KR200317709Y1 - 전자부품용 방열판 및 그 장착구조 - Google Patents

Abstract

본 고안에 의한 전자부품의 방열판 및 그 장착구조는 회로기판에 실장된 전자부품의 일측에 밀착되어 열을 방열토록 다수의 플레이트가 형성된 방열판에 있어서, 상기 방열판은 일측에 상기 회로기판에 접속되는 연장부가 형성되고, 상기 회로기판에는 상기 연장부에 대응되는 비아홀이 형성되어 상기 전자부품에서 발생된 열이 상기 회로기판으로 전달되도록 상기 연장부가 밀착되게 삽설되도록 구성되어, 상기 방열판으로만 방열되는 열이 상기 회로기판을 통해 분산 방열됨으로서 상기 전자부품의 열을 효과적으로 방열할 수 있고, 상기 전자부품이 고온의 환경에 노출되더라도 빠른시간에 방열되므로 열적손상이 방지되는 효과가 있다.

Description

전자부품용 방열판 및 그 장착구조 {a radiator for a electric parts and it's mounting structure}

본 고안은 전자부품의 작동시 발생된 열을 냉각시키는 방열판 및 그 장착구조에 관한 것으로서, 전자부품의 열을 냉각시키는 방열판이 회로기판에 접속되도록 하여 냉각효과가 향상되는 전자부품용 방열판 및 그 장착구조에 관한 것이다.

근래 전자산업의 추세가 초소형, 고집적화 되어감에 따라 인쇄회로기판에 실장되는 전자부품은 상기 인쇄회로기판과 접속 방법에 따라 부품의 리드가 부품본체의 측면에 형성된 큐에프피(QFP;Quad Flat Package)와, 부품본체의 하면에 볼 형상으로 형성된 비지에이(BGA;Ball Grid Array) 또는 씨에스피(CSP;Chip Scale Package) 등의 형태로 제작되고 있다.

상기와 같이 구성되는 전자부품은 고속클럭으로 작동되며 고열이 발생되므로 적절한 냉각이 이루어지지 않을 경우 회로가 손상을 입게된다.

또한, 상기 전자부품을 회로기판에 실장시키기 위해서는 회로기판에 입혀진 솔더를 리플로우시킨 후 상기 전자부품을 실장하는데, 상기 솔더의 리플로우시 고온으로 가열됨에 따라 상기 전자부품이 열적손상을 입게되므로 상기 전자부품의 냉각을 위해 열을 방열시키는 구조가 사용되고 있다.

도 1a는 종래기술의 실시예에 의한 전자부품의 방열판 장착구조가 도시된 구성도이고, 도 1b는 종래기술의 실시예에 의한 전자부품의 방열판 장착구조가 도시된 구성도로서, 종래의 전자부품(10,20)은 부품본체(11,21)의 측면에 형성된 리드(14) 또는 하측에 형성된 솔더볼(24) 등의 부품단자가 전기적인 접속을 위해 회로기판(1,6)의 전극패드(2,7)에 실장된다.

그리고, 상기 부품본체(11,21)의 상면에는 도전성 페이스트 또는 열전달률이 우수한 에폭시계열의 수지물(16,26)이 도포되고, 그 위에 구리 또는 알루미늄 합급계열의 방열판(30)이 밀착되는데, 상기 방열판(30)은 다수의 플레이트(32)로 형성되어 상기 전자부품(10,20)의 작동시 발생되는 열이나 리플로우 공정시 발생되는 열이 방열되도록 구성된다.

그러나, 기술의 발전에 따라 상기 전자부품의 크기가 소형화되며 더 많은 열이 발생되게 되어 적절한 냉각이 곤란한 문제점이 발생되었다. 또한, 리플로우시 사용되는 솔더는 인체에 유해한 납성분이 함유되어 있어 사용이 제한됨에 따라 납성분이 없는 무연솔더가 대체 사용되고 있으나, 상기 무연솔더의 용융온도는 210℃이상으로 183℃이상인 일반솔더의 용융온도보다 높게 되어 리플로우시 고온에 의해 상기 전자부품이 손상을 입게 되었다.

