KR20110054223A - 히트싱크 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명의 히트싱크 모듈은 부품이 장착되는 회로기판과, 상기 회로기판에 일부면이 접촉되고 나머지면은 상기 회로기판과 이격하여 상기 부품으로부터 발생되는 열을 방출시키는 히트싱크와, 상기 히트싱크를 상기 회로기판에 고정시키는 러그를 포함하며, 상기 회로기판과 접촉하는 상기 히트싱크에는 열이 방출되는 공간이 마련된다.

Description

히트싱크 모듈{HEAT SINK MODULE}

본 발명은 평면 텔레비전 또는 LCD모니터와 같은 디스플레이 제품군의 전원공급회로를 구성하는 각종 부품들로부터 발생하는 열을 효율적으로 방출시키기 위한 히트싱크 모듈에 관한 것이다.

최근, 평면 텔레비전 또는 LCD모니터와 같은 디스플레이 제품군은 슬림화 추세에 따라 디스플레이 패널에 안정적인 전원 공급을 위한 파워 서플라이도 기존의 브라운관용 파워 서플라이의 두께에 비하여 10~20% 수준에 지나지 않을 만큼 설치 공간을 차지하지 않고 얇게 제작된다.

상기 파워 서플라이는 지속적인 전원 공급에 따라 발생하는 열의 처리 문제가 심각하며 슬림형 디스플레이 제품군에서는 좁고 한정된 공간에 부품을 밀집되게 장착하므로, 히트싱크와 같은 방열 구조의 마련은 필수이다.

그러나, 실제 산업 현장에서 회로기판 상에서 돌출되는 높이가 15mm 이하인 디스플레이 제품군에서는 상기 히트싱크에 반도체소자를 상기 회로기판과 직교방향 이 아니라 평행하게 또는 일정 각도로 기울여 장착되어야 하는만큼 제품 전체의 슬림화 설계가 힘들다.

그리고, 상기 회로기판 상에서 상기 히트싱크 및 상기 파워 서플라이의 돌출되는 높이가 낮아질수록 상기 히트싱크의 방열 성능이 현격하게 저하되기 때문에 상기 히트싱크의 방열성능을 일정 정도 이상 확보하기 힘들다.

또한, 상기 히트싱크는 일반적으로 상기 회로기판에 삽입하여 고정시키는 핀 타입의 러그로 고정되지만, 상기 핀 타입의 러그는 상기 히트싱크를 상기 회로기판에 고정시킨 후 고정 상태가 확고하게 유지되지 못하고 들뜨거나 흔들리는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 방열 성능을 대폭 향상시킬 수 있으며 슬림화 구현이 가능하고 확고한 고정 상태의 유지가 가능한 히트싱크 모듈을 제공하기 위한 것이다.

일 실시예로, 본 발명의 히트싱크 모듈은 부품이 장착되는 회로기판과, 상기 회로기판에 일부면이 접촉되고 나머지면은 상기 회로기판과 이격하여 상기 부품으로부터 발생되는 열을 방출시키는 히트싱크와, 상기 히트싱크를 상기 회로기판에 고정시키는 러그를 포함하며, 상기 회로기판과 접촉하는 상기 히트싱크에는 열이 방출되는 공간이 마련된다.

일 실시예로, 상기 히트싱크는 일측면이 상기 회로기판과 접촉하는 방열덕트와, 상기 방열덕트 양측에서부터 상기 회로기판과 평행하게 연장되어 상기 방열덕트로부터 전달되는 열을 방출시키며 반도체소자가 장착되는 방열판을 포함한다.

다른 실시예로, 상기 히트싱크는 상기 회로기판에 접촉하여 상기 부품으로부터 발생되는 열을 방출시키고 반도체소자가 장착되는 방열판과, 상기 방열판의 일측 가장자리에 결합되고 일측면이 상기 회로기판과 이격하는 방열덕트를 포함한다.

