KR101422360B1 - 방열부재 및 회로기판 어셈블리 - Google Patents

방열부재 및 회로기판 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방열부재 및 상기 방열부재를 포함하는 회로기판 어셈블리에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 방열부재는, 반도체 소자가 삽입되는 수용홈; 및 상기 반도체 소자 및 수용홈 사이에 구비되며, 상기 반도체 소자가 상기 수용홈에 고정되게 하는 적어도 하나 이상의 탄성체를 포함한다.
본 발명에 따른 방열부재에 의하면, 전력용 반도체 소자를 구부릴 필요없이 용이하게 고정시킬 수 있으므로, 방열부재 설치 공정의 노력 및 수고를 덜 수 있다.
또한, 전력용 반도체 소자를 방열부재에 고정하기 위한 볼트 등이 요구되지 않으므로 전체 부품의 숫자를 줄일 수 있다. 그리고 나아가, 인쇄회로기판(PCB)에 볼트 조립 등을 위한 구멍을 뚫을 필요가 없게 되므로, 인쇄회로기판(PCB)의 패턴 설계의 자유도를 높일 수 있다.
또한, 방열부재 하단에 냉각핀을 사선 구조로 배치함으로써, 뛰어난 방열 성능을 가질 수 있다.

Description

방열부재 및 회로기판 어셈블리{A hit sink and a printed-circuit-board assembly}
본 발명은 방열부재 및 상기 방열부재를 포함하는 회로기판 어셈블리에 관한 것이다.
전력용 반도체소자는 전류나 전압의 크기와 주파수 및 위상 등을 변환하여 전력의 흐름을 제어하는 것이다. 상기 전력용 반도체소자는 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB)에 실장되어 사용되는 것이 일반적이다.
상기 전력용 반도체 소자는 운용 중에 고온의 열을 자체적으로 발생시킨다. 발생된 열을 충분히 외부로 발산하지 못할 경우, 상기 전력용 반도체의 오작동이 유발되거나, 사용수명이 단축되고, 나아가 상기 전력용 반도체를 포함한 전기기기장치의 고장을 유발하게 된다. 따라서, 상기 고온의 열을 외부로 발산시키기 위해 방열부재를 상기 전력용 반도체 소자가 실장된 인쇄회로기판(PCB)에 설치하게 된다.
도 1은 종래의 방열부재의 사시도이다. 도 1을 참조하면 방열부재로 방열판(3)이 사용되고 있다.
도 1과 같이 상기 방열판(3)은 인쇄회로기판(1)에 볼트(6)를 체결하는 방법으로 고정된다. 볼트 체결 방식의 경우, 작업의 용이성을 위하여 인쇄회로기판(1)의 중앙 또는 외곽에 볼트 체결 구멍(4)을 형성하게 된다. 그리고 볼트 체결 구멍(4)이 형성된 위치를 피하여, 인쇄회로기판(1)의 외곽 또는 중앙에 전력용 반도체 소자(2)를 위치시키게 된다.
이러한 조립방법의 경우, 반도체 소자(2)가 설치되는 위치가 제약되므로, 인쇄회로기판(1)의 패턴(pattern) 설계에 자유도가 떨어지게 된다. 또한, 고정을 위한 볼트(6)를 필요로 하여 부품의 개수가 증가하게 된다. 또한, 방열판(3)의 조립을 위하여 인쇄회로기판(1) 상에 위치하는 반도체 소자(2)의 리드선(2a)을 구부려야 하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 전력용 반도체 소자를 클립 등의 탄성체를 통해 고정시킬 수 있는 방열부재를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전력용 반도체 소자의 리드선을 구부릴 필요없이 그대로 삽입할 수 있는 구조의 방열부재를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 사선 구조의 방열핀을 구비하여 방열효과가 뛰어난 방열부재를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방열부재는, 반도체 소자가 삽입되는 수용홈; 및 상기 반도체 소자 및 수용홈 사이에 구비되며, 상기 반도체 소자가 상기 수용홈에 고정되게 하는 적어도 하나 이상의 탄성체를 포함한다.
본 발명에 따른 방열부재에 의하면, 전력용 반도체 소자를 구부릴 필요없이 용이하게 고정시킬 수 있으므로, 방열부재 설치 공정의 노력 및 수고를 덜 수 있다.
또한, 전력용 반도체 소자를 방열부재에 고정하기 위한 볼트 등이 요구되지 않으므로 전체 부품의 숫자를 줄일 수 있다. 그리고 나아가, 인쇄회로기판(PCB)에 볼트 조립 등을 위한 구멍을 뚫을 필요가 없게 되므로, 인쇄회로기판(PCB)의 패턴 설계의 자유도를 높일 수 있다.
