KR20000030091A - 방열금속을 삽입한 인쇄회로기판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄회로 기판에 관한 것으로, 종래에는 인쇄회로 기판은 회로패턴만 형성되어 있으므로 부품을 실장하는 경우 부품에서 발생되는 열을 방열시키기 위한 냉각용 방열판등이 별도로 탑재되어야 하므로 집적도가 떨어진다. 본 발명은 회로패턴이 형성된 인쇄회로기판의 내부에 방열수지로 둘러쌓인 방열금속을 삽입하고 그 방열금속의 일단부를 노출시켜 인쇄회로기판에 장착된 소자로부터 발생되는 열을 상기 방열수지를 통해서 방열금속으로 흡수하여 노출부분에서 방열시켜 냉각시키도록 구성함에 특징이 있다. 상기 인쇄회로 기판이 다층 기판인 경우 쌍을 이룬 회로패턴과 회로패턴 사이에 방열수지와 방열금속을 삽입하여 다층의 방열금속을 삽입 구성할 수 있고, 상기 방열금속은 회로패턴의 접지패턴과 연결시켜 방열효과를 더욱 높일 수 있도록 할 수 있으며, 내부의 방열금속 일부가 노출되거나, 노출시킨 방열금속을 외부 샤시에 연결하여 샤시로 열을 전달하여 방열시키거나, 노출부위를 소정크기로 구성하여 자연냉각시키거나 여러 가지 방법으로 방열할 수 있도록 한다. 따라서 본 발명에 의하면 별도의 방열판을 설치하지 않아도 원하는 냉각효과를 얻을 수 있으므로 전체 회로설계시에 방열판이 차지하는 면적을 줄일수 있기 때문에 소형화에 더욱 기여할 수 있게 된다.

Description

방열금속을 삽입한 인쇄회로기판 {Printed circuit substrate of inserting metal of radiant heat}

본 발명은 인쇄회로기판(PCB)에 관한 것으로, 특히 인쇄회로기판 내부에 방열 금속을 삽입한 인쇄회로 기판에 관한 것이다.

일반적으로 인쇄회로 기판은, 설계된 회로 패턴에 따라 기판에 도전패턴이 형성되고, 그 도전패턴에 따라 전자소자들이 장착되는데, 인쇄회로 기판은 단층구조, 2주구조 또는 다층구조로 구성된다. 그런데, 전자소자들은 동작중에 발열되고 발열문제를 해결하기 위해 여러 가지 방열수단을 이용하고 있다.

기본적인 방열 방법은 열이 많이 발생되는 파워소자등에 방열판을 부착하여 자연 냉각하는 방법이며, 방열판을 부착함과 아울러 외부에 냉각팬을 설치하여 강제 냉각시키는 방법이 이용되고 있다.

그런데, 최근들어 모든 전자 장치들이 소형화되는 추세에 있으나, 발열소자의 방열을 위해서 방열판을 장착하고 있기 때문에 그 방열판의 크기로 인하여 전체 크기를 최소화하지 못하는 경우가 생기고 있다.

상기의 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 PCB 내부에 방열금속을 삽입함으로써 별도의 방열판을 장착하지 않아도 방열문제를 해결할 수 있도록 한 방열금속을 삽입한 인쇄회로 기판을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 의한 인쇄회로 기판은, 회로패턴이 형성된 인쇄회로기판의 내부에 회로패턴의 열을 전달하는 방열수지 및 그 방열수지를 통해 열을 전달받는 방열금속을 삽입하고 그 방열금속의 일단부를 노출시켜 인쇄회로기판에 장착된 소자로부터 발생되는 열을 상기 내부에 삽입된 방열금속으로 흡수하여 노출부분에서 방열시켜 냉각시키도록 구성함에 특징이 있다.

또한, 상기 인쇄회로 기판이 다층 기판인 경우 쌍을 이룬 회로패턴과 회로패턴 사이에 방열수지로 둘러쌓인 방열금속을 삽입하여 다층의 방열금속을 삽입 구성할 수 있다.

또한, 상기 인쇄회로기판 내부에 삽입되는 방열금속은 회로패턴의 접지패턴과 연결시켜 방열효과를 더욱 높일 수 있도록 할 수 있다.

또한, 다층 인쇄회로 가판에서 각 층의 접지패턴과 각층의 방열금속을 공통으로 연결하고 노출면의 일부를 개방시켜 내부의 방열금속 일부가 노출되게 구성할 수 있다.

그리고, 상기 방열금속을 단순 노출시킨 자연 냉각과, 상기 노출시킨 방열금속을 외부 샤시에 연결하여 샤시로 열을 전달하여 방열시키는 자연냉각 또는 냉각팬을 이용한 강제냉각을 겸할 수 있다.

