상기 상부틀의 가압에 따라 상기 탄성 부재가 상기 지지부를 하방으로 당기는 절곡 장치.