KR20060099640A - Printed circuit board including heat transfer structure - Google Patents
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Abstract
인쇄 회로 기판의 자체 내부에 열전달을 위한 구조물을 구비하여, 부품으로부터 발생되는 열을 효율적으로 분산시키는 것이 가능하여 높은 냉각 성능을 가지면서도 그 두께를 얇게 유지할 수 있는 새로운 구조의 인쇄 회로 기판이 제공된다.By providing a structure for heat transfer inside the printed circuit board itself, it is possible to efficiently dissipate the heat generated from the component to provide a new structure of the printed circuit board having a high cooling performance while maintaining a thin thickness .
본 발명의 열전달 구조를 내장한 인쇄 회로 기판은, 전자 부품 간의 배선을 위한 도전성 배선 패턴이 적어도 외면상의 일부 영역에 형성되고, 밀봉된 내부 공간을 가지며, 상기 내부 공간에는 상기 전자 부품에서 발생되는 열에 의해 상변화를 일으키는 냉매가 주입되는 PCB 몸체와, PCB 몸체의 내부 공간에 삽입되어 전자 부품들 중 적어도 일부가 배치될 영역에 대향하는 내벽 면에 접하고, 그 내부에는 냉매를 보유할 수 있고 모세관력에 의해 내벽 면과 평행한 방향으로의 냉매의 이동 통로를 제공할 수 있는 미세 채널들이 형성된 하나 이상의 윅 구조물과, 전자 부품들 중 적어도 일부가 배치될 영역에 대향하는 내벽 면에 윅 구조물이 밀착되도록 지지하며, 냉매 및 증기의 이동 통로를 제공하기 위한 복수개의 관통 개구를 갖는 하나 이상의 지지 구조물을 포함하여 이루어지며, 여기서, 냉매는 PCB 몸체 내부 공간의 적어도 일부를 채우고, 윅 구조물 내부의 미세 채널에서 발생되는 모세관력(capillary force)에 의하여 윅 구조물을 따라 이동하고 전자 부품으로부터 발생되는 열에 의해 기화되어 이동한 후 응축되어, 내부 공간에서 순환함으로써 열전달을 수행하는 것을 특징으로 한다.The printed circuit board incorporating the heat transfer structure of the present invention has a conductive wiring pattern for wiring between electronic components formed in at least a portion on an outer surface thereof, and has a sealed inner space, wherein the inner space is provided with heat generated from the electronic component. A PCB body into which a refrigerant causing phase change is injected, and an inner wall surface inserted into an internal space of the PCB body to face an area where at least some of the electronic components are to be disposed, and having a refrigerant therein, and having a capillary force Thereby allowing the wick structure to be in close contact with the at least one wick structure in which fine channels are formed which can provide a passage for the movement of the refrigerant in a direction parallel to the inner wall face, and the inner wall face opposite to the area where at least some of the electronic components are to be placed. At least one support structure having a plurality of through openings for supporting the moving passages of the refrigerant and the vapor Wherein the refrigerant fills at least a portion of the interior space of the PCB body and moves along the wick structure by capillary forces generated in the microchannels inside the wick structure and by heat generated from the electronic component. After vaporizing and moving, it is condensed and circulated in the inner space to perform heat transfer.
인쇄 회로 기판, PCB, 방열, 열전달, 냉각, 열교환, 냉매, 응축, 기화 Printed circuit board, PCB, heat dissipation, heat transfer, cooling, heat exchange, refrigerant, condensation, vaporization
Description
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 인쇄 회로 기판의 구성 및 일부 단면을 개략적으로 예시한다.1 schematically illustrates a configuration and a partial cross section of a printed circuit board according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 제2 실시예의 일부 단면 구조를 개략적으로 나타낸다.2 schematically shows a partial cross-sectional structure of a second embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 제3 실시예의 일부 단면 구조를 개략적으로 나타낸다.3 schematically shows a partial cross-sectional structure of a third embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 제1 실시예의 인쇄 회로 기판을 구성하는 각 부품들을 도시한다.Fig. 4 shows each component constituting the printed circuit board of the first embodiment of the present invention.
도 5는 비아 홀 등 상하면 관통 구조가 형성된 경우인, 본 발명의 제4 실시예의 구성을 개략적으로 나타낸다.Fig. 5 schematically shows the configuration of the fourth embodiment of the present invention in the case where the upper and lower through structures, such as via holes, are formed.
도 6은 비아 홀 등 상하면 관통 구조가 형성된 경우인, 본 발명의 제5 실시예의 구성을 개략적으로 나타낸다.6 schematically shows the configuration of the fifth embodiment of the present invention in the case where the upper and lower through structures, such as via holes, are formed.
도 7은 패키지 내의 방열판으로 응용되는 경우인, 본 발명의 제6 실시예의 구성을 개략적으로 나타낸다.7 schematically shows a configuration of a sixth embodiment of the present invention, which is a case where it is applied to a heat sink in a package.
도 8a 내지 8b는 본 발명의 윅 구조물의 종류를 예시하는 도면이다.8A to 8B are views illustrating types of wick structures of the present invention.
도 9a 내지 도 9f는 본 발명의 지지 구조물의 다양한 예를 도시한다.9A-9F illustrate various examples of support structures of the present invention.
도 10은 지지 구조물을 생략한 경우인, 본 발명의 제7 실시예를 도시한다.10 shows a seventh embodiment of the invention, in which case the support structure is omitted.
도 11은 상판 또는 하판의 내벽 면에 돌기를 추가 구성한 경우인, 본 발명의 제8 실시예를 도시한다.FIG. 11 shows an eighth embodiment of the present invention in the case where protrusions are additionally configured on the inner wall surface of the upper plate or the lower plate.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
110: 상판 120: 하판110: top plate 120: bottom plate
112, 113: 윅 구조물 114: 지지 구조물112, 113 wick structure 114: support structure
본 발명은 열전달 구조를 내장한 인쇄 회로 기판에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 각종 장치 및 기기에 전기·전자 회로를 탑재시키기 위한 인쇄 회로 기판(PCB: Printed Circuit Board) 내부에 열전달을 위한 구조물을 구비하여, 인쇄 회로 기판 상에 탑재되는 부품으로부터 발생되는 열을 효율적으로 냉각시키는 것이 가능한, 열전달 구조를 내장한 인쇄 회로 기판을 제공하기 위한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근 메모리, 중앙처리유닛(CPU) 및 임베디드 칩(embeded chip) 등 반도체 칩의 고집적화에 따라 칩의 원활한 냉각이 더욱 중요해지고 있는 추세이며, 또한, 노트북, PDA, 휴대폰 등 모바일 전자제품의 초 경량화 및 슬림화가 진행되고 있다. 따라서 이러한 전자 기기 내부에 탑재되어 전자회로를 실장하기 위한 인쇄 회로 기판(PCB: Printed Circuit Board)도 점차 소형화되고 있으며, 그 표면의 부품 집적도가 매우 높아지고 있는 실정이다.In recent years, with the high integration of semiconductor chips such as memory, central processing unit (CPU), and embedded chips, smooth cooling of chips is becoming more important. In addition, ultra-light weight of mobile electronic products such as notebooks, PDAs, mobile phones, Slimming is in progress. Therefore, printed circuit boards (PCBs) mounted inside such electronic devices and for mounting electronic circuits are gradually miniaturized, and the degree of component integration on the surface thereof is very high.
