KR101382793B1 - 정션박스용 인쇄회로기판의 열방출 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정션박스용 인쇄회로기판의 열방출 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차세대 지능형 정션박스의 인쇄회로기판을 2층 구조로 제작 가능하게 하면서 열방출 효과를 극대화시킬 수 있도록 한 정션박스용 인쇄회로기판의 열방출 장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 IPS 반도체 소자가 탑재된 인쇄회로기판을 접힘에 의한 복층 구조로 장착시켜서 차량내 한정된 협소공간에 용이하게 설치할 수 있고, 복층 구조로 장착된 인쇄회로기판으로부터의 열을 매우 효과적으로 방출시키기 위한 열흡수 및 열방출 경로가 형성된 정션박스용 인쇄회로기판의 열방출 장치를 제공하고자 한 것이다.

Description

정션박스용 인쇄회로기판의 열방출 장치{Thermal emission device for junction box PCB of vehicle}
본 발명은 정션박스용 인쇄회로기판의 열방출 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차세대 지능형 정션박스의 인쇄회로기판을 2층 구조로 제작 가능하게 하면서 열방출 효과를 극대화시킬 수 있도록 한 정션박스용 인쇄회로기판의 열방출 장치에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 차량용 정션박스는 각 전장품에 대한 전원 공급 및 분배, 와이어(Wire) 보호 등의 기능을 주로 수행하고, 그 밖에 정션박스는 그 내부에 탑재되는 각 디바이스(퓨즈, 릴레이 등)에 대한 수납 및 보호, 그리고 신속한 방열을 통한 작동 효율 유지 등의 기능을 한다.
이러한 정션박스를 구성하는 릴레이 및 퓨즈 등이 손상될 경우, 손상된 해당 소자부품을 교체해야 하는 번거로움이 있기 때문에, 빈번한 교체에 따른 번거로움을 해소하고 추가적으로 각 소자부품의 고장진단 기능을 할 수 있도록 릴레이와 퓨즈 등을 반도체 소자인 IPS로 대체하여 반영구적으로 사용할 수 있는 차세대 지능형 정션박스가 개발되고 있다.
그러나, 차세대 지능형 정션박스의 경우, 대전류를 위한 IPS(inteilgent power switching device) 반도체 소자들이 탑재된 인쇄회로기판을 채택해야 함에 따라 다음과 같은 문제점이 있다.
차세대 지능형 정션박스는 단순히 전원 공급 및 분배 역할 뿐만 아니라, 각 소자부품에 대한 고장 진단 기능 등을 추가적으로 수행하기 때문에 IPS 반도체 소자들이 최적의 배열로 탑재된 대면적의 인쇄회로기판(PCB: Printed Circuit Board)을 채택해야 하지만, 대면적의 인쇄회로기판을 차량내의 한정된 협소 공간에 배치하여 장착하는데 한계가 있다.
또한, 첨부한 도 6에 도시된 바와 같이 IPS 반도체 소자가 탑재된 대면적 인쇄회로기판(60)의 방열 수단으로서, 인쇄회로기판(60)이 안착되는 알루미늄 케이스(62)가 사용될 수 있지만, 발열온도가 높은 IPS 반도체 소자의 방열 효과를 떨어뜨리는 문제점이 있다.