따라서 본 발명에 의하면 별도의 방열판을 설치하지 않아도 원하는 냉각효과를 얻을 수 있으므로 전체 회로설계시에 방열판이 차지하는 면적을 줄일수 있기 때문에 소형화에 더욱 기여할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 방열금속을 삽입한 2층 구조의 인쇄회로기판 구조도

도 2는 본 발명에 의한 방열금속을 삽입한 다층 구조의 인쇄회로기판 구조도

도 3은 본 발명에 의한 다른 실시예를 보인 방열금속을 삽입한 다층 구조의 인쇄회로기판 구조도

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

11, 12, 13, 14 : 회로패턴 15 : 접지패턴

20 : 방열 수지 21 : 일반 기판수지

30, 31, 32, 31', 32' : 금속코어 30' : 방열부

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 방열금속을 삽입한 2층 구조의 인쇄회로기판 구조도이다.

인쇄회로기판의 상면과 하면에 각각 제1, 제2회로패턴(11)(12)이 형성되고, 그 상하면 회로패턴(11)(12)의 접지패턴(15)이 서로 연결된 2층 구조의 인쇄회로기판에 있어서, 상기 회로패턴(11)(12)과 접촉되는 기판부를 방열수지(20)로 형성하고, 그 방열수지(20)의 내부에 소정의 두께를 가지는 금속코어(30)가 방열금속으로 삽입되고, 그 금속코어(30)의 노출부분을 금속샤시에 연결하여 방열하도록 구성된다.

여기서, 상기 회로패턴과 방열금속 사이에만 방열수지(20)를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 방열수지(20)의 내부에 금속코어(30)를 삽입하는 방법은, 소정 두께의 방열수지 기판의 일측면에 회로패턴을 형성하고, 타측면에 금속코어(30)를 형성하며, 그 금속코어(30)가 형성된 면에 방열수지(20)를 적층시켜 금속코어(30)를 덮은 후 그 방열수지(20)의 상면에 회로패턴을 형성하는 방법으로 제작하게 된다. 회로의 발열 특성에 따라 방열수지와 방열금속의 두께를 적절하게 조절하여 설계 제작한다.

이와같이 구성된 본 발명의 인쇄회로기판은, 상기 회로패턴(11)(12)에 장착되는 소자에서 발생되는 열은 방열수지(20)를 통하여 금속코어(30)에 전달되고, 그 금속코어(30)를 통해 열이 외부로 방출하게된다. 상기 금속코어(30)는 인쇄회로기판의 외부로 노출되고, 그 노출부위가 일정한 크기로 형성되어 자연냉각시키거나, 노출된 금속코어(30)를 금속 샤시에 연결하여 금속샤시로 열을 전달하여 방열하게된다. 물론 회로소자의 특성에 따라 강제냉각을 위한 냉각팬이 설치될 수도 있다.

도 2는 본 발명에 의한 방열금속을 삽입한 다층 구조의 인쇄회로기판 구조도이다.

인쇄회로기판의 방열수지(20)의 일측면과 타측면 사이에 다층으로 제1, 제2, 제3, 제4회로패턴(11 - 14)이 형성되어 다층구조를 이루고, 상기 제1, 제2회로패턴(11)(12) 사이에 제1 금속코어(31)가 삽입되며, 상기 제3, 제4회로패턴(13)(14) 사이에 제2금속코어(32)가 삽입되어 구성되며, 상기 제1 - 제4 회로패턴의 접지패턴(15)은 일측에서 서로 공통으로 연결구성된다. 그리고, 상기 제1,제2 금속코어(31)(32)는 기판의 외측으로 노출되고, 그 노출면이 일체로 연결되어 금속샤시에 연결하여 방열하도록 구성된다. 금속코어(31)(32)는 다층 인쇄회로기판의 제작방법에 의해 회로패턴과 회로패턴 사이에 삽입하게된다. 여기서 상기 제2회로패턴(12)과 제3회로패턴(13) 사이는 방열수지(20)가 아닌 일반 기판수지(21)를 사용하여 상하 회로패턴간에 열전달이 가능한 줄어들도록 구성한다.

이와같은 4층 구조의 인쇄회로 기판에서는 서로 대응되는 회로패턴, 즉 제1, 제2회로패턴(11)(12) 사이, 제3, 제4회로패턴(13)(14) 사이에 각각 방열수지(20)를 통해서 하나씩의 금속코어(31)(32)가 삽입되고, 그 금속코어(31)(32)가 외부에 노출되어 금속샤시에 연결되므로써, 다층의 회로소자에서 발생되는 열을 흡수하여 외부 금속샤시에 전달하여 방열하게된다.

도 3은 본 발명에 의한 다른 실시예를 보인 방열금속을 삽입한 다층 구조의 인쇄회로기판 구조도이다.