또 다른 실시예로, 상기 히트싱크는 상기 회로기판과 이격하여 상기 부품으로부터 발생되는 열을 방출시키고 반도체소자가 장착되는 제1 방열판과, 상기 제1 방열판의 양측 가장자리에서 연장되어 상기 회로기판과 접촉하는제2 방열판을 포함하며, 상기 반도체소자는 상기 회로기판과 이격하여 대면한다.

여기서, 상기 회로기판에는 전원공급회로가 마련된다.

본 발명은 상기와 같이 전원공급회로가 마련된 회로기판의 각 부품에서 발생하는 열을 방출시키는 히트싱크를 장착하되, 상기 히트싱크는 상기 회로기판에 일부면이 접촉되도록 하면서 나머지면은 상기 회로기판과 이격시킨 구조로 하여 방열 성능을 대폭 향상시킬 수 있다.

그리고, 본 발명은 상기 히트싱크의 나머지면에 반도체소자를 장착하여 상기 회로기판과 대면되도록 하되, 상기 회로기판에 상기 반도체소자에 대응하는 형상의 통공을 마련하여 상기 반도체소자와 상기 회로기판 사이의 간섭을 방지하고, 상기 통공에 배치되는 반도체소자의 두께만큼 상기 히트싱크를 더욱 슬림하게 설계할 수 있으므로, 장치 전체의 슬림화 구현도 가능하다.

또한, 본 발명은 후크편이 마련된 러그에 의하여 상기 히트싱크를 상기 회로기판에 고정시키는 구조를 채택하여 견고한 결합상태의 유지가 가능하다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크 모듈의 결합관계를 나타낸 측면 개념도이며, 도 2는 본 발명의 주요부인 히트싱크와 러그의 결합관계를 나타낸 분해 사시도이다.

본 발명은 회로기판(100), 히트싱크(200), 러그(300)를 포함한다.

회로기판(100)은 각종 부품(이하 미도시)이 장착되는 공간을 제공하며, 전원공급회로(이하 미도시)와 같은 회로 패턴이 형성된다.

상기 전원공급회로는 전원공급유닛(PSU, Power Sipply Unit), IPB(Invision Power Board), Lips(LCD Inverter Power Supply) 보드와 같은 전원공급용 제품의 슬림화에 따라 회로기판(100) 상에 돌출되는 높이 또한 제한적이다.

이 중에서 Lips 보드는 인버터 통합형 SMPS(Switching Mode Power Supply)로 상기 Lips 보드는 별개의 부속이던 SMPS와 인버터를 일체화하여 경량화와 전력 효율을 극대화할 수 있다.

상기 SMPS에서 스위칭(발진)하는 소자는 일반적으로 전계효과 트랜지스터(Field effect transitor, 이하 FET)를 사용하며 상기 SMPS의 용량이 크면 절연 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated gate bipolar transistor, 이하 IGBT)를 사용한다.

상기 IGBT는 입력특성은 상기 FET와 같고 출력은 트랜지스터 특성과 같은 대 용량소자로 상기 FET와 트랜지스터의 장점을 살린 것이다.

상기 SMPS는 발진주파수를 높여서 효율을 극대화하고 소형 경량으로 대용량의 파워 서플라이를 제작할 수 있으므로 널리 사용된다.

히트싱크(200)는 회로기판(100)에 일부면이 접촉되어 열전도에 의한 방열을 도모하고, 나머지면은 회로기판(100)과 이격하여 상기 부품으로부터 발생되는 열이 방출되는 공간(S)이 마련된다.

이를 위하여, 히트싱크(200)는 별도로 마련된 러그(300)에 의하여 회로기판(100)에 고정된다.

여기서, 히트싱크(200)는 회로기판(100)에 비하여 열전도성이 우수한 재질, 예를 들면 동, 동 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금 등과 같은 금속재의 것을 채용할 수 있다.