일반적인 종래 기술의 인쇄 회로 기판은 절연 판의 단면 또는 양면에 도전체 층이 구비되어 있다. 도전체 층은 우선 전면에 증착 및 도금 등의 방법으로 형성되어 적절한 패턴에 의해 식각(etching)되거나, 또는 처음부터 실크스크린 인쇄 등의 기법에 의해 소정 패턴을 갖도록 형성되는 경우도 있다. 양면 PCB의 경우에는 절연 판을 관통하는 비아 홀 등을 형성하여 전면의 도체 패턴 중 필요로 하는 부분과 후면의 도체 패턴 중 필요로 하는 부분을 연결한다.A typical prior art printed circuit board is provided with a conductor layer on one or both sides of the insulating plate. The conductor layer may be first formed on the entire surface by a method such as deposition and plating to be etched by an appropriate pattern, or may be formed to have a predetermined pattern by a technique such as silk screen printing from the beginning. In the case of a double-sided PCB, a via hole penetrating through an insulating plate is formed to connect a required portion of the conductor pattern on the front side and a required portion of the conductor pattern on the back side.
이러한 종래 기술의 PCB는 단단한(rigid) 재질로 된 것도 있으며, 어느 정도 유연성을 갖는(flexible) 재질로 된 것도 존재한다. 절연 판의 재질은 수지, 세라믹 등 다양한 것이 사용되고 있으며, 수지로 된 것들도 종이, 유리 섬유, 유리 부직포 등 보강 기재를 포함한 것들이 많이 사용된다.Such prior art PCBs are made of rigid materials, and some of them are made of flexible materials. Various materials such as resins and ceramics are used for the insulation plate, and resins are also used in many cases including reinforcing base materials such as paper, glass fiber, and glass nonwoven fabric.
상술한 바와 같이, 최근 반도체 칩의 고집적화 및 PCB의 소형화에 따른 전자부품 집적도의 상승 추세에 따라, 종래에는 자연 냉각이나 팬(fan) 설치 등의 방법에 의하여 충분하였던 냉각이 점차 문제로 되고 있다. 또한 소형의 모바일 기기에서는 냉각 팬 등의 설치도 용이하지 않으며, 내부에 공기를 순환시킬 공간도 충분하지 않기 때문에, 더욱 문제가 되고 있다. 이러한 결과에 따른 전자 부품의 충분치 못한 냉각은 부품의 수명을 단축시키고 기기의 오동작을 초래할 수 있게 된다.As described above, with the recent trend of increasing the integration of electronic components due to the high integration of semiconductor chips and the miniaturization of PCBs, cooling, which has conventionally been sufficient by natural cooling or fan installation, has become a problem. Moreover, installation of a cooling fan is not easy in a small mobile device, and since there is not enough space to circulate air inside, it becomes a problem further. Inadequate cooling of the electronic components resulting from this can shorten the life of the components and lead to malfunction of the equipment.
따라서 PCB 상에 실장되는 전자부품의 원활한 냉각을 위해 PCB 구조 자체를 개선하거나, 또는 PCB에 별도의 냉각 구조를 부가하는 등의 다양한 개선이 이루어지고 있다. PCB 구조 자체의 개선으로 냉각 특성을 향상시키기 위하여, 공개특허공보 제2002-13920호에서는, 전기적 접속을 위한 비아 홀이 아닌 열전달을 위한 다수개의 비아 홀을 PCB에 마련하고, 그 내부를 열 전도성이 좋은 금속으로 채우는 구성을 갖는 PCB 구조를 제안하고 있다. 또한, 실용신안등록번호 제20-207243호에는, PCB의 절연체 판 내부에 금속판을 매립시키고, 전자 부품이 탑재되는 곳을 노출시켜 전자 부품에서 발생되는 열을 절연체 판 내부의 금속판을 통하여 전달되도록 함으로써 열전달 효율을 높이고자 하는 PCB 구조가 제안되었다. Therefore, various improvements have been made such as improving the PCB structure itself or adding a separate cooling structure to the PCB for smooth cooling of electronic components mounted on the PCB. In order to improve cooling characteristics by improving the structure of the PCB itself, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2002-13920 discloses that a plurality of via holes for heat transfer are provided on a PCB instead of via holes for electrical connection. A PCB structure with a good metal fill configuration is proposed. In addition, Utility Model Registration No. 20-207243 embeds a metal plate inside an insulator plate of a PCB, exposes the place where the electronic component is mounted, and transmits heat generated from the electronic component through the metal plate inside the insulator plate. A PCB structure has been proposed to improve heat transfer efficiency.
그 외에도, PCB에 새시, 열전 소자 등의 부가적인 장치를 부착하여 PCB의 냉각을 수행하고자 하는 종래기술로는, 공개특허공보 제10-1985-6302호, 공개특허공보 제20-1998-54275호 및 공개특허공보 제1997-53682호 등을 들 수 있다.In addition, conventional techniques for attaching additional devices such as chassis and thermoelectric elements to the PCB to perform cooling of the PCB, Korean Patent Publication Nos. 10-1985-6302 and 20-1998-54275 And Unexamined Patent Publication No. 1997-53682.
그러나 상술한 종래 기술의 PCB 구조로는, PCB 자체의 구조를 위 종래기술들에 따라 개선한다고 하여도 달성할 수 있는 열전달 성능에 한계가 있다는 문제점이 있고, PCB에 추가적인 구조물을 부가하게 될 경우 전자부품 및 PCB 조립체의 전체 부피를 줄이기 어렵다는 문제점이 존재한다.However, the above-described prior art PCB structure has a problem in that there is a limit in heat transfer performance that can be achieved even if the structure of the PCB itself is improved according to the above prior arts, and when an additional structure is added to the PCB, There is a problem that it is difficult to reduce the total volume of components and PCB assemblies.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 인쇄 회로 기판의 자체 내부에 열전달을 위한 구조물을 구비하여, 인쇄 회로 기판 상에 탑재되는 부품으로부터 발생되는 열을 효율적으로 분산시키는 것이 가능한 인쇄 회로 기판을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and includes a structure for heat transfer inside the printed circuit board itself, and the printed circuit board which can efficiently dissipate heat generated from the components mounted on the printed circuit board It is to provide.
또한, 본 발명은 효율적인 열전달에 의해 높은 냉각 성능을 가지면서도 그 두께를 얇게 유지할 수 있는 인쇄 회로 기판을 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to provide a printed circuit board that can maintain a thin thickness while having high cooling performance by efficient heat transfer.
나아가서, 본 발명은 인쇄 회로 기판 상의 배선 설계에 지장을 주지 않도록 구성하는 것이 가능한 열전달 구조를 인쇄 회로 기판의 내부에 형성시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.Furthermore, the present invention is intended to enable the formation of a heat transfer structure inside the printed circuit board which can be configured so as not to interfere with the wiring design on the printed circuit board.
