KR20130053865A

KR20130053865A - 백라이트 유닛용 절곡 인쇄회로기판

Info

Publication number: KR20130053865A
Application number: KR1020110119555A
Authority: KR
Inventors: 박현규
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2013-05-24
Also published as: WO2013073861A1; KR101330770B1; US20140311777A1; US9326382B2

Abstract

본 발명은 백라이트 유닛용 절곡 인쇄회로기판을 개시한다. 상기 백라이트 유닛용 절곡 인쇄회로기판은 광원소자가 실장되는 제1 부분; 상기 제1 부분에 수직하고 상기 제1 부분으로부터 연장된 제2 부분; 상기 제1 부분과 제2 부분의 경계면에 미리 결정된 간격으로 형성된 복수개의 홀을 포함한다. 본 발명에 따라, PCB 휨에 의해 광원 소자의 절곡 PCB에 대한 부착력 또는 체결성이 저하되는 문제점이 제거되며, 또한 PCB 휨에 의해 광원 소자의 광학 특성이 저하되는 문제점이 제거된다.

Description

백라이트 유닛용 절곡 인쇄회로기판{BENT PRINTED CIRCUIT BOARD FOR BACKLIGHT UNIT}

본 발명은 백라이트 유닛용 절곡 인쇄회로기판에 관한 것이다.

전자기기 산업이 발전함에 따라 각종 표시장치들이 개발되고 있으며 이를 이용한 영상기기, 컴퓨터, 이동통신 단말기 등이 개발되고 있는 추세이다. 이러한 추세를 반영하여 등장한 액정표시장치(LCD)는 현재 모니터와 이동통신 단말기 등의 표시장치로서 각광받고 있다.

액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD)는 액체와 고체의 중간적인 특성을 가지는 액정의 전기·광학적 성질을 표시장치에 응용한 것으로 인가전압에 따른 액정의 투과도의 변화를 이용하여 각종 장치에서 발생되는 여러가지 전기적인 정보를 시각정보로 변화시켜 전달하는 전기소자이다. 동작전압이 낮아서 소비전력이 적고 휴대용으로 편리해 널리 사용하는 평판 디스플레이이다.

LCD는 스스로 빛을 내는 자기발광성이 없어 항상 모든 LCD에는 백라이트(Backlight)가 필요하다. 백라이트는 LCD의 광원역할을 하는데 액정모듈의 후면에서 빛을 조사시키기 위하여 광원자체를 포함하여 광원의 구동을 위한 전원 회로 및 균일한 평면광을 이루도록 해주는 일체의 부속물을 이루는 복합체를 백라이트 유닛(Backlight Unit: BLU)이라고 한다. 상기 LCD를 조명하기 위한 광원으로 근래에는 발광다이오드(LED)를 이용한 백라이트 유닛이 제안되었다. LED는 반도체에 전압을 가할 때 생기는 발광현상을 이용하여 빛을 발생시키는 발광소자이다. 상기와 같은 LED는 종래의 광원에 비해 소형이고, 수명이 길며, 전기 에너지가 빛에너지로 직접 변환하기 때문에 에너지 효율이 높음과 동시에 낮은 동작전압을 갖는다는 장점이 있다.

이러한 백라이트 유닛은 인쇄회로기판(Printed Circuit Board: PCB)상에 LED와 같은 복수개의 광원소자가 탑재되어 사용되는데 PCB는 광원소자가 발산하는 열에 견뎌야 하기 때문에 주로 금속(Metal)소재를 사용하게 된다. 하지만 이러한 광원소자로부터 발생하는 열을 제대로 방출하지 못하면 광원소자가 파괴되거나 수명이 단축되는 문제를 일으키게 된다.

도 1(a) 및 1(b)는 평면 PCB 및 절곡 PCB 의 단면을 각각 도시한 도면이다.

도 1(a) 를 참조하면, 평면 PCB(100)는 금속 플레이트(10), 절연층(120), 회로패턴(130) 및 솔더 레지스트(140)를 포함하고 있다. 회로패턴(130)은 절연층(120)상에 Cu 층등과 같은 금속층을 적층하고 금속층을 패터닝(Patterning)함으로써 형성된다. 솔더 레지스트(Solder Regist)(140)는 솔더링시 회로와 회로사이에 납걸침(Solder Bridge)현상이 발생하는 것을 방지하기 위하여 회로패턴(130) 상에 도포되며, 그에 따라 회로를 보호할 수 있다. 광소자 즉, LED는 평면 PCB(100) 상에 실장된다.