즉, 기존의 알루미늄 케이스는 대면적 인쇄회로기판이 안착되는 보호케이스 기능 이외에 대면적 인쇄회로기판의 IPS 반도체 소자로부터 발생되는 고열을 외부로 방출시키는 열방출 및 냉각 기능을 수행하지만, 대전류를 위한 반도체 소자인 IPS의 발열 온도가 높기 때문에 기존의 단순한 구조로 된 알루미늄 케이스는 IPS의 작동 중 발생되는 고열을 효과적으로 방출시킬 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 기존의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, IPS 반도체 소자가 탑재된 인쇄회로기판을 접힘에 의한 복층 구조로 장착시켜서 차량내 한정된 협소공간에 용이하게 설치할 수 있고, 복층 구조로 장착된 인쇄회로기판으로부터의 열을 매우 효과적으로 방출시키기 위한 열흡수 및 열방출 경로가 형성된 정션박스용 인쇄회로기판의 열방출 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 하부 인쇄회로기판이 탑재되는 열방출 및 보호용 금속케이스와; 하부 인쇄회로기판의 위에 열전달 가능하게 적층되는 열흡수 및 방출용 금속보드와; 상기 하부 인쇄회로기판과 도전 가능하게 접혀져 열흡수 및 방출용 금속보드위에 탑재되는 상부 인쇄회로기판과; 상기 열흡수 및 방출용 보드의 사방 측판 및 바닥판에 구비되어, 상부 인쇄회로기판 및 하부 인쇄회로기판으로부터 열을 흡수하여 방출하는 열흡수 및 방출수단; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 정션박스용 인쇄회로기판의 열방출 장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따른 상기 열흡수 및 방출수단은: 바닥판에 복수개의 상하방향 슬롯을 비롯하여 좌우방향 슬롯 및 대각방향 슬롯이 형성되고, 각 슬롯내에 하부 인쇄회로기판과 접촉하는 열전달 보스가 위치 이동 가능하게 삽입된 것임을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 열전달 보스의 상면에는 조임나사홈이 형성되고, 이 조임나사홈에는 워셔가 덧대어지면서 조임나사가 삽입 체결되는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 슬롯의 내벽에는 그 길이방향을 따라 슬라이드용 돌출단이 일체로 형성되고, 상기 열전달 보스의 외경면에는 슬라이드용 돌출단이 삽입되는 슬라이드홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열흡수 및 방출용 금속보드의 사방 측판의 외표면에는 복수의 방열리브가 등간격으로 돌출 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 열흡수 및 방출용 금속보드의 사방 측판의 각 모서리 위치에는 열방출 및 보호용 금속케이스와의 결합을 위하여 조립홀을 갖는 조립단이 일체로 더 형성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 열전달 보스의 하단과 하부 인쇄회로기판(12)이 접촉하는 부분에 열전달 효과를 높이기 위하여 써멀 그리스가 도포되는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면, 자동차의 정션박스용으로 IPS 반도체 소자가 탑재된 인쇄회로기판을 적용하는 경우, IPS 반도체 소자가 탑재된 대면적의 인쇄회로기판을 접힘 가능한 상부 및 하부 인쇄회로기판으로 나누어 복층 구조로 장착시킴에 따라 차량내 한정된 협소공간에 용이하게 설치할 수 있다.
특히, 하부 인쇄회로기판이 탑재된 열방출 및 보호용 금속케이스 위에 상부 인쇄회로기판이 탑재된 열흡수 및 방출용 금속보드를 적층 조립하여, 복층 구조의 인쇄회로기판의 IPS 소자 등으로부터 발생되는 고열을 열방출 및 보호용 금속케이스 뿐만 아니라 상부 인쇄회로기판이 탑재된 열흡수 및 방출용 금속보드를 통하여 매우 효과적으로 방출시켜서, 열방출 효과를 극대화시킬 수 있다.
또한, 열흡수 및 방출용 금속보드에 열전달 보스를 위치 이동 가능하게 장착하여, 인쇄회로기판의 전체 영역에서 고열을 발생시키는 IPS 소자의 인접 위치에 열전달 보스를 이동시킴으로써, IPS 소자로부터의 열을 보다 빠르게 외부로 방출시킬 수 있다.
결과적으로, 차량내 협소한 공간에 적절하게 장착될 수 있고, 많은 전장 부하가 작동하여 IPS등과 같은 전자소자들의 온도가 급격히 상승될 때, 빠른 방열을 통하여 서멀 셧다운을 방지할 수 있는 차세대 지능형 정션박스를 제공할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 정션박스용 인쇄회로기판의 열방출 장치를 나타내는 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 정션박스용 인쇄회로기판의 열방출 장치의 열전달 보스가 하부 인쇄회로기판에 밀착 조립된 모습을 나타내는 요부 확대 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 정션박스용 인쇄회로기판의 열방출 장치의 조립된 외관 모습을 나타내는 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 정션박스용 인쇄회로기판의 열방출 장치의 열방출 흐름을 설명하는 측면도,
도 6은 본 발명에 따른 열방출 장치에 탑재되는 정션박스용 인쇄회로기판이 접힘 가능한 상부 및 하부 인쇄회로기판으로 구성된 것을 설명하는 개략적 단면도,
도 7은 기존의 정션박스용 인쇄회로기판이 알루미늄 케이스에 조립된 모습을 보여주는 사시도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 차세대 지능형 정션박스용 인쇄회로기판 즉, 대전류를 위한 IPS 반도체 소자 등이 탑재된 대면적 인쇄회로기판을 열흡수 및 방출용 보드를 이용하여 접힘 가능한 구조로 탑재하는 동시에 열방출 효과를 극대화시킬 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.