아울러, 본 발명은 각종 전자 부품을 탑재한 인쇄 회로 기판의 전체 부피를 증가시키지 않고, 냉각을 위한 부가 부품의 설치를 위해 인쇄 회로 기판의 면적을 증가시키거나 구조를 복잡하게 하는 일이 없이도, 열전달 구조물을 내장하여 저렴한 제조비용으로 높은 열전달 효율을 얻을 수 있도록 하는 새로운 구조의 인쇄 회로 기판을 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention does not increase the overall volume of a printed circuit board on which various electronic components are mounted, and heat transfer without increasing the area of the printed circuit board or complicated structure for installation of additional components for cooling. The purpose of the present invention is to provide a printed circuit board having a new structure in which a structure is built to obtain high heat transfer efficiency at a low manufacturing cost.
이와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 제1 특징에 의한, 열전달 구조를 내장한 인쇄 회로 기판은, 전자 부품 간의 배선을 위한 도전성 배선 패턴이 적어도 외면상의 일부 영역에 형성되고, 밀봉된 내부 공간을 가지며, 상기 내부 공간에는 상기 전자 부품에서 발생되는 열에 의해 상변화를 일으키는 냉매가 주입되는 PCB 몸체; 상기 PCB 몸체의 상기 내부 공간에 삽입되어 상기 전자 부품들 중 적어도 일부가 배치될 영역에 대향하는 내벽 면에 접하고, 그 내부에는 상기 냉매를 보유할 수 있고 모세관력에 의해 상기 내벽 면과 평행한 방향으로의 상기 냉매의 이동 통로를 제공할 수 있는 미세 채널들이 형성된 하나 이상의 윅 구조물; 및 상기 전자 부품들 중 적어도 일부가 배치될 영역에 대향하는 내벽 면에 상기 윅 구조물이 밀착되도록 지지하며, 상기 냉매 및 증기의 이동 통로를 제공하기 위한 복수개의 관통 개구를 갖는 하나 이상의 지지 구조물을 포함하며, 상기 냉매는 상기 PCB 몸체 내부 공간의 적어도 일부를 채우고, 상기 윅 구조물 내부의 미세 채널에서 발생되는 모세관력(capillary force)에 의하여 상기 윅 구조물을 따라 이동하고 상기 전자 부품으로부터 발생되는 열에 의해 기화되어 이동한 후 응축되어, 상기 내부 공간에서 순환함으로써 열전달을 수행하는 것을 특징으로 한다.According to the first aspect of the present invention, in order to achieve the above object, in a printed circuit board having a heat transfer structure, a conductive wiring pattern for wiring between electronic components is formed in at least a partial region on the outer surface, and the sealed inner space A PCB body having a refrigerant injected into the internal space causing a phase change by heat generated from the electronic component; A direction inserted in the inner space of the PCB body and in contact with an inner wall surface opposite to an area where at least some of the electronic components are to be disposed, and retaining the refrigerant therein and parallel to the inner wall surface by capillary forces One or more wick structures in which fine channels are formed that can provide a passage for movement of the refrigerant to the reactor; And at least one support structure supporting the wick structure to be in close contact with an inner wall surface facing at least a portion of the electronic components, and having a plurality of through openings for providing a movement passage of the refrigerant and the vapor. Wherein the refrigerant fills at least a portion of the interior space of the PCB body, moves along the wick structure by capillary force generated in the microchannels inside the wick structure and vaporizes by heat generated from the electronic component. After the movement is condensed, it is characterized in that the heat transfer by circulating in the inner space.
이러한 열전달 구조를 인쇄 회로 기판 내에 내장함으로써, 얇은 두께로도 열전달 효율을 극대화할 수 있으며, PCB 상에 타 구조물을 부가하여 부피를 증가시킬 필요가 없게 된다.By embedding such a heat transfer structure in a printed circuit board, the heat transfer efficiency can be maximized even at a thin thickness, and there is no need to increase the volume by adding another structure on the PCB.
여기서, 상기 PCB 몸체는, 적어도 상기 도전성 패턴이 형성되는 면의 상기 도전성 패턴 하부가 절연체재질로 이루어져 있는 것임이 바람직하며, 절연체 재질로 이루어진 상판과, 그에 대향하는 하판으로 구성되며, 상기 상판과 하판은 상기 내부 공간이 형성될 수 있도록 일정한 간격을 두고 밀봉 결합되는 구조에 의하여 구현될 수 있다.Here, the PCB body, at least the lower portion of the conductive pattern on the surface on which the conductive pattern is formed is preferably made of an insulator material, and consists of an upper plate made of an insulator material, and a lower plate opposite thereto, the upper plate and the lower plate May be implemented by a structure that is sealingly coupled at regular intervals to form the internal space.
양면 PCB인 경우에 상기 PCB 몸체는, 절연체 재질로 이루어진 상판과, 그에 대향하고 절연체 재질로 이루어진 하판으로 구성되며, 상기 상판과 하판은 상기 내부 공간이 형성될 수 있도록 일정한 간격을 두고 밀봉 결합되며, 상기 상판의 외면과 상기 하판의 외면의 소정 영역에는 각각 상기 도전체 패턴이 형성된 것일 수 있다.In the case of a double-sided PCB, the PCB body is composed of an upper plate made of an insulator material, and a lower plate opposite thereto and made of an insulator material, and the upper plate and the lower plate are sealingly coupled at regular intervals to form the inner space. The conductive pattern may be formed on predetermined surfaces of the outer surface of the upper plate and the outer surface of the lower plate, respectively.
또한, 상기 PCB 몸체는, 유연성(flexible) PCB로 사용할 수 있도록 하기 위해, 소정 정도 이상의 유연성을 갖는 재질로 이루어진 것일 수도 있다.In addition, the PCB body may be made of a material having a predetermined degree or more in order to be used as a flexible PCB.
비아 홀 등의 관통 구조가 형성되어야 할 경우에, 상기 내부 공간은, 상기 전자 부품이 배치될 영역을 포함하는 외면 하부에서 필요로 하는 소정의 영역에만 부분적으로 존재하도록, 상기 PCB 몸체 내에서 임의의 형상으로 형성되어 있는 것 일 수 있다. 또한, 이러한 경우에 상기 PCB 몸체는 상부 외면과 하부 외면을 관통하는 하나 이상의 비아 홀(via hole)을 더 포함하며, 상기 내부 공간은 상기 비아 홀이 형성될 영역을 피하여 형성되어 있는 것이 바람직하다.In the case where a through structure such as a via hole is to be formed, the internal space may be formed within the PCB body such that the internal space is partially present only in a predetermined area required under the outer surface including the area where the electronic component is to be disposed. It may be formed in the shape. In this case, the PCB body may further include at least one via hole penetrating the upper outer surface and the lower outer surface, and the inner space is formed to avoid an area in which the via hole is to be formed.