이러한 평면형 PCB(100)는 방열 특성을 향상시키기 위하여 도 1(b)와 같이 절곡 PCB(110)가 되도록 굽힘 가공에 의해 절곡될 수 있다. 절곡 PCB(110)는 평면형 PCB에 비하여 더 많은 열을 발산시킬 수 있다. 왜냐하면, 절곡 PCB(110)는 동일한 실장 공간이라면 평면형 PCB(100)에 비해 더 넓은 방열 영역을 제공할 수 있기 때문이다. 이러한 절곡 PCB는 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 백라이트 유닛에 장착된다.

도 2는 종래의 기술에 따라 제작된 절곡 PCB(110)와 브라켓(40)을 백라이트유닛의 도광통로인 샤시(Chassis)(50)에 장착한 단면도를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 절곡 PCB(110)와 이를 샤시(50)에 고정시키기 위한 브라켓(40)은 별도로 제작되어 TIM(Thermal Interface Material)(20)을 이용하여 접합시키고, 이를 도광통로로 이용되는 샤시(50)에 TIM(30)을 이용하여 장착한다. LED(도시생략)는 절곡된 PCB(110)에 실장된다. 절곡된 PCB(110)가 설치되는 브라켓(40)도 절곡 PCB(110)의 형상과 유사한 형상을 갖는다.

이와 같이, LED로부터의 열을 잘 발산하기 위해 평면 PCB는 굽힘 가공에 의해 L형상을 갖게 된다. 그런데, 절곡 PCB(110)는 스프링 백(spring back) 현상에 의해 변형될 수 있다.

도 3은 스프링 백 현상을 설명하기 위한 도면이다.

도 3을 참조하면, 스프링 백은 소성 재료의 굽힘 가공에서 재료를 굽힌 다음 압력을 제거하면 원래의 형상으로 회복되려는 탄력 작용으로 굽힘량이 감소되는 형상이다. 평면형 PCB(100)는 굽힘 가공에 의해 절곡될 때 스프링 백 현상에 의해 도 3에 도시된 바와 같이, 화살표 방향으로 원래의 평면 형상으로 회복되려는 탄성 작용을 겪는다.

도 4는 스프링 백 현상이 발생한 절곡 PCB를 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 절곡 PCB(110)의 일부분이 도시되어 있다. 도시된 부분은 절곡 PCB(110)의 평편한 부분이다. 평면형 PCB가 절곡(bending)되어 생성된 절곡 PCB(10)가 스프링 백 현상을 겪게 되면, 절곡 PCB(10)에는 휨이 발생할 수 있다. 이 경우, LED 실장부(100)가 절곡 PCB(10) 상에 장착될 때, 절곡 PCB(10)의 휨에 영향을 받아 절곡 PCB(10)에 대한 부착력 또는 체결성이 저하되며, 또한 LED의 광학 특성이 저하되는 문제점이 있었다.

전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 백라이트 유닛용 절곡 인쇄회로기판을 제공하는 데 있다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛용 절곡 인쇄회로기판은 광원소자가 실장되는 제1 부분; 상기 제1 부분에 수직하고 상기 제1 부분으로부터 연장된 제2 부분; 및 상기 제1 부분과 제2 부분의 경계면에 미리 결정된 간격으로 형성된 복수개의 홀을 포함한다.

상기 복수개의 홀은 상기 제1 부분과 상기 제2 부분에 걸쳐 형성될 수 있다.

상기 복수개의 홀은 상기 경계면으로부터 미리 결정된 범위 이내에 형성될 수 있다.

상기 미리 결정된 범위는 상기 경계면으로부터 ±5 mm 일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 광원소자가 실장되는 제1 부분; 상기 제1 부분에 수직하고 상기 제1 부분으로부터 연장된 제2 부분; 및 상기 제2 부분에 횡방향으로 미리 결정된 간격으로 형성된 복수개의 홈을 포함한다.

상기 복수개의 홈은 상기 절곡 PCB를 관통하여 형성될 수 있다.

상기 복수개의 홈은 상기 제1 부분의 일부로 연장될 수 있다.