이때, 러그(300)는 히트싱크(200)보다 경도가 높은 금속재의 것을 사용한다.

도 1에서 설명하지 않은 부호로 401은 후술할 반도체소자(400)를 고정하기 위한 핀, 나사 또는 리벳 등과 같은 고정구를 나타낸다.

본 발명은 상기와 같은 구성에 의하여 적용 및 실시가 가능하며, 다양한 실시예의 설명을 위하여 주요 구성요소별로 설명한다.

우선, 히트싱크(200)는 회로기판(100)으로부터 발생하는 열의 방출 통로 역할을 하는 것으로, 방열덕트(210)와 방열판(220)을 포함한다.

방열덕트(210)는 일측면이 회로기판(100)과 접촉하는 양단이 관통된 사각통 형상으로 제작된다.

방열판(220)은 방열덕트(210) 양측에서부터 회로기판(100)과 평행하게 연장되어 방열덕트(210)로부터 전달되는 열을 방출시키며 반도체소자(400)가 장착되는 공간을 제공한다.

반도체소자(400)는 트랜지스터 및 다이오드 등과 같은 기본적인 부품에서부터 전술한 바와 같이 SMPS, IGBT, FET 등과 같은 것이 채택될 수 있다.

회로기판(100)에는 방열판(220)에 장착되는 반도체소자(400)의 형상에 대응하는 통공(110)이 방열덕트(210)의 일측에 근접하게 형성된다.

통공(110)은 반도체소자(400)로부터 발생하는 열이 회로기판(100)에 전달되어 회로패턴의 변형이나 장치의 오작동 등을 방지하고 회로기판(100)과 반도체소자(400)가 상호 간섭을 일으키지 않도록 하기 위하여 형성된다.

즉, 반도체소자(400)가 통공(110)에 배치되어 통공(110)을 통하여 반도체소자(400)가 삽입된 부분의 두께만큼 설치 공간에 여유를 둘 수 있다.

통공(110)의 가장자리에는 반도체소자(400)의 리드(410)가 고정되며, 리드(410)는 반도체소자(400)의 측면에서 회로기판(100)과 평행하게 돌출되어 회로기판(100)측으로 절곡되어 솔더(412)로 솔더링된다.

한편, 러그(300)는 히트싱크(200)를 회로기판(100)에 고정시키는 것으로, 본체편(310)과, 체결편(320)과, 후크편(330)을 포함한다.

본체편(310)은 히트싱크(200)를 양측에서 고정하며 히트싱크(200)의 하중을 분산하여 지지한다.

체결편(320)은 본체편(310)의 일단부에서 절곡되어 히트싱크(200)의 양측에 형성된 체결슬릿(212)에 결합된다.

후크편(330)은 본체편(310)의 타단부에서 적어도 하나 이상 연장되고 회로기판(100)을 관통하여 결합되는 걸고리 역할을 하여 회로기판(100)에 고정된 히트싱크(200)가 들뜨거나 요동하는 것을 방지한다.

후크편(330)은 회로기판(100)에 결합은 쉬우나 분리는 어렵도록 '<' 또는 '>' 형과 같이 적어도 1회 절곡된 형상으로 제작된다.

일반적인 슬림형 히트싱크의 경우 6 내지 8mm 정도의 범위 내에서 제작되므로, 후크편(330)의 원활한 체결을 위하여 방열판(220)과 회로기판(100) 사이의 거리(a)는 2 내지 4mm를 유지한다.

즉, 회로기판(100) 상에 돌출된 방열덕트(210)의 높이(b)는 6 내지 8mm이다.

본체편(310)에는 에어벤트 슬롯(312)이 관통되어 방열덕트(210)의 공간(S)을 통하여 더운 공기가 원활하게 유동하거나 배출되도록 할 수 있다.