또한 여기서, 상기 윅 구조물은, 상하 관통된 복수개의 미세 평행 패턴이 형성된 하나 이상의 박판이거나, 복수개의 단위 섬유를 집합시켜 제조되어, 상기 냉매를 흡수할 수 있으며, 모세관력에 의한 상기 냉매의 이동 통로를 제공하기 위한 다수의 미세 채널을 내부에 갖는 것일 수 있으며, 후자의 경우에는, 상기 단위 섬유는 -OH, -COOH, =O, -NH2, -NH- 및 =N-으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 친수성기를 그 분자구조 내에 포함하여 물과 잘 결합할 수 있는 것임을 특징으로 한다. 필요에 따라서는, 더욱 보수 능력을 높이기 위하여 상기 단위 섬유로 비 원형의 단면 형상을 갖고 있어 자체 보수(保水) 능력을 갖는 것을 사용할 수도 있으며, 또는 상기 단위 섬유로 단면상에 하나 이상의 중공이 형성되어 자체 보수(保水) 능력을 갖는 것을 사용할 수도 있고, 상기 단위 섬유의 표면에 미세 기공, 홈(groove)이 형성되거나 또는 조면 처리된 것을 사용할 경우에 더욱 보수 능력을 증대시킬 수 있다.In addition, the wick structure may be one or more thin plates formed with a plurality of fine parallel patterns penetrating up and down, or may be manufactured by aggregating a plurality of unit fibers to absorb the refrigerant, and a movement passage of the refrigerant by capillary force. In the latter case, the unit fiber is any selected from the group consisting of -OH, -COOH, = O, -NH2, -NH- and = N-. It is characterized in that one hydrophilic group is included in its molecular structure so that it can bind well with water. If necessary, in order to further improve the water retention capacity, the unit fiber may have a non-circular cross-sectional shape, and may have a self-repairing ability. Alternatively, one or more hollows may be formed on the cross section of the unit fiber so that It is also possible to use those having a water-retaining ability, and when water-retaining fine pores, grooves are formed or roughened on the surface of the unit fibers, water-retaining ability can be further increased.
여기서, 상기 지지 구조물은, 상기 증기를 상하로 이동시키고 상기 액상 냉매를 수평 방향으로 이동시키기 위한 수직 방향 및 수평 방향의 관통 개구들을 갖는 다공성 구조물임이 바람직하며, 그 일례로, 평판 상에 정의된 사각형의 대향하는 두 변이 절개되고 다른 대향하는 두변을 중심으로 신장 및 돌출된 복수개의 관통 및 엠보싱 패턴을 갖는 패널일 수 있다. 다른 예로는, 상기 지지 구조물로서, 스크린 메쉬(screen mesh)가 사용될 수 있으며, 메쉬 수는 ASTM 사양 E-11-95를 기준으로 50 이하 정도가 적당하다. 또 다른 예로는, 상기 지지 구조물은, 복수개의 단위 섬유를 집합시켜 이루어진 섬유 다발에 의해 짜여진 직물, 편물, 조물, 레이스 및 그물 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 이때, 상기 지지 구조물을 구성하는 상기 단위 섬유는 그 자체가 상기 냉매를 흡수할 수 있는 구조로 된 것일 수 있으며, 상기 지지 구조물은 그 내부로 상기 냉매의 이동 통로를 제공하는 것일 수 있다.Here, the support structure is preferably a porous structure having vertical and horizontal through-holes for moving the vapor up and down and the liquid refrigerant in the horizontal direction, for example, a square defined on the plate It may be a panel having a plurality of through and embossing patterns in which two opposite sides of the incision are cut and extended and protruded about the other opposite two sides. As another example, as the support structure, a screen mesh may be used, and the number of meshes is about 50 or less based on ASTM specification E-11-95. As another example, the support structure may be any one of a woven fabric, a knit fabric, a fabric, a lace, and a net woven by a fiber bundle formed by aggregating a plurality of unit fibers. In this case, the unit fiber constituting the support structure may be of a structure capable of absorbing the refrigerant itself, the support structure may be to provide a movement passage of the refrigerant therein.
또한, 상기 PCB 몸체는, 상기 내부 공간의 벽면 중 적어도 일부 영역에 상기 냉매의 이동 채널로 작용하는 복수개의 그루브(groove) 패턴을 더 포함하여, 냉매의 순환을 더욱 촉진할 수 있다.In addition, the PCB body may further include a plurality of groove patterns serving as a movement channel of the refrigerant in at least a portion of a wall surface of the internal space, thereby further promoting circulation of the refrigerant.
본 발명의 제2 특징에 의한, 열전달 구조를 내장한 인쇄 회로 기판은, 전자 부품 간의 배선을 위한 도전성 배선 패턴이 외면상의 적어도 일부 영역에 형성되고, 밀봉된 내부 공간을 가지며, 상기 내부 공간에는 상기 전자 부품에서 발생되는 열에 의해 상변화를 일으키는 냉매가 주입되는 PCB 몸체; 상기 PCB 몸체의 상기 내부 공간에 삽입되어 상기 전자 부품들 중 적어도 일부가 배치될 영역에 대향하는 내벽 면에 접하고, 그 내부에는 상기 냉매를 보유할 수 있고 모세관력에 의해 상기 내벽 면과 평행한 방향으로의 상기 냉매의 이동 통로를 제공할 수 있는 미세 채널들이 형성된 하나 이상의 윅 구조물; 및 상기 PCB 몸체 내부 공간의 내벽 일부 영역으로부터 돌출되어, 그 반대쪽의 상기 전자 부품들 중 적어도 일부가 배치될 영역에 대향하는 내벽 면에 상기 윅 구조물이 밀착되도록 지지하며, 상기 냉매 및 증 기의 이동 통로를 각각의 사이에 형성하는 복수개의 돌기를 포함하며, 상기 냉매는 상기 PCB 몸체 내부 공간의 적어도 일부를 채우고, 상기 윅 구조물 내부의 미세 채널에서 발생되는 모세관력(capillary force)에 의하여 상기 윅 구조물을 따라 이동하고 상기 전자 부품으로부터 발생되는 열에 의해 기화되어 이동한 후 응축되어, 상기 내부 공간에서 순환함으로써 열전달을 수행하는 것을 특징으로 한다.According to a second aspect of the present invention, in a printed circuit board having a heat transfer structure, a conductive wiring pattern for wiring between electronic components is formed in at least a partial region on an outer surface thereof, and has a sealed inner space, wherein A PCB body into which a refrigerant causing a phase change is injected by heat generated from an electronic component; A direction inserted in the inner space of the PCB body and in contact with an inner wall surface opposite to an area where at least some of the electronic components are to be disposed, and retaining the refrigerant therein and parallel to the inner wall surface by capillary forces One or more wick structures in which fine channels are formed that can provide a passage for movement of the refrigerant to the reactor; And a wick structure protruding from a portion of an inner wall of the inner space of the PCB body so that the wick structure is in close contact with an inner wall surface opposite to a region where at least some of the electronic components on the opposite side are to be disposed, and moving the refrigerant and the steam. A plurality of protrusions forming a passage therebetween, wherein the refrigerant fills at least a portion of the space inside the PCB body, and the wick structure is formed by capillary force generated in a microchannel inside the wick structure. It moves along and is evaporated and moved by the heat generated from the electronic component and then condensed, it is characterized in that the heat transfer by circulating in the inner space.