상기 제1 부분과 제2 부분의 경계면에 미리 결정된 간격으로 형성된 복수개의 홀을 포함할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 절곡 인쇄회로기판의 절곡 부분에 홀을 형성함으로써, PCB 휨에 의해 광원 소자, 즉 LED의 절곡 PCB에 대한 부착력 또는 체결성이 저하되는 문제점이 제거되며, 또한, PCB 휨에 의해 광원 소자의 광학 특성이 저하되는 문제점이 제거된다.

도 1(a) 및 1(b)는 평면 PCB 및 절곡 PCB 의 단면을 각각 도시한 도면이다.
도 2는 절곡 PCB와 브라켓을 백라이트유닛의 도광통로인 샤시(Chassis)에 장착한 단면도를 도시한 것이다.
도 3은 스프링 백 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 스프링 백 현상이 발생한 절곡 인쇄회로기판을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 절곡 인쇄회로기판을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 절곡 인쇄회로기판을 나타낸 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판들을 나타낸 도면이다.
도 8은 복수개의 실시예에 따른 백라이트 유닛용 부재들의 휨을 측정하는 기준을 나타낸 도면이다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛용 PCB를 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 백라이트 유닛용 인쇄회로기판(200)은 평면형 인쇄회로기판을 L형상을 갖도록 굽힘 가공에 의해 절곡함으로써 형성된다. 절곡 인쇄회로기판(200)은 광원 소자 즉, LED를 실장하는 영역(212)을 포함하는 제1 부분(210) 및 제1 부분에 대략 수직하며 제1 부분으로부터 연장된 제2 부분(220)을 포함한다.

도시하지 않았지만, 절곡 인쇄회로기판은 금속 플레이트, 절연층, 회로패턴 및 솔더 레지스트를 포함하고 있다. 회로패턴은 절연층상에 Cu 층등과 같은 금속층을 적층하고 금속층을 패터닝(Patterning)함으로써 형성된다. 솔더 레지스트(Solder Regist)는 솔더링시 회로와 회로 사이에 납걸침(Solder Bridge)현상이 발생하는 것을 방지하기 위하여 회로패턴 상에 도포되며, 그에 따라 회로를 보호할 수 있다. 광원 소자 즉, LED는 절곡 인쇄회로기판의 제1 부분에 실장된다.

제2 부분(220)에는 제1 부분(210)에 실장되는 LED에 대한 전기적 접속을 위한 배선들이 형성될 수 있다. 절곡 인쇄회로기판(200)이 액정표시장치에 실장될 때, 제1 부분(210)은 액정표시장치의 폭에 대응하여 위치되고, 제2 부분(104)은 액정표시장치의 면에 대응하여 위치된다.

또한, 절곡 인쇄회로기판(200)은 제1 부분(210)과 제2 부분(220)의 경계면 부근에서 즉, 절곡 인쇄회로기판(200)의 절곡 부분에 복수개의 홀(231,232,…)을 포함한다. 이 경우, 각 홀은 절곡 인쇄회로기판(200)의 절곡 지점으로부터 미리 결정된 범위에 형성될 수 있다. 예컨대, 미리 결정된 범위는 제1 부분(210)과 제2 부분(220)의 경계면으로부터 ±5 mm 인 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 당업자에 의해 홈 형성 영역을 위한 다른 범위가 결정될 수 있다. 또한, 각 홀은 제1 영역과 제2 영역에 걸쳐 형성된다. 즉, 각 홀의 일부는 제1 영역에 형성되며, 나머지 일부는 제2 영역에 형성된다.

상기 복수개의 홀(231,232,233,…)은 다양한 실시예에 따라 다양한 깊이, 크기로 형성될 수 있다. 예컨대, 복수개의 홀은 인쇄회로기판(200)의 홀 형성 위치들에서 절연층을 제거함으로써 형성될 수 있다. 다르게는, 복수개의 홀은 인쇄회로기판(200)의 홀 형성 위치들에서 절연층 뿐만 아니라 절연층의 밑의 금속 플레이트의 일부를 제거함으로써 형성될 수 있다. 또한, 복수개의 홀(230) 사이의 간격은 다양한 실시예에 따라 달라질 수 있다.