이때, 방열판(220)은 반도체소자(400)가 장착되는 반대면에 적어도 하나 이상 돌출되는 방열핀(222)을 더 포함하여 전열면적을 늘려 방열판(220)을 통한 열의 방출 능력을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명은 도 3 및 도 4와 같은 히트싱크의 적용 및 실시가 가능하다.

우선, 히트싱크(200)는 도 3과 같이 반도체소자(400)가 장착되는 방열판(230)과, 방열판(230) 일측에 결합되는 방열덕트(240)를 포함하는 형태로 적용이 가능하다.

방열판(230)은 회로기판(100)에 접촉하여 상기 부품으로부터 발생되는 열을 방출시키고 반도체소자(400)가 장착되는 공간을 제공하며, 방열덕트(240)는 방열판(230)의 일측 가장자리에 결합되고 일측면이 회로기판(100)과 이격된다.

방열판(230)은 핀, 나사 또는 리벳 등과 같은 고정구(300')에 의하여 회로기판(100)에 삽입되고 솔더(305)로 솔더링되어 최종적으로 고착된다.

회로기판(100)에는 반도체소자(400)의 측면에서 회로기판(100)과 평행하게 연장되어 회로기판(100)측으로 절곡된 리드(410)가 고정된다.

여기서, 방열판(230) 상에 돌출된 방열덕트(240)의 높이(c)는 대략 4 내지 6mm이며, 방열판(230) 상에 돌출된 반도체소자(400)의 높이(d)는 방열덕트(240)의 높이(c)보다 낮거나 같게 하여 회로기판(100)에서 방열덕트(240)의 일반적인 높이인 6 내지 8mm 범위를 벗어나지 않도록 한다.

또한, 히트싱크(200)는 도 4와 같이 회로기판(100)으로부터 이격된 제1 방열판(250)과, 제1 방열판(250)의 양측에 회로기판(100)에 접촉하는 제2 방열판(260)이 단차지게 형성된 구조를 채택할 수 있다.

즉, 제1 방열판(250)은 회로기판(100)과 이격하여 상기 부품으로부터 발생되는 열을 방출시키고 반도체소자(400)가 장착되는 공간을 제공한다.

제2 방열판(260)은 제1 방열판(250)의 양측 가장자리에서 단차지게 연장되어 회로기판(100)과 접촉하여 열전도에 의한 방열을 도모한다.

이때, 반도체소자(400)는 회로기판(100)과 대면하되 회로기판(100)에 접촉하지 않고 일정 거리 이격하여 반도체소자(400)로부터 발생하는 열이 회로기판(100)으로 전달되는 것을 방지한다.

회로기판(100)에는 반도체소자(400)의 측면에서 회로기판(100)과 평행하게 연장되어 회로기판(100)측으로 절곡된 리드(410)가 고정된다.

여기서, 회로기판(100)에서 돌출된 제1 방열판(250)의 높이(e)는 6 내지 8mm이다.

이때, 제2 방열판(260)에는 적어도 하나 이상의 방열핀(262)이 돌출되고, 방열핀(262)의 돌출 높이, 즉 회로기판(100)에서 방열핀(262) 단부까지의 거리(f)는 회로기판(100)에서 돌출된 제1 방열판의 높이보다 낮거나 같다.

이상과 같이 본 발명은 방열 성능을 대폭 향상시킬 수 있으며 슬림화 구현이 가능하고 확고한 고정 상태의 유지가 가능한 히트싱크 모듈을 제공하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 본 발명에 따른 히트싱크 모듈을 발열 문제가 대두되는 다양한 전자제품의 회로기판에 폭넓게 채용할 수 있는 등 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히트싱크 모듈의 결합관계를 나타낸 측면 개념도

도 2는 본 발명의 주요부인 히트싱크와 러그의 결합관계를 나타낸 분해 사시도

도 3 및 도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 히트싱크 모듈의 결합관계를 나타낸 측면 개념도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100...회로기판 110...통공

200...히트싱크 300...러그

400...반도체소자

Claims (14)

1. 부품이 장착되는 회로기판;