이러한 구조를 사용함으로써, 지지 구조물을 생략할 수 있어 제조 공정이 단순화될 수 있으며, 여기서, 상기 돌기들은 원형 또는 다각형의 기둥 형상이고, 소정 간격으로 반복 형성된 것임이 바람직하다.By using such a structure, the support structure can be omitted and the manufacturing process can be simplified, wherein the protrusions are preferably circular or polygonal pillars, and are repeatedly formed at predetermined intervals.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 및 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 의한 인쇄 회로 기판의 구성을 개략적으로 예시한다. 예시된 인쇄 회로 기판은 장착하고자 하는 회로의 종류, 특성 및 구체적인 회로 설계와, 인쇄 회로 기판이 탑재될 전자 장치의 종류 및 설계에 따라 다양한 형상 및 치수로 제작될 수 있다. 일반적으로, 인쇄 회로 기판 상에는 예시된 바와 같이, IC(Integrated Circuit) 등(1, 2) 다양한 종류의 발열 전자 부품이 탑재된다. 필요에 따라, 컴퓨터 등의 슬롯(slot)에 장착할 수 있도록 하는 접속 단자부 등이 적절히 배치될 수 있다. PCB 몸체(100)의 표면에는 소정의 도전성 배선 패턴(3)이 형성되며, 구체적인 패턴의 내용은 회로의 설계에 따라 다양하게 달라진다. 이러한 도전성 패턴은 PCB 몸체(100)의 상면에만 형성되거나, 상하 양면(양면 PCB)에 형성되거나, 또는 PCB 몸체의 내부에 수개 층이 적층(다층 PCB)되어 형성될 수도 있다.1 and 4 schematically illustrate a configuration of a printed circuit board according to the first embodiment of the present invention. The illustrated printed circuit board may be manufactured in various shapes and dimensions according to the type, characteristic, and specific circuit design of the circuit to be mounted, and the type and design of the electronic device on which the printed circuit board is to be mounted. In general, various types of heat generating electronic components (1, 2) and the like (1, 2) are mounted on a printed circuit board as illustrated. If necessary, a connection terminal portion or the like that can be mounted in a slot such as a computer may be appropriately disposed. A predetermined
본 실시예에서는, 도 1의 단면도에 도시된 바와 같이, PCB 몸체(100)의 내부에 열전달 구조가 내장되며, 이를 위해, PCB 몸체(100) 내에는 소정의 내부 공간(116)이 형성된다. 내부 공간(116)은 외기로부터 밀봉되며, 냉매의 활발한 기화를 위해 대기압에 비하여 저압으로 유지되는 것이 바람직하다. 내부 공간(116)의 내벽을 구성하는 상판(110) 부분의 두께는 절연, 기계적 강도 및 그 외면에 탑재되는 전자 부품(1)으로부터 발생되는 열의 원활한 전달을 고려하여 적정히 결정되어야 한다. 상판(110) 부분이 합성수지 재질일 경우, 그 두께는 2mm 이하인 것이 좋은 열전달 특성을 얻기 위해 바람직하다.In this embodiment, as shown in the cross-sectional view of Figure 1, the heat transfer structure is embedded in the
내부 공간(116)의 형성 및 그에 삽입되는 부품의 용이한 조립을 위해, PCB 몸체(100)는 상판(110)과 하판(120)의 접합에 의해 구성되도록 할 수 있다. 내부 공간(116)의 상판(110) 내벽에는, 내부에 형성되는 다수의 미세 채널(channel)을 이용하여 냉매를 보유하고, 모세관력(capillary force)에 의하여 냉매를 열원 방향으로 이동(L)시켜 지속적으로 공급하는 윅 구조물(112)이 구비된다.In order to form the
좋은 냉각 특성을 얻기 위해 윅 구조물(112)은 상판(110)의 내벽에 밀착되어야 하며, 또한, 열원에 의해 기화된 증기가 잘 이동할 수 있도록 내부 공간 내에 증기 및 응축되어 액상으로 다시 변화된 냉매의 이동 통로(V)가 잘 형성되어 있어야 한다. 따라서 윅 구조물(112)이 상판(110)의 내벽에 밀착되도록 하면서, 기화된 증기 상태의 냉매와 저온부에서 응축된 냉매의 이동 통로를 제공하기 위해서 복 수개의 관통 개구를 갖는 지지 구조물(114)이 PCB 몸체(100)의 내부 공간(116)에 설치된다. 도 1에 예시된 구조에서는 지지 구조물(114)로 스크린 메쉬(screen mesh)가 사용되었으나, 그에 한하는 것은 아니며, 이후 상세히 설명될 다양한 구조의 지지 구조물(114)이 사용될 수 있다.In order to obtain good cooling characteristics, the
위 단면도에 도시된 바와 같이, 냉매는 윅(wick) 구조물(112) 내부에 형성된 미세 채널의 모세관력에 의하여 열원 방향으로 공급(L)되며, 열원 근처에서 기화(V)되어 증기 상태로 지지 구조물(114)에 형성된 관통 개구들을 통하여 저온부로 이동하고, 저온부에서 다시 액상으로 응축되어 윅 구조물(112)을 통하여 순환하게 된다. 따라서 본 발명의 PCB 몸체(100) 내부에 형성된 열전달 구조는 별도의 열 교환 장치 등이 존재하지 않더라도, 냉매의 자체 순환에 의해 열을 방출하게 된다.As shown in the cross-sectional view, the refrigerant is supplied in the direction of the heat source (L) by the capillary force of the microchannel formed inside the
상판(110), 하판(120), 윅 구조물(112) 및 지지 구조물(114)을 내장하는 PCB 몸체(100)는 매우 얇은 두께로 형성 가능하다. 본 발명의 구조를 채용할 경우, PCB 몸체(100)는 총 5mm 이하의 두께로 형성 가능하여(바람직하게는 2mm 이하), 이러한 열전달 구조를 전혀 갖지 않는 종래의 PCB 기판에 비하여 두께가 크게 증가하는 일 없이도 높은 냉각 성능을 얻는 것이 가능하다.The
또한, 본 발명에서는 PCB 자체가 일종의 방열판 역할을 하게 되고, 이러한 본 발명의 PCB에 장착되는 IC(1) 등 전자부품은 방열판 등의 구조물을 별도로 부착할 필요가 없게 되므로, 이러한 점을 고려하면 전자 부품이 장착된 상태의 PCB 전체는 더욱 부피가 줄어들 수 있게 된다. 필요에 따라서는, IC(1) 등 전자 부품과 PCB 사이에 접촉을 개선하여 열전달을 원활하게 하기 위하여, 열전도성의 페이스트 (paste)나 접착제 등이 도포될 수 있다.In addition, in the present invention, the PCB itself serves as a kind of heat sink, and the electronic components such as the