이러한 복수개의 홀(231,232,233,…)은 평면 인쇄회로기판이 절곡 인쇄회로기판(200)이 되도록 절곡되기 전에, 평면 인쇄회로기판 상에 형성된다. 절곡 인쇄회로기판(200)의 절곡 부분에 형성되는 복수개의 홀(231,232,233,…)은 평면 인쇄회로기판이 절곡될 때 스프링 백에 의해 절곡 인쇄회로기판(200)에 겪게 되는 탄성력을 감소시킨다. 다시 말해, 본 발명은 절곡 인쇄회로기판(200)가 절곡되는 부분에 홀을 형성하여 절곡 PCB(210)의 소재 탄성 전달 현상, 즉 스프링백 현상을 최소화할 수 있다.

즉, 절곡 인쇄회로기판(200)의 절곡되는 부분에 복수개의 홀(231,232,233,…)이 형성되어 있으면, 평면 인쇄회로기판이 절곡될 때 발생되는 탄성력은 절곡 부분에 형성된 홀들에 의해 감소한다. 그에 따라, 절곡 인쇄회로기판(200)는 절곡시 발생하는 스프링 백 현상을 거의 겪지 않게 된다.

그에 따라, 절곡 인쇄회로기판(200)의 휨에 따라 LED의 절곡 인쇄회로기판(200)에 대한 부착력 또는 체결성이 저하되는 문제점이 제거되며, 그에 따라 절곡 인쇄회로기판(200)의 휨에 의해 LED의 광학 특성이 저하되는 문제점이 제거된다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판을 나타낸 도면이다.

도 6를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 절곡 인쇄회로기판(300)은 일 실시예와 유사하게 평면형 인쇄회로기판을 L형상을 갖도록 굽힘 가공에 의해 절곡함으로써 형성된다. 절곡 인쇄회로기판(300)은 LED를 실장하는 영역을 포함하는 제1 부분(310) 및 제1 부분(310)에 대략 수직인 제2 부분(320)을 포함한다. 제2 부분(320)에는 미리 결정된 간격으로 복수개의 홈(332,334,…)이 형성되어 있다.

복수개의 홈(332,334,…)은 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 부분(320)에 횡방향으로 미리 결정된 간격(predetermined intervals)으로 형성되어 있다. 또한, 복수개의 홈(332,334,…)은 절곡 인쇄회로기판(300)을 관통하여 형성되어 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 복수개의 홈(332,334,…)은 절곡 인쇄회로기판(300)을 관통하지 않을 수 있다. 예컨대, 일 실시예에 따른 복수개의 홀이 제2 부분상으로 연장되어 복수개의 홈(332,334)이 형성될 수 있다. 복수개의 홈(332,334,…)은 평면 인쇄회로기판이 절곡될 때 스프링 백에 의해 절곡 인쇄회로기판(300)에 겪게 되는 탄성력을 감소시킨다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인쇄회로기판들을 나타낸 도면이다.

도 7a에 도시된 절곡 인쇄회로기판(300)은 제2 부분(320)에 복수개의 홀(341,342,…)을 포함한다. 복수개의 홀(341,342,…)은 본 발명의 다른 실시예에 따른 절곡 인쇄회로기판과 다르게 제1 부분(310)의 일부로 연장되어 있다. 즉, 복수개의 홀(341,342,…)은 제1 부분의 일부에도 형성되어 있다.

도 7b에 도시된 절곡 인쇄회로기판(400)은 본 발명의 일실시예에서와 유사한 홀(432,434) 및 다른 실시예에서와 유사한 따른 홈(442,444)을 포함한다.

이상 복수개의 실시예에 따른 인쇄회로기판을 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되지 않고, 복수개의 실시예에 따른 홀 또는 홈을 것이 가능함은 당업자에게 명백하다.

하기 표 1은 본 발명에 따른 백라이트 유닛용 부재에서 홀의 간격 및 길이와 절곡 인쇄회로기판의 두께 사이의 관계를 설명한다.