더욱이, 상기 전자부품의 안정된 접속조직 및 접합강도를 얻기위해서는 상기무연솔더는 약 235℃ 내지 240℃의 온도에서 솔더링되므로, 상기와 같이 고온에 노출된 전자부품은 열적손상 및 불량으로 이어질 수 있는 우려가 매우 높았다.

한편, 리플로우 공정의 온도를 낮추게 되면 솔더링을 행하기 위한 열량이 부족하여 접합력이 약해지고, 상기 무연솔더의 조직 구성이 불안정해지는 등의 불량이 발생하게 된다. 그러므로, 기판내 최고온도는 250±5℃이하로 억제시키고, 상기 회로기판의 최저온도는 230℃ 내지 240℃ 내외에서 제어할 수 있는 정밀한 리플로우 조건 및 상기 전자부품들을 열적 손상으로부터 보호할 수 있는 방열판 및 방열판 장작구조의 개발이 절실하였다.

더욱이, 종래 리플로우 공정시 사용되는 리플로우 머신에는 가열을 위해 보통 4~6개의 히터가 구비되어 있으나, 가열되는 위치 및 시간에 따라 온도편차 또는 구배가 커져 상기 전자부품의 접속이 나빠지는 문제점이 있었다. 이의 해결을 위해 최소 8개 이상의 히터가 구비된 리플로우 머신이 제안되었으나, 현실적으로 종래의 리플로우 머신에 히터를 추가 장착하는데는 막대한 투자부담이 초래되는 문제점이 있었다.

또한, 종래에는 상기 방열판이 상기 회로기판에 단단히 고정되지 않은 상태로 작업이 진행되어 공정상 취급 부주의로 인해 방열판의 밀착정도가 떨어지거나 부품으로부터 떨어지는 등의 불량이 발생되기도 하였다.

특히, 종래의 방열판은 상기 회로기판과 리드 또는 솔더볼 등의 접속단자만을 통해 접속되므로 상기 회로기판을 통한 방열효과가 미미하였으며, 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 전자부품의 제조시 방열판을 일체로 형성하거나, 기계적인고정장치를 부착하여 사용하거나, 방열판을 제거하는 대신 방열효과가 있는 테이프 등의 방열 보조장치를 부착하여 사용하였으나, 이로 인해 부품단가가 상승되고, 불필요한 공정이 추가되어 생산성이 저하되는 문제점이 발생되어 근본적인 해결방안이 제시되지 못하였다.

본 고안은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 회로기판에 표면실장된 전자부품이 필요이상 고온으로 가열되지 않도록 방열판의 형상 및 장착구조를 개선하여, 상기 방열판이 열전달율이 높은 구리 패턴으로 형성된 회로기판을 통해 방열되도록 하여 추가공정 및 비용의 증가없이 보다 높은 방열효과를 얻을 수 있는 전자부품의 방열판 및 그 장착구조를 제공하는데 목적이 있다.

도 1a는 종래기술의 실시예에 의한 전자부품의 방열판 장착구조가 도시된 구성도,

도 1b는 종래기술의 실시예에 의한 전자부품의 방열판 장착구조가 도시된 구성도,

도 2a는 본 고안의 실시예에 의한 전자부품의 방열판 장착구조가 도시된 구성도,

도 2b는 본 고안의 다른 실시예에 의한 전자부품의 방열판 장착구조가 도시된 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

51,56 : 회로기판 52,57 : 전극패드

53,58 : 비아홀 54,59 : 동박

60,70 : 전자부품 62,72 : 부품본체

64 : 리드 66,76 : 전도성 페이스트

74 : 솔더볼 80 : 방열판

82 : 플레이트 84 : 연장부

86 : 솔더 페이스트

상기한 과제를 실현하기 위한 본 고안에 의한 전자부품의 방열판은 회로기판에 실장된 전자부품의 일측에 밀착되어 열을 방열토록 다수의 플레이트가 형성된 방열판에 있어서,