도 2에는, 본 발명의 PCB의 제2 실시예의 단면 구조를 개략적으로 도시하였다. 도시된 실시예는, 절연층(105)을 상판 상면에 별도로 형성하고, 절연층(105) 위에 전자 부품(1)을 탑재한 구성으로 되어 있다. 따라서 PCB 몸체(100)의 상판(110)을 열전달 계수가 높은 금속 등으로 구성하여 열전달 특성을 더욱 향상시키는 것이 가능하다. 이 때 경우에 따라서는, 절연층(105)에 패턴을 형성하여 IC 등 전자부품(1)이 탑재될 영역에는 절연층(105)이 존재하지 않도록 함으로써, IC 등 전자부품(1)의 하단과 PCB 몸체(100) 상판(110)의 상단이 직접 접촉하도록 구성하여, 더욱 열전달 특성을 향상시킬 수도 있다. 이외의 구성은 상술한 제1실시예의 경우와 동일하므로 더 이상의 설명을 생략한다. 2 schematically shows a cross-sectional structure of a second embodiment of a PCB of the present invention. In the illustrated embodiment, the insulating
도 3에는, 본 발명의 PCB의 제3 실시예의 단면 구조를 개략적으로 도시하였다. 도시된 실시예는 양면 PCB의 경우로서, PCB 몸체(100)의 상면과 하면에 모두 소정의 도전성 배선 패턴(3, 13)이 형성되어 있고, 각각 전자 부품(1, 11, 15)들이 접속되는 구성을 나타낸다. 이 경우, PCB 몸체(100)의 상판(110)과 하판(120)의 내벽에 각각 윅 구조물(112, 113)이 밀착되어 있어 각 벽면을 통하여 상면 및 하면에 각각 존재하는 열원으로의 냉매 공급을 수행할 수 있게 된다. 여기서도, 윅 구조물(112, 113) 내에 형성된 미세 채널들에서의 모세관력에 의하여 냉매의 공급이 이루어지게 된다. 양 면의 윅 구조물(112, 113) 사이에 구비된 지지 구조물(114)은 두 개의 윅 구조물(112, 113)을 각 벽면에 밀착시키면서, 지지 구조물(114) 상에 존재하는 복수개의 관통 개구들을 통하여 기화된 냉매 및 응축된 냉매를 소통 및 순환시키게 된다. 3 schematically shows the cross-sectional structure of a third embodiment of a PCB of the present invention. The illustrated embodiment is a double-sided PCB, in which predetermined
도 5는 본 발명의 제4 실시예의 구성을 개략적으로 나타낸다. 도면은 비아 홀(P)이 형성되어 있는 경우의 PCB 몸체(100) 내부 공간(116)의 평면 상 구조를 예시한다. 예시된 바와 같이, 비아홀(P)이 형성되어야 할 부분들을 피하여 소정의 패턴으로 내부 공간(116)이 PCB 몸체 내에 적절히 배치될 수 있다. 도 5의 하단에는, 이러한 내부 공간의 일부 단면 구조(절단선: B-B')를 도시한다. 위 패턴의 형상에 대응하도록 윅 구조물(112, 113)이 배치되어, 역시 위 패턴의 형상에 대응되도록 준비된 지지 구조물(114)을 그 사이에 위치시키고, 상기 지지 구조물(114)이 두 개의 윅 구조물(112, 113)을 상판(110) 및 하판(120) 표면에 밀착시키게 되며, 상기 지지 구조물(114)에 존재하는 관통 개구들을 통하여 기화된 냉매 및 응축된 냉매가 순환하며, 상기 윅 구조물(1120, 113) 내부에 존재하는 미세 채널들에 의하여 열원으로의 냉매의 공급이 이루어진다.5 schematically shows a configuration of a fourth embodiment of the present invention. The drawing illustrates a planar structure of the
도 6은 본 발명의 제5 실시예의 구성을 개략적으로 나타낸다. 도 6은, 도 5의 경우와 같이, 기판 몸체 상에 비아 홀(P)들이 존재하는 경우에 해당하는 실시예로서, 역시 비아 홀(P)들이 배치된 영역을 피하여 소정의 패턴 형상으로 내부 공간(116)을 형성하고, 상기 내부 공간(116) 패턴에 대응되는 윅 구조물(112, 113)과 지지 구조물(114)을 상기 내부 공간(116)에 탑재한 구조를 나타낸다. 도 6의 하단에는 그 일부 단면도(절단선: C-C')를 도시하였다.6 schematically shows a configuration of a fifth embodiment of the present invention. FIG. 6 is an embodiment corresponding to the case where the via holes P are present on the substrate body as in the case of FIG. 5, and also avoids an area in which the via holes P are disposed. 116 is formed, and the
도 7은 본 발명의 제6 실시예의 구성을 개략적으로 나타낸다. 도시된 실시예는, 반도체 패키지 내의 방열판(210) 구조에 본 발명이 적용된 경우를 나타낸다. 패키지 내에 집적되는 반도체 칩(201)은 LED나, 전력용 반도체, 통신용 소자 또는 집적회로 등이 될 수 있다. 예시된 패키지 구조는, 반도체 칩(201)이 본딩층(205)에 의하여 방열판(210)에 탑재되고, 와이어(203)에 의하여 리드 단자(204)에 접속되어 있는 일반적인 구조이며, 와이어(203), 리드 프레임(204)의 일부 및 반도체 칩(201)을 봉지(encapsulation)하는 수지 몰딩 층(206)이 존재한다. 이 때, 방열판(210)은 전체 패키지의 일부를 이루며, 그 내부에는 도시된 바와 같이, 윅 구조물(212) 및 지지 구조물(214)이 존재한다. 방열판(210) 내부의 윅 구조물(212)과 지지 구조물(214)에 의한 냉매의 순환 작용은 앞서 살펴본 다른 실시예들의 경우와 동일하게 이루어진다.7 schematically shows a configuration of a sixth embodiment of the present invention. The illustrated embodiment shows a case in which the present invention is applied to the structure of the
도 8a 내지 8b는 본 발명의 윅 구조물(112, 113)을 예시하는 도면이다. 윅 구조물(112, 113)은 그 내부에 존재하는 미세한 채널(channel)들에서 발생되는 모세관력(capillary force)에 의하여 냉매가 이동할 수 있도록 구성된 것이면 어떠한 재질이나 구조의 것이라도 사용될 수 있다.8A-8B illustrate the
예시된 도 8b의 윅 구조물(112)은, 복수개의 세폭(細幅) 평행 패턴들을 형성하여, 그 평행 패턴들 사이의 틈을 모세관력이 발생될 수 있는 미세 채널로 활용하는 윅 구조물(112)을 예시한다. 예시된 윅 구조물(112)의 평행 패턴들 사이의 틈은 수 십 나노미터 내지 수 마이크로미터 사이임이 바람직하며, 기계 가공이나 에칭(etching) 등의 방법에 의해 이러한 세폭 평행 패턴들의 가공이 가능하다. 이 경우, 윅 구조물(112)의 재질은 금속, 합성수지, 세라믹 등 필요에 따라 다양한 재질이 선택될 수 있다.The illustrated