인쇄회로기판의 방열수지(20)의 상면과 하면 및 내부에 다층의 회로패턴(11 - 14)이 형성된 다층 구조의 인쇄회로기판에 있어서, 상기 기판의 상면과 하면의 바로 내측부에 각각 제1금속코어(31')와 제2금속코어(32')가 삽입되고, 그 제1,제2금속코어(31')(32')가 다층 회로패턴(11 - 14)들의 공통 접지패턴(15)과 연결되어 구성된다. 또한, 일측의 금속코어(31')는 접지패턴(15)과 연결된 상면의 일부를 개방시켜 방열부(30')를 형성한다. 회로패턴과 회로패턴 사이는 일반수지(21)로 기판을 구성한다.

이와같은 다층 구조의 인쇄회로기판에 있어서는, 제1,제2금속코어(31')(32')를 접지패턴(15)과 일체로 연결함으로써 회로기판의 외부에 노출된 접지패턴들로 열을 전달하여 열방출 효율을 높일 수 있으며, 더욱이 일부 접지패턴부위를 개방시켜 내부의 금속코어를 노출시킴으로써 더욱 효과적으로 열을 방출할 수 있는 구조를 제공한다.

물론 이와같은 구조에 있어서도 금속코어(31')(32')를 금속 샤시에 연결하여 열을 금속샤시를 통해 방출하도록 구성할수 있다.

이와같은 본 발명의 실시예에 있어서, 방열금속으로 사용되는 금속코어(30; 31, 32, 31', 32')는 CU, Al, SUS 등의 어느 한 종류 금속 또는 이들의 합금을 이용하며, 금속코어의 매립 깊이와 두께는, 회로의 설계에 따라 실험적으로 방열수지 및 방열금속의 두께를 결정한다. 왜냐하면 각 회로의 특성상 발열양이 다르므로 발열량에 따라 그 열을 흡수 및 전달하여 효과적으로 방열효과를 얻을 수 있도록 구성해야 한다. 또한, 너무 깊게 매립되는 경우 발열소자에서 발생되는 열이 효과적으로 흡수되지 않을 수 있고, 너무 얇게 매립되는 경우 금속코어에 흡수된 열이 역으로 다른 소자에 전달되는 역효과가 발생될 수 있으므로 이러한 점들을 감안하고 외부 조건 등을 감안하여 설계되어야 한다.

본 발명에서는 인쇄회로 기판의 회로패턴과 회로패턴 사이 즉, 기판 내부에 방열금속을 삽입하고 그 방열금속을 외부 샤시에 연결하거나, 일부를 방열판으로 연장 노출시키거나, 접지패턴과 연결시키는 방법 등을 동원하여 소자별 방열판을 설치하지 않고서도 방열 효과를 얻을 수 있도록 한 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 인쇄회로기판에 있어서, 방열금속을 기판 내부에 삽입함으로써, 외부에 탑재되는 부품의 방열판의 역할을 할수 있게되므로 기판의 부품실장 집적도를 높일 수 있게 된다. 또한 방열금속을 샤시에 연결하여 열전달을 하거나, 기판의 접지패턴과 일체로 연결함으로써 방열효과를 높일 수 있게된다.

Claims (7)

1. 인쇄회로 기판에 있어서,

   인쇄회로 기판의 회로패턴에 탑재되는 부품의 열을 전달받아 외부로 방출하기 위한 금속코어를 방열금속으로 인쇄회로 기판의 내부에 메립시키고, 그 방열금속과 회로패턴 사이에는 방열수지로 기판을 구성하며, 상기 금속코어의 일부를 노출시켜 외부로 열을 방출하도록 구성한 것을 특징으로 하는 방열금속을 삽입한 인쇄회로 기판.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 방열금속은,

   CU, Al, SUS 중 어느 한 종류 금속 또는 이들의 합금인 것을 특징으로 하는 방열금속을 삽입한 인쇄회로 기판.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 금속코어는,

   상기 금속코어를 기판의 측면으로 노출시켜 그 노출부위를 외부의 금속샤시에 열 전달이 가능하도록 접촉 결합시켜 방열하도록 구성된 것을 특징으로 하는 방열금속을 삽입한 인쇄회로 기판.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 금속코어는,

   인쇄회로기판의 회로패턴에 형성되는 접지패턴과 일체로 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 방열금속을 삽입한 인쇄회로 기판.
5. 양 표면과 내부에 다층으로 배열형성되는 회로패턴을 가지는 다층구조의 인쇄회로기판에 있어서,

   상기 회로패턴 층과 층 사이에 각기 금속코어를 내삽하여 다층의 방열금속을 삽입하고, 각 방열금속과 이웃하는 회로패턴 사이는 방열수지로 기판을 구성하며, 상기 다층 금속코어를 방열이 가능한 외부의 샤시에 접촉 연결시켜 구성한 것을 특징으로 하는 방열금속을 삽입한 인쇄회로 기판.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 다층 금속코어는,

   다층 회로패턴의 각 접지패턴과 공통 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 방열금속을 삽입한 인쇄회로 기판.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 다층 금속코어는,

   인쇄회로 기판의 표면의 일부를 개방시켜 메립된 금속코어의 일부가 노출되게 구성된 것을 특징으로 하는 방열금속을 삽입한 인쇄회로 기판.