   상기 회로기판에 일부면이 접촉되고, 나머지면은 상기 회로기판과 이격하여 상기 부품으로부터 발생되는 열을 방출시키는 히트싱크; 및

   상기 히트싱크를 상기 회로기판에 고정시키는 러그;를 포함하며,

   상기 회로기판과 접촉하는 상기 히트싱크에는 열이 방출되는 공간이 마련되는 히트싱크 모듈.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 히트싱크는,

   일측면이 상기 회로기판과 접촉하는 방열덕트와,

   상기 방열덕트 양측에서부터 상기 회로기판과 평행하게 연장되어 상기 방열덕트로부터 전달되는 열을 방출시키며 반도체소자가 장착되는 방열판을 포함하는 히트싱크 모듈.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 회로기판에는 상기 방열판에 장착되는 상기 반도체소자에 대응하는 통 공이 상기 방열덕트의 일측에 근접하게 형성되고,

   상기 통공의 가장자리에 상기 반도체소자의 리드가 고정되며, 상기 리드는 상기 반도체소자의 측면에서 상기 회로기판과 평행하게 돌출되어 상기 회로기판측으로 절곡되는 히트싱크 모듈.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 러그는,

   상기 히트싱크를 양측에서 고정하는 본체편과,

   상기 본체편의 일단부에서 절곡되어 상기 히트싱크에 결합되는 체결편과,

   상기 본체편의 타단부에서 적어도 하나 이상 연장되고 상기 회로기판을 관통하여 결합되는 후크편을 포함하는 히트싱크 모듈.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 방열판과 회로기판 사이의 거리는 2 내지 4mm이며,

   상기 회로기판 상에 돌출된 상기 방열덕트의 높이는 6 내지 8mm인 히트싱크 모듈.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 방열판은 상기 반도체소자가 장착되는 반대면에 적어도 하나 이상 돌출되는 방열핀을 더 포함하는 히트싱크 모듈.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 본체편에는 에어벤트 슬롯이 관통되는 히트싱크 모듈.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 히트싱크는,

   상기 회로기판에 접촉하여 상기 부품으로부터 발생되는 열을 방출시키고 반도체소자가 장착되는 방열판과,

   상기 방열판의 일측 가장자리에 결합되고 일측면이 상기 회로기판과 이격하는 방열덕트를 포함하는 히트싱크 모듈.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 회로기판에는 상기 반도체소자의 측면에서 상기 회로기판과 평행하게 연장되어 상기 회로기판측으로 절곡된 리드가 고정되는 히트싱크 모듈.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 방열판 상에 돌출된 상기 방열덕트의 높이는 4 내지 6mm이며,

    상기 방열판 상에 돌출된 상기 반도체소자의 높이는 상기 방열덕트의 높이보다 낮거나 같은 히트싱크 모듈.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 히트싱크는,

    상기 회로기판과 이격하여 상기 부품으로부터 발생되는 열을 방출시키고 반도체소자가 장착되는 제1 방열판과,

    상기 제1 방열판의 양측 가장자리에서 단차지게 연장되어 상기 회로기판과 접촉하는제2 방열판을 포함하며,

    상기 반도체소자는 상기 회로기판과 이격하여 대면하는 히트싱크 모듈.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 회로기판에는 상기 반도체소자의 측면에서 상기 회로기판과 평행하게 연장되어 상기 회로기판측으로 절곡된 리드가 고정되는 히트싱크 모듈.
13. 제 11 항에 있어서,

    상기 회로기판에서 돌출된 상기 제1 방열판의 높이는 6 내지 8mm인 히트싱크 모듈.
14. 제 11 항에 있어서,

    상기 제2 방열판에는 적어도 하나 이상의 방열핀이 돌출되고 상기 방열핀의 돌출 높이는 상기 회로기판에서 돌출된 상기 제1 방열판의 높이보다 낮거나 같은 히트싱크 모듈.

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