또한, 도 8a에 예시된 윅 구조물(112)은, 그 자체가 보수(保水) 능력을 갖는 재질로 이루어져 있다. 예를 들어, 미세 섬유의 집합체로 구성되어 있어 그 재질 자체가 내부에 물 등 냉매를 흡수 및 보유할 수 있는 성질을 갖는 펄프, 종이, 직물 또는 부직포 등의 구조체를 말하며, 여기서, 보수 능력을 더욱 높이기 위하여 미세 섬유 자체가 흡수 및 보수 능력을 갖는 특성을 지닌 것(이와 같은 구조로 된 경우를 본 발명에서는 '하이드로필릭 윅 구조물'이라고 정의한다)이 사용될 수도 있다. 이러한 하이드로필릭 윅 구조물을 사용하는 경우에는, 구조물 자체가 흡수 및 보수 특성을 지니고 있기 때문에, 친수처리 등의 사전 처리가 없이도 신속히 물 등 냉매가 구조물 내부로 침투하며, 그 내부에 계속 잔존하는 특성을 지니게 된다.In addition, the
상기, 하이드로필릭 윅 구조물을 구성하는 섬유는 그 표면에 친수성기인, -OH, -COOH, =0, -NH2, -NH-, =N- 기 등을 가지고 있어, 물과 잘 결합할 수 있는 것이거나, 섬유 단면에 구멍(H)이 존재하여 그 구멍을 통한 모세관력에 의해 섬유 내부로 수분의 흡수 및 섬유 자체의 보수가 가능하거나, 그 단면이 단순 원형 구조가 아니고 다양한 형상으로 이루어져 있어 보수가 가능한 구조를 지닌 것이거나, 또는, 섬유 표면에 홈 또는 미세 그루브(groove)가 형성되어 흡수 및 보수 능력을 강화한 것일 수 있다. 나아가서, 최근 그 응용 범위가 확대되고 있는 탄소 나노 튜브(carbon nano tube)의 경우에도, 표면적이 극히 크고, 경량이며, 내부에 충분한 부피의 중공이 형성되어 있기 때문에 매우 보수율이 높아 본 발명의 하이드로필릭 윅의 재료로 사용될 수 있다.The fiber constituting the hydrophilic wick structure has a hydrophilic group, -OH, -COOH, = 0, -NH2, -NH-, = N-, etc., on the surface thereof, so that the fiber can be combined with water well. Or, there is a hole (H) in the cross section of the fiber by the capillary force through the hole to absorb moisture and repair the fiber itself, or the cross-section is not a simple circular structure, it is made of various shapes to repair It may have a possible structure, or grooves or fine grooves may be formed on the fiber surface to enhance absorption and repair ability. Furthermore, even in the case of carbon nanotubes, which have recently been expanded in their application range, the hydrophilic structure of the present invention is extremely high because the surface area is extremely large, light weight, and a sufficient volume of hollows are formed therein. Can be used as the material of the wick.
이러한 높은 냉매 흡수 능력 및 보수 능력에 의하여, 도 8a의 하이드로필릭 윅 구조물을 사용하면 열원에 대한 충분한 냉매의 공급이 가능하고, 드라이 아웃(dry out)이 발생하지 않으며, PCB가 기울어지는 경우에 중력의 영향에 의한 드라이 아웃 발생의 우려를 해소할 수 있다. 또한 윅 구조물의 두께가 얇은 경우에도, 충분한 양의 냉매를 흡수할 수 있기 때문에 전체 PCB의 두께를 더욱 얇게 하는 것이 가능하게 된다. 나아가서, 윅 구조물 자체가 충분한 유연성(flexibility)을 갖고 있고, 휘어진다고 하여도 윅 구조물의 흡수성 및 보수성이 저하될 우려가 적기 때문에, PCB의 길이가 길어지더라도 높은 열전달 성능을 유지할 수 있게 된다(예를 들어, 구리제의 윅 구조물: Young율이 약 12,200kg/mm2 정도; 하이드로필릭 윅 구조물: Young율이 100-3000kg/mm2 정도).With this high refrigerant absorption and repair capability, the hydrophilic wick structure of FIG. 8A enables supply of sufficient refrigerant to the heat source, no dry out, and gravity when the PCB is tilted. This can eliminate the possibility of dry out due to the effect. In addition, even when the wick structure is thin, a sufficient amount of refrigerant can be absorbed, thereby making it possible to make the entire PCB thinner. Furthermore, the wick structure itself has sufficient flexibility, and even if it is bent, the absorbency and water retention of the wick structure are less likely to be deteriorated, so that high heat transfer performance can be maintained even if the PCB length is increased (eg, For example, a copper wick structure: Young's ratio is about 12,200kg / mm2; Hydrophilic wick structure: Young's ratio is about 100-3000kg / mm2).
도 8a의 하단에는 예시된 윅 구조물(112)의 부분 확대 전자 현미경 사진을 도시하였다. 상술한 바와 같이, 예시된 윅 구조물(112)은 미세 섬유(F)의 집합체로 이루어져 있으며, 바람직하게는, 각각의 미세 섬유(F)는 중공, 틈, 그루브 등 자체적 흡수 및 보수가 가능한 구조를 구비한 섬유일 수 있다. 또한, 섬유와 섬유 사이에 미세 채널이 형성되어 이를 통한 냉매 이동의 원동력이 되는 모세관력이 극대화되며, 이러한 윅 구조물(112)을 지지 구조물(114)에 의하여 가압하면 섬유와 섬유 사이가 더욱 조밀해져서, 모세관력이 더욱 증가하게 된다. 또한 이러한 윅 구조물이 물에 젖게 되면, 상판 및 하판의 내벽 면에 더욱 밀착하게 되어 열전달 특성이 매우 우수해지게 된다.At the bottom of FIG. 8A is a partially enlarged electron micrograph of the illustrated
또한, 하이드로필릭 윅 구조물(112)은 제조 단가 면에서도 도 8a의 마이크로 채널 박판 구조물이나 또는 스크린 메쉬 등에 비하여 훨씬 저렴하여 제조 단가가 현저히 낮아질 수 있게 되고, 매우 가벼운 재료이므로 이를 사용하여 제작된 PCB 및 상기 PCB를 장착한 전자 제품 등의 경량화가 가능하게 된다.In addition, the
도 9a 내지 도 9f는 본 발명의 지지 구조물의 다양한 예를 도시한다.9A-9F illustrate various examples of support structures of the present invention.