또한, 방열부재 하단에 냉각핀을 사선 구조로 배치함으로써, 뛰어난 방열 성능을 가질 수 있다.
도 1은 종래의 방열부재의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 방열부재 및 인쇄회로기판(PCB)의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방열부재의 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방열부재의 저면 사시도.
도 5는 도 2의 I-I'를 따라 절개한 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄성체의 측단면도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일 또는 유사한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결' 되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결' 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결' 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함' 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 회로기판 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 회로기판 어셈블리(100)는 회로기판(110)과, 상기 회로기판(110)에 구비되는 반도체 소자(120)와, 상기 반도체 소자(120)가 결합되는 방열부재(140)를 포함할 수 있다.
상기 회로기판(110)은, 상기 반도체 소자(120)를 포함한 다수의 전기 소자들이 구비되어, 일정한 흐름에 따라 전기신호를 전달하는 역할을 한다. 상기 회로기판(110)에는 상기 반도체 소자(120)가 고정될 수 있도록 하는 소정의 구멍(부호없음)이 형성될 수 있다.
상기 반도체 소자(120)는, 소자 본체(122)와, 상기 소자 본체(122)의 일측에 연결되는 리드선(124)을 포함할 수 있다.
상기 소자 본체(122)의 외면은 플라스틱 재질의 절연체를 포함할 수 있다. 그리고 상기 소자 본체(122)의 일면은 금속 재질의 소자 안착판(126)을 포함할 수 있다.
상기 리드선(124)은 상기 반도체 소자(120)의 내부에 실장된 전기부품와 인쇄회로기판(110) 사이에 흐르는 전류의 통로에 해당된다.
상기 소자 안착판(126)은 상기 반도체 소자(120)의 내부에 실장된 전기부품의 방열을 유도하는 역할을 한다.
상기 소자 본체는 상기 리드선(124)이 연결되는 일측의 반대방향으로 상기 방열부재(140)에 삽입될 수 있다.
상기 방열부재(170)는 상기 반도체 소자(120)와 접촉되며, 상기 반도체 소자(120)에서 발생되는 열을 방열시키는 기능을 한다.
상기 방열부재(170)에는, 상기 반도체 소자(120)가 결합될 수 있으며, 상기 방열부재(170) 및 반도체 소자(120) 사이에는 탄성체(160)와, 절연부재(170)가 개입될 수 있다.
상기 탄성체(160)는 상기 반도체 소자(120)에 일정한 힘을 가하여 상기 반도체 소자(120)가 상기 방열부재(140)에서 이탈되지 않도록 한다.
상기 절연부재(170)는 상기 소자 안착판(126)에서 상기 방열부재(140)로 전류가 흐르는 것을 방지한다.
상기 절연부재(170)는 시트형태의 절연체일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 반도체 소자(120)의 일면에 도포되는 절연물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 절연 물질은 써멀 구리스(thermal grease)일 수 있다. 상기 절연 물질로 써멀 구리스가 사용될 경우, 상기 반도체 소자(120)에서 방열되는 열을 전체면에 고르게 방출시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방열부재의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방열부재의 저면 사시도이다. 도 3 내지 4는 상기 반도체 소자(120)가 삽입되기 전 상태의 방열부재(140)를 도시한 것이다.
도 3 내지 4를 참조하면, 상기 방열부재(140)는 상면부(141)와, 측면부(142)와, 저면부(144)와, 정면부(143)와, 상기 정면부(143)의 상측으로부터 전방을 향하여 연장되는 연장부(145)를 포함할 수 있다.
상기 상면부(141)에는, 상기 방열부재(140)의 내측으로 함몰형성되는 수용홈(141a)이 형성될 수 있다.
상기 수용홈(141a)에는 상기 반도체 소자(120), 탄성체(160) 및 절연부재(170)가 삽입될 수 있다.
상기 탄성체(160)는 상기 반도체 소자(120) 및 수욤홈(141a)의 일측 내벽 사이에 구비되며, 상기 반도체 소자(120)가 상기 수용홈(141a)에 고정되게 한다. 상기 수용홈(141a)에는 적어도 하나 이상의 탄성체(160)가 삽입될 수 있다.
상기 절연부재(170)는 상기 반도체 소자(120) 및 수욤홈(141a)의 일측 내벽 사이에 구비될 수 있다.
상기 탄성체(160) 및 절연부재(170)는 상기 반도체 소자(120)를 중심으로 전후방향 또는 좌우방향에 구비될 수 있다. 상기 탄성체(160) 및 절연부재(170)는 상기 수용홈(141a)의 내벽에 접촉되며, 서로 반대방향에 구비될 수 있다.
예를 들어, 상기 절연부재(170)는 정면부(143) 측의 내벽에 구비될 수 있으며, 상기 탄성체(160)는 상기 절연부재(170)의 반대편 내벽에 삽입될 수 있다.