상기 방열판은 일측에 상기 회로기판에 접속되는 연장부가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안에 의한 전자부품의 방열판 장착구조는 전자부품이 표면실장된회로기판과, 상기 전자부품의 상측에 밀착되어 상기 전자부품의 열을 방열시키는 방열판으로 구성되어,

상기 방열판의 밑면에는 하측으로 돌출형성된 연장부가 형성되고, 상기 회로기판에는 상기 연장부에 대응되는 비아홀이 형성되어 상기 전자부품에서 발생된 열이 상기 회로기판으로 전달되도록 상기 연장부가 밀착되게 삽설된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2a는 본 고안의 실시예에 의한 전자부품의 방열판 장착구조가 도시된 구성도이고, 도 2b는 본 고안의 다른 실시예에 의한 전자부품의 방열판 장착구조가 도시된 구성도이다.

본 고안의 실시예에 있어서, 전자부품은 도 2a에 도시된 바와 같이, 부품본체(62,72)의 형상이 사각형으로 형성되고, 상기 부품본체(62,72)의 측면에는 전기적 접속을 위한 다수의 리드(64)가 형성된 큐에프피(QFP;Quad Flat Package)로 이루어져 회로기판(51)의 전극패드(52)에 실장되고, 본 고안의 다른 실시예에 있어서, 상기 전자부품은 도 2b에 도시된 바와 같이, 부품본체(62,72)의 형상이 사각형으로 형성되고, 상기 부품본체(62,72)의 하면에는 전기적 접속을 위한 다수의 솔더볼(74)이 형성된 비지에이(BGA;Ball Grid Array)로 이루어져 회로기판(56)의 전극패드(57)에 실장된다.

그리고, 상기 전자부품(60,70)의 상측에는 방열판(80)이 밀착되는데, 상기방열판(80)은 상기 전자부품(60,70)의 작동시 발생되는 열을 방열시켜 상기 전자부품(60,70)이 열적손상을 입지 않도록 하는 것으로서, 상기 전자부품(60,70)에서 전달된 열의 방열효율이 증가되도록 다수의 플레이트(82)로 형성되어 있다.

여기서, 상기 방열판(80)은 열에 대한 전도도가 증가되도록 열전도도가 높은 구리 또는 알루미늄 합금으로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 방열판(80)과 상기 전자부품(60,70)의 사이에는 전도성 페이스트 혹은 열전달 능력이 뛰어난 에폭시 계열의 수지물(66,76)이 도포됨으로서 상기 방열판(80)으로 전달되는 열량을 증가시킬 수 있다.

그리고, 상기 방열판(80)은 밑면의 형상이 상기 전자부품(60,70)의 단면보다 조금 큰 사각형으로 형성되고, 상기 방열판(80)의 밑면 모서리에는 하방으로 각각 돌출되어 상기 회로기판(51,56)에 접속되는 연장부(84)가 형성된다.

이는 상기 회로기판(51,56)의 패턴이 열전달 성능이 뛰어난 구리재질로 이루어지는바, 상기 방열판(80)을 상기 회로기판(51,56)에 접속시킴으로서 상기 전자부품(60,70)의 열을 상기 회로기판(51,56)을 통해 방열될 수 있도록 한 구조로서, 이를 위해 상기 연장부(84)는 상기 회로기판(51,56)의 두께 및 상기 회로기판(51,56)에 실장된 전자부품(60,70)의 높이의 합보다 적어도 3~5mm 정도 길게 형성된다.

그리고, 상기 회로기판(51,56)에는 상기 연장부(84)에 대응되는 비아홀(53,58)이 형성되는데, 상기 비아홀(53,58)은 상기 회로기판(51,56)에 관통되게 형성된 홀 주위로 동박(54,59)이 형성된 것으로서, 상기 연장부(84)의 하단이 상기 비아홀(53,58)에 접속되며 관통된다.