이를 위해, 첨부한 도 1 내지 도 4에서 보는 바와 같이 하부 인쇄회로기판(12)이 탑재되는 알루미늄 재질의 열방출 및 보호용 금속케이스(10) 이외에 상부 인쇄회로기판(22)이 탑재되는 열흡수 및 방출용 보드(20)가 알루미늄 재질로 성형 구비된다.
상기 열방출 및 보호용 금속케이스(10)는 하부 인쇄회로기판(12)이 안착 조립되는 것으로서, 하부 인쇄회로기판(12)을 보호하는 기능을 하고, 동시에 하부 인쇄회로기판(12)으로부터의 열을 외부로 방출하는 기능을 하지만, 하부 인쇄회로기판에 IPS 등과 같이 고열을 발생시키는 반도체 소자가 탑재됨에 따라 열방출 성능을 보다 극대화시킬 필요가 있으며, 이에 열방출 및 보호용 금속 케이스(10)와 하부 인쇄회로기판(12) 위에 열흡수 및 방출용 금속보드(20) 적층 조립된다.
상기 열흡수 및 방출용 금속보드(20)는 상부 인쇄회로기판(22)이 안착 조립되는 것이면서 하부 인쇄회로기판(12)으로부터의 열을 흡수하여 방출시키는 역할도 수행하게 된다.
이때, 상기 하부 인쇄회로기판(12)과 상부 인쇄회로기판(22)은 서로 도전 가능하게 접혀져 각각 열방출 및 보호용 금속케이스(10)와 열흡수 및 방출용 금속보드(20)에 탑재되는 바, 그 접힘 부분은 첨부한 도 6에서 보듯이 도전성 금속패턴(58: 예를 들어, 동박)이 패터닝된 플렉시블 재질의 필름 절연체(60)로 구성되어 접힘이 자유롭게 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 열흡수 및 방출용 금속보드(20)의 구조를 도 1 내지 도 3을 참조로 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
상기 열흡수 및 방출용 금속보드(20)는 열방출 및 보호용 금속 케이스(10)에 비하여 작은 면적으로 제작된 것으로서, 사방 측판(24) 및 바닥판(26)이 일체로 성형된 것이다.
상기 열흡수 및 방출용 금속보드(20)의 사방 측판(24) 및 바닥판(26)에는 하부 인쇄회로기판(12)으로부터 열을 흡수하여 외부로 방출하는 열흡수 및 방출수단(30)이 형성된다.
보다 상세하게는, 상기 열흡수 및 방출수단의 일 구성으로서, 열흡수 및 방출용 금속보드(20)의 바닥판(26)에 다수의 타공이 관통 형성되고, 각 타공 사이면에는 상하방향 슬롯(32)을 비롯하여 좌우방향 슬롯(34) 및 대각방향 슬롯(36)이 자유롭게 관통 형성되며, 각 슬롯(32,34,36)내에는 하부 인쇄회로기판(12)과 열전달 가능하게 접촉하는 열전달 보스(38)가 위치 이동 가능하게 삽입 체결된다.
이때, 상기 바닥판(26)에 형성된 각 슬롯(32,34,36)의 내벽에는 그 길이방향을 따라 슬라이드용 돌출단(46)이 일체로 형성되고, 상기 열전달 보스(38)의 외경면에는 슬라이드용 돌출단(46)이 삽입되어 슬라이드 접촉하는 슬라이드홈(48)이 형성됨으로써, 열전달 보스(38)를 잡고 각 슬롯(32,34,36)을 따라 원하는 위치까지 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 열전달 보스(38)를 원하는 위치, 바람직하게는 하부 인쇄회로기판(12)에 부착된 반도체 소자중 열이 많이 발생하는 IPS 반도체 소자의 인접 위치까지 이동시킨 후, 열전달 보스(38)를 고정시키기 위하여 열전달 보스(38)의 상면에는 조임나사홈(44)이 형성되고, 이 조임나사홈(44)에는 워셔(42)가 덧대어지면서 조임나사(40)가 삽입 체결된다.