다만, 상기 탄성체(160) 및 절연부재(170)의 위치 및 방향이 위와 같이 제한되는 것은 아니다.
상기 방열핀(146)는 상기 방열부재(140)의 상면부(141) 및 저면부(144) 사이에 하나 이상 구비될 수 있다. 그리고 상기 방열핀(146)은 상기 수용홈(141a)을 기준으로 상기 절연부재(170)가 구비된 방향을 향하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 방열핀(146)은 대략 사선형태로 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 방열핀(146)은 제 1 경사부(146a)와, 제 2 경사부(146b)와, 라운드부(146c)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 경사부(146a)는 상기 상면부(141) 또는 연장부(145)로부터 저면부(144)를 향하여 경사지게 형성된다. 상기 제 1 경사부(146a)는 상기 상면부(141)에 대하여 제 1 각도(θ1)로 형성될 수 있다. 그리고 제 1 각도(θ1)는 90도 미만일 수 있다.
상기 제 2 경사부(146b)는 상기 제 1 경사부(146a)에서 저면부(144)를 향하여 연장되는 부분이다. 상기 제 2 경사부(146b)는 상기 상면부(141)에 대하여 제 2 각도(θ2)로 형성될 수 있다. 그리고 제 2 각도(θ2)는 90도 미만일 수 있다. 그리고 상기 제 2 각도(θ2)는 상기 제 1 각도(θ1)보다 더 크게 형성될 수 있다.
상기 라운드부(146)는 상기 제 2 경사부(146b)로부터 저면부(144)를 향하여 연장되는 부분이다. 상기 라운드부(146)는 소정의 곡률(R)로 형성될 수 있다.
한편, 상기 방열부재(140)의 외부로는 냉각유체가 흐를 수 있다. 상기 냉각유체는 일례로, 냉각수일 수 있다. 상기 냉각유체는 상기 방열부재(140)의 정면부(143)로부터 배면부(부호없음)를 향하여 흐를 수 있다. 상기 방열핀(146)의 구조에 따르면, 상기 방열부재(140)가 냉각유체로부터 받는 유체저항을 감소시킬 수 있다.
이상에서는 상기 방열핀(146)이 두 개의 경사부(146a, 146b)와 하나의 라운드부(146c)를 포함하는 것으로 설명하였으나, 이에 제한되지 않으며, 상기 방열핀(146)은 하나의 경사부를 가지거나, 하나의 라운드부로 구성되거나, 전체적으로 유선형으로 형성될 수도 있을 것이다. 또한, 상기 방열핀(146)은 상기 정면부(143) 및 배면부(부호없음) 양측으로 형성될 수도 있을 것이다.
다시 말하면, 상기 방열부재(140)는 상면부(141)의 너비는 저면부(144)의 너비보다 크다. 상기 방열부재(140)의 횡단면의 너비는 상면부(141)로부터 저면부(144)로 갈수록 점차 좁아지는 것으로 이해될 수도 있을 것이다.
도 5는 도 2의 I-I'를 따라 절개한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 탄성체(160)는 상기 수용홈(141a)의 내벽에 지지되는 지지부(161)와, 상기 반도체 소자(120)를 가압하는 가압부(163)와, 상기 가압부(163)로부터 연장되는 안내부(167)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 탄성체(160)는 스틸 등의 탄성력을 가지는 재질로 구성될 수 있다.
상기 지지부(161)는 판형일 수 있다.
상기 가압부(163)는 상기 반도체 소자(120)가 위치하는 방향을 향하여 적어도 1회 이상 절곡된 형상일 수 있다. 상기 절곡된 부분은 상기 반도체 소자(120)를 가압하여, 상기 반도체 소자(120)가 상기 방열부재(140)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
상기 안내부(167)는 상기 반도체 소자(120)가 상기 수용홈(141a)에 삽입되는 것을 안내한다. 상기 안내부(167)의 일단은 수직으로 형성될 수 있다. 이와 같은 구조를 통하여, 상기 반도체 소자(120)가 상기 수용홈(141a)에 안전하게 삽입될 수 있다.
한편, 상기 지지부(161) 및 가압부(163)는 한 몸으로 형성될 수 있다. 이 때, 상기 지지부(161) 및 가압부(163)가 연결되는 부분을 연결부(165)라고 할 수 있다.