도 9a는, 지지 구조물의 종축 방향으로 평행하게 직선 패턴이 형성된 지지 구조물(610)을 예시한다. 또한, 도 9b는 한 쪽에는 종축 방향으로 평행한 직선 패턴이 형성되어 있고, 다른 쪽으로는 주축 방향으로 평행한 직선 패턴이 형성되어 있는 두 장의 지지 구조물(710, 712)을 사용한 경우의 예를 나타낸다.9A illustrates a
도 9c는 가장자리에 테두리가 있는 형태의 스크린 메쉬를 지지 구조물(810)로 사용한 경우를 도시한다. 또한 도 9d는 가장자리에 테두리가 없고, 종축 및 주축 방향의 와이어(wire)가 서로 교차하도록 직조되어 있거나, 또는 상층의 와이어는 주축 방향 그리고 하층의 와이어는 종축 방향으로 배열되어 있는 스크린 메쉬를 지지 구조물(910)로 사용한 경우를 나타낸다.9C illustrates a case in which a screen mesh having an edge at the edge is used as the
도 9e는 지지 구조물(1010)로서 수평 방향의 관통 개구들(1013)및 수직 방향의 관통 개구들(1012)이 다수 형성되어 있는 다공성 구조물을 사용하는 경우를 예시한다. 이러한 구조물은, 수직 방향의 관통 개구들(1012)에 의해 열원에 의해 발생된 증기나 응축된 냉매가 상하부 사이를 이동하게 되며, 수평 방향의 관통 개구들(1013)에 의해 좌우로 이동하게 되어, 증기와 냉매의 이동 경로를 모두 제공하는 것이 가능하게 된다. 증기의 이동을 위한 수직 방향의 관통 개구들의 직경은 0.5 내지 4mm 이며, 냉매의 이동을 위한 수평 방향의 관통 개구들의 직경은 10 내지 300 um 로서, 수직 방향의 관통 개구는 냉매에 의한 증기 이동 통로의 막힘을 방지 하기 위해서 상대적으로 큰 것이 바람직하다.FIG. 9E illustrates a case of using a porous structure having a plurality of horizontal through
도 9f는 평판 상에 엠보싱(embossing) 패턴이 형성된 형태의 지지 구조물(1110)을 예시한다. 이러한 형태의 지지 구조물(1110)은, 도시된 바와 같이 평판 상의 미세한 사각형 영역에서의 대향하는 두변을 절개하고 다른 대향하는 두변을 신장시켜 한 쪽 방향으로 돌출시킨 미세 엠보싱(embossing) 구조들이 정렬되어 배열된 구조이며, 각각의 미세 엠보싱 구조는, 증기의 이동 통로를 제공하는 개구부(1113)와, 상판이 가하는 압력을 전달받으면서, 상판과의 사이에서 증기의 수평 방향 이동 공간을 확보하기 위한 돌출부(1112)로 이루어진다.9F illustrates a
도 10은 본 발명의 제7 실시예를 도시한다. 도시된 실시예는, 윅 구조물(112)이 PCB 상판(110)의 내벽 면에 밀착되는 점에서는, 상술한 제2 실시예의 경우와 동일하나 별도의 지지 구조물을 사용하지 않고, 하판(120)의 상면에 다수의 돌기(122)를 형성하여 상기 다수의 돌기(122)들이 상기 윅 구조물(112)을 상판(110)의 내벽 면에 밀착되도록 지지한다는 점에 차이가 있다. 상기 다수의 돌기의 형상은 어떠한 기하학적 형상의 것이라도 사용 가능하며, 돌기와 돌기 사이의 공간을 통하여 기화된 냉매 및 응축된 냉매의 이동 및 순환이 이루어질 수 있도록 된 것이면 된다. 또한, 윅 구조물(112) 역시, 위에서 열거된 어떠한 것이라도 사용될 수 있다.10 shows a seventh embodiment of the present invention. In the illustrated embodiment, the
도 11은 본 발명의 제8 실시예를 도시한다. 도시된 제8 실시예와 같이, 필요에 따라서, 윅 구조물(112)이 밀착되는 상판(110) 또는 하판(120)의 내벽 면에 미세 그루브(groove)(118)가 추가로 형성될 수도 있다. 이와 같이 상판(110) 또는 하판(120)의 내벽 면에 미세 그루브(118)를 형성하면, 윅 구조물(112)과 함께 미세 그루브(118)를 통해서도 모세관력에 의한 냉매의 공급이 가능하기 때문에 더욱 열전달의 신뢰성을 높일 수 있게 된다.11 shows an eighth embodiment of the present invention. As shown in the eighth embodiment, as necessary,
유연성을 지닌 플렉시블 PCB를 구현하기 위해서는, 상판(110) 및 하판(120)이 유연성을 갖는 폴리머 재질로 이루어질 수 있다. 이 경우, 윅 구조물(112, 113) 및 지지 구조물(114)도 역시 유연성을 갖는 재질로 제작하는 것이 바람직하다.In order to implement a flexible PCB with flexibility, the
본 발명에 의한, 열전달 구조를 내장한 인쇄 회로 기판은 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형, 응용 가능하며 상기 바람직한 실시예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 장치의 평면 형상은 예시된 사각형의 것들뿐만 아니라, 다양한 다각형 또는 자유 곡선형 등으로 변형 실시될 수 있으며, 윅 구조물이나 지지 구조물도 여러 장이 겹쳐져서 사용될 수도 있다.The printed circuit board incorporating the heat transfer structure according to the present invention can be modified and applied in various forms within the scope of the technical idea of the present invention and is not limited to the above preferred embodiment. For example, the planar shape of the device may be embodied in various polygonal or free-formed shapes as well as those of the illustrated rectangle, and the wick structure or the supporting structure may be used by overlapping several sheets.
또한, 상기 실시예와 도면은 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 목적이 아니며, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 상기 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아님은 물론이며, 후술하는 청구범위뿐만이 아니라 청구범위와 균등 범위를 포함하여 판단되어야 한다.In addition, the embodiments and drawings are merely for the purpose of describing the contents of the invention in detail, and are not intended to limit the scope of the technical idea of the invention, the present invention described above is common knowledge in the technical field to which the present invention belongs As those skilled in the art can have various substitutions, modifications, and changes without departing from the spirit and scope of the present invention, it is not limited to the embodiments and the accompanying drawings. And should be judged to include equality.
본 발명에 의하여, 인쇄 회로 기판의 자체 내부에 열전달을 위한 구조물을 구비하여, 인쇄 회로 기판 상에 탑재되는 부품으로부터 발생되는 열을 효율적으로 분산시키는 것이 가능하게 된다.According to the present invention, a structure for heat transfer is provided within the printed circuit board itself, so that heat generated from a component mounted on the printed circuit board can be efficiently dispersed.
또한, 본 발명에 의하여 효율적인 열전달에 의해 높은 냉각 성능을 가지면서도 그 두께를 얇게 유지할 수 있는 새로운 구조의 인쇄 회로 기판을 제공할 수 있게 된다.In addition, according to the present invention, it is possible to provide a printed circuit board having a new structure capable of maintaining a thin thickness while having high cooling performance by efficient heat transfer.
나아가서, 본 발명에 의하여 인쇄 회로 기판 상의 배선 설계에 지장을 주지 않으면서도 열전달 구조를 인쇄 회로 기판의 내부에 형성시키는 것이 가능하게 된다.Further, according to the present invention, it is possible to form a heat transfer structure inside the printed circuit board without disturbing the wiring design on the printed circuit board.
아울러, 본 발명에 의하여 각종 전자 부품을 탑재한 인쇄 회로 기판의 전체 부피를 증가시키지 않고, 냉각을 위한 부가 부품의 설치를 위해 인쇄 회로 기판의 면적을 증가시키거나 구조를 복잡하게 하는 일이 없이도, 열전달 구조물을 내장한 인쇄 회로 기판을 사용하여 저렴한 제조비용으로 높은 열전달 효율을 얻는 것이 가능하게 된다.In addition, according to the present invention, without increasing the total volume of the printed circuit board mounted with various electronic components, without increasing the area of the printed circuit board or complicated structure for the installation of additional components for cooling, By using a printed circuit board incorporating a heat transfer structure, it is possible to obtain high heat transfer efficiency at a low manufacturing cost.
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