좀 더 상세하게는, 상기 열전달 보스(38)를 IPS 반도체 소자의 인접 위치까지 이동시킨 후, 열전달 보스(38)의 조임나사홈(44)내에 조임나사(40)를 삽입하여 조여줌으로써, 열전달 보스(38)의 하단면이 하부 인쇄회로기판(12)의 표면에 견고하게 밀착되는 상태가 된다.
이때, 상기 열전달 보스(38)의 하단과 하부 인쇄회로기판(12)이 접촉하는 부분에 써멀 그리스(56)를 도포하여, 하부 인쇄회로기판(12)으로부터의 열이 열전달 보스(38)쪽으로 보다 용이하게 전달될 수 있도록 한다.
본 발명의 바람직한 구현예로서, 상기 열흡수 및 방출용 금속보드(20)의 사방 측판(24)의 각 모서리 위치에는 열방출 및 보호용 금속케이스(10)와의 결합을 위하여 조립홀(52)을 갖는 조립단(54)이 일체로 더 형성된다.
따라서, 상기 조립단(54)의 조립홀(52)내에 금속볼트를 체결함으로써, 동일 금속재로 된 열흡수 및 방출용 금속보드(20)와 열방출 및 보호용 금속케이스(10)가 서로 열전달 가능하게 접촉되는 상태가 된다.
한편, 상기 열흡수 및 방출용 금속보드(20)의 사방 측판(24)의 외표면에는 상부 인쇄회로기판(22) 뿐만 아니라 열전달 보스(38)를 통하여 전달된 하부 인쇄회로기판(12)으로부터의 열을 외부로 방출시키기 위하여 상하로 길다란 복수의 방열리브(50)가 등간격으로 돌출 형성되며, 바람직하게는 복수의 방열리브(50)와 공기 간의 접촉면적을 극대화시키기 위하여 사방 측판(24)의 외표면에 방열리브(50)를 폭 2mm, 두께 1.6mm로 촘촘하게 배열시키도록 한다.
여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 정션박스용 인쇄회로기판의 열방출 장치에 대한 열흡수 및 방출 흐름을 도 4 및 도 5를 참조로 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 차세대 지능형 정션박스를 위하여, 대전류를 위한 IPS 반도체 소자를 포함하는 하부 인쇄회로기판(12)이 열방출 및 보호용 금속케이스(10)에 안착 조립된 다음, 상기 열흡수 및 방출용 금속보드(20)의 조립단(54)의 조립홀(52)내에 금속볼트를 체결함으로써, 열흡수 및 방출용 금속보드(20)와 열방출 및 보호용 금속케이스(10)가 서로 열전달 가능하게 접촉되는 상태가 되도록 한다.
이어서, 상기 열흡수 및 방출용 금속보드(20) 위에 상부 인쇄회로기판(22)을 안착 조립하기 전에 열흡수 및 방출용 금속보드(20)의 바닥판(26)에 형성된 상하방향 슬롯(32)을 비롯한 좌우방향 슬롯(34) 및 대각방향 슬롯(36)을 따라 열전달 보스(38)를 원하는 위치로 이동시킨다.
즉, 하부 인쇄회로기판(12)에 부착된 반도체 소자중 열이 많이 발생하는 IPS 반도체 소자의 인접 위치까지 열전달 보스(38)를 이동시킨 다음, 열전달 보스(38)의 조임나사홈(44)내에 조임나사(40)를 삽입하여 조여주는 동시에 열전달 보스(38)의 하단과 하부 인쇄회로기판(12)이 접촉하는 부분에 써멀 그리스(56)를 도포하여, 하부 인쇄회로기판(12)으로부터의 열이 열전달 보스(38)쪽으로 용이하게 전달되는 상태가 되도록 한다.