구분	Hole 간격	Hole 길이	PCB 두께	절곡 결과
구분	Hole 간격	Hole 길이	PCB 두께	절곡 후 PCB 폭	절곡후 PCB 휨
Case1	기존규격	10.0 ( 기존폭 )	0.6t	Max 11.08 , cpk -0.53	Max 1.39
Case2	LED 1점당	3.0 ( 기존폭 )	0.6t	Max 10.47 , cpk -0.72	Max 0.57
Case3	LED 3점당	3.0 ( 기존폭 )	0.6t	Max 10.38 , cpk -0.45	Max 0.97
Case4	LED 5점당	3.0 ( 기존폭 )	0.6t	Max 10.34 , cpk -0.29	Max 1.19
Case5	기존규격	10.0 ( 기존폭 )	1.0t	Max 10.58 , cpk -0.22	Max 1.45
Case6	LED 1점당	3.0 ( 기존폭 )	1.0t	Max 10.16 , cpk 0.9	Max 0.64
Case7	LED 3점당	3.0 ( 기존폭 )	1.0t	Max 10.2 , cpk 0.72	Max 1.34
Case8	LED 5점당	3.0 ( 기존폭 )	1.0t	Max 10.97 , cpk 0.12	Max 1.47
Case9	LED 3점당	2.0 ( 기존폭 )	1.0t	Max 10.47 , cpk 0.13	Max 1.71
Case10	LED 3점당	5.0 ( 기존폭 )	1.0t	Max 10.22 , cpk 0.31	Max 1.18

상기한 절곡 측정 결과는 도 7에 도시된 바와 같은 측정 기준에 따라 측정된 것이다. 도 8에서 A1 내지 A6은 측정 지점을 나타내고, X1 내지 X2는 PCB 휨을 나타내며, X3 및 X4는 PCB 폭을 나타낸다. 본 실시예에서 PCB 폭은 9.8 내지 10.1 mm이다. 당연하게, 평면형 PCB가 절곡된 후 PCB 휨이 가장 적은 경우가 가장 바람직하다. 또한, CPK는 공차의 공정능력을 나타내는 지표로서 클수록 바람직하다.

본 발명은 절곡 인쇄회로기판에 다수의 실시예에 따라 홀의 간격과 길이를 다르게 하여 홀을 형성할 수 있다. 표 1을 참조하면, 절곡 PCB의 절곡되는 부분에 형성된 홀의 간격 및 길이에 따라 절곡 인쇄회로기판의 폭 및 휨이 다르게 측정된다. 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 절곡 인쇄회로기판의 절곡되는 부분에 홀이 많을수록 절곡 인쇄회로기판의 폭의 변형 및 절곡 인쇄회로기판의 휨이 감소한다. 또한, 절곡 인쇄회로기판의 절곡되는 부분에 동일한 간격으로 홀을 형성할 경우 홀의 길이가 클수록 절곡 인쇄회로기판의 폭의 변형 및 절곡 인쇄회로기판의 휨이 감소한다.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시 예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(당업자)라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims

광원소자가 실장되는 제1 부분;
상기 제1 부분에 수직하고 상기 제1 부분으로부터 연장된 제2 부분; 및
상기 제1 부분과 제2 부분의 경계면에 미리 결정된 간격으로 형성된 복수개의 홀을 포함하는 백라이트 유닛용 절곡 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 홀은 상기 제1 부분과 상기 제2 부분에 걸쳐 형성되는 백라이트 유닛용 절곡 인쇄회로기판.
제1항에 있어서,
상기 복수개의 홀은 상기 경계면으로부터 미리 결정된 범위 이내에 형성되는 백라이트 유닛용 절곡 인쇄회로기판.
제3항에 있어서,
상기 미리 결정된 범위는 상기 경계면으로부터 ±5 mm 인 백라이트 유닛용 절곡 인쇄회로기판.
광원소자가 실장되는 제1 부분;
상기 제1 부분에 수직하고 상기 제1 부분으로부터 연장된 제2 부분; 및
상기 제2 부분에 횡방향으로 미리 결정된 간격으로 형성된 복수개의 홈을 포함하는 백라이트 유닛용 절곡 인쇄회로기판.
제5항에 있어서,
상기 복수개의 홈은 상기 절곡 PCB를 관통하여 형성되는 백라이트 유닛용 절곡 인쇄회로기판.
제4항에 있어서,
상기 복수개의 홈은 상기 제1 부분의 일부로 연장되어 있는 백라이트 유닛용 절곡 인쇄회로기판.
제4항에 있어서,
상기 제1 부분과 제2 부분의 경계면에 미리 결정된 간격으로 형성된 복수개의 홀을 포함하는 백라이트 유닛용 절곡 인쇄회로기판.