그리고, 상기 비아홀(53,58)과 상기 연장부(84) 사이에는 솔더 페이스트(86)가 충진되는데, 상기 비아홀(53,58)에 충진된 솔더 페이스트(86)는 리플로우 공정을 통해 용융된 후 재결상되며 상기 방열판(80)이 상기 회로기판(51,56)에 고정되게 한다.

상기와 같이 상기 연장부(84)의 하단이 상기 회로기판(51,56)과 접속됨으로서, 상기 전자부품(60,70)에서 발생된 열이 상기 방열판(80)을 통해 외부로 방열되는 동시에 상기 연장부(84)를 통해 상기 회로기판(51,56)으로 전달된 후, 상기 회로기판(51,56)에서 외부로 방열되게 된다.

한편, 상기 회로기판(51,56)에 실장되는 전자부품(60,70)이 양면으로 실장될 경우, 상기 방열판(80)은 상기 비아홀(53,58)에 별도의 솔더 페이스트(86)가 충전되지 않더라도 플로우 또는 리플로우 공정시에 솔더 페이스트(86)가 용융삽입된 후 결상됨으로서 상기 방열판(80)의 하단이 상기 회로기판(51,56)에 밀착되며 고정되게 된다.

이상과 같이 본 고안에 의한 전자부품의 방열판 및 그 장착구조를 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 고안은 한정되지 않으며 그 고안의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 재질을 포함한 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

따라서, 상기와 같이 구성되는 본 고안에 의한 전자부품의 방열판 및 그 장착구조는 상기 방열판의 일측에 상기 회로기판에 접속되는 연장부가 형성되고, 상기 회로기판에는 상기 연장부에 대응되는 비아홀이 형성되어 상기 전자부품에서 발생된 열이 상기 회로기판으로 전달되도록 상기 연장부가 밀착되게 삽설되도록 이루어져, 상기 방열판으로만 방열되는 열이 상기 회로기판을 통해 분산 방열됨으로서 상기 전자부품의 열을 효과적으로 방열할 수 있고, 상기 전자부품이 고온의 환경에 노출되더라도 빠른시간에 방열되므로 열적손상이 방지되는 효과가 있다.

또한, 리플로우 공정시 상기 전자부품에 가열되는 온도가 상기 회로기판을 통해 효과적으로 분산되므로 별도의 히터가 추가되지 않더라도 가열위치 및 시간에 따른 온도편차 및 구배가 작게 되어 상기 전자부품이 우수한 품질로 실장되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 회로기판에 실장된 전자부품의 일측에 밀착되어 열을 방열토록 다수의 플레이트가 형성된 방열판에 있어서,

   상기 방열판은 일측에 상기 회로기판에 접속되는 연장부가 형성된 것을 특징으로 하는 전자부품의 방열판.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 방열판은 상기 전자부품에 밀착되는 면이 사각형으로 형성되고,

   상기 연장부는 상기 방열판의 밑면 모서리에서 하방으로 각각 돌출형성된 것을 특징으로 하는 전자부품의 방열판.
3. 전자부품이 표면실장된 회로기판과,

   상기 전자부품의 상측에 밀착되어 상기 전자부품의 열을 방열시키는 방열판으로 구성되어,

   상기 방열판의 밑면에는 하측으로 돌출형성된 연장부가 형성되고,

   상기 회로기판에는 상기 연장부에 대응되는 비아홀이 형성되어 상기 전자부품에서 발생된 열이 상기 회로기판으로 전달되도록 상기 연장부가 밀착되게 삽설된것을 특징으로 하는 전자부품의 방열판 장착구조.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 비아홀에는 상기 연장부가 밀착되도록 솔더페이스트가 충진된 후 용융 결상되는 것을 특징으로 하는 전자부품의 방열판 장착구조.