이어서, 상기 하부 인쇄회로기판(12)으로부터 상부 인쇄회로기판(22)을 접어주면서 열흡수 및 방출용 금속보드(20) 위에 안착 조립시킨다,
따라서, 하부 인쇄회로기판(12)에 부착된 IPS 반도체 소자 등에서 발생된 열의 일부가 열방출 및 보호용 금속케이스(10)를 통하여 방출되지만, 대부분의 열은 IPS 반도체 소자와 인접한 열전달 보스(38)를 통하여 열흡수 및 방출용 금속보드(20)로 신속하게 전달되어 외부로 방출되고, 특히 열흡수 및 방출용 금속보드(20)의 사방 측판(24)의 외면에 형성된 방열리브(50)를 통하여 외부로 방출된다.
이와 같이, 차량내 협소한 공간에 정션박스를 적절하게 배치하여 장착시킬 수 있을 뿐만 아니라, 열흡수 및 방출용 금속보드(20)의 바닥판(26)에 형성된 각 슬롯(32,34,36)을 따라 열전달 보스(38)를 고열이 발생되는 IPS 반도체 소자의 인접 위치로 이동시켜 빠른 방열을 유도해줌으로써, 정션박스의 서멀 셧다운을 방지할 수 있는 차세대 지능형 정션박스를 제공할 수 있다.
10 : 열방출 및 보호용 금속케이스 12 : 하부 인쇄회로기판
20 : 열흡수 및 방출용 금속보드 22 : 상부 인쇄회로기판
24 : 측판 26 : 바닥판
30 : 열흡수 및 방출수단 32 : 상하방향 슬롯
34 : 좌우방향 슬롯 36 : 대각방향 슬롯
38 : 열전달 보스 40 : 조임나사
42 : 워셔 44 : 조임나사홈
46 : 슬라이드용 돌출단 48 : 슬라이드홈
50 : 방열리브 52 : 조립홀
54 : 조립단 56 : 써멀 그리스
58 : 도전성 금속패턴 60 : 필름 절연체

Claims (7)

  1. 하부 인쇄회로기판(12)이 탑재되는 열방출 및 보호용 금속케이스(10)와;
    하부 인쇄회로기판(12)의 위에 열전달 가능하게 적층되는 열흡수 및 방출용 금속보드(20)와;
    상기 하부 인쇄회로기판(12)과 도전 가능하게 접혀져 열흡수 및 방출용 금속보드(20)위에 탑재되는 상부 인쇄회로기판(22)과;
    상기 열흡수 및 방출용 보드(20)의 사방 측판(24) 및 바닥판(26)에 구비되어 하부 인쇄회로기판(12)으로부터의 열을 흡수하여 방출하는 열흡수 및 방출수단(30);
    을 포함하여 구성되고,
    상기 열흡수 및 방출수단(30)은:
    열흡수 및 방출용 금속보드(20)의 바닥판(26)에 복수개의 슬롯이 형성되고, 각 슬롯 내에 하부 인쇄회로기판(12)과 열전달 가능하게 접촉하는 열전달 보스(38)가 위치 이동 가능하게 삽입된 것임을 특징으로 하는 정션박스용 인쇄회로기판의 열방출 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 열전달 보스(38)의 상면에는 조임나사홈(44))이 형성되고, 이 조임나사홈(44)에는 워셔(42)가 덧대어지면서 조임나사(40)가 삽입 체결되는 것을 특징으로 하는 정션박스용 인쇄회로기판의 열방출 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬롯의 내벽에는 그 길이방향을 따라 슬라이드용 돌출단(46)이 일체로 형성되고, 상기 열전달 보스(38)의 외경면에는 슬라이드용 돌출단(46)이 삽입되는 슬라이드홈(48)이 형성된 것을 특징으로 하는 정션박스용 인쇄회로기판의 열방출 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 열흡수 및 방출용 금속보드(20)의 사방 측판(24)의 외표면에는 복수의 방열리브(50)가 등간격으로 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 정션박스용 인쇄회로기판의 열방출 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 열흡수 및 방출용 금속보드(20)의 사방 측판(24)의 각 모서리 위치에는 열방출 및 보호용 금속케이스(10)와의 결합을 위하여 조립홀(52)을 갖는 조립단(54)이 일체로 더 형성된 것을 특징으로 하는 정션박스용 인쇄회로기판의 열방출 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 열전달 보스(38)의 하단과 하부 인쇄회로기판(12)이 접촉하는 부분에 열전달 효과를 높이기 위하여 써멀 그리스(56)가 도포되는 것을 특징으로 하는 정션박스용 인쇄회로기판의 열방출 장치.
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