도 5에서 상기 연결부(165)는 상기 수용홈(141a)의 하측에 구비되는 것으로 도시하였으나, 반대로 상기 연결부(165)는 상기 수용홈(141a)의 상측에 구비될 수도 있을 것이다. 이 경우, 상기 연결부(165)에서 가압부(163)가 맞닿는 부분을 수직으로 절곡시켜, 상기 연결부(165)가 상기 안내부(167)의 기능을 하도록 형성하는 것도 가능하다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄성체의 측단면도이다. 상기 실시예와 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 상기 탄성체(160)는 복수의 탄성체를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 탄성체(160)는 제 1 탄성체(160a)와 제 2 탄성체(160b)를 포함할 수 있다. 상기 제 1 탄성체(160a) 및 제 2 탄성체(160b)는 상기 반도체 소자(120)를 중심으로 서로 반대 방향에 형성될 수 있다.
상기 각 탄성체(160a, 160b)의 일측은 상기 수용홈(141a)의 내벽에 지지되거, 타측은 상기 반도체 소자(120)를 가압한다. 그리고 상기 탄성체(160a, 160b)는 상기 일측으로부터 타측으로 갈수록 점차 단면적이 좁아질 수 있다. 이러한 구조를 통하여, 상기 반도체 소자(120)의 삽입이 용이하게 이뤄질 수 있으며, 상기 탄성체(160a, 160b)는 상기 수용홈(141a)에 안정적으로 지지될 수 있다.
한편, 상기 복수의 탄성체 중 적어도 하나의 탄성체는 절연물질일 수 있다. 상기 절연물질로 이루어진 탄성체는 상기 소자 안착판(126)을 지지할 수 있다. 이 경우, 상기 실시예에 따른 절연부재(170)는 생략될 수 있다.
본 발명에 따른 방열판에 의하면, 전력용 반도체 소자를 구부릴 필요없이 용이하게 고정시킬 수 있으므로, 방열판 설치 공정의 노력 및 수고를 덜 수 있다. 또한, 전력용 반도체 소자를 방열판에 고정하기 위한 볼트 등이 요구되지 않으므로 전체 부품의 숫자를 줄일 수 있다. 그리고 나아가, 인쇄회로기판(PCB)에 볼트 조립 등을 위한 구멍을 뚫을 필요가 없게 되므로, 인쇄회로기판(PCB)의 패턴 설계의 자유도를 높일 수 있다. 또한, 방열판 하단에 냉각핀을 사선 구조로 배치함으로써, 뛰어난 방열 성능을 가질 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 일측에 형성되는 방열핀;
    반도체 소자가 삽입되는 수용홈; 및
    상기 반도체 소자 및 수용홈 사이에 구비되며, 상기 반도체 소자가 상기 수용홈에 고정되게 하는 적어도 하나 이상의 탄성체를 포함하며,
    상기 반도체 소자의 일면은 금속 재질의 소자 안착판을 포함하고,
    상기 소자 안착판 및 수용홈 사이에 구비되는 절연부재를 더 포함하며,
    상기 방열핀은 상기 수용홈을 기준으로 상기 절연부재가 구비된 방향을 향하여 형성되는 방열부재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 소자는,
    소자 본체; 및
    상기 소자 본체의 일측에 연결되는 리드선을 포함하고,
    상기 소자 본체는 상기 일측에 반대되는 방향으로 상기 수용홈에 삽입되는 방열부재.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 수용홈은 상기 방열부재의 상면부에 위치하고,
    상기 방열핀은 상기 방열부재의 상면부 및 저면부 사이에 위치하는 방열부재.
  5. 삭제
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 방열핀은 상기 상면부에 대하여 경사지게 형성되는 방열부재.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 상면부의 너비는 저면부의 너비보다 큰 방열부재.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상면부로부터 저면부로 갈수록 점차 단면적이 좁아지는 방열부재.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성체는,
    상기 수용홈의 내벽에 지지되는 지지부;
    상기 반도체 소자를 가압하는 가압부를 포함하는 방열부재.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 탄성체는,
    상기 지지부 및 가압부를 연결하는 연결부; 및
    상기 가압부에서 연장되며, 상기 반도체 소자가 상기 수용홈에 삽입되는 것을 안내하는 안내부를 더 포함하는 방열부재.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성체는 상기 반도체 소자를 중심으로 서로 반대 방향에 2개 이상 형성되며,
    상기 탄성체 중 적어도 하나는 절연물질로 이루어지는 방열부재.
  12. 제 1항, 제2항, 제4항, 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방열부재; 및
    상기 반도체 소자가 연결되는 회로기판을 더 포함하는 회로기판 어셈블리.
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JPS62107460U (ko) * 1985-12-25 1987-07-09
KR20000004469A (ko) * 1998-06-30 2000-01-25 윤종용 전자제품의 방열장치
KR20000021368U (ko) * 1999-05-26 2000-12-26 윤종용 히트싱크를 이용한 발열부품 고정장치
KR20080027027A (ko) * 2006-09-22 2008-03-26 우리산업 주식회사 블로워모터용 ｆｅｔ소자 고정구조

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